JP4634839B2

JP4634839B2 - コンバインの刈取り部駆動構造

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Publication number: JP4634839B2
Application number: JP2005093559A
Authority: JP
Inventors: 宙相田; 和也高崎
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2025-03-29
Also published as: JP2006271240A

Description

本発明は、全稈投入型（普通型）のコンバインに有用な刈取り部駆動構造に関する。

コンバインにおける刈取り部駆動構造としては、（１）全稈投入型のコンバインにおいては、エンジン動力を走行系と作業系とに分岐し、その作業系の動力で脱穀装置および刈取り部を駆動するように構成し、刈取り部を走行速度と関係なく一定の速度で駆動するよう構成したものが多用され（例えば、特許文献１参照）、また、（２）自脱型のコンバインにおいては、油圧式の無段変速装置からの変速出力で走行装置と刈取り部を同調駆動するよう構成したもの（例えば、特許文献２参照）や、（３）刈取り部を走行速度と同調した速度で駆動するとともに、低速走行域では刈取り部を走行速度と関係のない一定速度で駆動するよう構成したもの（例えば、特許文献３参照）、などが開発されている。
特開平１１−２６６６７０号公報特開２００４−２２４１２２号公報特開２００４−６５０１５公報

上記（１）または（３）の刈取り部駆動構造では、低速で走行しても刈取り部は所定の速度で駆動されるので、刈取り装置を切断性能を低下させることのない速度で駆動することができ、良好な刈取り収穫を行うことができるのであるが、収穫作業中や刈り始めの条合わせの際に走行を停止した時に刈取りクラッチの切り操作が遅れると、刈取り部の前端部に装備された掻込みリールや引起し装置が未刈り作物に掻き込み作用や引起し作用を不要に加えて脱粒が発生するおそれがある。

これに対して上記（２）の刈取り部駆動構造では、走行の停止と同時に刈取り部の駆動も停止されるので、走行停止時に上記のように脱粒をもたらすことはないのであるが、その反面、低速で走行すると刈取り装置も低速で駆動されることとなって切断性能が大きく低下することがある。

本発明は、このような点に着目してなされたものであって、収穫作業中は良好な刈取りを行うことができるとともに、走行停止時における脱粒の発生を未然に回避することができる刈取り部駆動構造を提供することを目的としている。

第１の発明は、走行速度に関係なく刈取り部を所定の速度で駆動可能に構成したコンバインにおいて、
走行停止状態を検出する検知手段と、前記刈取り部への伝動系に備えた刈取りクラッチを自動入り切り操作するクラッチ操作手段と、前記検知手段が走行停止状態を検知すると前記クラッチ操作手段を作動させて前記刈取りクラッチを自動的に切り操作する自動クラッチ制御手段を備え、前記刈取り部に植立作物を掻き込む掻込みリールを備えるとともに、この掻込みリールの回転速度を走行速度に関係なく任意に変更可能な変速装置を備え、前記自動クラッチ制御手段によって前記刈取りクラッチがクラッチ切り操作されるのに先立って前記変速装置が減速制御されるように構成してあることを特徴とする。

上記構成によると、通常の収穫走行時には刈取り部の刈取り装置は切断性能を低下させることのない所定の速度で駆動され、的確な刈取りが行われる。また、収穫走行中や条合わせ時に走行を停止すると、これに連動して刈取り部への伝動が自動的に停止され、未刈り作物に不当な掻込み作用や引起し作用を加えることはない。
従って、収穫作業中は良好な刈取りを行うことができるとともに、走行停止時における脱粒の発生を未然に回避することができる。

さらに、掻込みリールを任意変速して作物状況に好適な掻き込みを行うことができるとともに、走行停止が検知されても掻込みリールが高速で作動している時には、掻込みリールの減速制御が行われた後に刈取りクラッチの切り作動が実行されるので、回転慣性の大きい掻込みリールが高速回転のまま急停止されることによるリール駆動系の損傷を未然に回避することができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、
前記自動クラッチ制御手段の制御作動を人為的に入り切りする選択手段を備えてあるものである。

