JP4982639B2 - 耕耘爪 - Google Patents

Description

本発明は、土壌の耕耘に使用される耕耘爪に関する。

耕耘機は原動機から回転軸へ回転を伝達し、前記回転軸に取り付けられるロータリーの一つである例えば耕耘爪を回転させることで、土壌を耕耘する。一般に使用されている耕耘爪は、例えば特許文献１に記載されているように、その形状からナタ爪と普通爪の二種に大別されるが、多くはナタ爪が使用されている。

図１８に示すように、前記ナタ爪１００は、回転軸１０１の回転方向Ｒ１に関して前方に位置する縦刀部１０２と、その先端部を側方に向けて屈曲させた横刀部１０３とからなり、縦刀部１０２によって土壌を進行方向と平行な方向に切断し、次に横刀部１０３によって進行方向と直交する方向に土壌を切断した後、これを後方に反転させるように作用する。

前記ナタ爪１００は、比較的柔軟な土壌に対しては効果的な耕耘作用を与える。しかし、線速度の小さい中央部１００ａから土壌に切り込み、しかも、この中央部１００ａから回転後方に向かって曲率半径が大きい湾曲した形状となっているため、土壌に与える衝撃力が小さく、比較的固い土壌の耕耘には適さない。さらに、ナタ爪１００は、曲率半径が大きい湾曲した中央部１００ａに続いて先端の横刀部１０３が側方に曲がっているため、土壌中に石や木枝、その他の固形物、固い土壌があると、それ以上の切り込みが阻害され、耕耘機本体が上下に振動する。また、上下の振動のみならず、左右に振られる欠点があり、直進性が阻害される。このため、ロータリー取付軸の両端に円板状の側板を取り付けて、左右に振られることがないように直進安定性を確保している。さらに、ナタ爪１００は帯板を折り曲げて形成されており、強度を保つために肉厚のものが使用されている。したがって、この肉厚部によって切り込み時の抵抗が大きいという問題もある。

図１９に示すように、普通爪１０５は回転軸１０１と直交する平面に対して起立する部分を有していない（左右に屈曲した横刃部を有していない）ために、土壌に反転作用を与えることができない。しかも、切断の過程において土壌は側方に移動されないので、先端部１０５ａよりも遅れて土壌に切り込む中央部１０５ｂには、土壌の表面に存在する草などが巻きつき、切断性能の低下をもたらすという欠点を有する。しかし、普通爪１０５は、先端部１０５ａが回転方向に関して最前端に位置するように湾曲しているので、固い土壌に対しても比較的小さい抵抗で切り込むことができる。

これに対して、特許文献１には、図２０に示すように、ナタ爪と普通爪を合体させた耕耘爪１１０が示されているが、爪の全長が長いため、耕耘時の負荷が過大になるという問題がある。しかも、先端１１０ａが突起状になっているため、特に異物と衝突した場合には、爪の折損や変形が生じる。さらに、爪中央腕部１１０ｂが回転方向後方に懐状に湾曲しているため、草木や紐状物が引っ掛かり、作業を阻害する。

特許文献２には、回転軸を中心とする点対称位置に２個のナタ爪を配置するとともに一体化し、爪先端部をナタ爪本体部に対し折り曲げた耕耘爪が示されている。この耕耘爪では、折り曲げた爪先端部を、回転軸を中心とする仮想円筒面に位置させている。この耕耘爪は１組のナタ爪から構成されるものの、それぞれは従来のナタ爪そのままの形状であり、ナタ爪の有する問題点は解決されていない。但し、回転軸周りの中心部が幅広に形成されているため、幅広となった分だけ、この部分の肉厚を薄くできる可能性はある。

図２１に示すように、特許文献３には、上記ナタ爪や普通爪の問題点である曲げ強度が小さいことに起因する耕耘時の土壌中の石などに衝突し屈曲しやすいという欠点を改良すべく、回転軸１２０への取付部１２１が形成された板状基体１２２の周縁から、複数の湾曲形状のへら１２３を両側方向に交互に突出させた耕耘刀１２４が示されている。

しかし、この湾曲形状のへら１２３を板状基体１２２の周縁から突出させたものでは、曲げ強度を大きくするための工夫はなされているものの、回転方向の前側または後側に端縁が形成されているため、草木や紐状物がこの端縁に引っ掛かってしまうという問題がある。また、草木や紐状物がこの端縁で巻き込まれてしまうことがあり、この場合には耕耘機自体が転倒してしまうこともある。また、へら１２３は、全体に捩じられつつ湾曲しており、さらにへら１２３の凹面が回転軸方向に向いているため、この部分に載荷された土は遠心力と滞留により、持ち回りや抱き込みを生じ、放てき性が低下する。

