JP5739676B2 - 遠心クラッチを備えた携帯作業機のブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、刈払機、チェーンソー、ヘッジトリマなどの内燃機関によって駆動される刃物を備えた携帯作業機に関し、より詳しくは、遠心クラッチを備えた携帯作業機のブレーキ装置に関する。

刃物を備えた作業機は、駆動源を背中に背負って作業する背負い式と、駆動源と刃物とが一体構造の手持ち式とに大別され、これらを総称して「携帯作業機」と呼び、携帯作業機を、その作業の適用対象に着目して分類すると、草刈りに適用される刈払機、樹木の伐採に適用されるチェーンソー、垣根を整えるのに適用されるヘッジトリマが知られている。この種の携帯作業機は、駆動源と刃物との間に、特許文献１に見られるように遠心クラッチが介装され、駆動源が所定の回転数に達すると遠心クラッチが締結して駆動源の動力が刃物に伝達される。

刃物を備えた携帯作業機に関し、作業中に予期しない状況が発生したときに刃物から作業者の安全を確保する安全装置が開発されている。

特許文献２は、刈払機の内燃機関から刈刃に至る動力伝達シャフトを包囲するチューブハウジングと、このハウジングに挿入した安全ピンに繋いだロープとを備え、作業者が転倒したときにロープを引っ張って安全ピンをハウジングから引き抜くことで、内燃機関の点火回路を強制的に接地して内燃機関を停止させることを開示している。

特許文献３は、肩掛けベルト式の刈払機の左右のハンドルに、夫々、作業者が把持することにより動作する停止レバーを設け、作業者が手を離して左右の停止レバーの少なくともいずれか一方が解放されたときには、この停止レバーに機械的に連係された燃料バルブを閉ることにより、内燃機関への燃料供給を強制的に停止する又は点火プラグへの電源供給を強制的に停止して内燃機関を停止させることを開示している。

特許文献４は、肩掛けベルト式の刈払機において、ハンドルに停止レバー又は圧力センサを設け、この作業者がハンドルから手を離したときには、電磁ブレーキ又は機械式のストッパが動作して刈刃の回転動作を強制的に停止させることを開示している。

特許文献５は、内燃機関から回転刃物に至る動力伝達経路に電磁ブレーキを設け、非常時に例えばハンドグリップに設けられたマニュアルスイッチによって電磁ブレーキを動作させて刃物の動作を強制停止することを開示しており、この電磁ブレーキの電源としてコンデンサに蓄えた電荷を使うことを提案している。

特許文献６は電動刈払機を開示している。この電動刈払機は、駆動源であるモータと刈刃との間の動力伝達軸を包囲する操作チューブと当接する圧電素子からなる衝撃センサを有し、この衝撃センサが衝撃を検出したときに電動モータの回転を強制停止させることを開示している。

特許文献７は、内燃機関又は電動モータからなる駆動源と、この駆動源と刈刃とを機械的に連結する動力伝達軸との間に介装した遠心クラッチとを有する肩掛けベルト式の刈払機において、この遠心クラッチにクラッチシューを設け、駆動源と動力伝達軸との間に大きな相対変位が有ったときには、この相対変位によって機械的に動作するクラッチシューによって自動的に遠心クラッチに制動力を加えることを開示している。

特許文献８は、肩掛けベルト式の刈払機において、この刈払機を肩掛けするためのベルトの先端に取り付けられたキャップを、刈払機側のスイッチ本体に係脱自在に設けることを提案している。この肩掛けベルト式の刈払機にあっては、刈刃が大きな石などに当たって刈払機が跳ね返されるキックバックの衝撃でキャップがスイッチ本体から離脱すると、点火プラグへの電源供給が強制的に停止されることにより内燃機関が停止する。

特許文献９は、電動モータの出力を刈刃に伝達する動力伝達シャフトを包囲する操作チューブの傾斜角度を検出する水銀スイッチを設け、操作チューブの傾斜角度が所定の範囲から逸脱したときに電動モータへの電源供給を遮断することで電動モータを強制的に停止させることを提案している。

JP特開平１０−２２５９２５号公報 JP特開昭６４−６３３１５号 JP実用新案出願公開平２−１３１８２２号公報 JP特開平４−１５８７１４号公報 JP実開昭５２−１５３９９５号公報 JP特開２００６−２８８２９６号公報 JP特開平８−１８７０２４号公報 JP特開２００８−１１８９６０号公報 JP特開昭６２−１９８３２０号公報

携帯作業機の安全性を高めるには、予期しない状況の発生を検出してから刃物が停止するまでの時間を出来る限り短縮することが望まれる。この観点から従来技術を検討してみると、例えば特許文献２のように内燃機関を強制的に停止させたとしても刃物は慣性運動によって動作し続ける。また、特許文献４のように電磁ブレーキなどで刃物の動作を停止させるにしても、電磁ブレーキは、摩擦係合つまり刃物に連結された回転体の運動エネルギを熱エネルギに変換することにより刃物の動作を停止させるものであるため刃物の動作が停止するまでに時間を要すると共に電磁ブレーキに高い耐久性が要求される。