上記構成によると、自動クラッチ制御手段を制御作動可能な状態に選択設定しておくと、上記した走行停止に伴う刈取りクラッチ自動切り制御が実行されるが、自動クラッチ制御手段を制御作動不能な状態に選択設定しておくと、走行を停止しても刈取り部は駆動され続けることになるので、全稈投入型コンバインの場合、枕地形成のために手刈りした作物を刈取り部に供給して脱穀装置に送り込む作業、いわゆる枕脱穀作業を容易に行うことができる。

図１に、本発明に係るコンバインの全体側面が、また、図２に、その全体平面がそれぞれ示されている。このコンバインは、左右一対のクローラ走行装置１を備えた走行機体２にキャビン付きの運転部３、全稈投入式に構成された軸流型の脱穀装置４、および、スクリュー式のアンローダ５を備えた穀粒タンク６が搭載されるとともに、脱穀装置４の前部に支点ｐ周りに上下揺動自在に連結された刈取り作物搬送用のフィーダ７が配備され、このフィーダ７の前端に機体横幅と略同幅の刈幅を有する刈取り部８が左端側に片寄って連結され、また、前記運転部３における下方にエンジン９が横向きに配備された構造となっている。

図１に示すように、前記クローラ走行装置１は、接地側の転輪８１群が軸支されたトラックフレーム８２を油圧シリンダ８３で略平行に昇降することで走行接地面を走行機体２に対して昇降可能な構造に構成されており、左右のクローラ走行装置１の接地面を各別に昇降させることで、走行機体２およびこれに連結された刈取り部８の左右傾斜姿勢を変更することができるよう構成されている。

そして、図１に示すように、前記刈取り部８の下端部左右には、対地追従して上下に揺動する幅広の接地体８４が配備され、この接地体８４の揺動位置をポテンショメータなどで連続的に検知する対地高さ検出センサ８５が、前記油圧シリンダ８３の電磁バルブ８６を作動制御する制御装置８７に接続されている。両検出センサ８５の検出した対地高さに基づいて刈取り部８の左右傾斜角度と対地高さ（刈高さ）とが演算され、検出した左右傾斜角度が角度調節器８８で調節設定された目標傾斜角度から不感帯以上に外れると、左右クローラ走行装置１の各油圧シリンダ８３が作動制御されて、刈取り部８の傾斜角度を目標角度に安定維持する自動ローリング制御が実行されるようになっている。また、検出した対地高さが刈り高さ調節器８９で調節設定された目標高さから不感帯以上に外れると前記油圧シリンダ１４の電磁バルブ９０が制御されて、刈取り部８の対地高さを目標刈高さに安定維持する自動刈高さ制御が実行されるようになっている。

前記刈取り部８は、縦壁状に構成された左右一対の分草フレーム１１に亘って刈取り装置１２と、刈り取った作物を横送りして前記フィーダ７の始端部に送り込むオーガ１３が架設された構造となっており、フィーダ７と走行機体２との間に架設された油圧シリンダ１４の伸縮作動によって刈取り部８がフィーダ７と一体に昇降されるようになっている。また、刈取り部８の前部上方に、植立した作物を後方に掻き込む掻込みリール１５が装備されている。

次に、前記フィーダ７および刈取り部８における各部の構造について説明する。

図６，７に示すように、前記フィーダ７は、前後に貫通した筒形の搬送ケース１７の内部に掻上げコンベア１８を収容して構成されている。この掻上げコンベア１８は、ケース基部に前記支点ｐと同心に貫通支架されたフィーダ駆動軸１９の駆動スプロケット２０とケース前端に回転自在に横架支承した遊転ドラム２１に亘って左右一対の搬送チェーン２２を巻回張設するとともに、左右の搬送チェーン２２に亘って搬送バー２３を架設して構成されたものであり、ケース前端の作物入口ａに供給された作物を搬送チェーン２２の下側経路において搬送バー２３で掻き上げ搬送してケース基端の作物出口ｂから搬出して脱穀装置４の扱室始端に投入するように構成されている。

なお、図７に示すように、フィーダ駆動軸１９に連結された左右の駆動スプロケット２０の間には大径筒２４が介在されており、フィーダ駆動軸１９へのワラ屑や雑草の巻き付きが防止されている。

