作業車両
【課題】本発明の課題は、車体を大型化させずに車体内のスペースを拡大することができる作業車両を提供することにある。
【解決手段】作業車両は、車体２と、複数の車輪６，３２と、左右一対の第１電気モータ７と、左右一対の第２電気モータ３３とを備える。車輪６，３２は、車体２を支持し、四輪以上である。第１電気モータ７は、車輪６を駆動する。第２電気モータ３３は、車輪３２を駆動する。第１電気モータ７と第２電気モータ３３との少なくとも一方は、車輪６，３２内に配置される。第１電気モータ７のゼロから所定の出力回転数までの回転域での出力トルクは、第２電気モータ３３の前記回転域での出力トルクよりも大きい。第２電気モータ３３は、第１電気モータ７よりも高回転まで駆動可能である。
【解決手段】作業車両は、車体２と、複数の車輪６，３２と、左右一対の第１電気モータ７と、左右一対の第２電気モータ３３とを備える。車輪６，３２は、車体２を支持し、四輪以上である。第１電気モータ７は、車輪６を駆動する。第２電気モータ３３は、車輪３２を駆動する。第１電気モータ７と第２電気モータ３３との少なくとも一方は、車輪６，３２内に配置される。第１電気モータ７のゼロから所定の出力回転数までの回転域での出力トルクは、第２電気モータ３３の前記回転域での出力トルクよりも大きい。第２電気モータ３３は、第１電気モータ７よりも高回転まで駆動可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業車両は、車体とエンジンと動力伝達機構と四輪以上の複数の車輪とを備えている。エンジンで発生した駆動力は、動力伝達機構を介して車輪に伝達される。これにより、車輪が回転駆動され、作業車両が走行する。動力伝達機構は、例えばトランスミッション、ドライブシャフト、デファレンシャルギアなどを有しており、車体内に配置される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１２３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような動力伝達機構は、車体において大きな設置スペースを占めるため、車体内のスペースを狭めてしまう。このため、動力伝達機構は、車両が大型化する要因となる。例えば、特許文献１に開示されている車両では、デファレンシャルギアが車両下部に配置されている。このため、車両下部の地上高を大きく確保するためには、車高を高くするか、或いは、車高を高くせずに車体内のスペースを狭める必要がある。
【０００５】
一方、作業車両は、不整地や急斜面を走行することがあるため、低速走行時に高トルクを出力できることが求められる。また、作業車両は、高速で走行することも求められる。従って、作業車両は、低速から高速まで幅広い速度範囲での走行が可能であると共に、高トルクでの低速走行が可能であることが求められる。
【０００６】
本発明の課題は、車体を大型化させずに車体内のスペースを拡大することができる作業車両を提供することにある。また、本発明の他の課題は、低速から高速まで幅広い速度範囲での走行が可能であると共に、高トルクでの低速走行が可能である作業車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る作業車両は、車体と、複数の車輪と、左右一対の第１電気モータと、左右一対の第２電気モータとを備える。車輪は、車体を支持し、四輪以上である。第１電気モータは、車輪を駆動する。第２電気モータは、車輪を駆動する。第１電気モータと第２電気モータとの少なくとも一方は、車輪内に配置される。第１電気モータのゼロから所定の出力回転数までの回転域での出力トルクは、第２電気モータの前記回転域での出力トルクよりも大きい。第２電気モータは、第１電気モータよりも高回転まで駆動可能である。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る作業車両は、第１の態様の作業車両であって、複数の車輪は、左右一対の第１車輪と左右一対の第２車輪とを有する。第１電気モータは、第１車輪内にそれぞれ配置され、第１車輪をそれぞれ駆動する。第２電気モータは、第２車輪内にそれぞれ配置され、第２車輪をそれぞれ駆動する。
【０００９】
本発明の第３の態様に係る作業車両は、第２の態様の作業車両であって、第１車輪は、第２車輪よりも前方に配置される。
【００１０】
本発明の第４の態様に係る作業車両は、第２の態様の作業車両であって、第１車輪は、第２車輪よりも後方に配置される。
【００１１】
本発明の第５の態様に係る作業車両は、第１の態様の作業車両であって、第１電気モータと第２電気モータとは、１つの共通の車輪を駆動する。
【００１２】
本発明の第６の態様に係る作業車両は、第５の態様の作業車両であって、第１電気モータと第２電気モータとの一方は車輪内に配置され、他方は車輪外に配置される。
【００１３】
本発明の第７の態様に係る作業車両は、第６の態様の作業車両であって、第１電気モータの外径は、第２電気モータの外径よりも大きい。第１電気モータは車輪外に配置される。第２電気モータは車輪内に配置される。
【００１４】
本発明の第８の態様に係る作業車両は、第１から第７の態様のいずれかの作業車両であって、第１電気モータ又は第２電気モータは、ロータとステータとを有する。ロータは、車輪に連結される。ステータは、コイルを有し、ロータの軸線方向に移動可能に設けられる。
【００１５】
本発明の第９の態様に係る作業車両は、第１から第８の態様のいずれかの作業車両であって、第１電気モータと第２電気モータとを制御する制御部をさらに備える。制御部は、車速が所定の切換車速以下のときには、第１電気モータを駆動する。制御部は、車速が切換車速より高いときには、第１電気モータへの電気的な接続を遮断すると共に、第２電気モータを駆動する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の態様に係る作業車両では、左右一対の第１電気モータと左右一対の第２電気モータとによって車輪が駆動される。また、左右一対の第１電気モータと左右一対の第２電気モータとの少なくとも一方は車輪内に配置される。従って、デファレンシャルギアなどの動力伝達機構が車体内に配置されない。また、第１電気モータと第２電気モータとの少なくとも一方も車体内に配置されない。このため、車体を大型化させずに車体内のスペースを拡大することができる。また、第１モータの低回転域での出力トルクは、第２電気モータの低回転域での出力トルクよりも大きい。このため、低速走行時には第１電気モータによって高トルクでの走行が可能である。また、第２電気モータは、第１電気モータよりも高回転まで駆動可能である。このため、第２電気モータによって高速走行が可能である。これにより、作業車両は、低速から高速まで幅広い速度範囲での走行が可能である。
【００１７】
本発明の第２の態様に係る作業車両では、第１電気モータと第２電気モータとがそれぞれ互いに異なる車輪を駆動する。また、第１電気モータは第１車輪内に配置され、第２電気モータは第２車輪内に配置される。このため、車体内のスペースをさらに拡大することができる。
【００１８】
本発明の第３の態様に係る作業車両では、第１車輪は、第２車輪よりも前方に配置される。すなわち、第１電気モータは、第２車輪よりも前方に配置される第１車輪を駆動する。従って、例えば、作業車両が悪路で段差を乗り上げるときのように、前方の車輪に大きなトルクが必要な状況での走行性能を向上させることができる。
【００１９】
本発明の第４の態様に係る作業車両では、第１車輪は、第２車輪よりも後方に配置される。すなわち、第１電気モータは、第２車輪よりも後方に配置される第１車輪を駆動する。従って、例えば作業車両が急斜面を登るときのように、後方の車輪に大きなトルクが必要な状況での走行性能を向上させることができる。
【００２０】
本発明の第５の態様に係る作業車両では、第１電気モータと第２電気モータとは、１つの共通の車輪を駆動する。このため、各車輪が高速走行と低速走行との両方に適切に対応することができる。これにより、作業車両の走行性能を向上させることができる。
【００２１】
本発明の第６の態様に係る作業車両では、第１電気モータと第２電気モータとの一方は車輪内に配置され、他方は車輪外に配置される。これにより、第１電気モータと第２電気モータとの両方が車輪内に配置される場合と比べて、車輪が大型化することを抑えることができる。
【００２２】
本発明の第７の態様に係る作業車両では、外径の大きな第１電気モータが車輪外に配置され、外径の小さな第２電気モータが車輪内に配置される。このため、車輪の大型化をさらに抑えることができる。
