(57)【要約】【課題】内圧を常に略同一圧に保つことで、グリースの外部への漏洩を防止し、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。【解決手段】主軸８、主軸を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、回転部材３２を備え、内圧を常に略一定圧に保つ内圧調整機構が設けられた回転部材支持ユニットＵ１であって、内圧調整機構として、内部を回転部材支持ユニットに対してのみ開放し、潤滑剤を捕集、蓄積可能な内圧調整室２０が設けられており、内圧調整室は、容積が拡縮自在に構成され、前記ユニットの内部と連通する連通孔を少なくとも１つ有しており、ユニット内圧上昇時、ユニット内気が流入されて容積を拡大させ、ユニット内圧低下時、前記ユニットへ内圧調整室内気が流出されて容積を縮小させることで、ユニット内圧を常に略一定圧に調整している。【選択図】図１
2009028884.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を備え、内圧を常に略一定圧に保つための内圧調整機構が設けられた回転部材支持ユニットであって、
内圧調整機構として、内部を前記回転部材支持ユニットに対してのみ開放し、当該ユニット内部に封入された潤滑剤を捕集して蓄積可能な内圧調整室が設けられており、当該内圧調整室は、その容積が拡縮自在に構成されているとともに、前記回転部材支持ユニットの内部と連通する連通孔を少なくとも１つ有しており、当該回転部材支持ユニットの内圧の上昇時に、当該ユニットの内気が前記連通孔から流入されて容積を拡大させ、前記内圧の低下時に、前記内圧調整室の内気が当該連通孔から前記ユニットへ流出されて容積を縮小させることで、当該ユニットの内圧を常に略一定圧に調整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】
内圧調整室は、所定方向に対して伸縮自在な弾性構造を成しており、前記回転部材支持ユニットの内圧の上昇時に、前記所定方向に対して伸長することで、その容積を拡大させるとともに、当該ユニットの内圧の低下時に、当該所定方向に対して短縮することで、その容積を縮小させ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】
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、主軸の他端側へ締結部材により取り付けられた回転部材とを備え、内圧を常に略一定圧に保つための内圧調整機構が設けられた回転部材支持ユニットであって、
内圧調整機構として、前記回転部材支持ユニットの内部を外部に対して開放し、前記ユニット内気の当該ユニット外部への流出を可能とするとともに、前記ユニット外気の当該ユニット内部への流入を可能とする内圧調整孔が形成されており、当該内圧調整孔は、前記主軸の延出方向に沿ってこれを貫通する主軸貫通孔と、前記締結部材の軸心に沿ってこれを貫通し、前記主軸貫通孔と連通可能な締結部材貫通孔で構成され、前記回転部材支持ユニットの内圧の上昇時、当該ユニットの内気を前記主軸貫通孔及び締結部材貫通孔へ流入させるとともに、これらの貫通孔を通して前記ユニットの外部へ流出させるのに対し、前記内圧の低下時、前記主軸貫通孔及び前記締結部材貫通孔の内気を前記ユニットの内部へ流出させるとともに、これらの貫通孔を通して前記ユニットの外気を当該ユニットの内部へ流入させることで、当該ユニットの内圧を常に略一定圧に調整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４】
主軸には、前記締結部材を締結させるための締結穴が前記他端から所定の深さで形成され、前記主軸貫通孔は、当該主軸を前記一端から前記締結穴まで貫通しており、当該締結穴に前記締結部材を締結させることで当該主軸貫通孔と前記締結部材貫通孔とが連通され、前記回転部材支持ユニットの内部が外部に対して開放されていることを特徴とする請求項３に記載の回転部材支持ユニット。
【請求項５】
主軸には、前記主軸貫通孔及び締結部材貫通孔に加えて、当該主軸貫通孔から分岐し、径方向へ沿って放射状に延出されて当該主軸の外周面上に開口する主軸分岐孔が内圧調整孔として形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の回転部材支持ユニット。
【請求項６】
主軸分岐孔は、前記主軸の外周面上の開口が前記駆動軸に設けられた歯車の近傍に位置付けられるように、前記主軸貫通孔から分岐して前記主軸の径方向へ沿って放射状に少なくとも１本延出されていることを特徴とする請求項５に記載の回転部材支持ユニット。
【請求項７】
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１〜６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５(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、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(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。
【０００３】
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つの転がり軸受(以下、回転刃側軸受２(図５(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(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５(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。
【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、その内外輪間に接触型のゴムシール(図示しない)が介在されているとともに、転動体として玉が内外輪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(図示しない)は、一例として、その外径部が回転刃側軸受２の外輪に固定されているとともに、その内径部(リップ部)が当該回転刃側軸受２の内輪に形成されたシール溝(図示しない)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(図示しない))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(図示しない)の外面(歯車G1,G2側の面)へ大量に堆積し、当該シール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(図示しない)の外面(歯車G1,G2側の面)へ大量に堆積し、当該シールは押圧される。
【００１１】
そして、歯車潤滑グリースによってゴムシール(図示しない)の押圧が継続されると、結果として、当該シールのリップ部と回転刃側軸受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(図示しない))のリップ部と当該回転刃側軸受２のシール溝(図示しない)との摺接部や、当該シールに設けられた空気孔(図示しない)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５(ｂ)におけるグリースＧｂの状態)、粘性抵抗による回転トルク増大から温度が異常に上昇す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、内圧を常に略一定圧に保つことで、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を備え、内圧を常に略一定圧に保つための内圧調整機構が設けられている。
かかる回転部材支持ユニットにおいては、内圧調整機構として、内部を前記回転部材支持ユニットに対してのみ開放し、当該ユニット内部に封入された潤滑剤を捕集して蓄積可能な内圧調整室が設けられている。この場合、当該内圧調整室は、その容積が拡縮自在に構成されているとともに、前記回転部材支持ユニットの内部と連通する連通孔を少なくとも１つ有しており、当該回転部材支持ユニットの内圧の上昇時に、当該ユニットの内気が前記連通孔から流入されて容積を拡大させ、前記内圧の低下時に、前記内圧調整室の内気が当該連通孔から前記ユニットへ流出されて容積を縮小させることで、当該ユニットの内圧を常に略一定圧に調整している。
