JP5776139B2

JP5776139B2 - 背負式作業機械及び作業機械

Info

Publication number: JP5776139B2
Application number: JP2010120048A
Authority: JP
Inventors: 博英河田
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2030-05-26
Also published as: JP2011244724A

Description

本発明は、背負式刈払機等の背負式の作業機械及び作業機械に関する。

従来より、肩ベルトが取付けられたフレームにエンジンを搭載し、作業者が背負って草刈りや送風作業を行う背負式刈払機等の背負式作業機械が知られている。例えば、特許文献１に示す背負式刈払機は、背負いフレームに刈刃を回転させる動力源となるエンジンを搭載している。エンジンの出力はフレキシブルチューブ内のフレキシブルシャフトと操作桿内のドライブシャフトを介して刈刃に伝達される。

特開平１１−９０５１号公報

ところで、特許文献１の背負式刈払機では肩掛式刈払機に比べて排気量が大きく出力の大きいエンジンを搭載することが可能である。しかし、アイドリング時等の非作業時にはエンジンの出力を有効に利用することが困難であるという課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、エンジンの出力を有効に利用可能な背負式作業機械及び作業機械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、本発明にかかる背負式作業機械は、
先端工具を駆動する第１出力軸を備えるエンジンと、
電動工具用のバッテリを着脱可能に取付けるバッテリ取付部と、
前記バッテリに接続され、前記バッテリの電力で前記先端工具を駆動する電動モータと、
前記エンジンと、前記バッテリ取付部と、を支持する背負部と、を備え、
前記エンジンは、前記第１出力軸の出力により前記バッテリ取付部に取付られた前記バッテリを充電する、
ことを特徴とする。

また、前記電動モータは、前記背負部に支持され、前記先端工具を駆動するための第２出力軸を備えてもよい。

さらに、前記エンジンの第１出力軸により駆動される発電機を備え、当該発電機が、前記バッテリに接続され、前記バッテリの電力で前記エンジンを始動するスタータモータを兼用してもよい。

また、前記先端工具は、ドライブシャフトを内装する操作桿の一端に、前記ドライブシャフトにより駆動可能に取付けられ、
前記操作桿の他端には、フレキシブルシャフトを内装するフレキシブルチューブの一端が、前記フレキシブルシャフトと前記ドライブシャフトとの間で動力伝達可能に取付けられ、
前記エンジンは、前記フレキシブルシャフトと前記第１出力軸とを動力伝達可能に、前記フレキシブルチューブの他端に着脱可能に連結する、第１ソケットを備え、
前記電動モータは、前記フレキシブルシャフトと前記第２出力軸とを動力伝達可能に、前記フレキシブルチューブの他端に着脱可能に連結する、第２ソケットを備える、ことが好ましい。

さらに、前記バッテリ取付部は、前記バッテリを複数取付け可能であることが好ましい。

また、前記エンジンの第１出力軸により駆動される発電機を備え、当該発電機は、前記エンジンのクランク軸に接続され、前記クランク軸を中心に円周方向に配列した略環状の複数のコイルが設けられた扁平円板状のロータを有してもよい。

さらに、前記背負部は、肩ベルトが取付けられ、作業者の背中と接触する第１背負部と、該第１背負部から延出する第２背負部とを備え、
前記エンジンは、前記クランク軸が前記第２背負部の延出方向と略平行に前記第１出力軸が前記第１背負部から離れる方向を向くように、前記第２背負部に取付けられ、
前記発電機が前記クランク軸の第１背負部側に配置されてもよい。
上記目的を達成するために、本発明にかかる他の背負式作業機械は、
発電機と先端工具を駆動するための第１出力軸とを備えるエンジンと、
電動工具用のバッテリを着脱可能に取付けるバッテリ取付部と、
前記発電機に接続され、前記バッテリ取付部に取付けられた前記バッテリを充電する充電器と、
前記エンジンと、前記バッテリ取付部と、前記充電器と、を支持する背負部と、
前記背負部に支持され、前記先端工具を駆動するための第２出力軸を備え、前記バッテリの電力で駆動される電動モータと、を備える、
ことを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明にかかる作業機械は、
先端工具を駆動し、エンジンと、当該エンジンの出力により充電されるバッテリの電力により駆動される電動モータとを備える駆動部と、
一端部が前記駆動部に接続され、他端部が前記先端工具に接続され、前記駆動部の出力を前記先端工具に伝達する連結部であって、前記一端部と前記他端部との間に把持部が設けられ、前記先端工具に接続される他端部側が管状の操作桿である前記連結部と、
前記連結部又は前記駆動部に設けられ、前記エンジンの出力により前記先端工具を駆動させる第１の駆動モードと、前記電動モータの出力により前記先端工具を駆動させる第２の駆動モードと、を切り換える駆動切換部と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、発電機を備えるエンジンが発電した電力を着脱可能に取付けられるバッテリに蓄えるので、作動中のエンジンの出力を有効に利用することができる。

