JP2013068177A

JP2013068177A - 作業車の作業動力取り出し構造

Info

Publication number: JP2013068177A
Application number: JP2011208131A
Authority: JP
Inventors: Manabu Togo; 学東郷; Hitoshi Aoyama; 斉青山; Sadaji Yoshida; 貞治吉田; Nobuyuki Yoshii; 伸幸吉井; Nobuhide Yanagawa; 信英柳川
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2013-04-18
Anticipated expiration: 2031-09-22
Also published as: JP5836033B2

Abstract

【課題】燃料消費を招くことなく定置作業を行えるようにする。
【解決手段】運転座席１５に対する着座及び退座を検出する着座センサ３５と、着座センサ３５の退座検出に伴って車体の走行及び動力取り出し用のＰＴＯ軸４の駆動を阻止する制御手段１００とを備えた作業車の作業動力取り出し構造において、ＰＴＯ軸４を駆動する電動モータ２１と、この電動モータ２１に電力を供給するバッテリ２２，２３と、車体の走行不能状態を検出する検出手段３２，３６とを備え、制御手段１００が、検出手段３２，３６の検出に基づいて車体の走行不能状態を検知した場合に、電動モータ２１によるＰＴＯ軸４の駆動を許容するように構成してある。
【選択図】図３

Description

本発明は、運転座席に対する着座及び退座を検出する着座センサと、前記着座センサの退座検出に伴って車体の走行及び動力取り出し用のＰＴＯ軸の駆動を阻止する制御手段とを備えた作業車の作業動力取り出し構造に関する。

作業車の一例であるトラクタでは、制御手段が、着座センサの検出に基づいて運転座席からの退座を検知した場合に、エンジンを自動停止させることで車体の走行及び動力取り出し用のＰＴＯ軸の駆動を阻止し、かつ、非使用検出センサの検出に基づいて運転座席の非使用位置への操作を検知した場合に、エンジンの自動停止を行わないように構成したものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−６８７０５号公報

上記の構成では、車体を停止した状態でＰＴＯ軸からの動力を利用して、灌漑用のポンプや薪割り装置などを駆動することによる灌漑作業や薪割り作業などの定置作業を行う場合には、エンジンを作動させる必要があることから燃料消費などの面において改善の余地がある。

本発明の目的は、燃料消費を招くことなく定置作業を行えるようにすることにある。

第１の発明は、運転座席に対する着座及び退座を検出する着座センサと、前記着座センサの退座検出に伴って車体の走行及び動力取り出し用のＰＴＯ軸の駆動を阻止する制御手段とを備えた作業車の作業動力取り出し構造において、
前記ＰＴＯ軸を駆動する電動モータと、この電動モータに電力を供給するバッテリと、車体の走行不能状態を検出する検出手段とを備え、
前記制御手段が、前記検出手段の検出に基づいて車体の走行不能状態を検知した場合に、前記電動モータによる前記ＰＴＯ軸の駆動を許容するように構成してある。

第１の発明によると、エンジンを作動させることなく、バッテリからの電力で駆動したＰＴＯ軸からの動力で定置作業を行うことができる。そして、電動モータによるＰＴＯ軸の駆動は、検出手段が車体の走行不能状態を検出している状態において可能になることから、定置作業時に車体が不測に走行する虞を未然に回避することができる。

従って、燃料消費を招くことなく定置作業を行うことができる上に、定置作業時における車体の走行を阻止することができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、
前記バッテリへの外部電源からの充電を可能に構成し、
前記制御手段が、前記外部電源から前記バッテリへの充電中に前記検出手段の検出に基づいて車体の走行不能状態を検知した場合に、前記電動モータによる前記ＰＴＯ軸の駆動を許容するように構成してある。

第２の発明によると、外部電源からバッテリへの充電中においても定置作業を行うことができ、作業効率の向上を図ることができる。又、充電中における車体の走行を阻止することができる。