【００１８】
一例として、内圧調整室は、所定方向に対して伸縮自在な弾性構造とすればよく、この場合、前記回転部材支持ユニットの内圧の上昇時に、前記所定方向に対して伸長することで、その容積を拡大させるとともに、当該ユニットの内圧の低下時に、当該所定方向に対して短縮することで、その容積を縮小させればよい。
【００１９】
また、内圧調整機構として、前記回転部材支持ユニットの内部を外部に対して開放し、前記ユニット内気の当該ユニット外部への流出を可能とするとともに、前記ユニット外気の当該ユニット内部への流入を可能とする内圧調整孔を形成してもよい。当該内圧調整孔は、前記主軸の延出方向に沿ってこれを貫通する主軸貫通孔と、前記締結部材の軸心に沿ってこれを貫通し、前記主軸貫通孔と連通可能な締結部材貫通孔で構成され、前記回転部材支持ユニットの内圧の上昇時、当該ユニットの内気を前記主軸貫通孔及び締結部材貫通孔へ流入させるとともに、これらの貫通孔を通して前記ユニットの外部へ流出させるのに対し、前記内圧の低下時、前記主軸貫通孔及び前記締結部材貫通孔の内気を前記ユニットの内部へ流出させるとともに、これらの貫通孔を通して前記ユニットの外気を当該ユニットの内部へ流入させることで、当該ユニットの内圧を常に略一定圧に調整している。
【００２０】
この場合、主軸には、前記締結部材を締結させるための締結穴が前記他端から所定の深さで形成され、前記主軸貫通孔は、当該主軸を前記一端から前記締結穴まで貫通しており、当該締結穴に前記締結部材を締結させることで当該主軸貫通孔と前記締結部材貫通孔とが連通され、前記回転部材支持ユニットの内部が外部に対して開放されている。
【００２１】
また、主軸には、前記主軸貫通孔及び締結部材貫通孔に加えて、当該主軸貫通孔から分岐し、径方向へ沿って放射状に延出されて当該主軸の外周面上に開口する主軸分岐孔を内圧調整孔として形成してもよい。
この場合、主軸分岐孔は、前記主軸の外周面上の開口が前記駆動軸に設けられた歯車の近傍に位置付けられるように、前記主軸貫通孔から分岐して前記主軸の径方向へ沿って放射状に少なくとも１本延出させればよい。
【００２２】
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】
【００２３】
本発明の回転部材支持ユニットによれば、その内圧を常に略一定圧に保つことができ、この結果、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】
【００２４】
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。
また、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５(ａ))と同様の構成を一例として想定する。さらに、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５(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。
【００２５】
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、かかる回転刃ユニット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５(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(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。
【００２６】
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(一例として、ボルト)５０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。
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))。
【００２７】
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(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(ａ)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と、主軸８に形成された段差部８ｇとの間に回転輪が挟み込まれた状態で、当該主軸８の延出方向(すなわち、垂直方向(図１(ａ)の上下方向))に位置決めされている。
【００２８】
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５(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。
【００２９】
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。
【００３０】
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の内圧を常に略一定圧に保つための内圧調整機構が設けられている。この場合、かかる内圧調整機構としては、内部を回転刃ユニットＵ１に対してのみ開放(すなわち、回転刃ユニットＵ１以外に対して密閉)し、当該回転刃ユニットＵ１内部に封入された潤滑剤を捕集して蓄積可能な内圧調整室２０が設けられている。
【００３１】
かかる内圧調整室２０は、その容積が拡縮自在に構成されているとともに、回転刃ユニットＵ１の内部と連通する連通孔２０ｈを少なくとも１つ有しており、当該回転刃ユニットＵ１の内圧の上昇時に、回転刃ユニットＵ１の内気が連通孔２０ｈから流入されて容積を拡大させることで、当該回転刃ユニットＵ１の内圧を略一定圧に調整している。一方、回転刃ユニットＵ１の内圧の低下時には、内圧調整室２０の内気が連通孔２０ｈから回転刃ユニットＵ１へ流出されて容積を縮小させることで、当該回転刃ユニットＵ１の内圧を略一定圧に調整している。すなわち、内圧調整室２０は、その容積の拡縮により、回転刃ユニットＵ１の内圧を常に略一定圧に調整している。
【００３２】
図１(ｂ)に示す構成において、かかる内圧調整室２０は、一例として、内部に所定の略円柱状の空間を有するとともに、その外形が略円柱状の蛇腹構造を成し、ケース４０の上部(主軸８の延出方向(図１(ａ)の上下方向)の略真上)に１つ外設されている。具体的には、外径及び内径が最大となる最大径部２０ｖ、並びに外径及び内径が最小となる最小径部２０ｕを、内圧調整室２０の周方向へ沿って連続して交互に設けることで、その全体構造を蛇腹状に構成している。
【００３３】
なお、内圧調整室２０の大きさ及び数は、例えば、回転刃ユニットＵ１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。例えば、図１(ａ),(ｂ)に示す構成において、内圧調整室２０は、一例として、最小径部２０ｕの内径(図１(ａ),(ｂ)の左右方向の距離ｄ１)が４０ｍｍ、平常時の内高(容積が拡大及び縮小されていない状態の内高(図１(ａ),(ｂ)の上下方向の距離ｈ))が２０ｍｍの略円筒の蛇腹状を成す内部空間を有している場合を想定する。また、回転刃ユニットＵ１に対し、内圧調整室２０を２つ以上設けてもよい。
【００３４】
また、内圧調整室２０は、一例として、両端(図１(ｂ)の上端と下端)を最小径部２０ｕとし、一端側の最小径部２０ｕから他端側の最小径部２０ｕまで、合計５つの最小径部２０ｕと４つの最大径部２０ｖとを、周方向へ沿って連続して交互に設けて構成されている。この場合、隣り合う最小径部２０ｕと最大径部２０ｖとは、内圧調整室２０の径を最小径から徐々に平坦状に最大径まで拡大するとともに、当該最大径を徐々に平坦状に最小径まで縮小することで相互に連結されている。なお、隣り合う最小径部２０ｕと最大径部２０ｖとは、平坦状ではなく、凹曲状や凸曲状、これらを連続させた波形状などを成して相互に連結させてもよい。
【００３５】
ここで、最小径部２０ｕ及び最大径部２０ｖの大きさ、その径差、並びにこれらの配設数などは、特に限定されず、例えば、内圧調整室２０の大きさなどに応じて任意に設定すればよい。ただし、本実施形態においては、内圧調整室２０の平常時の容積(拡大及び縮小されていない状態の容積)が、約２０ｃｃとなるように、最小径部２０ｕ及び最大径部２０ｖの大きさ、その径差、並びにこれらの配設数などを設定した場合を、一例として想定する。
【００３６】
