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【発明の名称】 回転部材支持ユニット
【発明者】 【氏名】小泉 秀樹

【氏名】村井 隆司

【要約】 【課題】回転部材を軸支する軸受に多重構造のスリンガーアセンブリを設けることで、グリースの漏洩を確実に防止し、回転部材を長期に亘って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】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と、駆動軸38の回転力を主軸に伝達するために、駆動軸及び主軸の一端側に設けられた少なくとも1組の歯車G1,G2と、主軸の他端側に取り付けられた回転部材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であって、少なくとも回転部材に最近接した軸受2には、内部を密封する少なくとも一対の密封板20,22が内外輪10,12間に介在されており、軸受の歯車側の側面には、主軸とともに回転し、軸受内部への異物の侵入を防止するスリンガーアセンブリ60が設けられ、スリンガーアセンブリは、複数個のスリンガー24,26を重ねた多重構造を成している。
【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、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板が、転動体を挟んで内外輪間に介在されており、当該転がり軸受の歯車側の側面には、前記主軸とともに回転し、軸受内部への異物の侵入を防止するための環状を成すスリンガーアセンブリが設けられ、当該スリンガーアセンブリは、複数個のスリンガーを重ねた多重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】
歯車に最近接して配置されたスリンガーは、弾性変形可能な板状を成し、内径部が前記主軸に固定され、外径部には、環状を成す弾性部材が外周縁に沿って取り付けられており、静止時においては、前記弾性部材が前記ケースの内壁と非接触状態に位置付けられているのに対し、回転時においては、外径部が全周に亘って弾性変形し、前記弾性部材が前記ケースの内壁と摺接状態とな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】
回転部材に最近接して配置された転がり軸受において、密封板は、その外径部が外輪に固定され、その内径部が内輪に摺接するように位置付けられており、回転部材側に位置する密封板には、その外径部及び内径部のうち、少なくとも当該外径部に、軸受内部の圧力変化を抑制するための貫通孔が設けられているのに対し、歯車側に位置する密封板には、その外径部及び内径部のいずれにも、前記貫通孔が設けられていない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】
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1〜3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、雑草)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刃ユニット(回転部材支持ユニット)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(駆動軸軸受)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(駆動軸歯車)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(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、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(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、主軸8の他端側(図2(b)の下端側)に取り付けられた回転可能な刈刃(回転部材)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40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2,4,6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、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(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、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が潤滑不足となり、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多重構造のスリンガーアセンブリを設けることで、内部に封入したグリースの外部への漏洩を確実に防止するとともに、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。
【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、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。このような構成において、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板が、転動体を挟んで内外輪間に介在されており、当該転がり軸受の歯車側の側面には、前記主軸とともに回転し、軸受内部への異物の侵入を防止するための環状を成すスリンガーアセンブリが設けられ、当該スリンガーアセンブリは、複数個のスリンガーを重ねた多重構造を成している。
