(57)【要約】【課題】主軸に対してフランジを設け、グリース漏洩を防止し、回転部材を安定して継続回転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と、主軸を回転自在に支持する複数の軸受2,4と、駆動軸及び主軸の一端側に設けた歯車G1,G2と、主軸の他端側に取付けた回転部材３２と、主軸、軸受及び歯車を収容するケース４０とを備えた回転部材支持ユニットＵ１であって、ユニット内には、歯車を潤滑するための潤滑剤が封入され、主軸には、潤滑剤をユニット内で循環させるため、並びに、少なくとも前記回転部材に最近接して配置された軸受の内部への異物の侵入を防止するためのフランジ２７が設けられており、フランジは、主軸の所定部位をケースの内壁４０ｓへ向けて他の部位よりも拡径させるように、主軸の全周に亘って連続して配設され、その外周部２７ａをケースの内壁と所定間隔Ｌ２を空けて対向させた構造を成している。【選択図】図１
2008193952.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、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た回転部材と、前記主軸、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、
当該ユニット内には、前記歯車を潤滑するための潤滑剤が封入され、主軸には、当該潤滑剤を前記ユニット内で循環させるため、並びに、少なくとも前記回転部材に最近接して配置された軸受の内部への異物の侵入を防止するためのフランジが設けられており、当該フランジは、前記主軸の所定部位を前記ケースの内壁へ向けて他の部位よりも拡径させるように、当該主軸の全周に亘って連続して配設され、その外周部を前記ケースの内壁と所定間隔を空けて対向させた構造を成し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】
前記ケースには、前記駆動軸の一端側の歯車と所定間隔を空けて対向する対向部が内壁に設けられており、前記フランジは、前記歯車側の端面が前記対向部よりも軸方向へ所定高さだけ凸出するように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】
前記フランジの軸方向の厚さと、前記フランジ外周部とケース内壁との対向間隔の寸法比率は、２０：１よりも大きく設定さ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。
【請求項４】
前記ケースは、その内壁の径寸法が前記フランジ、前記主軸の一端側に設けられた歯車、及び当該歯車に最近接して配置された軸受の各外径寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回転部材支持ユニット。
【請求項５】
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１〜４のいずれか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、電動工具やコンクリートドリルなどに関し、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(図４)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】
その際、一例として、歯車側軸受４は、その内部を密封する密封部材(接触型のシール、及び非接触型のシールやシールドなど)が設けられていない、いわゆるオープンタイプ(開放型)の軸受構造を成しているのに対し、回転刃側軸受２は、その内外輪10,12間に接触型のゴムシール20,22が介在された密封タイプの軸受構造を成し、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となっている。そして、かかる回転刃側軸受２には、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、当該ゴムシール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、撹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、当該グリースが撹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、潤滑剤をユニット内で循環させるため、並びに、少なくとも回転部材に最近接して配置された軸受の内部への異物の侵入を防止するため、主軸に対してフランジを設けることで、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、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。