このように内圧調整室２０を蛇腹状に構成することで、当該内圧調整室２０を所定方向(一例として、本実施形態においては、主軸８の延出方向(図１(ａ),(ｂ)の上下方向))に対して伸縮自在な弾性構造とすることができる。すなわち、内圧調整室２０は、主軸８の延出方向(図１(ａ),(ｂ)の上下方向、以下、内圧調整室高さ方向という)に対して伸長することで、その容積を拡大させることができ、一方、内圧調整室高さ方向に対して短縮することで、その容積を縮小させることができる。これにより、内圧調整室２０は、その容積を拡縮自在として構成することができる。
【００３７】
なお、図１(ａ),(ｂ)に示す構成において、内圧調整室２０は、一例として、外部形状及び内部形状がともに略円柱状を成しているが、内圧調整室２０の形状はこれに限定されない。例えば、内部に所定の略円錐状の空間を有するとともに、その外形も略円錐状に形成してもよいし、内部に所定の略矩形状の空間を有するとともに、その外形も略矩形状に形成してもよい。また、内圧調整室２０の内形(内部の所定空間の形状)と外形とは、異なっていてもよい。
【００３８】
また、内圧調整室２０は、その容積が拡縮自在であれば、蛇腹構造としなくともよい。例えば、内圧調整室２０は、最小径部２０ｕと最大径部２０ｖを１つずつ、内圧調整室高さ方向の一端側から他端側まで(一例として、図１(ａ),(ｂ)の上端から下端まで)、周方向へ沿って螺旋状に連続して設けた構造(いわゆるばね構造)とすることで、内圧調整室高さ(同図の上下方向の距離、以下において同様)を伸縮自在とし、容積を拡縮自在に構成してもよい。あるいは、内圧調整室２０を球体や楕円球体(外内部形状が球形や楕円球形)とし、内圧調整室高さを伸縮自在とするのみならず、その全体径を拡縮自在とした構造(いわゆる風船構造)とすることで、容積を拡縮自在に構成してもよい。
【００３９】
ここで、内圧調整室２０の材質は、その容積を拡縮自在な構造とすることが可能であれば、任意の素材を適用することができる。例えば、各種の樹脂材で内圧調整室２０を構成すればよく、本実施形態においては、一例として、内圧調整室２０がポリエチレン製である場合を想定する。ただし、回転刃３２の回転に伴う回転刃ユニットＵ１の温度上昇を考慮すれば、高温下(例えば、１１０℃以上)においても変形や変質などを生じさせないため、融点が１１０℃以上の樹脂材をその素材として適用することが好ましい。また、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樹脂材を、その素材として適用することが好ましい。
【００４０】
さらに、図１(ａ),(ｂ)に示す構成において、内圧調整室２０は、一例として、ケース４０の上部(主軸８の延出方向(図１(ａ)の上下方向)の略真上)に外設しているが、その位置はこれに限定されず、例えば、ケース４０の側面部(主軸８の延出方向に対して水平方向(図１(ａ)の左右方向、例えば、同図において左側面部))に外設してもよい。
【００４１】
かかる内圧調整室２０には、当該内圧調整室２０を回転刃ユニットＵ１に取り付けるための取付部２０ｓがケース４０との対向部に設けられており、当該取付部２０ｓは、その外径が内圧調整室２０の最小径部２０ｕの内径よりも小さな同心円柱状を成している。なお、取付部２０ｓは、その一部(突出部２０ｄ)がケース４０側へ突出するように、内圧調整室２０に対して位置付けられている。
【００４２】
ここで、取付部２０ｓの大きさ、形状、位置及びケース４０側への突出長さなどは、例えば、回転刃ユニットＵ１や内圧調整室２０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。例えば、取付部２０ｓは、内圧調整室２０に対して偏心円柱状を成していてもよいし、円錐状や矩形状などを成していてもよい。また、取付部２０ｓは、例えば、その突出部２０ｄを内圧調整室２０の内部(内部空間)側へ所定長さで伸長させ、当該取付部２０ｓの一部(突出部２０ｄ)をケース４０側へ突出させるとともに、その他の部分(前記伸長部分)を内圧調整室２０の内部(内部空間)側へ突出させるように、内圧調整室２０に対して位置付けてもよい。
【００４３】
また、本実施形態において、取付部２０ｓには、その一端側(図１(ｂ)の上端側)から他端側(同図の下端側)までを貫通し、回転刃ユニットＵ１の内部(図１(ａ)における駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２を取り囲む所定の空間部Ｓ)と連通する連通孔２０ｈが少なくとも１つ形成されている。一例として、図１(ｂ)に示す構成においては、取付部２０ｓに対し、当該取付部２０ｓの一端側(図１(ｂ)の上端側)から他端側(同図の下端側)までを貫通する同心円孔として、連通孔２０ｈが１つだけ形成されている。
【００４４】
なお、連通孔２０ｈの大きさ、形状、長さ、位置及び数などは、例えば、内圧調整室２０の大きさや取付部２０ｓの長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、図１(ｂ)に示す構成においては、直径(図１(ｂ)の左右方向の距離ｄ２)が１ｍｍの円柱状を成す円孔として、連通孔２０ｈが形成されている場合を想定する。
【００４５】
また、連通孔２０ｈは、例えば、取付部２０ｓの材質や長さなどに応じて任意の方法で形成すればよい。例えば、取付部２０ｓを設けた内圧調整室２０の成形後に、当該取付部２０ｓに対して所定の穿孔加工を施すことで、連通孔２０ｈを形成すればよい。あるいは、鍛造や鋳造などにより所定の金属製の取付部２０ｓを内圧調整室２０とは別体として構成し、当該取付部２０ｓの成形と同時に連通孔２０ｈを形成してもよい。この場合、当該取付部２０ｓは、内圧調整室２０に対し、接着や溶接などによる接合、締結部材(ねじやピンなど)による締結などにより固定すればよい。
【００４６】
さらに、例えば、取付部２０ｓには、連通孔２０ｈを２つ以上形成してもよいし、連通孔２０ｈは、円錐孔や矩形孔などであってもよい。
【００４７】
いずれの場合であっても、取付部２０ｓには、ケース４０側への突出部２０ｄの外周面に、所定の螺旋状の溝(例えば、雄ねじ部２０ｍ)が形成されている。これに対し、ケース４０には、内圧調整室２０との対向部(図１(ａ)の上部)に、その内径が取付部２０ｓの外径と略同一の大きさを成す円孔４０ｈが設けられており、当該円孔４０ｈの内周部には、取付部２０ｓの螺旋状溝(雄ねじ部２０ｍ)と螺合する所定の螺旋状溝(例えば、雌ねじ部(図示しない))が形成されている。そして、当該両螺旋状溝(雄ねじ部２０ｍと雌ねじ部)を螺合させることで、取付部２０ｓ(内圧調整室２０)をケース４０に対して締結固定することができる。
【００４８】
これにより、回転刃ユニットＵ１の内部(空間部Ｓ)と内圧調整室２０の内部とを、連通孔２０ｈのみを介して連通させることができる。
【００４９】
なお、取付部２０ｓに形成する雄ねじ部２０ｍ、及びケース４０の円孔４０ｈに形成する雌ねじ部(図示しない)のピッチや深さなどは、例えば、回転刃ユニットＵ１及び内圧調整室２０の大きさや、取付部２０ｓの外径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、図１(ｂ)に示す構成において、取付部２０ｓの雄ねじ部２０ｍは、一例として、外径(山の高さ)が５ｍｍ、内径(谷の深さ)が約４ｍｍ、ピッチが０．８ｍｍの螺旋状溝を成している場合を想定する。この場合、ケース４０の雌ねじ部は、当該雄ねじ部２０ｍと螺合可能な外径、内径及びピッチ寸法にそれぞれ設定された螺旋状溝として構成する。
また、内圧調整室２０とケース４０との固定方法は、締結固定に限定されず、例えば、内圧調整室２０の取付部２０ｓをケース４０の円孔４０ｈに対して内嵌固定してもよいし、接着や溶接などにより接合固定してもよい。
【００５０】
このように、回転刃ユニットＵ１に対して内圧調整室２０を設けることで、当該回転刃ユニットＵ１の内部と内圧調整室２０とが連通孔２０ｈによって連通され、平常時において、当該回転刃ユニットＵ１の内圧と内圧調整室２０の内圧とは、略一定圧に保たれた状態となる。
この状態から回転刃ユニットＵ１の内部が加圧され、当該回転刃ユニットＵ１の内圧が上昇し、内圧調整室２０の内圧との間に圧力差が生じた場合、当該回転刃ユニットＵ１の内気(以下、かかる内気をユニット内気という)が、連通孔２０ｈを通って内圧調整室２０の内部へ流入される。その際、内圧調整室２０の内部は加圧されるが、その一方で流入したユニット内気によって、内圧調整室２０は、内圧調整室高さを所定の大きさだけ伸長させ、その容積を当該内圧調整室高さの伸長分に相当する大きさだけ拡大させる。
【００５１】
この結果、回転刃ユニットＵ１から内圧調整室２０へのユニット内気の流入に伴う内圧調整室２０の内圧上昇を、当該内圧調整室２０の容積の拡大によって吸収相殺することができる。すなわち、内圧調整室２０の内圧が上昇し続けることを抑制することができ、これにより、回転刃ユニットＵ１の内圧が上昇し続けることを抑制するとともに、その内圧を常に略一定圧に保つ(例えば、大気圧と略同一圧に調整する)ことができる。
