(57)【要約】【課題】走行機体における燃料の消費量を抑えるとともに排出ガス量の低減ができ、作業部への動力の伝達が良好であり、作業部で消費されるエネルギーの低減が図れる農作業機を提供する。【解決手段】エンジン５と制御部Ｃとを有する走行機体２と、走行機体２に連結される作業部３と、を備える農作業機１において、エンジン５の動力を作業部３へ伝達する動力伝達機構と、動力伝達機構に伝達される動力値を検出する検出装置８３と、動力伝達機構に連結され、動力伝達機構に伝達される動力に対する回生機能と駆動機能とを併せ持つ動力回生装置８０と、を備え、制御部Ｃは、検出装置８３の検出値に基づいて、動力回生装置８０を作動させる。【選択図】図６
2016178903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと制御部とを有する走行機体と、前記走行機体に連結される作業部と、を備える農作業機において、
前記エンジンの動力を前記作業部へ伝達する動力伝達機構と、
前記動力伝達機構に伝達される動力値を検出する検出装置と、
前記動力伝達機構に連結され、前記動力伝達機構に伝達される動力に対する回生機能と駆動機能とを併せ持つ動力回生装置と、を備え、
前記制御部は、前記検出装置の検出値に基づいて、前記動力回生装置を作動させることを特徴とする、農作業機。
【請求項２】
前記作業部は、回転式の植付装置を有する植付け部であり、
前記制御部は、前記動力回生装置を作動させ、前記動力伝達機構に伝達される動力の変動を抑制するように構成されていることを特徴とする、
請求項１に記載の農作業機。
【請求項３】
前記動力伝達機構の前記植付装置近傍に、前記動力回生装置が連結されることを特徴とする、
請求項２に記載の農作業機。
【請求項４】
前記動力回生装置は、モータであることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の農作業機。
【請求項５】
前記動力伝達機構の動力を等速及び不等速に切換可能な変速装置を備えることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の農作業機。
【請求項６】
前記動力伝達機構の動力を断接可能なクラッチ装置と、
前記走行機体の駆動輪のトルクを検出する駆動輪トルク検出装置とを備え、
前記制御部は、
前記駆動輪トルク検出装置の検出値に基づいて、
前記クラッチ装置を作動させ、前記作業部へ伝達する前記エンジンの動力を断ち、
前記動力回生装置を作動させ、前記作業部を駆動することを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の農作業機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンと制御部とを有する走行機体と、走行機体に連結される作業部と、を備える農作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
農作業機の一つとして、エンジンと制御部とを有する走行機体と、走行機体の後部に連結される作業部としての植付け部とを備え、走行しながら水田に苗を植えつける苗移植機が知られている。植付け部は、苗マットを載せる苗載台や苗マットから所定量の苗を掻き取って圃場に植え付ける植付装置などを有する。そして、植付装置の植付爪によって苗マットから所定量の苗が掻き取られ、その苗が圃場へ差し込まれることによって、圃場に苗が植え付けられる。
【０００３】
植付装置の中には、回転するロータリーケースと、ロータリーケースの両端部に回転可能に取り付けられる植付爪とを備える回転式のものが知られている。回転式の植付装置は、ロータリーケースを回転させるとともに、植付爪をロータリーケースに対して回転させることで、植付爪の先端が苗載台と圃場との間を往復する所定の軌跡を描くように構成されている。そして、回転式の植付装置は、植付爪によって苗マットから所定量の苗を掻き取って圃場に植え付けるように構成されている。
【０００４】
このような回転式の植付装置においては、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されているように、苗の良好な掻き取りや、植付けられた苗の倒れを防止するために、植付爪の回転速度に緩急をつけることによって、植付爪の先端の軌跡の適正化が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１４１５１２号公報
【特許文献２】特開平０７−１６３２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記のような回転式の植付装置を備える苗移植機では、植付装置へ動力を伝達する動力伝達機構に動力の変動としてのトルク変動が生じることがある。そして、このトルク変動によって、動力伝達機構を構成する回転軸にねじり振動やガタつきが発生する場合があり、植付爪の軌跡が設計通りのものとならず、苗の植え付け位相がずれるなどの植え付け不良が生じることがある。
【０００７】
また、地球環境に対する負荷軽減への取り組みは様々な分野で行われている。そして、田植機のような走行機体と作業部から構成される農作業機についても例外ではなく、排出ガス規制が世界各国で徐々に強化されている。このため、走行機体における燃費の向上による排出ガスの低減とともに、エンジンの動力によって駆動される作業部で消費されるエネルギーの低減も望まれている。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、走行機体における燃料の消費量を抑えるとともに排出ガス量の低減ができ、作業部への動力の伝達が良好であり、作業部で消費されるエネルギーの低減が図れる農作業機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の農作業機は、
