JP7720799B2 - 電動作業車 - Google Patents

Description

本発明は、モータにより走行装置が駆動されるように構成された電動作業車に関する。

電動作業車では、特許文献１に開示されているように、機体の前部に設けられたバッテリと、バッテリの電力が供給されるインバータとが設けられ、インバータからの電力によりモータが駆動されるように構成されたものがある。
特許文献１では、バッテリがカバー部材に収容されており、モータを冷却する冷却水を生成するラジエータと冷却ファンとが、カバー部材の内部におけるバッテリの前方の領域に設けられている。

特開２０２１－９５７号公報

特許文献１の電動作業車では、機体の前進に伴って、外部の空気が、主にカバー部材の前部からカバー部材の内部に導入され、冷却ファンの作用によりラジエータを通過し、高温の空気が冷却ファンから後方のバッテリに流れる。
バッテリでは、正常に電力を供給可能な上限温度が設定されることが多いので、例えば夏期での作業の場合、ラジエータからの高温の空気がバッテリに向けて流れると、バッテリの温度が上限温度に達する可能性がある。

本発明は、電動作業車において、ラジエータ及び冷却ファンがバッテリの前方に設けられた場合、バッテリの正常な電力供給にとって不利な状況を少なくすることを目的としている。

本発明の電動作業車は、機体の前部に設けられたバッテリと、前記バッテリの電力が供給されるインバータと、前記インバータからの電力により駆動されるモータと、前記モータにより駆動される走行装置と、前記バッテリを収容し、外部の空気が導入される導入部が前部に設けられたカバー部材とが備えられ、前記カバー部材の内部における前記導入部と前記バッテリの前部との間に、前記モータを冷却する冷却水を生成し、上下方向及び前後方向に沿って設けられたラジエータと、左右方向に沿った軸芯周りに回転可能に前記ラジエータに隣接して設けられた冷却ファンと、上下方向及び前後方向に沿って設けられたオイルクーラーとが備えられており、前記ラジエータは、前記カバー部材の横部に近い側に設けられ、前記オイルクーラーは、前記ラジエータに対して、前記カバー部材の横部の反対側に設けられている。

本発明によると、機体の前進に伴って外部の空気がカバー部材の導入部からカバー部材の内部に導入された場合、カバー部材の内部に導入された空気は、冷却ファンの作用によりラジエータを通過しラジエータから左右方向に沿って流れるのであり、ラジエータの後方のバッテリには流れ難い。
これにより、ラジエータからの高温の空気がバッテリに向けて流れることを少なくすることができ、バッテリの正常な電力供給にとって不利な状況を少なくすることができて、バッテリの耐久性の向上を図ることができる。
電動作業車では、機体に装備される油圧機器で使用される作動油用のオイルクーラーが設けられることがあり、冷却ファンの風がオイルクーラーに供給されるように構成されることがある。
本発明によると、オイルクーラーが装備されても、ラジエータ及びオイルクーラーからの高温の空気がバッテリに向けて流れることを少なくすることができるので、バッテリの耐久性の向上の面で有利である。
本発明において、前記冷却ファンが前記ラジエータと前記オイルクーラーとの間に配置されるように、前記ラジエータと前記冷却ファンと前記オイルクーラーとが設けられ、前記ラジエータが前記冷却ファンに対して前記カバー部材の横部に近い側に設けられ、前記オイルクーラーが前記冷却ファンに対して前記ラジエータの反対側に設けられていると好適である。
本発明によると、空気が、左右方向に沿ってラジエータ、冷却ファン及びオイルクーラー、又は左右方向に沿ってオイルクーラー、冷却ファン及びラジエータの順序で流れるので、ラジエータ及びオイルクーラーでの熱交換の効率が向上する。

本発明において、前記ラジエータは、前記モータを冷却する冷却水と、前記インバータを冷却する冷却水とを生成すると好適である。

電動作業車では、ラジエータによる冷却水によってモータとインバータとが冷却されるように、ラジエータが十分な容量に構成されることがある。
本発明によると、ラジエータが十分な容量に構成されても、ラジエータからの高温の空気がバッテリに向けて流れることを少なくすることができるので、バッテリの耐久性の向上の面で有利である。

