JP3695371B2

JP3695371B2 - モータ駆動型トラクター

Info

Publication number: JP3695371B2
Application number: JP2001257854A
Authority: JP
Inventors: 弘喜小野
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: JP2002137764A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータで駆動される農用トラクターに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、農用トラクターの大部分は、ディーゼルエンジンを機体前部に搭載しており、このエンジンの周囲にはラジエータやマフラー、バッテリー等を配置し、また、機体後部のミッションケース内には変速装置を設け、変速装置で適宜減速した回転動力を前輪と後輪に伝える構成であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記の従来装置にあっては、ラジエータ、マフラーをはじめとして数多くの高価な部品を必要とし、全体的に製造コストが高くなる欠点や、振動や騒音が大きいことから作業環境を悪化させる欠点があった。また、小型トラクターではハウス内に乗り入れて管理作業を行なうことがあるが、このような作業にあっては排気ガスがハウス内にこもり、長時間に亘って作業ができないという問題点があった。そこで、前記トラクターの動力源をディーゼルエンジンからバッテリーに変更する構成が考えられるが、前記トラクターの作業では車体の前進時と後進時に負荷が変動し、特に前記バッテリーにより駆動されるモータを使って走行する構成とした場合は負荷変動により車速が大きく変動しやすく、作業性が悪いという課題が有った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は前記問題点に鑑みて提案するものであり、次のような技術的手段を講じた。即ち、機体の前後部に前輪（２）と後輪（３）を備えたトラクターにおいて、機体に充電可能なバッテリー（１６）と、このバッテリー（１６）に蓄えられた電力によって駆動する走行系交流モータ（４）と、機体の前後進を切り替える前後進切替レバー（３３）と、走行速度調整用ペダル（２７）と、片ブレーキ操作で機体を旋回させるための左右一対のブレーキペダルを設け、前記走行速度調整用ペダル（２７）を踏み込むとその踏み込み量に応じて周波数が変更される結果、走行系交流モータ（４）の回転速度が上昇し、前後進切替レバー（３３）を前後に操作すると走行速度調整用ペダル（２７）で設定された車速を維持しながら機体の進行方向を変え、左右一対のブレーキペダル（２５，２６）を同時に操作したときは前記走行系交流モータ（４）の周波数を変更して回転速度が低下するように制御するコントローラ（２０）を設けたことを特徴とするモータ駆動型トラクターとした。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施例に基づいて、この発明の実施例を説明する。まず、構成から説明すると、１はトラクターで機体の前後部に前輪２と後輪３とを備え、機体前部には走行系の交流モータ４が搭載され、その後部に走行系減速ギヤボックス５が搭載されている。この走行系減速ギヤボックス５内で適宜減速した回転動力を前輪２と後輪３とに伝えるべく構成している。
【０００６】
この減速ギヤボックス５の後上部には、機体後部のリフト機構６を昇降回動するために油圧ポンプ８と油圧タンク９が設けられている。そして、油圧タンク９内の作動油を油圧ポンプ８でリヤーミッションケース１０内に設けられた油圧シリンダー（図示省略）に送り、リフト機構６を昇降回動させる。座席１１の下方にはＰＴＯ系の交流モータ１２が搭載され、その出力軸が前記リヤーミッションケース１０に接続される。リヤーミッションケース１０の後端部に突設軸架されたＰＴＯ軸１５はこのリヤーミッションケース１０内に組み込まれているＰＴＯ減速ギヤ機構（図示省略）を介して、回転駆動される。
【０００７】
図１、図２において符号１６はバッテリーであり、これらのバッテリー１６は機体フレーム１８の上に左右対称に配置され、左右方向におけるバランスが良好に維持されるように構成している。２０は制御用コントローラで、前記２つの交流モータ４、１２の回転をコントロールする。制御用コントローラ２０及び走行系交流モータ４の上方は、ボンネット２２で覆われ、ボンネット２２と、後輪３の上方を覆うフェンダー２３の上面部には太陽電池２４が取り付けられている。この太陽電池２４は日中に蓄えた電力をバッテリー１６に供給することを目的として設置されたものである。
