JP6594195B2 - 四輪駆動作業車 - Google Patents
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Description
[1]エンジンで駆動される発電機の電力をバッテリに蓄える充電モードと、バッテリに蓄えられた電力を作業装置の動力として用いるアシストモードとの何れかを選択できるようにしたものがある(例えば特許文献1参照)。
[2]作業車に相当するものではないが、乗用車では、ボンネット内に備えたエンジンとは別に、車両のボディ床部に大型の組電池を搭載した構造のものもある(例えば特許文献2参照)。
上記[2]に記載のものでは、作業装置を備えていないので、広い床面を利用して定位置にバッテリを配設することが可能である。しかしながら、多様な作業用機器が設置される作業車では、バッテリの搭載箇所が制限されるので、車両の広範囲に及ぶ広い面積を占める訳にはいかず、特に、後部側にエンジンを搭載するようにした構造では、そのエンジンとの位置関係も考慮しながら適切な配設箇所を選択する必要がある。
前記バッテリと前記電動モータとの集合体が、前記前部機枠の上側で、当該前部機枠の後端部分の上方に配置された運転座席の下方で、かつ、前記立ち上がり脚部の直前方に配置され、かつ、前記走行機体全体の重心位置よりも下方側に、当該バッテリと当該電動モータの集合体の重心を位置させた状態で配設されており、前記バッテリ及び前記電動モータは前記エンジンの前方側に配設され、前記バッテリは、左右方向での一部における下面の高さが、他の部位における下面の高さよりも高く形成され、前記電動モータは、前記バッテリのうち、前記他の部位よりも高く形成された前記一部における下面の下方に入り込む箇所に配設されている点に特徴がある。
また、重量物であるバッテリと電動モータの集合体の重心が、走行機体全体の重心位置よりも下方側に位置する状態でバッテリと電動モータを設けてあるので、走行機体の重心をできるだけ低くして安定した作業走行を行い易い。
しかも、走行機体全体の重心を、より低くするための手段としてバッテリと電動モータとの配置構成を利用しているので、別途重心を低くするためのバランスウエイトを付加するような、部品点数の増加や、構造の複雑化を回避し易い点でも有利である。
また、バッテリの下面のうち、他の部位よりも高く形成された下面の下方に入り込む箇所に潜り込むように電動モータを配設することによって、バッテリと電動モータの集合体における上下方向幅をできるだけ狭くして、その集合体の全体をできるだけ低位置に配置し易くなる。
つまり、後輪とその動力源となるエンジンとの距離、及び、前輪とその動力源となる電動モータとの距離を短くして、伝動構造の小型化、簡素化を図ることができる。
尚、本実施形態での説明における前後方向及び左右方向は、特段の説明がない限り、次のように記載している。つまり、本発明を適用した多目的作業車などの走行機体の作業走行時における前進側の進行方向(図2における矢印F参照)が「前」、後進側への進行方向(図2における矢印B参照)が「後」、その前後方向での前向き姿勢を基準としての右側に相当する方向(図2における矢印R参照)が「右」、同様に左側に相当する方向(図2における矢印L参照)が「左」である。
図1乃至図3に、四輪駆動作業車の一例としての多目的作業車を示す。
この多目的作業車には、走行機体の骨組みを形成する車体フレーム1の前部に操向可能な左右一対の前輪4F,4Fが支持されている。車体フレーム1の後部には操向不能な左右一対の後輪4R,4Rが支持されている。これらの前輪4F,4F及び後輪4R,4Rには、後述する走行用出力装置から駆動力が伝達可能に構成されている。これによって、多目的作業車は、四輪走行式の四輪駆動車に構成されている。
運転部2の後方には、後端側を揺動支点x1としてダンプ作動する荷台5が配備されており、運転部2と荷台5との間には、運転部2と荷台5との間を仕切る(運転部2の後壁を構成する)仕切部材18が配設されている。
