JP2008125444A

JP2008125444A - 回転部材支持ユニット

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Publication number: JP2008125444A
Application number: JP2006314612A
Authority: JP
Inventors: Hideki Koizumi; 秀樹小泉
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】作業対象面に接触させることで、少なくともその重量を当該作業対象面に対して負荷させることが可能であり、且つ、作業対象面に接触させた状態で、回転部材の回転位置を一定に保つことが可能な回転部材支持ユニットを提供する。
【解決手段】所定方向に延出して立設された主軸８、主軸を回転自在に支持する複数の軸受2,4、駆動軸３８の回転力を主軸に伝達する少なくとも１組の歯車G1,G2、作業対象面に対して所定位置で回転する回転部材３２を備えた回転部材支持ユニットＵ１において、当該回転部材支持ユニットを作業対象面に対して接触移動させるための接面機構Ａｔを設け、当該接面機構により、前記ユニットを作業対象面に接触させることで、少なくとも当該ユニットの重量を当該作業対象面に対して負荷させるとともに、前記ユニットを作業対象面に接触させた状態で、当該回転部材の回転位置を一定に保つ。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、地表に生育する草木(例えば、芝生や雑草など)を根元付近から刈り払う作業に用いられる草刈機、刈払機及び芝刈機、あるいは電動工具などに関し、特に、これらに取り付けられた刈刃(回転刃)などの回転部材を軸支する回転部材支持ユニットの改良に関する。

図２(ａ),(ｂ)には、このような回転部材支持ユニットが備えられた草刈機の構成が一例として示されている。同図に示す構成において、かかる草刈機Ａには、直線状に延出した操作管３０と、当該操作管３０の一端側に設けられた回転部材支持ユニット(以下、回転刃ユニットという)Ｕ２と、当該操作管３０の他端側に設けられた駆動装置(エンジン)３４とが備えられている。
この場合、操作管３０には、その内部にエンジン３４で発生された駆動力(回転出力)により回転される駆動軸３８が設けられており、当該駆動軸３８は、軸受(以下、駆動軸軸受という)６によって回転自在に支持されている。なお、駆動軸３８のエンジン３４とは反対側の端部には、歯車(同、駆動軸歯車という)Ｇ１が設けられており、駆動軸軸受６は、当該駆動軸歯車Ｇ１に外嵌されて、当該駆動軸３８を回転自在に支持している。

また、回転刃ユニットＵ２には、所定方向に延出して立設された主軸８と、当該主軸８を回転自在に支持する２つの軸受(以下、回転刃側軸受２(図２(ｂ)の下側の軸受)及び歯車側軸受４(同図の上側の軸受)という)と、駆動軸３８の回転力を主軸８に伝達するために、当該駆動軸３８及び主軸８の一端側(図２(ｂ)の左端側及び上端側)にそれぞれ設けられて相互に噛合する１組の歯車(同、駆動軸歯車Ｇ１(図２(ｂ)の右側の歯車)及び主軸歯車Ｇ２(同図の左側の歯車)という)と、主軸８の他端側(図２(ｂ)の下端側)に取り付けられて、作業対象面(地表面)に対して所定位置で回転する回転部材(刈刃)３２とが備えられている。

なお、この場合、主軸８は、草刈機Ａの使用状態において略垂直方向に延出するように立設されており、駆動軸３８は、当該主軸８に対して所定の傾斜角度(駆動軸３８と主軸８との間に形成される角度)を成して傾斜し、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２を介して当該主軸８と連結されている。
また、回転刃側軸受２は、主軸８の延出方向の略中間、別の捉え方をすれば、刈刃３２と主軸歯車Ｇ２の間に位置付けられており、一方、歯車側軸受４は、刈刃３２とは反対側の主軸８の端部(図２(ｂ)の上端部)に位置付けられている。さらに、操作管３０には、作業者を刈刃３２から保護するための保護カバー４２が、当該刈刃３２寄りの所定位置に設けられている。

このような構成によれば、エンジン３４が駆動軸３８を回転させると、当該回転力は駆動軸歯車Ｇ１を介して主軸歯車Ｇ２に伝達され、当該回転力によって主軸８を回転させることができる。これにより、エンジン３４から発生した回転力の方向を変更するとともに、その速度を減速させながら、主軸８に取り付けられた刈刃３２を回転させることができる。そして、作業者は、操作管３０のエンジン３４寄りの所定位置に取り付けられた操作ハンドル３６により草刈機Ａの全体を支えるとともに、例えば、刈刃３２を左右方向に旋回移動させることで、草木を刈り払うことができる。

その際、作業者は、操作管３０の所定位置に設けられた帯状バンド(図示しない)などによって、肩や腰に草刈機Ａを固定して携帯し、刈り払い作業を行う。このように、草刈機Ａは、作業者の腕力だけで支持される訳ではないため、誰でも刈り払い作業を比較的軽快に行うことができるとともに、当該作業による作業者の疲労も軽減することができることから、業務用のみならず一般家庭用としても急速に普及している。

このような一般家庭への普及に伴って、かかる草刈機に対し、従来からその利便性の向上や安全性の向上を図るために各種の方策が講じられている。例えば、特許文献１においては、連結管(操作管)の角度を任意に変更することが可能な草刈機の構成が開示されており、これにより、傾斜地でも草木の刈り払い作業を軽快に行うことなどを可能とし、当該草刈機における利便性の向上を実現している。一方、例えば、特許文献２においては、容易且つ確実に刈刃(回転刃)を主軸に取り付けることが可能な草刈機の構成が開示されており、これにより、刈刃(回転刃)が主軸から外れることを有効に防止することができ、当該草刈機における安全性の向上を実現している。
特開２００４−１９４５２１号公報特開平８−１３０９５９号公報