【００５２】
一方、回転刃ユニットＵ１の内圧と内圧調整室２０の内圧とが略一定圧に保たれた状態から、回転刃ユニットＵ１の内部が減圧され、当該回転刃ユニットＵ１の内圧が低下し、内圧調整室２０の内圧との間に圧力差が生じた場合、内圧調整室２０の内気(以下、かかる内気を調整室内気という)が、連通孔２０ｈを通って回転刃ユニットＵ１の内部へ流出される。その際、内圧調整室２０の内部は減圧されるが、その一方で流出した調整室内気によって、内圧調整室２０は、内圧調整室高さを所定の大きさだけ短縮させ、その容積を当該内圧調整室高さの短縮分に相当する大きさだけ縮小させる。
【００５３】
この結果、内圧調整室２０から回転刃ユニットＵ１への調整室内気の流出に伴う内圧調整室２０の内圧低下を、当該内圧調整室２０の容積の縮小によって吸収相殺することができる。すなわち、内圧調整室２０の内圧が低下し続けることを抑制することができ、これにより、回転刃ユニットＵ１の内圧が低下し続けることを抑制するとともに、その内圧を常に略一定圧に保つ(例えば、大気圧と略同一圧に調整する)ことができる。
【００５４】
なお、回転刃ユニットＵ１の内部が加圧状態から減圧状態へ移行した場合、並びに、減圧状態から加圧状態へ移行した場合も、上述した内圧調整室２０の容積の拡縮によって、同様に、回転刃ユニットＵ１の内圧を常に略一定圧に保つ(例えば、大気圧と略同一圧に調整する)ことができる。
【００５５】
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、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、当該軸受2,4,6の潤滑を行っている。
【００５６】
本実施形態においては、一例として、回転刃ユニットＵ１の内部(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７０％〜１００％の体積比となるように充填(封入)されている。また、転がり軸受(回転刃側軸受２、歯車側軸受４及び駆動軸軸受６)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、当該各軸受2,4,6内の空間容積に対して略２５％の体積比となるように充填(封入)されている。
【００５７】
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、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。
【００５８】
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において継続的に撹拌及び剪断される。このように撹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。
【００５９】
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、当該内圧と内圧調整室２０の内圧との間に圧力差が生じる。この場合、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や回転刃軸受２への押圧力が作用する。
【００６０】
本実施形態においては、回転刃ユニットＵ１に内圧調整室２０が設けられているため、空間部Ｓに封入された歯車潤滑グリースに対し、上述したような押圧力が作用した場合であっても、当該歯車潤滑グリースを、ユニット内気とともに連通孔２０ｈを通して内圧調整室２０の内部へ流動させ(図１(ｂ)の矢印参照)、捕集することができる。これにより、歯車潤滑グリースが回転刃軸受２へ押圧され続け、その内部に漏洩(侵入)することを防止することができる。なお、内圧調整室２０に捕集された歯車潤滑グリースは、撹拌及び剪断されることがなく、その温度が低下し、半固体化する。
【００６１】
この場合、内圧調整室２０の内部に流入したユニット内気は、内圧調整室２０をその内圧調整室高さを拡大する方向(図１(ａ),(ｂ)の上方向)へ伸長し、容積を拡大させる。一方、内圧調整室２０の内部へ捕集され、半固体化された歯車潤滑グリースは、当該内圧調整室２０の内面２０ｂに付着する。内圧調整室２０の内面２０ｂに付着した歯車潤滑グリースは、当該内圧調整室２０の外部との間で熱交換され(具体的には、内圧調整室２０の外部に対してその熱を放出し)、冷却されることで硬化し、内圧調整室２０の内面２０ｂに蓄積される(図１(ｂ)におけるグリースＧａの状態)。
【００６２】
図１(ｂ)に示す構成においては、上述したように、内圧調整室２０が蛇腹構造を成しているため、その内面２０ｂの周部、すなわち、内圧調整室２０の内周部２０ｙの表面積は、例えば、内周部が平坦状を成すストレート構造の場合と比較して、格段に拡張されている。この結果、内圧調整室２０の内周部２０ｙに対する歯車潤滑グリースの付着面積を拡大することができ、当該内周部２０ｙへ付着した歯車潤滑グリースは、当該内圧調整室２０の外部との間における熱交換が促進され、その冷却速度が高められる。したがって、かかる歯車潤滑グリースを早期に硬化させることができ、内圧調整室２０の内部(内面２０ｂや内周部２０ｙ)に固着蓄積させることができる。
【００６３】
このように、内圧調整室２０の内部へ流動された歯車潤滑グリースは、早期に硬化固着されるため、内圧調整室２０の連通孔２０ｈに引き込まれることがなく、例えば、硬化した歯車潤滑グリースが、いわゆる栓となって連通孔２０ｈを塞いでしまうことはない。
また、内圧調整室２０の内部へ流動された歯車潤滑グリースが、再び連通孔２０ｈを通って当該連通孔２０ｈの内部で硬化し、栓となってしまうことを有効に防止することができる。
【００６４】
このため、例えば、回転刃ユニットＵ１(空間部Ｓ)の内圧が低下し、当該内圧と内圧調整室２０の内圧との間に圧力差が生じた場合であっても、内圧調整室２０の内気のみを連通孔２０ｈを通して回転刃ユニットＵ１の内部へ流出させることができる。この結果、内圧調整室２０は、その内圧調整室高さを縮小する方向(図１(ａ),(ｂ)の上方向)へ短縮し、容積を縮小させることができる。したがって、回転刃ユニットＵ１の内圧が低下し続けることを抑制するとともに、その内圧を常に略一定圧に保つ(例えば、大気圧と略同一圧に調整する)ことができる。
これにより、回転刃ユニットＵ１の内圧が常に略同一圧に保たれるため、歯車潤滑グリースが回転刃軸受２へ押圧され続けることがなく、回転刃軸受２の内部への歯車潤滑グリースの漏洩(侵入)を有効に防止することができる。
【００６５】
なお、内圧調整室２０は、その内部を回転刃ユニットＵ１に対してのみ開放(すなわち、回転刃ユニットＵ１以外に対して密閉)して構成されているため、当該内圧調整室２０の内部へ流動された歯車潤滑グリースが、その外部、すなわち、回転刃ユニットＵ１の外部に漏洩することはない。
【００６６】
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、その内部(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)の回転刃軸受２の内部への漏洩(侵入)、さらには、回転刃ユニットＵ１の外部への漏洩を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、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。
【００６７】
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５(ａ)に示す草刈機Ａ相当)を用意し、一方の草刈機には、内圧調整室２０を設けた回転刃ユニット(図１(ａ)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、内圧調整室２０が設けられていない従来の回転刃ユニット(図５(ｂ)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)。
【００６８】
図４(ａ)には、草刈機の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グリースの外部への漏洩状態を比較することで、両草刈機の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。
【００６９】
なお、図４(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５(ａ)参照)を試験装置の枠材に対して紐で固定した。
