JP2023024695A - 草刈り機 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな構造で動力を伝達可能な草刈り機を提供すること。【解決手段】草刈り機は、走行機体から動力を受けて草刈り作業を行う作業部と、前記作業部を、前記走行機体の進行方向に対して側方にオフセットした位置に移動可能なオフセット機構部と、前記動力を前記作業部に伝達する動力伝達部と、を備え、前記動力伝達部は、一対のスプロケットの間に巻き掛けられたローラーチェーンを含む。前記動力伝達部は、前記ローラーチェーンの外側から内側に向かって張力を与えるテンショナーを含んでもよい。【選択図】図１

Description

本発明は草刈り機に関する。特に、走行機体の後部に装着され、走行機体の側方において草刈り作業を行うオフセットタイプの草刈り機に関する。

従来、農道や荒れ地の雑草を除去するため草刈り作業を行う農作業機として草刈り機が知られている。一般的に、草刈り機は、トラクタ等の走行機体によって作業部を牽引することにより草刈り作業を進める。近年は、草刈り作業を行う作業部が走行機体の側方に移動可能となっていて、走行機体の側方において草刈り作業を行うオフセットタイプの草刈り機が知られている（特許文献１及び２）。

特開２０１２－３９９４１号公報 特開２０１２－１９１８６４号公報

特許文献１及び２に記載された草刈り機は、いずれも走行機体と作業部とをユニバーサルジョイントを用いて連結することにより走行機体の動力を作業部に伝達している。作業部に伝達された動力は、作業ローターの爪軸を回転させるための動力等に利用される。

しかしながら、特許文献１にも記載されるとおり、ユニバーサルジョイントの折れ角には制限があるため、これに伴い、作業部の設計にも様々な制限が生じる。例えば、ユニバーサルジョイントに関し、一般的に、トルクを一定とした場合、ユニバーサルジョイントの折れ角が大きくなるにつれて寿命が短くなることが知られている。

ユニバーサルジョイントの寿命を考慮しつつ作業部のオフセット量を確保するためには、ユニバーサルジョイントの長さを長くすることが考えられるが、その場合には、走行機体から近い場所を作業する場合に、ユニバーサルジョイントの長さが邪魔になって作業の接近性が損なわれるという問題がある。また、ユニバーサルジョイントが長くなると、長くなった分だけ全体の重心が後方へずれるので、特にオフセットした位置での作業終了後、作業部を走行機体の後方に移動させて走行機体を進行させると、全体のバランスが悪くなり、走行安定性が損なわれるという問題もある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、コンパクトな構造で動力を伝達可能な草刈り機を提供することにある。

本発明の一実施形態における草刈り機は、走行機体から動力を受けて草刈り作業を行う作業部と、前記作業部を、前記走行機体の進行方向に対して側方にオフセットした位置に移動可能なオフセット機構部と、前記動力を前記作業部に伝達する動力伝達部と、を備え、前記動力伝達部は、一対のスプロケットの間に巻き掛けられたローラーチェーンを含む。

上述した本発明の一実施形態における草刈り機は、走行機体から入力された動力をコン
パクトな構造で作業部に伝達することが可能である。

第１実施形態における草刈り機の構成を示す平面図である。 第１実施形態における草刈り機の構成を示す側面図である。 第１実施形態における草刈り機の構成を示す背面図である。 第１実施形態における草刈り機の動力伝達部の構成を示す平面図である。 第１実施形態における草刈り機の作業時の構成を示す平面図である。 第１実施形態における草刈り機の作業時の構成を示す背面図である。 第１実施形態における草刈り機の作業部が下方（時計回り）に回動した状態を示す背面図である。 第１実施形態における草刈り機の作業部が上方（反時計回り）に回動した状態を示す背面図である。 第２実施形態における草刈り機の動力伝達部の構成を示す平面図である。

以下、図面を参照して本発明の草刈り機の実施形態について説明する。但し、本発明の草刈り機は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

また、説明の便宜上、上方、下方、前方、後方、右方、左方といった方向を示す語句を用いるが、重力の働く方向が下方であり、その逆が上方である。また、走行機体の進行する方向が前方であり、その逆が後方である。さらに、前方に向かって、右側が右方であり、左側が左方である。

