JP2005237252A - モアのブレード及びブレードの取付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の帯状で回転方向後側を上方に折り曲げただけのブレードをモアケーシング内に配置して回転駆動させる構成では、作業時において騒音が大きくなっていた。
【解決手段】モアケーシング２１内に突出した上下方向の軸２９から半径方向に突出するように固定して回転させるモアのブレード１４であって、該ブレードを末広形状に構成し、該ブレードの回転方向の後端縁３３を曲面に構成し、該ブレード１４の外周縁３４を曲面に構成し、該ブレード１４の回転方向の後端部の中心側に切欠３５を設けた。
【選択図】図４

Description

本発明は、モアケーシング内に駆動軸を突出し、該駆動軸にブレード（刈刃）を固定し、原動機からの動力によりブレードを回転させて刈り取り作業を行うモアの騒音を低減するための技術に関する。

従来から、下方を開放したモアケーシングの上面からモアケーシング内に駆動軸を上下方向に突出し、該モアケーシング内の駆動軸上にブレードを固定して、該駆動軸を原動機からの動力により回転させて草等を刈り取るようにしたモアは知られている。
該モアにおけるブレードは帯状に構成して、中央に駆動軸を固定して回転させ、刈取作業を行うようにしている。この刈り取り作業が良好に行え、かつ、刈草を後方または側方に効率良く搬送できるとともに、回転時に発生する騒音を低減できるようにした技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照。）。
この技術のブレードは、帯状に構成して、平面視で両端部を前進翼状に回転方向前方に屈曲させた形状とし、更に、ブレードの両端部における後縁は立ち上げるように折り曲げ形成して、風起片とする構成となっていた。

特開２００３−１８９７２０号公報

しかし従来のブレードでは、回転時における圧力は、図１５に示す数値計算結果のように、前縁及び風起片の屈曲部分が特に高くなっており、これはブレード回転時に圧力変動となり騒音源となることを示している。また、ブレード回りの流速は、図１６に示す実験結果のように、ブレード後流に剥離渦が生じていることを示している。これは流速に乱れが生じていることがわかり、騒音の原因となっている。
そこで本発明は、このようなブレード回りにおける風圧の高い部分や低い部分、及び、流速の高い部分や低い部分の分布が偏って大きくならないようにして、回転時における騒音の低下を図ろうとするものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、モアケーシング内に突出した上下方向の軸から半径方向に突出するように固定して回転させるモアのブレードであって、該ブレードを末広形状に構成したものである。

請求項２においては、モアケーシング内に突出した上下方向の軸に半径方向に突出するように固定して回転させるモアのブレードであって、該ブレードのキャンバーの反り角をＣとし、ｔａｎＣを０．２以下に構成したものである。

請求項３においては、前記ブレードの回転方向の後端縁を曲面に構成したものである。

請求項４においては、前記ブレードの外周縁を曲面に構成したものである。

請求項５においては、モアケーシング内に突出した上下方向の軸に半径方向に突出するように固定して回転させるモアのブレードであって、該ブレードの回転方向の後端部の中心側に切欠を設けたものである。

請求項６においては、モアケーシング内に突出した上下方向の軸に半径方向に突出するように固定して回転させるモアのブレードであって、モアケーシングの内面とブレード上端との間の距離Ｈとブレードの刈幅Ｅの比（Ｈ／Ｅ）を、０．１３以上、１以下となるようにモアのブレードを取り付けたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、請求項１のように構成したので、ブレードの回転より送風させる仕事面積を増加することができて、刈草の搬送性能を向上することができる。そして、騒音を低下させることができる。

請求項２のように構成したので、反り角が従来よりも低下させることができて、ブレードの回転運動により発生する圧力を低減できて、乱流の発生が抑えられて騒音を低下させることができる。また、モアケーシングの内面と排草路との分岐部分における干渉圧も低減されて、周囲騒音を低減することができたのである。また、ブレード負圧面の剥離が抑制され、後流乱れが抑制されて、乱流に起因する乱流音を低減することができたのである。

