JP2014065111A - Power tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンにより先端工具を回転駆動させて作業を行う動力工具に関する。 The present invention relates to a power tool that performs work by rotating a tip tool by an engine.
特開2011−244724号公報(特許文献1)は、エンジンを駆動源として先端工具を駆動する携帯型作業機としての刈払機の構成を開示している。特開2011−244724号公報に記載の刈払機は、燃料切れによりエンジンが駆動できなくなった場合には、切替スイッチにより駆動源をエンジンから電気モータに切替えて先端工具を駆動できるように構成している。 Japanese Patent Laying-Open No. 2011-244724 (Patent Document 1) discloses a configuration of a brush cutter as a portable work machine that drives a tip tool using an engine as a drive source. The brush cutter described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-244724 is configured such that when the engine cannot be driven due to running out of fuel, the tip switch can be driven by switching the drive source from the engine to the electric motor by a changeover switch. Yes.
特開2011−244724号公報 JP 2011-244724 A
エンジンを駆動源とする動力工具の場合、作業能率の向上のために、エンジンの高出力化が求められるが、高出力化の要請に応え得るエンジンの新規開発には、多大な時間と費用が必要とされる。 In the case of a power tool that uses an engine as a drive source, it is necessary to increase the output of the engine in order to improve work efficiency. However, it takes a lot of time and money to develop a new engine that can meet the demand for higher output. Needed.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、作業能率の向上に有効な動力工具を提供することをその目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a power tool effective in improving work efficiency.
上記課題を達成するため、本発明に係る動力工具の好ましい形態は、エンジンと、モータと、先端工具を駆動する駆動軸と、を有する。動力工具は、エンジンとモータが駆動軸を同時に駆動する第1駆動モードと、モータのみが駆動軸を駆動する第2駆動モードと、を有する。そして、第1駆動モードと第2駆動モードのうちのいずれかの駆動モードが選択されて先端工具を駆動するように構成されている。なお、本発明における「エンジン」は、2ストロークエンジン、4ストロークエンジンのいずれであってもよい。また、「モータ」としては、典型的には電動モータが用いられる。 In order to achieve the above object, a preferred form of a power tool according to the present invention includes an engine, a motor, and a drive shaft that drives a tip tool. The power tool has a first drive mode in which the engine and the motor drive the drive shaft simultaneously, and a second drive mode in which only the motor drives the drive shaft. Then, either one of the first drive mode and the second drive mode is selected to drive the tip tool. The “engine” in the present invention may be any of a 2-stroke engine and a 4-stroke engine. Further, as the “motor”, an electric motor is typically used.
本発明の動力工具によれば、先端工具の駆動源として、エンジンとモータを備え、エンジンとモータが駆動軸を同時に駆動する第1駆動モードと、モータのみが駆動軸を駆動する第2駆動モードとの、いずれかを選択して先端工具を駆動できる構成としている。このため、例えば先端工具に作用する負荷が大きい場合には、第1駆動モードを選択して先端工具を駆動し、小さい場合には第2駆動モードを選択して先端工具を駆動する等して、作業形態に応じて先端工具の駆動モードを選択することにより、動力工具による作業を効率的に行うことができる。なお、本発明の「動力工具」としては、チェンソー、刈払機、草刈り機等、作業者が携帯して作業を行う動力工具を好適に包含する。 According to the power tool of the present invention, the first drive mode includes an engine and a motor as drive sources for the tip tool, and the engine and the motor simultaneously drive the drive shaft, and the second drive mode in which only the motor drives the drive shaft. The tip tool can be driven by selecting either of them. For this reason, for example, when the load acting on the tip tool is large, the first drive mode is selected to drive the tip tool, and when the load is small, the second drive mode is selected to drive the tip tool. By selecting the driving mode of the tip tool according to the work mode, the work with the power tool can be performed efficiently. Note that the “power tool” of the present invention suitably includes a power tool that is carried by an operator such as a chain saw, a brush cutter, and a mower.
本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、エンジンのみが駆動軸を駆動する第3駆動モードをさらに有し、そして第1から第3駆動モードのうちのいずれかの駆動モードが選択されて先端工具を駆動するように構成されている。 According to the further form of the power tool which concerns on this invention, it has further the 3rd drive mode in which only an engine drives a drive shaft, and the drive mode in any one of the 1st to 3rd drive modes is selected. And the tip tool is driven.
この形態によれば、第1駆動モード及び第2駆動モードに加え、エンジンのみを用いて先端工具を駆動可能な第3駆動モードを選択して先端工具を駆動することを可能としたことにより、先端工具の駆動モードが増加され、作業をより効率的に行うことができる。 According to this aspect, in addition to the first drive mode and the second drive mode, it is possible to drive the tip tool by selecting the third drive mode in which the tip tool can be driven using only the engine. The driving mode of the tip tool is increased, and the work can be performed more efficiently.
本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、モータは、駆動軸に常時に連結されている。この場合、モータは、固定子と回転子を有するとともに、回転子が固定子の外側に回転可能に配置されたアウタロータ型モータとして構成され、モータの回転子が駆動軸に連結された構成であることが好ましい。 According to the further form of the power tool which concerns on this invention, the motor is always connected with the drive shaft. In this case, the motor has a stator and a rotor, and is configured as an outer rotor type motor in which the rotor is rotatably disposed outside the stator, and the rotor of the motor is connected to the drive shaft. It is preferable.