【０００８】
図３において２５、２６は左右ブレーキペダル、２７は走行速度調整用ペダル、２８は速度計、２９はＰＴＯ回転計、３０はバッテリー容量を示すインジケータである。座席１１の横側部には機体の前後進を切り替え操作する前後進切替レバー３３と、ＰＴＯ回転数を設定する回転数設定ダイヤル３５、作業機を昇降操作するリフト操作レバー３６等が設けられている。走行速度調整用ペダル２７は、その踏み込み量に応じて走行系交流モータ４の回転速度が変わるように構成されており、ＰＴＯ系回転数設定ダイヤル３５は、作業者がこれを回動操作してＰＴＯ軸１５の回転数を設定するものである。
【０００９】
この実施例における回転速度調整は、周波数を変更して行なう方法を採用しており、又、走行系・ＰＴＯ系、共に無段階的に回転速度調整ができる形態としているが、回転速度の調整は段階的に行なえるものであっても良い。図４は回転速度制御を達成するためのブロック図であり、その構成を簡単に説明すると、制御コントローラ２０を構成するマイコンユニット４０の入力側には、走行速度調整用ペダル２７の踏込量検出センサ４１、ブレーキペダル踏込量検出センサ４２、４３、前後進切替レバー３３の操作検出ＳＷ４４、ＰＴＯ設定ダイヤル３５、ＰＴＯ回転センサ４６、車速センサ４７、バッテリー１６、太陽電池２４等が接続されている。
【００１０】
一方、マイコンユニット４０の出力側には、バッテリーインジケータ３０、ＰＴＯ回転計２９、速度計２８と共に、走行系及びＰＴＯ系の交流モータ４、１２が接続されている。なお、図中、バッテリー１６と前記交流モータ４、１２との間には、交流モータ４、１２の回転方向を変更する正逆ユニット５０、５１と、直流を交流に変換するＤＣ／ＡＣ変換器５３、５４及び、交流モータ４、１２からの逆起電力をバッテリー１６に回収するための電力回収用のＡＣ／ＤＣ変換器５６、５７を設けている。
【００１１】
そして、図５に示す制御フローに従って、走行系の交流モータ４の回転速度制御とＰＴＯ系交流モータ１２の回転速度制御がなされる。走行系交流モータの回転速度制御を、図６のフローチャートに基いて説明する。作業中あるいは路上を走行するときは、走行速度調整ペダル２７の踏み込み量に応じて交流モータ４の周波数が設定される（ステップＳ１）。左右のブレーキペダル２５、２６が共に踏まれていないときであって、ブレーキフラグがセットされていないときには、その周波数が走行用交流モータ４の初期設定値となり、前後進切替レバー３３の状態に応じて機体を前後進させる。即ち、前後進切替レバー３３を前側へ倒すと正逆ユニット５０を正転側へ切り替え（ステップＳ７）、逆に前後進切替レバー３３を後側へ倒すと正逆ユニット５０が逆転側へ切り替え（ステップＳ８）、ＤＣ／ＡＣ変換器５３にセット周波数を出力して交流モータ４を設定回転数で駆動する（ステップＳ９）。
【００１２】
機体を停止すべく左右のブレーキペダル２５、２６を連結して同時に踏み込むと、車速を低下させるべく周波数が変更される。この場合、ブレーキペダル２５、２６の踏み込み量に応じて走行用交流モータ４を減速させるための周波数が再度設定され直し（ステップＳ３）、同時にブレーキフラグがセットされ、このときの周波数が記憶される（ステップＳ４）。そして、前記の場合と同様に前後進切替レバー３３の位置に応じて機体が停止、あるいは前進し、あるいは後進する。
【００１３】
ブレーキペダル２５、２６から足を離してもその減速された速度が優先されるため、これを解除するために、作業者は走行速度調整用ペダル２７を一旦減速側に踏み込んで、走行速度調整用ペダル２７による速度（周波数）設定と、ブレーキペダル２５、２６を踏み込むことにより設定された減速状態の速度（周波数）とを一致させる所謂セーフティ操作を必要とする（ステップＳ１０、Ｓ１１）。
【００１４】
この一致操作を行なうことによりブレーキフラグはリセット状態に戻され（ステップＳ１２）、以後は、走行速度調整ペダル２７による操作が優先され、このペダル２７によって設定された速度に車速が維持されることになる（ステップＳ１３）。このようにセーフティ機構を取り込むことにより、ブレーキ操作を中断したときの機体の急加速を禁止し安全性を高めることができる。
【００１５】
