JP7425900B2

JP7425900B2 - 電動作業車

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Publication number: JP7425900B2
Application number: JP2023000110A
Authority: JP
Inventors: 大輔宮崎
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2023-01-04
Publication date: 2024-01-31
Anticipated expiration: 2039-12-26
Also published as: JP2024032808A; JP7206182B2; US20230010534A1; WO2021131249A1; EP4082821A1; JP2021104768A; JP2023026578A; EP4082821A4

Description

本発明は、バッテリと、バッテリから供給される電力により駆動するモータと、モータにより駆動される走行装置と、を備える電動作業車に関する。

特許文献１に記載の作業車（特許文献１では「トラクター」）は、エンジンと、エンジンにより駆動される走行装置（特許文献１では「前車輪」及び「後車輪」）と、を備えている。

特開２０１８－６９９２６号公報

特許文献１に記載の作業車において、エンジンに代えてバッテリ及びモータを設けることが考えられる。これにより、排気ガスを排出することなく走行することができる。

さらに、特許文献１に記載の作業車において、モータにより駆動されると共に、作業装置の作動機構へオイルを供給する油圧ポンプを設けることが考えられる。

しかしながら、この場合、モータと油圧ポンプとの配置によっては、モータから油圧ポンプまでの動力伝達経路が比較的長くなってしまう事態が想定される。その結果、この動力伝達経路における動力伝達ロスが比較的多くなる。

また、油圧ポンプを支持するために専用の部材を設けた場合、製造コストが増大しがちである。

本発明の目的は、モータから油圧ポンプへの動力伝達ロスが比較的少なく、且つ、製造コストが低くなりやすい電動作業車を提供することである。

本発明の特徴は、作業装置と、運転部と、バッテリと、前記バッテリから供給される電力により駆動するモータと、前記モータにより駆動される走行装置と、前記モータにより駆動されると共に、前記作業装置の作動機構へオイルを供給する油圧ポンプと、前記モータに連結された支持部材と、を備え、前記油圧ポンプは、前記支持部材に支持されており、前記油圧ポンプ、前記モータ及び前記支持部材は、前記運転部よりも前側に位置していることにある。

さらに、本発明において、前記油圧ポンプは、前記モータと隣り合う位置に配置されていると好適である。

さらに、本発明において、前記支持部材は板状であり、前記支持部材のうち、前記モータに接当している面に、前記油圧ポンプが接当していると好適である。

さらに、本発明において、前記モータの出力軸及び前記油圧ポンプの入力軸は、何れも、機体の前後方向に延びていると好適である。

さらに、本発明において、前記モータの出力軸及び前記油圧ポンプの入力軸は、何れも、前記支持部材を貫通していると好適である。

トラクタの右側面図である。ケース等の構成を示す平面図である。ケース等の構成を示す左側面図である。伝達装置等の構成を示す縦断背面図である。図４のＶ－Ｖ断面矢視図である。ケース等の構成を示す分解斜視図である。トラクタの油圧系統を示す模式図である。

本発明を実施するための形態について、図面に基づき説明する。尚、以下の説明においては、図１から図３、図５に示す矢印Ｆの方向を「前」、矢印Ｂの方向を「後」として、図２及び図４に示す矢印Ｌの方向を「左」、矢印Ｒの方向を「右」とする。また、図１、図３、図４に示す矢印Ｕの方向を「上」、矢印Ｄの方向を「下」とする。

〔トラクタの全体構成〕
図１に示すように、トラクタＡ（本発明に係る「電動作業車」に相当）は、左右の前車輪１０（本発明に係る「走行装置」に相当）、左右の後車輪１１（本発明に係る「走行装置」に相当）、カバー部材１２、耕耘装置１３（本発明に係る「作業装置」に相当）を備えている。

また、トラクタＡは、機体フレーム２及び運転部３を備えている。

機体フレーム２は、左右の前車輪１０及び左右の後車輪１１に支持されている。また、耕耘装置１３は、機体フレーム２の後部に支持されている。

カバー部材１２は、機体前部に配置されている。そして、運転部３は、カバー部材１２の後方に設けられている。

運転部３は、保護フレーム３０、運転座席３１、ステアリングホイール３２、フロア３３を有している。作業者は、運転座席３１に着座可能である。そして、作業者は、運転部３において、各種の運転操作を行うことができる。

