JP4068870B2 - トルクリミッタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、装置に一定範囲のトルクを伝達するトルクリミッタにおいて、該トルクリミッタが作動を開始するタイミングの精度（以下「作動精度」とする）を高め、装置への過負荷軽減等を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コンバインでは、刈取部の前部に、穀稈を分草する分草板や、穀稈を起立させて後方の掻込装置や各搬送装置に送り込む引起し装置が配設され、該引起し装置は、外周上に一定間隔で複数のタインを設けたチェーンと、該チェーンを覆う引起ケース等から構成される。そして、左右方向に列設した引起ケースからは、タインが対向して突出され、穀稈を取り入れ、引き起こす、引起し作用面が形成されており、該引起し作用面において、エンジンから引起し駆動軸を介して伝達される動力によりチェーンが回転駆動され、該チェーン上のタインが上昇する構成となっている。しかし、作物が倒伏し、コンバインの走行速度が速すぎる場合や木片等固いものを巻き込んだ場合等には、引起し装置に過大な負荷がかかり、引起し作用面で詰まりが発生したり回転が停止し、甚だしい場合には、タインの折損やチェーンの破断等が発生する、という問題があった。そこで、エンジンから刈取部へ動力を伝達する刈取入力軸に連結された回動ギアケース等に、爪式トルクリミッタやピンなどの動力断接装置を設け、過負荷時には動力を遮断できるようにしている。なお、この爪式トルクリミッタは、爪状の係合体間に付勢バネなどで加圧して滑り摩擦抵抗を付与しておき、所定のトルクが作用すると、この滑り摩擦抵抗にうち勝って係合体間が摺動して動力が遮断されるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、該動力断接装置に前記爪式トルクリミッタを用いると、係合体間が摺動する際の騒音が大きく、加えて、低速・高荷重の負荷が作用すると、係合体間に介在する潤滑油の油膜が損なわれ易いため、静摩擦と動摩擦が間欠的に作用して前記滑り摩擦抵抗が不安定となり、作動精度が悪い、という問題があった。さらに、作業効率改善の観点から、このようなトルクリミッタなどの動力断接装置が作動する前に、事前に引起し装置への過負荷を検知することにより、タインの折損やチェーンの破断等の引起し装置の破損だけでなく、引起し作用面での詰まりの発生や回転駆動の停止による作業中断をも未然に防止可能な技術が、強く求められている。また、前記動力断接装置は、刈取部への動力入力部の入口近傍に配置されており、刈取部の動力伝達経路の最下手側にある引起し装置からは最も遠い位置にあるため、引起し装置にかかる負荷は、動力伝達経路途中の多数の分岐位置などで増減されて動力断接装置まで正確に伝わらない。そのため、該動力断接装置による動力遮断時が、引起し装置に破損等の起こる実際の過負荷時と一致せず、作動精度が一層悪化する、という問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
装置に一定範囲のトルクを伝達するトルクリミッタ（３）において、前記装置を駆動する駆動軸又は入力軸の軸芯を中心に回転する駆動体であるアウターディスク（１２１）と、該アウターディスク（１２１）の回転軌道に沿って配設された複数のローラ（１２３）と、該ローラ（１２３）を挟んで前記アウターディスク（１２１）に軸方向に対向する従動体であるインナーディスク（１２０）と、前記ローラ（１２３）を一定間隔で転動自在に保持する保持体であるケージ（１２２）とを備えると共に、該ローラ（１２３）の転動軸（１３３）を、前記アウターディスク（１２１）の回転軸芯を含む平面に対して傾斜させて構成し、前記アウターディスク（１２１）とインナーディスク（１２０）との間の圧力を外部より調整する作動圧調整機構を設け、前記トルクリミッタ（３）は、潤滑油が循環可能な油路を形成して強制潤滑可能な構造とし、該強制潤滑可能構造は、アウターケース（１２４）内側に、内油溜まり（１５２）を形成し、アウターケース（１２４）外側に、外油溜まり（１５３）を形成し、前記アウターケース（１２４）に複数の油孔（１２４ａ）を開口し、前記内外の油溜まり（１５２・１５３）間を連通すると共に、前記駆動軸又は入力軸に、軸芯方向の途中から半径方向に屈曲された油路（１５１）を穿孔し、前記インナーディスク（１２０）の内周縁に切り込みを入れて油路（１２０ａ・１２０ａ）を形成し、前記内油溜まり（１５２）内を軸心方向に連通して、潤滑油が内油溜まり（１５２）内を自由に流れるように構成し、該トルクリミッタ（３）が回転すると、遠心力や、前記アウターディスク（１２１）とケージ（１２２）とインナーディスク（１２０）からなる積層部（１２７）内での加圧力等によって、潤滑油が前記アウターケース（１２４）の複数の油孔（１２４ａ）、前記駆動軸又は入力軸の油路（１５１）、前記インナーディスク（１２０）の油路（１２０ａ）を介して流動し、トルクリミッタ（３）を強制的に潤滑する構成としたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１はコンバインの全体左側面図、図２は同じく平面図、図３は同じく右側面図、図４は同じく正面図、図５はエンジンから刈取部各部への動力伝達構成を示すスケルトン図、図６は刈取部の側面図、図７は引起し縦フレームの側面一部断面図、図８は同じく下部の側面一部断面図、図９は第２トルククラッチの側面一部断面図、図１０は引起し変速装置の側面一部断面図、図１１は第１トルククラッチの側面一部断面図、図１２は引起し縦フレーム上部の側面一部断面図、図１３はアウターケースの側面断面図、図１４は同じく平面図、図１５は押さえプレートの側面断面図、図１６はアウターディスクの側面断面図、図１７はケージの側面断面図、図１８は同じく平面図、図１９はインナーディスクの側面断面図、図２０は同じく平面図、図２１は積層部の分解斜視図、図２２は過負荷防止機構の制御ブロック図、図２３は同じくフローチャートである。
