JP5633830B2 - 耕耘爪 - Google Patents

Description

本発明は、土壌を耕起する耕耘爪に関するものである。

従来の耕耘爪の形状として、回転軸に直角な平面に対して、当該軸径方向に延びる平板からなり取付孔を有する取付け基部の先端を略直角に折曲し、当該先端の下端部（回転方向）に刃縁を形成するものがある（特許文献１参照）。

実用新案公報昭３１−５６０８号

しかしながら、上記耕耘爪においては、土壌への打込み時に急激な応力集中が作用し、大きな負荷変動を伴う為、耕耘爪の曲りや折損等の強度に問題があった。また、土壌への打込み時において、切削中の土塊が刃縁により弾かれてしまう為、確実な切削作業を行い難く、土塊の不均一性に問題があった。更には、刃縁で藁、草等が裁断されずに引っかかる為、巻付きの原因となり、耕耘振動や消費馬力の増加、すきこみ性に問題があった。

そこで、本発明はこのような問題点を解決するものであって、土壌への打込み時における応力集中及びそれによる負荷変動を抑え、耕耘振動や消費馬力を低減するとともに、放てき力、反転性、すきこみ性、砕土性、均平性の各種耕耘性能に優れた耕耘爪を提供することを課題とする。

前記問題点を解決するために、本発明の請求項１に記載の耕耘爪は、回転爪軸Ｓの取付けフランジＳ０に装着される取付け基部１と、前記回転爪軸Ｓの回転軸線を法線とする面を側面としたとき、側面視における前記取付け基部１から横方向に連なって伸びる横刃湾曲開始部Ｇまでの平面板から形成され、前記取付け基部１の下縁から段差を介して下方に形成される刃縁を備える縦刃部２と、前記縦刃部２から横刃湾曲開始部Ｇを境として連なって伸び、前記縦刃部２から先端側にかけて、前記取付け基部１の幅寸法以上の幅寸法を備えて形成し、側面視において上方へ緩やかに湾曲して形成されるとともに、前記横刃湾曲開始部Ｇを境として一方に湾曲される湾曲板から形成される横刃部３とを備えてなり、前記横刃部３は、前記横刃湾曲開始部Ｇに直交する断面視において略直角に湾曲され、前記横刃湾曲開始部Ｇは、取付け基部１における取付け基部幅Ｄの略中央部位置より下方に設けられる折曲中心Ｒ０を中心とした折曲半径Ｒの円弧からなり、前記折曲中心Ｒ０から前記横刃部３の横方向先端位置Ｐを通る折曲半径Ｒ１の円弧上の任意の点を点Ｕ、Ｕ’とし、前記点Ｕ、Ｕ’と前記回転爪軸Ｓにおける回転中心とを結ぶ線を線Ｖ、Ｖ’とし、前記線Ｖ、Ｖ’における回転方向と反対方向のそれぞれの垂線を線Ｘ、Ｘ’としたとき、前記線Ｘ、Ｘ’と、前記点Ｕ、Ｕ’を通る前記折曲半径Ｒ１の接線Ｙ、Ｙ’とのなす切削角β、β’を夫々略同等となるよう設定するするものである。

本発明の耕耘爪では、土壌への打込み時における応力集中及びそれによる負荷変動を抑え、耕耘振動や消費馬力を少なくすることができる。また、放てき力、反転性、すきこみ性、砕土性、均平性の各種耕耘性能に優れた耕耘爪となる。

本発明の実施例における耕耘爪の側面図である。 本発明の実施例における耕耘爪の図１のＴ−Ｔ一部省略断面図である。 本発明の別実施例における耕耘爪の側面図である。 本発明のさらに別実施例における耕耘爪の側面図である。

以下、本発明の実施の形態における耕耘爪を図面に基づいて説明する。当該耕耘爪において、回転爪軸Ｓの回転軌道と正対する面、すなわち回転爪軸Ｓの回転軸線を法線とする面を側面とする。当該側面において、取付け基部が回転爪軸Ｓの軸径方向に伸びるものとしたとき、縦刃部が取付け基部から横方向へ伸びる伸び方向と正対する面を正面方向とする。正面方向から観察した正面視（図示せず）にて、耕耘爪は右方向に湾曲している。また、図１に示すように、側面視にて、耕耘爪は向かって手前方向（紙面の手前方向）に湾曲してなる。

本発明に係る耕耘爪は、図１に示すように、耕運機におけるロータリー本体の回転爪軸Ｓを軸心とする取付けフランジＳｏに装着されるものである。耕耘爪は、取付け基部１と、取付け基部１から横方向に連なって伸びる縦刃部２と、縦刃部２から横刃湾曲開始部Ｇを境として連なって伸びる横刃部３とが一体的に構成される。