〈第１実施形態〉
［草刈り機の構成］
以下、第１実施形態における草刈り機１００の概略の構成について、図１～３を用いて説明する。図１は、第１実施形態の草刈り機１００の構成を示す平面図である。図２は、第１実施形態の草刈り機１００の構成を示す側面図である。図３は、第１実施形態の草刈り機１００の構成を示す背面図である。

本実施形態における草刈り機１００は、装着部１０、オフセット機構部２０、動力伝達部３０、作業部４０及び回動機構部５０を備えている。具体的には、草刈り機１００は、トラクタ等の走行機体２００に対して装着部１０により連結される。装着部１０と作業部４０とは、オフセット機構部２０及び動力伝達部３０を介して連結される。これにより、走行機体２００の走行に従って草刈り機１００が牽引され、作業部４０による草刈り作業が行われる。

装着部１０は、トラクタ等の走行機体２００の２つの後方タイヤ２１０の間に設けられた三点リンク機構２２０（ただし、ここではロワーリンクのみ点線で示す）に対して連結される。三点リンク機構２２０は、通常、トップリンク、リフトロッド及びロワーリンクで構成される。三点リンク機構２２０は、公知の機構であるため、ここでの説明は省略する。

装着部１０は、走行機体２００の幅方向である左右方向に延びるヒッチフレーム１１を備え、ヒッチフレーム１１は、走行機体２００の後部に設けられた三点リンク機構２２０に連結可能に構成されている。ヒッチフレーム１１の中央下部にはギアボックス（図示せず）が設けられ、このギアボックスに走行機体２００から動力を受ける入力軸（図示せず
）が設けられている。入力軸は、走行機体２００に設けられたＰＴＯ軸２３０からユニバーサルジョイント（図示せず）を介して動力が伝達される構成となっている。

オフセット機構部２０は、作業部４０のオフセット移動を行うための機構である。具体的には、オフセット機構部２０は、作業部４０を、走行機体２００の進行方向に対して側方にオフセットした位置に移動させることができる。本実施形態のオフセット機構部２０は、オフセットフレーム２１、リンクロッド２２、支持フレーム２３及び伸縮部材２４を有する。

オフセットフレーム２１は、中空状部材で構成される長尺のフレームであり、動力伝達部３０の下方に配置される。オフセットフレーム２１の一端は、ヒッチフレーム１１に対して水平面上で回動可能に連結され、他端は、支持フレーム２３に連結される。

リンクロッド２２は、筒状部材で構成される長尺の部材であり、オフセットフレーム２１と同程度の長さを有する。リンクロッド２２の一端は、ヒッチフレーム１１に対して水平面上で回動可能に連結され、他端は、支持フレーム２３に連結される。なお、ヒッチフレーム１１上におけるオフセットフレーム２１とリンクロッド２２の連結位置は、異なる位置となっている。

支持フレーム２３は、筒状部材で構成される短尺の部材であり、オフセットフレーム２１とリンクロッド２２とを相互に連結する部材である。支持フレーム２３に対し、オフセットフレーム２１及びリンクロッド２２は、共に回動可能に連結される。また、支持フレーム２３は、ヒッチフレーム１１に対して略平行に配置される。

以上の構成により、ヒッチフレーム１１、オフセットフレーム２１、リンクロッド２２及び支持フレーム２３は、それぞれを各辺とする平行四辺形のリンク機構を構成する。このリンク機構により、オフセット機構部２０は、作業部４０をオフセット移動させることができる。

伸縮部材２４は、オフセット機構部２０の動力源（アクチュエータ）であり、例えばガスシリンダ、油圧シリンダ等で構成される。伸縮部材２４の一端は、ヒッチフレーム１１に連結され、他端は、オフセットフレーム２１の後方側（例えば、支持フレーム２３との連結部分の付近）に連結される。伸縮部材２４の伸縮により、オフセット機構部２０が駆動され、作業部４０のオフセット量（オフセット方向への移動量）を制御することができる。

動力伝達部３０は、装着部１０の入力軸（図示せず）で受けた走行機体２００からの動力を、作業部４０側に伝達するための機構である。本実施形態の草刈り機１００は、動力伝達部３０として、従来のユニバーサルジョイントではなく、チェーン駆動機構としている。具体的には、動力伝達部３０は、少なくとも駆動スプロケット３１、従動スプロケット３２及びローラーチェーン３３を有する。ローラーチェーン３３は、駆動スプロケット３１及び従動スプロケット３２に巻き掛けられた構成となっている。