【００２３】
本発明の第８の態様に係る作業車両では、ステータをロータの軸線方向に移動させることにより、ロータに対するコイルの相対位置を変化させることができる。従って、第１電気モータ又は第２電気モータのトルク特性を変化させることができる。これにより、走行状態に適した効率で第１電気モータ又は第２電気モータを駆動することができる。
【００２４】
本発明の第９の態様に係る作業車両では、車速が所定の切換車速以下のときには、第１電気モータが駆動される。これにより、高トルクでの低速走行が可能である。また、車速が切換車速より高いときには、第１電気モータへの電気的な接続が遮断されると共に第２電気モータが駆動される。これにより、高速走行が可能である。また、高速走行時に第１電気モータの電圧を制御するためのインバータに過剰に高い電圧が印加されることが防止されるので、インバータの劣化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態にかかる作業車両の斜視図。
【図２】作業車両の平面図。
【図３】車輪組立体の断面図。
【図４】第１電気モータと第２電気モータとの回転数−出力トルク特性を示す図。
【図５】作業車両の制御部及びバッテリーを示すブロック図。
【図６】作業車両の車速−出力トルク特性を示す図。
【図７】第２実施形態に係る車輪組立体の構造を示す模式図。
【図８】他の実施形態に係る作業車両の平面図。
【図９】他の実施形態に係る作業車両の平面図。
【図１０】他の実施形態に係る作業車両の平面図。
【図１１】他の実施形態に係る作業車両の平面図。
【図１２】他の実施形態に係る作業車両の制御部及びバッテリーを示すブロック図。
【図１３】他の実施形態に係る車輪組立体の構造を示す模式図。
【図１４】他の実施形態に係る車輪組立体の構造を示す模式図。
【図１５】他の実施形態に係る車輪組立体の構造を示す模式図。
【図１６】他の実施形態に係る車輪組立体の構造を示す模式図。
【図１７】他の実施形態に係る車輪組立体の構造を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
１．第１実施形態
本発明の第１実施形態に係る作業車両を図１及び図２に示す。図１は作業車両１の斜視図である。図２は作業車両１の平面図である。この作業車両１は、装甲車であり、車体２と複数の車輪組立体３，４とを備える。車体２は、図示しない車体フレームと鋼板とによって構成されている。作業車両１は、左右一対の第１車輪組立体３と、左右一対の第２車輪組立体４とを備える。すなわち、本実施形態では、左右一対の車輪組立体の組が２つ設けられている。従って、作業車両１は４輪の車輪を有している。第１車輪組立体３は、第２車輪組立体４よりも前方に配置されている。
【００２７】
左右の第１車輪組立体３はそれぞれ同じ構造を有しており、左右対称に配置されている。従って、一方の第１車輪組立体３の構造についてのみ説明するが、他方の第１車輪組立体３も同じ構造である。図３に示すように、第１車輪組立体３は、第１タイヤ５と第１車輪６と第１電気モータ７と第１ブレーキ装置８と第１減速機９とを有する。第１タイヤ５は例えばゴム製であり、第１車輪６の外周部に取り付けられている。第１車輪６は、円筒状の本体部１１を有している。本体部１１は、第１電気モータ７と第１減速機９とが配置される内部空間を有している。本体部１１の車幅方向における内方の側面は開口している。なお、本実施形態において、車幅方向における内方とは、車幅方向において車体の中心に向かう方向を意味しており、図３における左方に相当する。また、車幅方向における外方とは、車幅方向において車体の中心から離れる方向を意味しており、図３における右方に相当する。
【００２８】
第１電気モータ７は、第１車輪６を駆動する。第１電気モータ７は、第１車輪６内に配置されている。第１電気モータ７は、モータハウジング１２と、第１ステータ１３と、第１ロータ１４と、支持体１５と、第１回転軸１６とを有する。
【００２９】
モータハウジング１２は、概ね円筒状の形状を有する。モータハウジング１２は、第１ロータ１４と第１ステータ１３とが配置される内部空間を有している。モータハウジング１２の車幅方向における内方の側面は開口している。モータハウジング１２の車幅方向における外方の側面には、軸線方向に貫通する孔が形成されている。
【００３０】
第１ステータ１３は、モータハウジング１２の内部空間に配置されている。第１ステータ１３は概ね円筒状の形状を有する。第１ステータ１３は、モータハウジング１２の内周面に固定されている。第１ステータ１３は、軸方向に貫通する孔を有している。第１ステータ１３の内周面には第１コイル１７が設けられている。
【００３１】
第１ロータ１４は、第１ステータ１３に対して回転可能に設けられている。第１ロータ１４は概ね円筒状の形状を有する。第１ロータ１４の外周面には永久磁石が設けられている。第１ロータ１４は、第１ステータ１３の孔内に配置されている。すなわち、第１電気モータ７は、いわゆるインナーロータ式のモータである。第１ロータ１４は軸線方向に貫通する孔を有している。第１ロータ１４は、第１減速機９を介して第１車輪６に接続されており、第１ロータ１４の回転が第１減速機９を介して第１車輪６に伝達される。
【００３２】
支持体１５は、第１回転軸１６及び第１ロータ１４を回転可能に支持する。支持体１５は、軸線方向に貫通する孔を有している。支持体１５の内周面は、軸受１８を介して第１回転軸１６を回転可能に支持している。支持体１５は、円筒部１５ａとフランジ部１５ｂとを有する。円筒部１５ａは、第１ロータ１４の孔内に配置されている。円筒部１５ａの外周面は軸受１９を介して第１ロータ１４を回転可能に支持している。フランジ部１５ｂは、モータハウジング１２に固定されている。フランジ部１５ｂとモータハウジング１２とは、後述するブレーキハウジング２２を介して車体２に固定されている。
【００３３】
第１回転軸１６は、支持体１５の孔内に配置されている。第１回転軸１６の一端は、モータハウジング１２の孔から車幅方向における外方に突出しており、第１車輪６の本体部１１に固定されている。また、第１回転軸１６の他端には、回転体２１が固定されている。回転体２１は円筒状の形状を有している。回転体２１の車幅方向における内方の側面は開口している。
【００３４】
第１ブレーキ装置８は、ブレーキハウジング２２とブレーキ体２３とを有する。ブレーキハウジング２２は車体２に固定されている。また、ブレーキハウジング２２は、支持体１５のフランジ部１５ｂとモータハウジング１２とに固定されている。ブレーキハウジング２２は、ブレーキ体２３が配置される内部空間を有している。ブレーキ体２３は、ブレーキハウジング２２の内部空間に配置されている。ブレーキ体２３は、ブレーキハウジング２２に固定されている。ブレーキ体２３の一部は、上述した回転体２１の内部に配置されている。ブレーキ体２３は、回転体２１の内周面に接触することにより、第１回転軸１６を制動する。これにより、第１ブレーキ装置８は第１車輪６を制動する。
【００３５】
第１減速機９は、第１回転軸１６の車幅方向における外方の端部の外周側に配置されている。第１減速機９は、第１ロータ１４と第１車輪６との間に配置されている。第１減速機９は、複数のギアを有しており、第１ロータ１４の回転を減速して第１車輪６に伝達する。
【００３６】
次に、第２車輪組立体４について説明する。図２に示すように、第２車輪組立体４は、第２タイヤ３１と第２車輪３２と第２電気モータ３３と第２減速機（図示せず）と第２ブレーキ装置３４とを有する。第２タイヤ３１と第２減速機と第２ブレーキ装置３４とは、それぞれ上述した第１車輪組立体３の第１タイヤ５と第１減速機９と第１ブレーキ装置８と同じ構造であるため、説明を省略する。
【００３７】
第２車輪３２は、第１車輪６よりも後方に配置されている。言い換えれば、第１車輪６は、第２車輪３２よりも前方に配置されている。第２車輪３２は第１車輪６と同様の構造を有している。
【００３８】
第２電気モータ３３は、第２車輪３２を駆動する。第２電気モータ３３は、第２車輪３２内に配置されている。第２電気モータ３３は、ロータ及びステータの外径が第１電気モータ７の第１ロータ１３及び第１ステータ１４の外径よりも小さいことを除いて、第１電気モータ７と同様の構造を有している。従って、第２電気モータ３３のステータのコイルは、第１電気モータ７の第１ロータ１３の第１コイル１７よりも小さな外径を有している。このため、第２電気モータ３３の出力トルクは第１電気モータ７の出力トルクよりも小さい。
【００３９】