ところで、上述したように、かかる草刈機によれば、誰でも比較的軽快に刈り払い作業を行うことができる一方で、当該草刈機の全重量を作業者の身体全体で支えた状態で刈り払い作業を行う必要があるため、当該刈り払い作業が長時間に及んだ場合、疲労の蓄積など作業者に対して過度の負担が強いられてしまう。

かかる刈り払い作業中、例えば、地表が平坦面である場合や、緩やかな傾斜面である場合だけでも回転刃ユニットをこれらの地表面に接地させることができれば、身体への草刈機重量の負担が軽減され、より長時間作業を続けることが可能となるとともに、より広い範囲を作業することも可能となる。
例えば、回転刃ユニットを地表面に接地させる方法としては、当該回転刃ユニットや連結管(操作管)に継ぎ手を取り付け、当該継ぎ手に対してキャスタを装着させる方法がある。これにより、当該キャスタを介して回転刃ユニットを地表面に接地させることができるとともに、この状態、すなわち、地表面に接地させた状態で当該回転刃ユニットを自由に移動可能とすることができる。

しかしながら、かかるキャスタの装着により、回転刃ユニットを地表面に接地させた状態で、草刈機が自由に移動可能となる一方で、刈り取った草木が当該キャスタに絡みつき、かえって草刈機の取り回しが不便となってしまう場合がある。

また、例えば、地表が軟らかい場合や地表に凹凸がある場合などにおいては、草刈機をこれらの地表面から浮かせて使用しなければならず、キャスタと継ぎ手の重量増加に加え、当該キャスタの高さ分だけ高い位置で草木を刈り払うことになり、当該草木を根元から刈り払うことができなくなってしまう場合もある。この場合、地表の状態によってキャスタを着脱させることで、常に草木を根元から刈り払うことは可能であるが、地表の状態に応じたキャスタの着脱を余儀なくされ、刈り払い自体の作業効率が著しく低下してしまうこととなり、好ましくない。

本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、作業対象面に接触させることで、少なくともその重量を当該作業対象面に対して負荷させることが可能であり、且つ、作業対象面に接触させた状態で、回転部材の回転位置を一定に保つことが可能な回転部材支持ユニットを提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明に係る回転部材支持ユニットには、所定方向に延出して立設された主軸と、当該主軸を回転自在に支持する複数の軸受と、駆動装置によって回転される駆動軸の回転力を主軸に伝達するために、当該駆動軸及び主軸の一端側にそれぞれ設けられて相互に噛合する少なくとも１組の歯車と、主軸の他端側に取り付けられ、作業対象面に対して所定位置で回転する回転部材とが備えられている。
この場合、かかる回転部材支持ユニットにおいては、当該回転部材支持ユニットを作業対象面に対して接触移動させるための接面機構が設けられており、当該接面機構は、前記ユニットを作業対象面に接触させることで、少なくとも当該ユニットの重量を当該作業対象面に対して負荷させているとともに、前記ユニットを作業対象面に接触させた状態で、前記回転部材の回転位置を一定に保っている。

一例として、接面機構は、前記作業対象面と接触することのない常時回転部、当該作業対象面と接触可能な回転可能部、及び当該常時回転部と回転可能部とを相対回転可能に支持する軸受とを備えている。この場合、常時回転部は、前記回転部材の回転中、常に当該回転部材とともに回転するのに対し、回転可能部は、前記作業対象面に接触された状態では回転せずに停止し、当該作業対象面と非接触に対向された状態では前記回転部材とともに回転する。
なお、主軸には、回転部材として、地表に生育する草木を根元付近から刈り払うための刈刃を取り付けることができる。

本発明の回転部材支持ユニットによれば、当該回転部材支持ユニットを作業対象面に対して接触移動させるための接面機構を設けることで、前記ユニットを作業対象面に接触させ、少なくとも当該ユニットの重量を当該作業対象面に対して負荷させることができる。併せて、回転部材支持ユニットを作業対象面に接触させた状態で、回転部材の回転位置を一定に保つことができる。
この結果、作業者の作業負荷を大幅に軽減させることができ、当該作業を長時間継続しても、その際の疲労を格段に軽減させることができ、広い範囲に亘る作業であっても容易に行うことができる。

以下、本発明の実施形態に係る回転部材支持ユニットについて、添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、例えば、草刈機、刈払機及び芝刈機、あるいは電動工具などに搭載される回転部材支持ユニットとして適用することができる。すなわち、本発明は、主軸が所定方向に延出して立設され、当該主軸とともに回転する各種の回転部材を軸支する回転部材支持ユニットに適用することができるが、以下では、地表に生育する草木を根元付近から刈り払うための刈刃(回転刃)が、回転部材として主軸へ取り付けられた草刈機に用いられる回転刃ユニットを一例として想定し、当該回転刃ユニットの構成について説明する。なお、この場合、本実施形態に係る草刈機の全体構成としては、上述した従来の草刈機Ａ(図２(ａ))と同様の構成を一例として想定する。また、本実施形態に係る回転刃ユニットの基本的な構成は、上述した従来の回転刃ユニットＵ２(図２(ｂ))と同様であるため、当該回転刃ユニットＵ２と同一若しくは類似の構成については、図面上で同一の符号を付して、その説明を省略若しくは簡略化する。

