(57)【要約】【課題】回転部材を軸支する軸受にスリンガーを設けることで、潤滑剤漏洩を防止して回転部材を継続回転可能で、且つ仮に潤滑剤漏洩が生じた場合であっても、外部への悪影響を格段に低減可能な回転部材支持ユニットを提供する。【解決手段】主軸8、軸受2,4、歯車G1,G2、回転部材32、これらを収容するケース40とを備えた回転部材支持ユニットU1であって、回転部材に最近接配置された軸受に対し、内部への異物侵入防止のために、環状を成すスリンガー25を静止輪12の歯車側の側面12cに密着して設けて静止状態に維持し、内周面25aを主軸と所定間隔L1を空けて位置付けると共に、回転輪10及び歯車と非接触に位置付け、主軸のスリンガー内周面との対向部分8dを、主軸の外周よりも当該内周面へ向けて拡径して構成し、ユニット及び軸受には内部に潤滑剤を封入しており、これらの潤滑剤は生分解性を有し、その基油にはポリオールエステル油を含有させる。【選択図】図１
2008161180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に延出して立設された主軸と、相対回転可能に対向配置された静止輪及び回転輪を具備して当該主軸を回転自在に支持する複数の転がり軸受と、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た回転部材と、前記主軸、転がり軸受及び歯車を収容するケースとを備えた回転部材支持ユニットであって、
少なくとも回転部材に最近接して配置された転がり軸受に対し、その内部への異物の侵入を防止するために、環状を成すスリンガーが静止輪の歯車側の側面に密着あるいは近接して設けられ、当該スリンガーは、その内周面を主軸と所定間隔を空けて対向させて位置付けられているとともに、前記転がり軸受の回転輪及び前記歯車といずれも非接触となるように位置付けられることで、常に静止状態に維持されており、主軸は、少なくとも前記スリンガーの内周面に対向する部分を、当該主軸の外周よりも当該スリンガーの内周面へ向けて拡径して構成され、
前記ユニット内には、前記歯車を潤滑するための潤滑剤が封入されているとともに、前記転がり軸受には、その内部を潤滑するための潤滑剤が封入されており、これらの潤滑剤は生分解性を有し、その基油にはポリオールエステル油が含有されていることを特徴とする回転部材支持ユニット。
【請求項２】
前記回転部材に最近接して配置された転がり軸受には、その内部を密封するための環状を成す少なくとも一対の密封部材が、転動体を挟んで静止輪と回転輪との間に介在され、前記スリンガーは、ケースの内壁に固定された状態で、前記転がり軸受側の側面を、前記静止輪の歯車側の側面に密着させているとともに、前記密封部材に対して所定間隔を空けて対向させているのに対し、前記歯車側の側面を、前記主軸の対向部分の歯車側の側面よりも、所定の大きさだけ軸方向へ凹ませて位置付けられてい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。
【請求項３】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
図４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、転がり軸受(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(以下、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、駆動軸３８を回転自在に支持している。
【０００３】
また、図３(ａ),(ｂ)に示すように、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つの転がり軸受(以下、回転刃側軸受２(図３(ａ)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(同図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(同図の右側の歯車)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(同図の下端側)に取り付けられた回転可能な回転部材(刈刃)３２とが備えられている。
【０００４】
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３(ａ)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。
【０００５】
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、刈刃３２を移動させることで、草木を刈り払うことができる。
【０００６】
ところで、このような草刈機に関しては、従来からその利便性の向上や安全性の向上を図るための各種の方策が知られている。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。
【０００７】
また、かかる草刈機Ａにおいて、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２の歯が相互に接触する部分の摩擦や摩耗の減少、回転刃側軸受２、歯車側軸受４及び駆動軸軸受６の焼付き防止や疲れ寿命の延長などを目的として、当該各歯車G1,G2、当該各軸受2,4,6の潤滑を行うことによっても、結果として、刈刃３２を長期に亘って、安定してスムーズに回転させることができ、当該草刈機Ａにおける利便性の向上や安全性の向上を図ることができる。
【０００８】
このため、例えば、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２を潤滑すべく、当該歯車G1,G2を取り囲む所定の空間部Ｓには、極圧剤入りのグリース(以下、歯車潤滑グリースという)が当該空間部Ｓの空間容積に対して略７０％〜１００％の体積比となるように充填(封入)されている。この場合、歯車潤滑グリースとしては、アメリカグリース協会(ＮＬＧＩ：National Lubricating Grease Institute)が規定するちょう度Ｎｏ．２(ちょう度番号２号)のグリースが用いられており、当該グリースは、一例として、増ちょう剤がリチウム石鹸、基油が鉱油系で構成されている。
【０００９】
また、例えば、回転刃側軸受２としては、その内外輪10,12間に接触型のゴムシール20,22が介在されているとともに、転動体１４として玉が内外輪10,12間に組み込まれた密封玉軸受が適用されており、当該回転刃側軸受２を潤滑するために、一例として、増ちょう剤がリチウム石鹸、基油が鉱油系で構成されたグリース(以下、軸受潤滑グリースという)が当該軸受内部に封入されている。この場合、ゴムシール20,22は、一例として、その外径部が回転刃側軸受２の外輪１２に固定されているとともに、その内径部(リップ部)20l,22lが当該回転刃側軸受２の内輪１０に形成されたシール溝に摺接されるように位置付けられている。
【００１０】
このように各歯車G1,G2及び各軸受2,4が潤滑された回転刃ユニットＵ２において、回転刃側軸受２は、ゴムシール(歯車G1,G2側に位置するシール)２０を介するだけで、常時歯車潤滑グリースと接触している。
