JP4685565B2 - コンバイン - Google Patents

Description

本発明は、駆動源と、一対の走行装置と、ハンドル型の操向装置を具備するコンバインの技術に関する。

従来、エンジン等の駆動源と、左右一対のクローラを有する走行装置とを具備するコンバインや作業車両等の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

従来の作業車両はエンジンから走行用のＨＳＴ（Ｈｙｄｒｏ Ｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；静油圧式無段変速装置）を経て左右のクローラへ駆動力を伝達するとともに、該ＨＳＴと左右のクローラとの間の駆動力伝達経路にクラッチおよびブレーキを設け、クラッチにより一方のクローラへの駆動力の伝達を遮断するとともにブレーキにより該一方のクローラをロックして旋回する構成となっている。しかし、このような旋回方法は滑らかな旋回を行うことが困難であり、軟弱地盤上で旋回する場合には走行装置が地面に埋もれてしまうという問題があった。

上記問題を解決する方法として、駆動源からの駆動力を走行用のＨＳＴで変速して左右の走行装置に伝達するトランスミッションに左右一対の差動機構を設け、該一対の差動機構に対して、一方の走行装置は増速し、他方の走行装置は減速するように駆動力を入力する旋回用アクチュエータを設けることにより、左右のクローラの走行速度を滑らかに変化させて旋回させる方法が知られている。例えば、特許文献２に記載の如くである。
実用新案登録第２５４３１４０号公報 特開２００２−２７４４２１号公報

しかし、トランスミッションの旋回用アクチュエータとしてＨＳＴを設ける場合、走行用のＨＳＴと合わせて二つのＨＳＴを用いることとなり、製造コストが増大するという問題がある。また、旋回用ＨＳＴは直進走行時においても作動させるため、無駄なエネルギーを消費することになる。そして、旋回時においては直進用ＨＳＴと旋回用ＨＳＴの両方を作動させるために、大きな負荷がかかり、それに合わせた大きな出力のエンジンが必要となっていた。また、ハンドルの回動に合わせて旋回用ＨＳＴの斜板の角度と直進用ＨＳＴの斜板の角度を変更するために円錐リンク機構を用いていたので、複雑なリンク機構が必要となり、高精度な調整も必要となり、出荷調整が煩雑となっていた。更に、斜板の角度変更するためのリンク機構や該リンク機構に連結される操作レバーの設置位置も制限される。また、キャビンを防振支持して、該キャビン内にハンドルを設置する場合、リンクの設置位置の制限が大きくなるのである。また、湿田等での走行時において、クローラがスリップした場合であっても、その状態は検出できないため、スリップした状態のまま走行を続けると、最悪の場合には脱出不可能となる不具合が生じていた。本発明は以上の如き状況に鑑み、滑らかな旋回を可能とし、かつ安価に製造可能なコンバインのトランスミッションを提供するものである。

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。

請求項１においては、エンジン（３１）からの動力により駆動される油圧式無段変速装置（１０３）と、左右一対の遊星歯車式差動機構（１０４Ｌ・１０４Ｒ）と、左右一対の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）と、操向用ハンドル（１６）を備えるコンバインであって、前記操向用ハンドル（１６）の回動角度を検知する角度検知手段（４９）を備えるとともに、前記左右一対の遊星歯車式差動機構（１０４Ｌ・１０４Ｒ）のサンギヤ（１２１Ｌ・１２１Ｒ）を、前記油圧式無段変速装置（１０３）の出力軸と連動連結し、左右の遊星歯車のキャリア（１２２Ｌ・１２２Ｒ）を、左右の車軸（１０６Ｌ・１０６Ｒ）と連動連結し、左右の遊星歯車のインターナルギヤ（１２４Ｌ・１２４Ｒ）を左右の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）の出力軸とそれぞれ連動連結し、コンバインの直進時には左右一対の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）はいずれも回転駆動せず、コンバインの旋回時には、前記操向用ハンドル（１６）の中立位置から左右への回動角に比例して、左右対応する側の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）を駆動増速することにより、対応するリングギヤにより構成したインターナルギヤ（１２４Ｌ・１２４Ｒ）を回転駆動し、対応するキャリア（１２２Ｌ・１２２Ｒ）の回転速度を減速させて旋回を行い、前記電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）にトルク検出手段（４５Ｒ・４５Ｌ）を配置し、旋回外側のモータトルクが急激に軽くなった場合、該旋回外側の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）の回転速度を減速し、前記油圧式無段変速装置（１０３）の回転速度も減速するように構成し、前記エンジン（３１）により発電機（３２）を回転駆動して電力を発生させ、該電力をバッテリ（３３）に充電し、該発電機（３２）またはバッテリ（３３）より、電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）の駆動回路に電力を供給するものである。

請求項２においては、請求項１記載のコンバインにおいて、前記電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）の駆動制御装置（３０）に、直進刈取モードと回行モードとのモード切替スイッチ（５７）を接続し、直進刈取モードの時には、操向用ハンドル（１６）の切れ角に対して、旋回半径が大きくなり、旋回モードの時には、操向用ハンドル（１６）の切れ角に対して、旋回半径が小さくなり、操向用ハンドル（１６）のハンドル切れ角に対して、前記モードに合わせた旋回半径としたものである。