図４において実線Ｌ１は、第１電気モータ７の出力回転数と出力トルクとの関係を示している。また、破線Ｌ２は、第２電気モータ３３の出力回転数と出力トルクとの関係を示している。第１電気モータ７のゼロから所定の出力回転数Ｎ１までの低回転域での出力トルクは、第２電気モータ３３の低回転域での出力トルクよりも大きい。第２電気モータ３３の出力回転数Ｎ１以上の高回転域での出力トルクは、第１電気モータ７の高回転域での出力トルクよりも大きい。また、第２電気モータ３３の最大駆動回転数Ｎｍ２は、第１電気モータ７の最大駆動回転数Ｎｍ１よりも大きい。すなわち、第２電気モータ３３は、第１電気モータ７よりも高回転まで駆動可能である。
【００４０】
また、図５に示すように、作業車両１は、制御部４１とバッテリー４２とを有する。制御部４１は、第１電気モータ７と第２電気モータ３３とを制御する。具体的には、制御部４１は、車速検知部４３と第１インバータ４４とスイッチ部４５と第２インバータ４６とを有する。車速検知部４３は、第１電気モータ７の出力回転数を検知することにより、車速を検知する。第１インバータ４４は、第１電気モータ７に供給される電圧を制御する。スイッチ部４５は、電気回路上において第１電気モータ７と第１インバータ４４との間に配置されている。スイッチ部４５は、第１インバータ４４からの指令信号に基づいて、第１インバータ４４と第１電気モータ７との間の電気的な接続と遮断とを切り換える。第２インバータ４６は、第２電気モータ３３に供給される電圧を制御する。第２インバータ４６及び第２電気モータ３３は、第１インバータ４４とスイッチ部４５と第１電気モータ７とに対して並列に設けられている。バッテリー４２は、車体２に収容されている。バッテリー４２は、第１電気モータ７と第２電気モータ３３とに電力を供給する。
【００４１】
第１インバータ４４は、車速が所定の切換車速Ｖ１（図６参照）以下のときには、第１電気モータ７を駆動する。また、第１インバータ４４は、車速が切換車速Ｖ１より高いときには、第１電気モータ７への電気的な接続を遮断するように、スイッチ部４５へ指令信号を送る。第２インバータ４６は、車速に関わらず、第２電気モータ３３を駆動する。なお、切換車速Ｖ１は、図４に示す第１電気モータ７の出力トルクと、第２電気モータ３３の出力トルクとが一致する回転数、すなわち図４に示す出力回転数Ｎ１に対応した車速である。これにより、作業車両１全体としてみると、図６に示すような車速−出力トルク特性が得られる。この車速−出力トルク特性では、低速高トルクの走行と高速低トルクの走行との両方が可能となる。
【００４２】
第１実施形態に係る作業車両１は、次のような特徴を有する。
【００４３】
第１電気モータ７が第１車輪６内に配置される。また、第２電気モータ３３が第２車輪３２内に配置される。このため、車体２を大型化させずに車体２内のスペースを拡大することができる。
【００４４】
車速が切換車速Ｖ１以下のときには、第１電気モータ７が駆動される。このため、高トルクでの低速走行が可能である。また、車速が切換車速Ｖ１より高いときには、第２電気モータ３３のみが駆動されることによって作業車両１が走行する。このため、高速走行が可能である。これにより、作業車両１は、低速から高速まで幅広い速度範囲での走行が可能である。また、車速が切換車速Ｖ１より高いときには、スイッチ部４５によって第１インバータ４４と第１モータとの間の電気的な接続が遮断される。これにより、第１電気モータ７の第１インバータ４４に過剰に高い電圧が印加されることが防止されるので、第１インバータ４４の劣化を抑えることができる。
【００４５】
第１車輪６は、第２車輪３２よりも前方にそれぞれ配置される。すなわち、低速高トルクの第１電気モータ７は前輪を駆動する。また、高速低トルクの第２電気モータ３３は後輪を駆動する。従って、例えば、作業車両１が悪路で段差を乗り上げるときのように、前方の車輪に大きなトルクが必要な状況での走行性能を向上させることができる。
２．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図７は、第２実施形態に係る作業車両が備える車輪組立体５０を模式的に示している。第２実施形態に係る作業車両は、全ての車輪が図７に示すような車輪組立体５０によって構成されている。この車輪組立体５０は、タイヤ５１と車輪５２と第１電気モータ５３と第２電気モータ５４とブレーキ装置５５とを有する。
【００４６】
タイヤ５１は例えばゴム製であり、車輪５２の外周部に取り付けられている。車輪５２は、円筒状の本体部５６を有している。本体部５６は、第２電気モータ５４が配置される内部空間を有している。本体部５６の車幅方向における内方の側面は開口している。
【００４７】
第１電気モータ５３は、第１実施形態の第１電気モータ７と同様に、図４の実線Ｌ１で示すような、回転数−出力トルク特性を有している。また、第２電気モータ５４は、第１実施形態の第２電気モータ３３と同様に、図４の破線Ｌ２で示すような、回転数−出力トルク特性を有している。第１電気モータ５３と第２電気モータ５４とは、１つの共通の車輪５２を駆動する。第１電気モータ５３と第２電気モータ５４とは車幅方向に並んで配置されている。第１電気モータ５３は、第２電気モータ５４に対して車幅方向における内方に位置している。第１電気モータ５３の外径は、第２電気モータ５４の外径よりも大きい。第１電気モータ５３は車輪５２外に配置されている。第２電気モータ５４は、車輪５２内に配置されている。
【００４８】
第１電気モータ５３は第１ステータ５７を有する。第２電気モータ５４は第２ステータ５８を有する。第１ステータ５７と第２ステータ５８とは軸線方向に並んで配置されており、一体化されている。第１ステータ５７と第２ステータ５８とは図示しない取付部材を介して車体２に固定されている。第１ステータ５７の内周面には、第１コイル６１が設けられている。第２ステータ５８の内周面には、第２コイル６２が設けられている。第１ステータ５７の外径は第２ステータ５８の外径よりも大きい。また、第１コイル６１の外径は第２コイル６２の外径よりも大きい。また、第１電気モータ５３は第１ロータ６３を有する。第２電気モータ５４は第２ロータ６４を有する。第１ロータ６３と第２ロータ６４とは、軸線方向に並んで配置されており、一体化されている。第１ロータ６３は、第１ステータ５７の孔内に配置されている。第２ロータ６４は、第２ステータ５８の孔内に配置されている。すなわち、第１電気モータ５３及び第２電気モータ５４は、共に、インナーロータ方式の構造を有する。第１ロータ６３及び第２ロータ６４は、第１ステータ５７及び第２ステータ５８に対して回転可能に支持されている。また、第２ロータ６４は、車輪５２に固定されている。ブレーキ装置５５は、車輪５２に接触することにより、車輪５２を制動する。
【００４９】
また、第２実施形態に係る作業車両１は、第１実施形態に係る作業車両１と同様に、図５に示す制御部４１とバッテリー４２とを有している。従って、車速が切換車速Ｖ１以下の低速域であるときには、第１電気モータ５３が駆動される。このため、高トルクでの低速走行が可能である。また、車速が切換車速Ｖ１より高い高速域であるときには、第１電気モータ５３への電気的な接続が遮断されると共に第２電気モータ５４が駆動される。これにより、低速から高速までの広範囲での走行が可能となる。第２実施形態に係る作業車両の他の構成は、第１実施形態に係る作業車両１の構成と同様であり、説明を省略する。
【００５０】
第２実施形態に係る作業車両では、第１電気モータ５３と第２電気モータ５４とは、１つの共通の車輪５２を駆動する。このため、各車輪５２が高速走行と低速走行との両方に適切に対応することができる。これにより、作業車両の走行性能を向上させることができる。
【００５１】
また、外径の小さい第２電気モータ５４は車輪５２内に配置されるが、外径の大きい第１電気モータ５３は車輪５２外に配置される。これにより、第１電気モータ５３と第２電気モータ５４との両方が車輪５２内に配置される場合と比べて、車輪５２が大型化することを抑えることができる。
３．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００５２】
本発明は、上述した装甲車に限らず他の種類の作業車両に適用されてもよい。例えば、本発明は、パワーショベルやホイールローダなどの建設機械に適用されてもよい。或いは、本発明は、林業機械や農業機械に適用されてもよい。
【００５３】
