JP2009022213A - コンバインの駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力伝達率が良く、経済性に優れたコンバインの駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動装置１は、ベルト式無段変速装置１０と、遊星歯車機構２０とからなり、エンジン２の動力が入力軸４を介して伝達さすれると共に、遊星歯車機構２０のサンギヤ２２には、入力軸４からエンジン２からの動力が直接入力され、リングギヤ２１にはベルト式無段変速装置１０によって入力軸４から分岐された動力が入力される。サンギヤ２２及びリングギヤ２１からの入力された動力は、合成されてキャリア２４のキャリア軸２４ａから出力されると共に、前処理部４０及びフィードチェン５１を同期して駆動させる。コンバインの機体が停止すると、ベルト式無段変速装置１０が所定変速し、キャリア軸２４ａは零回転となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンバインの駆動装置に関し、詳しくは穀稈の刈取り及び搬送を行う前処理部を駆動させるコンバインの駆動装置に関する。

従来、前処理部で刈取られた穀稈を該前処理部に設けられた搬送部を介して、脱穀部のフィードチェンに送り込んで搬送するコンバインにおいて、油圧式無段変速装置（前処理駆動用無段変速機）を用いて上記前処理部及びフィードチェンを同期して駆動させるコンバインの駆動装置（前処理駆動装置）を備えたものが案出されている（特許文献１参照）。また、前処理部の伝動系に油圧式無段変速装置及び遊星歯車機構を配置したものも知られている（特許文献２参照）。

特許文献１のものは、エンジンからの動力を油圧式無段変速装置に入力すると共に、該油圧式無段変速装置からの出力を２つに分岐して前処理部及びフィードチェンを同期して駆動させている。一方、特許文献２のものは、エンジンからの動力を油圧式無段変速装置によって２つに分岐し、エンジンからの動力を遊星歯車機構のキャリアに直接入力すると共に、油圧式無段変速装置からの出力を遊星歯車機構のサンギヤに入力し、該２つの入力が合成されてリングギヤから前処理部へと出力されている。

特開２００３−１６９５２７号公報 特開２００６−２７３０３８号公報

しかし、上記特許文献１及び２のものは、油圧式無段変速装置を用いて動力伝達しているため、機械的な動力伝達機構と比して動力伝達率が低くなってしまっていると共に、油圧配管などの多数の構成部品を必要とし、車重も重くなってしまっていた。

そこで本発明は、ベルト式無段変速装置及び遊星歯車機構を用いて前処理部へと動力伝達することにより、上記課題を解決したコンバインの駆動装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、エンジン（２）からの動力を穀稈の刈取り及び搬送を行う前処理部（４０）に出力するコンバインの駆動装置（１）において、前記エンジン（２）から前記前処理部（４０）への動力伝達経路に、ベルト式無段変速装置（１０）及び遊星歯車機構（２０）を介在し、前記遊星歯車機構（２０）は、前記エンジン（２）から分岐された一方の動力が直接入力する第１の要素（２２）と、前記エンジン（２）から分岐された他方の動力が前記ベルト式無段変速装置（１０）を介在して入力する第２の要素（２１）と、前記前処理部（４０）に出力する第３の要素（２４）と、を有し、前記第１及び第２の要素（２２，２１）の回転を合成して、前記第３の要素（２４）から零回転を含む回転を出力してなる、ことを特徴とするコンバインの駆動装置にある。

請求項２に係る発明は、前記エンジン（２）からの動力を走行装置（３５）に伝達すると共に、機体停止時において、前記第３の要素（２４）が零回転となるように前記ベルト式無段変速装置（１０）の変速比を設定してなる、ことを特徴とする請求項１記載のコンバインの駆動装置にある。

請求項３に係る発明は、前記遊星歯車機構（２０）は、前記第１の要素がサンギヤ（２２）であり、前記第２の要素がリングギヤ（２１）であり、前記第３の要素がキャリア（２４）であり、
前記キャリア（２４）からの出力が前記前処理部（４０）及び、脱穀部（５０）のフィードチェン（５１）に伝達されてなる、ことを特徴とする請求項１又は２記載のコンバインの駆動装置にある。

