JP7683666B2

JP7683666B2 - 作業車両

Info

Publication number: JP7683666B2
Application number: JP2023174226A
Authority: JP
Inventors: 裕佑馬場; 龍太郎増田
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 2021-08-17
Filing date: 2023-10-06
Publication date: 2025-05-27
Anticipated expiration: 2041-08-17
Also published as: JP7365585B2; JP2023027498A; JP2025068013A; JP2023175951A

Description

本発明は、公園等を走行して芝等の刈取りを行う作業車両に関するものである。

従来、作業車両は、ボンネット部にエンジンを搭載して、エンジンの出力回転を後輪や作業車両の下部に昇降自在に支持されたモアデッキ等の作業機に伝動して駆動する手段が知られている。（特許文献１）

また、作業車両は、作業車両の後部にバッテリを搭載して、バッテリの電力を電動機に供給して、電動機の出力回転を後輪や作業車両の前部に昇降自在に支持されたモアデッキ等の作業機に伝動して駆動する手段が知られている。（特許文献２）

特開２００３－１５８９０７号公報特開２０２０－１５６３４０号公報

しかし、特許文献１の手段では、エンジンの出力回転を後輪や作業機に伝動する伝動機器の構成が複雑で部品点数も多いことからエネルギ効率が低いという恐れがあった。

また、特許文献２の手段では、走行時に走行車体に発生する振動によってバッテリが破損する恐れがあった。

そこで、本発明は、高いエネルギ効率で後輪等を駆動し、走行時に走行車体に発生する振動によるバッテリの破損を抑制した作業車両を提供することにある。

上記課題を解決した本発明は次のとおりである。
すなわち、請求項１記載の発明は、走行車体（１）の前部に左右一対の前輪（２）を設け、該走行車体（１）の後部に左右一対の後輪（３）を設け、前記走行車体（１）の上面における前側に所定の空間が形成されたボンネット部（５）を設け、該ボンネット部（５）の後側に操縦者が搭乗する操縦部（６）を設け、、
前記走行車体（１）の下面に芝等の草を刈取る作業機（４）を設けた作業車両において、
前記後輪（３）を駆動する電動機（３０）を設け、
前記ボンネット部（５）に、前記電動機（３０）に供給する電力を蓄電するバッテリ（５０）を設け、
該バッテリ（５０）に、前後方向に延在する左前後フレーム（５２Ｌ）及び右前後フレーム（５２Ｒ）を有するバッテリブラケット（５２）を固定し、
前記走行車体（１）の左部に設けられた左支持部材（１２Ｌ）と前記左前後フレーム（５２Ｌ）を、左防振部材（５３Ｌ）を介して連結し、
前記走行車体（１）の右部に設けられた右支持部材（１２R）と前記右前後フレーム（５２R）を、右防振部材（５３R）を介して連結したことを特徴とする作業車両である。

請求項２記載の発明は、正面視において、前記左支持部材（１２Ｌ）の連結部と左前後フレーム（５２Ｌ）の連結部を左上がり傾斜に形成し、前記右支持部材（１２Ｒ）の連結部と右前後フレーム（５２Ｒ）の連結部を右上がり傾斜に形成した請求項１記載の作業車両である。

請求項３記載の発明は、正面視において、前記左支持部材（１２Ｌ）の連結部と左前後フレーム（５２Ｌ）の連結部を、前記左防振部材（５３Ｌ）の中心と前輪（２）の左前輪（２Ｌ）の中心を結ぶ左仮想線（５５Ｌ）と直交させて形成し、前記右支持部材（１２Ｒ）の連結部と右前後フレーム（５２Ｒ）の連結部を、前記右防振部材（５３Ｒ）の中心と前輪（２）の右前輪（２Ｒ）の中心をとおる右仮想線（５５Ｒ）と直交させて形成した請求項２記載の作業車両である。

請求項４記載の発明は、側面視において、前記走行車体（１）を前後方向に延在する走行車体本体（１０）と、前記操縦部（６）のステアリングシャフト（６３）を支持する上下方向に延在するステアリングポスト（１１）で形成し、
前記ステアリングポスト（１１）の前面の下部に左右方向に所定の間隔を隔てて緩衝部材（１５）を設け、
前記バッテリ（５０）の後面に、前記緩衝部材（１５）の先端部を押当てた請求項１～３のいずれか１項に記載の作業車両である。