【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、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た回転部材と、前記主軸、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、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、主軸には、当該潤滑剤を前記ユニット内で循環させるため、並びに、少なくとも前記回転部材に最近接して配置された軸受の内部への異物の侵入を防止するためのフランジが設けられており、当該フランジは、前記主軸の所定部位を前記ケースの内壁へ向けて他の部位よりも拡径させるように、当該主軸の全周に亘って連続して配設され、その外周部を前記ケースの内壁と所定間隔を空けて対向させた構造を成している。
【００１８】
この場合、前記ケースには、前記駆動軸の一端側の歯車と所定間隔を空けて対向する対向部を内壁に設け、前記フランジは、前記歯車側の端面が前記対向部よりも軸方向へ所定高さだけ凸出するように位置付けることが好ましい。
また、前記フランジの軸方向の厚さと、前記フランジ外周部とケース内壁との対向間隔の寸法比率は、２０：１よりも大きく設定することが好ましい。
なお、前記ケースは、その内壁の径寸法を前記フランジ、前記主軸の一端側に設けられた歯車、及び当該歯車に最近接して配置された軸受の各外径寸法よりも大きく設定すればよい。
また、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、潤滑剤をユニット内で循環させるため、並びに、少なくとも回転部材に最近接して配置された軸受の内部への異物の侵入を防止するため、主軸に対してフランジを設けることで、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、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。
【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、あるいは電動工具やコンクリートドリルなど、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、歯車側軸受４及び駆動軸軸受６は、図１(ａ),(ｂ)に示すように、回転輪(以下、内輪という)及び静止輪(以下、外輪という)が相対回転可能に対向して配置され、当該内外輪間へ複数の転動体(玉)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)は、環状を成す保持器(一例として、波型の合せ保持器)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、内輪及び外輪の軌道面間へ組み込まれている。これにより、各転動体(玉)は、その転動面が相互に接触することなく、内外輪間(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)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、歯車側軸受４及び駆動軸軸受６、並びに転動体(玉)及び保持器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、各軸受2,4,6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、保持器としては、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】
この場合、一例として、回転刃側軸受２には、内外輪間に転動体(玉)を挟んで、その両側(図１(ａ),(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(図示しないが、図３(ｂ)に示すゴムシール20,22に相当(以下、シールという))がそれぞれ設けられている。このようにシールを設けることで、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】
なお、２つのシールのうち、回転部材である刈刃３２側(図１(ａ),(ｂ)の下側)に位置するシール(図示しないが、図３(ｂ)に示すゴムシール２２に相当)には、軸受内部の圧力変化を抑制するための貫通孔(同図に示す貫通孔２２ｈに相当)が設けられている。これに対し、２つのシールのうち、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２側(図１(ａ),(ｂ)の上側)に位置するシール(図示しないが、図３(ｂ)に示すゴムシール２０に相当)には、軸受内部の圧力変化を抑制するための貫通孔、すなわち、上述した刈刃３２側のシールに形成された貫通孔に相当する貫通孔は設けられていない。
【００３１】
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(ａ),(ｂ)の上側)はシールによって、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(ａ),(ｂ)の下側)は、シールに貫通孔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、その内部が上述した刈刃３２側シールの貫通孔を通して、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可能な構造となっている。
