JP4076514B2 - 収穫機のエンジン冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンバインなどの収穫機に利用するエンジン冷却装置に関する。

コンバインのエンジン冷却装置としては、例えば特許文献１に開示されているように、除塵網を通して外気を吸引してエンジン冷却部に供給するように通風させる順風モードと、その順風モードとは通風方向を逆向きにして前記除塵網に空気を供給するように通風させる逆風モードとに切換え自在に構成し、順風モードを順風用設定時間の間実行した後、逆風モードを逆風用設定時間の間実行することを繰り返す通風運転処理を行うように通風手段の作動を制御する通風制御手段を設けたものが知られている。
特開２００１−２６３０６３号公報

上記エンジン冷却装置においては、通常のエンジン冷却モードである順風モードでの運転中に除塵網に付着堆積した塵埃を逆風モードでの運転によって機外に吹き飛ばし除去することで、浮塵の多い作業環境の元でも十分な冷却風量を確保して良好な冷却を行うことができるものであるが、順風用設定時間の終わり近い時点で作業が停止された場合、次に作業が再開されると通常の通風運転処理が行われることで順風モードでの通風が開始されることになり、作業が停止される前後において順風モードでの通風が長くなり、浮塵の多い作業状況のもとでは、長い順風モードでの通風によって除塵網に目詰まりが発生してエンジ冷却機能が低下してしまうことがあった。

本発明は、このような点に着目してなされたものであって、作業を停止して再開した場合に不当に長く順風モードでの通風が行われることを回避して、除塵網の清掃が適切に実行されるようにし、常に良好な冷却機能を発揮させることができるようにすることを目的としている。

第１の発明は、通風手段を、除塵網を通して外気を吸引してエンジン冷却部に供給するように通風させる順風モードと、その順風モードとは通風方向を逆向きにして前記除塵網に空気を供給するように通風させる逆風モードとに切換え自在に構成し、
前記順風モードを順風用設定時間の間実行した後、前記逆風モードを逆風用設定時間の間実行することを繰り返す通風運転処理を行うように前記通風手段の作動を制御する通風制御手段を設けた収穫機のエンジン冷却装置であって、
前記通風制御手段を、作業開始状態を検出すると、前記逆風モードを起動用設定時間の間実行した後、前記通風運転処理を実行するように構成し、且つ、前記作業開始状態として、エンジンが設定回転速度以上の回転状態であり、且つ、作業クラッチが入り状態であることを検出するように構成してあり、
前記通風手段を構成する冷却ファンがエンジン出力軸に伝動ベルトを介して連動連結されていることを特徴とする。

上記構成によると、作業を停止した後に作業を再開すると、先ず起動用設定時間だけ逆風モードでの通風が行われ、次いで通常の通風運転処理に移行し、順風用設定時間の順風モード運転と逆風用設定時間の逆風モード運転が順次繰返し行われる。

従って、第１の発明によると、作業を停止した前後において順風モードでの通風が長く続くことがなくなり、除塵網の清掃タイミングが送れてエンジン冷却機能が低下するような事態の発生を未然に回避することができるようになった。

また、第１の発明によれば、作業を行う場合には、エンジン出力を作業負荷に対応できるよう高めるためにエンジンをアクセルアップした状態で作業クラッチが入れられるので、エンジンが設定回転速度以上の回転状態で作業クラッチが入り状態であることを検出することで作業開始状態であることが的確に認識されることになり

第２の発明は、上記第１の発明において、
前記通風手段が、一定方向に回転駆動されるハブに対して羽根の向きを反転させて、前記順風モードと前記逆風モードとに通風方向を変更する冷却ファンを備えさせて構成してあることを特徴とする。

上記構成によると、例えば、一定姿勢の羽根をハブに備えた冷却ファンの駆動回転方向を正逆に切換えて順風モードと逆風モードとに切換えるように通風手段を構成する場合に比べて、冷却ファンの駆動構造は単純なものですますことができ、通風手段を小型で安価に製作しやすい。

