JP6313348B2 - 芝刈機 - Google Patents

Description

本発明は、ハウジング内に収納されたカッタブレードによって芝草を刈る、ロータリ式芝刈機の技術に関する。

ロータリ式芝刈機は、下方が開放されているハウジング内に収納されたカッタブレードを、芝草に沿って回転させることにより、芝草を刈るものである。このような芝刈機の技術としては、例えば特許文献１が知られている。

特許文献１で知られている芝刈機は、下方が開放されたハウジングと、このハウジング内に位置してハウジングの上下方向に延びた回転軸と、この回転軸を回転中心として回転可能に該ハウジング内に収納されたカッタブレードとを含む。カッタブレードによって刈られた芝草（刈り芝）は、ハウジング内でエアリフト部により旋回且つ上昇された後に、刈り芝収納体へ搬送される。

駆動源から前記回転軸までの作業動力伝達系統には、ベルト式無段変速機が介在している。このベルト式無段変速機は、駆動源に設けられた駆動プーリと、回転軸に設けられた従動プーリと、これらのプーリ間に掛けられたベルトとからなる。従動プーリは、回転軸に設けられた固定シーブと、この固定シーブに対して軸方向に変位可能な可動シーブと、駆動プーリに対して従動プーリを接近させるように駆動するデバイスとからなる。このデバイスは、ソレノイドやリニアアクチュエータ等の、直線運動をする機構であり、制御部によって制御される。この制御部は、カッタブレードにかかる芝刈り負荷等の各種のファクタに従って、デバイスを制御することにより、カッタブレードの回転速度を制御することができる。

しかし、特許文献１で知られている芝刈機は、単にカッタブレードの回転速度を制御するだけである。カッタブレードの回転速度が減少した場合には、刈り芝収納体へ刈り芝を搬送するための旋回風を、効率よく発生させることができない。

米国特許第７２７５３５５号号明細書

本発明は、刈り芝をハウジング内で旋回させ且つ刈り芝収納体へ搬送するための旋回風を、芝刈り作業の作業状況に合わせて、効率よく発生させる技術を提供することを課題とする。

本発明によれば、芝刈機は、下方が開放されたハウジングと、このハウジングの上下方向に延びて下端部が前記ハウジング内に位置した回転軸と、この回転軸に設けられて前記ハウジング内に収納されたカッタブレードと、駆動源から前記回転軸までの作業動力伝達系統に介在して駆動プーリに対する従動プーリの減速比を無段階に変更可能なベルト式無段変速機とを含む。前記カッタブレードは、前記回転軸に対し直交した（略直交を含む）水平線に沿って延びている。

前記従動プーリは、前記回転軸に設けられた固定シーブと、この固定シーブに対して軸方向に変位可能な可動シーブと、この可動シーブに作用した回転力の一部をＶベルトの側面を押圧するスラストに変換するトルクカム機構とを含む。この芝刈機は、前記水平線に沿ってフラップ角を変更可能に、前記カッタブレードの少なくとも一部に有したフラップと、前記固定シーブに対する前記可動シーブの軸方向への変位力を、前記フラップの前記フラップ角を制御する制御力に変換する制御力変換部と、この制御力変換部の前記制御力を前記フラップに伝達する伝達機構とを備えている。

このため、カッタブレードにかかる芝刈り負荷の増減に従って、可動シーブは固定シーブに対し接近、離反するように変位する。この可動シーブの変位量に従って、従動プーリの有効径が変化する。この結果、駆動プーリに対する従動プーリの減速比を無段階に変更することができる。しかも、可動シーブの変位力は、制御力変換部と伝達機構とを介して、フラップに伝わる。この結果、可動シーブの変位量に従って、フラップのフラップ角を無段階に変更することができる。このように、本発明では、芝刈り負荷の増減に従って、カッタブレードの回転速度が自動的に変化させるとともに、さらにフラップのフラップ角を自動的に変化させることができる。

つまり、芝刈り負荷の増大に従って、可動シーブは固定シーブに対して接近する。この結果、カッタブレードの回転速度を減速して負荷を軽減するとともに、フラップのフラップ角を大きくする（フラップが起立する方向へ変化する）ことができる。従って、カッタブレードの回転速度を減速しても、このカッタブレードによって刈られた芝草（刈り芝）を、ハウジング内で旋回させ且つ刈り芝収納体へ搬送するための旋回風を、効率よく発生させることができる。しかも、カッタブレードの回転速度とフラップのフラップ角を自動的に変化させるのに、複雑な制御系を採用する必要はなく、簡単な機構ですむ。

また、カッタブレードを空転させるだけで芝刈り作業を行っていないときなどの、低負荷時には、フラップのフラップ角を小さくすることによって、風切り音などの騒音を低減することができる。しかも、カッタブレードの回転速度に関係なく、騒音抑制性能を高めることができる。

