JP5149670B2 - コンバイン - Google Patents

Description

この発明は、走行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ド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備え、走行部と脱穀部及び選別部等をエンジン動力によって駆動し、刈取部及びフィードチェーン装置を電動モータによって駆動させる特許文献１に示すコンバインが公知になっている。
特開２００７−２４４３２９号公報

しかし、上記文献のコンバインは、電動モータ等にトラブルが発生した時に運転不能となる為、作業が出来なくなるという課題がある。
本発明は、上記課題を解決し、電動モータの破損等の緊急時であっても作業を中断することなく運転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、機体を走行させる走行部と、穀稈の刈取りを行う刈取部、刈取り穀稈の脱穀処理を行う脱穀部、脱穀処理された処理物の選別処理を行う選別部及び脱穀処理後の排藁の処理を行う後処理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コンバインにおいて、電動モータと、該電動モータに電力を供給する蓄電装置及び、蓄電装置又は電動モータ側への供給電力を発電する発電装置を設け、前記作業部の一部を電動モータによって駆動し、作業部のその他の部分及び発電装置をエンジンの動力のみによって駆動するように構成すると共に、前記電動モータによって駆動される一部の作業部を、エンジンの動力によって切換駆動可能とする駆動手段を設け、前記駆動手段は、電動モータのモータ軸にエンジン動力を断続可能に伝動する構成であることを特徴としている。
第２に、電動モータで駆動する一部の作業部を刈取部とし、機体の走行速度を検出する車速検出手段の検出に基づいて電動モータの駆動制御を行う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、電動モータによって駆動される作業部を、エンジン動力によっても切換駆動できる構成としたから、例えば電動モータが破損しても作業部が駆動できるので作業を中断すること無く運転が可能となり信頼性が向上した。
また、作業部をエンジン動力で駆動する時に、エンジン動力を直接電動モータのモータ軸に伝動する構成であるから、作業部を電動モータとエンジンにより切換駆動可能でありながら、その構成を簡素化できる。

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、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ながら、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、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、第４プーリ３０及び第５プーリ６５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、左走行部駆動用の左ドライブシャフト３３Ｌと、右走行部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、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、還元ラセ
ン１９、カッター部７及び拡散ラセン１０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、還元ラセン１９、カッター部７及び拡散ラセン１０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、ハイブリッドコントローラ５２（コントローラ）を介して、バッテリ５３（蓄電装置，ハイブリッド用バッテリ）及びモータ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５３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は発電を行う。発電機５１からの電力は、ハイブリッドコントローラ５２を介して、上記バッテリ５３及びモータ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及びモータ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ドコントローラ５２を介してモータ５６に供給可能であるため、上記モータ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、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（モータ軸）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、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。

上記出力軸Ｓ７のギヤケース５７に入力される側と反対側の軸端部は、刈取搬送モータ５６本体から突出して延設され、その軸端部に出力軸Ｓ７と一体回転する駆動プーリ６６が設けられる。上記第５プーリ６５の動力は、刈取搬送モータ５６の出力軸Ｓ７と、駆動プーリ６６と、第５プーリ６５及び駆動プーリ６６に掛け回される駆動ベルト６７とを介して、上記フィードチェーン４及び前処理部５に伝動される。尚、駆動ベルト６７には、テンションプーリ等から構成される駆動クラッチ６８が設けられ、この駆動クラッチ６８によりエンジン２４からフィードチェーン４及び前処理部５への動力伝動の入切（断続）を行う。即ち、第５プーリ６５、駆動プーリ６６、駆動ベルト６７及び駆動クラッチ６８によって、フィードチェーン４及び前処理部５をエンジン２４動力によって切換駆動する駆動手段Ｋを構成しており、駆動手段Ｋは刈取搬送モータ５６の出力軸Ｓ７にエンジン２
４動力を断続可能に伝動できる。

