JP2015082888A - 走行電動ユニット及び電動式作業車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来の電動モータ、減速装置、制動装置から成る走行電動ユニットを配置した電動式作業車両では、該走行電動ユニットの左右サイズが大きくてユニット間空間が小さくなり、該ユニット間空間に、電動式作業車両の主要な重量物であるバッテリが配置できない、という問題があった。
【解決手段】電動モータ18と、該電動モータ18からのモータ軸であるロータ軸34の回転を減速する減速装置19と、該ロータ軸34を制動する制動装置17とを備えた走行電動ユニット9において、走行電動ユニット9では、前記制動装置17、電動モータ18、及び減速装置19を順に連設して一体化すると共に、前記減速装置19は、共通の基準軸線39上に外歯部材42a・42bと内歯部材43を配置した単一軸線ギア機構によって構成した。
【選択図】図3
【解決手段】電動モータ18と、該電動モータ18からのモータ軸であるロータ軸34の回転を減速する減速装置19と、該ロータ軸34を制動する制動装置17とを備えた走行電動ユニット9において、走行電動ユニット9では、前記制動装置17、電動モータ18、及び減速装置19を順に連設して一体化すると共に、前記減速装置19は、共通の基準軸線39上に外歯部材42a・42bと内歯部材43を配置した単一軸線ギア機構によって構成した。
【選択図】図3
Description
本発明は、電動モータと、該電動モータからのモータ軸の回転を減速する減速装置と、該モータ軸を制動する制動装置とを備えた走行電動ユニット、及び該走行電動ユニットを配置した電動式作業車両に関し、詳しくは、走行電動ユニットの構造、及び電動モータへの電力供給装置の配置構成に関する。
従来の運搬車、クローラトラクタ、除雪機、芝刈機等の作業車両においては、車体に搭載したバッテリからの電力で駆動する電動モータ、該電動モータの減速装置、及び制動装置から成る左右の走行用の駆動装置(以下、「走行電動ユニット」とする)に関する技術が、公知となっている(例えば、特許文献1参照)。これによると、走行電動ユニットからの動力により、車輪やクローラ等の走行用の部材(以下「走行駆動部材」)を個別駆動することができ、従来のような、エンジンからの動力により左右の走行駆動部材を駆動するエンジン式作業車両と比べ、前記走行電動ユニットを備えた電動式作業車両では、重量物であるエンジンの非搭載による、車両の軽量化・コンパクト化や、振動・騒音・排気ガス等の低減による作業環境の改善が図れる。
更に、このような電動式作業車両においては、走行駆動部材の内側に電動モータを配置して一体化させる技術が、公知となっている(例えば、特許文献2参照)。これによると、電動モータから走行駆動部材までの動力伝達系統を簡略化することができ、従来の走行電動ユニットに比べ、伝達効率が向上すると共に、前記動力伝達系統が不要となって車両の軽量化・コンパクト化が図れる。
しかしながら、前者の技術の走行電動ユニットでは、内側から電動モータ、減速装置、制動装置の順に連設されており、電動モータからの動力を減速装置で減速して高トルクとなった後に制動装置で制動することから、該制動装置の大型化が避けられない。
このため、走行電動ユニットの左右サイズが大きくなって、該左右の走行電動ユニットの間の空間(以下「ユニット間空間」とする)が小さくなり、該ユニット間空間に、電動式作業車両の主要な重量物であるバッテリが配置できず、該バッテリは、車体フレームよりも高位置にあるボンネット内や走行電動ユニット上等に載置するしかなく、重心が高くなって走行性能が悪化すると共に、載置可能なバッテリ数が制限され、走行距離が短くなって作業効率が低下する、という問題があった。
そこで、後者の技術を用い、走行電動ユニットの少なくとも一部を走行駆動部材内に収納して、走行電動ユニットを左右方向に離間させ、前記ユニット間空間を拡大する対応が考えられる。
しかしながら、前記減速装置は、径方向に平行に並設する複数の異なる軸線上にギアを配置したギア機構(以下、「複数軸線ギア機構」とする)で構成されているため、該減速装置も大型化が避けらず、走行駆動部材内への走行電動ユニットの収納が難しくなって、前記ユニット間空間を十分には拡大できない、という問題があった。
このため、走行電動ユニットの左右サイズが大きくなって、該左右の走行電動ユニットの間の空間(以下「ユニット間空間」とする)が小さくなり、該ユニット間空間に、電動式作業車両の主要な重量物であるバッテリが配置できず、該バッテリは、車体フレームよりも高位置にあるボンネット内や走行電動ユニット上等に載置するしかなく、重心が高くなって走行性能が悪化すると共に、載置可能なバッテリ数が制限され、走行距離が短くなって作業効率が低下する、という問題があった。
そこで、後者の技術を用い、走行電動ユニットの少なくとも一部を走行駆動部材内に収納して、走行電動ユニットを左右方向に離間させ、前記ユニット間空間を拡大する対応が考えられる。
しかしながら、前記減速装置は、径方向に平行に並設する複数の異なる軸線上にギアを配置したギア機構(以下、「複数軸線ギア機構」とする)で構成されているため、該減速装置も大型化が避けらず、走行駆動部材内への走行電動ユニットの収納が難しくなって、前記ユニット間空間を十分には拡大できない、という問題があった。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項1においては、電動モータと、該電動モータからのモータ軸の回転を減速する減速装置と、該モータ軸を制動する制動装置とを備えた走行電動ユニットにおいて、該走行電動ユニットでは、前記制動装置、電動モータ、及び減速装置を順に連設して一体化すると共に、前記減速装置は、共通の基準軸線上にギアを配置した単一軸線ギア機構によって構成したものである。
請求項2においては、前記減速装置は、前記モータ軸に対して基準軸線周りを相対回転不能な入力軸と、前記基準軸線から偏心された回転中心を有する偏心部材であって、前記入力軸に対して相対回転不能な偏心部材と、該偏心部材に相対回転可能に支持される外歯部材であって、外周面に外歯が設けられた外歯部材と、該外歯部材の外径より大きな内径を有し且つ回転不能に固定される内歯部材であって、前記外歯と噛合する内歯が該外歯とは異なる歯数だけ設けられた内歯部材と、前記外歯部材から基準軸線周りの回転成分を取り出す回転成分取出機構と、該回転成分取出機構によって前記基準軸線周りに回転駆動される減速出力部材とを有するものである。
請求項3においては、請求項1または請求項2に記載の走行電動ユニットを車体の左右に配置し、該左右の走行電動ユニットにより左右の走行駆動部材を個別駆動する電動式作業車両において、該走行電動ユニットに電力を供給するバッテリの少なくとも一部が、前記左右の走行電動ユニットの間を占めるユニット間空間と重なるように、前記バッテリを配置したものである。
請求項4においては、前記バッテリに電力を供給する発電機と、該発電機を駆動するエンジンとを一体化して発電ユニットを構成し、該発電ユニットよりPTO軸を延出して車体から突出させるものである。
請求項5においては、前記PTO軸は、複数配置した前記バッテリの間に形成されるバッテリ間隙間を介して、車体から突出させるものである。
請求項6においては、前記PTO軸には、該PTO軸に回転動力を付加するアシスト電動ユニットを付設するものである。
請求項7においては、前記バッテリには、PTO動力を出力するPTO電動ユニットを近接配置するものである。
請求項8においては、前記バッテリは、乗用型作業車両の運転席位置または歩行型作業車両の歩行位置の略下方に配置するものである。
