JP2018174748A - 耕耘爪 - Google Patents

Abstract

【課題】耕耘抵抗が少なく耕耘作業速度を早くすることを可能とし、耕耘速度が増加しても砕土性やすき込み性能が低下することがない耕耘爪を提供する。【解決手段】回転爪軸１に取付けた状態で、横刃部４の湾曲開始線７の交点Ｐを最下端としたとき、回転爪軸１の軸芯を通る垂線に対し湾曲開始線７は、回転爪軸１と反対側に０度乃至５度角傾いていて、回転軸心と取付基部２の中心とを通る直線は、垂線に対し回転方向と反対側に１２度角乃至１８度角傾斜していて、刃部５の先端までの水平寸法Ｌは、交点Ｐと回転爪軸１の軸芯までの垂直方向の寸法ｈの０．９乃至１倍程度であり、平面視における基準面Ｄからの横刃部４先端までの高さ寸法Ｗは、側面視における交点Ｐ位置から刃部５の刃部先端５０までの高さ寸法ｈ１の２．４乃至２．８倍の寸法であり、横刃部４の平面視における湾曲角度θは、５５度角乃至６５度角である耕耘爪による。【選択図】 図１

Description

本発明は、耕耘作業に使用される耕耘爪に係る。

従来の耕耘爪に関する特許文献として、特開２０１３−２３０１４３号公報（特許文献1）や特開２００７−７４９７４号公報（特許文献２）の「耕耘爪」が公知である。

特許文献１に記載の「耕耘爪」は、「回転爪軸（Ｓ）の回転軸線（ＳＯ）を法線とする面を側面としたとき、当該側面視における取付け基部（１）の取付け中心を通る鉛直線分から横刃部湾曲開始部（Ｆ）の刃縁までの湾曲開始水平距離（Ｌ）が、取付基部（１）の取付け中心から耕耘爪の最下縁までの鉛直距離である全縦長さ（Ｃ）の略同等長さとされ、当該側面視における取付け基部（１）の取付け中心を通る鉛直線分と直交し、刃縁の最下縁を通る線と横刃部湾曲開始部（Ｆ）とのなす折曲角度（α）を略９０度とし、平面視にて取付け基部の面を基準として一方向に湾曲する湾曲板の第１湾曲曲率半径（ｒ１）が、前記湾曲開始水平距離（Ｌ）の半分以上の長さとされ、平面視にて取付け基部の面を基準として一方向に湾曲する基準面からの全湾曲高さ（Ｈ１）が、前記第１湾曲曲率半径（ｒ１）と略同等長さとされ、横刃部湾曲開始部（Ｆ）と略９０度で交会し、且つ横刃部刃縁の横方向先端位置（Ｏ）上又は横刃部刃縁の横方向先端位置（Ｑ）より上方に設けられる横刃先端部湾曲開始部（Ｇ）より上方の横刃部（３）が上記横刃部湾曲方向であって平面視にて横刃部中心線と直交する平面方向に第２湾曲曲率半径（ｒ２）にて湾曲した横刃先端部（３１）を形成したことを特徴とする耕耘爪。」を提供するものである。

特許文献２に記載の「耕耘爪」は、「耕耘爪１は、耕耘爪軸６０に取り付けられる取付基部３から連続して延びる縦刃部１０及び横刃部２０を有し、縦刃部１０から横刃部２０にかけて回転方向と逆向きに湾曲するとともに、横刃部２０が一方側に湾曲してなる。耕耘爪１の最大回転半径Ｒｍとなる位置Ｒ２と、最大切削幅Ｈ１となる位置Ｌ１とは別の位置にある。また最大回転半径Ｒｍとなる位置Ｒ２から最大切削幅Ｈ１となる位置Ｌ１との間の横刃部２０の先端面２２に最大回転半径Ｒｍの位置Ｒ２から延びる直線部２５を設け、最大回転半径Ｒｍの位置Ｒ２での耕土表面とのなす刃先進入角度を５０°〜５５°の範囲にする。」を提供するものである。

特開２０１３−２３０１４３号公報 特開２００７−７４９７４号公報

耕耘作業を効率よく短時間で行うためには、耕耘作業機を装着したトラクタ等の走行機の作業速度を早くする必要がある。しかし、早くすると耕耘抵抗が増加するためトラクタへの負荷が大きくなり、大型のトラクタが必要となる。また、速度が高速になるにつれて耕耘砕土性又は夾雑物のすき込み性が悪化する傾向がある。