さらに、前記回転軸は、中空軸によって構成されている。前記伝達機構は、前記中空軸の内部に収納されている。つまり、回転軸を有効活用して伝達機構を配置した。このため、制御力変換部の制御力をフラップに伝達する伝達機構を、中空の回転軸に収納することにより、伝達機構をハウジング内に効率よく且つ省スペースに配置することができる。しかも、伝達機構がハウジング内に露出しないので、伝達機構とハウジングとの間に、刈り芝が詰まる心配がない。さらには、カッタブレードやフラップによって発生した旋回風を、伝達機構によって妨げることなく、ハウジング内に円滑に流すことができる。このため、伝達機構があるにもかかわらず、円滑に流れた旋回風により刈り芝を飛ばして、刈り芝収納体へ効率よく収納することができる。

好ましくは、前記伝達機構は、前記中空軸の中に軸方向へのスライド可能に嵌合された制御軸と、この制御軸のスライド運動を前記フラップのフラップ角を変更する運動に変換可能に、前記中空軸の内部に収納された変換機構とからなる。前記制御軸の下端部は、前記変換機構を介して前記フラップに連結されている。前記制御力変換部の変換軸は、前記制御軸をスライド駆動可能にこの制御軸の上端部に組み合わされている。

このため、制御力変換部によって制御軸をスライド駆動し、変換機構によって、制御軸のスライド運動をフラップのフラップ角を変更する運動に変換することができる。この結果、制御力変換部によってフラップのフラップ角を制御することができる。しかも、伝達機構は、中空軸の中に軸方向へのスライド可能に嵌合された制御軸と、中空軸の内部に収納された変換機構とによって、構成されている。このため、中空の回転軸の内部を有効に活用して、伝達機構を効率よく収納することができる。

好ましくは、前記変換機構は、前記制御軸の下端部から径外方へ延びたピンと、このピンが接触可能なカム面を有したカム部とからなる。このカム部は、前記フラップのスイング中心を基準として回転可能に前記中空軸に支持されるとともに、前記フラップに設けられている。前記カム面は、前記制御軸と共にスライド変位する前記ピンのスライド運動を、前記カム部の回転運動に変換可能なカム溝によって構成されている。

このため、ピンとカム部とからなるカム機構によって、簡単で小型の変換機構を構成することができる。しかも、制御軸のスライド運動をフラップのフラップ角を変更する運動に、素早く変換することができる。

好ましくは、芝刈機は、前記カッタブレードの下方に位置した下部カッタブレードを、更に有する。この下部カッタブレードは、前記中空軸に固定された固定ブレードによって構成されている。

フラップを備えているカッタブレードが回転すると、フラップによって上昇気流を発生させることができる。この上昇気流の大きさは、フラップのフラップ角の大きさに従う。カッタブレードの下方には、上昇気流による負圧が発生する。この負圧の大きさに従って、地面に生えている芝草の立つ程度が変化する。芝草の刈り高さを極力一定に維持するためには、カッタブレードを備えたハウジングの高さを微調整すればよい。

これに対し、カッタブレードの下方には、下部カッタブレードが位置している。この下部カッタブレードは、フラップを備えていない固定ブレードによって構成されている。このため、下部カッタブレードの下方に、上昇気流によって発生する負圧の大きさは、概ね一定である。地面に生えている芝草の立つ程度は、概ね一定である。芝草の刈り高さを極力一定に維持することができる。

従って、上のカッタブレードのフラップによって、旋回風を効率よく発生させることができるとともに、下部カッタブレードによって芝草の刈り高さを極力一定に維持することができる。

本発明では、刈り芝をハウジング内で旋回させ且つ刈り芝収納体へ搬送するための旋回風を、芝刈り作業の作業状況に合わせて、効率よく発生させることができる。しかも、フラップのフラップ角を自動的に変化させるのに、複雑な制御系を採用する必要はなく、簡単な機構ですむ。

本発明による芝刈機の左側面図である。 図１に示される芝刈機の平面図である。 図１に示される駆動源とカッタ機構とカッタブレード周りの断面図である。 図３に示されるカッタ機構とカッタブレード周りの拡大した断面図である。 図３に示されるベルト式無段変速機周りの拡大した断面図である。 図５に示されるトルクカム機構と制御力変換部を分解して一部を破断した斜視図である。 図３に示されるカッタブレードと下部カッタブレードの分解した斜視図である。 図３に示されるカッタブレードとフラップと変換機構周りの分解図である。 図６に示されるフラップと変換機構との関係の説明図である。

本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。

実施例に係る芝刈機について図面に基づき説明する。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、Ｌｅは左側、Ｒｉは右側、ＣＬは機幅中心（機幅中心線）を示す。

図１及び図２に示されるように、芝刈機１０は、芝草を刈る歩行型自走式作業機であって、ハウジング１１と、このハウジング１１の前部に備えた左右の前輪１２，１２と、このハウジング１１の後部に備えた左右の後輪１３，１３と、このハウジング１１の中央の内部に収納された芝刈用のカッタブレード１４と、このハウジング１１の上部に備えた駆動源１５（エンジン１５）と、このハウジング１１から後方へ延びた操作ハンドル１６とからなる。駆動源１５は、エンジンを例示して説明する。なお、駆動源１５はエンジンに限定されず、例えば電動モータであってもよい。