【０００６】
初めに、本発明に係わるコンバインの全体構成について、図１乃至図４により説明する。なお、本実施例では、本発明を、コンバインの刈取部、及び該刈取部に搭載したトルクリミッタによって説明しているが、本発明の適用範囲は、トラクタ、田植機、除雪機、運搬機、野菜収穫機などのいわゆる農業機械・道路機械等や、それに搭載したトルクリミッタであってもよく、作動精度が問題となる装置への適用であれば、特に、限定されるものではない。コンバインは、左右のクローラ式走行装置１８Ｌ・１８Ｒにより走行可能とし、１９Ｌ・１９Ｒは、トラックフレーム１に架設する左右の機体フレーム、２０は、フィードチェーン２３等を左側に張架して扱胴２１及び処理胴を内蔵する脱穀部、７１は、該脱穀部２０の下方に位置し、脱穀された穀粒を選別する選別装置、２９は、該選別装置７１により選別された穀粒を揚穀筒３０を介して搬入する穀粒タンク、１７は、該穀粒タンク２９の穀粒を機外に搬出する排出オーガであり、２７は、排藁チェーン２８の終端を臨ませる排藁処理部である。
【０００７】
そして、２２は、刈刃２４や引起し装置３１等を備える刈取部、３４は、該刈取部２２後方で、丸型の操向ハンドル３２や運転席３３を配置したキャビン、７０は、該キャビン３４側方の左機体フレーム１９Ｌ前部上で、前記刈取部２２を上下又は左右に回動自在に支持する回動支持部、２５は、該回動支持部７０上の刈取部２２を、刈取フレーム２６を介して昇降させる油圧シリンダである。
【０００８】
前記キャビン３４の下方で前記右機体フレーム１９Ｒの前部には、エンジン３５、該エンジン３５冷却用のラジエータ１０２などからなる空冷装置２、及びミッションケース３６が配置され、エンジン３５からの動力により、クローラ式走行装置１８Ｌ・１８Ｒを駆動して走行すると共に、穀稈をコンバインの前方から連続的に刈取って脱穀するように構成している。
【０００９】
次に、エンジン３５から刈取部２２の入力部までの動力伝達構成について、図５、図６により説明する。エンジン３５には、図示せぬピストンの往復運動を回転運動に換えるクランク軸５１が機体前後方向に延設され、該クランク軸５１前端は、自在継手付きドライブシャフト６３を介して、ミッションケース３６上部に付設された入力ケース７９に連結されている。
【００１０】
該入力ケース７９の左側面には、静油圧式無段変速装置（以下「ＨＳＴ」とする）を収納するＨＳＴケース１１８が設けられ、該ＨＳＴケース１１８内には、前方から順に旋回用ＨＳＴ３８、直進用ＨＳＴ３７が配設され、該直進用ＨＳＴ３７からは、直進用ＨＳＴ３７の出力軸である直進モータ軸１１４に連結した直進駆動軸８１が左側方に突設されており、エンジン３５からの回転力を、直進用ＨＳＴ３７内で正逆の回転方向と回転数増減の制御を行った後、ミッションケース３６内に伝達する一方、直進駆動軸８１からも走行速度に比例した駆動力を出力するようにしている。
【００１１】
そして、前記エンジン３５の左側方には、各処理系へ適正速度を分配可能なカウンターケース６４が配設され、該カウンターケース６４からは、複数の入力軸７５・７６や出力軸９１・９２・９３・９４が突設されている。このうちの車速同調入力軸７５には、ベルト６５を介して前記直進駆動軸８１が連結されており、直進用ＨＳＴ３７からの走行回転をカウンターケース６４内に入力するようにしている。
【００１２】
該カウンターケース６４内においては、車速同調入力軸７５は、ワンウェイクラッチ６１、刈取変速装置６２及び複数のギアを介して前記刈取出力軸９２に連結され、更に、該刈取出力軸９２は、前記回動支点部７０に設けた中間伝達機構７７を介して刈取入力軸７２に連結連動されている。
【００１３】
該中間伝達機構７７においては、回動支持部７０が、前記機体フレーム１９等からなる構成フレーム上に立設された側面視台形の左右の支持台１５４・１５５と、該両支持台１５４・１５５上部間に左右方向に橋架された支持体１５６とから構成されており、該支持体１５６の左部には、前記刈取フレーム２６の後左端を嵌装支持するための支持孔１５６ａが開口され、該支持孔１５６ａを中心に、刈取部２２を機体左方に回動してサイドオープンできるようにしている。
【００１４】
該支持孔１５６ａには回動体１５８が水平回動可能に枢支され、該回動体１５８には、入力軸１０１の右部が上下回動可能に軸支されると共に、該入力軸１０１右部上には中間ギア１０７が固設されている。一方、入力軸１０１の左端には、刈取入力プーリ１０４が固設され、該刈取入力プーリ１０４は、前記刈取出力軸９２上の出力プーリ９６とベルト１０６により連結連動され、該ベルト１０６の途中部には、テンションプーリ１０３が配置されると共に、該テンションプーリ１０３は、牽引バネ１０５によって前斜め下方に向かって常時付勢されており、刈取部２２を左方にサイドオープンした場合でもベルト１０６が弛まないようにしている。
【００１５】
そして、前記中間ギア１０７には刈取入力ギア１０８が噛合され、該刈取入力ギア１０８には前記刈取入力軸７２の左端が連結され、該刈取入力軸７２を介して、前記直進用ＨＳＴ３７から伝達されてきた車速同調回転を刈取部２２に入力できるようにしている。
【００１６】
次に、刈取部２２の構造、及び該刈取部２２内における動力伝達構成について、図１、図５、図６により説明する。前記回動体１５８から右方には、刈取入力軸７２を内部に軸支する筒状の第１刈取フレーム３９が延設され、該第１刈取フレーム３９の右側より前下方には、筒状の第２刈取フレーム４０が延設され、該第２刈取フレーム４０の下端は、左右横方向に伸延する筒状の第３刈取フレーム４１の途中部に連結されている。
【００１７】
