ハイブリッド方式のコンバイン

【課題】刈取装置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、さらなる低燃費化を図る。
【解決手段】機台（３）の下部に前後にスライドするようにラック杆（５６）を設け、ラック杆（５６）と発電機（２５）の入力軸に固着したピニオンギヤ（５８）とを噛み合わせ、刈取装置（８）に設ける前ナローガイド（２３）を後方へ延長する後ナローガイド（２４）をラック杆（５６）に連結し、刈取装置（８）の下降時の位置エネルギーでラック杆（５６）を後方へスライドさせピニオンギヤ（５８）を回転させて発電機（２５）で発電し、発電した電力をバッテリ（２９）に蓄え、この電力で機体の回転各部に適宜設ける駆動補助モータ（４０）を駆動する構成とする。

【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、省燃費化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が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。
即ち、本発明は、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、機台（３）の下部に前後にスライドするようにラック杆（５６）を設け、このラック杆（５６）の歯に発電機（２５）の入力軸に固着のピニオンギヤ（５８）を噛み合わせ、刈取装置（８）の下側部に設ける前ナローガイド（２３）を後方へ延長する後ナローガイド（２４）を前記ラック杆（５６）に連結して刈取装置（８）の昇降でラック杆（５６）を前後にスライドさせる構成とし、刈取装置（８）の下降時の位置エネルギーでラック杆（５６）を後方へスライドさせピニオンギヤ（５８）を回転させて発電機（２５）で発電し、その発電した電力をバッテリ（２９）に蓄え、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。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、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）を伸長作動させて行うが、刈取装置（８）が下降する際の位置エネルギーで、刈取装置（８）の下側部に設ける前ナローガイド（２３）を後方へ延長する後ナローガイド（２４）に連結したラック杆（５６）を後方へスライドさせピニオンギヤ（５８）を回転させて発電機（２５）を回して発電し、この発電した電力をバッテリ（２９）に蓄えて、その蓄えた電力で脱穀装置（４）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効果的に燃料消費量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】コンバインの側面図である。
【図２】コンバインの背面図である。
【図３】別実施例のミッションケースの動力伝動線図である。
【図４】別実施例のミッションケースの動力伝動線図である。
【図５】別実施例のミッションケースの動力伝動線図である。
【図６】要部の平断面図である。
【図７】脱穀装置の側断面図である。
【図８】脱穀装置の側断面図である。
【図９】脱穀装置の側断面図である。
【図１０】脱穀装置の正断面図である。
【図１１】脱穀装置の側断面図である。
【図１２】脱穀装置の側断面図である。
【図１３】脱穀装置の側断面図である。
【図１４】脱穀装置の正断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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と図２に示す実施例では、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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
そして、刈取装置８の左右側部に張り出して前ナローガイド２３を刈取支持フレーム１７に取り付け、左側の前ナローガイド２３に連結して後ナローガイド２４を後方へ伸ばしてラック杆５６に連結する。
【００１８】
ラック杆５６は、下面にラックギヤを形成し、機台３へ前後にスライドするように取り付けている。このラックギヤに噛み合うピニオンギヤ５８を入力軸に取り付けた発電機２５とバッテリ２９を機台３に取り付け、ラック杆５６が後方へスライドしてピニオンギヤ５８を回転し発電機２５で発電した電力をバッテリ２９に蓄電する。なお、刈取装置８が上昇してラック杆５６が前方へスライドする際にはピニオンギヤ５８の回転に抵抗が加わらないようにピニオンギヤ５８と発電機２５の入力軸との取付部にワンウェイクラッチを設けている。
【００１９】
図３は、発電機２５の設置別実施例を示すミッションケース内の動力伝動線図である。
エンジンからの回転を変速する油圧無段変速装置６０の出力軸に固着のギヤ６１からカウンタギヤ６２を介してセンタギヤ６３が回転している。このセンタギヤ６３にサイドクラッチ６４Ｒ，６４Ｌが係合して左右ホイルギヤ６５Ｒ，６５Ｌを回転して左右ホイルギヤ６７Ｒ，６７Ｌと一体の駆動スプロケット１３が回転して走行装置２が走行する。サイドクラッチ６４Ｒ，６４Ｌの外側には、左右ブレーキギヤ６６Ｒ，６６Ｌを設ける。
【００２０】
