JP2007098913A - チェーンソー - Google Patents

Abstract

【課題】電気ブレーキを用いずにチェーンの制動時間を効果的に短縮する。
【解決手段】スピンドル７に遠心クラッチ１８を外装し、スプロケット１３に、遠心クラッチ１８側にカム歯２７を形成したカム１１と、遠心クラッチ１８の錘部材１９が当接可能な連結体２１とを一体に設けて、遠心クラッチ１８におけるカム１１との対向面に同形状のカム歯２７を形成し、スピンドル７の外周面に、スピンドル７の軸方向から所定のリード角で傾斜する案内溝２４を、遠心クラッチ１８の内周面に連結溝２３を設けて両溝間にスチールボール２５を嵌合させ、遠心クラッチ１８とワッシャー２２との間に、遠心クラッチ１８をカム１１から離れる方向へ付勢するコイルバネ２６を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータを内蔵するハウジングにガイドバーを設け、そのガイドバーに沿ってチェーンを回転させて被切断材の切断を行うチェーンソーに関する。

チェーンソーは、トリガのＯＮ操作で駆動するモータを備えたハウジング内に、モータの駆動で回転するスピンドルを横向きに軸支し、ハウジングの側方に、スピンドルの回転によって回転するスプロケットと、前方へ突出する平板状のガイドバーとを備えて、スプロケットとガイドバーとの間にチェーンを張設している。よって、スプロケットの回転によってチェーンをガイドバーの周縁に沿って回転させることで、丸太等の被切断材の切断が可能となる。
このようなチェーンソーにおいては、トリガをＯＦＦ操作してモータへの通電を停止させた後、慣性によるチェーンの回転を放置すると、被切断材を傷つけたり、作業性が悪くなったりすることから、モータの駆動回路にブレーキ巻線を有するブレーキ回路を併設し、そのブレーキ回路をトリガＯＦＦ時に閉成させてモータに逆電流を流して制動をかけるようにしたいわゆる電気ブレーキがよく用いられている。

しかし、電気ブレーキのみでは、トリガをＯＦＦ操作したタイミングと同時にチェーンが停止するには至らず、若干の制動時間が生じてしまう。そこで、本件出願人は、特許文献１において、スプロケットに第１カムを一体に設ける一方、スピンドルに、第１カムと噛合可能な第２カムを別体回転且つ第１カム側へ付勢して設け、スピンドルの外周面に、傾斜部分と周方向への係止部分とからなる案内溝を、第２カムの内周面に、軸方向の連結溝を夫々設けて両溝に跨ってスチールボールを嵌合させるクラッチ機構の発明を提供している。このクラッチ機構によれば、スピンドルの始動回転時には、第２カムとの間に生じる回転差で第２カムを前進させて第１カムと噛合させ、電気ブレーキによるスピンドルの制動時には、第２カムに対してスピンドルが遅れる回転差で第２カムを後退させ、係止部分への到達で第１カムとの連結を解除するものとなり、電気ブレーキ単独による制動時間よりもチェーンの制動時間を短縮できる。

特開２００４−３１４４５２号公報

ところが、この発明では、クラッチ機構の作動に電気ブレーキが必要不可欠となるため、電気ブレーキが作動不良を起こすとクラッチ機構は作動せず、制動時間の短縮化が得られないという問題があった。また、逆電流用のブレーキ巻線がモータに必要となるため、その分モータの小型化が阻害されて全体の大型化に繋がる上、モータの主巻線を十分確保できず最大出力に制約を受けることにもなってしまう。

そこで、本発明は、このようなクラッチ機構を利用したものであっても、電気ブレーキを必要とすることなくチェーンの制動時間を効果的に短縮でき、コンパクト化や最大出力の増大も期待できるチェーンソーを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、スピンドルに、スピンドルの回転によって放射方向へ錘部材を突出させる遠心クラッチを外装する一方、スプロケットに、遠心クラッチ側に第１カム歯を形成したカムと、遠心クラッチの外周側に突出し、錘部材が突出時に当接可能な連結体とを一体に設けて、遠心クラッチにおけるカムとの対向面に、第１カム歯と噛合可能な第２カム歯を形成し、スピンドルの外周面と遠心クラッチの内周面との何れか一方に、スピンドルの軸方向から所定のリード角で傾斜する案内溝を、他方に、案内溝に嵌合する連結部を夫々設ける一方、遠心クラッチをカムから離れる方向へ付勢する付勢手段を設けて、
モータの起動時には、スピンドルと遠心クラッチとの間に生じた回転差により、遠心クラッチをカム側へ移動させてカム歯同士を噛合させると共に、スピンドルの回転に伴う遠心クラッチの錘部材の突出によって遠心クラッチを連結体と一体化させることで、スプロケットをスピンドルと一体回転させ、駆動状態からモータへの通電を停止させた際には、スピンドルの回転低下によって遠心クラッチの錘部材を連結体から離反させると共に、付勢手段によって遠心クラッチをカムから離反させることで、スピンドルとスプロケットとの一体回転を遮断するようにしたことを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、クラッチ動作の信頼性を高めるために、カムの第１カム歯と遠心クラッチの第２カム歯との少なくとも一方に、カムと遠心クラッチとの回転差に伴う他方のカム歯との干渉によって互いを離反方向へ押圧する傾斜面を設けたものである。