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、後処理部７，１０がエンジン２４動力によって駆動される一方で、作業装置３のフィードチェーン４及び前処理部５が刈取搬送モータ５６の動力によって駆動される。この時、上記駆動手段Ｋの駆動クラッチ６８は切り状態となっており、刈取搬送モータ５６の出力軸Ｓ７へのエンジン２４動力の伝達は断たれている。また、本コンバインは、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、伝動軸Ｓ９に設けられて刈取穀稈のフィードチェーン４や前処理部５による搬送速度を検出する搬送速度検出手段７２（回転センサ）とを備え、この車速検出手段７１及び搬送速度検出手段７２の検出に基づいて上記コントローラ５２により刈取搬送モータ５６の駆動制御を行うことで、フィードチェーン４及び前処理部５の搬送速度の駆動制御を行っている。具体的には、走行速度が速くなると搬送速度を速くす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、フィードチェーン４及び前処理部５の駆動を制御している。

また、本コンバインは、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）を備えると共に、エンジン２４の動力によって発電機５１により発電を行う発電モードと、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つのモードを有している。即ち、エンジン負荷検出手段７３で検出したエンジン負荷が大きい時には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フィードチェーン４及び前処理部５を駆動させることにより、発電機５１を動かすエンジン２４負荷を低減させて、エンジン２４回転数が低下して作業装置３に作動不良が発生するのを防止できる。

上記構成により、本コンバインは、エンジン２４の動力によって発電機５１による発電を行い、この発電力によって刈取搬送モータ５６を駆動してフィードチェーン４及び前処理部５の駆動を行う。そして、刈取搬送モータ５６の故障やバッテリ切れ等のトラブルが発生して刈取搬送モータ５６が動かなくなった場合には、前記駆動手段Ｋの駆動クラッチ６８を入り状態とし、第５プーリ６５、駆動プーリ６６及び駆動ベルト６７を介してエンジン２４動力を刈取搬送モータ５６の出力軸Ｓ７へ伝動し、出力軸Ｓ７を介してエンジン２４動力によってフィードチェーン４及び前処理部５を定速駆動できる。前記駆動手段Ｋの駆動切換（駆動クラッチ６８の入切切換）は、コンバイン操縦部に駆動クラッチ６８を入切操作可能なクラッチ操作手段を設け、刈取搬送モータ５６の故障やバッテリ切れが発生する等で刈取搬送モータ５６が動かなくなった場合に、手動操作により行う構成とする。また、上記手動操作に代えて、刈取搬送モータ５６の故障を電流値によって検出し、アクチュエータを介して駆動手段Ｋを切換制御することで、駆動手段Ｋの駆動切換（駆動クラッチ６８の入切切換）を行う構成としてもよい。

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。

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
２０Ｒ 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）
５６ モータ（電動モータ，刈取搬送モータ）
Ｓ７ 出力軸（モータ軸）
Ｋ 駆動手段

Claims (2)

1. 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（５６）と、該電動モータ（５６）に電力を供給する蓄電装置（５３）及び、蓄電装置（５３）又は電動モータ（５６）側への供給電力を発電する発電装置（５１）を設け、
   前記作業部（３）の一部を電動モータ（５６）によって駆動し、作業部（３）のその他の部分及び発電装置（５１）をエンジン（２４）の動力のみによって駆動するように構成すると共に、
   前記電動モータ（５６）によって駆動される一部の作業部（４，５）を、エンジン（２４）の動力によって切換駆動可能とする駆動手段（Ｋ）を設け、
   前記駆動手段（Ｋ）は、電動モータ（５６）のモータ軸（Ｓ７）にエンジン（２４）動力を断続可能に伝動する構成であることを特徴とするコンバイン。
2. 電動モータ（５６）で駆動する一部の作業部を刈取部（５）とし、
   機体の走行速度を検出する車速検出手段（７１）の検出に基づいて電動モータ（５６）の駆動制御を行うことを特徴とする請求項１のコンバイン。

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