図１には、本発明の一実施形態に係る草刈機の回転刃ユニットＵ１(回転部材支持ユニット)が示されており、係る回転刃ユニットＵ１には、所定方向に延出した主軸８と、当該主軸８を回転自在に支持する複数の軸受2,4と、駆動装置(エンジン３４(図２(ａ)参照))によって回転される駆動軸３８の回転力を主軸８に伝達するために、当該駆動軸３８及び主軸８の一端側(図１の左端側及び上端側)にそれぞれ設けられて相互に噛合する少なくとも１組の歯車G1,G2と、主軸８の他端側(図１の下端側)に取り付けられ、作業対象面(本実施形態においては、一例として、地表面)に対して所定位置で回転する回転部材(刈刃３２)とが備えられている。

なお、主軸８、軸受2,4及び歯車G1,G2は、筒状を成す所定のケース４０内にそれぞれ収容されており、刈刃３２は、締結部材(一例として、六角ボルト)２２で主軸８に締結固定され、当該ケース４０の外側(図１の下側)に取り付けられている。この場合、主軸８には、その一端側(図１の下端側)に対し、例えば、締結部材(六角ボルト)２２を挿入可能で、その周部に当該締結部材(六角ボルト)２２の螺旋状溝(雄ねじ部)と螺合可能な螺旋状溝(雌ねじ部)が形成されたボルト穴を予め設けておけばよい。

また、主軸８は、草刈機の使用状態において略垂直方向に延出するように立設されているのに対し、駆動軸３８は、当該主軸８に対して所定の傾斜角度(駆動軸３８と主軸８との間に形成される角度)を成して傾斜し、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２を介して当該主軸８と連結されている。なお、当該傾斜角度は、例えば、草刈機の使用環境や使用目的などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しないが、一例として、本実施形態においては、駆動軸３８が主軸８に対して約１２０°(別の捉え方をすると、刈刃３２に対して約３０°)の傾斜角度を成して傾斜するように構成している(図１)。

図１に示す構成において、回転刃ユニットＵ１には、一例として、２つの軸受(回転刃側軸受２(同図の下側の軸受)及び歯車側軸受４(同図の上側の軸受))が設けられており、当該回転刃側軸受２及び当該歯車側軸受４は、主軸８に外嵌されるとともに、ケース４０に内嵌されて、当該主軸８を回転自在に支持している。この場合、一例として、回転刃側軸受２は、主軸８の延出方向の略中間、別の捉え方をすれば、刈刃３２と歯車Ｇ２(後述する主軸歯車)の間に位置付けられており、歯車側軸受４は、刈刃３２とは反対側の主軸８の端部(図１の上端部)に位置付けられている。その際、回転刃側軸受２は、主軸８に外嵌された刈刃押さえ蓋１８に内輪を当接させて、当該主軸８の延出方向(図１の上下方向)に位置決めされている。

また、図１に示す構成において、回転刃ユニットＵ１には、一例として、１組の歯車(駆動軸歯車Ｇ１(図１の右側の歯車)及び主軸歯車Ｇ２(同図の左側の歯車))が設けられており、当該駆動軸歯車Ｇ１は駆動軸３８に外嵌され、当該主軸歯車Ｇ２は主軸８に外嵌されて、相互に噛合している。これにより、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２は、エンジン３４(図２(ａ))から発生した回転力の方向を変更するとともに、その速度を減速させながら、主軸８に取り付けられた刈刃３２を回転させており、いわゆる変速機の機能を果たしている。

なお、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２の種類、大きさ、形状及び歯の数やピッチなどは、例えば、駆動軸３８及び主軸８の大きさ、両軸の位置関係などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。例えば、本実施形態に係る草刈機のように、駆動軸３８と主軸８とが所定の傾斜角度(例えば、約１２０°)を成して連結される構成の場合(図１参照)、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２としては、すぐばかさ歯車、はすばかさ歯車及びまがりばかさ歯車などのかさ歯車を適用すればよい。

本実施形態において、回転部材支持ユニットである回転刃ユニットＵ１には、当該回転刃ユニットＵ１を作業対象面である地表面に対して接触移動させるための接面機構Ａｔが設けられている。かかる接面機構Ａｔは、回転刃ユニットＵ１を地表面に接触させることで、少なくとも回転刃ユニットＵ１の重量を当該地表面に対して負荷させている。すなわち、接面機構Ａｔを地表面と接触させることで、作業者に対する回転刃ユニットＵ１の重量負荷、さらには、草刈機の重量負荷を軽減させることができる。
また、接面機構Ａｔは、回転刃ユニットＵ１を地表面に接触させた状態で、刈刃３２の回転位置を一定に保っている(定位置に位置付けている)。

この場合、接面機構Ａｔは、地表面と接触することのない常時回転部、地表面と接触可能な回転可能部、及び当該常時回転部と回転可能部とを相対回転可能に支持する軸受とを備えている。常時回転部は、刈刃３２の回転中、常に当該刈刃３２とともに回転するのに対し、回転可能部は、地表面に接触された状態では回転せずに停止し、地表面と非接触に対向された状態では刈刃３２とともに回転する。
図１に示す構成においては、接面機構Ａｔの常時回転部として、刈刃３２を押さえ付けて所定位置へ回転自在に固定するための刈刃押さえ１０が設けられているとともに、回転可能部として、地表面と対向可能に位置付けられ、当該地表面と接触可能なスライダ１２が設けられている。
なお、かかる刈刃押さえ１０とスライダ１２とは、転がり軸受(以下、スライダ軸受という)１４によって相対回転可能に支持されており、当該スライダ軸受１４は、スライダ１２が取り付けられたハウジング１６と刈刃押さえ１０との間に介在されている。

