JP2021069291A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】圃場に応じて適切な旋回が可能となる作業車両を提供する。【解決手段】作業車両１は、走行装置と、自車両の位置を測位する測位装置３１０と、前記走行装置に動力を伝達する動力伝達装置１３と、前記走行装置を操舵する操舵装置５１と、予め設定された予定走行経路情報と、少なくとも水田と畑とを識別可能な圃場情報とを有し、前記予定走行経路情報および前記圃場情報と、測位装置３１０により得られた自車両の位置情報とに基づいて走行モードを切替可能な制御装置４００とを備え、前記予定走行経路情報は、複数の直進路情報と、隣接する直進路の端部同士を繋ぐ旋回路情報とを有し、制御装置４００は、自車両が走行中の直進路と自車両が次に進行予定の隣接直進路との間隔を示す距離情報に応じて、前記旋回路情報に従って旋回路を走行する際の走行モードを変更する。【選択図】図６

Description

本発明は、作業車両に関する。

従来、四輪駆動の使用の有無、旋回時のブレーキ力などの各設定を予め任意に選択して構成した複数の作業モードを登録しておき、登録したモードの中から自在に選択可能とした作業車両が知られている（特許文献１を参照）。

特開２００９−２１３４９３号公報

しかしながら、作業モードを登録するには、作業領域の状態に応じた適切な設定を選択する必要があり、そのためには、作業者の経験や知識が必要となる。したがって、経験や知識の浅い作業者にとっては、適切な作業モードを設定することは易しいことではなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、誰でも圃場に応じて適切な旋回が可能となる作業車両を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の作業車両（１）は、走行装置と、自車両の位置を測位する測位装置（３１０）と、前記走行装置に動力を伝達する動力伝達装置（１３）と、前記走行装置を操舵する操舵装置（５１）と、予め設定された予定走行経路情報と、少なくとも水田と畑とを識別可能な圃場情報とを有し、前記予定走行経路情報および前記圃場情報と、前記測位装置（３１０）により得られた自車両の位置情報とに基づいて走行モードを切替可能な制御装置（４００）と、を備え、前記予定走行経路情報は、複数の直進路情報（Ｒ１）と、隣接する直進路の端部同士を繋ぐ旋回路情報（Ｒ２）とを有し、前記制御装置（４００）は、自車両が走行中の直進路と自車両が次に進行予定の隣接直進路との間隔を示す距離情報（Ｌ）に応じて、前記旋回路情報（Ｒ２）に従って旋回路を走行する際の走行モードを変更することを特徴とする。

実施形態の一態様に係る作業車両によれば、旋回時の設定を作業者が行わなくても、圃場に応じた適切な旋回を容易に行うことができる。

図１は、実施形態に係る作業車両であるトラクタの概略側面図である。 図２は、同上のトラクタの動力伝達装置における伝動線図である。 図３は、同上のトラクタの制御装置を中心とするブロック図である。 図４は、同上のトラクタの記憶装置が記憶する走行モードのテーブルである。 図５は、同上のトラクタにおける走行制御処理に用いられる予定走行経路情報の説明図である。 図６は、同上のトラクタにおける走行制御処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、同上のトラクタにおける走行制御処理の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本願の開示する作業車両の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

まず、図１を参照して実施形態に係る作業車両であるトラクタ１の全体構成について説明する。図１は、トラクタ１の説明図であり、トラクタ１の概略側面図である。

トラクタ１は、自動運転により自走しながら圃場などで作業を行う農業用トラクタであり、後述するように、圃場の畔近傍で旋回する場合、変速装置５２（図２および図３を参照）を制御して、適切な旋回走行を可能にしている。なお、トラクタ１は、操縦者（作業者ともいう）が搭乗して圃場内を走行しながら所定の作業を実行することもできるが、その際には、後述する制御装置４００（図３参照）を中心とする制御系による各部の制御により、圃場内を走行および作業をアシストする機能を有する。

なお、以下において、トラクタ１の前後方向とは、トラクタ１の直進方向を指す。そして、トラクタ１の前進方向とは、トラクタ１の直進方向において、操縦席８からステアリングホイール９へ向かう方向へ進むことであり、その反対を後進（後退）方向とする。また、トラクタ１の前後は、前進方向を基準とする。

また、左右方向とは、前後方向に対して水平に直交する方向である。ここでは、前後方向の「前」側へ向けて左右を規定する。すなわち、オペレータが操縦席８に着いて前方を向いた状態で、左手側が「左」、右手側が「右」である。さらに、上下方向とは、前後方向および左右方向に対して直交する方向である。したがって、前後方向、左右方向および上下方向は、互いに３次元で直交する。

図１に示すように、トラクタ１は、キャビン１１と、走行装置となる前輪２および後輪３と、駆動源となるエンジン４と、エンジン４を覆うボンネット６と、作業機６０（図３参照）を連結する連結装置７と、変速装置５２（図２および図３参照）を収納するミッションケース１２とを備える。

