(57)【要約】【課題】コンバインの燃料消費量の低減。【解決手段】機台３と走行装置２を機台昇降シリンダ２３のピストンロッド２４の伸縮で昇降可能に連結し、ピストンロッド２４の伸縮に伴って移動するラック杆２６とこのラック杆２６に噛み合うピニオンギヤ２７を設け、ピニオンギヤ２７と発電機２５の入力軸２８をワンウェイクラッチ３０で連結し、機台３の降下に伴って短縮するピストンロッド２６の動きをラック杆２６とピニオンギヤ２７及びワンウェイクラッチ３０を介して発電機２５の入力軸２８に伝動し、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をバッテリ２９からの電力で駆動する構成とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンバイン（１）の機台（３）と左右の走行装置（２）を、機台昇降シリンダ（２３）のピストンロッド（２４）の伸縮によって機台（３）が昇降するように連結し、該ピストンロッド（２４）の伸縮に伴って移動するラック杆（２６）とこのラック杆（２６）に噛み合うピニオンギヤ（２７）を設け、該ピニオンギヤ（２７）と発電機（２５）の入力軸（２８）をワンウェイクラッチ（３０）で連結し、機台（３）の降下に伴って短縮するピストンロッド（２６）の動きをラック杆（２６）とピニオンギヤ（２７）及びワンウェイクラッチ（３０）を介して発電機（２５）の入力軸（２８）に伝動し、該発電機（２５）によって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。
【請求項２】
コンバイン（１）の機台（３）と左右の走行装置（２）を、機台昇降シリンダ（２３）のピストンロッド（２４）の伸縮によって機台（３）が昇降するように連結し、該機台昇降シリンダ（２３）に供給・排出する圧油の配管（３１）に圧油の流れで回転する羽根車（３２）を設け、該羽根車（３２）の回転を圧油排出時の回転を伝動するワンウェイクラッチ（３０）を介して発電機（２５）の入力軸（２８）に伝動し、該発電機（２５）によって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。
【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２００２−３３７５６９号公報に記載のコンバインは、エンジンと補助出力用モータを設け、エンジンが過負荷になると補助出力用モータを駆動して協働して脱穀装置等の作業用装置を駆動するようにしている。補助出力用モータに電力を供給するバッテリは、エンジン負荷が小さい時に補助出力用モータのアマチャー・フィールド電流を制御して充電するようにしている。
【０００４】
また、特開２００４−２４２５５８号公報に記載のコンバインは、エンジンで走行装置を駆動すると共に発電機を駆動し、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で駆動するモータで作業用装置の全部或いは一部を作動するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３７５６９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、エンジンが低負荷時にバッテリを充電するのでエンジン出力を効率的に利用して燃料を有効に利用することになるが、バッテリが満充電状態になってもエンジン出力の一部を電力に変換し続け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、前記特許文献２に記載の発明は、エンジンの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モータを駆動して作業用装置の駆動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結局エンジンが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、コンバインが走行時に機体がローリングやスウィングする際の機体降下時の位置エネルギーで発電機を駆動して発電し、その電力を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、コンバイン（１）の機台（３）と左右の走行装置（２）を、機台昇降シリンダ（２３）のピストンロッド（２４）の伸縮によって機台（３）が昇降するように連結し、該ピストンロッド（２４）の伸縮に伴って移動するラック杆（２６）とこのラック杆（２６）に噛み合うピニオンギヤ（２７）を設け、該ピニオンギヤ（２７）と発電機（２５）の入力軸（２８）をワンウェイクラッチ（３０）で連結し、機台（３）の降下に伴って短縮するピストンロッド（２６）の動きをラック杆（２６）とピニオンギヤ（２７）及びワンウェイクラッチ（３０）を介して発電機（２５）の入力軸（２８）に伝動し、該発電機（２５）によって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とした。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、コンバイン（１）の機台（３）と左右の走行装置（２）を、機台昇降シリンダ（２３）のピストンロッド（２４）の伸縮によって機台（３）が昇降するように連結し、該機台昇降シリンダ（２３）に供給・排出する圧油の配管（３１）に圧油の流れで回転する羽根車（３２）を設け、該羽根車（３２）の回転を圧油排出時の回転を伝動するワンウェイクラッチ（３０）を介して発電機（２５）の入力軸（２８）に伝動し、該発電機（２５）によって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とした。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によると、コンバイン（１）の機台（３）の上昇はエンジンで駆動される油圧ポンプからの圧油が機台昇降シリンダ（２３）に供給されてピストンロッド（２４）が伸長することで行われ、機台（３）の降下は機台（３）の重量で機台昇降シリンダ（２３）のピストンロッド（２４）が縮退することで行われ、機台（３）の降下がエンジンの駆動力を使わないだけでなく、ラック杆（２６）とピニオンギヤ（２７）及びワンウェイクラッチ（３０）で発電機（２５）を駆動し、発電機（２５）で発生する電力をバッテリ（２９）に蓄え、該バッテリ（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。