【００７０】
試験に際し、回転刃ユニットの内部(図１(ａ)及び図５(ｂ)に示す空間部Ｓ)には、所定の潤滑剤(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))を約１３ｇ充填した。なお、この充填量(約１３ｇ)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１００％の体積量に相当する。
【００７１】
また、回転刃ユニットの主軸を支持する転がり軸受(図１(ａ)及び図５(ｂ)に示す回転刃側軸受２)として、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(軸受潤滑グリース)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)を約０．４ｇ封入した。
【００７２】
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３０時間連続して運転させた。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３回繰り返し、各結果をそれぞれ比較した。
【００７３】
図４(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、内圧調整室２０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、３．６〜６．２ｇであり、軸受内部への封入量(約０．４ｇ)よりも大量のグリースが漏洩した。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、刈刃に達するのみならず、さらに試験装置の床にまで落下した。
【００７４】
これに対し、内圧調整室２０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、０．０２〜０．０４ｇであり、軸受内部への封入量(約０．４ｇ)の５〜１０％に過ぎず、比較機のグリース漏洩量の０．３〜１．０％に過ぎなかった。なお、この場合、グリースの漏洩は、回転刃ユニットの外観上から目視による付着確認ができない程度に止まっており、漏洩したグリースは、軸受のゴムシールの表面に僅かに付着している程度であった。
【００７５】
以上、本実施形態に係る回転刃ユニットＵ１のように、内圧調整室２０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。
【００７６】
なお、回転部材支持ユニットに設ける内圧調整機構は、上述した本発明の第１実施形態に係るような内圧調整室２０(図１(ａ),(ｂ))には限定されず、例えば、図２(ａ),(ｂ)に示す本発明の第２実施形態のように、内圧調整機構として中空軸構造、並びにドレインボルト構造を適用した場合であっても、同様の内圧調整効果を得ることができる。以下、図２(ａ),(ｂ)に示す本発明の第２実施形態に係る回転刃ユニットＵ１１(回転部材支持ユニット)の構成について説明する。その際、回転刃ユニットＵ１１の基本的な構成は、上述した本発明の第１実施形態に係る回転刃ユニットＵ１(図１(ａ))と同様であるため、当該回転刃ユニットＵ１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説明を省略し、説明は回転刃ユニットＵ１１の特徴的な構成部分のみに止める。
【００７７】
本発明の第２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Ｕ１１には、内圧調整機構として、当該回転刃ユニットＵ１１の内部を外部に対して開放し、ユニット内気のユニット外部への流出を可能とするとともに、ユニット外気のユニット内部への流入を可能とする内圧調整孔２２が形成されている。
【００７８】
かかる内圧調整孔２２は、主軸８の延出方向(図２(ａ)の上下方向)に沿ってこれを貫通する孔(以下、主軸貫通孔という)８ｈと、締結部材(一例として、六角ボルト)５０の軸心に沿ってこれを貫通し、主軸貫通孔８ｈと連通可能な孔(以下、締結部材貫通孔という)５０ｈで構成されている。
これにより、内圧調整孔２２は、回転刃ユニットＵ１１の内圧の上昇時、ユニット内気を主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈへ流入させるとともに、これらの貫通孔8h,50h(内圧調整孔２２)を通して回転刃ユニットＵ１１の外部へ流出させることで、当該回転刃ユニットＵ１１の内圧を略一定圧に調整している。一方、回転刃ユニットＵ１１の内圧の低下時には、主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈの内気を回転刃ユニットＵ１１の内部へ流出させるとともに、これらの貫通孔8h,50h(内圧調整孔２２)を通してユニット外気を当該ユニット内部へ流入させることで、当該回転刃ユニットＵ１１の内圧を略一定圧に調整している。
【００７９】
すなわち、内圧調整孔２２は、回転刃ユニットＵ１１の内圧の変動時(上昇時、及び低下時)において、内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)を通してユニット内気を流出、あるいはユニット外気を流入させることで、当該内圧が変動し続けることを抑制し、その内圧を常に略一定圧に保つ(例えば、大気圧と略同一圧に調整する)ことができる。
【００８０】
また、主軸８には、締結部材５０を締結させるための締結穴(雌ねじ(以下、締結ねじという))８ｊが刈刃３２側の端部(図２(ａ)の下端部)から所定の深さで形成され、主軸貫通孔８ｈは、当該主軸８を一端(同図の上端)から締結ねじ８ｊまで貫通しており、当該締結ねじ８ｊに締結部材５０を締結させることで主軸貫通孔８ｈと締結部材貫通孔５０ｈとが連通されている(同図の円内拡大図参照)。
【００８１】
この場合、締結部材５０は、頭部５０ａと胴部５０ｂで構成され、当該胴部５０ｂの外周部に所定の螺旋状の溝(雄ねじ部)が形成されているのに対し、締結ねじ８ｊには、その内周部に締結部材５０の螺旋状溝(雄ねじ部)と螺合する所定の螺旋状溝(雌ねじ部)が形成されている。そして、刈刃押さえ蓋１８と刈刃押さえ１０との間に刈刃３２を挟み付けた状態で、締結部材５０(胴部５０ｂ)を締結ねじ８ｊに挿通し、双方の螺旋状溝(雄ねじ部と雌ねじ部)を螺合させてこれらを締結することで、当該刈刃３２を主軸８に対して回転可能に取り付けることができる。
なお、内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)の大きさ(径寸法)や形状(全体形状及び断面形状)、あるいは穿孔位置や数などは、主軸８の大きさや締結部材５０の形状などに応じて任意に設定することができる。
【００８２】
一例として、図２(ａ),(ｂ)には、一端(同図の上端)から所定の深さ(同図の上下方向の距離)の領域が徐々に径寸法を縮径させた先細り状の円錐孔として形成され(同図(ｂ)の円内拡大図参照)、その先から締結ねじ８ｊとの連通部分までは、当該締結ねじ８ｊの径寸法よりも小さな一定の径を成す円孔(ストレート孔)として形成された主軸貫通孔８ｈの構成を示している。また、締結部材貫通孔５０ｈは、一例として、主軸貫通孔８ｈのストレート部分の径寸法よりも小さな一定の径を成す円孔(ストレート孔)として形成され、締結部材５０の頭部５０ａと胴部５０ｂにそれぞれ開口(以下、頭部開口及び胴部開口という)が設けられている。この場合、主軸貫通孔８ｈは、主軸８の軸心と同心を成すように１本だけ形成されているとともに、締結部材貫通孔５０ｈは、締結部材５０の軸心と同心を成すように１本だけ形成されている。
【００８３】
これにより、主軸８の締結ねじ８ｊに締結部材(一例として、六角ボルト)５０を締結させた場合、主軸貫通孔８ｈのストレート部分の開口と締結部材貫通孔５０ｈの胴部開口とが連通され、当該主軸８及び締結部材５０を貫通する一連の内圧調整孔２２を構成することができる。その際、主軸貫通孔８ｈの先細り部分は、歯車側軸受４とケース４０の上部内壁(以下、上壁４０ｔという)とで囲まれた空間部ＳＳに開口し、当該空間部ＳＳは歯車側軸受４の内部を介して空間部Ｓと連通している。一方、締結部材貫通孔５０ｈの頭部開口は、回転刃ユニットＵ１１の外部に対して開放されている。なお、以下の説明においては、一連の内圧調整孔２２の両端開口、具体的には主軸貫通孔８ｈの先細り部分の開口(図２(ａ)の上側開口)を内口２２ｉ、締結部材貫通孔５０ｈの頭部開口(同図の下側開口)を外口２２ｏという。
【００８４】