エンジンと制御部とを有する走行機体と、前記走行機体に連結される作業部と、を備える農作業機において、
前記エンジンの動力を前記作業部へ伝達する動力伝達機構と、
前記動力伝達機構に伝達される動力値を検出する検出装置と、
前記動力伝達機構に連結され、前記動力伝達機構に伝達される動力に対する回生機能と駆動機能とを併せ持つ動力回生装置と、を備え、
前記制御部は、前記検出装置の検出値に基づいて、前記動力回生装置を作動させることを特徴とする。
【００１０】
更に、前記作業部は、回転式の植付装置を有する植付け部であり、
前記制御部は、前記動力回生装置を作動させ、前記動力伝達機構に伝達される動力の変動を抑制するように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
更に、前記動力伝達機構の前記植付装置近傍に、前記動力回生装置が連結されることを特徴とする。
【００１２】
更に、前記動力回生装置は、モータであることを特徴とする。
【００１３】
更に、前記動力伝達機構の動力を等速及び不等速に切換可能な変速装置を備えることを特徴とする。
【００１４】
更に、前記動力伝達機構の動力を断接可能なクラッチ装置と、
前記走行機体の駆動輪のトルクを検出する駆動輪トルク検出装置とを備え、
前記制御部は、
前記駆動輪トルク検出装置の検出値に基づいて、
前記クラッチ装置を作動させ、前記作業部へ伝達する前記エンジンの動力を断ち、
前記動力回生装置を作動させ、前記作業部を駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の農作業機によれば、エンジンと制御部とを有する走行機体と、前記走行機体に連結される作業部と、を備える農作業機において、前記エンジンの動力を前記作業部へ伝達する動力伝達機構と、前記動力伝達機構に伝達される動力値を検出する検出装置と、前記動力伝達機構に連結され、前記動力伝達機構に伝達される動力に対する回生機能と駆動機能とを併せ持つ動力回生装置と、を備え、前記制御部は、前記検出装置の検出値に基づいて、前記動力回生装置を作動させるので、走行機体における燃料の消費量を抑えるとともに排出ガス量の低減ができ、作業部への動力の伝達が良好であり、作業部で消費されるエネルギーの低減が図れる農作業機を提供することができる。
【００１６】
更に、本発明の農作業機によれば、前記作業部は、回転式の植付装置を有する植付け部であり、前記制御部は、前記動力回生装置を作動させ、前記動力伝達機構に伝達される動力の変動を抑制するように構成されているので、動力変動のエネルギーの一部を回生するとともに、苗の植え付け不良を低減し、エネルギー効率の良い植え付け作業が可能となる。
【００１７】
更に、本発明の農作業機によれば、前記動力伝達機構の前記植付装置近傍に、前記動力回生装置が連結されるので、動力伝達機構に生じる動力変動をより効果的に抑制することができる。
【００１８】
更に、本発明の農作業機によれば、前記動力回生装置は、モータであるので、構成が簡易であり、生産性およびメンテナンス性が良好である。
【００１９】
更に、本発明の農作業機によれば、前記動力伝達機構の動力を等速及び不等速に切換可能な変速装置を備えるので、作業部は不等速な動作を含む作業が可能となり、使い勝手が良い。例えば、作業部が回転式の植付装置を有する植付け部である場合には、植え付け不良を低減した株間の変更ができる。
【００２０】
更に、本発明の農作業機によれば、前記動力伝達機構の動力を断接可能なクラッチ装置と、前記走行機体の駆動輪のトルクを検出する駆動輪トルク検出装置とを備え、前記制御部は、前記駆動輪トルク検出装置の検出値に基づいて、前記クラッチ装置を作動させ、前記作業部へ伝達する前記エンジンの動力を断ち、前記動力回生装置を作動させ、前記作業部を駆動するので、エネルギー効率の良い作業部による作業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る農作業機の一例としての田植機が示された側面図である。
【図２】植付装置の要部を示す平面図である。
【図３】図２の植付装置の側面図である。
【図４】株間変速装置における動力の伝達経路を説明するための図である。
【図５】植付け部における動力の伝達経路を説明するための図である。
【図６】電動モータの制御構成のブロック図である。
【図７】動力伝達軸に発生するトルクの一例が示された概略図である。
【図８】電動モータの動作の制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について詳述する。図１は農作業機の一例としての田植機１が示された側面図である。なお、以下では、説明の便宜上、田植機１の進行方向である図１における左側を前方向とし、進行方向に対して直交して、かつ水平方向である図１における手前側を左方向とし、奥側を右方向とする。
【００２３】
図１に例示された田植機１は、作業者が搭乗する走行機体２と走行機体２の後部に連結される作業部としての植付け部３とを備える。走行機体２は、車体フレーム４の前部に動力源としてのエンジン５が載置され、エンジン５の後方にはミッションケース６を備える。ミッションケース６の左右のそれぞれに図示せぬフロントアクスルケースを介して前輪７、７を備える。ミッションケース６の後方には、左右に後輪８、８が支持されるリアアクスルケース９を備える。すなわち、走行機体１０は、前部の左右のそれぞれに前輪７、７を備え、後部の左右のそれぞれに後輪８、８を備え、前輪７、７及び後輪８、８によって機体が走行自在に支持される。
【００２４】
ボンネット１０内には、駆動源としてのエンジン５、制御部Ｃ、動力回生装置としての図示せぬ電動モータ、図示せぬラジエータ、図示せぬ冷却ファンなどを備える。ボンネット１０の左右両側には、車体フレーム４に取り付けられる予備苗載台１１を備える。右側の予備苗載台１１の下方には、車体フレーム４に支持されるここでは図示せぬバッテリを備える。車体フレーム４は、車体カバー１２によって上方から覆われる。ボンネット１０の後部には上方へ突設されるハンドル１３を有し、ハンドル１３の後方には所定の距離を隔てて運転席１４が設けられている。田植機１が備える各種装置の動作は制御部Ｃによって制御される。