【００３２】
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、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２を潤滑するため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)を回転刃ユニットＵ１内で循環させるために、並びに、回転部材(刈刃３２)に最近接して配置された軸受である回転刃側軸受２の内部への異物(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、主軸８に対し、フランジ２７が設けられている。この場合、フランジ２７は、主軸８の所定部位をケース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へ向けて他の部位よりも拡径させるように、当該主軸８の全周に亘って連続して配設され、その外周部２７ａをケース４０の内壁４０ｓと所定間隔を空けて対向させた構造を成している。
【００３３】
一例として、図１(ａ),(ｂ)に示す構成においては、外径がケース４０の内壁４０ｓの径寸法よりも小さく、内径が主軸８の小径部８ｂの径寸法と略同一に設定された略円筒状を成すように、フランジ２７を構成している。このように本実施形態においては、フランジ２７を主軸８とは別体構造としているが、フランジ２７は、主軸８と一体構造を成していてもよい。
【００３４】
そして、フランジ２７は、主軸８の小径部８ｂに固定(例えば、所定の締め代で締り嵌め)され、この状態において、外周部２７ａをケース４０の内壁４０ｓと所定間隔を空けて対向させているとともに、回転刃側軸受２側の端面(図１(ａ),(ｂ)の下面(以下、フランジ下面という))２７ｄを当該回転刃側軸受２の内輪の側面に密着させている。また、この場合、フランジ２７は、回転刃側軸受２のシール(図示しないが、図３(ｂ)に示すゴムシール２０に相当)との対向部分(以下、縮径部という)２７ｂを所定の大きさまで縮径し、当該シールと所定間隔を空けて対向する構造となっている。一例として、図１(ａ),(ｂ)に示す構成においては、縮径部２７ｂを回転刃側軸受２の内輪外径よりも僅かに小径となるまで縮径させて、フランジ２７が構成されている。
【００３５】
ここで、フランジ２７の大きさは、例えば、主軸８の大きさやケース４０の大きさなどに応じて任意に設定することができるが、フランジ２７は、主軸８に固定された状態において、ケース４０の内壁４０ｓ、回転刃側軸受２(外輪及びシール)、並びに駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２のいずれにも接触することなく、当該主軸８、回転刃側軸受２(内輪)、及び各歯車G1,G2がスムーズに回転可能な範囲で最大の寸法とすることが好ましい。別の捉え方をすると、フランジ２７は、外周部２７ａとケース４０の内壁４０ｓとの間隔(図１(ｂ)に示す距離Ｌ２)、縮径部２７ｂと回転刃側軸受２のシールとの間隔(同図に示す距離Ｌ４)、並びに、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２側の端面(同図の上側の面(以下、フランジ上面という))２７ｃと駆動軸歯車Ｇ１との間隔(同図に示す距離Ｌ１)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。なお、これらの各間隔L2,L4,L1は、例えば、回転刃ユニットＵ１の組立精度や駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２の振れ回りなどを考慮して、それぞれ最小間隔に設定すればよい。
【００３６】
一例として、図１(ｂ)に示す構成においては、縮径部２７ｂと回転刃側軸受２のシールとの間隔Ｌ４が約０．１ｍｍ、外周部２７ａとケース４０の内壁４０ｓとの間隔Ｌ２が約０．１ｍｍ、フランジ上面２７ｃと駆動軸歯車Ｇ１との間隔Ｌ１が約４ｍｍとなるように、フランジ２７の外径寸法(同図に示す距離Ｌ３３)、及び厚さ寸法(同図に示す距離Ｌ５)をそれぞれ設定し、フランジ２７が構成されている。この場合、フランジ２７の外径寸法Ｌ３３を主軸歯車Ｇ２の外径寸法(図１(ｂ)に示す距離Ｌ８)と略同一に設定し、厚さ寸法Ｌ５を約５ｍｍに設定して、フランジ２７が構成されている。
【００３７】
なお、フランジ２７は、フランジ上面２７ｃが内壁４０ｓと対向する部分(以下、対向部という)４０ｔよりも軸方向の上側へ所定高さだけ凸出するように位置付けられている必要がある。この場合、対向部４０ｔは、駆動軸歯車Ｇ１と所定間隔を空けて対向するように、ケース４０の内壁４０ｓに対して設けられている。一例として、本実施形態においては、フランジ上面２７ｃの対向部４０ｔに対する突出高さ(図１(ｂ)に示す距離Ｌ６)が約１ｍｍとなるように、フランジ２７の厚さＬ５を設定するとともに、フランジ２７が主軸８に対して位置決めされた場合を想定する。この場合、フランジ２７の厚さ寸法Ｌ５は、フランジ上面２７ｃがケース４０の対向部４０ｔよりも軸方向(図１(ｂ)の上下方向)へ所定高さ(例えば、距離Ｌ６)で突出するように位置付けられていれば、すなわち、突出高さＬ６が正の寸法(０よりも大)であれば、その具体的な寸法は上述した寸法(約５ｍｍ)には特に限定されない。