図１に、収穫機の一例である自脱型コンバインが示されている。このコンバインは、左右一対のクローラ走行装置１を備えた走行機体２の前部に刈取り部３を昇降自在に連結するとともに、走行機体２の左側に脱穀装置４、右側の前部に運転部５、その後方に穀粒タンク６をそれぞれ配備して構成されており、運転部５に配備された箱形のボンネット７に水冷式のエンジン８が収容されるとともに、ボンネット７の上面に運転座席９が支持されている。

図２に示すように、前記エンジン８は、その回転軸心が左右方向に向かう横置き姿勢で機体フレーム１０上に防振搭載されており、このエンジン８の右横外側にラジエータ１１が配備されるとともに、エンジン出力軸８ａに伝動ベルト１２を介して連動連結された冷却ファン１３がラジエータ１１の背部に対向配備されている。また、ボンネット７の右横外側には、ラジエータ１１に対向して中空構造の導風ダクト１４が立設配備されており、冷却ファン１２で吸引導入された外気が導風ダクト１４を通してラジエータ９に供給されるようになっている。ここで、導風ダクト１４には除塵網１５を張設した吸気口１６が設けられており、除塵網１５によって塵埃が濾過除去された清浄な外気がエンジン冷却部としてのラジエータ１１に供給される。

図４，図５に前記冷却ファン１３の詳細な構造が示されている。エンジン８の上部前面にはエンジン内の冷却水ジャケットとラジエータ１１との間で冷却水を循環流動させるウオータポンプ１７を駆動する回転軸１８が設けられており、この回転軸１８に取付けられたプーリ１９とエンジン出力軸８ａに取付けられたプーリ２０およびテンションプーリを兼ねた発電機駆動プーリ２１とに亘って前記伝動ベルト１２が巻回されて、エンジン作動中は回転軸１８が常に一定方向Ａに回転駆動されるようになっている。そして、この回転軸１８の先端側に連設された六角軸部１８ａに前記冷却ファン１３が装着されている。

この冷却ファン１３は、回転軸１８の六角軸部１８ａに連結固定されたドラム状のハブ２２と、その外周部に周方向一定ピッチで装着された複数枚（この例では８枚）の羽根２３とで構成されており、各羽根２３の基部に備えられた支軸２４がハブ２２の外周部に軸受けブッシュ２５を介して放射状に挿通支持され、各羽根２３が支軸周りに回動可能となっている。そして、各支軸２４の内方突出部には羽根２３に対して一定姿勢となるように操作アーム２６が連結され、この操作アーム２６の先端に、支軸軸心ｐに対して偏心した操作ピン２７が備えられている。

他方、回転軸１８の六角軸部１８ａには、軸心方向にスライド可能かつバネ２８によって一定方向にスライド付勢された操作ボス２９が外嵌装着されるとともに、この操作ボス２９の外周溝２９ａに各羽根２３の操作ピン２７が係合支持されており、操作ボス２９を軸心方向にスライド変位させることで、操作アーム２６が回動されて羽根２３が支軸２４の軸心ｐ周りにその姿勢を変更されるようになっている。

エンジン８の上部に取付けたブラケット３０に、前記冷却ファン１３における羽根２３の姿勢を切換え変更する羽根姿勢切換え機構３１が装備されており、以下、その構造について説明する。

図４に示すように、前記ブラケット３０から前方に延出されたステー３０ａに、支点ａ周りに揺動可能に操作レバー３２が枢支連結され、この操作レバー３２の一端に備えた一対のローラ３３が前記操作ボス３１に背面側から接当されている。また、前記ブラケット３０には、正逆転可能な減速機付きの電動モータ３４が装備され、その出力軸３５に備えられたピニオンギヤ３６で扇形ギヤ３７が支点ｂ周りに正逆に回転駆動されるよう構成さている。そして、扇形ギヤ３７から延出された駆動アーム３８と前記操作レバー３２の他端とがレリーズワイヤ３９で連動連結され、電動モータ３４の作動によってレリーズワイヤ３９が引き操作されることで操作レバー３２がバネ２８に抗して操作ボス２９を外方にスライド操作し、電動モータ３４の逆作動によってレリーズワイヤ３９が弛められることで操作ボス２９がバネ２８によって内方に復帰スライドするようになっている。