請求項３においては、請求項１記載のコンバインにおいて、前記左右の遊星歯車のインターナルギヤ（１２４Ｌ・１２４Ｒ）を、その内周面と外周面に歯車部が形成されたリング状のウォームホイールとするとともに、前記左右の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）の出力軸にウォームギヤ（１３２Ｌ・１３２Ｒ）を設けて、前記ウォームホイールと噛合させたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、エンジン（３１）からの動力により駆動される油圧式無段変速装置（１０３）と、左右一対の遊星歯車式差動機構（１０４Ｌ・１０４Ｒ）と、左右一対の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）と、操向用ハンドル（１６）を備えるコンバインであって、前記操向用ハンドル（１６）の回動角度を検知する角度検知手段（４９）を備えるとともに、前記左右一対の遊星歯車式差動機構（１０４Ｌ・１０４Ｒ）のサンギヤ（１２１Ｌ・１２１Ｒ）を前記油圧式無段変速装置（１０３）の出力軸と連動連結し、左右の遊星歯車のキャリア（１２２Ｌ・１２２Ｒ）を、左右の車軸（１０６Ｌ・１０６Ｒ）と連動連結し、左右の遊星歯車のインターナルギヤ（１２４Ｌ・１２４Ｒ）を左右の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）の出力軸とそれぞれ連動連結し、コンバインの直進時には左右一対の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）はいずれも回転駆動せず、コンバインの旋回時には、前記操向用ハンドル（１６）の中立位置から左右への回動角に比例して、左右対応する側の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）を駆動増速することにより、対応するリングギヤにより構成したインターナルギヤ（１２４Ｌ・１２４Ｒ）を回転駆動し、対応するキャリア（１２２Ｌ・１２２Ｒ）の回転速度を減速させて旋回を行い、前記エンジン（３１）により発電機（３２）を回転駆動して電力を発生させ、該電力をバッテリ（３３）に充電し、該発電機（３２）またはバッテリ（３３）より、電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）の駆動回路に電力を供給するので、従来では旋回用ＨＳＴは常時駆動されていたため、エネルギーロスが大きかったが、本発明では直進時はモータを駆動しないため、エネルギーロスが小さい。

また、旋回時は電力によりモータを駆動するため、エンジンの負荷の増加は小さく消費エネルギーの平準化が図れる。
そして、エンジンの出力も小さくすることができ、小型化して省スペースに配置可能となる。

また、前記電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）にトルク検出手段（４５Ｒ・４５Ｌ）を配置し、旋回外側のモータトルクが急激に軽くなった場合、該旋回外側の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）の回転速度を減速し、前記油圧式無段変速装置（１０３）の回転速度も減速するようにしたので、湿田等の作業で旋回外側のクローラがスリップした場合に、自動的にスリップを検出して旋回モータの回転数を下げて、スリップを回避するとともに、直進側の走行速度も減速してスリップを回避することができる。

さらに、従来、操向用ハンドルの回動をリンク機構を介して旋回用ＨＳＴに伝えていたため、ステアリング切れ角に対する旋回半径がリンク機構により決定されるため、リンク長の精度を高める必要があり、調整が複雑となってしまうが、モータとすることにより回転数の調整でよいため組み立てや調整が簡単に行える。

また、前記操向用ハンドルを、乗用車等で使用するハンドルと同じようにしたことで、自動車の運転感覚と略同じ感覚で運転できて、短時間で慣れることができ、自然な腕の動きで運転操作をすることができる。

請求項２においては、請求項１記載のコンバインにおいて、前記電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）の駆動制御装置（３０）に、直進刈取モードと回行モードとのモード切替スイッチ（５７）を接続し、直進刈取モードの時には、操向用ハンドル（１６）の切れ角に対して、旋回半径が大きくなり、旋回モードの時には、操向用ハンドル（１６）の切れ角に対して、旋回半径が小さくなり、操向用ハンドル（１６）のハンドル切れ角に対して、前記モードに合わせた旋回半径としたので、直進刈取時には同じハンドル切れ角に対して旋回半径を大きくして、条合わせを容易に行うことができる。
また、回行時には旋回半径を小さくして、急旋回が可能となって旋回性能が控除できる。

請求項３においては、請求項１記載のコンバインにおいて、前記左右の遊星歯車のインターナルギヤ（１２４Ｌ・１２４Ｒ）を、その内周面と外周面に歯車部が形成されたリング状のウォームホイールとするとともに、前記左右の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）の出力軸にウォームギヤ（１３２Ｌ・１３２Ｒ）を設けて、前記ウォームホイールと噛合させたので、滑らかな旋回を可能とするとともに、ウォームギヤのセルフロック機能を利用して直進時における一対のモータへの駆動力の逆流を防止することが可能である。
また、減速比が大きいため減速機構を構成する部品点数および製造コストを削減することが可能である。

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施例に係るコンバインの全体的な構成を示した側面図、図２は同じく平面図、図３はコンバインの駆動力伝達経路を示す模式図、図４はトランスミッションのスケルトン図、図５はトランスミッションの平面一部断面図、図６はトランスミッションの左側面図である。

まず、コンバインの全体構成について、図１及び図２を用いて説明する。本発明に係るコンバインにおいて、クローラ式走行装置４Ｌ・４Ｒ上には機体フレーム２が載置され、この機体フレーム２の前端には刈取部２９が昇降可能に配設されている。この刈取部２９の前端からは穀稈を分草するための分草板２４が突出しており、この分草板２４の後部には引起しケース６５（引起し装置）が立設されている。そして、引起しケース６５からはタイン６が突出しており、このタイン６の回転により穀稈を引き起し、前記分草板２４後部に配設される刈刃７により穀稈の株元を刈り取る構成となっている。刈り取られた穀稈は、下部搬送装置８ａ、上部搬送装置８ｂ、縦搬送装置８ｃにより後方へ搬送され、株元が縦搬送装置８ｃの上端からフィードチェーン９に受け継がれて脱穀部２８内に搬送される。フィードチェーン９の後端には排藁チェーン１０が配設されており、この排藁チェーン１０の後部下方には排藁カッター装置、拡散コンベア等からなる排藁処理部１１が形成されている。この排藁処理部１１により、排藁を切断して藁片にした後、拡散しながら圃場に均一放出、あるいは切断せずに放出するようにしている。

