特開 2024-96588 電動作業車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024096588

(43)【公開日】2024-07-17

(54)【発明の名称】電動作業車

(51)【国際特許分類】

   B60K 1/04 20190101AFI20240709BHJP

   A01D 34/68 20060101ALI20240709BHJP

   A01D 34/64 20060101ALI20240709BHJP

   B60L 53/80 20190101ALI20240709BHJP

   B60L 58/18 20190101ALI20240709BHJP

   B60L 58/12 20190101ALI20240709BHJP

【ＦＩ】

B60K1/04 Z

A01D34/68 K

A01D34/64 A

B60L53/80

B60L58/18

B60L58/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023000164

(22)【出願日】2023-01-04

(71)【出願人】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】山本 拓実

(72)【発明者】

【氏名】山田 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】伊東 寛和

【テーマコード（参考）】

2B083

3D235

5H125

【Ｆターム（参考）】

2B083AA02

2B083CA07

2B083CA28

2B083DA03

2B083DA08

2B083HA19

3D235AA14

3D235BB26

3D235BB41

3D235CC12

3D235CC15

3D235DD38

3D235FF43

3D235HH02

3D235HH08

5H125AA01

5H125AB01

5H125AC13

5H125BC26

5H125BC29

5H125BC30

5H125EE27

5H125FF06

(57)【要約】

【課題】長時間の作業走行を実現し、かつ、バッテリ交換をするときの作業負担を軽減することができる電動作業車を提供する。
【解決手段】走行可能な機体３と、機体３に収納された第一バッテリ２０と、機体３の後部に上下揺動可能に連結された三点リンク機構Ｔと、三点リンク機構Ｔを揺動駆動可能な駆動装置と、三点リンク機構Ｔに着脱可能に取り付けられた第二バッテリ６０と、が備えられ、三点リンク機構Ｔの揺動駆動により、第二バッテリ６０が接地する下降状態と、第二バッテリ６０が対地上昇する上昇状態と、に切り換え可能に構成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行可能な機体と、
前記機体に収納された第一バッテリと、
前記機体の後部に上下揺動可能に連結された三点リンク機構と、
前記三点リンク機構を揺動駆動可能な駆動装置と、
前記三点リンク機構に着脱可能に取り付けられた第二バッテリと、が備えられ、
前記三点リンク機構の揺動駆動により、前記第二バッテリが接地する下降状態と、前記第二バッテリが対地上昇する上昇状態と、に切り換え可能に構成されている電動作業車。

【請求項2】

前記第二バッテリが前記上昇状態のときに、前記第二バッテリを、前記機体に連結支持する支持機構が備えられている請求項１に記載の電動作業車。

【請求項3】

前記第一バッテリからの給電と前記第二バッテリからの給電とを自動又は手動で切り替える切替機構が備えられている請求項１又は２に記載の電動作業車。

【請求項4】

前記切替機構に、前記第一バッテリからの給電と前記第二バッテリからの給電とを手動で切り替える切替操作部が備えられている請求項３に記載の電動作業車。

【請求項5】

前記切替機構は、前記第一バッテリ及び前記第二バッテリのうち、給電中である一方のバッテリの残量が一定値未満になったときに、自動で他方のバッテリの給電に切り替える請求項３に記載の電動作業車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三点リンク機構を備え、バッテリから給電されるモータによって駆動される電動作業車に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の電動作業車において、モーアユニット等の作業装置を用いて、長時間の作業走行を実現するために稼働時間を長くしようとすると、例えば、特許文献１に記載されているように、主バッテリとは別に補完バッテリを備える必要があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－２１７９００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、従来の電動作業車では、主バッテリ及び補完バッテリの両方の蓄電量が無くなると、それ以降、作業走行を続けることができなくなる。また、例えば、補完バッテリを、充電済みの別のバッテリと交換しようとすると、重量が大きなバッテリを高い位置まで持ち上げる必要があり、バッテリ交換をするときに、大きな作業負担がかかるものであった。

