JP2016049028A - 農作業機、および、農作業車両システム - Google Patents

Abstract

【課題】小型で低出力の走行車であっても容易に牽引可能な農作業機、農作業機と走行車を有する農作業車両システムを提供する。
【解決手段】走行車２に牽引される農作業機１は、走行車２とデータ通信を行う農作業機側通信部である通信Ｉ／Ｆ１４と、農作業機側通信部（通信Ｉ／Ｆ１４）に接続された農作業機側制御部１８と、農作業機側制御部１８の制御に応じて該農作業機１の車輪１５を駆動するモータ１３ａなどの駆動部１３と、を有する。農作業機側制御部１８は、農作業機側通信部である通信Ｉ／Ｆ１４を介して受信した走行車２に関する走行状態を示すデータに基づいて、駆動部１３による車輪１５の駆動制御を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、農作業機、および、農作業車両システムに関するものである。

トラクタ（走行車）に牽引される農作業機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
農作業機の大きさ、重量、動力の大きさなどにより、トラクタ（走行車）に要求されるエンジン馬力などが規定される。例えば、大型の農作業機や、作業に大きな動力を必要とする農作業機などは、高馬力エンジンのトラクタ（走行車）を要する。

特許第４４３２０２６号公報

ところで、農地の集約などの社会的要求により、大型の牽引式農作業機の需要が高まっている。
しかしながら、従来の大型の牽引式農作業機には、高馬力エンジンの大型のトラクタが必要である。また、大型のトラクタでは、それを購入する時や運用時（トラクタ燃料）の費用負担が大きい。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、低出力の走行車（トラクタ）であっても使用可能な牽引式の農作業機を提供すること、農作業機および走行車を有する農作業車両システムを提供すること、などを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明による農作業機は、以下の構成を少なくとも具備するものである。
走行車に牽引される農作業機であって、
前記農作業機は、
前記走行車とデータ通信を行う通信部と、
前記通信部に接続された農作業機側制御部と、
前記農作業機側制御部の制御に応じて該農作業機の車輪を駆動する駆動部と、を有することを特徴とする。

また、本発明の農作業車両システムは、走行車と、前記走行車により牽引される農作業機とを有し、
前記走行車は、
前記農作業機と通信を行う走行車側通信部と、
前記走行車に関する走行状態を検出する検出部と、
走行車側制御部と、を有し、
前記農作業機は、
前記走行車とデータ通信を行う農作業機側通信部と、
前記農作業機側通信部に接続された農作業機側制御部と、
前記農作業機側制御部の制御に応じて該農作業機の車輪を駆動する駆動部と、を有し、
前記走行車側制御部は、前記検出部により検出された前記走行車に関する走行状態を示すデータを、前記走行車側通信部を介して前記農作業機に送信し、
前記農作業機側制御部は、前記農作業機側通信部を介して受信した前記走行車に関する走行状態を示すデータに基づいて、前記駆動部による車輪の駆動制御を行うことを特徴とする。

本発明によれば、低出力のトラクタ（走行車）であっても使用可能な牽引式の農作業機を提供することができる。
また、本発明によれば、農作業機が適宜車輪の駆動を行うので、走行車の駆動輪の空転によるスリップを抑制し、圃場を痛めることを防止することができる。
また、上記農作業機および走行車を有する農作業車両システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る農作業機と走行車（トラクタ）を有する農作業車両システムの一例を説明する概念図。 インホイールモータ方式を採用した農作業機と走行車の一例を示す図。 走行車（トラクタ）と農作業機の機能ブロックの一例を示す図。 農作業機と走行車の動作の一例を示す概略図。 登坂時の農作業機と走行車の動作の一例を示す概略図。 農作業機の車輪の周速と走行車の車輪の周速の差に応じた動作の一例を示す概略図。