また、草刈機Ａの使用状態においては、駆動軸歯車Ｇ１と回転刃側軸受２及び主軸歯車Ｇ２と回転刃側軸受２が当該歯車G1,G2を上にして縦に並んでいるため、歯車潤滑グリースは、その自重により歯車G1,G2側に位置するゴムシール２０の外面(歯車G1,G2側の面)へ大量に堆積し、当該シール２０を押圧することとなる。加えて、主軸８の回転による空間部Ｓの圧力変化、さらには、当該回転刃側軸受２の回転による振動によっても、歯車潤滑グリースが歯車G1,G2側に位置するゴムシール２０の外面(歯車G1,G2側の面)へ大量に堆積し、当該シール２０は押圧される。
【００１１】
そして、歯車潤滑グリースによってゴムシール２０の押圧が継続されると、結果として、当該シール２０のリップ部２０ｌと回転刃側軸受２のシール溝との摺接部から当該歯車潤滑グリースが回転刃側軸受２の内部に漏洩(侵入)してしまう場合がある。
この場合、例えば、回転刃側軸受２の内部に封入されるグリース(軸受潤滑グリース)として、歯車潤滑グリースと類似した構成のグリースを適用することで、軸受潤滑グリースが当該歯車潤滑グリースと混合することによって生じるグリースの変質や不具合などを最小限に止めることができる。
【特許文献１】特開２００４−１９４５２１号公報
【特許文献２】特開平８−１３０９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述したような歯車潤滑グリースの軸受内部への漏洩(侵入)が進行すると、回転刃側軸受２内のグリース量が設定値よりも増加し、攪拌や剪断が活発化され、当該グリースが軟化してしまう場合がある。このようなグリースの軟化が発生すると、回転刃側軸受２のゴムシール(刈刃３２側に位置するシール)２２のリップ部２２ｌと当該回転刃側軸受２のシール溝との摺接部や、当該シール２２に設けられた空気孔２２ｈなどから、当該グリースが回転刃側軸受２の外部へ漏洩してしまう場合がある。この場合、例えば、漏洩したグリースが刈刃３２に付着し(図３(ａ)におけるグリースＧｂの状態)、当該刈刃３２の回転精度を悪化させる虞があるだけでなく、草木や土壌に対して悪影響を与える虞もある。
【００１３】
また、歯車潤滑グリースが回転刃側軸受２の内部、さらには当該回転刃側軸受２の外部へ継続的に漏洩(侵入)すると、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２が潤滑不足となり、例えば、各歯車G1,G2の歯が相互に摩擦されて摩耗することで、当該歯車G1,G2がスムーズに回転せず、これらの回転精度が悪化してしまう場合がある。
【００１４】
このような不都合を回避するための方策として、例えば、歯車潤滑グリースとして、ＮＬＧＩちょう度がＮｏ．３やＮｏ．４のグリース、すなわち、ＮＬＧＩちょう度Ｎｏ．２のグリースよりも硬いグリースなどを適用し、当該グリースが攪拌や剪断されることによる軟化を抑制させ、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２を取り囲む所定の空間部Ｓの内壁に当該グリースを付着させる方策や、当該グリースの充填量(封入量)を減少させる方策などがある。
【００１５】
しかしながら、歯車潤滑グリースの硬度を高めると、当該グリースの流動性が低下し、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２の潤滑に寄与するグリースの量が少なくなり、結果として、当該歯車G1,G2が潤滑不足となって、例えば、上述の場合と同様に、各歯車G1,G2の歯が相互に摩擦されて摩耗してしまう場合がある。また一方、歯車潤滑グリースの充填量(封入量)を減少させると、グリースが充分に空間部Ｓ内に行き渡らず、結果として、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２が潤滑不足となり、同様の事態になってしまう場合がある。
【００１６】
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、回転部材(例えば、刈刃)を軸支する転がり軸受に対して、常に静止状態に維持されたスリンガーを設けるとともに、主軸のスリンガーに対する対向部分を拡径・拡幅させることで、内部に封入したグリースの外部への漏洩を防止するとともに、当該回転部材を長期に亘って一定の回転精度で安定して回転させ続ける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。併せて、仮に極僅かな潤滑剤の外部への漏洩が生じた場合であっても、草木や土壌に対する悪影響を格段に低減させる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。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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は、所定方向に延出して立設された主軸と、相対回転可能に対向配置された静止輪及び回転輪を具備して当該主軸を回転自在に支持する複数の転がり軸受と、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た回転部材と、前記主軸、転がり軸受及び歯車を収容するケースとを備えている。
かかる回転部材支持ユニットにおいて、少なくとも回転部材に最近接して配置された転がり軸受に対し、その内部への異物の侵入を防止するために、環状を成すスリンガーが静止輪の歯車側の側面に密着あるいは近接して設けられ、当該スリンガーは、その内周面を主軸と所定間隔を空けて対向させて位置付けられているとともに、前記転がり軸受の回転輪及び前記歯車といずれも非接触となるように位置付けられることで、常に静止状態に維持されている。また、主軸は、少なくとも前記スリンガーの内周面に対向する部分を、当該主軸の外周よりも当該スリンガーの内周面へ向けて拡径して構成されている。そして、前記ユニット内には、前記歯車を潤滑するための潤滑剤が封入されているとともに、前記転がり軸受には、その内部を潤滑するための潤滑剤が封入されており、これらの潤滑剤は生分解性を有し、その基油にはポリオールエステル油が含有されている。
【００１８】
一例として、前記回転部材に最近接して配置された転がり軸受には、その内部を密封するための環状を成す少なくとも一対の密封部材が、転動体を挟んで静止輪と回転輪との間に介在され、前記スリンガーを、ケースの内壁に固定された状態で、前記転がり軸受側の側面を前記静止輪の歯車側の側面に密着させるとともに、前記密封部材に対して所定間隔を空けて対向させるのに対し、前記歯車側の側面を前記主軸の対向部分の歯車側の側面よりも、所定の大きさだけ軸方向へ凹ませて位置付ければよい。
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。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の回転部材支持ユニットによれば、回転部材(例えば、刈刃)を軸支する転がり軸受に常時静止状態に構成されたスリンガーを設けるとともに、主軸のスリンガーに対する対向部分を拡径・拡幅させることで、内部に封入した潤滑剤(一例として、グリース)の外部への漏洩を防止するとともに、当該回転部材を長期に亘って一定の回転精度で安定して回転させ続けることができる。なお、かかる潤滑剤は生分解性を有し、その基油にポリオールエステル油を含有させることで、仮に極僅かな潤滑剤の外部への漏洩が生じた場合であっても、草木や土壌に対する悪影響を格段に低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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、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４)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３(ａ))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、その説明を省略する。