特に、駆動源として電動モータではなくて内燃機関を採用した携帯作業機では刃物の動作を直ぐに停止させるのは容易でない。例えば特許文献５に開示のようにコンデンサに蓄えた電荷を使って電磁ブレーキを駆動するにしても、内燃機関が動作している状態では刃物の動作を停止させる前にコンデンサの電荷を使い切ってしまう。

また、携帯作業機、特に駆動源として内燃機関を採用した作業機の使用状態を観察すると、作業の途中や次の作業に移るときに、内燃機関の運転を停止させないで、スロットルレバーから手を離してアイドル運転状態に保つ場合が多い。前述したように、内燃機関と刃物とは遠心クラッチを介して連結されているため、アイドル運転中は遠心クラッチがＯＦＦ状態（クラッチ非締結状態）であり、内燃機関の動力が刃物に伝達されない。ただし、刃物を高速運転した状態からアイドル運転へと移行させた場合には、刃物は慣性運動を継続する。このことから、作業者はスロットルレバーから手を離したとしても、慣性運動を継続している刃物に注意を払う必要がある。

本発明の目的は、遠心クラッチを備えた携帯作業機を前提として、遠心クラッチがOFF状態のときに刃物の動作を的確に停止させることのできるブレーキ装置を提供することにある。

本発明の更なる目的は、遠心クラッチがＯＮ状態（クラッチ締結状態）からＯＦＦ状態（クラッチ非締結状態）になって内燃機関から刃物への動力伝達が遮断されたときに、刃物の慣性運動を早期に停止させることのできるブレーキ装置を提供することにある。

本発明の更なる目的は、作業者が予期しない状況が発生したときに内燃機関の運転を強制的に停止する携帯作業機を前提として、内燃機関の運転停止から刃物の動作停止までの時間を大幅に短縮することのできるブレーキ装置を提供することにある。

上述した技術的課題は、本発明によれば、
駆動源の動力を遠心クラッチを介して刃物に伝達する携帯作業機を前提として、前記遠心クラッチが非締結状態の下で慣性運動している前記刃物を制動するためのブレーキ装置であって、
前記遠心クラッチの被駆動側部材から刃物に至る動力伝達部材に臨んで配設され且つ該動力伝達部材に対して離間接近動作可能なコアを有する電磁石と、
前記動力伝達部材から離間する方向に前記コアを付勢する付勢手段とを有し、
前記遠心クラッチが非締結状態のときに前記電磁石に電源を供給して前記コアを前記動力伝達部材に電磁吸着させることにより前記刃物の慣性運動を完全停止させることを特徴とする携帯作業機のブレーキ装置を提供することにより達成される。

本発明の携帯作業機のブレーキ装置は、電磁石に電源を供給すると、電磁石のコアが遠心クラッチの動力伝達部材に向けて接近する。電磁石のコアが動力伝達部材に接近すると当該動力伝達部材の内部に渦電流が発生し、この渦電流によって動力伝達部材に制動力が働く。そして、このコアが更に接近して動力伝達部材に当接することで電磁石のコアが動力伝達部材に電磁吸着する。これにより遠心クラッチが非締結状態（クラッチOFF状態）で慣性運動している刃物の動作を完全停止することができる。

本発明の携帯作業機のブレーキ装置は、例えば内燃機関の出力を制御するマニュアル式のスロットルレバーを作業者が解放した後に、例えば作業者がマニュアルスイッチを操作することで、このマニュアルスイッチの操作をトリガーとして上記電磁石に電源を供給するようにしてもよい。また、内燃機関のアイドル運転状態が所定時間継続したことを条件として上記電磁石に電源を供給するようにしてもよい。言うまでもないことであるが、アイドル運転状態では遠心クラッチがクラッチOFF状態にある。電磁石の電源は、作業機がバッテリを備えているときには、このバッテリを利用してもよいし、次に説明するコンデンサであってもよい。

本発明の好ましい実施形態は、前述したコンデンサによって駆動される電磁ブレーキ（特許文献５）を見直して、この電磁ブレーキを電磁石で置換した電磁石ブレーキ機構を有している。この電磁石ブレーキ機構に含まれる電磁石は、そのコアが、遠心クラッチから刃物までの間の動力伝達部材、特に好ましくは遠心クラッチの被駆動側金属部材に直接的に電磁吸着することで刃物の慣性運動を強制的に完全停止させることができる。

本発明の好ましい実施形態は、また、電磁石を動作させるタイミング、つまりコンデンサの電荷を電磁石のコイルに供給するタイミングを、内燃機関と刃物との間に介装された遠心クラッチが切断された直後に設定してある。

例えば特許文献２、３に開示のように作業中に予期しない状況が発生したときに内燃機関の運転を緊急停止させたときや、作業者がスロットルレバーから手を離したときなど、内燃機関の回転数の低下に伴って遠心クラッチは締結状態（クラッチON状態）から非締結状態（クラッチOFF状態）に変化する。本発明の好ましい実施形態では、このクラッチON状態からクラッチOFF状態に変化した直後に、コンデンサを電源として電磁石が駆動される。電磁石が駆動すると、そのコアが遠心クラッチの被駆動側金属部材に向けて接近する。電磁石のコアが被駆動側金属部材に接近すると、既知のように被駆動側金属部材の内部に渦電流が発生し、この渦電流によって被駆動側金属部材に制動力が働く。そして、このコアが更に接近して被駆動側金属部材に当接することで、電磁石のコアは被駆動側金属部材に電磁吸着する。