請求項３のように構成したので、ブレード後端縁の剥離が抑制され、後流乱れが抑制され、乱流に起因する乱流音を低減することができたのである。

請求項４のように構成したので、ブレード外周縁の剥離が抑制され、後流乱れが抑制され、乱流に起因する乱流音を低減することができたのである。

請求項５のように構成したので、切欠を設けることで騒音を低減することができる。そして、この切欠は外周方向に大きく切り欠く程騒音低減効果を大きくすることができ、従って、大風量を得たい場合には、切欠を小さく構成して送風性能を高めることができる。

請求項６のような取付構成としたので、ブレード回転時におけるモアケーシング内での圧力損失を小さくすることができる。また、ブレードの回転運動により発生した圧力がモアケーシングの内面と排草路との分岐部分において発生する干渉圧を軽減することができて、送風性能を向上することができる。

次に、ブレードを用いたモアの一実施例であるローンモアに本発明を適用した実施例について図面を参照して説明する。
図１は本発明が適用されたローンモアの全体側面図、図２は同じくローンモアの全体平面図である。

図１及び図２において、ローンモアは、左右一対の前輪１０・１０と左右一対の後輪１１・１１とを備えた本体１２の上方にエンジン１３を搭載し、エンジン１３の動力で前記左右一対の後輪１１・１１と、本体１２に設置されているブレード１４とを回転駆動し、本体１２後部から上後方へループ状のハンドル１５を延出し、該ハンドル１５の後部に形成したアーチ状部において各種の運転操作を行えるようにしている。こうして歩行型のローンモアが構成されている。

ローンモアの本体１２は、椀を伏せたような形状に構成して下方が開口されたモアケーシング２１の上部に配置され、該モアケーシングの前側に前輪支持部２２を連設するとともに、該モアケーシング２１の後部に走行ミッションケース２４を連設して形成されている。前記前輪支持部２２には左右の前輪１０・１０を遊転自在に支持しており、前記走行ミッションケース２４には左右の後輪１１・１１を支持して、左右の後輪１１・１１を走行ミッションケース２４に内装されている走行伝動機構によって回転駆動するように構成されている。

なお、上記前輪１０・１０及び後輪１１・１１は、本体に対して上下方向に相対位置を変更調節することができるように設けられていて、必要に応じて前輪１０・１０及び後輪１１・１１の上下位置を変えることにより、本体１２及びそれに設置されるブレード１４の対地高さを調節できるようになっており、この高さを変更することにより刈り高さを変更可能としている。

そして、前記エンジン１３の出力軸１９がモアケーシング２１の略中央から下方に突出され、該出力軸１９より図示しないギアや走行出力軸１６を介して走行ミッションケース２４の走行伝動機構に動力が伝達され、その走行伝動機構に設けられている走行クラッチがＯＮのときに後輪１１・１１が回転駆動されるようになっており、走行クラッチはその断接作動部がループ状のハンドル１５のアーチ状部に設置されている走行クラッチ操作レバー１７に操作ワイヤ１８を介して連繋されて、該走行クラッチ操作レバー１７を前後方向に揺動操作することによりＯＮ・ＯＦＦされて、走行及び停止が可能となっている。

また、モアケーシング２１の内部の左右一側後部から後方に刈り取った刈草を後方へ排出するための排草路２５が形成されている。図３に示すように、このモアケーシング２１の上面の裏側となる内面の水平面２１ａと排草路２５の内部側面との分岐部分は、舌部２６としている。即ち、該舌部２６はモアケーシング２１におけるブレード１４の回動軌跡上方を覆う内面と排草路２５との間に形成される段差または開口部分を指し、モアケーシング２１から排草路２５への風の流れが変化する部分を舌部２６としている。該排草路２５の終端の排出口部には着脱自在に集草袋２０が取り付けられている。こうしてブレード１４を回転駆動することにより刈り取られて排草路２５へ放てきされた刈り草を集草袋２０で集草するようになっている。
前記ブレード１４は出力軸１９の下方に軸受を介して回転自在に支持された駆動軸２９上に固設され、該出力軸１９と駆動軸２９の間に介装したクラッチをＯＮ・ＯＦＦすることにより動力伝達を「入」「切」できるようにしている。該クラッチは作業クラッチ操作レバー２３に連結されて、該クラッチ操作レバー２３を操作することにより作業クラッチをＯＮ・ＯＦＦできるようになっている。