【００３８】
さらに、フランジ２７の厚さＬ５と、外周部２７ａとケース４０の内壁４０ｓとの対向間隔Ｌ２との寸法比率は、２０：１よりも大きく設定すること、すなわち、対向間隔Ｌ２に対する厚さＬ５の比率(Ｌ５／Ｌ２)が２０よりも大きくなるようにフランジ２７の大きさ(外径Ｌ３３及び厚さＬ５)を設定することが好ましい。本実施形態においては、一例として、対向間隔Ｌ２に対する厚さＬ５の比率(Ｌ５／Ｌ２)を５０に設定して、フランジ２７が構成されている。
【００３９】
ここで、回転刃ユニットＵ１を組み立てる場合、フランジ２７、主軸歯車Ｇ２、及び歯車側軸受４は、これらを主軸８に対してそれぞれ取り付けて一体化させた状態で、軸方向の一方側(図１(ａ),(ｂ)の下側)からケース４０へ組み付けられる。
このため、ケース４０は、フランジ２７の外周部２７ａと対向する内壁４０ｓの径寸法(図１(ｂ)に示す距離Ｌ３)をフランジ２７の外径寸法Ｌ３３、主軸歯車Ｇ２の外径寸法Ｌ８、並びに歯車側軸受４の外径寸法(同図に示す距離Ｌ７)よりもいずれも大きく設定して構成する必要がある。したがって、フランジ２７の外径寸法Ｌ３３は、主軸歯車Ｇ２の外径寸法Ｌ８、及び歯車側軸受４の外径寸法Ｌ７と近く、ケース４０の内壁４０ｓの径寸法Ｌ３よりも僅かに小さい所定寸法に設定することが好ましい。なお、本実施形態においては、一例として、歯車側軸受４の外径寸法Ｌ７を主軸歯車Ｇ２の外径寸法Ｌ８よりも小さく設定して、歯車側軸受４及び主軸歯車Ｇ２が構成されている。
これにより、フランジ２７、主軸歯車Ｇ２、及び歯車側軸受４と一体化された主軸８をケース４０に対してスムーズに組み付けることができるとともに、主軸８に固定されたフランジ２７の外周部２７ａとケース４０の内壁４０ｓとの間隔Ｌ２を極力小さくする(狭める)ことができる。
【００４０】
このような構成によれば、フランジ２７は、主軸８の回転に伴って、当該主軸８とともに回転し、その外周部２７ａをケース４０の内壁４０ｓと所定間隔(図１(ｂ)に示す距離Ｌ２)を空けて対向させることができる。この際、フランジ２７は、縮径部２７ｂを回転刃側軸受２のシール(図示しないが、図３(ｂ)に示すゴムシール２０に相当)と所定間隔(図１(ｂ)に示す距離Ｌ４)を空けて対向させることができるとともに、フランジ上面２７ｃを駆動軸歯車Ｇ１と所定間隔(同図に示す距離Ｌ１)を空けて対向させることができる。
【００４１】
なお、フランジ２７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、フランジ２７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主軸８の周面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、主軸８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。
【００４２】
また、図１(ｂ)に示す構成においては、一例として、フランジ２７が主軸８に固定(締り嵌め)された状態において、フランジ２７のフランジ下面２７ｄを当該回転刃側軸受２の内輪の側面(同図の上側の面)に密着させているが、フランジ２７は、主軸８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、フランジ下面２７ｄを当該内輪の側面に密着させず、所定の間隔を空けて近接させて位置付けてもよい。
この場合、フランジ２７は、縮径部２７ｂを省略し、軸方向の一端側から他端側まで同一径を成す円筒状に構成すればよい。
【００４３】
なお、図１(ａ),(ｂ)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、フランジ２７の大きさを設定する際には、フランジ上面２７ｃ及び外周部２７ａ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、フランジ上面２７ｃと当該主軸歯車Ｇ２との間隔が極力小さくなるようにフランジ２７の大きさを設定すればよい。
【００４４】
ここで、フランジ２７の形状は、主軸８に固定された状態において、ケース４０の内壁４０ｓ、回転刃側軸受２(シール)、並びに駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２のいずれにも接触することのない大きさ(形状)、すなわち、外周部２７ａとケース４０の内壁４０ｓとの間隔Ｌ２、縮径部２７ｂと回転刃側軸受２のシール(図示しない)との間隔Ｌ４、並びに、フランジ上面２７ｃと駆動軸歯車Ｇ１との間隔Ｌ１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。
【００４５】