すなわち、主軸貫通孔８ｈは、空間部ＳＳ、並びに歯車側軸受４の内部を介して空間部Ｓと連通しており、結果として、内圧調整孔２２が空間部Ｓと連通される。これにより、空間部Ｓを回転刃ユニットＵ１１の外部に対し、内圧調整孔２２を通じて開放させることができる。なお、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)の軸受構造とすることで、空間部Ｓと空間部ＳＳとを容易に連通させることができ、ひいては、空間部Ｓと内圧調整孔２２とを容易に連通させることができる。
【００８５】
ここで、内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)の構成は、図２(ａ),(ｂ)に示す構成には限定されず、例えば、主軸貫通孔８ｈのストレート部分、並びに締結部材貫通孔５０ｈは、その径寸法が徐々に縮小された先細り状、あるいは径寸法が徐々に拡大された先太り状の円錐孔として形成してもよい。また、内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)は、その断面の輪郭形状が矩形を成す矩形孔、多角形を成す多角形孔、あるいは複数の角を有する星形を成す星形孔として形成してもよい。さらに、主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈは、相互に連通している限り、主軸８及び締結部材５０の各軸心からずらして(偏心して)位置付けてもよいし、複数本形成してもよい。
【００８６】
いずれの場合であっても、内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)は、主軸８及び締結部材５０の材質や長さなどに応じて任意の方法で形成すればよい。例えば、主軸８及び締結部材５０を鋳造や切削などにより成形し、当該成形後の主軸８及び締結部材５０に対して所定の穿孔加工を施すことで、内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)を形成すればよい。
【００８７】
このように、回転刃ユニットＵ１１に対して内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)を設けることで、当該回転刃ユニットＵ１１の内部(空間部Ｓ)は空間部ＳＳ及び当該内圧調整孔２２を通じて外部に開放され、平常時において、当該回転刃ユニットＵ１１の内圧(空間部Ｓの内圧)と、空間部ＳＳの内圧及び内圧調整孔２２の内圧とは、いずれも略一定圧(大気圧と略同一圧)に保たれた状態となる。
【００８８】
この状態から、例えば、主軸８が回転することによって回転刃ユニットＵ１１の内部(空間部Ｓ)が加圧され、当該回転刃ユニットＵ１１の内圧が上昇し、空間部ＳＳ及び内圧調整孔２２の内圧との間に圧力差が生じた場合、ユニット内気(空間部Ｓの内気)が押圧され、歯車側軸受４の内部を通って空間部ＳＳへ流入される。その際、空間部ＳＳの内気は、空間部ＳＳへ流入したユニット内気によって押圧され、内口２２ｉから内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)へ流入する。
そして、内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)の内気が、内圧調整孔２２へ流入した空間部ＳＳの内気によって押圧され、外口２２ｏから内圧調整孔２２の外部、すなわち回転刃ユニットＵ１１の外部へ排出される。
【００８９】
この結果、空間部Ｓから内圧調整孔２２へ流入したユニット内気を、その流入量に相当する量だけ、内圧調整孔２２の外部、すなわち回転刃ユニットＵ１１の外部へ排出させることができる。これにより、回転刃ユニットＵ１１の内圧上昇は、ユニット内気を回転刃ユニットＵ１１の外部へ排出させることで相殺され、回転刃ユニットＵ１１の内圧が上昇し続けることを抑制することができるとともに、その内圧を常に略一定圧に保つ(具体的には、大気圧と略同一圧に調整する)ことができる。
【００９０】
一方、回転刃ユニットＵ１１の内圧と内圧調整孔２２の内圧とが略一定圧に保たれた状態から、例えば、主軸８が停止することによって回転刃ユニットＵ１１の内部(空間部Ｓ)が減圧され、当該回転刃ユニットＵ１１の内圧が低下し、空間部ＳＳ及び内圧調整孔２２の内圧との間に圧力差が生じた場合、空間部ＳＳの内気が歯車側軸受４の内部を通って吸引され、空間部Ｓへ流出される。その際、空間部ＳＳには、空間部Ｓへ流出した内気に相当する量だけ、内口２２ｉを通して内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)からその内気が流入する。
これにより、内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)には、空間部ＳＳへ流出した内気に相当する量だけ、外口２２ｏを通して内圧調整孔２２の外部、すなわち回転刃ユニットＵ１１の外部から外気が流入される。
【００９１】
この結果、内圧調整孔２２から空間部Ｓへ流出した当該内圧調整孔２２の内気を、その流出量に相当する量だけ、内圧調整孔２２の外部、すなわち回転刃ユニットＵ１１の外部から外気として内圧調整孔２２へ流入させることができる。これにより、回転刃ユニットＵ１１の内圧低下は、回転刃ユニットＵ１１の外部から外気を内圧調整孔２２へ流入させることで相殺され、回転刃ユニットＵ１１の内圧が低下し続けることを抑制することができるとともに、その内圧を常に略一定圧に保つ(具体的には、大気圧と略同一圧に調整する)ことができる。
【００９２】
なお、回転刃ユニットＵ１１の内部が加圧状態から減圧状態へ移行した場合、並びに、減圧状態から加圧状態へ移行した場合も、上述した内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)の内気の流入出、並びに回転刃ユニットＵ１１の外気の流入によって、同様に、回転刃ユニットＵ１１の内圧を常に略一定圧に保つ(具体的には、大気圧と略同一圧に調整する)ことができる。
【００９３】
このように、本実施形態によれば、回転刃ユニットＵ１１に対して内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)を設けることで、当該回転刃ユニットＵ１１の内圧を常に略一定圧(大気圧と略同一圧)に調整することができるため、上述した本発明の第１実施形態のようにケース４０の外部に別途、内圧調整室２０を設ける必要がない。したがって、回転刃ユニットＵ１１は、外観上は従来の回転刃ユニットＵ２(図５(ｂ))と同様の構造となり、突起物(内圧調整室２０)がなく構造を簡素化することができるとともに、小型化することも容易となる。
【００９４】
以上のような構成を成す回転刃ユニットＵ１１においては、上述した第１実施形態に係る回転刃ユニットＵ１と同様の種類、かつ同様の成分構成の歯車潤滑グリースを空間部Ｓに充填(封入)するとともに、当該回転刃ユニットＵ１と同様の種類、かつ同様の成分構成の軸受潤滑グリースを転がり軸受(回転刃側軸受２、歯車側軸受４及び駆動軸軸受６)の内部に充填(封入)することで潤滑を行っている。
【００９５】
なお、内圧調整孔２２は、主軸８及び締結部材５０の大きさによってその体積(容積)が制限され、上述した内圧調整室２０(図１(ａ),(ｂ))の容積(一例として、拡大縮小されていない平常時で約２０ｃｃ)を設定する場合のように自由度を確保することは難しい。このため、内圧調整室２０と比較して内圧調整孔２２の体積(容積)は小さく、上述した回転刃ユニットＵ１１の内圧調整効果を高めるべく、その歯車潤滑グリースの充填量は、回転刃ユニットＵ１の充填量よりも予め少なく設定し、空間部Ｓにおける空気(ユニット内気)の体積を多く確保しておくことが好ましい。
【００９６】
したがって、回転刃ユニットＵ１１における歯車潤滑グリースの充填量は、当該歯車潤滑グリースの著しい軟化や部分的な液状化現象を可能な限り抑制することを考慮するとともに、その状態を半固体状(いわゆるグリース状)に維持し、内圧調整孔２２の空気(ユニット内気及びユニット外気)の流動性を確保することを考慮して、空間部Ｓの空間容積に対して略９０％以下となるように設定すればよい。その際、空間部Ｓの空間容積には内圧調整孔２２の空間容積を含めることなく、当該内圧調整孔２２の空間容積を除いた空間部Ｓの空間容積に対して略９０％の体積量となるように、歯車潤滑グリースの充填量を設定すればよい。
【００９７】
歯車潤滑グリースは、上述した本発明の第１実施形態に係る回転刃ユニットＵ１の場合と同様に、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において継続的に撹拌及び剪断される。このように撹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。
