JP3703734B2 - 芝刈機のカッタブレード - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリ式芝刈機の回転軸に取付け、この回転軸を回転させることで芝を刈るとともに、芝刈機の後方に刈り芝を排出する芝刈機のカッタブレードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
芝刈機のカッタブレードとして、例えば実用新案登録第２５１９２５３号公報「芝刈機用ロータリカッターブレード」が知られている。
このカッターブレードは、同公報の図２によれば、芝刈機の出力軸７に取付ける取付部９から半径方向に刃身部１０を延ばし、これらの刃身部１０の回転方向前縁に芝を刈るための切刃１１をそれぞれ設け、刃身部１０の回転方向後縁を上向きに傾斜させることで刈り芝を排出するための空気の流れを起こす反らせ片１２をそれぞれ設け、これらの反らせ片１２に空気の流れの剥離を防止することで回転騒音を低減する通風長孔１３を形成した芝刈機用ロータリカッターブレード８である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ロータリ式芝刈機において、刈り芝を排出するためにロータリカッターブレード８に反らせ片１２を設けることは慣用技術の一つである。反らせ片１２を設けると反らせ片１２の裏側に負圧が発生し、この負圧で空気の流れが剥離し、回転騒音が発生する。そこで、回転騒音を低減するために反らせ片１２に通風長孔１３を形成し、反らせ片１２の裏側に発生する負圧を是正する。すなわち、空気の流れの発生と回転騒音の増加とは相反するテーマであり、一般的には、空気の流れを十分に発生させようとすれば、回転騒音は増加する。
しかし、環境対策の一環として芝刈機の一層の静音化を図ることは必要である。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、刈り芝を排出するための空気の流れを十分に発生させることができるとともに、芝刈機のカッタブレードの回転騒音の低減を図ることのできる技術を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、前縁に刃部を備え、この刃部から後縁にかけて上方へ湾曲させたエアリフト部を備え、このエアリフト部に複数の通孔を備え、刃部で刈った芝をエアリフト部で上方へ排出させるとともにエアリフト部の下面に生ずる負圧を通孔を通して送る空気流れで解消させる形式の芝刈機のカッタブレードにおいて、後縁を波形形状にするとともに、この波形形状を構成する凹部及び凸部のうちの外周に位置する凸部の幅を最も大きくし、複数の通孔を、複数の凸部の近傍から前縁に向かって延ばした長孔にしたことを特徴とする。
【０００６】
カッタブレードを回転させるとエアリフト部の下面に負圧が生じ、この負圧は回転騒音の原因となるので、エアリフト部に通孔を開けて負圧を緩和する。
このときに、後縁を波形形状にすることで、負圧の緩和の促進を図るとともに、渦流の低減を図る。すなわち、一層の静音効果を期待できる。
例えば、波形形状を形成する凸部と凹部のうち、凸部は刈り芝を上方へ巻上げる作用を増強するが、凹部は巻上げ作用を弱める。そこで、均等に凸部と凹部を配置する場合に比べ請求項１では、外周に位置する凸部の幅を最も大きくしたので、巻上げ作用を高めることができる。
さらに、複数の通孔を、複数の凸部の近傍から前縁に向かって延ばした長孔にすることで、負圧の最も高くなるエアリフト部の下面の、且つ凸部の近傍の負圧を是正する。すなわち、この結果、負圧の最も高い部分の負圧を直接的に低減することができるので、カッタブレードの回転騒音の抑制を図ることができる。