前記脱穀部２８の下方には選別部が配設されており、この選別部によって脱穀部２８から流下する穀粒や藁屑などから穀粒を選別し、選別後の穀粒を脱穀部２８の側方に配設されるグレンタンク１３に搬送して貯溜したり、藁屑などを機外に排出したりするようにしている。このグレンタンク１３後方には穀粒排出装置１５が構成されて縦排出オーガ１７が立設されている。この縦排出オーガ１７を中心にしてグレンタンク１３が側方へ回動可能とされており、機体内部側に配置される駆動系や油圧系のメンテナンスが容易に行われるようになっている。グレンタンク１３の底部には排出コンベア（図示せず）が前後方向に配設されており、この排出コンベアから前記穀粒排出装置１５に動力を伝達することで、穀粒排出装置１５に設けられた排出口１９から外部へグレンタンク１３内の穀粒を排出できるようにしている。前記穀粒排出装置１５は、主に、下端が前記排出コンベアと連通され穀粒を縦送りする前記縦排出オーガ１７と、この縦排出オーガ１７の上端に連通されて穀粒を横送りする横排出オーガ１８とからなり、グレンタンク１３の後側に立設された縦排出オーガ１７の上端に、横排出オーガ１８の基端側が上下回動可能に枢着されている。

また、グレンタンク１３の前方には運転部１４が構成されており、この運転部１４においては、操向用丸型ハンドル１６、走行変速レバー２５、副変速レバー２２等が配設されるとともに、エンジンルーム２０の上部にシート２１が載置支持されている。

以下では図１および図３、図４を用いて駆動部３の詳細構成を説明する。駆動部３は主にエンジン３１、発電機３２、バッテリ３３、トランスミッション１０１等で構成される。

エンジン３１はコンバインの駆動源であり、駆動力伝達手段により駆動力を伝達するとともに、発電機３２を回転駆動して電力を発生させる。発電機３２で発生した電力はバッテリ３３に充電され、バッテリ３３（または発電機３２）は、左モータ１０５Ｌの駆動回路（インバータ）３６Ｌおよび右モータ１０５Ｒの駆動回路（インバータ）３６Ｒに電力を供給し、左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒの回転数を制御しながら駆動する。該駆動回路３６Ｌ・３６Ｒは制御装置３０と接続されている。

前記エンジン３１の出力軸の動力は、ベルトやプーリを介して、トランスミッション１０１、脱穀部２８、刈取部２９、穀粒排出装置１５、発電機３２等に伝達される。なお、５８は脱穀部２８とエンジン３１の間に配置して動力の断接を行う脱穀クラッチであり、５９はエンジン３１と刈取部２９の間に配置して動力の断接を行う刈取クラッチである。

トランスミッション１０１は左右一対の走行装置４Ｌ・４Ｒに駆動力を伝達する。このとき、トランスミッション１０１は左右の走行装置４Ｌ・４Ｒの回転速度をそれぞれ調整し、コンバインの直進（前進または後進）および滑らかな旋回を可能としている。トランスミッション１０１の詳細構成については後述する。

以下では図１および図３を用いて走行装置４Ｌ・４Ｒの詳細構成を説明する。なお、走行装置４Ｌ・４Ｒは左右略対称に構成されているため、以下の説明では走行装置４Ｌについてのみ説明し、走行装置４Ｒについては説明を省略する。

走行装置４Ｌは主に、駆動輪４１Ｌ、従動輪４２Ｌ、転輪、クローラベルト４３Ｌ等で構成される。

駆動輪４１Ｌはトランスミッション１０１から機体左側方に突出した出力軸１０６Ｌの先端部（左端部）に外嵌固定される。従動輪４２Ｌは従動軸４４の左端部に外嵌固定される。従動軸４４は機体フレーム２の後部に回転可能に軸支され、従動軸４４の長手方向は機体左右方向と略一致する。クローラベルト４３Ｌは駆動輪４１Ｌおよび従動輪４２Ｌに巻回される無端ベルトである。

以下では図４、図５および図６を用いて本発明のトランスミッションの実施の一形態であるトランスミッション１０１について説明する。トランスミッション１０１は駆動源であるエンジン３１からの駆動力を左右の走行装置４Ｌ・４Ｒに伝達し、コンバインを直進（前進または後進）、右旋回または左旋回させるものである。トランスミッション１０１は主に、ミッションケース１０２、ＨＳＴ１０３、左右一対の差動機構１０４Ｌ・１０４Ｒ、一対の旋回用のモータである左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒ、等を具備している。

図５および図６に示す如く、ミッションケース１０２は、トランスミッション１０１を構成する他の部材を収容し、埃等の侵入を防止する筐体としての機能と、トランスミッション１０１を構成する他の部材を支持（軸支）する構造体としての機能とを兼ねる。本実施例において、ミッションケース１０２は左ケース１０２Ｌと右ケース１０２Ｒの二つの部材からなり、左右に分割可能な構成となっている。

図５および図６に示す如く、ＨＳＴ（Ｈｙｄｒｏ Ｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；静油圧式無段変速装置）１０３は駆動源であるエンジン３１からミッションケース１０２に入力された駆動力を変速して、後述する一対の差動機構１０４Ｌ・１０４Ｒのサンギヤ１２１Ｌ・１２１Ｒに伝達する無段変速装置の実施の一形態である。ＨＳＴ１０３は主に筐体１１１、油圧ポンプ１１２、油圧モータ１１３等で構成される。