モータを、回転子が固定子の外側に配置されたアウタロータ型モータとした場合、マグネットの極数を増やせることと、回転子の回転中心から周面までの距離(半径)を大きくできることで、大きなトルクを発生することができる。 When the motor is an outer rotor type motor with the rotor arranged outside the stator, the number of magnet poles can be increased and the distance (radius) from the rotation center of the rotor to the peripheral surface can be increased. Torque can be generated.
本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、エンジンは、駆動軸と別体の出力軸を有し、エンジンの出力が出力軸を介して駆動軸に伝達されるように構成されている。この場合、出力軸と駆動軸の間に、第1クラッチ機構が配置されることが好ましい。第1クラッチ機構は、エンジンの出力を出力軸から駆動軸に伝達するように構成される。ここで、本発明における「第1クラッチ機構」としては、典型的には遠心クラッチを用いるが、これに限らずワンウェイクラッチ、電磁クラッチ等を好適に用いることができる。 According to the further form of the power tool which concerns on this invention, an engine has an output shaft separate from a drive shaft, and it is comprised so that the output of an engine may be transmitted to a drive shaft via an output shaft. . In this case, it is preferable that the first clutch mechanism is disposed between the output shaft and the drive shaft. The first clutch mechanism is configured to transmit the output of the engine from the output shaft to the drive shaft. Here, as the “first clutch mechanism” in the present invention, a centrifugal clutch is typically used, but not limited to this, a one-way clutch, an electromagnetic clutch, or the like can be suitably used.
本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、出力軸と駆動軸の間にモータが配置され、モータと出力軸との間に第1クラッチ機構が配置されており、エンジンの出力が出力軸から第1クラッチ機構を経由してモータに伝達される構成である。また、モータと駆動軸との間に第2クラッチ機構が配置されている。この第2クラッチ機構は、モータ又はエンジンの回転数が所定の回転数より高い場合にモータの出力又はエンジンの出力を駆動軸に伝達するように構成されている。 According to the further form of the power tool according to the present invention, the motor is disposed between the output shaft and the drive shaft, the first clutch mechanism is disposed between the motor and the output shaft, and the engine output is output. In this configuration, the shaft is transmitted to the motor via the first clutch mechanism. A second clutch mechanism is disposed between the motor and the drive shaft. The second clutch mechanism is configured to transmit the output of the motor or the output of the engine to the drive shaft when the rotational speed of the motor or engine is higher than a predetermined rotational speed.
この形態によれば、モータ又はエンジンの回転数が所定の回転数より高い場合にモータの出力又はエンジンの出力を駆動軸に伝達する構成である。換言すれば、モータ又はエンジンの回転数が所定の回転数より低い場合には、モータの出力又はエンジンの出力を駆動軸に伝達しない。このため、エンジン又はモータの始動時において、先端工具が駆動されることを防止できる。 According to this aspect, when the rotational speed of the motor or the engine is higher than the predetermined rotational speed, the output of the motor or the output of the engine is transmitted to the drive shaft. In other words, when the rotational speed of the motor or engine is lower than the predetermined rotational speed, the output of the motor or the output of the engine is not transmitted to the drive shaft. For this reason, it is possible to prevent the tip tool from being driven when the engine or the motor is started.
本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、第1クラッチ機構は、先端工具を駆動する方向へのエンジンの回転をモータに伝達するワンウェイクラッチによって構成されている。また、動力工具は、エンジンの混合気に点火する点火装置と、点火装置の点火時期を制御する制御装置を更に有している。この制御装置は、先端工具を駆動する方向と反対方向にモータが駆動されることで出力軸がワンウェイクラッチを介して駆動され、エンジンのピストンが上死点に到達する前に点火装置を作動させて混合気に点火し、エンジンを始動するように構成されている。 According to the further form of the power tool which concerns on this invention, the 1st clutch mechanism is comprised by the one-way clutch which transmits rotation of the engine to the direction which drives a tip tool to a motor. The power tool further includes an ignition device that ignites the air-fuel mixture of the engine and a control device that controls the ignition timing of the ignition device. In this control device, the motor is driven in the direction opposite to the direction of driving the tip tool, the output shaft is driven via the one-way clutch, and the ignition device is operated before the piston of the engine reaches top dead center. The air-fuel mixture is ignited and the engine is started.
この形態によれば、モータが先端工具を駆動する方向と逆方向に回転するように駆動することで、モータをエンジン始動用のセルモータとして利用できる。 According to this aspect, the motor can be used as a cell motor for starting the engine by driving the motor so as to rotate in the direction opposite to the direction of driving the tip tool.
本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、モータをエンジン始動用のセルモータとして使用する場合において、制御装置は、点火装置の作動で混合気が点火しなかった場合、モータの駆動を維持して出力軸を継続的に回転させるとともに、出力軸が所定の回数だけ回転した後において、点火装置を再度作動させるように構成されている。 According to the further form of the power tool according to the present invention, when the motor is used as a cell motor for starting the engine, the control device maintains the drive of the motor when the air-fuel mixture is not ignited by the operation of the ignition device. Thus, the output shaft is continuously rotated, and the ignition device is operated again after the output shaft rotates a predetermined number of times.