こうして、作業クラッチ操作レバー２３をＯＮ側に操作することにより、エンジン１３の回転を出力軸１９からブレード１４に伝えて回転させる。更に、走行クラッチ操作レバー１７をＯＮ側に回転することにより、後輪１１に動力を伝えて後輪１１を駆動して、本体１２を前進させる。この前進とブレード１４の回転により草を刈り取り、刈り取られた草は排草路２５より集草袋２０に投入されるのである。なお、本実施例ではモアケーシング２１内に一つのブレード１４を収納する構成としているが、複数配置する構成とすることもできる。また、排草路２５は左右一側に設けているが、左右中央または上部に設けることも可能である。

次に、本発明のブレード１４について説明する。
図３はモアケーシングを下方から見た斜視図、図４はブレードの平面図、図５はブレードの正面図、図６はブレードの側面図、図７はブレードの斜視図、図８は回転時の圧力状態を示す図である。
図３、図４、図５に示すように、ブレード１４は出力軸１９の延長上に配置した駆動軸２９に取り付けるための取付孔３０を中央に開口し、該取付孔３０より所定幅Ｄで直径方向（両側）に延出して、中心Ｏより所定長さＬは取付座２７の幅に合わせた長さとして水平方向に延設して取付部１４ａとしている。該取付部１４ａには複数の取付孔３１・３１を開口している。本実施例では両側に２個開口している。但し、ブレードを複数枚配置する構成とした場合には半径方向に等角度毎に突出する。

前記取付部１４ａの外側（直径方向両側）には、上方へ「く」字状に折り曲げて取付部１４ａと同じ幅で立ち上げ部１４ｂを形成している。この折り曲げ部（谷折りの折れ線）１４ｄは半径方向に対して直角方向（接線方向）としている。該立ち上げ部１４ｂの外側（半径方向両側）には斜め下方へ折り曲げて翼部１４ｃを形成している。該立ち上げ部１４ｂは平面視台形状として、外側が回転方向斜め中心へ向かって折り曲げ部（山折りの折れ線）１４ｅを形成している。

前記翼部１４ｃは平面視において、半径方向中心から外側に向かって末広形状に構成されている。本実施例では、外周を円弧状に構成しているが、直線や多角形状であってもかまわない。つまり、扇形や台形や三角形状に構成することも可能である。
そして、本実施例では、翼部１４ｃは前進翼として、前端縁３２がブレード１４の取付部１４ａの延長線よりも回転方向前方となるように構成している。該前端縁３２は立ち上げ部１４ｂ、つまり、翼部１４ｃ基部より外方向に直線状に延びる刃部として、断面を鋭角に構成することができる。但し、後端縁３３をブレード１４の取付部１４ａの延長線よりも回転方向後方となるように配置した後退翼とすることも可能である。

このように翼部１４ｃを末広形状とすることにより、ブレードの仕事面積を拡大することができて、回転数が一定の場合、同一の反り角で帯び状のブレードよりも大きな風量を得ることができ、刈り草の排出効率を向上することができるのである。

また、翼部１４ｃの反り角は従来よりも小さく構成している。
即ち、図６、図８に示すように、翼部１４ｃは回転方向前端縁が低く、後端縁が高くなる曲面に構成している。つまり、側面視において回転方向前側から後方に向かって徐々に上方に湾曲した形状としており、図８において、翼部１４ｃの回転方向の最大長さを翼長（弦長）Ｂとし、翼部１４ｃの最低部から最高部までの高さを翼高Ａとすると、水平線に対して下端と上端を結ぶ線の角度を反り角Ｃとし（キャンバーの反り角とする）、翼高Ａは送風させたり、モアケーシング２１内に収納させたりしなければならないために、ある程度の高さは必要である。よって、翼長を変化させることになに。このとき、反り角ＣはｔａｎＣ＝Ａ／Ｂと表され。本発明ではこのＡ／Ｂの値を０．２以下となるように構成している。

