JP2010213634A

JP2010213634A - 動力工具

Info

Publication number: JP2010213634A
Application number: JP2009065392A
Authority: JP
Inventors: Noriichi Hirasawa; 史一平澤; Tetsuo Ehata; 哲夫江幡; Takuya Nenai; 拓哉根内
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2010-09-30
Anticipated expiration: 2029-03-18
Also published as: JP5742089B2

Abstract

【課題】駆動軸と従動軸との間の過大なトルク伝達を遮断して構成部品に過負荷が加わることを抑制し、長寿命化を可能にした動力工具を提供する。
【解決手段】刈払機１は、一端から駆動部５からの回転駆動力が入力され、操作桿２内に回転可能に支持される動力軸２０と、一端が回転刃３を駆動可能に連結され、操作桿２に回転可能に支持される従動軸３０と、動力軸２０の他端と従動軸３０の他端とを動力伝達可能に連結し、動力軸２０と従動軸３０との間に所定値以上のトルクが発生すると動力軸２０または従動軸３０の径方向に変形して、動力軸２０と従動軸３０との間の動力伝達を遮断するスプリング４０とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、刈払機、高枝剪定機、電動工具等の動力工具に関し、特に回転軸を用いて駆動源の回転を回転刃等の工具に伝達する動力工具に関する。

刈払機等の動力工具では、一般的にエンジンが駆動源として用いられている。エンジンを用いた動力工具では、兼ねてより振動の低減が課題となっており、例えば特許文献１の記載のように、エンジンで発生する振動が操作棹を介してハンドルに伝わるのを防止するため、操作棹とクラッチケースとの間に緩衝材を挿入したものが考案されている。

実開平７−１１１１３号公報

上記特許文献１に記載された刈払機は、駆動源の加速時や減速時のトルク変動、回転数変動、あるいは回転刃の負荷変化等に起因して長尺の動力伝達軸に生じるねじり振動の発生を抑制する効果は有していない。また、例えば回転刃に障害物が接触してロックすると、停止した従動軸と回転中の駆動軸との間に過大なトルクが発生する。このため、回転軸や遠心クラッチ、エンジン等に過大な負荷が加わることになり、これらの部品の寿命の短縮につながることがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、長尺の動力伝達軸に生じるねじり振動の発生を抑制し、減衰させることで、ハンドルへ伝わる振動を減少させ、さらに、駆動軸と従動軸との間の過大なトルク伝達を遮断して構成部品に過負荷が加わることを抑制し、長寿命化を可能にする動力工具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、本発明の動力工具は、回転駆動力を発生する駆動部と、前記駆動部と作業用工具との間に位置する中空の竿部と、一端から前記駆動部からの回転駆動力が入力され、前記竿部内に回転可能に支持される第１の回転部と、一端が前記作業用工具を駆動可能に連結され、前記竿部内に回転可能に支持される第２の回転部と、前記第１の回転部の他端と前記第２の回転部の他端とを動力伝達可能に連結し、前記第１の回転部と前記第２の回転部との間に所定値以上のトルクが発生すると前記第１の回転部または前記第２の回転部の径方向に変形して、前記第１の回転部と前記第２の回転部との間の動力伝達を遮断する弾性連結部とを備えることを特徴とする。

また、前記弾性連結部は、前記第１の回転部の他端の外周と前記第２の回転部の他端の外周との間にそれぞれ外嵌され、前記作業用工具の通常の駆動方向において、前記第１の回転部と前記第２の回転部との間に所定値以上のトルクが発生すると、内径が広がるように変位するコイルスプリングであることが好ましい。

また、前記弾性連結部、及び前記第１の回転部の他端および前記第２の回転部の他端の何れかは、回転軸に垂直な断面において、非円形の断面形状を有していることが好ましい。

さらに、前記第１の回転部の他端または前記第２の回転部の他端の何れか一方が、前記弾性連結部の内周面に緩挿されるようにしてもよい。

また、前記竿部は当該竿部上で前記動力工具を前記駆動部側と前記作業用工具側に分割する分割部を有し、前記弾性連結部は前記分割部の近傍に設けられ、前記弾性連結部は、前記第１の回転部または前記第２の回転部の少なくとも一方に緩挿されてもよい。

さらに、前記第１の回転部の他端または前記第２の回転部の他端の一方は、回転軸に垂直な断面において、少なくとも一箇所の平坦部を有し、前記弾性連結部は、前記第１の回転部の他端または前記第２の回転部の他端の他方に固定されるとともに、前記平坦部に外接し、前記作業用工具の通常の駆動方向において、前記第１の回転部と前記第２の回転部との間に所定値以上のトルクが発生すると、前記径方向の外側に変位する板状弾性部材を備えてもよい。