すなわち、請求項1においては、電動モータと、該電動モータからのモータ軸の回転を減速する減速装置と、該モータ軸を制動する制動装置とを備えた走行電動ユニットにおいて、該走行電動ユニットでは、前記制動装置、電動モータ、及び減速装置を順に連設して一体化すると共に、前記減速装置は、共通の基準軸線上にギアを配置した単一軸線ギア機構によって構成したものである。
請求項2においては、前記減速装置は、前記モータ軸に対して基準軸線周りを相対回転不能な入力軸と、前記基準軸線から偏心された回転中心を有する偏心部材であって、前記入力軸に対して相対回転不能な偏心部材と、該偏心部材に相対回転可能に支持される外歯部材であって、外周面に外歯が設けられた外歯部材と、該外歯部材の外径より大きな内径を有し且つ回転不能に固定される内歯部材であって、前記外歯と噛合する内歯が該外歯とは異なる歯数だけ設けられた内歯部材と、前記外歯部材から基準軸線周りの回転成分を取り出す回転成分取出機構と、該回転成分取出機構によって前記基準軸線周りに回転駆動される減速出力部材とを有するものである。
請求項3においては、請求項1または請求項2に記載の走行電動ユニットを車体の左右に配置し、該左右の走行電動ユニットにより左右の走行駆動部材を個別駆動する電動式作業車両において、該走行電動ユニットに電力を供給するバッテリの少なくとも一部が、前記左右の走行電動ユニットの間を占めるユニット間空間と重なるように、前記バッテリを配置したものである。
請求項4においては、前記バッテリに電力を供給する発電機と、該発電機を駆動するエンジンとを一体化して発電ユニットを構成し、該発電ユニットよりPTO軸を延出して車体から突出させるものである。
請求項5においては、前記PTO軸は、複数配置した前記バッテリの間に形成されるバッテリ間隙間を介して、車体から突出させるものである。
請求項6においては、前記PTO軸には、該PTO軸に回転動力を付加するアシスト電動ユニットを付設するものである。
請求項7においては、前記バッテリには、PTO動力を出力するPTO電動ユニットを近接配置するものである。
請求項8においては、前記バッテリは、乗用型作業車両の運転席位置または歩行型作業車両の歩行位置の略下方に配置するものである。
本発明は、以上のように構成したので、以下に示す効果を奏する。
すなわち、請求項1により、電動モータを挟んで一側にある制動装置を、電動モータのモータ軸に直結し、電動モータから出力されたばかりで低トルクの動力を制動することができ、制動容量が小さくて済み、制動装置の小型化が図れる。更に、電動モータを挟んで他側にある減速装置の径方向の大きさを、複数軸線ギア機構に比べて小さくし、減速装置の径方向の小型化が図れる。これにより、左右方向外側の減速装置を走行駆動部材内に挿嵌して略収納すると共に、左右方向内側の制動装置をより一層小型化することができ、左右の走行駆動部材にそれぞれ装着した状態での左右の走行電動ユニットの内端間を、大きく離間させることができる。
請求項2により、前記単一軸線ギア機構を、ハイポサイクロイド歯車を用いたハイポサイクロイド型の減速機構によって構成することができ、径方向に小さいばかりでなく、構造が簡単で十分な減速比を有する減速装置が得られる。
請求項3により、前記走行電動ユニットを用いることで、その内端間を大きく離間させて前記ユニット間空間を十分に拡大し、該ユニット間空間を利用して、電動式作業車両における主要な重量物の一つであるバッテリを自在に配置することができ、低位置にある走行電動ユニット近傍にバッテリを配置して車両の重心を低くし、走行性能を大きく向上させると共に、車体に載置可能なバッテリ数が増加し、走行距離が延びて作業効率を上昇させることができる。
請求項4により、エンジンは、通常は発電機の駆動のみに使用する構成にして、該エンジンの最高出力を小さく設定することができ、該エンジンを小型化・軽量化して、電動式作業車両の大型化・重量化を防止することができる。更に、該エンジンをPTO軸の駆動にも使用する場合は、そのための動力源・動力伝達経路等を省くことができ、部品・装置点数が減少して製造コストの減少、メンテナンス性の向上を図ることができる。
請求項5により、バッテリ間隙間を利用して、PTO軸を車体外方の作業装置に迂回することなく連結連動することができ、該作業装置までの迂回経路を省いて部品・装置点数を減少させ、更なる、製造コストの減少、メンテナンス性の向上を図ることができる。
請求項6により、エンジンが低出力のためにPTO動力が不足する場合であっても、アシスト電動ユニットによってPTO軸に回転動力を付加することができ、該PTO軸に連結連動する作業装置を安定した動力で駆動させることができる。
請求項7により、PTO動力のための駆動源としてのエンジンが不要となり、発電機を搭載しない場合には、完全にエンジン非搭載の電動式作業車両が構成できると共に、PTO電動ユニットの設置にバッテリ周辺の空間を有効利用することができ、更なる、車両の軽量化・コンパクト化や、振動・騒音・排気ガス等の発生抑制による作業環境の改善が図れる。
請求項8により、作業者の着座位置または立ち位置の略下方にバッテリを配置することができ、作業者近傍に重心を集めることで作業者が受ける揺動や振動等を小さくし、走行中の作業者負担を軽減させることができる。
すなわち、請求項1により、電動モータを挟んで一側にある制動装置を、電動モータのモータ軸に直結し、電動モータから出力されたばかりで低トルクの動力を制動することができ、制動容量が小さくて済み、制動装置の小型化が図れる。更に、電動モータを挟んで他側にある減速装置の径方向の大きさを、複数軸線ギア機構に比べて小さくし、減速装置の径方向の小型化が図れる。これにより、左右方向外側の減速装置を走行駆動部材内に挿嵌して略収納すると共に、左右方向内側の制動装置をより一層小型化することができ、左右の走行駆動部材にそれぞれ装着した状態での左右の走行電動ユニットの内端間を、大きく離間させることができる。
請求項2により、前記単一軸線ギア機構を、ハイポサイクロイド歯車を用いたハイポサイクロイド型の減速機構によって構成することができ、径方向に小さいばかりでなく、構造が簡単で十分な減速比を有する減速装置が得られる。
請求項3により、前記走行電動ユニットを用いることで、その内端間を大きく離間させて前記ユニット間空間を十分に拡大し、該ユニット間空間を利用して、電動式作業車両における主要な重量物の一つであるバッテリを自在に配置することができ、低位置にある走行電動ユニット近傍にバッテリを配置して車両の重心を低くし、走行性能を大きく向上させると共に、車体に載置可能なバッテリ数が増加し、走行距離が延びて作業効率を上昇させることができる。
請求項4により、エンジンは、通常は発電機の駆動のみに使用する構成にして、該エンジンの最高出力を小さく設定することができ、該エンジンを小型化・軽量化して、電動式作業車両の大型化・重量化を防止することができる。更に、該エンジンをPTO軸の駆動にも使用する場合は、そのための動力源・動力伝達経路等を省くことができ、部品・装置点数が減少して製造コストの減少、メンテナンス性の向上を図ることができる。
請求項5により、バッテリ間隙間を利用して、PTO軸を車体外方の作業装置に迂回することなく連結連動することができ、該作業装置までの迂回経路を省いて部品・装置点数を減少させ、更なる、製造コストの減少、メンテナンス性の向上を図ることができる。
請求項6により、エンジンが低出力のためにPTO動力が不足する場合であっても、アシスト電動ユニットによってPTO軸に回転動力を付加することができ、該PTO軸に連結連動する作業装置を安定した動力で駆動させることができる。
請求項7により、PTO動力のための駆動源としてのエンジンが不要となり、発電機を搭載しない場合には、完全にエンジン非搭載の電動式作業車両が構成できると共に、PTO電動ユニットの設置にバッテリ周辺の空間を有効利用することができ、更なる、車両の軽量化・コンパクト化や、振動・騒音・排気ガス等の発生抑制による作業環境の改善が図れる。