この芝刈機１０は、図２に示されるように平面視において、エンジン１５によってカッタブレード１４を図時計回り方向へ回転させることにより、芝草を刈り取るとともに、ハウジング１１内に矢印Ｒａのような空気の流れ（旋回風の旋回流）を発生させ、この旋回流により、このカッタブレード１４によって刈った芝草を、刈り芝搬出通路２１を介して刈り芝収納体２２に送り込んで収納することができる。以下、このカッタブレード１４によって刈られた芝草のことを「刈り芝」という。

図１に示されるように、このハウジング１１は、下端面（芝地Ｇｒに対向する面）だけが全面的に開放された、いわゆる下方が開放されたハウジングである。このハウジング１１は、カッタブレード１４によって刈られた芝草を、旋回風によって旋回運動させつつ、刈り芝搬出通路２１へ向かわせるためのスクロール部を有した、平面視渦巻状の部材、つまり渦巻ケーシング（spiral case、scroll case）である。このハウジング１１の構成は周知である（例えば特許第３７７１５２９号公報参照）。

図２に示されるように、刈り芝搬出通路２１には、モード切り換えダンパ２３が設けられている。このモード切り換えダンパ２３は、図示せぬ操作レバーによって操作可能である。操作レバーを操作することによって、（１）モード切り換えダンパ２３を開いて、刈り芝を刈り芝収納体２２に収納するバギングモードと、（２）モード切り換えダンパ２３を閉じて、刈り芝をハウジング１１の下方に排出するマルチングモードとに、適宜切換えることができる。

図３に示されるように、このハウジング１１は機体の役割を兼ねており、上部にスタンド２６を有している。このスタンド２６の上端面には、エンジン１５が取り付けられている。このエンジン１５は、下端から下方の芝地Ｇｒ（地面Ｇｒ）へ向かってこのハウジング１１内まで延びた、出力軸１５ａを有する。この出力軸１５ａは、ハウジング１１の上に位置して、このハウジング１１の上下方向に延びた回転軸である。結果として、この出力軸１５ａは、水平な芝地Ｇｒに対して略垂直になる。

図１及び図３に示されるように、左右の後輪１３，１３は、走行駆動輪によって構成されている。つまり、エンジン１５が発生した動力は、変速機２７（油圧式無段変速機２７）を介して左右の後輪１３，１３へ伝達される。油圧式無段変速機２７の入力軸２７ａは、エンジン１５の出力軸１５ａにベルト２８によって連結されている。この油圧式無段変速機２７は、エンジン１５によって駆動される入力軸２７ａの回転方向に対して、後輪１３，１３に出力する出力軸２７ｂ（車軸２７ｂ）の回転方向を正逆転切り替えが可能であるとともに、入力軸２７ａの回転速度に対して出力軸２７ｂの回転速度を無段階に変速切り替えが可能である。この油圧式無段変速機２７の構成は周知である（例えば特開２００２−３１５４１６号公報参照）。

図３に示されるように、エンジン１５が発生した動力は、作業動力伝達系統３０によってカッタ機構４０に伝えられる。エンジン１５からカッタ機構４０の回転軸４１までの作業動力伝達系統３０には、クラッチ３１とベルト式無段変速機３２とが介在している。このベルト式無段変速機３２は、クラッチ３１を介してエンジン１５の出力軸１５ａに取り付けられている。クラッチ３１がオフ（off）状態のときには、回転軸４１はエンジン１５の出力軸１５ａに対して解放されている。クラッチ３１がオン（on）状態のときには、回転軸４１はエンジン１５の出力軸１５ａに対しベルト式無段変速機３２を介して連結される。

図３及び図４に示されるように、ベルト式無段変速機３２は、エンジン１５の出力軸１５ａにクラッチ３１を介して取り付けられた駆動プーリ３３と、回転軸４１の上端部に取り付けられた従動プーリ３４と、駆動プーリ３３と従動プーリ３４との間に掛けられたＶベルト３５とを含み、駆動プーリ３３に対する従動プーリ３４の減速比を無段階に変更可能である。エンジン１５が発生した動力は、駆動プーリ３３からＶベルト３５と従動プーリ３４とを介して回転軸４１に伝わり、この回転軸４１を回転させることができる。

従動プーリ３４は、回転軸４１に取り付けられた固定シーブ３６と、この固定シーブ３６に対して軸方向に変位可能な可動シーブ３７と、この可動シーブ３７を固定シーブ３６に向かって付勢する圧縮コイルばね３８（リターンスプリング３８）と、可動シーブ３７に作用した回転力の一部をＶベルト３５の側面を押圧するスラストに変換するトルクカム機構３９とを含む。