前記刈取り装置１２はバリカン型に構成されており、その可動刃を往復駆動する刈刃ケース２５が左側の分草フレーム１１に装着されている。

図６に示すように、前記オーガ１３は、前方から下方に向かう一定方向に回転駆動される大径ドラム２６の外周に、刈取り作物をフィーダ７の作物入口ａ側に向けて横送りするスクリュー２７が設けられるとともに、前記作物入口ａに対向するドラム外周部分の周方向４箇所に、ドラム回転に伴って出退作動する掻込みフィンガー２８が左右２本づつ装備された構造となっており、幅広く刈り取られた作物を横送り合流してフィーダ７の作物入口ａに強制的に掻き込み供給するよう構成されている。

ここで、前記スクリュー２７の横送り終端部の左右方向位置と、前記掻込みフィンガー２８群のうちの最横外端で作動する掻込みフィンガー２８の左右方向位置と、前記掻上げコンベア１８における搬送バー２３の両端の左右方向位置とが略一致しており、これによって、スクリュー２７で横送りされた後、掻込みフィンガー２８で後方に掻き出された作物が円滑に作物入口ａに送り込まれるとともに、作物入口ａでの停滞や引っ掛かりの発生なく確実かつ円滑に掻上げコンベア１８に受け渡されるようになっている。

また、前記大径ドラム２６の外周には、スクリュー２７による横送り作用域で作動する補助掻込みフィンガー２８ａが別途装備されており、フィーダ７の作物入口ａから横方向に離れた箇所においてオーガ１３の前方で搬送デッキ上に倒れ込んだ作物は補助掻込みフィンガー２８ａによってスクリュー２７の横送り作用域にまで掻き込まれ、スクリュー２７の横送り作用を受けて掻込みフィンガー２８群の作用域に送られるようになっている。

図４に示すように、前記掻込みリール１５は、支点ｃ周りに上下揺動自在な左右一対の支持アーム３０の前部に支持ブラケット３１を介して支架されており、油圧シリンダ３２によって支持アーム３０を上下揺動することで掻込みリール１５の掻込み作用高さを変更することができるとともに、支持ブラケット３１を支持アーム３０に沿ってスライド調節することで掻込み作用位置を前後に調節することが可能となっている。なお、支持アーム３０の基部には直流電動モータＭで伸縮作動する電動シリンダ３３によって支点ｄ周りに前後に揺動駆動される操作アーム３４が装備されるとともに、この操作アーム３４と前記支持ブラケット３１が操作ロッド３５連動連結されており、操作アーム３４を前後に駆動揺動することで支持ブラケット３１を所定の範囲に亘って前後にスライド調節するよう構成されている。

掻込みリール１５は、左右の支持アーム３０に支持ブラケット３１を介して水平に支架されたリール駆動軸３６、このリール駆動軸３６の左右に連結固定された正六角形状のリールフレーム３７、左右のリールフレーム３７の六箇所の頂部に亘って自転回動可能に水平支架された回転支軸３８、回転支軸３８に左右方向に並列装着された多数本のタイン３９、リールフレーム３７の駆動軸心ｅに対して後方にずれた偏心軸心ｆを中心にして回動自在に支持された正六角形状の補助リールフレーム４０を備えるとともに、各回転支軸３８の端部から後方に向けて固定延出されたアーム３８ａの先端部が前記補助リールフレーム４０の各頂部に枢支連結された構造となっており、リールフレーム３７が駆動軸心ｅを中心にして回動（公転）されると、これに連動して補助リールフレーム４０が偏芯軸心ｆを中心にして同方向に同調回動し、これによって各回転支軸３８がリールフレーム３７に対して逆方向に自転回動され、もって、各回転支軸３８のタイン３９が常に下向き姿勢に維持したままで公転移動して掻き込み作用を発揮するように構成されているのである。