長時間にわたって停止されたエンジンを始動する場合、燃焼室に混合気が存在しないことが原因で点火装置の最初の作動では混合気が点火しないことが考えられる。この形態によれば、上記のように構成したことにより、出力軸の継続的な回転による燃料ポンプの作動によって燃焼室に混合気を確実に供給させた状態で点火できるため、エンジンの始動性を向上できるとともに、点火装置の無駄な作動を少なくしてバッテリの無駄な消費を抑えることができる。 When starting an engine that has been stopped for a long time, it is conceivable that the air-fuel mixture does not ignite during the initial operation of the ignition device because the air-fuel mixture does not exist in the combustion chamber. According to this aspect, since the fuel cell can be ignited in a state where the air-fuel mixture is reliably supplied to the combustion chamber by the operation of the fuel pump by the continuous rotation of the output shaft, the engine startability can be improved. It is possible to improve, and it is possible to reduce the wasteful operation of the ignition device and suppress the wasteful consumption of the battery.
本発明によれば、作業能率の向上に有効な動力工具が提供されることとなった。 According to the present invention, a power tool effective in improving work efficiency is provided.
(本発明の第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態につき、図1及び図2を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態では、動力工具の一例としてチェンソーを用いて説明する。図1に示すように、チェンソー100は、チェンソー100の本体部を構成する本体ハウジング101と、本体ハウジング101の一方側から水平に突出するガイドバー103を有し、このガイドバー103にソーチェン105を装着し、装着されたソーチェン105を回転させて被加工材の切断作業を行う切断工具である。ソーチェン105が、本発明における「先端工具」に対応する。なお、本実施形態では、便宜上、ガイドバー103の突出側(図1の左側)を、「前側」ないし「前方側」として規定し、その反対側を、「後側」ないし「後方側」として規定する。
(First embodiment of the present invention)
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. This embodiment demonstrates using a chain saw as an example of a power tool. As shown in FIG. 1, the
本体ハウジング101の前側にはフロントハンドル106及びハンドガード108が連接され、後側にはリアハンドル107が連接されている。従って、作業者はフロントハンドル106及びリアハンドル107を把持してチェンソー100を操作し、切断作業を行うことが可能とされる。
A
本体ハウジング101は、チェンソー100を駆動するための駆動機構部110を備えている。図2にはチェンソー100の駆動機構部110が詳細に示される。図2に示すように、本実施形態に係る駆動機構部110は、先端工具としてのソーチェン105を駆動する原動機として、エンジン111と電動モータ141とを備えている。すなわち、本実施形態に係るチェンソー100は、異なる2つの原動機を有するハイブリッド式動力工具の一例として構成される。
The
駆動機構部110は、ソーチェン105に対して電動モータ141の出力を直接に伝達し、エンジン111の出力については電動モータ141を経て間接的に伝達するように構成されている。以下、駆動機構部110の構成について図2を参照して説明する。エンジン111及び電動モータ141は、本体ハウジング101に収容されている。なお、本体ハウジング101は、エンジン111のクランクシャフト123の軸線を基準にして上下方向に2分割された分割ハウジングによって構成されている。
The
一方の原動機を構成するエンジン111は、レシプロ式エンジンであり、シリンダ113、シリンダ113内に収容されたピストン115、シリンダ113に設けられた点火プラグ117、シリンダ113の下方に配置されて当該シリンダ113に接合されるクランクケース119、シリンダ113とクランクケース119との接合部において、複数の軸受121を介して回転自在に支持されたクランクシャフト123、及びピストン115とクランクシャフト123とを連接する連接ロッド125等を備える。このエンジン111が、本発明における「エンジン」に対応する。
An
クランクシャフト123は、ガイドバー103の突出方向(前後方向)と交差する水平方向に延在するように配置されている。クランクシャフト123の一方側は、本体ハウジング101の一方の側面に形成された開口部101aを通じて外側に突出されるとともに、その突出端部にソーチェン105を駆動するための最終出力軸131がニードルベアリング133を介して相対回転可能に装着されている。このクランクシャフト123が、本発明における「出力軸」に対応し、最終出力軸131が、本発明における「駆動軸」に対応する。また、クランクシャフト123の他方側の端部には、外側面に冷却フィン129を一体に備えたフライホイール127が固定状に取り付けられている。
The
なお、便宜上図示を省略するが、フライホイール127の軸方向外側にリコイルスタータ及びカップリングが配置されており、作業者がリコイルスタータを手動操作し、カップリングを介してフライホイール127を回転させることによりエンジン111を始動するよう構成されている。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted for convenience, the recoil starter and the coupling are arrange | positioned at the axial direction outer side of the