【００２１】
図１(ａ),(ｂ)には、本発明の第１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転がり軸受2,4と、駆動装置(エンジン３４(図４参照))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(ａ)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(ａ)の下端側)に取り付けられた回転部材(刈刃３２)とが備えられている。
【００２２】
なお、主軸８、転がり軸受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(ねじ)で主軸８に締結固定され、当該ケース４０の外側(図１(ａ)の下側)に取り付けられている。
【００２３】
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(ａ))。
また、図１(ａ),(ｂ)に示す構成において、主軸８は、所定の段差部８ｇを境界にして、歯車G1,G2側(同図の上側)に比較的大径の大径部８ａを設け、刈刃３２側(同図の下側)に比較的小径の小径部８ｂを設けて構成されている。
【００２４】
図１(ａ)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つの転がり軸受(回転刃側軸受２(図１(ａ)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(ａ)の上端部)に位置付けられている。
【００２５】
また、図１(ａ)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(ａ)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４)で発生させ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。
【００２６】
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(ａ)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。
【００２７】
本実施形態において、回転刃側軸受２は、図１(ｂ)に示すように、回転輪(以下、内輪という)１０及び静止輪(以下、外輪という)１２が相対回転可能に対向して配置され、当該内輪１０及び外輪１２間へ複数の転動体(玉)１４が転動可能に組み込まれて構成されている。この場合、転動体(玉)１４は、環状を成す保持器(一例として、波型の合せ保持器)１６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、内輪１０及び外輪１２の軌道面間へ組み込まれている。これにより、各転動体(玉)１４は、その転動面が相互に接触することなく、内外輪10,12間(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)１４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。
【００２８】
なお、回転刃側軸受２、転動体(玉)１４及び保持器１６の形式や大きさなどは、例えば、草刈機の大きさや駆動装置(エンジン)の回転出力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、回転刃側軸受２としては、図１(ａ),(ｂ)に示す単列の深溝玉軸受の他、複列の深溝玉軸受や各種のころ軸受などを適用することができる。また、転動体１４としては、図１(ａ),(ｂ)に示すような玉の他、円筒ころ、円すいころ及び球面ころ(たる形ころ)などのころを適用してもよい。さらに、保持器２ｃとしては、図１(ａ),(ｂ)に示すようないわゆる波型の合せ保持器の他、冠型保持器やかご形保持器などを適用してもよい。
【００２９】
また、かかる回転刃側軸受２においては、内輪１０と外輪１２の間に、転動体(玉)１４を挟んで、その両側(図１(ｂ)の上側と下側)へ当該回転刃側軸受２を密封するための密封部材(接触型ゴムシール(以下、単にシールという))20,22がそれぞれ設けられている。このようにシール20,22を設けることで、回転刃側軸受２の外部(すなわち、回転刃ユニットＵ１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防止しているとともに、内部に封入された潤滑剤(例えば、後述する軸受潤滑グリースなど)が外部へ漏洩することを防止している。さらに、後述する歯車潤滑グリースが回転刃側軸受２の内部に漏洩(侵入)し、前記軸受潤滑グリースと混合されることも併せて防止している。
【００３０】
図１(ｂ)に示す構成において、シール20,22は、一例として、鋼板等を断面がＬ字状を成すようにプレス加工などにより成形した環状の芯金20c,22cの一部を、各種の弾性材(例えば、ゴムやプラスチックなどの樹脂材)で連結した構造を成している。なお、シール20,22の内径部には、かかる弾性材で構成されたシールリップ20l,22lが形成されている。そして、かかるシール20,22は、その外径部が回転刃側軸受２の外輪１２に形成された取付溝に固定され、その内径部が回転刃側軸受２の内輪１０に形成されたシール溝に摺接するように位置付けられている。
【００３１】
ただし、シール20,22の形状は、上述した形状には特に限定されず、例えば、芯金を平坦状の環状平板として構成してもよいし、芯金の全体を弾性材と連結させてもよい。また、シールリップは、複数個(例えば、３つ)形成してもよい。なお、芯金20c,22と各種の弾性材とを連結する場合、その連結方法としては、接着、かしめ、コーティング及び射出成形など、各種の方法を任意に選択して使用することができる。
【００３２】
また、シール20,22の大きさ(例えば、幅(図１(ｂ)の左右方向の距離)や厚さ(同図の上下方向の距離)など)は、例えば、回転刃側軸受２の大きさ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。ただし、シール20,22の厚さ(図１(ｂ)の上下方向の距離)は、シール20,22が回転刃側軸受２の内輪１０及び外輪１２の歯車G1,G2側の側面(同図の上側の面)よりも当該軸受２の内側へ凹んだ状態となる厚さに構成することが好ましい。
一例として、本実施形態においては、前記内外輪10,12の側面からの凹みの深さが約０．２５ｍｍとなるように、シール20,22の厚さを設定するとともに、シール20,22が内外輪10,12間に位置決めされている場合を想定する。
【００３３】
