回転部材支持ユニット
【課題】密封部材によって内部を気密並びに液密に保つことで、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。
【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歯車G1,G2、回転部材３２、収容ケース４０を備えた回転部材支持ユニットＵ１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２は、相対回転可能に対向配置された一対の内輪２ｉ及び外輪２ｏのうち、内輪が主軸に固定されているとともに、外輪がケースに固定されており、当該外輪とケースとの固定部分には、当該固定部分に密着し、回転部材支持ユニットの内部Ｓを気密、並びに液密に保つための密封部材１７が少なくとも１つ介在されている。
【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歯車G1,G2、回転部材３２、収容ケース４０を備えた回転部材支持ユニットＵ１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２は、相対回転可能に対向配置された一対の内輪２ｉ及び外輪２ｏのうち、内輪が主軸に固定されているとともに、外輪がケースに固定されており、当該外輪とケースとの固定部分には、当該固定部分に密着し、回転部材支持ユニットの内部Ｓを気密、並びに液密に保つための密封部材１７が少なくとも１つ介在されている。
【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３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２(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２(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２(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2i,2o間に密封部材(接触型のシール(以下、単にシールという))２ｓが介在されているとともに、転動体２ｂとして玉が内外輪2i,2o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、シール２ｓは、一例として、その外径部が回転刃側軸受２の外輪２ｏ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２ｉ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、シール(歯車G1,G2側に位置するシール)２ｓ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側に位置するシール２ｓの外面(歯車G1,G2側の面)へ大量に堆積し、当該シール２ｓ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側に位置するシール２ｓの外面(歯車G1,G2側の面)へ大量に堆積し、当該シール２ｓは押圧される。
【００１１】
そして、歯車潤滑グリースによってシール２ｓの押圧が継続されると、結果として、当該シール２ｓのリップ部と内輪２ｉ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。
ここで、図２(ｂ)に示すように、回転刃側軸受２は、内輪２ｉが主軸８に外嵌されるとともに、外輪２ｏがケース４０に内嵌されることで、当該主軸８を回転自在に支持している。この場合、外輪２ｏとケース４０との嵌め合わせは、回転刃ユニットＵ１の組み立てを容易にするため、及び回転刃ユニットＵ１の内部の温度が上昇した際、主軸８の熱膨張により回転刃側軸受２が過負荷となることを回避するため、すきま嵌めとすることが一般的となっている。
【００１３】
さらに、製造コストの低減化要求の程度によっては、回転刃側軸受２の外輪２ｏに対する機械加工(具体的には、ケース４０との嵌合面である外周面ｏｓに対する研磨加工や研削加工など)による表面処理が省略される場合もあるが、例えば、外輪２ｏの鋳型成形後、外周面ｏｓに対する表面処理を省略した場合には、その寸法精度が悪化するだけでなく、外輪２ｏ自体の形状(具体的には、真円度)も悪化してしまう。一例として、軸受内径が１２ｍｍ、軸受外径が３２ｍｍ、軸受幅が１０ｍｍの深溝玉軸受を回転刃側軸受２とした場合、嵌め合いの際に外輪２ｏの外周面ｏｓとケース４０の嵌合面４０ｓとの間に生じるすきま(以下、嵌め合いすきまという)が、直径値で０．０４ｍｍ、別の捉え方をすれば、嵌め合いすきまの最大半径値(図２(ｂ)中に示す距離Ｌ２)が０．０４ｍｍを超えてしまう場合も少なくない。
【００１４】
このような嵌め合い状態においては、歯車潤滑グリースは、その自重によって、あるいは、空間部Ｓの圧力変化、さらには、回転刃側軸受２の回転による振動によって、嵌め合いすきま内へ押圧されることとなる。そして、上述したような歯車潤滑グリースの軟化が発生すると、嵌め合いすきまへの当該グリースの侵入が進み、かかるグリースが外輪２ｏの外周面ｏｓ及びケース４０の嵌合面４０ｓを伝って回転刃ユニットＵ１の外部へ漏洩してしまう場合がある(図２(ｂ)におけるグリースＧｂの状態)。この場合、例えば、漏洩した歯車潤滑グリースが刈刃３２に付着し(図２(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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、密封部材によって内部を気密並びに液密に保つことで、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】
【００１９】