詳しく述べると、回転軸４１は、中空軸によって構成されている。つまり、この回転軸４１の少なくとも下端部４１ａと上端部４１ｂは開放されている。

図５及び図６に示されるように、固定シーブ３６と可動シーブ３７は、回転軸４１に支持されている。固定シーブ３６は、回転軸４１に対する相対回転と軸方向への相対移動が、共に規制されている。可動シーブ３７は、回転軸４１に回転可能に嵌合された筒状のボス部３７ａを有する。この可動シーブ３７は、回転軸４１に対して、相対回転可能且つ軸方向に変位可能であるものの、トルクカム機構３９によって変位を規制されている。圧縮コイルばね３８のコイル中心は、従動プーリ３４の回転中心に対して同心に位置する。

トルクカム機構３９は、可動シーブ３７のボス部３７ａから径内方へ突出した１つ又は複数のピン３９ａと、中空軸４１（回転軸４１）に形成された１つ又は複数のカム溝３９ｂとからなる。

より詳しく述べると、ボス部３７ａには径方向に貫通した真円状のピン支持孔３７ｂが形成されている。ピン３９ａは、ピン支持孔３７ｂに嵌合され且つ支持されるとともに、径内方へ突出してカム溝３９ｂに嵌合されている。このため、ピン３９ａと可動シーブ３７は、カム溝３９ｂに案内されて変位可能である。

このカム溝３９ｂは、中空軸４１を径方向に貫通した長孔状に形成されることが好ましく、且つ中空軸４１の軸方向に傾斜している（螺旋状に形成されている）。

前記ピン３９ａは、カム溝３９ｂに嵌合される部位に、ローラやベアリング等の回転体３９ｃを有することが好ましい。この回転体３９ｃは、ピン３９ａに回転可能に取り付けられる。このようにすることによって、ピン３９ａとカム溝３９ｂとの間の摩擦抵抗を極力低減することができる。

図３も参照すると、エンジン１５がベルト式無段変速機３２を介してカッタブレード１４を駆動するときに、このカッタブレード１４の負荷の大きさに応じた反力が、トルクカム機構３９に作用する。このため、ピン３９ａはカム溝３９ｂに案内されて、回転しつつ軸方向にスライド変位する。つまり、エンジン１５から可動シーブ３７へ作用した回転力の一部は、トルクカム機構３９によって、Ｖベルト３５の側面を押圧するスラストｆｓ１に変換される。このスラストｆｓ１と、圧縮コイルばね３８が可動シーブ３７を付勢する付勢力ｆｓ２との、総和はΣｆｓ（総スラストΣｆｓ）である。この総スラストΣｆｓと、Ｖベルト３５によって可動シーブ３７のベルト接触面を押し開こうとする力ｆｓ３とが、バランスすることによって、従動プーリ３４のベルト有効径が決まる。このように、Σｆｓとｆｓ３とがバランスしながら、駆動プーリ３３の回転速度に対する従動プーリ３４の回転速度の減速比が自動的に無段階に変更される。

以下、カッタ機構４０とカッタブレード１４とについて詳しく説明する。図４に示されるように、カッタ機構４０は、回転軸４１と伝達機構７０とからなる。この伝達機構７０については後述する。回転軸４１は、ハウジング１１の上下方向に延びており、エンジン１５の出力軸１５ａに対して平行に位置している。この回転軸４１は、軸受４２，４３によってスタンド２６に、回転可能に且つ軸方向への移動が規制されて支持されている。この結果、回転軸４１は、ハウジング１１に回転可能に且つ軸方向への移動が規制されて支持される。

回転軸４１は、中空軸によって構成されている。以下、この回転軸４１のことを、適宜「中空軸４１」と言い換える。回転軸４１の下端部４１ａは、ハウジング１１内に位置している。この下端部４１ａは、回転軸４１のなかの他の部位に比べて大径であって、下方を開放した略カップ状に形成されている。この下端部４１ａのなかの、開放された下端面は、キャップ４４によって塞がれている。このキャップ４４は、ボルト等の固定部材によって、回転軸４１の下端部４１ａに取り外し可能に取り付けられている。下端部４１ａの内部とキャップ４４とによって、空間部４５が形成されている。

図４及び図７に示されるように、カッタブレード１４は、回転軸４１に設けられてハウジング１１内に収納されている。このカッタブレード１４は、回転軸４１に対し直交した（略直交を含む）水平線４６に沿って延びた、平面視略平板状の細長い部材である。カッタブレード１４の長手方向の両端部は、このカッタブレード１４の回転方向の前縁に形成された一対の刃１４ａ，１４ａを有している。

さらに、カッタブレード１４の長手方向の中央には、環状のハブ５１が設けられている。このハブ５１は、回転軸４１の下端部４１ａの外周面に嵌合された環状の部材である。このハブ５１は、下端部４１ａにボルト等の固定部材によって、取り外し可能に取り付けられている。このため、カッタブレード１４は、回転軸４１と共に回転可能である。

