ハイブリッド方式のコンバイン

【課題】収穫作業時に昇降させる刈取装置の位置エネルギを電力に変換し、この電力で機体の駆動部をアシストすることで、さらに低燃費化を図る。
【解決手段】刈取装置（８）の下降時に上昇シリンダ（１９）から押し出されるオイルの流れで駆動されるギヤモータ（５５）を設け、このギヤモータ（５５）で回転駆動して発電する発電機（２５）とその発電した電力を蓄えるバッテリ（２９）を設け、コンバインの機体の回転各部に適宜設ける駆動補助モータ（４０）を前記バッテリ（２９）からの電力で駆動する構成とした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力源として内燃機関（エンジン）と電動モータを搭載したハイブリッド方式のコンバインに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンバインの動力源は、内燃機関（エンジン）が使用されているが、省燃費や低騒音化の目的で電動モータを併用したいわゆるハイブリッド方式のコンバインが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の発明は、エンジンを最高出力付近の回転数に固定して収穫作業を行い、この収穫作業中のエンジン余裕出力を電力に変換してバッテリに蓄えておき、このバッテリに蓄えた電力にて電動機を駆動して圃場内外における単なる移動走行を行うことが出来るようにしている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の発明は、走行装置を駆動する内燃機関と電動モータとを備えたコンバインで、内燃機関の駆動で発電する発電機で発電された電力をバッテリに蓄えて、このバッテリに蓄えられた電力をコンバインの動力源の一部又は全部として利用出来るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３２０８０５号公報
【特許文献２】特開２００４−２４２５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に記載の発明は、エンジンを燃焼効率が高い最高出力回転数付近で常に駆動するので燃料を有効に利用することになるが、駆動余力で充電するバッテリが満充電状態になってもエンジンを高回転のままで回転を維持することになって必要以上に燃料を使用する場合もある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の発明は、エンジン駆動出力を小さくしても電動モータがエンジン出力を補うことができ、エンジンからの燃焼排ガスの排出量を減らすことができ、またエンジンの振動と騒音が比較的小さくなる。
【０００８】
しかしながら、これらの従来技術は、全てエンジンの駆動余力を電力としてバッテリに蓄え、その蓄えた電力で電動機を駆動して走行或は走行補助に利用するものであるために、バッテリに蓄えた電力も燃料を燃焼して得られたエネルギーであって、燃料消費量があまり低減されない。
【０００９】
そこで、本発明では、燃料を燃焼して取り出されるエンジン出力の一部を電力に変換してバッテリに蓄えるのではなく、コンバインの収穫作業時に昇降させる刈取装置の下降する際の位置エネルギーを電力に変換してバッテリに蓄えて適宜にコンバインの駆動部に設ける電動機を駆動することで、さらに低燃費となるハイブリッド方式のコンバインを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。