筐体１１１は油圧ポンプ１１２および油圧モータ１１３を収容するとともに、ＨＳＴ１０３の構造体としての機能を兼ねる。また、筐体１１１には油圧ポンプ１１２と油圧モータ１１３とを流体的に接続するための油圧回路が形成される。筐体１１１はミッションケース１０２の前部に固設される。

本実施例における油圧ポンプ１１２は、いわゆる可動斜板式のアキシャルピストンポンプであり、入力軸１１２ａと、該入力軸１１２ａに相対回転不能に嵌設されるシリンダブロックと、該シリンダブロックに穿設された複数のシリンダ孔に気密的に摺接可能に収容された複数のピストンと、該ピストンを往復駆動させる斜板カムとして作用する可動斜板と、を備えている。油圧ポンプ１１２の可動斜板は、その板面と入力軸の軸線方向との成す角度が変更可能であり、可動斜板の板面を入力軸１１２ａの軸線方向に対して垂直としたときは入力軸１１２ａが回転駆動されても油圧モータ１１３に圧油を搬送することがない中立状態であり、該可動斜板の板面を入力軸１１２ａの軸線方向に対して垂直の状態から傾倒させることにより、入力軸１１２ａの回転駆動に連動して油圧モータ１１３に圧油を搬送する。また、可動斜板の傾倒角度を調節することにより、入力軸１１２ａが一回転する間に搬送される圧油の量を調節することが可能である。なお、以後の説明において「ＨＳＴ１０３を作動させる」とは、「油圧ポンプ１１２の可動斜板を入力軸１１２ａに対して傾倒させ、油圧モータ１１３に圧油を搬送可能な状態とする」ことを指すものとする。

本実施例における油圧モータ１１３は、いわゆる可動斜板式のアキシャルピストンモータであり、出力軸１１３ａと、該出力軸１１３ａに相対回転不能に嵌設されるシリンダブロックと、該シリンダブロックに穿設された複数のシリンダ孔に気密的に摺接可能に収容された複数のピストンと、油圧ポンプ１１２から搬送されてきた圧油によるピストンの往復駆動力を出力軸１１３ａの回転駆動力に変換する斜板カムとして作用する可動斜板と、を備えている。油圧モータ１１３の可動斜板は、その板面と出力軸１１３ａの軸線方向との成す角度を変更することが可能に構成され、可動斜板の傾倒角度を調節することにより、油圧ポンプ１１２から搬送されてくる圧油の量に対する出力軸１１３ａの回転量を調節することが可能である。なお、本実施例の油圧モータ１１３については可動斜板を用いているが、該可動斜板に代えて、固定式斜板（出力軸１１３ａと斜板の板面との成す角度が固定されている）を用いても良い。

本実施例においては、ＨＳＴ１０３の入力軸１１２ａはトランスミッション１０１の前部より突出し、出力軸１１３ａはミッションケース１０２の内部に挿入されている。

図４、図５および図６に示す如く、左右一対の差動機構１０４Ｌ・１０４Ｒは、それぞれ対応する一対の走行装置４Ｌ・４Ｒに駆動力を伝達し、該走行装置４Ｌ・４Ｒを駆動するものである。差動機構１０４Ｌは主に、サンギヤ１２１Ｌ、キャリア１２２Ｌ、複数のプラネタリギヤ１２３Ｌ・１２３Ｌ・・・（図５において一つのみ図示）、リングギヤ１２４Ｌ等で構成される。なお、差動機構１０４Ｌ・１０４Ｒは左右略対称であり、その構成は略同じであることから、以下の説明では差動機構１０４Ｌについてのみ説明し、差動機構１０４Ｒについては説明を省略する。

サンギヤ１２１Ｌは伝達軸１２５の左半部に外嵌固定され、複数のプラネタリギヤ１２３Ｌ・１２３Ｌ・・・と互いに噛合している。

キャリア１２２Ｌは出力軸１０６Ｌの一端（右端）に外嵌固定され、出力軸１０６Ｌと一体的に回転する略円盤状の部材である。キャリア１２２Ｌを挟んで出力軸１０６Ｌの反対側となるキャリア１２２Ｌの盤面には複数の回転軸１２６Ｌ・１２６Ｌ・・・（図５において一つのみ図示）が突設され、各回転軸１２６Ｌにそれぞれプラネタリギヤ１２３Ｌが回転可能に軸支される。複数のプラネタリギヤ１２３Ｌ・１２３Ｌ・・・はサンギヤ１２１Ｌと互いに噛合する。なお、前記伝達軸１２５の左端部は軸受を介してキャリア１２２Ｌに軸支される。

リングギヤ１２４Ｌはその内周面と外周面に歯車部が形成された略リング状のギヤである。リングギヤ１２４Ｌは、その内周面側において複数のプラネタリギヤ１２３Ｌ・１２３Ｌ・・・と互いに噛合するインターナルギヤである。