【００２５】
エンジン５の動力は、出力部から図示せぬ静油圧式無段変速機であるＨＳＴ（Hydraulic Static Transmission）を介してミッションケース６に伝達される。ミッションケース６の内部には、図示せぬ主クラッチ、図示せぬ変速装置、図示せぬ差動装置などを備える。左右の前輪７、７は、ミッションケース６の内部の変速装置や差動装置、フロントアクスルケースが内蔵するギアや軸などからなる動力伝達機構などを介してエンジン５の出力部と連動連結されている。また、左右の後輪８、８は、ミッションケース６の内部の変速装置、ミッションケース６の後部から後方へ延びるドライブシャフト１５、リアアクスルケース９が内蔵するギアや軸などからなる動力伝達機構などを介してエンジン５の出力部と連動連結されている。そして、走行機体２は、エンジン５の動力によって、前輪７、７及び後輪８、８を駆動し、前進または後進できるように構成されている。
【００２６】
ここで、動力回生装置としての電動モータは、動力を発生させる発動装置と電力を発生させる発電装置として機能するように構成されており、エンジン５の出力部に連動連結されるとともに、バッテリとも接続されている。つまり、電動モータは、エンジン５の動力を伝達する動力伝達機構に連動連結され、発動装置として作動させる場合には、動力伝達機構に伝達されたエンジン５の動力に更に動力を付与、または、エンジン５に代わって駆動源として動力を発生することができる。一方、電動モータは、発電装置として作動させる場合には、動力伝達機構に伝達される動力によって稼働して発電することができ、発電された電力はバッテリに充電される。したがって、電動モータは、動力伝達機構に伝達される動力に対する回生機能と駆動機能とを併せ持つように構成されている。
【００２７】
そして、制御部Ｃは、走行機体２や植付け部３の作動状態に応じて、例えば、エンジン５の動力伝達機構に伝達される動力に応じて、電動モータを発動装置または発電装置として作動させるように構成されている。例えば、制御部Ｃは、前輪７や後輪８に生じるトルクに応じて、電動モータを発動装置として作動させてエンジン５のアシストをさせることで、前輪７や後輪８のトルク不足による走行機能の低下や、走行機能の低下にともなうその他の機能の低下を防止できる。また、電動モータを備えることによって、エンジン５を小型化することができ、田植機１の生産性が向上するとともに、排出ガス量の低減が図れる。また、制御部Ｃは、走行機体２の制動の際に、電動モータを発電装置として作動させて走行機体２の運動エネルギーを電力として回生させることで、燃料の消費量を低減させることができる。なお、制御部Ｃは、バッテリの電力の残量に応じて、電動モータを発電装置として作動させ、発電された電力をバッテリに充電させるように構成されている。
【００２８】
また、制御部Ｃは、エンジン５の特性である、燃費効率に係るマップ、エンジン５の排出ガス排出率に係るマップ、エンジン５の出力率に係るマップなどに応じてエンジン５の動作を制御することができるように構成されている。燃費効率に係るマップは、エンジン５の回転数と正味平均有効圧力との関係を示すものであり、エンジン５の等燃費曲線が示されるものである。そして、制御部Ｃがこの燃費効率に係るマップに基づいて、エンジン５やＨＳＴなどの動作を制御する場合には、燃料の消費量を低減させることができる。エンジン５の排出ガス排出率に係るマップは、エンジン５の回転数と排出ガス中の窒素酸化物の濃度との関係を示すものである。そして、制御部Ｃがこの排出ガス排出率に係るマップに基づいて、エンジン５やＨＳＴの動作を制御する場合には、窒素酸化物の排出量を低減させることができる。エンジン５の出力率に係るマップは、エンジン５の回転数とエンジン５の出力との関係を示すものであり、エンジン５の回転数とエンジン５の最大出力に対する実際の出力の割合との関係を示すものである。そして、制御部Ｃがこの出力率に係るマップマップに基づいて、エンジン５やＨＳＴの動作を制御することで、エンジン５に過剰な負荷がかかった場合であっても作業速度が低下せずに確実に作業を行うことができる。
【００２９】
また、走行機体２は、運転席１４の後方に施肥装置１６を備える。施肥装置１６は、左右方向に一列に配置される複数の施肥ユニットから構成される。個々の施肥ユニットは、後述する複数の植付装置４０のそれぞれに対応しており、肥料を収容するホッパ１７と、ホッパ１７から所定の量の肥料を取り出す肥料繰出ケース１８と、ホッパ１７から取り出された肥料をフレキシブルなホース１９を介して圃場へ排出させる排出装置２０などから構成される。肥料の排出口であるホース１９の一端は、対応する植付装置４０の近傍に位置している。
【００３０】
なお、走行機体２は上述の構成に限定されるものではなく、作業部としての植付け部３が連結され、走行しながら植付け部３による苗の植え付け作業が可能な構成であれば良く、例えば、施肥装置１６を備えない構成であっても良い。また、走行機体２は、エンジン５が車体フレーム４の前後方向の略中央に配設されるミッドシップタイプであっても良い。また、動力回生装置は、動力伝達機構に伝達される動力に対する回生機能と駆動機能とを併せ持つ構成であれば良く、上述のように１つの電動モータによって構成されるものに限定されるものではない。例えば、動力回生装置は、動力を発生させる発動装置としての電動モータと、電力を発生させる発電装置としての電動モータとをそれぞれ備える構成であっても良い。また、電動モータは、エンジン５の動力を伝達する動力伝達機構のいずれかの構成要素に連動連結されていれば良く、その連結位置は限定されるものではない。
【００３１】