なお、括弧内の符号等は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る発明によると、前処理部の動力伝達経路にベルト式無段変速装置及び遊星歯車機構を介在し、該遊星歯車機構の第１の要素にはエンジンから分岐された一方の動力が直接入力されると共に、第２の要素にはベルト式無段変速装置を介在してエンジンから分岐された他方の動力が入力され、上記一方及び他方の動力が合成されて第３の要素から零回転を含む回転が前処理部に出力されることによって、油圧式無段変速装置によらずに前処理部を駆動させることができる。それにより、機械的な動力伝達機構により高い動力伝達率でもって前処理部を駆動させることが可能になると共に、油圧配管などの構成部品が不要となり部品点数及び製造コストを削減することができる。また、機体重量の軽量化を図ることもできる。

請求項２に係る発明によると、機体停止時において、前処理部に動力を出力する遊星歯車機構の第３の要素が零回転となるようにベルト式無段変速装置の変速比を設定することによって、機体の停止に合わせて前処理部の駆動を止めることができる。

請求項３に係る発明によると、遊星歯車機構の第１の要素をサンギヤとし、第２の要素をリングギヤとし、第３の要素をキャリアとすると共に、該キャリアから前処理部及びフィードチェンに出力を伝達することによって、前処理部及び脱穀部のフィードチェンを同期して駆動させることができる。また、ベルト式無段変速装置のプーリ径を大きくとることができる。

以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。図３に示すようにコンバイン３０は、左右一対のクローラ走行装置（走行装置）３５に支持された走行機体３６を有すると共に、その前部には穀稈の刈取り及び搬送を行う前処理部４０が昇降自在に設けられている。該前処理部４０の後方には、刈取られた穀稈を脱穀しかつ脱穀した穀粒を選別する脱穀部５０、脱穀済みの排稈を排出処理する後処理部３３が配設されると共に、穀粒を一時的に貯留する穀粒タンク３４がその側方に設けられている。

前処理部４０は、刈取り装置（不図示）によって刈取った穀稈を搬送部４０ａによって搬送し、その終端部において、フィードチェン５１に送り込んで脱穀部５０に穀稈を供給するように構成されており、上記前処理部４０及びフィードチェン５１は、図１に示す駆動装置１によって駆動されている。

以下に本発明の要部である駆動装置１について説明する。

図１に示すように、エンジン２の駆動軸２ａにはプーリ２ｂが設けられており、駆動装置１の入力軸４に設けられたプーリ４ａとの間にベルト２ｃが巻き掛けられ、エンジン２からの動力が該入力軸４へと伝達されている。また、この両プーリ２ｂ，４ａ間には、ベルトテンション式の作業機クラッチ３が設けられており、作業機クラッチ３によってエンジン２からの動力の断接が行われる。

入力軸４には、プーリ４ａ，４ｃ，１１及びギヤ４ｂが設けられ、駆動装置１にエンジン２からの動力を入力すると共に、該プーリ４ｃと、唐箕軸５５に設けられたプーリ５５ａとの間にベルト５４が巻き掛けられ、脱穀部５０を構成する唐箕ファン５６を駆動させる。また、唐箕軸５５の伝動後流側には後処理部３３が配置されている。

一方、駆動装置１は、ベルト式無段変速装置１０及び遊星歯車機構２０を一体に同一ケース内に構成してなり、入力軸４からの動力をベルト式無段変速装置１０によって分岐すると共に、遊星歯車機構２０のサンギヤ（第１の要素）２２に入力軸４からの動力を直接入力し、リングギヤ（第２の要素）２１にベルト式無段変速装置１０からの分岐された動力を入力し、上記２つの動力を合成してキャリア（第３の要素）２４から前処理部４０及びフィードチェン５１へと出力するように構成されている。

上記ベルト式無段変速装置１０は、入力軸４に設けられたプライマリプーリ１１と、該入力軸４と平行に設けられた第１伝動軸１５に設けられセカンダリプーリ１２と、プーリ駆動用の電動モータ１４と、該両プーリ１１，１２間に巻き掛けられた変速ベルト１３とから構成されており、プライマリ及びセカンダリプーリ１１，１２の溝幅を電動モータ１４によって変化させ、プーリ径を変えることによって変速している。

該第１伝動軸１５には、ギヤ１５ａが設けられており、遊星歯車機構２０のリングギヤ２１に設けられたギヤ２１ａと噛合し、ベルト式無段変速装置１０によって変速された動力（他方の動力）がリングギヤ２１に出力されている。一方、入力軸４と平行にギヤ２６ａ，２６ｂが設けられた中間軸２６が配設されており、該中間軸２６のギヤ２６ａ，２６ｂが入力軸４のギヤ４ｂ及びサンギヤ２２が嵌挿された第２伝動軸２５のギヤ２５ａと、噛合している。それにより遊星歯車機構２０のサンギヤ２２には、入力軸４からの動力（一方の動力）が直接入力されている。