図４、図５および図６に示す如く、一対のモータである左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒはいずれも電気式のモータであり、トランスミッション１０１に駆動力を伝達する。左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒは、泥や水等ができるだけ付着せず、ショート等の発生を防止するために地上高が高くなる位置に配置すべく、ミッションケース１０２の上面に固設される。左モータ１０５Ｌの出力軸１３１Ｌおよび右モータ１０５Ｒの出力軸１３１Ｒはミッションケース１０２内に挿入されている。そして、出力軸１３１Ｌにはウォームギヤ１３２Ｌが外嵌固定され、ウォームギヤ１３２Ｌは前記差動機構１０４Ｌのリングギヤ１２４Ｌの外周面に形成された歯と互いに噛合している。すなわち、本実施例におけるリングギヤ１２４Ｌはウォームギヤ１３２Ｌに対応するウォームホイールを兼ねている。同様に、出力軸１３１Ｒにはウォームギヤ１３２Ｒが外嵌固定され、ウォームギヤ１３２Ｒは前記差動機構１０４Ｒのリングギヤ１２４Ｒの外周面に形成された歯と互いに噛合している。すなわち、本実施例におけるリングギヤ１２４Ｒはウォームギヤ１３２Ｒに対応するウォームホイールを兼ねている。但し、前記ウォームギヤ１３２Ｌ・１３２Ｒの代わりに平ギヤで構成することも可能である。この場合、平ギヤにはブレーキ機構と、モータ１０５Ｌ・１０５Ｒの間にクラッチ機構を設ける必要があり、直進時のモータ１０５Ｌ・１０５Ｒを駆動しない時にはブレーキ機構により平ギヤを固定してクラッチを「切」とし、旋回時のモータ１０５Ｌ・１０５Ｒを駆動する時にはブレーキ機構を解除してクラッチを「入」として遊星歯車に動力を伝達するのである。

以下では、図４、図５および図６を用いてミッションケース１０２の駆動力伝達経路について詳細説明を行う。図４に示す如く、駆動源であるエンジン３１の出力軸３１ａにはプーリ１４１が設けられている。また、プーリ１４１にはクラッチ１４２が設けられており、該クラッチ１４２を切り替えることにより、「クラッチ入」の状態（すなわち、プーリ１４１が出力軸３１ａに固定され、駆動力を伝達可能な状態）と、「クラッチ切」の状態（すなわち、プーリ１４１が出力軸３１ａに固定されず、駆動力を伝達不可能な状態）と、を選択することが可能である。

図４に示す如く、ＨＳＴ１０３の入力軸１１２ａにはプーリ１４３が外嵌固定され、プーリ１４１およびプーリ１４３にベルト１４４が巻回される。また、ＨＳＴ１０３の出力軸１１３ａにはベベルギヤ１４５が外嵌固定される。

図４、図５および図６に示す如く、伝達軸１４６は、その軸線方向がコンバインの機体左右方向に略一致するようにミッションケース１０２の内部空間前部に軸支される。伝達軸１４６の中途部にはベベルギヤ１４７およびスプロケット１４９が外嵌固定され、該ベベルギヤ１４７とベベルギヤ１４５とは互いに噛合している。また、伝達軸１４６の一端（本実施例においては右端）にはブレーキ１４８が設けられており、伝達軸１４６の回転を制動することが可能である。

スプロケット１５０は伝達軸１２５の略中央部に外嵌固定され、スプロケット１４９およびスプロケット１５０にチェーン１５１が巻回される。伝達軸１２５の左半部および右半部にはそれぞれサンギヤ１２１Ｌ・１２１Ｒが外嵌固定される。

クラッチ１４２が「クラッチ入」の状態であり、ブレーキ１４８が作動していない（制動していない）場合、エンジン３１からの駆動力は出力軸３１ａ→プーリ１４１→ベルト１４４→プーリ１４３→入力軸１１２ａを経てＨＳＴ１０３に伝達される。ＨＳＴ１０３へ伝達された駆動力は、ＨＳＴ１０３にて変速された後、出力軸１１３ａ→ベベルギヤ１４５→ベベルギヤ１４７→伝達軸１４６→スプロケット１４９→チェーン１５１→スプロケット１５０→伝達軸１２５を経て左右一対の差動機構１０４Ｌ・１０４Ｒのサンギヤ１２１Ｌ・１２１Ｒに伝達される。差動機構１０４Ｌに伝達された駆動力は、サンギヤ１２１Ｌ→プラネタリギヤ１２３Ｌ→回転軸１２６Ｌ→キャリア１２２Ｌ→出力軸１０６Ｌを経て走行装置４Ｌの駆動輪４１Ｌに伝達される。差動機構１０４Ｒに伝達された駆動力は、サンギヤ１２１Ｒ→プラネタリギヤ１２３Ｒ→回転軸１２６Ｒ→キャリア１２２Ｒ→出力軸１０６Ｒを経て走行装置４Ｒの駆動輪４１Ｒに伝達される。このようにして、エンジン３１からの駆動力は左右一対の走行装置４Ｌ・４Ｒに伝達され、走行装置４Ｌ・４Ｒは回転駆動される。エンジン３１は電圧が１２Ｖまたは２４Ｖの電気モータ等に比較して高出力であり、駆動力が大きく、高効率な作業が可能である。

一方、左モータ１０５Ｌからの駆動力は、出力軸１３１Ｌ→ウォームギヤ１３２Ｌ→リングギヤ１２４Ｌ→プラネタリギヤ１２３Ｌ→回転軸１２６Ｌ→キャリア１２２Ｌ→出力軸１０６Ｌを経て走行装置４Ｌの駆動輪４１Ｌに伝達される。また、右モータ１０５Ｒからの駆動力は、出力軸１３１Ｒ→ウォームギヤ１３２Ｒ→リングギヤ１２４Ｒ→プラネタリギヤ１２３Ｒ→回転軸１２６Ｒ→キャリア１２２Ｒ→出力軸１０６Ｒを経て走行装置４Ｒの駆動輪４１Ｒに伝達される。このようにして、左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒからの駆動力はそれぞれ対応する走行装置４Ｌ・４Ｒに伝達されて、走行装置４Ｌ・４Ｒは回転駆動される。そして、左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒの回転速度に応じて対応する走行装置４Ｌ・４Ｒの走行速度を滑らかに変化させ、左右の走行装置４Ｌ・４Ｒの間で走行速度差を生じさせることにより、コンバインは滑らかに旋回することが可能である。

