JP2009232763A

JP2009232763A - コンバイン

Info

Publication number: JP2009232763A
Application number: JP2008083889A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kimura; 敦木村
Original assignee: Mitsubishi Agricultural Machinery Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Agricultural Machinery Co Ltd
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2009-10-15
Anticipated expiration: 2028-03-27
Also published as: JP5138437B2

Abstract

【課題】高負荷時におけるエンジン負荷を低減させて各部の作動不良を抑制することにより、安定した作業を行うことが可能なコンバインを提供する。
【解決手段】エンジン２４を備えたコンバインにおいて、電動モータ５４，５６、該電動モータ５４，５６に電力を供給する蓄電装置５３及び発電装置５１を設け、前記作業部３の少なくとも一部を電動モータ５４，５６によって駆動せしめ、エンジン２４からの動力によって蓄電装置５３又は電動モータ５４，５６側への供給電力を発電するように発電装置５１を構成し、発電装置５１の発電を停止させる停止手段を備え、エンジン２４高負荷時に前記停止手段を介して発電装置５１による発電を停止してエンジン２４の負荷を低減させる。
【選択図】図３

Description

この発明は、走行部や刈取部や作業部等の各部をエンジン及び電動モータにより駆動するハイブリット式のコンバインに関する。

機体を走行させる走行部と、穀稈の刈取を行う刈取部、刈取穀稈の脱穀処理を行う脱穀部及び脱穀処理された処理物の選別処理を行う選別部等を有する作業部と、各部を駆動させるエンジンとを備えた特許文献１に示すコンバインが公知になっている。
特開２００７−１１７０４２号公報

しかし、上記文献のコンバインは、エンジンからの動力によって走行部や作業部の略全てが駆動されるため、機体旋回等の高負荷時に、その負荷がそのままエンジン負荷になってエンジン回転数が低下し、これによって脱穀部や選別部等の各部に作動不良が発生する場合があり、安定作業の観点から課題が残る。なお、高負荷時に対応させて高出力のエンジンを選定することも可能であるが、この場合には、製造コストが高くなる他、排気量が増加して環境負荷が高くなるとう課題がある。
本発明は、上記課題を解決し、高負荷時におけるエンジン負荷を低減させて各部の作動不良を抑制することにより、安定した作業を行うことが可能なコンバインを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明のコンバインは、第１に、機体を走行させる左右一対の走行部２０Ｌ，２０Ｒと、穀稈の刈取りを行う刈取部５、刈取り穀稈の脱穀処理を行う脱穀部１、脱穀処理された処理物の選別処理を行う選別部２及び脱穀処理後の排藁等の処理を行う後処理部７，１０等を有する作業部３と、各部を駆動させるエンジン２４とを備えたコンバインにおいて、電動モータ５４，５６、該電動モータ５４，５６に電力を供給する蓄電装置５３及び発電装置５１を設け、前記作業部３の少なくとも一部を電動モータ５４，５６によって駆動せしめ、エンジン２４からの動力によって蓄電装置５３又は電動モータ５４，５６側への供給電力を発電するように発電装置５１を構成し、発電装置５１の発電を停止させる停止手段を備え、エンジン２４高負荷時に前記停止手段を介して発電装置５１による発電を停止してエンジン２４の負荷を低減させることを特徴としている。

第２に、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段７３を備えることにより、エンジン２４の高負荷を検出することを特徴としている。

第３に、機体旋回を検出する旋回検出手段７６を設けることにより、エンジン２４の高負荷を検出することを特徴としている。

以上のように構成される本発明のコンバインによれば、エンジン高負荷時には、発電装置による発電が停止されてエンジン負荷を低減させるため、エンジン回転数の低下による各部の作動不良を抑制できるとともに、安定した作業を行うことが可能になる。くわえて、高負荷時に対応させて高出力のエンジンを選定する必要がなくなるため、製造コストを低く抑えることが可能になる他、環境負荷も低減される。