本発明において、前記カバー部材の横部における前記ラジエータに対向する部分に、通気可能な横通気部が設けられていると好適である。

本発明によると、カバー部材の横通気部が、冷却ファンによる左右方向に沿った空気の流れに対して上流側に位置していれば、機体の前進に伴って外部の空気がカバー部材の導入部からカバー部材の内部に導入されることに加えて、外部の空気がカバー部材の横通気部を通ってカバー部材の内部に導入され、多くの外部の空気がラジエータに供給されるようになる。
これにより、ラジエータでの熱交換の効率が向上する。ラジエータを通過した空気の温度が抑えられ、バッテリの耐久性の向上の面で有利である。

本発明によると、カバー部材の横通気部が、冷却ファンによる左右方向に沿った空気の流れに対して下流側に位置していれば、ラジエータを通過した空気がカバー部材の横通気部を通って外部に出て行き易い。
これにより、ラジエータでの熱交換の効率が向上する。ラジエータからの高温の空気がバッテリに向けて流れることを少なくすることができ、バッテリの耐久性の向上の面で有利である。

トラクタの左側面図である。 インバータ等の配置を示す左側面図である。 動力伝達の流れを示す図である。 カバー部材の付近の左側面図である。 カバー部材の内部におけるバッテリ及びラジエータの付近の左側面図である。 カバー部材の内部におけるバッテリ及びラジエータの付近の正面図である。 カバー部材の内部におけるバッテリ及びラジエータの付近の平面図である。 発明の実施の第２別形態において、カバー部材の内部におけるバッテリ及びラジエータの付近の正面図である。

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、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。

〔トラクタの全体構成〕
以下では、本実施形態のトラクタについて説明する。図１に示すように、トラクタは、左右の前車輪１０、左右の後車輪１１、カバー部材１２を備えている。

また、トラクタは、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。言い換えれば、カバー部材１２は、運転部３の前方に配置されている。

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。

トラクタは、走行用バッテリ４を備えている。また、カバー部材１２は、機体左右方向に沿う開閉軸芯Ｑ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。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。

図２に示すように、トラクタは、インバータ１４及びモータＭを備えている。走行用バッテリ４は、インバータ１４へ電力を供給する。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。そして、モータＭは、インバータ１４から供給される交流電力により駆動する。

図２及び図３に示すように、トラクタは、静油圧式無段変速機１５及びトランスミッション１６を備えている。図３に示すように、静油圧式無段変速機１５は、油圧ポンプ１５ａ及び油圧モータ１５ｂを有している。

油圧ポンプ１５ａは、モータＭからの回転動力により駆動する。油圧ポンプ１５ａが駆動することにより、油圧モータ１５ｂから回転動力が出力される。尚、静油圧式無段変速機１５は、油圧ポンプ１５ａと油圧モータ１５ｂとの間で回転動力が変速されるように構成されている。また、静油圧式無段変速機１５は、変速比を無段階に変更可能に構成されている。

油圧モータ１５ｂから出力された回転動力は、トランスミッション１６に伝達される。トランスミッション１６に伝達された回転動力は、トランスミッション１６の有するギヤ式変速機構によって変速され、左右の前車輪１０及び左右の後車輪１１へ分配される。これにより、左右の前車輪１０及び左右の後車輪１１が駆動する。

また、図２及び図３に示すように、トラクタは、ミッドＰＴＯ軸１７及びリヤＰＴＯ軸１８を備えている。モータＭから出力された回転動力は、油圧ポンプ１５ａ、ミッドＰＴＯ軸１７、リヤＰＴＯ軸１８へ分配される。これにより、ミッドＰＴＯ軸１７及びリヤＰＴＯ軸１８が回転する。

ミッドＰＴＯ軸１７またはリヤＰＴＯ軸１８に作業装置が接続されていれば、ミッドＰＴＯ軸１７またはリヤＰＴＯ軸１８の回転動力により、作業装置が駆動することとなる。例えば、図２に示すように、本実施形態では、ミッドＰＴＯ軸１７に草刈装置１９が接続されている。ミッドＰＴＯ軸１７の回転動力により、草刈装置１９が駆動する。

〔カバー部材の構成〕
図１及び図２に示すように、右及び左の機体フレーム２とトランスミッション１６とが連結されることによって、機体フレーム２とトランスミッション１６とにより、トラクタの骨格としての機体が構成される。走行用バッテリ４（以下、バッテリ４と称する）は、機体の前部に搭載されており、閉状態のカバー部材１２にバッテリ４が収容されている。

図４に示すように、カバー部材１２は、前部１２ａ、右及び左の横部１２ｂ、上部１２ｃが設けられて構成されている。カバー部材１２の前部１２ａに、前照灯２０及び通気可能な格子状のフロントグリル２１（導入部に相当）が設けられ、カバー部材１２の右及び左の横部１２ｂに、通気可能な格子状のサイドグリル２２（横通気部に相当），２３が設けられている。機体の前進に伴って外部の空気が、主にフロントグリル２１を通ってカバー部材１２の内部に導入される。

