JP2024033727A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータの駆動によりエンジンの出力をアシストする際に、ミッションケースの摩耗、故障を良好に防止できる作業車両を提供する。
【解決手段】
作業車両は、エンジン４からミッションケース１８を介して作業機７，８まで動力を伝達する動力伝達経路を備え、動力伝達経路には、ミッションケース１８よりも下流側においてエンジン４の出力動力と電動モータ６の出力動力を合成する合成部と、第１作動動力以上の動力が加わるとミッションケース１８の上流側においてミッションケース１８への動力の伝達を遮断する第１クラッチ４１と、第２作動動力以上の動力が加わるとミッションケース１８の下流側においてミッションケース１８への動力の伝達を遮断する第２クラッチ４２が配設されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンをアシストする電動モータを備えた農作業用の作業車両に関するものである。

従来、エンジンから出力される動力を受けて農作業を行う作業機を備え、負荷の大きい作業を行う際に、電動モータを駆動させてエンジンの出力をアシストする作業車両が知られている。

例えば特許文献１には、エンジンから出力された動力が、入力部（入力軸）を介してミッションケース内に入力され、変速された後に、ミッションケースから延びる出力部（ＰＴＯ軸）を介して、作業機に伝達されるよう構成された作業車両が開示されている。この作業車両においては、エンジンの出力軸にギアを介して電動モータが連結されており、電動モータの駆動により、エンジン出力軸の回転をアシストすることで、動力を上昇させ、スムーズに農作業を進めることができる。

特開２０１５－１０１３０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の作業車両によれば、作業機の作業負荷が高いときなどに、エンジンの動力と電動モータの動力とが合成（＝統合）された大きな動力が、入力部を介してミッションケース内に入力されることとなる。その結果、ミッションケースの入力部周辺に過度に高い負荷が加わり、これにより、ミッションケースの摩耗を促進し、故障を誘発する恐れが存在した。

このような問題に鑑みて、本発明は、電動モータの駆動によりエンジンの出力をアシストする際に、ミッションケースの摩耗、故障を良好に防止することができる農作業機を提供することを目的とするものである。

本発明のかかる目的は、
機体の動力源としてのエンジンと、
前記エンジンから出力される動力を変速するミッションケースと、
前記ミッションケースで変速された動力を受けて駆動し、農作業を行う作業機と、
前記エンジンの出力をアシストする電動モータとを備えた農業用の作業車両であって、
前記エンジンから前記ミッションケースを介して前記作業機まで動力を伝達する動力伝達経路を備え、
前記動力伝達経路には、前記ミッションケースよりも下流側において、前記エンジンの出力動力と前記電動モータの出力動力とを合成する合成部と、
所定の第１作動動力以上の動力が加わると前記ミッションケースの上流側において前記ミッションケースへの動力の伝達を遮断する第１クラッチと、
所定の第２作動動力以上の動力が加わると前記ミッションケースの下流側において前記ミッションケースへの動力の伝達を遮断する第２クラッチとが配設されたことを特徴とする作業車両によって達成される。

本発明によれば、エンジンから出力される動力と、エンジンの出力をアシストする電動モータから出力される動力とが合成（＝統合）される合成部が、動力伝達経路において、ミッションケースよりも下流側の位置に配設されているから、電動モータの駆動時（アシスト時）に、電動モータの出力動力が上流側からミッションケースに入力されない。したがって、特許文献１に記載の作業車両のように、エンジンの動力と電動モータの動力とが合成された合成動力がミッションケースの入力側から集中的に入力される場合に比して、ミッションケースにかかる負荷を大きく軽減できる。

さらに、本発明によれば、エンジンから作業機までの動力伝達経路において、ミッションケースよりも上流側と下流側の位置に各々、所定の作動動力以上の動力が加わるとミッションケースへの動力の伝達を遮断するクラッチが配置されているから、ミッションケースの入力側と出力側のいずれから過大な動力が伝達された場合でも、ミッションケースの摩耗、故障を良好に防止できる。

本発明の好ましい実施形態においては、
前記作業機として、根菜類を圃場から引き抜く引抜装置を備え、
前記引抜装置は、圃場に栽培されている根菜類の茎葉部を挟持して搬送する左右一対の無端状の挟持搬送ベルトを有し、各前記挟持搬送ベルトは、前記エンジンの出力動力が入力される第１エンジン駆動プーリと、前記電動モータの出力動力が入力される第１モータ駆動プーリとに巻き掛けられており、
前記電動モータは、その非駆動時に、前記挟持搬送ベルトの回転に伴う前記第１モータ駆動プーリの回転を受けて発電し、バッテリーに蓄電するモータジェネレータとして構成されるとともに、前記エンジンの回転数が所定値以下であるとき、前記バッテリーから供給される電力を受けて前記第１モータ駆動プーリを回転駆動するよう構成され、
前記合成部は、前記第１モータ駆動プーリが前記電動モータにより回転駆動されることによって、前記エンジンの出力動力と前記電動モータの出力動力とを合成するよう構成された前記挟持搬送ベルトであり、また、
前記第１クラッチの前記第１作動動力と前記第２クラッチの前記第２作動動力が、各々、前記エンジンの標準時の出力動力と前記電動モータの標準時の出力動力との合算値を上回り、且つ、左右一対の前記挟持搬送ベルトがスリップし始めるのに要する所定の動力値未満の範囲となるように構成されている。

本発明のこの好ましい実施形態によれば、従来の引抜装置にも搭載されている挟持搬送ベルトにおいて、エンジンと電動モータの出力動力を合成できるから、動力の合成部として遊星歯車機構等の高価な機構を用いることなく、安価且つ簡潔な構成でエンジン出力の電動アシストを実現できるとともに、電動モータ周りのメンテナンスが容易となる。

さらに、エンジン出力をアシストする電動モータがモータジェネレータにより構成されており、エンジン回転数が所定の回転数を上回るときに発電した電力を用いてエンジン出力をアシストでき、作業者が電動モータを充電する手間を省くことができる。