特公昭４８−６２４１号公報 特公昭２９−３２０３号公報 特開昭５７−９９１０４号公報

以上のように、従来のナタ爪では比較的固い土壌の耕耘に不適であり、しかも土中に石や木材などの固形物があるとそれ以上の入り込みが阻害されて上下に振動する他に、ナタ爪の変形や折損を招くという問題がある。また、普通爪では土壌に反転作用を与えることができない。また、単にへら状のものを折り曲げて形成するものでは、効率良く耕耘することができない他に、草木や紐状物が巻き込まれてしまい、耕耘機自体の転倒を招くという問題がある。しかも、これら各種のものは、耕耘途中での路面移動を行う際には移動輪を取り付ける必要があり、作業性が悪いなどの問題がある。

そこで、本発明は従来の耕耘爪に対し、
（１）シャープな切れ味で、耕運機の原動機の所要出力を軽減させること、
（２）耕耘に有効な爪部の面積を大きくし、耕起、反転土量を増すこと、
（３）土が後方、側方に安定して良く飛ぶこと、
（４）固い土壌の耕耘も可能とすること、
（５）優れた放てき性により、付着による土の持ち回りや抱き込みをなくすこと、
（６）土の流れが円滑であり草木や紐状物が引っかかることがないようにすること、
（７）回転軸への取り付けが簡単で楽であること、
（８）軟弱な土壌でも耕運機自体の沈降を少なくすること、
（９）爪の磨耗による機能や能力の低下を少なくすること、
（１０）移動輪（走行輪）の取り付け無しでそのまま円滑に路面を移動（走行）可能にすること、
（１１）回転軸両端に側板を取り付けなくても、耕耘機の横振れがなく安定して直進すること
が可能な耕耘爪を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、耕耘機の回転軸に、複数枚１組で回転方向に角度をずらして取り付けられる耕耘爪であって、中心に前記回転軸への取付部が形成された多角形の平面基板と、前記平面基板の外周各辺に、前記平面基板に対する取り付け角度Ａ２を鈍角として、第１面及びこの第１面とは反対側の第２面のいずれかに向けて取り付けられ、回転方向先端が鋭角に形成されている平面の爪部とを備え、前記回転軸の軸心を中心とする仮想円筒面に、前記爪部の円弧部外周縁が接するように、前記爪部の展開状態において該円弧部外周縁が前記仮想円筒面に対応する楕円弧で形成されており、前記回転軸の軸心から見たときに、前記各爪部の円弧部外周縁によって円が形成されることを特徴とする。

また、本発明は、前記平面基板の第１角部を起点とし、前記回転軸を中心として前記起点から回転方向後方に向かって次の第２角部までの第１辺に、前記起点から該第１辺のほぼ中央部までの位置に、前記平面基板の第１面に対して前記取り付け角度Ａ２で形成される第１爪部と、前記第２角部を起点とし、前記回転軸を中心として前記起点から回転方向後方に向かって次の第３角部までの第２辺に、前記起点から該第２辺のほぼ中央部までの位置に、前記第１面とは反対側の面である第２面に対して前記取り付け角度Ａ２で形成される第２爪部と、以下、残りの各辺に対して、交互に形成され前記第１爪部と同じ形状の奇数順位爪部、及び前記第２爪部と同じ形状の偶数順位爪部とから、前記爪部が構成されていることを特徴とする。

また前記爪部は、前記起点から前記円弧部外周縁が始まることを特徴とする。なお、前記各辺の長さをＬ１とし、前記平面基板及び前記爪部の境界線における前記爪部の長さをＬ２としたときに、Ｌ２は、０．５×Ｌ１≦Ｌ２≦０．７×Ｌ１であることが好ましい。

前記平面基板は正多角形であることが好ましい。また、前記平面基板の各辺を中央に向けて三角形状に切り欠いた星形状であり、前記爪部は、星形状の平面基板であって外側に位置する起点から回転方向後方の各辺に形成してもよい。

なお、前記取り付け角度Ａ２が１１０°≦Ａ２≦１４０°の範囲内であることが好ましい。また、前記爪部の回転方向先端及び前記回転軸の軸心を結ぶ放射線と、前記平面基板及び前記爪部の境界線とがなす交差角度をリード角度Ａ３とし、該リード角度Ａ３が３０°≦Ａ３≦６０°の範囲内であることが好ましい。また、前記回転軸の軸心を中心として点対称位置に形成した１対の爪部を有する平面基板部品を複数枚形成し、これら複数枚の平面基板部品を重ね、且つ回転軸の軸心を中心として回転方向にずらして取り付けて、前記平面基板と前記爪部とを構成してもよい。前記平面基板は正方形を除く四辺形であり、前記四辺形の平面基板の各辺に前記爪部を形成してもよい。