特許文献１、２記載の「耕耘爪」はいずれも、横刃部湾曲開始線が取付基部の取付け中心を通る鉛直線に対し取付基部側に傾斜あるいは平行となっているため、横刃部面が回転する外側方向を向く傾向となり、耕耘された耕耘土は横刃部から離れにくく耕耘抵抗を増加させる要因となる。また、特許文献１においては、横刃部先端部に第２湾曲曲率半径にて湾曲した横刃先端部を形成しているため、さらに耕耘抵抗を増加させる虞がある。

本発明の目的は、耕耘抵抗が少なく耕耘作業速度を早くすることを可能とし、耕耘速度が増加しても砕土性やすき込み性能が低下することがない耕耘爪を提供することにある。

本発明の請求項１の耕耘爪は、基部を回転爪軸の軸周に放射方向に取り付け、回転されることで土壌を耕耘する耕耘爪であって、
回転爪軸の軸芯方向に取付平面部を向けて装着される取付基部と、該取付基部から連続して外周方向に延び、さらに回転方向と逆方向に向けて湾曲する縦刃部と、該縦刃部から連続して回転方向と逆方向に向けて湾曲するとともに回転爪軸の軸芯方向に向け湾曲された横刃部とが一体となって構成され、前記縦刃部と横刃部は、回転外周側に面した端縁側に刃部を有する耕耘爪において、
前記耕耘爪を回転爪軸に取付けた状態で、前記横刃部と縦刃部の境界線である湾曲開始線と刃部端縁との交点を最下端となるように配置したとき、前記回転爪軸の軸芯を通る垂線に対し湾曲開始線は、回転爪軸と反対側に０度乃至５度角傾いていて、
前記回転爪軸の軸心と取付基部の中心とを通る直線は、回転爪軸の軸心を通る垂線に対し回転方向と反対側に１２度角乃至１８度角傾斜していて、
回転爪軸の軸芯から刃部の先端までの水平寸法は、横刃部と縦刃部の境界線である湾曲開始線と刃部端縁との交点と回転爪軸の軸芯までの垂直方向の寸法の０．９乃至１倍程度であり、
平面視における前記取付基部の面を基準として一方に湾曲する基準面からの前記横刃部先端までの高さ寸法は、側面視における前記湾曲開始線と刃部端縁との交点位置から刃部の刃部先端までの高さ寸法の２．４乃至２．８倍の寸法であり、前記横刃部の平面視における湾曲角度は、５５度角乃至６５度角であることを特徴とした耕耘爪である。

また、本発明の請求項２の耕耘爪は、前記横刃部の湾曲半径は、平面視における前記取付基部の面を基準として一方に湾曲する基準面からの前記横刃部先端までの高さ寸法の１／２乃至２／３倍程度であり、横刃部の水平寸法は、回転爪軸の中心から湾曲開始線と刃部端縁との交点までの水平寸法の０．６乃至０．７倍の寸法であることを特徴とした請求項１に記載の耕耘爪である。

また、本発明の請求項３の耕耘爪は、前記耕耘爪を回転爪軸に取付けた状態で回転させたときの最大回転半径となる位置は、横刃部の刃部先端位置近傍にあり、側面視における回転外周円の接線と横刃部の端縁との成す角度は３５度角乃至４５度角であることを特徴とした請求項１又は請求項２のいずれかに記載の耕耘爪である。

さらに、本発明の請求項４の耕耘爪は、側面視における前記湾曲開始線位置の爪幅は、前記取付基部の幅の約２倍程度の寸法であることを特徴とした請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の耕耘爪である。

本発明の耕耘爪は、耕耘抵抗が少いため耕耘作業速度を早くすることを可能とし、砕土性やすき込み性能がよい。このため耕耘作業を効率よく行える耕耘作業機を提供できる。

この発明の実施の形態に係る耕耘爪の側面図（ａ）、及び平面図（ｂ）である。

この発明の実施の形態に係る耕耘爪を図面に基いて説明する。図1の（ａ）は、回転自在の回転爪軸１に取り付けた状態の回転爪軸１の軸心方向視の耕耘爪の側面図である。耕耘爪は、回転爪軸１に固着して設けられたホルダー１１に保持され取り付けられる。本例のホルダー１１は、外周方向を向いた耕耘爪を挿入する矩形の孔を有し、耕耘爪を挿入して回転爪軸の軸心方向に貫通した取付孔２１にボルトを差し込んで締結する。回転爪軸１は軸心方向に多数のホルダー１１が放射状に設けられていて耕耘爪が取付けられ耕耘ロータを構成する。本例の説明においては、耕耘爪の回転爪軸１の軸心方向視を側面として説明する。