そして、該第３刈取フレーム４１の左側端部より前上方へ向けては、筒状の引起し縦フレーム４２を立ち上げるとともに、該第３刈取フレーム４１の右側端部より前上方へ向けて、図示せぬ支持フレームを立ち上げ、両フレームの上端間には引起し横フレーム４３を横架している。該引起し横フレーム４３の左右途中部より後方には、水平フレーム４４を突設し、該水平フレーム４４下面途中部より図示せぬフレームを前記第２刈取フレーム４０の途中部に固設している。更に、前記第３刈取フレーム４１の左右側部からは、それぞれ前方へ向けて左右一対の下側連結フレーム４５・４５を延設している。
【００１８】
このような複数のフレームから成る刈取フレーム２６の前部には、穀稈を起立させる引起し装置３１や、穀稈を分草する分草板４６が配設され、このうちの引起し装置３１は、複数の引起タイン４７を有する引起しケース４８より構成されており、該引起しケース４８の下部は、前記下側連結フレーム４５の途中部より上方に立設した支持体４９の上部に固設されている。そして、引起ケース４８の引起タイン４７は対向するようにして配置することにより、穀稈を取り入れて引き起こす作用面を設けて６条分を引き起こすようにしている。なお、下側連結フレーム４５の前後途中部間には、刈刃装置５０が支持フレーム５２を介して固設されている。
【００１９】
また、前記引起し装置３１より後方には各搬送装置が配設されている。つまり、引起し装置３１の引起ケース４８の直後方には、引き起こされた穀稈の株元側を掻込むスターホイル５３や掻込ベルト５４から成る掻込装置５５と、掻込んだ穀稈株元を切断する前記刈刃装置５０とが設けられ、さらに、該刈刃装置５０の上方には、前記掻込装置５５により掻き込まれた穀稈の株元を後方に送る複数の下部搬送装置５６が配置されている。該下部搬送装置５６上方には、刈取穀稈の穂部を搬送する複数の上部搬送装置５７や穂先搬送装置５８が配置されている。
【００２０】
そして、前記下部搬送装置５６終端位置において、穀稈の株元側は、下部搬送装置５６後方の縦搬送装置５９に受け継がれると共に、穀稈の穂先側は、上部搬送装置５７の後半部で挟持して搬送され、その後、縦搬送装置５９の送り終端部の補助搬送チェーン６０に受け継がれ、前記フィードチェーン２３に適正姿勢で穀稈を受け継ぎ、穂先を後方の脱穀部２０に供給して脱穀処理するようにしている。
【００２１】
このような構造の刈取部２２内において、各駆動部への動力は次のようにして伝達される。すなわち、前記第１刈取フレーム３９内部に枢支された刈取入力軸７２の右端部にはベベルギア８７が固設され、該ベベルギア８７はベベルギア８８に噛合され、該ベベルギア８８は、前記第２刈取フレーム４０内に前後方向に枢支された刈取縦軸８２の後端に固設されている。そして、該刈取縦軸８２の前端は、ベベルギア８９・９０を介して、前記第３刈取フレーム４１内の刈取横軸８３に左右略中央で連結連動され、該刈取横軸８３の左端は、前記引起し縦フレーム４２に内装された引起し第１入力軸８４の下端に、ベベルギア９７・９８及び第２トルクリミッタ４を介して連結連動されている。
【００２２】
この引起し縦フレーム４２内において、前記引起し第１入力軸８４の上方には、引起し第１入力軸８４に平行に引起し第２入力軸８５が軸支され、該引起し第１入力軸８４と引起し第２入力軸８５との間は、引起し変速装置６６を介して高速・中速・低速の３段変速可能に連結され、さらに、該引起し第２入力軸８５の上部は、第１トルクリミッタ３及びベベルギア９９・１００を介して、前記引起し横フレーム４３内で左右方向に軸支された引起し駆動軸８６に連結連動されている。
【００２３】
該引起し駆動軸８６上には複数のベベルギア６７が固設され、該ベベルギア６７は複数のベベルギアを介して伝動軸６９に連結され、該伝動軸６９の前端にはスプロケット６８が固設されており、該スプロケット６８を駆動スプロケットとしてチェーンが巻回され、引起し駆動軸８６からの動力により、チェーン外周に固設された前記引起タイン４７が回転駆動するようにしている。一方、伝動軸６９の後端は、前記穂先搬送装置５８内で巻回されたチェーン７４の駆動軸１１１に、連結パイプ１０９を介して連結されており、該チェーン７４外周に固設されたタイン７３も、前記引起タイン４７と同時に回転駆動するようにしている。
【００２４】
また、前記上部搬送装置５７・縦搬送装置５９の駆動軸は、連結パイプ１１０に内設された複数の伝達軸やベベルギアを介して前記刈取縦軸８２に連結連動されて、さらに、前記下部搬送装置５６、及び掻込装置５５のスターホイル５３や掻込ベルト５４の駆動軸は、複数の伝達軸やベベルギアを介して伝達軸１１５の右端に連結され、該伝達軸１１５の左端は、ベベルギア１１６・１１７を介して前記引起し第１入力軸８４の途中部に連結連動されている。
【００２５】
次に、前記引起し装置３１までの動力伝達経路内に設けた前記第１トルクリミッタ３に関し、その詳細な配置構成と構造について、図７、図１０乃至図２４により説明する。図７に示すように、第１トルクリミッタ３は、引起し縦フレーム４２の上端部近傍に、つまり、引起し第２入力軸８５から引起し駆動軸８６への動力伝達位置にあたるベベルギア９９・１００の上手側から、前記引起し変速装置６６までの間に配置されている。
【００２６】
そして、図７、図１１、図１３乃至図２１、図２４に示すように、前記引起し第２入力軸８５の駆動側にあたるアウター側軸８５ａの上部に、引起し縦フレーム４２に軸支された回動体１２９の下部が外嵌して上下摺動可能にスプライン嵌合され、該回動体１２９の上端外側面には、筒状のアウターケース１２４の下端が外嵌固定されている。
【００２７】