また、前記竿部は当該竿部上で前記動力工具を前記駆動部側と前記作業用工具側に分割する分割部を有し、前記板状弾性部材は前記分割部の分割面近傍に設けられてもよい。

さらに、前記駆動部と前記第１の回転部との間には遠心クラッチが設けられ、前記所定値以上のトルクは、前記遠心クラッチが伝達可能な最大伝達トルクより小さいトルクであることが好ましい。

本発明によれば、動力工具は、回転駆動力が入力される第１の回転部と作業用工具を駆動可能に連結される第２の回転部との間に所定値以上のトルクが発生すると、弾性連結部が第１の回転部と第２の回転部との間の動力伝達を遮断するので、動力工具の構成部品に過負荷が加わることを抑えることができ、動力工具の長寿命化を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る刈払機の斜視図である。図１の刈払機の要部拡大断面図である。図２のスプリング部分の拡大図である。図３のIＶ−IＶ線断面図である。図１の刈払機のギアケース部分の要部拡大断面図である。本発明の第１実施形態の変形例に係る図３に対応する図である。本発明の第２実施形態に係るスプリングの動力軸とが結合する部分の断面図である。本発明の第２実施形態に係るスプリングと従動軸とが結合する部分の断面図である。本発明の第２実施形態に係るスプリングと従動軸との間に所定以上のトルクが加わった状態での断面図である。本発明の第３実施形態に係るカップリング部材の分解斜視図である。図１０のカップリング部材の円筒部の正面図である。図１０のカップリング部材を組み立てた状態を示す斜視図である。図１０のカップリング部材と動力軸との間に所定以上のトルクが加わった状態での斜視図である。操作桿内における図１０のカップリング部材の通常使用状態での断面図である。操作桿内における図１０のカップリング部材のカップリング部材と動力軸との間に所定以上のトルクが加わった状態での断面図である。本発明の第４実施形態に係る刈払機の斜視図である。図１６の接合部部分の拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に沿って説明する。図１に示すように、刈払機１（動力工具）は中空のパイプ状の操作桿２（竿部）を備え、操作桿２の一方の端部には例えばコード式の回転刃３（作業用工具）が回転可能にギアケース４を介して取り付けられる。また、操作桿２の他端にはコード式回転刃３を回転させるための回転駆動力を発生させるエンジン１０が収納された駆動部５が取り付けられる。また、操作桿２には作業者が把持してエンジン１０の回転数を調整するためのスロットルレバーや作動中のエンジン１０を停止するためのストップスイッチ等が設けられた操作部６が設けられる。また、操作桿２の中央には作業者が把持するための操作ハンドル７が設けられる。

図２に示すように、駆動部５内のエンジン１０のクランク軸１１には遠心クラッチ機構１２が取り付けられる。遠心クラッチ機構１２のクラッチドラム１３は、操作桿２に向かって先細りとなるクラッチケース８内に収納される。クラッチケース８の先細り部分には略円筒状の凹部１４が形成され、凹部１４内に設けられたゴム部材１５およびスペーサ１６を介して操作桿２が挿嵌される。また凹部１４内のクラッチドラム１３側の端部にはベアリング１７が取り付けられ、ベアリング１７はクラッチドラム１３に固定されて操作桿２に向かって突出する段付円柱状の動力軸２０（第１の回転部）を回転可能に支持する。また、操作桿２内にはギアケース４に収納された傘歯車機構に接続される段付円柱状の従動軸３０（第２の回転部）がブッシュ１８により回転可能に支持される。

図２、図３に示すように、動力軸２０は操作桿２側にベアリング１７に支持された部分より小径の断面円形の端部２１を有し、従動軸３０は駆動部５側にブッシュ１８に支持された部分より小径の断面円形の端部３１を有する。動力軸２０の端部２１と従動軸３０の端部３１とは操作桿２内で離間して対向し、動力軸２０、従動軸３０、動力軸２０の端部２１、および従動軸３０の端部３１は同軸になるように配置される。また、動力軸２０の端部２１と従動軸３０の端部３１の径は等しい。

図３、図４に示すように、動力軸２０の端部２１の外周面と従動軸３０の端部３１の外周面には、スプリング４０（弾性連結部）が跨って取り付けられる。スプリング４０は円筒コイルばねであり、スプリング４０の内径は端部２１、３１の外径より小さい。そして、動力軸２０の端部２１と従動軸３０の端部３１はそれぞれスプリング４０の内側に圧入され、動力軸２０の端部２１と従動軸３０の端部３１の外周面とスプリング４０の内周面との間には与圧が発生する。また、スプリング４０の巻き方向は、スプリング４０に動力軸２０および従動軸３０が取り付けられた状態において、従動軸３０に対して動力軸２０がエンジン１０の正回転方向に回転する際にトルクがスプリング４０に加わると、スプリング４０の内径が広がる方向である。なお、従動軸３０は、図５に示すようにスプリング４０によって接続される側と反対側の端部５５が角状に形成され、ギヤケース４内に回転可能に支持された傘歯車５６の対応する角状穴部に挿入することで、傘歯車との回転方向の係合状態を維持したまま軸方向に相対移動可能に配設されている。