本発明の実施形態では、走行車により牽引される農作業機が、必要に応じて農作業機の車輪を駆動する駆動部を有する。走行車が大きい牽引力で農作業機を牽引し、その牽引をアシストする必要があると判断した場合、農作業機の車輪を駆動して、走行車による牽引をアシストする。低出力のエンジンなどを搭載する走行車（トラクタ）であっても、大型の農作業機を容易に牽引可能である。
また、走行車による牽引をアシストする必要のない場合、農作業機は、駆動部による農作業機の車輪の駆動を行わないように制御することで、駆動部への負荷を低減することができる。

また、農作業機は、走行車（トラクタ）とデータ通信可能な農作業機側制御部を有する。農作業機側制御部は、走行車の速度（車速）、エンジン回転数などの走行状態に関するデータを受信し、そのデータに基づいて、駆動部による車輪の駆動の要、不要の判断を行う。
尚、走行車側制御部が独自で走行車の速度（車速）、エンジン回転数などの走行状態に関するデータに基づいて、駆動部による車輪の駆動の要、不要を判断し、農作業側制御部にその判断結果を示す信号を送信してもよい。

また、これらの走行車側制御部や農作業機側制御部は、駆動部による車輪の駆動の要、不要のみでなく、農作業機の車輪の速度や駆動トルクも適切に計算可能とし、農作業機側制御部が、その計算結果を基に車輪の駆動を制御する。

以下、本発明の実施形態に係る農作業機、その農作業機を牽引する走行車（トラクタ）、農作業機と走行車を有する農作業車両システムを、図面を参照しながら説明する。
本発明の実施形態は図示の内容を含むが、これのみに限定されるものではない。なお、以後の各図の説明で、既に説明した部位と共通する部分は同一符号を付して重複説明を一部省略する。

図１は本発明の実施形態に係る農作業機と走行車（トラクタ）を有する農作業車両システムの一例を説明する概念図である。

農作業車両システム１００は、農作業機１（被牽引車）と、牽引車としての走行車２（トラクタ）を有する。
農作業機１は、走行車２により牽引される。農作業機１としては、例えば、ロールベーラ、ラッピングマシン、マニュアスプレッダなどを採用することができる。
本実施形態では、農作業機１は、連結部としての連結桿１Ｒを介して、走行車２に連結されて、牽引走行される。

農作業機１は、走行車２からの駆動力により駆動する所定の農作業機構を有する。
例えば、農作業機１がロールベーラの場合、走行車２の駆動軸からＰＴＯ（Power take off）軸を介して取り出される駆動力により、ピックアップ装置が圃場の牧草等の被成形材料を拾い上げ、拾い上げた被成形材料を後方の成形室内へ搬送し、成形室内で円柱状のロールベール（図示せず）を圧縮成形する。

走行車２は、車体２０１に、検出部２１、トラクタＥＣＵ（electronic control unit）２０、バッテリ２０２、などを備えている。

検出部２１は、走行車２に関する走行状態を検出する。走行車２に関する走行状態とは、例えば、走行車２の車速（速度）、エンジン回転数などである。つまり、検出部２１は、走行車２の車速を検出する速度計、エンジン回転数を検出する回転数計などである。

トラクタＥＣＵ２０は、エンジンなどの内燃機関（不図示）、走行車の各種構成要素を統括的に制御する。トラクタＥＣＵ２０は、走行車２（トラクタ）の速度を検知する速度計、傾斜角度を検知するセンサなどの走行車の車両状態を検知する車両状態検出部（不図示）に接続されており、車両状態検出部から車両状態に関する情報を取得する。
バッテリ２０２は、内燃機関、トラクタＥＣＵなどに電力を供給する。また、内燃機関により駆動される発電機（不図示）で発電された電力を充電する。このバッテリ２０２は、農作業機１の農作業機構の駆動源などに用いられてもよい。

農作業機１は、モータなどの駆動部、ドライバ、農作業機ＥＣＵ、などを有する。

駆動部は、必要に応じて農作業機の車輪を駆動する。駆動部は、電動式のモータ１３ａ、油圧駆動式のモータ、ＰＴＯ軸からの動力により変速機を介し駆動するものであってもよい。

