コンバイン

【課題】コンバイン作業において、作業負荷の重、軽の状態を検出しながら、電動モータの駆動制御を行うことは、構成が煩雑であり、安定した伝動制御を維持し難いものである。
【解決手段】エンジン１の駆動によって作業走行するコンバインにおいて、収穫籾の排出を行う排穀オーガ２を電動モータ３によって駆動可能に設けた排穀駆動装置の構成とする。コンバイン作業はエンジン１の駆動によって走行装置を伝動すると共に、刈取装置や、脱穀装置等を伝動して行う。そして、このグレンタンクに収穫された籾を機外へ取出すときは、該エンジン１による走行伝動や、刈取、脱穀伝動等を停止した状態にして、モータ３を電動することによって排穀オーガ２を駆動する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圃場内の植立穀稈を刈り取って脱穀選別する農業機械であるコンバインに関する。
【背景技術】
【０００２】
走行車輪をエンジンにより駆動し、耕耘爪軸を電動モータによって駆動する伝動形態の技術（例えば、特許文献１参照）や、エンジンの余裕出力を利用して発電機を伝動してバッテリーを蓄電し、重負荷の作業時にはこのバッテリーにより電動モータを駆動して、エンジンによる駆動力をアシストする技術（例えば、特許文献２参照）が知られている。
【特許文献１】特開２００１−１６１１０４号公報（第２頁、図１）。
【特許文献２】特開２００５−１６３８９号公報（第３頁、図１）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
コンバイン作業において、作業負荷の重、軽の状態を検出しながら、電動モータの駆動制御を行うことは、制御構成が煩雑であり、安定した伝動制御を維持し難いものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に記載の発明は、エンジン１の駆動によって作業走行するコンバインにおいて、グレンタンク１３に一時貯留している収穫籾の排出を行う排穀オーガ２を電動モータ３によって駆動可能に構成すると共に該電動モータ３を駆動するための蓄電池２０を設け、コンバインの任意の動力系に設けた発電機２１とコンバインの任意の位置に設けた太陽電池２２のいずれか一方又は両方から前記蓄電池２０に電力を供給して充電するように構成したことを特徴とするコンバインとしたものである。
【０００５】
コンバイン作業はエンジン１の駆動によって走行装置を伝動すると共に、刈取装置や、脱穀装置等を駆動して行う。そして、グレンタンク１３に収穫された籾を機外へ取り出すときは、エンジン１による走行伝動や、刈取、脱穀伝動等を停止した状態にして、蓄電池２０からの電力供給を受けて電動モータ３を駆動することによって排穀オーガ２を駆動する。そして、排穀オーガ２の駆動によってグレンタンク１３内の収穫籾が機外へ搬送排出される。
【０００６】
蓄電池２０の充電は、コンバインの任意の動力系に設けた発電機２１とコンバインの任意の位置に設けた太陽電池２２のいずれか一方又は両方から充電される。
請求項２に記載の発明は、前記電動モータ３による排穀オーガ２駆動時に、自動的にエンジン１を停止可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載のコンバインとしたものである。
【０００７】
コンバインによる刈取作業等を停止した状態での排穀作業においては、電動モータ３の電動で排穀オーガ２が駆動されて、グレンタンク１３内の収穫籾が排出される。このとき電動モータ３の駆動と共に、自動的にエンジン１の駆動が停止される。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、燃料消費を著しく低減することができ、環境に優しい作業を行うことができる。又、電動モータ３によって駆動される排穀オーガ２の排穀負荷は、比較的小さく負荷変動が少ないものであるから、電動モータ３による排穀駆動作用を安定して、円滑に行わせることができる。また、排穀作業時には、騒音も低減する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、排穀作業時には、電動モータ３により排穀オーガ２を駆動することによって排穀すると共に、同時にコンバイン作業のエンジン１の駆動が自動的に停止される。このために、エンジン１を的確に停止して燃料消費の無駄を少なくすることができ、操作性を容易化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図例に基づいて、コンバイン車体４は、左右一対のクローラ５を配置し、この左右のクローラ５の駆動により走行することができる。