また、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段を備えることにより、エンジン（２４）の高負荷を検出すれば、エンジンの負荷が高まるっていることを直接的に検出できる。

さらに、機体旋回を検出する旋回検出手段を設けることにより、エンジンの高負荷を検出すれば、機体旋回時に掛かるエンジンへの負荷を間接的に検出することが可能になり、機体旋回時の高負荷に対応できる。

以下図示する例に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１及び２は、本発明を適用したコンバインの側面図及び平面図であり、図３は、本コンバインの動力伝動系統図である。コンバインは、走行機体１５が左右のクローラ式の走行部２０Ｌ，２０Ｒに支持され、機体前方に前処理部５（刈取部）が昇降自在に連結され、上記機体の左部に脱穀部１と選別部２とが設置されており、上記前処理部５、脱穀部１及び選別部２や後述する後処理部７，１０等により作業装置３（作業部）が構成されている。

機体前進走行時に前処理部５の刈取刃で刈り取られた穀稈は、前処理部５の搬送体によって後方搬送されて、搬送体後方のフィードチェーン４に渡される。フィードチェーン４に渡された穀稈は脱穀部１を通過する過程で脱穀処理されて排藁となり、排藁チェーン６によって機体の後端部のカッター部７に搬送される。

カッター部７に搬送された排藁は、そのまま又は切断処理されて機体後方から機外に排出される。この際、切断処理された切断物は、カッター部７下方の拡散ラセン１０によって拡散搬送されて機外に排出される。すなわち、上記カッター部７と拡散ラセン１０が脱穀処理後の排藁等の処理を行う後処理部になる。

一方、脱穀部１の扱胴８及び処理胴９（第２扱胴）の回転によって脱穀処理された処理物は、脱穀部１下方に配置された選別部２内に漏下する。選別部２内に漏下してきた上記処理物は揺動選別体１１によって揺動選別された後、唐箕ファン１２、排塵ファン１３及び副送風ファン１４によって起風される後方斜め上方の選別風によって風選され、一番物は穀粒として一番ラセン１６及び揚穀ラセン１７を介して機体右部のグレンタンク２５内に収容され、二番物は二番ラセン１８及び還元ラセン１９を介して再度選別室内に還元され、籾殻等の藁屑は機体後方から機外に排出される。グレンタンク２５内の穀粒は、横ラセン２１、縦ラセン２２及び排出ラセン２３を介して排出オーガ３５先端部から機外に排出される。

次に、図３に基づき、本コンバインの動力伝動機構について説明する。
エンジン２４で発生させた回転動力は出力軸Ｓ１に伝動される。出力軸Ｓ１には、出力軸Ｓ１と一体回転する第１プーリ２７、第２プーリ２８、第３プーリ２９及び第４プーリ３０が一体的に固定されている。

上記第１プーリ２７の動力は横ラセン２１に伝動され、横ラセン２１の動力は縦ラセン２２に伝動され、縦ラセン２２の動力は排出ラセン２３に伝動される。

上記第２プーリ２８の動力は、油圧式無段階変速機であるＨＳＴ３１及びトランスミッション３２を介して、左走行部２０Ｌ駆動用の左ドライブシャフト３３Ｌと、右走行部２０Ｒ駆動用の右ドライブシャフト３３Ｒとにそれぞれ伝動される。

上記第３プーリ２９の動力は、伝動プーリ３４と、該伝動プーリ３４及び第３プーリ２９とに掛け回される伝動ベルト３６を介して伝動プーリ３４と一体回転する伝動軸Ｓ２に伝動される。伝動ベルト３６には、伝動ベルト３６のテンションを調整するテンションプーリ等から構成される作業機クラッチ３７が設けられ、該作業機クラッチ３７により出力軸Ｓ１から伝動軸Ｓ２への動力伝動の入切（断続）を行う。