本発明に係る背負式作業機の全体を示す斜視図。図１の背負部部分の拡大斜視図。図２の上面図。図１の背負式作業機に用いられるバッテリの斜視図。図３のＶ−Ｖ線断面図。図４のバッテリをコードレス電動工具に用いた状態を示す図。

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、背負式刈払機（背負式作業機械）１は、肩ベルト２が取付けられ作業者の背中に当接する背当て部（第１背負部）３と背当て部３の下端から作業者の背中から離れる方向に延出する延出部（第２背負部）４とから構成される背負フレーム（背負部）５と、背負フレーム５の延出部４に支持されるエンジン６および電動モータ８と、エンジン６の出力軸（第１出力軸）７または電動モータ８の出力軸（第２出力軸）９に接続されるフレキシブルシャフト１０を内部に備えるフレキシブルチューブ１１と、フレキシブルシャフト１０に接続されるドライブシャフト１２を内部に備え、一端でフレキシブルチューブ１１に接続し、他端（先端）に刈刃（先端工具）１３が取付けられる操作桿１４を備える。操作桿１４には、刈刃１３の作業者側の周囲を覆う飛散防護カバー１５と、作業者が把持するループハンドル１６とグリップ１７とが設けられる。グリップ１７には、起動スイッチ１８、エンジン６による駆動と電動モータ８による駆動を切替える切替スイッチ１９、エンジン６または電動モータ８の出力を制御するスロットルスイッチ２０等が配置されたスイッチ部２１が設けられる。スイッチ部２１とエンジン６および電動モータ８との間には、スイッチ部２１での各スイッチ１９、２０、２１の操作をエンジン６または電動モータ８に伝達するフレキシブルコード２２が設けられる。

図２、図３に示すように、背負フレーム５の延出部４に支持されるエンジン６は内部にエンジン６の出力軸７を収容するエンジン出力部２３を有する。エンジン出力部２３内でエンジン６の出力軸７は、背当て部３と略垂直に作業者の背中から離れる方向にエンジン６から延びる。同様に、電動モータ８は、内部に電動モータ８の出力軸９を収容する電動モータ出力部２４を有し、電動モータ出力部２４内で電動モータ８の出力軸９は、背当て部３と略垂直に作業者の背中から離れる方向に電動モータ８から延びる。エンジン出力部２３には、フレキシブルシャフト１０とエンジン６の出力軸７とを動力伝達可能にフレキシブルチューブ１１の端部を着脱可能に連結するエンジン側ソケット（第１ソケット）２５が設けられる。また、電動モータ出力部２４には、フレキシブルシャフト１０と電動モータ８の出力軸９とを動力伝達可能にフレキシブルチューブ１１の端部を着脱可能に連結する電動モータ側ソケット（第２ソケット）２６が設けられる。さらに、エンジン６は、燃料タンク２７、エアクリーナ２８、スタータハンドル２９、エンジン６の出力軸９の軸方向に関してエンジン出力部２３とは反対に位置する背当て部３側に設けられた発電機３０を備える。

背負フレーム５の背当て部３には、発電機３０に第１ケーブル３１を介して接続される充電器３２と、複数のバッテリ３３を着脱可能に取付ける充電器３２に接続されたバッテリ取付部３４と、充電器３２から電動モータ８に電力を供給する第２ケーブル３５が設けられる。バッテリ３３は図４に示すように電動ドライバ等の各種の電動工具に利用可能な突出部３６を有する汎用バッテリであり、バッテリ取付部３４には突出部３６が挿入可能なバッテリ受部３７が複数配置される。充電器３２は、発電機３０が発電した電力をバッテリ３３に供給してバッテリ３３を充電する他、バッテリ３３の電力を電動モータ８に供給して電動モータ８を駆動する、充電制御装置３８を備える。なお、充電制御装置３８は、充電時にバッテリ３８の電池残量に応じて電池残量の少ないバッテリ３３から順次充電を行うようにしてもよく、電動モータ８の駆動時は、電動モータ８に電力を供給するバッテリ３３の電池残量が少なくなると順次電池残量の多いバッテリ３３に切り換えるように制御してもよい。また、バッテリ取付部３４には、それぞれのバッテリ３３の近傍に、それぞれのバッテリ３３の充電状態、例えば満充電であるか否か、あるいはバッテリ残量、を表示する表示装置を設けてもよい。さらに、充電制御装置３８は、発電機３０が発電した電力を電動モータ８に供給して電動モータ８を駆動するようにしてもよい。