遠心クラッチがON状態からOFF状態に変化しても刃物は上述したように慣性で動作し続ける。この慣性運動している刃物に連結されている被駆動側金属部材に対して電磁石のコアが接近し、この過程で被駆動側金属部材は、その内部に発生する渦電流によって制動され、その後コアが被駆動側金属部材に電磁吸着することにより、被駆動側金属部材は制動される。その結果、遠心クラッチがOFF状態になった直後に、コンデンサを電源として動作する電磁石によって被駆動側金属部材に連結されている刃物の慣性運動を迅速に且つ完全停止させることができる。勿論、電磁石の電源であるコンデンサの電荷は電磁石を駆動することで消費されることになるが、コンデンサの電荷が無くなると、これに伴って電磁石が消磁することから、上記の付勢手段によって電磁石のコアがブレーキ解除位置に復帰する。このことは、内燃機関を緊急停止した後に内燃機関を再始動する際に、電磁石ブレーキ機構を解除するための特別な操作が不要であることを意味する。

本発明は、典型的には、前述した特許文献２、３、８に開示のように、作業者が予期しない状況に陥ったことを検出したときに内燃機関の運転を強制的に停止するエンジン緊急停止機構を有する携帯作業機に適用される。上記の作業者が予期しない状況に陥ったことを検出するための検出手段としては、前述した特許文献２に開示の安全ピンによるスイッチ方式、特許文献３に開示の停止レバー方式、特許文献４に開示のハンドルに設けた停止レバー又は圧力センサ方式、特許文献５に開示のハンドグリップに設けたマニュアルスイッチ方式、特許文献６に開示の圧電素子からなる衝撃センサ方式、特許文献８に開示の肩掛けベルトに加わる荷重によって動作するスイッチ方式、特許文献９に開示の操作チューブの傾斜角度を検出する傾斜角度センサ方式などを採用することができる。したがって、これらセンサ又はスイッチに関する上記各特許文献の明細書及び図面の開示を本願の明細書に援用する。また、作業者が予期しない状況に陥ったことを検出するための検出手段として加速度センサを採用し、例えば作業中にキックバックにより刈払機に大きな加速度が作用したときに、これを加速度センサによって検出することにより内燃機関の運転を強制的に停止するようにしてもよい。

本発明の好ましい実施形態では、前記電磁石のコアの前記離間接近動作を案内するガイド手段を更に有し、このガイド手段によってコアの誤作動を防止できる。

本発明の他の目的、作用効果は以下の本発明の好ましい実施例の説明から明らかになろう。

実施例の刈払機の斜視図である。 図１の刈払機の駆動源部を後ろから見た背面図である。 図１の刈払機が備えるエンジン緊急停止機構の系統図を説明するための図である。 図１の刈払機の駆動源部を斜め前方から見た図である。 図１の刈払機の駆動源部の前半分つまり遠心クラッチが搭載されている部分の断面図である。 図１の刈払機の遠心クラッチの部分に配置された電磁石ブレーキ機構の平面図である。 図１の刈払機の駆動源部を前方から見た図である。 図１の刈払機の遠心クラッチのクラッチドラムの周面に臨んで配設した電磁石ブレーキ機構の縦断面図であり、刈払機の出力軸を横断する面で切断した図である。 電磁石ブレーキ機構を斜め下方から見た断面図である。 図１の刈払機の遠心クラッチのクラッチドラムの周面に臨んで配設した電磁石ブレーキ機構の縦断面図であり、刈払機の出力軸に沿って切断した図である。 図１の刈払機の遠心クラッチのクラッチドラムの周面に臨んで配設した電磁石ブレーキ機構を下方から見た底面図である。 電磁石ブレーキ機構に関する第１例の制御系統図である。 第１例の制御での制御例を説明するためのフローチャートである。 電磁石ブレーキ機構に関する第２例の制御系統図である。 第２例の制御での制御例を説明するためのフローチャートである。

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。

図１、図２は実施例の肩掛けベルト式の携帯刈払機を示す図である。実施例の携帯刈払機の斜視図である図１を参照して、刈払機１００は、操作チューブ２の一端に配設された駆動源部４と、操作チューブ２の他端に配設された刈刃部６とを有し、操作チューブ２にはその長手方向中間部分にハンドル８が組み付けられている。この構成は、従来から周知の構成である。ハンドル８にはスロットルレバー１０等が設けられ、作業者は、このスロットルレバー１０を操作することで刈刃部６の回転動作速度を調整することができる。

駆動源部４は、エンジンカバー１２に包囲された単気筒の空冷２ストローク内燃エンジン１４（図２）と、このエンジン１４の下方且つ隣接して配設された燃料タンク１６とを有し、この燃料タンク１６から供給される燃料を受け取ってエンジン１４の運転が実行される。単一気筒の内燃エンジン１４はそのシリンダボアの軸線が垂直方向に沿って延びるように駆動源部４に搭載されている。図中、参照符号１８は点火プラグを示し、点火プラグ１８はエンジン１４の頂部に取り付けられている。また、参照符号２０はリコイルスタータを示す。リコイルスタータ２０は、駆動源部４の後部において、後方に向けて突出する状態で取り付けられている。このリコイルスタータ２０を操作することでエンジン１４を始動することができる。リコイルスタータ２０の下方且つ燃料タンク１６の後方のデッドスペースに衝撃検出ボックス２２が配設されている。

