JP2004242558A - Self-propelled agricultural work machine - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンの駆動力を有効に使用し、かつバッテリにも無駄なくエンジンの駆動力から変換される電力を蓄えることができるハイブリッド方式の農作業機を提供すること。
【解決手段】内燃機関23の駆動で発電する発電機25と、該発電機25で発電された電力を電動モータ24駆動用に蓄えるバッテリ27と、電動モータ24及び/又は内燃機関23により作動される一以上の作業用装置(刈取装置6、脱穀装置15、作業機33など)と、内燃機関23の駆動力により発電機25で発電された電力をバッテリ27に蓄える充電モードとバッテリ27に蓄えられた電力を作業用装置(6、15、33)の動力源の一部、又は全部として利用するアシストモードのいずれかのモードを選択して出力制御するためのコントローラ29を備えた農作業機である。エンジン駆動出力を小さくしても電動モータ24がエンジン出力を補うことができ、焼排ガスの排出量を減らすことができ、またエンジン23の振動が比較的小さくなるので、機体の振動が少なくなる。
【選択図】 図5To provide a hybrid agricultural working machine capable of effectively using the driving force of an engine and storing electric power converted from the driving force of the engine in a battery without waste.
A power generator (25) that generates power by driving an internal combustion engine (23), a battery (27) that stores electric power generated by the power generator (25) for driving an electric motor (24), and is operated by the electric motor (24) and / or the internal combustion engine (23). One or more working devices (e.g., a mowing device 6, a threshing device 15, a working machine 33, etc.), a charging mode for storing power generated by a generator 25 by the driving force of an internal combustion engine 23 in a battery 27, and a charging mode for storing the power in the battery 27. An agricultural work machine provided with a controller 29 for selecting any one of the assist modes for controlling the output of the working device (6, 15, 33) as part or all of the power source of the working device (6, 15, 33) and controlling the output. is there. Even if the engine drive output is reduced, the electric motor 24 can supplement the engine output, reduce the amount of combustion exhaust gas emitted, and reduce the vibration of the engine 23, thereby reducing the vibration of the body.
[Selection diagram] FIG.
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンバインなどの農作業機に関し、特に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自走式農作業機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、農作業機は動力源としてエンジンを用いて該エンジンの駆動力を走行変速装置に伝達し、該走行変速装置により適切な回転数で前後輪を駆動させる内燃機関式のものが用いられている。
【0003】
しかし、近年、エネルギー源としての化石燃料の節約のムードと化石燃料の燃焼排気ガスによる環境大気を少しでも防止しようという機運の高まりで、乗用型自動車では、エンジンと電動モータを搭載したハイブリッド方式の自動車が開発され、市販が始まっている。
【0004】
農作業機の分野では、動力源としてエンジンと電動モータを搭載したハイブリッド方式の農作業機は、下記特許文献などで知られている。
すなわち、特開2001−320805号公報記載の発明は、エンジンの最高出力付近で農作業機を運転する場合にはエンジンの燃料効率が高いので、最高出力付近でエンジンを常時運転し、作業によっては当該最高出力値ではエンジンの負荷に余裕がある場合がよくあるので、そのような作業にエンジン動力を使用する場合には、前記エンジン余裕出力を充電器を介してバッテリに蓄えておくという制御を行うものである。
