JP2010519078A - 静的冷却式の電気チェーンソーと、この冷却を得るために利用される方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、駆動ピニオンと細長い形状のガイドバー（３）とを中心として回転式に取り付けられたソーチェーン（２）および、前記駆動ピニオンを介してこのソーチェーンを駆動する電気モータ（４）を含む電気チェーンソーであって、ソーチェーンを駆動する電気モータが、「ブラシレス」直流モータ（４）から構成され、このモータが、少なくとも２個の部分（５Ａ、５Ｂ）からなる軽金属合金製のケース（５）に収容され、前記電気モータ（４）が、前記ケース（５）の表面と接触して前記モータの静的冷却を行うことを特徴とする電気チェーンソーである。

Description

本発明は、静的冷却式の電気チェーンソーに関する。本発明は、また、この静的冷却を実施するために利用される方法に関する。

より詳しくは、本発明は、ソーチェーンの駆動が電気モータにより行われるチェーンソーに適用される。

公知の電気チェーンソーのソーチェーンの駆動は、低効率の電気モータによって行われるので、多量の熱損失の発生による過熱の影響を回避するために、このモータから送られる出力の約５０％を放散しなければならない。

電気モータが発生する熱の放散に使用される装置は、モータの周囲に送り出される空気循環を形成するタービンまたはベンチレータを使用する。タービンまたはベンチレータをチェーンソーのモータに付加すると、特に、工具の製造が複雑化し、原価が高くなり、追加エネルギー消費を招き、これがソーチェーンの駆動に必要なエネルギーに加えられるという不都合がある。

さらに、これらの冷却システムは、効率を高めるように、モータのケースに様々な開口部を設けてモータの周囲の冷却空気の循環を容易にすることが必要である。これらの開口部は、主に、モータの密閉性を損ない、水、埃、および木材のカットによって生じるおがくずの侵入を可能にする。

米国特許出願公開第２００５／０２３６９１７号明細書で記載されている電気ハンドツールは、このツールのケース内にそれ自体が収容される外装を施されたモータと、上記外装と上記ケースとを結合する熱伝導装置からなる冷却システムとを含んで、モータが発生する熱を放散可能にしている。この冷却手段は、ツールの製造を複雑化し、電気チェーンソーに一般に装備されるもののような強力なモータに対して有効な放熱を行うことができない。

米国特許出願公開第２００５／０２３６９１７号

本発明は、特に、電気チェーンソーおよびその冷却システムの上記不都合を解消することを目的とする。

一般にチェーンソー（ｔｒｏｎ・ｏｎｎｅｕｓｅｓ）と呼ばれるこのようなソーチェーン工具は良く知られており、様々な材料（木材、コンクリート、レンガ、タイルなど）を挽き割りにするために広く使用されている。こうした工具は、駆動ピニオンと、周辺ガイドレールを備えた通常は細長い形状のガイドバーとを中心として回転式に取り付けられたエンドレスソーチェーンからなるカッティング装置および、電気チェーンソーの場合は上記駆動ピニオンを介してこのソーチェーンを駆動する電源を含んでいる。

本発明を適用可能なチェーンソーの実施形態を示す正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線による部分切欠断面図である。 本発明の第２の実施形態によるチェーンソーを示す図２と同様の図である。 本発明の第３の実施形態によるチェーンソーを示す図２と同様の図である。

本発明の第１の特徴的な構成によれば、ソーチェーンを駆動する電気モータは、一般には「ブラシレス」モータと呼ばれるブラシのない直流モータから構成され、このモータは、少なくとも２個の部分からなる軽金属合金製ケース内に収容され、ケースの表面と接触して上記モータの静的冷却を行う。

別の特徴的な構成によれば、チェーンソーが、ソーチェーンの駆動モータの電子制御基板を含んでおり、この電子制御基板が同様に上記冷却ケース内に収容され、ケースの表面が、電子制御基板の切換部品と直接接触する。

好適には、冷却ケースが、アルミニウム合金またはマグネシウム合金で製造される。

好適な実施形態によれば、ケースの少なくとも一方の部分が、１つまたは複数の冷却フィンを含んでいる。

別の実施形態によれば、冷却ケースの構成部分の一方の部分の面の１つが、工具の分解式のガイドバーを受容かつ支持するように構成されており、上記ガイドバーは、この面と接することにより、モータが発生する熱の放散に協働する。

別の実施形態によれば、チェーンソーの冷却ケースに結合されるチェーンソーのハンドルが、上記チェーンソーのソーチェーンの駆動モータの冷却に寄与する熱交換装置を構成する。