次に、作業部としての植付け部３は、苗マットが載せられる苗載台２１や複数の回転式の植付装置４０などを備える。植付け部３は、トップリンク２２及びロワーリンク２３などから構成される昇降リンク機構を介して、走行機体２の後部に連結され、走行機体２が備える図示せぬ油圧式の昇降装置によって昇降するように構成されている。
【００３２】
ここで、本実施形態の植付け部３は６条植えタイプである。苗載台２１は左右方向に一列に配設される６つの単位苗載台から構成され、前高後低に傾斜している。苗載台２１の下端部の後方には、６つの植付装置４０が左右方向に一列に配置されている。なお、６つの植付装置４０はそれぞれ６つの単位苗載台に対応しており、植付け部３は１つの単位苗載台に対して１つの植付装置４０を備える構成である。なお、植付け部３は６条植えタイプのものに限定されるものではなく、４条植えタイプや８条植えタイプなどであっても良い。
【００３３】
植付け部３は、苗載台２１の下方に、左右方向に延びるメインフレーム２４を有する。メインフレーム２４には、後方へ延びる３つの植付伝動ケース２５が設けられる。３つの植付伝動ケース２５の後端部の左右のそれぞれに、植付装置４０が配設される。メインフレーム２４の左右方向略中央には、センターケース２６が配設される。なお、詳細については後述するが、センターケース２６には、図示せぬギアなどの動力伝達機構が内蔵されており、エンジン５からの動力がセンターケース２６に設けられたここでは図示せぬ入力ドライブ軸に伝達される。また、植付伝動ケース２５の内部には、それぞれの植付伝動ケース２５に配設された２つの植付装置４０に、センターケース２６に伝達されたエンジン５からの動力を伝達するここでは図示せぬ動力伝達軸が内蔵されている。また、３つの植付伝動ケース２５のそれぞれの前部には、内蔵された動力伝達軸にギアなどの動力伝達機構を介して連動連結される動力回生装置としての電動モータ８０が配設される。なお、電動モータ８０は、上述の電動モータとは別の動力回生装置である。また、植付伝動ケース２５の下方には、苗の植え付け時に接地されるセンターフロート２７及び左右一対のサイドフロート２８を備える。
【００３４】
苗載台２１は、下部ガイドレール２９および上部ガイドレール３０を介して、メインフレーム２４及び植付伝動ケース２５に支持され、植付伝動ケース２５に対して左右往復摺動自在となるように構成されている。
【００３５】
回転式の植付装置４０は、図２、図３に示すように、植付伝動ケース２５に回転自在に支持されるロータリーケース４１と、ロータリーケース４１の両端に回転自在に支持される植付ケース４２などから構成される。ここで、図２は植付装置４０の要部を示す平面図であり、左側に設けられる植付伝動ケース２５に配設された植付装置４０を示し、図３は図２の植付装置４０の側面図である。ロータリーケース４１の内部には、植付ケース４２と連動連結する図示せぬギア等の動力伝達機構が内蔵されている。一方、植付ケース４２は、植付爪４３とこの植付爪４３に沿って軸方向に進退可能なプッシュロッド４４などを有する。プッシュロッド４４の先端には、押し出し片４５が固定されており、押し出し片４５はプッシュロッド４４の進退に応じて植付爪４３に沿って摺動するように構成されている。
【００３６】
詳細については後述するが、植付装置４０は、ロータリーケース４１が図３に示す矢印Ａの方向（反時計回り）に一回転する際に、植付ケース４２がロータリーケース４１に対して時計回りに一回転するように構成されている。そして、植付装置４０は、植付爪４３が苗載台２１と圃場３１との間を往復運動するとともに、植付伝動ケース２５に対する植付爪４３の先端の軌跡は上下方向に長い楕円状閉ループ状の軌跡３２となるように構成されている。また、プッシュロッド４４は、植付爪４３の先端がロータリーケース４１の回転に伴ってその往復運動の下降下限点の近傍となる際に植付爪４３の先端に向かって前進し、植付爪４３の往復運動の下降下限点から上昇する際に植付爪４３の先端から後退するように構成されている。
【００３７】
このように構成される植付装置４０は、植付爪４３が苗載台２１の上方から下方に向かって下降する際に植付爪４３によって苗載台２１上の苗マットから苗を掻き取り、植付爪４３の先端の下降下限点の近傍において植付爪４３の先端が圃場３１へ差し込まれる。この時、プッシュロッド４４が前進することで押し出し片４５によって掻き取った苗を圃場に向かって押し出し、苗が圃場３１に植え付けられる。その後、植付爪４３は圃場３１から抜けるように上昇するとともに、プッシュロッド４４が後退する。
【００３８】
次に、エンジン５から植付け部３への動力の伝達経路について説明する。図４は株間変速装置５０の動力の伝達経路を説明するための図であり、図５は植付け部３の動力の伝達経路を説明するための図である。上述したように、エンジン５の動力は、出力部からＨＳＴを介してミッションケース６に伝達され、ミッションケース６で変速され、株間変速装置５０を介して植付け部３へ伝達される。なお、ミッションケース６に伝達されたエンジン５の動力は、左右のフロントアクスル、ドライブシャフト１５、その他の装置などにも分配されて伝達される。
【００３９】
株間変速装置５０は走行機体２の後部に設けられ（図１参照）、ミッションケース６からの動力が株間入力軸５１に伝達される。株間入力軸５１に伝達された動力は、順次、２段階に変速可能な複数のギアやシフターなどから構成される副株間変速機構５２、３段階に変速が可能な複数のギアやシフターなどから構成される主株間変速機構５３、植付クラッチ５４を介して、株間出力軸５５に伝達される。したがって、株間変速装置５０は、副株間変速機構５２と主株間変速機構５３とによって動力を６段階に変速可能な構成である。なお、主株間変速機構５３は、偏心ギアを含む構成であり、動力を２段階の等速及び１段階の不等速の３段階に変速が可能な構成である。また、株間変速装置５０は、植付クラッチ５４によって、株間入力軸５１に伝達された動力の株間出力軸５５への伝達を断接可能な構成である。また、株間変速装置５０は、株間入力軸５１に伝達された動力を、主株間変速機構５３の上流側において、施肥クラッチ５６を介して施肥出力軸５７へも伝達可能なように構成されており、上述の施肥装置１６は施肥出力軸５７と連動連結されている。