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。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は、相対回転可能に対向配置された一対の内輪及び外輪のうち、内輪が前記主軸に固定されているとともに、外輪が前記ケースに固定されており、当該外輪とケースとの固定部分には、当該固定部分に密着し、回転部材支持ユニットの内部を気密、並びに液密に保つための密封部材が少なくとも１つ介在されている。
【００２０】
一例として、回転部材に最近接して配置された転がり軸受は、内輪を主軸に対して締り嵌めするとともに、外輪をケースに対してすきま嵌めし、当該外輪とケースとのすきま嵌め部分に対し、密封部材としてＯリングを介在させた構成とすればよい。
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】
【００２１】
本発明の回転部材支持ユニットによれば、密封部材(一例として、Ｏリング)によって内部を気密並びに液密に保つことができ、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】
【００２２】
以下、本発明の実施形態に係る回転部材支持ユニットについて、添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、例えば、草刈機、刈払機及び芝刈機、あるいは電動工具などに搭載される回転部材支持ユニットとして適用することができる。すなわち、本発明は、主軸が所定方向に延出して立設され、当該主軸とともに回転する各種の回転部材を軸支する回転部材支持ユニットに適用することができるが、以下では、地表に生育する草木を根元付近から刈り払うための刈刃(回転刃)が、回転部材として主軸へ取り付けられた草刈機に用いられる回転刃ユニットを一例として想定し、当該回転刃ユニットの構成について説明する。なお、この場合、本実施形態に係る草刈機の全体構成としては、上述した従来の草刈機Ａ(図３)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(ａ),(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。
【００２３】
図１(ａ)〜(ｃ)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３参照))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。
【００２４】
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))。
【００２５】
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に外嵌固定されるとともに、ケース４０に内嵌固定されて、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。
【００２６】
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との間に内輪２ｉが挟み込まれるとともに、ケース４０の内壁Ｓ１に形成された段差部４０ｇと当該段差部４０ｇから連続する嵌合面４０ｓに係合された平板状の環状部材(止め輪)１９との間に外輪２ｏ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(ｂ)の上下方向))に位置決めされている。
なお、止め輪１９は、その外径を嵌合面４０ｓの径よりも僅かに大きく、その内径を回転刃側軸受２の外輪２ｏの外径よりも僅かに小さな寸法に設定して構成されており、ケース４０の嵌合面４０ｓに全周に亘って連続して形成された係合溝４０ｍに外径部を係合させて、当該ケース４０に対して位置付けられている。
【００２７】
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(同図の右側の歯車)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３)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。
【００２８】
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。
【００２９】
本実施形態において、回転刃側軸受２は、図１(ｃ)に示すように、内輪２ｉ及び外輪２ｏが相対回転可能に対向して配置され、当該内輪２ｉ及び外輪２ｏ間へ複数の転動体(玉)２ｂが転動可能に組み込まれて構成されている。この場合、一例として、内輪２ｉは主軸８に締り嵌めされているのに対し、外輪２ｏはケース４０にすきま嵌めされて主軸８及びケース４０に対して位置決め固定されている。また、転動体(玉)２ｂは、環状を成す保持器(一例として、波型の合せ保持器)２ｃ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２ｉ及び外輪２ｏの軌道面間へ組み込まれている。これにより、各転動体(玉)２ｂは、その転動面が相互に接触することなく、内外輪2i,2o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)２ｂ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。
【００３０】
なお、回転刃側軸受２、転動体(玉)２ｂ及び保持器２ｃ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が、図１(ａ)〜(ｃ)に示す構成においては、一例として、軸受内径が１２ｍｍ、軸受外径が３２ｍｍ、軸受幅が１０ｍｍの単列の深溝玉軸受を回転刃側軸受２とした場合を想定する。また、転動体２ｂとしては、図１(ａ)〜(ｃ)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)〜(ｃ)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。