耕耘爪は、板状に形成されていて、回転爪軸１のホルダー１１に取り付けられる取付基部２と、該取付基部２に連続して設けられる縦刃部３と、該縦刃部３に連続して設けられる横刃部４とを有し、取付基部２に対し縦刃部３及び横刃部４が、図１の（ａ）に示す矢印Ｙで示す回転方向と逆向きに湾曲するように形成されていて、さらに横刃部４は回転爪軸１の軸芯方向（図１においては手前側）に向け湾曲されて設けられている。

縦刃部３及び横刃部４の回転外周側端縁部には連続して刃部５が設けられ、刃部５は側面視縦刃部３から横刃部４に向け徐々に刃幅が広くなり、横刃部４の先端部で最大幅となる。また、前記のように刃幅を広くとっているため、刃先角度が鋭角となり、土壌に刺さり込みやすく耕耘抵抗を軽減できる。

縦刃部３と横刃部４との境界部である湾曲開始線７位置における耕耘爪の爪幅ｙ１は、取付基部２の幅ｙの２倍±５ｍｍ程度の寸法であり、湾曲開始線７位置における刃部５の内側に位置する峰縁部６側の爪幅ｋ２は、刃部５の幅寸法ｋ１の２乃至２．５倍程度の寸法関係となっている。厚さは取付基部２側から横刃部４先端部まで徐々に減厚されている。本例においては、取付基部２側が１０ｍｍ厚程度で、横刃部４先端部で６ｍｍ程度の厚さとなっている。本例においては、取付基部２の幅ｙは３５ｍｍである。

図１（ａ）は、耕耘爪を回転爪軸１に取付けた状態で、横刃部４と縦刃部３の境界線である湾曲開始線７と刃部５端縁との交点Ｐを最下端となるように配置したものである。この状態で湾曲開始線７は、回転爪軸１軸心の反対側に０度乃至５度（α）角傾いて設けられる。また、回転爪軸１軸心と取付基部２の中心とを通る取付基部中心線２０は、回転爪軸１の軸心を通る垂線に対し回転方向と反対側に１２度角乃至１８度（γ）角傾斜している。湾曲開始線７が回転爪軸１軸心と反対側に、即ち、軸心から離れる方向にα角傾斜していることにより、横刃部４に載せられた掘削土壌が耕耘爪の回転により斜め後方に流れやすくなり、抱え込む状態が少なくなるため、耕耘抵抗を低減することができる。また、耕耘土壌を停滞させずに高速で投げ出すように作用するため砕土性が向上する。さらに、取付基部中心線２０が回転方向と反対側にγ角傾斜していることで、縦刃部３の長さを短くすることができ、横刃部４に作用する抵抗を最小限で受け止め、振動の発生を抑制し、堅牢な耕耘爪とすることができる。

取付基部２は、断面矩形であり、ホルダー１１に挿入される部分は一定の厚さと幅になっている。取付基部２にはボルト等の固定手段を挿通するための取付孔２１が取付基部中心線２０上に回転爪軸１の軸心方向と同方向に向け備えられている。取付基部２は、本例のホルダータイプの取付けに限らずフランジタイプの取付けであっても本発明は適用できる。

縦刃部３は、取付基部２から連続して形成され、取付基部２の取付け基部中心線２０に対し徐々に回転方向Ｘと逆方向に湾曲している。湾曲は、回転外周側も内周側も取付基部２側の曲率半径が小さく、横刃部４先端側が大きくなるように滑らかに形成されている。これによって耕耘爪への夾雑物等の引っ掛かりがなくなり、すき込み性能が向上する。また、回転外周側の刃部５が取付基部２側から横刃部４方向に徐々に幅が広くなっていて、縦刃部３と横刃部４の全体の幅は、横刃部４先端側が最も広くなっている。横刃部４の先端部の刃部先端５０から上端までの垂直寸法ｈ２は、湾曲開始線７と刃部５端縁との交点Ｐ位置から刃部５の刃部先端５０までの垂直寸法ｈ１の２．４乃至２．８倍の寸法である。横刃部４の湾曲成形前の展開形状を２点鎖線で示している。