駆動スプロケット３１は、入力軸から受けた動力によって能動的に回転する歯車である。従動スプロケット３２は、駆動スプロケット３１からローラーチェーン３３を介して伝達された回転動力によって受動的に回転する歯車である。ローラーチェーン３３は、動力などを張力として伝達する機械要素である。動力伝達部３０の構成についての詳細は、後述する。

作業部４０は、実際に草刈り作業を行う部位であり、作業ローター４１、ローターカバ
ー４２、２枚の側板４３及び刈刃駆動部４４を有する。作業部４０は、刈刃駆動部４４が、動力伝達部３０より伝達された動力を受けて作業ローター４１を駆動することにより草刈り作業を行う。

作業ローター４１は、側板４３の間に配置された回転軸４１ａ及び回転軸４１ａに放射状に複数設けられた刈刃４１ｂを含む。回転軸４１ａは、走行機体２００の進行方向に対して直交する水平方向に設けられる。作業ローター４１は、回転軸４１ａを回転させて刈刃４１ｂにより雑草等を刈り取る。

ローターカバー４２は、作業ローター４１を覆って配置されるカバー部材である。ローターカバー４２は、刈刃４１ｂによって刈り取られた雑草、雑草に付着する土、作業面（地表面）に落ちている小石などの飛散を防止すると共に、刈り取られた雑草を再び刈刃４１ｂに戻し、細かく破砕する効果を有する。

側板４３は、ボールベアリング等を介して回転軸４１ａを回転可能に支持すると共に、ローターカバー４２を支持する。本実施形態では、左方の側板４３に対して刈刃駆動部４４が設けられている。

刈刃駆動部４４は、走行機体２００から動力伝達部３０を介して伝達された回転動力を、作業ローター４１の回転軸４１ａに伝達する。本実施形態の刈刃駆動部４４は、図２に示されるように、駆動プーリー４４ａ、従動プーリー４４ｂ、ベルト４４ｃ及びテンショナー４４ｄを含む。ベルト４４ｃは、駆動プーリー４４ａと従動プーリー４４ｂとの間に巻き掛けられている。テンショナー４４ｄは、駆動プーリー４４ａから従動プーリー４４ｂに向かってベルト４４ｃが押し出される側に配置され、ベルト４４ｃの内側から外側に向かって張力を与えている。

上述した構造の刈刃駆動部４４では、駆動プーリー４４ａが動力伝達部３０から伝達された回転動力により回転し、ベルト４４ｃを介して従動プーリー４４ｂへ回転動力を伝達する。従動プーリー４４ｂは、駆動プーリー４４ａから与えられた回転動力を回転軸４１ａに伝達し、作業ローター４１を駆動する。

回動機構部５０は、走行機体２００の進行方向を軸としたとき、その軸を中心として作業部４０を回動させるための機構である。動力伝達部３０から出力された動力は、第１伝達軸５１、回動機構部５０及び第２伝達軸５２を介して刈刃駆動部４４へと伝達される。作業部４０の回動については後述する。

（動力伝達部の構成）
本実施形態の草刈り機１００に用いる動力伝達部３０の構成について図４を用いて説明する。図４は、第１実施形態の草刈り機１００が備える動力伝達部３０の構成を示す平面図である。

図４において、駆動スプロケット３１と従動スプロケット３２との間には、ローラーチェーン３３が巻き掛けられている。なお、ローラーチェーン３３の一部は、点線で省略されている。ここで、ローラーチェーン３３のうち、駆動スプロケット３１から従動スプロケット３２に向けて移動する部分は、駆動スプロケット３１によって押されている部分である。説明の便宜上、本明細書では、この部分を弛み側３３ａと呼ぶ。また、ローラーチェーン３３のうち、従動スプロケット３２から駆動スプロケット３１に向けて移動する部分は、駆動スプロケット３１によって引っ張られている部分である。本明細書では、この部分を張り側３３ｂと呼ぶ。

本実施形態の動力伝達部３０は、さらに、ローラーチェーン３３の弛み側３３ａの外側に配置されたテンショナー３４ａと、ローラーチェーン３３の弛み側３３ａの内側に配置されたテンショナー３４ｂを有する。なお、ここでいう外側とは、環状をなすローラーチェーン３３の外側（ローラーチェーン３３で囲まれていない領域）であり、内側とはローラーチェーン３３の内側である。