【００３１】
また、かかる回転刃側軸受２においては、内輪２ｉと外輪２ｏとの間に、転動体(玉)２ｂを挟んで、その両側(図１(ｃ)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(例えば、接触型シール(以下、単にシールという))２ｓがそれぞれ設けられている。このようにシール２ｓ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防止している。
【００３２】
図１(ｃ)に示す構成において、シール２ｓ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２ｓの内径部には、かかる弾性材で構成されたシールリップが形成されている。そして、かかるシール２ｓは、その外径部が回転刃側軸受２の外輪２ｏ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２ｉ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。
【００３３】
ただし、シール２ｓ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。
また、シール２ｓの大きさ(例えば、幅(図１(ｃ)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。
【００３４】
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(ｃ)に示すような接触型のシール２ｓを適用したが、例えば、密封部材として、その外径部が外輪２ｏの取付溝に固定され、その内径部が内輪２ｉ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。
【００３５】
また、本実施形態においては、上述したシール２ｓに加えて、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の外輪２ｏとケース４０との固定部分に対し、当該固定部分に密着し、回転部材支持ユニットＵ１の内部(空間部Ｓ)を気密、並びに液密に保つための密封部材１７が少なくとも１つ介在されている。図１(ｃ)に示す構成においては、一例として、回転刃側軸受２の軸受幅(同図の上下方向の距離)の中間部分に対して対称配置されるように、上側及び下側へそれぞれ１つずつ、合計２つのＯリングが密封部材１７として設けられており、当該２つのＯリング１７が外輪２ｏとケース４０との嵌合部分に上下１つずつ介在されている。
【００３６】
なお、Ｏリング１７の大きさ(全体外径、全体内径及び断面径など)、断面形状及び数などは、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。一例として、本実施形態においては、全体内径が回転刃側軸受２の外輪２ｏの内径よりも大きく、外輪２ｏの外径(軸受外径)よりも小さな所定寸法に設定されているとともに、全体外径が回転刃側軸受２の軸受外径寸法よりも約０．４ｍｍ大きな寸法に設定されている場合を想定する。上述したように、回転刃側軸受２の軸受外径(外輪２ｏの外径)を３２ｍｍに設定した場合、Ｏリング１７は、その全体外径を３２．４ｍｍ程度に設定して構成すればよい。また、例えば、回転刃側軸受２に対し、Ｏリング１７を１つだけ設けた構成としてもよいし、あるいは３つ以上のＯリング１７を設けた構成としてもよい。
【００３７】
図１(ｃ)に示す構成においては、一例として、２つのＯリング１７を回転刃側軸受２の外輪２ｏの外周面ｏｓに対して形成された２つの凹状の係合溝２ｍに１つずつ係合(装着)させることで、当該外周面ｏｓとケース４０の嵌合面４０ｓとの間にそれぞれ介在させている。
この場合、係合溝２ｍは、外輪２ｏの外周面ｏｓの両側(図１(ｃ)の上側と下側)に１本ずつ、周方向に沿って連続した凹状に形成されており、一例として、周方向に沿って連続する底部と、当該底部の両端に全周に亘って連続し、外周面ｏｓ方向(外輪２ｏの拡径方向)へ立ち上がって相互に対向する一対の壁部とで成る断面視矩形状の溝として構成されている。なお、係合溝２ｍの大きさ(幅(図１(ｃ)の上下方向の距離)や深さ(同図の左右方向の距離))及び形状は、Ｏリング１７の大きさ(全体外径、全体内径及び断面径)や断面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。
【００３８】
本実施形態においては、一例として、幅をＯリング１７の断面径と略同一寸法若しくは当該断面径よりも極僅かに小さな寸法に設定するとともに、深さをＯリング１７の断面径よりも約０．２ｍｍ小さな寸法に設定して、係合溝２ｍを構成すればよい。これにより、全体外径が回転刃側軸受２の軸受外径寸法(一例として、３２ｍｍ)よりも直径値で約０．４ｍｍ大きな寸法(一例として、３２．４ｍｍ)に設定されたＯリング１７を係合溝２ｍに密着して係合(装着)させた状態で、約０．２ｍｍ(半径値)だけ外輪２ｏの外周面ｏｓよりも拡径方向(図１(ｃ)においては、左方向及び右方向)へ突出させることができる。
【００３９】
このような構成によれば、内輪２ｉを主軸８に対して締り嵌めするとともに、外輪２ｏに設けた２つの係合溝２ｍにそれぞれ１つずつＯリング１７を係合(装着)させた状態で、当該外輪２ｏをケース４０に対してすきま嵌めして回転刃側軸受２を主軸８及びケース４０に対して位置決め固定することで、Ｏリング１７を外輪２ｏの係合溝２ｍ、及びケース４０の嵌合面４０ｓに密着させることができる。すなわち、外輪２ｏとケース４０との嵌め合いの際、外周面ｏｓと嵌合面４０ｓとの間に生じるすきま(以下、嵌め合いすきまという)の最大半径値が、外輪２ｏの外周面ｏｓに対するＯリング１７の突出寸法の範囲内(一例として、約０．２ｍｍ(半径値)以内)であれば、当該Ｏリング１７によって嵌め合いすきまを確実に塞ぐことができる。
【００４０】
