ハイブリッド方式のコンバイン

【課題】コンバインの燃料消費量を低減する。
【解決手段】機台（３）と刈取支持フレーム（１７）の間に昇降駆動用の油圧シリンダ（２３）を設け、刈取支持フレーム（１７）から枢支軸（１２）の後方へ作動杆（２４）を突出し、刈取支持フレーム（１７）の昇降に伴って上下に揺動する作動杆（２４）の動きを回転運動に変換するクランク機構（２６）を設け、刈取装置（８）の降下で生じるクランク機構（２６）の回転運動で発電機（２５）を駆動し、該発電機（２５）で発電された電力をバッテリー（２９）に蓄え、脱穀装置（４）の回転各部に適宜設ける補助モータ（４０）を前記バッテリー（２９）からの電力で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、特開２００１−３２０８０５号公報に記載の発明は、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ーに蓄えておき、このバッテリー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、特開２００４−２４２５５８号公報に記載の発明は、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された電力をバッテリーに蓄えて、このバッテリー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ーが満充電状態になってもエンジンを高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ーに蓄え、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、バッテリーに蓄えた電力も結局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ーに蓄えるのではなく、コンバインの収穫作業時に昇降する刈取装置の降下時の位置エネルギーでモータを駆動して発電し、その電力をバッテリー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、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）を設け、該刈取装置（８）を支持する刈取支持フレーム（１７）を機台（３）側の枢支軸（１２）に枢支し、機台（３）と刈取支持フレーム（１７）の間に昇降駆動用の油圧シリンダ（２３）を設けたコンバインにおいて、刈取支持フレーム（１７）から枢支軸（１２）の後方へ作動杆（２４）を突出し、刈取支持フレーム（１７）の昇降に伴って上下に揺動する作動杆（２４）の動きを回転運動に変換するクランク機構（２６）を設け、刈取装置（８）の降下で生じるクランク機構（２６）の回転運動で発電機（２５）を駆動し、該発電機（２５）で発電された電力をバッテリー（２９）に蓄え、脱穀装置（４）の回転各部に適宜設ける補助モータ（４０）を前記バッテリー（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）を装着する刈取支持フレーム（１７）の上昇は油圧シリンダ（２３）の駆動力で行い、刈取支持フレーム（１７）の降下は刈取支持フレーム（１７）と刈取装置（８）の自重のみで行うが、この刈取支持フレーム（１７）の降下運動によってクランク機構（２６）を介して発電機（２５）を駆動して発電するため、刈取支持フレーム（１７）と刈取装置（８）の有する位置エネルギーが電力に変換されてバッテリー（２９）に蓄えられる。そして、該バッテリー（２９）に蓄えた電力で脱穀装置（４）の回転各部に設ける補助モータ（４０）を駆動するので、コンバインの回転部の駆動力をエンジンの出力のみに頼っている従来のハイブリッド方式のコンバインよりも燃料消費量をさらに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一実施例のコンバインの側面図である。
【図２】第一実施例のコンバインの平面図である。
【図３】第二実施例のコンバインの側面図である。
【図４】第三実施例のコンバインの側面図である。
【図５】補助モータの動力伝動部の平断面図である。
【図６】補助モータの動力伝動部の別実施例の平断面図である。
【図７】さらに別実施例の補助モータの動力伝動部の平断面図である。
【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。
【図１５】脱穀装置の正断面図である。
【図１６】別実施例のコンバインの側面図である。
【図１７】別実施例のコンバインの背面図である。
【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。原動部６内の搭乗ステップ下部には、バッテリー２９を搭載している。