本発明によれば、従来のナタ爪では不適であった比較的固い土壌を耕耘することができ、上下の振動や爪の変形・折損の発生を抑え、草木や紐状物の巻き込みを無くすことができる。また、切り込み特性を向上させ、シャープな切れ味で耕耘機の原動機の所要出力を低減させることができる。しかも、軟弱な土壌においては爪部によって機体の沈降を少なくすることができる。そして、移動輪の取り付け無しで、そのまま円滑に路面を移動することができる。また、耕耘に有効な爪部の面積を大きくすることが簡単に可能であり、耕起・反転土量を増し、耕耘効率を上げることができる。さらに、回転軸への取り付けが簡単で作業が楽であり、横振れが少ないので側板の取り付けが不要になる。

本発明の耕耘爪を回転軸の片側に２枚１組で取り付け方向を４５°ずらして取り付けた状態を示す正面図である。 同右側面図である。 本発明の耕耘爪の取り付け状態を示す分解斜視図である。 爪部の円弧部外周縁が楕円弧で形成され、仮想円筒面に接していることを示す説明図であり、（Ａ）は耕耘爪の背面を、（Ｂ）は耕耘爪の左側面と仮想円筒面を、（Ｃ）は爪部の円弧部外周縁を構成する楕円を、（Ｄ）は耕耘爪を展開した状態をそれぞれ示している。 爪部の構成を説明する正面図である。 耕耘中に作用する力を説明する耕耘爪の正面図である。 耕耘中に作用する力を説明する耕耘爪の正面図である。 培土器を取り付けたうね立て作業や溝切り作業を行う場合の耕転爪の使用を説明するもので、耕耘作業とは左右逆にして回転軸に耕耘爪を取り付けたときの耕耘爪に作用する力を説明する耕耘爪の正面図である。 爪部の後半部分に延長部を設けた他の実施形態を示す耕耘爪の正面図である。 正方形の平面基板の各辺に全長にわたって爪を形成した他の実施形態の耕耘爪を示す正面図である。 正五角形の平面基板を用いた他の実施形態の耕耘爪を示す正面図である。 正六角形の平面基板を用いた他の実施形態の耕耘爪を示す正面図である。 長方形の平面基板を用いた他の実施形態の耕耘爪を示すもので、（Ａ）は回転軸の軸心方向から見た正面図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は同左側面図である。 不等辺四角形の平面基板を用いた他の実施形態の耕耘爪を示す正面図である。 六角形の平面基板に１対の爪を構成した平面基板部品を示す正面図であり、（Ａ）は爪部を外側に折り曲げたものであり、（Ｂ）は爪部を内側に折り曲げたものである。 同じく１組の平面基板部品の取り付け状態を分解して示す斜視図であり、爪部７６ａは内側に折り曲げられ、爪部７７ａを外側に折り曲げられている。 星型の平面基板を用いた他の実施形態の耕耘爪を示す正面図である。 従来のナタ爪を示す正面図である。 従来の普通爪を示す正面図である。 従来の改良型のナタ爪を示す正面図である。 板状基体に爪を折り曲げ形成した従来の耕耘爪を示す正面図である。

図１〜図３に示すように、本発明の耕耘爪１０は、ロータリー耕耘機１２の回転軸１４に取り付けて使用される。回転軸１４は動力伝達部１６の両側板１６ａから垂直に突出し、動力伝達部１６に水平方向で取り付けられている。本実施形態では、耕耘爪１０は片側の回転軸１４に対し、回転方向Ｒ１へのずらし角度Ａ１を４５度として２枚１組で取り付けられている。

図２及び図３に示すように、耕耘爪１０は、正方形状の平面基板２０と、この平面基板２０の４辺から延設した平面の爪部２２とから構成されている。平面基板２０の中心には取付部２４が形成されている。取付部２４は、取付孔２６及び取付ネジ孔２８から構成されている。取付孔２６には前記動力伝達部１６の回転軸１４が入る。また、取付ネジ孔２８は、回転軸１４の取付フランジ１４ａの取付ネジ孔１４ｂに対応した位置で、同心円上に形成されている。この取付ネジ孔１４ｂ，２８に取付ネジ３０を入れてナット３２で締結することにより、回転軸１４に耕耘爪１０を取り付けることができる。なお、取付ネジ孔２８の位置は取付ネジ孔１４ｂの位置に対応していればよく、特に同心円上に限定されない。また、取付ネジ孔２８を放射線方向（半径方向）に伸びた長孔とすることで、耕耘機１２の取付フランジ１４ａの取付ネジ孔１４ｂが配置される同心円の直径が機種に応じて異なっている場合でも、この長孔によって対応させることができる。