ここで、刈取り部８における左右分草フレーム１１の前部には先細り形状の分草具４１が装着されるとともに、各分草具４１の外側および内側には、斜め後方に向かう棒状のガイド部材４２，４３が設けられており、未刈り作物と刈幅内に導入される刈取り対象の作物とを円滑に押し分けるよう構成されている。そして、図８に示すように、内側のガイド部材４３における後端の左右方向位置は、掻込みリール１５におけるリールフレーム３７の左右方向位置よりも内側に位置し、かつ、最も横外側方のタイン３９の左右方向位置よりも外側に位置している。これによって、分草具４１の内側面に近い位置の植立作物をガイド部材４３で刈幅内方に押しやることで、この作物が掻込みリール１５におけるリールフレーム３７と分草フレーム１１との間に挟み込まれるのを回避するとともに、ガイド部材４３によって刈幅内方に押しやられた作物をガイド部材４３に干渉することなく回動するタイン３９で確実に掻き込むことができるようになっている。

また、前記掻込みリール１５を最も下降させた状態では、タイン３９の下端回動軌跡が地面近くに位置し、掻込みリール１５を最も前方に調節した状態では、分草具４１の前端よりも掻込みリール１５が前方に出ないように、掻込みリール１５の前方移動限界が設定されている。

次に、各部への伝動構造について説明する。

図３に示すように、エンジン９からの動力は走行系と作業系に分けられ、走行系の動力は静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）４５に入力されて変速された後、ミッションケース４６を介して左右のクローラ走行装置１に伝達される。また、作業系の動力は２系統に分けられ、その一方の分岐動力は脱穀装置４のカウンター軸４７にテンション式の脱穀クラッチＣ１を介してベルト伝達され、他方の分岐動力で油圧ポンプ４８、空調用のコンプレッサ４９、および、穀粒タンク６の搬出用底スクリュー６ａおよびアンローダ５が駆動される。

脱穀装置４のカウンター軸４７に伝達された動力はさらに２系統に分けられ、その分岐動力の一方はカウンター軸４７を経て脱穀装置４の各作動部に伝達されるとともに、他方の分岐動力がフィーダ７および刈取り部８の駆動用に利用される。

つまり、前記カウンター軸４７と前記フィーダ駆動軸１９の右側（エンジン側）端部とがテンション式の刈取りクラッチＣ２を介してベルト連動され、フィーダ駆動軸１９に入力された動力で先ずフィーダ７の掻上げコンベア１８が駆動される。そして、フィーダ駆動軸１９の機体左側への突出端部から取り出された動力で、フィーダ７および刈取り部８の左外側面に沿って配備された巻掛け式の伝動機構５０を介して刈取り部８の刈取り装置１２、オーガ１３、および、掻込みリール１５が以下のように駆動されるようになっている。

刈取り部８の左外側には、刈取り部カウンター軸５１、リール用伝動軸５２、オーガ支軸５３、等が配備されており、前記フィーダ駆動軸１９の左端部と前記刈取り部カウンター軸５１とがチェーン５４を介して連動連結されるとともに、このチェーン５４の巻回径路途中で前記リール用伝動軸５２が巻き掛け連動されている。そして、刈取り部カウンター軸５１とオーガ支軸５３とがチェーン５５を介して連動連結されるとともに、前記刈刃駆動ケース２５に備えられた入力軸５６と刈取り部カウンター軸５１とがベルト５７を介して連動連結されている。

前記リール用伝動軸５２はベルト式の無段変速装置５８の入力軸となっており、無段変速装置５８の出力軸５９から取り出された変速出力がチェーン６０を介して中継軸６１に減速伝達された後、チェーン６２を介して前記リール駆動軸３６に減速伝達されるようになっている。

図５に示すように、中継軸６１には無段変速装置５８の変速出力がチェーン６０を介して減速伝達される大径スプロケット６３が遊嵌支持されるとともに、チェーン６２を介してリール駆動軸３６へ動力伝達する小径スプロケット６４が中継軸６１の端部に固着され、大径スプロケット６３から中継軸６１への動力伝達を断続するクラッチＣ３が装備されている。このクラッチＣ３は、中継軸６１にシフト可能にスプライン外嵌された可動クラッチ部材６６を大径スプロケット６３に軸心方向から爪咬合させるよう構成されたものであり、可動クラッチ部材６６はバネ６７によって爪咬合方向に付勢されている。従って、可動クラッチ部材６６が大径スプロケット６３に咬合されることで大径スプロケット６３から可動クラッチ部材６６への動力伝達がなされて中継軸６１と小径スプロケット６４が駆動回転され、また、可動クラッチ部材６６がバネ６７に抗して後退シフトされることで上記動力伝達が断たれるようになっている。