第１実施形態では、前輪が低速高トルクの第１電気モータ７で駆動され、後輪が高速低トルクの第２電気モータ３３によって駆動されている。しかし、図８に示すように、第１車輪６が第２車輪３２よりも後方に配置されてもよい。すなわち、後輪が低速高トルクの第１電気モータ７で駆動され、前輪が高速低トルクの第２電気モータ３３によって駆動されてもよい。この場合、作業車両１が急斜面を登るときのように、後方の車輪に大きなトルクが必要な状況での走行性能を向上させることができる。
【００５４】
作業車両１が備える車輪は、第１実施形態のように４輪に限らず、それ以上の車輪を備えてもよい。例えば、図９及び図１０に示すように、作業車両１が６輪の車輪６，３２を備えてもよい。この場合、図９に示すように、前方から２番目までの車輪３２が高速低トルクの第２電気モータ３３によって駆動され、最も後方の車輪６が低速高トルクの第１電気モータ７によって駆動されてもよい。或いは、図１０に示すように、最も前方の車輪３２が高速低トルクの第２電気モータ３３によって駆動され、前方から２番目より後方の車輪６が低速高トルクの第１電気モータ７によって駆動されてもよい。さらに、図１１に示すように、作業車両が８輪の車輪６，３２を備えてもよい。
【００５５】
第１実施形態では、第１電気モータ７に対してのみスイッチ部４５が設けられている。しかし、第１電気モータ７と第２電気モータ３３との両方に対してスイッチ部が設けられてもよい。例えば、図１２に示すように、制御部４１は、第２スイッチ部４７と第２車速検知部４８とをさらに有してもよい。第２スイッチ部４７は、第２インバータ４６からの指令信号により、第２インバータ４６と第２電気モータ３３との間の電気的な接続と遮断とを切り換える。第２車速検知部４８は、第２電気モータ３３の出力回転数から車速を検知する。車速が切換車速Ｖ１以下のときには、第１インバータ４４は、第１電気モータ７との間を電気的に接続して、第１電気モータ７を駆動する。このとき、第２インバータ４６は、第２電気モータ３３との間の電気的な接続を遮断する。また、車速が切換車速Ｖ１より高いときには、第１インバータ４４は、第１電気モータ７への電気的な接続を遮断する。このとき、第２インバータ４６は、第２電気モータ３３との間を電気的に接続して、第２電気モータ３３を駆動する。
【００５６】
上記の第２実施形態では、全ての車輪５２が、第１電気モータ５３と第２電気モータ５４との両方を有する車輪組立体５０によって構成されている。しかし、一部の車輪５２のみが車輪組立体５０によって構成されてもよい。例えば、操舵用の車輪には電気モータが設けられず、他の車輪が車輪組立体５０によって構成されてもよい。この場合、全ての車輪が車輪組立体５０によって構成される場合と比べて、操舵安定性を向上させることができる。
【００５７】
上記の第２実施形態では、外径の大きな第１電気モータ５３が車輪５２外に配置され、外径の小さな第２電気モータ５４が車輪５２内に配置されている。しかし、図１３に示すように、第１電気モータ５３が車輪５２内に配置され、第２電気モータ５４が車輪５２外に配置されてもよい。なお、図１３において、第２実施形態の車輪組立体５０と同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。後述する図１４から図１７についても同様である。
【００５８】
上記の第２実施形態では、第１電気モータ５３と第２電気モータ５４との両方がインナーロータ方式の構造を有している。しかし、第１電気モータ５３と第２電気モータ５４との一方がインナーロータ方式の構造を有し、他方がアウターロータ方式の構造を有してもよい。例えば、図１４に示すように、第１電気モータ５３がアウターロータ方式の構造を有しており、第２電気モータ５４がインナーロータ方式の構造を有してもよい。具体的には、第１電気モータ５３の第１ロータ６３は、概ね円筒状の形状を有している、第１ロータ６３は、第１電気モータ５３の第１ステータ５７が配置される内部空間を有しており、第１ロータ６３の車幅方向における内方の側面は開口している。第１ステータ５７は、外周面に第１コイル６１を有しており、第１ロータ６３の内部空間に配置される。
【００５９】
また、第１電気モータ５３と第２電気モータ５４との両方がアウターロータ方式の構造を有してもよい。例えば、図１５では、第１ロータ６３は、概ね円筒状の形状を有しており、第１ステータ５７が配置される内部空間を有している。第２ロータ６４は、概ね円筒状の形状を有しており、第２ステータ５８が配置される内部空間を有している。第１ステータ５７の外周部には第１コイル６１が設けられており、第１ステータ５７は、第１ロータ６３の内部空間に配置される。第２ステータ５８の外周部には第２コイル６２が設けられており、第２ステータ５８は、第２ロータ６４の内部空間に配置される。なお、図１５では、第１電気モータ５３が車輪５２外に配置され、第２電気モータ５４が車輪５２内に配置されているが、図１６に示すように、第２電気モータ５４が車輪５２外に配置され、第１電気モータ５３が車輪５２内に配置されてもよい。
【００６０】
第１電気モータ５３の第１ステータ５７又は第２電気モータ５４の第２ステータ５８が軸線方向に移動可能に設けられてもよい。例えば、図１７に示すように、第１電気モータ５３が車輪５２外に配置されている場合において、第１ステータ５７が第１ロータ６３の軸線方向に移動可能に設けられてもよい。このように、第１ステータ５７を第１ロータ６３の軸線方向に移動させることにより、第１ロータ６３に対する第１コイル６１の相対位置を変化させることができる。従って、第１電気モータ５３のトルク特性を変化させることができる。これにより、走行状態に適した効率で第１電気モータ５３を駆動することができる。或いは、第２ステータ５８が第２ロータ６４の軸線方向に移動可能に設けられてもよい。例えば、第２電気モータ５４が車輪５２外に配置されている場合において、第２ステータ５８が第２ロータ６４の軸線方向に移動可能に設けられてもよい。なお、図１７では、第１電気モータ５３がアウターロータ方式の構造を有し、第２電気モータ５４がインナーロータ方式の構造を有しているが、第１電気モータ５３及び第２電気モータ５４の構造はこれに限らない。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、作業車両の車体を大型化させずに車体内のスペースを拡大することができる。また、本発明は、作業車両において、低速から高速まで幅広い速度範囲での走行を可能とすると共に、高トルクでの低速走行を可能とすることができる。従って、本発明は、作業車両として有用である。
【符号の説明】
【００６２】
２ 車体
７，５３ 第１電気モータ
３３，５４ 第２電気モータ
４１ 制御部
５２ 車輪
５７ ステータ
６１ コイル
６３ ロータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業車両は、車体とエンジンと動力伝達機構と四輪以上の複数の車輪とを備えている。エンジンで発生した駆動力は、動力伝達機構を介して車輪に伝達される。これにより、車輪が回転駆動され、作業車両が走行する。動力伝達機構は、例えばトランスミッション、ドライブシャフト、デファレンシャルギアなどを有しており、車体内に配置される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１２３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような動力伝達機構は、車体において大きな設置スペースを占めるため、車体内のスペースを狭めてしまう。このため、動力伝達機構は、車両が大型化する要因となる。例えば、特許文献１に開示されている車両では、デファレンシャルギアが車両下部に配置されている。このため、車両下部の地上高を大きく確保するためには、車高を高くするか、或いは、車高を高くせずに車体内のスペースを狭める必要がある。
【０００５】
一方、作業車両は、不整地や急斜面を走行することがあるため、低速走行時に高トルクを出力できることが求められる。また、作業車両は、高速で走行することも求められる。従って、作業車両は、低速から高速まで幅広い速度範囲での走行が可能であると共に、高トルクでの低速走行が可能であることが求められる。
【０００６】