伝動軸Ｓ２の動力は、該伝動軸Ｓ２と一体回転する伝動プーリ３８及び伝動プーリ３９に伝動される。なお、駆動軸Ｓ２は、唐箕ファン１２の回転軸も兼ねている。

伝動プーリ３８の回転動力によって、脱穀部１を構成する扱胴８及び処理胴９と、排藁チェーン６とが駆動される。具体的には、伝動プーリ３８の動力が伝動ベルト４１及びベベルギヤ４２等を介して伝動軸Ｓ３に伝動される。この伝動軸Ｓ３の動力によって扱胴８と処理胴９を回転駆動させる。くわえて、扱胴８の動力は伝動ベルト４３等を介して排藁チェーン６に伝動される。

伝動プーリ３９の回転動力によって、選別部２を構成する揺動選別体１１、排塵ファン１３、副送風ファン１４、一番ラセン１６、揚穀ラセン１７、二番ラセン１８及び還元ラセン１９が駆動される。具体的には、上記伝動プーリ３９と、２つの伝動軸Ｓ４，Ｓ５にそれぞれ取付固定される伝動プーリ４４，４６とに掛け回される伝動ベルト４７によって、伝動プーリ３９の動力が上記２つの伝動軸Ｓ４，Ｓ５に伝動される。そして、伝動軸Ｓ４の動力によって揺動選別体１１、副送風ファン１４、一番ラセン１６、揚穀ラセン１７、二番ラセン１８及び還元ラセン１９が駆動されるとともに、伝動軸Ｓ５の動力によって排塵ファン１３が駆動される。

上記第４プーリ３０の動力は、発電機５１（発電装置）の入力軸Ｓ６と、入力軸Ｓ６と一体回転する入力プーリ４８と、第４プーリ３０及び入力プーリ４８に掛け回される入力ベルト４９とを介して、発電機５１に入力される。

上記発電機５１は、ハイブリットコントローラ５２（コントローラ）を介して、バッテリ５３（蓄電装置，ハイブリット用バッテリ）及び２つのモータ５４，５６（電動モータ）に電気的に接続されている。なお、上記蓄電装置５２はバッテリの他、キャパシタ等によって構成してもよい。

入力軸Ｓ６に動力を伝動することにより、発電機５１から電気を発電する。発電機５１からの電力は、ハイブリットコントローラ５２を介して、上記バッテリ５３及び２つのモータ５４，５６に供給される。すなわち、発電機５１は、エンジン２４からの動力によってバッテリ５３及び２つのモータ５４，５６への供給電力を発電するように構成されている。

なお、バッテリ５３で蓄えた電力もハイブリットコントローラ５２を介して２つのモータ５４，５６に供給可能であるため、上記２つのモータ５４，５６は発電機５１側からの電力（電流）供給又はバッテリ５３側からの電力（電流）供給によって駆動され、一方のモータ５４の動力が上記カッター部７及び拡散ラセン１０に伝動され、他方のモータ５６（刈取搬送モータ）の動力が上記フィードチェーン４及び前処理部５に伝動される。

刈取搬送モータ５６からフィードチェーン４及び前処理部５への動力伝動について、具体的に説明すると、刈取搬送モータ５６の出力軸Ｓ７がギヤケース５７（刈取搬送ギヤケース）に入力される。上記ギヤケース５７は、２つの伝動軸Ｓ８，Ｓ９に異なる変速比で、出力軸Ｓ７の動力を変速伝動するように構成されている。

一方の伝動軸Ｓ８はフィードチェーン４を駆動させる。他方の伝動軸Ｓ９の動力は、この伝動軸Ｓ９と一体回転する伝動プーリ５８と、前処理部５を駆動させる駆動軸Ｓ１０（前処理部駆動軸）と、駆動軸Ｓ１０と一体回転する駆動プーリ５９と、伝動プーリ５８及び駆動プーリ５９に掛け回される駆動ベルト６１とにより、前処理部５に伝動され、前処理部５の刈取刃や搬送体を駆動する。なお、駆動ベルト６１には、駆動ベルト６１のテンションを調整するテンションプーリ等から構成される刈取クラッチ６２が設けられ、この刈取クラッチ６２によりギヤケース５７から前処理部５への動力伝動の入切（断続）を行う。