電動トラクタの全体右側面図である。電動トラクタの制御構成を示す概略平面図である。電動トラクタの制御構成を示すブロック図である。メインスイッチの正面図である。メインスイッチの着脱構造を示す要部の縦断側面図である。メインスイッチを取り外した充電可能状態を示す要部の縦断側面図である。別実施形態でのトラクタの伝動構成を示す概略平面図である。

以下、本発明を実施するための形態の一例として、本発明に係る作業車の作業動力取り出し構造を、作業車の一例である電動トラクタに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２示すように、この実施形態で例示する電動トラクタは、操向輪としての左右の前輪１と駆動輪としての左右の後輪２とを備えた車体の後部に、油圧式のリフトシリンダ（図示せず）の作動で昇降揺動する左右一対のリフトアーム３や、作業用の動力の外部への取り出しを可能にするＰＴＯ軸４などを装備してある。これにより、この電動トラクタは、その後部にロータリ耕耘装置やプラウなどの作業装置（図示せず）を昇降駆動可能に連結することができ、かつ、ロータリ耕耘装置などの駆動型の作業装置に供給する動力の取り出しが可能となるように構成してある。

車体の後半部には搭乗運転部５を形成してある。搭乗運転部５には、キー操作式のメインスイッチ６、前輪操舵用のステアリングホイール７、踏み込み解除位置に自動復帰するアクセルペダル８、位置保持型の車速設定レバー９、位置保持型の前後進切換レバー１０、踏み込み解除位置に自動復帰する左右一対のブレーキペダル１１、位置保持型の駐車ブレーキレバー１２、位置保持型の昇降レバー１３、及び、位置保持型のＰＴＯレバー１４、などの各種の操作具、並びに運転座席１５、などを備えてある。運転座席１５は、その前部に備えた左右向きの支軸１６を支点にした揺動操作で、着座が可能な使用位置と着座を阻止した非使用位置とに位置変更可能に構成してある。

図２及び図３示すように、左右の後輪２は左右の走行用モータ１７で駆動する。リフトシリンダなどの各種の油圧アクチュエータは、ポンプ用モータ１８で駆動した油圧ポンプ１９からのオイルの流量などを電磁制御弁（図示せず）などの各種の油圧機器を備えた電子油圧制御ユニット２０を介して制御することで適正に駆動する。ＰＴＯ軸４は作業用モータ２１で駆動する。左右の走行用モータ１７にはインホイール型の交流モータを採用してある。ポンプ用モータ１８及び作業用モータ２１には交流モータを採用してある。

この電動トラクタには、マイクロコンピュータなどを搭載した複数の電子制御ユニットなどで構成した制御装置（制御手段）１００を搭載してある。制御装置１００は、メインスイッチ６の「入」位置又は「充電」位置への操作で得られる充放電式のバッテリ２２又は補助バッテリ２３からの電力で起動する。又、メインスイッチ９１の「切」位置への操作でバッテリ２２又は補助バッテリ２３からの電力が断たれると、その内部に備えた自己保持回路（図示せず）によって所定時間の間は給電状態を維持し、メインスイッチ９１が「切」位置に操作された段階での各種の情報をＥＥＰＲＯＭに記憶した後、所定時間の経過とともに自己保持回路による給電を停止して作動を停止する。

各モータ１７，１８，２１には、制御装置１００の駆動制御部２４を介してバッテリ２２又は補助バッテリ２３からの電力を供給する。駆動制御部２４は、電子油圧制御ユニット２０などの作動を制御する制御装置１００の作動制御部２５からの制御指令に基づいて、各モータ１７，１８，２１に供給する電力量などを制御して各モータ１７，１８，２１を適正に駆動する。作動制御部２５は、各種のスイッチ及びセンサなどの情報出力手段からの出力情報を管理する制御装置１００の情報管理部２６からの情報に基づいて、その情報に適した制御指令を電子油圧制御ユニット２０及び駆動制御部２４などに出力する。