【００１３】
請求項２に記載の発明によると、コンバイン（１）の機台（３）の上昇はエンジンで駆動される油圧ポンプからの圧油が配管（３１）を通じて機台昇降シリンダ（２３）に供給されてピストンロッド（２４）が伸長することで行われ、機台（３）の降下は機台（３）の重量で機台昇降シリンダ（２３）の圧油が配管（３１）を通じてオイルタンクに排出されてピストンロッド（２４）が縮退することで行われ、機台（３）の降下がエンジンの駆動力を使わないだけでなく、配管（３１）に設ける羽根車（３２）が排出圧油で回転して発電機（２５）を駆動し、発電機（２５）で発生する電力をバッテリ（２９）に蓄え、該バッテリ（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】
【００１４】
【図１】コンバインの側面図である。
【図２】機台昇降シリンダの動力取出し機構の第一実施例を示す側面図である。
【図３】機台昇降シリンダの動力取出し機構の第二実施例を示す側断面図である。
【図４】補助モータの動力伝動部の平断面図である。
【図５】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６】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】脱穀装置の正断面図である。
【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一部拡大正面図である。
【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２９を搭載している。
【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。
【００１７】
機台３の下部フレーム３５の前後に機台支持軸３８，３９を軸支し、この機台支持軸３８，３９と転輪フレーム９を前後支持アーム３６，３７で連結する。機台支持軸３８，３９の機台３側には前後作動アーム５８，５９を固着すると共に左右の前後作動アーム５８，５９をそれぞれ連結杆６０で連結し、後作動アーム５９の上端を下部フレーム３５に取り付けた機台昇降シリンダ２３のピストンロッド２４と連結している。
【００１８】
従って、機台昇降シリンダ２３のピストンロッド２４が伸縮すると、前後作動アーム５８，５９を介して機台支持軸３８，３９を回動し、前後支持アーム３６，３７が回動して転輪フレーム９に対して下部フレーム３５を上昇させるようになる。下部フレーム３５の左右に同じ走行装置２を設けているので、左右の機台昇降シリンダ２３が作動すると機台３の左右が単独で昇降してローリングすることになる。
【００１９】
機台昇降シリンダ２３には、図２に示す如く、ピストンロッド２４と共に移動するラック杆２６を設け、このラック杆２６の歯部にピニオンギヤ２７を噛み合わせ、ピストンロッド２４が伸縮するとピニオンギヤ２７を正逆に回転する。ピニオンギヤ２７はワンウェイクラッチ３０を介して発電機２５の入力軸２８に連結し、ピストンロッド２４が縮む動きで回転するピニオンギヤ２７の回転を発電機２５の入力軸２８に伝えて発電する。すなわち、機台３が自重で降下する際に発電機２５で発電し、その電力をバッテリ２９に蓄える。
【００２０】
また、図３に示す実施例では、油圧ポンプから機台昇降シリンダ２３への配管３１途中に圧油の流れで回転する羽根車３２を設け、この羽根車３２の回転がワンウェイクラッチ３０を介して発電機２５の入力軸に伝動する。ワンウェイクラッチ３０は、圧油がオイルタンクへ戻る流れ（すなわち、機台３が降下する際）での羽根車３２の回転を発電機２５に伝動して発電する。
【００２１】
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。
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。
【００２２】
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刈取昇降シリンダ(図示省略)を介装している。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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に発電方法の別実施例を示す。
【００４１】
脱穀装置４に穀稈を供給するフィードチェン１５の前端で刈取装置８の穀稈搬送装置から穀稈を受け取る位置に、穀稈を押さえる穀稈挟持杆１２を回転軸４１に固定して設け、穀稈の多少で上下揺動する回転軸４１の回転をベルト６１で発電プーリ６２に伝動し、発電プーリ６２の回転で発電機２５を回転して発電する。
【００４２】
さらに、図１７に示す実施例では、引起装置２１の引起しラグ３３が折り畳まれる部分に該引起しラグ３３が当たって発電する二枚のセラミック板を貼り合わせた圧電素子３４を設けて、引起しラグ３３が圧電素子３４に当たる衝撃で発電する。
【００４３】
なお、脱穀済み穀稈を排藁カッター１６へ送る排藁搬送装置にも搬送ラグが当たって発電する圧電素子３４を設けても良い。
【符号の説明】
【００４４】
１  コンバイン
２  走行装置
３  機台
２３  機台昇降シリンダ
２４  ピストンロッド
２５  発電機
２６  ラック杆
２７  ピニオンギヤ
２８  入力軸
２９  バッテリ
３０  ワンウェイクラッチ
４０  補助モータ
【図１】
2011004633.tif 000003
【図２】
2011004633.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2011004633.tif 000012
【図１１】
2011004633.tif 000013
【図１２】
2011004633.tif 000014
【図１３】
2011004633.tif 000015
【図１４】
2011004633.tif 000016
【図１５】
2011004633.tif 000017
【図１６】
2011004633.tif 000018
【図１７】
2011004633.tif 000019