以上のように、走行部２０Ｌ，２０Ｒと、作業装置３における脱穀部１、選別部２がエンジン３１の動力によって駆動される一方で、作業装置３の前処理部５、カッター部７及び拡散ラセン１０が２つのモータ５４，５６の動力によって駆動される。

本コンバインは、エンジン２４の動力によって発電機５１により電気を発電する発電モードと、発電機５１による発電を停止させる発電停止モードとの２モードを有し、この２つのモードの切換を適宜行うことにより、高負荷時におけるエンジン回転数の低下を防止している。

次に、本コンバインのモード切換について説明する。
図４は、本コンバインの制御ブロック図である。本コンバインは、制御部であるメインマイコン６３と、該メインマイコン６３と通信可能に接続された前述のハイブリットコントローラ５２とにより制御装置６４を構成している。

メインマイコン６３の入力側には、刈取クラッチ６２の入切操作を行う刈取クラッチ操作手段である刈取スイッチ６６と、作業機クラッチ３７の入切操作を行う作業機クラッチ操作手段である作業機スイッチ６７と、刈取クラッチ６７の入切状態を検出する刈取クラッチ状態検出手段６８と、作業機クラッチ３７の入切状態を検出する作業機クラッチ状態検出手段６９と、トランスミッション３２側に設けられて車速（機体の走行速度）を検出する車速検出手段７１（回転センサ）と、刈取穀稈の前処理部５やフィードチェーン４による搬送速度を検出する搬送速度検出手段７２と、エンジン２４の回転数を検出することによりエンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段７３（回転センサ）と、刈取穀稈が前処理部５やフィードチェーン４によって脱穀部１側に搬送されているか否かを検出する搬送穀稈検出手段７４（穀稈センサ）と、機体の操向操作を行う操向レバー７５の操作量を検出する操向レバーポテンショ７６と、機体の前後進操作を行う主変速レバー８０の操作量を検出する主変速レバーポテンショ７７と、前処理部５の対地高さを検出する刈取高さ検出手段７８（刈高センサ，超音波センサ）とが接続されている。

なお、上記搬送速度検出手段７２は伝動軸Ｓ９に設けられる回転センサであり、この伝動軸Ｓ９の回転数を検出することにより伝動軸Ｓ８の回転数を算出し、前処理部５やフィードチェーン４の穀稈搬送速度を検知する。また、エンジン負荷検出手段７３は、エンジン２４の出力軸Ｓ１のトルクを検出するトルクセンサにより構成してもよい。

一方、メインマイコン６３の出力側には、オペレータの刈取スイッチ６６の入切操作に基づき刈取クラッチ６２を入切作動させる刈取クラッチモータ７９と、オペレータの作業機スイッチ６７の入切操作に基づき作業機クラッチ３７を入切作動させる作業機クラッチモータ８１とが接続されている。

上記ハイブリットコントローラ５２は、上記発電機５１及びバッテリ５３と電気的に接続されている他、インバータ８２を介して上記２つのモータ５４，５６と電気的に接続されている。そして、このハイブリットコントローラ５２は、メインマイコン６３からの制御信号に基づいて制御されており、発電機５１からの電力が供給される場合（発電モード時）に、発電機５１からの電力をバッテリ５３を介して２つのモータ５４，５６に供給する間接供給モードと、発電機５１からの電力をバッテリ５３を介さずに直接的に２つのモータ５４，５６に供給する直接供給モードと、発電機５１から電力が供給されない場合（発電停止モード時）に、バッテリ５３に蓄えた電力を２つのモータ５４，５６に供給するバッテリ供給モードとを有している。

本コンバインは、上記車速検出センサ７１又は主変速レバーポテンショ７７によって停止状態からの機体発進を検出する機体発進検出手段を構成している。

また、上記操向レバーポテンショ７６によって機体旋回を検出する旋回検出手段を構成している。具体的には、操向レバーポテンショ７６が操向レバー７５の操作量（中立位置から変位量）が所定以上になっていることを検知することにより機体旋回の検出を行う。