このように構成することにより、ブレード１４の回転運動により発生する翼部１４ｃ表面かかる圧力は、従来よりも低減することができる。つまり、おおきなキャンバーを有するために、回転時にかかる圧力は大きいが、本発明では滑らかに風を逃がすことができて圧力を低減することができるのである。具体的には、従来は図１４に示すように上面側の折り曲げ部分に大きな圧力が生じていたが、本発明では図８に示すように、上面の回転方向前部上高い部分は現れるが、従来程大きな圧力は発生しなくなり、負圧の分布も乱れることはなくなるのである。よって、騒音も低下させることができるのである。

そして、このブレード１４にかかる圧力が従来よりも低下されることにより、モアケーシング２１内部の舌部２１ａと干渉圧が低減され、周囲騒音を低減することができるのである。また、ブレード１４下面においては、負圧が発生するが、翼部１４ｃは長く滑らかな反りとなっているので、剥離が抑制され、後流乱れも抑制されることになり、この乱れに起因する乱流音も低減することができ、騒音も低減することができるのである。
更に、このように構成したブレード１４の表面圧力の時間波形は、図９に示すように、細い実線で示す従来波形は、鋭角な山と谷が周期的に変化して形成していたが、本発明のブレード１４では太実線で示すようにサインカーブ（ｓｉｎ波形）の形に近づくようになり、圧力変動の高次周波数成分が抑えられて、人間が感じ易い周波数帯域の騒音を低下することができるのである。

また、ブレード１４回りの流速も滑らかにすることができる。即ち、本発明の図１０と従来の図１６に示すように、ブレード１４上面の後部における流速の速い部分がなくなり、流速の遅い部分の面積も小さくなっている。従って、本発明のように反り角を小さくすることで、流速の乱れが小さくなって騒音を低下させることができるのである。

また、翼部１４ｃの後端縁３３は曲面に構成している。つまり、後端縁３３の断面形状は、図１１に示すように、円弧状に構成している。この円弧状は、半円状であっても、半長円状であっても、また、図１２に示すように楔形（尖状）であってもよい。この楔形の上下中心は上または下へ偏心してもよく、斜面は曲面であってもよい。また、図１３に示すように、ゆるい曲線状（船底状）であってもよい。このカーブは上下逆であってもよい。
即ち、翼平面に対して直角に切断すると、空気の流れが乱れて騒音の原因となっていたので、後端縁を面取りまたは曲面状に形成することにより、風の流れが円滑となって、騒音を低減できるようになったのである。

また、翼部１４ｃの外周縁３４は曲面に構成している。つまり、外周縁３４の断面形状も、前記同様に、円弧状に構成しているが、この円弧状は、半円状であっても、半長円状であっても、また、図１２に示すように楔形（尖状）であってもよい。また、図１３に示すように、船底状であってもよい。
こうして、翼平面に対して直角に切断すると、空気の流れが乱れて騒音の原因となっていたので、後端円を面取りまたは曲面状に形成することにより、風の流れが円滑となって、騒音を低減できるようになったのである。

また、ブレード１４の回転方向の後端部の中心側（駆動軸側）に切欠３５を設けている。即ち、翼部１４ｃの後端縁３３の回転基部側には切欠３５が形成されている。詳細には、図４に示すように、該切欠３５の回転基部側の基端は折り曲げ部１４ｅの回転方向後端縁近傍に位置している。外周側への切欠方向は取付部１４ａと同じ幅で前端縁３２と平行に外周へ所定長さ延出している。そして、折り曲げ部１４ｅから所定長さの位置の後端縁３３から直角方向に前方へ延出し、切欠空間を構成している。即ち、後端縁３３の基部側を三角形状に切り欠いている。但し、切欠の形状は扇形や多角形等限定するものではなく、翼部１４ｃの基部側の回転方向後部に切欠３５を設けるのである。