駆動制御部２４、作動制御部２５、及び情報管理部２６などは、車載ＬＡＮや車載電力線などを介して相互通信可能かつ電力供給可能に接続してある。

情報管理部２６が管理する情報には、メインスイッチ６の操作位置、アクセルセンサ２７が検出するアクセルペダル８の踏み込み操作量、車速設定センサ２８が検出する車速設定レバー９の操作位置、前後進センサ２９が検出する前後進切換レバー１０の操作位置、舵角センサ３０が旋回内側の前輪１の操舵角として検出するピットマンアーム３１の直進位置からの操作角、駐車ブレーキスイッチ（検出手段の一例）３２が検出する駐車ブレーキレバー１２の操作位置、昇降センサ３３が検出する昇降レバー１３の操作位置、ＰＴＯセンサ３４が検出するＰＴＯレバー１４の操作位置、着座センサ３５が検出する運転座席１５に対する着座の有無、及び、座席スイッチ（検出手段の一例）３６が検出する運転座席１５の操作位置、などである。

上記の構成から、制御装置１００は、アクセルペダル８の踏み込み操作量及び車速設定レバー９の操作位置などに基づいて左右の走行用モータ１７の回転速度を制御する速度制御、前後進切換レバー１０の操作位置などに基づいて左右の走行用モータ１７の回転方向を切り換える前後進切り換え制御、前輪１の操舵角などに基づいて左右の後輪２を差動させる差動制御、昇降レバー１３の操作位置などに基づいてリフトアームを昇降揺動させる昇降制御、及び、ＰＴＯレバー１４の操作位置などに基づいて作業用モータ２１を作動状態と停止状態とに切り換えるＰＴＯ駆動制御、などを行うことができる。

駆動制御部２４は、電源切換部３７、給電切換部３８、ポンプ用インバータ３９、走行用インバータ４０、及び作業用インバータ４１を備えている。電源切換部３７は、作動制御部２５からの電源切り換え指令に基づいて、電源をバッテリ２２とする状態と補助バッテリ２３とする状態とそれらの双方とする状態とに切り換える。給電切換部３８は、作動制御部２５からの給電切り換え指令に基づいて、電力をポンプ用インバータ３９に供給する状態と、ポンプ用インバータ３９及び走行用インバータ４０に供給する状態と、ポンプ用インバータ３９及び作業用インバータ４１に供給する状態と、各インバータ３９〜４１に供給する状態とに切り換える。ポンプ用インバータ３９は、ポンプ用モータ１８に電力を供給して油圧ポンプ１９を適正に駆動する。走行用インバータ４０は、作動制御部２５からの速度指令に基づいて、左右の走行用モータ１７に供給する駆動制御電流（例えばＰＷＭ信号）を制御して左右の走行用モータ１７の回転速度を適正に変更する。作業用インバータ４１は、作業用モータ２１に電力を供給してＰＴＯ軸４を適正に駆動する。

作動制御部２５は、実行モード切換部４２、電源切換指令部４３、給電切換指令部４４、及び速度指令部４５を備えている。実行モード切換部４２は、情報管理部２６がメインスイッチ６の「入」位置への操作を検知している状態で、着座センサ３５の検出に基づいて運転座席１５への着座を検知すると、それらの検知に基づいて、バッテリ２２及び補助バッテリ２３から各モータ１７，１８，２１などへの給電を可能にして、車体の走行やＰＴＯ軸４の駆動などを可能にする給電モードを実行する。又、情報管理部２６がメインスイッチ６の「切」位置への操作、又は、着座センサ３５の検出に基づいて運転座席１５からの退座を検知すると、その検知に基づいて、バッテリ２２及び補助バッテリ２３から各モータ１７，１８，２１などへの給電を停止して、車体の走行やＰＴＯ軸４の駆動などを阻止する待機モードを実行する。一方、情報管理部２６がメインスイッチ６の「充電」位置への操作を検知していると、その検知に基づいて、外部電源４６からバッテリ２２及び補助バッテリ２３への充電を可能にする充電モードを実行する。そして、情報管理部２６がメインスイッチ６の「充電」位置への操作を検知している状態で、駐車ブレーキスイッチ３２又は座席スイッチ３６の検出に基づいて駐車ブレーキレバー１２の制動解除位置からの離脱操作又は運転座席１５の非使用位置への操作を検知すると、それらの検知に基づいて、バッテリ２２及び補助バッテリ２３への充電を可能にしながら、バッテリ２２及び補助バッテリ２３からポンプ用モータ１８及び作業用モータ２１への給電を可能にして、左右のリフトアーム３やＰＴＯ軸４の駆動などを可能にする充電定置作業モードを実行する。

