JP2006311827A

JP2006311827A - 刈払機

Info

Publication number: JP2006311827A
Application number: JP2005136495A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Suzuki; 敏行鈴木; Kenichi Yoshida; 賢一吉田
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2006-11-16

Abstract

【課題】刈払機をその使用環境に応じてエンジンと電動モータのいずれをも動力源として駆動し得るようにする。
【解決手段】刈払機本体としての操作アーム１０内に回転自在に装着された従動軸の先端にはカッター１３が連結され、他端には従動側ジョイント１６が固定され、従動側ジョイント１６にはエンジン１７のエンジン出力側ジョイント３４と電動モータ１８のモータ出力側ジョイント４２の何れもが選択的に着脱自在に装着される。従動軸の後端には従動側クラッチ部材としてクラッチドラムが固定され、エンジン１７の出力軸と電動モータ１８の出力軸には、それぞれ駆動側クラッチ部材としてのクラッチシューが装着されており、従動側ジョイント１６がエンジン出力側ジョイント３４またはモータ出力側ジョイント４２に締結されると、クラッチドラムとクラッチシューとにより遠心クラッチが形成される。
【選択図】図１

Description

本発明はエンジンと電動モータのいずれをも動力源としてカッターを駆動し得るようにした刈払機に関する。

田畑の畦道の雑草、山林などの下草や牧草などを刈り取るために草刈機とも言われる刈払機が使用されている。刈払機には、操作アームの先端にカッターを取り付け、後端に動力源を取り付けるようにしたアーム連結タイプと、動力源の出力軸に直接カッターを取り付けるようにした直動タイプとがあり、動力源としてはエンジンを使用する場合と電動モータを使用する場合とがある。

電動モータを動力源とする刈払機としては、例えば特許文献１に記載されるように、操作アームの先端に電動モータを装着し、電動モータのシャフトにカッターを直接取り付けるようにした直動タイプが多い。また、エンジンを動力源とする刈払機としては、例えば特許文献２に記載されるように、操作アームの先端側にカッターを配置し他端側にエンジンを配置するようにしたアーム連結タイプが多い。

操作アームの先端側にカッターを取り付け、他端側にエンジンを取り付けるようにしたアーム連結タイプには、エンジンを背負い架台に搭載するようにした背負い式、操作アームに取り付けられたループ状のベルトを肩に掛けるようにした肩掛け式、および操作アームに取り付けられたハンドルを手に持って操作するようにしたハンドル式等があり、ハンドルにはループハンドルと両手ハンドルがある。
実開平５−２６２０号公報特開２００４−８０５４号公報

電動モータを動力源とする刈払機には、電源コネクタを商用電源端子に接続して使用される電源接続式と、バッテリを搭載するバッテリ搭載式とがあり、電源接続式のものでは使用場所から比較的近い箇所に商用電源端子が存在する場合に使用することができるが、電源端子が存在しない場所ではそのまま使用することができず、使用するには発電機が必要となる。一方、バッテリ搭載式の刈払機ではバッテリ容量に限りがあるので、バッテリを交換あるいは充電する作業が必要である。これに対し、エンジンを動力源とする刈払機は、使用場所から比較的近い箇所に商用電源端子が存在しない場合にも使用することができ、また、燃料を補充することにより長時間作業することができるという利点があるが、作業時のエンジン騒音がモータ駆動の場合よりも大きくなる。

このように、電動モータ式の刈払機は、大きな騒音を発生することはないが、商用電源を使用する場合には使用場所が制限され、バッテリを使用する場合にはこれを交換または充電する作業が必要となる。これに対し、エンジン式の刈払機は、山林の下草や牧草を刈り取る際のように電源端子が近くにない場合にも長時間の使用が可能であるが、家屋密集地域における雑草刈り取り作業を行う際には近隣の居住者にも騒音が伝わることになる。刈払機の使用者は使用環境に応じて電動式とエンジン式のいずれかを選択しているが、駆動源によって使用環境が制限されることになる。

