WO2023276472A1 - 電動作業車 - Google Patents

Abstract

電動作業車は、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（Ｍ）と、モータ（Ｍ）により駆動される走行装置と、機体前後方向に延びると共にバッテリを支持する第１フレーム（２１）と、第１フレーム（２１）の後部に連結されると共にモータ（Ｍ）を支持するモータフレーム（４０）と、機体前後方向に延びると共に第１フレーム（２１）よりも後側に位置する第２フレーム（２２）と、側面視で第１フレーム（２１）と第２フレーム（２２）とに重複する状態で設けられると共に、第１フレーム（２１）と第２フレーム（２２）とに連結された第３フレーム（２３）と、を備える。

Description

電動作業車

　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。

　上記のような電動作業車として、例えば、特許文献１に記載のものが既に知られている。この電動作業車（特許文献１では「トラクタ」）は、機体前後方向に延びると共にバッテリ（特許文献１では「走行用バッテリ」）を支持する第１フレーム（特許文献１では「主フレーム」）と、第１フレームの後部に連結されると共にモータを支持するモータフレーム（特許文献１では「後部支持フレーム」）と、機体前後方向に延びると共に第１フレームよりも後側に位置する第２フレームと、を備えている。

　そして、第２フレームの前端部が、モータフレームに連結されている。

特開２０２１－９５３号公報

　特許文献１に記載の作業車のようなフレーム構造では、第１フレームとモータフレームとの間の連結部分に、応力が集中しがちである。

　本発明の目的は、比較的簡素な構成で、第１フレームとモータフレームとの間の連結部分への応力集中を抑制できる電動作業車を提供することである。

　本発明の特徴は、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、機体前後方向に延びると共に前記バッテリを支持する第１フレームと、前記第１フレームの後部に連結されると共に前記モータを支持するモータフレームと、機体前後方向に延びると共に前記第１フレームよりも後側に位置する第２フレームと、側面視で前記第１フレームと前記第２フレームとに重複する状態で設けられると共に、前記第１フレームと前記第２フレームとに連結された第３フレームと、を備えることにある。

　本構成によれば、第１フレームと第２フレームとが、第３フレームを介して連結される。これにより、第３フレームを備えておらず、且つ、第２フレームの前端部がモータフレームに連結されたフレーム構造を有している場合に比べて、第１フレームとモータフレームとの間の連結部分に応力が集中しにくい。

　従って、本構成によれば、比較的簡素な構成で、第１フレームとモータフレームとの間の連結部分への応力集中を抑制できる電動作業車を実現できる。

　さらに、本発明において、前記第２フレームの前端部は、前記モータフレームに連結されていると好適である。

　本構成によれば、第１フレームと第２フレームとが、モータフレームを介して連結される。これにより、第１フレームと第３フレームとの連結部分、及び、第２フレームと第３フレームとの連結部分への応力集中を抑制することが可能となる。

　さらに、本発明において、前記モータフレームの後方に位置すると共に前記モータフレームに連結されたギヤケースを備え、前記ギヤケースは、前記モータの駆動力により回転する一つまたは複数のギヤを収容しており、前記第２フレームの前端部は、前記ギヤケースを介して前記モータフレームに連結されていると好適である。

　一般に、ギヤケースを備える電動作業車において、ギヤケースは比較的高い強度を有している。

　本構成によれば、第２フレームの前端部は、比較的高い強度を有するギヤケースを介して、モータフレームに連結される。これにより、第２フレームの前端部とモータフレームとの間の連結状態が安定的になりやすい。

　さらに、本発明において、前記第２フレームの前端部を前記ギヤケースに締結する第１締結具及び第２締結具を備え、前記第１締結具の軸芯方向と、前記第２締結具の軸芯方向と、は互いに異なると好適である。

　本構成によれば、第２フレームの前端部をギヤケースに締結する複数の締結具の軸芯方向が全て同じである構成に比べて、それぞれの締結具に作用する応力の方向を分散することができるため、第２フレームの前端部とモータフレームとの間の連結状態が安定的になりやすい。

　さらに、本発明において、機体左右方向に並ぶ二つの前記第１フレームを備え、左の前記第１フレームの下部と、右の前記第１フレームの下部と、に亘る状態で前記二つの第１フレームに連結された底板部が設けられていると好適である。

　本構成によれば、底板部が設けられていない場合に比べて、二つの第１フレームを含むフレーム構造が強固になりやすい。従って、強固なフレーム構造を有する電動作業車を実現できる。