【0005】
また、特開2001−161104号公報記載の発明は、エンジンのみの駆動力を走行駆動系とロータリ作業機などの作業動力系とに共に使用する構成からなる駆動系は、ミッションケース内に走行駆動系と作業動力系の両方の変速歯車装置などを配置することになり、ミッションケース内の部品点数が多くなるので、その問題点を解決するためのものであり、前記作業動力系は電動モータで駆動させる構成とすることでミッションケース内の変速用歯車などの部品点数を減少させるというものである。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−320805号公報
【0007】
【特許文献2】
特開2001−161104号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のハイブリッド方式の農作業機には次のような問題点がある。
すなわち、特開2001−320805号公報記載の発明は、常にエンジンの最高出力付近で農作業機を運転する必要があり、燃焼効率が高くなる優れた発明であるが、バッテリが充電不要の状態になると、無駄に燃料を使用することになり、むしろ燃焼効率が低下するおそれがある。
【0009】
また、特開2001−161104号公報記載の発明は、ミッションケース内の部品点数を従来品に比べて減少させる点は評価できるが、作業動力系のみを電動モータで駆動させる構成であるので、エンジンの余裕のある出力をせっかく装備されているバッテリに蓄電することができない。
【0010】
本発明の課題は、エンジンの駆動力を有効に使用し、かつバッテリにも無駄なくエンジンの駆動力から変換される電力を蓄えることができるハイブリッド方式の農作業機を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の課題は、次のような技術的手段により解決される。
請求項1に記載した発明は、走行フレーム2と、該走行フレーム2上に設けた走行変速装置21と、該走行変速装置21に動力を伝達する内燃機関23と電動モータ24とを備えた自走式農作業機において、内燃機関23の駆動で発電する発電機25と、該発電機25で発電された電力を電動モータ24駆動用に蓄えるバッテリ27と、前記電動モータ24及び/又は内燃機関23により作動される一以上の作業用装置(6、15、33)と、内燃機関23の駆動力により発電機25で発電された電力をバッテリ27に蓄える充電モードと該バッテリ27に蓄えられた電力を作業用装置(6、15、33)の動力源の一部、又は全部として利用するアシストモードのいずれかのモードを選択して、出力制御するためのコントローラ29を備えた農作業機である。
【0012】
コンバイン1の動力源をエンジン23の他に電動モータ24を用いて、エンジン23で発電機25を作動させて、電動モータ24を充電する構成であるので、エンジン駆動出力を小さくしても電動モータ24がエンジン出力を補うことができ、エンジン23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23の振動が比較的小さくなるので、機体の振動が少なくなる。
【0013】
電動モータ24の充電モードとアシストモードを切り換える手段として、例えば脱穀クラッチ32の「入」、「切」手段、または穀稈センサ34の「入」、「切」手段を用いる。
【0014】
請求項2記載の発明は、前記コントローラ29は、内燃機関23により作動される作業用装置(6、15、33)による内燃機関23への駆動力負荷が小さい場合には、作業用装置(6、15、33)の作動中にもバッテリ27に充電する充電モードを起動させる構成を備えた請求項1記載の自走式農作業機である。
【0015】
コンバイン1の作業の中で、植立穀稈を刈っていない状態などではエンジン23は走行動力のみが必要であり、余力がある。このようなエンジン23に余力があるときにはエンジン23の出力の余力分をバッテリ27に蓄えることができ、エネルギーの無駄な消費を避けることができる。
【0016】
請求項3記載の発明は、バッテリ27に蓄える電力発生源として、前記発電機25に代えて、又は前記発電機25と共に太陽電池42を備えた請求項1又は2記載の自走式農作業機である。
【0017】
電動モータ用バッテリ27の充電手段として発電機25に代えて、又は発電機25と共に、太陽電池42を用いる構成を採用することで、雨の日は作業できず日射のある状態で使用することが多いという農作業機の作業の特性に合致した使用方法を採用できる。
【0018】
請求項4記載の発明は、請求項3記載の自走式農作業機が、走行フレーム2に支持された植立穀稈を刈り取る刈取装置6、刈り取った穀稈を脱穀する脱穀装置15、脱穀された穀粒を一時的に溜めるグレンタンク30及び運転者の操縦室20を備えた自走式農作業機であり、前記脱穀装置15、グレンタンク30及び操縦室20の少なくとも一つの天井面に太陽電池42を取り付けた自走式農作業機である。
【0019】
コンバイン1の脱穀装置15の上面、グレンタンク30の上面、及び操縦室20の上面等には広いフラット面を有することから、電動用モータ24のバッテリ27の充電手段として太陽電池42を用いることが有効である。
【0020】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、エンジン駆動出力を小さくしても電動モータ24がエンジン出力を補うことができ、エンジン23からの燃焼排ガスの排出量を減らすことができるので公害防止になり、またエンジン23の振動・騒音が比較的小さくなることから乗り心地の良い農作業機となる。