請求項１記載の発明によれば、エネルギ効率が高く後輪（３）を駆動し、走行時に走行車体（１）に発生する振動でバッテリ（５０）が破損するのを抑制することができる。また、ボンネット部（５）に形成された空間を有効活用してバッテリ（５０）に雨水がかかるのを防止することができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明による効果に加えて、走行時に走行車体（１）に発生する大きな左右方向の振動でバッテリ（５０）が破損するのをより抑制することができる。

請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明による効果に加えて、左前輪（２Ｌ）と右前輪（２Ｒ）を介して走行面の凹凸に起因する大きな振動を抑制して、バッテリ５０の破損をさらに抑制することができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項１～３のいずれか１項に記載の発明による効果に加えて、作業車両の発進時にバッテリ（５０）が後方に移動するのを防止してバッテリ（５０）が周辺部材に衝突して破損するのを抑制することができる。

作業車両の左側面図である。ボンネットカバーを開放姿勢にした作業車両の左側面図である。作業車両の一部を破断した要部の斜視図である。作業車両の背面図である。後輪と作業機の要部の平面図である。後輪と作業機の要部の左側面図である。後輪用の電動機と作業機用の電動機の左側面図である。走行車体の斜視図である。ステアリングポストの斜視図である。バッテリとバッテリブラケットの斜視図である。バッテリブラケットの斜視図である。前輪と、バッテリと、バッテリブラケットの正面図である。作業車両の一部を破断した要部の平面図である。電装部品の斜視図である。インバータ装置の筐体の斜視図である。バッテリ監視装置の筐体の斜視図である。ブレーキペダルと、電動シリンダと、ドラムブレーキの左側面図である。ブレーキペダルと、電動シリンダと、ドラムブレーキの平面図である。

図１に示すように、乗用芝刈り機等の作業車両は、走行車体１と、走行車体１の前部に左右一対の前輪２が設けられ、走行車体１の後部に左右一対の後輪３が設けられ、走行車体１の下側における前輪２と後輪３の間に芝等を刈取る作業機４が設けられている。また、走行車体１の上側の前部にボンネット部５が設けられ、ボンネット部５の後側には操縦者が搭乗する操縦部６が設けられ、操縦部６の後側には作業機４で刈取られた芝等を貯留する集草容器７が設けられている。

図２，３に示すように、ボンネット部５には、後輪３を駆動する電動機３０等に供給する電力を蓄電するバッテリ５０が設けられ、バッテリ５０はボンネットカバー５１で覆われている。なお、ボンネットカバー５１は、走行車体１の前部に設けられた左右方向に延在する支軸（図示省略）に支持されている。これにより、ボンネット部５に形成される空間を有効に活用することができ、また、作業車両の前後方向の重量バランスの相違を抑制することができる。

操縦部６の操縦席６０の下側には、電装部品６１が設けられている。これにより、操縦席６０の下側に形成される空間を有効に活用することができる。

図４～７に示すように、電装部品６１の下側には後輪３を駆動する３相交流電圧波形で操作される同期電動機や誘導電動機等の電動機３０が設けられている。電動機３０の左右方向に延在して形成された出力軸３０Ａは、出力軸３０Ａから伝動される出力回転を減速して出力トルクを大きくしたり回転方向を逆さにするギアボックス３１の上部に連結されている。なお、電動機３０は左右方向の中央よりも左側に偏移した位置に設けられている。また、
ギアボックス３１で増減速された出力回転は、ギアボックス３１の下部に設けられ差動歯車等で形成されたディファレンシャルギア３２を介して左右方向に延在するドライブシャフト３３に伝動される。ドライブシャフト３３に伝動された出力回転は、ドライブシャフト３３の両端部に支持された後輪３に伝動される。これにより、
電動機３０の下側には作業機４を駆動する３相交流電圧波形で操作される同期電動機や誘導電動機等の電動機４０が設けられている。電動機４０の前後方向に延在して形成された出力軸４０Ａは、前後方向に延在して設けられた自在継手４１の後部に連結されている。また、出力軸４０Ａは、ドライブシャフト３３の上側に、ドライブシャフト３３と直交して設けられている。これにより、電動機３０の下側に形成された空間を有効に活用することができる。また、電動機４０と作業機４の間の伝動経路を短くすることができるので電動機４０の出力回転を作業機４に効率良く伝動することができる。なお、電動機４０は左右方向の中央よりも左側に偏移した位置に設けられている。