図５に示すように、発電機３０は、エンジン６のクランク軸３９に固定された円板状のロータ４０と、発電機３０に環状の第１ヨーク４１とともに固定された複数の磁石４２と、ロータ４０を挟んで第１ヨーク４１に対向するように設けられた環状の第２ヨーク４３と、ロータ４０より背当て部３側でロータ４０に固定された冷却ファン４４を備える。ロータ４０は、クランク軸３９を中心に円板面上に環を形成するように配列した略環状の複数のコイルが設けられたコイルディスク４５が複数積層された扁平円板状のロータ４０として構成される。磁石４２の磁束は、クランク軸３９の軸方向にロータ４０を通過する。ロータ４０のエンジン側の円板面４６にはブラシ４７が接触する。そして、発電機３０は、ロータ４０、磁石４２、第１ヨーク４１、第２ヨーク４３、ブラシ４７を備えた直流発電機として構成される。なお、起動スイッチ１８の操作時に、充電器３２の充電制御装置３８によりバッテリ３３からブラシ４７に電流を供給し、ロータ４０に固定されたクランク軸３９を回転駆動することで、発電機３０はエンジン６を始動するスタータモータを兼用することもできる。

このように構成された背負式刈払機１によれば、エンジン６の駆動中はエンジン６の出力軸７の回転がフレキシブルシャフト１０からドライブシャフト１２を経由して刈刃１３に伝えられ刈払い作業を行うことができると同時に、エンジン６のクランク軸３９に固定されたロータ４０が回転することにより発電機３０は発電する。発電機３０により発電された電力が充電器３２を介してバッテリ３３に供給され、バッテリ３３の充電が行われる。この状態から、例えば、燃料切れ等によりエンジン６の駆動ができなくなった場合には、切替スイッチ１９により駆動源を電動モータ８に切り替えるとともに、フレキシブルチューブ１１をエンジン側ソケット２５から取外して電動モータ側ソケット２６に取付ける。そして、スロットルスイッチ２０を操作することにより、エンジン６の駆動中に充電されたバッテリ３３により電動モータ８を駆動して刈払い作業を継続することが可能になる。したがって、アイドリング時等エンジン６は作動しているものの切断作業にエンジン６の出力が利用されない場合であっても、エンジン６の出力をバッテリ３３に充電することで蓄えることができ、エンジン６の出力を有効に利用することが可能となる。また、エンジン６の出力により充電されたバッテリ３３により電動モータ８を駆動するという点でも、エンジン６の出力を有効に利用することができる。そして、燃料の量や電池残量に応じて、エンジン６または電動モータ８のいずれか適切な動力源を用いて背負式刈払機１を駆動することができ、作業時間を長く確保することも可能となる、作業効率を向上させることができる。さらに、民家が近くに存在し、騒音の発生を抑える必要がある等、作業時の周囲の環境に応じて、エンジン６または電動モータ８のいずれか適切な動力源を用いて背負式刈払機１を駆動することが可能となり、周辺環境への負荷を軽減することも可能となる。また、背負フレーム５に電動モータ８とエンジン６を両方搭載しているため、作業中にその場で動力源の変更が可能である。また、バッテリ３３は背負フレーム５に取付けることが可能であるため、背負フレーム５のデッドスペースを有効に利用することができる。また、背負式刈払機１では肩掛式刈払機に比べて排気量が大きく出力の大きいエンジン６を搭載することが可能であるため、エンジン６の出力に余裕を持つものがあるが、エンジン６の出力の余裕分をバッテリ３３に充電することで有効に利用することができる。