　さらに、本発明において、前記底板部よりも上側であり、且つ、前記二つの第１フレームに挟まれた空間に、前記モータに接続する電気配線の少なくとも一部が位置していると好適である。

　本構成によれば、電気配線が、二つの第１フレーム及び底板部によって保護される。従って、電気配線を保護するために専用の部材を設ける必要がない。これにより、製造コストが低くなりやすい。

　さらに、本発明において、前記底板部に点検口が設けられており、前記点検口を塞ぐと共に着脱可能な蓋部を備えると好適である。

　本構成によれば、底板部よりも上側であり、且つ、二つの第１フレームに挟まれた空間に、作業者は、点検口を介して容易にアクセスすることができる。これにより、当該空間の点検や清掃等の作業を容易に行うことが可能となる。

　さらに、本発明において、オペレータが搭乗可能な運転部を備え、前記モータフレームは、前記運転部の前下方に位置しており、前記バッテリは、前記第１フレームの後端部から前部に亘る状態で設けられていると好適である。

　本構成によれば、バッテリの前後方向の長さが比較的長くなる。これにより、バッテリのサイズが比較的大きくなる。従って、バッテリの容量が比較的大きい電動作業車を実現しやすい。

トラクタの右側面図である。 第１フレーム等の構成を示す一部破断右側面図である。 第１フレーム等の構成を示す右側面図である。 第３フレーム等の構成を示す平面図である。 第３フレーム等の構成を示す底面図である。 底板部等の構成を示す縦断正面図である。

　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５に示す矢印Ｆの方向を「前」、矢印Ｂの方向を「後」として、図４から図６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から図３、図６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。

　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を有している。オペレータは、運転座席３１に着座可能である。これにより、オペレータは、運転部３に搭乗可能である。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。オペレータは、運転部３において、各種の運転操作を行うことができる。

　即ち、トラクタＡは、オペレータが搭乗可能な運転部３を備えている。

　また、トラクタＡは、走行用バッテリ４（本発明に係る「バッテリ」に相当）、モータＭ、伝動装置Ｔ、前伝動機構ＦＴを備えている。

　カバー部材１２は、機体左右方向に沿う開閉軸芯Ｑ（図２参照）周りに揺動可能に構成されている。これにより、カバー部材１２は、開閉可能に構成されている。そして、カバー部材１２が閉状態であるとき、走行用バッテリ４は、カバー部材１２に覆われている。そして、走行用バッテリ４は、モータＭへ電力を供給する。

　モータＭは、走行用バッテリ４の下方に配置されている。そして、モータＭは、走行用バッテリ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、伝動装置Ｔへ伝達される。

　伝動装置Ｔは、走行用バッテリ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、伝動装置Ｔから前側に延びている。そして、伝動装置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、伝動装置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、走行用バッテリ４と、走行用バッテリ４から供給される電力により駆動するモータＭと、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。

　図１に示すように、トラクタＡの後部に、リンク機構ＬＮが設けられている。リンク機構ＬＮに、例えば耕耘装置等の作業装置（図示せず）を連結することができる。

　伝動装置Ｔは、モータＭから受け取った駆動力の一部を作業装置に伝達可能に構成されている。これにより、作業装置が駆動される。

　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、作業装置によって作業を行うことができる。

　また、図１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、機体右側部に設けられている。油圧ポンプ６０は、モータＭからの駆動力により駆動する。そして、油圧ポンプ６０は、機体の各部へ作動油を供給する。

　〔第１フレームについて〕
　図２から図４に示すように、機体フレーム２は、前後方向に延びる二つの第１フレーム２１を有している。二つの第１フレーム２１は、機体左右方向に並んでいる。

　このように、トラクタＡは、機体左右方向に並ぶ二つの第１フレーム２１を備えている。

　図２に示すように、トラクタＡは、リザーブタンク５、インバータ１４、ラジエータ１５、補機用バッテリ１８、電圧コンバータ１９を備えている。カバー部材１２が閉状態であるとき、リザーブタンク５、ラジエータ１５、補機用バッテリ１８、電圧コンバータ１９は、カバー部材１２に覆われている。