【0021】
請求項2記載の発明によれば、上記請求項1記載の効果の他に、エンジン23の出力に余力があるときにエンジン23の出力の余力分をバッテリ27に蓄えることができ、エネルギーの無駄な消費を避けることができ、かつ必要なときにバッテリ27からの出力で駆動系を動かすことができるので、農作業機を効率的に利用でき、その運用コストをエンジン動力源のみを使用する場合に比較して下げることができる。
【0022】
請求項3記載の発明によれば、上記請求項1、2記載の効果の他に、雨の日は作業できず、日射のある状態で使用することが多いという農作業機の作業の特性に合致した使用方法を採用でき、エンジン負荷が高い状態でも日照が良いとバッテリ27の充電ができる。
【0023】
請求項4記載の発明によれば、コンバイン1には天井面がフラットな構成が多いことを太陽電池42の発電に有効利用できる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図1は本発明の実施の形態の穀類の収穫作業を行うコンバインの左側面図を示し、図2はコンバインの正面立面図を示し、図3はコンバインの平面図を示し、図4に脱穀装置の内部構造略側面図を示す。
【0025】
図1ないし図4に示すコンバイン1の走行フレーム2の下部には、ゴムなどの可撓性材料を素材として無端帯状に成型した左右一対のクローラ4を持ち、乾田はもちろんのこと、湿田においてもクローラ4が若干沈下するだけで自由に走行できる構成の走行装置3を備え、走行フレーム2の前部には刈取装置6を搭載し、走行フレーム2の上部にはエンジン23(図5)ならびに脱穀装置15、操縦室20およびグレンタンク30を搭載する。
【0026】
刈取装置6は、図示しない刈取昇降シリンダの伸縮作用により刈取装置6全体を昇降して、圃場に植生する穀稈を所定の高さで刈り取ることができる構成としている。刈取装置6の前端下部に分草具7を、その背後に傾斜状にした穀稈引起し装置8を、その後方底部には刈刃(図示せず)を配置している。刈刃と脱穀装置15のフィードチェン14の始端部との間に、図示しない前部搬送装置、扱深さ調節装置、供給搬送装置などを順次、穀稈の受継搬送と扱深さ調節とができるように配置している。
【0027】
本発明の実施の形態のコンバインの動力は基本的にはエンジンであるが、図5に示すようにエンジンの他に電動モータを動力源としていることに特徴がある。理解を容易にするために、しばらくはコンバイン1の各作業手段の機能をエンジン23を動力源として用いることにして以下説明する。
【0028】
コンバイン1の刈取装置6の作動は次のように行われる。まず、エンジン23を始動して変速用、操向用などの操作レバーをコンバイン1が前進するように操作し、走行変速装置21(図5参照)内にある刈取・脱穀クラッチ(図示せず)を入り操作して機体の回転各部を伝動しながら、走行フレーム2を前進走行させると、刈取、脱穀作業が開始される。圃場に植立する穀稈は、刈取装置6の前端下部にある分草具7によって分草作用を受け、次いで穀稈引起し装置8の引起し作用によって倒伏状態にあれば直立状態に引起こされ、穀稈の株元が刈刃に達して刈取られ、前部搬送装置に掻込まれて後方に搬送され、扱深さ調節装置、供給搬送装置に受け継がれて順次、連続状態で後部上方に搬送される。
【0029】
穀稈は供給搬送装置からフィードチェン14の始端部に受け継がれ、図4に示す脱穀装置15に供給される。該脱穀装置15は、上側に扱胴69を軸架した扱室66を配置し、扱室66の下側に選別部50を一体的に設け、供給された刈取穀稈を脱穀、選別する。
【0030】
脱穀装置15に供給された穀稈は、主脱穀部である扱室66に挿入され、該扱室66に軸架されて回転する扱胴69の多数の扱歯69aと、フィードチェン14による移送と、扱網74との相互作用により脱穀され、被処理物(穀粒や藁くず)は脱穀装置15内の選別部50の揺動棚51で受け止められ、上下前後方向に揺動する揺動棚51上を移動しながら、唐箕79からの送風を受けて風力選別され、比重の重い穀粒はシーブ53および選別網63を通過し、一番螺旋65から、搬送螺旋(図示せず)を内蔵している一番揚穀筒16を経てグレンタンク30へ搬送され、グレンタンク30に一時貯留される。図1に示すように、一番揚穀筒16の長手方向の軸芯上にタンク本体31aの籾排出口311aと補助タンク31bの籾排出口311bを設けている。
【0031】
脱穀装置15の扱室66の終端に到達した脱穀された残りの穀稈で長尺のままのものは、図示しない排藁チェーンおよび排藁穂先チェーンに挟持されて搬送され、脱穀装置15の後部の藁用カッターに投入されて切断され、圃場に放出される。
【0032】
グレンタンク30内の底部に穀粒移送用のグレンタンク螺旋(図示せず)を設け、グレンタンク螺旋を駆動する螺旋駆動軸(図示せず)に縦オーガ18および横オーガ19からなる排出オーガを連接し、グレンタンク30内に貯留した穀粒を排出オーガ排出口からコンバイン1の外部に排出する。グレンタンク螺旋、縦オーガ螺旋(図示せず)および横オーガ螺旋(図示せず)は、エンジン23の動力の伝動を受けて回転駆動され、それぞれのラセン羽根のスクリュウコンベヤ作用により貯留穀粒を搬送する。
【0033】
本実施例のコンバイン1の動力源は、基本的にはエンジン23であるが、図5に示すようにエンジン23の他に電動モータ24を用いて、エンジン23で発電機25を作動させて、電動モータ24を充電する充電モードと電動モータ24でエンジン23をアシストするアシストモードを切換える構成とする。そしてエンジン23の負荷が小さいときのみ、発電機25を用いて充電機26を介して電動モータ24の駆動用バッテリ27に充電する。
【0034】