コンバインを直進させる場合、左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒを停止させるとともに、差動機構１０４Ｌ・１０４Ｒのリングギヤ１２４Ｌ・１２４Ｒを回転しないように固定する必要がある。これは、エンジン３１からの駆動力の一部がリングギヤ１２４Ｌ・１２４Ｒから左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒに伝達されて（駆動力が左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒに逆流して）直進速度が低下したり、直進安定性が低下するのを防止するためである。従来は、このような駆動力の逆流を防止するために制動手段（ブレーキ等）を設けて直進時にリングギヤを制動していた。しかし、この方法では、各差動機構に当該制動手段を設けるとともに、直進時と旋回時で制動手段の作動状況を切り替えるための切替手段等を設ける必要があり、部品点数の増加および製造コストの増大の原因となっていた。

そこで、本実施例のコンバインにかかるトランスミッション１０１においては、一対のリングギヤ１２４Ｌ・１２４Ｒをウォームホイールとするとともに、一対のモータ（左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒ）の出力軸１３１Ｌ・１３１Ｒにウォームギヤ１３２Ｌ・１３２Ｒを設け、前記ウォームホイールと噛合させ、左モータ１０５Ｌからリングギヤ１２４Ｌへの駆動力伝達経路はウォームギヤ１３２Ｌからウォームホイール（リングギヤ１２４Ｌ）へ駆動力を伝達する構成とするとともに、右モータ１０５Ｒからリングギヤ１２４Ｒへの駆動力伝達経路はウォームギヤ１３２Ｒからウォームホイール（リングギヤ１２４Ｒ）へ駆動力を伝達する構成としている。

このように構成することは、以下の如き利点を有する。すなわち、ウォームギヤのセルフロック機能（ウォームギヤを回転させることによりウォームホイールを容易に回転駆動することができるが、ウォームホイールを回転させようとしても負荷が大きく、ウォームギヤを回転駆動することができない性質）を利用して直進時における左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒへの駆動力の逆流を防止することができ、ブレーキ等の制動手段を省略して部品点数および製造コストを削減することが可能である。

ここで、コンバインを滑らかに旋回させる方法としては、（１）一方の走行装置の走行速度を増速し、他方の走行装置の走行速度は直進時の速度を保持する、（２）一方の走行装置の走行速度を増速し、他方の走行装置の走行速度を減速する、（３）一方の走行装置の走行速度を減速し、他方の走行装置の走行速度は直進時の速度を保持する、といった方法が考えられる。

（１）または（２）の方法の場合、走行装置の走行速度を増速させるためには、左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒはエンジン３１からの駆動力の一部が左モータ１０５Ｌまたは右モータ１０５Ｒに逆流してくるのに抗して差動機構１０４Ｌ・１０４Ｒに駆動力を入力する必要があるため、左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒとして出力が大きいものを使用しなければならず、製造コストが増大する要因となる。一方、（３）の方法は、エンジン３１からの駆動力の一部が左モータ１０５Ｌまたは右モータ１０５Ｒに逆流し、該駆動力にアシストされる形で左モータ１０５Ｌまたは右モータ１０５Ｒを駆動するため、左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒとして出力が大きいものを使用する必要がない（その代わり、（１）および（２）と比較すると旋回時の走行速度は遅い）。

そこで、本実施例のトランスミッション１０１については、（３）の方法を採用し、一対のモータである左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒは、それぞれ対応するキャリア１２２Ｌ・１２２Ｒの回転速度を減速させる方向に、対応するリングギヤ１２４Ｌ・１２４Ｒを回転駆動する構成としている。このように構成することにより、左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒとして出力が大きいものを使用する必要がなく、トランスミッション１０１の製造コストを削減することが可能である。また、左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒの出力が小さい場合には、通常はそのサイズも小さいので、トランスミッション１０１を小型化することが可能である。

また、本実施例においては、一対のモータである左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒは、コンバインの直進時にはいずれも回転駆動せず、コンバインの旋回時には一方のモータのみ回転駆動する。このように構成することにより、左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒとして出力が大きいものを使用する必要がなく、トランスミッション１０１の製造コストを削減することが可能である。また、左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒの出力が小さい場合には、通常はそのサイズも小さいので、トランスミッション１０１を小型化することが可能である。

さらに、本実施例においては、無段変速装置としてＨＳＴ１０３を用いている。このように構成することにより、滑らかな旋回と高い駆動力伝達効率を達成することが可能である。

以下では図１乃至図４を用いて運転操作部５および走行・操向制御の詳細構成を説明する。運転操作部は主に、操向用丸型ハンドル１６、走行変速レバー２５、脱穀クラッチレバー２６、刈取クラッチレバー２７等で構成される。

脱穀クラッチレバー２６は、サイドコラム上に配置されて、エンジン３１から脱穀部２８への駆動力伝達経路の中途部に設けられた脱穀クラッチ５８を操作し、脱穀部２８への駆動力の入切を行なうものである。刈取クラッチレバー２７は、サイドコラム上に配置されて、エンジン３１から刈取部２９への駆動力伝達経路の中途部に設けられた刈取クラッチ５９を操作し、刈取部２９への駆動力の入切を行なうものである。