　インバータ１４は、走行用バッテリ４の下方に配置されている。インバータ１４は、走行用バッテリ４からの直流電力を交流電力に変換してモータＭへ供給する。

　リザーブタンク５は、冷却水を貯留することができる。

　ラジエータ１５及びウォータポンプ（図示せず）は、トラクタＡにおける冷却水経路に含まれている。ウォータポンプが冷却水を圧送することにより、冷却水が、この冷却水経路を循環する。そして、冷却水は、ラジエータ１５を通過することにより冷却される。

　補機用バッテリ１８は、各種補機に電力を供給する。また、走行用バッテリ４から、電圧コンバータ１９へ電力が送られる。そして、電圧コンバータ１９は、走行用バッテリ４からの電力を降圧して補機用バッテリ１８へ供給する。

　図２に示すように、走行用バッテリ４及びインバータ１４は、二つの第１フレーム２１により支持されている。

　詳述すると、図２から図５に示すように、各第１フレーム２１に、インバータ支持部４２が支持されている。インバータ支持部４２は、水平姿勢の板状の部材である。二つのインバータ支持部４２に、インバータ１４が載置されている。

　また、図２に示すように、第１支持部４３ａ及び第２支持部４３ｂが、インバータ支持部４２に支持されている。第３支持部４３ｃが、第１フレーム２１に支持されている。そして、第１支持部４３ａ、第２支持部４３ｂ、第３支持部４３ｃに支持された状態で、バッテリ支持部４４が設けられている。バッテリ支持部４４は、水平姿勢の板状の部材である。また、バッテリ支持部４４は、走行用バッテリ４の左右端に亘る状態で設けられている。バッテリ支持部４４に、走行用バッテリ４が載置されている。

　このように、トラクタＡは、機体前後方向に延びると共に走行用バッテリ４を支持する第１フレーム２１を備えている。

　図２に示すように、走行用バッテリ４は、第１フレーム２１の後端部から前部に亘る状態で設けられている。

　また、リザーブタンク５、ラジエータ１５、補機用バッテリ１８、電圧コンバータ１９も、二つの第１フレーム２１により支持されている。

　〔モータフレームについて〕
　図２から図４に示すように、機体フレーム２は、モータフレーム４０を有している。モータフレーム４０は、板状の部材である。モータフレーム４０は、第１フレーム２１の延びる方向に対して垂直に配置されている。モータフレーム４０は、各第１フレーム２１の後端部に、溶接により連結されている。モータフレーム４０は、運転部３の前下方に位置している。

　モータフレーム４０は、モータＭの後端部に接している。モータＭは、モータフレーム４０に前側から取り付けられている。即ち、モータフレーム４０は、モータＭの後部を支持している。

　このように、トラクタＡは、第１フレーム２１の後部に連結されると共にモータＭを支持するモータフレーム４０を備えている。

　油圧ポンプ６０は、モータフレーム４０に前側から取り付けられている。これにより、油圧ポンプ６０は、モータフレーム４０に支持されている。

　また、モータフレーム４０の後方に、ギヤケース４１が設けられている。ギヤケース４１は、モータフレーム４０に、ボルトにより連結されている。図４に示すように、ギヤケース４１は、モータＭの駆動力により回転する一つまたは複数のギヤ６３を収容している。本実施形態においては、五つのギヤ６３が設けられている。モータＭの出力軸であるモータ出力軸６１から、五つのギヤ６３を介して、油圧ポンプ６０の入力軸であるポンプ入力軸６２に駆動力が伝達される。

　このように、トラクタＡは、モータフレーム４０の後方に位置すると共にモータフレーム４０に連結されたギヤケース４１を備えている。

　〔第２フレーム及び第４フレームについて〕
　図２から図４に示すように、機体フレーム２は、第２フレーム２２、及び、二つの第４フレーム２４を有している。第２フレーム２２及び第４フレーム２４は、何れも、機体前後方向に延びている。第２フレーム２２及び第４フレーム２４は、何れも、第１フレーム２１よりも後側に位置している。

　このように、トラクタＡは、機体前後方向に延びると共に第１フレーム２１よりも後側に位置する第２フレーム２２を備えている。

　第２フレーム２２は、左右の縦板部２２ａ、天板部２２ｂ、横板部２２ｃを有している。天板部２２ｂは、左の縦板部２２ａの上端部と右の縦板部２２ａの上端部とに亘って設けられている。横板部２２ｃは、左の縦板部２２ａの上下方向中間部と、右の縦板部２２ａの上下方向中間部と、に亘って設けられている。モータ出力軸６１は、左右の縦板部２２ａ、天板部２２ｂ、横板部２２ｃにより囲まれた空間を通過している。