請求項１に記載の発明によれば、電気ブレーキを設けなくてもチェーンの制動時間を効果的に短縮可能となる。特に、遠心クラッチの採用によってスピンドルからカム側への回転伝達とその遮断とが安定且つ確実に行われる。また、電気ブレーキが不要となることで、同じ出力ではモータの小型化が達成されて全体のコンパクト化に繋がり、同じ大きさではブレーキ巻線を設けない分モータの主巻線を十分確保できて最大出力をアップさせることができる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、モータへの通電停止時のカムと遠心クラッチとの離反が確実に行われ、クラッチ動作の信頼性が高まる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、チェーンソーの一例を示す一部縦断面図、図２（Ａ）は一部横断面図である。チェーンソー１は、ハウジング２内に、モータ３を前向き（図１，２の右側を前方とする）に収容し、その出力軸４の前方に、ボールベアリング５，６によってスピンドル７を出力軸４と直交する横向きに軸支して、出力軸４とスピンドル７とに夫々固着したベベルギヤ８，９同士を噛合させることで、出力軸４の回転をスピンドル７へ伝達可能としている。また、スピンドル７におけるベベルギヤ９と反対側の端部は、ハウジング２を貫通して側方へ突出しており、その突出端部１０には、内側（ボールベアリング６側）にフランジ１２を延設した筒状のカム１１が別体回転可能に外装されており、カム１１には、スプロケット１３が直交状で一体回転可能に固着されている。このスプロケット１３の前方でハウジング２の側面には、固定ボルト１４によって平板状のガイドバー１５が前方への突出姿勢で固定されて、スプロケット１３とガイドバー１５の周縁との間に、無端状のチェーン１６が張設されている。よって、スプロケット１３が回転すると、チェーン１６はガイドバー１５の周縁に凹設した溝１７に沿って回転することになる。

一方、スピンドル７におけるカム１１とボールベアリング６との間には、カム１１のフランジ１２よりも大径円盤状の遠心クラッチ１８が、スピンドル７と同軸で直交状に外装されている。この遠心クラッチ１８は、外周に放射方向へ移動可能に連結した３つの錘部材１９，１９・・を、連結バネ２０，２０・・によって周方向で互いに連結することで収縮方向へ付勢した周知の形態で、カム１１におけるフランジ１２とスプロケット１３との間には、内側への開口が遠心クラッチ１８の外径よりもやや大きい内径を有して遠心クラッチ１８を常態（モータ３の停止時）で非接触で覆う皿状の連結体２１が、一体回転可能に嵌着されている。２２は、フランジ１２と連結体２１との間に挟持固定されたワッシャーである。

遠心クラッチ１８の内周面には、ボールベアリング６側が開放する軸方向の連結溝２３，２３・・が、周方向へ均等に３箇所凹設されている。一方、スピンドル７の外周面には、スピンドル７の軸心から所定のリード角で傾斜する案内溝２４，２４・・が、同じく周方向へ均等に３箇所凹設されて、夫々の連結溝２３と案内溝２４との間に連結部となるスチールボール２５が嵌合している。よって、遠心クラッチ１８は、各スチールボール２５が案内溝２４を転動する範囲でスピンドル７に対して軸方向へ前後移動可能で、且つスピンドル７と一体回転することになるが、ワッシャー２２と遠心クラッチ１８との間には付勢手段としてのコイルバネ２６が介在されて、遠心クラッチ１８を、モータ３の停止時でスチールボール２５が案内溝２４の後端（スピンドル７及び遠心クラッチ１８については、スピンドル７の軸方向で突出端部１０側を前方として説明する。）に位置する図２の位置へ付勢している。

さらに、カム１１のフランジ１２と遠心クラッチ１８との互いの対向面には、図４に示すように、第１カム歯及び第２カム歯となる同形状のカム歯２７，２７・・が夫々形成されている。このカム歯２７，２７・・は、周方向の一方が緩斜面２８、他方が急斜面２９（本発明の傾斜面）となる形状を呈して、周方向に等間隔で６カ所に突設されている。よって、遠心クラッチ１８がフランジ１２側へ前進すると、両カム歯２７，２７同士が互いに噛合するものとなる。