荷台5は、車体フレーム1のうち、後述する原動部支持枠30との間に設けられた電動油圧シリンダ11によって、ダンプ作動するように構成されている。又、多目的作業車は、その前部に左右のフロントフェンダ12及びボンネット13などを備えている。
原動部3には、内燃機関であるガソリンエンジン6(以下、単にエンジンと略称する)と、電動モータ8との二系統の走行用出力装置が設けられている。
これらの二系統の走行用出力装置のうち、エンジン6の動力は、トランスミッション(図示せず)を内装するミッションケース7から左右横向きに延出された後車軸14(動力伝達軸に相当する)を介して、後輪4Rに伝達される。電動モータ8の動力は、電動モータ8の前端部から前方へ延出された前輪駆動軸15により前輪デフケース16に入力され、左右の前車軸17を介して前輪4Fに動力伝達される。
また、座席下空間s2は、エンジン6を支持する原動部支持枠30に取り付けられた電動モータ8が、この座席下空間s2に入り込んだ状態で装備されるようにするためにも利用されている。原動部支持枠30に取り付けられた電動モータ8の配設に関する具体構造については後述する。
図1、図4、及び図8に示すように、車体フレーム1は、運転部2の床面を支持するように配設された前部機枠1Aと、運転部2の床面よりも高い位置に配設された後部機枠1Bとを備えている。後部機枠1Bは前部機枠1Aの後方側に位置し、前部機枠1Aと後部機枠1Bとは互いに一体に構成されたものである。
具体的には、車体フレーム1は、前後方向に長い左右一対のメインフレーム10を備えている。このメインフレーム10は、前部フレーム10Aと、後部フレーム10Cと、その中間に位置して前部フレーム10Aと後部フレーム10Cとを繋ぐ立ち上がり脚部10Bと、を備えて、前方側が低く後方側が高い階段状に形成されている。左右のメインフレーム10同士は、前後方向での複数箇所で横桟部材10Dにより連結されて一体化されている。
原動部支持枠30は、上記のように後輪4Rの支持を行うことに加え、後部機枠1Bの下方側に原動部3を形成する役割を果たすためのものであり、車体フレーム1の一部を構成している。つまり、原動部支持枠30は、メインフレーム10に対して、前部機枠1Aの後端部と後部機枠1Bの後端部とにわたって連結可能に構成されていて、メインフレーム10に連結された状態で車体フレーム1の一部を構成するものであるが、メインフレーム10に対しては脱着可能に構成されている。
原動部支持枠30は、エンジン6及びミッションケース7が搭載されるエンジン側枠部分40と、電動モータ8が搭載されるモータ側枠部分50とを備えて、次のように構成されている。
モータ側枠部分50は、後端部がエンジン側枠部分40の前端部に連結されているとともに、前端部が前部機枠1Aの後端部とエンジン側枠部分40の前端部との連結箇所よりも前方側箇所で、前部機枠1Aに対して脱着可能に連結されている。
このように構成されたエンジン側枠部分40とモータ側枠部分50とは、互いに一体に連結された状態で、メインフレーム10に対して脱着可能に構成されている。
エンジン側枠部分40は、図5及び図11に示すように、左右一対の前後方向フレーム41を備え、その前端側、後端側、及び中間位置が横架部材42で一体に接続されている。左右の前後方向フレーム41は、断面矩形の角パイプ材で構成されている。その角パイプ材は、前後方向の中間位置で屈曲されて、後側の左右方向間隔が前側の左右方向間隔よりも狭く形成され、後輪4Rとの干渉を避けられるようにしてある。前後方向フレーム41の前端側における左右方向間隔は、メインフレーム10の前部フレーム10Aの後端部と同程度の左右方向間隔に形成されている。
エンジン側枠部分40の前端部には、この前端部を前部フレーム10Aの後端部に連結するための樋状ブラケット部43が取り付けられている。エンジン側枠部分40の後端部には、この後端部を後部フレーム10Cの後端側に連結するための吊り下げ部材45が取り付けられている。