同図に示すように、側面視において、耕耘爪は、取付け基部１から横刃部３にかけて回転爪軸Ｓにおける回転中心Ｓ１の回転方向Ｓ２に対して次第に遠ざかるように湾曲する平面板から形成される。すなわち、当該平面板は、取付け基部１から横刃部３にかけて、上方に向けて緩やかに湾曲して形成される。具体的には、当該平面板は、縦刃部２から横刃部３の先端側にかけて、取付け基部１の幅寸法以上の幅寸法を備えて形成されるとともに、上方に向けて緩やかに湾曲して形成される。当該平面板が横刃湾曲開始部Ｇで湾曲曲率半径ｒにより湾曲されることで耕耘爪は構成される。よって、取付け基部１及び横刃部２は平面板から形成され、横刃部３は湾曲板から形成される。

取付け基部１は、取付け基部の横方向後端位置Ｌから刃縁始端Ｎまでの領域をいう。刃縁始端Ｎは、取付け基部の横方向後端位置Ｌより下方に位置する下縁上であって、取付け基部の下縁後端位置Ｍから下縁に沿って、横方向（図１における向かって左方向）の先端側に位置する。

取付け基部１は、取付けフランジＳｏに取付けることで装着される。取付け基部１には、取付けフランジＳｏに取付ける為の取付け孔１ｈが設けられる。取付け孔１ｈは、少なくとも１個又は複数個設けることが望ましいものである。

また、取付け基部１の両側面のうち、湾曲方向と反対側の側面を基準面とする（図２参照）。同図に示すように、当該基準面は、横刃部３が湾曲曲率半径ｒにより湾曲された湾曲高さＨについての基準となる。

縦刃部２は、取付け基部１から横方向に連なって伸びてなり、刃縁始端Ｎから横刃湾曲開始部Ｇまでの領域をいう。縦刃部２の肉厚は、取付け基部１から横刃湾曲開始部Ｇに至るまで同厚としてもよいし、順次厚さが薄くなるよう設定してもよい。また、縦刃部２は下縁に連なる刃を有する。縦刃部２の最下縁は、下縁後端位置Ｍ及び刃縁始端Ｎが位置する取付け基部１の下縁から下方に段差を設けて形成される。

横刃部３は、横刃湾曲開始部Ｇから先端までの全領域をいい、基準面に対して一側方へ連続的に湾曲した湾曲板からなる。当該湾曲板は、側面視において、先端に向かって上方に曲がる湾曲した形状である。すなわち、横刃湾曲開始部Ｇを境として縦刃部２と連なり、側面視にて主として横方向へ伸びると共に上方へ湾曲する。

また、横刃部３は、先端に向かって取付け基部幅Ｄと略同等か或いは取付け基部幅Ｄより幅広となるよう形成される。例えば、横刃部３は、縦刃部２の刃幅Ｆを含んだ縦刃部２の幅寸法と後述する横刃部先端幅Ｅを略同等の幅寸法になるよう形成してもよいし、縦刃部２の刃幅Ｆを含んだ縦刃部２の幅寸法から横刃部先端幅Ｅにかけて幅広になるよう形成してもよい。ここでいう、縦刃部２の刃幅Ｆを含んだ縦刃部２の幅寸法とは、刃縁始端Ｎにおける近傍の縦刃部２の刃幅をも包含する趣旨である。一方、後述する刃縁始端Ｎにおける近傍の縦刃部２の刃幅を除いた刃幅Ｆは、最大刃幅を示すものである。縦刃部２の刃幅Ｆを含んだ縦刃部２の幅寸法と横刃部先端幅Ｅを略同等に形成した際には、縦刃部２から横刃部３にかけて一定の最大刃幅をもって横刃部３を形成してもよい。横刃部３の肉厚は、横刃湾曲開始部Ｇから先端に至るまで同厚としてもよいし、順次厚さが薄くなるよう設定してもよい。

（側面視の全体形状と耕耘逃げ長さＡの比率）
側面視における耕耘爪の全体形状は、図１に示すように、縦刃部２の最下縁から横刃部刃縁の横方向先端位置Ｏまでの鉛直距離を耕耘逃げ長さＡとし、取付け基部の横方向後端位置Ｌから横刃部の横方向先端位置Ｐまでの水平距離を全横長さＢとし、取付け基部１の下縁から横刃部の頂部Ｑまでの鉛直距離を全縦長さＣとしたとき、耕耘逃げ長さＡと全横長さＢと全縦長さＣの比率は、１対５〜３０対３〜１３程度が好ましい。また、耕耘逃げ長さＡと取付け基部幅Ｄの比率は、１対２〜１２程度、さらには１対４〜１０程度が好ましい。