エンジン23が駆動すると発電機25も作動し、発電機25で発電された電力は充電機26からバッテリ27に蓄えられる。該バッテリ27に蓄えられた電力は、インバータ28を経由してコントローラ29から電動モータ24に供給されて刈取装置6、脱穀装置15及びその他の作業機33の作動に用いられる。このようにエンジン駆動出力を小さくしても、電動モータ24がエンジン出力を補うことができるのでエンジン23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23の振動が比較的小さくなるので、機体の振動が少なくなる。
【0035】
図5の一重線が充電モードであり、二重線がアシストモードであるが、電動モータ24の充電モードとアシストモードを切り換える手段として、図6の制御系統図に示す脱穀クラッチ32の「入」、「切」手段、または穀稈センサ34の「入」、「切」手段を用いる。
【0036】
エンジン23及び発電機25を搭載したコンバイン1でエンジン23の負荷が小さいときのみ、発電機25で電動モータ24の駆動用バッテリ27に充電する構成とする。エンジン23の負荷はエンジン負荷センサ35で検出し、エンジン23の回転数はエンジン回転センサ36で測定する。図5、図6に示すように充電ソレノイド38はエンジン23の作動中は常にオンの状態であり、電動モータ24のアシストモードに入るとモータ動力伝達ソレノイド39がオンとなる。
【0037】
なお、エンジン伝達ソレノイド40はエンジン伝達の「入」、「切」のために用い、アシストモードのみで作業する設定をした場合に作動する。
【0038】
コンバイン1の作業の中で、圃場の稲などの植立穀稈を刈っていない状態では、走行に要する馬力のみでエンジン23も余力がある。このため、稲などの植立穀稈を刈っていない状態を判定する手段である脱穀クラッチ32または穀稈センサ34の「入」、「切」動作を電動モータ24の前記充電モードとアシストモードの切換条件とするのが有効である。
【0039】
また、刈取、脱穀などの作業状態では、電動モータ24によるエンジン出力のアシストを行い必要馬力を確保するため、エンジン23の馬力を小さくでき、燃料消費量の減少及び排ガスの抑制に効果がある。
【0040】
エンジン23の負荷の判定として電子ガバナエンジンのラック位置、機械式ガバナエンジンの回転数で判断する構成としてもよい。こうして電動モータ24とエンジン23の出力が過不足なく適正に保たれる。
【0041】
その際、電子ガバナエンジンでは、エンジン回転数とラック位置より算出した負荷率によりエンジン負荷状態を判定できる。また、機械式ガバナエンジンの場合は、ケーブルなどの動き量の検出が不安定なため、エンジン回転数の低下をもって馬力判断を行うようにした方がよい。また、エンジン23の排気温度による負荷判定も有効である。
【0042】
さらに、エンジン23及び電動モータ24を搭載したコンバイン1で、脱穀装置15の駆動系だけを電動モータ24で駆動する構成にしても良い。
【0043】
脱穀装置15は走行装置3と共にエンジン23の馬力を消費する大きな装置である。この部分を電動モータ24で駆動させることにより、エンジン23の馬力はほぼ半減させることが可能となり、燃料消費量が低下し、排ガスによる大気汚染を軽減する効果が大きい。
【0044】
また、脱穀装置15を駆動していない状態(籾排出時、圃場間移動時など)でエンジン駆動の発電機25でモータ用のバッテリ27を充電することができる。そのため、通常作業形態の中でバッテリの長寿命化が図れる。
【0045】
図7の概念図に示すように、電動モータ24を扱胴69内に配置した構成にしても良い。脱穀装置15に配置され、穀稈から穀粒を分離する扱胴69は比較的サイズの大きな円筒形であるが、従来は、扱胴69内の大きな空間は今まで活用されていなかった。
【0046】
エンジン23のパワーアシスト用の電動モータ24を扱胴69の内部に配置することにより、いままで無駄にしていた空間が有効に活用できる。また、電動モータ24を扱胴69の駆動源として使うことも可能である。
【0047】
また、図7に示すように電動モータ用バッテリ27の充電手段(補助手段を含む)として発電機25に代えて、又は発電機25と共に太陽電池42を用いる構成を採用しても良い。
【0048】
コンバイン1は、その作業の特性により雨の日は作業できず、日射のある状態で使用することが多い。また、コンバイン1の脱穀装置15の上面、グレンタンク30の上面、及び操縦室20の上面等には広いフラット面を有する。これらのことから、電動用モータ24のバッテリ27の充電手段として太陽電池42を用いることが有効である。
【0049】
図8に示すように、刈取装置6の駆動系を電動モータ24により駆動すると、刈取作業条件に合わせて無段変速で刈取装置6の駆動制御をすることができる。
【0050】
これは刈取装置6は10馬力前後の所要馬力で駆動され、この駆動力に合う電動モータ24及びバッテリ27を用いることで、コンバイン1の駆動系をコンパクト化できる。また、刈取装置6の駆動力分だけエンジン23の小出力化が可能となり、燃料消費量、排ガスの抑制に効果がある。
【0051】
また、刈取装置6の刈取速度は図9に示すように車速に応じて変えることが多く、特に高刈取速度モードでは頻繁に変える。そこで刈取装置6を電動モータ24及びバッテリ27により駆動させることにより、ノンクラッチで刈取装置6を変速することが可能である。例えば、植立穀稈の部分的倒伏に対して引き起こしを適正に行うために、任意の刈取装置6の変速を容易に行うことができる。また電動モータ24を用いると、走行装置3の変速速度の制御がきわめて容易になるので、コンバイン1の走行を停止することなく、刈取装置6の変速ができるため、刈取作業効率が向上する。
【0052】