【０００７】
請求項２は、通孔をカッタブレードの旋回円にほぼ沿う円弧状に配列した長孔にしたことを特徴とする。
通孔をカッタブレードの旋回円にほぼ沿う円弧状に配列した長孔にすることで、カッタブレードの回転に対して通孔を常に正面に位置させる。すなわち、空気の流れに逆らうことはないので、カッタブレードの回転騒音の抑制を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は作業者から見た方向に従い、Ｆｒは前側、Ｒｒは後側、Ｌは左側、Ｒは右側を示す。また、図面は符号の向きに見るものとする。
【０００９】
図１は本発明に係る芝刈機のカッタブレードを取付けた芝刈機の斜視図であり、芝刈機１０は、エンジン１２でカッタブレード４０を回転させるとともに後輪１７を駆動するようにした自走式の芝刈機である。図中、１１はハウジング、１３は回転軸、１５は前輪、１６は前高さ調整機構、１８は後高さ調整機構、２２は操作ハンドル、２３はハウジングカバー、２４はグラスバッグ、２７はカッタレバー、２８は変速レバー、２９はヘッドカバーを示す。
また、４０は本発明に係る芝刈機のカッタブレードを示し、後述するように、回転軸１３に取付けることで芝を刈り、刈った芝をハウジング１１の外に排出する部材である。
【００１０】
図２は図１の２矢視図であり、芝刈機１０の側面を示す。
芝刈機１０は、ハウジング１１にエンジン１２を搭載し、このエンジン１２で駆動する回転軸１３にカッタブレード４０を取付け、ハウジング１１に前輪１５を回転自在且つ昇降自在に取付け、ハウジング１１に前輪１５の高さを調整する前高さ調整機構１６を取付け、ハウジング１１に後輪１７を回転自在且つ昇降自在に取付け、ハウジング１１に後輪１７の高さを調整する後高さ調整機構１８を取付け、これらの前・後高さ調整機構１６，１８で前・後輪１５，１７の高さを調整することで、地面Ｇからカッタブレード４０までの距離を設定し、芝の刈取り高さを設定するようにしたものである。
【００１１】
また、エンジン１２の回転を後輪１７に変速機（不図示）を介し伝達することで、芝刈機１０を自走式としたものである。
さらに、ハウジング１１後方に操作ハンドル２２を取付け、ハウジング１１後方にハウジングカバー２３をスイング自在に取付け、ハウジング１１後方に刈り芝を収納するグラスバッグ２４を着脱自在に取付けたものである。
【００１２】
操作ハンドル２２は、ハンドル本体２６にエンジン始動用ケーブル（不図示）、カッタレバー２７及び変速レバー２８を備えたものであって、エンジン始動用ケーブルを引張ることでエンジン１１を始動させ、カッタレバー２７を起こすことでカッタブレード４０を回転させ、変速レバー２７を前進のポジションに設定することで芝刈機１０を自走させるようにしたものである。
【００１３】
図３は図１の３矢視図であり、芝刈機１０の平面を示す。
芝刈機１０は、前高さ調整機構１６で前輪１５，１５の高さ調整をするとともに、後高さ調整機構１８で前輪１７，１７の高さ調整をすることで、芝の刈取り高さを設定し、カッタブレード４０を白抜き矢印ａのように回転させることで、芝を刈取るとともに、ハウジング１１内に矢印ｂのような空気の流れ（渦流）を発生させ、刈り芝をグラスバッグ２４に送り込む。また、芝刈機１０を矢印Ｆｒ方向に自走させることで、芝刈り作業を進めものである。
【００１４】
以下、カッタブレード４０の詳細を説明する。