上記遊星歯車機構２０は、リングギヤ２１、サンギヤ２２、プラネタリギヤ２３及びキャリア２４の４つの要素から構成されており、サンギヤ２２が第２伝動軸２５に嵌挿されていると共に、リングギヤ２１及びキャリア軸２４ａも、該第２伝動軸２５に回転自在に嵌挿されている。また、プラネタリギヤ２３はキャリア２４によって支持されている。

該遊星歯車機構２０は、サンギヤ２２に入力される入力軸４からの一方の動力と、リングギヤ２１に入力されるベルト式無段変速装置１０からの他方の動力と、をプラネタリギヤ２３によって合成し、キャリア２４のキャリア軸２４ａへと出力する。そのため、ベルト式無段変速装置１０を変速させ、リングギヤ２１への入力を変化させることによってキャリア軸２４ａへの出力を任意の値にすることができる。

該キャリア軸２４ａには、ギヤ２４ｂと、スプロケット２４ｃとが設けられており、キャリア２４に出力された動力を前処理部４０及びフィードチェン５１へと分岐して出力している。該スプロケット２４ｃと、フィードチェン駆動軸５３に設けられたスプロケット５３ａとの間には、チェン５２が巻き掛けられており、該フィードチェン駆動軸５３の他端に設けられたスプロケット５３ｂを介してフィードチェン５１に動力伝達している。

一方、上記キャリア軸２４ａに設けられたギヤ２４ｂは、回転センサ２７が取付けられたセンサ軸２８に設けられたギヤ２８ａと噛合しており、該センサ軸２８において前処理部４０に出力される軸回転が計測されている。また、センサ軸２８の他端にはプーリ２８ｂが設けられており、前処理部用伝動軸４３に設けられたプーリ４３ａとの間においてベルト４２が巻き掛けられている。該プーリ２８ｂ，４３ａ間には、刈取りクラッチ４１が介在しており、該刈取りクラッチ４１によって前処理部４０への動力伝達の断接が行われている。また、回転センサ２７によって検出された軸回転は、走行トランスミッションの回転センサ（不図示）によって検出された軸回転と共に、ベルト式無段変速装置１０へとフィードバックされる。

該前処理部用伝動軸４３に入力された動力は、ベベルギア４３ｂ，４４ａによって９０度、動力伝達方向を変えた後、前処理部４０へと動力伝達され、刈取り部及び搬送部４０ａ等を駆動させる。

次に図２に基づいて駆動装置１の作用について説明をする。

図２（ａ）は、コンバイン３０の機体が停止した状態の駆動装置１であり、その側方に遊星歯車機構２０の周速ベクトル及び角速度ベクトルの関係を表している。なお、ａはリングギヤ２１とプラネタリギヤ２３のかみ合いピッチ点での周速をあらわし、ｂはサンギヤ２２とプラネタリギヤ２３とのかみ合いピッチ点での周速をあらわし、ｃは、キャリア軸２４ａの周速をあらわしている。また、Ａはサンギヤ２２の角速度、Ｂはリングギヤ２１の角速度、Ｃはキャリア軸２４ａの角速度をあらわしたものであり、図中Ｘ_１方向からみて右回転を正回転（＋）とし、左回転を逆回転（−）とする（図２（ｂ）においても同じ）。

作業者がコンバイン３０の機体を停止させると、ベルト式無段変速装置１０は電動モータ１４によってプライマリプーリ１１の溝幅を拡げると共に、セカンダリプーリ１２の溝幅が狭め、プライマリプーリ１１の径を小さくし、セカンダリプーリ１２の径を大きくすることによって、変速比が最も高い所定の変速状態にする。

このとき、サンギヤ２２には入力軸４を介してエンジン２から一定の回転数（アイドリング回転数）が入力されていると共に、リングギヤ２１にはベルト式無段変速装置１０によって所定の値に変速された回転がリングギヤ２１に入力され、リングギヤ２１は逆方向に回転をし、サンギヤ２２は正方向に回転をする。

該リングギヤ２１及びサンギヤ２２は、プラネタリギヤ２３とのかみ合いピッチ点での周速の大きさを互いに同じくしている（｜ａ｜＝｜ｂ｜）ため、キャリア軸２４ａの周速ｃが０となり（ｃ＝０）、前処理部４０及びフィードチェン５１への動力伝達が停止される。それによりコンバイン３０が停止すると、該前処理部４０及びフィードチェン５１も同時に停止する。