横刃部４は、縦刃部３から湾曲開始線７を境に滑らかに連続して形成されていて、図１においては手前側に湾曲している。回転爪軸１の軸心から横刃部４先端までの水平寸法Ｌは、回転爪軸１の軸心から刃部５の端縁と湾曲開始線７との交点Ｐまでの垂直寸法ｈの０．９乃至１倍の関係寸法となっていて、横刃部４の水平長さ寸法Ｌ２は、回転爪軸１の軸心から刃部５の端縁と湾曲開始線７との交点Ｐまでの水平寸法Ｌ１の０．６乃至０．７倍の寸法関係となっている。また、図１の（ｂ）に示す取付基部２の図１（ａ）における裏面である基準面Ｄからの横刃部４先端までの湾曲高さＷは、側面視における湾曲開始線７と刃部５端縁との交点Ｐ位置から刃部５の刃部先端５０までの垂直寸法ｈ１の２．４乃至２．８倍の寸法であり、側面視における横刃部４の先端部の刃部先端５０から上端までの垂直寸法ｈ２と約同寸法の関係である。そして、横刃部４の平面視における湾曲角度θは、５５度角乃至６５度角であり、湾曲半径Ｒは、平面視における前記横刃部先端までの高さ寸法Ｗの１／２乃至２／３倍程度であり、横刃部４の水平寸法Ｌ２は、回転爪軸１の中心から前記交点Ｐまでの水平寸法の０．６乃至０．７倍の寸法である。従って、横刃部４の先端側には平面部が形成されている。横刃部４の先端側に平面部が形成されていることによって、土離れが良く、横刃部４の面に載せられた適量の土壌が遠方に飛ばされやすく、湾曲角度との相乗効果によって砕土性が向上する。

耕耘爪を回転爪軸１に取付けた状態で回転させたときの最大回転半径Ｒａとなる位置は、横刃部４の刃部先端５０位置近傍にあり、側面視における回転外周円の接線と横刃部の端縁４０との成す角度βは３５度角乃至４５度角である。これらの関係寸法によって形成された耕耘爪は、耕耘負荷を軽減して効率よく耕耘動力が作用し、高速での振動の少ない耕耘が可能となる。本例における最大回転半径Ｒａは２５５ｍｍ程度となっている。

耕耘爪の作用について説明する。耕耘爪が取付けられた回転爪軸１を回転すると、耕耘爪の縦刃部３の刃部５端縁により土を切断して土に食い込む。そして順次横刃部４側の刃部５によって切断されていく。縦刃部３によって切断された土壌の側方側は、横刃部４で斜め横方向に移動させられ、さらに、横刃部４の接線方向に回転力によって投げ出され移動される。この間、耕耘爪は、回転しているため横刃部４の土壌は、回転方向後方側の先端側に順次押されて移動して飛ばされる。そして、飛ばされた土壌は、回転爪軸１の上方外周を覆うカバー（図示せず）に打ち付けられ土壌は細かく粉砕される。このように、土壌に適度の圧力を作用させ横方向への移動を効率よく行うため土壌が短時間に細かく破砕される。

縦刃部３及び横刃部４の回転外周側端縁側に設けた刃部５は、縦刃部３から横刃部４に向け徐々に刃幅が広くなり、横刃部４の先端部で最大幅となっていることにより、刃の断面角度がより鋭角となっていて、小さい動力で土に食い込むことができる。また、横刃部４の先端側が広くなった形状となるため、切断された土壌をより多くとらえて飛散させる。飛散させる土壌が多いほど細かく破砕される確率が多くなり、耕耘速度を早くした場合でも砕土性能の低下が抑えられる。

耕耘爪を回転爪軸１に取付けた状態で、横刃部４と縦刃部３の境界線である湾曲開始線７と刃部５端縁との交点Ｐを最下端となるように配置したとき、回転爪軸１の軸心と取付基部２の中心とを通る取付基部中心線２０は、回転爪軸１の軸心を通る垂線に対し回転方向と反対側に１２度角乃至１８度角（γ）傾斜している。このことによって、縦刃部３の長さを短めに設定し、横刃部４に作用する負荷による曲げモーメントを小さくして、高速作業において縦刃部３に発生する負荷を軽減している。