電源切換指令部４３は、給電モードにおいて、情報管理部２６がバッテリ用の電圧検出器４７の検出に基づいてバッテリ２２の電圧が設定値を超えていることを検知していると、その検知に基づいて駆動制御部２４の電源切換部３７に電源としてバッテリ２２の使用を指令する。又、情報管理部２６が電圧検出器４７の検出に基づいてバッテリ２２の設定値を下回る電圧低下を検知すると、その検知に基づいて駆動制御部２４の電源切換部３７に電源のバッテリ２２から補助バッテリ２３への切り換えを指令する。その後、情報管理部２６が電圧検出器４７の検出に基づいてバッテリ２２の冷却などによる回復を検知すると、その検知に基づいて駆動制御部２４の電源切換部３７に電源をバッテリ２２と補助バッテリ２３の双方とする切り換えを指令する。

給電切換指令部４４は、給電モード及び充電定置作業モードにおいては駆動制御部２４の給電切換部３８にポンプ用インバータ３９への給電を指令する。待機モードにおいては駆動制御部２４の給電切換部３８に各インバータ３９〜４１への給電停止を指令する。

給電モードにおいては、情報管理部２６がアクセルセンサ２７又は車速設定センサ２８の検出に基づいてアクセルペダル８の踏み込み操作又は車速設定レバー９の零速位置以外への操作を検知すると、その検知に基づいて駆動制御部２４の給電切換部３８に走行用インバータ４０への給電を指令する。その後、情報管理部２６がアクセルセンサ２７及び車速設定センサ２８の検出に基づいてアクセルペダル８の踏み込み解除位置への復帰及び車速設定レバー９の零速位置への操作を検知すると、それらの検知に基づいて駆動制御部２４の給電切換部３８に走行用インバータ４０への給電停止を指令する。又、情報管理部２６がＰＴＯセンサ３４の検出に基づいてＰＴＯレバー１４の「入」位置への操作を検知すると、その検知に基づいて駆動制御部２４の給電切換部３８に作業用インバータ４１への給電を指令する。その後、情報管理部２６がＰＴＯセンサ３４の検出に基づいてＰＴＯレバー１４の「切」位置への操作を検知すると、その検知に基づいて駆動制御部２４の給電切換部３８に作業用インバータ４１への給電停止を指令する。

充電定置作業モードにおいては、情報管理部２６がアクセルセンサ２７又は車速設定センサ２８の検出に基づいてアクセルペダル８の踏み込み操作又は車速設定レバー９の零速位置以外への操作を検知しているか否かにかかわらず、駆動制御部２４の給電切換部３８に走行用インバータ４０への給電停止を指令する。又、情報管理部２６がＰＴＯセンサ３４の検出に基づいてＰＴＯレバー１４の「入」位置への操作を検知すると、その検知に基づいて駆動制御部２４の給電切換部３８に作業用インバータ４１への給電を指令する。その後、情報管理部２６がＰＴＯセンサ３４の検出に基づいてＰＴＯレバー１４の「切」位置への操作を検知すると、その検知に基づいて駆動制御部２４の給電切換部３８に作業用インバータ４１への給電停止を指令する。

