| 【発明の名称】 |
コンバインにおける過負荷防止装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】川渕 博史
【氏名】小林 真弥
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| 【要約】 |
【課題】自動的にエンジンへの負荷を解消し、円滑に脱穀作業を続けられるようにしたコンバインの過負荷防止装置を提供する。
【解決手段】共通のエンジン１３で、コンバインの走行と脱穀部の動作を行わせ、エンジン出力を静油圧変速機１４を介して、走行装置１に伝達するようにしたコンバインであって、エンジン回転数が定格を下廻る基準値以下であり、かつエンジン負荷が基準値以上になった過負荷状態か否かを判定し、過負荷状態では静油圧変速機１４を減速位置に操作し、過負荷状態が解消すると元の定速位置に戻し操作し、自動操作の動きは手動変速レバー１５に伝えられて手動変速レバー１５を動かせるようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】共通のエンジンで、コンバインの走行と脱穀部の動作を行わせ、該エンジンの定格出力を最高出力時の回転数を少し越えた回転数に設定し、この定格回転数で作業中に負荷がある程度増減しても定格回転数を維持するように制御しており、このエンジン出力を静油圧変速機を介して、車体走行装置に伝達するようにしたコンバインにおいて、エンジン回転数が定格回転数を下廻る基準値以下であり、かつエンジン負荷が基準値以上になった過負荷状態か否かを判定する判定手段と、過負荷状態では前記静油圧変速機を減速位置に操作し、過負荷状態が解消すると元の定格位置に復帰操作する制御信号発生手段とを備えたコントローラと、前記静油圧変速機の内部変速機構を操作する機械的出力手段と、手動入力手段でありコンバインの運転席に設けられた手動変速レバーと、自動入力手段であり前記コントローラからの制御信号で駆動される自動変速部と、前記手動変速レバーの動きを前記機械的出力手段に伝えるが前記自動変速部には伝えず、前記自動変速部の動きを前記機械的出力手段と前記手動変速レバーに伝える一方向伝達機構を備えた操作装置とからなることを特徴とするコンバインにおける過負荷防止装置。
【請求項２】前記一方向伝達機構が、モータの出力を伝達する歯車列と、該歯車列によって回転され出力側リンクが直結された主軸と、前記変速レバーを前記主軸に連結するスプリング付勢された摩擦板とからなることを特徴とする請求項１記載のコンバインにおける過負荷防止装置。
【請求項３】前記過負荷制御装置が、前記静油圧変速機を減速位置に操作している間と定格位置に復帰操作している間、モニターランプを点灯させるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載のコンバインにおける過負荷防止装置。
【請求項４】前記過負荷防止装置が、前記減速操作によってコンバインが減速運転状態になったとき、なお過負荷状態か否かを判定する第２判定手段を有し、この第２判定手段によって過負荷と判定されている間、ブザーを鳴動させることを特徴とする請求項１、２または３記載のコンバインにおける過負荷防止装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はコンバインにおける過負荷防止装置に関する。さらに詳しくは、穀稈を刈り取って脱穀し、穀粒を貯蔵する作業を自動的に行うコンバインにおける過負荷防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンバインは、走行装置で前進させながら刈取部で次々と穀稈を刈り取っていき、搬送装置で穀稈を脱穀部に送り、脱穀部で脱穀するように構成されている。したがって、コンバインの前進速度が早いと穀稈の刈り取り量が多くなるので、脱穀部での負荷量は増えることになる。
【０００３】一方、コンバインは能率よく作業するため、従来より、エンジンを最高出力付近で作動させてコンバインを前進させ脱穀部を駆動させる自動制御が実行されるようになっている。この場合、エンジンは定格回転数を維持するよう自動制御される。