前輪２は、左右一対であり、前車軸２ａに回転自在に連結されて主に操舵用の車輪（操舵輪）となる。後輪３は、左右一対であり、後車軸３ａに回転自在に連結されて主に駆動用の車輪（駆動輪）となる。なお、トラクタ１は、変速装置５２を介して後輪３を駆動させる二輪駆動（２ＷＤ）モードと、前輪２および後輪３を共に駆動させる四輪駆動（４ＷＤ）モードと、さらに前輪２を増速する前輪増速モードとに、走行モードを切り替えることができる。４ＷＤモードや前輪駆動モードの場合であれば、駆動輪は前輪２および後輪３の両方となる。

ボンネット６は、後部を回動中心として上下方向に回動（開閉）可能である。ボンネット６は、閉じた状態で、車体フレーム上に搭載されたエンジン４を覆う。エンジン４は、トラクタ１の駆動源であり、ディーゼル機関やガソリン機関などの熱機関である。

キャビン１１の内部には、操縦席８やステアリングホイール９をはじめ、いずれも図示しないが、前後進レバーや変速レバーや副変速レバーなどの各種レバーや、アクセルペダルやブレーキペダル、あるいはクラッチペダルなどの各種ペダル類を備える操縦部が設けられる。なお、操縦部としては必ずしもキャビン１１に覆われてない解放された状態であってもよい。

操縦席８は、操縦者の座席である。ステアリングホイール９は、操縦者により操作されることで、操舵輪である前輪２を操舵することができ、操縦席８の前方に設けられたダッシュボード１０に設けられている。なお、ダッシュボード１０の上面には、各種情報を表示する表示部（メータパネル）が設けられる。

ミッションケース１２は、変速装置５２（トランスミッション）を収容している。変速装置５２は、エンジン４から伝達される動力（回転動力）を適宜減速して駆動輪となる前輪２や後輪３、およびＰＴＯ（Power Take-off）軸３４（図２参照）へ伝達する。

トラクタ１の後部には、圃場内で作業を行う作業機６０が連結装置７を介して連結可能であり、作業機６０は、ミッションケース１２から後方へ突出するＰＴＯ軸３４により駆動する。ＰＴＯ軸３４は、変速装置５２によって適宜減速された回転動力を作業機６０へ伝達する。なお、作業機６０は、図示しない昇降装置により昇降され、上昇時に非作業位置となり、下降時に対地作業位置となる。

作業機６０は、たとえば、水田で苗移植を行う苗移植機や、畑を耕すロータリ耕耘機などが適宜連結される。苗移植機は、ＰＴＯ軸３４から伝達された動力によって移植爪（不図示）が回転して苗を圃場面に移植することができる。また、ロータリ耕耘機は、ＰＴＯ軸３４から伝達された動力によって耕耘爪（不図示）が回転して圃場面（土壌）を耕耘することができる。

また、トラクタ１は、自車位置情報を取得する位置情報取得装置として機能する測位装置３１０（図３参照）を備えており、自車両の位置を測位することができる。測位装置３１０は、たとえば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）であり、図１に示すように、キャビン１１の前部に、測位装置３１０の一部を構成する受信アンテナ３２０が設けられている。

図２は、トラクタ１の動力伝達装置における伝動線図である。図２に示すように、変速装置（トランスミッション）５２は、ミッションケース１２（図１参照）内に配置され、エンジン４から走行装置（前輪２および後輪３）などへ回転動力を伝達する動力伝達機構１３を含んで構成される。動力伝達機構１３は、エンジン４の回転動力を、前輪２および後輪３の他、機体に連結された作業機６０へ伝達する動力伝達装置であり、前輪２、後輪３および作業機６０を駆動する。

動力伝達機構１３は、入力軸１４と、前後進切換装置１５と、主変速装置１６と、高低変速装置１７と、副変速装置１８と、前輪変速装置１９と、ＰＴＯ（Power take-off）駆動装置２０とを含んで構成される。このうち、主変速装置１６と高低変速装置１７とは、トラクタ１の「主変速部」を構成し、副変速装置１８は、トラクタ１の「副変速部」を構成する。

動力伝達機構１３は、エンジン４からの回転動力を、たとえば、入力軸１４、前後進切換装置１５、主変速装置１６、高低変速装置１７、副変速装置１８を順に介して後輪３へ伝達する。さらに、動力伝達機構１３は、エンジン４からの回転動力を、たとえば、入力軸１４、前後進切換装置１５、主変速装置１６、高低変速装置１７、副変速装置１８、前輪変速装置１９を順に介して前輪２へ伝達することができる。また、動力伝達機構１３は、エンジン４からの回転動力を、たとえば、入力軸１４、ＰＴＯ駆動装置２０を順に介して作業機へ伝達する。

入力軸１４は、エンジン４の出力軸に設けられ、エンジン４からの回転動力が伝達（入力）される。なお、以下では、動力伝達の方向を、エンジン４側を動力伝達上流側と規定し、最終的な出力先である前輪２、後輪３および作業機側をそれぞれ動力伝達下流側と規定する。

前後進切換装置１５は、エンジン４から伝達される回転動力を、前進方向回転または後進方向回転に切り替える。前後進切換装置１５は、前進側油圧多板クラッチ（以下、前進クラッチという）Ａ１と、後進側油圧多板クラッチ（以下、後進クラッチという）Ａ２と、前進側ギヤ１５ａと、後進側ギヤ１５ｂとを備えている。前進クラッチＡ１と後進クラッチＡ２とは、「前後進クラッチＡ」を形成する。