速度指令部４５は、情報管理部２６がアクセルセンサ２７、車速設定センサ２８、及び舵角センサ３０などの検出に基づいて、アクセルペダル８の踏み込み操作量、車速設定レバー９の操作位置、及び、旋回内側の前輪１の操舵角、などを検知すると、それらの検知情報に基づいて各走行用モータ１７の必要回転速度を求め、その必要回転速度に対応した駆動制御電流の各走行用モータ１７への供給を走行用インバータ４０に指令する。

上記の構成から、メインスイッチ６の「入」位置への操作後、運転座席１５への着座を検知していない状態では、実行モードが待機モードとなって車体の走行及び左右のリフトアーム３やＰＴＯ軸４の駆動などを阻止することができる。又、運転座席１５への着座を検知している状態では、実行モードが給電モードとなって車体の走行及び左右のリフトアーム３やＰＴＯ軸４の駆動などを可能にすることができる。更に、メインスイッチ６を「充電」位置に操作すると、実行モードが充電定置作業モードとなってバッテリ２２及び補助バッテリ２３への充電を可能にすることができる。そして、この充電定置作業モードでは、駐車ブレーキレバー１２による制動操作、又は、運転座席１５の非使用位置への揺動操作を行うことで、車体の走行は阻止しながら左右のリフトアーム３やＰＴＯ軸４の駆動などを可能にすることができる。

その結果、充電中に車体が走行する不都合の発生を未然に回避しながら、灌漑用のポンプや薪割り装置などをＰＴＯ軸４に連結してＰＴＯ軸４からの動力で駆動することによる灌漑作業や薪割り作業などの定置作業を行うことができる。

外部電源４６からバッテリ２２及び補助バッテリ２３への充電は制御装置１００の充電制御部４８を介して行う。充電制御部４８には、ＡＣ−ＤＣコンバータ４９及びＤＣ−ＤＣコンバータ５０を備えている。つまり、商用電源である外部電源４６からの電力をＡＣ−ＤＣコンバータ４９で交流から直流に変換し、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０で仕様に応じた電圧に変換した後、バッテリ２２及び補助バッテリ２３に供給する。

図４〜６示すように、メインスイッチ６は、シリンダホルダ５１に対してキーシリンダ５２が「切」位置にある操作状態では、その内部に備えたキーシリンダ側の接点（図示せず）がシリンダホルダ側の各接点（図示せず）から離れることで、バッテリ２２及び補助バッテリ２３から制御装置１００への通電を阻止する。又、キーシリンダ５２が「入」位置又は「充電」位置にある操作状態では、キーシリンダ側の接点がシリンダホルダ側の第１接点又は第２接点に接触することで、バッテリ２２及び補助バッテリ２３から制御装置１００に通電する。

制御装置１００の充電制御部４８は、情報管理部２６がメインスイッチ６の「充電」位置への操作を検知すると、その検知に基づいてメインスイッチ６を介した給電状態から自己保持回路による給電状態に切り換え、情報管理部２６がメインスイッチ６の「切」位置への操作を検知するまで、自己保持回路による給電状態を維持する。

又、シリンダホルダ５１に形成した凹部５３との係合でメインスイッチ６を操縦パネル５４のメインスイッチ取付部５５への取り付け状態に保持する電磁シリンダ５６に通電して電磁シリンダ５６を退避作動させることで、メインスイッチ６のメインスイッチ取付部５５からの取り出しを可能にする。

そして、メインスイッチ６の背部には、車体側の充電用接続端子５７を圧縮バネ５８でメインスイッチ側に押し出し付勢した状態で配備してあり、これにより、メインスイッチ６をメインスイッチ取付部５５から取り外すとともに、車体側の充電用接続端子５７をメインスイッチ取付部５５の開口近くまで移動させることができる。