次に図２（ｂ）のように、電動モータ１４を駆動させベルト式無段変速装置１０のプライマリプーリ１１の溝幅を狭め、セカンダリプーリ１２の溝幅を拡げると、プライマリプーリ１１の径が大きくなると共に、セカンダリプーリ１２の径が小さくなり、変速比が低く設定されてリングギヤ２１が増速される。

すると、リングギヤ２１とプラネタリギヤ２３とのかみ合いピッチ点における周速ａが増速されてキャリア軸２４ａに回転が発生する。該キャリア軸２４ａが回転すると、ギヤ２４ｂ及びスプロケット２４ｃを介して前処理部４０及びフィードチェン５１が同期した状態で駆動される。

上記のように駆動装置１を構成したことによって、コンバイン３０は油圧式無段変速装置を使用することなく、前処理部４０及びフィードチェン５１を駆動させることができ、高い動力伝達率でもって前処理部４０及びフィードチェン５１に動力伝達が可能となる。また、油圧配管等の構成部品を必要としないため、部品点数及びコストの低減を図ることができると共に、機体の軽量化を図ることもできる。

更に、遊星歯車機構２０のサンギヤ２２に入力軸４からの動力を入力し、ベルト式無段変速装置１０からの動力をリングギヤ２１に入力すると共に、該サンギヤ２２及びリングギヤ２１からの動力を合成してキャリア軸２４ａから前処理部４０及びフィードチェン５１に出力することによって、該前処理部４０及びフィードチェン５１を同期して駆動させることができる。

また、ベルト式無段変速装置１０の変速比をコンバイン３０の機体停止時に該キャリア軸２４ａが回転しないように設定したことによって、機体停止時に前処理部４０及びフィードチェン５１の駆動を連動して停止させることができると共に、ベルト式無段変速装置１０と遊星歯車機構２０を一体に同一ケース内に構成して、コンパクトな構成としている。

なお、ベルト式無段変速装置１０は駆動装置１及び走行トランスミッション（不図示）の回転センサ２７からのフィードバックによって電動モータ１４の作動量が決められると共に、電動モータ１４によってベルト式無段変速装置１０を制御するため、強制かき込み及び倒伏時に前処理部４０を増速することもできる。

本発明の実施の形態に係るコンバインの駆動装置を示す要部伝動系統図。 （ａ）機体停止時における遊星歯車機構の周速及び角速度の関係を表した駆動装置の伝動系統図。（ｂ）リングギヤ増速時における遊星歯車機構の周速及び角速度の関係を表した駆動装置の伝動系統図。 本発明の実施の形態に係るコンバインの側面図。

符号の説明

１ 駆動装置
２ エンジン
１０ ベルト式無段変速装置
２０ 遊星歯車機構
２１ 第２の要素（リングギヤ）
２２ 第１の要素（サンギヤ）
２４ 第３の要素（キャリア）
３５ 走行装置（クローラ走行装置）
４０ 前処理部
５０ 脱穀部
５１ フィードチェン

Claims (3)

1. エンジンからの動力を穀稈の刈取り及び搬送を行う前処理部に出力するコンバインの駆動装置において、
   前記エンジンから前記前処理部への動力伝達経路に、ベルト式無段変速装置及び遊星歯車機構を介在し、
   前記遊星歯車機構は、前記エンジンから分岐された一方の動力が直接入力する第１の要素と、前記エンジンから分岐された他方の動力が前記ベルト式無段変速装置を介在して入力する第２の要素と、前記前処理部に出力する第３の要素と、を有し、前記第１及び第２の要素の回転を合成して、前記第３の要素から零回転を含む回転を出力してなる、
   ことを特徴とするコンバインの駆動装置。
2. 前記エンジンからの動力を走行装置に伝達すると共に、機体停止時において、前記第３の要素が零回転となるように前記ベルト式無段変速装置の変速比を設定してなる、
   ことを特徴とする請求項１記載のコンバインの駆動装置。
3. 前記遊星歯車機構は、前記第１の要素がサンギヤであり、前記第２の要素がリングギヤであり、前記第３の要素がキャリアであり、
   前記キャリアからの出力が前記前処理部及び、脱穀部のフィードチェンに伝達されてなる、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のコンバインの駆動装置。

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