前後進クラッチＡは、前進クラッチＡ１および後進クラッチＡ２の断続（接続／接続解除）状態に応じて、入力軸１４に伝達された回転動力を、メイン軸２３へ伝達する。前後進クラッチＡは、前進クラッチＡ１が接続状態の場合に、前進側ギヤ１５ａが正転ギヤ５０ａと噛合してメイン軸２３を正転させる。また、前後進クラッチＡは、後進クラッチＡ２が接続状態の場合に、後進側ギヤ１５ｂが逆転ギヤ５０ｂと間接的に噛合してメイン軸２３を逆転させる。

前後進クラッチＡは、メイン軸２３の正転および逆転によってトラクタ１の前進と後進とを切り替える。なお、前後進クラッチＡは、たとえば、操縦席８（図１参照）において前後進レバー（不図示）が操作されることで、油圧制御によって、前進および後進を切り替える。また、クラッチペダル（不図示）を踏み込み操作することで、前進クラッチＡ１と後進クラッチＡ２とを共に接続解除状態（ニュートラル状態）にする。

主変速装置１６は、エンジン４からの回転動力を、複数の変速段のいずれかで変速する。主変速装置１６は、第１主変速クラッチＢ１と、第２主変速クラッチＢ２と、複数の変速段として、１速ギヤ１６ａと、２速ギヤ１６ｂと、３速ギヤ１６ｃと、４速ギヤ１６ｄとを備えている。第１主変速クラッチＢ１は、油圧多板クラッチ（以下、１速クラッチという）Ｂ１１と、油圧多板クラッチ（以下、３速クラッチという）Ｂ１３とを備え、１速クラッチＢ１１側に１速ギヤ１６ａが設けられ、３速クラッチＢ１３側に３速ギヤ１６ｃが設けられている。

また、第２主変速クラッチＢ２は、油圧多板クラッチ（以下、２速クラッチという）Ｂ２２と、油圧多板クラッチ（以下、４速クラッチという）Ｂ２４を備え、２速クラッチＢ２２側に２速ギヤ１６ｂが設けられ、４速クラッチＢ２４側に４速ギヤ１６ｄが設けられている。第１主変速クラッチＢ１と第２主変速クラッチＢ２とは、「主変速クラッチＢ」を形成する。

主変速クラッチＢは、第１主変速クラッチＢ１および第２主変速クラッチＢ２の断続状態に応じて、エンジン４からの回転動力を１速ギヤ１６ａ〜４速ギヤ１６ｄのいずれかの変速比で変速して後段、すなわち、動力伝達下流側へ伝達する。なお、主変速クラッチＢは、たとえば、操縦席８において主変速レバーが操作されることで、１速ギヤ１６ａ〜４速ギヤ１６ｄのうちの１つを選択して変速する。なお、このような変速操作は、トラクタ１の走行中に行うことができる。

高低変速装置１７は、エンジン４からの回転動力を、高速段または低速段で変速する。高低変速装置１７は、Ｈｉ（高速）側油圧多板クラッチ（以下、Ｈｉクラッチという）Ｃ１と、Ｌｏ（低速）側油圧多板クラッチ（以下、Ｌｏクラッチという）Ｃ２と、Ｈｉ（高速）側ギヤ１７ａと、Ｌｏ（低速）側ギヤ１７ｂとを備えている。ＨｉクラッチＣ１とＬｏクラッチＣ２とは、「Ｈｉ−ＬｏクラッチＣ」を形成する。Ｈｉ−ＬｏクラッチＣは、ＨｉクラッチＣ１およびＬｏクラッチＣ２の断続状態に応じて、メイン軸２３に伝達された回転動力を、伝達経路を変更して変速軸２４へ伝達する。

Ｈｉ−ＬｏクラッチＣは、主変速クラッチＢによって変速された回転動力を、Ｈｉ側ギヤ１７ａの変速比またはＬｏ側ギヤ１７ｂの変速比で変速して後段、すなわち、動力伝達下流側へ伝達する。なお、Ｈｉ−ＬｏクラッチＣは、たとえば、操縦席８（図１参照）において主変速レバーが４速と５速との間で操作されると、油圧制御によって、自動的にＨｉ側とＬｏ側とに切り替えられ、Ｈｉ側４段、Ｌｏ側４段の８段変速を構成する。なお、このような変速操作は、トラクタ１の走行中に行うことができる。

副変速装置１８は、エンジン４から、たとえば、前後進切換装置１５、主変速装置１６、高低変速装置１７を順に介して伝達される回転動力を複数の変速段のいずれかに変速可能である。副変速装置１８は、第１副変速機（第１変速シフタ）Ｄ１と、第２副変速機（第２変速シフタ）Ｄ２とを備えている。第１副変速機Ｄ１と第２副変速機Ｄ２とは、「副変速機Ｄ」を形成する。副変速機Ｄは、変速軸２４に伝達された回転動力を、第１副変速機Ｄ１、ギヤ１８ａ，１８ｂ、ギヤ１８ｃ，１８ｄ、第２副変速機Ｄ２、ギヤ１８ｅ，１８ｆ、ギヤ１８ｇ，１８ｈを介して変速して変速軸２５へ伝達する。副変速機Ｄは、エンジン４から伝達されて主変速装置１６などで変速された回転動力を、たとえば、４段変速して後輪３側へ伝達する。