刈刃押さえ１０は、その外径がケース４０の主軸８を覆う部分の径よりも大きく、刈刃３２の径よりも小さく設定された略円柱状を成しており、その中心部に主軸８を挿通するための貫通孔１０ｈを有している。また、貫通孔１０ｈの一方側(図１の下側)の開口周縁には、締結部材(一例として、六角ボルト)２２の頭部を収容するために、当該貫通孔１０ｈと同心の凹円柱状に形成した締結部材収容穴１０ｄが設けられている。さらに、締結部材収容穴１０ｄの近傍には、スライダ軸受１４を固定するとともに、ハウジング１６の一部を収容して非接触状態に位置付けるための凹環状の取付穴１０ｅが、当該締結部材収容穴１０ｄを周方向に沿って取り囲むように設けられている。
なお、刈刃押さえ１０の大きさや形状、並びに貫通孔１０ｈ、締結部材収容穴１０ｄ及び取付穴１０ｅの大きさや形状などは、図１に示す構成には特に限定されず、例えば、刈刃３２の大きさや主軸８の大きさなどに応じて任意に設定すればよい。

この場合、刈刃押さえ１０は、一方側の端面(図１の上端面)１０ａを刈刃３２に当接させて位置付けられ、当該刈刃３２を刈刃押さえ蓋１８へ押さえ付け、当該刈刃押さえ蓋１８との間に挟み付けるように、主軸８に対して締結部材(一例として、六角ボルト)２２によって締結固定されている。これにより、刈刃３２を主軸８に対し、当該主軸８とともに回転可能に取り付けることができる。

ここで、刈刃押さえ１０の貫通孔１０ｈは、その径を主軸８の一方側の端部(図１の下端部)の外径と略同一径に設定して形成されており、刈刃押さえ蓋１８にも、その中心部に同様の大きさの貫通孔１８ｈが刈刃押さえ１０の貫通孔１０ｈと連通可能に形成されている。また、刈刃押さえ蓋１８には、刈刃３２及び刈刃押さえ１０を係合させるために、貫通孔１８ｈの一方側(図１の下側)の開口周縁を凸状に***させて形成した凸状部１８ｂが設けられている。これに対し、刈刃押さえ１０には、刈刃押さえ蓋１８の凸状部１８ｂを係合させるために、貫通孔１０ｈの一方側(図１の上側)の開口周縁を凹状に窪ませて形成した、当該刈刃押さえ蓋１８の凸状部１８ｂの径と略同一径を成す凹状部１０ｂが設けられている。さらに、刈刃３２には、その中心部に刈刃押さえ蓋１８の凸状部１８ｂの径と略同一径を成す貫通孔３２ｈが形成されている。

これにより、各貫通孔18h,32h,10hに主軸８を挿通し、これらの貫通孔18h,32h,10hを同心上に位置付けることで、刈刃押さえ蓋１８、刈刃３２及び刈刃押さえ１０は、当該刈刃押さえ蓋１８の凸状部１８ｂに刈刃３２の貫通孔３２ｈを係合させるとともに、当該凸状部１８ｂを刈刃押さえ１０の凹状部１０ｂに係合させて位置付けることができる。この結果、これらを相互に密着させた状態で主軸８に対して取り付けることができ、当該主軸８とともに回転させることができる。
なお、各貫通孔18h,32h,10h、凸状部１８ｂ及び凹状部１０ｂの大きさや形状などは、刈刃押さえ蓋１８、刈刃３２及び刈刃押さえ１０を主軸８に対して取り付けることができ、これらを当該主軸８とともに回転させることができれば、特に限定されず、任意に設定すればよい。例えば、凸状部１８ｂ及び凹状部１０ｂを省略し、刈刃３２の貫通孔３２ｈを主軸８の一方側の端部(図１の下端部)の外径と略同一径に設定して形成してもよい。

また、スライダ軸受１４には、相対回転可能に対向して配置された一対の軌道輪(内輪１４ｉ及び外輪１４ｏ)と、当該内輪１４ｉの外周面及び外輪１４ｏの内周面に対し、相互に対向して形成された軌道面間へ転動可能に組み込まれた複数の転動体(玉)１４ｂとが備えられている。この場合、転動体(玉)１４ｂは、環状を成す保持器(図示しない)に形成されたポケット内に１つずつ回転自在に保持された状態で、内外輪14i,14oの軌道面間へ組み込まれている。これにより、各転動体(玉)１４ｂは、その転動面が相互に接触することなく、前記軌道面間を転動することができ、結果として、当該各転動体(玉)１４ｂが相互に接触して摩擦が生じることによる回転抵抗の増大や、焼付きなどを防止することができる。
なお、本実施形態においては、転動体１４ｂとして玉を適用しているが、例えば、接面機構Ａｔの構成や種類などに応じ、玉に代えて、各種のころ(円すいころ、円筒ころ及び球面ころなど)を適用してもよい。

かかるスライダ軸受１４の内輪１４ｉは、その内周面ｉ１を刈刃押さえ１０の取付穴１０ｅに当接させた状態で当該刈刃押さえ１０に対して締り嵌めされており、外輪１４ｏは、その外周面ｏ１をハウジング１６の内周面１６ａに当接させた状態で当該ハウジング１６に対してすきま嵌めされている。さらに、外輪１４ｏは、その一方側の端面(図１の下端面)に止め輪２０を係合させることで、垂直方向(同図の上下方向)に対して位置決めされているとともに、当該ハウジング１６からの抜け落ちが防止されている。これにより、外輪１４ｏがハウジング１４に対して位置決め固定されるとともに、内輪１４ｉが刈刃押さえ１０に対して位置決め固定される。
なお、この場合、止め輪２０は、その外径が外輪１４ｏの外径よりも大きく、その内径が外輪１４ｏの外径よりも小さく、且つ、内径よりも大きな環状を成しており、ハウジング１６の内周面１６ａには、止め輪２０を装着させる装着溝が、内周面１６ａに沿って連続して設けられている。