【0018】
この場合、歯車に最近接して配置されたスリンガーは、弾性変形可能な板状を成し、内径部が前記主軸に固定され、外径部には、環状を成す弾性部材が外周縁に沿って取り付けられており、静止時においては、前記弾性部材が前記ケースの内壁と非接触状態に位置付けられているのに対し、回転時においては、外径部が全周に亘って弾性変形し、前記弾性部材が前記ケースの内壁と摺接状態となる。
【0019】
また、回転部材に最近接して配置された転がり軸受において、密封板は、その外径部が外輪に固定され、その内径部が内輪に摺接するように位置付けられており、回転部材側に位置する密封板には、その外径部及び内径部のうち、少なくとも当該外径部に、軸受内部の圧力変化を抑制するための貫通孔が設けられているのに対し、歯車側に位置する密封板には、その外径部及び内径部のいずれにも、前記貫通孔が設けられていない。
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が取り付けられている。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、回転部材(例えば、刈刃)を軸支する転がり軸受に多重構造のスリンガーアセンブリを設けることで、内部に封入したグリースの外部への漏洩を確実に防止するとともに、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ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
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、その説明を省略する。
【0022】
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2(b)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。
【0023】
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。
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))。
【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。
【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、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板が、転動体を挟んで内外輪間に介在されている。図1(a),(b)に示す構成においては、一例として、刈刃32に最近接して配置された回転刃側軸受2に2つの密封板20,22が設けられており、当該密封板20,22は、回転刃側軸受2の内外輪10,12間に、転動体(玉)14を挟んで一対を成して介在している。この場合、回転刃側軸受2の内外輪10,12は、相対回転可能に対向配置されており、内輪10が主軸8とともに回転する回転輪として構成され、外輪12が常時非回転状態に維持される静止輪として構成されている。また、転動体(玉)14は、内外輪10,12間に転動可能に組み込まれ、保持器16によって1つずつ回転自在に保持されている。
【0028】
なお、回転刃側軸受2、転動体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、単列又は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。この場合、転動体14としては、所定の径を成す玉や、円筒ころ、円すいころ及び球面ころ(たる形ころ)などのころを適用すればよい。さらに、保持器16としては、波型保持器、冠型保持器、かご形保持器及び合せ保持器などを適用することができる。
【0029】
図1(b)に示す構成において、密封板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)で連結して構成されている。なお、密封板20,22の内径部20b,22b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。ここで、密封板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20c,22cを平坦状を成す環状平板として構成してもよいし、芯金20c,22cの全体を弾性材と連結させてもよい。また、シールリップ20l,22lは、複数個(例えば、3つ)形成してもよい。
なお、芯金20c,22c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。
【0030】
また、密封板20,22の大きさ(例えば、幅(図1(b)の左右方向の距離)や厚さ(図1(b)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、密封板20,22の厚さ(図1(b)の上下方向の距離)は、密封板20,22が回転刃側軸受2の内輪10及び外輪12の両側面よりも当該軸受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。
【0031】
かかる密封板20,22は、その外径部20a,22aが回転刃側軸受2の外輪12に形成された取付溝12mに固定されており、その内径部20b,22bが回転刃側軸受2の内輪10に形成されたシール溝10mに摺接するように位置付けられている。