すなわち、メイン軸２３の回転は、４段変速する主変速クラッチＢと、高低２段に変速するＨｉ−ＬｏクラッチＣと、機械式に４段変速する副変速機Ｄとによって変速され、最終的に変速軸２５へ伝達される。図２に示す例では、変速装置５２は、変速段が、４段変速、２段変速、４段変速となるため、４×２×４＝３２の合計３２段に変速可能である。なお、主変速装置１６の１速〜８速は、４段変速する主変速クラッチＢと、高低２段に変速するＨｉ−ＬｏクラッチＣとを組み合わせた変速段である。

また、変速装置５２は、変速軸２５に伝達された回転動力を、後輪デフ２６、車軸（ドライブシャフト）２７、遊星歯車機構２８などを介して後輪３へ伝達する。この結果、トラクタ１は、エンジン４からの回転動力によって、後輪３が駆動輪として回転駆動する。

前輪変速装置１９は、入力軸１４に伝達された回転動力を前輪２側へ伝達する。前輪変速装置１９は、前輪増速クラッチＥ１と、前輪等速クラッチＥ２とを備えている。前輪増速クラッチＥ１と前輪等速クラッチＥ２とは、「前輪変速クラッチ（４ＷＤクラッチ）Ｅ」を形成する。前輪変速クラッチＥは、第１前輪駆動軸２９ａに設けられ、前輪等速クラッチＥ２が接続状態の場合に、第１前輪駆動軸２９ａの回転を等速で第２前輪駆動軸２９ｂへ伝達する。また、前輪変速クラッチＥは、前輪増速クラッチＥ１が接続状態の場合に、ギヤ１９ａ，１９ｂ、ギヤ１９ｃ，１９ｄを介して、第１前輪駆動軸２９ａの回転を増速して第２前輪駆動軸２９ｂへ伝達する。

前輪変速クラッチＥは、第２前輪駆動軸２９ｂに伝達された回転動力を、前輪デフ３０、車軸（ドライブシャフト）３１、垂直軸３２、遊星歯車機構３３などを介して前輪２へ伝達する。これにより、トラクタ１は、左右の前輪２および左右の後輪３の四輪駆動で走行可能となる。

すなわち、変速軸２５から伝達される前輪２の回転は、前輪増速クラッチＥ１が接続されることで後輪３よりも高速で回転可能となる。また、副変速機Ｄは、たとえば、１速（超低速）、２速（低速）、３速（中速）、４速（高速）に変速可能となるが、２速〜４速の間の変速については、シンクロ機構が設けられているため、トラクタ１の走行中に変速可能である。なお、副変速機Ｄを３段変速仕様とすることもできる。３段変速仕様については、機種に応じて１速（低速）、２速（中速）、３速（高速）仕様や２速（低速）、３速（中速）、４速（高速）仕様などがあり、仕様変更することもできる。

ＰＴＯ駆動装置２０は、エンジン４からの回転動力を変速して機体後部のＰＴＯ軸３４から作業機に出力することで、エンジン４からの動力によって作業機を駆動する。ＰＴＯ駆動装置２０は、ＰＴＯクラッチ装置２１と、ＰＴＯ変速装置２２と、ＰＴＯ軸３４とを備えている。ＰＴＯ駆動装置２０は、機体後部の作業機６０を駆動する駆動状態と、作業機６０の駆動を停止した非駆動状態とを切り替える。

ＰＴＯクラッチ装置２１は、ＰＴＯ軸３４側への動力の伝達と遮断とを切り替える。ＰＴＯクラッチ装置２１は、ＰＴＯ油圧多板クラッチ（以下、「ＰＴＯクラッチ」という）Ｆと、ギヤ２１ａとを備えている。ギヤ２１ａは、入力軸１４と一体的に回転可能に設けられたギヤ３５と噛合している。ＰＴＯクラッチＦは、接続状態となることで、ＰＴＯ軸３４側へと動力を伝達するＰＴＯ駆動状態となり、入力軸１４からギヤ３５を介してギヤ２１ａに伝達された回転動力を伝達軸３６へ伝達する。

また、ＰＴＯクラッチＦは、接続解除状態となることで、ＰＴＯ軸３４側への動力の伝達が遮断されたＰＴＯ非駆動状態（ニュートラル状態）となり、ギヤ２１ａに伝達された回転動力の伝達軸３６側への伝達を遮断する。なお、ＰＴＯクラッチＦは、たとえば、作業者によって車内ＰＴＯオン／オフスイッチ、または車外ＰＴＯオン／オフスイッチがオン／オフされることで、油圧制御によって、ＰＴＯ駆動状態またはＰＴＯ非駆動状態に切り替える。