更に、メインスイッチ取付部５５には、メインスイッチ６の取り付け状態ではメインスイッチ６との接触で下方に退避揺動する板バネからなる端子支軸具５９を装備してある。端子支軸具５９は、メインスイッチ６のメインスイッチ取付部５５からの取り外しとともに上方に突出揺動し、その遊端部６０が車体側の充電用接続端子５７の背面に係合することで、車体側の充電用接続端子５７の背面側への移動を阻止するように構成してある。

上記の構成から、メインスイッチ６を「充電」位置に操作してメインスイッチ取付部５５から取り外すことで、車体側の充電用接続端子５７に外部電源側の充電用接続端子６１を接続することができ、バッテリ２２及び補助バッテリ２３の充電を行うことができる。

充電が完了してメインスイッチ６のメインスイッチ取付部５５への取り付けが行われた後に、情報管理部２６がメインスイッチ６の「切」位置への操作を検知すると、制御装置１００の充電制御部４８は、その検知に基づいて電磁シリンダ５６への通電を停止して、電磁シリンダ５６を突出作動させてシリンダホルダ５１の凹部５３に係合させることで、メインスイッチ６のメインスイッチ取付部５５からの取り出しを阻止する。

尚、図５及び図６に示す符号６２は、メインスイッチ６のシリンダホルダ５１に備えた通電用の接点であり、符号６３は、メインスイッチ６のメインスイッチ取付部５５への取り付けに伴ってシリンダホルダ５１の接点６２と接触するメインスイッチ取付部側の通電用の接点である。又、符号６４は、メインスイッチ取付部５５の開口側に形成した突条６５への係合でメインスイッチ取付部５５に対するメインスイッチ６の操作方向での取り付け姿勢を決定する位置決め用の係合溝である。

〔別実施形態〕

〔１〕図７に示すように、作業車としては、エンジン６６、及び、エンジン６６からの動力を変速する変速装置６７などを介して左右の前輪１及び左右の後輪２に伝動する走行伝動系６８を備えたものであってもよい。又、図示は省略するが、エンジン６６の代わりに走行用の電動モータを備えて、走行用の電動モータからの動力を走行伝動系６９を介して左右の前輪１及び左右の後輪２に伝動するように構成したものであってもよい。

〔２〕検出手段３２，３６としては、ステアリングホイール７を操縦不能位置への操作が可能なチルト機構を備えるものにおいては、ステアリングホイール７の操縦不能位置への操作を検出するものであってもよい。

〔３〕電動モータ２１として直流モータを採用してもよい。

本発明に係る作業車の作業動力取り出し構造は、トラクタ、乗用草刈機、及び乗用田植機、などに適用することができる。

４ＰＴＯ軸
１５運転座席
２１電動モータ
２２バッテリ
２３バッテリ
３２検出手段
３５着座センサ
３６検出手段
４６外部電源
１００制御手段

Claims

運転座席に対する着座及び退座を検出する着座センサと、前記着座センサの退座検出に伴って車体の走行及び動力取り出し用のＰＴＯ軸の駆動を阻止する制御手段とを備えた作業車の作業動力取り出し構造において、
前記ＰＴＯ軸を駆動する電動モータと、この電動モータに電力を供給するバッテリと、車体の走行不能状態を検出する検出手段とを備え、
前記制御手段が、前記検出手段の検出に基づいて車体の走行不能状態を検知した場合に、前記電動モータによる前記ＰＴＯ軸の駆動を許容するように構成してある作業車の作業動力取り出し構造。
前記バッテリへの外部電源からの充電を可能に構成し、
前記制御手段が、前記外部電源から前記バッテリへの充電中に前記検出手段の検出に基づいて車体の走行不能状態を検知した場合に、前記電動モータによる前記ＰＴＯ軸の駆動を許容するように構成してある請求項１に記載の作業車の作業動力取り出し構造。