請求項8により、作業者の着座位置または立ち位置の略下方にバッテリを配置することができ、作業者近傍に重心を集めることで作業者が受ける揺動や振動等を小さくし、走行中の作業者負担を軽減させることができる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
なお、以下では、図1中の矢印Fで示す方向を、各電動式作業車両における前進方向とし、以下で述べる各部材の位置や左右方向等は、この前進方向を基準とするものである。
なお、以下では、図1中の矢印Fで示す方向を、各電動式作業車両における前進方向とし、以下で述べる各部材の位置や左右方向等は、この前進方向を基準とするものである。
まず、本発明に関わる電動式作業車両である運搬車1の全体構成について、図1乃至図3により説明する。
該運搬車1の車体51においては、前部フレーム5と後部フレーム6とが前後に連設され、該後部フレーム6は、平面視略直方形の水平状の床板6aと、該床板6aの左右端に立設した鉛直状の側板6bとから成ると共に、該後部フレーム6の上方には、荷台7が上下回動可能に配設されている。
該運搬車1の車体51においては、前部フレーム5と後部フレーム6とが前後に連設され、該後部フレーム6は、平面視略直方形の水平状の床板6aと、該床板6aの左右端に立設した鉛直状の側板6bとから成ると共に、該後部フレーム6の上方には、荷台7が上下回動可能に配設されている。
そして、該後部フレーム6の側板6bの後部に、本発明に係わる左右の走行電動ユニット9・9が固定されている。該走行電動ユニット9には車軸である出力軸27が設けられ、該出力軸27の外端にはハブ28が固設されており、該ハブ28が、後輪8のリム8b内に配置されている。
該後輪8は、タイヤ8a、該タイヤ8a内周部に取り付けた環状の前記リム8b、及び該リム8bの円形開口内に固設されたホイル8cより構成されており、該ホイル8cに前記ハブ28をボルト29で締結することにより、各後輪8に出力軸27を連結して各走行電動ユニット9を装着し、該走行電動ユニット9によって後輪8を個別駆動できるようにしている。
一方、前記車体51においては、前記前部フレーム5の前半部が、その後半部より一段高く形成され、その上にフロントカバー5aが立設され、該フロントカバー5aの後端上部に、操作・計器盤等が形成され、更にその上方には、丸形の操向ハンドル10が配設されている。
そして、前部フレーム5の前部左右側端に、それぞれ、サスペンション機構12L・12R、支持ボックス15L・15Rを介して、前輪11・11が懸架されると共に、該左右の支持ボックス15L・15Rには、それぞれ左右のナックルアーム13L・13Rが固設されている。
該左のナックルアーム13Lの先端部と右のナックルアーム13Rの先端部とが、連結ロッド14によって連結され、該連結ロッド14の途中部は、図示せぬベルクランク等を介して、前記操向ハンドル10に連動連結されており、該操向ハンドル10の回動操作によって、前記連結ロッド14を介して左右のナックルアーム13L・13Rが回動され、前記前輪11・11を左右に操舵できるようにしている。
更に、前記フロントカバー5a後端より後方には、前部フレーム5上に踏板が敷設されて水平面状のプラットフォーム5bが形成され、該プラットフォーム5bは、左右方向両外側に延出されている。そして、前部フレーム5後端上方で後部フレーム6の直前には、運転席16が立設され、該運転席16の左右及び前方まで、前記プラットフォーム5bが延設されている。
次に、前記走行電動ユニット9の構成について、図3により説明する。
該走行電動ユニット9は、左右方向内側から順に、制動装置17、電動モータ18、及び減速装置19を連設し一体化したものを、ユニットケース20内に収容して構成される。
該走行電動ユニット9は、左右方向内側から順に、制動装置17、電動モータ18、及び減速装置19を連設し一体化したものを、ユニットケース20内に収容して構成される。
該ユニットケース20は、左右方向内側から順に、制動ケース部材21、内側カバーケース部材22、電動ケース部材23、外側カバーケース部材24、減速ケース部材25、及び車軸ケース部材26を連設して構成される。いずれも左右方向に軸心を有する筒状であって、内側カバーケース部材22・電動ケース部材23は略同径に形成されると共に、前記外側カバーケース部材24・減速ケース部材25・車軸ケース部材26の内側半部は、前記内側カバーケース部材22・電動ケース部材23よりも大径であって略同径に形成されている。
このため、前記電動ケース部材23と、該電動ケース部材23よりも大径の外側カバーケース部材24との間には、段差面24aが形成されており、前記外側カバーケース部材24・減速ケース部材25・車軸ケース部材26に対し、前記段差面24aから左右方向外側に複数のボルト30を螺入して締結できるようにしている。更に、前記電動ケース部材23の左右方向内側の外周部には、前記側板6bに開口した支持孔6b1が外嵌固定されており、走行電動ユニット9を後部フレーム6に確実に支持できるようにしている。
また、前記電動モータ18においては、前記電動ケース部材23の内周面に、複数の電機子巻線を環状に並列してなる環状のステータ31が固定され、該ステータ31内にロータ32が配置されている。そして、該ロータ32の外周面には、環状の永久磁石33が固設されると共に、該永久磁石33は、前記ステータ31の内周面と、所定の空隙をもって対向するように配置されている。
更に、前記ロータ32は、前記出力軸27と共通の基準軸線39上に位置するロータ軸34上に、該ロータ軸34と一体回転可能に固設されている。そして、該ロータ軸34の外端は、左右方向外側に向かって水平に延出され、その延出端は、前記外側カバーケース部材24の側面視略中央に設けた軸受け35で回動支持されると共に、前記減速ケース部材25内に突入されている。一方、前記ロータ軸34の内端は、左右方向内側に向かって水平に延出され、その延出端は、前記内側カバーケース部材22の側面視略中央に設けた軸孔22aを通って、前記制動ケース部材21内に突入されている。
また、該制動ケース部材21内では、前記ロータ軸34が被制動軸とされ、その周りに前記制動装置17が周設されており、複雑な制動リンク機構を介することなく、直接的にロータ軸34を制動できるようにしている。詳しくは、該制動装置17は、前記制動ケース部材21で左右方向内側に開いた凹部内に配設され、該凹部は、カバープレート36によって覆われており、制動装置17を操作する制動操作軸38が、該制動装置17からカバープレート36を介して、制動ケース部材21の外部に突出されている。
そして、該制動操作軸38の端部には、制動アーム37が固設され、該制動アーム37は、運搬車1の図示せぬブレーキペダル等の制動操作具に連動連係されており、該制動操作具を操作することで、制動アーム37を回動し、制動操作軸38を介して前記ロータ軸34を制動できるようにしている。
また、前記減速ケース部材25内では、前記基準軸線39の周りに、前記減速装置19が周設されている。
該減速装置19は、ハイポサイクロイド型の減速機構によって構成されており、前記基準軸線39上に位置するロータ軸34と同一軸線上において該ロータ軸34に対して軸線周り相対回転不能な入力軸40と、前記基準軸線39から偏心された回転中心を有する偏心部材41a・41bであって、前記入力軸40に対して相対回転不能な一対の偏心部材41a・41bと、該偏心部材41a・41bにそれぞれ相対回転可能に外挿された一対の外歯部材42a・42bと、該外歯部材42a・42bの外径より大きな内径を有し、該外歯部材42a・42bを覆う位置において回転不能に固定された内歯部材43と、前記外歯部材42a・42bの基準軸線39周りの回転成分を取り出す回転成分取出機構44と、該回転成分取出機構44によって前記基準軸線39周りに回転する減速出力部材50とが備えられている。そして、前記外歯部材42a・42b、内歯部材43のいずれも、ハイポサイクロイド歯車に形成されている。なお、該ハイポサイクロイド歯車には、通常のインボリュート歯車や、円弧歯車も含まれる。