このように、スライダ軸受１４(具体的には、内輪１４ｉ)を刈刃押さえ１０に対して締り嵌めすることで、当該スライダ軸受１４が刈刃押さえ１０から抜け落ちる(脱落する)ことを確実に防止することができるとともに、刈り払い作業中の振動による内輪１４ｉと刈刃押さえ１０との摩擦を防止し、これに伴うフレッチング摩耗の発生を有効に抑制することができる。

一方、スライダ軸受１４(具体的には、外輪１４ｏ)をハウジング１６に対してすきま嵌めするとともに、止め輪２０により垂直方向(図１の上下方向)に対して位置決めすることで、刈り払い作業中の発熱による当該スライダ軸受１４の熱膨張によって、ラジアルすきまが過少となることを有効に防止することができる。また、このような固定方法とすることで、スライダ軸受１４をハウジング１６に対して容易に組み付けることも可能となる。

ハウジング１６は、円筒状を成す本体部１６ｍと、スライダ１２を取り付けるためのスリンガ部１６ｆ、及びスライダ軸受１４の外輪１４ｏを係合させるための係合部１６ｇとで構成されている。この場合、本体部１６ｍは、その外径を刈刃押さえ１０の取付穴１０ｅの外径よりも僅かに小さく、その内径をスライダ軸受１４の外径(外輪１４ｏの外径)と略同一径に設定した円筒状に構成されている。また、スリンガ部１６ｆは、本体部１６ｍの一方側の端部(図１の下端部)に連続し、略直角に拡径方向へ所定長さで全周に亘って平板状に延出されている。これに対し、係合部１６ｇは、本体部１６ｍの他端側の端部(図１の上端部)に連続し、略直角に縮径方向へ所定長さで全周に亘って平板状に延出されている。

なお、ハウジング１６の大きさや形状、すなわち、本体部１６ｍ、スリンガ部１６ｆ及び係合部１６ｇの大きさや形状などは、図１に示す構成には特に限定されず、例えば、刈刃押さえ１０の大きさやスライダ軸受１４の大きさなどに応じて任意に設定すればよい。例えば、スリンガ部１６ｆは、地表面側(図１の下側)及び刈刃３２側(同図の上側)のいずれかへ傾斜して延出させてもよいし、本体部１６ｍの全周に亘って設けることなく、周方向に沿って断続して設けてもよい。

そして、ハウジング１６は、その内周面１６ａにスライダ軸受１４の外輪１４ｏの外周面ｏ１を当接させ、当該外輪１４ｏを係合部１６ｇ及び止め輪２０によって垂直方向(図１の上下方向)へ位置決めした状態で、本体部１６ｍ及び係合部１６ｇを刈刃押さえ１０の取付穴１０ｅへ、当該取付穴１０ｅと接触しないように収容され、当該刈刃押さえ１０に対して位置決めされている。すなわち、一方側の端面(同図の上端面)１６ｃを刈刃押さえ１０の取付穴１０ｅの底面ｅ１と所定間隔を空けて対向させるとともに、外周面１６ｄを当該取付穴１０ｅの外周面ｅ２と所定間隔を空けて対向させた状態で、当該刈刃押さえ１０に対して位置決めされている。

別の捉え方をすれば、ハウジング１６は、スライダ軸受１４を介して刈刃押さえ１０にぶら下がった状態で、当該刈刃押さえ１０に対して位置決めされている。これにより、ハウジング１６と刈刃押さえ１０とは、スライダ軸受１４によって相対回転可能に支持され、刈刃押さえ１０をハウジング１６に対して回転可能な構成とすることができる。

また、ハウジング１６の一方側の端部(図１の下端部)、すなわち、本体部１６ｍとスリンガ部１６ｆとの連続部分には、スライダ１２が取り付けられている。スライダ１２は、その径を刈刃押さえ１０の外径と略同一径に設定した略円板状に構成され、一方側(地表面側(図１の下側))に所定の曲率半径を有する凸曲面状の接地部１２ｇが設けられ、他方側(刈刃３２側(同図の上側))に所定の大きさで突出した嵌合部１２ｄが設けられている。この場合、嵌合部１２ｄは、スライダ１２をハウジング１６に対して嵌合させるため、その径をハウジング１６(本体部１６ｍ)の内径と略同一径に設定した円柱状に構成されており、当該円柱部をハウジング１６側(図１の上側)へ所定高さ(同図の上下方向の距離)で突出させて形成されている。

一方、接地部１２ｇは、スライダ１２を地表面に対して接触させた状態で、草刈機を地表面に沿ってスムーズに移動させるため、所定の曲率半径で地表面側(図１の下側)へ所定の大きさでなだらかな曲面状に突出して形成されている。なお、接地部１２ｇの曲率半径は、例えば、草刈機が使用される際に想定される地表面の状態などに応じ、当該接地部１２ｇが当該地表面と滑らかに接触し、スライダ１２が当該地表面を滑りながら容易に移動することが可能となる任意の値に設定されるため、ここでは特に限定しない。
例えば、接地部１２ｇの曲率半径を小さく設定した場合、当該接地部１２ｇと地表面との接触面積(接地面積)が小さくなるため、硬い地表面での作業時において、当該地表面との間の摩擦抵抗を小さくでき、草刈機をスムーズに移動させることができる。これに対し、接地部１２ｇの曲率半径を大きく設定した場合、当該接地部１２ｇと地表面との接触面積(接地面積)が大きくなるため、軟らかい地表面での作業時において、草刈機が沈み難く、スムーズに移動させることができる。
一例として、図１に示す構成においては、接地部１２ｇの曲率半径がスライダ軸受１４の外径(具体的には、外輪１４ｏの外径)寸法の約３倍の大きさに設定されている場合を想定する。