【００４０】
株間出力軸５５は、ＰＴＯ軸５８を介してセンターケース２６のドライブ入力軸５９に連動連結されている。センターケース２６には、左右の側面から突出して左右方向に延びる植付出力軸６０が設けられている。センターケース２６の内部には、ドライブ入力軸５９の動力を植付出力軸６０に伝達するギア等などから構成される動力伝達機構が内蔵されている。
【００４１】
また、センターケース２６には、植付出力軸６０と同様に、左右の側面から突出して左右方向に延びる横送り出力軸６１が設けられている。センターケース２６は、ドライブ入力軸５９に伝達された動力を、植付出力軸６０の上流側において、３段階に変速可能な複数のギアやシフターなどから構成される横送り変速機構６２を介して、横送り出力軸６１へも伝達可能なように構成されている。つまり、センターケース２６は、ドライブ入力軸５９に伝達された動力を、植付出力軸６０と横送り出力軸６１とに分配可能な構成である。そして、上述の苗載台２１は、横送り出力軸６１の回転によって、植付伝動ケース２５に対して左右往復摺動するように構成されている。
【００４２】
植付出力軸６０には、３つの植付伝動ケース２５にそれぞれ内蔵される３つの動力伝達軸６３がそれぞれベベルギア６４、６４を介して連動連結されている。なお、ベベルギア６４と動力伝達軸６３の間には、安全クラッチ６５がそれぞれ設けられている。安全クラッチ６５は、それぞれの動力伝達軸６３に所定以上の負荷が作用した際に動力伝達軸６３とベベルギア６４とにおける動力の伝達を遮断するように構成されている。ここで、植付出力軸６０は、３つの動力伝達軸６３に対応するように分割されるとともに、カップリング６６によって連結されている。
【００４３】
動力伝達軸６３の安全クラッチ６５の近傍にはギア６７、６７を介して動力回生装置としての電動モータ８０の出力軸６８が連結されている。詳細については後述するが、電動モータ８０は、動力伝達軸６３にトルクを付与する役割を果たし、動力伝達軸６３に生じるトルク変動を抑制させるものである。
【００４４】
動力伝達軸６３の後端部には、ベベルギア６９、６９を介して駆動軸７０が連結されている。駆動軸７０は、植付伝動ケース２５の後端部から左右に突出し、ロータリーケース４１が固定されている。ロータリーケース４１の内部には、サンギア７１と、サンギア７１に対して互いに逆方向から噛み合った二つの中間ギア７２、７２と、中間ギア７２にサンギア７１の反対方向から噛み合った二つの遊星ギア７３、７３とを備える。これらの各ギア７１、７２、７３は、ロータリーケース４１の長手方向に直線状に配置されている。また、各ギア７１、７２、７３は、偏心ギアや非円形ギアなどから構成される不等速伝達機構である。
【００４５】
サンギア７１は、駆動軸７０に回転可能に支持されるとともに、植付伝動ケース２５に対して回転不能に係止されている。中間ギア７２と遊星ギア７３は、ロータリーケース４１に回転可能に支持される。植付ケース４２は、遊星ギア７３に固定された支持軸７４に固定されている。植付ケース４２の内部には、ロータリーケース４１に対して回動不能に支持されるカム７５を備え、プッシュロッド４４の一端がカム７５に連動連結される。
【００４６】
そして、植付装置４０は、植付出力軸６０から動力伝達軸６３を介して伝達される動力によって駆動軸７０が回転することで、上述したように、ロータリーケース４１が回転するとともに、植付ケース４２がロータリーケース４１に対して逆方向に回転して、植付爪４３が苗載台２１と圃場３１との間を往復運動し、苗が圃場に植え付けられる。
【００４７】
なお、エンジン５から植付け部３へ動力を伝達する構成は、上述の構成に限定されるものではない。例えば、動力伝達軸６３などの軸に替わって、無端チェーンを用いて動力を伝達する構成であっても良い。
【００４８】
ここで、植付け部３による苗の植え付け間隔（株間）を一定とするために、走行機体２から植付け部３へ動力を伝達するＰＴＯ軸５８の回転速度は、走行機体２の走行速度に比例するようにミッションケース６で変速されるように構成されている。一方、苗の植え付け間隔を変更する際には、株間変速装置５０によって走行機体２の走行速度とＰＴＯ軸５８の回転速度との関係を変更することで、植付爪４３の先端の軌跡３２が変更され、苗の植え付け間隔を変更することができる。
【００４９】
なお、苗の植え付け間隔が広い、例えば、３７〜５０株／３．３ｍ２のような疎植状態では、植付爪４３によって植えつけられた苗が倒される場合がある。したがって、植付爪４３が往復運動の下降下限点の近傍となる際に高速となるように、株間変速装置５０によって不等速回転が植付け部３のドライブ入力軸５９に付与されるようにする。一方、苗の植え付け間隔が狭い、例えば、６０〜９０株／３．３ｍ２のような密植状態では、ドライブ入力軸５９に等速回転が付与されるようにする。
【００５０】
次に、動力伝達軸６３に連動連結された動力回生装置としての電動モータ８０の制御構成について説明する。図６は電動モータ８０の制御構成のブロック図である。図６に示すように、田植機１は、走行機体２に、制御部Ｃ、バッテリ８１、電力変換装置８２などを備え、植付け部３に、動力回生装置としての電動モータ８０、トルク検出装置８３などを備える。電動モータ８０、電力変換装置８２、トルク検出装置８３などは、制御部Ｃと接続されている。また、電動モータ８０は、電力変換装置８２を介してバッテリ８１と接続されている。なお、電動モータ８０、電力変換装置８２、トルク検出装置８３は、３つの動力伝達軸６３の各々に対応して設けられている。
【００５１】