スプリング４０の内径が拡大する方向に所定値以上のねじりトルクが加わると、スプリング４０の内径が拡大し、スプリング４０と端部２１、３１との間の与圧（摩擦力）が減少し、スプリング４０と端部２１および／または端部３１との間で相対回転が可能となる。なお、スプリング４０に与えられる与圧は、通常の作業状態でスプリング４０に発生するねじりトルクの範囲内ではスプリング４０と端部２１、３１との間には十分な摩擦力が生じる（滑りが生じることが無い）程度の与圧である。また、所定値以上のねじりトルクは遠心クラッチ機構１２の許容トルクより小さいトルクである。なお、図６に示すように、動力軸２０の端部２１と従動軸３０の端部３１との間にゴム等の軸方向およびねじり方向に粘弾性特性を示す弾性体４５を取り付けてもよい。この場合、弾性体４５は端部２１または端部３１のいずれか一方の端部２１（３１）の対向面に固定され、他方の端部３１（２１）の対向面に押圧される。

このように構成された刈払機１によれば、通常の作業状態では、動力軸２０の端部２１および従動軸３０の端部３１とスプリング４０との間には十分な与圧が発生しているので、エンジン１０のクランク軸１１の回転は遠心クラッチ機構１２を介して動力軸２０、スプリング４０、従動軸３０、傘歯車機構へと伝わって、回転刃３が回転する。作業中の回転刃３の草等への接触やエンジン回転数の加減速により駆動伝達系にトルク変動が生じ、従動軸３０と動力軸２０との間にねじり振動が発生した場合、スプリング４０は内径が縮まる方向や拡がる方向に回転するとともに軸方向にも変位する（内径が縮まる場合には軸方向に伸びる方向に変位し、内径が拡がる場合には軸方向に縮まる方向に変位する）。スプリング４０を介して伝達されるトルクの変動成分は、スプリング４０自体の緩衝作用およびスプリング４０と端部２１、３１との間で軸方向変位時に発生する摩擦により、スプリング４０は効果的にねじり振動の発生を抑制し、減衰させることができる。また、図６のように、粘弾性特性を示す弾性体４５を端部２１と端部３１の間に取り付けた場合には、端部２１または端部３１の対向面との間の弾性体４５の押圧および弾性体４５自体がねじられることにより緩衝作用が生じ、より効果的にねじり振動の発生を抑制し、減衰させることができる。

一方、回転刃３が回転中に、例えば草等が絡みついたりして回転刃３の回転が急停止すると、スプリング４０に発生するトルクが急上昇してスプリング４０の内径が拡がる方向に変位する。この結果、スプリング４０と端部２１、３１との間の与圧が急低下し、上昇したトルクが所定値を越えると、スプリング４０と端部２１および／または端部３１との間で相対回転が生じる。このため、エンジン１０の回転トルクのロックしている従動軸３０への伝達はスプリング４０の拡径により遮断され、回転刃３、傘歯車機構、従動軸３０、動力軸２０、遠心クラッチ機構１２、エンジン１０等に過大な負荷が加わることが抑制される。特に、相対回転が生じるトルクは遠心クラッチ機構１２の許容トルクよりも低いトルクに設定されているため、遠心クラッチ機構１２に負荷を与えることも抑制される。したがって、これらの構成部品に加わる負荷が軽減され、構成部品の摩耗や破損を防止して寿命を長くすることができ、整備の頻度を抑えて使い勝手を向上させることができる。

次に、本発明の第２実施形態を、図７−図９に基づいて説明する。本実施形態では、第１実施形態の円筒コイルばね状のスプリング４０、断面円形の動力軸２０の端部２１、および断面円形の従動軸３０の端部３１の形状をそれぞれ変更したものである。なお、第１実施形態と同等の機能を有する構成については同一符号を付して説明は省略する。

スプリング１４０はコイル状に巻かれており、スプリング１４０の長手方向に垂直な断面は、図７に示すように、非円形の形状を備え、内側に平行に対向する平行対向部１４１が形成された、二つの等しい長さの平行線と二つの半円形からなる角丸長方形または略長円形を成す。図７に示すように、動力軸２０の端部１２１は断面が略正八角形の断面を有する。また、図８に示すように、従動軸３０の端部１３１も断面が略正八角形の断面を有する。動力軸２０の端部１２１の断面の形状は従動軸３０の端部１３１の断面の形状より僅かに小さい。そして、動力軸２０の端部１２１の断面における平行な対辺の距離はスプリング１４０の断面における平行対向部１４１の距離より僅かに大きく、従動軸３０の端部１３１の断面における平行な対辺の距離はスプリング１４０の断面における平行対向部１４１の距離より僅かに小さい。なお、いずれの端部１２１、１３１の断面における最外径も、動力軸２０および受動軸３０の断面の直径よりも小さい。