図２は、刈払機１００を後端面つまり刈刃部６とは反対側から刈払機１００を見た図であり、この図２では、衝撃検出ボックス２２の蓋２２ａを取り外した状態で図示してある。衝撃検出ボックス２２には、刈払機１００に加わる衝撃を検出する加速度センサ２４と、マイコンからなるコントローラ２６とが収容されている。

加速度センサ２４は圧電センサで構成され、この圧電センサのピックアップは、圧電セラミックを薄い円盤状の金属板に貼り付けた構成を有しており、その検出軸は単一である。図２の参照符合ＤＡは加速度センサ２４の検出軸を示す。勿論、加速度センサとして半導体式センサを採用してもよい。半導体式センサの典型例はピエゾ素子型、圧電素子型のセンサである。半導体式センサは、検出軸が単一の一軸式、２つの検出軸を備えた二軸式、３つの検出軸を備えた三軸式が知られている。本発明は、一軸、二軸、三軸のいずれの加速度センサであっても、これを採用することができるが、一軸式の加速度センサを採用することで、コントローラ２６での処理を簡素化及びコンパクトにすることができ、また、一軸式の加速度センサは比較的安価に入手できるという利点がある。

加速度センサ２４、コントローラ２６及び点火プラグ１８に高電圧を供給する高電圧発生回路３０が、エンジン１４の運転を強制停止するエンジン緊急停止機構３２を構成している（図３）。すなわち、加速度センサ２４から加速度情報がコントローラ２６に入力される。コントローラ２６では、加速度センサ２４が検出した加速度が所定のしきい値よりも大きいときにエンジン緊急停止信号を出力して点火プラグ１８に対する高電圧の供給を停止させる。具体的には、エンジンの緊急停止（点火プラグ１８への高電圧供給停止）は高電圧発生回路３０が生成した高電圧を接地することにより行われる。勿論、点火プラグ１８に対する高電圧の供給を停止することで、エンジン１４の運転が強制停止される。

上記のエンジン緊急停止機構３２の制御系において、一軸式の加速度センサ２４の取り付けに関して、その検出軸ＤＡが上下方向となるように駆動源部４に取り付けてもよいが、以下に説明するように、図２に示すように上下方向に対して検出軸ＤＡを傾斜させるようにしてもよい。

図２に戻って、加速度センサ２４の単一の検出軸ＤＡは、図から理解できるように、刈払機１００を水平面に着座させた状態で、シリンダボアの軸線と平行な鉛直面において、加速度センサ２４が上下方向に対して斜めの姿勢で取り付けられており、これにより検出軸ＤＡが、鉛直面において、シリンダボアの軸線方向である上下方向に対して傾斜している。このように、加速度センサ２４を傾斜した状態で駆動源部４に搭載することにより、センサ２４の衝撃受け面は上下方向に対して傾斜して位置決めされることになる。これによれば、一軸式加速度センサ２４の感度を上下方向の振動に関しては低下させながら、二次元の各方位の衝撃に対して一軸式加速度センサを感応させることができる。

図４は刈払機１００の駆動源部４を斜め前方から見た図である。駆動源部４の前端にはクラッチカバー４０が備えられ、このクラッチカバー４０の内部に後に説明する遠心クラッチ４４が収容されている。そして、クラッチカバー４０の下部には電磁石ブレーキ機構４２が取り付けられている。図５は駆動源部４の縦断面図である。電磁石ブレーキ機構４２は遠心クラッチ４４のクラッチドラム４４ａの周面に臨んで配設されている。遠心クラッチ４４は、従来と同様に、エンジン１４と刈刃部６との間に介装されている。図５中、参照符合１４ａはエンジン出力軸（クランクシャフト）を示す。遠心クラッチ４４はエンジン１４の回転数が所定の回転数に達すると、遠心力によりクラッチ遠心子が外側に拡開して当該クラッチ遠心子の外周がクラッチドラムの内周面に摩擦係合することにより締結（クラッチON）される。遠心クラッチ４４のクラッチドラム４４ａは金属製であり、刈刃部６に連結される被動部材である。

図６は電磁石ブレーキ機構４２を上から見た平面図である。電磁石ブレーキ機構４２は、４つの側壁４６ａを備えた平面視矩形のコアガイド部材４６を有し、このコアガイド部材４６によって電磁石４８のコア５０の上下動が案内される。

コア５０は、図８を参照して、一対のコア本体５４を有し、この一対のコア本体５４はクラッチドラム４４ａの周面に向けて延びている。勿論、各コア本体５４の周囲にはコイル５６が配設される。

