JP7292392B2 - 電気トラクターのパワー分配方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気トラクターの動力システムの技術分野に関し、特に、電気トラクターのパワー分配方法に関する。

燃料を条件とする農業用機械の分野において、トラクターをはじめとする農業用機械は、石油エネルギーの供給やその価格により、農業の急速な発展に影響を与えている。蓄電池を適用する技術分野には、この分野技術を適用する重要性に注目が集められない。なお、燃料エンジンは、稼働時にいろいろな欠点が存在している。まず、従来の燃料トラクターは、その効率が低く、効率の高い領域に回転速度の範囲が狭く、伝動システムが複雑である。次に、従来の燃料トラクターは、その高いトルクの範囲が狭く、トルクの蓄えの係数が低く、始動や加速の性能が十分に良くない。さらに、従来の燃料トラクターは、その排気の汚染が大きく、騒音が大きく、操作が比較的難しい。本発明は、このような状況及びその背景に応じて、電気トラクターのパワー分配方法を提供する。

本発明の解決しようとする技術問題は、従来の欠点を克服するために、電気トラクターのパワー分配方法を提供する。本発明は、トラクターにおけるデュアルモーターによる駆動システム及び稼働機構による稼働状況について、区分、組み合わせ、及び、パワーへの設置や分配を行うことにより電気トラクターにパワーを分配するという問題を良く解決できる。なお、モーターパワーを設定し、減速機のギアを選択し、また、電気油圧のクラッチを開閉させることにより、トラクターの各種類の状況に応じることができ、作業状況に従って、必要に応じるパワーを供給し、背景技術に言及した問題を良く解決することができる。

本発明は、上記の目的を達成するように、以下の技術手段を提供する。
電気トラクターのパワー分配方法は、動力出力軸伝動ケース、第二差動装置、後変速機、第一駆動モーター、前制御手段、後制御手段、第一差動装置、前車軸変速機及び第二駆動モーターを含み、前記第二駆動モーターの動力出力軸は、後変速機の動力入力軸に接続され、前記第一駆動モーターの動力出力軸は、前車軸変速機の動力入力軸に接続され、前車軸変速機の動力出力軸は、第一差動装置の入力軸に接続され、第一差動装置の出力軸は、伝動軸を介して、前車輪に接続される。

本発明の好ましい技術手段としては、前記後変速機の動力出力軸は、ＰＴＯクラッチを介して、動力出力軸伝動ケースの動力入力軸に接続される。

本発明の好ましい技術手段としては、前記後制御手段及び前制御手段は、それらの入力端がそれぞれ、外部電源の出力端に電気接続され、後制御手段の出力端は、第二駆動モーターの入力端に電気接続され、前制御手段の出力端は、第一駆動モーターの入力端に電気接続される。

本発明の好ましい技術手段としては、前記前制御手段、第一駆動モーター、前車軸変速機及び第一差動装置は、前駆動車軸システムを構成している。

本発明の好ましい技術手段としては、前記後制御手段、第二駆動モーター、後変速機、接続後車軸クラッチ及び第二差動装置は、後駆動車軸システムを構成している。

本発明の好ましい技術手段としては、前記後変速機の出力軸は、接続後車軸クラッチを介して、第二差動装置の入力軸に接続され、第二差動装置の出力軸は、伝動軸を介して、後車輪に接続される。

本発明は、従来技術に比べると、その有益な効果が以下の通りである。
この電気トラクターのパワー分配方法は、稼働時にモーターの効率が高く、効率の高い領域に回転速度の範囲が広がり、一つから三つのギアを有する変速機を使用し、伝動システムが簡素化でき、それと同時に、モーターにおいて高いトルクの範囲が大きく、トルクの蓄えの係数が高く、始動や加速の性能が従来の内燃機関よりも良くなり、また、普通のガソリン自動車に比べると、さらに、排気が無くなり、騒音が低く、操作がし易いなどの利点があり、燃料自動車が直面する問題を解決するための最適な置換手段であり、動力出力軸伝動ケースを設置することにより、リア置き型の農業機械に動力を簡便に供給することができ、また、ＰＴＯクラッチを設置して、動力出力軸伝動ケースを簡便に断続させることにより、内燃機関型のトラクターに存在する若干の欠陥を効果よく解消することができる。