ここで、本実施形態においては、一例として、密封部材には、図１(ｂ)に示すような接触型のシール20,22を適用したが、例えば、密封部材として、その外径部が外輪１２の取付溝に固定され、その内径部が内輪１０のシール溝に接触しない非接触型のシール(例えば、鋼板製の芯金の全体若しくは一部を各種の弾性材(例えば、ゴムやプラスチックなどの樹脂材)で連結して成るシールなど)や、非接触型のシールド(例えば、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シールド)を適用してもよい。
【００３４】
また、２つのシール20,22のうち、回転部材である刈刃３２側(図１(ｂ)の下側)に位置するシール２２には、軸受内部の圧力変化を抑制するための貫通孔２２ｈが設けられている。この場合、貫通孔２２ｈは、シール２２の外径部及び内径部のうち、少なくとも当該外径部に、当該シール２２の内側から外側まで(図１(ｂ)の上側から下側まで)を貫通して形成されている。
【００３５】
図１(ｂ)に示す構成において、貫通孔２２ｈは、一例として、シール２２の外径部の弾性材(例えば、ゴムやプラスチックなどの樹脂材)による連結のみから成る部位、すなわち、芯金２２ｃを含まない弾性材のみの部位に形成されている。このように、貫通孔２２ｈを弾性材のみの部位に形成することで、かかる貫通孔２２ｈは、通常時は開口状態とはならず、回転刃側軸受２の内部が加圧若しくは減圧された際にシール２２が弾性変形した場合にのみ開口状態となって、当該軸受２の内気を排出若しくは当該軸受２の外気を流入させる、いわゆる空気弁として構成することができる。
【００３６】
なお、貫通孔２２ｈの形状、大きさ、位置及び数などは、例えば、シール２２の形状や大きさ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、貫通孔２２ｈは、シール２２の外径部ではなく、若しくは外径部に加えて、その内径部(具体的には、シール溝の壁部と摺接するシールリップ２２ｌ)に形成してもよい。また、例えば、貫通孔２２ｈは、シール２２の外径部に１つだけ形成してもよいし、周方向に沿って所定間隔で複数形成してもよい。
【００３７】
これに対し、２つのシール20,22のうち、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２側(図１(ｂ)の上側)に位置するシール２０には、その外径部及び内径部のいずれにも、軸受内部の圧力変化を抑制するための貫通孔、すなわち、上述したシール２２に形成された貫通孔２２ｈに相当する貫通孔は設けられていない。
【００３８】
このように、回転刃側軸受２において、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２側(図１(ｂ)の上側)はシール２０によって、その内部が完全に密封されているのに対し、刈刃３２側(図１(ｂ)の下側)は、シール２２に貫通孔２２ｈが形成されているため、完全には密封されていない。すなわち、回転刃側軸受２は、その内部が刈刃３２側(図１(ｂ)の下側)のシール２２の貫通孔２２ｈを通して、軸受外部に対して開放可能な状態となっており、当該貫通孔２２ｈから内気を軸受外部へ排出することができるとともに、外気を軸受内部へ流入させることができる。
【００３９】
これにより、例えば、回転刃側軸受２が回転することによって軸受内部が加圧された場合、シール２２(弾性材による連結部位)が弾性変形して貫通孔２２ｈが開口され、当該貫通孔２２ｈから内気を排出することで、軸受内部の圧力が上昇することを抑制し、軸受の内圧を常に一定に保つことができる。この結果、例えば、シール20,22のシールリップ20l,22lが軸受内圧の上昇により、シール溝の壁部から離れてしまうことはない。
一方、例えば、回転刃側軸受２が停止することによって軸受内部が減圧された場合、同様に貫通孔２２ｈが開口され、当該貫通孔２２ｈ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、軸受の内圧を常に一定に保つことができる。この結果、例えば、シール20,22のシールリップ20l,22lが軸受内圧の低下により、シール溝の壁部に吸着し、回転刃側軸受２の回転トルクが増大してしまうことはない。
【００４０】
なお、本実施形態のように、駆動装置としてエンジン３４(図４)が搭載された草刈機などにおいては、その駆動力(回転出力)が大きいため、例えば、回転刃側軸受２の回転トルクが増大したとしても、刈刃３２の回転精度にはほとんど影響を与えず、当該回転トルクの増大による刈刃３２の回転精度の悪化を最小限に抑えることができる。このため、例えば、刈刃３２側(図１(ｂ)の下側)のシール２２の貫通孔２２ｈからグリース(後述する軸受潤滑グリースなど)が回転刃側軸受２の外部へ漏洩し、当該漏洩グリースが刈刃３２に付着した場合に生じる不都合などを考慮し、シール２２に貫通孔２２ｈを形成せず、当該シール２２を駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２側(図１(ｂ)の上側)のシール２０と同様の構成としてもよい。
これにより、回転刃側軸受２は、その内部が完全に密封され、軸受内に封入されたグリース(前記軸受潤滑グリースなど)の軸受外部への漏洩を確実に防止可能な構成となる。
【００４１】
また、回転部材(刈刃３２)に最近接して配置された転がり軸受である回転刃側軸受２には、シール20,22に加えて、軸受内部への異物(例えば、歯車潤滑グリースや塵埃など)の侵入を防止するために、環状を成すスリンガー２５が、外輪１２の駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２側(図１(ｂ)の上側)の側面１２ｃに密着して設けられている。かかるスリンガー２５は、その内周面２５ａを主軸８と所定間隔(図１(ｂ)に示す距離Ｌ１)を空けて対向させて位置付けられているとともに、回転刃側軸受２の内輪１０及び歯車G1,G2といずれも非接触となるように位置付けられており、これにより、常に静止状態に維持される。
【００４２】
一例として、図１(ｂ)に示す構成においては、外径がケース４０の内壁(駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２を取り囲む所定の空間部Ｓを形成する壁部)４０ｓの径と略同一寸法に設定され、内径が主軸８の大径部８ａの径よりも僅かに大きな寸法に設定された円筒状を成すように、スリンガー２５を構成している。この場合、スリンガー２５は、その全長(図１(ｂ)の上端から下端までの距離)に亘って、外径及び内径が同一径に設定されているため、その主軸８の延出方向(垂直方向(同図の上下方向))に対する断面(縦断面)の形状が矩形(一例として、同図においては長方形)を成す。
【００４３】
そして、スリンガー２５は、ケース４０の内壁４０ｓに固定(例えば、締り嵌め)され、この状態において、回転刃側軸受２側の側面(図１(ａ),(ｂ)の下面(以下、スリンガ下面という))２５ｂを外輪１２の歯車G1,G2側の側面(同図の上面)１２ｃに密着させている。また、同様にこの状態において、スリンガー２５は、スリンガ下面２５ｂをシール２０に対して所定間隔を空けて対向させている。
【００４４】
また、本実施形態においては、図１(ｂ)に示すように、主軸８が、少なくともスリンガー２５の内周面２５ａに対向する部分(以下、対向部という)８ｄを、主軸８の外周よりも当該内周面２５ａへ向けて所定の大きさ(同図に示す距離Ｓ２(半径値))だけ拡径して構成されている。