駆動部１３としての電動式のモータ１３ａは、ドライバ１９に接続されている。ドライバ１９は、農作業機ＥＣＵ１０に接続されている。
尚、駆動部１３は、インホイールモータ方式のモータ１３ｂを採用してもよい。

ドライバ１９は、農作業機ＥＣＵ１０の制御信号に応じてモータ１３ａを駆動する。
ドライバ１９は走行車２（トラクタ）に搭載されたバッテリ２０２（モータの駆動源）に電力供給線１２６を介して電気的に接続されている。図１に示した例では、バッテリ２０２とドライバ１９は、コネクタ５２などの接続部材により電気的に接続される。

尚、農作業機１にバッテリを搭載し、そのバッテリをモータの駆動源としてもよい。この場合、農作業機１に搭載されたバッテリとドライバ１９が電気的に接続される。

また、走行車２と農作業機１が平坦地や下り坂などを走行中、農作業機１の車輪１５の駆動が不要な場合、農作業機１の車輪１５の従動による運動エネルギーをモータ１３ａなどにより電気エネルギーに変換し、走行車２のバッテリ２０２や農作業機１のバッテリを充電する構成としてもよい。回生動作時、回生ブレーキとして機能するので、農作業機１の走行安定性が向上する。

農作業機ＥＣＵ１０は、農作業機１の各構成要素を統括的に制御する。農作業機ＥＣＵ１０は、トラクタＥＣＵ２０と通信線１２５を介して電気的に接続されている。図１に示した例では、農作業機ＥＣＵ１０とトラクタＥＣＵ２０がコネクタ５１などの接続部材により電気的に接続される。
農作業機ＥＣＵ１０は、トラクタＥＣＵ２０からの走行車２（トラクタ）の速度や傾斜角度などの車両状態に関する情報を取得することができる。
尚、コネクタ５１とコネクタ５２を同一のコネクタとしてもよい。

図２は、インホイールモータ方式を採用した農作業機１と走行車２の一例を示す図である。
インホイールモータ方式では、農作業機１の車輪１５の内部に、駆動部１３としての電動式のモータ１３ｂが設けられている。
図２に示した例では、農作業機１に搭載されたバッテリ１６が、ドライバ（不図示）などを介して車輪１５の内部に設けられたモータ１３ｂに接続されている。
このインホイールモータ方式の農作業機１は、駆動部が簡単な構造となり、応答速度が非常に高い。

図３は走行車２（トラクタ）と農作業機１の機能ブロックの一例を示す図である。
走行車２（トラクタ）は、検出部２１、トラクタＥＣＵ２０、バッテリ２０２、などを有する。トラクタＥＣＵ２０は、走行車側制御部２５、通信Ｉ／Ｆ２４などを有する。

検出部２１については、上述したので説明を省略する。
走行車側制御部２５は、走行車２の各構成要素を統括的に制御する。走行車側制御部２５は、通信Ｉ／Ｆ２４により、通信線１２５を介して農作業機ＥＣＵ１０とデータ通信を行う。

農作業機１は、農作業機ＥＣＵ１０、ドライバ１９、駆動部１３としてのモータ１３ａ（１３ｂ）、車輪１５、バッテリ１６、状態検出部１７、などを有する。

農作業機ＥＣＵ１０は、通信Ｉ／Ｆ１４、入力Ｉ／Ｆ１２、外部機器Ｉ／Ｆ１１、農作業機側制御部１８、などを有する。

通信Ｉ／Ｆ１４は、農作業機側制御部１８や走行車２と有線式または無線式の通信路を介してデータ通信可能に構成されている。
入力Ｉ／Ｆ１２は、状態検出部１７と農作業機側制御部１８と電気的に接続されている。
外部機器Ｉ／Ｆ１１は、ドライバ１９と農作業機側制御部１８と電気的に接続されている。

農作業機側制御部１８は、農作業機１の各構成要素を統括的に制御する。農作業機側制御部１８は、農作業機側通信部である通信Ｉ／Ｆ１４を介して受信した走行車２に関する走行状態を示すデータに基づいて、駆動部１３による車輪１５の駆動制御を行う。