本発明の課題は、車体を大型化させずに車体内のスペースを拡大することができる作業車両を提供することにある。また、本発明の他の課題は、低速から高速まで幅広い速度範囲での走行が可能であると共に、高トルクでの低速走行が可能である作業車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る作業車両は、車体と、複数の車輪と、左右一対の第１電気モータと、左右一対の第２電気モータとを備える。車輪は、車体を支持し、四輪以上である。第１電気モータは、車輪を駆動する。第２電気モータは、車輪を駆動する。第１電気モータと第２電気モータとの少なくとも一方は、車輪内に配置される。第１電気モータのゼロから所定の出力回転数までの回転域での出力トルクは、第２電気モータの前記回転域での出力トルクよりも大きい。第２電気モータは、第１電気モータよりも高回転まで駆動可能である。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る作業車両は、第１の態様の作業車両であって、複数の車輪は、左右一対の第１車輪と左右一対の第２車輪とを有する。第１電気モータは、第１車輪内にそれぞれ配置され、第１車輪をそれぞれ駆動する。第２電気モータは、第２車輪内にそれぞれ配置され、第２車輪をそれぞれ駆動する。
【０００９】
本発明の第３の態様に係る作業車両は、第２の態様の作業車両であって、第１車輪は、第２車輪よりも前方に配置される。
【００１０】
本発明の第４の態様に係る作業車両は、第２の態様の作業車両であって、第１車輪は、第２車輪よりも後方に配置される。
【００１１】
本発明の第５の態様に係る作業車両は、第１の態様の作業車両であって、第１電気モータと第２電気モータとは、１つの共通の車輪を駆動する。
【００１２】
本発明の第６の態様に係る作業車両は、第５の態様の作業車両であって、第１電気モータと第２電気モータとの一方は車輪内に配置され、他方は車輪外に配置される。
【００１３】
本発明の第７の態様に係る作業車両は、第６の態様の作業車両であって、第１電気モータの外径は、第２電気モータの外径よりも大きい。第１電気モータは車輪外に配置される。第２電気モータは車輪内に配置される。
【００１４】
本発明の第８の態様に係る作業車両は、第１から第７の態様のいずれかの作業車両であって、第１電気モータ又は第２電気モータは、ロータとステータとを有する。ロータは、車輪に連結される。ステータは、コイルを有し、ロータの軸線方向に移動可能に設けられる。
【００１５】
本発明の第９の態様に係る作業車両は、第１から第８の態様のいずれかの作業車両であって、第１電気モータと第２電気モータとを制御する制御部をさらに備える。制御部は、車速が所定の切換車速以下のときには、第１電気モータを駆動する。制御部は、車速が切換車速より高いときには、第１電気モータへの電気的な接続を遮断すると共に、第２電気モータを駆動する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の態様に係る作業車両では、左右一対の第１電気モータと左右一対の第２電気モータとによって車輪が駆動される。また、左右一対の第１電気モータと左右一対の第２電気モータとの少なくとも一方は車輪内に配置される。従って、デファレンシャルギアなどの動力伝達機構が車体内に配置されない。また、第１電気モータと第２電気モータとの少なくとも一方も車体内に配置されない。このため、車体を大型化させずに車体内のスペースを拡大することができる。また、第１モータの低回転域での出力トルクは、第２電気モータの低回転域での出力トルクよりも大きい。このため、低速走行時には第１電気モータによって高トルクでの走行が可能である。また、第２電気モータは、第１電気モータよりも高回転まで駆動可能である。このため、第２電気モータによって高速走行が可能である。これにより、作業車両は、低速から高速まで幅広い速度範囲での走行が可能である。
【００１７】
本発明の第２の態様に係る作業車両では、第１電気モータと第２電気モータとがそれぞれ互いに異なる車輪を駆動する。また、第１電気モータは第１車輪内に配置され、第２電気モータは第２車輪内に配置される。このため、車体内のスペースをさらに拡大することができる。
【００１８】
本発明の第３の態様に係る作業車両では、第１車輪は、第２車輪よりも前方に配置される。すなわち、第１電気モータは、第２車輪よりも前方に配置される第１車輪を駆動する。従って、例えば、作業車両が悪路で段差を乗り上げるときのように、前方の車輪に大きなトルクが必要な状況での走行性能を向上させることができる。
【００１９】
本発明の第４の態様に係る作業車両では、第１車輪は、第２車輪よりも後方に配置される。すなわち、第１電気モータは、第２車輪よりも後方に配置される第１車輪を駆動する。従って、例えば作業車両が急斜面を登るときのように、後方の車輪に大きなトルクが必要な状況での走行性能を向上させることができる。
【００２０】
本発明の第５の態様に係る作業車両では、第１電気モータと第２電気モータとは、１つの共通の車輪を駆動する。このため、各車輪が高速走行と低速走行との両方に適切に対応することができる。これにより、作業車両の走行性能を向上させることができる。
【００２１】
本発明の第６の態様に係る作業車両では、第１電気モータと第２電気モータとの一方は車輪内に配置され、他方は車輪外に配置される。これにより、第１電気モータと第２電気モータとの両方が車輪内に配置される場合と比べて、車輪が大型化することを抑えることができる。
【００２２】
本発明の第７の態様に係る作業車両では、外径の大きな第１電気モータが車輪外に配置され、外径の小さな第２電気モータが車輪内に配置される。このため、車輪の大型化をさらに抑えることができる。
【００２３】
本発明の第８の態様に係る作業車両では、ステータをロータの軸線方向に移動させることにより、ロータに対するコイルの相対位置を変化させることができる。従って、第１電気モータ又は第２電気モータのトルク特性を変化させることができる。これにより、走行状態に適した効率で第１電気モータ又は第２電気モータを駆動することができる。
【００２４】
本発明の第９の態様に係る作業車両では、車速が所定の切換車速以下のときには、第１電気モータが駆動される。これにより、高トルクでの低速走行が可能である。また、車速が切換車速より高いときには、第１電気モータへの電気的な接続が遮断されると共に第２電気モータが駆動される。これにより、高速走行が可能である。また、高速走行時に第１電気モータの電圧を制御するためのインバータに過剰に高い電圧が印加されることが防止されるので、インバータの劣化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態にかかる作業車両の斜視図。
【図２】作業車両の平面図。
【図３】車輪組立体の断面図。
【図４】第１電気モータと第２電気モータとの回転数−出力トルク特性を示す図。
【図５】作業車両の制御部及びバッテリーを示すブロック図。
【図６】作業車両の車速−出力トルク特性を示す図。
【図７】第２実施形態に係る車輪組立体の構造を示す模式図。
【図８】他の実施形態に係る作業車両の平面図。
【図９】他の実施形態に係る作業車両の平面図。
【図１０】他の実施形態に係る作業車両の平面図。
【図１１】他の実施形態に係る作業車両の平面図。
【図１２】他の実施形態に係る作業車両の制御部及びバッテリーを示すブロック図。
【図１３】他の実施形態に係る車輪組立体の構造を示す模式図。
【図１４】他の実施形態に係る車輪組立体の構造を示す模式図。
【図１５】他の実施形態に係る車輪組立体の構造を示す模式図。
【図１６】他の実施形態に係る車輪組立体の構造を示す模式図。
【図１７】他の実施形態に係る車輪組立体の構造を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
１．第１実施形態
本発明の第１実施形態に係る作業車両を図１及び図２に示す。図１は作業車両１の斜視図である。図２は作業車両１の平面図である。この作業車両１は、装甲車であり、車体２と複数の車輪組立体３，４とを備える。車体２は、図示しない車体フレームと鋼板とによって構成されている。作業車両１は、左右一対の第１車輪組立体３と、左右一対の第２車輪組立体４とを備える。すなわち、本実施形態では、左右一対の車輪組立体の組が２つ設けられている。従って、作業車両１は４輪の車輪を有している。第１車輪組立体３は、第２車輪組立体４よりも前方に配置されている。
【００２７】
左右の第１車輪組立体３はそれぞれ同じ構造を有しており、左右対称に配置されている。従って、一方の第１車輪組立体３の構造についてのみ説明するが、他方の第１車輪組立体３も同じ構造である。図３に示すように、第１車輪組立体３は、第１タイヤ５と第１車輪６と第１電気モータ７と第１ブレーキ装置８と第１減速機９とを有する。第１タイヤ５は例えばゴム製であり、第１車輪６の外周部に取り付けられている。第１車輪６は、円筒状の本体部１１を有している。本体部１１は、第１電気モータ７と第１減速機９とが配置される内部空間を有している。本体部１１の車幅方向における内方の側面は開口している。なお、本実施形態において、車幅方向における内方とは、車幅方向において車体の中心に向かう方向を意味しており、図３における左方に相当する。また、車幅方向における外方とは、車幅方向において車体の中心から離れる方向を意味しており、図３における右方に相当する。