かかるスライダ１２をハウジング１６に対して取り付ける場合には、まず、嵌合部１２ｄの周縁部をハウジング１６の内周面１６ａに当接させた状態で、当該スライダ１２を地表面側(図１の下側)からハウジング１６の本体部１６ｍ内へ挿入する。次いで、嵌合部１２ｄの基端部分がハウジング１６のスリンガ部１６ｆに当接するまで、スライダ１２を刈刃３２側(図１の上側)へ押し込む。これにより、スライダ１２をハウジング１６に対して締り嵌めにより嵌合固定させることができる。

このように、スライダ１２をハウジング１６に対して嵌合固定させることで、当該スライダ１２をハウジング１６へ容易に装着することができるとともに、ハウジング１６から容易に取り外すことができる。この結果、スライダ１２をいわゆるアタッチメントとして構成することが可能となり、例えば、厚さ(図１に示す距離Ｌ)の設定寸法が異なる各種のスライダ１２を、地表面の状態に応じて容易に付け替えることも可能となる。

なお、スライダ１２のハウジング１６に対する取付方法は、当該スライダ１２を容易にハウジング１６に対して着脱させることが可能であれば、上述したような嵌合固定には特に限定されず、例えば、各種の締結部材(ねじなど)により締結固定してもよい。
また、スライダ１２の大きさや形状、並びに接地部１２ｇ及び嵌合部１２ｄの大きさや形状などは、例えば、ハウジング１６の大きさや回転刃ユニットＵ１の重量、さらには、草刈機が使用される際に想定される地表面の状態などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。例えば、スライダ１２の厚さ(図１に示す距離Ｌ)は、想定する刈り払い後の草木の高さに応じて所定寸法に設定すればよい。すなわち、スライダ１２の厚さ(図１に示す距離Ｌ)寸法を調整することで、地表面(草木の根元位置)から刈刃３２までの高さ(同図に示す距離ＬＬ)寸法を所定の寸法に容易に設定することができ、結果として、刈り払い後の草木の高さを一定に揃えることができる。

さらに、スライダ１２は、例えば、草刈機が使用される際に想定される地表面の状態などに応じて、任意の素材を材料として構成すればよい。例えば、スライダ１２は、各種の金属製や各種の樹脂製とすることができるが、本実施形態においては、少なくともその一部が弾性変形可能な弾性材(樹脂材)で構成されたスライダ１２を適用している場合を、一例として想定する。この場合、スライダ１２全体を弾性材(樹脂材)で構成してもよいし、接地部１２ｇのみを弾性材(樹脂材)で構成してもよい。

また、スライダ１２全体、若しくは接地部１２ｇに対し、位置センサや小型モニタなどを組み込むことも可能である。例えば、地表面(すなわち、刈り払う草木の根元位置)から刈刃３２までの高さ(図１に示す距離ＬＬ)を検知する位置センサを組み込み、当該地表面の状態に応じて距離ＬＬを任意に変位させる構成としてもよい。この結果、草木を常に定位置で刈り払うことができ、刈り払い後の草木の高さを一定に揃えることができる。
なお、各種の金属製のスライダ１２を適用した場合、当該スライダ１２は、ハウジング１６に対し、嵌合固定ではなく締結固定することが好ましい。

ここで、上述したような接面機構Ａｔを設けた回転刃ユニットＵ１が搭載された草刈機を用いて、地表に生育する草木を根元付近から刈り払う作業を行う場合における当該接面機構Ａｔの動作について、以下、説明する。

例えば、接面機構Ａｔ、具体的には、スライダ１２の接地部１２ｇを地表面に対して接触(接地)させることなく、接地部１２ｇを地表面に対して浮かせた状態(以下、便宜上、当該状態を非接地状態という)で刈り払い作業を行う場合、主軸８に取り付けられた刈刃３２が当該主軸８の回転に伴って回転し、当該回転する刈刃３２を左右方向に旋回移動させることで、草木を刈り払うことができる。その際、刈刃３２とともに主軸８に取り付けられた刈刃押さえ１０も、当該主軸８の回転に伴って回転する。さらには、スライダ軸受１４によって刈刃押さえ１０に対して相対回転可能に支持されているハウジング１６が、当該刈刃押さえ１０とともに回転し、当該ハウジング１６に取り付けられたスライダ１２も回転状態となる。

なお、かかる刈り払い作業を行うと、刈り払った草木の屑、泥水及び塵埃などの異物がハウジング１６のスリンガ部１６ｆの上に降りかかって堆積される場合があるが(図１のＳｂの状態)、上述したように、非接地状態での刈り払い作業中は、ハウジング１６、すなわち、スリンガ部１６ｆが回転している。このため、前記異物に対し、スリンガ部１６ｆの回転に伴って生じる遠心力が作用し、この結果、当該異物は、スリンガ部１６ｆの延出方向(一例として、図１の左方向)へ押し出されることになる。これにより、かかる異物をスリンガ部１６ｆの上から振り落とすことができ、当該異物がスリンガ軸受１４の内部に侵入することを有効に防止することができる。