請求項１に記載の発明は、エンジンと脱穀装置（４）と操縦部（７）を搭載し走行装置（２）を具備した機台（３）の前側に刈取装置（８）を上昇シリンダ（１９）で昇降可能に設けたコンバインにおいて、刈取装置（８）の下降時に上昇シリンダ（１９）から押し出されるオイルの流れで駆動されるギヤモータ（５５）を設け、このギヤモータ（５５）で回転駆動して発電する発電機（２５）と該発電機（２５）で発電した電力を蓄えるバッテリ（２９）を設け、機体の回転各部に適宜設ける駆動補助モータ（４０）を前記バッテリ（２９）からの電力で駆動する構成としたことを特徴とするハイブリッド方式のコンバインとした。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、エンジンと脱穀装置（４）と操縦部（７）を搭載し走行装置（２）を具備した機台（３）の前側に刈取装置（８）を上昇シリンダ（１９）で昇降可能に設けたコンバインにおいて、コンバインの機体に前後にスライドするように設けるラック杆（５６）をリンク（５７）で機体前部の刈取装置（８）の上部と連結し、ラック杆（５６）に噛み合うピニオンギヤ（５８）を発電機（２５）の入力軸に取り付け、エンジンの出力で駆動する油圧モータで上昇シリンダ（１９）を伸ばして刈取装置（８）を上昇させ刈取装置（８）の下降時に前記ラック杆（５６）を前方にスライドさせピニオンギヤ（５８）を回転させて発電機（２５）を駆動して得られる電力をバッテリ（２９）に蓄え、コンバイン（１）の回転各部に適宜設ける駆動補助モータ（４０）を前記バッテリ（２９）からの電力で駆動する構成としたことを特徴とするハイブリッド方式のコンバインとした。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、刈取装置（８）の上昇はエンジンで駆動される油圧ポンプから供給されるオイルで上昇シリンダ（１９）を伸長して行うが、刈取装置（８）が下降する際の位置エネルギーで上昇シリンダ（１９）が縮められ上昇シリンダ（１９）から排出されるオイルでギヤモータ（５５）を駆動して発電機（２５）を駆動して発電しその発電した電力をバッテリ（２９）に蓄えて、その蓄えた電力で機体の回転各部に適宜設ける駆動補助モータ（４０）を駆動しているので、重量の重い刈取装置（８）の位置エネルギーが効果的に利用され、前記従来のハイブリッド方式のコンバインにおけるエンジンだけの高効率利用による燃料消費量低減よりも、さらに大きく燃料消費量を低減することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、刈取装置（８）が下降する際にラック杆（５６）を前方にスライドしてピニオンギヤ（５８）を回し発電機（２５）を駆動して得られる電力をバッテリ（２９）に蓄え、コンバインの回転各部に適宜設ける駆動補助モータ（４０）を前記バッテリ（２９）からの電力で駆動するので、重量の重い刈取装置（８）の位置エネルギーを効果的に利用でき、燃料消費量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】コンバインの側面図である。
【図２】要部の拡大平面図である。
【図３】別実施例のコンバインの側面図である。
【図４】要部の平断面図である。
【図５】脱穀装置の側断面図である。
【図６】脱穀装置の側断面図である。
【図７】脱穀装置の側断面図である。
【図８】脱穀装置の正断面図である。
【図９】脱穀装置の側断面図である。
【図１０】脱穀装置の側断面図である。
【図１１】脱穀装置の側断面図である。
【図１２】脱穀装置の正断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
まず、コンバインの機体構成について説明する。
図１に示す第一実施例では、コンバイン１は、左右のクローラ式の走行装置２の上側に枠組みされた機台３を設け、該機台３の左側部に脱穀装置４を搭載し、該脱穀装置４の右側にグレンタンク５を搭載し、このグレンタンク５の前側下部に原動部６を設け、原動部６の上部に操縦部７を設け、操縦部７と前記脱穀装置４との前側に刈取装置８を設けている。
【００１６】
走行装置２は、機台３の下部に左右の転輪フレーム９，９を設け、この転輪フレーム９，９に枢支した多数の転輪１０，１０と後端部の緊張輪１１，１１と前端部に取り付けた駆動スプロケット１３，１３と、前記転輪１０，１０と、緊張輪１１，１１とに亘って巻き掛けるクローラベルト１４，１４で構成する。エンジンの動力がミッションケース内で変速されて駆動スプロケット１３，１３を駆動して走行する。