図４（Ａ）に示すように、前記爪部２２Ａ，２２Ｂは、平面基板２０の外周に一定ピッチで配置されている。図４（Ｂ）に示すように、この爪部２２Ａ，２２Ｂは、前記平面基板２０に対して鈍角となるように取り付け角度Ａ２で、取り付け方向を第１面（内側面）２０ａ及びこの第１面２０ａとは反対側の第２面（外側面）２０ｂに交互に延設される。第１面２０ａに取り付け角度Ａ２で延設される爪部を説明上、第１爪部２２Ａといい、第２面２０ｂに取り付け角度Ａ２で延設される爪部を第２爪部２２Ｂというが、符号２２の添字Ａ，Ｂは、単に取り付け位置を明確にするために付したものであり、特に取り付け位置の説明に関係ない場合には、添字を省略し、爪部２２と総称する。

本実施形態では、図４（Ｄ）に示すような展開図の形状に鋼板を切り取って各爪部２２Ａ，２２Ｂを例えばプレス成型により折り曲げて形成している。なお、プレス成型により爪部２２Ａ，２２Ｂを平面基板２０に一体的に形成する代わりに、溶接やネジ止めなどの他の固定手段で爪部２２Ａ，２２Ｂを平面基板２０に取り付けてもよい。しかし、加工工数や部品点数が増加したり、ネジなどの突起部分で耕耘時の土の流れを阻害したりすることがないように、爪部２２Ａ，２２Ｂは折り曲げ形成することが好ましい。

第１爪部２２Ａは、前記平面基板２０の第１角部２０ｃを起点Ｑとし、前記回転軸を中心として前記起点Ｑから回転方向Ｒ１後方に向かって次の第２角部２０ｄまでの第１辺２１ａに、前記起点Ｑである第１角部２０ｃから該第１辺２１ａのほぼ中央部までの位置に、前記平面基板２０の第１面２０ａに対して取り付け角度Ａ２（図４（Ｂ）参照）で延設されている。第２爪部２２Ｂも、前記第２角部２０ｄを起点とし、前記回転軸１４を中心として前記起点である第２角部２０ｄから回転方向Ｒ１後方に向かって次の第３角部２０ｅまでの第２辺２１ｂに、前記起点から該第２辺２１ｂのほぼ中央部までの位置に、前記第１面２０ａとは反対側の面である第２面２０ｂに対して前記取り付け角度Ａ２で延設されている。以下、残りの各辺２１ｃ，２１ｄに対して、交互に形成され前記第１爪部２２Ａと同じ形状の奇数順位爪部、及び前記第２爪部２２Ｂと同じ形状の偶数順位爪部がそれぞれ形成される。本実施形態では、正方形の平面基板２０を例にとって説明しているので、第１爪部が２枚、第２爪部が２枚となる。

図５に示すように、前記平面基板２０及び前記爪部２２の境界線（折り曲げ線）２３と、該境界線２３に含まれる前記起点（例えば第１角部２０ｃ）Ｑ及び前記回転軸心を結ぶ放射線２５とがなす交差角度をリード角度Ａ３という。このリード角度Ａ３は、正方形の平面基板２０では４５°である。

図４（Ｂ）に示すように、前記回転軸（図１参照）の軸心（回転軸心）ＣＬ１を中心とする仮想円筒面２７に、前記爪部２２の円弧部外周縁２９がその全長にわたって接するように、爪部２２の円弧部外周縁２９を図４（Ｄ）の展開図の状態では楕円弧３１ａで形成している。なお、図４（Ａ）は耕耘爪１０の背面図であり、（Ｂ）は同左側面図であり、（Ｃ）は爪部の円弧部外周縁２９を構成する楕円であり、（Ｄ）は耕耘爪の展開図である。

Ｗ：爪部の耕耘幅
Ａ２：取り付け角度（折り曲げ角度）
Ａ３：リード角度
Ｔ：爪部の展開幅｛Ｔ＝Ｗ／cos (Ａ２−90°)｝
ｔ：爪部の厚さ
Ｄ：爪部の円弧部外周縁２９が接する仮想円筒面２７の直径であり、この仮想円筒面２７は回転軸心ＣＬ１を中心とする円筒の外周面である。
Ｓ：直径がＤの仮想円筒面２７における爪部２２の円弧部外周縁２９を共有する楕円３１の長径で、以下の数式から求められる。なお、短径はＤである。
Ｓ＝Ｄ／sin (Ａ２−90°)