本発明の目的は、刈払機をその使用環境に応じてエンジンと電動モータのいずれをも動力源として駆動し得るようにすることにある。

本発明の刈払機は、一端にカッターが連結される従動軸を回転自在に刈払機本体に装着し、エンジンに設けられるエンジン出力側ジョイントと、電動モータに設けられるモータ出力側ジョイントとのいずれもが選択的に着脱自在に装着される従動側ジョイント部を前記刈払機本体に設け、前記エンジン出力側ジョイントと前記モータ出力側ジョイントとのいずれをも選択的に前記従動側ジョイントに締結する締結部材を前記従動側ジョイントに装着し、前記電動モータの出力軸に設けられた駆動側クラッチ部材と前記エンジンの出力軸に設けられた駆動側クラッチ部材とのいずれもが選択的に組み付けられて遠心クラッチを構成する従動側クラッチ部材を前記従動軸に設け、前記エンジン出力側ジョイントまたは前記モータ出力側ジョイントに前記従動側ジョイントが締結されたときに前記駆動側クラッチ部材と前記従動側クラッチ部材とにより前記遠心クラッチが形成されることを特徴とする。

本発明の刈払機は、長手方向中央部に作業者により把持されるハンドルが設けられた中空棒からなる操作アームにより前記刈払機本体を形成することを特徴とする。

本発明の刈払機は、前記従動側クラッチ部材をクラッチドラムにより構成し、前記駆動側クラッチ部材を遠心力により前記クラッチドラムの内周面に押し付けられるクラッチシューにより構成することを特徴とする。

本発明の刈払機は、前記従動軸の他端に前記クラッチドラムを固定し、前記エンジンの出力軸と前記電動モータの出力軸とに前記クラッチシューを装着することを特徴とする。

本発明によれば、刈払機本体にエンジンと電動モータとのいずれかを選択的に装着することができるので、刈払機のカッターをエンジンで駆動することができるとともに電動モータにより駆動することができる。したがって、それぞれアタッチメントとしてのエンジンと電動モータとを用意しておくことにより、刈り取り作業の使用環境に応じて刈払機をエンジン駆動式とモータ駆動式とのいずれとしても使用することができる。また、刈払機本体とエンジンまたは電動モータとをセットとして購入した使用者は、付加的に電動モータまたはエンジンを購入することにより刈払機を電動式からエンジン駆動式またはエンジン駆動式から電動式に切り換えることができる。

刈払機本体をハンドルが設けられた操作アームとすることにより、作業者が操作アームを手動操作して刈り取り作業を行うことができる。刈払機としては、背負い式または肩掛け式とすることもできる。

また、本発明によれば、刈払機本体をエンジンや電動モータから取り外したときには、遠心クラッチを構成する駆動側クラッチ部材と従動側クラッチ部材とは外部に露出するので、遠心クラッチのメンテナンスや駆動側クラッチ部材や従動側クラッチ部材の交換作業を容易に行うことができる。遠心クラッチとしては、クラッチドラムと遠心力によりクラッチドラムの内周面に押し付けられるクラッチシューとにより構成されるものを用いることができる。従動軸にクラッチドラムを固定し、エンジンや電動モータにクラッチシューを装着するようにすると、クラッチシューを交換することなく、クラッチドラムに対するクラッチシューの押し付け力や摩擦係数等をエンジンと電動モータとで相違した設定とすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である刈払機を示す斜視図であり、図１（Ａ）は刈払機本体にエンジンを装着した状態を示し、図１（Ｂ）は刈払機本体に電動モータを装着した状態を示す。図２は図１（Ａ）に示す刈払機の一部を示す拡大断面図であり、図３は図１（Ｂ）に示す刈払機の一部を示す拡大断面図である。

図１に示す刈払機はアーム連結タイプであり、刈払機本体としての操作アーム１０を有し、操作アーム１０は中空棒状の部材により構成されており、内部には図２、図３に示すように従動軸１１が回転自在に装着されている。操作アーム１０の先端にはホルダ１２が取り付けられ、このホルダ１２には外周面に多数の鋸刃状の刃部が形成された円板状の金属製のカッター１３が回転自在に取り付けられており、カッター１３は従動軸１１の先端に傘歯車対（図示省略）を介して連結されている。操作アーム１０の先端部にはカッター１３の一部を覆うようにカバー１４が取り付けられ、作業の安全が図られている。なお、カッター１３としては、図示する円板状の金属製のものに代えて、回転中心から放射状に延びる複数本の紐からなるカッターを用いるようにしても良い。