また、例えば、接面機構Ａｔ、具体的には、スライダ１２の接地部１２ｇを地表面に対して接触(接地)させた状態(以下、便宜上、当該状態を接地状態という)で刈り払い作業を行う場合、主軸８に取り付けられた刈刃３２及び刈刃押さえ１０が、当該主軸８の回転に伴って回転する。一方で、接地部１２ｇを地表面に対して接触(接地)させたスライダ１２は、当該接地部１２ｇと地表面との摩擦抵抗により停止状態となり、さらには、スライダ１２が固定(締り嵌め)されたハウジング１６も停止状態となる。

この場合、スライダ軸受１４の構成部材のうち、刈刃押さえ１０に締り嵌めされたスライダ軸受１４の内輪１４ｉ、転動体(玉)１４ｂ及び保持器(図示しない)は、当該刈刃押さえ１０とともに回転するのに対し、ハウジング１６にすきま嵌めされ、止め輪２０によって位置決めされたスライダ軸受１４の外輪１４ｏは、当該ハウジング１６が停止状態となっているため、同様に停止状態となる。

このように、接地状態での刈り払い作業中は、停止状態のスライダ１２により、回転刃ユニットＵ１の重量、さらには、草刈機全体の重量を地表面に対して負荷させることができるため、作業者が負荷しなければならないこれらの重量を大幅に軽減させることができる。これにより、かかる草刈機による刈り払い作業を長時間継続しても、その際の疲労を格段に軽減させることができ、広い範囲に亘る刈り払い作業であっても、容易に行うことができる。

その際、上述した非接地状態と同様の回転速度や回転角度などで刈刃３２を回転させることができるとともに、接地状態においても、凸曲状を成す接地部１２ｇにより刈刃３２をスムーズに移動(例えば、左右方向に旋回)させることができる。このため、接地状態であっても、非接地状態と同様の刈り払い作業を行うことができる。

また、接地状態での刈り払い作業中、地表面の状態が変化した場合であっても、スライダ１２の厚さ(図１に示す距離Ｌ)寸法の調整、厚さの設定寸法の異なるスライダ１２への付け替え、及び、弾性材製のスライダ１２への位置センサや小型モニタなどの組み込みにより、刈刃３２の回転位置(刈り払い位置)を常に一定に保つ(定位置へ位置付ける)ことができる。別の捉え方をすれば、地表面(すなわち、刈り払う草木の根元位置)から刈刃３２までの高さ(同図に示す距離ＬＬ)を、当該地表面の状態変化に応じて任意に変位させることができる。この結果、地表面の状態が変化した場合であっても、接地状態のままで、草木を常に定位置で刈り払うことができ、刈り払い後の草木の高さを一定に揃えることができる。

したがって、例えば、平地や凹凸の少ない緩斜地などでは、接地状態で刈り払い作業を行うことで、当該作業負荷を大幅に軽減させることができ、さらには、刈り払い後の草木(例えば、芝など)の高さを一定に揃えることができ、外観上の美観アップも同時に図ることができる。

なお、接地状態での刈り払い作業中は、上述した非接地状態での刈り払い作業中と同様に、刈り払った草木の屑、泥水及び塵埃などの異物がハウジング１６のスリンガ部１６ｆの上に降りかかって堆積される場合がある(図１のＳｂの状態)。ただし、本実施形態においては、刈刃押さえ１０とハウジング１６との間にラビリンスが形成されているため、前記異物がスリンガ軸受１４の内部に侵入することを有効に防止することができる。

この場合、かかるラビリンスにおけるラビリンスすきまを可能な限り小さく(狭めて)設定するとともに、ラビリンス長さを可能な限り大きく(長く)設定することで、前記異物のスリンガ軸受１４の内部への侵入をより確実に防止することができる。
なお、ラビリンスすきまは、刈刃押さえ１０とハウジング１６のスリンガ部１６ｆとの対向間隔(図１に示す距離Ｗ１)、及び、刈刃押さえ１０の取付穴１０ｅの外周面ｅ２とハウジング１６(本体部１６ｍ)の外周面１６ｄとの間の間隔(図１に示す距離Ｗ２)として設定される。ただし、スリンガ軸受１４の内部への異物の侵入防止の観点からは、前記距離のうち、特に距離Ｗ２を可能な限り小さく(狭めて)したラビリンスすきまを設定することが重要、且つ有効となる。
また、ラビリンス長さは、刈刃押さえ１０のハウジング１６のスリンガ部１６ｆに対する対向部(図１の下端部)からハウジング１６(本体部１６ｍ)の端面１６ｃまでの距離(同図に示す距離ＷＷ)として設定される。
一例として、本実施形態においては、ラビリンスすきま(距離Ｗ２)を０．２ｍｍに設定し、ラビリンス長さ(距離ＷＷ)を１０ｍｍに設定した場合を想定している。

また、上述したように非接地状態においては、スリンガ部１６ｆの回転に伴って生じる遠心力によって、当該スリンガ部１６ｆの上に降りかかって堆積された異物を振り落とすことができる。このため、接地状態での刈り払い作業中に、一時的に非接地状態とすることで、すなわち、スライダ１２の接地部１２ｇを一時的に地表面から浮かせることで、容易にかかる異物をスリンガ部１６ｆ上から振り落とすことができる。これによっても、前記異物がスリンガ軸受１４の内部に侵入することを防止することができる。