【００１７】
脱穀装置４は、側部にフィードチェン１５を備え、内部に扱胴(図示省略)を回転自在に備えた上側の扱室と、揺動選別棚、唐箕、一番移送螺旋、二番移送螺旋等を備えた下側の選別室とから構成する。該脱穀装置４は、後述するエンジンの駆動力によって駆動する構成である。尚、該脱穀装置４の後側には、脱穀後の排藁を切断して圃場に排出する排藁カッター１６を搭載する。
【００１８】
刈取装置８は、分草板２０や刈刃装置２２や引起装置２１や穀稈搬送装置を取り付けた刈取支持フレーム１７を機台３の前上部に刈取枢支軸１８で枢支し、機台３と刈取支持フレーム１７の間に刈取装置８を油圧で上昇させる上昇シリンダ１９を介装している。
【００１９】
そして、昇降油圧シリンダ１９の管路５４には、図２の如く、戻りオイルで回転駆動するギヤモータ５５を設け、このギヤモータ５５に直結する発電機２５を駆動回転する。刈取装置８が上昇する際にはワンウェイクラッチが働いてギヤモータ５５は駆動回転されることが無く上昇抵抗にはならない。発電機２５にはバッテリ２９を取り付け、発電した電力を蓄電する。
【００２０】
図３は、第二実施例で、脱穀装置４の上部カバー５９上に前後方向へスライド可能にラック杆５６を設け、このラック杆５６の歯面に噛み合うピニオンギヤ５８を設け、ピニオンギヤ５８の回転で発電機２５の入力軸を回転して発電用にしている。ラック杆５６の先端は刈取装置８の機枠上部とリンク５７で連結し、刈取装置８が上昇するとラック杆５６を後方へスライドし刈取装置８を下降するとラック杆５６を前方へスライドするようにしている。エンジンで油圧ポンプを駆動して上昇シリンダ１９を伸長して刈取装置８を上昇させ、刈取装置８が下降する際にはラック杆５６を前方へスライドさせて発電機モータ２８を駆動して発生する電力をキャパシタ等からなるバッテリ２９に蓄電する。なお、刈取装置８を上昇する際にはラック杆５６を後方へスライドさせるが、この時にピニオンギヤ５８が抵抗にならないようにワンウェイクラッチで発電機２５を回さないようにしている。
【００２１】
図４は、駆動力補助部の実施例で、内部でベベルギヤ３４，３５，３７を噛み合わせた入力軸３２と補助軸３９と出力軸３６をアシストケース３０に軸支している。入力軸３２にはエンジンからの駆動回転を伝動する入力プーリ３１を取り付け、回転を入力クラッチ３３とベベルギヤ３４から出力軸３６に取り付けたベベルギヤ３５に伝動する。また、補助軸３９は補助モータ４０の出力軸で、補助クラッチ３８とベベルギヤ３７で補助モータ４０の回転駆動力をベベルギヤ３５に伝動する。入力クラッチ３３と補助クラッチ３８は、通常は入力クラッチ３３を入れ補助クラッチ３８を切って入力軸３２の回転を出力軸３６に伝動しているが、エンジンの出力が低下して入力軸３２の回転が低下すると入力クラッチ３３を切り補助クラッチ３８を入れて補助モータ４０の駆動力で出力軸３６を回転するようにしている。なお、モータ４０にキャパシタ４１を取り付けている。
【００２２】
図５は、補助モータ４０を脱穀装置４の脱穀入力軸４５の駆動補助に使用した実施例で、脱穀入力軸４５に装着した脱穀入力プーリ４６に補助モータ４０からの補助ベルト伝動４２とエンジンプーリ４３からのエンジンベルト伝動４４を行っている。脱穀入力プーリ４６は回転が速い側の駆動力を受けて脱穀入力軸４５に伝動するものである。
【００２３】
図６は、脱穀装置４の揺動軸に装着した揺動入力プーリ４７へ補助モータ４０からの補助ベルト伝動４２とエンジン側からのエンジンベルト伝動４４を入力していて、エンジンベルト伝動４４の回転が低下すると補助モータ４０の駆動で揺動入力軸を回転駆動する。
【００２４】
図７は、脱穀装置４の処理胴軸に装着した処理胴入力プーリ４８へ補助モータ４０からの補助ベルト伝動４２とエンジン側からのエンジンベルト伝動４４を入力していて、エンジンベルト伝動４４の回転が低下すると補助モータ４０の駆動で処理胴軸を回転駆動する。