〔バッテリに関する構成〕
図５，６，７に示すように、バッテリ４の内部に、複数のバッテリモジュール（図示せず）が連結された複数のスタック（図示せず）が収容されており、バッテリ４の前部に、接続部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが設けられている。

バッテリ４の前部の左部に、外部電源（図示せず）の充電器（図示せず）が接続される接続部１３が設けられており、バッテリ４の接続部４ａと接続部１３とに亘って、ハーネス２４が接続されている。外部電源の電力が、接続部１３及びハーネス２４を介して、バッテリ４の接続部４ａに供給され、バッテリ４への充電が行われる。
バッテリ４の接続部４ｂとインバータ１４とに亘ってハーネス２５が接続されており、バッテリ４の接続部４ｂからインバータ１４に電力が供給される。

カバー部材１２の内部におけるフロントグリル２１とバッテリ４の前部との間に、ＤＣ－ＤＣコンバータ５及びバッテリ６が、上下方向及び前後方向に沿って設けられている。バッテリ４の接続部４ｃとＤＣ－ＤＣコンバータ５とに亘ってハーネス２６が接続されており、バッテリ４の電力がＤＣ－ＤＣコンバータ５に供給され、ＤＣ－ＤＣコンバータ５により１２Ｖに減圧された電力がバッテリ６に供給される。

バッテリ４の接続部４ｄとバッテリ６とに亘ってハーネス２７が接続されており、バッテリ６の１２Ｖの電力がバッテリ４に供給される。トラクタに装備された各種の機器（図示せず）が、バッテリ４の１２Ｖの電力により作動する。

〔ラジエータ及びラジエータの付近の構成〕
図５，６，７に示すように、カバー部材１２の内部におけるフロントグリル２１とバッテリ４の前部との間で、ＤＣ－ＤＣコンバータ５及びバッテリ６に対して左側の部分に、ラジエータ１が上下方向及び前後方向に沿って設けられている。

カバー部材１２の内部におけるフロントグリル２１とバッテリ４の前部との間で、ラジエータ１とＤＣ－ＤＣコンバータ５との間の部分に、ファン装置７が上下方向及び前後方向に沿って設けられている。

前述の右及び左のサイドグリル２２が、カバー部材１２の右及び左の横部１２ｂにおけるラジエータ１に対向する部分に設けられている。ラジエータ１の上部の後部とバッテリ４の前部とに亘ってステー２８が連結されており、前述の接続部１３がステー２８に支持されている。

ファン装置７に、左右方向に沿った軸芯Ｐ１周りに回転可能な冷却ファン７ａと、冷却ファン７ａを回転駆動する電動モータ（図示せず）と、冷却ファン７ａ及び電動モータを覆うファンシュラウド７ｂとが設けられており、電動モータはバッテリ４の１２Ｖの電力により駆動される。ファン装置７のファンシュラウド７ｂがラジエータ１に連結されて、ファン装置７（冷却ファン７ａ）がラジエータ１に隣接して設けられている。

カバー部材１２の内部におけるフロントグリル２１とバッテリ４の前部との間で、ファン装置７とＤＣ－ＤＣコンバータ５との間の部分に、オイルクーラー８が上下方向及び前後方向に沿って設けられている。オイルクーラー８は、静油圧式無段変速機１５の作動油や、他の油圧機器（図示せず）の作動油を冷却する為のものである。

これにより、ファン装置７（冷却ファン７ａ）がラジエータ１とオイルクーラー８との間に配置されるように、ラジエータ１と、ファン装置７（冷却ファン７ａ）と、オイルクーラー８とが設けられている。

〔ラジエータによる冷却の構成〕
図５，６，７に示すように、右及び左の機体フレーム２の間に、ウォーターポンプ９が設けられており、ウォーターポンプ９はバッテリ４の１２Ｖの電力により駆動される。ラジエータ１の下部とウォーターポンプ９とに亘ってパイプ２９が接続され、ウォーターポンプ９とインバータ１４とに亘ってパイプ３３が接続されている。

インバータ１４とモータＭとに亘ってパイプ３４が接続され、モータＭとＤＣ－ＤＣコンバータ５とに亘ってパイプ３５が接続されている。ＤＣ－ＤＣコンバータ５とラジエータ１の上部とに亘ってパイプ３６が接続されており、パイプ３６に給水口３７が設けられている。