次に、図６及び図７を参照して、耕耘爪１０の作用について説明する。図７は爪部２２の境界線２３上の点Ｐが回転軸心ＣＬ１の鉛直下方に位置したときの耕起力Ｆ１と突き刺し力Ｆ２とを示す説明図である。回転軸心ＣＬ１から地面ＧＬに下ろした鉛直線Ｌ０１と、爪部２２の境界線２３の交点をＰとすると、回転軸１４の回転により点Ｐには、鉛直線Ｌ０１に垂直な力Ｆ０が生じる。この力Ｆ０は、境界線２３に対し直角上方への分力Ｆ１と、境界線２３に沿って爪先端方向への分力Ｆ２として、作用する。

前記Ｆ１は土を上方へ耕起する力となり、Ｆ２は爪部２２が形成されていない平面基板２０の辺部２１と爪部２２とを土中に突き刺す力となる。力Ｆ０は、同一速度での回転では不変であるが、Ｐ点が境界線２３上で爪部２２の後端３６に移動するにつれて、耕起力Ｆ１が次第に小さくなり、突き刺し力Ｆ２が次第に大きくなるように、その比率が変化する。そして、図７に示すように、境界線２３が地面ＧＬと平行になったときに、耕起力Ｆ１が「０」となり、突き刺し力Ｆ２が力Ｆ０（最大）となる。この耕起力Ｆ１が「０」になるということは、耕耘機の沈降は自重のみによるものとなり、且つ爪部が大面積であるため、沈降が阻止される。

また、Ｐ点が爪部平面上にある場合には、爪部２２が平面基板２０に対して鈍角となるように側方に曲げられているため、Ｆ１は側方への力との合力Ｆ３（図示せず）、Ｆ２も側方への力との合力Ｆ４（図示せず）として作用し、側方への土の反転も効果的に行うことができる。

Ｆ３、Ｆ４の反力として、爪の曲げ方向と反対側方に耕耘機を横に振る力が作用するが、平面基板２０の一部が土中にあるため、耕耘機の横振れが防止される。

平面基板２０の角部と爪部２２の回転方向先端との接点である起点Ｑは回転中心からの最大半径点であり、しかも、爪部の先端が鋭角となっている尖った形状のため、シャープな切れ味で土壌に入り込み、原動機の所要出力を軽減させることができる。しかも、耕耘に有効な爪部の面積を大きくしても原動機への負荷がそれほど増加しないため、耕起及び反転させる土量を多くすることができる。また、回転方向先端が鋭角に形成されている平面の爪部２２によって土中に切り込むため、固い土壌の耕耘も可能になる。

また、爪部２２の取り付け角度Ａ２やリード角度Ａ３を上記で説明した適切な範囲内に設定することにより、土を後方及び側方に意図的に良く飛ばすことができる。

図４（Ｂ）に示すように、回転軸心ＣＬ１を中心とする仮想円筒面２７に、爪部２２の円弧部外周縁２９がその全長にわたって接するように、爪部２２の円弧部外周縁２９を図４（Ｄ）の展開図の状態では楕円弧３１ａで形成し、且つ耕耘爪１０は片側の回転軸１４に対し、回転方向Ｒ１へのずらし角度Ａ１を４５度として２枚１組で取り付けられているため、回転軸心ＣＬ１から見たときに、各爪部２２の円弧部外周縁２９によって円が形成される。これにより、移動輪の取り付け無しでそのまま円滑に路面を移動することができる。特に、爪部２２は、起点Ｑから円弧部外周縁２９が始まることにより、シャープな切れ味、耕起及び反転させる土量の増大、固い土壌の耕耘適性が得られるとともに、中耕、除草にも使用することができる。

しかも、１枚の平面基板２０に複数の爪部２２を設けているので、回転軸１４への取付が１枚の取付フランジ１４ａ（図３参照）に対し１枚の平面基板２０を取り付けるだけでよく、従来のナタ爪や普通爪のように、複数個の爪を取り付ける必要がないので、取り付けが簡単になる。爪部２２の円弧部外周縁２９は平面基板２０の各辺２１ａ〜２１ｄに連続しているため、放てき性に優れ付着による土の持ち回りや、抱き込みが少なくなる。しかも、土の流れが円滑であり、草木や紐状物が引っかかることもない。また、回転軸１４と各辺との距離を大きくすることができ、ナタ爪のように爪の取り付け部周辺に草木が巻きつくことがなくなる。