ステアリングホイール３２の操作によって、左右の前車輪１０は操向操作される。また、作業者は、運転座席３１に着座した状態で、フロア３３に足を置くことができる。

また、トラクタＡは、バッテリ４、モータＭ、変速装置Ｔ、前伝動機構ＦＴを備えている。

バッテリ４は、カバー部材１２に収容されている。そして、バッテリ４は、モータＭへ電力を供給する。

モータＭは、バッテリ４の下方に配置されている。そして、モータＭは、バッテリ４から供給される電力により駆動する。モータＭの駆動力は、変速装置Ｔへ伝達される。

変速装置Ｔは、バッテリ４よりも後側であり、且つ、モータＭの後方に配置されている。また、前伝動機構ＦＴは、変速装置Ｔから前側に延びている。そして、変速装置Ｔは、モータＭから受け取った駆動力を変速し、左右の後車輪１１に伝達する。また、駆動力は、変速装置Ｔから、前伝動機構ＦＴを介して、左右の前車輪１０にも伝達される。これにより、左右の前車輪１０及び左右の後車輪１１は駆動される。

即ち、トラクタＡは、バッテリ４から供給される電力により駆動するモータＭを備えている。また、トラクタＡは、モータＭにより駆動される左右の前車輪１０及び左右の後車輪１１を備えている。

また、変速装置Ｔは、モータＭから受け取った駆動力の一部を、耕耘装置１３に伝達する。これにより、耕耘装置１３が駆動される。

以上の構成により、トラクタＡは、左右の前車輪１０及び左右の後車輪１１によって走行しながら、耕耘装置１３によって耕耘作業を行うことができる。

〔モータ及び油圧ポンプの構成〕
図２及び図３に示すように、機体フレーム２は、左右の主フレーム２０を有している。左右の主フレーム２０は、機体前後方向に延びている。

即ち、トラクタＡは、機体前後方向に延びる左右の主フレーム２０を備えている。

モータＭは、左右の主フレーム２０の間に挟まれる位置に配置されている。

図１及び図２に示すように、トラクタＡは、油圧ポンプ６０を備えている。油圧ポンプ６０は、モータＭにより駆動される。また、油圧ポンプ６０は、耕耘装置１３を作動させる作動機構へオイルを供給する。そして、オイルの供給を制御することにより、耕耘装置１３を作動させることができる。

より具体的には、トラクタＡは、作業装置の作動機構である昇降機構３６を有している。油圧ポンプ６０は、昇降機構３６へオイルを供給する。これにより、昇降機構３６が作動する。そして、昇降機構３６の作動により、耕耘装置１３が昇降する。耕耘装置１３の耕耘部１３ａの駆動部は、トラクタＡのＰＴＯ軸３７に接続されている。そして、耕耘部１３ａは、ＰＴＯ軸３７からの動力により耕耘作業を行うことができる。

即ち、トラクタＡは、モータＭにより駆動されると共に、耕耘装置１３の昇降機構３６へオイルを供給する油圧ポンプ６０を備えている。

また、図４及び図５に示すように、モータＭの出力軸であるモータ出力軸４０は、第１筒軸６１に挿入されると共に、第１筒軸６１にスプライン嵌合されている。

また、図２及び図３に示すように、変速装置Ｔの入力軸である伝動入力軸６３は、モータ連結部６３ａを有している。モータ連結部６３ａは、伝動入力軸６３の前端部に設けられている。