前記可動クラッチ部材６６には、縦向きの支点ｇ周りに横揺動されるシフトフォーク６８が係合作用しており、シフトフォーク６８から延出された操作レバー６９を左右に操作してレバーガイド７０のＵ形溝７０ａの一端に選択係止しておくことで、可動クラッチ部材６６をクラッチ入り位置とクラッチ切り位置に切換えシフトすることができるようになっている。このようにしてクラッチＣ３を切った状態では掻込みリール１５を手回しで正逆転させることができ、掻込みリール１５の詰まり除去やタイン３９の交換作業などに便利に利用できる。

ここで、大径スプロケット６３に設けられた係合爪７１および可動クラッチ部材６６の係合爪７２にはそれぞれ伝動用係合面ｓａと乗り上がり傾斜面ｓｂが形成され、伝動用係合面ｓａ同士が係合することで上記動力伝達が行われるようになっており、乗り上がり傾斜面ｓｂの乗り上がり作用によって、従動側となる可動クラッチ部材６６が駆動側の大径スプロケット６３に対してリール駆動方向Ｆに先行回転することが可能となっている。つまり、前記クラッチＣ３は、従動側が正規のリール駆動方向に先行回転することができる一方向クラッチとしても構成されているのである。

従って、掻込みリール１５を掻き込み駆動している状態において刈取りクラッチＣ２を切ると、無段変速装置５８が停止されることで大径スプロケット６３が停止するが、掻込みリール１５に連動連結されている中継軸６１は掻込みリール１５の大きい回転慣性を受けてリール駆動方向Ｆに逆駆動されることになり、この逆駆動力を受けた可動クラッチ部材６６が乗り上がり傾斜面ｓｂの乗り上がり作用によってバネ６７に抗して咬合離脱方向に自力で後退し、掻込みリール１５の慣性回転が持続される。これによって、回転慣性の大きい掻込みリール１５が急激に停止されることが抑制されて、無段変速装置５８より伝動下手におけるチェーン伝動系での伝動部材の損傷やチェーン６２の外れなどが未然に回避されるのである。なお、シフトフォーク６８がクラッチ入り位置にある状態でも可動クラッチ部材６６が上記のように自力でクラッチ切り位置まで乗り上がり退避できるように、可動クラッチ部材６６のフォーク溝６６ａは退避余裕をもって広く形成されている。

なお、図４に示すように、前記無段変速装置５８は、駆動側の可変径プーリ７５と従動側の可変径プーリ７６に亘ってベルト７７を巻回して構成されており、詳細な構造の説明は省略するが、各可変径プーリ７５，７６の中心に組み込んだ図示されない回動カム機構を、電動モータ７８によって正逆にネジ送り操作される押し引きロッド７９で操作することで両可変径プーリ７５，７６の巻掛け径を背反的に変更して伝動比を無段に変更するように構成されている。そして、前記電動モータ７８は運転部３に備えたリール変速スイッチ９１を操作することで任意に正逆転及び停止することが可能であり、作業状況を見ながら掻込みリール１５の駆動速度を任意に変更調節することが可能となっている。なお、リール昇降用の油圧シリンダ３２の電磁バルブ９２、および、リール前後調節用の電動シリンダ３３を運転部３に備えたリール昇降スイッチ９３およびリール前後調節スイッチ９４の操作によって作動調節して、掻込みリール１５の作用位置を調節することが可能となっている。

また、無段変速装置５８の変速出力を掻込みリール１５に伝達するチェーン６２の弛み側経路には、掻込みリール１５の大きい前後位置変更に対応してチェーン６２の緩みを自動吸収するテンション機構８０が備えられている。