該アウターケース１２４の内には、ドーナツ盤状の複数のアウターディスク１２１・１２１・・・が、軸芯方向に摺動可能にスプライン嵌合されると共に、隣接するアウターディスク１２１間にはドーナツ盤状のインナーディスク１２０・１２０・・・が配置されており、該インナーディスク１２０は、引起し第２入力軸８５の従動側にあたるインナー側軸８５ｂの外周に、軸芯方向に摺動可能にスプライン嵌合されている。そして、該インナーディスク１２０と前記アウターディスク１２１との間には、多数のローラ１２３・１２３・・・が引起し第２入力軸８５の軸芯を中心とした回転軌道に沿って配設されると共に、該ローラ１２３・１２３・・・は、ドーナツ盤状のケージ１２２に円周方向に開口された多数の孔１２２ａ内に転動自在に収容されている。なお、ゲージ１２２が前記インナーディスク１２０側やアウターディスク１２１側にずれて倒れ込んだり、ゲージ１２２自体の剛性が不足してトルクリミッタ作動中にゲージ１２２が変形したりするのを防ぐため、図１８に示すように、ケージ１２２には、軸心方向に肉厚の外縁部１２２ｂを設けているが、この倒れ込み等が特に問題にならない場合には、図２４に示すように、前記外縁部１２２ｂを省くようにしてもよい。この場合には、トルクリミッタ３内部の内油溜まり１５２内の潤滑油が回動に伴う遠心力によって半径方向に流動する際、外縁部１２２ｂによって邪魔されることがないため、潤滑油はトルクリミッタ３外部の外油溜まり１５３に更に円滑に流れ出し、後で詳述する強制潤滑による潤滑効率を一層高めることができるのである。
【００２８】
これらアウターディスク１２１・ケージ１２２・インナーディスク１２０等から成る積層部１２７の一方には、インナー側軸８５ｂ上部にスプライン嵌合された前記ベベルギア９９が配置される。積層部１２７の他方には、インナー側軸８５ｂにスプライン嵌合された押えプレート１２５が配置されている。そして、該押えプレート１２５は、インナー側軸８５ｂの鍔部１３２に外嵌固定された皿バネなどの弾性部材１２６によって付勢されており、前記積層部１２７が、ベベルギア９９と押えプレート１２５との間で常時一定の圧力（以下「積層間圧」とする）で加圧された状態となっている。ここで、図１８に示すように、前記ローラ１２３は、転動軸１３３が駆動体１２１の回転軸を含む平面１３４に対して角度θだけ傾斜するように配置されている。
【００２９】
このような構成において、引起し第２入力軸８５のアウター側軸８５ａを回転駆動させると、回動体１２９と一緒にアウターケース１２４が回動し、各ローラ１２３がアウターディスク１２１とインナーディスク１２０に接しながら転動し、これに追従してケージ１２３も回転する。その際、各ローラ１２３は、アウターディスク１２１の回転軌道に対して前記角度θだけ傾斜した方向１３５に転動しようとするのを、ケージ１２２で規制されながらアウターディスク１２１の回転軌道の方向１３６に沿って移動するため、前記積層間圧に比例した摩擦抵抗が発生し、しかも、各ローラ１２３は転動しながら滑り摩擦を発生させるので、静摩擦は発生せず、常に動摩擦による安定した摩擦抵抗力が得られるのである。
【００３０】
これに、前記引起し装置３１に過大な負荷がかかり、アウター側軸８５ａとインナー側軸８５ｂ間のトルク差が増加して、ローラ１２３による前記摩擦抵抗力を上回ると、アウターディスク１２１とインナーディスク１２０間が摺動するようになり、動力が遮断される。この際、第１トルクリミッタ３は、引起し装置３１を駆動する引起し駆動軸８６のすぐ上手位置にあたる引起し第２入力軸８５上に配設されており、引起し装置３１から第１トルクリミッタ３までの伝達経路長さを非常に短くすることができる。なお、第１トルクリミッタ３は、引起し駆動軸８６の始端部近傍に配置しても良く、引起し装置３１への負荷のかかり具合を正確に検出でき、負荷発生時には動力を迅速に遮断可能な位置であれば、引起し駆動軸８６上でもかまわない。
【００３１】
すなわち、機体前方に刈取部２２を配置し、該刈取部２２には、前から順に引起し装置３１、掻込装置５５、搬送装置５６・５７などを配設したコンバインにおいて、前記引起し装置３１を駆動する引起し駆動軸８６と引起し入力軸８４・８５との間にトルクリミッタ３を介設し、該トルクリミッタ３により、引起し装置３１への動力のみを断接可能な構成としたので、引起し装置３１からトルクリミッタ３までの経路長を短くすると共に分岐部を少なくして、該トルクリミッタ３が、引起し装置３１への過負荷時を正確に検知することができ、トルクリミッタ３の作動精度を向上させることができるのである。
【００３２】
さらに、図１８、図２１に示すように、前述の如く、トルクリミッタ３は、引起し駆動軸８６又は引起し入力軸８４・８５の軸芯を中心に回転する駆動体であるアウターディスク１２１と、該アウターディスク１２１の回転軌道に沿って配設された複数のローラ１２３と、該ローラ１２３を挟んで前記アウターディスク１２１に軸方向に対向する従動体であるインナーディスク１２０と、前記ローラ１２３を一定間隔で転動自在に保持する保持体であるケージ１２２とを備えると共に、該ローラ１２３の転動軸１３３を前記アウターディスク１２１の回転軸を含む平面１３４に対して傾斜させて構成したので、駆動体であるアウターディスク１２１と従動体であるインナーディスク１２０との間には、ローラ１２３による安定した滑り摩擦が発生し、トルクリミッタ３の作動精度を更に向上させることができる。
【００３３】
また、図１１、図１２に示すように、前記インナー側軸８５ｂ下部は、回動体１２９にブッシュ１１９を介して内挿支持されると共に、インナー側軸８５ｂ上部は、引起し縦フレーム４２と引起し横フレーム４３との間に介設された継手ケース１３７内に内挿され、該継手ケース１３７内に垂設されたガイドパイプ１４０により支持されている。そして、インナー側軸８５ｂ上端にはネジ部８５ｃが突設され、該ネジ部８５ｃは、前記継手ケース１３７上部に設けた作動圧調整ナット１３９に螺挿されており、該作動圧調整ナット１３９を回動することにより、インナー側軸８５ｂを上下動できるようにしている。さらに、作動圧調整ナット１３９には、取付蓋１３８が上方から覆設されており、該取付蓋１３８は、ボルト１４０・１４１により前記継手ケース１３７上部に着脱可能に設けられており、これら取付蓋１３８、作動圧調整ナット１３９等から作動圧調整機構１４３が形成されている。
【００３４】