他方の原動機を構成する電動モータ141は、エンジン111の出力を最終出力軸131に伝達する動力伝達経路において、最終出力軸131とクランクシャフト123との間に配置されている。すなわち、電動モータ141は、最終出力軸131とエンジン111との間に配置されている。この電動モータ141が、本発明における「モータ」に対応する。電動モータ141は、アウタロータ型モータであり、ステータコア143、ステータコイル145、アウタロータ147、マグネット149を備えており、クランクシャフト123と同軸状に配置されている。ステータコア143は、磁性材料で形成された円盤状部材であり、スリーブ143aを介してシリンダ113及びクランクケース119の外面に固定されるとともに、その中央孔部をクランクシャフト123が遊嵌状に貫通して延びている。このステータコア143が、本発明における「固定子」に対応する。ステータコイル145は、ステータコア143に巻かれており、通電されることによってステータコア143を励磁する。
The
アウタロータ147は、円筒状の周壁147aと底壁147bを有するカップ状部材であり、周壁147aがステータコア143の外周面に被さるように配置されている。このアウタロータ147が、本発明における「回転子」に対応する。マグネット149は、周壁147aの内周面に配置されてステータコア143の外周面に対向している。アウタロータ147の底壁147bは、中央に円形孔を有し、この円形孔をクランクシャフト123が遊嵌状に貫通して延びている。また、アウタロータ147の底壁147bは、本体ハウジング101の開口部101aに臨んでおり、当該底壁147bの中央部外面に前記最終出力軸131が固定状に結合されている。すなわち、電動モータ141のアウタロータ147が最終出力軸131に直結され、電動モータ141の出力が最終出力軸131に直接に伝達される構成である。
The
エンジン111の出力は、クランクシャフト123とアウタロータ147との間に配置された遠心クラッチ151を介してアウタロータ147に伝達されるように構成されている。この遠心クラッチ151が、本発明における「第1クラッチ機構」に対応する。遠心クラッチ151は、ステータコア143に隣接する位置においてクランクシャフト123に結合されており、クランクシャフト123と共に回転することに伴い発生する遠心力によってクラッチシュー151aが外側に拡開し、アウタロータ147の周壁147aの内周面に接触することでクランクシャフト123の回転をアウタロータ147に伝達する構成である。すなわち、遠心クラッチ151は、クランクシャフト123の回転数が所定の回転数よりも低い領域では、クランクシャフト123の回転をアウタロータ147に伝達しないが、所定の回転数を超えた領域では、クランクシャフト123の回転をアウタロータ147に伝達するように構成されている。
The output of the
図1に示すように、リアハンドル107は、本体ハウジング101の後側下部に連接されて後方へ延在するハンドルであり、側面視で中央が開口された概ね三角形のループ形状に形成されている。すなわち、リアハンドル107は、本体ハウジング101の後中央部に連接されるとともに後斜め下方に向けて湾曲状に延在する上側部分107aと、本体ハウジング101の後下部に連接されるとともに後方に向けて水平状に延在する下側部分107bとを有し、上側部分107aの後端と下側部分107bの後端が互いに連接された構成とされる。
As shown in FIG. 1, the
上記のように構成されたリアハンドル107の適宜位置には、便宜上図示を省略するが、駆動モード選択用の操作部材として、手動による切替操作が可能とされた駆動モード切替スイッチが配置されている。この駆動モード切替スイッチは、エンジン111と電動モータ141を同時に駆動する第1の駆動モードと、電動モータ141のみを駆動する第2の駆動モードと、エンジン111のみを駆動する第3の駆動モードとの間で切替え可能に構成される。エンジン111と電動モータ141を同時に駆動する第1の駆動モードが、本発明における「第1駆動モード」に対応し、電動モータ141のみを駆動する第2の駆動モードが、本発明における「第2駆動モード」に対応し、エンジン111のみを駆動する第3の駆動モードが、本発明における「第3駆動モード」に対応する。
Although not shown for the sake of convenience, a drive mode changeover switch capable of manual changeover operation is disposed at an appropriate position of the
リアハンドル107における上側部分107aは、作業者が把持するグリップ部を構成する部位として備えられ、この上側部分107aに作業者が手動操作可能なスロットルレバー135、及びエンジン111を停止させるストップスイッチ(便宜上図示を省略する)が配置されている。スロットルレバー135は、エンジン111への吸気(空気或いは混合気)の流入量を調整してエンジン111の出力(回転数)を調節するための操作部材であり、電動モータ141の駆動・停止及び出力(回転数)を操作する操作部材を兼用している。また、エンジン111を停止させるストップスイッチ(便宜上図示を省略する)が設けられている。
An upper portion 107a of the
一方、リアハンドル107における下側部分107bは、本体ハウジング101の下面と概ね面一の下面を有し、本体ハウジング101(チェンソー100)を、地面等に載置したとき、当該地面等に接して荷重を支える着座部材としての機能、上側部分107aの後端と連接することで互いの強度を高める補強部材としての機能を有する。
On the other hand, the
また、上側部分107aの後端と下側部分107bの後端との連接領域には、バッテリ取付部107cが設けられ、このバッテリ取付部107cに、電動モータ141に電力を供給するためのバッテリパック137が取付けられている。なお、バッテリパック137は、複数のバッテリセル(電池)を1つのバッテリケース(容器)にまとめて収容した構成である。
In addition, a
また、リアハンドル107における下側部分107bには、スロットルレバー135の操作に応じて電動モータ141の駆動制御及びエンジン111の点火制御等を行うコントローラ139が配置されている。コントローラ139は、第1の駆動モードが選択され、且つエンジン111が駆動された場合、エンジンについては、スロットルレバー135の引き操作量に応じて点火時期等、エンジン111に関する所定の制御を行い、電動モータ141については、スロットルレバー135が引き操作されたときに駆動、引き操作が解除されたときに停止、引き操作量に応じて出力(回転数)を制御するように構成される。また、第2の駆動モードが選択された場合には、電動モータ141につき、スロットルレバー135が引き操作されたときに駆動、引き操作が解除されたときに停止、引き操作量に応じて出力(回転数)を制御するように構成され、更に第3の駆動モードが選択され、且つエンジン111が駆動された場合には、スロットルレバー135の引き操作量に応じて点火時期等、エンジン111の駆動に関する所定の制御を行うように構成される。