図４は本発明に係る芝刈機のカッタブレードの平面図であり、カッタブレード４０は、回転方向に対して前側に位置する部分を前縁４１、後側に位置する部分を後縁４２と呼ぶときに、前縁４１に刃部４３を備え、この刃部４３から後縁４２にかけて上方へ湾曲させたエアリフト部４４を備え、このエアリフト部４４に複数の通孔４５・・・（・・・は複数個を示す。以下同じ）を備え、刃部４３で刈った芝をエアリフト部４４で上方へ排出させるとともにエアリフト部４４の下面に生ずる負圧を通孔４５・・・を通して送る空気流れで解消させる形式の芝刈機のカッタブレードにおいて、後縁４２を波形形状にするとともに、この波形形状を構成する凹部４９ａ，４９ｂ及び凸部４６ａ〜４６ｃのうちの外周４７に位置する凸部４６ａの幅を最も大きくし、複数の通孔４５・・・を、凸部４６ａ〜４６ｃの近傍から前縁４１に向かって延ばした長孔にしたものである。
【００１５】
図５は本発明に係る芝刈機のカッタブレードの正面図であり、５１は回転軸１３の逃げ部、５２，５２は図１に示す回転軸１３に取付ける取付け孔、５３，５３（奥側の５３は不図示）は補強リブを示す。
カッタブレード４０は、回転させるとエアリフト部４４の下面に負圧が生じ、この負圧は回転騒音の原因となるので、エアリフト部４４に通孔４５・・・を開けて負圧を緩和するようにしたものであると言える。
また、エアリフト部４４の曲げ半径は、１４０ｍｍから１５０ｍｍの範囲に設定したものであり、曲げ半径を１４０ｍｍから１５０ｍｍの範囲に設定する根拠は、後述する図９にて示す。
【００１６】
図６は本発明に係る芝刈機のカッタブレードの刃部及びエアリフト部の拡大図であり、カッタブレード４０は、後縁４２を波形形状にするとともに、この波形形状の凸部４６ａ〜４６ｃの幅をＴａ〜Ｔｃとするときに、Ｔａ＞Ｔｂ＞Ｔｃの関係に設定したものである。
【００１７】
このときに、後縁４２を波形形状にすることで、負圧緩和の促進を図ることができるとともに、渦流の低減を図ることができる。この結果、一層の静音効果を期待できる。
また、波形形状を形成する凸部４６ａ〜４６ｃと凹部４９ａ，４９ｂのうち、凸部４６ａ〜４６ｃは刈り芝を上方へ巻上げる作用を増強するが、凹部４９ａ，４９ｂは巻上げ作用を弱める。そこで、均等に凸部と凹部を配置する場合に比べ、外周に位置する凸部４６ａの幅を最も大きくしたので、巻上げ作用を高めることができる。
さらに、複数の通孔４５・・・を、凸部４６ａ〜４６ｃの近傍から前縁４１に向かって延ばした長孔にすることで、負圧の最も高くなるエアリフト部４４の下面の、且つ凸部４６ａ〜４６ｃの近傍の負圧を是正する。この結果、負圧の最も高い部分の負圧を直接的に低減することができるので、カッタブレード４０の回転騒音の抑制を図ることができる。
【００１８】
また、カッタブレード４０は、通孔４５・・・をカッタブレード４０の旋回円Ｃにほぼ沿う円弧状に配列した長孔にしたものであるとも言える。
通孔４５・・・をカッタブレード４０の旋回円にほぼ沿う円弧状に配列した長孔にすることで、カッタブレード４０の回転に対して通孔を常に正面に位置させる。この結果、空気の流れに逆らうことはないので、カッタブレード４０の回転騒音の抑制を図ることができる。
【００１９】
以上に述べたカッタブレード４０の作用を次に説明する。
図７は本発明に係るカッタブレードの回転騒音の低減効果を示すグラフ（１）であり、カッタブレード４０及びカッタブレード１００の回転騒音を示し、横軸に回転数（ｒｐｍ）、縦軸に騒音レベル（ｄＢ（Ａ））を表示したものである。
なお、騒音レベルは、Ａ特性音圧レベル（Ａーweighted sound pressure level）とも呼ばれ、Ａ特性の周波数的重みづけをして測定した音圧レベルであり、その単位をｄＢ（Ａ）表示するものである。
【００２０】
ここで、実施例のカッタブレード４０は、後縁４２を波形形状に形成し、比較例のカッタブレード１００は、後縁１０２を直線的に形成したものである。
カッタブレード４０及びカッタブレード１００共に回転数の増加とともに、騒音レベルも直線的に増加する。芝刈機の常用回転数である２９００ｒｐｍで比較すると、カッタブレード４０は９４．５ｄＢ（Ａ）を示し、カッタブレード１００は９５．３ｄＢ（Ａ）を示す。