　図４に示すように、左右の縦板部２２ａの前端部は、それぞれ、第１締結具ｂ１によってギヤケース４１に締結されている。また、天板部２２ｂの前端部は、第２締結具ｂ２によってギヤケース４１に締結されている。

　第１締結具ｂ１の軸芯方向は、機体左右方向である。第２締結具ｂ２の軸芯方向は、機体前後方向である。即ち、第１締結具ｂ１の軸芯方向と、第２締結具ｂ２の軸芯方向と、は互いに異なる。

　このように、トラクタＡは、第２フレーム２２の前端部をギヤケース４１に締結する第１締結具ｂ１及び第２締結具ｂ２を備えている。尚、本実施形態において、第１締結具ｂ１及び第２締結具ｂ２は、何れも、ボルトである。

　以上で説明した構成により、第２フレーム２２の前端部は、ギヤケース４１を介してモータフレーム４０に連結されている。即ち、第２フレーム２２の前端部は、モータフレーム４０に連結されている。

　図４及び図５に示すように、二つの第４フレーム２４は、機体左右方向に並んでいる。各第４フレーム２４は、板状の部材であり、縦板部２２ａに対向する姿勢で設けられている。第２フレーム２２は、二つの第４フレーム２４の間に挟まれた状態で設けられている。また、図４に示すように、平面視において、伝動装置Ｔの前部は、二つの第４フレーム２４の間に挟まれている。

　左の第４フレーム２４は、左の縦板部２２ａに、ボルトにより連結されている。右の第４フレーム２４は、右の縦板部２２ａに、ボルトにより連結されている。

　〔第３フレームについて〕
　図２から図４に示すように、機体フレーム２は、二つの第３フレーム２３を有している。二つの第３フレーム２３は、機体左右方向に並んでいる。各第３フレーム２３は、地面に対して垂直姿勢の板状の部材であり、機体前後方向に延びている。

　左の第３フレーム２３は、左の第１フレーム２１、左の縦板部２２ａ、左の第４フレーム２４よりも機体左側に位置している。左の第３フレーム２３は、左の第１フレーム２１、左の縦板部２２ａ、左の第４フレーム２４に対向する姿勢で設けられている。

　右の第３フレーム２３は、右の第１フレーム２１、右の縦板部２２ａ、右の第４フレーム２４よりも機体右側に位置している。右の第３フレーム２３は、右の第１フレーム２１、右の縦板部２２ａ、右の第４フレーム２４に対向する姿勢で設けられている。

　図２に示すように、各第３フレーム２３は、側面視で第１フレーム２１と縦板部２２ａと第４フレーム２４とに重複する状態で設けられている。そして、左の第３フレーム２３は、左の第１フレーム２１、左の縦板部２２ａ、左の第４フレーム２４に、ボルトにより連結されている。右の第３フレーム２３は、右の第１フレーム２１、右の縦板部２２ａ、右の第４フレーム２４に、ボルトにより連結されている。

　このように、トラクタＡは、側面視で第１フレーム２１と第２フレーム２２とに重複する状態で設けられると共に、第１フレーム２１と第２フレーム２２とに連結された第３フレーム２３を備えている。

　〔底板部について〕
　図４から図６に示すように、機体フレーム２は、底板部２５を有している。底板部２５は、水平姿勢の板状の部材である。底板部２５は、左の第１フレーム２１の下部と、右の第１フレーム２１の下部と、に亘る状態で二つの第１フレーム２１に連結されている。

　このように、トラクタＡには、左の第１フレーム２１の下部と、右の第１フレーム２１の下部と、に亘る状態で二つの第１フレーム２１に連結された底板部２５が設けられている。

　図４及び図６に示すように、モータＭに、複数の電気配線２７が接続されている。インバータ１４からの交流電力は、電気配線２７を介してモータＭへ供給される。そして、底板部２５よりも上側であり、且つ、二つの第１フレーム２１に挟まれた空間に、モータＭに接続する電気配線２７の少なくとも一部が位置している。尚、電気配線２７の全体が当該空間に位置していても良いし、電気配線２７の一部のみが当該空間に位置していても良い。

　図４から図６に示すように、底板部２５に点検口２５ａが設けられている。点検口２５ａには、蓋部２６が、ボルト及びナットにより、着脱可能な状態で取り付けられている。蓋部２６は、点検口２５ａを塞ぐ状態で設けられている。