ここで、Ｏリング１７の材質については特に言及しなかったが、外輪２ｏの係合溝２ｍ及びケース４０の嵌合面４０ｓに密着し、嵌め合いすきまを埋めることが可能であれば、任意の素材を材料として構成してよい。例えば、ニトリルゴムやアクリルゴムなどの各種の弾性材でＯリング１７を構成すればよい。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弾性材を、その素材として適用することが好ましい。
【００４１】
なお、図１(ｃ)に示す構成においては、係合溝２ｍを断面視矩形状に形成したが、このような断面視矩形状の他、例えば、断面の輪郭を曲線状やＵ字状とした溝、あるいは底部を省略し相互に対向する壁部を直接連続させた、断面輪郭がＶ字状を成す溝などとして係合溝２ｍを構成してもよい。さらに、複数の係合溝２ｍを形成する場合、これらの各種形状の係合溝２ｍを組み合わせた構成としてもよい。
また、図１(ｃ)に示す構成においては、係合溝２ｍを回転刃側軸受２の外輪２ｏに対してのみ設けているが、係合溝２ｍは、ケース４０の嵌合面４０ｓに対してのみ設けてもよいし、外輪２ｏの外周面ｏｓ及びケース４０の嵌合面４０ｓの双方にそれぞれ対向させて設けてもよい。なお、外輪２ｏの外周面ｏｓ及びケース４０の嵌合面４０ｓのいずれにも係合溝２ｍを設けることなく、当該外周面ｏｓと嵌合面４０ｓとの間にＯリング１７を介在させる構成としてもよいが、その装着安定性、及び後述する回転刃ユニットＵ１の内部の気密性並びに液密性の向上を図るためには、外周面ｏｓ及び嵌合面４０ｓの少なくともいずれか一方に対し、係合溝２ｍを設けた構成とすることが好ましい。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、空間部Ｓの内壁Ｓ１や回転刃側軸受２への押圧力が作用し、軟化した歯車潤滑グリースが回転刃側軸受２の外輪２ｏとケース４０との嵌め合いすきま内へ押圧される場合がある。
【００４７】
本実施形態においては、回転刃側軸受２の外輪２ｏの外周面ｏｓとケース４０の嵌合面４０ｓとの間にＯリング１７を介在させることで、嵌め合いすきまを塞いでいるため、軟化した歯車潤滑グリースが嵌め合いすきま内へ押圧された場合であっても、当該Ｏリング１７によって当該歯車潤滑グリースを塞き止めることができ、当該グリースが外周面ｏｓ及び嵌合面４０ｓを伝って、回転刃ユニットＵ１の外部まで漏洩してしまうことを防止することができる。
【００４８】
また、上述したように、回転刃側軸受２の外輪２ｏに対する機械加工(具体的には、ケース４０との嵌合面である外周面ｏｓに対する研磨加工や研削加工など)による表面処理を省略し、当該外輪２ｏの寸法精度が悪化するとともに、外輪２ｏ自体の形状(具体的には、真円度)が悪化した場合(一例として、嵌め合いすきまが、直径値で約０．０４ｍｍ(図１(ｂ)中に距離Ｌ１として示す最大半径値で０．０４ｍｍ程度)を超えた場合)であっても、当該嵌め合いすきまの最大半径値が、外輪２ｏの外周面ｏｓに対するＯリング１７の突出寸法の範囲内であれば、当該Ｏリング１７によって嵌め合いすきまを確実に塞ぐことができる。本実施形態においては、一例として、前記突出寸法を約０．２ｍｍ(半径値)に設定しているため、嵌め合いすきまの最大半径値が０．０４ｍｍを超えた程度では、Ｏリング１７と外輪２ｏの係合溝２ｍ、及びケース４０の嵌合面４０ｓとが離れることはなく、当該Ｏリング１７によって嵌め合いすきまを確実に塞ぐことができる。
【００４９】
したがって、仮に、外輪２ｏの寸法精度の悪化や真円度の悪化が生じた場合であっても、嵌め合いすきま内へ押圧された歯車潤滑グリースをＯリング１７によって確実に塞き止めることができ、当該グリースが外周面ｏｓ及び嵌合面４０ｓを伝って、回転刃ユニットＵ１の外部まで漏洩してしまうことを有効に防止することができる(図１(ｂ)におけるグリースＧａの状態)。
【００５０】
なお、上述したように、回転刃側軸受２には、内輪２ｉと外輪２ｏとの間に、転動体(玉)２ｂを挟んで、その両側(図１(ｃ)の上側と下側)へシール２ｓがそれぞれ設けられているため、歯車潤滑グリースの軸受内部への漏洩(侵入)を有効に防止することができるとともに、軸受潤滑グリースの軸受外部への漏洩を有効に防止することができる。
【００５１】
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)の回転刃側軸受２の内部への漏洩(侵入)のみならず、嵌め合いすきまから回転刃ユニットＵ１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。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【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、回転刃ユニットの全体構成を示す断面図、(ｂ)は、Ｏリングによって回転刃ユニットの内部が密封されている状態を説明するための断面図、(ｃ)は、Ｏリングが装着された回転刃側軸受の構成を示す断面図。
【図２】従来の回転刃ユニットの構成例を示す図であって、(ａ)は、全体構成を示す断面図、(ｂ)は、回転刃側軸受とケースとの嵌め合いすきまから歯車潤滑グリースが漏洩する状態を説明するための断面図。
【図３】従来の草刈機の構成例を示す全体斜視図。
【符号の説明】
【００５３】
２ 回転刃側軸受
２ｉ 内輪
２ｏ 外輪
２ｓ 密封部材(接触型シール)
４ 歯車側軸受
８ 主軸
１７ 密封部材(Ｏリング)
１９ 止め輪
３２ 刈刃
３４ エンジン
３８ 駆動軸
４０ ケース
Ｇ１ 駆動軸歯車
Ｇ２ 主軸歯車
Ｇａ 歯車潤滑グリース
Ｕ１ 回転刃ユニット