【0005】

そこで本発明は、上記課題に鑑み、長時間の作業走行を実現し、かつ、バッテリ交換をするときの作業負担を軽減することができる電動作業車を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の電動作業車は、走行可能な機体と、前記機体に収納された第一バッテリと、前記機体の後部に上下揺動可能に連結された三点リンク機構と、前記三点リンク機構を揺動駆動可能な駆動装置と、前記三点リンク機構に着脱可能に取り付けられた第二バッテリと、が備えられ、前記三点リンク機構の揺動駆動により、前記第二バッテリが接地する下降状態と、前記第二バッテリが対地上昇する上昇状態と、に切り換え可能に構成されている。

【0007】

この発明によれば、作業車の駆動輪又は作業装置等に電力を供給するバッテリとして、第一バッテリに加えてされに第二バッテリを備えているため、第一バッテリのみ備えている場合と比べて、長時間の作業走行を実現することが可能となる。また、第二バッテリが、３点リンク機構に脱着可能に備えられているため、第二バッテリを別の充電済みのバッテリに交換することができることから、さらに長時間の作業走行を実現できるとともに、３点リンク機構の揺動駆動により第二バッテリを対地上昇させることができ、高い位置までバッテリを持ち上げる作業を要しないため、バッテリ交換に伴う作業負荷を軽減することが可能となる。

【0008】

本発明においては、前記第二バッテリが前記上昇状態のときに、前記第二バッテリを、前記機体に連結支持する支持機構が備えられていると好適である。

【0009】

この構成によれば、第二バッテリが支持機構により支持されるため、第二バッテリが上昇状態において、第二バッテリの落下等を、より好適に防ぐことが可能となる。

【0010】

本発明においては、前記機体は、前記機体の後側部分に、左右の縦フレーム部と左右の前記縦フレーム部の上端同士をつなぐ横フレーム部とを有する保護フレームを備え、前記支持機構は、左右の前記縦フレーム部と前記第二バッテリの左右の側壁とをそれぞれ連結する二つの連結部材で構成されていると好適である。

【0011】

この構成によれば、第二バッテリが、連結部材によって、強固に構成されている保護フレームに直接連結されるため、より強固に第二バッテリの落下等を防ぐことが可能となる。

【0012】

本発明においては、前記第一バッテリからの給電と前記第二バッテリからの給電とを自動又は手動で切り替える切替機構が備えられていると好適である。

【0013】

この構成によれば、第一バッテリと第二バッテリとを切り替える切替機構を備えているため、例えば、第一バッテリの蓄電量が少なくなった場合に、第二バッテリに手動又は自動で切り替えることができる。よって、第一バッテリによる作業車の駆動輪又は作業装置等への電力の供給が不足する場合には、第一バッテリから第二バッテリに切り替えることで、第二バッテリから電力を供給でき、電動作業車の稼働時間を長く確保できる。

【0014】

本発明においては、前記切替機構に、前記第一バッテリからの給電と前記第二バッテリからの給電とを手動で切り替える切替操作部が備えられていると好適である。

【0015】

この構成によれば、操作者が第一バッテリ又は第二バッテリのいずれから電力を供給するのかを切り替えることが可能となり、使用するバッテリの選択の自由度を高めることができる。

【0016】

本発明においては、前記切替機構は、前記第一バッテリ及び前記第二バッテリのうち、給電中である一方のバッテリの残量が一定値未満になったときに、自動で他方のバッテリの給電に切り替えると好適である。

【0017】

この構成によれば、給電中のバッテリの残量が一定値未満になったときに、自動でバッテリの切替が行われるため、作業走行の途中で操作者によるバッテリの切替操作が不要となり、操作者の操作負担を軽減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】電動トラクタ（下降状態）の側面図である。