図１(ａ),(ｂ)に示す構成においては、一例として、フランジ２７のフランジ上面２７ｃを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、フランジ２７は、フランジ上面２７ｃを軸方向のいずれか一方側へ傾斜させた平坦面状に(例えば、拡径方向へ向かうにしたがって軸方向下側へ徐々に傾斜するように)形成してもよい。さらに、例えば、フランジ２７は、フランジ上面２７ｃ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。
【００４６】
なお、上述したフランジ２７の大きさを設定する際と同様に、図１(ａ),(ｂ)に示す構成においては、フランジ２７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、フランジ上面２７ｃと当該主軸歯車Ｇ２との間隔が極力小さくなるようなフランジ２７形状とすればよい。
【００４７】
また、フランジ２７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、フランジ２７の厚さＬ５を同図に示す構成の略半分(一例として、２．５ｍｍ)とし、当該２つのフランジ２７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フランジアセンブリとしてもよい。
【００４８】
さらに、フランジ２７の材質も特に限定されず、例えば、主軸８及びケース４０の材質などに応じて任意の素材を材料としてフランジ２７を構成することができるが、本実施形態においては、フランジ２７が所定の金属製(鉄系金属製やアルミニウム合金等の非鉄金属製など)である場合を、一例として想定する。この場合、フランジ２７は、例えば、鋳型成形などにより主軸８と一体的に形成すればよい。なお、フランジ２７を所定の樹脂製(例えば、ポリアミド系の樹脂製)とし、当該樹脂製のフランジ２７を射出成形や鋳型成形などにより形成することで、主軸８とは別体構造としてもよい。
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各種の金属系材料及び樹脂系材料を適用することが好ましい。
【００４９】
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、当該軸受２の潤滑を行っている。
【００５０】
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(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８０％の体積比となるように充填(封入)されている。
【００５１】
なお、歯車潤滑グリースの充填(封入)量は、多過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、少な過ぎると空間部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、充填(封入)された歯車潤滑グリースが過度に撹拌されずにグリース軟化を促進することなく、空間部Ｓ内に十分行き亘る最適な充填量(封入量)として、本実施形態においては、空間部Ｓの空間容積に対して略８０％の体積比となる量だけ歯車潤滑グリースを充填(封入)している。この場合、かかる空間部Ｓの空間容積は、フランジ２７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))のようにフランジ２７(図１(ａ))が非装着の場合と比べて小さくなる。
ただし、歯車潤滑グリースの充填(封入)量は、厳密に空間部Ｓの空間容積に対して略８０％の体積比である必要はなく、例えば、空間部Ｓの空間容積に対して略３０〜９０％の体積比、より好ましくは、略５０〜８０％の体積比となる量だけ充填(封入)してもよい。
【００５２】
また、回転刃側軸受２の内部にも、同様にＮＬＧＩちょう度Ｎｏ．２のグリース(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、回転刃側軸受２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。
【００５３】
なお、歯車潤滑グリース及び軸受潤滑グリースの成分構成は、例えば、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されるため、ここでは特に限定しない。例えば、歯車潤滑グリース及び軸受潤滑グリースは、増ちょう剤がリチウム石鹸、基油が鉱油系のグリースとして構成すればよい。また、この場合、添加剤として、極圧剤を増ちょう剤及び基油に対して添加してもよい。
【００５４】
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、及び駆動軸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、フランジ２７のフランジ上面２７ｃに接触する。
【００５５】
この状態においては、フランジ２７も、主軸８が回転することにより、当該主軸８とともに回転しているため、当該フランジ２７のフランジ上面２７ｃに接触した歯車潤滑グリースに対し、当該フランジ２７の回転により生じる遠心力が作用する。