【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と駆動スプロケット１３，１３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、主として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の前上部に枢支軸１２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を油圧で昇降させる油圧シリンダ２３を介装している。なお、油圧シリンダ２３は、刈取支持フレーム１７を上昇させる際に油圧ポンプの圧油を供給してピストンロッドを伸ばし、刈取支持フレーム１７を降下させる際には刈取装置８と刈取支持フレーム１７の重量で油圧シリンダ２３のピストンロッドを縮めるので、刈取装置８の降下時に動力を使用しない。
【００１７】
刈取支持フレーム１７は、その上端を枢支軸１２で機台３に枢支し、上端から後方へ作動杆２４を突出し、その作動杆２４の先端とクランク輪２８をクランクロッド２７で連結してクランク機構２６を構成している。従って、刈取支持フレーム１７が昇降すると作動杆２４が上下に揺動し、この作動杆２４の上下揺動をクランク機構２６でクランク輪２８の回転に変換する。なお、図示の実施例では、作動杆２４を刈取支持フレーム１７の枢支軸１２からまっすぐ直線的に延長して設けているが、枢支軸１２から後下方へ折り曲げた状態に設けても良い。
【００１８】
クランク輪２８と発電機２５の入力軸がワンウェイクラッチ３０で連結され、刈取支持フレーム１７の降下時の回転で発電機２５を駆動して発電し、その電力をバッテリー２９に蓄電する。
【００１９】
なお、図１の第一実施例では、発電機２５をコンバイン１の機体内部に設けてクランクロッド２７が下方に向かっているが、図３の第二実施例では、発電機２５をコンバイン１機体外部（脱穀装置４の上部）に設けてクランクロッド２７が上方に向かっている。
【００２０】
また、図４の第三実施例では、作動杆２４をコンバイン１機体の後方まで伸ばしてクランク機構２６でクランク輪２８を回転して発電機２５を駆動する。作動杆２４の位置は脱穀装置４等に支障が無いようにコンバイン１機体の左側或は右側を後方へ伸ばすようにしている。
【００２１】
グレンタンク５は、脱穀装置４で脱穀選別した穀粒を一時的に貯留するもので、脱穀装置４の選別部から揚穀筒１９でグレンタンク５内の上部に穀粒を放出して貯留する。
グレンタンク５の後部には、縦送りオーガ５６と横送りオーガ５７を設けて、グレンタンク５内の穀粒を畦道で待っているトラックの穀粒タンクへ移送して排出する。
【００２２】
図５は、脱穀装置４の回転各部に適宜設けて駆動を補助する補助モータ４０の駆動力補助構成の実施例で、ギヤケース６９に、エンジンの駆動回転が伝動される入力プーリ７０が固定された第一入力軸７１を軸受７２で回転自在に軸受けする。そして、該第一入力軸７１と同一軸芯上に、該第一入力軸７１から第一ワンウェイクラッチ７３を介して駆動される第一出力軸７５を設け、該第一出力軸７５の端部に傘歯車状の第一出力ギヤ７４を固定する。
【００２３】
また、ギヤケース６９の第一入力軸７１と反対側には、第二入力軸７７を軸受７８で回転自在に軸受けする。そして、該第二入力軸７７と同一軸芯上に、該第二入力軸７７から第二ワンウェイクラッチ７９を介して駆動される第二出力軸８１を設け、該第二出力軸８１の端部に傘歯車状の第二出力ギヤ８０を固定する。そして、ギヤケース６９の外側に変速装置(増速伝動装置または減速伝動装置)８２を備えた補助モータ４０を取り付け、該補助モータ４０によって駆動される変速装置８２の出力軸を前記第二入力軸７７にスプライン勘合させて取り付ける。
【００２４】
そして、第一出力軸７５と第二出力軸８１に直交して出力軸８４をギヤケース６９に軸受８５、８６で回転自在に軸受けする。出力軸８４の中間部には傘歯車状の入力ギヤ８７を固定し、出力軸８４の伝動ギヤケース６９から側方に突出する軸端部に駆動側回転体８９を固定する。そして、出力軸８４に固定した入力ギヤ８７に対して、第一出力軸７５に固定した第一出力ギヤ７４と第二出力軸８１に固定した第二出力ギヤ８０との両方が噛み合う。
【００２５】
以上の構成により、通常は第一ワンウェイクラッチ７３が作用して第一入力軸７１の回転（すなわち、エンジンの回転）を第一出力ギヤ７４と入力ギヤ８７で出力軸８４に伝動しているが、エンジンの出力が低下して第一入力軸７１の回転が低下すると第二ワンウェイクラッチ７９が作用して補助モータ４０の駆動力で回転する第二入力軸７７の回転が第二出力ギヤ８０と入力ギヤ８７で出力軸８４に伝動される。
【００２６】