サイドクラッチ６４Ｒ，６４Ｌの片側を左右ブレーキギヤ６６Ｒ，６６Ｌに係合して旋回する場合には、左右ブレーキギヤ６６Ｒ，６６Ｌが発電機２５の入力軸に固着の発電ギヤ６７Ｒ，６７Ｌに噛み合っているので、発電機２５の回転抵抗で駆動スプロケット１３の回転を低下させて内側減速で旋回走行となるが、この時に回される発電機２５が発電して別に設けるバッテリ２９に充電する。
【００２１】
図４は、デファレンシャルギヤ６８を用いたミッションケースの発電機２５設置実施例における動力伝動線図である。
エンジンからの回転を変速する油圧無段変速装置６０の出力軸に固着のギヤ６１からカウンタギヤ６２を介してセンタギヤ６３が回転し、さらにデファレンシャルギヤ６８を回転している。デファレンシャルギヤ６８の左右サイドギヤ７１Ｒ，７１Ｌには左右ホイルギヤ６５Ｒ，６５Ｌが噛み合って駆動スプロケット１３を回転し、デファレンシャルギヤ６８の左右センタギヤ７２Ｒ，７２Ｌにはサイドクラッチギヤ６９Ｒ，６９Ｌを噛み合わせ、サイドクラッチギヤ６９Ｒ、６９Ｌに左右発電機２５Ｒ，２５Ｌの入力軸に固着の発電ギヤ７０Ｒ，７０Ｌを噛み合わせている。
【００２２】
サイドクラッチギヤ６９Ｒ，６９Ｌをロックすると左右ホイルギヤ６５Ｒ，６５Ｌが等速で回転され直進走行する。サイドクラッチギヤ６９Ｒ、６９Ｌの片側のロックが解除されると解除された側の左右発電機２５Ｒ，２５Ｌが回転するが、回転抵抗によってロック側の左右ホイルギヤ６５Ｒ，６５Ｌが低速回転して旋回内側となる。この左右発電機２５Ｒ，２５Ｌの回転によって発電した電力が別に設けるバッテリ２９に充電される。
【００２３】
図５は、遊星ギヤ７３を用いたミッションケースの発電機２５設置実施例における動力伝動線図である。
エンジンからの回転を変速する油圧無段変速装置６０の出力軸に固着のギヤ６１からカウンタギヤ６２を介してセンタギヤ６３が回転し、さらにセンタギヤ６３が遊星ギヤ７３のサンギヤ７４を回転している。遊星ギヤ７３の左右外周ギヤ７５Ｒ，７５Ｌには左右ホイルギヤ６５Ｒ，６５Ｌが噛み合って駆動スプロケット１３を回転し、遊星ギヤ７３の左右キャリアギヤ７６Ｒ，７６Ｌにはサイドクラッチギヤ６９Ｒ，６９Ｌを噛み合わせ、サイドクラッチギヤ６９Ｒ、６９Ｌに左右発電機２５Ｒ，２５Ｌの入力軸に固着の発電ギヤ７０Ｒ，７０Ｌを噛み合わせている。
【００２４】
サイドクラッチギヤ６９Ｒ，６９Ｌをロックすると左右ホイルギヤ６５Ｒ，６５Ｌが等速で回転され直進走行する。サイドクラッチギヤ６９Ｒ、６９Ｌの片側のロックが解除されると解除された側の左右発電機２５Ｒ，２５Ｌが回転するが、回転抵抗によってロック側の左右ホイルギヤ６５Ｒ，６５Ｌが低速回転して旋回内側となる。この左右発電機２５Ｒ，２５Ｌの回転によって発電した電力が別に設けるバッテリ２９に充電される。
【００２５】
図６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。
【００２６】
図７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。
【００２７】
図８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。
【００２８】
図９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。
【００２９】
図１０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。
【００３０】
図１１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。
【００３１】
図１２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。
【００３２】
図１３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。
【００３３】
図１４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。
【００３４】
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。
【００３５】
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】
【００３６】
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
２３前ナローガイド
２４後ナローガイド
２５発電機
２９バッテリ
４０駆動補助モータ
５６ラック杆
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、機台（３）の下部に前後にスライドするようにラック杆（５６）を設け、このラック杆（５６）の歯に発電機（２５）の入力軸に固着のピニオンギヤ（５８）を噛み合わせ、刈取装置（８）の下側部に設ける前ナローガイド（２３）を後方へ延長する後ナローガイド（２４）を前記ラック杆（５６）に連結して刈取装置（８）の昇降でラック杆（５６）を前後にスライドさせる構成とし、刈取装置（８）の下降時の位置エネルギーでラック杆（５６）を後方へスライドさせピニオンギヤ（５８）を回転させて発電機（２５）で発電し、その発電した電力をバッテリ（２９）に蓄え、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。

【図１】