上記のように構成された通風手段としての前記冷却ファン１３は、一定方向に回転されるハブ２２に対して羽根２３の姿勢を反転させることで、図６（イ），図７（イ）に示すように、除塵網１５を通して外気を吸引してエンジン冷却部としてのラジエータ１１に供給するように通風させる順風モードと、図６（ロ），図７（ロ）に示すように、その順風モードとは通風方向を逆向きにして除塵網１５に空気を内側から吹き付けるように通風させる逆風モードとに切換え自在となっている。

図８に、羽根姿勢切換え機構３１を制御するための制御ブロック図が示されている。前記電動モータ３４はマクロコンピュータ利用の制御装置４０によって正逆に作動制御されるものであり、この制御装置には、エンジン回転速度Ｎを検出する回転センサＳ1、前記脱穀装置への動力伝達を断続する図示されない脱穀クラッチ（作業クラッチ）の入り切りを検出する作業スイッチＳ2、前記扇形ギヤ３７の停止位置を２箇所において設定するリミットスイッチＳ3，Ｓ4、人為操作される逆風指令手段としての逆風指令スイッチＳ5、がそれぞれ接続されており、これらセンサおよびスイッチ類からの情報に基づいて電動モータ３４がプログラム制御されるようになっている。

上記のように送風方向が反転可能に構成された冷却ファン１３の制御作動を図９のフロー図に基づいて説明する。

制御が開始されると、先ず、回転センサＳ1および作業スイッチＳ2からの情報から作業状態が判断され（ステップ♯1〜♯3）、エンジン８が停止している（Ｎ＝０）か、あるいは、脱穀クラッチが入れられて作業スイッチＳ2がオンになっているかいずれかの状態、つまり、非作業状態であることが認識されると、次に逆風指令スイッチＳ5の操作の有無が判断される（ステップ♯4）。ここで、冷却ファン１３のメンテナンスや羽根作動の確認等のために逆風指令スイッチＳ5が操作されたことが認識されると逆風運転処理工程に移行し（ステップ♯5，♯6）、また、逆風指令スイッチＳ5が操作されていないことが認識される通常の通風運転処理工程に移行する。

前記逆風運転処理工程では、一方のリミットスイッチＳ4が操作されるまで電動モータ３４が作動制御されて、冷却ファン１３の羽根２３が図６（イ），図７（イ）の順風姿勢から図６（ロ），図７（ロ）の逆風姿勢に切換えられ、かつ、この逆風モードでの運転は設定時間ｔ1（例えば１０秒）だけ実行され、以後、通常の通風運転処理工程に移行する。これによって、冷却ファン１３のメンテナンスや機能確認のために逆風運転指令を行っても、順風モードでの運転、つまり、エンジン冷却運転が長時間に亘って休止されることが未然に回避されるようになっている。なお、逆風運転処理工程の間にエンジン８を停止すると冷却ファン１３を逆風モードの羽根姿勢に止めておくことができる。

また、エンジン回転速度Ｎが前記設定回転速度ｎ未満の低速で作動している場合には、直ちに順風モードで通風運転される（ステップ♯2，♯12））。

また、エンジン回転速度Ｎが前記設定回転速度ｎ以上にアクセルアップされた状態にあり、かつ、脱穀クラッチが入れられて作業スイッチＳ2がオンになった状態、つまり作業開始状態になったことが認識されると（ステップ♯2，♯3）、一方のリミットスイッチＳ4が操作されるまで電動モータ３４が制御されて冷却ファン１３の羽根姿勢が逆風モードに切換えられ、冷却ファン１３が設定時間ｔ2（例えば１０秒）だけ逆風モードで作動される（♯8，♯9）。これによって、大きい負荷がエンジン８に作用する収穫作業が開始された時点に除塵網１５の初期清掃処理が実行され、除塵網１５に目詰まりのない状態で実際の収穫作業が開始されるのである。