この結果、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(空間部Ｓ)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、その自重及び前記回転による振動により、フランジ２７のフランジ上面２７ｃに接触する。
【００５６】
このように、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内で循環を繰り返す。このため、歯車潤滑グリースは、フランジ２７のフランジ上面２７ｃ、ひいては、回転刃側軸受２のシールの外面(図示しないが、図３(ｂ)に示すシール２０の駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２側の面に相当)に滞留(堆積)せず、当該シール(同図参照)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)することを防止することができる。
【００５７】
また、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フランジ２７を設ける(一例として、フランジ上面２７ｃと駆動軸歯車Ｇ１との間隔Ｌ１を約４ｍｍ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。さらに、駆動軸歯車Ｇ１に引き込まれた歯車潤滑グリースを、相互に噛合する歯を介して主軸歯車Ｇ２へ容易に移動させることができる。
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。
【００５８】
なお、フランジ上面２７ｃと駆動軸歯車Ｇ１とは、極力接近させて位置付けることが好ましく、具体的には、回転刃ユニットＵ１の組立時の作業性や、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２の振れ回りなどを考慮し、両者の間隔Ｌ１を少なくとも５ｍｍ以下に設定しておくことが好ましい。その際には、フランジ上面２７ｃの周縁部と駆動軸歯車Ｇ１とが極力接近して位置付けられるように、間隔Ｌ１を設定すればよい。
【００５９】
また、本実施形態においては、主軸８にフランジ２７を設けるとともに、当該フランジ２７のフランジ上面２７ｃを、ケース４０の対向部４０ｔよりも距離Ｌ６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、歯車潤滑グリースを駆動軸歯車Ｇ１に対してさらに容易に引き込み易い構造となっている。この場合、ケース４０の対向部４０ｔがフランジ２７のフランジ上面２７ｃよりも軸方向の上側に位置付けられていると、歯車潤滑グリースがフランジ２７の外周部２７ａとケース４０の内壁４０ｓとの隙間を伝って回転刃側軸受２の方向へ誘導される虞があるため、フランジ上面２７ｃをケース４０の対向部４０ｔよりも軸方向の上側へ位置付ける必要がある。その際、フランジ上面２７ｃの対向部４０ｔに対する軸方向の上側への突出高さＬ６は、正の寸法(０よりも大)であれば、その具体的な寸法は上述した寸法(約１ｍｍ)には特に限定されないが、１ｍｍ以上に設定することが好ましい。
【００６０】
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、循環を繰り返すため、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とともに、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２を長期に亘って良好な潤滑状態に保つことができる。その際、歯車潤滑グリースが空間部Ｓ内で循環を繰り返すため、撹拌や剪断による歯車潤滑グリースの発熱が軽減され、グリース劣化を有効に抑制することができ、当該歯車潤滑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。
【００６１】
また、本実施形態においては、ケース４０の内壁４０ｓと接触することなく、当該内壁４０ｓとの間隔を極力狭めてフランジ２７を設ける(一例として、外周部２７ａと内壁４０ｓとの間隔(図１(ｂ)に示す距離Ｌ２)を約０．１ｍｍに設定する)ことで、当該外周部２７ａと内壁４０ｓとの間にフランジ２７の厚さ(同図に示す距離Ｌ５(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(フランジ２７の厚さＬ５に相当)と幅(外周部２７ａと内壁４０ｓとの間隔Ｌ２に相当)の比が十分に大きい(一例として、Ｌ５／Ｌ２＝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。
【００６２】
このため、歯車潤滑グリースが空間部Ｓ内で循環を繰り返し、当該歯車潤滑グリースが軟化して流動しやすい状態となった場合であっても、上述した空気層Ｌｙの空気流が当該空気層Ｌｙへの歯車潤滑グリースの侵入を遮断することができる。すなわち、空気層Ｌｙの空気流がシールと同様の効果(空気シール効果)を果たすため、当該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、結果として、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。