好適には、ハンドルがケースの構成要素をなす。

別の実施形態によれば、冷却ハンドルが、ケースの２個の構成部分に固定される。

バー式チェーンソーに適用される別の実施形態によれば、バーが、同様に、上記チェーンソーのソーチェーンの駆動モータの冷却に寄与する熱交換装置を構成する。

有利には、冷却ケースの各部分、ガイドバー、ハンドルおよびバーが、モータおよび上記モータの電子制御基板と協働することによって、これらが発生する熱を外部に伝達する。

有利な実施形態によれば、モータのステータが、冷却ケースの一方の部分と直接接触する。

有利には、モータのステータのコイルの引出線が、ケースの一方の部分および他方の部分によりそれぞれ無接触で被覆される。

有利には、ケース内のモータおよび電子制御基板の個々のハウジングが、冷却ケースの２つの部分に設けられた冷却隔壁により分離されている。

有利には、ケースの２つの部分の組立が防水かつ防塵である。

本発明による静的冷却式の電気チェーンソーは、次のような幾つかの長所を得られる。

熱損失が少なく、すなわち放散すべきエネルギーが少ない、効率６８％以上の「ブラシレス」モータを使用することによって、対流または放射による有効な静的冷却装置が利用可能になる。この装置は、また、電子制御基板の出力切換部品から発散される熱を放出することができる。

モータの高い効率と、静的冷却装置とにより、工具の使用を妨げない小型軽量の工具本体を実現することができる。

冷却装置は経済的で簡易設計であり、厳密な意味でのモータに追加部品を加えることは全く不要である。

ケース内には１つも開口部を設ける必要がないので、ケースは、防湿、防塵であり、おがくずを通さない。

本発明による冷却システムを装備された電動チェーンソーは、長期間動作可能なプロ仕様の工具を構成する。

本発明の方法によれば、ブラシレス直流モータにより上記チェーンの駆動を実施し、このモータを、少なくとも２個の部分から構成されて軽金属合金で製造されたケース内に収容し、このケースの少なくとも１つの表面が上記モータと接触して配置されることにより、上記モータの静的冷却を行う。

モータの電子制御基板を含むチェーンソーに適用される好適な実施形態によれば、この方法は、また、電子制御基板の切換部品が、冷却ケースの少なくとも１つの部分の表面と接して配置されることを特徴とする。

上記の目的、特徴および長所、ならびに他の目的、特徴および長所は、以下の説明および添付図面からいっそう明らかになる。

添付図面を参照しながら、限定的ではない、本発明によるチェーンソーおよびその冷却方法の有効な実施形態について説明する。

図面および以下の説明では、図示および記載された３つの実施形態で同じ機能を果たすチェーンソーの部材に同じ参照符号を付した。

各種の材料（木材、コンクリート、レンガ、タイルなど）を挽き割りにするために一般に使用されるチェーンソー１は、駆動ピニオンと全体が細長い形状のガイドバー３とを中心として回転式に取り付けられたエンドレスチェーン２からなるカッティング装置および、この場合は電気モータ４からなる電源を含んでいる。

本発明によれば、電気モータ４は、好適には５００Ｗを上回る出力で効率６８％以上であり、たとえば出力約１ｋＷで効率約８５〜９０％であって、ブラシのない直流モータすなわち「ブラシレス」モータから構成され、その動作により発生する放熱エネルギー量が少ない。

ブラシレスモータ４は、少なくとも２個の部分５Ａ、５Ｂから構成された、熱伝導率の良い軽金属合金、好適にはアルミニウム合金またはマグネシウム合金からなるケース５に収容される。

モータ４は、ケース５内で、ケース５の部分５Ａ、５Ｂの少なくとも一方の部分（５Ａ）の少なくとも１つの表面と接するように位置決めされ、それによって、対流および／または放射により上記モータの静的な冷却を行う。

幾つかの好適な実施形態では、チェーンソーが、モータ４の電子制御基板６を含むことができる。

１つの実施形態によれば、チェーンソーのソーチェーン２を駆動するモータ４の電子制御基板は、その出力切換部品６ａがケースの部分５Ａ、５Ｂの少なくとも一方の部分の少なくとも１つの表面と接触するように、同様に冷却ケース５内に収容されるので、それによって、対流および／または放射により上記切換部品の静的な冷却を行う。