制御部Ｃは、種々の設定値や、各種センサによる検出値等の入力信号を読み込むとともに、制御信号を出力することで、走行機体２、植付け部３の動作を制御するものであり、演算処理及び制御処理を行う処理装置、情報が格納される主記憶装置などから構成されている。制御部Ｃは、例えば、処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えるマイクロコンピュータである。主記憶装置には、本実施形態に係る動作を実行するための制御プログラムや、各種情報などが格納されている。なお、これらの各種プログラムや情報などは、制御部Ｃとは別体として設けられる記憶装置に格納され、制御部Ｃが読み出す形態であっても良い。
【００５２】
バッテリ８１は、充電が可能な二次電池であり、鉛蓄電池やリチュウムイオン電池などである。電力変換装置８２は、直流電力を交流電力に変換可能であるとともに、交流電力を直流電力に変換可能な構成であり、直流電力を交流電力に変換するインバータや、交流電力を直流電力に変換するコンバータなどを備えている。電動モータ８０は、動力を発生させる発動装置または電力を発生させる発電動装置として機能するように構成されている。そして、電動モータ８０が発動装置として作動される場合には、バッテリ８１の電力が電力変換装置８２を介して電動モータ８０に供給されるように構成されている。一方、電動モータ８０が発電装置として作動される場合には、電動モータ８０によって発電された交流電力が電力変換装置８２を介してバッテリ８１に充電されるように構成されている。トルク検出装置８３は、動力伝達軸６３に生じるトルクを検出するように構成されており、動力伝達機構に伝達される動力値をトルクとして検出する検出装置である。そして、トルク検出装置８３の検出信号は、制御部Ｃに送信される。なお、トルク検出装置８３は、動力伝達機構のトルクを検出することができれば良く、例えば、駆動軸７０のトルクを検出するように構成されても良い。
【００５３】
制御部Ｃは、モータ制御部Ｃ１を有している。モータ制御部Ｃ１は、例えばプログラムによって構成される。モータ制御部Ｃ１は、動力伝達軸６３に生じるトルクであるトルク検出装置８３の検出信号に基づいて、電動モータ８０の発動装置または発電装置としての動作を切り替えるとともに、電力変換装置８２の動作を制御して、動力伝達軸６３に生じるトルク変動を抑制させるように（一定のトルクとなるように）構成されている。ここで、電動モータ８０を発動装置として作動させて動力伝達軸６３の回転をアシストすることによって、動力伝達軸６３に生じるトルクを減少させることができる。一方、電動モータ８０を発電装置として作動させて動力伝達軸６３の回転に抵抗を付与することによって、動力伝達軸６３に生じるトルクを増加させることができる。なお、電動モータ８０を発電装置として作動させた際に発生する電力は、バッテリ８１に充電される。つまり、電動モータ８０は、動力伝達機構である動力伝達軸６３に伝達される動力に対する回生機能と駆動機能とを併せ持つように構成されている。そして、モータ制御部Ｃ１は、電動モータ８０の発動装置または発電装置としての動作の切り替えによって、動力伝達軸６３に生じるトルクを増減させることで、動力伝達軸６３に生じるトルク変動を抑制させるように構成されている。したがって、モータ制御部Ｃ１は、動力回生装置としての電動モータ８０を作動させ、動力伝達軸６３に伝達される動力の変動としてのトルク変動を抑制させるように構成されている。
【００５４】
次に、モータ制御部Ｃ１による電動モータ８０の動作の制御について説明する。なお、植付け部３は３つの電動モータ８０を備える構成であるが、いずれも同様の制御がなされるので、以下では１つの電動モータ８０を取り上げて説明する。上述したように、苗の植え付け間隔が広い疎植状態で苗を植え付ける際には、植付爪４３が往復運動の下降下限点の近傍となる際に高速となるように、株間変速装置５０によって不等速回転が植付け部３のドライブ入力軸５９に入力される。このような状態において、動力伝達軸６３に発生するトルク変動は、ロータリーケース４１が一回転する間（植付爪４３が苗載台２１上の苗を掻き取り、圃場３１への苗を植え付け、再度苗を掻き取る間）に２回のピークを有する周期的な変動となり、例えば、図７に示すようなトルク変動が発生がする。ここで、図７は動力伝達軸６３に発生するトルクの一例が示された概略図である。なお、図７において、曲線Ｌ１は発生トルクを示す線であり、直線Ｌ２は発生トルクの平均値を示す線であり、横軸がロータリーケース４１の回転角度であり、縦軸がトルクである。
【００５５】
モータ制御部Ｃ１は、図８に示すように、電動モータ８０の発動装置または発電装置としての動作の切り替えによって、このような動力伝達軸６３に生じるトルクの変動を抑制させるように構成されている。なお、図８は、電動モータ８０の動作の制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【００５６】
モータ制御部Ｃ１は、図７における、発生トルク（曲線Ｌ１）が平均値（直線Ｌ２）より大である場合、つまり区間８５においては、電動モータ８０を発動装置として作動させて動力伝達軸６３に生じるトルクを減少させ、発生トルク（曲線Ｌ１）が平均値（直線Ｌ２）以下である場合、つまり区間８６においては、電動モータ８０を発電装置として作動させて動力伝達軸６３に生じるトルクを増加させることによって、動力伝達軸６３に生じるトルク変動を抑制させるように構成されている。
【００５７】
モータ制御部Ｃ１は、トルク検出装置８３の検出信号、つまり、動力伝達軸６３のトルクの値を読み込む（ステップＳ１）。なお、モータ制御部Ｃ１は、所定の期間における動力伝達軸６３のトルクの値を経時的に読み込み記憶する。そして、モータ制御部Ｃ１は、ステップＳ１にて読み込まれた動力伝達軸６３のトルクの値の平均値を算出し、閾値として記憶する（ステップＳ２）。ここで、この閾値は、図７における直線Ｌ２が示す値に相当する。
【００５８】