自在継手４１の前部は、自在継手４１から伝動される出力回転を減速して出力トルクを大きくするギアボックス４２に連結されている。ギアボックス４２に伝動された出力回転は、ギアボックス４２の上下方向に延在して形成された出力軸を介して作業機４の左排出通路４５Ｌに設けられた左刈刃（図示省略）に伝動される。

ギアボックス４２の左部には、左右方向に延在する連結部材４３が連結され、連結部材４３の右部はギアボックス４４に連結されている。ギアボックス４４に伝動された出力回転は、ギアボックス４４の上下方向に延在して形成された出力軸を介して作業機４の右排出通路４５Ｒに設けられた右刈刃（図示省略）に伝動される。なお、ギアボックス４２の出力軸とギアボックス４４の出力軸の出力回転の回転速度は同一速度であり、回転方向は逆方向、すなわち、平面視において、ギアボックス４２出力軸は時計方向に回転し、ギアボックス４４の出力軸は反時計方向に回転する。

左排出通路４５Ｌと右排出通路４５Ｒの搬出口は、刈取られた芝等を集草容器７に搬送するシュータ４６の搬入口に連結されている。シュータ４６の搬出口は集草容器７の搬入口に連結されている。

平面視において、シュータ４６の前部は自在継手４１の右側に設けられ、シュータ４６の後部はギアボックス３１の右側に設けられ、背面視において、シュータ４６と集草容器７は、ギアボックス３１と右側の後輪３の間に設けられている。これにより、自在継手４１とギアボックス３１の右側に形成される空間に大きなシュータ４６を設けることができ、作業機４で刈取った芝等を効率良く集草容器７に搬送することができる。

側面視において、シュータ４６の上壁は後上がり傾斜に形成され、シュータ４６の後部は電装部品６１の下側を下方に向かって延在して設けられている。これにより、シュータ４６の後部を大きくしてシュータ４６の内部での芝等の詰まりを防止することができる。

図８，９に示すように、走行車体１は、前輪２と後輪３を支持する走行車体本体１０と、ステアリングシャフト６３を支持するステアリングポスト１１から形成されている。

走行車体本体１０には、前後方向に延在する左前後フレーム１０Ｌと右前後フレーム１０Ｒが形成され、ステアリングポスト１１の下部には、前方に延出する左連結部１１Ｌと右連結部１１Ｒが形成されている。

左前後フレーム１０Ｌに左連結部１１Ｌがボルト等の締結手段によって固定され、右前後フレーム１０Ｒに右連結部１１Ｒボルト等の締結手段によって固定されて一体となり走行車体１を形成している。

左前後フレーム１０Ｌの前部には左支持部材１２Ｌが設けられ、左支持部材１２Ｌの連結部は左上がり傾斜に形成されている。また、右前後フレーム１０Ｒの前部には右支持部材１２Ｒが設けられ、右支持部材１２Ｒの連結部は右上がり傾斜に形成されている。なお、左支持部材１２Ｌと右支持部材１２Ｒはチャンネル鋼材で形成されている。

左連結部１１Ｌの前部には左支持部材１３Ｌが設けられ、左支持部材１３Ｌの連結部は左上がり傾斜に形成されている。また、右連結部１１Ｒの前部には右支持部材１３Ｒが設けられ、右支持部材１２Ｒの連結部は右上がり傾斜に形成されている。なお、左支持部材１３Ｌと右支持部材１３Ｒはチャンネル鋼材で形成されている。