加えて、ミッションケースへの動力伝達を遮断する第１、第２クラッチの作動動力が、エンジンの標準時の出力動力と電動モータの標準時の出力動力の合算値を上回り、且つ、挟持搬送ベルトがスリップし始める動力値未満の範囲に設定されているから、根菜類の茎葉部が引抜装置に詰まったときなどに、エンジン及び電動モータから掛かる負荷からミッションケース及び挟持搬送ベルトを効果的に保護しつつ、第１、第２クラッチの作動が頻発してしまう事態を防止できる。

本発明のさらに好ましい実施形態においては、
前記作業機として、圃場に栽培されている根菜類の茎葉部を引き起こす引起し装置を備え、
前記引起し装置は、根菜類の茎葉部を引き起こす無端状の引起しベルトを有し、前記引起しベルトは、前記エンジンの出力動力が入力される第２エンジン駆動プーリと、前記電動モータの出力動力が入力される第２モータ駆動プーリとに巻き掛けられており、
前記電動モータは、その非駆動時に、前記エンジンの出力動力による前記引起しベルトの回転に伴う前記第２モータ駆動プーリの回転を受けて発電し、バッテリーに蓄電するモータジェネレータとして構成され、さらに、前記エンジンの回転数が所定の回転数以下であるとき、前記バッテリーから供給される電力を受けて前記第２モータ駆動プーリを回転駆動するよう構成されており、
前記合成部は、前記第２モータ駆動プーリが前記電動モータにより回転駆動されることによって、前記エンジンの出力動力と前記電動モータの出力動力とを合成するよう構成された前記引起しベルトである。

本発明のこの好ましい実施形態によれば、従来の引起し装置にも搭載されている引起しベルトにおいて、エンジンと電動モータの出力動力を合成できるから、動力の合成部として遊星歯車機構等の高価な機構を用いることなく、安価且つ簡潔な構成でエンジン出力の電動アシストを実現できるとともに、電動モータ周りのメンテナンスが容易となる。

さらに、エンジン出力をアシストする電動モータがモータジェネレータにより構成されており、エンジン回転数が所定の回転数を上回るときに発電した電力を用いてエンジン出力をアシストでき、作業者が電動モータを充電する手間を省くことができる。

本発明のさらに好ましい実施形態においては、
前記作業機として、前記引抜装置の前方に配置され、圃場に栽培されている根菜類の茎葉部を引き起こす引起し装置をさらに備えるとともに、
前記引起し装置の上部に配置され、圃場に栽培されている根菜類の茎葉部を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により取得された画像から、茎葉部の繁茂量の評価値を算出する評価値算出部と、
前記電動モータの駆動を制御するモータ制御部とを備え、
前記モータ制御部は、前記評価値算出部により算出された評価値の情報を取得するよう構成され、前記評価値が所定の閾値以上であることを条件として、前記電動モータを駆動させるよう構成されている。

本発明のこの好ましい実施形態によれば、圃場に栽培されている根菜類の茎葉部の画像を取得し、当該画像に基づき算出された茎葉部の繁茂量の評価値が閾値以上である場合に、電動モータが自動的に駆動されるよう構成されているから、茎葉部が比較的大きく育った根菜類を圃場から引き抜くのに先立って、予め電動モータによりエンジン出力をアシストでき、したがって、根菜類をスムーズに引き抜くことができる。

本発明によれば、電動モータの駆動によりエンジンの出力をアシストする際に、ミッションケースの摩耗、故障を良好に防止できる。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる作業車両の要部左側面図である。 図２は、図１に示された作業車両の略平面図である。 図３は、図１に示された作業車両の制御ブロック図である。 図４は、制御装置によるアシスト制御を示すフローチャートである。 図５は、電動モータによるアシストの前後のエンジン回転数を示すグラフである。 図６は、本発明の第２実施形態にかかる作業車両の要部平面図である。 図７は、図６に示された作業車両の動力機構の模式的平面図である。 図８は、図６に示された作業車両の略背面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の好ましい実施形態につき、詳細に説明を加える。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる作業車両１の要部左側面図であり、図２は、図１に示された作業車両１の略平面図である。以下においては、作業車両１（以下、単に「車両」ともいう。）の進行方向となる側を「前」、その反対側を「後」とし、進行方向である前方を向いた状態での左側を「左」、その反対側を「右」として説明を進める。また、本明細書において、「・」は乗算を表す記号である。

本実施形態にかかる作業車両１は、前後方向に延びる左右一対のメインフレーム２と、車両１の動力源としてのエンジン４と、メインフレーム２の後端部に取り付けられた走行トランスミッション３を含む動力伝動装置５２と、エンジン４から受けた動力を変速するミッションケース１８と、メインフレーム２の前部に取り付けられた引抜装置７と、大根の茎葉部ｗ１を上方へ引き起こす引起し装置８と、根菜類Ｗが引抜装置７により引き抜かれる間に根菜類Ｗの肩部分（根ｗ２の上部）の上下位置を揃える肩揃え装置９と、左右一対の後輪５と、車両１の右側かつ前部に設けられた遊転輪としての単一の前輪３６と、エンジン４の出力をアシストする電動モータ６（６ａ、６ｂ）と、車両１全体を制御する制御装置２０（図３参照）を備えている。

本実施形態において、農業用の作業車両１は、大根等の根菜類Ｗを圃場から引き抜く歩行型（乗用型でない）の根菜類引抜機として構成されている。引抜装置７、引起し装置８、及び肩揃え装置９は、農作業を行う「作業機」の例であり、これらはミッションケース１８で変速されたエンジン動力を受けて駆動し、農作業を行う。

走行トランスミッション３の上方には、ハンドル６１が設けられている。ハンドル６１が作業者により把持されたままで、車両１が前方へ走行すると、引起し装置８により根菜類Ｗの茎葉部ｗ１が上方に起こされた状態で、引抜装置７により茎葉部ｗ１が上方へ引張されることで、根菜類Ｗが圃場から引き抜かれる。根菜類Ｗは上方へ引き抜かれる間に、肩揃え装置９の近傍に設けられた葉切り回転刃１０により、茎葉部ｗ１の下部の位置で水平方向に切断される。その結果、根ｗ２及び茎葉部ｗ１の下部が圃場へと戻される。これに対し、葉切り回転刃１０により切断された箇所より上の部分は、引抜装置７の後ろ上端部まで搬送された後に、機体の右方へ排出される。