【図2】電動トラクタの平面図である。

【図3】走行装置及び草刈機の電気系統を示すブロック図である。

【図4】上昇状態の電動トラクタを示す側面図である。

【図5】別実施形態における電動トラクタの平面図である。

【図6】別実施形態における電動トラクタの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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、特に断りがない限り、図中の矢印Ｆの方向を「前」、矢印Ｂの方向を「後」として、矢印Ｌの方向を「左」、矢印Ｒの方向を「右」とする。また、図中の矢印Ｕの方向を「上」、矢印Ｄの方向を「下」とする。

【0020】

〔トラクタの全体構成〕
図１及び図２に示すように、右及び左の前輪１（本発明の「走行装置」に相当）、右及び左の後輪２（本発明の「走行装置」に相当）により、機体３が支持されている。機体３の前部にボンネット４が設けられ、機体３の後部に運転部５が設けられている。運転部５に、前輪１を操向操作する操縦ハンドル６、運転座席７、及びフロア８が設けられている。

【0021】

機体３は、機体３の後側部分に運転座席７の後側上方を囲うように上方に延びる転倒保護用のロプスフレーム９（本発明の「保護フレーム」に相当）を備える。ロプスフレーム９は、左右一対の縦方向に沿って延びる縦フレーム部９ａと、左右の縦フレーム部９ａの上端同士を繋いで横方向に沿って延びる横フレーム部９ｂとを有している。

【0022】

機体３は、右及び左の機体フレーム１０、ミッションケース１１等を有して構成されている。ミッションケース１１は、前ケース１２と後ケース１３とが連結されて構成されている。右及び左の機体フレーム１０が、ミッションケース１１に連結されて、運転部５の下方に前後方向に沿って配置されている。ミッションケース１１が、運転部５の運転座席７の下方に設けられている。

【0023】

前車軸ケース１４が機体フレーム１０の前部に支持され、右及び左の前輪１が前車軸ケース１４に支持されている。右及び左の後輪２が、ミッションケース１１（後ケース１３）に支持されている。

【0024】

本実施形態では、フロア８の下方に、作業装置のであり、電力で駆動するモーアユニットＭが設けられている。

【0025】

〔三点リンク機構の構成〕
図１及び図２に示すように、機体３の後部には、三点リンク機構Ｔが連結されている。三点リンク機構Ｔは、単一のトップリンク１５と、左及び右のロアリンク１６と、が備えられている。

【0026】

トップリンク１５、右及び左のロアリンク１６が、ミッションケース１１（後ケース１３）の後部に上下に揺動可能に設けられており、ロータリ耕耘装置等の作業装置（図示せず）を、トップリンク１５及びロアリンク１６に連結することができる。ロアリンク１６は機体フレーム１０の後部に揺動可能に連結されている。

【0027】

右及び左のリフトアーム１７がミッションケース１１（後ケース１３）の後部に設けられ、リフトアーム１７とロアリンク１６とに亘って連係ロッド１８が接続されている。リフトアーム１７が上下に揺動操作されることにより、トップリンク１５及びロアリンク１６が昇降操作される。

【0028】

また、ボンネット４の内部には、主バッテリ２０（本発明の「第一バッテリ」に相当）が備えられている。主バッテリ２０は、ボンネット４に覆われ、機体３に収納されている。主バッテリ２０の下方には、走行用モータ２６（本発明の「第一電動モータ」に相当）が備えられている。

【0029】

〔ミッションケースの構成〕
図３に示すように、静油圧式の無段変速装置２８が、ミッションケース１１の前ケース１２の内部に収容されており、走行用モータ２６の動力が伝動軸２９を介して無段変速装置２８に伝達される。無段変速装置２８は、前進側及び後進側に無段階に変速可能であり、運転部５のフロア８に設けられた変速ペダル（図示せず）により操作される。

【0030】

副変速装置３０、後輪デフ装置３１、前輪変速装置３２が、ミッションケース１１の後ケース１３の内部に収容されている。無段変速装置２８により変速された動力が、副変速装置３０に伝達され、副変速装置３０から後輪デフ装置３１を介して後輪２に伝達される。