また、多角形状の平面基板の外周各辺に、平面基板に対する取り付け角度Ａ２を鈍角として、第１面及びこの第１面とは反対側の第２面のいずれかに向けて平面の爪部を取り付けているので、平面基板が従来の側板として機能する。このため、従来のように、回転軸両端に側板を取り付けなくても、耕耘機の横振れがなく安定して直進することが可能になる。

また、図８に示すように、回転方向Ｒ１に対する爪部２２の向きが上記実施形態とは逆になるように、本発明の耕耘爪１０を耕耘機への耕耘作業時の取り付けと左右逆に取り付ける。これにより、前記分力Ｆ１，Ｆ２は回転外周方向前方に土を押し退ける力として作用する。したがって、耕耘機の沈降を防止し、強い走行駆動力Ｆｓを得ることができる。これにより、自走機能のない小型の耕耘機の後部に培土器を取り付け、うね立て作業や溝切り作業を行う場合に、耕耘作業に通常使用されるナタ爪で牽引すると、培土器が抵抗になり、充分な牽引力が得られないという不都合があったが、これを解消することができる。すなわち、従来では、ナタ爪に変えてカルチ車輪や牽引車輪を取り付けて強い走行駆動力を得ているが、これらの車輪はアタッチメントとして別途購入しなければならない。しかし、これらアタッチメント類は比較的高価なため、小面積の畑作業を主とする人には負担が重い。本発明では、耕耘爪１０の取り付けを、耕耘作業時と左右逆に取り付けることにより、充分な走行駆動力を得ることができ、従来のような別途アタッチメントを必要としない。

図９は、爪部４１の長さを各辺４２の中央部を超えて長くした別の実施形態の耕耘爪４０を示したものである。このように、爪部４１には、ハッチングで示す延長部４３を設けることで、使用する土壌が比較的に軟らかい場合に、この延長部４３の長さＬ２を増やすことで、耕耘爪４０の沈降を抑えることができ、軟弱土壌の耕耘に適した耕耘爪４０を提供することができる。なお、上記第１実施形態と同一構成部材に同一符号を付して重複した説明を省略している。また、延長部４３を設けることで、耕耘爪４０を回転軸１４に取り付けるときの回転方向における取り付けガタがある場合でも、これら延長部４３によって、隣接する１対の耕転爪４０の爪部４１同士が一部オーバーラップする。このため、円弧部外周縁の円の連続性が保持されて、取り付けガタによる隙間が発生することがなく、円滑な路面走行が可能になる。

前記各辺４２の長さをＬ１とし、前記平面基板２０及び前記爪部４１の境界線２３における前記爪部の長さをＬ３としたときに、Ｌ３は、０．５×Ｌ１≦Ｌ３≦０．７×Ｌ１の範囲内であることが好ましい。すなわち、爪部４１は、各辺の半分までの爪長さに、長さＬ２の延長部４３を延長して形成したもので、延長部長さＬ２は、Ｌ１の０．２倍以下であることが好ましい。

図１０は、例えば正方形の平面基板２０の各辺２１ａ〜２１ｄに各辺２１ａ〜２１ｄと同じ長さで爪部４５を折り曲げ形成した別の実施形態の耕耘爪４６を示したものである。この実施形態の場合には、ハッチングで示す領域４７は回転方向Ｒ１遅れ側となり、耕耘機を浮き上がらせる力が生じ、耕耘の観点からは有害な部分となる。しかし、爪前半部による耕耘力と、爪後半部（ハッチング領域４７）による浮き上がり力とが同じになって両者がキャンセルされるので、軟弱地などの特殊用途で有効になる。この形態では、前記各辺の爪部４５の円弧部外周縁が連続して形成されており、前記回転軸心ＣＬ１を中心とする仮想円筒面に前記円弧部外周縁が全て同時に接しているため、１枚の耕耘爪４６で耕耘作業と円滑な移動とが可能である。

上記各実施形態では、正方形の平面基板２０を用いた耕耘爪１０，４０，４６を説明したが、正方形の他に、他の多角形状の平面基板を用いても本発明を実施することができる。平面基板の形状としては、三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形などの正多角形がある。図１１は正五角形の平面基板５０を有する耕耘爪５１であり、図１２は正六角形の平面基板５２を有する耕耘爪５３である。なお、爪部５４，５５の形状や形成方法は第１実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。