エンジン４は、走行トランスミッション３の後方に設けられている。エンジン４から出力される動力は、入力軸３ａを通じて走行トランスミッション３に入力された後、走行トランスミッション３内で走行系の動力と作業系の動力に分配される。入力軸３ａには、所定の作動動力以上の動力が加わったときに走行トランスミッション３への動力の伝達を遮断する安全クラッチ３８が設けられている。

走行系の動力は、走行トランスミッション３から左右方向（機体の幅方向）外側に延びる出力軸１２及びチェーンケース１３に内蔵されたチェーンを介して左右一対の後輪５に伝達される。

一方、走行トランスミッション３から出力される作業系の動力は、ミッションケース１８の入力軸１４を介してミッションケース１８へ入力され、ミッションケース１８内で変速される。その後、ミッションケース１８の出力軸１５、ユニバーサルジョイント１６及び伝達軸１９を介して引抜装置７に伝達される他、出力軸１５からギアボックス２３に分配されて、引起し装置８に伝達される。また、伝達軸１９に伝達された回転動力は肩揃え装置９及び葉切り回転刃１０にも分配される。

電動モータ６（６ａ，６ｂ）は、図３に示されるエンジン回転数センサ４ａにより検出されるエンジン４の回転数が所定の基準回転数以下である場合と、圃場の根菜類Ｗの茎葉部ｗ１の繁茂量が閾値以上である場合に駆動されて、エンジン４の出力をアシストする。電動モータ６はモータジェネレータにより構成されており、非駆動時、すなわち、上記２つの場合以外のときにはエンジン４の出力動力を受けて発電を行う。電動モータ６により発電された電力はバッテリー１７に蓄電され、電動モータ６の駆動時には、バッテリー１７から電動モータ６に電力が供給される。このため、作業者が電動モータ６を充電する手間を省くことができる。

引起し装置８は、周縁部にパドル８ａ１を有する無端状（＝閉ループ状）の引起しベルト８ａと、エンジン４の出力動力が入力されて回転する第２エンジン駆動プーリ８ｂと、電動モータ６ｂの出力動力が入力される第２モータ駆動プーリ８ｃを備えている（図１参照）。
引起しベルト８ａは、第２エンジン駆動プーリ８ｂと第２モータ駆動プーリ８ｃに巻き掛けられている。
第２エンジン駆動プーリ８ｂは、エンジン４の作動時に、ギアボックス２３を通じてエンジン４の出力動力を受けて回転する。

第２モータ駆動プーリ８ｃは、電動モータ６ｂの駆動時に、その出力動力を受けて回転するプーリである。エンジン４の作動時で、且つ、電動モータ６ｂの非駆動時には、第２モータ駆動プーリ８ｃは、第２エンジン駆動プーリ８ｂの回転に伴う引起しベルト８ａの回転を受けて回転する従動プーリとなる。このとき、第２モータ駆動プーリ８ｃの回転は電動モータ６ｂに伝達され、電動モータ６ｂによる発電が行われる。

引起しベルト８ａは、第２エンジン駆動プーリ８ｂのみ、又は第２エンジン駆動プーリ８ｂに加えて、第２モータ駆動プーリ８ｃが回転駆動されたときに、図１に矢印αで示される方向に回転される。その結果、根菜類Ｗの茎葉部ｗ１が上方へ引き起こされる（＝立てられる）。

ここで、エンジン４の出力動力は第２エンジン駆動プーリ８ｂを介して引起しベルト８ａに伝達され、電動モータ６ｂの出力動力は第２モータ駆動プーリ８ｃを介して引起しベルト８ａに入力される。このため、引起しベルト８ａにおいてエンジン４の出力動力と電動モータ６ｂの出力動力が合成（＝統合）される。このように、従来の根菜類引抜機にも用いられている引起しベルトを用いて動力を合成することで、遊星歯車機構等の高価な機構を用いることなく、安価且つ簡潔な構成でエンジン出力の電動アシストを実現できるとともに、電動モータ６ｂ周りのメンテナンスが容易となる。加えて、エンジン４から作業機の１つである引起し装置８までの動力伝達経路において、エンジン４の出力動力と電動モータ６ｂの出力動力とが合成される合成部が、ミッションケース１８よりも下流側に設定（＝配設）されているから、電動モータ６ｂの駆動時に、電動モータ６ｂの出力動力が上流側からミッションケース１８に入力されない。したがって、ミッションケース１８にかかる負荷を大きく軽減できる。

引抜装置７は、茎葉部ｗ１を挟持して搬送する左右一対の無端状（＝閉ループ状）の挟持搬送ベルト７ａと、エンジン４の出力動力が入力される第１エンジン駆動プーリ７ｂと、電動モータ６ａの出力動力が入力される第１モータ駆動プーリ７ｃと、挟持搬送ベルト７ａにテンションを加える多数のテンションプーリを備えている（図２参照）。

左側の挟持搬送ベルト７ａは、左側の第１エンジン駆動プーリ７ｂ、左側の第１モータ駆動プーリ７ｃ及び左側のテンションプーリに巻き掛けられている。右側の挟持搬送ベルト７ａは、右側の第１エンジン駆動プーリ７ｂ、右側の第１モータ駆動プーリ７ｃ及び右側のテンションプーリに巻き掛けられている。
左右の各第１エンジン駆動プーリ７ｂは、エンジン４の作動時に、伝達軸１９を通じてエンジン４の出力動力を受けて回転する。

左右の各第１モータ駆動プーリ７ｃは、電動モータ６ａの駆動時に電動モータ６ａの出力動力を受けて回転するプーリである。エンジン４の作動時で、且つ、電動モータ６ａの非駆動時には、左右の各第１モータ駆動プーリ７ｃは、第１エンジン駆動プーリ７ｂの回転に伴う挟持搬送ベルト７ａの回転に伴って回転する従動プーリとなる。このとき、第１モータ駆動プーリ７ｃの回転は電動モータ６ａに伝達され、電動モータ６ａによる発電が行われる。