テンショナー３４ａは、弾性部材３５の弾性力により引っ張られ、ローラーチェーン３３に対して外側から内側に向けて張力を与える。本実施形態では、弾性部材３５として引っ張りコイルバネを用いるが、他のバネ部材を用いてもよい。

テンショナー３４ｂは、テンショナー３４ａよりも上流側（すなわち、駆動スプロケット３１に近い側）に配置される。テンショナー３４ｂの位置は固定であり、ローラーチェーン３３の軌道を固定するガイド部材として機能する。したがって、テンショナー３４ａがローラーチェーン３３に対して外側から内側に向けて張力を与えることにより、相対的にテンショナー３４ｂは、ローラーチェーン３３に対して内側から外側に向けて張力を与えることになる。

このように、本実施形態では、テンショナー３４ａ及びテンショナー３４ｂを用いてローラーチェーン３３に対して張力を与えることにより、動力伝達時のローラーチェーン３３の弛みを防止し、回転動力を効率的に伝達することができる。なお、テンショナー３４ａ及び３４ｂは必須の構成ではなく、省略することも可能であるし、テンショナー３４ａのみ設けた構成としてもよい。

以上説明した駆動スプロケット３１、従動スプロケット３２、ローラーチェーン３３、テンショナー３４ａ、テンショナー３４ｂ及び弾性部材３５は、チェーンケース３６の内部に収納され、その外側をチェーンカバー３７に覆われる。動力伝達部３０は、オフセットフレーム２１の上部に装着された支持部材（図示せず）の上に配置され、オフセットフレーム２１と共に移動する。つまり、本実施形態では、動力伝達部３０が、オフセット機構部２０の一部を構成しているとも言える。

図４に示したように、本実施形態の草刈り機１００は、走行機体２００から入力された動力をチェーン駆動方式で作動する動力伝達部３０を用いて作業部４０へと伝達する。つまり、従来の草刈り機とは異なり、装着部１０と作業部４０とをユニバーサルジョイントで連結する必要がない。そのため、作業部４０のオフセット量をユニバーサルジョイントの折れ角に制限されることなく自由に制御することが可能である。

また、動力伝達部としてユニバーサルジョイントを使用しない利点として、作業部のオフセット量に依存して動力伝達部の寿命が短くなるといった弊害がないため、耐久性の高い草刈り機を実現することが可能である。

さらに、本実施形態の動力伝達部３０は、駆動スプロケット３１と従動スプロケット３２との間の距離を自由に設定できるため、ジョイントの長さが邪魔になるなどの弊害もない。そのため、走行機体２００から近い場所を作業する場合に作業の接近性が悪化するという弊害がないし、オフセットした位置での作業終了後、作業部４０を走行機体２００の後方に移動させて走行機体２００を進行させると、全体のバランスが悪くなり、走行安定性が損なわれるといった弊害もない。

なお、本実施形態のように動力伝達部３０としてチェーン駆動方式を採用した場合、スプロケットの径の変更により容易に作業ローター４１の回転速度を変更することができるというメリットもある。つまり、スプロケットの交換という簡単な作業のみで作業ロータ
ー４１の回転速度を向上させたりトルクを向上させたりすることができる。

以上のように、本実施形態における草刈り機１００は、走行機体２００から入力された動力をコンパクトな構造で作業部４０に伝達することが可能である。

（草刈り機の動作）
第１実施形態における草刈り機１００の作業部４０をオフセット移動させた状態について説明する。図５は、第１実施形態における草刈り機１００の通常時の作業状態を示す平面図である。図６は、第１実施形態の草刈り機１００の通常時の作業状態の構成を示す背面図である。

ここで「通常時」とは、作業部４０が、非作業状態から作業状態に向かってオフセット移動したままの状態を指す。つまり、作業部４０が走行機体２００の進行方向に対して側方にオフセット移動し、水平面に対して略平行な位置にある状態を指す。例えば、走行機体２００が走行する圃場面の草刈り作業を行う状態が、通常時の作業状態に対応する。

図５及び図６に示されるように、草刈り作業時には、オフセット機構部２０の駆動により作業部４０が走行機体２００の進行方向に対して右方にオフセット移動する。これにより、走行機体２００の進行方向に対して側方にオフセットした位置で草刈り作業を行うことが可能である。