図３、図７及び図８に示されるように、このカッタブレード１４は、少なくとも一部にフラップ５２，５２を有している。カッタブレード１４に対するフラップ５２の範囲は、カッタブレード１４の一部のみ、カッタブレード１４の先端側の半分、カッタブレード１４の全体の、いずれかをも含む。

一例を示すと、カッタブレード１４の長手方向の両端部に、それぞれフラップ５２，５２が設けられる。このフラップ５２，５２は、カッタブレード１４に対して一対の刃１４ａ，１４ａとは反対側に位置している。カッタブレード１４は、フラップ５２，５２を配置するためのスペースの分だけ、切り欠かれている。

このフラップ５２，５２は、水平線４６に沿ってフラップ角（上下スイング角）を変更可能である。より詳しく述べると、水平線４６上には一対のフラップ支持軸５３，５３が配置されている。この一対のフラップ支持軸５３，５３は、互いに同心上に位置している。この一対のフラップ支持軸５３，５３の一端部は、ハブ５１を貫通して、回転軸４１の下端部４１ａの空間部４５（図４参照）まで延びている。さらに、ハブ５１に対して、フラップ支持軸５３，５３の一端部は、回転可能に支持されるとともに、このフラップ支持軸５３，５３の軸長手方向への移動を規制されている。

一対のフラップ５２，５２は、一対のフラップ支持軸５３，５３に取り付けられている。このため、フラップ５２，５２は、フラップ支持軸５３，５３の回転に従い、このフラップ支持軸５３，５３を中心として上下方向（フラップ５２，５２の上下面方向）にスイング可能である。つまり、フラップ５２，５２は、前記水平線４６に沿って（カッタブレード１４の長手方向に沿って）上下スイング可能な補助ブレードである。以下、フラップ５２，５２のことを、適宜「補助ブレード５２，５２」と言い換える。

図３、図５及び図６に示されるように、前記フラップ５２，５２のフラップ角は制御力変換部６０の制御力によって制御される。つまり、この制御力変換部６０の制御力は、前記伝達機構７０によってフラップ５２，５２に伝達される。この制御力変換部６０は、固定シーブ３６に対する可動シーブ３７の軸方向への変位力を、フラップ５２，５２のフラップ角を制御する制御力に変換する。

この制御力変換部６０は、前記１つ又は複数のピン３９ａと、１つの変換軸６１とからなる。この変換軸６１は、中空軸４１に対して軸方向へのスライド可能に、この中空軸４１の中に嵌合されている。この変換軸６１は、下端面から下方へ延びた凸部６２と、外周面に形成された１つ又は複数のネジ孔６３とを有する。

１つ又は複数のピン３９ａは、可動シーブ３７のボス部３７ａから径内方へ突出した先端部にネジ部３９ｄを有する。つまり、ピン３９ａは、ボルトによって構成されている。ピン３９ａのネジ部３９ｄは、変換軸６１のネジ孔６３にねじ込まれている。この結果、ピン３９ａは、可動シーブ３７と変換軸６１とを一体的に連結している。変換軸６１は、可動シーブ３７に従って、回転しつつ軸方向にスライド変位することが可能である。このように、制御力変換部６０は、トルクカム機構３９に組み合わされた複合構造によって構成されている。このため、制御力変換部６０を簡単な構成で且つ小型にできる。

図４に示されるように、前記伝達機構７０は、中空軸４１（回転軸４１）の内部に収納されている。この伝達機構７０は、制御軸７１と変換機構８０とからなる。

制御軸７１は、中空軸４１に対して軸方向へのスライド可能に、且つこの中空軸４１に対して相対回転を規制されて、中空軸４１の中に嵌合されている。具体的には、制御軸７１は、中空軸４１に対してスプライン７２により、スライド可能に且つ相対回転を規制されている。なお、スプライン７２の代わりにセレーションや平行キーの構成でもよい。

図５及び図６に示されるように、制御力変換部６０の変換軸６１は、制御軸７１の軸方向にスライド可能である。この変換軸６１と制御軸７１とは、中空軸４１に対して同心上に位置している。この変換軸６１は、制御軸７１をスライド駆動可能に、この制御軸７１の上端部７１ａに組み合わされている。より詳しく述べると、制御軸７１の上端には、上を開放した断面円形状の凹部７３が形成されている。変換軸６１の凸部６２は、凹部７３に嵌合されている。つまり、凸部６２の外周面は、凹部７３の内周面に回転可能且つスライド可能に支持されている。凸部６２の下端面は、凹部７３の底面に回転可能に接している。変換軸６１は、下降することにより、制御軸７１を下方にスライド変位させることができる。