すなわち、後縁４２を波形形状に形成したカッタブレード４０は、後縁１０２を直線的に形成したカッタブレード１００に比べ、０．８ｄＢ（Ａ）の回転騒音の低減効果がある。
【００２１】
次に、カッタブレード４０及びカッタブレード１００の空気の流れを模式的に説明する。
図８（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る芝刈機のカッタブレードの作用説明図であり、空気の流れを模式的に示したものである。
なお、（ａ），（ｂ）は比較例であり、（ｂ）は（ａ）のｂ矢視図を示す。また、（ｃ），（ｄ）は実施例であり、（ｄ）は（ｃ）のｃ矢視図を示す。
（ａ）において、比較例のカッタブレード１００を白抜き矢印の如く回転すると、カッタブレード１００の表面では、矢印▲１▼，▲１▼及び矢印▲２▼の如く流れ、カッタブレード１００の裏面では矢印▲３▼・・・の如く流れる。ここで、矢印▲１▼，▲１▼は、カッタブレード１００の通孔１０５・・・を通過する空気の流れを示し、矢印▲２▼はカッタブレード１００の後縁１０２を通過する空気の流れを示す。
【００２２】
（ｂ）において、（ａ）に示す通孔１０５・・・を矢印▲１▼，▲１▼の如く空気が流れるものの、カッタブレード１００の裏面では負圧が増大し、矢印▲４▼，▲４▼の如く渦流が発生して回転騒音の増加を招く。
【００２３】
（ｃ）において、カッタブレード４０を白抜き矢印の如く回転すると、カッタブレード４０の表面では、矢印▲５▼，▲５▼、矢印▲６▼及び矢印▲７▼の如く流れ、カッタブレード４０の裏面では矢印▲８▼の如く流れる。ここで、矢印▲５▼，▲５▼はカッタブレード４０の通孔４５・・・を通過する空気の流れ、矢印▲６▼はカッタブレード４０の凸部４６ｂを通過する空気の流れ、矢印▲７▼，▲７▼は凸部４６ａ〜４６ｃの間（図４に示す凹部４９ａ，４９ｂ）を通過する空気の流れを示す。
【００２４】
（ｄ）において、カッタブレード４０の裏面は負圧となり、カッタブレード４０の裏面では矢印▲９▼の如く渦流が発生する。しかし、（ｃ）に示す凸部４６ａ〜４６ｃの間から矢印▲７▼の如く空気が流れるので、カッタブレード４０の裏面の負圧が減少する。すなわち、示す矢印▲７▼で（ｂ）に示す矢印▲４▼を打ち消すことができる。
従って、矢印▲９▼に示す如く渦流を抑制することができ、回転騒音の低減を図ることができる。
【００２５】
図９は本発明に係るカッタブレードの回転騒音の低減効果を示すグラフ（２）であり、エアリフト部の高さをＨ、エアリフト部の曲げ半径をＲとするときに、Ｈ＝３０ｍｍ（一定）にしてエアリフト部の曲げ半径Ｒを変化させたときの回転騒音の変化を示す。なお、横軸に回転数（ｒｐｍ）、縦軸に騒音レベル（ｄＢ（Ａ））を表示した。
また、サンプル１は曲げ半径Ｒを６０ｍｍ、サンプル２は曲げ半径Ｒを７０ｍｍ、サンプル３は曲げ半径Ｒを１４０ｍｍ、サンプル４は曲げ半径Ｒを１５０ｍｍ、サンプル５は曲げ半径Ｒを１６０ｍｍに設定したものである。
【００２６】
サンプル１〜５は、回転数の増加とともに、騒音レベルも直線的に増加する。
サンプル１〜３（Ｒ＝６０、７０、１４０）を比較すると、曲げ半径Ｒが大きくなるにつれて騒音レベルが小さくなることがわかる。これは、曲げ半径Ｒが大きくなるにつれてエアリフト部に当たる刈り芝や空気が滑らかに当たるようになると推察できる。
サンプル３〜５（Ｒ＝１４０、１５０、１６０）を比較すると、曲げ半径Ｒのの影響はほぼない。これは、Ｒ＝１４０ｍｍ以上ではエアリフト部に当たる刈り芝や空気の抵抗がほぼ飽和状態に達したことを示す。
【００２７】