このとき、本実施形態の草刈り機１００は、動力伝達部３０と作業部４０がほぼ直線上に連なる程度まで作業部４０をオフセット移動させることができる。つまり、図５及び図６に示されるように、走行機体２００の後方タイヤ２１０よりも大きく右方にオフセットした状態で草刈り作業を行うことが可能である。これは、前述のとおり、動力伝達部３０としてチェーン駆動方式の機構を採用したため、従来のようなユニバーサルジョイントの折れ角による制限を受けないからである。

さらに、本実施形態の草刈り機１００は、作業部４０がオフセット移動した状態で回動する。図７は、第１実施形態における草刈り機１００の作業部４０が下方に回動した位置にある状態を示す背面図である。図８は、第１実施形態における草刈り機１００の作業部４０が上方に回動した位置にある状態を示す背面図である。

図７に示される草刈り機１００は、作業部４０が、オフセットした状態において、回動機構部５０により下方（ここでは時計回り）に回動している。前述のとおり、回動機構部５０は、走行機体２００の進行方向を軸としたとき、作業部４０をその軸を中心として回動させるための機構である。図７に示される状態は、作業部４０が走行機体２００よりも下方に位置する傾斜面（法面）の草刈り作業を行う状態である。

本実施形態の草刈り機１００は、動力伝達部３０にチェーン駆動方式を採用することにより耐久性を維持したままオフセット量を大きくすることができるため、下方に位置する法面に対して効率よく作業をすることが可能である。

図８に示される草刈り機１００は、作業部４０が、オフセットした状態において、上方（ここでは反時計回り）に回動している。図８に示される状態は、作業部４０が走行機体２００よりも上方に位置する傾斜面（法面）の草刈り作業を行う状態である。この場合においても、本実施形態の草刈り機１００は、上方に位置する傾斜面（法面）に対して効率よく作業をすることが可能である。

〈第２実施形態〉
第２実施形態の草刈り機では、動力伝達部の構成が第１実施形態とは異なる。具体的には、本実施形態の草刈り機は、動力伝達部３０ａが、駆動プーリー３１ａ、従動プーリー３２ａ及びベルト３３Ａで構成される点である。なお、本実施形態では、第１実施形態の草刈り機１００との構成上の差異に注目して説明を行い、同じ構成については同じ符号を付して説明を省略することがある。

図９は、第２実施形態の草刈り機が備える動力伝達部３０ａの構成を示す平面図である。第１実施形態がチェーン駆動方式を採用していたのに対し、本実施形態では、ベルト駆動方式を採用する。この場合においても、従来のようなユニバーサルジョイントを用いることなく動力伝達部３０ａを構成することができる。

本実施形態によれば、チェーンのように錆びる心配がないため、メンテナンスが容易な草刈り機を実現することができる。また、チェーン駆動方式に比べて動作音が小さくなるため、静音性の向上した草刈り機を構成することができる。

以上、本発明について図面を参照しながら説明したが、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０…装着部、１１…ヒッチフレーム、２０…オフセット機構部、２１…オフセットフレーム、２２…リンクロッド、２３…支持フレーム、２４…伸縮部材、３０、３０ａ…動力伝達部、３１…駆動スプロケット、３１ａ…駆動プーリー、３２…従動スプロケット、３２ａ…従動プーリー、３３…ローラーチェーン、３３Ａ…ベルト、３４ａ、３４ｂ…テンショナー、３５…弾性部材、３６…チェーンケース、３７…チェーンカバー、４０…作業部、４１…作業ローター、４１ａ…回転軸、４１ｂ…刈刃、４２…ローターカバー、４３…側板、４４…刈刃駆動部、４４ａ…駆動プーリー、４４ｂ…従動プーリー、４４ｃ…ベルト、４４ｄ…テンショナー、５０…回動機構部、５１…第１伝達軸、５２…第２伝達軸、２００…走行機体、２１０…後方タイヤ、２２０…三点リンク機構、２３０…ＰＴＯ軸

Claims (1)

1. 走行機体から動力を受けて草刈り作業を行う作業部と、
   前記作業部を、前記走行機体の進行方向に対して側方にオフセットした位置に移動可能なオフセット機構部と、
   前記動力を前記作業部に伝達する動力伝達部と、
   を備え、
   前記動力伝達部は、一対のスプロケットの間に巻き掛けられたローラーチェーンを含む、草刈り機。

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