左右の挟持搬送ベルト７ａは、各々、第１エンジン駆動プーリ７ｂのみ、又は第１エンジン駆動プーリ７ｂに加えて第１モータ駆動プーリ７ｃが回転駆動されたときに、図２に矢印βで示される方向に回転する。引起し装置８により引き起こされた根菜類Ｗの茎葉部ｗ１は、後ろ上方へ向けて斜めに延びる左右一対の挟持搬送ベルト７ａの間の隙間３７に挟まれた状態で、一対の挟持搬送ベルト７ａの回転により、後ろ上方へ引張される。その結果、根菜類Ｗが圃場から引き抜かれる。

ここで、エンジン４の出力動力は左右の第１エンジン駆動プーリ７ｂを介して左右の挟持搬送ベルト７ａに伝達され、左右の電動モータ６ａの出力動力は左右の第１モータ駆動プーリ７ｃを介して左右の挟持搬送ベルト７ａに入力される。このため、挟持搬送ベルト７ａにおいてエンジン４の出力動力と電動モータ６ａの出力動力が合成（＝統合）される。このように、従来の根菜類引抜機にも用いられている挟持搬送ベルトを用いて動力を合成することで、遊星歯車機構等の高価な機構を用いることなく、安価且つ簡潔な構成でエンジン出力の電動アシストを実現できるとともに、電動モータ６ａ周りのメンテナンスが容易となる。加えて、エンジン４から作業機の１つである引抜装置７へ至る動力伝達経路において、エンジン４の出力動力と電動モータ６ａの出力動力とが合成される合成部が、ミッションケース１８よりも下流側の位置に設定（＝配置）されているから、電動モータ６ｂの駆動時に、電動モータ６ｂの出力動力がエンジン４の出力動力とともに上流側からミッションケース１８に入力されない。したがって、ミッションケース１８にかかる負荷を大きく軽減できる。

一方、ミッションケース１８への入力軸１４には、所定の作動動力以上の動力が加わるとエンジン４側（＝エンジンから作業機までの動力伝達経路における上流側）からミッションケース１８への動力の伝達を遮断する第１クラッチ４１が配設されている。また、ミッションケース１８からの出力軸１５には、所定の作動動力以上の動力が加わると電動モータ６側（上記動力伝達経路における下流側）からミッションケース１８への動力の伝達を遮断する第２クラッチ４２が配設されている。すなわち、エンジン４からミッションケース１８を介して作業機までの動力伝達経路には、第１クラッチ４１、第２クラッチ４２が配設されている。第１クラッチ４１の作動時には入力軸１４の上流側が回転しているときに、下流側の回転数が０となり、第２クラッチ４２の作動時には、出力軸１５の下流側が回転しているときに、上流側の回転数が０となる。このように、ミッションケース１８の上流側に位置するエンジン４からの動力伝達経路と、下流側に位置する電動モータ６からの動力伝達経路がいずれも遮断（＝切断）されることで、ミッションケース１８への過剰な動力の入力を防止でき、ミッションケース１８を効果的に保護できる。

第１クラッチ４１及び第２クラッチ４２は、所定の作動動力（８．４［ｋＷ］）以上の動力が加わると摩擦が大きくなり、空回りする機械式の摩擦クラッチにより構成されており、過大な負荷が解消されると、動力伝達が可能な状態に自動的に復帰する。しかしながら、クラッチの種類はこれに限定されるものではない。したがって、例えば、電子制御により動力伝達を遮断可能なタイプのクラッチであってもよく、一度作動すると再起不能なタイプでも良い。

本実施形態においては、エンジン４の出力動力と、電動モータ６（６ａ、６ｂ）の出力動力と、挟持搬送ベルト７ａがスリップしてしまう動力と、ミッションケース１８が故障してしまう動力は、値が小さい方から順に、以下の値となっている。
左右の電動モータ６ａ（各々）：０．５［ｋＷ］
電動モータ６ｂ：１［ｋＷ］
電動モータ６：２［ｋＷ］
（電動モータ６ａ：０．５［ｋＷ］・２＋電動モータ６ｂ：１［ｋＷ］＝２［ｋＷ］）
エンジン４の標準時の出力動力：５［ｋＷ］
エンジン４の標準時の出力動力と電動モータ６の標準時の出力動力の合算値：７ｋＷ
（エンジン４：５［ｋＷ］＋電動モータ６ａ：０．５［ｋＷ］・２＋電動モータ６ｂ：１［ｋＷ］＝７［ｋＷ］）
挟持搬送ベルト７ａがスリップし始める動力：１０ｋＷ
ミッションケース１８が故障する動力：約１２ｋＷ
エンジン４のロック時の出力動力と電動モータ６のロック時の出力動力の合算値：１２．８ｋＷ以上

なお、エンジン４の標準時の出力動力とは、１００％出力となるとき（＝いわゆる最大トルクとなるとき）の動力を指し、電動モータ６の標準時の出力動力とは、各電動モータ６ａ，６ｂのモータ定格での１００％の出力動力の合算値である。また、エンジン４のロック時の出力動力とは、エンジン４がロックされたときの出力動力であり、一般に、標準時の２００％ほどとなる。同様に、電動モータ６のロック時の出力動力とは、各電動モータ６ａ、６ｂがロックされたときの出力動力の合算値であり、一般に、標準時の１６０～１８０％程度となる。

これに対し、第１、第２クラッチ４１，４２の各々の作動に要する動力（以下、「作動動力」という。）は、以下の式（１）に基づき、８．４［ｋＷ］に設定されている。なお、第１クラッチ４１の作動動力は本発明の「第１作動動力」に相当し、第２クラッチ４２の作動動力は本発明の「第２作動動力」に相当する。
各クラッチの作動動力＝７［ｋＷ］・１．２＝８．４［ｋＷ］．．．（１）

ここでの「７ｋＷ」とは、上記の「エンジン４の出力動力と電動モータ６の出力動力の合算値（標準時）」の値であり、これに安全率である１．２の値を掛けることで、第１、第２クラッチ４１，４２の作動が頻発してしまう事態を防止できる。上記の各動力の値の一覧と、式（１）とから見てとれるように、第１、第２クラッチ４１，４２それぞれの作動動力は、エンジン４の標準時の出力動力：５［ｋＷ］と、電動モータ６の標準時の出力動力：２［ｋＷ］との合算値を上回り、且つ、挟持搬送ベルト７ａがスリップし始める動力値：約１０［ｋＷ］未満の範囲に設定されている。これにより、特に、根菜類Ｗの茎葉部ｗ１が引抜装置７に詰まってしまった際に、エンジン４及び電動モータ６から掛かる負荷から挟持搬送ベルト７ａ及びミッションケース１８を効果的に保護しつつ、第１、第２クラッチ４１，４２の作動が頻発してしまう事態を防止できる。なお、第１、第２クラッチ４１，４２の作動動力や、電動モータ６、エンジン４の出力動力、挟持搬送ベルト７ａがスリップし始めるのに要する動力等の値は、上記の値に限定されるものではない。