図５に示すように、モータ連結部６３ａは、第１筒軸６１に挿入されると共に、第１筒軸６１にスプライン嵌合されている。

以上の構成により、第１筒軸６１及び伝動入力軸６３は、モータ出力軸４０と一体回転する。これにより、モータＭからの動力は、変速装置Ｔに入力される。

尚、モータ出力軸４０、第１筒軸６１、伝動入力軸６３は、何れも、機体前後方向に延びている。

〔ケースに関する構成〕
図４及び図６に示すように、トラクタＡは、伝達装置５０を備えている。伝達装置５０は、モータＭからの動力を油圧ポンプ６０へ伝達する。

即ち、トラクタＡは、モータＭからの動力を油圧ポンプ６０へ伝達する伝達装置５０を備えている。

詳述すると、伝達装置５０は、第１ギヤ５１、第２ギヤ５２、第３ギヤ５３、第４ギヤ５４、第５ギヤ５５を有している。図４に示すように、これらのギヤは、機体左側から、第１ギヤ５１、第２ギヤ５２、第３ギヤ５３、第４ギヤ５４、第５ギヤ５５の順に並んでいる。

図４から図６に示すように、第１ギヤ５１は、第１筒軸６１に取り付けられている。そして、第１ギヤ５１は、第１筒軸６１と一体的に回転する。また、第１ギヤ５１と第２ギヤ５２とは、互いに噛み合っている。

また、第２ギヤ５２と第３ギヤ５３とは、互いに噛み合っている。また、第３ギヤ５３と第４ギヤ５４とは、互いに噛み合っている。また、第４ギヤ５４と第５ギヤ５５とは、互いに噛み合っている。

図４及び図６に示すように、第５ギヤ５５は、第２筒軸６２に取り付けられている。そして、第５ギヤ５５は、第２筒軸６２に取り付けられている。そして、第５ギヤ５５は、第２筒軸６２と一体的に回転する。

ここで、油圧ポンプ６０の入力軸であるポンプ入力軸４１は、第２筒軸６２に挿入されると共に、第２筒軸６２にスプライン嵌合されている。これにより、第２筒軸６２及びポンプ入力軸４１は、第５ギヤ５５と一体回転する。

尚、ポンプ入力軸４１及び第２筒軸６２は、何れも、機体前後方向に延びている。

以上の構成により、モータＭからの動力は、モータ出力軸４０、第１筒軸６１、第１ギヤ５１、第２ギヤ５２、第３ギヤ５３、第４ギヤ５４、第５ギヤ５５、第２筒軸６２を介して、ポンプ入力軸４１に伝達される。これにより、油圧ポンプ６０が駆動される。

即ち、伝達装置５０はギヤ式である。

また、図２から図６に示すように、トラクタＡは、ケース７を備えている。ケース７は、第１ギヤ５１、第２ギヤ５２、第３ギヤ５３、第４ギヤ５４、第５ギヤ５５を収容している。

即ち、トラクタＡは、伝達装置５０を収容するケース７を備えている。

ケース７は、機体前後方向に互いに隣接する第１部材７１（本発明に係る「支持部材」に相当）及び第２部材７２を有している。第１部材７１は、垂直姿勢の板状に形成されている。また、第１部材７１は、第１筒軸６１、第２ギヤ５２、第３ギヤ５３、第４ギヤ５４、第２筒軸６２を支持している。また、第２部材７２は、前方に開放された箱状に形成されている。

第１部材７１は、第２部材７２に対して機体前後方向一方側に位置している。より具体的には、第１部材７１は、第２部材７２に対して前側に位置している。

また、図２、図３、図６に示すように、左右の主フレーム２０の機体前後方向他方側端部は、第１部材７１の機体前後方向一方側端部に接続している。より具体的には、左右の主フレーム２０の後端部は、第１部材７１の前端部に接続している。

また、図２から図６に示すように、第２部材７２は、第１部材７１に、後側から接当している。また、トラクタＡは、複数のモータ側締結具８、及び、複数のポンプ側締結具９を備えている。そして、複数のモータ側締結具８、及び、複数のポンプ側締結具９によって、第１部材７１と第２部材７２とは、互いに連結されている。

また、複数のモータ側締結具８、及び、複数のポンプ側締結具９を取り外すことにより、第２部材７２は、第１部材７１から、機体前後方向他方側へ分離可能である。より具体的には、第２部材７２は、第１部材７１から、後側へ分離可能である。