以上の如く構成されたチェーンソー１においては、図２に示すモータ３の停止状態では、遠心クラッチ１８は、前述のようにコイルバネ２６の付勢によってカム１１のフランジ１２から離れる後退位置にあり、遠心クラッチ１８の錘部材１９も連結体２１と当接しない収縮位置にある。
ここで、ハウジング２に設けた図示しないトリガをＯＮ操作してモータ３へ通電し、モータ３を駆動させると、出力軸４の回転によってベベルギヤ８，９を介してスピンドル７が回転（図１での右回転）する。このスピンドル７の回転によって遠心クラッチ１８との間に、スピンドル７に対して遠心クラッチ１８が遅れる回転差が生じるため、各スチールボール２５を案内溝２４に沿って前方へ転動させながら遠心クラッチ１８がコイルバネ２６の付勢に抗して前進する。この前進位置でカム１１と当接して、カム歯２７，２７同士を噛合させる（図３）。

また、このとき、スピンドル７に追従した遠心クラッチ１８の回転によって錘部材１９に働く遠心力が連結バネ２０による収縮付勢力を超えると、各錘部材１９が放射方向へ移動して連結体２１の内面に当接する。よって、カム１１は遠心クラッチ１８と連結体２１とを介してスピンドル７と連結されることになり、カム１１と共にスプロケット１３が回転し、ガイドバー１５に沿ってチェーン１６が回転するため、チェーン１６による被切断材の切断が可能となる。

切断終了によってトリガをＯＦＦ操作し、モータ３への通電を停止させると、スピンドル７と共に遠心クラッチ１８の回転速度が低下して錘部材１９への遠心力を低下させるため、連結バネ２０の付勢によって錘部材１９が収縮方向へ移動して連結体２１から離れ、連結体２１を介したカム１１への回転伝達を遮断する。この遠心クラッチ１８の作動と共に、コイルバネ２６の付勢によって遠心クラッチ１８が、各スチールボール２５を案内溝２４に沿って後方へ転動させながら後退するため、カム歯２７同士の噛合が解除されて図２の位置へ復帰する。このとき、カム１１と遠心クラッチ１８との間に僅かでも回転差が生じると、カム歯２７に形成した急斜面２９同士が当接してカム１１を離れる方向へ押圧するため、遠心クラッチ１８の離反は確実に行われる。
こうしてカム１１及びスプロケット１３はスピンドル７に対して回転フリー状態となるが、ガイドバー１５とその周縁に摺接しながら回転するチェーン１６との摩擦によってチェーン１６及びスプロケット１３には大きな制動力が働くため、チェーン１６及びスプロケット１３は直ちに回転を停止させることになる。

このように上記形態のチェーンソー１によれば、スピンドル７に遠心クラッチ１８を外装する一方、スプロケット１３に、カム歯２７を形成したカム１１と連結体２１とを一体に設けて、遠心クラッチ１８におけるカム１１との対向面に同形状のカム歯２７を形成し、スピンドル７の外周面に案内溝２４を、遠心クラッチ１８の内周面に案内溝２４を夫々設けて両溝にスチールボール２５を嵌合させる一方、遠心クラッチ１８をカム１１から離れる方向へ付勢するコイルバネ２６を設けて、モータ３の起動時には、スピンドル７と遠心クラッチ１８との間に生じた回転差により、遠心クラッチ１８を前進させてカム歯同士を噛合させると共に、遠心クラッチ１８の錘部材１９の突出によって遠心クラッチ１８を連結体２１と一体化させることで、スプロケット１３をスピンドル７と一体回転させ、駆動状態からモータ３への通電を停止させた際には、スピンドル７の回転低下によって遠心クラッチ１８の錘部材１９を連結体２１から離反させると共に、コイルバネ２６によって遠心クラッチ１８をカム１１から離反させることで、スピンドル７とスプロケット１３との一体回転を遮断するようにしたことで、電気ブレーキを設けなくてもチェーン１６の制動時間を効果的に短縮可能となる。特に、遠心クラッチ１８の採用によってスピンドル７からカム１１側への回転伝達とその遮断とが安定且つ確実に行われる。また、電気ブレーキが不要となることで、同じ出力ではモータ３の小型化が達成されて全体のコンパクト化に繋がり、同じ大きさではブレーキ巻線を設けない分モータ３の主巻線を十分確保できて最大出力をアップさせることができる。

特にここでは、カム１１及び遠心クラッチ１８のカム歯２７に、カム１１と遠心クラッチ１８との回転差に伴う相手側のカム歯２７との当接によって互いを離反方向へ押圧する急斜面２９を設けたことで、モータ３への通電停止時のカム１１と遠心クラッチ１８との離反が確実に行われ、クラッチ動作の信頼性が高まる。