図９を参照して、コア本体５４の下端は、バネ座プレート５２で互いに連結されている。コア本体５４は、コアガイド部材４６の一対のガイド孔４６ａに挿入されており、このガイド孔４６ａはコア本体５４の外形輪郭と相補状の形状を有している。コア本体５４の外形輪郭と相補的な形状のガイド孔４６ａを有するコアガイド部材４６は、コア５０の上下動を案内するガイド手段を構成するものであるが、このガイド手段の他の例として、例えば一対のコア本体５４に、その下端面に開放して上下に延びる中空部分を形成し、この中空部分に挿入したガイドピンによってコア５６の上下動を案内するようにしてもよい。上記のコアガイド手段によりコア５０の動作を案内することでコア５０の誤作動を防止できる。

コアガイド部材５４の底面には、コア本体５４を挟んで２つの凹所４６ｂ（図９）が形成され、各凹所４６ｂに夫々リターンスプリング５８が収容されている。各リターンスプリング５８は、その下端がバネ座プレート５２によって支持されている。

バネ座プレート５２の中央部分にはギャップ調整ネジ６２が配設され、このギャップ調整ネジ６２のヘッド６２ａが、電磁石ブレーキ機構４２を下方から覆う底蓋部材６４に衝突することにより、コア本体５４の先端面とクラッチドラム４４との間のギャップ長を規定する。したがって、このギャップ調整ネジ６２を調整することによって、コア本体５４の先端面５４ａとクラッチドラム４４との間のギャップの大きさ(ギャップ長)を調整することができる。

図８から最も良く分かるように、コア本体５４の先端面はクラッチドラム４４ａの周面と相補的な形状に形作られている。電磁石ブレーキ機構４２のコイル５６に電源が供給されると、リターンスプリング５８のバネ付勢力に抗してコア５０がクラッチドラム４４に向けて接近つまりクラッチドラム４４に接近し、この過程でクラッチドラム４４には渦電流が発生する。この渦電流によりクラッチドラム４４に制動力が作用し始める。コア５０がクラッチドラム４４に向けて更に接近してコア本体５４の先端面５４ａがクラッチドラム４４と当接すると共にクラッチドラム４４に電磁吸着する。これによりクラッチドラム４４ａの回転動作を完全に停止させることができる。

すなわち、クラッチドラム４４の制動は、コア本体５４の先端面５４ａがクラッチドラム４４に接近することによって発生する渦電流による制動力と、コア本体５４の先端面５４ａがクラッチドラム４４に当接して電磁吸着することによる制動力とによって行われる。勿論、クラッチドラム４４の回転動作が停止すると刈刃部６の回転も停止する。逆に、コイル５６への電源供給を停止するとコア５０の磁力が無くなり（コア５０の消磁）、リターンスプリング５８のバネ力によってコア５０はクラッチドラム４４ａから離れた原位置に復帰する。

図６、図８を参照して、電磁石ブレーキ機構４２の一対のコイル５６を包囲するブレーキ機構ハウジング６６に、各コア本体５４の先端部を包囲するように定置した共振止め部材６８をブレーキ機構ハウジング６６に固定するのがよい。この共振止め部材６８は樹脂成型品であるのが好ましい。コア本体５４の先端部の周囲を、定置した樹脂成型品の共振止め部材６８で包囲することにより、クラッチドラム４４とコア本体５４とが接触することに伴って発生する音を低減できる。なお、ブレーキ機構ハウジング６６と共振止め部材６８とを一体成形してもよいのは勿論である。

上述した電磁石ブレーキ機構４２によるクラッチドラム４４の制動つまり刈刃部６の制動は前述したエンジン緊急停止機構３２の制御に関連して実行される。

図１２は、電磁石ブレーキ機構４２の制御に関連した第１例の制御の全体系統図である。この図１２を参照して、エンジン１４によって駆動される発電器７０が生成した電力は、上述したように点火プラグ１８の電源として利用される。

上述したように、刈払機１００に加わる例えばキックバックなどの衝撃を加速度センサ２４が検出するとコントローラ２６によってエンジン１４の運転が緊急停止される。このコントローラ２６は電磁石ブレーキ機構４２の制御にも用いられる。電磁石ブレーキ機構４２は第１のコンデンサ７４を含んでおり、この第１のコンデンサ７４には発電器７０が生成した電力が蓄えられる。

コントローラ２６には、エンジン１４の回転数を検出する回転数センサ７２からの信号が入力される。そして、エンジン回転数が低下していることを前提として、このエンジン回転数が所定の回転数（具体的には遠心クラッチ４４がクラッチOFF状態となるときの回転数）まで低下すると、コントローラ２６から電磁石ブレーキ機構４２にブレーキＯＮ信号が出力され、電磁石ブレーキ機構４２は上記の第１のコンデンサ７４を電源として動作を開始する。図１３は第１例のブレーキ制御の一例を示すフローチャートである。

図１３を参照して、先ずステップＳ１において、エンジン１４の緊急停止の有無が判定され、ＹＥＳつまり加速度センサ２４からの衝撃検知信号を受け取ると、ステップＳ２に進んで、エンジン１４の回転数が、所定の回転数以下まで低下したかの判定が行われる。ここに所定の回転数として、遠心クラッチ４４がクラッチOFF状態になる回転数またはこれよりも若干低い回転数が設定される。ステップＳ２で、エンジン回転数が所定の回転数以下であると判定されると、ステップＳ３に進んで、電磁石ブレーキ機構４２に動作開始信号が供給される。これにより、電磁石ブレーキ機構４２に含まれる第１コンデンサ７４（図１２）から電磁石４８のコイル５６に電源が供給される。このコンデンサ７４による電磁石４８への電源供給はコンデンサ７４の電荷を使い切るまで継続される。