このような構成において、取付蓋１３８を取り外して作動圧調整ナット１３９を回転して、インナー側軸８５ｂを下降させると、前記鍔部１３２も下降し、アウターディスク１２１とインナーディスク１２０間の間隔が大きくなり、弾性部材１２６による積層間圧が低下する。そのため、該積層間圧に比例するローラ１２３による摩擦抵抗力も低下し、より小さなトルク差で、アウターディスク１２１とインナーディスク１２０が摺動して動力が遮断されるようになる。一方、作動圧調整ナット１３９を逆回転してインナー側軸８５ｂを上昇させると、鍔部１３２も上昇してアウターディスク１２１とインナーディスク１２０間の間隔が小さくなり、弾性部材１２６による積層間圧が高くなる。そのため、より大きなトルク差で、初めてアウターディスク１２１とインナーディスク１２０が摺動して動力が遮断されるようになる。つまり、取付蓋１３８を取り外して作動圧調整ナット１３９でインナー側軸８５ｂを昇降させることにより、積層間圧を変化させてトルクリミッタ３の作動圧を容易に調整できるようにしており、これにより、作物の倒伏状況や密度、走行速度、搬送状況などによって変化する引起し装置３１への負荷に対し、トルクリミッタ３の作動感度を外部から容易に適正化することができる。
【００３５】
すなわち、トルクリミッタ３の駆動体であるアウターディスク１２１と従動体であるインナーディスク１２０との間の圧力を外部より調整する作動圧調整機構１４３を設けるので、作業者は、トルクリミッタ３の作動圧を、引起し装置３への負荷状況に応じた適正な値に迅速に設定することができ、引起し作用面で詰まりや、タインの折損、チェーンの破断等を確実に防止することができるのである。
【００３６】
また、図１１、図２２、図２３に示すように、前記ベベルギア９９の下端外周には検出用ギア９９ａが形成され、該検出用ギア９９ａの延長面上の引起し縦フレーム４２には、磁電形などの回転数センサ１４４が取り付けられ、該回転数センサ１４４のセンサ部１４４ａは、前記検出用ギア９９ａに対向して設けられており、従動側のインナー側軸８５ｂの回転数を検出可能としている。一方、前記回動体１２９の下端外周にも検出用ギア１２９ａが形成され、該検出用ギア１２９ａの延長面上の引起し縦フレーム４２にも、磁電形などの回転数センサ１４５が取り付けられ、該回転数センサ１４５のセンサ部１４５ａは、前記検出用ギア１２９ａに対向して設けられており、駆動側のアウター側軸８５ａの回転数を検出可能としている。
【００３７】
そして、これら回転数センサ１４４・１４５は、いずれもコントローラ５に接続され、該コントローラ５は、前記キャビン３４内に配置された警報ランプや警報アラームなどの警報装置１４８に接続されており、コントローラ５に入力された軸回転数信号に基づき、過負荷発生状態を作業者に報知するようにしている。更に、前記コントローラ５には、電動シフトモータ１４９を介して前記引起し変速装置６６が接続されると共に、電動クラッチモータ１５０を介して前記刈取変速装置６２が接続されており、前記コントローラ５に入力された軸回転数信号に基づき、引起し装置３１だけへの入力や、刈取部２２全体への入力を減速したり、中立位置にして動力を遮断できるようにして、過負荷防止機構１５７を形成している。
【００３８】
このような構成においては、回転数センサ１４４・１４５による引起し過負荷防止処理１５９は次のようにして行う。つまり、前記回転数センサ１４５により検出した駆動側のアウター側軸８５ａの回転速度Ｖ１と、前記回転数センサ１４４により検出した従動側のインナー側軸８５ｂの回転速度Ｖ２とを比較し（ステップ１６０）、該回転速度Ｖ２が前記回転速度Ｖ１よりも所定速度ＶＬ（以下「限界速度差」とする）以上小さくなった場合には、コントローラ５から警報信号が前記警報装置１４８に伝達され、警報装置１４８が作動する（ステップ１６１）。更に、図示せぬ自動制御スイッチを「ＯＮ」にしている場合には（ステップ１６２：Ｙ）、前記コントローラ５から駆動信号が前記電動シフトモータ１４９や電動クラッチモータ１５０に伝達され、引起し変速装置６６や刈取変速装置６２を中立にして動力を遮断したり、減速を行い（ステップ１６３）、手動モードにしている場合には（ステップ１６２：Ｎ）、作業者が引起し装置３１の状況から判断して、引起し変速装置６６や刈取変速装置６２などを操作するようにしている。なお、前記限界速度差を小さく設定すると軽度の詰まりでも過負荷防止機構１５７が作動し、大きく設定しすぎると過負荷防止機構１５７の作動開始が遅れ、タインの折損やチェーンの破断等が発生するため、適正な値に設定する必要がある。
【００３９】
すなわち、トルクリミッタ３の駆動体であるアウターディスク１２１と、従動体であるインナーディスク１２０に、それぞれ回転速度を検出する回転数センサ１４４・１４５を設け、該回転数センサ１４４・１４５により検出されたインナーディスク１２０の回転速度Ｖ２が、アウターディスク１２１の回転速度Ｖ１よりも所定速度である限界速度差ＶＬ以上小さくなると警報を発するようにしたので、トルクリミッタ３などの動力断接装置が作動する前に、事前に引起し装置３１への過負荷を検知することができ、タインの折損やチェーンの破断等の破損はもとより、引起し作用面での詰まりの発生や回転駆動の停止による作業中断をも未然に防止することができる。また、動力断接装置で誤動作が生じたような場合でも、引起し装置への過負荷を確実に防止することができるのである。
【００４０】
また、図１１に示すように、前記引起し第２入力軸のインナー側軸８５ｂと、アウターケース１２４内側との間に、前記内油溜まり１５２が形成され、アウターケース１２４外側と引起し縦フレーム４２内側との間に、前記外油溜まり１５３が形成され、さらに、アウターケース１２４下方の回動体１２９と、引起し縦フレーム４２内側との間には、下油溜まり１６１が形成されている。そして、円筒状のアウターケース１２４に複数の油孔１２４ａが半径方向に開口されており、前記内外の油溜まり１５２・１５３間を連通すると共に、インナー側軸８５ｂには軸芯方向の途中から半径方向に屈曲された油路１５１が穿孔されており、前記内油溜まり１５２と下油溜まり１６１との間を連通している。更に、図２０に示すように、ドーナツ盤状のインナーディスク１２０の内周縁には矩形状の切り込みを入れて油路１２０ａ・１２０ａを形成し、前記内油溜まり１５２内を軸心方向に連通して、潤滑油が内油溜まり１５２内を自由に流れるようにしている。