操作アーム１０の長手方向中央部分には２つのハンドル１５が取り付けられており、作業者はハンドル１５を両手で把持することにより、草の刈り取り作業を行うことができる。なお、図示する場合には操作アーム１０に２つのハンドル１５を取り付けることにより刈払機は両手ハンドル式となっているが、これに代えてループハンドル式としても良く、操作アーム１０にループ状の肩掛け用のベルトを取り付けて刈払機を肩掛け式としても良い。

操作アーム１０の後端には刈払機側のジョイントつまり従動側ジョイント１６が取り付けられており、操作アーム１０は従動側ジョイント１６の部分で、図１（Ａ）に示すようにエンジン１７と、図１（Ｂ）に示すように電動モータ１８とのいずれもが選択的に着脱自在に装着されるようになっている。

図４（Ａ）はエンジンの詳細を示す正面図であり、図４（Ｂ）は同図（Ａ）に示すエンジンの側面図であり、図５（Ａ）は電動モータの詳細を示す正面図であり、図５（Ｂ）は同図（Ａ）に示す電動モータの側面図である。また、図６は図５に示す電動モータへのバッテリの装着手順を示す説明図である。

図４に示すように、エンジン１７としては４サイクルの単気筒ガソリンエンジンが用いられ、エンジンカバー２１内には図２に示すクランク軸からなるエンジン出力軸２２を回転自在に支持するクランクケース、およびクランクケースに取り付けられピストンが往復動自在に装着されるシリンダ等のエンジン構成部材（図示省略）が組み込まれており、燃料タンク２３内のガソリンを燃料としてエンジン出力軸２２が回転駆動される。図２に示すように、出力軸２２には冷却ファン２４が取り付けられており、エンジン１７が作動するとエンジン１７を冷却する冷却風が発生する。出力軸２２を手動で回転させてエンジンを始動させるためにリコイルスタータが設けられており、図４（Ｂ）に示すようにリコイルノブ２５を引っ張ることによりエンジン１７を始動させることができる。

一方、図５に示すように、電動モータ１８は略六角柱形状のモータケース２６を有し、このモータケース２６には図３に示すアマチュアシャフトからなるモータ出力軸２７が回転自在に支持され、モータケース２６内にはモータ出力軸２７に固定されるアーマチュアやアーマチュアに対向するマグネット等のモータ構成部材（図示省略）が組み込まれている。また、電動モータ１８の外周部にはバッテリ２８が装着されており、このバッテリ２８は例えばリチウムイオン電池などの充電式となっており、電動モータ１８はこのバッテリ２８から供給される電力により駆動される。

図５に示すように、バッテリ２８はモータケース２６の外周部に沿うように、軸方向に垂直な断面が略Ｖ字形に形成されており、バッテリ２８の内側の側面はモータケース２６の３つの下面に対向し、外側の側面はモータケース２６の両側面に連なるように形成されている。図６に示すように、バッテリ２８のＶ字形の両先端部分つまり内側の側面と外側の側面との境界部分には、軸方向に延びる係合溝２８ａが形成されており、これらの係合溝２８ａに係合する係止部としての一対のレール部２６ａがモータケース２６の両側面の下端部に出力軸２７と平行に延びて形成されている。モータケース２６のレール部２６ａにバッテリ２８の係合溝２８ａを係合させて係合溝２８ａの端部に形成されたストッパ３１がレール部２６ａの端部に当接するまでバッテリ２８を電動モータ１８に対して軸方向にスライドさせると、バッテリ２８は電動モータ１８の外周部に装着される。バッテリ２８が電動モータ１８に装着されると、電動モータ１８に設けられた電源端子（図示省略）にバッテリ２８の給電端子（図示省略）が接続されてバッテリ２８から電動モータ１８に駆動電流が供給される。また、バッテリ２８を装着時とは逆方向にスライドさせることにより、電動モータ１８からバッテリ２８を取り外すことができる。このように、バッテリ２８は電動モータ１８の外周部にスライド式に着脱自在に装着され、バッテリ２８を充電する際にはバッテリ２８は電動モータ１８から取り外されて図示しない充電器により充電される。