【０００４】上記の制御内容をさらに具体的にみると、エンジン出力（馬力またはトルク）の最高出力値を少し越えた回転数を定格回転数として設定しており、この定格出力で作業中、多少は負荷が増減してもエンジンを定格回転数に維持するように燃料噴射量が制御される。そして、少し位なら負荷が増えて（すなわち、穀稈の量が増えて）、エンジン回転数が落ちても、最大馬力（または最大トルク）で作業を続けられるようになっている。すなわち、定格自動運転である。もちろん、通常よりも穀稈の量が過大に多くなると、エンジンがストップしてしまうので、この場合は、通常コンバイン運転者が手動で車速を下げ、負荷量（穀稈量）を少なくして、過負荷を解消しようとする。このように、手動で過負荷を解消できればよいが、手動操作が間に合わなかったり、余りにも刈り取った穀稈量が多いと、やはりエンジンは停止してしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにエンジンが過負荷でストップすると、コンバイン各部に無理な力がかかり損傷の原因になる。また、過負荷を人手によって解消するのは、面倒でもあり、完全に解消できるものではない。
【０００６】本発明はかかる事情に鑑み、定格自動運転中に過大な負荷がかかると自動的にエンジンへの過負荷を解消し、円滑に脱穀作業を続けられるようにしたコンバインにおける過負荷防止装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１のコンバインにおける過負荷防止装置は、共通のエンジンで、コンバインの走行と脱穀部の動作を行わせ、該エンジンの定格出力を最高出力時の回転数を少し越えた回転数に設定し、この定格回転数で作業中に負荷がある程度増減しても定格回転数を維持するように制御しており、このエンジン出力を静油圧変速機を介して、車体走行装置に伝達するようにしたコンバインにおいて、エンジン回転数が定格回転数を下廻る基準値以下であり、かつエンジン負荷が基準値以上になった過負荷状態か否かを判定する判定手段と、過負荷状態では前記静油圧変速機を減速位置に操作し、過負荷状態が解消すると元の定格位置に復帰操作する制御信号発生手段とを備えたコントローラと、前記静油圧変速機の内部変速機構を操作する機械的出力手段と、手動入力手段でありコンバインの運転席に設けられた手動変速レバーと、自動入力手段であり前記コントローラからの制御信号で駆動される自動変速部と、前記手動変速レバーの動きを前記機械的出力手段に伝えるが前記自動変速部には伝えず、前記自動変速部の動きを前記機械的出力手段と前記手動変速レバーに伝える一方向伝達機構を備えた操作装置とからなることを特徴とする。請求項２のコンバインにおける過負荷防止装置は、前記一方向伝達機構が、モータの出力を伝達する歯車列と、該歯車列によって回転され出力側リンクが直結された主軸と、前記変速レバーを前記主軸に連結するスプリング付勢された摩擦板とからなることを特徴とする。請求項３のコンバインにおける過負荷防止装置は、前記過負荷制御装置が、前記静油圧変速機を減速位置に操作している間と定格位置に復帰操作している間、モニターランプを点灯させるようにしたことを特徴とする。請求項４のコンバインにおける過負荷防止装置は、減速操作によってコンバインが減速運転状態になったとき、なお過負荷状態か否かを判定する第２判定手段を有し、この第２判定手段によって過負荷と判定されている間、ブザーを鳴動させることを特徴とする。
【０００８】請求項１の発明によれば、エンジン回転数が基準値以下に落ちエンジン負荷が基準値以上になったとき、過負荷制御装置が自動的に過負荷と判定され、コントローラからの制御信号により自動変速部が駆動されて、操作装置の機械的出力手段が制油圧変速機の内部変速機構を減速位置に操作するので、コンバインの前進速度が遅くなる。このため、穀桿の刈取り搬送量が減るので負荷が減少し、過負荷が解消される。過負荷が解消されると自動的に適正負荷と判断されて、コントローラからの制御信号により自動変速部が駆動されて、操作装置の機械的出力手段が静油圧変速機の内部変速機構を元の定格位置に戻すので、コンバインの前進速度が早くなる。これにより、定格自動運転が再開される。このようにして、過負荷が自動的に解消される。そして、過負荷状態となり自動的に減速したり、過負荷が解消して定格運転に復帰した場合の自動変速部の動きが手動変速レバーに伝えられて、手動変速レバーが動くので作業者が減速運転になったか定速運転になったかが感覚的に分かるという利点がある。