図1(b)に示す構成において、取付溝12mは、外輪12の内周面12aの両端側(同図の上端側と下端側)に1本ずつ、周方向に沿って連続して形成されている。これに対し、シール溝10mは、内輪10の外周面10aの両端側(図1(b)の上端側と下端側)に1本ずつ、周方向に沿って連続して形成されている。この場合、シール溝10mは、一例として、周方向に沿って連続する底部10bと、当該底部10bに連続し、外周面10a方向に立ち上がって相互に対向する壁部10wとを有する断面視矩形状を成す溝として構成されており、密封板20,22のシールリップ20l,22lは、シール溝10mの壁部10wのうち、回転刃側軸受2の内側に位置する壁部10wに摺接している。
【0032】
なお、シール溝10mの形状は、上述した形状には特に限定されず、例えば、断面視曲線状や断面視U字状、あるいは底部10bを省略し相互に対向する壁部10wを直接連続させた断面視V字状などを成す溝として構成してもよい。また、シール溝10mの大きさ(例えば、幅(図1(b)の上下方向の距離)や深さ(図1(b)の左右方向の距離)など)は、例えば、内輪10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。一方、取付溝12mは、密封板20,22の外径部20a,22aを固定可能であれば、その形状及び大きさ(例えば、幅や深さ)などは特に限定されず、例えば、外輪12の大きさなどに応じて任意に設定することができる。
【0033】
また、本実施形態においては、一例として、密封板には、図1(b)に示すような接触型のシール(密封板20,22)を適用したが、例えば、密封板として、その外径部が外輪12の取付溝12mに固定され、その内径部が内輪10のシール溝10m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つの密封板20,22のうち、回転部材である刈刃32側(図1(b)の下側)に位置する密封板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、密封板22の外径部22a及び内径部22bのうち、少なくとも当該外径部22aに、当該密封板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、密封板22の外径部22a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密封板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、密封板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、密封板22の外径部22aに加えて、その内径部22b(具体的には、シール溝10mの壁部10w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、密封板22の外径部22a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つの密封板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)に位置する密封板20には、その外径部20a及び内径部20b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、上述した密封板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)は密封板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、密封板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)の密封板22の貫通孔22hを通じて、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、軸受内部が加圧された場合、密封板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、密封板20,22のシールリップ20l,22lが軸受の内圧の上昇により、シール溝10mの壁部10wから離れてしまうことはない。
一方、例えば、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、密封板20,22のシールリップ20l,22lが軸受の内圧の低下により、シール溝10mの壁部10w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2(a))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)の密封板22の貫通孔22hからグリースが回転刃側軸受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、密封板22に貫通孔22hを形成せず、当該密封板22を駆動軸歯車G1及び主軸歯車G2側(図1(b)の上側)の密封板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の軸受外部への漏洩を確実に防止することができる。
【0041】
また、回転刃側軸受2には、密封板20,22に加えて、主軸8とともに回転し、軸受内部への異物の侵入を防止するための環状を成すスリンガーアセンブリ60が、駆動軸歯車G1及び主軸歯車G2側(図1(b)の上側)の側面に設けられており、当該スリンガーアセンブリ60は、複数個のスリンガー24,26を重ねた多重構造を成している。
【0042】
図1(b)に示す構成において、スリンガーアセンブリ60は、一例として、駆動軸歯車G1及び主軸歯車G2方向(同図の上下方向)へ2つのスリンガー24,26を重ねた二重構造を成している。