このように、この刈払機では、電動モータ１８を駆動するバッテリ２８を電動モータ１８の外周部に着脱自在に装着するようにしたので、電動モータ１８からバッテリ２８を取り外して充電することができ、バッテリ２８の充電作業を容易にすることができる。また、電動モータ１８の外周部に出力軸２７の軸方向に沿ってスライド式にバッテリ２８を装着するようにしたので、バッテリ２８が装着されても電動モータ１８の重心位置は従動軸１１に対して軸方向へ変化せず、刈払機の操作性を高めることができる。さらに、バッテリ２８を電動モータ１８の外周部に沿う断面略Ｖ字形に形成したので、バッテリ２８の重心位置と電動モータ１８の重心位置とを径方向に近づけて刈払機の操作性をさらに高めることができる。

図７（Ａ）は従動側ジョイントの詳細を示す正面図であり、図７（Ｂ）は同図（Ａ）に示す従動側ジョイントの側面図である。図７に示すように、従動側ジョイント１６は操作アーム１０よりも大径のカップ状に形成され、操作アーム１０の後端部に固定されており、その開口端には正方形状のフランジ部１６ａが設けられている。フランジ部１６ａの４隅には、それぞれ取付孔１６ｂが形成されており、これらの取付孔１６ｂには締結部材としてのボルト３２が装着つまり挿通されるようになっている。また、図７（Ａ）に示すように、従動側ジョイント１６の内部には従動側クラッチ部材としてのクラッチドラム３３が組み込まれており、図２に示すように、このクラッチドラム３３は従動軸１１に固定され、クラッチドラム３３が回転すると従動軸１１も回転する。

図４（Ａ）に示すように、エンジンカバー２１にはエンジン出力側ジョイント３４が設けられ、エンジン出力側ジョイント３４には４つのねじ孔３４ａが形成されており、従動側ジョイント１６はフランジ部１６ａに装着されたボルト３２がこれらのねじ孔３４ａにねじ結合されることにより、エンジン出力側ジョイント３４に締結される。また、エンジン出力軸２２の先端部には駆動側クラッチ部材としての一対のクラッチシュー３５が設けられ、これらのクラッチシュー３５はエンジン出力側ジョイント３４に組み込まれており、図２に示すように、従動側ジョイント１６がエンジン出力側ジョイント３４に締結されたときには、これらのクラッチシュー３５がクラッチドラム３３に組み付けられて従動軸１１とエンジン出力軸２２との間に遠心クラッチ３６が構成される。

図８は図２における横断面図であり、エンジン出力側ジョイント３４にはエンジン出力軸２２に固定される円盤状の回転板３７が設けられ、クラッチシュー３５は回転板３７にピン３８により揺動自在に装着されており、それぞれのクラッチシュー３５の間には引っ張りコイルばね４１が装着され、この引っ張りコイルばね４１によりクラッチシュー３５には摩擦接触部３５ａがクラッチドラム３３の内周面から離れる方向のばね力が加えられている。エンジン１７の回転数が上昇すると、クラッチシュー３５は遠心力により引っ張りコイルばね４１のばね力に抗して拡開し、クラッチドラム３３の内周面に押し付けられてクラッチドラム３３と連結される。これにより、エンジン出力軸２２は遠心クラッチ３６を介して従動軸１１と直結状態とされる。リコイルノブ２５を引っ張ってエンジン１７を始動させるときには、遠心クラッチ３６が開放状態となっているので、リコイルノブ２５には大きな抵抗力が加わることなく、容易にエンジン１７を始動させることができる。

このように、操作アーム１０に設けられる従動側ジョイント１６をエンジン１７に設けられるエンジン出力側ジョイント３４に締結すると、図１（Ａ）に示すように刈払機本体としての操作アーム１０にエンジン１７を装着することができる。また、従動側ジョイント１６をエンジン出力側ジョイント３４に締結すると、エンジン出力軸２２はクラッチドラム３３とクラッチシュー３５とを備えた遠心クラッチ３６を介して従動軸１１と連結されるので、刈払機はエンジン１７を動力源としてカッター１３を回転駆動して草を刈り取ることができる。