さらに、手動変速レバーの動きは摩擦板が滑ることによって自動変速部に伝えないので、運転者が自分の判断によって減速・復帰操作することが可能であり、その場合に自動変速部に無理な力を加えて損傷させることもない。請求項２の発明によれば、一方向伝達機構がスプリング付勢の摩擦板を用いているため、摩擦力の設定調整が正確に行え、かつ力の伝達遮断作用が確実である。請求項３の発明によれば、過負荷状態になって減速運転していること、および定格運転に復帰したことがモニタランプの点灯で容易に知ることができる。請求項４の発明によれば、過負荷を解消する自動減速操作を行っても、なお過負荷が解消しないとき、ブザーが鳴るので、運転者はそれによって手動操作で車速を下げると、過負荷を確実に解消することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。図５は本発明が適用されるコンバインの概略側面図、図６は同コンバインの概略平面図、図７は同コンバインの駆動系のブロック図である。
【００１０】まず、図５〜７に基づき、本発明が適用されるコンバインの基本構成を説明する。図５〜６において、１はクローラ等の走行装置で、該走行装置１の上面には機台２が取り付けられている。機台２の前方には刈取部３と搬送部４が取り付けられ、機台２の上面にはフィードチェーン５、扱胴６、処理胴７からなる脱穀部、脱穀された殻粒を貯える殻粒タンク８、殻粒タンク８内の殻粒を搬出する排出オーガ９、運転操作部１０と運転席１１を備える運転キャビン１２、コンバインの動力源であるエンジン１３などを搭載している。なお、図示しないが、選別部とわら処理部も有している。前記刈取部３は、引起装置３ａと刈取装置３ｂと掻込み装置３ｃとからなり、搬送部４は、下部搬送部４ａと縦搬送部４ｂと搬送タイン４ｃを有している。
【００１１】図７はコンバインの駆動系のブロック図であり、エンジン１３の出力は、走行クラッチCL1 を介して静油圧変速機１４に伝えられ、静油圧変速機１４の２本の主力軸のうち１本は刈取クラッチCL2 を介して刈取部３（引起装置３ａ、刈取装置３ｂ、掻込み装置３ｃ）および搬送装置４に動力を伝達し、静油圧変速機１４の別の１本の出力軸は走行装置１に動力を伝達している。また、エンジン１３の出力は脱穀クラッチCL3 を介して扱胴６や処理胴７へ動力が伝達され、さらにクラッチCL4 を介してフィードチェーン５へ、クラッチCL5 を介して排出オーガ９へ動力が伝達されている。
【００１２】上記のように、エンジン１３は走行用と脱穀各部の駆動用とが兼用されている。そして、コンバインの前進速度が早いと穀桿を多く刈り取って搬送し、脱穀するので、脱穀負荷が多くなる。また、コンバインの前進速度が遅いと、穀桿の量が少なくなるので、脱穀負荷が少なくなるのである。
【００１３】つぎに、過負荷制御装置の詳細を図１〜４に基づき説明する。図１に示すように、前記エンジン１３は、定格運転するための専用のエンジンコントローラ２１で、最高出力回転数を少し越えた定格回転数（例えば、2800rpm ）で回転するように制御されるようになっている。すなわち、コントローラ２１の制御信号によって、燃料噴射装置２２のラック２３の位置を変えることにより、燃料噴射量を変え負荷が多少増減変動しても噴射燃料を増減させて、エンジン回転数を定格付近に維持するようにしている。なお、負荷が、つまり穀桿の量が多少増えた場合、エンジン回転数が多少低下するが、ちょうどその回転数がエンジンの最高出力域になるので、エンジンは簡単にはストップせず、ねばりを発揮して多少多目の穀桿を脱穀することができるのである。２４はラック２３の位置を検出することによりエンジンの現状負荷率を検知する負荷センサである。２５はエンジン１３の回転数を検知する回転数センサである。
【００１４】前記エンジン１３の出力は、既述のごとく静油圧変速機１４を介して走行装置１に伝達されるようになっており、静油圧変速機１４は、操作装置３０により出力回転数が変速できるようになっている。静油圧変速機１４は、エンジン１３で駆動されるアキシャルプランジャ型のポンプとこのポンプに油圧回路で接続されたモータからなる公知の無段変速機であり、ポンプの斜板14c の角度を変えるとポンプの吐出量が変わり、モータの出力回転数が変わるようになっている。
【００１５】そして、操作装置３０は、手動入力手段である手動変速レバー１５と自動変速部であるモータ４３を備えており、いずれかからの入力によって機械的出力手段である出力側リンク３６が揺動するようになっている。この出力側リンク３６は途中の連結リンクや押し引きコントロールケーブルなどの任意の連結部材を介して、静油圧変速機１４の内部変速機構である斜板14c の角度を変えるようになっている。この操作装置３０の詳細は後述する。