上記伝動構造において、本発明ではフィーダ７および刈取り部８への動力断続を行う刈取りクラッチＣ２が以下のように作動制御されるようになっている。

図９の制御ブロック図に示されるように、前記刈取りクラッチＣ２はクラッチ入り方向にバネ付勢されるとともに前記制御装置８７に接続された電動シリンダ９５によって強制切り操作可能に構成されている。また、前記ミッションケース４６には走行速度を検知する回転センサ９６が装備されて制御装置８７に接続されるとともに、運転部３に備えられたクラッチ操作スイッチ９７およびオートクラッチ入切スイッチ９８が制御装置８７に接続されている。

図１０の制御フロー図に示されるように、オートクラッチ入切スイッチ９８が「切」に選択された状態では、電動シリンダ９５はクラッチ操作スイッチ９７の操作に基づいて作動され、任意に刈取りクラッチＣ２を入り切りすることができる（♯1〜♯5）。

オートクラッチ入切スイッチ９８が「入」に選択された場合、回転センサ９６からの検出情報で走行中であることが判別されると刈取りクラッチ自動入り制御が実行され（♯1，♯6，♯7，♯5）、回転センサ９６からの検出情報で走行速度が0.05m/s以下（走行停止とみなす）になったことは判別されると刈取りクラッチ自動切り制御が実行される（♯1，♯6，♯8，♯4）。この場合、電動モータ７８の作動位置から検知された掻込みリール１５の駆動速度が予め設定された所定の低速以下にあれば刈取りクラッチ自動切り制御が直ちに実行されるが、掻込みリール１５の駆動速度が所定の低速よりも高速であれば掻き込みリール１５の減速制御が先行して行われ（♯9）、その後に刈取りクラッチ自動切り制御が実行される（♯4）。また、刈取りクラッチ自動切り制御が行われた後、走行が再開されて走行速度が0.05m/sを越えたことが検知されると、刈取りクラッチ自動入り制御が実行される。

〔他の実施例〕

上記実施例では、走行駆動系と刈取り部駆動系が完全に独立され、走行速度範囲全域において刈取り部８が走行速度と関係なく所定の速度で駆動される場合が例示されているが、ミッションケース４６から取り出した走行速度と同調する速度のＰＴＯ動力で刈取り部８を駆動するとともに、走行速度Ｖ１が設定以下の低速域に至ると、刈取り部８の駆動速度Ｖ２を走行速度Ｖ１と関係のない一定の速度Ｖａにするよう構成して、通常の作業走行時には走行速度Ｖ１と同調した速度で刈取り部８を駆動するとともに、極低速で走行して収穫作業する場合に刈取り部が不当に遅く駆動されない駆動特性（図１１参照）で駆動する形態のものに本発明を適用することもできる。

コンバイン全体の左側面図コンバイン全体の平面図伝動系統図刈取り部の左側面図掻込みリール用クラッチの一部切欠き正面図オーガおよびフィーダ始端部の平面図フィーダ終端部の横断平面図刈取り部における左側前端部を示す正面図制御ブロック図刈取りクラッチ制御のフロー図別実施例における走行速度と刈取り部駆動速度との関係を示す特性線図

８刈取り部
１５掻込みリール
５８変速装置
Ｃ２刈取りクラッチ

Claims

走行速度に関係なく刈取り部を所定の速度で駆動可能に構成したコンバインにおいて、
走行停止状態を検出する検知手段と、前記刈取り部への伝動系に備えた刈取りクラッチを自動入り切り操作するクラッチ操作手段と、前記検知手段が走行停止状態を検知すると前記クラッチ操作手段を作動させて前記刈取りクラッチを自動的に切り操作する自動クラッチ制御手段を備え、
前記刈取り部に植立作物を掻き込む掻込みリールを備えるとともに、この掻込みリールの回転速度を走行速度に関係なく任意に変更可能な変速装置を備え、前記自動クラッチ制御手段によって前記刈取りクラッチがクラッチ切り操作されるのに先立って前記変速装置が減速制御されるように構成してあることを特徴とするコンバインの刈取り部駆動構造。
前記自動クラッチ制御手段の制御作動を人為的に入り切りする選択手段を備えてある請求項１記載のコンバインの刈取り部駆動構造。