ステアリングポスト１１の下部には、左右方向に所定の間隔を隔てて前側に突出すると突出部１４が形成され、突出部１４の先端にはゴム部材等から形成された緩衝部材１５が設けられている。

図１０に示すように、ボンネット部５内に設けられるバッテリ５０の下部は、バッテリブラケット５２の内周部に内嵌されている。バッテリ５０は、複数のエネルギ密度が高いリチウムイオンバッテリを直列と並列に接続して形成されている。これにより、ボンネット部5に形成された空間を有活用できる。また、リチウムイオンバッテリはエネルギ密度が高いので、一回のフル充電によって作業車両を長距離走行させることができる。

図１１に示すように、バッテリブラケット５２は、前後方向に延在する左前後フレーム５２Ｌ及び右前後フレーム５２Ｒと、左前後フレーム５２Ｌと右前後フレーム５２Ｒの前部を連結する前左右フレーム５２Ａと、左前後フレーム５２Ｌと右前後フレーム５２Ｒの後部を連結する後左右フレーム５２Ｂで形成されている。なお、左前後フレーム５２Ｌ及と右前後フレーム５２Ｒはアングル鋼材で形成され、前左右フレーム５２Ａと後左右フレーム５２Ｂはチャンネル鋼材で形成されている。

左前後フレーム５２Ｌの連結部は左上がり傾斜に形成され、右前後フレーム５２Ｒの連結部は左上がり傾斜に形成されている。なお、背面視において、左支持部材１３Ｌの連結部、左支持部材１２Ｌの連結部、及び左前後フレーム５２Ｌの連結部の左上がり傾斜は同一傾斜角度に形成され、右支持部材１２Ｒの連結部、右支持部材１２Ｒの連結部、及び右前後フレーム５２Ｒの連結部の右上がり傾斜は同一傾斜角度に形成されている。

左前後フレーム５２Ｌの連結部の下面には、前後方向に所定の間隔を隔てて丸形の左防振部材５３Ｌが設けられ、右前後フレーム５２Ｒの連結部の下面には、前後方向に所定の間隔を隔てて丸形の右防振部材５３Ｒが設けられている。

左前後フレーム５２Ｌは、左防振部材５３Ｌを介して左前後フレーム１０Ｌの左支持部材１２Ｌと左連結部１１Ｌの左支持部材１３Ｌに連結され、右前後フレーム５２Ｒは、右防振部材５３Ｒを介して右前後フレーム１０Ｒの右支持部材１２Ｒと右連結部１１Ｒの右支持部材１３Ｒに連結される。これにより、作業車両の走行時に発生する走行車体本体１０の振動がバッテリ５０に伝わるのを抑制して、バッテリ５０の破損等を防止することができる。

図１２に示すように、左前後フレーム５２Ｌの連結部は、左防振部材５３Ｌの中心と左側の左前輪２Ｌの中心を結ぶ左仮想線５５Ｌに対して直交して設けられている。また、右前後フレーム５２Ｒの連結部は、右防振部材５３Ｒの中心と右側の右前輪２Ｒの中心を結ぶ右仮想線５５Ｒに対して直交して設けられている。これにより、前輪２と後輪３を介して走行面の凹凸に起因する大きな振動を抑制して、バッテリ５０の破損等を防止することができる。なお、符号５７は左右の前輪２を支持する前輪支持フレームを示し、符号５６は前輪支持フレームと走行車体本体１０との連結部であり、前輪支持フレームの揺動軸を示している。

また、バッテリブラケット５２の後左右フレーム５２Ｂの後面には、ステアリングポスト１１の緩衝部材１５の先端部が押当てられている。これにより、作業車両の発進時にバッテリ５０の後方への移動を抑制して、バッテリ５０の破損等を防止することができる。

図２，３に示すように、操縦部６の操縦席６０の前側にはステアリングホイール６２が設けられ、ステアリングホイール６２は上下方向に延在するステアリングシャフト６３の上部に支持されている。