図５（Ａ）に示すように、モータケース２６にはモータ出力側ジョイント４２が設けられており、モータ出力側ジョイント４２には４つのねじ孔４２ａが形成されており、従動側ジョイント１６はフランジ部１６ａに装着されたボルト３２がねじ孔４２ａにねじ結合されることにより、モータ出力側ジョイント４２に締結される。また、モータ出力軸２７の先端部には駆動側クラッチ部材としての一対のクラッチシュー４３が設けられ、これらのクラッチシュー４３はモータ出力側ジョイント４２に組み込まれており、図３に示すように、従動側ジョイント１６がモータ出力側ジョイント４２に締結されたときには、これらのクラッチシュー４３がクラッチドラム３３に組み付けられて従動軸１１とモータ出力軸２７との間に遠心クラッチ４４が構成される。

モータ出力側ジョイント４２に設けられるクラッチシュー４３は、モータ出力軸２７に固定される回転板４５にピン（図示省略）により揺動自在に装着され、それぞれのクラッチシュー４３の間には引っ張りコイルばね４６が装着され、この引っ張りコイルばね４６によりクラッチシュー４３には摩擦接触部４３ａがクラッチドラム３３の内周面から離れる方向のばね力が加えられている。電動モータ１８の回転数が上昇すると、クラッチシュー４３は遠心力により引っ張りコイルばね４６のばね力に抗して拡開し、クラッチドラム３３の内周面に押し付けられてクラッチドラム３３と連結される。これにより、モータ出力軸２７は遠心クラッチ４４を介して従動軸１１と直結状態とされる。カッター１３とカバー１４との間に草が絡まってバッテリ２８から駆動電流が供給された状態のまま電動モータ１８の回転数が低下したときには、クラッチドラム３３に対するクラッチシュー４３の係合が解除され、電動モータ１８に過電流が流れることが防止される。

このように、従動側ジョイント１６をモータ出力側ジョイント４２に締結すると、図１（Ｂ）に示すように刈払機本体としての操作アーム１０に電動モータ１８を装着することができる。また、従動側ジョイント１６をモータ出力側ジョイント４２に締結すると、モータ出力軸２７はクラッチドラム３３とクラッチシュー４３とを備えた遠心クラッチ４４を介して従動軸１１と連結されるので、刈払機は電動モータ１８を動力源としてカッター１３を回転駆動して草を刈り取ることができる。なお、図２、図３に示す符号４７はゴム製のシール部材である。

このような構成により、本発明の刈払機は、１つの操作アーム１０に対して、エンジン１７と電動モータ１８のいずれをも作業者が選択的に装着することができるので、刈払機本体つまり操作アーム１０と、それぞれアタッチメントとしてのエンジン１７と電動モータ１８とを用意しておくことにより、刈り取り作業の使用環境に応じて刈払機をエンジン駆動式とモータ駆動式とのいずれとしても使用することができる。例えば、静粛性が要求されない場所ではエンジン１７を駆動源として刈り取り作業を行うことができ、静粛性が要求される場所では電動モータ１８を駆動源として刈り取り作業を行うことができ、使用者は使用環境に応じて駆動源を選択することができる。また、操作アーム１０とエンジン１７とをセットとして購入した使用者は、付加的に電動モータ１８を購入することにより刈払機を電動式に切り換えることができる。

また、この刈払機では、刈払機本体としての操作アーム１０をエンジン１７や電動モータ１８から取り外したときには、遠心クラッチ３６，４４を構成するクラッチドラム３３やクラッチシュー３５，４３は外部に露出するので、遠心クラッチ３６，４４のメンテナンスやクラッチシュー３５，４３の交換作業等を容易に行うことができる。また、従動軸１１にクラッチドラム３３を固定し、エンジン１７や電動モータ１８側にクラッチシュー３５，４３を装着するようにしたので、クラッチシュー３５，４３を交換することなく、クラッチドラム３３に対するクラッチシュー３５，４３の押し付け力や摩擦係数等をエンジン１７と電動モータ１８とで相違した設定とすることができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、特許文献１に記載されるように、操作アーム１０つまり操作桿の先端に駆動源とこれにより駆動されるカッターとを装着するようにした直動タイプの刈払機にもこの発明を適用することができ、その場合には操作アーム１０の先端に取り付けられたハウジングの中にエンジンと電動モータとを選択して装着することになる。さらに、走行台車に駆動源とカッターとを装着するようにしたタイプの刈払機に対しても同様にして、この発明を適用することができる。