なお、この実施例では、ブレーキペダル２５、２６を同時に踏み込んだときに、図示外のブレーキ装置が作動するように構成すると共に、交流モータ４の駆動周波数自体を制御して車速を落すようにしたので、機体を速く停止させることができると共に、ブレーキの焼き付き現象を防止することができる。また、片ブレーキ操作では減速効果が生じず、両ブレーキペダル２５、２６を操作したときのみ車速が減速される構成としたので、片ブレーキ操作で旋回中に極端に車速が低下し、作業性を悪化させてしまうといった不具合を生じることもない。
【００１６】
最後に図７のフローチャートはＰＴＯ制御に係るものである。まず、ＰＴＯ系回転数設定ダイヤル３５を回動操作してＰＴＯ軸１５の回転数をセットする（ステップ♯１）。そして、ＰＴＯ回転センサ４６が検出した実際の回転数と、上記ダイヤル３５で設定した回転数とを比較し（ステップ♯２）、その差に応じて駆動周波数を調整する（ステップ♯３）。このとき、偏差及びその方向によって交流モータ１２を正転させ、あるいは逆転させるものであるが（ステップ♯４、♯６、♯７）、例えばＰＴＯ軸１５の回転速度を所定値に保つために増速させるときには、正逆ユニット５１を正転側に切り替え、ＤＣ／ＡＣ変換器５４にその回転を維持するに必要な周波数をセットし（ステップ♯６、♯８）、反対に減速させる場合には、正逆ユニット５１を逆転側に切り替え、ＤＣ／ＡＣ変換器５４に所定の回転を維持するに必要な周波数をセットする（ステップ♯７、♯８）。
【００１７】
【発明の効果】
この発明は前記の如く構成したので、以下のような技術的効果を奏する。即ち、機体の前後部に前輪（２）と後輪（３）を備えたトラクターにおいて、機体に充電可能なバッテリー（１６）と、このバッテリー（１６）に蓄えられた電力によって駆動する走行系交流モータ（４）と、機体の前後進を切り替える前後進切替レバー（３３）と、走行速度調整用ペダル（２７）と、片ブレーキ操作で機体を旋回させるための左右一対のブレーキペダルを設け、前記走行速度調整用ペダル（２７）を踏み込むとその踏み込み量に応じて周波数が変更される結果、走行系交流モータ（４）の回転速度が上昇し、前後進切替レバー（３３）を前後に操作すると走行速度調整用ペダル（２７）で設定された車速を維持しながら機体の進行方向を変え、左右一対のブレーキペダル（２５，２６）を同時に操作したときは前記走行系交流モータ（４）の周波数を変更して回転速度が低下するように制御するコントローラ（２０）を設けたことを特徴とするモータ駆動型トラクターとしたので、ディーゼルエンジンにより作業する場合と比較して振動や騒音も少なくなり、作業環境を悪化させることが無く、且つ前後進切替時に負荷変動が生じても、速度が設定車速に維持され、作業性を損なうことが無い。
また、走行速度調整用ペダル（２７）を踏むとディーゼルエンジンを搭載した通常のトラクタと同じようにアクセルペダルを踏む感覚で機体の走行速度を変更でき、ブレーキペダル操作にあっては、片ブレーキペダルを踏んでも車速は減速されずに左右を同時に踏んだときだけ減速されるので、作業性がよく、作業能率を下げるようなことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】トラクターの側面図である。
【図２】トラクターの平面図である。
【図３】トラクター要部の平面図である。
【図４】制御ブロック図である。
【図５】制御全体のフローチャートである。
【図６】走行系の制御フローチャートである。
【図７】ＰＴＯ系の制御フローチャートである。
【符号の説明】
１トラクター
２前輪
３後輪
４交流モータ（走行系）
６リフト機構
１２交流モータ（ＰＴＯ系）
１５ＰＴＯ軸
１６バッテリー
２０制御コントローラ

Claims

機体の前後部に前輪（２）と後輪（３）を備えたトラクターにおいて、機体に充電可能なバッテリー（１６）と、このバッテリー（１６）に蓄えられた電力によって駆動する走行系交流モータ（４）と、機体の前後進を切り替える前後進切替レバー（３３）と、走行速度調整用ペダル（２７）と、片ブレーキ操作で機体を旋回させるための左右一対のブレーキペダルを設け、前記走行速度調整用ペダル（２７）を踏み込むとその踏み込み量に応じて周波数が変更される結果、走行系交流モータ（４）の回転速度が上昇し、前後進切替レバー（３３）を前後に操作すると走行速度調整用ペダル（２７）で設定された車速を維持しながら機体の進行方向を変え、左右一対のブレーキペダル（２５，２６）を同時に操作したときは前記走行系交流モータ（４）の周波数を変更して回転速度が低下するように制御するコントローラ（２０）を設けたことを特徴とするモータ駆動型トラクター。