操向用丸型ハンドル１６の回動基部には、回動角度を検知する角度検知手段（センサー）４９が設けられており、該センサー４９は制御装置３０と接続され、該制御装置３０に左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒが接続されて、操向用丸型ハンドル１６の回動角度及び回動方向に応じて、左モータ１０５Ｌまたは右モータ１０５Ｒを駆動させる。例えば、左方向に操向用丸型ハンドル１６を回動すると（小旋回の時）、その回動角に応じて前述のように、左モータ１０５Ｌを駆動して左側の遊星歯車により減速して出力軸１０６Ｌの回転数を減少させて旋回するのである。そして更に、操向用丸型ハンドル１６回動すると、急旋回となるので、左モータ１０５Ｌの回転数を更に増加して左側の出力軸１０６Ｌの回転数を更に減少するとともに、右モータ１０５Ｒも駆動して右側の出力軸１０６Ｒの回転数も減少して、走行速度を減少しながら旋回して、旋回半径が小さくなっても機体が大きく振られないようにしている。そして、前記制御装置３０には、作業状態や走行状態に応じて旋回性能を上げるための、モード切替スイッチ５７が接続されている。この制御は後述する。

一方、ＨＳＴ１０３の油圧ポンプ１１２の可動斜板を傾動させるために、可動斜板の回動軸にモータまたはシリンダ等のアクチュエータ１０３ａが連結され、該アクチュエータ１０３ａも前記制御装置３０に接続されている。そして、該制御装置３０には走行変速レバー（主変速レバー）２５の回動基部に設けた角度検知手段（角度センサー）２５ａと接続され、該走行変速レバー２５の傾動角及び傾倒方向に応じてアクチュエータ１０３ａを作動させ、可動斜板を傾動させてＨＳＴ１０３の出力軸の回転数及び回転方向を変更して変速を行うようにしている。

以下、操向用丸型ハンドル１６による操向について説明する。操向用丸型ハンドル１６が中立位置（直進位置）にあるときには左モータ１０５Ｌおよび右モータ１０５Ｒには電力が供給されず停止した状態で、走行装置４Ｌ・４Ｒは同方向に同速度で走行可能な状態である。

前進時に操向用丸型ハンドル１６を左に回動させると、左モータ１０５Ｌが回転駆動され、左側の走行装置４Ｌの走行速度が右側の走行装置４Ｒの走行速度より遅くなって左旋回する。このとき、操向用丸型ハンドル１６の回動角度に応じて左モータ１０５Ｌの回転速度を調整可能であり、操向用丸型ハンドル１６の回動角度を大きくするほど左モータ１０５Ｌの回転速度が大きくなってコンバインは小さい旋回半径で左旋回することとなる。

前進時に操向用丸型ハンドル１６を右に回動させると、右モータ１０５Ｒが回転駆動され、右側の走行装置４Ｒの走行速度が左側の走行装置４Ｌの走行速度より遅くなって右旋回する。このとき、操向用丸型ハンドル１６の回動角度に応じて右モータ１０５Ｒの回転速度を調整可能であり、操向用丸型ハンドル１６の回動角度を大きくするほど右モータ１０５Ｒの回転速度が大きくなってコンバインは小さい旋回半径で左旋回することとなる。

ここで、前記制御装置３０に接続されるモード切替スイッチ５７とは、直進刈取モードと、旋回モードとを切り替えるものである。直進刈取モードの時には、操向用丸型ハンドル１６の切れ角に対して、旋回半径が大きくなり、即ち、直進刈取モードの時には、操向用丸型ハンドル１６の切れ角が通常（作業時以外の走行時）の切れ角の時よりもモータ１０５の回転数が小さくなるように制御して、旋回半径が大きくなり（旋回角度が小さくなり）、容易に条合わせを行なうことができる。また、旋回モードの時には、操向用丸型ハンドル１６の切れ角に対して、旋回半径が小さくなり、すなわち、旋回モードの時には、操向用丸型ハンドル１６の切れ角が通常の切れ角の時よりもモータ１０５の回転数が大きくなるように制御して、旋回半径が小さくなり（旋回角度が大きくなり）、旋回性能が高くなり、急旋回が可能となるのである。

このモード切替スイッチ５７は刈取クラッチや刈取部の昇降位置や副変速装置と連動させて自動で切り替わるように制御することも可能である。即ち、副変速レバー２２の回動基部にはその回動を検知する手段２２ａが配置され、脱穀クラッチレバー２６の回動基部にはその回動を検知する手段２６ａが設けられ、刈取クラッチレバー２７の回動基部にはその回動を検知する手段２７ａが設けられ、刈取部２９の回動基部にはその回動角度を検知するための角度検知手段２９ａが設けられ、各検知手段２２ａ・２６ａ・２７ａ・２９ａはそれぞれ制御装置３０と接続されている。

そして、副変速装置（副変速レバー２２）が低速の時、または、脱穀クラッチレバー２６が「入」の時は作業時等である。副変速装置が高速のときはモード切替スイッチ５７は直進刈取モードや旋回モードにならず、通常のハンドル操作が行える。副変速装置が低速に切り替えられたときには、作業時であって、それぞれ検知手段２２ａ・２６ａで検知され、検知手段２７ａが刈取クラッチがＯＮを検知した時には、モード切替スイッチ５７は「直進刈取モード」に切り替えられる。この「直進刈取モード」では、操向用丸型ハンドル１６の回動角度の検知角は小さな値（例えば数分の一）に変換されて、刈取作業時に操向用丸型ハンドル１６を少し大きく切っても機体の進行方向は小さく変化して（旋回半径は大きくなって）条合わせが行い易くするのである。