また、締結部材としては図１に示す構造に限られず、従動側ジョイント１６をエンジン出力側ジョイント３４とモータ出力側ジョイント４２とのいずれにも選択的に締結することができるものであれば良い。例えば、従動側ジョイント１６に揺動自在に装着されるリンクの先端に爪部を有するレバーを揺動自在に装着し、レバーに設けられる爪部が係合する突起をエンジン出力側ジョイント３４やモータ出力側ジョイント４２に形成するようにしてもよい。また、従動側ジョイント１６の外側にスリーブを回転自在に装着し、スリーブの内周面に形成された雌ねじとねじ結合する雄ねじをエンジン出力側ジョイント３４やモータ出力側ジョイント４２に設けるようにしてもよい。

本発明の一実施の形態である刈払機を示す斜視図であり、（Ａ）は刈払機本体にエンジンを装着した状態を示し、（Ｂ）は刈払機本体に電動モータを装着した状態を示す。図１（Ａ）に示す刈払機の一部を示す拡大断面図である。図１（Ｂ）に示す刈払機の一部を示す拡大断面図である。（Ａ）はエンジンの詳細を示す正面図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）に示すエンジンの側面図である。（Ａ）は電動モータの詳細を示す正面図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）に示す電動モータの側面図である。図５に示す電動モータへのバッテリの装着手順を示す説明図である。（Ａ）は従動側ジョイントの詳細を示す正面図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）に示す従動側ジョイントの側面図である。図２における横断面図である。

符号の説明

１０操作アーム（刈払機本体）
１１従動軸
１３カッター
１５ハンドル
１６従動側ジョイント
１７エンジン
１８電動モータ
２２エンジン出力軸
２７モータ出力軸
３２ボルト（締結部材）
３３クラッチドラム（従動側クラッチ部材）
３４エンジン出力側ジョイント
３５クラッチシュー（駆動側クラッチ部材）
３６遠心クラッチ
４２モータ出力側ジョイント
４３クラッチシュー（駆動側クラッチ部材）
４４遠心クラッチ

Claims

一端にカッターが連結される従動軸を回転自在に刈払機本体に装着し、
エンジンに設けられるエンジン出力側ジョイントと、電動モータに設けられるモータ出力側ジョイントとのいずれもが選択的に着脱自在に装着される従動側ジョイント部を前記刈払機本体に設け、
前記エンジン出力側ジョイントと前記モータ出力側ジョイントとのいずれをも選択的に前記従動側ジョイントに締結する締結部材を前記従動側ジョイントに装着し、
前記電動モータの出力軸に設けられた駆動側クラッチ部材と前記エンジンの出力軸に設けられた駆動側クラッチ部材とのいずれもが選択的に組み付けられて遠心クラッチを構成する従動側クラッチ部材を前記従動軸に設け、
前記エンジン出力側ジョイントまたは前記モータ出力側ジョイントに前記従動側ジョイントが締結されたときに前記駆動側クラッチ部材と前記従動側クラッチ部材とにより前記遠心クラッチが形成されることを特徴とする刈払機。
請求項１記載の刈払機において、長手方向中央部に作業者により把持されるハンドルが設けられた中空棒からなる操作アームにより前記刈払機本体を形成することを特徴とする刈払機。
請求項１または２記載の刈払機において、前記従動側クラッチ部材をクラッチドラムにより構成し、前記駆動側クラッチ部材を遠心力により前記クラッチドラムの内周面に押し付けられるクラッチシューにより構成することを特徴とする刈払機。
請求項３記載の刈払機において、前記従動軸の他端に前記クラッチドラムを固定し、前記エンジンの出力軸と前記電動モータの出力軸とに前記クラッチシューを装着することを特徴とする刈払機。