第１、第２クラッチ４１，４２の作動の有無（断接状態）は、図３に示されるクラッチ状態検知センサ４３により検知される。そして、第１、第２クラッチ４１，４２の少なくとも一方が作動しミッションケース１８への動力伝達が遮断されると、制御装置２０は電動モータ６の駆動を停止させる。これにより、電動モータ６への負担を軽減できるとともに、損傷を防止できる。

図３は、図１に示された作業車両１の制御ブロック図である。
制御装置２０は、ＣＰＵ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成された情報処理装置である。制御装置２０は、後に詳述する撮像装置２４により取得される画像から、茎葉部ｗ１の繁茂量の評価値を算出する評価値算出部２０ａと、電動モータ６の駆動を制御するモータ制御部２０ｂを備え、根菜類Ｗの引抜作業中に、図４に示されるアシスト制御を行う。アシスト制御において、制御装置２０は、エンジン回転数が所定の回転数以下である場合と、圃場の根菜類Ｗの茎葉部ｗ１の繁茂量の評価値が閾値以上である場合に、電動モータ６を駆動し、エンジン４の出力をアシストする。

制御装置２０には、エンジン４の回転数を検出するエンジン回転数センサ４ａと、第１、第２クラッチ４１，４２の状態を検知するクラッチ状態検知センサ４３と、圃場に栽培されている根菜類Ｗの茎葉部ｗ１を撮像する撮像装置２４と、計時部３９と、エンジン４の出力をアシストする電動モータ６（６ａ，６ｂ）が接続されている。

クラッチ状態検知センサ４３は、入力軸１４における第１クラッチ４１の上流側と下流側の回転数を各々検出するとともに、出力軸１５における第２クラッチ４２の上流側と下流側の回転数を各々検出する。これにより、第１、第２クラッチ４２の断接状態（作動の有無）を検知する。

撮像装置２４は、圃場に栽培されている根菜類Ｗの茎葉部ｗ１を含むカラー画像を取得するよう、引起し装置８の上部に設けられた広角カメラである。撮像装置２４により撮像される根菜類Ｗは、引起し装置８及び引抜装置７よりも前方に位置し、引起し装置８により茎葉部ｗ１が引き起こされる前のものである。
計時部３９は、特定の時点からの経過時間の計測等を行う電子装置であり、計測結果を制御装置Ｃへ出力する。

図４は、制御装置２０によるアシスト制御を示すフローチャートであり、図５は、電動モータ６によるアシストの前後のエンジン回転数を示すグラフである。

アシスト制御において、まず、制御装置２０は、エンジン４の回転数を検出するエンジン回転数センサ４ａの検出値（＝検出結果）を取得する（ステップｓ１）。

次いで、制御装置２０は、取得したエンジン４の回転数が、エンジンストールの危険性が高まる所定の第１の基準回転数以下であるか否かを判定する（ステップｓ２）。

判定の結果、エンジン４の回転数が第１の基準回転数以下である場合、制御装置２０のモータ制御部２０ｂは、電動モータ６（６ａ，６ｂ）の駆動を開始し、エンジン４の出力をアシストする（ステップｓ３）。引抜装置７の隙間３７への茎葉部ｗ１の詰まり等により、エンジン４に過度な負荷がかかった場面でも、電動モータ６でエンジン出力をアシストすることで、エンジンストールを防止し、根菜類Ｗを圃場からスムーズに引抜くことができる。

こうしてエンジン４のアシストを開始すると、制御装置２０は、エンジン回転数センサ４ａの検出値を取得し、エンジン４の回転数が所定の第２の基準回転数以上となったか否かを判定する（ステップｓ４）。第２の基準回転数は、上記ステップｓ２に記載した第１の基準回転数よりも高い値とすることが好ましい。判定の結果、エンジン４の回転数が第２の基準回転数以上となっていない場合、制御装置２０は、エンジン４の回転数が第２の基準回転数以上となるまで検出値の取得と判定を繰り返す。

これに対し、判定の結果、エンジン４の回転数が第２の基準回転数以上である場合、制御装置２０は、エンジン４の回転数が第２の基準回転数以上となってから所定のアシスト時間が経過したか否かを判定する（ステップｓ５）。判定の結果、所定のアシスト時間が経過していない場合、アシスト時間が経過するまで判定を繰り返す。

これに対し、判定の結果、所定のアシスト時間が経過している場合、制御装置２０のモータ制御部２０ｂは、電動モータ６（６ａ，６ｂ）の駆動を停止させる。（ステップｓ６）。そして、処理はステップｓ１へ戻る。

このように、エンジン４の回転数が第２の基準回転数まで上昇してから、所定のアシスト時間が経過するまで電動モータ６の駆動を継続することで、電動モータ６によるアシスト停止後のハンチングを防止できる。

一方、ステップｓ２の判定の結果、エンジン４の回転数が第１の基準回転数を上回る場合、制御装置２０は、撮像装置２４に撮像指示信号を出力する（ステップｓ７）。制御装置２０から撮像指示信号を受信すると、撮像装置２４は、根菜類Ｗの茎葉部ｗ１を含むカラー画像を取得し、制御装置２０に送信する。

次いで、制御装置２０の評価値算出部２０ａが、撮像装置２４により取得されたカラー画像から、茎葉部ｗ１の繁茂量の評価値を算出する（ステップｓ８）。具体的には、評価値算出部２０ａは、撮像されたカラー画像に対し彩度と色相を閾値処理することで根菜類Ｗの茎葉部ｗ１のみを抽出した茎葉部抽出画像を生成する。そして、当該茎葉部抽出画像中の茎葉部ｗ１を示す画素数をカウントすることで、茎葉部ｗ１の繁茂量の評価値を算出する。すなわち、本実施形態においては、カラー画像中の茎葉部ｗ１を示す画素数自体が、繁茂量の評価値である。しかしながら、茎葉部ｗ１を示す画素数に応じて、例えば５段階評価で繁茂量の評価値を判定するよう構成してもよい。