動力軸２０の端部１２１はスプリング１４０の内周に圧入して嵌挿され、従動軸３０の端部１３１はスプリング１４０の内周に僅かな遊び（図示せず）をもって緩挿される。また、スプリング１４０の巻き方向は、スプリング１４０に動力軸２０および従動軸３０が取り付けられた状態において、従動軸３０に対して動力軸２０がエンジン１０の正回転方向に回転する際にトルクがスプリング１４０に加わると、スプリング１４０の内径が広がる方向である。

スプリング１４０の内径が広がる方向に所定値以上のねじりトルクが加わると、図９に示すように、スプリング１４０の内径が拡大し、スプリング１４０の断面における平行対向部１４１の距離が従動軸３０の端部１３１の最外径より大きくなり、スプリング１４０と従動軸３０との相対回転が可能となる。なお、通常の作業状態でスプリング１４０に発生するねじりトルクの範囲内では、スプリング１４０の断面における平行対向部１４１の距離が動力軸２０の端部１２１および従動軸３０の端部１３１の最外径より大きくなることは無い程度の与圧（相対回転が生じない程度の与圧）がスプリング１４０には与えられる。また、所定値以上のねじりトルクは遠心クラッチ機構１２の許容トルクより小さいトルクである。なお、端部１２１、１３１の断面形状は略正八角形に限られるものでは無く、スプリング１４０の平行対向部１４１に当接可能な少なくとも一組の平行な対辺を有する断面形状であれば、例えば正六角形や長方形等各種の多角形形状や角丸長方形状等であってもよい。また、スプリング１４０の平行対向部１４１は、非円形で、端部１２１、１３１が回転した際に当接して動力を伝達可能であれば別の断面形状であってもよく、例えば対辺が曲率を有する長円や内側に凹むような形状であってもよい。

このように構成された刈払機１によれば、通常の作業状態では、図８、図９に示すように、スプリング１４０の平行対向部１４１が動力軸２０の端部１２１および／または従動軸３０の端部１３１の最外径より拡がることは無いので、エンジン１０のクランク軸１１の回転は遠心クラッチ機構１２を介して動力軸２０、スプリング１４０、従動軸３０、傘歯車機構へと伝わって、回転刃３が回転する。作業中の回転刃３の草等への接触やエンジン回転数の加減速により駆動伝達系にトルク変動が生じ、従動軸３０と動力軸２０との間にねじり振動が発生した場合、スプリング１４０は内径が縮まる方向や拡がる方向に回転するとともに軸方向にも変位する（内径が縮まる場合には軸方向に伸びる方向に変位し、内径が拡がる場合には軸方向に縮まる方向に変位する）。このため、ねじり振動発生時には、スプリング１４０と端部１２１と端部１３１（スプリング１４０の内径が縮まって端部１３１と接触する場合）との間でスプリング１４０の緩衝作用および軸方向変位時に発生する摩擦により、スプリング１４０は効果的にねじり振動の発生を抑制し、減衰させることができる。また、弾性体４５を端部１２１と端部１３１の間に取り付けた場合には、端部１２１または端部１３１の対向面との間の弾性体４５の押圧および弾性体４５自体がねじられることにより緩衝作用が生じ、より効果的にねじり振動の発生を抑制し、減衰させることができる。

一方、回転刃３が回転中に、例えば草等が絡みついたりして回転刃３の回転が急停止すると、スプリング１４０に発生するトルクが急上昇してスプリング１４０の内径が拡がる方向に変位する。この結果、図９に示すように、スプリング１４０の断面における平行対向部１４１の距離が従動軸３０の端部１３１の最外径より大きくなり、スプリング１４０は従動軸１３０に対して回転する。このため、エンジン１０の回転トルクのロックしている従動軸３０への伝達はスプリング１４０の拡径により遮断され、回転刃３、傘歯車機構、従動軸３０、動力軸２０、遠心クラッチ機構１２、エンジン１０等に過大な負荷が加わることが抑制される。特に、相対回転が生じるトルクは遠心クラッチ機構１２の許容トルクよりも低いトルクに設定されているため、遠心クラッチ機構１２に負荷を与えることも抑制される。したがって、これらの構成部品に加わる負荷が軽減され、構成部品の摩耗や破損を防止して寿命を長くすることができ、整備の頻度を抑えて使い勝手を向上させることができる。

さらに、本実施形態の場合、従動軸３０の端部１３１の断面における平行な対辺の距離はスプリング１４０の断面における平行対向部１４１より僅かに小さい。したがって、従動軸３０のスプリング１４０への組み付けは、従動軸３０の端部１３１の平行な対辺がスプリングの平行対向部１４１と平行になるように位置を合わせて従動軸３０をスプリング１４０内に挿入するだけで良い。このため、組み付け作業を容易に行なうことができ、製造コストの低減や整備性の向上を図ることもできる。