即ち、第２部材７２は、第１部材７１から、機体前後方向他方側へ分離可能に構成されている。

尚、複数のモータ側締結具８は、それぞれ、ボルトにより構成されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、複数のモータ側締結具８は、それぞれ、ボルト及びナットにより構成されていても良い。

また、複数のポンプ側締結具９は、それぞれ、ボルトにより構成されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、複数のポンプ側締結具９は、それぞれ、ボルト及びナットにより構成されていても良い。

図４に示すように、複数のモータ側締結具８は、背面視において、モータＭの出力軸であるモータ出力軸４０を中心に、モータ出力軸４０の周方向に並ぶ状態で配置されている。また、複数のモータ側締結具８は、それぞれ、機体前後方向に延びると共に、対応するボルト孔に後方から挿入されている。

尚、本実施形態において、各モータ側締結具８と、モータ出力軸４０と、の間の距離は互いに等しい。即ち、複数のモータ側締結具８は、モータ出力軸４０を中心とする一つの円周上に並んでいる。しかしながら、本発明はこれに限定されない。各モータ側締結具８と、モータ出力軸４０と、の間の距離は、互いに異なっていても良い。

以下では、複数のモータ側締結具８について詳述する。図２から図６に示すように、トラクタＡは、第１締結具８１、第２締結具８２、第３締結具８３、第４締結具８４、第５締結具８５、第６締結具８６を備えている。第１締結具８１、第２締結具８２、第３締結具８３、第４締結具８４、第５締結具８５、第６締結具８６は、何れも、モータ側締結具８である。

ここで、モータＭ及び油圧ポンプ６０は、第１部材７１に対して機体前後方向一方側に位置している。より具体的には、モータＭ及び油圧ポンプ６０は、第１部材７１に対して前側に位置している。

また、モータＭは、フランジＦＧを有している。フランジＦＧは、モータＭの後部に設けられている。図６に示すように、フランジＦＧは、前後方向視において六角形状に形成されている。

図２及び図３に示すように、フランジＦＧは、第１部材７１に、前側から接当している。そして、複数のモータ側締結具８は、フランジＦＧの６つの角部に対応して配置されている。

より具体的には、図２から図６に示すように、第１締結具８１は、フランジＦＧの右端の角部のボルト孔に挿入されている。また、第２締結具８２は、フランジＦＧの右下の角部のボルト孔に挿入されている。また、第３締結具８３は、フランジＦＧの左下の角部のボルト孔に挿入されている。また、第４締結具８４は、フランジＦＧの左端の角部のボルト孔に挿入されている。また、第５締結具８５は、フランジＦＧの左上の角部のボルト孔に挿入されている。また、第６締結具８６は、フランジＦＧの右上の角部のボルト孔に挿入されている。

この構成により、各モータ側締結具８は、モータＭと、第１部材７１と、第２部材７２と、を共締めする状態で設けられている。そして、この構成により、ケース７は、モータＭに連結されている。

以上で説明した構成により、第１部材７１は、モータＭを片持ち状に支持している。

また、図４に示すように、伝達装置５０は、第１締結具８１と第２締結具８２との間を通過している。ここで、第１締結具８１と第２締結具８２とは、モータ出力軸４０の周方向において互いに隣接している。

このように、伝達装置５０は、モータ出力軸４０の周方向において互いに隣接する２つのモータ側締結具８の間を通過する状態で配置されている。

また、図６に示すように、油圧ポンプ６０は、複数のポンプ固定ボルト１４によって、第１部材７１に固定されている。この構成により、第１部材７１は、油圧ポンプ６０を片持ち状に支持している。

即ち、油圧ポンプ６０は、ケース７に支持されている。また、第１部材７１は、モータＭを片持ち状に支持していると共に、油圧ポンプ６０を片持ち状に支持している。

図４に示すように、複数のポンプ側締結具９は、ポンプ入力軸４１の周囲に配置されている。また、複数のポンプ側締結具９は、それぞれ、機体前後方向に延びると共に、対応するボルト孔に後方から挿入されている。