操縦席６０の左側の左フェンダ６４Ｌには、シュータ４６の内部に残った刈草を後側の集草容器７へ搬送等を操作するクリーナレバー６５が設けられ、操縦席６０の右側のフェンダ６４Ｒには、作業機４の昇降等を操作する操作レバー６６が設けられている。また、操縦時に操縦者が足を載せるフロア６７の左前部には、ブレーキペダル６８が設けられ、右前部には、前進用アクセルペダル７５と後進用アクセルペダル７６が並設されている。

図１３，１４に示すように、操縦席６０の下側に設けられた電装部品６１は、バッテリ５０から供給される直流電圧を交流電圧に変換して電動機３０等を操作する３相交流電圧波形を生成するインバータ装置８０と、バッテリ５０の温度、充電状態、電圧保護、各セル短絡状態を監視するバッテリ監視装置８１と、操縦席６０の前側に設けられた走行速度等を表示するメータパネル（図示省略）に供給する電池を蓄電する鉛蓄電池等の補助バッテリ８２と、バッテリ５０から供給される直流電圧をクリーナレバー６５等の操作位置を検出するセンサに供給する直流電圧に変更するコンバータ装置８３から形成されている。

インバータ装置８０は、電動機３０を操作するインバータ装置８４と電動機４０を操作するインバータ装置８５から形成されている。また、インバータ装置８４には、回生ブレーキの作動時、すなわち、前進用アクセルペダル７５又は後進用アクセルペダル７６が解放されて走行車体１の慣性力よって出力軸３０Ａが回転して電動機３０が発電機として作動する場合には、電動機３０からインバータ装置８０に供給された電力をバッテリ５０に充電する充電装置としての機能も兼ね備えている。

平面視において、操縦席６０の下側の前部にインバータ装置８０が設けられ、インバータ装置８０の後側にバッテリ監視装置８１が設けられている。また、インバータ装置８０の左側に補助バッテリ８２が設けられ、バッテリ監視装置８１の左側で補助バッテリ８２の後側にコンバータ装置８３が設けられている。これにより、操縦席６０の下側に形成された空間を有効に活用することができる。また、重量が重いバッテリ監視装置８１を後側に設けることにより、走行車体本体１０の前部と後部に加わる重量の相違を抑制して走行安定性能を高めることができる。

図１５に示すように、インバータ装置８０の筐体８０Ａの左壁と右壁の内面には、それぞれ前後方向に所定の間隔を隔てて丸形のグロメット８６が設けられている。また、筐体８０Ａは、グロメット８６を介して走行車体本体１０の後部に設けられた左右方向に延在する左右フレーム１６に連結されている。これにより、作業車両の走行時に発生する走行車体本体１０の振動がインバータ装置８０に伝わるのを抑制して、インバータ装置８０の破損等を防止することができる。また、グロメット８６に形成された中空部にインバータ装置８０と電動機３０を接続する電線等を挿通させて電線等の配策を容易に行うことができる。

図１６に示すように、バッテリ監視装置８１の筐体８１Ａの下壁には、前後方向と左右方向に所定の間隔を隔てて丸形のグロメット８７が設けられている。また、筐体８１Ａは、グロメット８７を介して左右フレーム１６の後側に設けられた左右フレーム１７に連結された支持フレーム１８に連結されている。これにより、作業車両の走行時に発生する走行車体本体１０の振動がバッテリ監視装置８１に伝わるのを抑制して、バッテリ監視装置８１の破損等を防止することができる。また、グロメット８７に形成された中空部にバッテリ監視装置８１とバッテリ５０を接続する電線等を挿通させて電線等の配策を容易に行うことができる。

図１７，１８に示すように、電動シリンダ７０と後輪３に設けられたブレーキ７１は、前後方向に延在するロッド７２で連結されている。なお、電動シリンダ７０のロッド先端部とロッド７２は連結部材７３で連結されている。

操縦部６に設けられたブレーキスイッチ（図示省略）をＯＮにした場合には、電動シリンダ７０のロッドが縮んでロッド７２を前側に移動させてブレーキ７１を作動させて後輪３の駆動を停止させることができる。これにより、緊急時にブレーキスイッチをＯＮにして電動シリンダ７０を駆動させて作業車両の走行を緊急停止することができる。