図６は、補助モータ４０の駆動力補助構成の別実施例で、ギヤケース１８に軸支した第三入力軸３１の軸端にエンジンの回転を伝動する入力プーリ７０を固定し、ギヤケース１８内で第三入力軸３１に第三入力ベベルギヤ３２を固着している。この第三入力ベベルギヤ３２に噛み合う第三出力ベベルギヤ３４を補助モータ４０のモータ出力軸３３にワンウェイクラッチ３５を介して取り付けている。
【００２７】
この構成では、入力プーリ７０の回転が低下すると、補助モータ４０の駆動力が第三入力軸３１に作用して第三入力軸３１の回転を補助する。
図７は、脱穀装置４の回転各部に適宜設ける駆動を補助する補助モータ４０のパラレル動力取出装置１５６の実施例で、ブラケット１３６へ軸受１４２，１４３で軸支したモータ軸１３１に、一個のサンギヤ１３２と三個のプラネタリーギヤ１３３と該プラネタリーギヤ１３３のキャリア１３５とリングギヤ１３４からなる遊星ギヤ機構を装着し、ブラケット１３６に取り付けた補助モータ４０でモータ軸１３１を駆動するようにしている。また、キャリア１３５の外周にはエンジンからの動力を伝動するエンジン側ベルト１３７を巻き掛ける第一Ｖベルト溝１４４を形成し、リングギヤ１３４の外周には脱穀装置４の被駆動側へ動力を伝動する被駆動側ベルト１３８を播き掛ける第二Ｖベルト溝１４５を形成している。
【００２８】
パラレル動力取出装置１５６のリングギヤ１３４は、エンジン側ベルト１３７のキャリア１３５を回す回転力と補助モータ１４１のサンギヤ１３２を回す回転力の調和によって一定回転数で回転する。すなわち、エンジン６８の負荷が大きくてキャリア１３５の回転が低下すると補助モータ４０がサンギヤ１３２を回す回転力が補ってリングギヤ１３４を一定回転数に維持するようになる。
【００２９】
図８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。
【００３０】
図９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。
【００３１】
図１０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。
【００３２】
図１１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。
【００３３】
図１２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。
【００３４】
図１３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。
【００３５】
図１４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。
【００３６】
図１５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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
図１６，１７に発電方法の別実施例を示す。
【００３９】
グレンタンク５内の底部に設ける横送り螺旋軸３８と平行に該横送り螺旋軸３８よりも上で傾斜壁５４に接近して羽根車３６を設け、この羽根車３６の回転軸３９に発電機２５をグレンタンク５のケース外側で取り付けている。羽根車３６の上側に傾斜壁５４と平行に案内板３７をその下端が羽根車３６の回転軸５５上まで延びるように設けている。羽根車３６の翼板には直角に起立する起立縁を設けて傾斜壁５４から滑り落ちる穀粒が翼板に当たって羽根車３６を一定方向へ回転させるようにしている。
【００４０】
この構成で、穀粒をグレンタンク５に溜め始め時期と穀粒を排出する時期に羽根車３６が回転して発電機２５で発電しバッテリー２９に充電する。
【符号の説明】
【００４１】
２走行装置
３機台
８刈取装置
１２枢支軸
１７刈取支持フレーム
２３油圧シリンダ
２４作動杆
２５発電機
２６クランク機構
２９バッテリー
４０補助モータ

【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）を設け、該刈取装置（８）を支持する刈取支持フレーム（１７）を機台（３）側の枢支軸（１２）に枢支し、機台（３）と刈取支持フレーム（１７）の間に昇降駆動用の油圧シリンダ（２３）を設けたコンバインにおいて、刈取支持フレーム（１７）から枢支軸（１２）の後方へ作動杆（２４）を突出し、刈取支持フレーム（１７）の昇降に伴って上下に揺動する作動杆（２４）の動きを回転運動に変換するクランク機構（２６）を設け、刈取装置（８）の降下で生じるクランク機構（２６）の回転運動で発電機（２５）を駆動し、該発電機（２５）で発電された電力をバッテリ（２９）に蓄え、脱穀装置（４）の回転各部に適宜設ける補助モータ（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】