【0031】

副変速装置３０と後輪デフ装置３１との間から分岐した動力が、前輪変速装置３２に伝達され、前輪変速装置３２から伝動軸３３を介して、前車軸ケース１４の内部に収容された前輪デフ装置３４に伝達され、前輪デフ装置３４から前輪１に伝達される。

【0032】

ＰＴＯ変速装置３５が、ミッションケース１１の後ケース１３の内部に収容されており、ＰＴＯ軸３６が、ミッションケース１１の後ケース１３の後部に設けられている。作業装置がトップリンク１５及びロアリンク１６に連結された場合、ＰＴＯ軸３６と作業装置とに亘って伝動軸（図示せず）が接続される。

【0033】

走行用モータ２６の動力が伝動軸２９を介して無段変速装置２８に伝達される場合、伝動軸２９の動力（無段変速装置２８により変速されない動力）が、ＰＴＯ変速装置３５に伝達され、ＰＴＯ変速装置３５により変速された動力がＰＴＯ軸３６に伝達され、ＰＴＯ軸３６から作業装置に伝達される。

【0034】

単動型の油圧シリンダ３７が、ミッションケース１１（後ケース１３）の後部の上部に設けられており、油圧シリンダ３７によりリフトアーム１７が昇降操作される。

【0035】

油圧ポンプ３８及び制御弁３９が、ミッションケース１１（後ケース１３）の後部の内部に設けられている。ミッションケース１１（後ケース１３）に貯留される潤滑油が、作動油として油圧ポンプ３８に供給され、油圧ポンプ３８から制御弁３９に供給される。

【0036】

ポンプモータ４０が、ミッションケース１１（後ケース１３）の後部の上部に設けられており、ポンプモータ４０により油圧ポンプ３８が駆動される。インバータ２４において主バッテリ２０の直流電力が交流電力に変換され、ポンプモータ４０に供給されて、ポンプモータ４０が作動する。

【0037】

制御弁３９から油圧シリンダ３７に対して作動油の給排操作が行われて、油圧シリンダ３７によるリフトアーム１７の昇降操作が行われるのであり、油圧シリンダ３７から排出された作動油が、制御弁３９からミッションケース１１（後ケース１３）に戻される。

【0038】

〔バッテリユニットの取付について〕
図１、図２、及び図４に示すように、三点リンク機構Ｔは、補助バッテリであるバッテリユニット６０（本発明の「第二バッテリ」に相当）を取付可能に構成してある。

【0039】

主バッテリ２０及びバッテリユニット６０は、走行用モータ２６、ポンプモータ４０、モーアユニットＭ等に電力を供給する。

【0040】

トップリンク１５と左右のロアリンク１６とに、バッテリユニット６０を取付可能にする被取付部５０が備えられている。被取付部５０は、トップリンク１５及び左右のロアリンク１６のうち、機体３に接続されている側とは反対側の端部に設けられている。左右のロアリンク１６の端部に、被取付部５０として、バッテリユニット６０を保持可能な孔５０ａが設けられ、トップリンク１５の端部には、被取付部５０として、バッテリユニット６０を保持可能な孔５０ｂが設けられている。なお、被取付部５０は、三点リンク機構Ｔに作業機等を支持するために既に設けられている構成を利用してもよい。

【0041】

バッテリユニット６０には、バッテリ本体６１と、バッテリ本体６１を保持するキャリア６２と、キャリア６２に設けられ、バッテリユニット６０を三点リンク機構Ｔに脱着可能に取り付ける取付部６３が備えられている。

【0042】

キャリア６２には、バッテリユニット６０の前下部に、右及び左のシュー６４が下向きに備えられ、バッテリユニット６０の後下部における右端部及び左端部の夫々に、右及び左のキャスタ輪として大径キャスタ輪６５とが備えられている。バッテリユニット６０は、大径キャスタ輪６５によって他の荷台等を要さずとも運搬可能に構成されている。