図２から図６に示すように、トラクタＡは、第１ポンプ側締結具９１、第２ポンプ側締結具９２、第３ポンプ側締結具９３を備えている。第１ポンプ側締結具９１、第２ポンプ側締結具９２、第３ポンプ側締結具９３は、何れも、ポンプ側締結具９である。

第１ポンプ側締結具９１は、ポンプ入力軸４１の右上方に位置している。第２ポンプ側締結具９２は、ポンプ入力軸４１の右下方に位置している。第３ポンプ側締結具９３は、ポンプ入力軸４１の左下方に位置している。

〔オイルの貯留及び移動に関する構成〕
本実施形態においては、ケース７の内側にオイルが貯留される。また、変速装置Ｔの内側にもオイルが貯留される。図６に示すように、第２部材７２の下部に、オイル排出部７２ａが設けられている。メンテナンスの際、オイル排出部７２ａにおけるドレンボルトを取り外すことにより、オイル排出部７２ａから、ケース７の内側に貯留されているオイルを排出することができる。

図２から図７に示すように、第２部材７２の下部に、連通管１５が接続している。連通管１５は、第２部材７２と、変速装置Ｔと、を接続している。また、連通管１５は、ケース７の内側の空間に連通している。また、連通管１５は、変速装置Ｔの内側の空間に連通している。従って、連通管１５により、ケース７の内側の空間と、変速装置Ｔの内側の空間と、が連通されている。これにより、オイルは、ケース７の内側の空間と、変速装置Ｔの内側の空間と、の間を移動することができる。

図７に示すように、トラクタＡは、第１油路２１、第２油路２２、第３油路２３、第４油路２４、第５油路２５、昇降制御バルブ６４を備えている。尚、図７においては、オイルの流れる方向が矢印によって示されている。

第１油路２１は、変速装置Ｔと油圧ポンプ６０とを接続している。第２油路２２は、油圧ポンプ６０と昇降制御バルブ６４とを接続している。第３油路２３は、油圧ポンプ６０とパワーステアリング機構（図示せず）とを接続している。第４油路２４は、昇降制御バルブ６４と昇降機構３６とを接続している。第５油路２５は、昇降制御バルブ６４と変速装置Ｔとを接続している。

油圧ポンプ６０は、変速装置Ｔの内側の空間から、第１油路２１を介して、オイルを吸引する。即ち、ケース７の内側の空間から連通管１５を介して変速装置Ｔの内側の空間へ移動したオイルは、第１油路２１を介して油圧ポンプ６０へ供給される。

ここで、連通管１５、変速装置Ｔ、第１油路２１により、オイル供給路ＳＰが構成されている。オイル供給路ＳＰにより、ケース７と油圧ポンプ６０とが接続されている。

即ち、トラクタＡは、ケース７と油圧ポンプ６０とを接続するオイル供給路ＳＰを備えている。そして、ケース７の内側に貯留されているオイルは、オイル供給路ＳＰを通過して油圧ポンプ６０へ供給される。

油圧ポンプ６０は、供給されたオイルを、第２油路２２及び第３油路２３へ圧送する。第２油路２２へ圧送されたオイルは、昇降制御バルブ６４に供給される。また、第３油路２３へ圧送されたオイルは、パワーステアリング機構に供給される。パワーステアリング機構は、第３油路２３を介して供給されたオイルによって作動する。

昇降制御バルブ６４は、昇降機構３６へのオイルの供給、及び、昇降機構３６からのオイルの排出を制御する。

昇降制御バルブ６４から第４油路２４を介して昇降機構３６にオイルが供給されることにより、昇降機構３６は、上昇方向に作動する。これにより、耕耘装置１３は上昇する。

また、昇降機構３６から第４油路２４を介してオイルが排出されることにより、昇降機構３６は、下降方向に作動する。これにより、耕耘装置１３は下降する。

また、昇降制御バルブ６４は、第５油路２５を介してオイルを変速装置Ｔに戻すことができるように構成されている。

以上で説明した構成によれば、モータＭとケース７とが比較的近接する。また、油圧ポンプ６０とケース７とが比較的近接する。そのため、モータＭと油圧ポンプ６０とが比較的近接する。従って、モータＭから油圧ポンプ６０までの動力伝達経路が比較的短くなる。その結果、モータＭから油圧ポンプ６０への動力伝達ロスが比較的少なくなる。