次に、モータ制御部Ｃ１は、トルク検出装置８３の検出信号である動力伝達軸６３のトルクの値を読み込む（ステップＳ３）。そして、モータ制御部Ｃ１は、ステップＳ３にて読み込まれた動力伝達軸６３のトルクの値と、ステップＳ２にて記憶された閾値（平均値）との大小を判定する（ステップＳ４）。この大小関係によって、動力伝達軸６３に生じているトルクが閾値（平均値）より大であるか、または閾値以下であるかを識別することができる。なお、モータ制御部Ｃ１における読み込まれたトルクの値と閾値との大小の判定方法は特に限定されるものではなく、例えば、読み込まれたトルクの値から閾値を減じた値の正負によって判定する。
【００５９】
ステップＳ４にて、読み込まれたトルクの値が閾値より大である場合には、モータ制御部Ｃ１は、電動モータ８０を発動装置として作動させて動力伝達軸６３の回転をアシストさせる（ステップＳ５）。そして、モータ制御部Ｃ１は、トルク検出装置８３によってトルクの値を読み込み（ステップＳ３）、ステップＳ４を繰り返す。
【００６０】
一方、ステップＳ４にて、読み込まれたトルクの値が閾値以下である場合には、モータ制御部Ｃ１は、電動モータ８０を発電装置として作動させて動力伝達軸６３の回転に抵抗を付与させる（ステップＳ６）。なお、モータ制御部Ｃ１は、電動モータ８０によって発電された交流電力を電力変換装置８２を介してバッテリ８１に充電させる。また、モータ制御部Ｃ１は、ステップＳ３にて読み込まれたトルクの値と、予め記憶されている所定の判定値との大小を判定する（ステップＳ７）。ここで、ステップＳ７は、植付け部３が駆動しているかを判定するものであり、判定値はゼロに近いものである。また、モータ制御部Ｃ１における読み込まれたトルクの値と判定値との大小の判定方法は特に限定されるものではなく、ステップＳ３と同様に、例えば、トルクの値から判定値を減じた値の正負によって判定する。
【００６１】
ステップＳ７にて、読み込まれたトルクの値が判定値より大である場合には、モータ制御部Ｃ１は、トルク検出装置８３によってトルクの値を読み込み（ステップＳ３）、ステップＳ４を繰り返す。一方、ステップＳ７にて、読み込まれたトルクの値が判定値以下である場合には、モータ制御部Ｃ１は、電動モータ８０を停止して制御を終了する。なお、モータ制御部Ｃ１のステップＳ３及びステップＳ４による電動モータ８０の発動装置または発電装置としての動作の切り替えは、所定のサンプリング周期で行うものであり、例えば０．１秒周期で行う。
【００６２】
そして、田植機１は、上述のように、モータ制御部Ｃ１によって、トルク検出装置８３の検出値に基づいて電動モータ８０を発動装置または発電装置として作動させ、動力伝達軸６３に生じるトルク変動を抑制させる。したがって、動力伝達軸６３を含むドライブ入力軸５９から駆動軸７０の間における回転軸や回転軸を連動連結するベベルギアなどから構成される動力伝達機構におけるトルク変動を抑制させることができる。つまり、植付装置４０への動力の伝達が良好となる。そして、この動力伝達機構におけるねじり振動やガタつきが防止され、苗の植え付けの位相がずれるなどの植え付け不良を低減することができる。また、田植機１は、動力伝達軸６３に生じるトルク変動を抑制させる際に、より詳細には、電動モータ８０を発電装置として作動させて動力伝達軸６３に生じるトルクを増加させる際に、電動モータ８０によって発電された交流電力をバッテリ８１に充電させる構成である。つまり、田植機１は、動力伝達軸６３に生じるトルクの一部を回生することができるので、エネルギー効率の良い植え付け作業ができ、植付け部３で消費されるエネルギーの低減が図れる。
【００６３】
ここで、電動モータ８０の発動装置または発電装置として作動の切り替えの判定に用いる閾値は、予め設定されるものではなく、動力伝達軸６３に生じるトルクの平均値として算出される。したがって、経験則などの左右されにくく、植付装置４０の作動状態に応じたものとなるので、効果的に動力伝達機構におけるトルク変動を抑制させることができる。
【００６４】
なお、電動モータ８０を用いた動力伝達軸６３（動力伝達機構）に生じるトルク変動の抑制は、疎植状態で苗を植え付ける際、つまり、株間変速装置５０によって不等速回転の動力が植付け部３のドライブ入力軸５９に入力される際に限定されるものではない。ここで、苗の植え付けの際に植付装置４０に加わる負荷は、一定な負荷ではなく、植付爪４３によって苗を掻き取る際に大きくなる変動負荷である。また、植付装置４０は、ロータリーケース４１に２つの植付ケース４２が回転可能に取り付けられ、２つの植付ケース４２はそれぞれロータリーケース４１に対して不等速回転をする構成である。したがって、等速回転の動力がドライブ入力軸５９に入力される際であっても、植付け部３の動力伝達機構にトルク変動が生じる場合がある。このような場合においても、田植機１は、電動モータ８０を用いて動力伝達軸６３に生じるトルク変動を抑制することで、上述の場合と同様の効果を得ることができ、苗の植え付け不良を低減するとともに、エネルギー効率の良い植え付け作業をすることができ、植付け部３で消費されるエネルギーの低減が図れる。
【００６５】
また、モータ制御部Ｃ１による、電動モータ８０の動作の制御は、上述の構成に限定されるものではない。モータ制御部Ｃ１は、トルク検出装置８３の検出値に基づいて、電動モータ８０を発動装置または発電装置として作動させ、エンジン５の動力を植付装置４０へ伝達する動力伝達機構にトルクを付与し、動力伝達機構に生じるトルク変動を抑制するように構成されていれば良い。例えば、モータ制御部Ｃ１は、上述のステップＳ１及びステップＳ２による、閾値（動力伝達軸６３に生じるトルクの平均値）の算出を所定の周期で行い、閾値を書き換える構成であっても良い。このような構成にすることで、動力伝達軸６３に生じるトルク変動をより効果的に抑制することができる。
【００６６】
また、モータ制御部Ｃ１は、トルク変動の振幅が所定の値以上の場合に、電動モータ８０の動作を制御して、動力伝達軸６３に生じるトルク変動を抑制するように構成されても良い。このような構成にすることで、不必要に電動モータ８０を作動させることがなく、エネルギー効率が良く、使い勝手が良い。
【００６７】