この場合、2つのスリンガー24,26のうち、回転刃側軸受2に配置されたスリンガー(以下、軸受側スリンガー24という)は、一例として、その内径が回転刃側軸受2の内輪10の内径(主軸8の外径)と略等しく、その外径が回転刃側軸受2の外輪12の内径よりも極僅かに大きな環状を成す平板として構成されている。また、軸受側スリンガー24は、その内周面24bが回転刃側軸受2の内輪10の内周面10sと略面一となるとともに、回転刃側軸受2の外輪12、密封板20及び駆動軸歯車G1、主軸歯車G2のいずれにも接触しないように位置付けられて、当該内輪10に固定されている。
【0043】
なお、軸受側スリンガー24の固定方法は、特に限定されず、例えば、その内面(図1(b)の下側の面)24aと回転刃側軸受2の内輪10の駆動軸歯車G1及び主軸歯車G2側(図1(b)の上側)の側面10aに接着剤などの接着部材を塗布して接着固定してもよいし、ねじなどの締結部材により締結固定してもよい。そして、軸受側スリンガー24は、回転刃側軸受2とともに主軸8に外嵌されている。
【0044】
このような構成とすることで、軸受側スリンガー24は、主軸8が回転することにより、回転刃側軸受2の内輪10とともに、回転刃側軸受2の外輪12、密封板20及び駆動軸歯車G1、主軸歯車G2のいずれにも接触することなく、回転することができる。
【0045】
一方、2つのスリンガー24,26のうち、駆動軸歯車G1及び主軸歯車G2に最近接して配置されたスリンガー(以下、歯車側スリンガー26という)は、弾性変形可能な板状を成し、内径部が主軸8に固定され、外径部26aには、環状を成す弾性部材28が外周縁に沿って取り付けられている。この場合、歯車側スリンガー26は、静止時において、外径部26aが全周に亘って所定の幅で、駆動軸歯車G1及び主軸歯車G2側(図1(b)の上側)に所定の角度で傾斜し、弾性部材28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の内壁)S1と非接触状態に位置付けられている(同図に示す状態)。これに対し、歯車側スリンガー26は、回転時において、外径部26aが全周に亘って略平坦状を成すように弾性変形し、弾性部材28がケース40(空間部S)の内壁S1と摺接状態となるように構成されている。
【0046】
図1(b)に示す構成において、歯車側スリンガー26は、一例として、その内径が回転刃側軸受2の内輪10の内径(主軸8の外径)と略等しく、回転時に外径部26aが全周に亘って略平坦状に弾性変形した状態で、その外径が、弾性部材28をケース40(空間部S)の内壁S1と摺接させる所定の大きさに設定されて、構成されている。この場合、歯車側スリンガー26は、その内周面26bが回転刃側軸受2の内輪10の内周面10s、及び軸受側スリンガー24の内周面24bとそれぞれ略面一となるとともに、静止時に弾性部材28がケース40の内壁S1と非接触状態となるように位置付けられて、軸受側スリンガー24に固定されている。
【0047】
なお、歯車側スリンガー26の固定方法は、特に限定されず、例えば、その内面(図1(b)の下側の面)26dと軸受側スリンガー24の駆動軸歯車G1及び主軸歯車G2側(図1(b)の上側)の側面(外面)24cに接着剤などの接着部材を塗布して接着固定してもよいし、ねじなどの締結部材により締結固定してもよい。そして、歯車側スリンガー26は、回転刃側軸受2、及び軸受側スリンガー24とともに主軸8に外嵌されている。
【0048】
このような構成とすることで、歯車側スリンガー26は、主軸8が回転することにより、回転刃側軸受2の内輪10、及び軸受側スリンガー24とともに、その外周縁に取り付けられた弾性部材28をケース40(空間部S)の内壁S1に摺接させながら、回転することができる。
これにより、スリンガーアセンブリ60は、軸受側スリンガー24と歯車側スリンガー26とを重ねた二重構造として構成されるが、このような二重構造の他、例えば、3つ以上のスリンガーを重ねた多重構造としてもよい。
【0049】
また、スリンガーアセンブリ60(軸受側スリンガー24及び歯車側スリンガー26)の形状や大きさなどは、例えば、回転刃側軸受2(密封板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。
ただし、軸受側スリンガー24の幅(図1(b)の左右方向の距離)及び厚さ(図1(b)の上下方向の距離)は、回転刃側軸受2の外輪12、密封板20及び駆動軸歯車G1、主軸歯車G2のいずれにも接触しない大きさに設定する。具体的には、軸受側スリンガー24は、回転刃側軸受2の内輪10に固定された状態において、その外径部24tと当該外輪10との間、その内面24aと当該密封板20との間にそれぞれ所定の隙間を空けることが可能な最大の大きさとなるように構成することが好ましい。
【0050】
本実施形態においては、一例として、回転刃側軸受2の内輪10に固定された状態における外径部24tと外輪10との間の距離L1が約0.5ミリメートル、内面24aと密封板20との間の距離L2が約0.25ミリメートルとなるように、その幅寸法及び厚さ寸法を設定し、軸受側スリンガー24が構成されている。
【0051】
また、歯車側スリンガー26の幅(図1(b)の左右方向の距離)は、その外径部26aが傾斜した状態(すなわち、静止状態)において、弾性部材28をケース40(空間部S)の内壁S1と接触させず、外径部26aが略平坦状を成す状態(すなわち、回転状態)において、弾性部材28をケース40(空間部S)の内壁S1と摺接させる所定の大きさに設定すればよい。この場合、歯車側スリンガー26の外径部26aの傾斜幅、及び傾斜角度は、例えば、回転刃ユニットU1の大きさなどに応じて、ケース40(空間部S)の内壁S1に対し、弾性部材28を当該歯車側スリンガー26の静止時には接触させず、回転時には摺接させることが可能な任意の大きさに設定されるため、ここでは特に限定しない。