本発明に係る駆動システムの構造体の構成模式図である。 本発明に係る稼働モードを組み合わせたテーブルである。

以下には、本発明の実施例における図面を参照しながら、本発明の実施例における技術手段を、明確に、かつ、完全に説明していくが、説明する実施例は、本発明の実施例の全てではなく、実施例の一部に過ぎないということも明らかである。当業者が本発明の実施例に基づいて創造的な労働がない限りに取得したあらゆる他の実施例は、いずれも、本発明の保護範囲に含まれている。

本発明は、図１及び図２を参照すると、以下の技術手段を提供する。電気トラクターのパワー分配方法は、動力出力軸伝動ケース２、第二差動装置３、後変速機５、第一駆動モーター６、前制御手段７、後制御手段１３、第一差動装置８、前車軸変速機１０、及び、第二駆動モーター１１を含む。第二駆動モーター１１の動力出力軸は、後変速機５の動力入力軸に接続される。第一駆動モーター６の動力出力軸は、前車軸変速機１０の動力入力軸に接続される。前車軸変速機１０の動力出力軸は、第一差動装置８の入力軸に接続される。第一差動装置８の出力軸は、伝動軸を介して、前車輪９に接続される。後変速機５の動力出力軸は、ＰＴＯクラッチ１２を介して、動力出力軸伝動ケース２の動力入力軸に接続される。後制御手段１３及び前制御手段７は、それらの入力端がそれぞれ、外部電源の出力端に電気接続される。後制御手段１３の出力端は、第二駆動モーター１１の入力端に電気接続される。前制御手段７の出力端は、第一駆動モーター６の入力端に電気接続される。前制御手段７、第一駆動モーター６、前車軸変速機１０及び第一差動装置８は、前駆動車軸システムを構成している。前車軸変速機１０は、ニュートラルギアを含み、高速ギア及び低速ギアを有する変速機であり、車軸に高低回転速度を出力したり、動力の伝達を中断したりすることができる。後制御手段１３、第二駆動モーター１１、後変速機５、接続後車軸クラッチ４及び第二差動装置３は、後駆動車軸システムを構成している。後変速機５の出力軸は、接続後車軸クラッチ４を介して、第二差動装置３の入力軸に接続される。後変速機５は、ニュートラルギアを含まず、高速ギア及び低速ギアを有する変速機であり、ＰＴＯクラッチと接続後車軸クラッチとの組み合わせにより、それぞれ、ＰＴＯ及び後車軸に動力を出力することができる。第二差動装置３の出力軸は、伝動軸を介して、後車輪１に接続される。

本電気トラクターのパワー分配方法は、稼働時にモーターの効率が高く、効率の高い領域に回転速度の範囲が広がり、一つから三つのギアを有する変速機を使用し、伝動システムが簡素化し、それと同時に、モーターにおいて高いトルクの範囲が大きく、トルクの蓄えの係数が高く、始動や加速の性能が従来の内燃機関よりも良くなり、また、普通のガソリン自動車に比べると、さらに、排気が無くなり、騒音が低く、操作が易いなどの利点があり、燃料自動車が直面する問題を解決するための最適な置換手段であり、動力出力軸伝動ケースを設置することにより、リア置き型の農業機械に動力を簡便に供給することができ、また、ＰＴＯクラッチを設置して、動力出力軸伝動ケースを簡便に断続させることにより、内燃機関型のトラクターに存在する若干の欠陥を効果よく解消することができる。

本発明に係るデュアルモーターによる駆動システムは、稼働の際に、図２を参照すると、電気トラクターを、緩い坂道／上がり坂＋ＰＴＯモード、牽引、低速の四輪駆動及び高速の二輪駆動モードという四つの稼働モードで稼働させることができる。