このように切欠を設けることにより、騒音を低減することができる。そして、この切欠３５は外周方向に大きく切り欠く程騒音低減効果は大きくなる。従って、大風量を得たい場合には、切欠３５を小さく構成して送風性能を高めるのである。よって、騒音低減と風量のバランスを考慮して切欠３５の大きさが決定されるのである。

また、モアケーシング２１の内部上面とブレード１４の上端との距離は、狭過ぎると、ブレード１４の回転により発生する風は、モアケーシング２１内面の抵抗により搬送能力が落ちてしまう。また、乱流も増加し、舌部２６との干渉して騒音も大きくなる。逆に、モアケーシング２１の内部上面とブレード１４の上端との距離を長くすると、騒音は低下するが、ケーシングが大きくなり、あまり大きくすると集草袋２０への搬送能力が低下する。

そこで、本発明のブレード１４を用いて、モアケーシング２１の内部上面とブレード１４の上端との間の距離と騒音との関係を変化させて実験すると図１４の如くとなる。その結果、従来の帯状のブレードを用いてモアケーシング２１の内部上面とブレードの上端との間の距離を変化させるとその騒音は、細実線で示すように、狭くなる程騒音は低下することになった。
しかし、本発明の末広状の前進翼を用いた場合には、最適間隔は４５ｍｍであったが、本発明のブレードを用いると３５ｍｍ付近にピークが現れる。即ち、２６ｍｍから４２ｍｍの範囲で騒音を著しく低下させることができる。言い換えると、ブレード径（刈り幅）Ｅに対する間隔Ｈとの関係、即ち、Ｈ／Ｅの値が０．１３以上、１以下とし、好ましくは０．１５〜０．１８２の範囲として騒音を低下することができたのである。

本発明のブレードは草刈機の刈刃として特に有用であり、ケーシング内にブレードを配置して、雑草等を刈りながら刈草を後方へ搬送する草刈り機に利用することができる。

本発明が適用されたローンモアの全体側面図。 同じくローンモアの全体平面図。 モアケーシングを下方から見た斜視図。 ブレードの平面図。 ブレードの正面図。 ブレードの側面図。 ブレードの斜視図。 回転時の圧力状態を示す図。 ブレードの表面圧力の変化を示す図。 ブレード周りの流速を示す図。 ブレード後端縁を半円状とした断面図。 ブレード後端縁を楔形とした断面図。 ブレード後端縁を船底状とした断面図。 ブレード上端とモアケーシング内面との距離と騒音レベルとの関係を示す図。 従来のブレードの回転時の圧力状態を示す図。 従来のブレードの表面圧力の変化を示す図。

符号の説明

２１ モアケーシング
２９ 軸
１４ ブレード
３３ 後端縁
３４ 外周縁
３５ 切欠

Claims (6)

1. モアケーシング内に突出した上下方向の軸から半径方向に突出するように固定して回転させるモアのブレードであって、該ブレードを末広形状に構成したことを特徴とするモアのブレード。
2. モアケーシング内に突出した上下方向の軸に半径方向に突出するように固定して回転させるモアのブレードであって、該ブレードのキャンバーの反り角をＣとし、ｔａｎＣを０．２以下に構成したことを特徴とするモアのブレード。
3. 前記ブレードの回転方向の後端縁を曲面に構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモアのブレード。
4. 前記ブレードの外周縁を曲面に構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモアのブレード。
5. モアケーシング内に突出した上下方向の軸に半径方向に突出するように固定して回転させるモアのブレードであって、該ブレードの回転方向の後端部の中心側に切欠を設けたことを特徴とするモアのブレード。
6. モアケーシング内に突出した上下方向の軸に半径方向に突出するように固定して回転させるモアのブレードであって、モアケーシングの内面とブレード上端との間の距離Ｈとブレードの刈幅Ｅの比（Ｈ／Ｅ）を、０．１３以上、１以下としたモアのブレードの取付方法。