ＰＴＯ変速装置２２は、ＰＴＯ軸３４側に動力を伝達する場合に変速するものである。ＰＴＯ変速装置２２は、第１ＰＴＯ変速クラッチ（第１変速シフタ）Ｇ１と、第２ＰＴＯ変速クラッチ（第２変速シフタ）Ｇ２とを備えている。第１ＰＴＯ変速クラッチＧ１は、ギヤ２２ａ側に接続されると、伝達軸３７の回転を、ギヤ３７ａとギヤ２２ａとを介してＰＴＯクラッチ軸３８側へと低速で伝達する。また、第１ＰＴＯ変速クラッチＧ１は、ギヤ２２ｂ側に接続されると、伝達軸３７の回転を、ギヤ３７ｂとギヤ２２ｂとを介してＰＴＯクラッチ軸３８側へと中速で伝達する。

第２ＰＴＯ変速クラッチＧ２は、ギヤ２２ｃ側に接続されると、伝達軸３７の回転を、ギヤ３７ｃとギヤ２２ｃとを介してＰＴＯクラッチ軸３８側へと高速で伝達する。また、第２ＰＴＯ変速クラッチＧ２は、ギヤ２２ｄ側に接続されると、伝達軸３７の回転を、カウンタ軸３９に設けられたギヤ３９ａとギヤ２２ｄとを介してＰＴＯクラッチ軸３８側へと逆回転で伝達する。ＰＴＯクラッチ軸３８に伝達された動力は、接続軸４０を介してＰＴＯ軸３４を回転駆動する。

次に、図３を参照して制御装置４００を中心とするトラクタ１の制御系について説明する。図３は、トラクタ１の制御装置４００を中心とするブロック図である。

制御装置４００は、電子制御によって各部を制御することが可能であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを有する処理部を備えるとともに、走行モード毎の運転アシストプログラムを含む各種プログラムや圃場ごとに予め設定された走行車体の予定走行経路などの必要なデータ類が記憶される記憶部４４を備える。

記憶部４４は、ハードディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成されている。図示するように、記憶部４４には、後述する予定走行経路情報の他、圃場情報、位置情報および走行モードが記憶されている。

圃場情報は、少なくとも圃場が水田であるか畑であるかを識別可能な圃場コードＣ（図５参照）を有し、予定走行経路情報に紐付けされている。

位置情報は、測位装置３１０により取得した自車の位置情報が、取得する度に更新されて最新の自車位置を示す位置情報が記憶される。

走行モードは、図４に示すように、二輪駆動（２ＷＤ）モードと、四輪駆動（４ＷＤ）モードと、前輪増速モードとにコードによって区分されて記憶されている。図４は、トラクタ１の記憶部４４が記憶する走行モードのテーブルを示す。また、記憶部４４には、各走行モードに対応して変速装置５２などを制御する変速プログラムなども記憶されている。

二輪駆動（２ＷＤ）モードは、後輪３のみを駆動して二輪駆動させるモードであり、四輪駆動（４ＷＤ）モードは、前輪２および後輪３を共に駆動して四輪駆動させるモードである。そして、前輪増速モードは、四輪駆動時に前輪２を増速回転させるモードである。

また、図３に示すように、制御装置４００は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）４１、走行系ＥＣＵ４２および作業機系ＥＣＵ４３を備える。

エンジンＥＣＵ４１は、エンジン４の出力などを制御し、走行系ＥＣＵ４２は、操舵装置５１、変速装置５２、制動装置５３を制御することで、機体の自動走行をはじめとする走行全般を制御する。作業機系ＥＣＵ４３は、作業機６０の駆動全般を制御するもので、ＰＴＯクラッチＦを入り切りするソレノイドバルブ５４を制御する他、昇降装置（不図示）を制御して作業機６０の昇降制御を行う。なお、操舵装置５１は、前輪２に連動連結するステアリングホイール９（図１参照）と、このステアリングホイール９に連結される図示しないステアリングシリンダを備えている。また、制動装置５３は、キャビン１１内に設けらえた図示しないブレーキペダル、これと連動連結するブレーキ機構により構成される。

また、制御装置４００（走行系ＥＣＵ４２）は、測位装置３１０の一部を構成し、キャビン１１の前部に設けられた受信アンテナ３２０が、上空を周回している航法衛星３００から電波を受信して自車位置情報を取得し、制御装置４００と協働して測位および計時を行う。そして、制御装置４００は、取得した自車位置情報に基づいて、予め設定された予定走行経路情報にしたがって、自動運転走行することが可能である。このとき、制御装置４００は、圃場を旋回する際には、予め設定された複数の走行モードの中から、圃場に適した走行モード選択することができる。

すなわち、制御装置４００は、予定走行経路情報および圃場情報と、測位装置３１０により得られた自車両の位置情報とに基づいて、走行モードを切替えるとともに、切り替えて選択した走行モードに対応するように、変速装置５２を制御する。

図３に示すように、制御装置４００には、前輪２の回転数を検出する前輪センサ２１０、後輪３の回転数を検出する後輪センサ２２０、エンジン４の回転数を検知するエンジン回転センサ２３０を備える。

また、制御装置４００は、車速センサ２４０、切れ角センサ２５０、ＰＴＯセンサ２６０、リフトアームセンサ２７０、前方センサ２８０および後方センサ２８１などの各種センサ類が接続される。