なお、上述の構成に限らず、スプリング１４０が断面非円形で、動力軸側の端部または、従動軸側の端部の何れか一方が断面非円形であれば、圧入を必要とせずに回転の伝達を行うことができるため、組み付け作業が容易となり、製造コストの低減や整備性の向上を図ることができる。また、動力軸１２０の端部１２１はスプリング１４０の内周に圧入して嵌挿されるようにしたが、正回転時における端部１２１とスプリング１４０との相対回転や抜け止めを行う係止部を、端部１２１もしくは操作棹２の内壁に備えるようにしてもよい。

なお、上述のスプリング１４０と従動軸３０の端部１３１および動力軸２０の端部１２１との関係は、動力軸２０の端部１２１がスプリング１４０の内周に僅かな遊びをもって緩挿され、従動軸３０の端部１３１がスプリング１４０の内周に圧入して嵌挿される関係としてもよく、この場合も上述と同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の第３実施形態を、図１０−図１５に基づいて説明する。本実施形態では、第１および第２実施形態のコイル状のスプリング４０、１４０の代わりにカップリング部材２４０を用いたものである。なお、第１および第２実施形態と同等の機能を有する構成については同一符号を付して説明は省略する。

図１０に示すように、カップリング部材２４０（弾性連結部）は、円筒部２４１と板バネ部２４５から構成される。円筒部２４１には、一方の端部から軸２５０と平行に延びる第１切り欠き部２４２と第２切り欠き部２４３とが形成される。第１切り欠き部２４２の軸２５０と平行に平面状に形成される軸２５０側の壁面（軸側壁面）２４２ａと軸２５０から離れる側の壁面（縁側壁面）２４２ｂとは図１１に示すように平行に対向する。また、第２切り欠き部２４３の軸２５０と平行に平面状に形成される軸側壁面２４３ａは、第１切り欠き部２４２の軸側壁面２４２ａと同一の平面上に位置するように形成される。そして、第２切り欠き部２４３の軸２５０と平行に平面状に形成される縁側壁面２４３ｂは、軸側壁面２４３ａに対して反時計方向に所定角度α傾き、第１切り欠き部２４２の縁側壁面２４２ｂに接続する。したがって、第１切り欠き部２４２の軸側壁面２４２ａと縁側壁面２４２ｂとの距離は、第２切り欠き部２４３の軸側壁面２４３ａと縁側壁面２４３ｂとの距離より小さい。

板バネ部２４５は、例えばばね鋼等から成る矩形状の金属板であり、第１切り欠き部２４２の軸側壁面２４２ａと縁側壁面２４２ｂとの距離に略等しい厚さを有する。また、板バネ部２４５は、図１０において軸方向には切り欠き部２４２及び２４３の軸２５０の方向の長さと略等しい長さを有し、図１０の左右方向には第１切り欠き部２４２の軸側壁面２４２ａから第２切り欠き部２４３の軸側壁面２４３ａに達する長さを有する。

図１２、図１４に示すように、板バネ部２４５は、円筒部２４１の第１切り欠き部２４２内に軸側壁面２４２ａと縁側壁面２４２ｂとの間に挟まれて固定され、第２切り欠き部２４３に向かって円筒部２４１の内部空間を塞ぐように円筒部２４１に組み付けられてカップリング部材２４０を構成する。なお、板バネ部２４５は第１切り欠き部２４２で固定され、第２切り欠き部２４３側は自由端となるので、カップリング部材２４０の径方向（円筒部２４１の第２切り欠き部２４２の縁側壁面２４３ｂの方向）に弾性変形可能である。

図１２に示すように、回転刃３とは反対側の従動軸３０の端部にはカップリング部材２４０が固定される。従動軸３０は、カップリング部材２４０の板バネ部２４５が設けられた側とは反対側の端部に、従動軸３０とカップリング部材２４０とが同軸になるように固定される。そして、カップリング部材２４０の板バネ部２４５側の端部から板バネ部２４５と円筒部２４１の内部で形成される空間に、動力軸２０の端部２２１が緩挿される。動力軸２０の端部２２１には平坦面２２１ａ（平坦部）が形成され、刈払機１が組み立てられた状態では、図１２に示すように、動力軸２０の端部２２１の平坦部２２１ａは板バネ部２４５に僅かな遊び（図示せず）を持って対向し、動力軸２０、従動軸３０、およびカップリング部材２４０は同軸になるように配置される。動力軸２０がカップリング部材２４０に対して回転すると、平坦面２２１ａが板バネ部２４５に当接し、板バネ部２４５を径方向の外側（第２切り欠き部２４２の縁側壁面２４３ｂの方向）に変形させる。