【００４１】
このような構成において、トルクリミッタ３を構成するアウターケース１２４、アウターディスク１２１、インナーディスク１２０、回動体１２９等が回動すると、潤滑油が、遠心力や前記積層部１２７内での加圧力等によって、前記油孔１２４ａ、油路１５１・１２０ａを介して隙間なく流動し、トルクリミッタ３が強制的に潤滑されるのである。
【００４２】
すなわち、トルクリミッタ３には、潤滑油が循環可能な油路１２０ａ・１２４ａ・１５１を形成して強制潤滑可能な構造とするので、摩擦面における潤滑油の油膜が損なわれることがなく、ローラ１２３による滑り摩擦が一層安定化し、トルクリミッタ３の作動精度を更に向上させることができる。また、トルクリミッタ３全体が油溜まり内に浸った状態にあるため、摩擦面での摺動に伴う騒音が一層小さくなり、装置周囲や作業等の環境改善を図ることができるのである。
【００４３】
ここで、前記引起し変速装置６６について説明する。図１０に示すように、前記引起し第１入力軸８４のアウター側軸８４ｂ上部には、上から順に大径ギア１６５、中径ギア１６６、小径ギア１６７が固設され、一方、前記アウター側軸８４ｂに平行に、引起し第２入力軸８５のアウター側軸８５ａが設けられ、該アウター側軸８５ａの上下端部には、内側面に噛合歯を固設した高速クラッチギア１６８と低速クラッチギア１７０が遊嵌され、このうちの高速クラッチギア１６８は前記大径ギア１６５に、低速クラッチギア１７０は前記小径ギア１６７に常時噛合されている。
【００４４】
さらに、この高速クラッチギア１６８と低速クラッチギア１７０との間には、左右両側面に噛合歯を固設した爪式クラッチ１６９が、左右摺動可能にスプライン嵌合されると共に、該爪式クラッチ１６９には、シフトフォーク１７２が係合され、該シフトフォーク１７２は、フォーク軸１７１上を移動可能に外嵌され、変速操作レバー１７３などの操作手段に連結連動されている。
【００４５】
このような構成において、変速操作レバー１７３を操作してシフトフォーク１７２により爪式クラッチ１６９を上方に摺動すると、該爪式クラッチ１６９と高速クラッチギア１６８の噛合歯が係合し、アウター側軸８４ｂ→大径ギア１６５→高速クラッチギア１６８→爪式クラッチ１６９→アウター側軸８５ａのようにして、高速駆動力が伝達される。同様にして、変速操作レバー１７３を操作し、爪式クラッチ１６９を下降して外周のギア部を中径ギア１６６に噛合すると、アウター側軸８４ｂ→中径ギア１６６→爪式クラッチ１６９→アウター側軸８５ａと中速駆動力が伝達され、更に、変速操作レバー１７３を操作し、爪式クラッチ１６９を下降して、該爪式クラッチ１６９の噛合歯を低速クラッチギア１７０の噛合歯に係合すると、アウター側軸８４ｂ→小径ギア１６７→低速クラッチギア１７０→爪式クラッチ１６９→アウター側軸８５ａのようにして、低速駆動力が伝達される。さらに、これら引起し３段変速に加え、爪式クラッチ１６９の噛合歯や外周のギア部のいずれも、ギア１６５・１６６・１６７の噛合歯やギア部と係合しない中立位置まで摺動することにより、動力を簡単に遮断することができる。
【００４６】
次に、前記第１トルクリミッタ３とは別位置に配置した第２トルクリミッタ４について、図５、図７乃至図９、図２２により説明する。この第２トルクリミッタ４は、引起し縦フレーム４２の下端部近傍に配設され、詳しくは、前記刈取横軸８３から引起し第１入力軸８４への動力伝達位置にあたるベベルギア９７・９８の下手側から、前記下部搬送装置５６・掻込装置５５への動力分岐位置にあたるベベルギア１１６・１１７までの間に配置されている。
【００４７】
そして、前記引起し第１入力軸８４の従動側にあたるアウター側軸８４ｂの下部に、引起し縦フレーム４２に軸支された回動体１７４の上部が外嵌して上下摺動可能にスプライン嵌合され、該回動体１７４の下端外側面には、筒状のアウターケース１７５の下端が外嵌固定されている。
【００４８】
該アウターケース１７５の内側にも、前記第１トルクリミッタ３と同様に、アウターディスク１７６・ローラ１７７・ケージ１７８・インナーディスク１７９から積層部１８０が形成され、該積層部１８０の下方には、インナー側軸８４ａ下部にスプライン嵌合された前記ベベルギア９８が配置される一方、積層部１８０の上方には、インナー側軸８４ａ上部にスプライン嵌合された押えプレート１８１が配置されている。そして、該押えプレート１８１は、インナー側軸８４ａ上部の鍔部１８２に外嵌固定された弾性部材１８３によって下方に付勢されており、前記積層部１８０が、ベベルギア９８と押えプレート１８１との間で常時一定の積層間圧で加圧された状態となっている。
【００４９】
このような構成において、引起し第１入力軸８４のインナー側軸８４ａを回転駆動させると、ベベルギア９８と一緒にインナーディスク１７９が回動し、各ローラ１７７がインナーディスク１７９とアウターディスク１７６に接しながら転動し、これに追従してケージ１７８も回転し、この時、傾斜して配置されたローラ１７７で発生する動摩擦により、前記第１トルクリミッタ３と同様に、安定した摩擦抵抗力が得られるようにしている。
【００５０】
そして、アウター側軸８４ｂとインナー側軸８４ａ間のトルク差が増加し、該トルク差がローラ１７７による前記摩擦抵抗力を上回ると、アウターディスク１７６とインナーディスク１７９間が摺動し動力が遮断される。このトルク差を発生するアウター側軸８４ｂへの抵抗力としては、前記引起し装置３１にかかる過負荷以外に、第２トルクリミッタ４より下手側の伝達軸１１５を介して連結される下部搬送装置５６や掻込装置５５にかかる過負荷も含まれている。
【００５１】
つまり、第２トルクリミッタ４は、引起し装置３１を駆動する引起し駆動軸８６より上手側で、しかも、下部搬送装置５６や掻込装置５５を駆動する伝達軸１１５のすぐ上手位置にあたる引起し第１入力軸８４下部上に配設されており、引起し時だけでなく掻き込んで株元を把持して搬送するといった、最も詰まりなどのトラブルが発生しやすい刈取初期段階全体での過負荷を、最短経路で正確に検知して動力を遮断できるようにしている。