また、農作業機側制御部は、農作業機側通信部である通信Ｉ／Ｆ１４を介して受信した走行車２の速度データ（車速データ）、エンジン回転数データなどの走行車２に関する走行状態を示すデータに基づいて、駆動部１３による車輪１５の駆動制御を行う。

ドライバ１９は、駆動部１３を駆動する駆動回路であり、農作業機側制御部１８の制御により駆動部１３を駆動する。

駆動部１３は、電動式のモータ１３ａ（１３ｂ）、走行車からの油圧出力に応じて動作する油圧式のモータ、走行車２からのＰＴＯ軸の動力により変速機を介し駆動するもの、などである。
本実施形態では、駆動部１３としてのモータ１３ａ（１３ｂ）を採用している。

状態検出部１７は、農作業機１に関する状態を検出して、農作業機側制御部１８に出力する。
本実施形態では、状態検出部１７は、農作業機１の車輪１５の回転数を検出する回転センサ１７ａ、連結部（連結桿）に設けられた荷重センサ１７ｂなどを有する。

図４は農作業機１と走行車２の動作の一例を示す概略図である。図４に示す例では、発進時の動作の一例を説明する。

農作業機ＥＣＵ１０（農作業機側制御部）は、走行車２（トラクタ）のトラクタＥＣＵ２０からの走行車の発進を示す信号を受信し、走行車２が停止状態から発進状態となる時を検出した場合、ドライバ１９や駆動部１３などにより車輪１５を予め規定された一定時間だけ駆動する。
このように、発進時、農作業機１の駆動部１３が車輪１５を一定時間（発進時だけ）駆動するので、走行車２による農作業機１を牽引する力をアシストすることができ、走行車２による農作業機１を牽引する力が小さくとも容易に農作業機１を牽引することができる。また、走行車２の駆動輪の空転によるスリップを抑制し、圃場を痛めることを防止できる。

図５は登坂時の農作業機１と走行車２の動作の一例を示す概略図である。図５に示した例では、登坂時の動作の一例を説明する。
本実施例では、農作業機１と走行車２との連結部（連結桿１Ｒ）に検出部として荷重センサ１７ｂが設けられている。車輪の回転速度に応じた車速を検出する車速計を走行車２の検出部２１として搭載し、且つ、走行車２または農作業機１に搭載されたＧＰＳ受信装置を有し、走行車２の検出部２１の速度とＧＰＳ受信装置により得られた速度（車速）との差により、走行車２のスリップを検知する。また、荷重センサ１７ｂを用いて、スリップが発生する前に車輪１５を駆動し走行を安定させることもできる。

詳細には、農作業機ＥＣＵ１０（農作業機側制御部）は、例えば、走行車２と農作業機１の上記の速度と上記実測度と、走行車２（トラクタ）のトラクタＥＣＵ２０からの車両の進行方向データ（前進または後進を示すデータ）を受信し、スリップを検知した場合、駆動部１３などにより車輪１５を回転駆動する。

このように、登坂時や、ぬかるみを走行する時に、農作業機１の車輪１５を駆動部１３により適宜駆動することで、走行車２による農作業機１を牽引する力をアシストすることができ、走行車２による農作業機１を牽引する力が小さくとも容易に農作業機１を前進方向または後進方向に牽引することができる。
つまり、登坂時や、ぬかるみを走行する時に、上記農作業機１の駆動部１３によるアシストが有効である。

図６は農作業機１の車輪の周速と走行車２の車輪の周速の差に応じた動作の一例を示す概略図である。
本実施例では、上記ＧＰＳ受信装置により得られた走行車２や農作業機１の実速度（車速）と、走行車２の車輪２０５の周速Ａを示すデータと、農作業機１の車輪１５の周速Ｂを示すデータとを比較し、前進時には、走行を安定させるために、周速Ａ≧周速Ｂとなるように、農作業機１の車輪１５を駆動部１３により駆動する。
ここで周速は、車輪の最大半径位置における速さ、つまり２π×回転数ｎ［１／sec］×車輪の半径Ｒ［ｍ］である。