車速センサ２４０は、機体の走行速度（車速）を算出するためのもので、ここでは、前輪センサ２１０および後輪センサ２２０の検出結果から車速の実測値を算出するようにしている。切れ角センサ２５０は、操舵輪である前輪２の切れ角を検知する。すなわち、切れ角センサ２５０は走行車体の旋回状態を検知することができる。また、ＰＴＯセンサ２６０は、ＰＴＯ軸３４（図２参照）の回転を検出することができる。

前方センサ２８０および後方センサ２８１は、障害物センサとして機能し、図１に示すように、前方センサ２８０は、たとえば、キャビン１１の前端部に配置され、後方センサ２８１は、たとえば、キャビン１１の後端部に取り付けられる。

こうして、制御装置４００には、測位装置３１０から圃場などにおける走行車体の位置情報、エンジン回転センサ２３０からエンジン４の回転数、車速センサ２４０から走行車体の走行速度、切れ角センサ２５０から前輪２の切れ角がそれぞれ入力される。

また、前述したように、制御装置４００の記憶部４４には、予定走行経路情報と圃場情報とが記憶されている。圃場情報としては、少なくとも水田と畑とが識別可能な圃場コードＣ（図５参照）が記憶されており、かかる圃場コードＣは、予定走行経路情報に紐付けられている。

本実施形態に係る圃場コードＣは、単に、水田か畑かの圃場の種類の違いのみを識別可能な圃場情報としているが、圃場コードＣとしては、たとえば、圃場の位置及び地形がそれぞれ特定されている固有の水田および畑に１対１で対応するように区分されていてもよい。また、圃場の違いを水田と畑に限定するのではなく、たとえば水田とその他とに区分してもよい。

また、制御装置４００には、図示しない情報処理端末を接続することができ、かかる情報処理端末を介して各種の設定作業などを行うことができる。たとえば、上述した予定走行経路情報などの設定を外部入力によって行うことができる。なお、情報処理端末としてはスマートフォンなどを用いることができる。

図５は、トラクタ１における走行制御処理に用いられる予定走行経路情報の説明図である。図示するように、予定走行経路情報には、圃場マップ情報Ｈの中に設定された複数の直進路情報Ｒ１と、隣接する直進路の端部同士を繋ぐ旋回路情報Ｒ２とを有する走行経路情報Ｒが含まれる。走行経路情報Ｒは、圃場情報である圃場コードＣと１対１で対応しており、各圃場に応じた予定走行経路情報が設定されている。また、予定走行経路情報には、隣接する直進路間の間隔を示す間隔Ｌが距離情報として含まれている。なお、図５中、符号Ｈ_０はトラクタ１の圃場入口を示し、符号Ｈ_１はトラクタ１の圃場出口を示す。

間隔Ｌは、圃場マップ情報Ｈの中に、走行経路情報Ｒを線情報として入力すると、隣接する直進路情報Ｒ１同士の間の距離を自動演算して導出することもできるし、予め、直進路情報Ｒ１同士の間の距離や旋回路情報Ｒ２の半径などを設定したのち、走行経路情報Ｒを入力することもできる。

上述してきた構成において、トラクタ１の制御装置４００は、自車両が走行中の直進路と自車両が次に進行予定の隣接直進路との間隔を示す距離情報に応じて、前記旋回路情報に従って旋回路を走行する際の走行モードを変更する。

トラクタ１を自動走行させる際の各種設定を行う場合、経験の浅い作業者にとっては難しいとされていたが、本実施形態によれば、圃場における旋回時の設定をすることなく、圃場におうじた適切な旋回が可能となる。

より具体的には、制御装置４００は、予定走行経路情報に設定されている、隣接する直進路間の間隔を示す間隔Ｌが、圃場に応じて予め設定されている所定値よりも短い場合、予定走行経路情報に含まれる旋回路情報Ｒ２に従って実際の旋回路を走行する際に、走行モードを前輪増速モードに切り替える。

かかる構成により、旋回半径を小さくすることができ、旋回時における設定を、作業者が詳細に行わなくても、圃場に応じた適切な旋回を容易に行わせることができる。

また、制御装置４００は、距離情報は、所定値以上であって、なおかつ圃場が水田であると認識された場合、旋回路情報Ｒ２に従って旋回路を走行する際に、走行モードを四輪駆動モードに切り替える一方、圃場が畑であると認識された場合には、走行モードを二輪駆動モードに切り替える。

したがって、圃場が水田である場合、四輪駆動で旋回するため安定した旋回が可能となるとともに、圃場が畑の場合、二輪駆動で旋回するため圃場を荒らすおそれもない。このように、本実施形態に係るトラクタ１は、水田か畑作かを選択するだけで、４ＷＤクラッチＥの設定が自動的に行われるため、適切な旋回を容易に行うことができる。

また、制御装置４００は、旋回路情報Ｒ２に従って旋回路を二輪駆動モードで走行しているときに前輪２と後輪３との回転数の差が所定の値以上になると四輪駆動モードに切り替える。