【００９８】
この際、回転刃ユニットＵ１１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Ｕ１１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Ｕ１１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、回転刃側軸受２及び歯車側軸受４への押圧力が作用し、当該歯車潤滑グリースが回転刃側軸受２のゴムシール(図示しない)の外面(駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車側の面)に落下して接触する。
この状態において、かかるゴムシールは静止しているが、その一方で主軸８が回転しているため、当該ゴムシールの外面に接触した歯車潤滑グリースに対し、当該主軸８の回転により生じる遠心力が作用する。
【００９９】
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、前記ゴムシールの外面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。
【０１００】
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が活発化され、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。
【０１０１】
さらに、遠心力が作用され、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の上方へ移動した歯車潤滑グリースは、その一部がユニット内気とともに歯車側軸受４の内部を通って空間部ＳＳへ流動する(図２(ｂ)の矢印参照)。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、上述したゴムシールの外面に接触して循環する循環流が主流動となる一方で、副流動として、空間部Ｓ内の歯車潤滑グリースがユニット内気とともに歯車側軸受４の内部を通って空間部ＳＳへ流動することとなる。なお、歯車側軸受４を上述したようなオープンタイプ(開放型)の軸受構造とすることで、空間部Ｓから空間部ＳＳへ歯車潤滑グリースを容易に流動させることができる。
【０１０２】
空間部ＳＳに流動した歯車潤滑グリースは、撹拌及び剪断が軽減されるため軟化や液状化が起こり難く、半固体化(いわゆるグリース化)された状態で当該空間部ＳＳに捕集することができる(図２(ｂ)に示すグリースＧｓの状態)。そして、空間部ＳＳに捕集された半固体状(いわゆるグリース状)の歯車潤滑グリースは、ケース４０の上壁４０ｔなどに付着し、当該ケース４０の外部との間で熱交換され(具体的には、外部に対してその熱を放出し)、冷却されることで硬化する。このため、空間部ＳＳにおいては、当該空間部ＳＳに流入したユニット内気の流動を歯車潤滑グリースが妨げることはなく、その流動性を十分に確保することができる。
なお、歯車潤滑グリースが空間部ＳＳへ過剰に流動した場合、当該グリースは、内口２２ｉから内圧調整孔２２(具体的には、主軸貫通孔８ｈ)へ流動し(図２(ｂ)の円内拡大図の点線矢印参照)、当該内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)によって捕集することができる(同図に示すグリースＧｔの状態)。
【０１０３】
ここで、主軸８と歯車側軸受４とは、当該主軸８の上端面(内孔２２ｉ側の端面)が当該歯車側軸受４の上端面(ケース４０の上壁４０ｔ側の端面)よりも凸出した構成となるように、両者を相対的に位置付けることが好ましい。すなわち、図２(ｂ)に示すように、歯車側軸受４の上端面と主軸８の上端面との当該主軸８の延出方向(同図の上下方向)に対する高さの差(同図に示す距離ｂ１)が少なくとも正値となる(ｂ１＞０)ように、主軸８と歯車側軸受４とを位置付ければよい。これにより、ユニット内気とともに歯車側軸受４の内部を通って空間部ＳＳへ流動し、当該空間部ＳＳに捕集された歯車潤滑グリースに対し、主軸８の回転により生じる遠心力を作用させることができる。
【０１０４】
すなわち、当該遠心力を作用させることによって、空間部ＳＳに捕集された歯車潤滑グリースが主軸８の方向へ流動することを防止し、当該歯車潤滑グリースを歯車側軸受４の方向へ流動させ、その内部へ押し戻すことができる。歯車側軸受４の内部へ押し戻された歯車潤滑グリースは、その自重により空間部Ｓへ流動するため、かかるグリースを駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２の潤滑に再度寄与させることができる。
【０１０５】
なお、空間部ＳＳに捕集された歯車潤滑グリースが主軸８の内孔２２ｉ近傍に達した場合であっても、当該内孔２２ｉの近傍は、主軸貫通孔８ｈの内部へ向かうに従って先細りとなる円錐状を成しているため(図２(ｂ))、主軸８の回転による遠心力の作用により、かかるグリースを内孔２２ｉの近傍から、その円錐面に沿って空間部ＳＳへ容易に押し出すことができる(図２(ｂ)の円内矢印参照)。結果として、歯車潤滑グリースを歯車側軸受４の方向へ流動させ、その内部へ押し戻すことが可能となる。
【０１０６】
また、空間部ＳＳの大きさは、流動した歯車潤滑グリースを捕集することが可能であるとともに、流入したユニット内気の流動性を十分に確保することが可能であれば、回転刃ユニットＵ１１の大きさなどに応じて任意に設定すればよい。例えば、主軸８の上端面とケース４０の上壁４０ｔとの間隔(図２(ｂ)に示す距離ｂ２)が２ｍｍ程度に設定されるように、主軸８をケース４０内において位置付けた構成とすればよい。
【０１０７】
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Ｕ１１の運転時において、空間部Ｓ内で活発に流動し、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、上述した回転刃側軸受２のゴムシール外面(駆動軸歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２側の面)にほとんど滞留(堆積)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。
【０１０８】
また、本実施形態においては、内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)を設けることで、回転刃ユニットＵ１１の内圧が変動し続けることを抑制し、その内圧を常に略一定圧に保つ(一例として、大気圧と略同一圧に調整する)ことができるため、回転刃側軸受２のゴムシール外面に落下して接触した歯車潤滑グリースは、当該シールのリップ部と回転刃側軸受２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。
【０１０９】
以上のように、本実施形態に係る回転刃ユニットＵ１１によれば、その内部(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)の回転刃軸受２の内部への漏洩(侵入)、さらには、回転刃ユニットＵ１１の外部への漏洩を防止することができる。これにより、回転刃ユニットＵ１１の潤滑状態が良好に維持され、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。
【０１１０】
なお、回転部材支持ユニットに設ける内圧調整機構としての内圧調整孔は、上述した本発明の第２実施形態に係る構成(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)(図２(ａ),(ｂ))には限定されず、例えば、図３(ａ),(ｂ)に示す本発明の第３実施形態のように、内圧調整孔２２として、主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈに加えて、主軸分岐孔８ｔを形成(穿孔)した構成としてもよい。以下、図３(ａ),(ｂ)に示す本発明の第３実施形態に係る回転刃ユニットＵ１２(回転部材支持ユニット)の構成について説明する。その際、回転刃ユニットＵ１２の基本的な構成は、上述した本発明の第２実施形態に係る回転刃ユニットＵ１１(図２(ａ),(ｂ))と同様であるため、当該回転刃ユニットＵ１１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説明を省略し、説明は回転刃ユニットＵ１２の特徴的な構成部分(主軸分岐孔８ｔ)のみに止める。