また、モータ制御部Ｃ１は、バッテリ８１の電力の残量に応じて、電動モータ８０を発動装置として作動させないように構成されても良い。このような構成にすることで、バッテリ８１の電力不足による走行機体２の走行不良などを防止することができる。
【００６８】
また、電動モータ８０の位置は上述の構成に限定されるものではない。電動モータ８０は、エンジン５の動力を植付装置４０へ伝達する動力伝達機構のいずれかの構成要素に連動連結されていれば良い。例えば、電動モータ８０は、駆動軸７０や、動力伝達軸６３と駆動軸７０とを連結するベベルギヤ６９などに連動連結される構成であっても良い。なお、トルク変動を抑制する観点において、電動モータ８０は、植付装置４０近傍の動力伝達機構に連動連結されることが好ましい。ここで、動力伝達機構におけるトルク変動の発生源は、植付装置４０であり、発生源の近傍に電動モータ８０を連動連結させることで、より効果的にトルク変動を抑制することができる。
【００６９】
また、１つの電動モータ８０を植付出力軸６０に連動連結させる構成であっても良い。また、走行機体２の側に１つの電動モータ８０を備える構成であっても良く、例えば、株間出力軸５５に連動連結させる構成であっても良い。このような構成にすることで、１つの電動モータ８０によって動力伝達機構に生じるトルク変動を抑制することができる。また、電動モータ８０を複数の位置に配置する構成であっても良く、動力伝達軸６３の各々に対応する上述の電動モータ８０とともに、株間出力軸５５に連動連結される別の電動モータを備える構成であっても良い。このような構成にすることで、動力伝達機構の上流側（エンジン５側）と下流側（植付装置４０側）との間で段階的にトクル変動を抑制することができ、より効果的にトクル変動を抑制することができる。
【００７０】
なお、動力回生装置は、上述の電動モータ８０に限定されるものではなく、動力伝達機構に伝達される動力に対する回生機能と駆動機能とを併せ持つ構成であれば良い。例えば、動力回生装置は、作動油を用いる構成であってもよく、油圧モータ、およびアキュムレータやフライホイールなどから構成されるものであっても良い。また、動力伝達機構に伝達される動力値を検出する検出装置は、上述のトクル検出装置８３に限定されるものではない。例えば、動力伝達機構が作動油を用いてエンジン５の動力を伝達する構成の場合には、動力伝達機構に伝達される動力値を作動油の圧力として検出する圧力検出装置であっても良い。
【００７１】
また、田植機１は上述の構成に限定されるものではない。例えば、田植機１は、植付け部３（植付装置４０）をエンジン５の動力ではなく、電動モータ８０の動力によって駆動させることができる構成であっても良い。図示による説明は省略するが、例えば、上述の田植機１において、走行機体２には前輪７のトルクを検出する駆動輪トルク検出装置を備え、制御部Ｃには更にモータ駆動制御部を備える構成とする。
【００７２】
駆動輪トルク検出装置は、前輪７に生じるトルクを検出するように構成されており、駆動輪トルク検出装置の検出信号は、制御部Ｃに送信される。なお、駆動輪トルク検出装置は、走行機体２の駆動輪のトルクを検出することができれば良く、後輪８に生じるトルクを検出するように構成されていいても良い。
【００７３】
モータ駆動制御部は、例えばプログラムによって構成される。モータ駆動制御部は、駆動輪としての前輪７に生じるトルクである駆動輪トルク検出装置の検出信号に基づいて、株間変速機構５０の植付クラッチ５４の動作と、電動モータ８０の動作と、電力変換装置８２の動作を制御して、電動モータ８０によって植付け部３を駆動させるように構成されている。
【００７４】
そして、モータ駆動制御部は、駆動輪トルク検出装置の検出値が所定の値以上である場合には、植付クラッチ５４を作動させて植付け部３へ伝達するエンジン５の動力を断ち、電動モータ８０を発動装置として作動させて植付け部３を駆動させるように構成されている。つまり、電動モータ８０を植付け部３の駆動源として作動させる。一方、モータ駆動制御部は、駆動輪トルク検出装置の検出値が所定の値より小の場合には、植付クラッチ５４、電動モータ８０、電力変換装置８２の動作の制御を行わないように構成されている。つまり、このような場合には、モータ制御部Ｃ１によって電動モータ８０の動作の制御が行われる。
【００７５】
このような構成にすることで、田植機１は、例えば、走行機体２が高出力を必要とする際に、植付け部３を電動モータ８０によって駆動させ、エンジン５の負荷が増加することを抑制することができ、エネルギー効率の良い植え付け作業が可能となる。なお、このような構成の場合において、センターケース２６の内部に植付クラッチ５４と同様の動力の断接が可能なクラッチ装置を設け、植付クラッチ５４に替わってこのクラッチ装置の動作を制御する構成としても良い。このような構成にすることで、電動モータ８０はＰＴＯ軸５８を回転することがなく、よりエネルギー効率の良い植え付け作業が可能となり、植付け部３で消費されるエネルギーの低減が図れる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の農作業機は、水田に苗を移植する田植機に限定されるものではなく、エンジンと制御部とを有する走行機体と、走行機体に連結される作業部と、を備えるあらゆる農作業機に適用することができ、特に、回転式の植付装置を有する植付け部を備える苗移植機に有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１  田植機（農作業機）
２  走行機体
３  植付け部（作業部）
５  エンジン
４０  植付装置
５０  株間変速装置
５４  植付クラッチ
６３  動力伝達軸
８０  電動モータ（動力回生装置）
８１  バッテリ
８３  トルク検出装置（検出装置）
Ｃ  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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