すなわち、前輪センサ２１０および後輪センサ２２０によって、前輪２と後輪３の回転数の差を監視することにより、機体のスリップ状態を検出できる。そのため、たとえば二輪駆動モードにより二輪駆動している状態でスリップして適切に旋回できないときも、制御装置４００によって四輪駆動モードに自動的に切り替えられることで、トラクタ１は適切に旋回することができる。なお、前輪２と後輪３の回転数の差が適切な値なのか、適切な値を上回る不適切な値なのかを判断する基準となる所定の値は、予め経験値などに基づいて適宜設定される。

図６に示した例では、たとえば耕耘作業中の自車両が走行中の直進路に対する隣接直進路とは、耕耘領域までも隣接する隣接直進路を指すが、耕耘作業を一つ飛ばしで行う場合もある。その場合、予定走行経路情報における隣接直進路は、自車両が走行中の直進路の隣の隣に位置する直進路を指すことになる。かかる一つ飛ばしの作業を行うか否かの設定は、予定走行経路情報の作成時に行うこともできるし、予定走行経路情報を設定後、実際の作業を開始する前にキャビン１１内から行うこともできるし、制御装置４００と外部接続可能な情報処理端末などから行うこともできる。

図６は、本実施形態に係るトラクタ１における走行制御処理の一例を示すフローチャートである。なお、走行制御処理は、トラクタ１が走行している間は、所定間隔で常に繰り返し実行される。

図６に示すように、制御装置４００は、予定走行経路情報と測位装置３１０により得られた自車両の位置情報とに基づいて、先ず、自車両が直進路の終端部近傍に位置しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。そして、自車両が直進路の終端部近傍に位置していないと判定した場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、制御装置４００は、走行制御処理を終了する。

一方、自車両が直進路の終端部近傍に位置していると判定した場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、制御装置４００は、隣接する直進路との間隔Ｌが、所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。

隣接する直進路との間隔Ｌが、所定値未満であると判定した場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、制御装置４００は、走行モードを前輪増速モードに切り替える（ステップＳ１３）。一方、隣接する直進路との間隔Ｌが、所定値以上である場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、制御装置４００は、圃場情報に基づき、圃場が水田であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。

水田ではないと判断した場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、制御装置４００は、圃場が畑であるか否かを判定し（ステップＳ１５）し、畑ではない場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、つまり、水田でも畑でもない場合は、本走行制御処理を終了する一方、畑である場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、制御装置４００は、走行モードを二輪駆動モードに切り替える（ステップＳ１６）。

他方、ステップＳ１４において、圃場が畑である場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、制御装置４００は、走行モードを四輪駆動モードに切り替える（ステップＳ１７）。

また、トラクタ１は、機体のスリップ状態を検出することができ、たとえば二輪駆動モードにより二輪駆動している状態でスリップしている場合は、四輪駆動モードに切り替えることができる。制御装置４００は、前輪２と後輪３との回転数の差を、前輪センサ２１０および後輪センサ２２０を用いて常時監視しておいる。

図７は、トラクタ１における走行制御処理の一例を示すフローチャートであり、制御装置４００は、現在の走行モードが二輪駆動モードであるか否かを判定する（ステップＳ２１）。そして、二輪駆動モードではないと判定した場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、制御装置４００は、走行制御処理を終了する。

一方、二輪駆動モードであると判定した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、制御装置４００は、前輪２と後輪３との回転数の差が所定の値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。

前輪２と後輪３との回転数の差が所定の値以上ではないと判定した場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、制御装置４００は、走行制御処理を終了し、所定の値以上であると判定した場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、制御装置４００は、走行モードを四輪駆動モードに切り替える。

ところで、上述してきた例では、距離情報として、予定走行経路情報に含まれるところの、隣接する直進路間の間隔を示す間隔Ｌとし、これを圃場に応じて予め設定されている所定値と比較して、走行モードを切り替えるようにしていた。

他の実施形態として、たとえば、距離情報を、測位装置３１０によって得られた位置情報に基づいて導出した、自車両の位置と自車両が次に進行予定の隣接直進路との間隔とするとともに、所定値を、予定走行経路情報に含まれるところの、隣接する直進路間の間隔Ｌとすることもできる。

この場合、予定走行経路情報に設定された複数の直進路情報の間隔は一定であることを前提とするとともに、機体には、イメージセンサなどから構成される側方センサを設けておくこととする。

そして、走行中の直進路と、自車両が直前に進行してきた隣接直進路との間隔を側方センサにより検出し、この検出した値を、自車両が次に進行予定の隣接直進路との間隔と仮定する。そそて、この過程した間隔と、所定値となる予定走行経路情報に含まれる間隔Ｌとを比較して走行モードを切り替えても良い。

上述してきた実施形態により、以下のトラクタ１が実現する。

（１）走行装置である前輪２および後輪３と、自車両の位置を測位する測位装置３１０と、前輪２および後輪３に動力を伝達する動力伝達機構１３と、前輪２を操舵する操舵装置５１と、予め設定された予定走行経路情報と、少なくとも水田と畑とを識別可能な圃場コードＣとを有し、予定走行経路情報および圃場コードＣと、測位装置３１０により得られた自車両の位置情報とに基づいて走行モードを切替可能な制御装置４００とを備え、予定走行経路情報は、複数の直進路情報Ｒ１と、隣接する直進路の端部同士を繋ぐ旋回路情報Ｒ２とを有し、制御装置４００は、自車両が走行中の直進路と自車両が次に進行予定の隣接直進路との間隔を示す距離情報Ｌに応じて、旋回路情報Ｒ２に従って旋回路を走行する際の走行モードを変更するトラクタ１。