（側面視の全体形状と横刃部先端幅Ｅの比率）
また、同図に示すように、横刃部刃縁の横方向先端位置Ｏから横刃部の頂部Ｑまでの距離を横刃部先端幅Ｅとしたとき、取付け基部幅Ｄと横刃部先端幅Ｅと全縦長さＣの比率は、１対１〜２対１〜２程度が好ましい。

すなわち、横刃部先端幅Ｅは、取付け基部幅Ｄと略同等か或いは取付け基部幅Ｄより僅かに大きくなる。これにより、取付け基部１から横刃部３にかけての湾曲前の平面板を刃縁側において横刃武先端幅Ｅが狭くなるように切断して刃縁の湾曲形状を形成するのではなく、側面視の上方に刃縁を湾曲させることができる。また、耕耘時の摩耗が激しい横刃湾曲開始部Ｇから横刃部３の先端に至るまでの幅寸法が幅広に形成されるので、耕耘爪の寿命を延ばすことができる。更には、耕耘時の放てき力が増加するので、反転性、すきこみ性、砕土性、均平性を向上することができる。

（側面視刃縁形状）
縦刃部２の刃縁始端Ｎから横刃部刃縁の横方向先端位置Ｏまでに亘る側面視刃縁形状は、連続的に曲率変化させた、全体として非円弧の曲線からなる。尚、当該曲線は、全体として非円弧であれば複数の円弧曲線が連なってなるものでもよい。また、刃縁始端Ｎにおける近傍の縦刃部２の刃幅を除いて、刃幅Ｆと取付け基部幅Ｄの比率は、１対３〜１０程度が好ましい。すなわち、取付け基部幅Ｄとの比率でいう刃幅Ｆとは、最大刃幅を示すものである。

本耕耘爪においては、同図に示すように、湾曲方向の一側面のみに刃を形成した片刃爪であるが、この他、両側面から刃を形成した両刃爪、湾曲方向と反対方向の一側面のみに刃を形成した片刃爪としてもよい。

（湾曲）
図２に示すように、横刃部３は、横刃湾曲開始部Ｇを介して、基準面に対して湾曲曲率半径ｒにより湾曲される。また、湾曲角度αは、略直角とされる。また、基準面からの横刃部３の湾曲高さＨと全横長さＢの比率は、１対１．１〜２程度が好ましい。

横刃湾曲開始部Ｇは、取付け基部１側に位置する折曲中心Ｒ０を中心とした折曲半径Ｒの円弧からなる。側面視において、取付け基部の下縁後端位置Ｍから折曲中心Ｒ０までの水平距離Ｉとしたとき、全横長さＢと当該水平距離Ｉと折曲半径Ｒの比率は、１対０．０７〜３対０．５〜３．５程度、さらには１対０．０９〜１対０．７〜１．５程度が好ましい。
また、取付け基部１の下縁から折曲中心Ｒ０までの鉛直距離をＪとしたとき、当該鉛直距離Ｊと取付け基部幅Ｄの比率は、１対１．６〜１．８程度が好ましい。すなわち、折曲中心Ｒ０の位置は、取付け基部幅Ｄの略中央部位置より上方に設けられる。このように、折曲半径Ｒの円弧からなる横刃湾曲開始部Ｇで湾曲される横刃部３は、横刃湾曲開始部Ｇに直交する断面視において略直角に湾曲される。

このようにして、折曲中心Ｒ０の位置を取付け基部幅Ｄの略中央部位置より上方に設けることから、図１の側面視における横刃湾曲開始部Ｇ近傍においては、刃縁側の湾曲量を大きくすることができるとともに、同視における横刃部の頂部Ｑ近傍の湾曲量を大きくすることができる。これにより、土壌へ打ち込まれる耕耘初期において、横刃湾曲開始部Ｇ近傍の負荷変動を抑制することができる。一方、土壌へ打ち込まれる耕耘終期においては、放てき力を最適化し、反転性、すきこみ性、砕土性、均平性を向上することができる。

（肉厚）
耕耘爪の肉厚においては、取付け部基部１から横刃部３にかけて、順次厚さが薄くなるよう設定される。具体的には、取付け部基部１から横刃部３の先端にかけて、順次厚さが薄くなるよう設定される。図１の側面視において、取付け基部１の肉厚を取付け基部厚Ｋとし、横刃部３における先端の肉厚を横刃部先端厚Ｋ１としたとき、取付け基部厚Ｋと横刃部先端厚Ｋ１の比率は、１対０．６〜１が好ましい。横刃部３の先端における耐摩耗性を考慮する際には、１対０．８〜１とすることが好ましい。