こうして、評価値算出部２０ａが繁茂量を評価すると、制御装置２０のモータ制御部２０ｂは、繁茂量の評価値の情報を取得し、取得した評価値が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップｓ９）。判定の結果、茎葉部ｗ１の繁茂量の評価値が閾値未満である場合、処理はステップｓ１へと戻る。

これに対し、判定の結果、茎葉部ｗ１の繁茂量の評価値が閾値以上である場合、引起し装置８、引抜装置７及びエンジン４等に負荷がかかることが見込まれる。このため、モータ制御部２０ｂは、電動モータ６（６ａ，６ｂ）の駆動を開始し、エンジン４の出力をアシストする（ステップｓ１０）。このように、算出された繁茂量の評価値が閾値以上のときに、電動モータ６を駆動させることで、茎葉部ｗ１が茂った根菜類Ｗの茎葉部ｗ１を引き起こして引き抜くのに先立って、予めエンジン出力をアシストできる。このため、茂った茎葉部ｗ１を確実に引き起こせるとともに、引抜装置７において、隙間３７内に茎葉部ｗ１が詰まってしまうことなく、根菜類Ｗを圃場からスムーズに引き抜くことができる。

こうして、電動モータ６の駆動を開始させると、制御装置２０は、再び撮像装置２４に撮像指示信号を出力する（ステップｓ１１）。そして、評価値算出部２０ａは、新たに取得されたカラー画像に基づき、上述のようにして圃場に栽培される根菜類Ｗの茎葉部ｗ１の繁茂量の評価値を算出する（ステップｓ１２）。

次いで、モータ制御部２０ｂは、繁茂量の評価値を取得し、取得した評価値が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップｓ１３）。ここにいう閾値とは、ステップｓ９の閾値と同一の値である。判定の結果、取得した評価値が閾値以上である場合、制御装置２０は、電動モータ６（６ａ，６ｂ）の駆動を継続させつつ、ステップｓ１１へ戻り、次の根菜類Ｗの撮像を行わせる。

これに対し、判定の結果、取得した評価値が閾値未満である場合、制御装置２０のモータ制御部２０ｂは電動モータ６（６ａ，６ｂ）の駆動を停止させ、処理はステップｓ１に戻る。このように、電動モータ６の駆動を開始した後に、車両１が、繁茂量が閾値未満の根菜類Ｗに接近した場合、電動モータ６の駆動を停止させることで、茎葉部ｗ１との絡みを抑制出来る。

＜第１実施形態の技術的意義＞
図１ないし図５に示された第１実施形態によれば、エンジン４から出力される動力と、エンジン４の出力をアシストする電動モータ６（６ａ，６ｂ）から出力される動力とが合成（＝統合）される合成部（挟持搬送ベルト７ａ、引起しベルト８ａ）が、エンジン４から作業機（引抜装置７、引起し装置８等）までの動力伝達経路において、ミッションケース１８よりも下流側の位置に設定されているから、電動モータ６の駆動時（アシスト時）に、電動モータ６の出力動力が上流側からミッションケース１８に入力されない。したがって、特許文献１に記載の作業車両のように、エンジンの動力と電動モータの動力とが合成された合成動力がミッションケースの入力側から集中的に入力される場合に比して、ミッションケース１８にかかる負荷を大きく軽減できる。

さらに、第１実施形態によれば、エンジン４から作業機（引抜装置７、引起し装置８等）までの動力伝達経路において、ミッションケース１８よりも上流側と下流側に各々、所定の作動動力以上の動力が加わるとミッションケース１８への動力の伝達を遮断する第１、第２クラッチ４１，４２が配置されているから、ミッションケース１８の入力側と出力側のいずれから過大な動力が伝達された場合でも、ミッションケース１８の摩耗、故障を良好に防止できる。

加えて、第１実施形態によれば、従来の引抜装置にも搭載されている挟持搬送ベルト７ａにおいて、エンジン４と電動モータ６の出力動力を合成できるから、動力の合成部として遊星歯車機構等の高価な機構を用いることなく、安価且つ簡潔な構成でエンジン出力の電動アシストを実現できるとともに、電動モータ６周りのメンテナンスが容易となる。

さらに、第１実施形態によれば、エンジン４の出力をアシストする電動モータ６がモータジェネレータにより構成されており、エンジン回転数が第１の基準回転数を上回るときに発電した電力を用いてエンジン出力をアシストでき、省エネである。

また、第１実施形態によれば、ミッションケース１８への動力伝達を遮断する第１、第２クラッチ４１，４２の作動動力が、エンジン４の標準時の出力動力と電動モータ６の標準時の出力動力の合算値を上回り、且つ、挟持搬送ベルト７ａがスリップし始める動力値未満の範囲に設定されているから、根菜類Ｗの茎葉部ｗ１が引抜装置７の挟持搬送ベルト７ａ間の隙間３７に詰まったときなどに、エンジン４及び電動モータ６から掛かる高負荷からミッションケース１８及び挟持搬送ベルト７ａを効果的に保護しつつ、第１、第２クラッチ４１，４２の作動が頻発してしまう事態を防止できる。

加えて、第１実施形態によれば、従来の引起し装置８にも搭載されている引起しベルト８ａにおいて、エンジン４と電動モータ６の出力動力を合成できるから、動力の合成部として遊星歯車機構等の高価な機構を用いることなく、安価且つ簡潔な構成でエンジン出力の電動アシストを実現できるとともに、電動モータ６周りのメンテナンスが容易となる。

さらに、第１実施形態によれば、圃場に栽培されている根菜類Ｗの茎葉部ｗ１のカラー画像を撮像装置２４により取得し、当該カラー画像に基づき算出された茎葉部ｗ１の繁茂量の評価値が閾値以上である場合に、電動モータ６が自動的に駆動されるよう構成されているから、茎葉部ｗ１が比較的大きく育った根菜類Ｗを圃場から引き抜くのに先立って、予め電動モータ６によりエンジン４の出力をアシストでき、したがって、根菜類Ｗをスムーズに引き抜くことができる。