また、刈取クラッチ状態検出手段６８、刈高センサ７８、穀稈センサ７４及び主変速レバーポテンショ７７によって、刈取作業検出手段を構成している。具体的には、刈取クラッチ状態検出手段６８により前処理部５の駆動を検出し、刈高センサ７８により前処理部５の対地高さが所定高さ（本コンバインでは３００ｍｍ）以下であることを検出し、穀稈センサ７４により刈取穀稈が脱穀部１に向かって搬送されていることを検出し、主変速レバーポテンショ７７により機体前進走行を検出し、これらの検出結果に基づいて本コンバインが刈取作業中であるか否かの検出を行う。

なお、本コンバインでは、刈取クラッチ状態検出手段６８、刈高センサ７８、穀稈センサ７４及び主変速レバーポテンショ７７の４つを用いて刈取作業検出手段を構成しているが、これらの内の一部を用いて刈取作業検出手段を構成してもよいし、これ以外のセンサ等を用いて刈取作業検出手段を構成してもよい。

さらに、本コンバインは、発電機５１の発電を停止させる停止手段を備えている。停止手段は、エンジン２４から発電機５１への動力伝動経路の途中に設けられ、エンジン２４から発電機５１への動力伝動を入切（断続）するクラッチ（例えば、上記入力ベルト４９のテンションを調節するテンションプーリ等により構成されるテンションクラッチ）により構成される。

なお、停止手段は、制御装置６４から発電機５１に発電停止信号を出力することにより構成してもよい。制御装置６４からの電気的な発電停止信号を受信した発電機５１は、発電を停止して入力軸Ｓ６を空転させるため、エンジン２４の負荷が低減される。

制御装置６４は、刈取スイッチ６６や作業機スイッチ６７の入操作を検出すると、刈取クラッチモータ７９又は脱穀クラッチモータ８１を介して刈取クラッチ６２又は作業機クラッチ３７の入作動を開始させ、その後、刈取クラッチ状態検出手段６８又は作業機クラッチ状態検出手段６９の入状態が検出されると刈取クラッチモータ７９、脱穀クラッチモータ８１の駆動を停止させる。

また、制御装置６４は、刈取走行時、車速検出手段７１及び搬送速度検出手段７２によって、機体の走行速度に刈取穀稈の脱穀部１への搬送速度が連動するように、前処理部５及びフィードチェーン４の駆動制御を行う。具体的には、走行速度が速くなると搬送速度を速くなる一方で走行速度が遅くなると搬送速度も遅くなるように、前処理部５及びフィードチェーン４の駆動を制御する。

以上により、本コンバインは、エンジン負荷検出手段７３、機体発進検出手段、旋回検出手段７６及び刈取作業検出手段等からの検出情報に基づいて、制御装置６４及び停止手段を介して、発電モードから発電停止モード又は発電停止モードから発電モードへのモード切換を行う。

具体的には、エンジン負荷検出手段７３によりエンジン２４への負荷が高いこと（エンジン２４の回転数が低下していること）が検出されると、発電モードから発電停止モードへのモード切換が行われる。また、機体発進検出手段により、機体停止状態からの発進が検出された場合、発電モードから発電停止モードへのモード切換を行う。

さらに、旋回検出手段７６の検出に基づき、旋回検出が行われた場合には常にモード切換（発電モード→発電停止モード）を行ってもよい。また、刈取作業検出手段を条件に加えて、前処理負荷や脱穀選別負荷によりエンジン負荷が大きくなる刈取作業中における旋回検出時のみモード切換を行ってもよい。くわえて、刈取作業検出手段及び旋回検出手段７６により、刈取作業終了後所定時間経過前における機体旋回が検出された場合に刈取作業終了後（直後）の機体旋回と判断して、モード切換を行ってもよい。