これにより、取付け基部１への応力を緩和させることができるので、耕耘爪の折損、曲りに対する強度を向上させることができる。また、横刃部３の先端にかけて、適度なバネ性が付加されることになるので、耕耘振動の低減につながり、取付けボルトや取付けフランジＳ０、回転爪軸Ｓ、並びにロータリ本体の破損の防止につながる。更には、当該バネ性により、耕土に適度な反力を付与することから、反転性、すきこみ性、砕土性の向上にもつながる。

以上、説明した本発明に係る耕耘爪によれば、側面視において、取付け基部１から横刃部３にかけて、上方に向けて緩やかに湾曲して形成される平面板を横刃湾曲開始部Ｇで湾曲曲率半径ｒにより湾曲させて形成するので、刃縁が上方に向けて緩やかな傾斜を有して形成される。これにより、耕耘時において、土壌に対する耕耘爪における刃縁の接触位置を緩やかに先端側へ移行させることができる。結果として、土壌への打込み時における応力集中及びそれによる負荷変動を抑え、耕耘振動や消費馬力を少なくすることができる。

また、耕耘時において、土壌に対する耕耘爪における刃縁の接触位置を緩やかに先端側へ移行させるので、切削中の土塊が刃縁により弾かれ難くなるので、土塊の均一性や整地性が向上する。

更には、耕耘時において、土壌に対する耕耘爪における刃縁の接触位置を緩やかに先端側へ移行させるので、藁、草等が刃縁に接触した場合であっても、藁、草等を先端側へスムーズに排出させ、且つ裁断することができる。結果として、刃縁に巻付きが起こりにくく、すきこみ性に優れた耕耘爪となる。

また、横刃湾曲開始部Ｇを取付け基部１における取付け基部幅Ｄの略中央部位置より上方に設けられる折曲中心Ｒ０を中心とした折曲半径Ｒの円弧とし、横刃部３における先端の横刃部先端幅Ｅを取付け基部幅Ｄより幅広に形成するとともに、横刃部３における横刃部先端厚Ｋ１を取付け基部１における取付け基部厚Ｋの肉厚と同等か、又は薄くなるよう形成する。これにより、各構造における効果、並びに、これらの相乗効果により、放てき力、反転性、すきこみ性、砕土性、均平性の耕耘性能に優れた耕耘爪となる。

当該発明は、上述の実施形態の構成に限定されるものではなく、形状、寸法、材質等を適宜変更して実施することが可能である。例えば、縦刃湾曲開始部Ｇは、折曲中心Ｒ０を中心とした折曲半径Ｒの円弧に限られず、折曲中心Ｒ０から同寸法を有した鉛直線とすることもできる。また、横刃部３の湾曲は、略直角に限られることなく、鈍角の範囲において適宜変更することもできる。例えば、湾曲曲率半径ｒを略直角の範囲とされる９５度として横刃部３を湾曲させてもよい。これにより、湾曲曲率半径ｒにて湾曲される湾曲箇所の摩耗が極度に進行するのを防止することができる。結果として、当該湾曲箇所が折損するのを防止することができる。このとき、湾曲曲率半径ｒと折曲半径Ｒの比率は、１対２〜７程度、さらには１対３〜４程度が好ましい。

更には、折曲中心Ｒ０の位置は、取付け基部幅Ｄの略中央部位置より下方に設けることもできる。具体的には、図３に示すように、折曲中心Ｒｏから横刃部の横方向先端位置Ｐを通る折曲半径Ｒ１の円弧上の任意の点を点Ｕ、Ｕ’とし、点Ｕ、Ｕ’と回転爪軸Ｓにおける回転中心Ｓ１とを結ぶ線Ｖ、Ｖ’とし、側面視において、線Ｖ、Ｖ’における上方側（回転方向Ｓ２と反対方向）のそれぞれの垂線を線Ｘ、Ｘ’とする。そして、点Ｕ、Ｕ’を通る折曲半径Ｒ１の接線を線Ｙ、Ｙ’とし、線Ｘ、Ｘ’と線Ｙ、Ｙ’とのなす角度を切削角β、β’としたとき、切削角βと切削角β’とが略同等となるよう、折曲中心Ｒｏが取付け基部幅Ｄの略中央部位置より下方に設定される。より具体的には、切削角β、β’は、２１度以上とされる。