In addition, a
本実施の形態に係るチェンソー100は、上記のように構成されている。従って、駆動モード切替スイッチを操作して第1の駆動モードを選択後、リコイルスタータによりエンジン111を始動するとともに、スロットルレバー135を引き操作すれば、エンジン111と電動モータ141が同時に駆動される。電動モータ141のアウタロータ147が回転され、そしてクランクシャフト123の回転数が所定の回転数を超えた領域では、遠心クラッチ151が作動してクランクシャフト123の回転がアウタロータ147に伝達される。すなわち、エンジン111と電動モータ141を同時に駆動した場合には、エンジン111の出力及び電動モータ141の出力によって最終出力軸131を駆動してソーチェン105を駆動することができる。
The chain saw 100 according to the present embodiment is configured as described above. Therefore, if the
一方、第2の駆動モードを選択し、スロットルレバー135を引き操作すれば、電動モータ141のみが駆動される。この場合には、電動モータ141のアウタロータ147によって最終出力軸131を駆動し、ソーチェン105を駆動することができる。このとき、遠心クラッチ151は駆動されないため、遠心クラッチ151のクラッチシュー151aがアウタロータ147の周壁147aの内周面から離れており、アウタロータ147の回転を阻害しない。
On the other hand, if the second drive mode is selected and the
また、第3の駆動モードを選択し、エンジン111のみを駆動した場合には、スロットルレバー135を引き操作すると、クランクシャフト123の回転数が所定の回転数を超えた領域では、遠心クラッチ151が作動してクランクシャフト123の回転をアウタロータ147に伝達する。このため、アウタロータ147がクランクシャフト123と一体に回転して最終出力軸131を駆動し、ソーチェン105を駆動することができる。
When the third drive mode is selected and only the
このように、本実施形態によれば、エンジン111と電動モータ141を同時に駆動する第1の駆動モードと、電動モータ141のみを駆動する第2の駆動モードと、エンジン111のみを駆動する第3の駆動モードとの3つの駆動モードの中からいずれか1つを選択してソーチェン105を駆動できる。このため、作業者は、例えばソーチェン105に作用する負荷が異なる等の作業態様に応じてソーチェン105の駆動モードを選択し、被加工材の切断作業を効率的に行うことが可能となる。
Thus, according to the present embodiment, the first drive mode in which the
また、この実施形態によれば、電動モータ141として、ステータコア143の外側にアウタロータ147が配置されたアウタロータ型モータを用い、アウタロータ147が最終出力軸131に常時に連結された構成である。このような構成とすることで、マグネット149の極数を増やせることと、アウタロータ147の回転中心から周面までの距離(半径)を大きくできることで、大きなトルクを発生することができる。また、電動モータ141をアウタロータ型モータとしたことで、クランクシャフト123の外側に電動モータ141を配置することが可能となる。これにより駆動機構部110の軸方向長さを短縮してコンパクト化できる。
Further, according to this embodiment, an outer rotor type motor in which an
(本発明の第2実施形態)
次に本発明の第2実施形態について図3を参照しつつ説明する。この実施形態は、ソーチェン105を駆動する駆動機構部110の構成に関する変更例であり、第1実施形態と異なる部分を主体に説明し、同一構成部材については同一符号を付してその説明を省略又は簡略にする。
(Second embodiment of the present invention)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is a modified example relating to the configuration of the
図3に示すように、この実施形態においては、エンジン111のクランクシャフト123と電動モータ141のアウタロータ147との間に、一方向にのみ回転を伝達するワンウェイクラッチ153を配置する一方、アウタロータ147と最終出力軸131との間に遠心クラッチ155を配置する構成としている。また、電動モータ141は、逆転可能に構成されるとともに、当該電動モータ141を逆転方向に駆動するための手動操作可能な逆転スイッチが設けられる。
As shown in FIG. 3, in this embodiment, a one-way clutch 153 that transmits rotation only in one direction is disposed between the
ワンウェイクラッチ153は、ソーチェン105を駆動する方向の回転につき、クランクシャフト123からアウタロータ147には伝達するが、アウタロータ147からクランクシャフト123には伝達しないように構成される。換言すれば、エンジン111が駆動されていない状態では、電動モータ141の駆動に関して、アウタロータ147がソーチェン105を駆動する方向に回転する正転時には、アウタロータ147の回転をクランクシャフト123に伝達しないが、逆方向に回転する逆転時にはアウタロータ147の回転をクランクシャフト123に伝達する構成である。このワンウェイクラッチ153が、本発明における「第1クラッチ機構」に対応する。
The one-
一方、遠心クラッチ155は、アウタロータ147の底壁147bの中心外面に形成された短軸状の中心軸157に結合されている。そして、アウタロータ147と共に回転することに伴い発生する遠心力によってクラッチシュー155aが外側に拡開し、最終出力軸131に設けたカップ状のカバー部材159の周壁内面に接触してアウタロータ147の回転を最終出力軸131に伝達するように構成される。すなわち、遠心クラッチ155は、アウタロータ147の回転数が所定の回転数より低い領域では、アウタロータ147の回転を最終出力軸131に伝達しないが、所定の回転数を超えた高い領域では、アウタロータ147の回転を最終出力軸131に伝達するように構成されている。この遠心クラッチ155が、本発明における「第2クラッチ機構」に対応する。