なお、上記形態では、スピンドルの外周面に案内溝を、遠心クラッチの内周面に連結溝を夫々設けているが、これを逆にして、遠心クラッチ側に所定リード角で傾斜する案内溝を、スピンドル側に軸方向の連結溝を夫々形成して、スピンドルと遠心クラッチとの回転差で遠心クラッチを進退動させるようにすることもできる。また、連結部は、スチールボールに代えて、遠心クラッチの内周面またはスピンドルの外周面の一方に例えば半円状の突起を突設して、その突起を他方の案内溝に嵌合させて遠心クラッチを案内する構造も採用できる。
また、遠心クラッチへの付勢手段は、コイルバネに限らず、皿バネや板バネ等の他の構成も採用できるし、圧縮付勢に限らず、遠心クラッチの後方側で引っ張り付勢しても良い。

さらに、上記形態では、カムがスピンドルの突出端部に外装される構造となっているが、この構造に限らず、カムの回転軸をスピンドルと別体にして軸支させ、スピンドルを介さずにカムと遠心クラッチとを同軸で対向させるようにしても良い。
そして、クラッチ作動時に互いを離反方向へ押圧するカム歯の傾斜面は、カムと遠心クラッチとの何れか一方側のカム歯に設けても良い。勿論カム歯の数の増減や形状変更も適宜可能で、図５に示すように、カム歯２７の急斜面２９に代えて軸方向に沿った平坦面３０としても良い。

チェーンソーの一部縦断面図である。 モータＯＦＦ状態のチェーンソーの一部横断面図で、右側にはスピンドルの部分展開図を併記している。 モータＯＮ状態のチェーンソーの一部横断面図で、右側にはスピンドルの部分展開図を併記している。 カム及び遠心クラッチにおけるカム歯形状を示す説明図で、上側がカム面の正面、中央が側面、下側がカム部の展開図を示す。 カム歯形状の変更例を示す説明図で、上側がカム面の正面、中央が側面、下側がカム部の展開図を示す。

符号の説明

１・・チェーンソー、２・・ハウジング、３・・モータ、４・・出力軸、７・・スピンドル、１１・・カム、１２・・フランジ、１３・・スプロケット、１５・・ガイドバー、１６・・チェーン、１８・・遠心クラッチ、２１・・連結体、２３・・連結溝、２４・・案内溝、２５・・スチールボール、２６・・コイルバネ、２７・・カム歯、２８・・緩斜面、２９・・急斜面。

Claims (2)

1. モータを備えたハウジング内に、前記モータの駆動で回転するスピンドルを横向きに軸支し、前記ハウジングの側方に、前記スピンドルと同軸上に配置され、前記スピンドルの回転に伴って回転するスプロケットと、そのスプロケットより前方へ突出するガイドバーとを設けて、前記スプロケットとガイドバーとの間にチェーンを張設し、前記スプロケットの回転によって前記チェーンを前記ガイドバーの周縁に沿って回転可能としたチェーンソーであって、
   前記スピンドルに、前記スピンドルの回転によって放射方向へ錘部材を突出させる遠心クラッチを外装する一方、前記スプロケットに、前記遠心クラッチ側に第１カム歯を形成したカムと、前記遠心クラッチの外周側に突出し、前記錘部材が突出時に当接可能な連結体とを一体に設けて、前記遠心クラッチにおける前記カムとの対向面に、前記第１カム歯と噛合可能な第２カム歯を形成し、
   前記スピンドルの外周面と遠心クラッチの内周面との何れか一方に、前記スピンドルの軸方向から所定のリード角で傾斜する案内溝を、他方に、前記案内溝に嵌合する連結部を夫々設ける一方、前記遠心クラッチを前記カムから離れる方向へ付勢する付勢手段を設けて、
   前記モータの起動時には、前記スピンドルと遠心クラッチとの間に生じた回転差により、前記遠心クラッチを前記カム側へ移動させて前記カム歯同士を噛合させると共に、前記スピンドルの回転に伴う前記遠心クラッチの錘部材の突出によって前記遠心クラッチを前記連結体と一体化させることで、前記スプロケットを前記スピンドルと一体回転させ、駆動状態から前記モータへの通電を停止させた際には、前記スピンドルの回転低下によって前記遠心クラッチの錘部材を前記連結体から離反させると共に、前記付勢手段によって前記遠心クラッチを前記カムから離反させることで、前記スピンドルとスプロケットとの一体回転を遮断するようにしたことを特徴とするチェーンソー。
2. カムの第１カム歯と遠心クラッチの第２カム歯との少なくとも一方に、前記カムと遠心クラッチとの回転差に伴う他方のカム歯との当接によって互いを離反方向へ押圧する傾斜面を設けた請求項１に記載のチェーンソー。
   

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