図４に示されるように、制御軸７１の下端部７１ｂは、空間部４５の中へ延びて、キャップ４４の上面に面している。制御軸７１の下端面とキャップ４４の上面との間には、圧縮コイルばね７６（リターンスプリング７６）が介在している。この圧縮コイルばね７６は、制御軸７１を、変換軸６１の凸部６２の下端面に向かって付勢している。このため、凸部６２の下端面は、凹部７３の底面に常に接している。変換軸６１が上昇するに従って、圧縮コイルばね７６は、制御軸７１を上方にスライド変位させることができる。この結果、制御軸７１は、変換軸６１の進退運動に同期して、この変換軸６１と同じ方向に上下スライドすることができる。

前記変換機構８０は、制御軸７１のスライド運動をフラップ５２，５２（図３参照）のフラップ角を変更する運動、つまりスイング運動に変換可能に、中空軸４１の内部（つまり空間部４５）に収納されている。つまり、制御軸７１の下端部７１ｂは、変換機構８０を介してフラップ５２，５２に連結されている。

図４、図７〜図９に示されるように、この変換機構８０は、ピン８１と一対のカム部８２，８２とからなる。ピン８１は、制御軸７１の下端部７１ｂから径外方の両側へ延びている。例えば、このピン８１は、下端部７１ｂを径方向に貫通している。

一対のカム部８２，８２は、一対のフラップ支持軸５３，５３の一端部にそれぞれ固定された円盤状の部材である。この一対のカム部８２，８２は、一対のフラップ支持軸５３，５３を中心として回転可能に、回転軸４１の下端部４１ａに支持されている。このように、一対のカム部８２，８２は、フラップ５２，５２のスイング中心５２ａ（水平線４６）を基準として回転可能に中空軸４１に支持されるとともに、フラップ支持軸５３，５３によってフラップ５２，５２に設けられている。

この一対のカム部８２，８２は、ピン８１が接触可能なカム面８３，８３を有している。このカム面８３，８３同士は、互いに向かい合っている。ピン８１の先端部は、カム面８３，８３に接触可能である。これらのカム面８３，８３は、制御軸７１と共に上下に変位するピン８１のスライド運動を、カム部８２，８２の回転運動に変換可能なカム溝によって構成されている。以下、カム面８３，８３のことを、適宜「カム溝８３，８３」と言い換える。ピン８１の外周面は、カム溝８３，８３の側面を摺りながら、上下に変位することが可能である。この結果、カム部８２は回転する。

図８及び図９（ａ）に示されるように、このカム溝８３は、フラップ５２のスイング中心５２ａを基準とした、略横向きＶ字状に形成されている。ここで、フラップ５２のスイング中心５２ａは、フラップ支持軸５３の中心５３ａとカム部８２の回転中心８２ａとに合致しているとともに、回転軸４１に対し直交した水平線４６に沿っている。詳しく述べると、カム溝８３は、カム部８２の回転中心８２ａ上に位置した溝中心部８４と、溝中心部８４から上方且つ斜めに延びた上溝部８５と、溝中心部８４から下方且つ斜めに延びた下溝部８６とからなる。溝中心部８４と上溝部８５と下溝部８６とは、連続している。

次に、変換機構８０とフラップ５２，５２との動作関係について、図９（ａ）〜（ｄ）を参照しつつ説明する。図９（ａ）は、フラップ５２が水平状態（フラップ角θｒ＝０°）のときの、変換機構８０とフラップ５２の関係を示している。このときに、ピン８１は溝中心部８４（カム部８２の回転中心８２ａ）に位置している。カッタブレード１４は、水平状態のフラップ５２と共に矢印Ｒｂ方向へ回転することによって芝草を刈ることができる。

その後、ピン８１が、図８に示される制御軸７１と共に下方（矢印Ａｄ方向）へ変位して、カム溝８３の下溝部８６の側壁を押し下げる。カム部８２とフラップ支持軸５３が図時計回りに回るので、フラップ５２は上方にスイングする。この結果を図９（ｂ）に示す。フラップ５２が水平状態から上方にスイングするスイング角θｒ、つまりフラップ角θｒの大きさは、制御軸７１の下降変位量に対応する。カッタブレード１４が回転することにより、フラップ５２は上昇流Ｒｃを発生させる。

その後、ピン８１が、図８に示される制御軸７１と共に上方（矢印Ａｕ方向）へ変位する。ピン８１が溝中心部８４へ戻るまでは、ピン８１は下溝部８６内を上方へ変位するだけの、いわゆる空振り状態である。このため、フラップ５２のフラップ角θｒは変化しない。

その後、図９（ｃ）に示されるように、ピン８１が溝中心部８４から更に上方（矢印Ａｕ方向）へ変位して、上溝部８５の側壁を押し上げる。カム部８２とフラップ支持軸５３が図反時計回りに回るので、フラップ５２は下方にスイングする。この結果を図９（ｄ）に示す。フラップ５２は水平状態（フラップ角θｒ＝０°）に戻る。