【００１６】なお、手動変速レバー１５は、図６に示すように運転席１１の横に設置され、運転者が左手で操作するようになっている。
【００１７】図１において、２０はマイクロコンピュータ等を用いたコントローラであり、過負荷制御装置の第１、第２の過負荷判定手段と制御信号出力手段を実行する機能実現手段である。このコントローラ２０のＲＯＭには、過負荷制御のプログラムが格納されており、ＲＡＭには各センサからの入力情報等が一時格納される。ＣＰＵはＲＯＭのプログラムに基づき、ＲＡＭに格納した情報を用いて演算し、各制御信号を出力する。
【００１８】また、コントローラ２０の入力ポートには、前記負荷センサ２４、回転数センサ２５、走行装置１に取り付けた車速センサ２６、操作装置３０の位置センサ３３の検知信号が入力するようになっており、出力ポートからは、モニターランプ２７とブザー27d の駆動回路２８と、操作装置３０の自動変速部であるモータ４３の駆動回路２９に制御信号が出力するようになっている。
【００１９】モニターランプ２７は、１個のランプでもよいが、例えば色付けされた３種のランプ、すなわち、グリーン27a 、黄色27b 、赤色27c を用いるのが好ましい。そして、グリーン27a は通常運転時に点灯し、黄色27b は定格自動運転時に点灯し、赤色27c は過負荷時に点灯させると、コンバインの各状態がよく判別できるという利点がある。
【００２０】つぎに、操作装置３０の詳細を説明する。図２は操作装置３０の要部正面図、図３は操作装置３０の断面図である。図２〜３において、３１は操作板であり、主軸３２のまわりに回転自在に取り付けられている。主軸３２にはベアリング３３を介してケーシング３４で支持されている。操作板３１の主軸３２より上方の端部には、手動変速レバー１５の根元が固定されている。また、操作板３１の主軸３２より下方の端部には、ピン３５を介して、前記出力側リンク３６が連結されている。前記ケーシング３４の内部において主軸３２の一端には、大歯車３７が固定されている。一方、小歯車３８とホイール３９が別の支軸４１に同軸に連結されており、小歯車３８は前記大歯車３７と噛み合い、ホイール３９は、ウォーム４２に噛み合っている。このウォーム４２はモータ４３で駆動される。よって、モータ４３が回転すると、ウォーム４２→ホイール３９→小歯車３８→大歯車３７と回転駆動力が伝達されて、主軸３２が揺動することになる。
【００２１】前記操作板３１の裏表に接して、主軸３２まわりには、摩擦板４４が１枚ずつ介装されており、それらが、主軸３１に固定された固定板４５と、押圧板４６に挟まれている。押圧板４６の背後には皿バネ４７が配置され、その皿バネ４７は押し板４８で押し付けられ、皿バネ４７の締め付け量はナット４９で可変に調整できるようになっている。32a は主軸３２の先端に形成した雄ネジである。
【００２２】前記摩擦板４４と操作板３１の摩擦力は支軸３２が回転したとき、操作板３１を回転させるが、操作板３１を回転させたとき、主軸３２に無理な力を付加しないようにする程度である。
【００２３】したがって、この操作装置３０は、つぎのように動作する。モータ４３により、主軸３２が揺動させられると、摩擦板４４の摩擦力を介して、操作板３１が揺動する。この結果、出力側リンク３６が動いて、図１に示す静油圧変速機１４の斜板14c の角度を変える。このとき、手動変速レバー１５は操作板３１と共に揺動するので、運転者は運転室にいながら、手動変速レバー１５の挙動を肉眼により、あるいは左手の感覚により、減速操作されたことを知ることができる。このことは、減速操作も復帰操作も同様である。
【００２４】一方、手動変速レバー１５を手動操作したときは、直接的に操作板３１が動かされて、出力側リンク３６が揺動する。そして、この操作板３１の動きは、摩擦板４４が滑ることによって主軸３２には無理に伝えられることはない。よって、ウォーム４２とホイール３９で歯車側からの回転がロックされている歯車列およびモータ４３を損傷させることはない。
【００２５】図２〜３において、５１は操作板３１の下端に連結された結合板であり、それにピン５２が植設されている。一方、５３はポテンショメータなどの回転位置センサであり、そのアクチュエータ５４が前記ピン５２に接触している。したがって、操作板３１が揺動すると、その位置がポテンショメータ５２で検出されて、現状変速位置を把握することができる。