このように、前進時には、周速Ａ≧周速Ｂとなるように、農作業機１の車輪１５を駆動部１３により駆動するので、走行車２と農作業機１の走行が安定する。

以上、説明したように、本発明の実施形態に係る農作業機１は、走行車２に牽引される農作業機１であって、走行車２とデータ通信を行う農作業機側通信部である通信Ｉ／Ｆ１４と、農作業機側通信部（通信Ｉ／Ｆ１４）に接続された農作業機側制御部１８と、農作業機側制御部１８の制御に応じて該農作業機１の車輪１５を駆動するモータ１３ａ（１３ｂ）などの駆動部１３と、を有する。
農作業機側制御部１８は、農作業機側通信部（通信Ｉ／Ｆ１４）を介して受信した走行車２に関する走行状態を示すデータに基づいて、駆動部１３による車輪１５の駆動制御を行う。
このため、低出力のトラクタ（走行車）であっても使用可能な牽引式の農作業機を提供することができる。

また、農作業機側制御部１８は、農作業機側通信部（通信Ｉ／Ｆ１４）を介して受信した走行車２の速度データや、進行方向データ、周速データ、発進を示すデータ、ＧＰＳ受信装置による実速度などに基づいて、駆動部による車輪の駆動制御を行う。
この場合、農作業機側制御部１８は、走行車２の速度、進行方向、周速、発進、ＧＰＳ受信装置による実速度を示すデータなどに応じて、駆動部１３により農作業機１の車輪１５を適宜最適に駆動することができる。

本実施形態では、駆動部１３は、電動式モータ、走行車からの油圧出力に応じて動作する油圧式モータ、走行車からのＰＴＯ軸の動力により変速機を介し駆動するものなどであり、農作業機の駆動部１３の態様に応じて車輪を適宜、最適に駆動することができる。

また、上述したように、駆動部１３として電動式モータを採用し、走行車２または農作業機１に搭載されたバッテリの電力により駆動する構成であってもよい。こうすることで、農作業機１または走行車２に搭載されたバッテリの電力により、駆動部１３としての電動式モータを容易に駆動することができる。

また、走行車２と農作業機１が平坦地や下り坂などを走行中、農作業機１の車輪１５の駆動が不要な場合、農作業機１の車輪１５の従動による運動エネルギーをモータ１３ａなどにより電気エネルギーに変換し、走行車２のバッテリ２０２や農作業機１のバッテリを充電する構成とすることで、下り坂などでは、回生動作時、回生ブレーキとして機能し、やはり周速Ａ≧周速Ｂで、走行安定性が向上する。

また、上述したように、走行車２の発進時に、農作業機１の駆動部１３により車輪を一定時間駆動するように構成することで、走行車２による農作業機１を牽引する力をアシストすることができ、走行車２による農作業機１を牽引する力が小さくとも容易に農作業機１を牽引することができる。

また、走行車２の運転者がブレーキや減速を伴う操作をしていない状態で、走行車２や農作業機１の車速が減速した場合、農作業機側制御部１８は、農作業機側通信部（通信Ｉ／Ｆ１４）を介して受信した走行車２の速度データなどに基づいて、駆動部１３による車輪１５の駆動制御を行ってもよい。
このように、走行車２の運転者がブレーキや減速を伴う操作をしていない状態で、走行車２や農作業機１の車速が減速した場合であっても、農作業機１の車輪１５を駆動することで、走行車２による牽引力をアシストすることができ、一定の速度で走行できる。

また、上述したように、走行車側制御部や農作業機側制御部に農作業機１または走行車２の各車輪に関するスリップ判定機能を備えている場合、そのスリップを検出した場合、駆動部１３により車輪１５を駆動することで、スリップを低減することができる。

また、運転者の操作される操作手段を農作業機１または走行車２に設け、その操作手段が操作された場合に、農作業機側制御部は、農作業機１の車輪１５を駆動部１３により駆動してもよい。
こうすることで、運転者のマニュアル操作により、農作業機１の車輪１５を適宜駆動することができる。