【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３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２(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２(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２(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2i,2o間に密封部材(接触型のシール(以下、単にシールという))２ｓが介在されているとともに、転動体２ｂとして玉が内外輪2i,2o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、シール２ｓは、一例として、その外径部が回転刃側軸受２の外輪２ｏ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２ｉ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、シール(歯車G1,G2側に位置するシール)２ｓ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側に位置するシール２ｓの外面(歯車G1,G2側の面)へ大量に堆積し、当該シール２ｓ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側に位置するシール２ｓの外面(歯車G1,G2側の面)へ大量に堆積し、当該シール２ｓは押圧される。
【００１１】
そして、歯車潤滑グリースによってシール２ｓの押圧が継続されると、結果として、当該シール２ｓのリップ部と内輪２ｉ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。
ここで、図２(ｂ)に示すように、回転刃側軸受２は、内輪２ｉが主軸８に外嵌されるとともに、外輪２ｏがケース４０に内嵌されることで、当該主軸８を回転自在に支持している。この場合、外輪２ｏとケース４０との嵌め合わせは、回転刃ユニットＵ１の組み立てを容易にするため、及び回転刃ユニットＵ１の内部の温度が上昇した際、主軸８の熱膨張により回転刃側軸受２が過負荷となることを回避するため、すきま嵌めとすることが一般的となっている。
【００１３】
さらに、製造コストの低減化要求の程度によっては、回転刃側軸受２の外輪２ｏに対する機械加工(具体的には、ケース４０との嵌合面である外周面ｏｓに対する研磨加工や研削加工など)による表面処理が省略される場合もあるが、例えば、外輪２ｏの鋳型成形後、外周面ｏｓに対する表面処理を省略した場合には、その寸法精度が悪化するだけでなく、外輪２ｏ自体の形状(具体的には、真円度)も悪化してしまう。一例として、軸受内径が１２ｍｍ、軸受外径が３２ｍｍ、軸受幅が１０ｍｍの深溝玉軸受を回転刃側軸受２とした場合、嵌め合いの際に外輪２ｏの外周面ｏｓとケース４０の嵌合面４０ｓとの間に生じるすきま(以下、嵌め合いすきまという)が、直径値で０．０４ｍｍ、別の捉え方をすれば、嵌め合いすきまの最大半径値(図２(ｂ)中に示す距離Ｌ２)が０．０４ｍｍを超えてしまう場合も少なくない。
【００１４】
このような嵌め合い状態においては、歯車潤滑グリースは、その自重によって、あるいは、空間部Ｓの圧力変化、さらには、回転刃側軸受２の回転による振動によって、嵌め合いすきま内へ押圧されることとなる。そして、上述したような歯車潤滑グリースの軟化が発生すると、嵌め合いすきまへの当該グリースの侵入が進み、かかるグリースが外輪２ｏの外周面ｏｓ及びケース４０の嵌合面４０ｓを伝って回転刃ユニットＵ１の外部へ漏洩してしまう場合がある(図２(ｂ)におけるグリースＧｂの状態)。この場合、例えば、漏洩した歯車潤滑グリースが刈刃３２に付着し(図２(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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、密封部材によって内部を気密並びに液密に保つことで、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】
【００１９】
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。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は、相対回転可能に対向配置された一対の内輪及び外輪のうち、内輪が前記主軸に固定されているとともに、外輪が前記ケースに固定されており、当該外輪とケースとの固定部分には、当該固定部分に密着し、回転部材支持ユニットの内部を気密、並びに液密に保つための密封部材が少なくとも１つ介在されている。
【００２０】
一例として、回転部材に最近接して配置された転がり軸受は、内輪を主軸に対して締り嵌めするとともに、外輪をケースに対してすきま嵌めし、当該外輪とケースとのすきま嵌め部分に対し、密封部材としてＯリングを介在させた構成とすればよい。
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】
【００２１】
本発明の回転部材支持ユニットによれば、密封部材(一例として、Ｏリング)によって内部を気密並びに液密に保つことができ、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】
【００２２】
以下、本発明の実施形態に係る回転部材支持ユニットについて、添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、例えば、草刈機、刈払機及び芝刈機、あるいは電動工具などに搭載される回転部材支持ユニットとして適用することができる。すなわち、本発明は、主軸が所定方向に延出して立設され、当該主軸とともに回転する各種の回転部材を軸支する回転部材支持ユニットに適用することができるが、以下では、地表に生育する草木を根元付近から刈り払うための刈刃(回転刃)が、回転部材として主軸へ取り付けられた草刈機に用いられる回転刃ユニットを一例として想定し、当該回転刃ユニットの構成について説明する。なお、この場合、本実施形態に係る草刈機の全体構成としては、上述した従来の草刈機Ａ(図３)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(ａ),(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。