一例として、図１(ｂ)に示す構成においては、対向部８ｄを境界にして当該対向部８ｄの軸方向(主軸８の延出方向、すなわち垂直方向(同図の上下方向))の上側を、所定の大きさ(同図に示す距離Ｓ２(半径値))だけ縮径させる(いわゆる肉盗みを形成する)ことで、主軸８の対向部８ｄをスリンガー２５の内周面２５ａへ向けて、所定の大きさ(同図に示す距離Ｓ２(半径値))だけ突出させた構造としている。なお、この場合、対向部８ｄは、段差部８ｇを境界にして大径側、すなわち主軸８の大径部８ａに設けられているため、対向部８ｄの軸方向の下側には、主軸８の小径部８ｂが設けられた構成となる。
【００４５】
一方、この場合、スリンガー２５は、ケース４０の内壁４０ｓに固定(例えば、締り嵌め)された状態で、歯車G1,G2側の側面(図１(ａ),(ｂ)の上面(以下、スリンガ上面という))２５ｃを、主軸８の対向部８ｄの歯車G1,G2側の側面(同図の上面(以下、対向部上面という))８ｔよりも、所定の大きさ(図１(ｂ)に示す距離Ｓ１)だけ軸方向(回転刃側軸受２側(同図の下側))へ凹ませて位置付けられている。別の捉え方をすれば、主軸８の対向部８ｄは、スリンガー２５がケース４０の内壁４０ｓに固定(例えば、締り嵌め)された状態で、対向部上面８ｔをスリンガ上面２５ｃよりも歯車G1,G2側(図１(ｂ)の上側)へ距離Ｓ１だけ突出させるように構成されている。すなわち、対向部８ｄの幅(軸方向寸法(図１(ｂ)の上下方向の距離))は、スリンガー２５の内周面２５ａの軸方向寸法(すなわち、スリンガー２５の厚さ(同図に示す距離Ｌ３))よりも所定の寸法(距離Ｓ１)だけ大きく設定されている。
【００４６】
ここで、主軸８の対向部８ｄの大きさ(突出距離(図１(ｂ)に示す距離Ｓ２)、幅など)、肉盗みの大きさなどは、スリンガー２５の大きさや形状などに応じて任意に設定すればよいため、特に限定しない。ただし、主軸８の対向部８とスリンガー２５とは、対向部上面８ｔがスリンガ上面２５ｃと、少なくとも軸方向に対して同一高さ、あるいは、対向部上面８ｔがスリンガ上面２５ｃよりも軸方向の上側へ位置付けられている必要がある。
一例として、本実施形態においては、対向部８ｄのスリンガー２５の内周面２５ａへの突出距離(図１(ｂ)に示す距離Ｓ２)が約１．５ｍｍ、対向部上面８ｔのスリンガ上面２５ｃに対する突出距離(図１(ｂ)に示す距離Ｓ１)が約１ｍｍとなるように、対向部８ｄの大きさを設定する(別の捉え方をすれば、肉盗みの大きさを設定する)とともに、スリンガー２５が位置付けられた場合を想定する。
【００４７】
なお、図１(ｂ)に示す構成においては、一例として、対向部８ｄの幅(軸方向(同図の上下方向)の寸法)をスリンガー２５の厚さＬ３よりも大きな所定寸法に設定しているが、スリンガー２５が、そのスリンガー上面２５ｃを対向部上面８ｔよりも所定の大きさ(一例として、図１(ｂ)に示す距離Ｓ１)だけ凹ませた状態で位置付けられる構成である限り、対向部８ｄの幅は、スリンガー２５の厚さＬ３と同一寸法であってもよいし、スリンガー２５の厚さＬ３よりも小さくてもよい。
【００４８】
また、図１(ｂ)に示す構成においては、一例として、対向部８ｄを対向部上面８ｔが全周に亘って軸方向のいずれにも傾斜しない平坦面状に形成しているが、対向部８ｄは、対向部上面８ｔを軸方向のいずれか一方側へ傾斜させた平坦面状に形成してもよい。さらに、例えば、対向部８ｄは、対向部上面８ｔを周方向へ沿って凹凸状(一例として、波形状)に連続させて形成してもよい。
【００４９】
このような構成によれば、スリンガー２５は、主軸８、内輪１０、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２が回転した場合であっても、これらとともに回転することなく、非回転状態(すなわち、静止状態)のままで、その内周面２５ａを回転状態にある主軸８(大径部８ａ)の外周面(以下、対向部８ｄの対向面という)８ｓと所定間隔(図１(ｂ)に示す距離Ｌ１)を空けて対向させることができる。また、スリンガー２５は、その内周面２５ａ及びスリンガ上面２５ｃを、回転状態にある内輪１０、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２といずれも所定間隔を空けて対向させることができる。
【００５０】
なお、スリンガー２５の取付方法は、上述したような締り嵌め(嵌合)には特に限定されず、スリンガー２５の大きさ、形状及び材質などに応じて、例えば、接着剤などの接着部材をケース４０の内壁４０ｓに塗布して接着してもよいし、あるいは溶接等による接合や締結部材(ねじやピンなど)による締結などによって、ケース４０の内壁４０ｓに対して取り付けてもよいし、これらの各種の方法を組み合わせて取り付けてもよい。
【００５１】
また、図１(ｂ)に示す構成においては、一例として、スリンガー２５がケース４０の内壁４０ｓに固定(締り嵌め)された状態において、スリンガー下面２５ｂを外輪１２の側面１２ｃに密着させているが、スリンガー２５は、内壁４０ｓに固定(例えば、締り嵌め(嵌合)、接合(接着や溶接)及び締結など)された状態で、スリンガー下面２５ｂを外輪１２の側面１２ｃに密着させず、所定の間隔を空けて近接させて位置付けてもよい。
【００５２】
ここで、スリンガー２５の大きさは、例えば、主軸８及びケース４０の形状、回転刃側軸受２の大きさなどに応じて任意に設定すればよいが、主軸８、内輪１０、駆動軸歯車Ｇ１、主軸歯車Ｇ２及びシール２０のいずれにも接触することなく、当該主軸８、内輪１０、及び各歯車G1,G2がスムーズに回転可能な範囲で最大限の大きさとすることが好ましい。別の捉え方をすると、スリンガー２５は、内周面２５ａと対向部８ｄの対向面８ｓとの間隔(図１(ｂ)に示す距離Ｌ１)、並びに、スリンガ上面２５ｃ及び外周面と駆動軸歯車Ｇ１との間隔がいずれも極力小さくなるような所定の大きさに設定することが好ましい。
【００５３】
なお、図１(ａ)に示す構成においては、主軸歯車Ｇ２が駆動軸歯車Ｇ１よりも主軸８の延出方向(垂直方向(同図の上下方向))の上側に位置付けられているため、スリンガー２５の大きさを設定する際には、スリンガ上面２５ｃ及び外周面と駆動軸歯車Ｇ１との間隔を極力小さくすることを考慮すればよい。ただし、駆動軸歯車Ｇ１と主軸歯車Ｇ２の垂直方向への相対的な位置関係が逆の場合、すなわち、主軸歯車Ｇ２が駆動軸歯車Ｇ１よりも垂直方向の下側に位置付けられた構成の場合、スリンガ上面２５ｃと当該主軸歯車Ｇ２との間隔が極力小さくなるようにスリンガー２５の大きさを設定すればよい。
【００５４】
一例として、本実施形態においては、内周面２５ａと対向部８ｄの対向面８ｓとの間隔(図１(ｂ)に示す距離Ｌ１)が約０．１ｍｍ、スリンガ上面２５ｃと駆動軸歯車Ｇ１との間隔が約２ｍｍとなるように、スリンガー２５の内外径寸法を設定するとともに、その厚さ(同図に示す距離Ｌ３)を約５ｍｍに設定した場合を想定する。また、スリンガー２５は、スリンガ下面２５ｂが回転刃側軸受２の外輪１２の側面１２ｃと略面一となるように位置付けられているため、スリンガ下面２５ｂとシール２０との間隔(図１(ｂ)に示す距離Ｌ２)は、当該外輪１２の側面１２ｃからの凹みの深さと略一致し、約０．２５ｍｍとなる。
【００５５】
なお、シール２０は、スリンガー２５と同様、主軸８、内輪１０、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２が回転した場合であっても、これらとともに回転しないため、スリンガー２５は、シール２０と接触する構成であってもよい。この場合、厚さＬ３をスリンガ下面２５ｂがシール２０と接触可能な所定寸法に設定して、スリンガー２５を構成すればよい。同様に、スリンガー２５は、スリンガ下面２５ｂがシール２０と接触可能な形状(例えば、シール２０側へ一部突出した形状)としてもよい。