該減速装置19は、ハイポサイクロイド型の減速機構によって構成されており、前記基準軸線39上に位置するロータ軸34と同一軸線上において該ロータ軸34に対して軸線周り相対回転不能な入力軸40と、前記基準軸線39から偏心された回転中心を有する偏心部材41a・41bであって、前記入力軸40に対して相対回転不能な一対の偏心部材41a・41bと、該偏心部材41a・41bにそれぞれ相対回転可能に外挿された一対の外歯部材42a・42bと、該外歯部材42a・42bの外径より大きな内径を有し、該外歯部材42a・42bを覆う位置において回転不能に固定された内歯部材43と、前記外歯部材42a・42bの基準軸線39周りの回転成分を取り出す回転成分取出機構44と、該回転成分取出機構44によって前記基準軸線39周りに回転する減速出力部材50とが備えられている。そして、前記外歯部材42a・42b、内歯部材43のいずれも、ハイポサイクロイド歯車に形成されている。なお、該ハイポサイクロイド歯車には、通常のインボリュート歯車や、円弧歯車も含まれる。
このうちの入力軸40は、前記ロータ軸34と一体形成されているが、別体としてもよい。前記偏心部材41a・41bは、前記基準軸線39の軸方向に沿って並設された上で、その軸線が基準軸線39に対して所定量だけ変位するように、前記入力軸40に外嵌固定されており、該入力軸40の基準軸線39周りの回転に応じて、偏心回転できるようにしている。
前記外歯部材42a・42bは、前記偏心部材41a・41bのそれぞれに対応して配置されている。そして、該外歯部材42a・42bには、それぞれ、外周面に設けられた外歯45a・45bと、前記基準軸線39と平行に延びると共に該基準軸線39を基準にして周方向略同一位置に穿孔されたカム孔46a・46bが設けられ、該カム孔46a・46bは、各外歯部材42a・42bにおいて、基準軸線39周りに複数穿孔されている。
前記内歯部材43では、減速ケース部材25の内周面に、前記外歯45a・45bと噛合する内歯47が設けられており、該内歯47は、前記外歯45a・45bとは異なる歯数に設定されている。そして、該内歯部材43は、前記外歯部材42a・42bと同様、基準軸線39上に配置されている。
前記減速出力部材50は、前記カム孔46a・46bの双方に挿通されるキャリアピン48と、該キャリアピン48を支持し且つ基準軸線39周りに回転するフランジ部49と、該フランジ部49と一緒に基準軸線39周りに回転する前記出力軸27とを有する。
そして、前記キャリアピン48は、前記基準軸線39に対する偏心部材41a・41bの偏心量に応じた量だけ、前記カム孔46a・46bより小径に形成されている。ここで、前述の如く、前記外歯部材42a・42bには、周方向略同一位置に穿孔された複数のカム孔46a・46bが穿孔されていることから、該キャリアピン48も、フランジ部49に複数支持されている。
更に、前記出力軸27は、前記基準軸線39上において、前記車軸ケース部材26の内方から外方に跨るようにして支持されると共に、前記フランジ部49は、前記出力軸27のうち、前記車軸ケース部材26の内部空間内の部分に形成されている。
前記回転成分取出機構44は、前記外歯部材42a・42bのカム孔46a・46bと、該カム孔46a・46bの双方を挿通するキャリアピン48と、該キャリアピン48を支持するフランジ部49とから構成されており、前記外歯部材42a・42bから、基準軸線39周りの回転成分を取り出して、出力軸27より出力できるようにしている。
以上のような構成の減速装置19において、前記入力軸40が基準軸線39周りを回転し、前記偏心部材41a・41bが基準軸線39周りを偏心回転すると、前記外歯部材42a・42bも、偏心部材41a・41bと一緒に、前記基準軸線39に対して偏心回転する。同時に、外歯部材42a・42bは、前記外歯45a・45bが内歯47と噛合されているため、外歯45a・45bの歯数と内歯47の歯数によって規定される減速比だけ、減速回転される。
このようにして外歯部材42a・42bが減速偏心回転すると、前記キャリアピン48は、前記カム孔46a・46bの内周面上を転がりながら、前記基準軸線39周りを公転し、該キャリアピン48の基準軸線39周りの公転力が、前記出力軸27を介して、前記減速ケース部材25の外方へ出力される。
なお、前記偏心部材41a・41bは、前記基準軸線39を基準にして回転方向に180度変位されており、該偏心部材41a・41bの回転に伴う偏心トルクの相殺化を図り、前記入力軸40を基準軸線39周りに安定回転できるようにしている。
すなわち、電動モータ18と、該電動モータ18からのモータ軸であるロータ軸34の回転を減速する減速装置19と、該ロータ軸34を制動する制動装置17とを備えた走行電動ユニット9において、該走行電動ユニット9では、前記制動装置17、電動モータ18、及び減速装置19を順に連設して一体化すると共に、前記減速装置19は、共通の基準軸線39上にギアである外歯部材42a・42bと内歯部材43を配置した単一軸線ギア機構によって構成したので、電動モータ18を挟んで一側にある制動装置17を、電動モータ18のロータ軸34に直結し、電動モータ18から出力されたばかりで低トルクの動力を制動することができ、制動容量が小さくて済み、制動装置17の小型化が図れる。更に、電動モータ18を挟んで他側にある減速装置19の径方向の大きさを、複数軸線ギア機構に比べて小さくし、減速装置19の径方向の小型化が図れる。これにより、走行電動ユニット9において、左右方向外側の減速装置19を走行駆動部材である後輪8内に挿嵌して略収納すると共に、左右方向内側の制動装置17をより一層小型化することができ、左右の走行駆動部材である後輪8・8にそれぞれ装着した状態での左右の走行電動ユニット9・9の内端間を、大きく離間させることができる。
更に、前記減速装置19は、前記モータ軸であるロータ軸34に対して基準軸線39周りを相対回転不能な入力軸40と、前記基準軸線39から偏心された回転中心を有する偏心部材41a・41bであって、前記入力軸40に対して相対回転不能な偏心部材41a・41bと、該偏心部材41a・41bに相対回転可能に支持される外歯部材42a・42bであって、外周面に外歯45a・45bが設けられた外歯部材42a・42bと、該外歯部材42a・42bの外径より大きな内径を有し且つ回転不能に固定される内歯部材43であって、前記外歯45a・45bと噛合する内歯47が該外歯45a・45bとは異なる歯数だけ設けられた内歯部材43と、前記外歯部材42a・42bから基準軸線39周りの回転成分を取り出す回転成分取出機構44と、該回転成分取出機構44によって前記基準軸線39周りに回転駆動される減速出力部材50とを有するので、前記単一軸線ギア機構を、ハイポサイクロイド歯車を用いたハイポサイクロイド型の減速機構によって構成することができ、径方向に小さいばかりでなく、構造が簡単で十分な減速比を有する減速装置19が得られる。
次に、このような走行電動ユニット9を配置した前記運搬車1において、内部の電動モータ18への電力供給装置の配置構成について、図1乃至図3により説明する。
該運搬車1における前記後部フレーム6の床板6a上には、電力供給装置として、発電ユニット52と、該発電ユニット52からの電力を蓄えると共に必要に応じて前記電動モータ18に電力を供給するバッテリ群53とが、載置固定される。