モータ４は、ケース５に設けられた第１のハウジング７に設置され、一方で、電子制御基板６は、第１のハウジング付近に設けられて冷却壁をなす隔壁９により第１のハウジングとは隔てられる第２のハウジング８に位置決めされる。

ケース５の部分５Ａ、５Ｂの少なくとも一方、好適には図示されているような部分５Ａは、特に図１が示すようにケース５の全長に沿ってほぼ平行に外側に延びる１つまたは複数の冷却フィン１０を備える。

モータ４のステータ４ａは、ケースの部分５Ａ、５Ｂの一方の部分（５Ａ）と直接接して配置される。

たとえば、モータ４は、ケース５の部分５Ａの内面が有する貫通していないシリンダ１３内に収容され、このような貫通していないシリンダの底１３’が冷却フィン１０と接する。好適には、モータ４のステータ４ａが、シリンダ１３の側壁と直接接する。

他方で、モータ４のステータ４ａのコイルの引出線４Ｂは、冷却ケース５の部分５Ａ、５Ｂの双方によりそれぞれ被覆されている。

ケース５の２個の部分５Ａ、５Ｂは、あらゆる適切な結合システム（ねじ、ボルトなど）により密閉式に組み立てられる。

特徴的な別の構成によれば、冷却ケース５を構成する部分５Ａ、５Ｂの一方の部分の面の１つ（５Ｂ’）は、チェーンソーの分解式の金属ガイドバーを受容して支持するように構成されている。この場合、ガイドバーは、ケースの表面５Ｂ’と接するので、上記ガイドバーが追加的な熱交換手段を構成し、また、ソーチェーン２の駆動モータ４が発生する熱の放散に協働する。ガイドバーは、熱伝導性の良い軽金属合金から製造される。

別の実施形態によれば、チェーンソーの冷却ケース５に結合されるチェーンソーのハンドルは、チェーンソーのソーチェーンの駆動モータ４が発生する熱の放散に協働する追加的な熱交換器を同様に構成する。

このハンドルは、ケース５の構成要素をなすことができる。ハンドルは、上記冷却ケースに嵌め込んで、あらゆる適切な手段によりケースの２個の部分５Ａ、５Ｂの一方または双方に固定可能である。この場合、ハンドルは、熱伝導性の良い軽金属合金で製造される。

アームまたはバー１２によって制御ハンドルからソーヘッドが離れて配置されるバー式チェーンソーに適用可能な別の実施形態によれば、このバーは、また、ソーチェーンの駆動モータ４の冷却に寄与する熱交換装置を構成する。この場合、バー１２およびバーの接続スリーブ１１は、熱伝導性の良い軽金属合金で製造される。

冷却ケース５の各部分５Ａ、５Ｂ、分解式のガイドバー３、ハンドル、およびバー式チェーンソーの場合はバー１２が、モータ４および、上記モータの電子制御基板６と協働することによって、これらが発生する熱を外部に伝達する。

図３に示した実施形態によれば、シリンダ１３は開放されており、ケース５の部分５Ａは、ハウジング７に通じていて上記ハウジング内にモータ４を容易に設置および取り出し可能にする開口部１４を含む。金属製の閉鎖キャップ１５がこの開口部１４を閉じ、それによって上記シリンダ１３の底を構成する。閉鎖キャップ１５は、ハウジング７に圧入されてシリンダ１３に対してモータ４の一部を締め付ける環状スカート１５ａを含む。閉鎖キャップ１５は、好適には、ケース５の他の部分を製造するのと同じ熱伝導性材料で構成される。

図４に示した実施例によれば、冷却ケース５は、単一のハウジング１６だけを画定する。閉鎖キャップ１５は、ケース５のフランジ１７にねじ止めされる。フランジ１７と閉鎖キャップ１５ｂの周辺部分１５ｂが、ケース５の部分５Ａに装備される単一フィン１０を一緒に形成する。

１ チェーンソー
２ エンドレスチェーン
３ ガイドバー
４ 電気モータ
５ ケース
６ 電子制御基板
７ 第１のハウジング
８ 第２のハウジング
９ 隔壁
１０ 冷却ファン
１１ 接続スリーブ
１２ バー
１３ シリンダ
１４ 開口部
１５ 閉鎖キャップ
１６ 単一のハウジング
１７ フランジ

Claims (16)