【0043】

取付部６３は、バッテリユニット６０の左右の前壁の下側部分に設けられ、前方に向けて突出して設けられている側方取付部６３ａと、バッテリユニット６０の前壁の上側部分に設けられている前方取付部６３ｂと、を備える。

【0044】

バッテリユニット６０を、三点リンク機構Ｔに取り付けるとき、ピンＰを側方取付部６３ａに設けられた孔とロアリンク１６の端部の孔５０ａとに挿通し、さらにピンＰを前方取付部６３ｂに設けられた孔とトップリンク１５の端部の孔５０ｂとに挿通することで、バッテリユニット６０は、三点リンク機構Ｔに保持される。なお、ピンＰにスナップピンを係止させて抜け止めされている構成としてもよい。

【0045】

リフトアーム１７は、駆動装置であるポンプモータ４０の駆動に基づいて、上下揺動可能に構成されている。そして、リフトアーム１７の上下揺動に伴ってロアリンク１６が上下揺動する。バッテリユニット６０と連結されたトップリンク１５も、ロアリンク１６の上下揺動と連係して上下揺動する。バッテリユニット６０は、トップリンク１５とロアリンク１６との夫々に相対揺動可能に連結され、トップリンク１５とロアリンク１６との夫々の上下揺動と連係してバッテリユニット６０は上下に昇降する。これらの構成により、三点リンク機構Ｔは、上下揺動可能に構成されている。

【0046】

操作者が高さ設定レバー（図示せず）を操作すると、ポンプモータ４０の駆動によりリフトアーム１７が揺動し、バッテリユニット６０が上下昇降する。このように、三点リンク機構Ｔの揺動駆動により、図１に示すようなバッテリユニット６０が接地する下降状態と、図４に示すようなバッテリユニット６０が対地上昇する上昇状態と、に切り換え可能に構成されている。

【0047】

バッテリユニット６０を上昇状態にすることにより、トラクタは、バッテリユニット６０が接地していない状態で、作業走行をすることが可能となる。また、上昇状態では、バッテリユニット６０が、機体３の後部に接地していない状態であることから、カウンターウェイトとしての役割をも果たすことができる。なお、バッテリユニット６０が下降状態のままでも、シュー６４は接地せず、大径キャスタ輪６５のみが接地するようにすることで、バッテリユニット６０を牽引する状態で、作業走行することも可能である。

【0048】

図４に示すように、ロプスフレーム９には、バッテリユニット６０が上昇状態のときに、バッテリユニット６０を、機体３に連結支持する支持機構５２が備えられている。支持機構５２は、機体３に取り付けられるアーム部材５２ａと、トップリンク１５に設けられ、アーム部材５２ａのうちロプスフレーム９に取り付けられる側とは反対側の端部と連結される保持部５２ｂと、を備える。アーム部材５２ａと保持部５２ｂとを連結する方法としては、様々な方法があるが、例えば、アーム部材５２ａの端部がＬ字状に折り曲げて形成されたフック状に構成され、当該端部を保持部５２ｂに形成された孔に挿通することで連結させる方法がある。アーム部材５２ａと保持部５２ｂとを連結することにより、バッテリユニット６０を、支持機構５２及びトップリンク１５を介して、機体３に連結支持する。

【0049】

図１及び図４に示すように、操作者は、バッテリユニット６０を三点リンク機構Ｔに取り付ける際、バッテリユニット６０のバッテリ本体６１に、ハーネス５３を接続する。図３に示すように、主バッテリ２０とバッテリユニット６０とは、切替機構５４を介して自動又は手動で切替可能に接続されている。なお、バッテリユニット６０は、ハーネス５３を介して切替機構５４に連結される。切替機構５４により切り替えられることで、主バッテリ２０又はバッテリユニット６０と、走行用モータ２６及びポンプモータ４０とが接続される。図３に示すように、切替機構５４には、主バッテリ２０からの給電とバッテリユニット６０からの給電とを手動で切り替える切替操作部５５が備えられている。切替操作部５５は、例えば、シーソースイッチで構成され、運転部５に備えられている構成としてもよいが、これに限られるものではなく、ラジオスイッチ等で構成されていてもよく、また、運転部５以外の箇所に備えられていてもよい。