また、以上で説明した構成であれば、油圧ポンプ６０はケース７に支持される。そのため、油圧ポンプ６０を支持するために専用の部材を設ける必要がない。従って、油圧ポンプ６０を支持するために専用の部材を設ける場合に比べて、製造コストが低くなりやすい。

即ち、以上で説明した構成であれば、モータＭから油圧ポンプ６０への動力伝達ロスが比較的少なく、且つ、製造コストが低くなりやすいトラクタＡを実現できる。

尚、以上に記載した実施形態は一例に過ぎないのであり、本発明はこれに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。

〔その他の実施形態〕
（１）一部または全ての部材の配置が、左右方向に反転していても良い。

（２）一部または全ての部材の配置が、前後方向に反転していても良い。例えば、第１部材７１は、第２部材７２に対して後側に位置していても良い。また、モータＭ及び油圧ポンプ６０は、第１部材７１に対して後側に位置していても良い。また、第２部材７２は、第１部材７１から、前側へ分離可能に構成されていても良い。

（３）トラクタＡは、エンジンを備え、ハイブリッド式に構成されていても良い。

（４）モータＭは、左右の主フレーム２０の間に挟まれる位置以外の位置に配置されていても良い。例えば、モータＭは、左右の主フレーム２０よりも上側に配置されていても良い。

（５）耕耘装置１３に代えて、肥料散布装置、薬剤散布装置、播種装置、収穫装置等の種々の装置や、ローダ、ショベル等の作業装置が備えられていても良い。この場合、肥料散布装置、薬剤散布装置、播種装置、収穫装置等の種々の装置や、ローダ、ショベル等の作業装置は、本発明に係る「作業装置」に相当する。

（６）モータＭの支持構造は、片持ち状でなくても良い。

（７）油圧ポンプ６０の支持構造は、片持ち状でなくても良い。

（８）ケース７は、単一の部材により構成されていても良い。

（９）上記実施形態においては、モータＭが、ケース７に支持されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、ケース７が、モータＭに支持されていても良い。

（１０）上記実施形態においては、モータ側締結具８の設けられる個数は、６個である。しかしながら、本発明はこれに限定されず、モータ側締結具８の設けられる個数は、６個以外のいかなる個数であっても良い。

（１１）上記実施形態においては、ポンプ側締結具９の設けられる個数は、３個である。しかしながら、本発明はこれに限定されず、ポンプ側締結具９の設けられる個数は、３個以外のいかなる個数であっても良い。

本発明は、トラクタだけではなく、コンバイン、田植機、建設作業機等の種々の電動作業車に利用可能である。

３運転部
４バッテリ
１０前車輪（走行装置）
１１後車輪（走行装置）
１３耕耘装置（作業装置）
３６昇降機構（作動機構）
６０油圧ポンプ
７１第１部材（支持部材）
Ａトラクタ（電動作業車）
Ｍモータ

Claims

作業装置と、
運転部と、
バッテリと、
前記バッテリから供給される電力により駆動するモータと、
前記モータにより駆動される走行装置と、
前記モータにより駆動されると共に、前記作業装置の作動機構へオイルを供給する油圧ポンプと、
前記モータに連結された支持部材と、を備え、
前記油圧ポンプは、前記支持部材に支持されており、
前記油圧ポンプ、前記モータ及び前記支持部材は、前記運転部よりも前側に位置している電動作業車。
前記油圧ポンプは、前記モータと隣り合う位置に配置されている請求項１に記載の電動作業車。
前記支持部材は板状であり、
前記支持部材のうち、前記モータに接当している面に、前記油圧ポンプが接当している請求項１または２に記載の電動作業車。
前記モータの出力軸及び前記油圧ポンプの入力軸は、何れも、機体の前後方向に延びている請求項１または２に記載の電動作業車。
前記モータの出力軸及び前記油圧ポンプの入力軸は、何れも、前記支持部材を貫通している請求項１または２に記載の電動作業車。