該運搬車1における前記後部フレーム6の床板6a上には、電力供給装置として、発電ユニット52と、該発電ユニット52からの電力を蓄えると共に必要に応じて前記電動モータ18に電力を供給するバッテリ群53とが、載置固定される。
該バッテリ群53は、前記床板6aの後半部上に、左右一対のバッテリ53a・53bと、同じく左右一対のバッテリ53c・53dとを前後に配置して構成されており、合計4個のバッテリ53a・53b・53c・53dが床板6a上に配置されている。
ここで、前述のように、前記左右の後輪8・8にそれぞれ装着した状態での左右の走行電動ユニット9・9では、その内端間が大きく離間されているため、前記バッテリ53a・53b・53c・53dは、その少なくとも一部、本実施例では後側のバッテリ53c・53dの前後方向略中央部が、左右の走行電動ユニット9・9の間の空間であるユニット間空間56と重なるように、配置することができる。
これにより、接地した後輪8に装着されて低位置にある走行電動ユニット9・9の近傍に、重いバッテリ53c・53dを配置することができ、更には、ユニット間空間56の前方の空き空間を利用して、前側のバッテリ53a・53bも追加することができる。
また、前記発電ユニット52は、このようなバッテリ群53の前方の床板6a上に配置されている。該発電ユニット52は、発電して前記バッテリ群53に電力を供給する発電機54と、該発電機54のロータ軸54aを回転駆動するエンジン55とを、前後に連設し一体化して構成される。
このうちの発電機54においては、前記ロータ軸54aの前端にPTO軸57の後端が連結される一方、該PTO軸57の前端は、前方に延出して車体51より突出し、図示せぬ耕耘装置等の作業装置と連結連動されている。
これにより、エンジン55は、通常は発電機54の駆動のみに使用することができ、エンジン動力によって後輪8・8を直接に回転駆動させるエンジン式作業車両の場合と比べ、エンジン55の最高出力が小さくて済む。この際、該エンジン55からは、エンジン55の最高出力を越えない範囲で、作業装置駆動用のPTO動力を取出すことができる。
すなわち、前記走行電動ユニット9を車体51の左右に配置し、該左右の走行電動ユニット9・9により左右の走行駆動部材である後輪8・8を個別駆動する電動式作業車両である運搬車1において、該走行電動ユニット9に電力を供給するバッテリ53a・53b・53c・53dの少なくとも一部である、バッテリ53c・53dの前後方向略中央部が、前記左右の走行電動ユニット9・9の間を占めるユニット間空間56と重なるように、前記バッテリ53a・53b・53c・53dを配置したので、前記走行電動ユニット9を用いることで、その内端間を大きく離間させて前記ユニット間空間56を十分に拡大し、該ユニット間空間56を利用して、運搬車1における主要な重量物の一つであるバッテリ53a・53b・53c・53dを自在に配置することができ、低位置にある走行電動ユニット9近傍にバッテリ53a・53b・53c・53dを配置して車両の重心を低くし、走行性能を大きく向上させると共に、車体51に載置可能なバッテリ数が増加し、走行距離が延びて作業効率を上昇させることができる。
更に、前記バッテリ53a・53b・53c・53dに電力を供給する発電機54と、該発電機54を駆動するエンジン55とを一体化して発電ユニット52を構成し、該発電ユニット52よりPTO軸57を延出して車体51から突出させるので、前記エンジン55は、通常は発電機54の駆動のみに使用する構成にして、該エンジン55の最高出力を小さく設定することができ、該エンジン55を小型化・軽量化して、電動式作業車両である運搬車1の大型化・重量化を防止することができる。更に、該エンジン55をPTO軸57の駆動にも使用する場合は、そのための動力源・動力伝達経路等を省くことができ、部品・装置点数が減少して製造コストの減少、メンテナンス性の向上を図ることができる。
次に、電動式作業車両がクローラトラクタ2の場合について、図4乃至図6により説明する。
該クローラトラクタ2の車体61においては、メインフレーム62が形成され、該メインフレーム62の前部はボンネット63で覆われている。該ボンネット63の後方には、ダッシュボード64が設けられ、該ダッシュボード64内にステアリングコラムが設けられており、該ステアリングコラムに支持されたハンドル軸の上端に、丸形の操向ハンドル65が配設されている。
該クローラトラクタ2の車体61においては、メインフレーム62が形成され、該メインフレーム62の前部はボンネット63で覆われている。該ボンネット63の後方には、ダッシュボード64が設けられ、該ダッシュボード64内にステアリングコラムが設けられており、該ステアリングコラムに支持されたハンドル軸の上端に、丸形の操向ハンドル65が配設されている。
そして、該操向ハンドル65の後方に、運転席66が配設され、該運転席66の近傍に図示せぬ変速レバーやPTOレバーが配設されると共に、該運転席66と前記ダッシュボード64との間の下方に、ステップ67が配置されており、これらをキャビン71で覆うようにして、運転部68が構成される。
更に、前記車体61の後端部には、図示せぬ作業装置を装着するための三点リンク式の装着装置69が設けられると共に、PTO軸70が車体61から後方に突出し、該PTO軸70の後端が、前記装着装置69によって装着した作業装置の入力軸に、連動連結されている。
加えて、前記メインフレーム62の左右には、クローラ式走行装置60・60が配設されている。各クローラ式走行装置60においては、アイドラ73が、メインフレーム62の側板62bの前端部に回動自在に支持される一方、該側板62bの後端部には、前記走行電動ユニット9が固定され、該走行電動ユニット9の出力軸27に、駆動スプロケット74が支持されている。
そして、該駆動スプロケット74と前記アイドラ73との周囲には、クローラベルト76が巻回されており、前記走行電動ユニット9を駆動して駆動スプロケット74を回動させることにより、前記クローラベルト76を介して、クローラトラクタ2を走行させるようにしている。
また、このような構成のクローラトラクタ2において、前記メインフレーム62の床板62aの前端部は一段高く形成されており、その上に、前記発電ユニット52が前後反転して成る発電ユニット52Aが載置固定され、該発電ユニット52Aの上方は前記ボンネット63によって覆われると共に、前記床板62aの後端部上で運転席66の後斜め下方の近傍に、前記バッテリ群53が載置固定されている。
該バッテリ群53は、前記運搬車両1と同様に、左右一対のバッテリ53a・53bと、同じく左右一対のバッテリ53c・53dとを前後に配置して構成されており、合計4個のバッテリ53a・53b・53c・53dが床板62a上に配置されている。
そして、このクローラトラクタ2においても、前記バッテリ53a・53b・53c・53dは、その少なくとも一部、本実施例では後側のバッテリ53c・53dの下部が、左右の走行電動ユニット9・9の間のユニット間空間77と重なるように、配置することができる。
前記発電ユニット52Aは、エンジン55Aと発電機54Aとを前後に連設し一体化して構成されており、後側の発電機54Aのロータ軸54Aaの後端には、ギア式等による伝達装置84を介して、該ロータ軸54Aaよりも下方に配置したPTO軸70の前端が連結される。一方、該PTO軸70の後端は、後方に延出して車体61より突出し、前記装着装置69によって車体61に装着した図示せぬ作業装置と連結連動されている。
そして、該PTO軸70の延出方向には前記バッテリ群53が配置されているが、前側の左右一対のバッテリ53a・53b間の隙間(以下「バッテリ間隙間」とする)78aと、後側の左右一対のバッテリ53c・53dのバッテリ間隙間78bとは、少なくとも一部が背面視で略重複する、本実施例では両バッテリ間隙間78a・78bが完全に重複するように配置した上で、該両バッテリ間隙間78a・78b内を前記PTO軸70が挿通できるようにしている。