また、ブレーキスイッチをＯＦＦにした場合には、電動シリンダ７０のロッドが伸びてロッド７２を後側に移動させてブレーキ７１の作動を停止させて後輪３を駆動させることができる。

ロッド７２の前側部は、ブレーキペダル６８の後部に連結されている。ブレーキペダル６８を踏込んだ場合には、ブレーキペダル６８が左右方向に延在する支軸６８Ａを中心として反時計方向に回転してロッド７２を前側に移動させることができる。これにより、電動シリンダ７０が作動不良に陥った場合にもブレーキペダル６８を踏込んでブレーキ７１を作動させることができ安全性を高めることができる。

また、ブレーキペダル６８の踏込みを止めた場合には、ブレーキペダル６８の下部に設けられたスプリング等の牽引手段６９によってブレーキペダル６８が支軸６８Ａを中心として時計方向に回転しロッド７２を後側に移動してブレーキ７１の作動を停止させて後輪３を駆動させることができる。

１走行車体
２前輪
２Ｌ左前輪
２Ｒ右前輪
３後輪
４作業機
５ボンネット部
６操縦部
１０走行車体本体
１１ステアリングポスト
１２Ｌ左支持部材
１２Ｒ右支持部材
１３Ｌ左支持部材
１３Ｒ右支持部材
１５緩衝部材
３０電動機（第１電動機）
４０電動機（第２電動機）
５０バッテリ
５２バッテリブラケット（ブラケット）
５３Ｌ左防振部材
５３Ｒ右防振部材
５５Ｌ左仮想線
５５Ｒ右仮想線

Claims

走行車体（１）の前部に左右一対の前輪（２）を設け、該走行車体（１）の後部に左右一対の後輪（３）を設け、
前記走行車体（１）の上面における前側に所定の空間が形成されたボンネット部（５）を設け、該ボンネット部（５）の後側に操縦者が搭乗する操縦部（６）を設け、
前記走行車体（１）の下面に芝等の草を刈取る作業機（４）を設けた作業車両において、
前記後輪（３）を駆動する電動機（３０）を設け、
前記ボンネット部（５）に、前記電動機（３０）に供給する電力を蓄電するバッテリ（５０）を設け、
該バッテリ（５０）に、前後方向に延在する左前後フレーム（５２Ｌ）及び右前後フレーム（５２Ｒ）を有するバッテリブラケット（５２）を固定し、
前記走行車体（１）の左部に設けられた左支持部材（１２Ｌ）と前記左前後フレーム（５２Ｌ）を、左防振部材（５３Ｌ）を介して連結し、
前記走行車体（１）の右部に設けられた右支持部材（１２R）と前記右前後フレーム（５２R）を、右防振部材（５３R）を介して連結したことを特徴とする作業車両。
正面視において、前記左支持部材（１２Ｌ）の連結部と左前後フレーム（５２Ｌ）の連結部を左上がり傾斜に形成し、前記右支持部材（１２Ｒ）の連結部と右前後フレーム（５２Ｒ）の連結部を右上がり傾斜に形成した請求項１記載の作業車両。
正面視において、前記左支持部材（１２Ｌ）の連結部と左前後フレーム（５２Ｌ）の連結部を、前記左防振部材（５３Ｌ）の中心と前輪（２）の左前輪（２Ｌ）の中心を結ぶ左仮想線（５５Ｌ）と直交させて形成し、前記右支持部材（１２Ｒ）の連結部と右前後フレーム（５２Ｒ）の連結部を、前記右防振部材（５３Ｒ）の中心と前輪（２）の右前輪（２Ｒ）の中心をとおる右仮想線（５５Ｒ）と直交させて形成した請求項２記載の作業車両。
側面視において、前記走行車体（１）を前後方向に延在する走行車体本体（１０）と、前記操縦部（６）のステアリングシャフト（６３）を支持する上下方向に延在するステアリングポスト（１１）で形成し、
前記ステアリングポスト（１１）の前面の下部に左右方向に所定の間隔を隔てて緩衝部材（１５）を設け、
前記バッテリ（５０）の後面に、前記緩衝部材（１５）の先端部を押当てた請求項１～３のいずれか１項に記載の作業車両。