電磁石ブレーキ機構４２に含まれる電磁石４８は、コイル５６に電流が流れると、前述したように、コア５０がクラッチドラム４４ａに向けて接近する。このコア５０の接近動作は、上述したようにコアハウジング４６によって案内される。コア本体５４がクラッチドラム４４ａに接近するとクラッチドラム４４ａの内部に発生する渦電流によってクラッチドラム４４ａが制動される。そして、コア５０が更に接近するとコア本体５４の先端面５４ａがクラッチドラム４４ａと電磁吸着してクラッチドラム４４ａの慣性運動を停止させる。

ちなみに、電磁石ブレーキ機構４２の電磁石４８の代わりに、コア本体５４の先端面５４ａにブレーキシューを付設して電磁ブレーキを作製し、この電磁ブレーキを使って上記と同じ制御を行ったところ、コンデンサ７４の電荷を使い切った後もクラッチドラム４４ａの回転が継続し、結局クラッチドラム４４ａの回転が停止するまで約２０〜２５秒の時間を要した。これに対して上記の実施例で説明した電磁石４８を使った電磁石ブレーキ機構４２によれば、約２秒でクラッチドラム４４ａの慣性運動を完全停止させることができた。

コンデンサ７４を電源とする電磁石ブレーキ機構４２は、コンデンサ７４の電荷を使い切った後は電磁石４６が消磁する。したがって、電磁石４８のコア５０は、電磁石ブレーキ機構４２に含まれるリターンスプリング５８によってコア本体５４がクラッチドラム４４ａから離れる方向に移動して待機位置に戻る。したがって、エンジン１４を再起動した後に電磁石ブレーキ機構４２を解除する操作を全く必要としない。

上述した制御例において、遠心クラッチ４４のクラッチOFF状態を検出するのに、エンジン回転数を使用する例を説明したが、変形例として、遠心クラッチ４４の入力側部材（駆動側部材）又は出力側部材（非駆動側部材：例えばクラッチドラム４４ａ）の回転数を使用してもよい。

図１４は、電磁石ブレーキ機構４２の制御に関連した第２例の制御のブロック図である。この第２の実施例においても電磁石ブレーキ機構４２の第１のコンデンサ７４を電源とした電磁石４８の駆動によってクラッチドラム４４ａの制動が実行される。

図１４を参照して、発電器７０が生成した電力は第１の定電源回路７６によって１２Ｖの電圧に調整され、１２Ｖの電圧が加速度センサ２４に供給される。また、第２の定電源回路７８によって５Ｖに調整され、この５Ｖの電圧がコントローラ（マイコン）２６に供給される。発電器７０が生成した電力は電磁石ブレーキ機構４２の第１コンデンサ７４に供給される。また、発電器７０が生成した電力は回転数検知回路８０に入力され、この回転数検知回路８０の信号がコントローラ（マイコン）２６に供給される。

回転数検知回路８０は、実質的に遠心クラッチ４４のクラッチOFFタイミングを検出するクラッチOFF検出手段を構成するものである。回転数検知回路８０はリセットＩＣを含んでおり、このリセットＩＣは、発電器７０が生成する電圧変化に応動し、所定の電圧を境に出力を反転する出力反転素子として使われている。変形例として、リセットＩＣの代わりにツェナーダイオードとトランジスタとの組み合わせ又はコンパレータを採用してもよい。

コントローラ２６から制御信号（ブレーキＯＮ信号）が電磁石ブレーキ機構４２に供給され、この電磁石ブレーキ機構４２の第１コンデンサ７４の電荷を使って電磁石４８が駆動され、コア本体５４がクラッチドラム４４ａに接近し且つ電磁吸着することによりクラッチドラム４４ａが制動される。電磁石ブレーキ機構４２とコントローラ２６との間にはブレーキ保持回路８２が介装されている。このブレーキ保持回路８２は第２のコンデンサ８４を含んでおり、この第２のコンデンサ８４を電源にしてブレーキ保持回路８２から電磁石ブレーキ機構４２に対するブレーキＯＮ信号が保持され、これにより電磁石ブレーキ機構４２の第１コンデンサ７４を電源とするクラッチドラム４４ａの制動が継続される。

好ましくは、第２の定電源回路７８とコントローラ２６との間に電源切断回路８６を介装するのがよい。電源切断回路８６はリセットＩＣを主なる要素として構成されている。変形例として、この電源切断回路８６のリセットＩＣの代わりにツェナーダイオードとトランジスタとの組み合わせ又はコンパレータを採用してもよい。

前述したように、加速度センサ２４が刈払機１００に加わる衝撃、例えばキックバックを検出するとコントローラ２６によって点火プラグ１８への電源供給が停止される。これによりエンジン１４の回転数は低下し、これに伴って発電器７０の発電能力が低下する。発電器７０が生成する電力の電圧は一般的にエンジン回転数によって規定することができる。