また、前記床板62aの後端に立設した鉛直状の後板62cの背面には、アシスト電動ユニット79が固定されている。該アシスト電動ユニット79は、後から順に、前記電動モータ18と減速装置19を連設して一体化したものであり、該アシスト電動ユニット79からは、前記減速装置19からの出力軸81が、前記PTO軸70と平行に、前記後板62cを貫通して車体61内に挿入されている。
一方、前記PTO軸70の後端部上には、従動ギア83が固設され、該従動ギア83は、前記出力軸81上に固設された駆動ギア82と噛合されている。これにより、前記バッテリ群53からの電力によって電動モータ18を駆動すると、出力軸81、駆動ギア82、従動ギア83を介して、PTO軸70に回転動力を付加することができ、通常は発電機54Aの駆動のみに使用することから最高出力を小さく抑えたエンジン55Aであっても、十分な大きさのPTO動力を出力することができる。
すなわち、前記PTO軸70は、複数配置した前記バッテリ53a・53b・53c・53dの間に形成されるバッテリ間隙間78a・78bを介して、車体61から突出させるので、バッテリ間隙間78a・78bを利用して、PTO軸70を車体61外方の作業装置に迂回することなく連結連動することができ、該作業装置までの迂回経路を省いて部品・装置点数を減少させ、更なる、製造コストの減少、メンテナンス性の向上を図ることができる。
更に、前記PTO軸70には、該PTO軸70に回転動力を付加するアシスト電動ユニット79を付設するので、エンジン55が低出力のためにPTO動力が不足する場合であっても、アシスト電動ユニット79によってPTO軸70に回転動力を付加することができ、該PTO軸70に連結連動する作業装置を安定した動力で駆動させることができる。
次に、電動式作業車両が歩行型の除雪機3の場合について、図7、図8により説明する。
該除雪機3の車体91においては、ボックス状のメインフレーム90が形成され、該メインフレーム90の上部開口はカバー92で覆われている。そして、該メインフレーム90の前方には、除雪部93が配設される一方、メインフレーム90の後方には、運転操作部94が配設されると共に、メインフレーム90の左右には、前記走行電動ユニット9によって駆動するクローラ式走行装置95・95が配設されている。
該除雪機3の車体91においては、ボックス状のメインフレーム90が形成され、該メインフレーム90の上部開口はカバー92で覆われている。そして、該メインフレーム90の前方には、除雪部93が配設される一方、メインフレーム90の後方には、運転操作部94が配設されると共に、メインフレーム90の左右には、前記走行電動ユニット9によって駆動するクローラ式走行装置95・95が配設されている。
このうちの除雪部93においては、前記メインフレーム90の前部にブロワハウジング96が連設されている。該ブロワハウジング96内には、ブロワ97が内設されると共に、該ブロワハウジング96の上方には、投雪シュータ101が水平旋回可能に立設されている。そして、このようなブロワハウジング96の前方には、オーガハウジング98が連設される。
該オーガハウジング98では、その中央にギアケース102が配設され、該ギアケース102から左右方向に回転軸99が延出され、該回転軸99の左右両端部は、オーガハウジング98の左右の側板98a・98b間に、回転可能に軸支されている。このような回転軸99には、図示せぬ筒状のオーガ取付軸を介して掻込オーガ100が嵌装されている。
そして、前記ギアケース102には、後方から入力軸103が貫入され、該入力軸103の先端は、図示せぬギア機構を介して前記回転軸99と連動連結されると共に、該入力軸103の途中部には、前記ブロワ97が配置されて駆動されるようにしている。一方、前記入力軸103の後端は、前記ブロワハウジング96の後面96aに取り付けられたオーガ電動ユニット104からの出力軸112に連結される。
該オーガ電動ユニット104は、前記走行伝動ユニット9と略同じ構造であって、後ろから順に、前記制動装置17、電動モータ18、及び減速装置19を連設して一体化したものであり、該減速装置19からの減速動力が前記出力軸112から出力されるようにしている。
これにより、前記オーガ電動ユニット104が駆動すると、回転動力が、PTO動力として入力軸103からギアケース102内のギア機構を介して回転軸99に伝達され、掻込オーガ100が回転し、雪がオーガハウジング98中央に掻き込まれる。それに並行してブロワ97が駆動し、掻き込まれた雪が上方に跳ね飛ばされ、投雪シュータ101を通って外部に投げ出て除雪されるようにしている。
前記運転操作部94においては、前記メインフレーム90の後部より後斜め上方に操向ハンドル105が突出され、該操向ハンドル105上部の左右両側には、前記ギアケース102内でオーガ電動ユニット104から掻込オーガ100への動力を断接したりするクラッチ操作レバー106等が設けられている。
前記クローラ式走行装置95・95においては、アイドラ107が、メインフレーム90の後方に回動自在に支持される一方、メインフレーム90の側板90bの前後途中下部には、前記走行電動ユニット9が固定されている。そして、該走行電動ユニット9の出力軸27に、駆動スプロケット108が支持されている。
該駆動スプロケット108と前記アイドラ107との周囲には、クローラベルト109が巻回されており、前記走行電動ユニット9を駆動して駆動スプロケット108を回動させることにより、前記クローラベルト109を介して、作業者が操向ハンドル105を把持した状態で歩行しながら、除雪機3を走行操作できるようにしている。
また、このような構成の除雪機3において、前記メインフレーム90の床板90a上には、電力を蓄えると共に前記オーガ電動ユニット104や走行電動ユニット9の電動モータ18に電力を供給するバッテリ群110が載置固定されている。
該バッテリ群110は、前記床板90aの後半部上で運転操作部94の前斜め下方の近傍に、左右一対のバッテリ110a・110bを配置して構成されている。そして、この除雪既3においても、前記バッテリ110a・110bは、その少なくとも一部、本実施例ではバッテリ110a・110bの前半部が、左右の走行電動ユニット9・9の間のユニット間空間111と重なるように、配置することができる。
更に、このバッテリ110a・110bの前斜め上方位置に、前記オーガ電動ユニット104を近接配置するようにしており、メインフレーム90の前後長や上下高さを短縮できるようにしている。
すなわち、前記バッテリ110a・110bには、PTO動力を出力するPTO電動ユニットであるオーガ電動ユニット104を近接配置するので、PTO動力のための駆動源としてのエンジンが不要になると共に、オーガ電動ユニット104の設置にバッテリ110a・110b周辺の空間を有効利用することができ、更なる、車両の軽量化・コンパクト化や、振動・騒音・排気ガス等の発生抑制による作業環境の改善が図れる。
以上のような構成において、前記クローラトラクタ2では、バッテリ群53は運転席66の後斜め下方の近傍に配置され、前記除雪機3では、バッテリ群110は運転操作部94の前斜め下方の近傍に配置されており、いずれも作業者の略下方に、重いバッテリ群53・110を配置してクローラトラクタ2・除雪機3の重心を集中させるようにしている。
すなわち、前記バッテリであるバッテリ群53・110は、乗用型作業車両であるクローラトラクタ2の運転席66の位置または歩行型作業車両である除雪機3の歩行位置の略下方に配置するので、作業者の着座位置または立ち位置の略下方にバッテリ群53・110を配置することができ、作業者近傍に重心を集めることで作業者が受ける揺動や振動等を小さくし、走行中の作業者負担を軽減させることができる。