図１３において矢印で示すように、カップリング部材２４０に対して動力軸２０が反時計方向に回転して動力軸２０とカップリング部材２４０との間に所定値以上のねじりトルクが発生すると、平坦面２２１ａが板バネ部２４５を乗り越え可能となるように板バネ部２４５が縁側壁面２４３ｂの方向に変形し、動力軸２０とカップリング部材２４０とが相対回転となる。なお、通常の作業状態でカップリング部材２４０に発生するねじりトルクの範囲内では板バネ部２４５が変形して動力軸２０とカップリング部材２４０との相対回転が生じないような与圧が板バネ部２４５には与えられる。また、所定値以上のねじりトルクは遠心クラッチ機構１２の許容トルクより小さいトルクである。

このように構成された刈払機１によれば、通常の作業状態では、図１４に示すように、カップリング部材２４０の板バネ部２４５がカップリング部材２４０の径方向の外側に変形してカップリング部材２４０と動力軸２０との相対回転が生じることが無いので、エンジン１０のクランク軸１１の回転は遠心クラッチ機構１２を介して動力軸２０、カップリング部材２４０、従動軸３０、傘歯車機構へと伝わって、回転刃３が回転する。作業中の回転刃３の草等への接触やエンジン回転数の加減速により駆動伝達系にトルク変動が生じ、カップリング部材２４０と一体に動く従動軸３０と動力軸２０との間にねじり振動が発生した場合、動力軸２０の端部２２１の平坦面２２１ａが板バネ部２４５を変形させる。板バネ部２４５の変形時に端部２２１の回転軸方向に作用する緩衝力および平坦面２２１ａと板バネ部２４５との間に発生する摩擦により、板バネ部２４５と平坦面２２１ａとが効果的にねじり振動の発生を抑制し、減衰させることができる。なお、板バネ部２４５に粘弾性特性を有する材料を用いることで、より振動減衰効果を発揮させることも可能である。

一方、回転刃３が回転中に、例えば草等が絡みついたりして回転刃３の回転が急停止すると、カップリング部材２４０と動力軸２０との間に生じるトルクが急上昇して板バネ部２４５を径方向外側に変形させる。この結果、図１５に示すように、動力軸２０の端部２２１の平坦面２２１ａが板バネ部２４５を乗り越えて、動力軸２０がカップリング部材２４０に対して矢印の方向に回転する。このため、エンジン１０の回転トルクのロックしている従動軸３０への伝達はカップリング部材２４０の板バネ部２４５の変形により遮断され、回転刃３、傘歯車機構、従動軸３０、動力軸２０、遠心クラッチ機構１２、エンジン１０等に過大な負荷が加わることが抑制される。特に、相対回転が生じるトルクは遠心クラッチ機構１２の許容トルクよりも低いトルクに設定されているため、遠心クラッチ機構１２に負荷を与えることも抑制される。したがって、これらの構成部品に加わる負荷が軽減され、構成部品の摩耗や破損を防止して寿命を長くすることができ、整備の頻度を抑えて使い勝手を向上させることができる。

さらに、本実施形態の場合、動力軸２０の端部２２１の平坦面２２１ａはカップリング部材２４０の板バネ部２４５に対して、僅かな遊びを持って対向する。したがって、動力軸２０と従動軸３０に固定されたカップリング部材２４０との組み付けは、動力軸２０の端部２２１の平坦面２２１ａと板バネ部２４５とが平行になるように位置を合わせてカップリング部材２４０の円筒部２４１内に動力軸２０の端部２２１を挿入すれば良い。このため、組み付け作業を容易に行なうことができ、製造コストの低減や整備性の向上を図ることもできる。

なお、上述のようにカップリング部材２４０と従動軸３０とが固定され、動力軸２０をカップリング部材２４０に組み付けるだけで無く、カップリング部材２４０と動力軸２０とを固定して、従動軸３０の端部２３１に平坦面を形成してカップリング部材２４０に組み付けるようにしてもよく、この場合も上述と同様の効果を得ることができる。

上述の実施形態はいずれも操作桿２が一つの中空パイプで構成され、エンジン１０側で動力軸２０と従動軸３０とがスプリング４０、１４０、またはカップリング部材２４０によって連結されていたが、以下に図１６、図１７に沿って説明する本発明の第４実施形態のような構成としてもよい。なお、第１−第３実施形態と同等の機能を有する構成については同一符号を付して説明は省略する。

図１６に示すように、刈払機１の操作桿３０２は、第１パイプ３０３と第２パイプ３０４とが接合部３０５にそれぞれ取付けられて構成される。第１パイプ３０３は、一方の端部が駆動部５に取り付けられ、他方の端部は接合部３０５に取り付けられる。第２パイプ３０４は、一方の端部がギアケース４に取り付けられ、他方の端部は接合部３０５にピン３０９により着脱可能に取り付けられる。