On the other hand, the
上記のように構成したことで、第1の駆動モードを選択し、エンジン111と電動モータ141を同時に駆動した場合には、電動モータ141のアウタロータ147が回転されるとともに、クランクシャフト123の回転がワンウェイクラッチ153を介して電動モータ141のアウタロータ147に伝達される。すなわち、エンジン111と電動モータ141を同時に駆動した場合には、エンジン111の出力及び電動モータ141の出力によって最終出力軸131を駆動し、ソーチェン105を駆動することができる。
With the above configuration, when the first drive mode is selected and the
一方、第2の駆動モードを選択し、電動モータ141のみを駆動した場合には、アウタロータ147の回転数が所定の回転数を超えた領域では、遠心クラッチ155が作動してアウタロータ147の回転を最終出力軸131に伝達し、これによりソーチェン105を駆動することができる。このとき、ワンウェイクラッチ153は、クランクシャフト123の軸周りを空転し、アウタロータ147の回転を阻害しない。
On the other hand, when the second drive mode is selected and only the
また、第3の駆動モードを選択し、エンジン111のみを駆動した場合には、クランクシャフト123の回転がワンウェイクラッチ153を介してアウタロータ147に伝達される。そしてアウタロータ147の回転数が所定の回転数を超えた領域では、遠心クラッチ155が作動してアウタロータ147の回転を最終出力軸131に伝達し、ソーチェン105を駆動することができる。
When the third drive mode is selected and only the
このように、この実施形態によれば、前述した第1の実施形態と同様、エンジン111と電動モータ141を同時に駆動する第1の駆動モードと、電動モータ141のみを駆動する第2の駆動モードと、エンジン111のみを駆動する第3の駆動モードとの3つの駆動モードの中からいずれか1つを選択してソーチェン105を駆動できる。このため、作業者は、例えばソーチェン105に作用する負荷が異なる等の作業態様に応じてソーチェン105の駆動モードを選択し、被加工材の切断作業を効率的に行うことが可能となる。
Thus, according to this embodiment, as in the first embodiment described above, the first drive mode in which the
また、この実施形態では、アウタロータ147と最終出力軸131との間に遠心クラッチ155を配置し、アウタロータ147の回転数が低い領域では、最終出力軸131が駆動されない構成としている。このため、エンジン111又は電動モータ147の始動時において、ソーチェン105が駆動されることを防止できる。
In this embodiment, the
また、この実施形態においては、アウタロータ147とクランクシャフト123との間にワンウェイクラッチ153を設け、アウタロータ147がソーチェン105を駆動する方向に回転する正転時には空転し、逆方向に回転する逆転時にはアウタロータ147の回転をクランクシャフト123に伝達可能に構成している。
Further, in this embodiment, a one-
そこで、この実施形態においては、上記の構成を前提とした上で、逆転スイッチを操作した場合に、電動モータ141をソーチェン105の駆動方向と逆方向に駆動可能に構成するとともに、当該電動モータ141の逆転駆動によりピストン115が最初に圧縮上死点に到達する前に、点火プラグ117による混合気に対する点火が行われるように、コントローラ139(図1参照)によって点火プラグ117を制御する。そして、ピストン115が最初に圧縮上死点に到達する前に、混合気が点火し燃焼することによりクランクシャフト123を正転方向に回転させる構成としている。これによりエンジン111を始動することが可能となる。すなわち、電動モータ141をエンジン始動用のセルモータとして使用することが可能となる。この点火プラグ117が、本発明における「点火装置」に対応し、コントローラ139が、本発明における「制御装置」に対応する。
Therefore, in this embodiment, when the reverse rotation switch is operated on the assumption of the above configuration, the
電動モータ141を用いての始動時において、コントローラ139は、エンジン111の始動が確認されると、第1の駆動モードが選択されている場合には、電動モータ141の回転方向を逆転方向から正転方向に切替えるように制御する。また、第3の駆動モードが選択されている場合には、電動モータ141を停止するように制御する。エンジン111の始動確認は、例えば当該始動に伴い増加する電動モータ141の負荷を適宜センサにより検出することで行うことが可能である。
When starting using the
また、電動モータ141によりエンジン111を始動する場合において、点火プラグ117の最初の作動で混合気が点火しなかった場合、電動モータ141の逆転駆動を維持してクランクシャフト123の回転を継続させるとともに、クランクシャフト123が所定の複数回(例えば、2〜3回)だけ回転した後において、点火プラグ117を再度作動させるように構成することが好ましい。
In addition, when the
エンジン111の停止後、すぐに再始動する場合であれば、点火プラグ117の最初の作動で混合気に点火する可能性が高い。一方、長時間にわたって停止されたエンジン111を始動する場合、燃焼室に混合気が存在しないことが原因で点火プラグ117の最初の作動では混合気が点火しないことが考えられる。上記のように、電動モータ141の駆動を維持してエンジン111のクランクシャフト123を継続的に回転させ、エンジン111に燃料を供給するための燃料ポンプ(便宜上図示を省略する)を作動させ、燃焼室に混合気を確実に供給させた状態で再度点火する構成とすることで、エンジン111の始動性を向上させることが可能になるとともに、点火プラグ117の無駄な作動を少なくしてバッテリパック137の無駄な消費を抑えることができる。
If the
なお、上述した実施形態では、エンジン111と電動モータ141を同時に駆動する第1の駆動モードと、電動モータ141のみを駆動する第2の駆動モードと、エンジン111のみを駆動する第3の駆動モードとの3つの駆動モードの中からいずれか1つを選択する構成としたが、エンジン111と電動モータ141を同時に駆動する第1の駆動モードと、電動モータ141のみを駆動する第2の駆動モードのうちのいずれかの駆動モードが選択されてソーチェン105を駆動するように構成してもよい。また、実施形態は、電動モータ141として、アウタロータ型モータの場合で説明したが、インナロータ型モータを用いてもよい。