【００５６】
また、スリンガー２５の形状は、スリンガ下面２５ｂを外輪１２の側面１２ｃに密着させた状態でケース４０の内壁４０ｓに取付可能な形状であるとともに、内周面２５ａと対向部８ｄの対向面８ｓとの間隔Ｌ１、並びにスリンガ上面２５ｃと駆動軸歯車Ｇ１との間隔を極力小さくすることが可能な形状であれば特に限定されず、主軸８及びケース４０の形状などに応じて任意の形状とすればよい。
なお、上述したスリンガー２５の大きさを設定する際と同様に、図１(ａ)に示す構成においては、スリンガー２５の形状を設定する際、駆動軸歯車Ｇ１との間隔を極力小さくすることを考慮すればよい。同様に、主軸歯車Ｇ２が駆動軸歯車Ｇ１よりも垂直方向の下側に位置付けられた構成の場合、スリンガ上面２５ｃと当該主軸歯車Ｇ２との間隔が極力小さくなるようなスリンガー２５形状とすればよい。
【００５７】
さらに、スリンガー２５の数は、図１(ａ),(ｂ)に示す構成のように、１つに限定されず、２つ以上であってもよい。例えば、スリンガー２５の厚さ(図１(ｂ)に示す距離Ｌ３)を同図に示す構成の略半分(一例として、２．５ｍｍ)とし、当該２つのスリンガー２５を同心上に密着させて重ねた多重構造、あるいは、所定間隔を空けて同心上に並べた多層構造のスリンガーアセンブリとしてもよい。
【００５８】
ここで、上述した本実施形態において、スリンガー２５の材質については、特に言及しなかったが、スリンガ下面２５ｂを外輪１２の側面１２ｃに密着させた状態でケース４０の内壁４０ｓに取付可能な材質であれば特に限定されず、主軸８及びケース４０の材質などに応じて任意の素材で構成すればよい。例えば、ナイロンモノマー、ポリエチレン樹脂、及びポリプロピレン樹脂などの各種樹脂類、並びにスチレン系やオレフィン系等の熱可塑性エラストマーなどの各種弾性材でスリンガー２５を構成してもよいし、あるいは、各種の金属系材料でスリンガー２５を構成してもよい。
ただし、回転刃ユニットＵ１に対する潤滑を考慮すれば、後述する歯車潤滑グリースに対して変質などが生じることのないガラス繊維やカーボン繊維などを含有した６．６ナイロンや４．６ナイロン、及びＬ−ｐｐｓ(直鎖ポリフェニレンサルファイド)などの各種樹脂類、並びに金属系材料を適用することが好ましい。
【００５９】
以上のような構成を成す回転刃ユニットＵ１において、上述した従来の草刈機Ａの場合と同様に、刈刃３２を長期に亘って、安定してスムーズに回転させるため、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２の歯が相互に接触する部分の摩擦や摩耗の減少、回転刃側軸受２及び歯車側軸受４の焼付き防止や疲れ寿命の延長などを目的として、当該各歯車G1,G2、当該各軸受2,4の潤滑を行っている。
【００６０】
本実施形態においては、一例として、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２を取り囲む所定の空間部Ｓに潤滑剤としてグリース(以下、歯車潤滑グリースという)が、当該空間部Ｓの空間容積に対して略５０％、あるいは略８０％の体積比となるように充填(封入)されている。
【００６１】
なお、歯車潤滑グリースの充填(封入)量は、多すぎると撹拌による発熱によってグリース軟化が促進されてしまい、一方、少なすぎると空間部Ｓ内に当該グリースが十分に行き亘らず、潤滑不良となってしまう。このため、空間部Ｓの空間容積に対して略３０〜９０％の体積比となる量だけ充填(封入)することが好ましく、さらに、略５０〜８０％の体積比となる量だけ充填(封入)すれば、なお好ましい。この場合、かかる空間部Ｓの空間容積は、スリンガー２５の体積に相当する量だけ、従来の回転刃ユニットＵ２(図３(ａ))のようにスリンガー２５(図１(ａ))が非装着の場合と比べて小さくなる。一方で、空間部Ｓの空間容積は、主軸８に設けた肉盗みの体積に相当する量だけ、従来の回転刃ユニットＵ２(図３(ａ))のように肉盗みが設けられていない場合と比べて大きくなる。
【００６２】
また、回転刃側軸受２及び歯車側軸受４の内部にも、同様に潤滑剤としてグリース(以下、軸受潤滑グリースという)が充填(封入)されている。この場合、軸受潤滑グリースの充填(封入)量は、回転刃ユニットＵ１の使用目的や使用条件などに応じて任意に設定すればよいが、軸受2,4内の空間容積に対して略２５〜３５％の体積比となる量だけ充填(封入)することが好ましい。
【００６３】
この場合、歯車潤滑グリース及び軸受潤滑グリースは、いずれも生分解性を有し、その基油にはポリオールエステル油が含有されている。かかるポリオールエステル油としては、例えば、トリメチロールプロパンエステル又はペンタエリスリトールエステルなどが好ましく、特に、トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネートなどであれば、より好ましい。なお、これら複数種類のポリオールエステル油を組み合わせて、基油を構成してもよい。
【００６４】
また、基油は、上記各種の単一のポリオールエステル油(ポリオールエステル油１００％)であってもよいし、鉱油、合成炭化水素油、あるいはエーテル油などを必要に応じて配合させた成分構成であってもよい。さらに、これらのポリオールエステル油が含有された基油に対し、酸化防止剤などの添加剤を添加してもよい。
【００６５】
このように、基油は、単一成分構成(ポリオールエステル油１００％)だけでなく、混合成分構成であってもよいが、いずれの成分構成とした場合であっても当該基油の生分解度(生分解率)を７０％以上に設定する。なお、生分解度(生分解率)は、ＣＥＣ規格に規定する試験法(CEC-L-33-A-93)により計測すればよい。
【００６６】
また、基油は、回転刃ユニットＵ１の使用条件や使用環境などに応じて、その動粘度を任意に設定すればよいが、一例として、軸受潤滑グリースの基油は、４０℃における動粘度が２５〜５０ｍｍ2／ｓとなるように、上記のポリオールエステル油、必要に応じて配合される鉱油、合成炭化水素油、あるいはエーテル油を選択することが好ましい。これは、４０℃における動粘度が２５ｍｍ2／ｓに満たない場合、軸受2,4に対する高温・高速条件下での十分な潤滑寿命や剥離寿命などが得られず、また５０ｍｍ2／ｓを越えると高速条件下での自己発熱が大きいため十分な潤滑寿命が得られない虞があるためである。
一方、歯車潤滑グリースの基油においては、４０℃における動粘度が１００〜３００ｍｍ2／ｓとなるようなポリオールエステル油、必要に応じて配合されるエステル系高粘度ポリマー、鉱油、合成炭化水素油、あるいはエーテル油を選択することが好ましい。この理由として、軸受2,4に比べて歯車G1,G2は、歯車G1,G2同士の激しい衝突に加えて、摩擦面での滑り現象も活発に作用することから、グリース膜圧をできるだけ厚くしておく方が摩耗し難いことが挙げられる。一般に使用されている歯車潤滑グリースの４０℃における基油動粘度は、２００ｍｍ2／ｓ前後である。
【００６７】
なお、歯車潤滑グリース及び軸受潤滑グリースの増ちょう剤としては、耐熱性・耐久性の高い(長寿命な)ウレア系化合物が好ましいが、リチウム石鹸やカルシウム石鹸などの金属系石鹸を用いてもよい。
【００６８】
このように、本実施形態によれば、歯車潤滑グリース及び軸受潤滑グリースには、ポリオールエステル油が含有されているため、その生分解度(生分解率)が高く(７０％以上)、生分解性に非常に優れている。このため、かかる歯車潤滑グリース及び軸受潤滑グリースが、仮に外部へ漏洩した場合であっても、草木や土壌に対する悪影響を格段に低減させることができる。