このとき、刈取作業の律速段階は、倒伏した植立穀稈などの植立穀稈を引き起こす作業であるので、刈取装置6の引き起こしラグ(図示せず)などを作動させる引き起こし装置(図示せず)のみを電動モータ24で変速する構成にしても良い。
【0053】
また、エンジン23の空冷装置としてクーリングファンが設けられているが、図10に示すように本実施例では、このクーリングファン43を電動モータ24で駆動する構成にしても良い。
【0054】
ここでクーリングファン43の所要馬力が比較的小さいため、電動モータ24を小型化できると共に、バッテリ27も小型化が可能となる。
【0055】
また、電動モータ24を正逆回転させることにより、クーリングファン43の回転方向も正逆方向にすることができる。そのため、図11に示すようにラジエータ44の前面に設置される網45に付着したゴミの除去に効果がある。
【0056】
さらに、従来のエンジン動力だけを用いてクーリングファン43を作動させる構成では、エンジン23からの動力をクーリングファン43の回転軸に取り出すために、どうしてもエンジン23の近傍にクーリングファン43と該ファン43を用いて空冷されるラジエータ44を配置しておく必要があったが、本実施例では、図示しないが電動モータ24で駆動制御されるクーリングファン43をどこに配置しても良いので、ラジエータ44の設置位置の制限もなくなる。そのため、本実施例の構成ラジエータ44をほこりの少ない任意の場所に配置できる。
【0057】
また、従来のエンジン動力だけを用いてクーリングファン43を作動させる構成では、クーリングファン43はエンジン23の出力をベルト伝達機構で作動させているが、ベルトのメンテナンスが困難であった。しかし、クーリングファン43を電動モータ24による駆動で行うため、ベルトを用いる必要がなくなり、ベルト伝達機構のメンテナンスが不要となる。
【0058】
また、図12に示すように、走行フレーム2をローリングやピッチングさせるためのローリングシリンダやピッチングシリンダなどの作業機駆動用の油圧ポンプ46、又は図13に示すように操縦室20のエアコンのコンプレッサー47を本実施例の電動モータ24で駆動させる構成としても良い。
【0059】
従来は、油圧ポンプ46はエンジン23により駆動されていたため、エンジン本体またはその周辺の限られた場所に油圧ポンプ46を配置するしかなかった。その場合には油圧ポンプ46の配置位置がバルブやオイルタンク等から離れた位置であり、長い油圧ホースが必要であったり、複雑な配管の配索が行われていた。
【0060】
前記油圧ポンプ46の所要馬力は比較的小さいため、電動モータ用のバッテリ27の寿命が長くとれ、電動モータ24の容量も小型化できるので、油圧ポンプ46の配置が容易になる。また、油圧ポンプ46を任意の最適箇所に配置でき、油圧ポンプ46への油圧配管等をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の穀類の収穫作業を行うコンバインの左側面図である。
【図2】図1のコンバインの正面立面図である。
【図3】図1のコンバインの平面図である。
【図4】図1のコンバインの脱穀装置の内部構造略側面図である。
【図5】図1のコンバインのエンジンと電動モータを用いる駆動系統図の一例である。
【図6】図1のコンバインの主要な制御系統図である。
【図7】図1のコンバインのエンジンと電動モータを用いる駆動系統図の一例である。
【図8】図1のコンバインのエンジンと電動モータを用いる駆動系統図の一例である。
【図9】図8の駆動系統図の刈取速度と車速の関係を示す図である。
【図10】図1のコンバインのエンジンと電動モータを用いる駆動系統図の一例である。
【図11】図10のコンバインのエンジンとクーリングファンを駆動する電動モータの配置図の一例である。
【図12】図1のコンバインのエンジンと電動モータを用いる駆動系統図の一例である。
【図13】図1のコンバインのエンジンと電動モータを用いる駆動系統図の一例である。
【符号の説明】
1 コンバイン 2 走行フレーム
3 走行装置 4 クローラ
6 刈取装置 7 分草具
8 穀稈引起し装置 14 フィードチェン
15 脱穀装置 16 一番揚穀筒
18 縦オーガ 19 横オーガ
20 操縦室 21 走行変速装置
23 エンジン(内燃機関) 24 電動モータ
25 発電機 26 充電機
27 バッテリ 28 インバータ
29 コントローラ 30 グレンタンク
31a タンク本体 31b 補助タンク
32 脱穀クラッチ 33 作業機
34 穀稈センサ 35 エンジン負荷センサ
36 エンジン回転センサ 38 充電ソレノイド
39 モータ動力伝達ソレノイド
40 エンジン伝達ソレノイド 42 太陽電池
43 クーリングファン 44 ラジエータ
45 網 46 油圧ポンプ
47 コンプレッサー 50 選別部
51 揺動棚 53 シーブ
63 選別網 65 一番螺旋
66 扱室 69 扱胴
69a 扱歯 74 扱網
79 唐箕
311a 籾排出口 311b 籾排出口[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an agricultural work machine such as a combine, and more particularly to a hybrid self-propelled agricultural work machine equipped with an internal combustion engine (electric engine) and an electric motor as power sources.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an agricultural work machine of an internal combustion engine type that uses an engine as a power source, transmits a driving force of the engine to a traveling transmission, and drives the front and rear wheels at an appropriate rotation speed by the traveling transmission. .