ウォーターポンプ９が駆動されることにより、ラジエータ１で生成された冷却水が、パイプ２９、ウォーターポンプ９及びパイプ３３を介してインバータ１４に供給される。インバータ１４の内部を通過した冷却水は、パイプ３４を介してモータＭに供給され、モータＭの内部を通過した冷却水は、パイプ３５を介してＤＣ－ＤＣコンバータ５に供給される。

ＤＣ－ＤＣコンバータ５の内部を通過した冷却水は、パイプ３６を介してラジエータ１に戻るのであり、ラジエータ１で生成された冷却水により、モータＭ、インバータ１４及びＤＣ－ＤＣコンバータ５が冷却される。
これにより、ラジエータ１は、モータＭを冷却する冷却水と、インバータ１４を冷却する冷却水と、ＤＣ－ＤＣコンバータ５を冷却する冷却水とを生成する。

〔ファン装置の作動状態〕
図５，６，７に示すように、機体の前進に伴って外部の空気が、主にフロントグリル２１を通ってカバー部材１２の内部に導入される。ファン装置７の冷却ファン７ａが回転駆動されることにより、カバー部材１２の内部におけるフロントグリル２１とバッテリ４の前部との間で、左から右への左右方向に沿った空気の流れが生じる。

フロントグリル２１を通ってカバー部材１２の内部に導入された空気の多くは、ラジエータ１に対して左側からラジエータ１に供給される。これに加えて、外部の空気がカバー部材１２の左のサイドグリル２２を通ってカバー部材１２の内部に導入され、ラジエータ１に対して左側からラジエータ１に供給される。

ラジエータ１を通過した空気は、ファン装置７（冷却ファン７ａ）からオイルクーラー８を通り右方に流れるのであり、ＤＣ－ＤＣコンバータ５の周囲及びバッテリ６の周囲を通過し、主にカバー部材１２の右のサイドグリル２２を通ってカバー部材１２の外部に出て行く。
これにより、多くの外部の空気がラジエータ１に供給されるのであり、ラジエータ１を通過した空気は、ラジエータ１の後方のバッテリ４には流れ難い。

〔発明の実施の第１別形態〕
図５，６，７において、ファン装置７の冷却ファン７ａが回転駆動されることにより、カバー部材１２の内部におけるフロントグリル２１とバッテリ４の前部との間で、右から左への左右方向に沿った空気の流れが生じるように構成してもよい。

この構成によると、ファン装置７の冷却ファン７ａにより、外部の空気がカバー部材１２の右のサイドグリル２２を通ってカバー部材１２の内部に導入される。フロントグリル２１及びカバー部材１２の右のサイドグリル２２を通ってカバー部材１２の内部に導入された空気の多くは、バッテリ６の周囲、ＤＣ－ＤＣコンバータ５の周囲、オイルクーラー８、ファン装置７（冷却ファン７ａ）、ラジエータ１の順序で通過して、主にカバー部材１２の左のサイドグリル２２を通ってカバー部材１２の外部に出て行く。

この場合、フロントグリル２１を通ってカバー部材１２の内部に導入された空気には、前方からＤＣ－ＤＣコンバータ５とオイルクーラー８との間に入り、オイルクーラー８を通ってファン装置７（冷却ファン７ａ）に流れる空気や、前方からオイルクーラー８とファン装置７（冷却ファン７ａ）との間に入ってファン装置７（冷却ファン７ａ）に流れる空気もある。

〔発明の実施の第２別形態〕
図８に示すように、ファン装置７（冷却ファン７ａ）が、ラジエータ１に対して左側に設けられてもよい。

図８に示す構成において、ファン装置７の冷却ファン７ａにより左から右への左右方向に沿った空気の流れが生じる場合、フロントグリル２１及びカバー部材１２の左のサイドグリル２２を通ってカバー部材１２の内部に導入された空気の多くは、ファン装置７（冷却ファン７ａ）、ラジエータ１、オイルクーラー８、ＤＣ－ＤＣコンバータ５の周囲、バッテリ６の周囲の順序で通過して、主にカバー部材１２の右のサイドグリル２２を通ってカバー部材１２の外部に出て行く。