吊り下げ部材45は、上端側が左右の後部フレーム10Cに連結可能であるように左右方向で幅広に構成され、下端側がエンジン側枠部分40の前後方向フレーム41に連結されることにより左右方向で幅狭に構成されて、前後方向視では下窄まりの形状に形成されている。
この樋状ブラケット部43は、上方側が開放された樋状に形成されていて、エンジン側枠部分40の前端部を下方側から抱き込む状態でエンジン側枠部分40に溶接固定されている。そして、エンジン側枠部分40の上縁よりも上方へ突出した樋状ブラケット部43の横板部分43aにボルト挿通孔43bが形成されている。
この樋状ブラケット部43を、横板部分43aが前部フレーム10Aの後端部を左右両側から抱き込む状態に、前部フレーム10Aの下側から装着する。この状態で前部フレーム10Aの後端部に形成されたボルト挿通孔10Aaを、横板部分43aに形成されたボルト挿通孔43bと合致させ、その両ボルト挿通孔10Aa,43bに左右方向から連結ボルト44を挿通して締め込み、横板部分43aで前部フレーム10Aの後端部を左右両側から挟み込むことによって連結固定する。
図10乃至図12、及び図16に示すように、エンジン側枠部分40の後端部には、後部機枠1Bの後端部における後部フレーム10Cに対して、上端側を連結可能な吊り下げ部材45の下端部が溶接固定されている。
吊り下げ部材45の上端部には、連結用当て板46が溶接固定されている。この連結用当て板46は、ボルト挿通孔46bを備えた上向きの当接面46aを備えている。後部フレーム10Cの横側面のうち、機体内方側に向く横側面部分に、下向きの下面47aを備えた取付用ブラケット47が溶接固定されている。この取付用ブラケット47にも、ボルト挿通孔47bが形成されている。
連結用当て板46に備えたボルト挿通孔46bと、取付用ブラケット47に備えたボルト挿通孔47bとを合致させ、その両ボルト挿通孔46b,47bに上下方向から連結ボルト48を挿通して締め込むことにより、後部フレーム10Cに対して、吊り下げ部材45の上端部が、脱着可能に連結固定される。
図5、図8、及び図11に示すように、モータ側枠部分50は、下向き開放の断面チャンネル状部材で構成された左右一対の前後方向フレーム51を備えている。この前後方向フレーム51と、その前端側、及び後端側を接続する前後一対の横架部材52とを備えて、平面視で矩形枠状に形成されている。
モータ側枠部分50における前後方向フレーム51同士の左右方向幅は、メインフレーム10の前部フレーム10A同士の左右方向間隔よりも狭く形成されていて、左右の前部フレーム10A同士の間に位置する状態で配置されている。
モータ側枠部分50の前端側は、メインフレーム10における前部フレーム10A同士の間に横架された横桟部材10Dに取り付けられている連結部材54に対して、脱着可能に構成されている。
すなわち、モータ側枠部分50の前後方向フレーム51における前端部の上面側に、連結孔51aが形成されているとともに、その連結孔51aが形成された部位における前後方向フレーム51の裏面側に止めナット(図示せず)を固定してある。したがって、この前後方向フレーム51の連結孔51aを、連結部材54に形成されている連結孔(図示せず)と合致する状態に位置させて、連結ボルト55を締め込んで連結固定、あるいは連結ボルト55を緩めて連結解除することができる。
そして、モータ側枠部分50は、前部フレーム10Aの上縁10Abよりも上方側にではなく、図9に示すように、前後方向フレーム51の上縁51bが前部フレーム10Aの上縁10Abよりも少し低く位置し、前後方向フレーム51の下縁51cと前部フレーム10Aの下縁10Acがほぼ同高さとなる状態に配置されている。このように、前後方向フレーム51が前部フレーム10Aの上下幅内に位置ように低く配設されることによって、電動モータ8を車体フレーム1上の低い位置に配設し易くなる。