回転数検知回路８０に含まれる第１のリセットＩＣは、エンジン回転数が低下する過程で遠心クラッチ４４がクラッチＯＦＦする回転数（例えば３８００rpm）の時に発電器７０が発生する電圧を境に出力を反転するリセットＩＣが選択される。したがって、遠心クラッチ４４がクラッチＯＦＦ状態になると、回転数検知回路８０からコントローラ２６にクラッチＯＦＦ信号（Lowレベルの信号）が供給される。

他方、電源切断回路８４に含まれる第２のリセットＩＣは、エンジン１４の運転が停止する直前の回転数（例えば約８００rpm）の時に発電器７０が発生する電圧を境に出力を反転するリセットＩＣが選択される。したがって、エンジン１４の回転数が約８００rpmまで低下すると、第２のリセットＩＣの出力が反転し、電源切断回路８４は、発電器７０を電源としたコントローラ２６への電源供給を遮断する。これにより、極めて低い電圧の電源がコントローラ２６に供給されることに伴うコントローラ２６の誤動作を防止することができる。

図１５は、第２例に関するコントローラ２６の制御例を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１０で加速度センサ２４の衝撃検知を受けてエンジン１４が緊急停止されたか否かが判断され、このステップＳ１０においてＹＥＳと判定されたときには、エンジン１４を強制的に停止させる制御が実行されたとしてステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、回転数検知回路８０からLowレベルの信号が入力されたか否かの判断が行われる。上記ステップＳ１０において、エンジン１４の点火を停止することでエンジン１４の運転を緊急停止させる制御が実行されるとエンジン１４の回転数が急激に低下する。そして、これに伴って発電器７０の発電電圧が所定の電圧まで低下すると回転数検知回路８０の第１リセットＩＣが動作して回転数検知回路８０からＬｏｗ信号が出力される。このＬｏｗ信号がコントローラ２６に入力されると、ステップＳ１２に進んで、ブレーキ保持回路８２にブレーキON信号（Ｈｉレベルの信号）が出力される。ブレーキ保持回路８２は、このブレーキON信号を受けて電磁石ブレーキ機構４２に対してブレーキ駆動信号を出力すると共にブレーキ保持回路８２に含まれる第２コンデンサの蓄電を開始する。

この状態は、僅かな時間であるが、電源切断回路８６によってコントローラ（マイコン）２６がシャットダウンされるまで継続される（Ｓ１３）。コントローラ２６がシャットダウンした後は、ブレーキ保持回路８２の第２コンデンサの電荷を使って電磁石ブレーキ機構４２に対するブレーキ駆動信号が保持される。

電磁石ブレーキ機構４２は、ブレーキ保持回路８２から供給されるブレーキ駆動信号を受けて、上記第１の例と同様に、電磁石ブレーキ機構４２の第１コンデンサ７４を電源として電磁石４８が駆動され、この電磁石４８がクラッチドラム４４ａに電磁吸着することによって、このクラッチドラム４４ａが制動される（刈刃部６の完全停止）。

この第２の例では、エンジン１４の緊急停止に伴う発電器７０の急激な発電能力低下を使うことで、この発電器７０の発電電圧によって的確に遠心クラッチ４４のクラッチOFFタイミングを検知することができる。したがって第１コンデンサ７４に蓄えられた有限の電荷を使って電磁石ブレーキ機構４２により刈刃部６の慣性運動を早期に完全停止させることができる。

また、電源切断回路８４を組み込むことにより、発電器７０の発電能力低下に伴うコントローラ２６の誤作動を確実に回避することができる。このことは刃物を備えた作業機１００の安全対策にとって極めて重要なことである。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、これに限定されることなく例えば以下の変形例を包含するものである。

（１）実施例ではコア５０が一対のコア本体５４を有しているが、コア本体５４は単一であってもよいし、３以上の複数であってもよい。
（２）実施例では電磁石ブレーキ機構４２がクラッチドラム４４ａの周面に臨んで配置されているが、クラッチドラム４４ａの平らな側面に臨んで電磁石ブレーキ機構４２を配設し、コア本体５４の先端面がクラッチドラム４４ａの側面に当接することでクラッチドラム４４ａを制動するようにしてもよい。

（３）手持ち作業機として刈払機１００を例示して実施例を説明したが、チェーンソー、ヘッジトリマなどの刃物を備えた作業機に対しても本発明を効果的に適用することができる。
（４）エンジン１４を背中に背負う背負い式の作業機に対しても本発明を効果的に適用することができる。
（５）実施例では、エンジン１４を緊急停止させるのに加速度センサ２４によって衝撃を検知したが、作業者が予期しない状況に陥ったことを検出する手段は加速度センサ２４に限定されない。前述した特許文献に開示のセンサやスイッチであってもよい。

（６）典型的な実施例として、非常時にエンジン１４の運転を停止するエンジン緊急停止機構を備えた作業機（刈払機１００）を説明したが、アイドル運転状態のときの刈刃部６の空転を防止するのに電磁石ブレーキ機構４２を使用してもよい。具体的には、例えばアイドル回転数が所定時間継続したときに、電磁石ブレーキ機構４２を作動させてクラッチドラム４４の制動つまり刈刃部６を制動するようにしてもよい。また、作業者が操作するマニュアル式のスイッチを用意し、エンジン１４の出力を制御するスロットルレバーを解放したことを条件に、作業者がマニュアルスイッチを操作したことをトリガーとして電磁石ブレーキ機構４２を動作させるようにしてもよい。