設定時間ｔ2の初期清掃処理が終了すると、通常の通風運転処理工程に移行する。この通風運転処理工程に移行すると、先ず、他方のリミットスイッチ34が操作されるまで電動モータ３４が制御されて冷却ファン１３の羽根２３が順風姿勢に切換えられ、この順風モードでの通風が長い設定時間ｔ3（例えば３分）行われ（♯10）、次いで、逆風モードでの通風が短い設定時間ｔ4（例えば数十秒）行われ（♯11）、以後、設定時間ｔ3の順風モード運転と設定時間ｔ4の逆風モード運転が順次繰り返される。これによって、順風モード運転中の吸気よって除塵網１５に付着した塵埃が、周期的な逆風モード運転によって機外に吹き飛ばし除去され、目詰まりのない運転が連続して行われるのである。

〔別実施例〕

（１）順風モードと逆風モードとに通風方向を変更する通風手段としては、上記実施例のように、一定方向に回転駆動されるハブ２２に対して羽根２３の向きを反転させる構造の冷却ファン１３を利用する他に、羽根姿勢が固定された冷却ファンの駆動回転方向を正逆に切換えて順風モードと逆風モードを現出するように構成したものを利用することもできる。

（２）順風モードと逆風モードとに通風方向を変更する通風手段としては、順風モードをもたらすエンジン冷却専用の冷却ファンと、逆風モードをもたらす除塵専用の冷却ファンとを備え、これらを使い分けるようにすることもできる。

（３）上記実施例では、エンジンに水冷エンジンを利用している場合を例示したが、空冷エンジンを搭載した小型の収穫機に適用することもでき、この場合の除塵された冷却風は、エンジン冷却部としてエンジンのシリンダ周辺に直接に供給されることになる。

（４）エンジンに対してラジエータを任意の箇所に配備して、電動モータで駆動される冷却ファンでラジエータを冷却する形態で実施することもでき、この場合は、順風モードと逆風モードとに通風方向を変更する通風手段として、電動モータを正逆転制御して冷却ファンの回転方向を切換えることができる。

コンバインの全体側面図 エンジン冷却構造の縦断背面図 エンジンの右側面図 冷却ファンおよびその制御機構を示す縦断背面図 冷却ファンを機体内側から見た正面図 冷却ファンのモード切換え状態を示す説明図 冷却ファンのモード切換え状態を示す説明図 制御ブロック図 制御フロー図

符号の説明

８ エンジン
１３ 冷却ファン(通風手段）
１５ 除塵網
２２ ハブ
２３ 羽根
ｎ 設定回転速度
t2 起動用設定時間
t3 順風用設定時間
t4 逆風用設定時間

Claims (2)

1. 通風手段を、除塵網を通して外気を吸引してエンジン冷却部に供給するように通風させる順風モードと、その順風モードとは通風方向を逆向きにして前記除塵網に空気を供給するように通風させる逆風モードとに切換え自在に構成し、
   前記順風モードを順風用設定時間の間実行した後、前記逆風モードを逆風用設定時間の間実行することを繰り返す通風運転処理を行うように前記通風手段の作動を制御する通風制御手段を設けた収穫機のエンジン冷却装置であって、
   前記通風制御手段を、作業開始状態を検出すると、前記逆風モードを起動用設定時間の間実行した後、前記通風運転処理を実行するように構成し、且つ、前記作業開始状態として、エンジンが設定回転速度以上の回転状態であり、且つ、作業クラッチが入り状態であることを検出するように構成してあり、
   前記通風手段を構成する冷却ファンがエンジン出力軸に伝動ベルトを介して連動連結されていることを特徴とする収穫機のエンジン冷却装置。
2. 前記通風手段が、一定方向に回転駆動されるハブに対して羽根の向きを反転させて、前記順風モードと前記逆風モードとに通風方向を変更する冷却ファンを備えさせて構成してあることを特徴とする請求項１記載の収穫機のエンジン冷却装置。
   

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