【００２６】つぎに、図４に基づき、本発明の過負荷制御方法を説明する。本実施形態では、エンジン回転数の定格値、すなわち定格自動運転中の回転数が、例えば2800rpm とすると、2700rpm を基準値とし、エンジン負荷率は９５％を基準値としている。前記定速作業か否かは前記車速センサ２６の検知信号に基づいて判断する。そして、エンジン回転数が2700rpm を下廻り（ステップ101 ）、かつエンジン負荷率が９５％を越えると（ステップ102 ）、第１判定手段により過負荷状態と判定する。この判断は、エンジン１３の負荷センサ２４と回転数センサ２５に基づいて判断される。
【００２７】過負荷状態と判断されると、制御信号が出力され（ステップ103 ）、操作装置３０のモータ４３を駆動して、静油圧変速機１４が減速操作され、図３に示すように、例えば、１５％車速を低下させる。また、この減速操作の間、制御信号によって、赤色の第３ランプ27c は点滅点灯し、より作業者の注意を惹くようにしている。よって、作業者が手動によって車速を下げる操作も可能である。この結果、コンバインは減速走行する状態となる（ステップ104 ）。
【００２８】このようにして、車速を低下させることによって負荷が減少し、過負荷状態が解消すると（ステップ105 ）、コントローラ２０からの制御信号によって操作装置３０のモータ４３が逆転させられ、静油圧変速機１４を元の定格速度に復帰させる。そして、コンバインは定格自動運転に復帰し（ステップ107 ）、モニターランプ２７も黄色の第２ランプ27b を点灯させる。
【００２９】なお、ステップ105 の段階で、なお負荷が過大であると、第２判定手段によって判断されたときは、ブザー27d が鳴動して警告するので（ステップ108 ）、このとき運転者が手動操作レバー１５を減速方向に操作すればよく、それによって、１５％の減速でも解消しえなかった過負荷を解消することができる。
【００３０】上記のように自動過負荷制御される間、手動変速レバー１５が動いて、過負荷状態を作業者に知らせることが容易に行える。また、自動制御系とは別に手動変速レバー１５を手動操作して負荷を解消させることも、もちろん可能である。
【００３１】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、過負荷状態では、自動的にコンバインの前進速度を遅くして過負荷を解消し、過負荷が解消されると自動的にコンバインの前進速度を定格運転に戻し、このようにして、過負荷が自動的に解消され、コンバインの損傷も防止される。そして、過負荷状態となり自動的に減速運転すると、手動変速レバーが作業者が意図して減速位置にした場合と同様に動いて作業者に減速運転したことを感覚的に分からせることができる。請求項２の発明によれば、一方向伝達機構がスプリング付勢の摩擦板を用いているため、摩擦力の設定調整が正確に行え、かつ力の伝達遮断作用が確実である。請求項３の発明によれば、過負荷状態になって減速運転していること、および定格運転に復帰したことがモニタランプの点灯で容易に知ることができる。請求項４の発明によれば、過負荷を解消する自動減速操作を行っても、なお過負荷が解消しないとき、ブザーが鳴るので、運転者はそれによって手動操作で車速を下げると、過負荷を確実に解消することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１６４
【氏名又は名称】セイレイ工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月２３日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】山内 康伸
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１２３０１７ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）５月１１日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３０９６３３ |
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