車体４の前側には、刈刃装置１８や、穀稈引起装置６、集送装置７等からなる多条刈形態の刈取装置８を設け、この後側に、該集送装置７から受継いだ穀稈をフィードチエン９で後方へ搬送しながら脱穀する脱穀装置１０、及びこの脱穀済排稈を後方へ排出しながら切断処理する排稈カッター等の排稈処理装置１１を設けている。又、該集送装置７の右手側部には運転席や、操縦装置等を覆うキャビン１２を設ける。このコンバインを駆動するエンジン１は、このキャビン１２内の運転席の下方部に搭載している。このキャビン１２及びエンジン１の後側で、前記脱穀装置１０の右手側にグレンタンク１３を搭載して、脱穀装置１０の揚穀機１４から取り出される脱穀選別後の籾を収容する。前記エンジン１によって、クローラ５と、刈取装置８、脱穀装置１０、及び排稈カッター１１等を駆動するように連動構成している。
【００１１】
又、前記グレンタンク１３は、底部に収容籾を後方へ搬送する底部オーガ１９と、この底部オーガ１９の後端に搬出される籾を受けて揚穀する縦オーガ１５、及びこの縦オーガ１５の上端から受け継いだ籾を水平方向へ搬送する横オーガ１６等からなる排穀オーガ２を構成している。この横オーガ１６は縦オーガ１５の周りに旋回可能に設けられ、先端部には排穀口１７を形成する。これら各底部オーガ１９、縦オーガ１５、横オーガ１６等の内部のオーガ（螺旋）部は電動モータ３によって連動駆動する構成としている。又、縦オーガ１５部周りの横オーガ１６の旋回や、この横オーガ１６の伸縮等を、同電動モータ３によって連動駆動するように構成している。
【００１２】
又、このような排穀オーガ２の連動を、エンジン１により駆動する連動構成の形態から、電動モータ３による連動構成に切替て伝動可能に構成することもできる。
ここにおいて、この発明に係る排穀駆動装置は、エンジン１の駆動によって作業走行するコンバインにおいて、収穫籾の排出を行う排穀オーガ２を電動モータ３によって駆動可能に設ける。コンバイン作業はエンジン１の駆動によって走行装置を伝動すると共に、刈取装置や、脱穀装置等を伝動して行う。そして、グレンタンク１３に収穫された籾を機外へ取出すときは、該エンジン１による走行伝動や、刈取、脱穀伝動等を停止した状態にして、モータ３を電動することによって排穀オーガ２を駆動する。この排穀オーガ２の駆動によってグレンタンク１３内の収穫籾が機外へ搬送排出することができる。
【００１３】
又、前記電動モータ３による排穀オーガ２駆動時において、自動的にエンジン１を停止可能に構成している。コンバインによる刈取作業等を停止した状態での排穀作業においては、電動モータ３が駆動されて排穀オーガ２が駆動されて、グレンタンク１３内の収穫籾が排出される。このとき、電動モータ３の電動と共に、自動的にエンジン１の駆動が停止されて、刈取走行や、脱穀作用等が停止される。
【００１４】
この電動モータ３を電動するための蓄電池２０は、前記脱穀装置１０の扱胴内に設ける一体回転の発電機２１の発電力を受けて蓄電される。この形態では、脱穀装置１０の扱胴の脱穀負荷を検出するように構成して、この脱穀負荷が比較的小さいときに発電可能に構成することができる。又、発電機２１はコンバインの任意の位置であって動力を取り出しできる部分であればどこでもよい。
【００１５】
又、蓄電池２０は、コンバインのキャビン１２ルーフの上面等に、太陽電池２２を配置して、この太陽電池２２の発電力を受けて蓄電可能に構成しているが、太陽電池２２についても、太陽光を受けられる部分であればどこでもよい。
【００１６】
前記蓄電池（バッテリ）２０を、エンジン１により発電機２１を駆動することによって、インバータ２３を解して充電するように構成したものである。このとき通常のコンバイン作業時Ａは、インバータ２３から蓄電池２０を充電するが、前記籾排出用のモータ３は伝動しないで停止状態にするものである。又、この籾排出時Ｂは、エンジン１の停止によって、発電機２１は発電しない状態にあるが、蓄電池２０からインバータ２３を介してモータ３を電動して、籾排出するようにしている。この籾排出作業後は自動的にエンジン１を始動させるように構成している。
【００１７】
次に、主として図６に基づいて、前記脱穀装置１０の扱胴２４に発電機２１を設けて充電すると共に、電動モータ２５を設けて扱胴２４駆動をアシストする形態において、脱穀負荷の軽い場合Ｃは、エンジン１によって扱胴２４を駆動すると共に、発電機２１を駆動するが、濡れ扱ぎ時のように脱穀負荷が重い場合Ｄは、該発電機２１の駆動を停止して、蓄電池２０によってモータ２５を電動して扱胴２４の駆動を補助する。軽負荷のときは扱胴２４の回転で発電機２１を充電状態にし、重負荷のときはモータ２５で扱胴２４の駆動を補助して脱穀性能を低下させないように維持するものである。