【００２５】
図８は、脱穀装置４の扱胴軸に装着した扱胴軸入力プーリ４９へ補助モータ４０からの補助ベルト伝動４２とエンジン側からのエンジンベルト伝動４４を入力していて、エンジンベルト伝動４４の回転が低下すると補助モータ４０の駆動で処理胴軸を回転駆動する。
【００２６】
図９は、脱穀装置４後部のカッター入力軸に装着したカッター入力プーリ５０へ補助モータ４０からの補助ベルト伝動４２とエンジン側からのエンジンベルト伝動４４を入力していて、エンジンベルト伝動４４の回転が低下すると補助モータ４０の駆動でカッター入力軸を回転駆動する。
【００２７】
図１０は、脱穀装置４の吸引入力軸に装着した吸引入力プーリ５１へ補助モータ４０からの補助ベルト伝動４２とエンジン側からのエンジンベルト伝動４４を入力していて、エンジンベルト伝動４４の回転が低下すると補助モータ４０の駆動で吸引入力軸を回転駆動する。
【００２８】
図１１は、脱穀装置４の一番移送螺旋軸に装着した一番螺旋入力プーリ５２へ補助モータ４０からの補助ベルト伝動４２とエンジン側からのエンジンベルト伝動４４を入力していて、エンジンベルト伝動４４の回転が低下すると補助モータ４０の駆動で一番移送螺旋軸を回転駆動する。
【００２９】
図１２は、脱穀装置４の排藁チェン駆動軸に装着した排藁チェン駆動入力プーリ５３へ補助モータ４０からの補助ベルト伝動４２とエンジン側からのエンジンベルト伝動４４を入力していて、エンジンベルト伝動４４の回転が低下すると補助モータ４０の駆動で排藁チェン駆動軸を回転駆動する。
【００３０】
図示を省略するが、グレンタンク５の内部に乾燥風を送り込む乾燥ブロア駆動軸に前記と同様の乾燥ブロア駆動入力プーリを装着して、エンジン側動力の低下時に補助モータ４０で乾燥ブロア駆動軸を駆動するようにすることも出来る。
【００３１】
なお、補助モータ４０は常時駆動しても良いが、エンジン回転の低下を検出してその時に駆動するようにした方がより省燃費になる。
【符号の説明】
【００３２】
１コンバイン
２走行装置
３機台
４脱穀装置
７操縦部
８刈取装置
１９上昇シリンダ
２５発電機
２９バッテリ
４０駆動補助モータ
５５ギヤモータ
５６ラック杆
５７リンク
５８ピニオンギヤ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと脱穀装置（４）と操縦部（７）を搭載し走行装置（２）を具備した機台（３）の前側に刈取装置（８）を上昇シリンダ（１９）で昇降可能に設けたコンバインにおいて、刈取装置（８）の下降時に上昇シリンダ（１９）から押し出されるオイルの流れで駆動されるギヤモータ（５５）を設け、このギヤモータ（５５）で回転駆動して発電する発電機（２５）と該発電機（２５）で発電した電力を蓄えるバッテリ（２９）を設け、機体の回転各部に適宜設ける駆動補助モータ（４０）を前記バッテリ（２９）からの電力で駆動する構成としたことを特徴とするハイブリッド方式のコンバイン。
【請求項２】
エンジンと脱穀装置（４）と操縦部（７）を搭載し走行装置（２）を具備した機台（３）の前側に刈取装置（８）を上昇シリンダ（１９）で昇降可能に設けたコンバインにおいて、コンバインの機体に前後にスライドするように設けるラック杆（５６）をリンク（５７）で機体前部の刈取装置（８）の上部と連結し、ラック杆（５６）に噛み合うピニオンギヤ（５８）を発電機（２５）の入力軸に取り付け、エンジンの出力で駆動する油圧モータで上昇シリンダ（１９）を伸ばして刈取装置（８）を上昇させ刈取装置（８）の下降時に前記ラック杆（５６）を前方にスライドさせピニオンギヤ（５８）を回転させて発電機（２５）を駆動して得られる電力をバッテリ（２９）に蓄え、コンバイン（１）の回転各部に適宜設ける駆動補助モータ（４０）を前記バッテリ（２９）からの電力で駆動する構成としたことを特徴とするハイブリッド方式のコンバイン。

【図１】