以上から、エアリフト部の曲げ半径Ｒを１４０ｍｍから１５０ｍｍの範囲に設定することを推奨する。すなわち、曲げ半径Ｒが１４０ｍｍを下回ると回転騒音の増加を招く、曲げ半径Ｒが１５０ｍｍを超えるとエアリフト部の面積が増大してエアリフト部の剛性の低下を招く。そこで、エアリフト部の曲げ半径Ｒは、１４０ｍｍから１５０ｍｍの範囲に設定することが好ましい。
【００２８】
尚、実施の形態では図６に示すように、凸部４６ａ〜４６ｃの幅はＴａ＞Ｔｂ＞Ｔｃの関係に設定したが、これに限るものではなく、凸部４６ａ〜４６ｃの幅はＴａ＞Ｔｂ＝Ｔｃの関係に設定したものであってもよい。
また、実施の形態では図６に示すように、３個の凸部４６ａ〜４６ｂを形成したが、凸部の数は３個に限るものではなく、２個又は４個以上であってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、後縁を波形形状に形成したので、負圧緩和の促進を図ることができるとともに、渦流の低減を図ることができる。この結果、一層の静音効果を期待できる。
例えば、波形形状を形成する凸部と凹部のうち、凸部は刈り芝を上方へ巻上げる作用を増強するが、凹部は巻上げ作用を弱める。そこで、均等に凸部と凹部を配置する場合に比べ請求項１では、外周に位置する凸部の幅を最も大きくしたので、巻上げ作用を高めることができる。
さらに、複数の通孔を、複数の凸部の近傍から前縁に向かって延ばした長孔にしたので、負圧の最も高くなるエアリフト部の下面の、且つ凸部の近傍の負圧を是正することができる。この結果、負圧の最も高い部分の負圧を直接的に低減することができるので、カッタブレードの回転騒音の抑制を図ることができる。
【００３０】
請求項２は、通孔をカッタブレードの旋回円にほぼ沿う円弧状に配列した長孔にしたので、カッタブレードの回転に対して通孔を常に正面に位置させることができる。この結果、空気の流れに逆らうことはないので、カッタブレードの回転騒音の抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る芝刈機のカッタブレードを取付けた芝刈機の斜視図
【図２】図１の２矢視図
【図３】図１の３矢視図
【図４】本発明に係る芝刈機のカッタブレードの平面図
【図５】本発明に係る芝刈機のカッタブレードの正面図
【図６】本発明に係る芝刈機のカッタブレードの刃部及びエアリフト部の拡大図
【図７】本発明に係るカッタブレードの回転騒音の低減効果を示すグラフ（１）
【図８】本発明に係る芝刈機のカッタブレードの作用説明図
【図９】本発明に係るカッタブレードの回転騒音の低減効果を示すグラフ（２）
【符号の説明】
１０…芝刈機、４０…カッタブレード、４１…前縁、４２…後縁、４３…刃部、４４…エアリフト部、４５…通孔、４６ａ〜４６ｃ…凸部、４７…外周、４９ａ，４９ｂ…凹部、Ｃ…旋回円。

Claims (2)

1. 前縁に刃部を備え、この刃部から後縁にかけて上方へ湾曲させたエアリフト部を備え、このエアリフト部に複数の通孔を備え、前記刃部で刈った芝をエアリフト部で上方へ排出させるとともにエアリフト部の下面に生ずる負圧を前記通孔を通して送る空気流れで解消させる形式の芝刈機のカッタブレードにおいて、
   前記後縁を波形形状にするとともに、この波形形状を構成する凹部及び凸部のうちの外周に位置する凸部の幅を最も大きくし、
   前記複数の通孔は、前記複数の凸部の近傍から前記前縁に向かって延ばした長孔にしたことを特徴とする芝刈機のカッタブレード。
2. 前記通孔は、カッタブレードの旋回円にほぼ沿う円弧状に配列した長孔であることを特徴とする請求項１記載の芝刈機のカッタブレード。

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