なお、特に言及しなかったが、スライダ軸受１４の内外輪14i,14o間には、転動体(玉)１４ｂを挟んで、その両側(同図の左側と右側)にスライダ軸受１４を密封するための密封部材(図示しない)をそれぞれ設けることが好ましい。この場合、密封部材としては、例えば、鋼板製の芯金の全面若しくは一部を各種の弾性材(ゴムやプラスチックなどの樹脂材)でコーティングして成る接触型あるいは非接触型のシール(図示しない)や、ステンレス板、鉄板などの薄い金属板からプレス成形等された非接触型のシールド(図示しない)を任意に選択して適用すればよい。

このように密封部材を設けることで、スライダ軸受１４の外部から異物(例えば、刈り払った草木の屑、泥水及び塵埃など)が内部に侵入することをさらに確実に防止することができるとともに、内部に封入された潤滑剤(例えば、グリース、油など)が外部へ漏洩することも併せて防止することができる。

例えば、密封部材として接触型のシールを適用した場合、地表側(スライダ１２側(図１の下側))に位置するシールには、その弾性材によるコーティング部位に対し、スライダ軸受１４の内部の圧力変化を抑制するための貫通孔を設けることが好ましい。これにより、スライダ軸受１４の回転中、その内部が加圧された場合、シール(弾性材によるコーティング部位)の弾性変形により貫通孔が開口され、当該貫通孔から内気を排出することができる。この結果、スライダ軸受１４内部の圧力が上昇することを抑制し、軸受内圧を常に一定に保つことができる。これにより、例えば、シールのリップ部の摺接圧力が減少して外輪１４ｏとの間にすきまが生じ、軸受内部に前記異物が侵入してしまうことを防止することができる。

一方、例えば、スライダ軸受１４の内部が減圧された場合、同様に貫通孔が開口され、当該貫通孔から外気を流入することで、軸受内部の圧力が低下することを抑制し、軸受内圧を常に一定に保つことができる。これにより、例えば、シールのリップ部の摺接圧力が増加して外輪１４ｏに吸着し、スライダ軸受１４の回転トルクが増大してしまうことを防止することができる。

なお、刈刃３２側(図１の上側)に位置するシールには、かかる貫通孔を必ずしも設けなくともよい。すなわち、かかる貫通孔を設けない場合には、スライダ軸受１４の内部の密封性(気密性及び液密性)を高めることができ、軸受内部に前記異物が侵入してしまうことを確実に防止することができる。この場合、スライダ軸受１４の内部への異物の侵入は、上述した刈刃押さえ１０とハウジング１６との間に形成されるラビリンスによって充分に防止することができる。

また、刈刃３２及び刈刃押さえ１０、並びにハウジング１６及びスライダ１２を長期に亘って安定してスムーズに回転させるべく、スライダ軸受１４の焼付き防止や疲れ寿命の延長などを図るため、スライダ軸受１４に対しては、潤滑を行うことが好ましい。

この場合、潤滑剤の種類や成分構成などは特に限定されないが、本実施形態においては、一例として、増ちょう剤がリチウム石鹸、基油が鉱油系のグリースをスライダ軸受１４の内部に封入した場合を想定し、基油である鉱油の４０℃における動粘度を１３０ｍｍ^２／Ｓに設定した。なお、スライダ軸受１４がほとんど回転しない状態で外部振動を受ける場合、当該スライダ軸受１４のフレッチング摩耗を防止し、回転トルクを比較的小さくするためには、鉱油の４０℃における動粘度を２５〜１５０ｍｍ^２／Ｓの範囲内の所定値に設定すればよい。

本発明の一実施形態に係る回転刃ユニットの構成例を示す断面図。従来の草刈機の構成例を示す図であって、(ａ)は、全体構成を示す斜視図、(ｂ)は、回転刃ユニットの断面図。

符号の説明

２回転刃側軸受
４歯車側軸受
８主軸
１０刈刃押さえ
１２スライダ
１２ｇ接地部
１４スライダ軸受
１６ハウジング
１８刈刃押さえ蓋
２０止め輪
２２六角ボルト
３２刈刃
３８駆動軸
Ａｔ接面機構
Ｇ１駆動軸歯車
Ｇ２主軸歯車
Ｓｂ異物
Ｕ１回転刃ユニット

Claims

所定方向に延出して立設された主軸と、当該主軸を回転自在に支持する複数の軸受と、駆動装置によって回転される駆動軸の回転力を主軸に伝達するために、当該駆動軸及び主軸の一端側にそれぞれ設けられて相互に噛合する少なくとも１組の歯車と、主軸の他端側に取り付けられ、作業対象面に対して所定位置で回転する回転部材とを備えた回転部材支持ユニットであって、
回転部材支持ユニットを作業対象面に対して接触移動させるための接面機構が設けられており、当該接面機構は、前記ユニットを作業対象面に接触させることで、少なくとも当該ユニットの重量を当該作業対象面に対して負荷させているとともに、前記ユニットを作業対象面に接触させた状態で、前記回転部材の回転位置を一定に保っていることを特徴とする回転部材支持ユニット。
接面機構には、前記作業対象面と接触することのない常時回転部、当該作業対象面と接触可能な回転可能部、及び当該常時回転部と回転可能部とを相対回転可能に支持する軸受とが備えられており、常時回転部は、前記回転部材の回転中、常に当該回転部材とともに回転するのに対し、回転可能部は、前記作業対象面に接触された状態では回転せずに停止し、当該作業対象面と非接触に対向された状態では前記回転部材とともに回転することを特徴とする請求項１に記載の回転部材支持ユニット。
主軸には、回転部材として、地表に生育する草木を根元付近から刈り払うための刈刃が取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転部材支持ユニット。