以上の説明をまとめると、次のとおりである。図５、図７及び図９に示されるように、
カッタブレード１４にかかる芝刈り負荷の増減に従って、可動シーブ３７は固定シーブ３６に対し接近、離反するように変位する。この可動シーブ３７の変位量に従って、従動プーリ３４の有効径が変化する。この結果、駆動プーリ３３に対する従動プーリ３４の減速比を無段階に変更することができる。しかも、可動シーブ３７の変位力は、制御力変換部６０と伝達機構７０とを介して、フラップ５２，５２に伝わる。この結果、可動シーブ３７の変位量に従って、フラップ５２，５２のフラップ角θｒを無段階に変更することができる。このように、芝刈り負荷の増減に従って、カッタブレード１４の回転速度が自動的に変化させるとともに、さらにフラップ５２，５２のフラップ角θｒを自動的に変化させることができる。

つまり、芝刈り負荷の増大に従って、可動シーブ３７は固定シーブ３６に対して接近する。この結果、カッタブレード１４の回転速度を減速して負荷を軽減するとともに、フラップ５２，５２のフラップ角θｒを大きくする（フラップ５２，５２が起立する方向へ変化する）ことができる。従って、カッタブレード１４の回転速度を減速しても、このカッタブレード１４によって刈られた芝草（刈り芝）を、ハウジング１１内で旋回させ且つ刈り芝収納体２２へ搬送するための旋回風を、効率よく発生させることができる。しかも、カッタブレード１４の回転速度とフラップ５２，５２のフラップ角θｒを自動的に変化させるのに、複雑な制御系を採用する必要はなく、簡単な機構ですむ。

また、カッタブレード１４を空転させるだけで芝刈り作業を行っていないときなどの、低負荷時には、フラップ５２，５２のフラップ角θｒを小さくすることによって、風切り音などの騒音を低減することができる。しかも、カッタブレード１４の回転速度に関係なく、騒音抑制性能を高めることができる。

さらに、図４に示されるように、伝達機構７０は、中空軸４１の内部に収納されている。つまり、回転軸４１を有効活用して伝達機構７０を配置した。伝達機構７０を中空の回転軸４１に収納することにより、伝達機構７０をハウジング１１内に効率よく且つ省スペースに配置することができる。しかも、伝達機構７０がハウジング１１内に露出しないので、伝達機構７０とハウジング１１との間に、刈り芝が詰まる心配はない。さらには、カッタブレード１４やフラップ５２，５２によって発生した旋回風を、伝達機構７０によって妨げることなく、ハウジング１１内に円滑に流すことができる。このため、伝達機構７０があるにもかかわらず、円滑に流れた旋回風により刈り芝を飛ばして、刈り芝収納体２２へ効率よく収納することができる。

さらには、図４に示されるように、伝達機構７０は制御軸７１と変換機構８０とからなる。制御軸７１の下端部７１ｂは、変換機構８０を介してフラップ５２，５２に連結されている。制御力変換部６０の変換軸６１は、制御軸７１をスライド駆動可能にこの制御軸７１の上端部７１ａに組み合わされている。

このため、制御力変換部６０によって制御軸７１をスライド駆動し、変換機構８０によって、制御軸７１のスライド運動をフラップ５２，５２のフラップ角θｒを変更する運動に変換することができる。この結果、制御力変換部６０によってフラップ角θｒを制御することができる。しかも、伝達機構７０は、中空軸４１の中に軸方向へのスライド可能に嵌合された制御軸７１と、中空軸４１の内部に収納された変換機構８０とによって、構成されている。このため、中空の回転軸４１の内部を有効に活用して、伝達機構７０を効率よく収納することができる。

さらには、図４に示されるように、ピン８１とカム部８２，８２とからなるカム機構によって、簡単で小型の変換機構８０を構成することができる。しかも、制御軸７１のスライド運動をフラップ５２，５２のフラップ角θｒを変更する運動に、素早く変換することができる。

さらには、図４及び図８に示されるように、カム溝８３は、フラップ５２，５２のスイング中心５２ａを基準とした、略横向きＶ字状に形成されている。このため、制御力変換部６０によって制御軸７１を駆動するスライド方向を変えることにより、フラップ５２，５２のスイング方向を変更することができる。例えば、フラップ５２，５２のスイング方向を上向きから、下向きに変更することができる。この場合には、回転軸４１を逆転させることによって、フラップ５２，５２により上昇気流を発生させることができる。このように、芝刈機１０の使用条件に従って、フラップ５２，５２のスイング方向と回転軸４１の回転方向とを適宜組み合わせることができる。

ところで、図１及び図３に示されるフラップ５２，５２を備えているカッタブレード１４が回転すると、フラップ５２，５２によって上昇気流を発生させることができる。この上昇気流の大きさは、フラップ５２，５２のフラップ角θｒの大きさに従う。カッタブレード１４の下方には、上昇気流による負圧が発生する。この負圧の大きさに従って、芝地Ｇｒ（地面Ｇｒ）に生えている芝草の立つ程度が変化する。芝草の刈り高さを極力一定に維持するためには、カッタブレード１４を備えたハウジング１１の高さを微調整することが、より好ましい。