また、本発明の実施形態に係る農作業機１を牽引する走行車２は、農作業機１と通信を行う走行車側通信部（通信Ｉ／Ｆ２４）と、走行車２に関する走行状態を検出する検出部２１と、走行車側制御部２５と、を有する。走行車側制御部２５は、検出部２１により検出された走行車２に関する走行状態を示すデータを、走行車側通信部（通信Ｉ／Ｆ２４）を介して農作業機１に送信する。
農作業機１の農作業機側制御部は、上述したように、その走行状態を示すデータに基づいて、駆動部１３により農作業機１の車輪１５を駆動する。
このため、上記農作業機１を牽引する走行車２を提供することができる。

また本発明の実施形態に係る農作業車両システム１００は、上記走行車２と、走行車２により牽引される上記農作業機１とを有する。
走行車側制御部２５は、検出部２１により検出された走行車に関する走行状態を示すデータを、走行車側通信部（通信Ｉ／Ｆ２４）を介して農作業機１に送信し、農作業機側制御部１８は、農作業機側通信部（通信Ｉ／Ｆ１４）を介して受信した走行車２に関する走行状態を示すデータに基づいて、駆動部１３による車輪１５の駆動制御を行う。
このように、上記走行車２と上記農作業機１を有する農作業車両システム１００を提供することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

１…農作業機、
２…走行車、
１０…農作業機ＥＣＵ、
１３…駆動部、
１３ａ…モータ、
１４…通信Ｉ／Ｆ（農作業機側通信部）
１５…車輪、
１６…バッテリ、
１７…状態検出部、
１７ａ…回転センサ、
１７ｂ…荷重センサ、
１８…農作業機側制御部、
２０…トラクタＥＣＵ、
２１…検出部、
２４…通信Ｉ／Ｆ（走行車側通信部）、
２５…走行車側制御部、
５１…コネクタ、
５２…コネクタ、
１００…農作業車両システム、
２０２…バッテリ、
２０５…車輪。

Claims (6)

1. 走行車に牽引される農作業機であって、
   前記走行車とデータ通信を行う農作業機側通信部と、
   前記農作業機側通信部に接続された農作業機側制御部と、
   前記農作業機側制御部の制御に応じて該農作業機の車輪を駆動する駆動部と、を有し、
   前記農作業機側制御部は、前記農作業機側通信部を介して受信した前記走行車に関する走行状態を示すデータに基づいて、前記駆動部による車輪の駆動制御を行うことを特徴とする
   農作業機。
2. 前記農作業機側制御部は、前記農作業機側通信部を介して受信した前記走行車の速度データに基づいて、前記駆動部による車輪の駆動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の農作業機。
3. 前記駆動部は、電動式モータ、前記走行車からの油圧出力に応じて動作する油圧式モータ、前記走行車からのＰＴＯ軸の出力に応じて動作するモータのいずれかであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の農作業機。
4. 前記駆動部は、インホイールモータ方式であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の農作業機。
5. 前記駆動部は、電動式モータであり、前記走行車または前記農作業機に搭載されたバッテリの電力により駆動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の農作業機。
6. 走行車と、前記走行車により牽引される農作業機とを有する農作業車両システムであって、
   前記走行車は、
   前記農作業機と通信を行う走行車側通信部と、
   前記走行車に関する走行状態を検出する検出部と、
   走行車側制御部と、を有し、
   前記農作業機は、
   前記走行車とデータ通信を行う農作業機側通信部と、
   前記農作業機側通信部に接続された農作業機側制御部と、
   前記農作業機側制御部の制御に応じて該農作業機の車輪を駆動する駆動部と、を有し、
   前記走行車側制御部は、前記検出部により検出された前記走行車に関する走行状態を示すデータを、前記走行車側通信部を介して前記農作業機に送信し、
   前記農作業機側制御部は、前記農作業機側通信部を介して受信した前記走行車に関する走行状態を示すデータに基づいて、前記駆動部による車輪の駆動制御を行うことを特徴とする
   農作業車両システム。

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