【００６９】
なお、上述した従来の回転刃ユニットＵ２においては、歯車潤滑グリース及び軸受潤滑グリースは、増ちょう剤をリチウム石鹸、基油を鉱油系とし、添加剤として極圧剤を添加した成分構成を成しており、この場合、鉱油系の基油は生分解性が悪く、その生分解度(生分解率)は４０％程度以下と推定される。すなわち、生分解度(生分解率)が７０％以上に設定された本実施形態に係る歯車潤滑グリース及び軸受潤滑グリースは、従来比で約２倍の生分解性を有しており、草木や土壌に対する悪影響が格段に小さいという優れた特徴を有する。
【００７０】
ここで、本実施形態に係る草刈機の使用状態、すなわち回転刃ユニットＵ１の運転時における歯車潤滑グリースの状態変化について、以下、説明する。
歯車潤滑グリースは、その自重により、並びに駆動軸３８及び駆動軸歯車Ｇ１が回転するとともに、主軸８及び主軸歯車Ｇ２が回転することによる振動により、空間部Ｓにおいて継続的に攪拌及び剪断される。このように攪拌及び剪断が繰り返された歯車潤滑グリースは、その温度が上昇し、これに伴って軟化するとともに、熱膨張を起こす。
【００７１】
この際、回転刃ユニットＵ１の内部(空間部Ｓ)の圧力(内圧)が上昇するため、回転刃ユニットＵ１の内気や空間部Ｓに封入された歯車潤滑グリースに対して、回転刃ユニットＵ１の外部方向への押圧力、具体的には、ケース４０の内壁４０ｓ、主軸８及びスリンガー２５への押圧力が作用し、当該歯車潤滑グリースが対向部上面８ｔ及びスリンガ上面２５ｃに落下して接触する。
この状態において、スリンガー２５は静止しているが、その一方で主軸８が回転しているため、対向部上面８ｔに接触した歯車潤滑グリース、及びスリンガ上面２５ｃに接触した歯車潤滑グリースに対し、当該主軸８並びに対向部上面８ｔの回転により生じる遠心力が作用する。
【００７２】
かかる遠心力が作用された歯車潤滑グリースは、当該遠心力によって、ケース４０の内壁４０ｓ、駆動軸歯車Ｇ１の表面及び主軸歯車Ｇ２の表面をそれぞれ伝って、空間部Ｓの上方へ移動する。そして、当該歯車潤滑グリースは、主軸８の近傍まで達した後、再度、その自重並びに前記回転による振動により、主軸８の対向部上面８ｔ及びスリンガ上面２５ｃに落下して接触する。この結果、歯車潤滑グリースは、空間部Ｓ内で循環されることになる。
【００７３】
本実施形態においては、駆動軸歯車Ｇ１と接触することなく、当該駆動軸歯車Ｇ１との間隔を極力狭めてスリンガー２５を設ける(一例として、スリンガ上面２５ｃと駆動軸歯車Ｇ１との間隔を約２ｍｍに設定する)ことで、歯車潤滑グリースを駆動軸歯車Ｇ１に対して容易に引き込ませることができる。これにより、空間部Ｓ内において、歯車潤滑グリースの流動を活発化させる(循環を促進させる)ことができ、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２が潤滑不足となることもなく、各歯車G1,G2の歯が相互に摩擦されて摩耗することも抑制され、当該歯車G1,G2を長期に亘ってスムーズに回転させることができる。結果として、これらの歯車G1,G2の発熱も抑えられ、歯車潤滑グリースの劣化を防止することができ、当該グリースを長期に亘って駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２の潤滑に寄与させることができる。
【００７４】
さらに、本実施形態においては、主軸８に対向部８ｄを設け(別の捉え方をすれば、肉盗みを設け)、当該対向部８の対向部上面８ｔを、スリンガー２５のスリンガ上面２５ｃよりも距離Ｓ１だけ(一例として、約１ｍｍに設定)軸方向の上側へ位置付けているため、歯車潤滑グリースがスリンガ上面２５ｃに落下する以前に、対向部上面８ｔに落下した時点で、当該対向部上面８ｔの回転により生じる遠心力の作用を受けることになる。このため、空間部Ｓ内において、歯車潤滑グリースは、その大部分が対向部上面８ｔに接触して循環することになる。すなわち、空間部Ｓ内における歯車潤滑グリースの流動は、対向部上面８ｔに接触して循環する循環流が主流動となり、スリンガ上面２５ｃに接触して循環する循環流が副流動となる。
【００７５】
上述したように、歯車潤滑グリースは、草刈機の使用状態、すなわち回転刃ユニットＵ１の運転時において、空間部Ｓ内で活発に流動し、スリンガ上面２５ｃへほとんど接触されることなく、循環(上述した主流動)を繰り返す。このため、歯車潤滑グリースは、スリンガ上面２５ｃ、ひいては、シール２０の外面(駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２側の面)に滞留(堆積)せず、当該シール２０を押圧することがない。この結果、歯車潤滑グリースが回転刃側軸受２の内部に漏洩(侵入)することを確実に防止することができる。
【００７６】
また、本実施形態においては、対向部８ｄの対向面８ｓと接触することなく、当該対向面８ｓとの間隔を極力狭めてスリンガー２５を設ける(一例として、内周面２５ａと対向面８ｓとの間隔(図１(ｂ)に示す距離Ｌ１)を約０．１ｍｍに設定する)ことで、当該内周面２５ａと対向面８ｓとの間にスリンガー２５の厚さ(同図に示す距離Ｌ３(一例として、５ｍｍ))に相当する深さで空気層Ｌｙを形成することができる。この場合、空気層Ｌｙの深さ(スリンガー２５の厚さＬ３に相当)と幅(内周面２５ａと対向面８ｓとの間隔Ｌ１に相当)の比が十分に大きい(一例として、Ｌ３／Ｌ１＝５０)ため、当該空気層Ｌｙには、主軸８の回転に伴って当該回転方向への空気流が発生する。
【００７７】
このため、回転刃ユニットＵ１の内圧上昇により、スリンガー２５への押圧力が作用した場合であっても、当該押圧力を空気層Ｌｙの空気流によって負荷する、すなわち、空気層Ｌｙの空気流によって、押圧力に対抗可能な応力を生じさせることができ、歯車潤滑グリースが空気層Ｌｙへ侵入することを有効に防止することができる。なお、上述したように歯車潤滑グリースが軟化し、流動しやすい状態となった場合であっても、空気層Ｌｙの空気流を縦断すれば、縦断後の歯車潤滑グリースは、シール２０のシールリップ２０ｌと内輪１０のシール溝との摺接部をすり抜けるほどの押圧力を有しない。これにより、歯車潤滑グリースが回転刃側軸受２の内部にまで漏洩(侵入)することを、確実に防止することができる。
【００７８】
なお、空気層Ｌｙの深さ(Ｌ３)と幅(Ｌ１)の比(Ｌ３／Ｌ１)は、小さすぎると前記回転刃ユニットＵ１の内圧上昇による押圧力を空気流によって十分に負荷することができず、歯車潤滑グリースの当該空気層Ｌｙへの侵入を十分に防止することができないため、空間部Ｓの空間容積などに応じて、可能な限り大きく設定することが好ましい。本実施形態においては、歯車潤滑グリースの空気層Ｌｙへの侵入防止効果を考慮し、上述したように空気層Ｌｙの深さ(Ｌ３)と幅(Ｌ１)の比(Ｌ３／Ｌ１)を５０に設定している。別の捉え方をすれば、厚さＬ３、並びに内周面２５ａと対向部８ｄの対向面８ｓとの間隔Ｌ１との比(Ｌ３／Ｌ１)が５０となるように、スリンガー２５を構成するとともに、空間部Ｓ内に位置付けている。
【００７９】
また、上述したように、本実施形態によれば、回転刃ユニットＵ１の運転中、歯車潤滑グリースが空間部Ｓ内で活発に流動(上述した主流動)し、循環されることで、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２の潤滑が促進され、これらの歯車G1,G2を長期に亘って良好な潤滑状態に維持することができる。さらに、歯車潤滑グリースが回転刃側軸受２の内部に漏洩(侵入)することを防止できるため、回転刃ユニットＵ１の運転中、回転刃側軸受２は、長期に亘って良好な潤滑状態に維持され、精度よく回転し続けることができる。