図８に示す構成において、ファン装置７の冷却ファン７ａにより右から左への左右方向に沿った空気の流れが生じる場合、フロントグリル２１及びカバー部材１２の右のサイドグリル２２を通ってカバー部材１２の内部に導入された空気の多くは、バッテリ６の周囲、ＤＣ－ＤＣコンバータ５の周囲、オイルクーラー８、ラジエータ１、ファン装置７（冷却ファン７ａ）の順序で通過して、主にカバー部材１２の左のサイドグリル２２を通ってカバー部材１２の外部に出て行く。

この場合、フロントグリル２１を通ってカバー部材１２の内部に導入された空気には、前方からＤＣ－ＤＣコンバータ５とオイルクーラー８との間に入り、オイルクーラー８を通ってラジエータ１に流れる空気や、前方からオイルクーラー８とラジエータ１との間に入ってラジエータ１に流れる空気もある。

〔発明の実施の第３別形態〕
ＤＣ－ＤＣコンバータ５及びバッテリ６が、図５～図８に示す位置とは別の位置に設けられてもよい。
この構成によると、ファン装置７の冷却ファン７ａが回転駆動されることにより、カバー部材１２の内部におけるフロントグリル２１とバッテリ４の前部との間で、左右方向に沿った空気の流れが生じた場合、ＤＣ－ＤＣコンバータ５及びバッテリ６が空気の流れの妨げにならない。

〔発明の実施の第４別形態〕
図５～図８において、カバー部材１２の左の横部１２ｂにサイドグリル２２を設けなくてもよい。
この構成によると、外部の空気が、主にフロントグリル２１を通ってカバー部材１２の内部に導入され、カバー部材１２の内部に導入された空気は、ラジエータ１等を通過した後、右のサイドグリル２２やカバー部材１２の下部等からカバー部材１２の外部に出て行く。

〔発明の実施の第５別形態〕
図５～図８において、カバー部材１２の右の横部１２ｂにサイドグリル２２を設けなくてもよい。
この構成によると、フロントグリル２１及び左のサイドグリル２２からカバー部材１２の内部に導入された空気は、ラジエータ１等を通過した後、左のサイドグリル２２やカバー部材１２の下部等からカバー部材１２の外部に出て行く。

〔発明の実施の第６別形態〕
前車輪１０及び後車輪１１が、本発明の走行装置である。前車輪１０及び後車輪１１に代えて、右及び左のクローラ走行装置（図示せず）が、走行装置として機体に設けられてもよい。

本発明は、トラクタばかりではなく、電動カートや運搬車等の他の電動作業車にも適用でき、オペレータが搭乗しない自律走行型や無線操縦型の電動作業車にも適用できる。

１ ラジエータ
４ バッテリ
７ａ 冷却ファン
８ オイルクーラー
１０ 前車輪（走行装置）
１１ 後車輪（走行装置）
１２ カバー部材
１２ａ 前部
１２ｂ 横部
１４ インバータ
２１ フロントグリル（導入部）
２２ サイドグリル（横通気部）
Ｍ モータ
Ｐ１ 軸芯

Claims (4)

1. 機体の前部に設けられたバッテリと、
   前記バッテリの電力が供給されるインバータと、
   前記インバータからの電力により駆動されるモータと、
   前記モータにより駆動される走行装置と、
   前記バッテリを収容し、外部の空気が導入される導入部が前部に設けられたカバー部材とが備えられ、
   前記カバー部材の内部における前記導入部と前記バッテリの前部との間に、
   前記モータを冷却する冷却水を生成し、上下方向及び前後方向に沿って設けられたラジエータと、
   左右方向に沿った軸芯周りに回転可能に前記ラジエータに隣接して設けられた冷却ファンと、
   上下方向及び前後方向に沿って設けられたオイルクーラーとが備えられており、
   前記ラジエータは、前記カバー部材の横部に近い側に設けられ、
   前記オイルクーラーは、前記ラジエータに対して、前記カバー部材の横部の反対側に設けられている電動作業車。
2. 前記冷却ファンが前記ラジエータと前記オイルクーラーとの間に配置されるように、前記ラジエータと前記冷却ファンと前記オイルクーラーとが設けられ、
   前記ラジエータが前記冷却ファンに対して前記カバー部材の横部に近い側に設けられ、前記オイルクーラーが前記冷却ファンに対して前記ラジエータの反対側に設けられている請求項１に記載の電動作業車。
3. 前記ラジエータは、前記モータを冷却する冷却水と、前記インバータを冷却する冷却水とを生成する請求項１又は２に記載の電動作業車。
4. 前記カバー部材の横部における前記ラジエータに対向する部分に、通気可能な横通気部が設けられている請求項１～３のうちのいずれか一項に記載の電動作業車。