[0003]
However, in recent years, with the mood for saving fossil fuel as an energy source and the momentum to prevent the environmental air from burning exhaust gas from fossil fuel as much as possible, passenger-type vehicles have adopted hybrid systems equipped with an engine and an electric motor. Cars have been developed and commercialized.
[0004]
In the field of agricultural working machines, hybrid farming machines equipped with an engine and an electric motor as power sources are known from the following patent documents and the like.
In other words, the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-320805 operates the engine constantly near the maximum output when operating the agricultural work machine near the maximum output of the engine. Since the engine output often has a margin at the maximum output value, when the engine power is used for such work, control is performed such that the engine margin output is stored in a battery via a charger. Things.
[0005]
Further, the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-161104 discloses a driving system having a configuration in which a driving force of only an engine is used for both a traveling driving system and a working power system such as a rotary work machine. Since the transmission gear unit and the like for both the system and the working power system are arranged, and the number of parts in the transmission case increases, it is to solve the problem, and the working power system is an electric motor. By driving the transmission case, the number of components such as the transmission gears in the transmission case is reduced.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-320805 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-161104
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned conventional hybrid farming machine has the following problems.
That is, the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-320805 is an excellent invention in which it is necessary to always operate the agricultural work machine near the maximum output of the engine, and the combustion efficiency is high. However, the fuel is wasted, and the combustion efficiency may be reduced.