【００８０】
さらに、スリンガー２５は、スリンガ下面２５ｂとシール２０との間隔を極力狭めた(一例として、図１(ｂ)に示す距離Ｌ２を略０．２５ｍｍに設定した)状態で、当該シール２０を覆うように設けられているため、歯車潤滑グリースがシール２０を直接押圧することはなく、当該シール２０のシールリップ２０ｌと内輪１０のシール溝との摺接部に直接接触することもない。この結果、歯車潤滑グリースが回転刃側軸受２の内部に漏洩(侵入)することをさらに有効に防止することができる。
【００８１】
加えて、上述したように、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２側(図１(ｂ)の上側)に位置するシール２０には、その外径部及び内径部のいずれにも、軸受内部の圧力変化を抑制するための貫通孔(シール２２に形成された貫通孔２２ｈに相当する貫通孔)が設けられていないため、かかる貫通孔から歯車潤滑グリースが回転刃側軸受２の内部に漏洩(侵入)し、軸受潤滑グリースと混合してしまうような不都合は全く生じない。
【００８２】
以上のように、本実施形態に係る回転刃ユニットＵ１によれば、回転刃側軸受２の歯車G1,G2側へ常時静止したスリンガー２５を設けることに加えて、当該スリンガー２５に対して拡径・拡幅した対向部８ｄ(肉盗み)を主軸８に設けることで、その内部(例えば、空間部Ｓ及び回転刃側軸受２の内部)に封入したグリースの外部への漏洩を確実に防止することができる。これにより、回転刃ユニットＵ１の潤滑状態が良好に維持され、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２の摩耗や、回転刃側軸受２、歯車側軸受４及び駆動軸軸受６の焼付きなどが長期に亘って発生することなく、回転部材である刈刃３２を長期に亘って一定の回転精度で安定して回転させ続けることができる。
【００８３】
なお、図２には、上述した第１実施形態に係るスリンガー２５の形状のみを変更したスリンガー４５を設けた、本発明の第２実施形態に係る回転刃ユニットＵ１１が示されている。
かかる回転刃ユニットＵ１１において、スリンガー４５は、その内周面２５ａに対し、全周に亘って連続する凹状の溝(以下、空気溝という)２５ｇを設けて構成されている。この場合、一例として、空気溝２５ｇは、内周面２５ａの周方向に沿って円状に連続する底部２５ｖと、当該底部２５ｖの両端に全周に亘って連続し、内周面２５ａ方向(スリンガー４５の拡径方向)へ立ち上がって相互に対向する一対の壁部２５ｗとで成る縦断面視矩形状の溝として、スリンガー４５の厚さ方向(図２の上下方向)の略中間位置に１本だけ設けられている。
【００８４】
なお、空気溝２５ｇの大きさ(幅(図２の上下方向の距離)や深さ(同図の左右方向の距離))、形状、数及び形成位置などは、スリンガー４５の大きさ(全体外径、全体内径、断面径及び厚さ等)や形状などに応じて任意に設定すればよく、ここでは特に限定しない。
例えば、図２に示す構成においては、空気溝２５ｇを縦断面視矩形状に形成したが、このような縦断面視矩形状の他、例えば、縦断面の輪郭を曲線状やＵ字状とした溝、あるいは底部２５ｖを省略し相互に対向する壁部２５ｗを直接連続させた、縦断面輪郭がＶ字状を成す溝などとして空気溝２５ｇを構成してもよい。また、空気溝２５ｇを内周面２５ａの周方向に沿って螺旋状に連続させてもよいし、底部２５ｖを内周面２５ａの周方向に沿って波状(横断面の輪郭が波線状)に連続させてもよい。
ただし、空気溝２５ｇは、内周面２５ａの全周に亘って連続していなくともよく、例えば、複数の溝を内周面２５ａの周方向に沿って断続的に設けて、これらの全体を略円状に連続させた構成であってもよい。
さらに、複数の空気溝２５ｇを形成してもよく、この場合には、前記の各種形状の空気溝２５ｇを組み合わせた構成としてもよい。
【００８５】
また、第２実施形態に係る回転刃ユニットＵ１１においては、スリンガー４５の形状以外の基本的な部材構成を、上述した第１実施形態に係る回転刃ユニットＵ１と同様としているため、図面中で同一の符号を付してこれらの説明は省略する。例えば、スリンガー４５の厚さＬ３、スリンガー４５の内周面２５ａと対向部８ｄの対向面８ｓとの間隔Ｌ１、スリンガ下面２５ｂと密封部材２０との間隔Ｌ２などは、いずれも上述した第１実施形態に係る回転刃ユニットＵ１のスリンガー２５と同様の値に設定されている。
【００８６】
かかる第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様に、主軸８の回転に伴って空気層Ｌｙに対して当該主軸８の回転方向への空気流を発生させることができる。この場合、空気層Ｌｙの横断面積が空気溝２５ｇの部分とそれ以外の部分とで異なるため、空気流の周速度は、空気層Ｌｙの空気溝２５ｇの部分とそれ以外の部分とで差が生じる。具体的には、空気溝２５ｇにおける周速度は、それ以外における周速度よりも大きく(速く)なる。この結果、空気層Ｌｙにおいて、周速度の異なる空気流の層を生じさせることができ、回転刃ユニットＵ１１の内圧上昇に伴うスリンガー４５への押圧力が作用した場合であっても、当該押圧力を空気流の層によって負荷する、すなわち、当該空気流の層によって押圧力に対向可能な応力を生じさせることができる。これにより、歯車潤滑グリースが空気層Ｌｙへ侵入することを有効に防止することができる。
【００８７】
なお、上述した第２実施形態においては、空気溝２５ｇ部分における空気層Ｌｙの横断面積が拡大されているが、空気溝２５ｇは、スリンガー４５の厚さ方向(図２の上下方向)の略中間位置に設けられており、空気層Ｌｙの前記厚さ方向の上端と下端では、上述した第１実施形態と同様にスリンガー４５の内周面２５ａと主軸８(対向部８ｄ)との間隔Ｌ１は、極力狭められている(一例として、Ｌ１が約０．１ｍｍに設定されている)ため、特に問題とはならない。また、その他の効果は、上述した第１実施形態の場合と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る回転刃ユニットの構成例を示す図であって、(ａ)は、断面図、(ｂ)は、回転刃側軸受に設けたスリンガーの構成例を示す断面図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る回転刃ユニットの回転刃側軸受に設けたスリンガーの構成例を示す断面図。
【図３】従来の回転刃ユニットの構成例を示す図であって、(ａ)は、断面図、(ｂ)は、回転刃側軸受の構成例を示す断面図。
【図４】従来の草刈機の全体構成例を示す斜視図。
【符号の説明】
【００８９】
２  回転刃側軸受
４  歯車側軸受
８  主軸
８ｄ  対向部
１０  内輪
１２  外輪
２０，２２  シール
２５  スリンガー
３２  刈刃
３４  エンジン
３６  駆動軸
Ｇ１  駆動軸歯車
Ｇ２  主軸歯車
Ｌ１  スリンガー−主軸間距離
Ｌ２  スリンガー−シール間距離
Ｌ３  スリンガー厚さ
Ｓ１  対向部拡幅距離
Ｓ２  対向部突出距離
Ｌｙ  空気層
Ｕ１  回転刃ユニット
【図１】
2008161180.tif 000003
【図２】
2008161180.tif 000004
【図３】
2008161180.tif 000005
【図４】
2008161180.tif 000006