　このように、トラクタＡは、点検口２５ａを塞ぐと共に着脱可能な蓋部２６を備えている。

　以上で説明した構成によれば、第１フレーム２１と第２フレーム２２とが、第３フレーム２３を介して連結される。これにより、第３フレーム２３を備えておらず、且つ、第２フレーム２２の前端部がモータフレーム４０に連結されたフレーム構造を有している場合に比べて、第１フレーム２１とモータフレーム４０との間の連結部分に応力が集中しにくい。

　従って、以上で説明した構成によれば、比較的簡素な構成で、第１フレーム２１とモータフレーム４０との間の連結部分への応力集中を抑制できるトラクタＡを実現できる。

　〔その他の実施形態〕
　（１）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。

　（２）第２フレーム２２は、モータフレーム４０を介することなく、第１フレーム２１に直接的に連結されていても良い。

　（３）第２フレーム２２は、ギヤケース４１を介することなく、モータフレーム４０に直接的に連結されていても良い。

　（４）第２フレーム２２の前端部をギヤケース４１に締結する全ての締結具の軸芯方向が同一であっても良い。

　（５）第１フレーム２１の設けられる個数は、一つのみでも良いし、三つ以上でも良い。

　（６）底板部２５よりも上側であり、且つ、二つの第１フレーム２１に挟まれた空間の外部に、電気配線２７の全体が位置していても良い。

　（７）点検口２５ａに蓋部２６が取り付けられていなくても良い。

　（８）第１フレーム２１に対する走行用バッテリ４のサイズは、上記実施形態よりも大きくても良いし、小さくても良い。

　（９）ギヤケース４１により収容されるギヤ６３の個数は、四つ以下であっても良いし、六つ以上であっても良い。

　（１０）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。

　尚、上述の実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能である。また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

　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　　　走行用バッテリ（バッテリ）
　１０　　前車輪（走行装置）
　１１　　後車輪（走行装置）
　２１　　第１フレーム
　２２　　第２フレーム
　２３　　第３フレーム
　２５　　底板部
　２５ａ　点検口
　２６　　蓋部
　２７　　電気配線
　４０　　モータフレーム
　４１　　ギヤケース
　６３　　ギヤ
　Ａ　　　トラクタ（電動作業車）
　Ｍ　　　モータ
　ｂ１　　第１締結具
　ｂ２　　第２締結具

Claims (8)

1. 　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、
   　機体前後方向に延びると共に前記バッテリを支持する第１フレームと、
   　前記第１フレームの後部に連結されると共に前記モータを支持するモータフレームと、
   　機体前後方向に延びると共に前記第１フレームよりも後側に位置する第２フレームと、
   　側面視で前記第１フレームと前記第２フレームとに重複する状態で設けられると共に、前記第１フレームと前記第２フレームとに連結された第３フレームと、を備える電動作業車。
2. 　前記第２フレームの前端部は、前記モータフレームに連結されている請求項１に記載の電動作業車。
3. 　前記モータフレームの後方に位置すると共に前記モータフレームに連結されたギヤケースを備え、
   　前記ギヤケースは、前記モータの駆動力により回転する一つまたは複数のギヤを収容しており、
   　前記第２フレームの前端部は、前記ギヤケースを介して前記モータフレームに連結されている請求項２に記載の電動作業車。
4. 　前記第２フレームの前端部を前記ギヤケースに締結する第１締結具及び第２締結具を備え、
   　前記第１締結具の軸芯方向と、前記第２締結具の軸芯方向と、は互いに異なる請求項３に記載の電動作業車。
5. 　機体左右方向に並ぶ二つの前記第１フレームを備え、
   　左の前記第１フレームの下部と、右の前記第１フレームの下部と、に亘る状態で前記二つの第１フレームに連結された底板部が設けられている請求項１から４の何れか一項に記載の電動作業車。
6. 　前記底板部よりも上側であり、且つ、前記二つの第１フレームに挟まれた空間に、前記モータに接続する電気配線の少なくとも一部が位置している請求項５に記載の電動作業車。
7. 　前記底板部に点検口が設けられており、
   　前記点検口を塞ぐと共に着脱可能な蓋部を備える請求項５または６に記載の電動作業車。
8. 　オペレータが搭乗可能な運転部を備え、
   　前記モータフレームは、前記運転部の前下方に位置しており、
   　前記バッテリは、前記第１フレームの後端部から前部に亘る状態で設けられている請求項１から７の何れか一項に記載の電動作業車。

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