また、平面視における基準面Ｄからの横刃部先端までの高さ寸法Ｗは、側面視における湾曲開始線７と刃部５端縁との交点Ｐ位置から刃部５の刃部先端５０までの高さ寸法ｈ１の２．４乃至２．８倍の寸法であり、湾曲角度θは５５度角乃至６５度角で、湾曲半径Ｒは、基準面Ｄからの横刃部先端までの高さ寸法Ｗの１／２乃至２／３倍程度であり、先端部には平面部が形成される。平面部が形成されていることによって、横刃部４の面に載せられた土壌が誘導され遠方に飛ばされやすく、湾曲角度との相乗効果によって砕土性が向上する。湾曲角度θは、５５度角乃至６５度角に形成されていて、湾曲角度θが小さいと横刃部４に載せられた耕耘土が逃げて飛散又は移動させられにくいため、砕土性能が低下する。また、湾曲角度θが大きくなると耕耘土が抱え込まれやすくなるため耕耘動力が増加する。

縦刃部３及び横刃部４の回転外周側端縁側に設けた刃部５は、取付基部２の取付け基部中心線２０に対し徐々に回転方向Ｘと逆方向に湾曲していて、湾曲は、回転外周側も内周側も取付基部２側の曲率半径が小さく、横刃部４先端側が大きくなるように滑らかに形成されている。このことにより、回転爪軸１の回転により耕耘土に含まれる夾雑物が刃部端縁に引っ掛からずに土中に移動され埋め込まれやすくなり、すき込み性能が向上する。

この発明は、トラクタ等の走行機後方に装着されて耕耘作業を行う耕耘作業機の耕耘爪に適用できる。

１ 回転爪軸
２ 取付基部
２０ 取付基部中心線
３ 縦刃部
４ 横刃部
５ 刃部
５０ 刃部先端
６ 峰縁部
７ 湾曲開始線

Claims (4)

1. 基部を回転爪軸の軸周に放射方向に取り付け、回転されることで土壌を耕耘する耕耘爪であって、
   回転爪軸の軸芯方向に取付平面部を向けて装着される取付基部と、該取付基部から連続して外周方向に延び、さらに回転方向と逆方向に向けて湾曲する縦刃部と、該縦刃部から連続して回転方向と逆方向に向けて湾曲するとともに回転爪軸の軸芯方向に向け湾曲された横刃部とが一体となって構成され、前記縦刃部と横刃部は、回転外周側に面した端縁側に刃部を有する耕耘爪において、
   前記耕耘爪を回転爪軸に取付けた状態で、前記横刃部と縦刃部の境界線である湾曲開始線と刃部端縁との交点を最下端となるように配置したとき、前記回転爪軸の軸芯を通る垂線に対し湾曲開始線は、回転爪軸と反対側に０度乃至５度角傾いていて、
   前記回転爪軸の軸心と取付基部の中心とを通る直線は、回転爪軸の軸心を通る垂線に対し回転方向と反対側に１２度角乃至１８度角傾斜していて、
   回転爪軸の軸芯から刃部の先端までの水平寸法は、横刃部と縦刃部の境界線である湾曲開始線と刃部端縁との交点と回転爪軸の軸芯までの垂直方向の寸法の０．９乃至１倍程度であり、
   平面視における前記取付基部の面を基準として一方に湾曲する基準面からの前記横刃部先端までの高さ寸法は、側面視における前記湾曲開始線と刃部端縁との交点位置から刃部の刃部先端までの高さ寸法の２．４乃至２．８倍の寸法であり、前記横刃部の平面視における湾曲角度は、５５度角乃至６５度角であることを特徴とした耕耘爪。
2. 前記横刃部の湾曲半径は、平面視における前記取付基部の面を基準として一方に湾曲する基準面からの前記横刃部先端までの高さ寸法の１／２乃至２／３倍程度であり、横刃部の水平寸法は、回転爪軸の中心から湾曲開始線と刃部端縁との交点までの水平寸法の０．６乃至０．７倍の寸法であることを特徴とした請求項１に記載の耕耘爪。
3. 前記耕耘爪を回転爪軸に取付けた状態で回転させたときの最大回転半径となる位置は、横刃部の刃部先端位置近傍にあり、側面視における回転外周円の接線と横刃部の端縁との成す角度は３５度角乃至４５度角であることを特徴とした請求項１又は請求項２のいずれかに記載の耕耘爪。
4. 側面視における前記湾曲開始線位置の爪幅は、前記取付基部の幅の約２倍程度の寸法であることを特徴とした請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の耕耘爪。

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