緩い坂道／上がり坂＋ＰＴＯモードにある場合には、第一駆動モーター６により、車が走行するように駆動し、それと同時に、第二駆動モーター１１により、動力出力軸伝動ケース２を駆動し、第一駆動モーター６及び第二駆動モーター１１は、共に、高いパワーモードに設定される。当該モードは、主に、電気トラクターによるロータリ耕うん、溝開け、収穫や移植等の作業に用いられるものである。前車軸と作業具との両者により駆動を行うことにより、車全体を駆動するというニーズを満たすことができるだけではなく、ＰＴＯによる出力パワーが、トラクターを設計するという基準の要求を満たすようにすることもできる。稼働時には、二つのギアを有する前変速機１０が低速ギアにあり、第一駆動モーター６は、前車軸変速機１０及び前伝動軸が回転するように駆動して、その動力を車軸に伝達し、前車輪が回転するように連動することにより、車全体が走行するように駆動する。第二駆動モーター１１は、後車軸変速機５が回転するように駆動し、ＰＴＯクラッチ１２を接続して、駆動ＰＴＯ伝動軸及び動力出力軸伝動ケース２が回転するようにすることにより、ロータリ耕うんの機器が稼働するように駆動すると、後車軸が駆動しないように、接続後車軸クラッチ４を切断する。

牽引モードにある場合には、第一駆動モーター６及び第二駆動モーター１１により、車全体が走行するように駆動し、ＰＴＯクラッチ１２が切断し、ＰＴＯが動力を出力しない。二つのギアを有する前変速機１０は、高速ギアにあり、二つのギアを有する後変速機５は、低速ギアにある。第一駆動モーター６及び第二駆動モーター１１は、共に、高いパワーモードに設定されており、当該モード主は、主に、電気トラクターによる耕うん、ならしや中耕などの作業に用いられるものである。

低速の四輪駆動のモードにある場合には、第一駆動モーター６及び第二駆動モーター１１により、車全体が走行するように駆動し、ＰＴＯクラッチ１２が切断し、ＰＴＯが動力を出力しない。二つのギアを有する前変速機１０は、高速ギアにあり、二つのギアを有する後変速機５は、低速ギアにある。第一駆動モーター６及び第二駆動モーター１１は、共に、低いパワーモードに設定されており、当該モードは、主に、電気トラクターによる圃場播種、施肥、薬剤散布、圃場移送や機具連結などの作業に用いられるものである。稼働の過程は、牽引モードのほうと同じである。

高速の二輪駆動のモードにある場合には、第一駆動モーター６が稼働せず、第二駆動モーター１１により、後車軸車輪が回転して、車全体が走行するように駆動することにより、車全体を道路で輸送し又は移送する作業というニーズを満たすことができる。後変速機５は、高速ギアにある。稼働の過程については、第一駆動モーター６が稼働せず、前車軸変速機１０がニュートラルギアにあり、第二駆動モーター１１により変速機が回転するように駆動し、接続後車軸クラッチを接続して、動力を伝動軸から後車軸に伝達し、後車輪１が回転するように駆動し、ＰＴＯクラッチ１２が切断し、ＰＴＯが動力を出力しない。車全体は、後車輪による駆動を介して、高速で走行する。

本発明は、二つの動力源を採用しており、つまり、第一駆動モーター６及び第二駆動モーター１１という二つのモーターは、それぞれ、後変速機５及び前車軸変速機１０を駆動することにより、前車輪９、後車輪１及びＰＴＯを駆動するという機能を実現する。

本発明は、後制御手段１３及び前制御手段７により、第二駆動モーター１１及び第一駆動モーター６をそれぞれ制御し、第二駆動モーター１１及び第一駆動モーター６は、そのパワーが、電気制御システムを介して、それぞれ、高いパワーモードと低いパワーモードに設置される。つまり、モーターの外部特性が設置されている。それと同時に、多種類のパワーモードを組み合わせることにより、多種類のパワーを出力することができる。本発明は、二つのモーター、二つのギアを有する二つの変速機のギア、ＰＴＯクラッチ１２及び接続後車軸クラッチ４の制御が、電気制御又は電気油圧制御により実現され、トラクターを知能化制御する発展のニーズを満たすことが可能である。