モータ側枠部分50に取り付けられた状態で、電動モータ8の下縁は、メインフレーム10の前部フレーム10Aにおける上縁10Abよりも下方に位置し、かつ、前部フレーム10Aの下縁よりも上方に位置している(図6参照)。
次に、座席支持フレーム24について説明する。
図4及び図7に示すように、座席支持フレーム24は、ロプスフレーム20によって囲まれた搭乗空間s1の下方で、運転座席22及び搭乗席23を支持するためのものであるとともに、運転座席22及び搭乗席23の下側に座席下空間s2を形成するためのものでもある。
座席下空間s2は、図6に示されるようにエンジン6に燃料を供給するための燃料タンク34、電動モータ8に電力を供給するためのバッテリ9、及び制御用の各種電気機器37の配設用空間として用いられているとともに、電動モータ8自体を収容するためのスペースを確保する箇所としても利用されている。
この座席支持フレーム24の上側に座席取付台(図示せず)を搭載して、座席取付台に運転座席22や搭乗席23が固定されている。
左側の前部フレーム10Aの左側方(図6中では右側に示されている)には、前部フレーム10Aの横外側に位置するように、制御用の各種電気機器37が、座席支持フレーム24の横向きフレーム27等に連結された適宜取付部材を介して配備されている。
図7乃至図9に示されているように、このバッテリ9は、下面側の高さが左右で異なる段差のある形状に形成されている。右側における高い下面9aは、右側の前部フレーム10Aから立設された背の高い右取付台35Rに固定され、左側における低い下面9bは、左側の前部フレーム10Aから立設された背の低い左取付台35Lに固定されている。
この高さの異なる下面9a,9bのうち、右側寄りの高い下面9aの左右方向長さが、左側寄りの低い下面9bの左右方向長さよりも長く形成されていて、その右側寄りの高い下面9aの下側の空間に、原動部支持枠30のモータ側枠部分50に搭載された電動モータ8が潜り込む状態で、つまり前後方向及び左右方向で重複する状態で配設されている。
すなわち、バッテリ9と電動モータ8は、左右方向では左右の前部フレーム10A同士の間に位置し、前後方向では、前車軸17と後車軸14との間に位置している。さらに前後方向では、より中央位置に近い箇所である座席下空間s2に、前記バッテリ9と電動モータ8とが存在している。
つまり、バッテリ9は、車体フレーム1のうちで低い位置にある前部フレーム10Aに、右取付台35R及び左取付台35Lを介して取り付けられている。そして、モータ側枠部分50は、前部フレーム10Aの上縁10Abよりも低い位置に上縁51bを有した前後方向フレーム51を備え、この前後方向フレーム51に電動モータ8が搭載されている。このようにモータ側枠部分50を走行機体上で、できるだけ低く配置することで、電動モータ8の走行機体上における配設高さをできるだけ低くしている。
このことに加えて、下面側に段差を有したバッテリ9の、高い下面9aの下側に潜り込ませた状態で電動モータ8を配設して、バッテリ9と電動モータ8とが上下方向でも重複する状態としてある。これにより、バッテリ9と電動モータ8との集合体についても、その重心G2の高さ位置を、走行機体上のできるだけ低い位置に設定することができる。
尚、ここでいう走行機体全体の重心G1とは、車体フレーム1上にバッテリ9と電動モータ8とを搭載した状態での走行機体全体の重心G1の位置をいう。
これは、バッテリ9のうち、その一部が横向きフレーム27の下側に潜り込む状態で配設される構造を採用した場合にも、バッテリ9が存在する位置に対向した箇所の横向きフレーム27の一部を脱着できるようにして、バッテリ9の吊り上げ、吊り降ろしを支障なく行い易くするためである。
固定フレーム部分29は、前向きフレーム25と起立フレーム26との交点部分に機体内方側の端部近くが連結されるとともに、前部フレーム10Aよりも機体横外方側に設けた、外側脚フレーム38及び手摺りフレーム39に機体外方側の端部近くが連結されることによって、車体フレーム1に固定されている。