【００２３】
図１(ａ)〜(ｃ)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３参照))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。
【００２４】
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))。
【００２５】
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に外嵌固定されるとともに、ケース４０に内嵌固定されて、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。
【００２６】
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との間に内輪２ｉが挟み込まれるとともに、ケース４０の内壁Ｓ１に形成された段差部４０ｇと当該段差部４０ｇから連続する嵌合面４０ｓに係合された平板状の環状部材(止め輪)１９との間に外輪２ｏ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(ｂ)の上下方向))に位置決めされている。
なお、止め輪１９は、その外径を嵌合面４０ｓの径よりも僅かに大きく、その内径を回転刃側軸受２の外輪２ｏの外径よりも僅かに小さな寸法に設定して構成されており、ケース４０の嵌合面４０ｓに全周に亘って連続して形成された係合溝４０ｍに外径部を係合させて、当該ケース４０に対して位置付けられている。
【００２７】
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(同図の右側の歯車)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３)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。
【００２８】
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。
【００２９】
本実施形態において、回転刃側軸受２は、図１(ｃ)に示すように、内輪２ｉ及び外輪２ｏが相対回転可能に対向して配置され、当該内輪２ｉ及び外輪２ｏ間へ複数の転動体(玉)２ｂが転動可能に組み込まれて構成されている。この場合、一例として、内輪２ｉは主軸８に締り嵌めされているのに対し、外輪２ｏはケース４０にすきま嵌めされて主軸８及びケース４０に対して位置決め固定されている。また、転動体(玉)２ｂは、環状を成す保持器(一例として、波型の合せ保持器)２ｃ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２ｉ及び外輪２ｏの軌道面間へ組み込まれている。これにより、各転動体(玉)２ｂは、その転動面が相互に接触することなく、内外輪2i,2o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)２ｂ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。
【００３０】
なお、回転刃側軸受２、転動体(玉)２ｂ及び保持器２ｃ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が、図１(ａ)〜(ｃ)に示す構成においては、一例として、軸受内径が１２ｍｍ、軸受外径が３２ｍｍ、軸受幅が１０ｍｍの単列の深溝玉軸受を回転刃側軸受２とした場合を想定する。また、転動体２ｂとしては、図１(ａ)〜(ｃ)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)〜(ｃ)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。
【００３１】
また、かかる回転刃側軸受２においては、内輪２ｉと外輪２ｏとの間に、転動体(玉)２ｂを挟んで、その両側(図１(ｃ)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(例えば、接触型シール(以下、単にシールという))２ｓがそれぞれ設けられている。このようにシール２ｓ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防止している。
【００３２】
図１(ｃ)に示す構成において、シール２ｓ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２ｓの内径部には、かかる弾性材で構成されたシールリップが形成されている。そして、かかるシール２ｓは、その外径部が回転刃側軸受２の外輪２ｏ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２ｉ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。
【００３３】
ただし、シール２ｓ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。
また、シール２ｓの大きさ(例えば、幅(図１(ｃ)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。
【００３４】
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(ｃ)に示すような接触型のシール２ｓを適用したが、例えば、密封部材として、その外径部が外輪２ｏの取付溝に固定され、その内径部が内輪２ｉ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。
【００３５】