１００ 刈払機
４ 刈払機の駆動源部
６ 刈払機の刈刃部
１４ エンジン（単気筒の空冷２ストローク）
１４ａ エンジン出力軸（クランクシャフト）
１８ 点火プラグ
２４ 加速度センサ（衝撃センサ）
２６ マイコンからなるコントローラ
ＤＡ 加速度センサの検出軸
３０ 点火プラグ用の高電圧発生回路
３２ エンジン緊急停止機構
４２ 電磁石ブレーキ機構
４４ 遠心クラッチ
４４ａ クラッチドラム
４８ 電磁石
５０ 電磁石のコア
５２ バネ座プレート
５４ コア本体
５４ａ コア本体の先端面
５６ コイル
５８ リターンスプリング
６８ 共振止め部材(樹脂成型品)
７０ 発電器
７２ 回転数センサ
７４ 第１コンデンサ（電磁石ブレーキ機構）
８０ クラッチOFF検出回路（第１のリセットＩＣ）
８２ ブレーキ保持回路
８６ 電源切断回路（第２のリセットＩＣ）

Claims (10)

1. 駆動源の動力を遠心クラッチを介して刃物に伝達する携帯作業機を前提として、前記遠心クラッチが非締結状態の下で慣性運動している前記刃物を制動するためのブレーキ装置であって、
   前記遠心クラッチの被駆動側部材から刃物に至る動力伝達部材に臨んで配設され且つ該動力伝達部材に対して離間接近動作可能なコアを有する電磁石と、
   前記動力伝達部材から離間する方向に前記コアを付勢する付勢手段とを有し、
   前記遠心クラッチが非締結状態のときに前記電磁石に電源を供給して前記コアを前記動力伝達部材に電磁吸着させることにより前記刃物の慣性運動を完全停止させることを特徴とする携帯作業機のブレーキ装置。
2. 内燃機関と刃物との間に介装された遠心クラッチを有し、
   該遠心クラッチの被駆動側部材に前記刃物が機械的に連結されて、前記内燃機関の回転数が所定の回転数に達すると前記遠心クラッチがON状態となって前記内燃機関と前記刃物が機械的に連結され、前記内燃機関の回転数が所定の回転数よりも小さくなると前記遠心クラッチがOFF状態となって前記内燃機関から前記刃物への動力伝達が遮断される携帯作業機であって、
   前記内燃機関によって駆動される発電器と、
   該発電器が生成した電気エネルギを蓄えるコンデンサと、
   前記遠心クラッチの被駆動側部材から刃物に至る動力伝達部材に臨んで配設され且つ該動力伝達部材に対して離間接近動作可能なコアを有する電磁石と、
   前記動力伝達部材から離間する方向に前記コアを付勢する付勢手段と、
   前記遠心クラッチがON状態からOFF状態に変化したクラッチOFFタイミングを検出するクラッチOFF検出手段と、
   該クラッチOFF検出手段からの信号を受け、前記遠心クラッチがON状態からOFF状態に変化したときに前記コンデンサを電源として前記電磁石を駆動させる電磁石制御手段とを有し、
   前記コンデンサを電源として前記電磁石のコアを前記動力伝達部材に電磁吸着させることにより前記刃物の慣性運動を停止させることを特徴とする携帯作業機のブレーキ装置。
3. 前記電磁石のコアの前記離間接近動作を案内するガイド手段を更に有する、請求項１又は２に記載の携帯作業機のブレーキ装置。
4. 前記電磁石の先端部を包囲する且つ定置した共振止め部材を更に有する、請求項３に記載の携帯作業機ブレーキ装置。
5. 作業者が予期しない状況に陥ったことを検出したときに内燃機関の運転を強制的に停止する機構を有する、請求項２〜４のいずれか一項に記載の携帯作業機ブレーキ装置。
6. 前記作業者が予期しない状況に陥ったことを検出する手段が、前記携帯作業機に加わる衝撃を検出するセンサで構成されている、請求項５に記載の携帯作業機のブレーキ装置。
7. 前記携帯作業機に加わる衝撃を検出するセンサが加速度センサで構成されている、請求項６に記載の携帯作業機のブレーキ装置。
8. 前記携帯作業機が手持ち式作業機であり、
   前記加速度センサが前記内燃機関の近傍に配設されている、請求項７に記載の携帯作業機のブレーキ装置。
9. 前記クラッチOFF検出手段が、前記発電器の発電電圧に応答して出力を反転する第１の出力反転素子で構成されている、請求項２〜８のいずれか一項に記載の携帯作業機のブレーキ装置。
10. 前記電磁石制御手段が、前記発電器を電源とするマイコンを含み、
    前記発電器と前記マイコンとの間に接続された電源切断回路を有し、
    該電源切断回路は、前記発電器の発電電圧に応答して出力を反転する第２の出力反転素子を含み、
    前記発電器の発電電圧が所定の発電電圧まで降下したときに、前記電源切断回路によって前記マイコンへの電源供給が遮断される、請求項２〜９のいずれか一項に記載の携帯作業機のブレーキ装置。

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