上記以外でも、本コンバインへの負荷が高くなると予想される場合には、発電モードから発電停止モードへのモード切換を行い、エンジン負荷を低減させる。一方、本コンバインへの負荷が低くなると、発電停止モードから発電モードへのモード切換を行い、上記バッテリ５３に電力を蓄えて、次の高負荷時に備える。

以上のように構成される本コンバインよれば、高負荷時にはバッテリ供給モードへの切換を行って発電停止モードに移行し、バッテリ５３に蓄えた電力によって作業装置３の一部を駆動させることによりエンジン負荷を低減させるため、作業装置３の作動不良を防止しながら各部を適切に駆動させることが可能になる。一方、負荷がそれほど高くない通常時には間接供給モードに切換わり発電モードに移行してバッテリ５３に電力が蓄えられるため、発電停止モード時にバッテリ切をおこす事態が防止される。なお、通常時に、バッテリ５３が十分に充電されている場合、直接供給モードに切換えて、バッテリ５３に電力を充電しないようにしてもよい。

なお、本コンバインは、エンジン負荷検出手段、機体発進検出手段、旋回検出手段７６及び刈取作業検出手段の全てを備えこれらの検出結果に基づいて発電モードと発電停止モードの切換制御を行っているが、上記検出手段の一部を省略して、上記切換制御を行ってもよい。この場合には、省略した検出手段を構成するセンサ等が不要になり、製造コストを低く抑えることが可能になる。

例えば、エンジン負荷検出手段のみによって上記切換制御を行ってもよし、エンジン負荷検出手段を省略して機体発進検出手段、旋回検出手段７６及び刈取作業検出手段のみによって上記切換制御を行ってもよい。ちなみに、機体発進検出手段、旋回検出手段７６及び刈取作業検出手段のみによって上記切換制御を行う場合には、機体発進時又は旋回時のみに発電を停止するため、エンジン負荷が高い状態が継続した場合でも、発電停止状態が継続しないため、バッテリ切を起す事態が防止される。

本発明を適用したコンバインの側面図である。本発明を適用したコンバインの平面図である。本コンバインの動力伝動系統図である。本コンバインの制御ブロック図である。

符号の説明

１脱穀部
２選別部
３作業装置（作業部）
５前処理部（刈取部）
７カッター部（後処理部）
１０拡散ラセン（後処理部）
２０Ｌ走行部（左走行部）
２０Ｒ走行部（左走行部）
２４エンジン
５１発電機（発電装置）
５３バッテリ（蓄電装置，ハイブリット用バッテリ）
５４モータ（電動モータ）
５６モータ（電動モータ，刈取搬送モータ）
７３エンジン負荷検出手段（回転センサ）
７６操向レバーポテンショ（旋回検出手段）

Claims

機体を走行させる走行部（２０Ｌ），（２０Ｒ）と、穀稈の刈取りを行う刈取部（５）、刈取り穀稈の脱穀処理を行う脱穀部（１）、脱穀処理された処理物の選別処理を行う選別部（２）及び脱穀処理後の排藁等の処理を行う後処理部（７），（１０）等を有する作業部（３）と、各部を駆動させるエンジン（２４）とを備えたコンバインにおいて、電動モータ（５４），（５６）、該電動モータ（５４），（５６）に電力を供給する蓄電装置（５３）及び発電装置（５１）を設け、前記作業部（３）の少なくとも一部を電動モータ（５４），（５６）によって駆動せしめ、エンジン（２４）からの動力によって蓄電装置（５３）又は電動モータ（５４），（５６）側への供給電力を発電するように発電装置（５１）を構成し、発電装置（５１）の発電を停止させる停止手段を備え、エンジン（２４）高負荷時に前記停止手段を介して発電装置（５１）による発電を停止してエンジン（２４）の負荷を低減させるコンバイン。
エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段（７３）を備えることにより、エンジン（２４）の高負荷を検出する請求項１のコンバイン。
機体旋回を検出する旋回検出手段（７６）を設けることにより、エンジン（２４）の高負荷を検出する請求項１又は２のコンバイン。