また、本実施形態においては、上述したシール２ｓに加えて、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の外輪２ｏとケース４０との固定部分に対し、当該固定部分に密着し、回転部材支持ユニットＵ１の内部(空間部Ｓ)を気密、並びに液密に保つための密封部材１７が少なくとも１つ介在されている。図１(ｃ)に示す構成においては、一例として、回転刃側軸受２の軸受幅(同図の上下方向の距離)の中間部分に対して対称配置されるように、上側及び下側へそれぞれ１つずつ、合計２つのＯリングが密封部材１７として設けられており、当該２つのＯリング１７が外輪２ｏとケース４０との嵌合部分に上下１つずつ介在されている。
【００３６】
なお、Ｏリング１７の大きさ(全体外径、全体内径及び断面径など)、断面形状及び数などは、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。一例として、本実施形態においては、全体内径が回転刃側軸受２の外輪２ｏの内径よりも大きく、外輪２ｏの外径(軸受外径)よりも小さな所定寸法に設定されているとともに、全体外径が回転刃側軸受２の軸受外径寸法よりも約０．４ｍｍ大きな寸法に設定されている場合を想定する。上述したように、回転刃側軸受２の軸受外径(外輪２ｏの外径)を３２ｍｍに設定した場合、Ｏリング１７は、その全体外径を３２．４ｍｍ程度に設定して構成すればよい。また、例えば、回転刃側軸受２に対し、Ｏリング１７を１つだけ設けた構成としてもよいし、あるいは３つ以上のＯリング１７を設けた構成としてもよい。
【００３７】
図１(ｃ)に示す構成においては、一例として、２つのＯリング１７を回転刃側軸受２の外輪２ｏの外周面ｏｓに対して形成された２つの凹状の係合溝２ｍに１つずつ係合(装着)させることで、当該外周面ｏｓとケース４０の嵌合面４０ｓとの間にそれぞれ介在させている。
この場合、係合溝２ｍは、外輪２ｏの外周面ｏｓの両側(図１(ｃ)の上側と下側)に１本ずつ、周方向に沿って連続した凹状に形成されており、一例として、周方向に沿って連続する底部と、当該底部の両端に全周に亘って連続し、外周面ｏｓ方向(外輪２ｏの拡径方向)へ立ち上がって相互に対向する一対の壁部とで成る断面視矩形状の溝として構成されている。なお、係合溝２ｍの大きさ(幅(図１(ｃ)の上下方向の距離)や深さ(同図の左右方向の距離))及び形状は、Ｏリング１７の大きさ(全体外径、全体内径及び断面径)や断面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。
【００３８】
本実施形態においては、一例として、幅をＯリング１７の断面径と略同一寸法若しくは当該断面径よりも極僅かに小さな寸法に設定するとともに、深さをＯリング１７の断面径よりも約０．２ｍｍ小さな寸法に設定して、係合溝２ｍを構成すればよい。これにより、全体外径が回転刃側軸受２の軸受外径寸法(一例として、３２ｍｍ)よりも直径値で約０．４ｍｍ大きな寸法(一例として、３２．４ｍｍ)に設定されたＯリング１７を係合溝２ｍに密着して係合(装着)させた状態で、約０．２ｍｍ(半径値)だけ外輪２ｏの外周面ｏｓよりも拡径方向(図１(ｃ)においては、左方向及び右方向)へ突出させることができる。
【００３９】
このような構成によれば、内輪２ｉを主軸８に対して締り嵌めするとともに、外輪２ｏに設けた２つの係合溝２ｍにそれぞれ１つずつＯリング１７を係合(装着)させた状態で、当該外輪２ｏをケース４０に対してすきま嵌めして回転刃側軸受２を主軸８及びケース４０に対して位置決め固定することで、Ｏリング１７を外輪２ｏの係合溝２ｍ、及びケース４０の嵌合面４０ｓに密着させることができる。すなわち、外輪２ｏとケース４０との嵌め合いの際、外周面ｏｓと嵌合面４０ｓとの間に生じるすきま(以下、嵌め合いすきまという)の最大半径値が、外輪２ｏの外周面ｏｓに対するＯリング１７の突出寸法の範囲内(一例として、約０．２ｍｍ(半径値)以内)であれば、当該Ｏリング１７によって嵌め合いすきまを確実に塞ぐことができる。
【００４０】
ここで、Ｏリング１７の材質については特に言及しなかったが、外輪２ｏの係合溝２ｍ及びケース４０の嵌合面４０ｓに密着し、嵌め合いすきまを埋めることが可能であれば、任意の素材を材料として構成してよい。例えば、ニトリルゴムやアクリルゴムなどの各種の弾性材でＯリング１７を構成すればよい。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弾性材を、その素材として適用することが好ましい。
【００４１】
なお、図１(ｃ)に示す構成においては、係合溝２ｍを断面視矩形状に形成したが、このような断面視矩形状の他、例えば、断面の輪郭を曲線状やＵ字状とした溝、あるいは底部を省略し相互に対向する壁部を直接連続させた、断面輪郭がＶ字状を成す溝などとして係合溝２ｍを構成してもよい。さらに、複数の係合溝２ｍを形成する場合、これらの各種形状の係合溝２ｍを組み合わせた構成としてもよい。
また、図１(ｃ)に示す構成においては、係合溝２ｍを回転刃側軸受２の外輪２ｏに対してのみ設けているが、係合溝２ｍは、ケース４０の嵌合面４０ｓに対してのみ設けてもよいし、外輪２ｏの外周面ｏｓ及びケース４０の嵌合面４０ｓの双方にそれぞれ対向させて設けてもよい。なお、外輪２ｏの外周面ｏｓ及びケース４０の嵌合面４０ｓのいずれにも係合溝２ｍを設けることなく、当該外周面ｏｓと嵌合面４０ｓとの間にＯリング１７を介在させる構成としてもよいが、その装着安定性、及び後述する回転刃ユニットＵ１の内部の気密性並びに液密性の向上を図るためには、外周面ｏｓ及び嵌合面４０ｓの少なくともいずれか一方に対し、係合溝２ｍを設けた構成とすることが好ましい。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、空間部Ｓの内壁Ｓ１や回転刃側軸受２への押圧力が作用し、軟化した歯車潤滑グリースが回転刃側軸受２の外輪２ｏとケース４０との嵌め合いすきま内へ押圧される場合がある。
【００４７】