【００２８】
第１電気モータ７は、第１車輪６を駆動する。第１電気モータ７は、第１車輪６内に配置されている。第１電気モータ７は、モータハウジング１２と、第１ステータ１３と、第１ロータ１４と、支持体１５と、第１回転軸１６とを有する。
【００２９】
モータハウジング１２は、概ね円筒状の形状を有する。モータハウジング１２は、第１ロータ１４と第１ステータ１３とが配置される内部空間を有している。モータハウジング１２の車幅方向における内方の側面は開口している。モータハウジング１２の車幅方向における外方の側面には、軸線方向に貫通する孔が形成されている。
【００３０】
第１ステータ１３は、モータハウジング１２の内部空間に配置されている。第１ステータ１３は概ね円筒状の形状を有する。第１ステータ１３は、モータハウジング１２の内周面に固定されている。第１ステータ１３は、軸方向に貫通する孔を有している。第１ステータ１３の内周面には第１コイル１７が設けられている。
【００３１】
第１ロータ１４は、第１ステータ１３に対して回転可能に設けられている。第１ロータ１４は概ね円筒状の形状を有する。第１ロータ１４の外周面には永久磁石が設けられている。第１ロータ１４は、第１ステータ１３の孔内に配置されている。すなわち、第１電気モータ７は、いわゆるインナーロータ式のモータである。第１ロータ１４は軸線方向に貫通する孔を有している。第１ロータ１４は、第１減速機９を介して第１車輪６に接続されており、第１ロータ１４の回転が第１減速機９を介して第１車輪６に伝達される。
【００３２】
支持体１５は、第１回転軸１６及び第１ロータ１４を回転可能に支持する。支持体１５は、軸線方向に貫通する孔を有している。支持体１５の内周面は、軸受１８を介して第１回転軸１６を回転可能に支持している。支持体１５は、円筒部１５ａとフランジ部１５ｂとを有する。円筒部１５ａは、第１ロータ１４の孔内に配置されている。円筒部１５ａの外周面は軸受１９を介して第１ロータ１４を回転可能に支持している。フランジ部１５ｂは、モータハウジング１２に固定されている。フランジ部１５ｂとモータハウジング１２とは、後述するブレーキハウジング２２を介して車体２に固定されている。
【００３３】
第１回転軸１６は、支持体１５の孔内に配置されている。第１回転軸１６の一端は、モータハウジング１２の孔から車幅方向における外方に突出しており、第１車輪６の本体部１１に固定されている。また、第１回転軸１６の他端には、回転体２１が固定されている。回転体２１は円筒状の形状を有している。回転体２１の車幅方向における内方の側面は開口している。
【００３４】
第１ブレーキ装置８は、ブレーキハウジング２２とブレーキ体２３とを有する。ブレーキハウジング２２は車体２に固定されている。また、ブレーキハウジング２２は、支持体１５のフランジ部１５ｂとモータハウジング１２とに固定されている。ブレーキハウジング２２は、ブレーキ体２３が配置される内部空間を有している。ブレーキ体２３は、ブレーキハウジング２２の内部空間に配置されている。ブレーキ体２３は、ブレーキハウジング２２に固定されている。ブレーキ体２３の一部は、上述した回転体２１の内部に配置されている。ブレーキ体２３は、回転体２１の内周面に接触することにより、第１回転軸１６を制動する。これにより、第１ブレーキ装置８は第１車輪６を制動する。
【００３５】
第１減速機９は、第１回転軸１６の車幅方向における外方の端部の外周側に配置されている。第１減速機９は、第１ロータ１４と第１車輪６との間に配置されている。第１減速機９は、複数のギアを有しており、第１ロータ１４の回転を減速して第１車輪６に伝達する。
【００３６】
次に、第２車輪組立体４について説明する。図２に示すように、第２車輪組立体４は、第２タイヤ３１と第２車輪３２と第２電気モータ３３と第２減速機（図示せず）と第２ブレーキ装置３４とを有する。第２タイヤ３１と第２減速機と第２ブレーキ装置３４とは、それぞれ上述した第１車輪組立体３の第１タイヤ５と第１減速機９と第１ブレーキ装置８と同じ構造であるため、説明を省略する。
【００３７】
第２車輪３２は、第１車輪６よりも後方に配置されている。言い換えれば、第１車輪６は、第２車輪３２よりも前方に配置されている。第２車輪３２は第１車輪６と同様の構造を有している。
【００３８】
第２電気モータ３３は、第２車輪３２を駆動する。第２電気モータ３３は、第２車輪３２内に配置されている。第２電気モータ３３は、ロータ及びステータの外径が第１電気モータ７の第１ロータ１３及び第１ステータ１４の外径よりも小さいことを除いて、第１電気モータ７と同様の構造を有している。従って、第２電気モータ３３のステータのコイルは、第１電気モータ７の第１ロータ１３の第１コイル１７よりも小さな外径を有している。このため、第２電気モータ３３の出力トルクは第１電気モータ７の出力トルクよりも小さい。
【００３９】
図４において実線Ｌ１は、第１電気モータ７の出力回転数と出力トルクとの関係を示している。また、破線Ｌ２は、第２電気モータ３３の出力回転数と出力トルクとの関係を示している。第１電気モータ７のゼロから所定の出力回転数Ｎ１までの低回転域での出力トルクは、第２電気モータ３３の低回転域での出力トルクよりも大きい。第２電気モータ３３の出力回転数Ｎ１以上の高回転域での出力トルクは、第１電気モータ７の高回転域での出力トルクよりも大きい。また、第２電気モータ３３の最大駆動回転数Ｎｍ２は、第１電気モータ７の最大駆動回転数Ｎｍ１よりも大きい。すなわち、第２電気モータ３３は、第１電気モータ７よりも高回転まで駆動可能である。
【００４０】
また、図５に示すように、作業車両１は、制御部４１とバッテリー４２とを有する。制御部４１は、第１電気モータ７と第２電気モータ３３とを制御する。具体的には、制御部４１は、車速検知部４３と第１インバータ４４とスイッチ部４５と第２インバータ４６とを有する。車速検知部４３は、第１電気モータ７の出力回転数を検知することにより、車速を検知する。第１インバータ４４は、第１電気モータ７に供給される電圧を制御する。スイッチ部４５は、電気回路上において第１電気モータ７と第１インバータ４４との間に配置されている。スイッチ部４５は、第１インバータ４４からの指令信号に基づいて、第１インバータ４４と第１電気モータ７との間の電気的な接続と遮断とを切り換える。第２インバータ４６は、第２電気モータ３３に供給される電圧を制御する。第２インバータ４６及び第２電気モータ３３は、第１インバータ４４とスイッチ部４５と第１電気モータ７とに対して並列に設けられている。バッテリー４２は、車体２に収容されている。バッテリー４２は、第１電気モータ７と第２電気モータ３３とに電力を供給する。
【００４１】
第１インバータ４４は、車速が所定の切換車速Ｖ１（図６参照）以下のときには、第１電気モータ７を駆動する。また、第１インバータ４４は、車速が切換車速Ｖ１より高いときには、第１電気モータ７への電気的な接続を遮断するように、スイッチ部４５へ指令信号を送る。第２インバータ４６は、車速に関わらず、第２電気モータ３３を駆動する。なお、切換車速Ｖ１は、図４に示す第１電気モータ７の出力トルクと、第２電気モータ３３の出力トルクとが一致する回転数、すなわち図４に示す出力回転数Ｎ１に対応した車速である。これにより、作業車両１全体としてみると、図６に示すような車速−出力トルク特性が得られる。この車速−出力トルク特性では、低速高トルクの走行と高速低トルクの走行との両方が可能となる。
【００４２】
第１実施形態に係る作業車両１は、次のような特徴を有する。
【００４３】
第１電気モータ７が第１車輪６内に配置される。また、第２電気モータ３３が第２車輪３２内に配置される。このため、車体２を大型化させずに車体２内のスペースを拡大することができる。
【００４４】
車速が切換車速Ｖ１以下のときには、第１電気モータ７が駆動される。このため、高トルクでの低速走行が可能である。また、車速が切換車速Ｖ１より高いときには、第２電気モータ３３のみが駆動されることによって作業車両１が走行する。このため、高速走行が可能である。これにより、作業車両１は、低速から高速まで幅広い速度範囲での走行が可能である。また、車速が切換車速Ｖ１より高いときには、スイッチ部４５によって第１インバータ４４と第１モータとの間の電気的な接続が遮断される。これにより、第１電気モータ７の第１インバータ４４に過剰に高い電圧が印加されることが防止されるので、第１インバータ４４の劣化を抑えることができる。