【００５２】
すなわち、機体前方に刈取部２２を配置し、該刈取部２２には、前から順に引起し装置３１、掻込装置５５、各搬送装置５６・５７などを配設したコンバインにおいて、前記引起し駆動軸８６に動力を伝達する引起し入力軸８４より上手側で、しかも、下部搬送装置５６や掻込装置５５への伝達軸１１５の直ぐ上手側にトルクリミッタ４を配置したので、引起し装置３１からトルクリミッタ４までの経路長を短くすると共に分岐部を少なくできる上、下部搬送装置５６や掻込装置５５もトルクリミッタ４より下手側にあるため、刈取初期段階全体での過負荷発生を正確に検知することができるのである。
【００５３】
また、前記インナー側軸８４ａ下部は、ベベルギア９８に内挿された後、前記第３刈取フレーム４１左端内に内挿され、該第３刈取フレーム４１左端内に垂設されたガイドパイプ１８４により支持されている。そして、インナー側軸８４ａ下端にはネジ部８４ｃが突設され、該ネジ部８４ｃは、作動圧調整ナット１８５内に螺挿されており、該作動圧調整ナット１８５を回動することにより、インナー側軸８４ａを上下動できるようにしている。さらに、作動圧調整ナット１８５には、取付蓋１８６が下方から覆設されており、該取付蓋１８６を取り外して作動圧調整ナット１８５を回転しインナー側軸８４ａを昇降させることにより、前記第１トルククラッチ３と同様に、前記積層部１８０の積層間圧を変化させてトルクリミッタ４の作動圧を容易に調整できるようにしている。これにより、作物の倒伏状況や密度、走行速度などによって変化する刈取初期段階での負荷に対し、トルクリミッタ４の作動感度を外部から容易に調整し適正化することができるようにしている。
【００５４】
また、前記回動体１７４の上端外周とベベルギア９８の上端外周には、それぞれ検出用ギア１７４ａ・９８ａが形成され、該検出用ギア１７４ａ・９８ａの延長面上の引起し縦フレーム４２には回転数センサ１４６・１４７が取り付けられ、従動側のアウター側軸８４ｂと駆動側のインナー側軸８４ａの回転数を検出可能としている。
【００５５】
そして、これら回転数センサ１４６・１４７は、いずれも前記コントローラ５に接続されており、該コントローラ５に入力された軸回転数信号に基づき、前記第１トルククラッチ３と同様にして、引起し装置３１への入力や、刈取部２２全体への入力を減速したり、中立位置にして動力を遮断できるようにしている。これにより、刈取初期段階での過負荷が発生しても、動力断接装置が作動する前に、事前に検知し、タイン４７の折損やチェーンの破断等の破損はもとより、引起し作用面での詰まりの発生や回転駆動の停止による作業中断をも未然に防止することができる。
【００５６】
また、前記引起し第１入力軸のインナー側軸８４ａ周囲には、内油溜まり１８７と外油溜まり１８８が形成され、さらに、ベベルギア９８を内挿する第３刈取フレーム４１左端部には下油溜まり１８９が形成されている。そして、円筒状のアウターケース１７５には複数の油孔１７５ａが半径方向に開口されており、前記内外の油溜まり１８７・１８８間を連通すると共に、インナー側軸８４ａには軸芯方向の途中から半径方向に屈曲された油路１９０が穿孔されており、前記内油溜まり１８７と下油溜まり１８９との間を連通している。
【００５７】
このようにして、第２トルクリミッタ４を構成するアウターケース１７５、アウターディスク１７６、インナーディスク１７９、回動体１７４等が回動すると、潤滑油が、遠心力や前記積層部１８０内での加圧力等によって、前記油孔１７５ａや油路１９０を介して隙間なく流動し、第２トルクリミッタ４が強制的に潤滑され、ローラ１７７による滑り摩擦が一層安定化し、第２トルクリミッタ４の作動精度を更に向上させることができるのである。
【００５８】
また、トルクリミッタの駆動体と従動体に、それぞれ回転速度を検出する回転数センサを設け、該回転数センサにより検出された従動体の回転速度が、駆動体の回転速度よりも所定速度以上小さくなると警報を発するようにしたので、トルクリミッタが作動する前に、事前に装置への過負荷を検知することができる。
【００５９】
また、トルクリミッタが精度良く作動し、また、引起し装置への負荷状況に応じた適正値へも迅速に設定されて、引起し作用面で詰まりや、タインの折損、チェーンの破断等を確実に防止できる。また、トルクリミッタなどの動力断接装置が作動する前に、事前に引起し装置への過負荷を検知することができ、タインの折損やチェーンの破断等の破損はもとより、引起し作用面での詰まりの発生や回転駆動の停止による作業中断をも未然に防止することができ、更に、動力断接装置で誤動作が生じたような場合でも、引起し装置への過負荷を確実に防止することができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、次のような効果を奏するものである。
装置に一定範囲のトルクを伝達するトルクリミッタ（３）において、前記装置を駆動する駆動軸又は入力軸の軸芯を中心に回転する駆動体であるアウターディスク（１２１）と、該アウターディスク（１２１）の回転軌道に沿って配設された複数のローラ（１２３）と、該ローラ（１２３）を挟んで前記アウターディスク（１２１）に軸方向に対向する従動体であるインナーディスク（１２０）と、前記ローラ（１２３）を一定間隔で転動自在に保持する保持体であるケージ（１２２）とを備えると共に、該ローラ（１２３）の転動軸（１３３）を、前記アウターディスク（１２１）の回転軸芯を含む平面に対して傾斜させて構成し、前記アウターディスク（１２１）とインナーディスク（１２０）との間の圧力を外部より調整する作動圧調整機構を設け、前記トルクリミッタ（３）は、潤滑油が循環可能な油路を形成して強制潤滑可能な構造とし、該強制潤滑可能構造は、アウターケース（１２４）内側に、内油溜まり（１５２）を形成し、アウターケース（１２４）外側