脱着フレーム部分28は、その両端部が左右の固定フレーム部分29に連結可能に構成されているだけで、他の部位には連結されていない。
図13及び図14に示すように、脱着フレーム部分28と固定フレーム部分29とのそれぞれは、角パイプ状のフレーム筒28a,29aの端部に、角柱状の接続金具28b,29bを嵌入させて一体に固定することにより構成されている。
接続金具28b,29bのうち、固定フレーム部分29側の接続金具29bは、脱着フレーム部分28に対向する端部側の上半部が切り欠かれた形状である。脱着フレーム部分28側の接続金具28bは、固定フレーム部分29に対向する端部側の下半部が切り欠かれた形状である。
そして、上半部が切り欠かれた形状の固定フレーム部分29側の接続金具29bの上側に、下半部が切り欠かれた形状の脱着フレーム部分28側の接続金具28bを重ね合わせ、それぞれの接続金具28b,29bを上下に貫通する上下方向の連結ボルト27aにより、両接続金具28b,29bを連結して、脱着フレーム部分28を固定フレーム部分29に連結している。
二系統の走行用出力装置が配設された原動部3について説明する。
上記の座席支持フレーム24の下側に存在する部位、及び前記原動部支持枠30の上側に存在する部位が原動部3に相当する。
二系統の走行用出力装置のうち、一系統の走行用出力装置は、内燃機関により構成されたエンジン6であり、他の一系統の走行用出力装置は走行駆動用の電動モータ8である。
この多目的作業車では、エンジン6の動力で後輪4Rを駆動し、電動モータ8の駆動力で前輪4Fを駆動するように構成されている。
エンジン6による後輪4Rの駆動と、電動モータ8による前輪4Fの駆動とが同時に行われている状態が四輪駆動状態であり、エンジン6による後輪4Rの駆動のみによる駆動状態が後二輪駆動状態であり、電動モータ8による前輪4Fの駆動のみよる走行駆動状態が、前二輪駆動状態である。
この四輪駆動状態と、後二輪駆動状態と、前二輪駆動状態と、の各駆動状態は、具体的な説明は省くが運転部2における図示しない操作具の切り換え操作によって、適宜に切り換えられるように構成されている。
エンジン6の後方側に、トランスミッションを内装したミッションケース7が配設されている。エンジン6とミッションケース7との左横側方にベルト式無段変速装置31が配設され、そのベルト式無段変速装置31の上側に沿って後方側へ延出された排気管32の途中に、マフラなどの排気処理装置33が配設されている。
また、座席下空間s2の左側端部には、座席支持フレーム24の下側に、前側の一部分のみが存在し、後方側の部分は、座席支持フレーム24の下側よりも後方側へ突出する状態で、制御用の各種電気機器37等に対して制御信号を出力する、あるいはエンジン6の動作制御用の電力を供給するための、制御用バッテリ36が配設されている(図10参照)。
バッテリ9は、リチウムイオンバッテリであり、外部から電力を取り込むプラグインタイプに構成されたものである。
このバッテリ9が、座席下空間s2内で、右取付台35R及び左取付台35Lによって少し持ち上げられて、その下側に電動モータ8が潜り込む状態で配設される。バッテリ9はエンジン6の前側に位置しており、右取付台35R及び左取付台35Lによって少し持ち上げられるが、エンジン6と同程度の高さ範囲内に位置する状態で設けられている。
上記の実施形態では、エンジン6としてガソリンエンジンを備えたものを示したが、この構造に限られるものではない。
例えば、ディーゼルエンジンを備えるディーゼル仕様でもよい。
その他の構成は、前述した実施形態と同様の構成を採用すればよい。
上記の実施形態では、バッテリ9としてプラグインタイプのものを用いた例を示したが、この構造に限られるものではない。