【００４５】
第１車輪６は、第２車輪３２よりも前方にそれぞれ配置される。すなわち、低速高トルクの第１電気モータ７は前輪を駆動する。また、高速低トルクの第２電気モータ３３は後輪を駆動する。従って、例えば、作業車両１が悪路で段差を乗り上げるときのように、前方の車輪に大きなトルクが必要な状況での走行性能を向上させることができる。
２．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図７は、第２実施形態に係る作業車両が備える車輪組立体５０を模式的に示している。第２実施形態に係る作業車両は、全ての車輪が図７に示すような車輪組立体５０によって構成されている。この車輪組立体５０は、タイヤ５１と車輪５２と第１電気モータ５３と第２電気モータ５４とブレーキ装置５５とを有する。
【００４６】
タイヤ５１は例えばゴム製であり、車輪５２の外周部に取り付けられている。車輪５２は、円筒状の本体部５６を有している。本体部５６は、第２電気モータ５４が配置される内部空間を有している。本体部５６の車幅方向における内方の側面は開口している。
【００４７】
第１電気モータ５３は、第１実施形態の第１電気モータ７と同様に、図４の実線Ｌ１で示すような、回転数−出力トルク特性を有している。また、第２電気モータ５４は、第１実施形態の第２電気モータ３３と同様に、図４の破線Ｌ２で示すような、回転数−出力トルク特性を有している。第１電気モータ５３と第２電気モータ５４とは、１つの共通の車輪５２を駆動する。第１電気モータ５３と第２電気モータ５４とは車幅方向に並んで配置されている。第１電気モータ５３は、第２電気モータ５４に対して車幅方向における内方に位置している。第１電気モータ５３の外径は、第２電気モータ５４の外径よりも大きい。第１電気モータ５３は車輪５２外に配置されている。第２電気モータ５４は、車輪５２内に配置されている。
【００４８】
第１電気モータ５３は第１ステータ５７を有する。第２電気モータ５４は第２ステータ５８を有する。第１ステータ５７と第２ステータ５８とは軸線方向に並んで配置されており、一体化されている。第１ステータ５７と第２ステータ５８とは図示しない取付部材を介して車体２に固定されている。第１ステータ５７の内周面には、第１コイル６１が設けられている。第２ステータ５８の内周面には、第２コイル６２が設けられている。第１ステータ５７の外径は第２ステータ５８の外径よりも大きい。また、第１コイル６１の外径は第２コイル６２の外径よりも大きい。また、第１電気モータ５３は第１ロータ６３を有する。第２電気モータ５４は第２ロータ６４を有する。第１ロータ６３と第２ロータ６４とは、軸線方向に並んで配置されており、一体化されている。第１ロータ６３は、第１ステータ５７の孔内に配置されている。第２ロータ６４は、第２ステータ５８の孔内に配置されている。すなわち、第１電気モータ５３及び第２電気モータ５４は、共に、インナーロータ方式の構造を有する。第１ロータ６３及び第２ロータ６４は、第１ステータ５７及び第２ステータ５８に対して回転可能に支持されている。また、第２ロータ６４は、車輪５２に固定されている。ブレーキ装置５５は、車輪５２に接触することにより、車輪５２を制動する。
【００４９】
また、第２実施形態に係る作業車両１は、第１実施形態に係る作業車両１と同様に、図５に示す制御部４１とバッテリー４２とを有している。従って、車速が切換車速Ｖ１以下の低速域であるときには、第１電気モータ５３が駆動される。このため、高トルクでの低速走行が可能である。また、車速が切換車速Ｖ１より高い高速域であるときには、第１電気モータ５３への電気的な接続が遮断されると共に第２電気モータ５４が駆動される。これにより、低速から高速までの広範囲での走行が可能となる。第２実施形態に係る作業車両の他の構成は、第１実施形態に係る作業車両１の構成と同様であり、説明を省略する。
【００５０】
第２実施形態に係る作業車両では、第１電気モータ５３と第２電気モータ５４とは、１つの共通の車輪５２を駆動する。このため、各車輪５２が高速走行と低速走行との両方に適切に対応することができる。これにより、作業車両の走行性能を向上させることができる。
【００５１】
また、外径の小さい第２電気モータ５４は車輪５２内に配置されるが、外径の大きい第１電気モータ５３は車輪５２外に配置される。これにより、第１電気モータ５３と第２電気モータ５４との両方が車輪５２内に配置される場合と比べて、車輪５２が大型化することを抑えることができる。
３．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００５２】
本発明は、上述した装甲車に限らず他の種類の作業車両に適用されてもよい。例えば、本発明は、パワーショベルやホイールローダなどの建設機械に適用されてもよい。或いは、本発明は、林業機械や農業機械に適用されてもよい。
【００５３】
第１実施形態では、前輪が低速高トルクの第１電気モータ７で駆動され、後輪が高速低トルクの第２電気モータ３３によって駆動されている。しかし、図８に示すように、第１車輪６が第２車輪３２よりも後方に配置されてもよい。すなわち、後輪が低速高トルクの第１電気モータ７で駆動され、前輪が高速低トルクの第２電気モータ３３によって駆動されてもよい。この場合、作業車両１が急斜面を登るときのように、後方の車輪に大きなトルクが必要な状況での走行性能を向上させることができる。
【００５４】
作業車両１が備える車輪は、第１実施形態のように４輪に限らず、それ以上の車輪を備えてもよい。例えば、図９及び図１０に示すように、作業車両１が６輪の車輪６，３２を備えてもよい。この場合、図９に示すように、前方から２番目までの車輪３２が高速低トルクの第２電気モータ３３によって駆動され、最も後方の車輪６が低速高トルクの第１電気モータ７によって駆動されてもよい。或いは、図１０に示すように、最も前方の車輪３２が高速低トルクの第２電気モータ３３によって駆動され、前方から２番目より後方の車輪６が低速高トルクの第１電気モータ７によって駆動されてもよい。さらに、図１１に示すように、作業車両が８輪の車輪６，３２を備えてもよい。
【００５５】
第１実施形態では、第１電気モータ７に対してのみスイッチ部４５が設けられている。しかし、第１電気モータ７と第２電気モータ３３との両方に対してスイッチ部が設けられてもよい。例えば、図１２に示すように、制御部４１は、第２スイッチ部４７と第２車速検知部４８とをさらに有してもよい。第２スイッチ部４７は、第２インバータ４６からの指令信号により、第２インバータ４６と第２電気モータ３３との間の電気的な接続と遮断とを切り換える。第２車速検知部４８は、第２電気モータ３３の出力回転数から車速を検知する。車速が切換車速Ｖ１以下のときには、第１インバータ４４は、第１電気モータ７との間を電気的に接続して、第１電気モータ７を駆動する。このとき、第２インバータ４６は、第２電気モータ３３との間の電気的な接続を遮断する。また、車速が切換車速Ｖ１より高いときには、第１インバータ４４は、第１電気モータ７への電気的な接続を遮断する。このとき、第２インバータ４６は、第２電気モータ３３との間を電気的に接続して、第２電気モータ３３を駆動する。
【００５６】
上記の第２実施形態では、全ての車輪５２が、第１電気モータ５３と第２電気モータ５４との両方を有する車輪組立体５０によって構成されている。しかし、一部の車輪５２のみが車輪組立体５０によって構成されてもよい。例えば、操舵用の車輪には電気モータが設けられず、他の車輪が車輪組立体５０によって構成されてもよい。この場合、全ての車輪が車輪組立体５０によって構成される場合と比べて、操舵安定性を向上させることができる。
【００５７】
上記の第２実施形態では、外径の大きな第１電気モータ５３が車輪５２外に配置され、外径の小さな第２電気モータ５４が車輪５２内に配置されている。しかし、図１３に示すように、第１電気モータ５３が車輪５２内に配置され、第２電気モータ５４が車輪５２外に配置されてもよい。なお、図１３において、第２実施形態の車輪組立体５０と同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。後述する図１４から図１７についても同様である。
【００５８】