次に、前記ハイポサイクロイド型の減速装置19を搭載した船舶4について、図9、図10により説明する。
該船舶4においては、船体120内に、推進用のプロペラ122を駆動するための航行駆動装置121が搭載されている。
該船舶4においては、船体120内に、推進用のプロペラ122を駆動するための航行駆動装置121が搭載されている。
該航行駆動装置121は、エンジン123、該エンジン123からポンプ軸129に入力されたエンジン動力を無段階に変速してモータ軸130から出力する油圧式無段変速装置125、該油圧式無段変速装置125と前記エンジン123間の動力伝達を断接可能な第一クラッチ124、前記ポンプ軸129を駆動可能な電動モータ127、該電動モータ127と前記ポンプ軸129との間の動力伝達を断接可能な第二クラッチ126、前記電動モータ127に電力を供給するバッテリ140、及び前記モータ軸130からの出力を減速して前記プロペラ122のプロペラ軸131に伝達する減速ユニット128から構成される。
このうちの油圧式無段変速装置125においては、いずれも可変容積型の油圧ポンプ132と油圧モータ133がハウジング134内に収納され、該ハウジング134の後部開口には板状のセンタセクション135が覆設されており、該センタセクション135に前記油圧ポンプ132と油圧モータ133が配設される。
前記油圧ポンプ132は、前記センタセクション135に後端が挿嵌されて前端をハウジング134に回動自在に支持された前記ポンプ軸129、該ポンプ軸129が挿嵌されてポンプ軸129と一緒に回動するシリンダブロック132a、該シリンダブロック132aに摺動自在に挿嵌されたプランジャ132b、及び該プランジャ132bの頭部に摺接されたクレイドル式の可動斜板132cにより構成される。そして、該可動斜板132cは、前記ハウジング134に取り付けたクレイドル受け132dに摺接自在に支持されており、この可動斜板132cの傾動操作によって、プランジャ132bの摺動量を規制し、油圧ポンプ132からの作動油の吐出量と吐出方向を調節可能としている。
同様に、前記油圧モータ133についても、前記センタセクション135に後端が挿嵌されて前端をハウジング134に回動自在に支持された前記モータ軸130、該モータ軸130が挿嵌されてモータ軸130と一緒に回動するシリンダブロック133a、プランジャ133b、可動斜板133c、及びクレイドル受け133dにより構成されており、可動斜板133cの傾動操作によって、油圧モータ133からの作動油の吐出量と吐出方向を調節可能としている。
更に、前記センタセクション135内には、一対の図示せぬメイン油路が形成されており、該メイン油路により、前記油圧ポンプ132と油圧モータ133とが流体接続されて閉回路が構成されている。
これにより、前記エンジン123からのエンジン動力がポンプ軸129に入力されると、前記油圧ポンプ132が駆動されて作動油が吐出され、この吐出された作動油は、前記センタセクション135内のメイン油路を介して油圧モータ133に供給される。そして、該油圧モータ133は、この際の作動油の流出入によって駆動され、該油圧モータ133の駆動力が、前記モータ軸130から出力される。
この際、前記可動斜板132c・133cを傾倒操作して、油圧ポンプ132と油圧モータ133の作動油の吐出量と吐出方向を調節することで、モータ軸130からの回転動力の回転方向を変更したり、回転速度を無段に変速することができる。
前記減速ユニット128においては、前から順に、前記減速ケース部材25と車軸ケース部材26が連設され、その中に前記減速装置19が収納されている。そして、前記センタセクション135・減速ケース部材25・車軸ケース部材26に対しては、該車軸ケース部材26の後側面26aから前方に複数のボルト136を螺挿し、締結できるようにしている。
更に、前記減速装置19からの出力軸27の後端には、カップリング137を介して前記プロペラ軸131の前端が連結されており、これにより、前記油圧式無段変速装置125から出力された無段変速動力が、前記減速ユニット128で減速された後、出力軸27から出力されてプロペラ軸131に伝達される。
以上のような構成の航行駆動装置121により、エンジン123からの断接可能なエンジン動力を、前記油圧式無段変速装置125と減速ユニット128で適正回転数まで減速した後、該減速動力によってプロペラ122を回転駆動できるようにしている。
更に、通常航行時には、図示せぬ操作具のクラッチ入切操作により、前記第一クラッチ124を「入状態」、第二クラッチ126を「切状態」に設定して、エンジン123からのエンジン動力をポンプ軸129に伝達し、着岸時・離岸時には、逆に、前記第一クラッチ124を「切状態」、第二クラッチ126を「入状態」に設定して、電動モータ127からのモータ動力をポンプ軸129に伝達するようにしている。
これにより、高出力を要する通常航行時における高速航行は、エンジン123によるエンジン駆動で行い、低出力で対応可能な着岸時・離岸時における低速航行は、電動モータ127によるモータ駆動で行い、動力源の適正化を図ってエネルギー効率を高めることができる。この際の電動モータ127への電力供給は、前記バッテリ140から行われる。
すなわち、エンジン123と、該エンジン123からポンプ軸129に入力されたエンジン動力を無段階に変速してモータ軸130から出力し、プロペラ軸131を駆動する油圧式無段変速装置125と、該油圧式無段変速装置125と前記エンジン123間の動力伝達を断接可能なエンジンクラッチである第一クラッチ124とを有する船舶4の航行駆動装置121において、前記第一クラッチ124の出力側をモータ軸130の一端に連結する一方、該モータ軸130の他端には、電動モータ127からのモータ動力を断接するモータクラッチである第二クラッチ126の出力側を連結したので、該第二クラッチ126と前記第一クラッチ124の各クラッチ入切操作により、前記油圧式無段変速装置125の駆動源を、前記エンジン123と電動モータ127間で自在に切り換えることができ、航行条件に適した駆動源を選択し、エネルギー効率を高めて燃費の向上を図ることができる。
なお、前記電動モータ127に替えて、ポンプ軸129を駆動する電動モータ機能と、エンジン123を駆動源にして発電する発電機能とを有するモータジェネレータを配置してもよい。この場合、電動モータとして作動する際は、前記低速航行のように、第一クラッチ124が「切状態」、第二クラッチ126が「入状態」に設定された上で、前記バッテリ140から放電される電力によってモータ駆動が行われる。これに対し、発電機として作動する際は、両クラッチ124・126とも「入状態」に設定されてエンジン123がモータジェネレータに直結され、該モータジェネレータが駆動されて発電が行われる。そして、この発電電力は、前記バッテリ140に充電されるが、モータジェネレータが電動モータとして作動する際に、該バッテリ140から電動モータに放電され消費される。
また、前記センタセクション135は、その上下方向略中央位置で前斜め下方に屈曲し、該上下方向略中央位置より上方にあって鉛直な鉛直上部135aと、同じく上下方向略中央位置より下方にあって前斜め下方に傾斜した傾斜下部135bとから構成される。
そして、該鉛直上部135aにおける鉛直状の前側面135a1には、前記油圧ポンプ132の後面が設置され、前記鉛直上部135aにおいて前側面135a1と平行な後側面135a2には、前記第二クラッチ126の前面が設置されている。一方、前記傾斜下部135bにおける前下方に傾斜状の前側面135b1には、前記油圧モータ133の後面が設置され、前記傾斜下部135bにおいて前側面135b1と平行な後側面135b2には、前記減速ユニット128の前面が設置されている。