本発明は、前車軸変速機１０の高速ギア、低速ギア及びニュートラルギア、後変速機５の高速ギア及び低速ギア、ＰＴＯクラッチ１２、並びに、接続後車軸クラッチ４を組み合わせることにより、多種類のギアモードを組み合わせることにより、多種類の伝動パターンを出力することができる。

本発明は、多種類のパワー出力モードの組み合わせにより、トラクターが作業する普通の状況において、緩い坂道／上がり坂＋ＰＴＯモード、牽引、低速の四輪駆動及び高速の二輪駆動モードという四つの稼働モードを実現できる。本発明は、一般的な内燃機関型のトラクターに比べると、モーターが効率の高い領域に有する幅広い特性、及び、二つのギアを有する二つの変速機のギアを組み合わせるにより、トラクターに各種類の稼働モードを実現することにより、従来における複雑な変速機を、二つのギアを有する二つの変速機に簡素化させ、伝動の過程を減らし、トラクターの変速機の構成を簡単化させ、コストを削減させ、伝動の効率を高めることができる。

本発明の実施例を開示して説明したが、本発明の原理や趣旨を逸脱しない限り、これらの実施例に対して、数多くの変化、補正、置換又は変形を行うことが可能であり、本発明の範囲が特許請求の範囲及びその均等置換により限定されているということが当業者にとって理解され得る。

１ 後車輪
２ 動力出力軸伝動ケース
３ 第二差動装置
４ 接続後車軸クラッチ
５ 後変速機
６ 第一駆動モーター
７ 前制御手段
８ 第一差動装置
９ 前車輪
１０ 前車軸変速機
１１ 第二駆動モーター
１２ ＰＴＯクラッチ
１３ 後制御手段

Claims (3)

1. 動力出力軸伝動ケース（２）、第二差動装置（３）、後変速機（５）、第一駆動モーター（６）、前制御手段（７）、後制御手段（１３）、第一差動装置（８）、前車軸変速機（１０）、及び、第二駆動モーター（１１）を含む、電気トラクターのパワー分配方法であって、
   前記第二駆動モーター（１１）の動力出力軸は、後変速機（５）の動力入力軸に接続され、前記第一駆動モーター（６）の動力出力軸は、前車軸変速機（１０）の動力入力軸に接続され、前車軸変速機（１０）の動力出力軸は、第一差動装置（８）の入力軸に接続され、第一差動装置（８）の出力軸は、伝動軸を介して前車輪（９）に接続され、
   前記後制御手段（１３）及び前記前制御手段（７）は、それらの入力端が、それぞれ、外部電源の出力端に電気接続され、前記後制御手段（１３）の出力端は、前記第二駆動モーター（１１）の入力端に電気接続され、前記前制御手段（７）の出力端は、前記第一駆動モーター（６）の入力端に電気接続され、
   前記後変速機（５）の動力出力軸は、ＰＴＯクラッチ（１２）を介して、前記動力出力軸伝動ケース（２）の動力入力軸に接続され、
   前記後変速機（５）の出力軸は、接続後車軸クラッチ（４）を介して、前記第二差動装置（３）の入力軸に接続され、前記第二差動装置（３）の出力軸は、伝動軸を介して、後車輪（１）に接続される、
   ことを特徴とする、電気トラクターのパワー分配方法。
2. 前記前制御手段（７）、前記第一駆動モーター（６）、前記前車軸変速機（１０）、及び、前記第一差動装置（８）は、前駆動車軸システムを構成している、ことを特徴とする、請求項１に記載の電気トラクターのパワー分配方法。
3. 前記後制御手段（１３）、前記第二駆動モーター（１１）、前記後変速機（５）、前記接続後車軸クラッチ（４）、及び、前記第二差動装置（３）は、後駆動車軸システムを構成している、ことを特徴とする、請求項１に記載の電気トラクターのパワー分配方法。

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