上記の第２実施形態では、第１電気モータ５３と第２電気モータ５４との両方がインナーロータ方式の構造を有している。しかし、第１電気モータ５３と第２電気モータ５４との一方がインナーロータ方式の構造を有し、他方がアウターロータ方式の構造を有してもよい。例えば、図１４に示すように、第１電気モータ５３がアウターロータ方式の構造を有しており、第２電気モータ５４がインナーロータ方式の構造を有してもよい。具体的には、第１電気モータ５３の第１ロータ６３は、概ね円筒状の形状を有している、第１ロータ６３は、第１電気モータ５３の第１ステータ５７が配置される内部空間を有しており、第１ロータ６３の車幅方向における内方の側面は開口している。第１ステータ５７は、外周面に第１コイル６１を有しており、第１ロータ６３の内部空間に配置される。
【００５９】
また、第１電気モータ５３と第２電気モータ５４との両方がアウターロータ方式の構造を有してもよい。例えば、図１５では、第１ロータ６３は、概ね円筒状の形状を有しており、第１ステータ５７が配置される内部空間を有している。第２ロータ６４は、概ね円筒状の形状を有しており、第２ステータ５８が配置される内部空間を有している。第１ステータ５７の外周部には第１コイル６１が設けられており、第１ステータ５７は、第１ロータ６３の内部空間に配置される。第２ステータ５８の外周部には第２コイル６２が設けられており、第２ステータ５８は、第２ロータ６４の内部空間に配置される。なお、図１５では、第１電気モータ５３が車輪５２外に配置され、第２電気モータ５４が車輪５２内に配置されているが、図１６に示すように、第２電気モータ５４が車輪５２外に配置され、第１電気モータ５３が車輪５２内に配置されてもよい。
【００６０】
第１電気モータ５３の第１ステータ５７又は第２電気モータ５４の第２ステータ５８が軸線方向に移動可能に設けられてもよい。例えば、図１７に示すように、第１電気モータ５３が車輪５２外に配置されている場合において、第１ステータ５７が第１ロータ６３の軸線方向に移動可能に設けられてもよい。このように、第１ステータ５７を第１ロータ６３の軸線方向に移動させることにより、第１ロータ６３に対する第１コイル６１の相対位置を変化させることができる。従って、第１電気モータ５３のトルク特性を変化させることができる。これにより、走行状態に適した効率で第１電気モータ５３を駆動することができる。或いは、第２ステータ５８が第２ロータ６４の軸線方向に移動可能に設けられてもよい。例えば、第２電気モータ５４が車輪５２外に配置されている場合において、第２ステータ５８が第２ロータ６４の軸線方向に移動可能に設けられてもよい。なお、図１７では、第１電気モータ５３がアウターロータ方式の構造を有し、第２電気モータ５４がインナーロータ方式の構造を有しているが、第１電気モータ５３及び第２電気モータ５４の構造はこれに限らない。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、作業車両の車体を大型化させずに車体内のスペースを拡大することができる。また、本発明は、作業車両において、低速から高速まで幅広い速度範囲での走行を可能とすると共に、高トルクでの低速走行を可能とすることができる。従って、本発明は、作業車両として有用である。
【符号の説明】
【００６２】
２ 車体
７，５３ 第１電気モータ
３３，５４ 第２電気モータ
４１ 制御部
５２ 車輪
５７ ステータ
６１ コイル
６３ ロータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と、
前記車体を支持する四輪以上の複数の車輪と、
前記車輪を駆動する左右一対の第１電気モータと、
前記車輪を駆動する左右一対の第２電気モータと、
を備え、
前記第１電気モータと前記第２電気モータとの少なくとも一方は、前記車輪内に配置され、
前記第１電気モータのゼロから所定の出力回転数までの回転域での出力トルクは、前記第２電気モータの前記回転域での出力トルクよりも大きく、
前記第２電気モータは、前記第１電気モータよりも高回転まで駆動可能である、
作業車両。
【請求項２】
複数の前記車輪は、左右一対の第１車輪と左右一対の第２車輪とを有し、
前記第１電気モータは、前記第１車輪内にそれぞれ配置され、前記第１車輪をそれぞれ駆動し、
前記第２電気モータは、前記第２車輪内にそれぞれ配置され、前記第２車輪をそれぞれ駆動する、
請求項１に記載の作業車両。
【請求項３】
前記第１車輪は、前記第２車輪よりも前方に配置される、
請求項２に記載の作業車両。
【請求項４】
前記第１車輪は、前記第２車輪よりも後方に配置される、
請求項２に記載の作業車両。
【請求項５】
前記第１電気モータと前記第２電気モータとは、１つの共通の前記車輪を駆動する、
請求項１に記載の作業車両。
【請求項６】
前記第１電気モータと前記第２電気モータとの一方は前記車輪内に配置され、他方は前記車輪外に配置される、
請求項５に記載の作業車両。
【請求項７】
前記第１電気モータの外径は、前記第２電気モータの外径よりも大きく、
前記第１電気モータは前記車輪外に配置され、
前記第２電気モータは前記車輪内に配置される、
請求項６に記載の作業車両。
【請求項８】
前記第１電気モータ又は前記第２電気モータは、
前記車輪に連結されるロータと、
コイルを有し、前記ロータの軸線方向に移動可能に設けられるステータと、
を有する、
請求項１から７のいずれかに記載の作業車両。
【請求項９】
前記第１電気モータと前記第２電気モータとを制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、車速が所定の切換車速以下のときには、前記第１電気モータを駆動し、車速が前記切換車速より高いときには、前記第１電気モータへの電気的な接続を遮断すると共に前記第２電気モータを駆動する、
請求項１から８のいずれかに記載の作業車両。
【請求項１】
車体と、
前記車体を支持する四輪以上の複数の車輪と、
前記車輪を駆動する左右一対の第１電気モータと、
前記車輪を駆動する左右一対の第２電気モータと、
を備え、
前記第１電気モータと前記第２電気モータとの少なくとも一方は、前記車輪内に配置され、
前記第１電気モータのゼロから所定の出力回転数までの回転域での出力トルクは、前記第２電気モータの前記回転域での出力トルクよりも大きく、
前記第２電気モータは、前記第１電気モータよりも高回転まで駆動可能である、
作業車両。
【請求項２】
複数の前記車輪は、左右一対の第１車輪と左右一対の第２車輪とを有し、
前記第１電気モータは、前記第１車輪内にそれぞれ配置され、前記第１車輪をそれぞれ駆動し、
前記第２電気モータは、前記第２車輪内にそれぞれ配置され、前記第２車輪をそれぞれ駆動する、
請求項１に記載の作業車両。
【請求項３】
前記第１車輪は、前記第２車輪よりも前方に配置される、
請求項２に記載の作業車両。
【請求項４】
前記第１車輪は、前記第２車輪よりも後方に配置される、
請求項２に記載の作業車両。
【請求項５】
前記第１電気モータと前記第２電気モータとは、１つの共通の前記車輪を駆動する、
請求項１に記載の作業車両。
【請求項６】
前記第１電気モータと前記第２電気モータとの一方は前記車輪内に配置され、他方は前記車輪外に配置される、
請求項５に記載の作業車両。
【請求項７】
前記第１電気モータの外径は、前記第２電気モータの外径よりも大きく、
前記第１電気モータは前記車輪外に配置され、
前記第２電気モータは前記車輪内に配置される、
請求項６に記載の作業車両。
【請求項８】
前記第１電気モータ又は前記第２電気モータは、
前記車輪に連結されるロータと、
コイルを有し、前記ロータの軸線方向に移動可能に設けられるステータと、
を有する、
請求項１から７のいずれかに記載の作業車両。
【請求項９】
前記第１電気モータと前記第２電気モータとを制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、車速が所定の切換車速以下のときには、前記第１電気モータを駆動し、車速が前記切換車速より高いときには、前記第１電気モータへの電気的な接続を遮断すると共に前記第２電気モータを駆動する、
請求項１から８のいずれかに記載の作業車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−９１６８７（Ｐ２０１２−９１６８７Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４０９７０（Ｐ２０１０−２４０９７０）
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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