[0009]
Also, the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-161104 can be evaluated to reduce the number of parts in the transmission case as compared with the conventional product. However, since only the working power system is driven by the electric motor, the engine Can not be stored in the equipped battery.
[0010]
An object of the present invention is to provide a hybrid agricultural working machine that can effectively use the driving force of an engine and can store power converted from the driving force of the engine without waste in a battery.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The above object of the present invention is solved by the following technical means.
The invention described in
[0012]
Since the power source of the
[0013]
As means for switching between the charging mode and the assist mode of the electric motor 24, for example, an "on" or "off" means of the threshing clutch 32 or an "on" or "off" means of the
[0014]
According to a second aspect of the present invention, when the driving force load on the
[0015]
In the operation of the
[0016]
The invention according to
[0017]
By employing a configuration in which the solar battery 42 is used instead of or together with the generator 25 as a charging means of the electric motor battery 27, it is not possible to work on a rainy day and use the apparatus in a state with insolation. It is possible to adopt a usage method that matches the characteristics of the work of the agricultural work machine, which is large.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, the self-propelled agricultural working machine according to the third aspect is provided with a
[0019]
Since the upper surface of the
[0020]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, even if the engine drive output is reduced, the electric motor 24 can supplement the engine output and reduce the amount of combustion exhaust gas discharged from the
[0021]
According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect, when there is a surplus in the output of the
[0022]
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effects of the first and second aspects, it is possible to work on a rainy day, and to conform to the characteristics of the work of the agricultural working machine that it is often used in a state of insolation. The battery 27 can be charged if the sunshine is good even when the engine load is high.
[0023]
According to the fourth aspect of the invention, the fact that the
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a left side view of a combine for harvesting cereals according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front elevation view of the combine, FIG. 3 is a plan view of the combine, and FIG. 1 shows a schematic side view of the internal structure of the device.
[0025]
The lower part of the traveling
[0026]
The
[0027]
Although the power of the combine according to the embodiment of the present invention is basically an engine, it is characterized in that an electric motor is used as a power source in addition to the engine as shown in FIG. In order to facilitate understanding, the functions of the respective working means of the
[0028]
The operation of the
[0029]
The cereal culm is passed from the supply and transport device to the start end of the
[0030]
The grain culm supplied to the threshing
[0031]
The remaining threshed grain culm that has reached the end of the handling
[0032]
A grain tank spiral (not shown) for grain transfer is provided at the bottom of the Glen tank 30, and a discharge auger comprising a
[0033]
The power source of the
[0034]
When the
[0035]
Although the single line in FIG. 5 is the charging mode and the double line is the assist mode, as a means for switching between the charging mode and the assist mode of the electric motor 24, the "on" of the threshing clutch 32 shown in the control system diagram of FIG. , "Off" means, or the "on", "off" means of the
[0036]
Only when the load of the
[0037]
The engine transmission solenoid 40 is used for turning the engine transmission “on” and “off”, and operates when the operation is set only in the assist mode.
[0038]
In the operation of the
[0039]
Further, in working states such as cutting and threshing, the engine output is assisted by the electric motor 24 to secure necessary horsepower, so that the horsepower of the
[0040]
The load of the
[0041]
At that time, in the electronic governor engine, the engine load state can be determined based on the load ratio calculated from the engine speed and the rack position. In the case of a mechanical governor engine, since the detection of the amount of movement of a cable or the like is unstable, it is better to determine the horsepower based on a decrease in the engine speed. It is also effective to determine the load based on the exhaust temperature of the
[0042]
Further, the
[0043]
The threshing
[0044]
Further, the motor battery 27 can be charged by the engine-driven generator 25 in a state in which the threshing
[0045]
As shown in the conceptual diagram of FIG. 7, a configuration in which the electric motor 24 is disposed in the
[0046]
By arranging the electric motor 24 for power assist of the
[0047]
Further, as shown in FIG. 7, a configuration may be adopted in which the solar battery 42 is used instead of the generator 25 or as a charging means (including auxiliary means) of the electric motor battery 27, together with the generator 25.
[0048]
The
[0049]
As shown in FIG. 8, when the drive system of the
[0050]
This is because the
[0051]
Also, the cutting speed of the
[0052]
At this time, since the rate-determining stage of the harvesting operation is an operation for causing the planted cereal culm such as the laid-down planted cereal culm, a raising device (not shown) for operating the raising lug (not shown) of the
[0053]
Although a cooling fan is provided as an air cooling device for the
[0054]
Here, since the required horsepower of the cooling fan 43 is relatively small, the size of the electric motor 24 can be reduced, and the size of the battery 27 can be reduced.