これら各実施形態においても、回転軸心を中心とする仮想円筒面２７に、各爪部５４，５５の円弧部外周縁５４ａ，５５ａが接している。そして、回転軸に取り付ける場合には、第１実施形態と同様であり、耕耘爪５１，５３を２枚一組で用いて、回転軸の軸方向から見て各爪部５１，５３の円弧部外周縁５４ａ，５５ａが円状に連続する。これにより、移動輪等を用いることなく耕耘の合間などの路面走行を円滑に行うことができる。また、正五角形平面基板５０の耕耘爪５１ではリード角度Ａ３は５４°となり、正六角形平面基板５２の耕耘爪５３ではリード角度Ａ３は６０°となる。リード角度Ａ３が大きくなっていくにつれて、耕起力Ｆ１と突き刺し力Ｆ２との変化幅が小さくなる。

また、平面基板の形状は、正多角形の他に、不等辺多角形であってもよい。例えば、図１３に示すような長方形の平面基板６０を有する耕耘爪６１や、図１４に示すような不等辺四角形の平面基板７０を有する耕耘爪７５であってもよい。

図１３に示すように、長方形の平面基板６０を有する耕耘爪６１では、短辺６０ａに形成される短辺爪部６５と、長辺６０ｂに形成される長辺爪部６６とは、それぞれ面積や取り付け角度Ａ２、リード角度Ａ３が違うため、土壌への食い込みよさや耕起力などを各爪部６５，６６に按分にして条件設定することができる。

図１４は、不等辺四角形の平面基板７０の各辺７０ａ〜７０ｄに各爪部７１〜７４を形成した耕耘爪７５を示したものである。この場合には、一番長い第１長辺７０ａの爪部７１の面積が大きくなり、リード角度Ａ３は小さく、取り付け角度Ａ２は大きくなる。また、リード角度Ａ３を各爪部７１〜７４で変えることができるので、土壌への食い込みよさや耕起力などを各爪部７１〜７４に按分して条件設定することできる。したがって、爪部７１〜７４の面積やリード角度Ａ３、取り付け角度Ａ２を各種設定することで、多様な土壌に対して最適な耕耘条件を設定することができるようになる。

図１５及び図１６は、図１〜図３に示す第１実施形態の１枚の平面基板２０の代わりに、２枚の平面基板部品７６，７７を重ね合わせて用いた他の実施形態の耕耘爪７８を示しており、第１実施形態と同様な機能の耕耘爪を提供することができる。この平面基板部品７６，７７では、回転軸を中心として点対称位置に１対の爪部７６ａ，７７ａが形成されている。これら１対の平面基板部品７６，７７は、爪部７６ａ，７７ａの取り付け方向がそれぞれ平面基板面に対して反対向きになっている。なお、幅を狭くしてリード角度を変えることにより、５角形や６角形やその他の多角形状の耕耘爪も同様にして重ね合わせて形成することができる。

図１７は、星型の平面基板８０の一つ置きの各辺８０ａ〜８０ｄに対し、爪部８１を折り曲げ形成した耕耘爪８２を示している。この実施形態では、リード角度Ａ３や爪部８１の長さＬ３の変更が容易であり、多種多様な土壌に対応してピンポイント的に効率の良い耕耘爪を提供することができる。もちろん、不等辺星形の平面基板とすることもできる。

以下、図４を参照して第１実施形態における実施例について説明する。
各部の寸法を下記のようにして耕耘爪１０を構成した。
仮想円筒面２７の直径Ｄ：２８０ｍｍ
爪部の耕耘幅Ｗ：６０ｍｍ
爪部の取り付け角度Ａ２：１２５°
爪部のリード角度Ａ３：４５°

取り付ける耕耘機の大小にもよるが、本発明の耕耘爪１０が用いられる最適な耕耘機は、ロータリーが走行輪も兼ねる小型のものであり、この場合の仮想円筒面の直径Ｄは、２８０ｍｍ以下が多い。なお、仮想円筒面の直径Ｄは、ロータリーにより走行を可能にする小型耕耘機の場合に、２５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲内が好ましい。

爪部２２Ａ，２２Ｂの耕耘幅Ｗは、例えば耕耘機の耕耘幅を６００ｍｍとし、中央の動力伝達部の耕耘不可幅１００ｍｍとすると、５００ｍｍが耕耘負担幅となる。これを４個の耕耘爪で分担するから、耕耘爪１個当たりの耕耘幅は１２５ｍｍとなる。これに取り付け隙間５ｍｍを考慮に入れると、実際の爪部の耕耘幅Ｗは、Ｗ＝（１２５−５）／２＝６０ｍｍとなる。

爪部２２Ａ，２２Ｂの爪部高さＲは、（Ｄ／２）−（Ｄ／２）・cos ４５°≒１４０−９９＝４１（ｍｍ）である。したがって、取り付け角度Ａ２は、９０°＋arctan（４１／６０）≒１２５°となる。本願の耕耘爪１０は、土をよく耕起（掘り起こし）させ、土を反転させ、土を後方・側方に安定して良く飛ばすことである。したがって、爪の取り付け角度Ａ２は、１１０°≦Ａ２≦１４０°の範囲が良く、より好ましくは１１５°≦Ａ２≦１３５°の範囲である。