例えば、エンジン6で駆動される発電機、あるいは回生装置を用いて、バッテリ9の充電を行うようにしたものであってもよい。
その他の構成は、前述した実施形態と同様の構成を採用すればよい。
上記の実施形態では、バッテリ9を前部フレーム10Aに固定し、電動モータ8は、モータ側枠部分50に支持させた構造のものを例示したが、この構造に限られるものではない。
例えば、モータ側枠部分50を用いずに、電動モータ8をバッテリ9とともに前部フレーム10Aに固定して座席下空間s2に配備し、エンジン側枠部分40に搭載されたエンジン6やミッションケース7とは別に脱着できるように構成してもよい。
その他の構成は、前述した実施形態と同様の構成を採用すればよい。
上記の実施形態では、電動モータ8をバッテリ9の下側に潜り込ませた構造のものを例示したが、この構造に限られるものではない。
例えば、電動モータ8とバッテリ9とを左右に併設するようにしてもよい。
その他の構成は、前述した実施形態と同様の構成を採用すればよい。
上記の実施形態では、運転部2にロプスフレーム20を設けた構造のものを例示したが、この構造に限られるものではない。
例えば、ロプスフレーム20ではなく運転キャビンを備えたものであったり、また、このような運転部2の周りを囲むロプスフレーム20や運転キャビンを備えていない構造のものであってもよい。
その他の構成は、前述した実施形態と同様の構成を採用すればよい。
1A 前部機枠
1B 後部機枠
2 運転部
3 原動部
6 エンジン
8 電動モータ
9 バッテリ
10 メインフレーム
14 後車軸(動力伝達軸)
15 前輪駆動軸
17 前車軸
20 ロプスフレーム
22 運転座席
G1 走行機体全体の重心
G2 集合体の重心
s1 搭乗空間
Claims (3)
- 内燃機関により構成されたエンジンと、走行駆動用の電動モータと、の二系統の走行用出力装置が走行機体に備えられているとともに、
前記電動モータへ電力供給を行うためのバッテリが前記走行機体に備えられ、
前記走行機体には、運転座席が設けられた運転部と、前記エンジン及び前記電動モータを配備した原動部と、その運転部及び原動部を支持するための車体フレームが備えられ、
前記車体フレームは、前記運転部の床面が設けられた前部機枠と、前記運転部の床面よりも高い位置で前記前部機枠の後方側に配設された後部機枠とを備え、前記前部機枠と前記後部機枠とは、上下方向に延びる立ち上がり脚部により連結され、
前記エンジンが前記後部機枠の下側に配備され、
前記バッテリと前記電動モータとの集合体が、前記前部機枠の上側で、当該前部機枠の後端部分の上方に配置された運転座席の下方で、かつ、前記立ち上がり脚部の直前方に配置され、かつ、前記走行機体全体の重心位置よりも下方側に、当該バッテリと当該電動モータの集合体の重心を位置させた状態で配設されており、
前記バッテリ及び前記電動モータは前記エンジンの前方側に配設され、
前記バッテリは、左右方向での一部における下面の高さが、他の部位における下面の高さよりも高く形成され、
前記電動モータは、前記バッテリのうち、前記他の部位よりも高く形成された前記一部における下面の下方に入り込む箇所に配設されている四輪駆動作業車。 - 前記走行機体の前後方向での中央位置付近に前記運転座席を備える運転部が設けられ、
前記運転部には、前記運転座席の周辺を囲んで搭乗空間を形成するロプスフレームが備えられ、
前記搭乗空間の下方側に前記バッテリと前記電動モータとの集合体が配設されている請求項1記載の四輪駆動作業車。 - 前記エンジンの後方側に、左右の後輪に対して動力伝達するミッションケースが配備され、このミッションケースから左右の後輪に向けて動力伝達軸が延出されているとともに、前記エンジンの前方側に配設された前記電動モータから、前輪側へ動力を伝える前輪駆動軸が延出されている請求項1又は2に記載の四輪駆動作業車。
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