に、外油溜まり（１５３）を形成し、前記アウターケース（１２４）に複数の油孔（１２４ａ）を開口し、前記内外の油溜まり（１５２・１５３）間を連通すると共に、前記駆動軸又は入力軸に、軸芯方向の途中から半径方向に屈曲された油路（１５１）を穿孔し、前記インナーディスク（１２０）の内周縁に切り込みを入れて油路（１２０ａ・１２０ａ）を形成し、前記内油溜まり（１５２）内を軸心方向に連通して、潤滑油が内油溜まり（１５２）内を自由に流れるように構成し、該トルクリミッタ（３）が回転すると、遠心力や、前記アウターディスク（１２１）とケージ（１２２）とインナーディスク（１２０）からなる積層部（１２７）内での加圧力等によって、潤滑油が前記アウターケース（１２４）の複数の油孔（１２４ａ）、前記駆動軸又は入力軸の油路（１５１）、前記インナーディスク（１２０）の油路（１２０ａ）を介して流動し、トルクリミッタ（３）を強制的に潤滑する構成としたので、前記トルクリミッタには、潤滑油が循環可能な油路を形成して強制潤滑可能な構造とするので、摩擦面における潤滑油の油膜が損なわれることがなく、ローラによる滑り摩擦が一層安定化し、トルクリミッタの作動精度を更に向上させることができる。また、トルクリミッタ全体が油溜まり内に浸った状態にあるため、摩擦面での摺動に伴う騒音が一層小さくなり、装置周囲の環境改善を図ることができるのである。
また、摩擦面における潤滑油の油膜が損なわれることがなく、ローラによる滑り摩擦が一層安定化し、トルクリミッタの作動精度を更に向上させることができ、更に、トルクリミッタ全体が油溜まり内に浸った状態にあるため、摩擦面での摺動に伴う騒音が一層小さくなり、作業等の環境改善を図ることができるのである。
【００６１】
また、駆動体と従動体との間に、ローラによる安定した滑り摩擦が発生し、トルクリミッタの作動精度を大きく向上させることができる。
また、前記駆動体と従動体との間の圧力を外部より調整する作動圧調整機構を設けるので、トルクリミッタの作動圧を装置への負荷状況に応じた適正な値に迅速に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 コンバインの全体左側面図である。
【図２】 同じく平面図である。
【図３】 同じく右側面図である。
【図４】 同じく正面図である。
【図５】 エンジンから刈取部各部への動力伝達構成を示すスケルトン図である。
【図６】 刈取部の側面図である。
【図７】 引起し縦フレームの側面一部断面図である。
【図８】 同じく下部の側面一部断面図である。
【図９】 第２トルククラッチの側面一部断面図である。
【図１０】 引起し変速装置の側面一部断面図である。
【図１１】 第１トルククラッチの側面一部断面図である。
【図１２】 引起し縦フレーム上部の側面一部断面図である。
【図１３】 アウターケースの側面断面図である。
【図１４】 同じく平面図である。
【図１５】 押さえプレートの側面断面図である。
【図１６】 アウターディスクの側面断面図である。
【図１７】 ケージの側面断面図である。
【図１８】 同じく平面図である。
【図１９】 インナーディスクの側面断面図である。
【図２０】 同じく平面図である。
【図２１】 積層部の分解斜視図である。
【図２２】 過負荷防止機構の制御ブロック図である。
【図２３】 同じくフローチャートである。
【図２４】 別形態のケージの平面図である。
【符号の説明】
３ トルクリミッタ
２２ 刈取部
３１ 引起し装置
５５ 掻込装置
５６・５７ 搬送装置
８４・８５ 引起し入力軸
８６ 引起し駆動軸
１２０ 従動体
１２０ａ・１２４ａ・１５１ 油路
１２１ 駆動体
１２２ 保持体
１２３ ローラ
１３３ 転動軸
１３４ 平面
１４３ 作動圧調整機構
１４４・１４５ 回転数センサ
Ｖ１ 駆動体の回転速度
Ｖ２ 従動体の回転速度
ＶＬ 所定速度

Claims (1)

1. 装置に一定範囲のトルクを伝達するトルクリミッタ（３）において、前記装置を駆動する駆動軸又は入力軸の軸芯を中心に回転する駆動体であるアウターディスク（１２１）と、該アウターディスク（１２１）の回転軌道に沿って配設された複数のローラ（１２３）と、該ローラ（１２３）を挟んで前記アウターディスク（１２１）に軸方向に対向する従動体であるインナーディスク（１２０）と、前記ローラ（１２３）を一定間隔で転動自在に保持する保持体であるケージ（１２２）とを備えると共に、該ローラ（１２３）の転動軸（１３３）を、前記アウターディスク（１２１）の回転軸芯を含む平面に対して傾斜させて構成し、前記アウターディスク（１２１）とインナーディスク（１２０）との間の圧力を外部より調整する作動圧調整機構を設け、前記トルクリミッタ（３）は、潤滑油が循環可能な油路を形成して強制潤滑可能な構造とし、該強制潤滑可能構造は、アウターケース（１２４）内側に、内油溜まり（１５２）を形成し、アウターケース（１２４）外側に、外油溜まり（１５３）を形成し、前記アウターケース（１２４）に複数の油孔（１２４ａ）を開口し、前記内外の油溜まり（１５２・１５３）間を連通すると共に、前記駆動軸又は入力軸に、軸芯方向の途中から半径方向に屈曲された油路（１５１）を穿孔し、前記インナーディスク（１２０）の内周縁に切り込みを入れて油路（１２０ａ・１２０ａ）を形成し、前記内油溜まり（１５２）内を軸心方向に連通して、潤滑油が内油溜まり（１５２）内を自由に流れるように構成し、該トルクリミッタ（３）が回転すると、遠心力や、前記アウターディスク（１２１）とケージ（１２２）とインナーディスク（１２０）からなる積層部（１２７）内での加圧力等によって、潤滑油が前記アウターケース（１２４）の複数の油孔（１２４ａ）、前記駆動軸又は入力軸の油路（１５１）、前記インナーディスク（１２０）の油路（１２０ａ）を介して流動し、トルクリミッタ（３）を強制的に潤滑する構成としたことを特徴とするトルクリミッタ。

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