【０１１１】
本発明の第３実施形態に係る回転刃ユニットＵ１２においては、内圧調整孔２２として、主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈに加えて、当該主軸貫通孔８ｈから分岐し、径方向へ沿って放射状に延出されて主軸８の外周面上に開口する分岐孔(以下、主軸分岐孔という)８ｔが主軸８に対して形成されている。
【０１１２】
この場合、図３(ａ),(ｂ)に示すように、主軸分岐孔８ｔは、主軸８の外周面上の開口８ｉが駆動軸歯車Ｇ１の近傍に位置付けられるように、主軸貫通孔８ｈから分岐して主軸８の径方向へ沿って放射状に少なくとも１本延出させることが好ましい。これにより、主軸分岐孔８ｔは、主軸貫通孔８ｈを回転刃ユニットＵ１２の空間部Ｓと連通させることができる。すなわち、主軸貫通孔８ｈは、空間部ＳＳ、並びに歯車側軸受４の内部を介して空間部Ｓと連通するとともに、主軸分岐孔８ｔを介して空間部Ｓと連通することとなる。
【０１１３】
なお、主軸分岐孔８ｔの大きさ(径寸法)や形状(全体形状及び断面形状)、あるいは穿孔位置や数などは、主軸８の大きさなどに応じて任意に設定することができる。例えば、主軸８(主軸貫通孔８ｈ)に対し、その軸方向(図３(ａ),(ｂ)の上下方向)の同一高さ位置に複数の主軸分岐孔８ｔを径方向へ沿って放射状に穿孔した構成としてもよい。また、主軸８(主軸貫通孔８ｈ)に対し、その軸方向の高さ位置をずらして複数の主軸分岐孔８ｔを穿孔した構成であってもよい。その際、各主軸分岐孔８ｔの周方向への位相は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【０１１４】
このような構成を成す回転刃ユニットＵ１２においては、上述した第１実施形態及び第２実施形態に係る回転刃ユニットU1,U11と同様の種類、かつ同様の成分構成の歯車潤滑グリースを空間部Ｓに充填(封入)するとともに、当該回転刃ユニットU1,U11と同様の種類、かつ同様の成分構成の軸受潤滑グリースを転がり軸受(回転刃側軸受２、歯車側軸受４及び駆動軸軸受６)の内部に充填(封入)することで潤滑を行っている。
【０１１５】
歯車潤滑グリースは、上述した第１実施形態及び第２実施形態に係る回転刃ユニットU1,U11の場合と同様に、空間部Ｓ内で循環されるとともに、主軸８の回転に伴って生じる遠心力の作用により、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の上方へ移動し、その一部がユニット内気とともに歯車側軸受４の内部を通って空間部ＳＳへ流動する(図３(ｂ)の矢印参照)。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、空間部Ｓ内での循環流が主流動となる一方で、副流動として、空間部Ｓ内の歯車潤滑グリースがユニット内気とともに歯車側軸受４の内部を通って空間部ＳＳへ流動することとなる。なお、歯車側軸受４を上述したようなオープンタイプ(開放型)の軸受構造とすることで、空間部Ｓから空間部ＳＳへ歯車潤滑グリースを容易に流動させることができる。
【０１１６】
空間部ＳＳに流動した歯車潤滑グリースは、撹拌及び剪断が軽減されるため軟化や液状化が起こり難く、半固体化(いわゆるグリース化)された状態で当該空間部ＳＳに捕集することができる(図３(ｂ)に示すグリースＧｓの状態)。そして、空間部ＳＳに捕集された半固体状(いわゆるグリース状)の歯車潤滑グリースは、ケース４０の上壁４０ｔなどに付着し、当該ケース４０の外部との間で熱交換され(具体的には、外部に対してその熱を放出し)、冷却されることで硬化する。このため、空間部ＳＳにおいては、当該空間部ＳＳに流入したユニット内気の流動を歯車潤滑グリースが妨げることはなく、その流動性を十分に確保することができる。
【０１１７】
なお、歯車潤滑グリースが空間部ＳＳへ過剰に流動した場合、当該グリースは、内口２２ｉから内圧調整孔２２(具体的には、主軸貫通孔８ｈ)へ流動し(図３(ｂ)の円内拡大図の点線矢印参照)、当該内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)によって捕集することができる(同図に示すグリースＧｔの状態)。
さらに、歯車潤滑グリースが次々と連続して空間部ＳＳへ流動した場合、内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)によって捕集された歯車潤滑グリースは、遠心力の作用により主軸貫通孔８ｈから主軸分岐孔８ｔへ押し出される。これにより、かかる歯車潤滑グリースを主軸分岐孔８ｔによっても捕集することができる。
【０１１８】
また、主軸貫通孔８ｈから主軸分岐孔８ｔへ押し出された歯車潤滑グリースは、前記遠心力の作用により当該主軸分岐孔８ｔをその延出方向(放射方向(図３(ｂ)においては、右方向)へ流動する。そして、主軸分岐孔８ｔを流動した歯車潤滑グリースは、開口８ｉから空間部Ｓへ放出され、当該空間部Ｓ内の歯車潤滑グリースと混合される。その後、主流動である空間部Ｓ内での循環、及び副流動である空間部ＳＳへの流動を再度繰り返す。
【０１１９】
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がさらに活発化され、当該グリースをより効果的に駆動輪歯車Ｇ１及び主軸歯車Ｇ２の潤滑に寄与させることができる。この結果、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をさらに長期に亘ってスムーズに回転させることができる。また、駆動輪歯車Ｇ１及び主軸歯車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るため、結果として、当該グリースをさらに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。
【０１２０】
加えて、上述したように本実施形態によれば、内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)によって捕集された歯車潤滑グリースを、主軸分岐孔８ｔを経由して空間部Ｓへ戻すことができる。このため、内圧調整孔２２(主軸貫通孔８ｈ及び締結部材貫通孔５０ｈ)によって捕集された歯車潤滑グリースが主軸貫通孔８ｈから締結部材貫通孔５０ｈへ入ることを有効に防止することができるとともに、当該締結部材貫通孔５０ｈを抜けて外口２２ｏから内圧調整孔２２の外部、すなわち回転刃ユニットＵ１２の外部へ漏洩する事態となることを確実に回避することができる。
【０１２１】
なお、これ以外の本実施形態に係る回転刃ユニットＵ１２の効果、例えば、小型化を可能とする構造的な効果、グリース(歯車潤滑グリース及び軸受潤滑グリース)の漏洩防止効果、並びに内圧調整効果などは、上述した第２実施形態に係る回転刃ユニットＵ１１と同様であるため、その説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【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を示す図であって、(ａ)は、内圧調整室を固定した状態の断面図、(ｂ)は、内圧調整室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構成を示す図であって、(ａ)は、断面図、(ｂ)は、内圧調整孔(主軸貫通孔及び締結部材貫通孔)の構成例を示す要部拡大断面図。
【図３】本発明の第３実施形態に係る回転刃ユニットの構成を示す図であって、(ａ)は、断面図、(ｂ)は、内圧調整孔(主軸貫通孔、締結部材貫通孔及び主軸分岐孔)の構成例を示す要部拡大断面図。
【図４】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５】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】
【０１２３】
２  回転刃側軸受
４  歯車側軸受
８  主軸
２０  内圧調整室
２０ｂ  内圧調整室内面
２０ｕ  内圧調整室最小径部
２０ｖ  内圧調整室最大径部
２０ｙ  内圧調整室内周面
３２  刈刃
３４  エンジン
３８  駆動軸
Ｇａ  グリース
Ｇ１  駆動軸歯車
Ｇ２  主軸歯車
Ｕ１  回転刃ユニット
【図１】
2009028884.tif 000003
【図２】
2009028884.tif 000004
【図３】
2009028884.tif 000005
【図４】
2009028884.tif 000006
【図５】
2009028884.tif 000007