図１７に示すように、操作桿３０２内には、第１パイプ３０３内に回転可能に支持される第１従動軸３３０と、第２パイプ３０４内に回転可能に支持される第２従動軸３３５とが収容される。第１従動軸３３０の駆動部５側の構造は上述の第１−第３実施形態のいずれかにおける従動軸３０の駆動部５側の構造と同じであり、上述の第１−第３実施形態のいずれかで説明した構成を用いて駆動部５に対して取付けられる。一方、第１従動軸３３０は、接合部３０５側で第１パイプ３０３の端部から第１パイプ３０３に固定された接合部３０５内に突出し、ブッシュ３１８により回転可能に支持される。そして、第１従動軸３３０の接合部３０５側の端部３３１は、上述の第２実施形態の動力軸の端部１２１と同様に断面が略正八角形に構成される。この場合は、第１従動軸３３０も第１の回転部に相当する。

第２従動軸３３５の回転刃３側の端部は、上述の第１−第３実施形態のいずれかにおける従動軸３０と同様に構成され、上述の第１−第３実施形態の場合と同様に駆動部５に対して取付けられる。第２従動軸３３５の回転刃３側の構造は上述の第１−第３実施形態のいずれかにおける従動軸３０の回転刃３側の構造と同じであり、上述の第１−第３実施形態のいずれかの場合と同様にギアケース４内の傘歯車機構に接続される。一方、第２従動軸３３５は、回転刃３側で第２パイプ３０４の端部を突出して第２パイプ３０４にピン３０９で固定された接合部３０５内に突出する。そして、第２従動軸３３５の接合部３０５側の端部３３６は、上述の第２実施形態の従動軸１３０の端部１３１と同様に断面が略正八角形に構成される。この場合は第２従動軸３３５も第２の回転部に相当する。

第１従動軸３３０の端部３３１と第２従動軸３３５の端部３３６とは、接合部３０５内で、上述の第２実施形態のスプリング１４０と同様に断面が角丸長方形のコイルばねからなる第２スプリング３４０（弾性連結部）で連結される。なお、この場合、第１従動軸３３０の端部３３１は第２スプリング３４０の内周に圧入して嵌挿され、第２従動軸３３５の端部３３６は第２スプリング３４０の内側に僅かな遊び（図示せず）をもって緩挿される。また、第２スプリング３４０の巻き方向は、第２スプリング３４０に第１従動軸３３０および第２従動軸３３５が取り付けられた状態において、第２従動軸３３５に対して第１従動軸３３０がエンジン１０の正回転時の回転方向に回転する場合にトルクが第２スプリング３４０に加わると、第２スプリング３４０の内径が広がる方向である。なお、この他の第２スプリング３４０と第１従動軸３３０および第２従動軸３３５が組み付けられた状態での特性は第２実施形態の場合と同様である。

このように構成された刈払機１によれば、接合部３０５内の第１従動軸３３０と第２スプリング３４０と第２従動軸３３５との間で、第２実施形態の場合と同様に、ねじり振動の低減効果および所定値以上のトルクが発生した場合の動力伝達の遮断による構成部品の保護効果を有する。なお、本実施形態の場合、第１従動軸３３０の両端でねじり振動の低減および動力伝達の遮断を行なうことができる。このため、振動低減効果がより向上するだけでなく、動力伝達の遮断もより確実に行なうことができ、構成部品を保護してより長寿命な刈払機１を提供することができる。

さらに、第２パイプ３０４を接合部３０５からピン３０９を外して引き抜くと第２従動軸３３５の端部３３６もスプリング３４０から同時に引き抜かれるので、長尺の操作桿３０２を容易に分割することができる。また、分割した操作桿３０２の組立ては、第２従動軸３３５の接合部３０５側の端部３３６の平行な対辺が第２スプリング３４０の平行対向部（図示せず）と平行になるように位置を合わせて第２パイプ３０４を接合部３０５内に挿入した後にピン３０９で固定するだけで容易に行なうことができる。このため、刈払機１の整備性がより向上するとともに、収納や持ち運びを容易に行なうこともできる。

なお、上述の第２スプリング３４０と第１従動軸３３０の端部３３１および第２従動軸３３５の端部３３６との組み付けの関係は、第１従動軸３３０の端部３３１が第２スプリング３４０の内周に僅かな遊びをもって緩挿され、第２従動軸３３５の端部３３６が第２スプリング３４０の内周に圧入して嵌挿される関係としてもよく、この場合も上述と同様の効果を得ることができる。

さらに、上述の第２スプリング３４０と第１従動軸３３０の端部３３１および第２従動軸３３５の端部３３６は、第２実施形態の構成と同様であったが、これらを第３実施形態の構成と置き換えてもよい。この場合、第１従動軸３３０または第２従動軸３３５を第３実施形態のカップリング部材２４０と同様の第２カップリング部材に固定し、平坦面を形成した第２従動軸３３５の端部３３６または第１従動軸３３０の端部３３１を第２カップリング部材に緩挿する。そして、この場合も上述と同様の効果を得ることができる。