1. 駆動ピニオンと細長い形状のガイドバー（３）とを中心として回転式に取り付けられたソーチェーン（２）および、前記駆動ピニオンを介してこのソーチェーンを駆動する電気モータ（４）を含む電気チェーンソーであって、ソーチェーンを駆動する電気モータが、「ブラシレス」直流モータ（４）から構成され、このモータが、少なくとも２個の部分（５Ａ、５Ｂ）からなる軽金属合金製のケース（５）に収容され、前記電気モータ（４）が、前記ケース（５）の表面と接触して前記モータの静的冷却を行うことを特徴とする電気チェーンソー。
2. ソーチェーンの駆動モータ（４）の電子制御基板（６）を含んでおり、この電子制御基板（６）が同様に前記冷却ケース（５Ａ、５Ｂ）内に収容され、ケースの表面が、電子制御基板の切換部品（６ａ）と直接接触することを特徴とする請求項１に記載の電気チェーンソー。
3. 冷却ケース（５Ａ、５Ｂ）が、アルミニウム合金またはマグネシウム合金で製造されることを特徴とする請求項１または２に記載の電気チェーンソー。
4. ケース（５）の部分（５Ａ、５Ｂ）の少なくとも一方の部分（５Ａ）が、１つまたは複数の冷却フィン（１０）を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気チェーンソー。
5. 冷却ケース（５）の構成部分（５Ａ、５Ｂ）の一方の部分（５Ｂ）の面の１つ（５Ｂ’）が、前記チェーンソーの分解式の金属ガイドバー（３）を受容かつ支持するように構成されており、前記ガイドバー（３）は、この面と接することにより、モータ（４）が発生する熱の放散に協働することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電気チェーンソー。
6. チェーンソーの冷却ケース（５）に結合される金属ハンドルが、前記チェーンソーのソーチェーン（２）の駆動モータ（４）の冷却に寄与する熱交換装置を構成することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電気チェーンソー。
7. ハンドルが冷却ケース（５）の構成要素をなすことを特徴とする請求項６に記載の電気チェーンソー。
8. 冷却ハンドルが、ケース（５）の２個の構成部分（５Ａ、５Ｂ）に固定されることを特徴とする請求項６に記載の電気チェーンソー。
9. バー式チェーンソーに適用され、バー（１２）が、同様に、前記チェーンソーのソーチェーン（２）の駆動モータ（４）の冷却に寄与する熱交換装置を構成することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電気チェーンソー。
10. 冷却ケース（５）の各部分（５Ａ、５Ｂ）、分解式のガイドバー（３）、ハンドルおよびバー（１２）が、モータ（４）および前記モータの電子制御基板（６）と協働することによって、これらが発生する熱を外部に伝達することを特徴とする請求項９に記載の電気チェーンソー。
11. モータ（４）のステータ（４ａ）が、冷却ケースの一方の部分（５Ａ）、好適には前記ケースが含んでいて前記モータが内部に収容されるシリンダ（１３）の側壁と直接接触することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気チェーンソー。
12. モータ（４）のステータ（４ａ）のコイルの引出線（４ｂ）が、冷却ケースの一方の部分（５Ａ）および他方の部分（５Ｂ）によりそれぞれ被覆されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の電気チェーンソー。
13. ケース（５）の部分（５Ａ、５Ｂ）に設けられたモータ（４）および電子制御基板（６）の個々のハウジング（７、８）が、冷却ケースの２つの部分に設けられた冷却隔壁（９）により分離されていることを特徴とする請求項２から１２のいずれか一項に記載の電気チェーンソー。
14. ケース（５）の２つの部分（５Ａ、５Ｂ）が密閉式に組み立てられることを特徴とする請求項２から１３のいずれか一項に記載の電気チェーンソー。
15. 駆動ピニオンと細長い形状のガイドバー（３）とを中心として回転式に取り付けられたソーチェーン（２）および、前記駆動ピニオンを介してソーチェーンを駆動する電気モータとを含む電気チェーンソーの冷却方法であって、ブラシレス直流モータ（４）により前記チェーンを駆動し、このモータを、少なくとも２個の部分（５Ａ、５Ｂ）からなる軽金属合金製のケース（５）に収容し、前記電気モータ（４）が、前記ケース（５）の少なくとも１つの表面と接触して配置されることにより、前記モータの静的冷却を行うことを特徴とする方法。
16. 前記チェーンソーのソーチェーン（２）の駆動モータ（４）の電子制御基板（６）を含むチェーンソーに適用され、電子制御基板（６）の切換部品（６ａ）が、冷却ケース（５）の少なくとも一方の部分（５Ａ、５Ｂ）の表面と接して配置されることを特徴とする請求項１５に記載の静的冷却方法。

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