【００１８】
次に、主として図７に基づいて、前記脱穀装置１０の比較的軽負荷で、一定した回転状態の唐箕２７を、電動モータ２６で駆動するように構成して、前記扱胴２４に設ける発電機２１によって充電される蓄電池２０を介して、このモータ２６を電動して唐箕２７を駆動するものである。
【００１９】
次に、主として図８に基づいて、前記のようなハイブリッド用の電動モータ３、又は２５、２６をエンジン軸２８上のモータ軸２９に設け、このエンジン軸２８上のプーリ３０にはコンバイン動力伝動用出力ベルトを掛け渡すと共に、フライホイルウェイト３１を取り付ける。このエンジン軸２８とモータ軸２９との間にはクラッチ３２を設けており、動力を入り切りするように構成している。ラジエータファン３３は、エンジン１のプーリ３０等とは反対側の位置に設けている。このクラッチ３２を設けることによって、電動モータ３、又は２５、２６等を使用しないときの付回りによる抵抗を抑制して軽快な伝動を維持することができる。
【００２０】
又、このようなハイブリッド用のモータ３、２５、又は２６の駆動を、前記グレンタンク１３内部の揚穀機１４による籾投入力によって駆動するように構成することができる。又、前記排稈カッター１１に代えて装着の排稈ドロッパーの排稈落下力によって駆動するように構成することもできる。
【００２１】
次に、主として図９に基づいて、コンバインのミッションケースに設けるＨＳＴ（油圧無断変速装置）３４の入力軸３５から電動モータ３等にわたってベルト３５を掛けわたして、通常作業時Ａは、このベルト３５、モータ３、及びインバータ２３を介して発電機２１を駆動し、蓄電池２０を充電するように構成している。そして、大きい作業負荷のかかる走行旋回時Ｂは、操作レバー等の操作によって旋回状態を検出して、エンジン１の回転を一定に維持するように電動モータ３によってアシストするものである。
【００２２】
アシスト量グラフＧによって、蓄電池２０の充電状態に応じて、刈取作業時においてもモータ３によるアシストを行う。又、この刈取時は、蓄電池２０の充電状態によりアシスト量（駆動力、乃至回転数）を変化させて、充電とアシストとのバランスを図る。電動モータ３によりアシストすることによって、瞬間的な負荷の増大に対して、十分なトルクを得ることができ、回転低下を防止することができる。
【００２３】
このような形態において、蓄電池２０の充電においてエンジン１の出力を用いて、エンジン１出力に余裕のある路上走行時や、籾排出時等に、充電期間を設定して集中的に行うことによって、作業負荷の小さい路上走行や籾排出時においても、排気ガス温度を触媒活性温度に近づけることができる。
【００２４】
又、図１０の形態は、全域において電動モータ３をＨＳＴ３４の出力軸側に連動連結したもので、瞬間的な大トルクであっても、ベルトのスリップによる伝動ロスをなくしてアシスト可能な構成とする。負荷のかかる旋回時は、操作レバーの動き等により旋回を検出して、エンジン１回転を一定に保つようにモータ３アシストする。又、充電状態に応じて、刈取時にもモータ３によるアシストを行う。
【００２５】
次に、主として図１１に基づいて、前記エンジン１によってトラクタ３８等のＨＳＴ３４を駆動すると共に、蓄電池２０によって伝動する電動モータ３でこのＨＳＴ３４をアシストするように構成した形態において、このエンジン１をアクセルペダル３６と、アクセルレバー３７とで操作可能に設け、アクセルレバー３７の最大操作時に、アクセルペダル３６を踏むとモータ３で駆動するように構成し、これ以外のときは蓄電池２０を充電するように構成している。
【００２６】
一時的な過負荷によるエンジン１回転が低下する場合、アクセルペダル３６の操作により、作業領域まで回転が復帰するようにモータ３を補助駆動するものである。この電動モータ３の駆動は、消費電力等の観点から、回転低下が発生する場合の一時的な動力源とするものである。前記アクセルペダル３６はステップフロア４０に配置し、アクセルレバー３７はステアリングハンドル４１の横側に配置し、前記ＨＳＴ３４を変速操作するＨＳＴレバー３９を運転席４２の横側に配置している。
【００２７】
４３は前輪、４４は後輪である。エンジン１の出力グラフにおいて、Ｌは、通常時のエンジン出力設定曲線、Ｌ１は、発明にかかるエンジン出力と、アクセルペダル３６によるモータ３の出力とを加えた場合の出力曲線を示す。