本実施形態においては、回転刃側軸受２の外輪２ｏの外周面ｏｓとケース４０の嵌合面４０ｓとの間にＯリング１７を介在させることで、嵌め合いすきまを塞いでいるため、軟化した歯車潤滑グリースが嵌め合いすきま内へ押圧された場合であっても、当該Ｏリング１７によって当該歯車潤滑グリースを塞き止めることができ、当該グリースが外周面ｏｓ及び嵌合面４０ｓを伝って、回転刃ユニットＵ１の外部まで漏洩してしまうことを防止することができる。
【００４８】
また、上述したように、回転刃側軸受２の外輪２ｏに対する機械加工(具体的には、ケース４０との嵌合面である外周面ｏｓに対する研磨加工や研削加工など)による表面処理を省略し、当該外輪２ｏの寸法精度が悪化するとともに、外輪２ｏ自体の形状(具体的には、真円度)が悪化した場合(一例として、嵌め合いすきまが、直径値で約０．０４ｍｍ(図１(ｂ)中に距離Ｌ１として示す最大半径値で０．０４ｍｍ程度)を超えた場合)であっても、当該嵌め合いすきまの最大半径値が、外輪２ｏの外周面ｏｓに対するＯリング１７の突出寸法の範囲内であれば、当該Ｏリング１７によって嵌め合いすきまを確実に塞ぐことができる。本実施形態においては、一例として、前記突出寸法を約０．２ｍｍ(半径値)に設定しているため、嵌め合いすきまの最大半径値が０．０４ｍｍを超えた程度では、Ｏリング１７と外輪２ｏの係合溝２ｍ、及びケース４０の嵌合面４０ｓとが離れることはなく、当該Ｏリング１７によって嵌め合いすきまを確実に塞ぐことができる。
【００４９】
したがって、仮に、外輪２ｏの寸法精度の悪化や真円度の悪化が生じた場合であっても、嵌め合いすきま内へ押圧された歯車潤滑グリースをＯリング１７によって確実に塞き止めることができ、当該グリースが外周面ｏｓ及び嵌合面４０ｓを伝って、回転刃ユニットＵ１の外部まで漏洩してしまうことを有効に防止することができる(図１(ｂ)におけるグリースＧａの状態)。
【００５０】
なお、上述したように、回転刃側軸受２には、内輪２ｉと外輪２ｏとの間に、転動体(玉)２ｂを挟んで、その両側(図１(ｃ)の上側と下側)へシール２ｓがそれぞれ設けられているため、歯車潤滑グリースの軸受内部への漏洩(侵入)を有効に防止することができるとともに、軸受潤滑グリースの軸受外部への漏洩を有効に防止することができる。
【００５１】
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)の回転刃側軸受２の内部への漏洩(侵入)のみならず、嵌め合いすきまから回転刃ユニットＵ１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。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【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、回転刃ユニットの全体構成を示す断面図、(ｂ)は、Ｏリングによって回転刃ユニットの内部が密封されている状態を説明するための断面図、(ｃ)は、Ｏリングが装着された回転刃側軸受の構成を示す断面図。
【図２】従来の回転刃ユニットの構成例を示す図であって、(ａ)は、全体構成を示す断面図、(ｂ)は、回転刃側軸受とケースとの嵌め合いすきまから歯車潤滑グリースが漏洩する状態を説明するための断面図。
【図３】従来の草刈機の構成例を示す全体斜視図。
【符号の説明】
【００５３】
２ 回転刃側軸受
２ｉ 内輪
２ｏ 外輪
２ｓ 密封部材(接触型シール)
４ 歯車側軸受
８ 主軸
１７ 密封部材(Ｏリング)
１９ 止め輪
３２ 刈刃
３４ エンジン
３８ 駆動軸
４０ ケース
Ｇ１ 駆動軸歯車
Ｇ２ 主軸歯車
Ｇａ 歯車潤滑グリース
Ｕ１ 回転刃ユニット
【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は、相対回転可能に対向配置された一対の内輪及び外輪のうち、内輪が前記主軸に固定されているとともに、外輪が前記ケースに固定されており、当該外輪とケースとの固定部分には、当該固定部分に密着し、回転部材支持ユニットの内部を気密、並びに液密に保つための密封部材が少なくとも１つ介在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】
回転部材に最近接して配置された転がり軸受は、内輪が主軸に締り嵌めされているのに対し、外輪がケースにすきま嵌めされており、当該外輪とケースとのすきま嵌め部分には、密封部材としてＯリングが介在さ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。
【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は、相対回転可能に対向配置された一対の内輪及び外輪のうち、内輪が前記主軸に固定されているとともに、外輪が前記ケースに固定されており、当該外輪とケースとの固定部分には、当該固定部分に密着し、回転部材支持ユニットの内部を気密、並びに液密に保つための密封部材が少なくとも１つ介在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】
回転部材に最近接して配置された転がり軸受は、内輪が主軸に締り嵌めされているのに対し、外輪がケースにすきま嵌めされており、当該外輪とケースとのすきま嵌め部分には、密封部材としてＯリングが介在さ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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１４１９５９（Ｐ２００８−１４１９５９Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２８８２１（Ｐ２００６−３２８８２１）
【出願日】平成１８年１２月５日（２００６．１２．５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月５日（２００６．１２．５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]