なお、爪部２２Ａ，２２Ｂの取り付け角度Ａ２は、１１０°未満にすると、爪部２２Ａ，２２Ｂの展開幅Ｔが小さくなる。すなわち、爪部２２Ａ，２２Ｂの面積が小さくなり、耕起土量が減少し好ましくない。また、側方への反転土量も減少し、好ましくない。また、爪部２２Ａ，２２Ｂの取り付け角度Ａ２が１４０°を超えると、爪部２２Ａ，２２Ｂの展開幅Ｔが大きくなり、爪部の面積は増すが、耕耘土量、反転土量（後方、側方）ともに減少する。なお、この爪部２２Ａ，２２Ｂの取り付け角度Ａ２は平面基板が５角形や六角形などの場合には、当然のことながら、変更される。

爪部２２Ａ，２２Ｂのリード角度Ａ３は、本実施形態のように正方形の場合には、４５°となる。この他に、五角形の場合には５４°となり、六角形の場合には６０°、三角形の場合には３０°となる。このリード角度Ａ３は大きくなると、例えば９０°近くになると、単に土を力Ｆ０でならすだけであり、耕耘する作用が弱くなり好ましくない。逆に、リード角度Ａ３が小さくなり、例えば０°近くになると、爪先を横に滑らす力Ｆ０は最大となるが、半径方向の力が「０」となり、やはり耕耘する作用が弱くなる。爪のリード角度Ａ３は、基本設計によりほぼ決まってくる値であり、土質、目的などにより、条件範囲内で決定される。リード角度Ａ３の好ましい範囲は３０°≦Ａ３≦６０°である。なお、リード角度Ａ３が３０°未満であると、爪部が取付フランジと干渉して好ましくない。また、６０°を超えると耕耘効率が低下して好ましくない。

Ａ１ ずらし角度
Ａ２ 取り付け角度（折り曲げ角度）
Ａ３ リード角度
１０ 耕耘爪
１２ ロータリー耕耘機
１４ 回転軸
１４ａ 取付フランジ
１４ｂ 取付ネジ孔
１６ 動力伝達部
２０ 平面基板
２０ａ 第１面
２０ｂ 第２面
２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ 角部
２２ 爪部
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ 辺
２２，２２Ａ，２２Ｂ 爪部
２３ 境界線（折り曲げ線）
２４ 取付部
２６ 取付孔
２７ 仮想円筒面
２８ 取付ネジ孔
２９ 円弧部外周縁
３０ 取付ネジ
３１ 楕円
３２ ナット
３４ 延長部

Claims (3)

1. 耕耘機の回転軸に、複数枚１組で回転方向に角度をずらして取り付けられる耕耘爪であって、
   中心に前記回転軸への取付部が形成された多角形の平面基板と、
   前記平面基板の外周各辺に、前記平面基板に対する取り付け角度Ａ２を鈍角として、第１面及びこの第１面とは反対側の第２面のいずれかに向けて取り付けられ、回転方向先端が鋭角に形成されている平面の爪部とを備え、
   前記回転軸の軸心を中心とする仮想円筒面に、前記爪部の円弧部外周縁が接するように、前記爪部の展開状態において該円弧部外周縁が前記仮想円筒面に対応する楕円弧で形成されており、
   前記回転軸の軸心から見たときに、前記各爪部の円弧部外周縁によって円が形成されることを特徴とする耕耘爪。
2. 前記平面基板の第１角部を起点とし、前記回転軸を中心として前記起点から回転方向後方に向かって次の第２角部までの第１辺に、前記起点から該第１辺のほぼ中央部までの位置に、前記平面基板の第１面に対して前記取り付け角度Ａ２で形成される第１爪部と、
   前記第２角部を起点とし、前記回転軸を中心として前記起点から回転方向後方に向かって次の第３角部までの第２辺に、前記起点から該第２辺のほぼ中央部までの位置に、前記第１面とは反対側の面である第２面に対して前記取り付け角度Ａ２で形成される第２爪部と、
   以下、残りの各辺に対して、交互に形成され前記第１爪部と同じ形状の奇数順位爪部、及び前記第２爪部と同じ形状の偶数順位爪部とから、前記爪部が構成されていることを特徴とする請求項１記載の耕耘爪。
3. 前記爪部は、前記起点から前記円弧部外周縁が始まることを特徴とする請求項２記載の耕耘爪。

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