【００２８】
又、このモータ３のアシストは、回転の低下を検出するセンサー等によって低加速度や、低下量等を検出判断して、自動的に適切なモータ３アシストを行うように構成することもできる。
【００２９】
次に、主として図１３に基づいて、前記のようなハイブリッド形態のロータリ耕耘装置等の作業機において、作業状態を検出するセンサーを設け、作業機の負荷動作を事前に予測する。この予測に基づいて前記ハイブリッドモータの始動制御を開始するものである。例えば、車体に対して耕耘装置を昇降する昇降レバーの操作位置、メインクラッチの入り、切り状態等を検出するセンサーを設け、この検出に基づいてハイブリッドモータの始動制御を開始する。突然過大な負荷がかかる作業機の駆動開始時に即座にモーターアシストを行うことができ、トルクショックや、エンジンの回転低下を防止することができる。
【００３０】
又、図１４のように、作業機のエンジンブースト圧力や、吸気温度、エンジン温度を検出し、これによりエンジンの燃料噴射量を制限する。この噴射量が制限された分、モータアシスト力で補助する。このモータアシストは、作業の特定条件、例えば、作業開始直後において行う。突然過大な負荷がかかる作業機の駆動開始時や、寒冷時等においては、最大燃料噴射量を制限しないと、黒煙を排出する（スモークリミット）ことになるが、このスモーク排出を制限した上で、出力不足を回避することができ、モータアシスト制御の内容を作業機の状態と連動させることによって、予期しないモータの駆動を回避する。
【００３１】
次に、主として図１５に基づいて、田植機の苗植機にハイブリッドモータ３を設けたもので、走行部５１をエンジン１で駆動し、植付部５０をモータ３で駆動する形態としたものである。植付部５０をモータ３駆動することによって特別なギヤボックスを無くして苗植付間隔を変更可能に構成することができ、重量の低減や、レイアウトの自由度を高めることができる。又、対地車速を検出する車速センサーを設けて、この車速センサー５２の検出によってインバータ２３、又は走行部５１の駆動伝動を制御することによって、車輪のスリップ率が変化しても、一定間隔の苗植付を維持することができる。
【００３２】
次に、主として図１６に基づいて、エンジン１は発電機２１を駆動することとし、走行部５１及び植付部５０をモータ３で駆動する構成とする。これによりエンジン１を一定回転で運転することにより振動、騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】コンバインのブロック図。
【図２】その排穀オーガ部のブロック図。
【図３】コンバインの側面図。
【図４】その平面図。
【図５】バッテリの充電形態を示すブロック図。
【図６】モータで扱胴を補助駆動する形態のブロック図。
【図７】モータで脱穀装置の唐箕部を補助駆動する形態のブロック図。
【図８】そのモータの連動形態を示すブロック図。
【図９】モータによるアシスト例を示すブロック図と、その制御グラフ。
【図１０】その一部別例を示すブロック図と、その制御グラフ。
【図１１】一部別例を示すＨＳＴ駆動部のブロック図。
【図１２】そのトラクタ部の平面図。
【図１３】そのモータの始動制御を示すフローチャート。
【図１４】そのモータのアシスト駆動を示すフローチャート。
【図１５】田植機の苗植機のモータアシスト例を示すブロック図。
【図１６】田植機の苗植機のモータアシスト例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００３４】
１エンジン
２排穀オーガ
３電動モータ
１３グレンタンク
２０蓄電池
２１発電機
２２太陽電池

【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１）の駆動によって作業走行するコンバインにおいて、グレンタンク（１３）に一時貯留している収穫籾の排出を行う排穀オーガ（２）を電動モータ（３）によって駆動可能に構成すると共に該電動モータ（３）を駆動するための蓄電池（２０）を設け、コンバインの任意の動力系に設けた発電機（２１）とコンバインの任意の位置に設けた太陽電池（２２）のいずれか一方又は両方から前記蓄電池（２０）に電力を供給して充電するように構成したことを特徴とするコンバイン。
【請求項２】
前記電動モータ（３）による排穀オーガ（２）駆動時に、自動的にエンジン（１）を停止可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載のコンバイン。

【図１】