ここで、当該切削角β、β’は、その角度寸法において、回転爪軸Ｓにおける回転中心Ｓ１の位置が影響することから、取付け孔１ｈにおける耕耘爪の取付位置によってその数値が変動するものである。よって、本発明に係る耕耘爪においては、耕耘爪の取付位置がいずれの位置であっても、切削角β、β’が２１度以上となるよう、耕耘爪の形状を実施形態の範囲内で適宜変更することができるのは勿論である。このとき、折曲中心Ｒ０の位置は、取付け基部幅Ｄの略中央部位置より下方であればよい趣旨であり、回転中心Ｓ１の位置、切削角β、β’との関係において、図４に示すように、折曲中心Ｒ０の位置が取付け基部１の下縁よりも下方に位置するものであってもよいのは勿論である。

この構成のため、取付け基部１から横刃部３にかけて、上方に向けて緩やかに湾曲して形成される平面板の形状と相俟って、横刃部３の湾曲形状において横刃部３の刃縁側から頂部Ｑにかけて切削角β、β’を確保した状態で大きく湾曲させることができるので、耕耘ピッチが大きくなった場合（例えば、回転爪軸の回転数を変えずに耕運機が進行方向に進む速度が速くなった場合（時速４〜６ｋｍ））の耕耘作業において、耕耘作業中に耕耘爪の横刃部３の外側面（図１における紙面奥側の面）が土壌切削後の耕盤表面に接触することを防止することができる。また、横刃部３の外側面（図１における紙面奥側の面）の摩耗が進行しても耕盤表面に接触することを防止することができる。これにより、耕耘爪の横刃部３の外側面が土壌切削後の耕盤表面に接触する際に発生する耕耘振動を防止でき、深耕性能が向上し耕運機の耕耘作業中の浮き上がりを防止することができ、耕耘ピッチが大きくなった場合でも放てき力、反転性、すきこみ性、砕土性、均平性等の耕耘性能を十分に発揮させることができる。また、一部構成を省略することができるし、一部抽出した構成とすることができるのは勿論である。

１ 取付け基部
２ 縦刃部
３ 横刃部
Ａ 耕耘逃げ長さ
Ｂ 全横長さ
Ｃ 全縦長さ
Ｄ 取付け基部幅
Ｅ 横刃部先端幅
Ｆ 刃幅
Ｇ 横刃湾曲開始部
Ｈ 湾曲高さ
Ｉ 水平距離
Ｊ 鉛直距離
Ｋ 取付け基部厚
Ｋ１ 横刃部先端厚
Ｒ 折曲半径
Ｒ０ 折曲中心
Ｓ 回転爪軸
Ｓ０ 取付けフランジ

Claims (1)

1. 回転爪軸（Ｓ）の取付けフランジ（Ｓ０）に装着される取付け基部（１）と、
   前記回転爪軸（Ｓ）の回転軸線を法線とする面を側面としたとき、
   側面視における前記取付け基部（１）から横方向に連なって伸びる横刃湾曲開始部（Ｇ）までの平面板から形成され、前記取付け基部（１）の下縁から段差を介して下方に形成される刃縁を備える縦刃部（２）と、
   前記縦刃部（２）から横刃湾曲開始部（Ｇ）を境として連なって伸び、前記縦刃部（２）から先端側にかけて、前記取付け基部（１）の幅寸法以上の幅寸法を備えて形成し、側面視において上方へ緩やかに湾曲して形成されるとともに、前記横刃湾曲開始部（Ｇ）を境として一方に湾曲される湾曲板から形成される横刃部（３）とを備えてなり、
   前記横刃部（３）は、前記横刃湾曲開始部（Ｇ）に直交する断面視において略直角に湾曲され、
   前記横刃湾曲開始部（Ｇ）は、取付け基部（１）における取付け基部幅（Ｄ）の略中央部位置より下方に設けられる折曲中心（Ｒ０）を中心とした折曲半径（Ｒ）の円弧からなり、
   前記折曲中心（Ｒ０）から前記横刃部（３）の横方向先端位置（Ｐ）を通る折曲半径（Ｒ１）の円弧上の任意の点を点（Ｕ、Ｕ’）とし、前記点（Ｕ、Ｕ’）と前記回転爪軸（Ｓ）における回転中心とを結ぶ線を線（Ｖ、Ｖ’）とし、前記線（Ｖ、Ｖ’）における回転方向と反対方向のそれぞれの垂線を線（Ｘ、Ｘ’）としたとき、前記線（Ｘ、Ｘ’）と、前記点（Ｕ、Ｕ’）を通る前記折曲半径（Ｒ１）の接線（Ｙ、Ｙ’）とのなす切削角（β、β’）を夫々略同等となるよう設定することを特徴とする耕耘爪。

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