In the above-described embodiment, the first drive mode in which the
また、上述した実施形態は、動力工具の一例として、チェンソー100の場合で説明したが、チェンソーに限らず、刈払機、草刈り機等、作業者が携帯して作業を行う動力工具に適用することが可能である。 Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated in the case of the chain saw 100 as an example of a power tool, it can apply not only to a chain saw but to a power tool with which an operator carries work, such as a brush cutter and a mower. Is possible.
(実施形態の各構成要素と本発明の構成要素との対応関係)
本実施形態における各構成要素と、本発明における構成要素との発明特定事項との関係は、以下のとおりである。もちろん、本実施形態における各構成要素は、対応する本発明の特定事項に関する一つの実施構成例に過ぎず、本発明の各構成要素はこれに限定されるものではない。
ソーチェン105が、本発明の「先端工具」に対応する構成の一例である。
エンジン111が、本発明の「エンジン」に対応する構成の一例である。
クランクシャフト123が、本発明の「出力軸」に対応する構成の一例である。
最終出力軸131が、本発明の「駆動軸」に対応する構成の一例である。
電動モータ141が、本発明の「モータ」に対応する構成の一例である。
ステータコア143が、本発明の「固定子」に対応する構成の一例である。
アウタロータ147が、本発明の「回転子」に対応する構成の一例である。
第1実施形態の遠心クラッチ151が、本発明の「第1クラッチ機構」に対応する構成の一例である。
ワンウェイクラッチ153が、本発明の「第1クラッチ機構」に対応する構成の一例である。
第2実施形態の遠心クラッチ155が、本発明の「第2クラッチ機構」に対応する構成の一例である。
エンジン111と電動モータ141を同時に駆動する第1の駆動モードが、本発明の「第1駆動モード」に対応する。
電動モータ141のみを駆動する第2の駆動モードが、本発明の「第2駆動モード」に対応する。
エンジン111のみを駆動する第3の駆動モードが、本発明の「第3駆動モード」に対応する。
(Correspondence between each component of the embodiment and the component of the present invention)
The relationship between each component in the present embodiment and the invention-specific matters of the component in the present invention is as follows. Of course, each component in the present embodiment is only one example of the configuration related to the specific matters of the present invention, and each component of the present invention is not limited to this.
The
The
The
The
The
The
The
The
The one-
The
The first drive mode in which the
The second drive mode for driving only the
The third drive mode for driving only the
100 チェンソー(動力工具)
101 本体ハウジング(本体部)
101a 開口部
103 ガイドバー
105 ソーチェン(先端工具)
106 フロントハンドル
107 リアハンドル
107a 上側部分
107b 下側部分
107c バッテリ取付部
108 ハンドガード
110 駆動機構部
111 エンジン(エンジン)
113 シリンダ
115 ピストン
117 点火プラグ(点火装置)
119 クランクケース
121 軸受
123 クランクシャフト(出力軸)
125 連接ロッド
127 フライホイール
129 冷却フィン
131 最終出力軸(駆動軸)
133 ニードルベアリング
135 スロットルレバー
137 バッテリパック
139 コントローラ(制御装置)
141 電動モータ(モータ)
143 ステータコア(固定子)
143a スリーブ
145 ステータコイル
147 アウタロータ(回転子)
147a 周壁
147b 底壁
149 マグネット
151 遠心クラッチ(第1クラッチ機構)
151a クラッチシュー
153 ワンウェイクラッチ(第1クラッチ機構)
155 遠心クラッチ(第2クラッチ機構)
155a クラッチシュー
157 中心軸
159 カバー部材
100 Chain saw (power tool)
101 Main body housing (main body)
106
113
119 Crankcase 121
125
133 Needle bearing 135
141 Electric motor (motor)
143 Stator core (stator)
147a
155 Centrifugal clutch (second clutch mechanism)
Claims (9)
モータと、
先端工具を駆動する駆動軸と、を有する動力工具であって、
前記エンジンと前記モータが前記駆動軸を同時に駆動する第1駆動モードと、
前記モータのみが前記駆動軸を駆動する第2駆動モードと、を有し、
前記第1駆動モードと前記第2駆動モードのうちのいずれかの駆動モードが選択されて前記先端工具を駆動するように構成されていることを特徴とする動力工具。 Engine,
A motor,
A power tool having a drive shaft for driving a tip tool,
A first drive mode in which the engine and the motor drive the drive shaft simultaneously;
A second drive mode in which only the motor drives the drive shaft,
A power tool configured to drive the tip tool by selecting one of the first drive mode and the second drive mode.