図６は、本発明の第２実施形態にかかる作業車両１の要部平面図であり、図７は、図６に示された作業車両１の動力機構の模式的平面図である。
本実施形態にかかる作業車両１は、補助者を含む作業者が搭乗する乗用型の根菜類収穫機として構成されており、以下に述べる点を除き、図１ないし図５に示された第１実施形態の作業車両１と同様に構成されている。

作業車両１は、図示しない引起し装置８（第１実施形態の図１等参照）と、根菜類Ｗを引き抜く引抜装置７と、引き抜かれた根菜類Ｗを載置台２７へ搬送する搬送部２８と、運転者が着座する運転席２９と、搬送部２８により搬送される根菜類Ｗを選別する補助者が着座する補助者席３０と、エンジン４を含み、運転席２９の近傍の下方に配置された動力機構２５（図７参照）と、引抜装置７及び引起し装置８に設けられた電動モータ６ａ，６ｂと、クローラにより構成された走行装置４０（図８参照）を備えている。

動力機構２５は、車両１の動力源としての電動モータ３１及びエンジン４と、電動モータ３１に電力を供給するバッテリー１７と、電動モータ３１又はエンジン４から伝達される動力を変速して走行装置４０（図８参照）に伝達する静油圧式無段変速装置（以下、「ＨＳＴ」という。）４６と、発電した電力をバッテリー１７に蓄電する発電機５４と、引抜装置７及び引起し装置８側へ伝達される動力を変速するミッションケース１８への入力軸１４に伝動するベルト式伝達機構５６を備えている。

エンジン４の出力軸４ｂと電動モータ３１の出力軸３１ａは同一軸芯上に配置され、互いに接続されている。エンジン４の作動時で、且つエンジン４の出力軸４ｂに設けられた接続クラッチ５７が繋がれている間、電動モータ３１は駆動されず、電動モータ３１の駆動時には接続クラッチ５７が切られた状態となっている。このため、電動モータ３１の出力動力はエンジン４へ伝達されないが、エンジン４の出力動力は出力軸４ｂ及び出力軸３１ａを通じて電動モータ３１へ伝達される。電動モータ３１はモータジェネレータにより構成されており、エンジン４の出力動力を受けて電動モータ３１により発電された動力はバッテリー１７に蓄電される。

電動モータ３１の出力軸３１ａとＨＳＴ４６への入力軸４６ａはベルト式伝達機構４７により連結されており、電動モータ３１の出力軸３１ａの回転はＨＳＴ４６への入力軸４６ａに伝達され、ＨＳＴ４６に入力される。

ＨＳＴ４６への入力軸４６ａにはプロペラファン４８が取り付けられており、エンジン４又は電動モータ３１の出力動力により入力軸４６ａが回転するのに伴い、プロペラファン４８が回転駆動される。このため、プロペラファン４８から発生する風でＨＳＴ４６を冷却することができる。

ここで、ＨＳＴ４６を基準にしたときに、プロペラファン４８と反対側の位置（換言すれば、プロペラファン４８に対向する位置であって、ＨＳＴ４６を挟んだ向こう側の位置）には、プロペラファン４８から送られる風を受けて回転する発電用のプロペラ４９が配置されている。プロペラ４９には回転軸５０が接続されており、プロペラ４９の回転に伴い回転軸５０が回転すると、ベルト式伝達機構５３を通じて、発電機５４への入力軸５５に回転が伝達され、発電機５４による発電が行われる。このように、ＨＳＴ４６を冷却するプロペラファン４８の冷却風を利用して動力の一部を回生し、バッテリー１７に蓄電できるから、電動モータ６及び３１に電力を供給するバッテリー１７に充電する手間を省くことができる。また、プロペラファン４８とプロペラ４９の周りはシュラウド５１で覆われており、プロペラファン４８から送られる風をプロペラ４９に効率的に供給することができる。

図８は、図６に示された作業車両１の略背面図である。
図８に示されるように、補助者席３０の下方には発電機５９が装着された尾輪５８が設けられており、尾輪５８が圃場上を転動することで発電機５９により発電が行われ、発電された電力はバッテリー１７に蓄電される。尾輪５８はキャスターにより構成され、車両１の左右、前後移動に合わせて回動されるため、尾輪５８の回転を安定させることができる。また、キャスター回動軸６２にも発電機６３が設けられており、尾輪５８が左右方向に回動するときにも発電を行うことができる。尾輪５８は収納可能となっており、トラックでの輸送時などに尾輪５８が邪魔にならない。

尾輪５８はサスペンションにより圃場面の凹凸に追従するよう構成されている。これにより、尾輪５８の回転を安定させ、回生電力を安定的にバッテリー１７に供給できる。また、サスペンションにはコイル及び磁石が内蔵されており、サスペンションが上下するときにも発電が行われる。尾輪５８からバッテリー１７へ延びる配線は補助者席３０のフレーム内を通されており、配線が巻き込まれることを防止でき、安全で且つ見栄えも良い。

本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、図１ないし図８に示された各実施形態においては、作業車両１は根菜類引抜機として構成されているが、作業車両の種類はこれに限定されるものではなく、トラクター、田植機、コンバイン等により構成してもよい。

さらに、図１ないし図８に示された各実施形態においては、第２クラッチ４２は出力軸１５に配置されているが、第２クラッチ４２の配置位置はこれに限定されるものではなく、例えば挟持搬送ベルト７ａと電動モータ６ａとの間に配置し、電動モータ６ａから挟持搬送ベルト７ａへの動力伝達を遮断できるように構成してもよい。すなわち、動力の合成部及び第１、第２クラッチ４１，４２が配置される「エンジンから作業機に至る動力伝達経路」には、作業機も含まれる。

また、図１ないし図８に示された各実施形態においては、引起し装置８と引抜装置７に電動モータ６ａ，６ｂを設け、エンジン４の出力をアシストするよう構成されているが、さらに肩揃え装置９にもアシスト用の電動モータを別途設けてもよい。この場合には、肩揃え装置９の下方に根菜類Ｗの根ｗ２の肩部分を水平方向に切断可能な回転刃を着脱自在に設け、エンジン４の回転数に拘わらず、当該回転刃を電動モータで回転駆動することが好ましい。