また、第１従動軸３３０の両端と動力軸２０および第２従動軸３３５とは、同じ構成（例えば第２実施形態と同様のスプリング１４０、３４０を用いる構成）を用いて連結されてもよいし、異なる構成（例えば動力軸２０とはスプリング４０、第２従動軸３３５とはスプリング３４０）を用いて連結されてもよく、動力軸２０と第１従動軸３３０とが一体あるいは直結される構成であってもよい。

さらに、第１従動軸３３０および／または第２従動軸３３５は可撓性を有するフレキシブルシャフトであってもよい。この場合、ねじり振動が発生すると、フレキシブルシャフト自体もねじり振動の変位を吸収するため、より振動減衰効果を向上させることができる。特に第３実施形態のようなカップリング部材２４０を用いた場合にフレキシブルシャフトを組み合わせた場合には効果的である。

なお、本発明は、上述の第１−第４実施形態のように操作桿２、３０２の両端に駆動部５と回転刃３が設けられた刈払機１への適用に限られるものでは無く、例えば、背負い式の刈払機や、刈払機以外のポールソーやカルチベータ等の駆動軸を介して動力の伝達を行う動力工具に適用することも可能である。例えば、一端でエンジン１０が収容された駆動部のクラッチカバーと操作桿とに着脱可能に接続されるフレキシブルシャフトが内挿されたフレキシブルカバーを用いた背負い式刈払機の場合には、フレキシブルシャフトと従動軸との接続部分に第２または第３実施形態の構成を適用し、フレキシブルシャフトと駆動部との接続部分にも第２または第３実施形態の構成を適用すればよい。このようにすれば、フレキシブルカバーの操作桿およびクラッチカバーへの着脱が容易になると同時に過大なトルクが発生した場合には動力伝達を遮断して構成部品を保護することが可能になる。

１刈払機
２操作桿
３回転刃
５駆動部
７操作ハンドル
８クラッチケース
１２遠心クラッチ機構
１３クラッチドラム
１７ベアリング
２０動力軸
２１、１２１動力軸の端部
３０従動軸
３１、１３１従動軸の端部
４０、１４０スプリング

Claims

回転駆動力を発生する駆動部と、
前記駆動部と作業用工具との間に位置する中空の竿部と、
一端から前記駆動部からの回転駆動力が入力され、前記竿部内に回転可能に支持される第１の回転部と、
一端が前記作業用工具を駆動可能に連結され、前記竿部内に回転可能に支持される第２の回転部と、
前記第１の回転部の他端と前記第２の回転部の他端とを動力伝達可能に連結し、前記第１の回転部と前記第２の回転部との間に所定値以上のトルクが発生すると前記第１の回転部または前記第２の回転部の径方向に変形して、前記第１の回転部と前記第２の回転部との間の動力伝達を遮断する弾性連結部と、
を備えることを特徴とする動力工具。
前記弾性連結部は、前記第１の回転部の他端の外周と前記第２の回転部の他端の外周との間にそれぞれ外嵌され、前記作業用工具の通常の駆動方向において、前記第１の回転部と前記第２の回転部との間に所定値以上のトルクが発生すると、内径が広がるように変位するコイルスプリングである、
ことを特徴とする請求項１に記載の動力工具。
前記弾性連結部、及び前記第１の回転部の他端および前記第２の回転部の他端の何れかは、回転軸に垂直な断面において、非円形の断面形状を有している、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の動力工具。
前記第１の回転部の他端または前記第２の回転部の他端の何れか一方が、前記弾性連結部の内周面に緩挿される、
ことを特徴とする請求項３に記載の動力工具。
前記竿部は当該竿部上で前記動力工具を前記駆動部側と前記作業用工具側に分割する分割部を有し、
前記弾性連結部は前記分割部の近傍に設けられ、前記弾性連結部は、前記第１の回転部または前記第２の回転部の少なくとも一方に緩挿される、
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の動力工具。
前記第１の回転部の他端または前記第２の回転部の他端の一方は、回転軸に垂直な断面において、少なくとも一箇所の平坦部を有し、
前記弾性連結部は、前記第１の回転部の他端または前記第２の回転部の他端の他方に固定されるとともに、前記平坦部に外接し、前記作業用工具の通常の駆動方向において、前記第１の回転部と前記第２の回転部との間に所定値以上のトルクが発生すると、前記径方向の外側に変位する板状弾性部材を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の動力工具。
前記竿部は当該竿部上で前記動力工具を前記駆動部側と前記作業用工具側に分割する分割部を有し、
前記板状弾性部材は前記分割部の分割面近傍に設けられる、
ことを特徴とする請求項６に記載の動力工具。
前記駆動部と前記第１の回転部との間には遠心クラッチが設けられ、
前記所定値以上のトルクは、前記遠心クラッチが伝達可能な最大伝達トルクより小さいトルクである、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の動力工具。