かかるトラクタ１によれば、旋回時の設定を作業者が行わなくても、圃場に応じた適切な旋回を容易に行うことができる。

（２）上記（１）において、制御装置４００は、後輪３を駆動する二輪駆動モードと、前輪２および後輪３を駆動する四輪駆動モードと、前輪２を増速回転させる前輪増速モードとに走行モードを切替え可能であり、距離情報Ｌが、所定値よりも短い場合、旋回路情報Ｒ２に従って旋回路を走行する際に、走行モードを前輪増速モードに切り替えるトラクタ１。

かかるトラクタ１によれば、上記（１）の効果に加え、圃場での旋回半径を小さくすることができ、旋回時における細かい設定を作業者がいちいち行わなくても、圃場に応じた適切な旋回を容易に行わせることができる。

（３）上記（２）において、制御装置４００は、距離情報Ｌが所定値以上であって、なおかつ圃場が水田であると認識された場合、旋回路情報Ｒ２に従って旋回路を走行する際に、走行モードを四輪駆動モードに切り替える一方、圃場が畑であると認識された場合には、走行モードを前記二輪駆動モードに切り替えるトラクタ１。

かかるトラクタ１によれば、上記（２）の効果に加え、圃場が水田である場合は、四輪駆動で旋回するため安定した旋回が可能となるとともに、圃場が畑の場合は、二輪駆動で旋回するため圃場を荒らすおそれもなくなる。

（４）上記（２）または（３）において、前輪２の回転数、および後輪３の回転数をそれぞれ検出する前輪センサ２１０および後輪センサ２２０を備え、制御装置４００は、旋回路情報Ｒ２に従って旋回路を二輪駆動モードで走行しているときに前輪２と後輪３との回転数の差が所定の値以上になると四輪駆動モードに切り替えるトラクタ１。

かかるトラクタ１によれば、上記（２）または（３）の効果に加え、二輪駆動モードにより二輪駆動している状態でスリップして適切に旋回できないときも、制御装置４００によって四輪駆動モードに自動的に切り替えられる。そのため、トラクタ１は、たとえば畑を二輪駆動によって走行しているときの旋回時において、旋回が困難になることがなくなる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ トラクタ（作業車両）
２ 前輪（車輪）
３ 後輪（車輪）
１３ 動力伝達機構（動力伝達装置）
５１ 操舵装置
５２ 変速装置
２１０ 前輪センサ
２２０ 後輪センサ
３１０ 測位装置
４００ 制御装置
Ｃ 圃場コード（圃場情報）
Ｌ 間隔（距離情報）
Ｒ１ 直進路情報
Ｒ２ 旋回路情報

Claims (4)

1. 走行装置と、
   自車両の位置を測位する測位装置と、
   前記走行装置に動力を伝達する動力伝達装置と、
   前記走行装置を操舵する操舵装置と、
   予め設定された予定走行経路情報と、少なくとも水田と畑とを識別可能な圃場情報とを有し、前記予定走行経路情報および前記圃場情報と、前記測位装置により得られた自車両の位置情報とに基づいて走行モードを切替可能な制御装置と、
   を備え、
   前記予定走行経路情報は、
   複数の直進路情報と、隣接する直進路の端部同士を繋ぐ旋回路情報とを有し、
   前記制御装置は、
   自車両が走行中の直進路と自車両が次に進行予定の隣接直進路との間隔を示す距離情報に応じて、前記旋回路情報に従って旋回路を走行する際の走行モードを変更する
   ことを特徴とする作業車両。
2. 前記走行装置は、前輪および後輪を有し、
   前記制御装置は、
   前記後輪を駆動する二輪駆動モードと、前記前輪および後輪を駆動する四輪駆動モードと、前記前輪を増速回転させる前輪増速モードとに前記走行モードを切替え可能であり、
   前記距離情報が、所定値よりも短い場合、前記旋回路情報に従って前記旋回路を走行する際に、前記走行モードを前記前輪増速モードに切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
3. 前記制御装置は、
   前記距離情報が前記所定値以上であって、なおかつ圃場が水田であると認識された場合、前記旋回路情報に従って前記旋回路を走行する際に、前記走行モードを前記四輪駆動モードに切り替える一方、圃場が畑であると認識された場合には、前記走行モードを前記二輪駆動モードに切り替える
   ことを特徴とする請求項２に記載の作業車両。
4. 前記前輪の回転数、および前記後輪の回転数をそれぞれ検出する前輪センサ、および後輪センサを備え、
   前記制御装置は、
   前記旋回路情報に従って前記旋回路を前記二輪駆動モードで走行しているときに前記前輪と前記後輪との回転数の差が所定の値以上になると前記四輪駆動モードに切り替える
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の作業車両。

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