前記エンジンのみが前記駆動軸を駆動する第3駆動モードをさらに有し、
前記第1から第3駆動モードのうちのいずれかの駆動モードが選択されて前記先端工具を駆動するように構成されていることを特徴とする動力工具。 The power tool according to claim 1,
A third drive mode in which only the engine drives the drive shaft;
A power tool configured to drive the tip tool when any one of the first to third drive modes is selected.
前記モータは、前記駆動軸に常時に連結されていることを特徴とする動力工具。 The power tool according to claim 1 or 2,
The power tool is characterized in that the motor is always connected to the drive shaft.
前記モータは、固定子と回転子を有するとともに、前記回転子が前記固定子の外側に回転可能に配置されたアウタロータ型モータとして構成されており、
前記モータの回転子が前記駆動軸に連結されていることを特徴とする動力工具。 The power tool according to claim 3,
The motor has a stator and a rotor, and the rotor is configured as an outer rotor type motor that is rotatably disposed outside the stator.
The power tool, wherein a rotor of the motor is connected to the drive shaft.
前記エンジンは、前記駆動軸と別体の出力軸を有しており、
前記エンジンの出力が前記出力軸を介して前記駆動軸に伝達されるように構成されていることを特徴とする動力工具。 The power tool according to any one of claims 1 to 4,
The engine has an output shaft separate from the drive shaft,
A power tool configured to transmit an output of the engine to the drive shaft through the output shaft.
前記出力軸と前記駆動軸の間に、第1クラッチ機構が配置されており、
前記第1クラッチ機構は、前記エンジンの出力を前記出力軸から前記駆動軸に伝達するように構成されていることを特徴とする動力工具。 The power tool according to claim 5,
A first clutch mechanism is disposed between the output shaft and the drive shaft;
The power tool, wherein the first clutch mechanism is configured to transmit an output of the engine from the output shaft to the drive shaft.
前記出力軸と前記駆動軸の間に前記モータが配置され、前記モータと前記出力軸との間に前記第1クラッチ機構が配置され、前記エンジンの出力が前記出力軸から前記第1クラッチ機構を経由して前記モータに伝達される構成であり、
前記モータと前記駆動軸との間に第2クラッチ機構が配置され、
前記第2クラッチ機構は、前記モータ又は前記エンジンの回転数が所定の回転数より高い場合に前記モータの出力又は前記エンジンの出力を前記駆動軸に伝達するように構成されていることを特徴とする動力工具。 The power tool according to claim 6,
The motor is disposed between the output shaft and the drive shaft, the first clutch mechanism is disposed between the motor and the output shaft, and the engine output is transmitted from the output shaft to the first clutch mechanism. Is transmitted to the motor via,
A second clutch mechanism is disposed between the motor and the drive shaft;
The second clutch mechanism is configured to transmit the output of the motor or the output of the engine to the drive shaft when the rotational speed of the motor or the engine is higher than a predetermined rotational speed. Power tool to do.
前記第1クラッチ機構は、前記先端工具を駆動する方向への前記エンジンの回転を前記モータに伝達するワンウェイクラッチであり、
前記エンジンの混合気に点火する点火装置と、
前記点火装置の点火時期を制御する制御装置を更に有し、
前記制御装置は、前記先端工具を駆動する方向と反対方向に前記モータが駆動されることで前記出力軸が前記ワンウェイクラッチを介して駆動され、前記エンジンのピストンが上死点に到達する前に前記点火装置を作動させて混合気に点火し、前記エンジンを始動させるように構成されていることを特徴とする動力工具。 The power tool according to claim 7,
The first clutch mechanism is a one-way clutch that transmits rotation of the engine in a direction of driving the tip tool to the motor.
An ignition device for igniting the air-fuel mixture of the engine;
A control device for controlling the ignition timing of the ignition device;
The control device drives the output shaft through the one-way clutch by driving the motor in a direction opposite to the direction in which the tip tool is driven, and before the piston of the engine reaches top dead center. A power tool configured to activate the ignition device to ignite an air-fuel mixture and start the engine.
前記制御装置は、前記点火装置の作動で混合気が点火しなかった場合、前記モータの駆動を維持して前記出力軸の回転を継続させるとともに、前記出力軸が所定の回数だけ回転した後において、前記点火装置を再度作動させるように構成されていることを特徴とする動力工具。 The power tool according to claim 8, wherein
When the air-fuel mixture is not ignited by the operation of the ignition device, the control device maintains the drive of the motor and continues the rotation of the output shaft, and after the output shaft rotates a predetermined number of times A power tool configured to actuate the ignition device again.
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