【００６３】
なお、空気層Ｌｙの幅(Ｌ２)に対する深さ(Ｌ５)の比(Ｌ５／Ｌ２)は、小さ過ぎる(例えば、空気層Ｌｙの幅Ｌ２、すなわち断面積が大きい)と上述した空気シール効果を十分に発揮することができず、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くなるため、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。すなわち、フランジ２７の外周部２７ａとケース４０の内壁４０ｓとの間隔Ｌ２を極力狭め、フランジ２７の厚さＬ５をできるだけ大きく(長く)設定して、当該フランジ２７を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、空気シール効果、具体的には、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の幅(Ｌ２)に対する深さ(Ｌ５)の比(Ｌ５／Ｌ２)を５０に設定している。別の捉え方をすれば、外周部２７ａと内壁４０ｓとの間隔Ｌ２に対する厚さＬ５の比(Ｌ５／Ｌ２)が５０となるように、フランジ２７を構成するとともに、主軸８に対して位置付けている。
【００６４】
また、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(図示しないが、図３(ｂ)に示すゴムシール２０に相当)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(図３(ｂ)に示すゴムシール２２に形成された貫通孔２２ｈに相当)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。
【００６５】
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、主軸８に対してフランジ２７を設けることで、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の焼付きなどを長期に亘って発生させることなく、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。
【００６６】
ここで、本実施形態に係る草刈機に対し、搭載された回転刃ユニットＵ１の内部に封入したグリースの漏洩防止効果について所定の試験を行い、検証した。以下、当該試験内容及び試験結果について説明する。
当該試験においては、試験機として２つの草刈機(図４に示す草刈機Ａ相当)を用意し、一方の草刈機には、主軸８に対してフランジ２７を設けた回転刃ユニット(図１(ａ),(ｂ)に示す回転刃ユニットＵ１)を搭載した(以下、当該草刈機を本件機という)。これに対し、他方の草刈機には、フランジ２７が設けられていない従来の回転刃ユニット(図３(ａ)に示す回転刃ユニットＵ２)を搭載した(以下、当該草刈機を比較機という)。
【００６７】
試験に際し、本件機には、回転刃ユニットの内部(図１(ａ),(ｂ)に示す空間部Ｓ)に対して所定の潤滑剤(協同油脂株式会社製デュプレックスＥＰ Ｎｏ．２(以下、歯車潤滑グリースという))を９．１ｇだけ充填した。なお、この充填量(９．１ｇ)は、回転刃ユニットの内部(空間部Ｓ)の空間容積に対して、略８０％の体積量に相当する。
一方、比較機にも、本件機と同様の歯車潤滑グリースを１０．８ｇだけ充填した。なお、この充填量(１０．８ｇ)は、回転刃ユニットの内部(空間部Ｓ)の空間容積に対して、略８０％の体積量に相当する。
【００６８】
この場合、回転刃ユニットの内部(空間部Ｓ)の空間容積は、フランジ２７の体積分だけ、本件機の方が比較機よりも小さい。本試験においては、かかるフランジ２７の体積を約２．３ｃｃに設定しており、当該体積(２．３ｃｃ)は、前記歯車潤滑グリースの重量に換算して約２．１ｇに相当する。
【００６９】
また、各回転刃ユニットの主軸を支持する２つの転がり軸受のうち、回転部材である刈刃３２側に位置する軸受(図１(ａ)及び図３(ａ)に示す回転刃側軸受２)としては、軸受外径を３２ｍｍ、軸受内径を１２ｍｍ、軸受幅を１０ｍｍに設定し、接触型のゴムシールを取り付けて内部を密封状態にした玉軸受を用いた。なお、かかる接触型のゴムシールには、軸受内部の圧力変化を抑制(調整)するための貫通孔(空気孔)を形成せず、軸受内部が略完全に密封状態に保たれるようにした。また、軸受内部には、潤滑剤として、増ちょう剤がリチウム石鹸、基油が鉱油系のグリース(昭和シェル石油株式会社製シェルアルバニヤグリースＳ２(以下、軸受潤滑グリースという))を約０．４ｇ封入した。
【００７０】
一方、駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２側に位置する軸受(図１(ａ)及び図３(ａ)に示す歯車側軸受４)としては、軸受外径を２６ｍｍ、軸受内径を９ｍｍ、軸受幅を８ｍｍに設定し、その内部を密封する密封部材が設けられていない、いわゆるオープンタイプ(開放型)の深溝玉軸受を用いた。この場合、軸受内部には潤滑剤を封入せず、軸受潤滑は、上述した歯車潤滑グリース(協同油脂株式会社製デュプレックスＥＰ Ｎｏ．２)で行った。