また、作業時において、刈取クラッチレバー２７を「切」側に回動するか、或いは、刈取部２９を上昇させると、「旋回モード」に切り替わるようにしている。つまり、刈取クラッチの検知手段２７ａが「切」を検知し、或いは、刈取部２９の角度が検知手段２９ａにより設定角度以上上昇されたことを検知すると、「旋回モード」に切り替わる。この「旋回モード」では、操向用丸型ハンドル１６の回動角度の検知角は大きな値（例えば数倍）に変換されて、操向用丸型ハンドル１６を小さく切ったときでも、機体の方向は大きく変化して（旋回半径は小さくなって）、大きく旋回することができ、操作性を向上できるのである。

また、図４に示したように、左モータ１０５Ｌ、右モータ１０５Ｒには、スリップを自動的に検出するためのトルク検出手段４５Ｒ・４５Ｌが配置されている。前記トルク検出手段４５Ｒ・４５Ｌは、制御装置３０に接続されており、該トルク検出手段４５Ｒ・４５Ｌが、旋回外側のモータのトルクが急激に軽くなった（負荷が小さくなった）ことを検出した場合には、旋回外側のモータの回転速度が減速され、さらに、制御装置３０を介してＨＳＴ１０３の出力回転速度も減速されるよう構成されている。すなわち、湿田等の作業で旋回外側のクローラがスリップした場合には、負荷が減少して回転数が増加するので、圃場面を掘り起こしてしまい走行部が埋まり脱出できなくなる場合が想定されるので、スリップを検出したときには自動的に旋回外側のモータの回転数を下げて走行速度を減少して、スリップを回避するとともに、左右他側の走行速度も減速して、スリップを回避するようにしている。

本発明の一実施例に係るコンバインの全体的な構成を示した側面図。 同じく平面図。 コンバインの駆動力伝達経路を示す模式図。 トランスミッションのスケルトン図。 トランスミッションの平面一部断面図。 トランスミッションの左側面図。

１６ 操向用丸型ハンドル
３０ 制御装置
３１ エンジン
４５Ｌ トルク検出手段
４５Ｒ トルク検出手段
４９ 角度検知手段
５７ モード切替スイッチ
１０３ 油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）
１０５Ｌ モータ
１０５Ｒ モータ
１０６Ｌ 車軸
１０６Ｒ 車軸
１１３ａ 出力軸
１２１Ｌ サンギヤ
１２１Ｒ サンギヤ
１２２Ｌ キャリア
１２２Ｒ キャリア
１２３Ｌ プラネタリギヤ
１２３Ｒ プラネタリギヤ
１２４Ｌ リングギヤ
１２４Ｒ リングギヤ
１３１Ｌ 出力軸
１３１Ｒ 出力軸

Claims (3)

1. エンジン（３１）からの動力により駆動される油圧式無段変速装置（１０３）と、左右一対の遊星歯車式差動機構（１０４Ｌ・１０４Ｒ）と、左右一対の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）と、操向用ハンドル（１６）を備えるコンバインであって、前記操向用ハンドル（１６）の回動角度を検知する角度検知手段（４９）を備えるとともに、前記左右一対の遊星歯車式差動機構（１０４Ｌ・１０４Ｒ）のサンギヤ（１２１Ｌ・１２１Ｒ）を、前記油圧式無段変速装置（１０３）の出力軸と連動連結し、左右の遊星歯車のキャリア（１２２Ｌ・１２２Ｒ）を、左右の車軸（１０６Ｌ・１０６Ｒ）と連動連結し、左右の遊星歯車のインターナルギヤ（１２４Ｌ・１２４Ｒ）を左右の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）の出力軸とそれぞれ連動連結し、コンバインの直進時には左右一対の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）はいずれも回転駆動せず、コンバインの旋回時には、前記操向用ハンドル（１６）の中立位置から左右への回動角に比例して、左右対応する側の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）を駆動増速することにより、対応するリングギヤにより構成したインターナルギヤ（１２４Ｌ・１２４Ｒ）を回転駆動し、対応するキャリア（１２２Ｌ・１２２Ｒ）の回転速度を減速させて旋回を行い、前記電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）にトルク検出手段（４５Ｒ・４５Ｌ）を配置し、旋回外側のモータトルクが急激に軽くなった場合、該旋回外側の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）の回転速度を減速し、前記油圧式無段変速装置（１０３）の回転速度も減速するように構成し、前記エンジン（３１）により発電機（３２）を回転駆動して電力を発生させ、該電力をバッテリ（３３）に充電し、該発電機（３２）またはバッテリ（３３）より、電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）の駆動回路に電力を供給することを特徴とするコンバイン。
2. 請求項１記載のコンバインにおいて、前記電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）の駆動制御装置（３０）に、直進刈取モードと回行モードとのモード切替スイッチ（５７）を接続し、直進刈取モードの時には、操向用ハンドル（１６）の切れ角に対して、旋回半径が大きくなり、旋回モードの時には、操向用ハンドル（１６）の切れ角に対して、旋回半径が小さくなり操向用ハンドル（１６）のハンドル切れ角に対して、前記モードに合わせた旋回半径としたことを特徴とするコンバイン。
3. 請求項１記載のコンバインにおいて、前記左右の遊星歯車のインターナルギヤ（１２４Ｌ・１２４Ｒ）を、その内周面と外周面に歯車部が形成されたリング状のウォームホイールとするとともに、前記左右の電気式モータ（１０５Ｌ・１０５Ｒ）の出力軸にウォームギヤ（１３２Ｌ・１３２Ｒ）を設けて、前記ウォームホイールと噛合させたことを特徴とするコンバイン。

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