【0050】

また、切替機構５４は、主バッテリ２０からモータに供給される電力量と、バッテリユニット６０からモータに供給される電力量とを同程度に制御しているのが好ましい。この場合、走行用モータ２６及びポンプモータ４０は切り替え前後で電力量の変動を受けることなく円滑に駆動される。

【0051】

〔別実施形態〕
以下、上記実施形態に変更を加えた別実施形態を例示する。

【0052】

（１）上記実施形態では、１つの主バッテリ２０と１つのバッテリユニット６０とを備える構成を例に説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、主バッテリ２０とバッテリユニット６０とは、それぞれ、複数備えられていてもよい。

【0053】

（２）上記実施形態では、バッテリユニット６０には、バッテリ本体６１と、バッテリ本体６１を保持するキャリア６２と、が備えられ、キャリア６２に取付部６３、シュー６４、及び大径キャスタ輪６５が備えられている構成を例に説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、バッテリ本体６１に取付部６３が直接備えられている構成としてもよい。

【0054】

（３）上記実施形態では、支持機構５２が備えられている構成を例に説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、支持機構５２を備えない構成としてもよい。

【0055】

（４）上記実施形態では、支持機構５２は、アーム部材５２ａと保持部５２ｂとで構成されている構成を例に説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、図５及び図６に示すように、支持機構５２は、左右の縦フレーム部９ａとバッテリユニット６０の左右の側壁６０ａとをそれぞれ連結する二つの連結フレーム５２ｃ（本発明の「連結部材」に相当）で構成されていてもよい。このとき、左右の縦フレーム部９ａと連結フレーム５２ｃとを連結する方法、及び、バッテリユニット６０の左右の側壁６０ａと連結フレーム５２ｃとを連結する方法としては、様々な方法があるが、例えば、左右の縦フレーム部９ａとバッテリユニット６０の左右の側壁６０ａと連結フレーム５２ｃとに形成された孔（図示せず）を挿通するビス５２ｄを用いて連結してもよいが、これに限られたものではない。また、支持機構５２は、アーム部材５２ａと保持部５２ｂと二つの連結フレーム５２ｃで構成されていてもよい。なお、図５及び図６では、上記実施形態と同様の構成については、同じ符号を付している。

【0056】

（５）上記実施形態では、切替操作部５５が備えられている構成を例に説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、切替操作部５５を備えない構成としてもよい。このとき、切替機構５４は、例えば、主バッテリ２０及びバッテリユニット６０のうち、給電中である一方のバッテリの残量が一定値未満になったときに、自動で他方のバッテリの給電に切り替える構成としてもよい。

【0057】

（６）上記実施形態では、バッテリユニット６０のバッテリ本体６１に、ハーネス５３を接続する構成を例に説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、キャリア６２にハーネス５３を接続し、キャリア６２を介してバッテリ本体６１と切替機構５４とが連結される構成としてもよい。

【0058】

（７）上記実施形態では、トップリンク１５はアーム部材５２ａに設けられた構成を例に説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、アーム部材５２ａは、バッテリユニット６０のキャリア６２に設けられている構成としてもよい。

【0059】

尚、上記の実施形態（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。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本発明は、三点リンク機構を備え、バッテリから給電されるモータによって駆動される電動作業車に利用可能である。

【符号の説明】

【0061】

３ ：機体
２０ ：主バッテリ（第一バッテリ）
４０ ：ポンプモータ（駆動装置）
５２ ：支持機構
５４ ：切替機構
５５ ：切替操作部
６０ ：バッテリユニット（第二バッテリ）
Ｔ ：三点リンク機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】