【００７１】
図２(ａ)には、草刈機に搭載した回転刃ユニットのグリース漏洩防止効果を検証するための試験装置が示されており、当該試験装置を用いて、本件機及び比較機を所定条件のもとに所定速度(刈刃の回転速度)で所定時間だけそれぞれ運転させた後、回転刃ユニット内部に封入した歯車潤滑グリース、及び転がり軸受(回転刃側軸受)内部に封入した軸受潤滑グリースの外部への漏洩状態を比較することで、これらの草刈機に対する回転刃ユニットのグリース漏洩防止効果について検証した。
【００７２】
なお、図２(ａ)に示すように、試験装置は、直方体の箱形を成し、その枠材として山形鋼が用いられており、当該枠材で囲まれた各面部がエキスパンドメタルでそれぞれ構成されている。そして、かかる試験装置を架台に対してボルトで締結固定するとともに、草刈機が当該試験装置内で宙吊り状態となるように、草刈機の操作管３０及び操作ハンドル３６(図４参照)を試験装置の枠材に対して紐で固定した。
【００７３】
そして、試験に当たっては、試験中の草刈機(本件機及び比較機)の雰囲気温度を室温に保ち、この状態で、刈刃が１分間に８０００回転する速度で、本件機及び比較機をそれぞれ最長３０時間連続して運転させた。なお、その際、所定のタイミングでエンジン３４(図４参照)に燃料を給油し、本件機及び比較機を連続運転させた。その後、本件機及び比較機から回転刃ユニットを取り外し、転がり軸受(回転刃側軸受)の内部から漏洩したグリース(軸受潤滑グリース、あるいは、軸受潤滑グリースに歯車潤滑グリースが混合されたもの(以下、これらの漏洩グリースをまとめて単にグリースという))をスパチラ(小さなさじ)にて採取して、その漏洩量を本件機及び比較機についてそれぞれ測定し、比較した。  なお、本試験においては、上記草刈機(本件機及び比較機)の運転及びグリース漏洩量の測定を１試験サイクルとして、当該試験サイクルを２回繰り返し、各結果をそれぞれ比較した。
【００７４】
図２(ｂ)には、各試験結果が示されており、同図から明らかなように、フランジ２７が設けられていない比較機の場合、転がり軸受(回転刃側軸受)からのグリース漏洩量は、運転時間が３０時間に達する以前の１０時間経過時点において、いずれも４ｇ以上となり、軸受内部への封入量(約０．４ｇ)よりも大量のグリース(１０倍以上)が漏洩した。すなわち、軸受内部に漏洩(侵入)した歯車潤滑グリースが軸受潤滑グリースと混合し、さらに軸受外部へ漏洩していることが検証された。なお、この場合、漏洩したグリースは、刈刃にまで達しており、運転時間が１０時間を経過した時点で試験を中止した。
【００７５】
これに対し、フランジ２７が設けられた本件機の場合、転がり軸受(回転刃側軸受)からのグリース漏洩量は、運転時間が３０時間を経過した後であっても、０．０９ｇ及び０．１３ｇであり、軸受内部への軸受潤滑グリース封入量(約０．４ｇ)の２３％及び３３％に過ぎず、比較機のグリース漏洩量(４ｇ以上)の２．３％及び３．３％に過ぎなかった。
また、回転刃ユニット内部(空間部Ｓ)への歯車潤滑グリース充填量に対する前記グリース漏洩量は、１．０％及び１．４％に過ぎなかった。
【００７６】
以上、本実施形態に係る回転刃ユニットＵ１のように、主軸８に対してフランジ２７を設けることで、当該回転刃ユニットＵ１の内部(空間部Ｓ)に封入したグリース(歯車潤滑グリース及び軸受潤滑グリース)の外部への漏洩を確実に防止することができるとともに、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られることが、上述した試験により検証できた。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】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図であって、(ａ)は、断面図、(ｂ)は、フランジの大きさ、及びフランジと各部材との間隔を説明するための要部拡大断面図。
【図２】草刈機に搭載された回転刃ユニットの内部に封入したグリースの漏洩防止効果についての試験を説明するための図であって、(ａ)は、試験装置の全体構成例を示す図、(ｂ)は、試験結果を本件機及び比較機についてそれぞれ示す図。
【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】
【００７８】
２  回転刃側軸受
４  歯車側軸受
８  主軸
２７  フランジ
２７ａ  フランジ外周部
２７ｃ  フランジ上面
３２  刈刃
３４  エンジン
３８  駆動軸
４０  ケース
４０ｔ  対向部
Ｇ１  駆動軸歯車
Ｇ２  主軸歯車
Ｌ１  フランジ上面−駆動軸歯車間距離
Ｌ２  フランジ外周部−ケース内壁間距離
Ｌ３  ケース内壁径寸法
Ｌ３３  フランジ外径寸法
Ｌ５  フランジ厚さ
Ｌ６  フランジ上面突出高さ
Ｓ  空間部
４０ｓ  ケース内壁
Ｌｙ  空気層
Ｕ１  回転刃ユニット
【図１】
2008193952.tif 000003
【図２】
2008193952.tif 000004
【図３】
2008193952.tif 000005
【図４】
2008193952.tif 000006