[0055]
In addition, by rotating the electric motor 24 in the forward and reverse directions, the rotation direction of the cooling fan 43 can also be in the forward and reverse directions. Therefore, as shown in FIG. 11, it is effective in removing dust adhering to the net 45 installed on the front of the radiator 44.
[0056]
Further, in the conventional configuration in which the cooling fan 43 is operated using only the engine power, in order to take out the power from the
[0057]
Further, in the conventional configuration in which the cooling fan 43 is operated using only the engine power, the cooling fan 43 operates the output of the
[0058]
Further, as shown in FIG. 12, a hydraulic pump 46 for driving a working machine such as a rolling cylinder or a pitching cylinder for rolling and pitching the traveling
[0059]
Conventionally, since the hydraulic pump 46 is driven by the
[0060]
Since the required horsepower of the hydraulic pump 46 is relatively small, the life of the battery 27 for the electric motor can be extended, and the capacity of the electric motor 24 can be reduced, so that the arrangement of the hydraulic pump 46 is facilitated. In addition, the hydraulic pump 46 can be arranged at any suitable location, and the hydraulic piping and the like to the hydraulic pump 46 can be made compact.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a left side view of a combine harvester for harvesting cereals according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front elevation view of the combine of FIG. 1;
FIG. 3 is a plan view of the combine shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic side view of the internal structure of the combine threshing apparatus of FIG. 1;
FIG. 5 is an example of a drive system diagram using an engine and an electric motor of the combine in FIG. 1;
FIG. 6 is a main control system diagram of the combine shown in FIG. 1;
FIG. 7 is an example of a drive system diagram using an engine and an electric motor of the combine of FIG. 1;
FIG. 8 is an example of a drive system diagram using an engine and an electric motor of the combine in FIG. 1;
9 is a diagram showing the relationship between the cutting speed and the vehicle speed in the drive system diagram of FIG.
FIG. 10 is an example of a drive system diagram using an engine and an electric motor of the combine in FIG. 1;
11 is an example of an arrangement diagram of an electric motor that drives an engine and a cooling fan of the combine in FIG. 10;
FIG. 12 is an example of a drive system diagram using an engine and an electric motor of the combine of FIG. 1;
FIG. 13 is an example of a drive system diagram using an engine and an electric motor of the combine in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
内燃機関23の駆動で発電する発電機25と、
該発電機25で発電された電力を電動モータ24駆動用に蓄えるバッテリ27と、
該電動モータ24及び/又は内燃機関23により作動される一以上の作業用装置(6、15、33)と、
内燃機関23の駆動力により発電機25で発電された電力をバッテリ27に蓄える充電モードとバッテリ27に蓄えられた電力を作業用装置(6、15、33)の動力源の一部、又は全部として利用するアシストモードのいずれかのモードを選択して出力制御するためのコントローラ29
を備えたことを特徴とする農作業機。In a self-propelled agricultural working machine including a traveling frame 2, a traveling transmission 21 provided on the traveling frame 2, an internal combustion engine 23 that transmits power to the traveling transmission 21, and an electric motor 24,
A generator 25 that generates power by driving the internal combustion engine 23;
A battery 27 for storing electric power generated by the generator 25 for driving the electric motor 24;
One or more working devices (6, 15, 33) operated by the electric motor 24 and / or the internal combustion engine 23;
A charging mode in which the electric power generated by the generator 25 by the driving force of the internal combustion engine 23 is stored in the battery 27, and a part or all of the power source of the working device (6, 15, 33) using the electric power stored in the battery 27 Controller 29 for selecting any one of the assist modes to be used as the output mode and controlling the output
An agricultural working machine comprising:
前記脱穀装置15、グレンタンク30及び操縦室20の少なくとも一つの天井面に太陽電池42を取り付けたことを特徴とする自走式農作業機。The self-propelled agricultural work machine according to claim 3, a cutting device 6 for cutting the planted grain culm supported by the traveling frame 2, a threshing device 15 for threshing the cut culm, and temporarily storing the threshed grain. A self-propelled agricultural working machine including a Glen tank 30 and a driver's cockpit 20;
A self-propelled agricultural work machine, wherein a solar cell 42 is attached to at least one ceiling surface of the threshing device 15, the Glen tank 30, and the cockpit 20.
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