加えて、図１ないし図８に示された各実施形態においては、電動モータ６は、エンジン４の回転数が第１の基準回転数以下である場合と、圃場の根菜類Ｗの茎葉部ｗ１の繁茂量が閾値以上である場合に電動モータ６を駆動させるよう構成されているが、圃場の根菜類Ｗの茎葉部ｗ１の繁茂量が閾値以上である場合に、電動モータ６を駆動させることは必ずしも必要でない。すなわち、電動モータ６は、エンジン４の回転数が第１の基準回転数を上回る時に、エンジン４の動力を受けて発電するよう構成してもよい。

１ 作物引抜機
２ メインフレーム
３ 走行トランスミッション
４ エンジン
５ 後輪
６ 電動モータ
７ 引抜装置
８ 引起し装置
９ 肩揃え装置
１０ 葉切り回転刃
１１ 胴切り回転刃
１２ 出力軸
１３ チェーンケース
１４ （ミッションケースへの）入力軸
１５ （ミッションケースの）出力軸
１６ ユニバーサルジョイント
１７ バッテリー
１８ ミッションケース
１９ 伝達軸
２０ 制御装置
２１ チェーンケース
２３ ギアボックス
２４ 撮像装置
２５ 動力機構
２６ 隙間
２７ 載置台
２８ 搬送部
２９ 運転席
３０ 補助者席
３１ 電動モータ
３２ 支持アーム
３３ 回動軸
３４ フレーム
３５ ガイドバー
３６ 前輪
３７ 隙間
３８ 安全クラッチ
３９ 計時部
４０ 走行装置
４１ 第１クラッチ
４２ 第２クラッチ
４３ クラッチ状態検知センサ
４５ 接続クラッチ
４６ 静油圧式無段変速装置
４７ ベルト式伝達機構
４８ プロペラファン
４９ プロペラ
５０ 回転軸
５１ シュラウド
５２ 動力伝動装置
５３ ベルト式伝達機構
５４ 発電機
５５ （発電機への）入力軸
５６ ベルト式伝達機構
５７ 接続クラッチ
５８ 尾輪
５９ 発電機
６１ ハンドル
６２ キャスター回動軸
６３ 発電機

Claims (4)

1. 機体の動力源としてのエンジンと、
   前記エンジンから出力される動力を変速するミッションケースと、
   前記ミッションケースで変速された動力を受けて駆動し、農作業を行う作業機と、
   前記エンジンの出力をアシストする電動モータとを備えた農業用の作業車両であって、
   前記エンジンから前記ミッションケースを介して前記作業機まで動力を伝達する動力伝達経路を備え、
   前記動力伝達経路には、前記ミッションケースよりも下流側において、前記エンジンの出力動力と前記電動モータの出力動力とを合成する合成部と、
   所定の第１作動動力以上の動力が加わると前記ミッションケースの上流側において前記ミッションケースへの動力の伝達を遮断する第１クラッチと、
   所定の第２作動動力以上の動力が加わると前記ミッションケースの下流側において前記ミッションケースへの動力の伝達を遮断する第２クラッチとが配設されたことを特徴とする作業車両。
2. 前記作業機として、根菜類を圃場から引き抜く引抜装置を備え、
   前記引抜装置は、圃場に栽培されている根菜類の茎葉部を挟持して搬送する左右一対の無端状の挟持搬送ベルトを有し、各前記挟持搬送ベルトは、前記エンジンの出力動力が入力される第１エンジン駆動プーリと、前記電動モータの出力動力が入力される第１モータ駆動プーリとに巻き掛けられており、
   前記電動モータは、その非駆動時に、前記挟持搬送ベルトの回転に伴う前記第１モータ駆動プーリの回転を受けて発電し、バッテリーに蓄電するモータジェネレータとして構成されるとともに、前記エンジンの回転数が所定値以下であるとき、前記バッテリーから供給される電力を受けて前記第１モータ駆動プーリを回転駆動するよう構成され、
   前記合成部は、前記第１モータ駆動プーリが前記電動モータにより回転駆動されることによって、前記エンジンの出力動力と前記電動モータの出力動力とを合成するよう構成された前記挟持搬送ベルトであり、また、
   前記第１クラッチの前記第１作動動力と前記第２クラッチの前記第２作動動力が、各々、前記エンジンの標準時の出力動力と前記電動モータの標準時の出力動力との合算値を上回り、且つ、左右一対の前記挟持搬送ベルトがスリップし始めるのに要する所定の動力値未満の範囲となるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
3. 前記作業機として、圃場に栽培されている根菜類の茎葉部を引き起こす引起し装置を備え、
   前記引起し装置は、根菜類の茎葉部を引き起こす無端状の引起しベルトを有し、前記引起しベルトは、前記エンジンの出力動力が入力される第２エンジン駆動プーリと、前記電動モータの出力動力が入力される第２モータ駆動プーリとに巻き掛けられており、
   前記電動モータは、その非駆動時に、前記エンジンの出力動力による前記引起しベルトの回転に伴う前記第２モータ駆動プーリの回転を受けて発電し、バッテリーに蓄電するモータジェネレータとして構成され、さらに、前記エンジンの回転数が所定の回転数以下であるとき、前記バッテリーから供給される電力を受けて前記第２モータ駆動プーリを回転駆動するよう構成されており、
   前記合成部は、前記第２モータ駆動プーリが前記電動モータにより回転駆動されることによって、前記エンジンの出力動力と前記電動モータの出力動力とを合成するよう構成された前記引起しベルトであることを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
4. 前記作業機として、前記引抜装置の前方に配置され、圃場に栽培されている根菜類の茎葉部を引き起こす引起し装置をさらに備えるとともに、
   前記引起し装置の上部に配置され、圃場に栽培されている根菜類の茎葉部を撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置により取得された画像から、茎葉部の繁茂量の評価値を算出する評価値算出部と、
   前記電動モータの駆動を制御するモータ制御部とを備え、
   前記モータ制御部は、前記評価値算出部により算出された評価値の情報を取得するよう構成され、前記評価値が所定の閾値以上であることを条件として、前記電動モータを駆動させるよう構成されたことを特徴とする請求項２に記載の作業車両。