更に、前記油圧モータ133のモータ軸130と、減速ユニット128の出力軸27とは共通の下回転軸線138上に配置すると共に、該下回転軸線138上に、前記プロペラ122を取り付けたプロペラ軸131も配置するようにしている。
ここで、前述の如く、前記油圧モータ133・減速ユニット128のいずれも、センタセクション135の傾斜下部135bに設置されているため、この下回転軸線138は、後斜め下方に傾斜して配置されることとなる。
しかも、傾斜下部135bに設置する前記減速ユニット128に収納する減速装置19は、前述の如く、ハイポサイクロイド型の減速装置であって、径方向の小型化が可能な単一軸線ギア機構によって構成されているため、減速ユニット128の設置空間が小さくて済む。これにより、該減速ユニット128に隣接する前記第二クラッチ126・電動モータ127との干渉を防ぐことができる。
すなわち、油圧ポンプ132と油圧モータ133を有し、該油圧ポンプ132のポンプ軸129に入力された動力を無段階に変速して前記油圧モータ133のモータ軸130から出力する油圧式無段変速装置125と、前記モータ軸130からの変速動力を減速して出力軸27からプロペラ122のプロペラ軸131に伝達する減速ユニット128とを有する船舶4の航行駆動装置121において、前記油圧ポンプ132と油圧モータ133を設置するセンタセクション135を途中部で屈曲させた上で、該屈曲して前斜め前方に傾斜した傾斜部である傾斜下部135bの各側面135b1・135b2に、前記油圧モータ133と減速ユニット128を設置することにより、前記モータ軸130と出力軸27との共通の回動軸線である下回転軸線138を後斜め下方に傾斜させ、該下回転軸線138上に前記プロペラ軸131を配置すると共に、前記減速ユニット128内の減速装置19を単一軸線ギア機構によって構成したので、後斜め下方に傾斜した減速ユニット128の出力軸27の後端に、後部に取り付けたプロペラ122を水中に没するために後斜め下方に傾斜させたプロペラ軸131の前端を、複雑な連結機構を設けることなく連結させることができ、部品点数が少なくて済み、装置コストの低減やメンテナンス性の向上を図ることができる。更に、前記単一軸線ギア機構の使用により、減速ユニット128の径方向の大きさを複数軸線ギア機構に比べて小さくすることができ、該減速ユニット128上方で前記センタセクション135に付設した装置類、本実施例では第二クラッチ126・電動モータ127との干渉を防止し、センタセクション135への減速ユニット128の設置性を高めることができ、下回転軸線138の後斜め下方への傾斜配置を容易にして、複雑な連結機構を確実に省略することができる。
本発明は、電動モータと、該電動モータからのモータ軸の回転を減速する減速装置と、該モータ軸を制動する制動装置とを備えた、全ての走行電動ユニットに適用することができる。
1 運搬車(電動式作業車両)
2 クローラトラクタ(乗用型作業車両)
3 除雪機(歩行型作業車両)
8 後輪(走行駆動部材)
9 走行電動ユニット
17 制動装置
18 電動モータ
19 減速装置
34 ロータ軸(モータ軸)
39 基準軸線
40 入力軸
41a・41b 偏心部材
42a・42b 外歯部材(ギア)
43 内歯部材(ギア)
44 回転成分取出機構
45a・45b 外歯
47 内歯
50 減速出力部材
51・61 車体
52 発電ユニット
53・110 バッテリ群(バッテリ)
53a・53b・53c・53d・110a・110b バッテリ
54 発電機
55 エンジン
56 ユニット間空間
57・70 PTO軸
66 運転席
78a・78b バッテリ間隙間
79 アシスト電動ユニット
104 オーガ電動ユニット(PTO電動ユニット)
2 クローラトラクタ(乗用型作業車両)
3 除雪機(歩行型作業車両)
8 後輪(走行駆動部材)
9 走行電動ユニット
17 制動装置
18 電動モータ
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34 ロータ軸(モータ軸)
39 基準軸線
40 入力軸
41a・41b 偏心部材
42a・42b 外歯部材(ギア)
43 内歯部材(ギア)
44 回転成分取出機構
45a・45b 外歯
47 内歯
50 減速出力部材
51・61 車体
52 発電ユニット
53・110 バッテリ群(バッテリ)
53a・53b・53c・53d・110a・110b バッテリ
54 発電機
55 エンジン
56 ユニット間空間
57・70 PTO軸
66 運転席
78a・78b バッテリ間隙間
79 アシスト電動ユニット
104 オーガ電動ユニット(PTO電動ユニット)
Claims (8)
- 電動モータと、該電動モータからのモータ軸の回転を減速する減速装置と、該モータ軸を制動する制動装置とを備えた走行電動ユニットにおいて、該走行電動ユニットでは、前記制動装置、電動モータ、及び減速装置を順に連設して一体化すると共に、前記減速装置は、共通の基準軸線上にギアを配置した単一軸線ギア機構によって構成したことを特徴とする走行電動ユニット。
- 前記減速装置は、前記モータ軸に対して基準軸線周りを相対回転不能な入力軸と、前記基準軸線から偏心された回転中心を有する偏心部材であって、前記入力軸に対して相対回転不能な偏心部材と、該偏心部材に相対回転可能に支持される外歯部材であって、外周面に外歯が設けられた外歯部材と、該外歯部材の外径より大きな内径を有し且つ回転不能に固定される内歯部材であって、前記外歯と噛合する内歯が該外歯とは異なる歯数だけ設けられた内歯部材と、前記外歯部材から基準軸線周りの回転成分を取り出す回転成分取出機構と、該回転成分取出機構によって前記基準軸線周りに回転駆動される減速出力部材とを有することを特徴とする請求項1に記載の走行電動ユニット。
- 請求項1または請求項2に記載の走行電動ユニットを車体の左右に配置し、該左右の走行電動ユニットにより左右の走行駆動部材を個別駆動する電動式作業車両において、該走行電動ユニットに電力を供給するバッテリの少なくとも一部が、前記左右の走行電動ユニットの間を占めるユニット間空間と重なるように、前記バッテリを配置したことを特徴とする電動式作業車両。
- 前記バッテリに電力を供給する発電機と、該発電機を駆動するエンジンとを一体化して発電ユニットを構成し、該発電ユニットよりPTO軸を延出して車体から突出させることを特徴とする請求項3に記載の電動式作業車両。
- 前記PTO軸は、複数配置した前記バッテリの間に形成されるバッテリ間隙間を介して、車体から突出させることを特徴とする請求項4に記載の電動式作業車両。
- 前記PTO軸には、該PTO軸に回転動力を付加するアシスト電動ユニットを付設することを特徴とする請求項4に記載の電動式作業車両。
- 前記バッテリには、PTO動力を出力するPTO電動ユニットを近接配置することを特徴とする請求項3に記載の電動式作業車両。
- 前記バッテリは、乗用型作業車両の運転席位置または歩行型作業車両の歩行位置の略下方に配置することを特徴とする請求項3から請求項7のうちのいずれか一項に記載の電動式作業車両。
Priority Applications (1)
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JP2013219237A JP2015082888A (ja) | 2013-10-22 | 2013-10-22 | 走行電動ユニット及び電動式作業車両 |
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JP2013219237A JP2015082888A (ja) | 2013-10-22 | 2013-10-22 | 走行電動ユニット及び電動式作業車両 |
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