これに対し、図３及び図７に示されるように、カッタブレード１４の下方には、下部カッタブレード９１が位置している。この下部カッタブレード９１は、回転軸４１（中空軸４１）に固定された固定ブレードによって構成されている。つまり、下部カッタブレード９１は、キャップ４４にボルト等の固定部材によって、取り外し可能に取り付けられている。このため、下部カッタブレード９１は、回転軸４１と共に回転可能である。この下部カッタブレード９１は、カッタブレード１４に概ね沿って延びた、平面視略平板状の細長い部材である。この下部カッタブレード９１は、カッタブレード１４に対して若干位相がずれて位置してもよい。下部カッタブレード９１の長手方向の両端部は、この下部カッタブレード９１の回転方向Ｒｂの前縁に形成された一対の刃９１ａ，９１ａを有している。

このため、下部カッタブレード９１の下方に、上昇気流によって発生する負圧の大きさは、概ね一定である。芝地Ｇｒ（地面Ｇｒ）に生えている芝草の立つ程度は、概ね一定である。芝草の刈り高さを極力一定に維持することができる。

従って、上のカッタブレード１４のフラップ５２，５２によって、旋回風を効率よく発生させることができるとともに、下部カッタブレード９１によって芝草の刈り高さを極力一定に維持することができる。

本発明の芝刈機１０は、歩行型芝刈機に採用するのに好適である。

１０ 芝刈機
１１ ハウジング
１４ カッタブレード
１５ 駆動源
３０ 作業動力伝達系統
３２ ベルト式無段変速機
３３ 駆動プーリ
３４ 従動プーリ
３５ Ｖベルト
３６ 固定シーブ
３７ 可動シーブ
３９ トルクカム機構
４０ カッタ機構
４１ 回転軸（中空軸）
４１ａ 下端部
４６ 回転軸に対し直交した水平線
５２ フラップ（補助ブレード）
５２ａ フラップのスイング中心
５３ フラップ支持軸
５３ａ フラップ支持軸の中心
６０ 制御力変換部
６１ 変換軸
７０ 伝達機構
７１ 制御軸
７１ａ 上端部
７１ｂ 下端部
７６ 圧縮コイルばね
８０ 変換機構
８１ ピン
８２ カム部
８２ａ カム部の回転中心
８３ カム面（カム溝）
９１ 下部カッタブレード
Ｇｒ 芝地（地面）
θｒ フラップのフラップ角（スイング角）

Claims (4)

1. 下方が開放されたハウジングと、
   このハウジングの上下方向に延びて下端部が前記ハウジング内に位置した回転軸と、
   この回転軸に設けられて前記ハウジング内に収納されたカッタブレードと、
   駆動源から前記回転軸までの作業動力伝達系統に介在して駆動プーリに対する従動プーリの減速比を無段階に変更可能なベルト式無段変速機とを含み、
   前記カッタブレードは、前記回転軸に対し直交した水平線に沿って延びている芝刈機において、
   前記従動プーリは、前記回転軸に設けられた固定シーブと、この固定シーブに対して軸方向に変位可能な可動シーブと、この可動シーブに作用した回転力の一部をＶベルトの側面を押圧するスラストに変換するトルクカム機構とを含み、
   前記水平線に沿ってフラップ角を変更可能に、前記カッタブレードの少なくとも一部に有したフラップと、
   前記固定シーブに対する前記可動シーブの軸方向への変位力を、前記フラップの前記フラップ角を制御する制御力に変換する制御力変換部と、
   この制御力変換部の前記制御力を前記フラップに伝達する伝達機構とを備え、
   前記回転軸は、中空軸によって構成されており、
   前記伝達機構は、前記中空軸の内部に収納されていることを特徴とする芝刈機。
2. 前記伝達機構は、
   前記中空軸の中に軸方向へのスライド可能に嵌合された制御軸と、
   この制御軸のスライド運動を前記フラップのフラップ角を変更する運動に変換可能に、前記中空軸の内部に収納された変換機構とからなり、
   前記制御軸の下端部は、前記変換機構を介して前記フラップに連結され、
   前記制御力変換部の変換軸は、前記制御軸をスライド駆動可能にこの制御軸の上端部に組み合わされていることを特徴とする請求項１記載の芝刈機。
3. 前記変換機構は、前記制御軸の下端部から径外方へ延びたピンと、このピンが接触可能なカム面を有したカム部とからなり、
   このカム部は、前記フラップのスイング中心を基準として回転可能に前記中空軸に支持されるとともに、前記フラップに設けられており、
   前記カム面は、前記制御軸と共にスライド変位する前記ピンのスライド運動を、前記カム部の回転運動に変換可能なカム溝によって構成されていることを特徴とする請求項２記載の芝刈機。
4. 前記カッタブレードの下方に位置した下部カッタブレードを、更に有し、
   この下部カッタブレードは、前記中空軸に固定された固定ブレードによって構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の芝刈機。

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