【0052】
ここで、スリンガーアセンブリ60(軸受側スリンガー24及び歯車側スリンガー26)の材料は、特に限定されず、例えば、ステンレス板や鉄板などの金属板など、任意の素材を材料として、スリンガーアセンブリ60を構成すればよい。ただし、歯車側スリンガー26は、その回転時において、当該回転に伴って生じる遠心力に対する内部応力が、静止時に傾斜状態を成す外径部26aの当該傾斜をなくす方向(図1(b)の下向き)に作用することによって、当該外径部26aが略平坦状となる程度に弾性変形可能な所定の素材を材料として構成する必要がある。
【0053】
また、歯車側スリンガー26の外周縁に取り付けられる弾性部材28の形状や大きさは、例えば、歯車側スリンガー26の大きさや形状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。図1(b)に示す構成において、弾性部材28は、一例として、軸方向の縦断面が矩形状を成して形成され、歯車側スリンガー26の外周縁を上下に挟み込んで取り付けられている。ただし、弾性部材28は、このような矩形状ではなく、例えば、円形、楕円形状及び凹凸状であってもよい。
【0054】
この場合、例えば、その内径が歯車側スリンガー26の外径よりも僅かに小さな環状を成すように、弾性部材28を予め形成し、その内径が拡大する方向へ弾性変形させることで、当該弾性部材28を歯車側スリンガー26の外周縁に取り付ければよい。さらに、接着剤などにより接着すれば、その固着力を強固にすることができ、好ましい。
【0055】
なお、かかる弾性部材28の材料は、歯車側スリンガー26の回転時において、ケース40の内壁S1と摺接した際、当該内壁S1と密着するとともに、当該内壁S1との間の摩擦抵抗が小さく、歯車側スリンガー26がスムーズに回転可能となる任意の素材を適用することが好ましい。本実施形態においては、一例として、ニトリルゴム製の弾性部材28を歯車側スリンガー26の外周縁に取り付けた場合を想定している。
この場合、例えば、歯車側スリンガー26の外周縁に対し、ニトリルゴムを連結することで、当該歯車側スリンガー26の外周縁にニトリルゴム製の弾性部材28を形成することができる。
【0056】
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。
【0057】
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70〜100%の体積比となるように充填(封入)されている。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、当該回転刃側軸受2内の空間容積に対して略35%の体積比となるように充填(封入)されている。
【0058】
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。
【0059】
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、スリンガーアセンブリ60の外面、具体的には、二重構造の駆動軸歯車G1及び主軸歯車G2側に位置する歯車側スリンガー26の外面(当該歯車G1,G2側の面(図1(b)の上側の面))26cに接触する。
【0060】
この状態においては、歯車側スリンガー26も、主軸8が回転することにより、回転刃側軸受2の内輪10とともに回転しているため、当該歯車側スリンガー26に対し、当該回転に伴う遠心力が生じる。その際、歯車側スリンガー26は、当該遠心力に対する内部応力によって、静止時に傾斜状態を成す外径部26aが略平坦状に弾性変形され、外周縁に取り付けられた弾性部材28をケース40(空間部S)の内壁S1に摺接させる。
また、歯車側スリンガー26の回転により、当該歯車側スリンガー26の外面26cに接触した歯車潤滑グリースに対し、当該歯車側スリンガー26の回転により生じる遠心力が作用する。
【0061】
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S1、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、歯車側スリンガー26の外面26cに接触する。
【0062】
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、歯車側スリンガー26の外面26c、ひいては、密封板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、当該密封板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)することを防止することができる。
【0063】
また、本実施形態においては、スリンガーアセンブリ60は、軸受側スリンガー24と歯車側スリンガー26とを重ねた二重構造を成しているため、主軸8が回転することにより、歯車側スリンガー26に加えて、軸受側スリンガー24も回転する。
この場合、軸受側スリンガー24の外径部24tと外輪10との間の距離L1は、約0.5ミリメートル、その内面24aと密封板20との間の距離L2は、約0.25ミリメートルに絞って設定しているため、仮に、歯車側スリンガー26の弾性部材28とケース40(空間部S)の内壁S1との摺接部分(密着部分)から、攪拌や剪断により軟化や液状化した歯車潤滑グリースが漏洩した場合であっても、かかる歯車潤滑グリースは、軸受側スリンガー24の外面24cに接触し、当該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。
【0064】
さらに、この状態においては、軸受側スリンガー24も回転しているため、当該軸受側スリンガー24の外面24cに接触した歯車潤滑グリースに対し、当該軸受側スリンガー24の回転により生じる遠心力が作用する。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S1を伝って上方へ移動し、この結果、当該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、さらに確実に防止することができる。
【0065】
また、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)することが防止できるため、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。
【0066】
なお、本実施形態において、歯車側スリンガー26は、その回転時、外周縁に取り付けられた弾性部材28をケース40(空間部S)の内壁S1と摺接させているが、その静止時には、当該弾性部材28がケース40の内壁S1と非接触状態(図1(b)の状態)に位置付けられているため、回転初期の負荷を増大させてしまうことはない。すなわち、歯車側スリンガー26は、回転初期の負荷が軽減され、定常回転までスムーズに移行させることができる。この結果、回転刃ユニットU1を運転する際、その起動トルクを増加させることなく、定常回転までの加速をスムーズに行うことができる。
【0067】
また、スリンガーアセンブリ60(軸受側スリンガー24及び歯車側スリンガー26)を回転刃側軸受2の駆動軸歯車G1及び主軸歯車G2側(図1(b)の上側)に設けることで、歯車潤滑グリースが密封板20を直接押圧することはなく、当該密封板20のシールリップ20lと内輪10のシール溝10m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。
【0068】
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)に位置する密封板20には、その外径部20a及び内径部20b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(密封板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。
【0069】
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、スリンガーアセンブリ60を軸受側スリンガー24と歯車側スリンガー26を重ねた二重構造とすることで、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ることができる。
【0070】
なお、上述した本実施形態においては、歯車側軸受4及び駆動軸軸受6の構成について、特に言及しなかったが、回転刃側軸受2に加えて、これらの軸受4,6にも密封板及びスリンガーを設けてもよい。この場合、例えば、歯車側軸受4の主軸歯車G2とは反対側に位置する密封板、及び駆動軸軸受6の駆動軸歯車G1とは反対側に位置する密封板には、上述した本実施形態に係る回転刃側軸受2の密封板22に形成した軸受内部の圧力変化を抑制するための貫通孔22hと同様の貫通孔をそれぞれ形成すればよい。なお、歯車側軸受4の主軸歯車G2側に位置する密封板、及び駆動軸軸受6の駆動軸歯車G1側に位置する密封板には、当該貫通孔は形成しなくともよい。
【0071】
また、例えば、歯車側軸受4の主軸歯車G2側の側面、及び駆動軸軸受6の駆動軸歯車G1側の側面に、上述した本実施形態に係る回転刃側軸受2に設けた軸受内部への異物の侵入を防止するためのスリンガーアセンブリを設けてもよい。かかるスリンガーアセンブリは、上述した本実施形態に係るスリンガーアセンブリ60と同様、多重構造(例えば、二重構造)を成して構成することが好ましい。
【0072】
この場合、軸受側スリンガー24に相当するスリンガーは、歯車側軸受4及び駆動軸軸受6(例えば、各内輪)に固定された状態において、その外径部と軌道輪(例えば、外輪)との間、その内面と密封板との間に所定の隙間を空けることが可能な最大の大きさとなるように構成すればよい。また、歯車側スリンガー26に相当するスリンガーは、外径部に弾性部材を取り付け、静止時において、外径部が全周に亘って所定の幅で駆動軸歯車G1及び主軸歯車G2側(図1(b)の下側)に傾斜し、弾性部材がケース40(空間部S)の内壁S1と非接触状態となるように位置付けるとともに、回転時において、外径部が全周に亘って略平坦状に弾性変形した状態で、弾性部材をケース40(空間部S)の内壁S1と摺接させるように構成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【0073】
【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、回転刃側軸受に設けた密封板及びスリンガーの構成例を示す断面図。
【図2】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】
【0074】
2 回転刃側軸受
8 主軸
10 内輪
12 外輪
20,22 密封板
24 軸受側スリンガー
26 歯車側スリンガー
32 刈刃
34 エンジン
36 駆動軸
60 スリンガーアセンブリ
G1 駆動軸歯車
G2 主軸歯車
【出願人】 【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
【出願日】 平成18年10月11日(2006.10.11)
【代理人】 【識別番号】100089381
【弁理士】
【氏名又は名称】岩木 謙二


【公開番号】 特開2008−92847(P2008−92847A)
【公開日】 平成20年4月24日(2008.4.24)
【出願番号】 特願2006−277451(P2006−277451)