バッテリ取付部３４には、図６に示す電動ドライバ５０等の各種のコードレス電動工具に利用可能な突出部３６を有する汎用のバッテリ３３が複数取付けられるので、バッテリ３３を電動モータ８の駆動に用いる以外に取り外して他の電動工具に利用することが可能となり、利便性が向上するうえ、エンジン６の出力により充電されたバッテリ３３を他の電動工具の駆動に利用するという点で、エンジン６の出力を有効に利用することができる。例えば、作業ライトに使用して作業性を向上させたり、同場所で行われている別作業用の電動工具に使用したり、又は別の電動の刈払機に使用して作業を継続するなど多様に用いることが考えられる。また、他の電動工具に取付けられた充電済みの電池を取り外してバッテリ取付部３４に取付けて電動モータ８の駆動に利用することも可能なため、電池残量が無くなった場合でも他の電動工具の電池を利用して作業を継続することが可能となり、利便性が向上する。また、汎用のバッテリ３３が用いられる電動工具は、モータからドリルビットやブロワファン等の先端工具に動力を伝達して駆動可能に構成されており、バッテリ３３自体が高負荷に耐え得るよう設計されているため、駆動源を切り替えての作業においても、エンジン６と同等かそれに近い作業性を確保することが可能となる。また、バッテリ３３としては、ニッケル水素電池、ニカド電池、リチウムイオン電池などを使用することができ、電池電圧が７．２Ｖ〜３６Ｖの電池を使用することができる。さらに、発電機３０はスタータモータとして利用することが可能なため、始動時の利便性を向上させることもできる。また、スタータハンドル２９を備える手動のスタータをエンジン６と発電機３０との間に備えているため、始動方法の選択が可能であり、例えばバッテリ３３に始動に十分な電力が蓄えられていない場合でも、エンジン６を始動させることが可能である。また、発電機３０は、扁平円板状のロータ４０を有するので、発電機３０のクランク軸３９方向の寸法をコンパクトにすることが可能となる。そして、発電機３０がクランク軸３９の背当て部３側、つまり、エンジン６と背当て部３との間に配置されるので、エンジン６の重心の背当て部３からの距離が離れることを抑制することが可能となり背負い作業時の操作性が向上する。また、冷却ファン４４が発電機３０の背当て部３側のクランク軸３９に固定されるため、冷却ファン４４により発生した冷却風により、発電機３０、エンジン６、充電器３２及びバッテリ３３の温度上昇を緩和することも可能となる。

尚、本発明の背負式刈払機は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本発明では、駆動源の切り替えには、フレキシブルチューブ１１をエンジン側ソケット２５から取外して電動モータ側ソケット２６に取付ける手順を必要としたが、切替スイッチ１９の操作に連動して、フレキシブルフャフト１０の駆動源側の端部がエンジン６の出力軸７と電動モータ８の出力軸９との間で接続状態を切り替えられる構成としてもよい。このようにすれば、フレキシブルチューブ１１を着脱することなく、動力源をエンジン６と電動モータ８との間で変更することができるため作業性が向上し、さらに背負ったままでの継続作業が可能となる。

また、本発明では、バッテリ３３に突出部３６を備え、バッテリ受部３７をバッテリ３３の突出部３６が挿入可能なよう構成したが、例えばバッテリ受部３７にレール部を形成し、バッテリ３３をスライド可能に取付けるようにしてもよい。このようにしても、各種の電動工具に利用可能なバッテリを流用することができ、利便性が向上する。

１背負式刈払機
３背当て部
４延出部
５背負フレーム
６エンジン
８電動モータ
１１フレキシブルチューブ
１３刈刃
１４操作桿
３０発電機
３２充電器
３３バッテリ
３４バッテリ取付部
３８充電器制御装置

Claims

先端工具を駆動する第１出力軸を備えるエンジンと、
電動工具用のバッテリを着脱可能に取付けるバッテリ取付部と、
前記バッテリに接続され、前記バッテリの電力で前記先端工具を駆動する電動モータと、
前記エンジンと、前記バッテリ取付部と、を支持する背負部と、を備え、
前記エンジンは、前記第１出力軸の出力により前記バッテリ取付部に取付られた前記バッテリを充電する、
ことを特徴とする背負式作業機械。
前記電動モータは、前記背負部に支持され、前記先端工具を駆動するための第２出力軸を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の背負式作業機械。
前記エンジンの第１出力軸により駆動される発電機を備え、当該発電機が、前記バッテリに接続され、前記バッテリの電力で前記エンジンを始動するスタータモータを兼用する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の背負式作業機械。
前記先端工具は、ドライブシャフトを内装する操作桿の一端に、前記ドライブシャフトにより駆動可能に取付けられ、
前記操作桿の他端には、フレキシブルシャフトを内装するフレキシブルチューブの一端が、前記フレキシブルシャフトと前記ドライブシャフトとの間で動力伝達可能に取付けられ、
前記エンジンは、前記フレキシブルシャフトと前記第１出力軸とを動力伝達可能に、前記フレキシブルチューブの他端に着脱可能に連結する、第１ソケットを備え、
前記電動モータは、前記フレキシブルシャフトと前記第２出力軸とを動力伝達可能に、前記フレキシブルチューブの他端に着脱可能に連結する、第２ソケットを備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の背負式作業機械。
前記バッテリ取付部は、前記バッテリを複数取付け可能である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の背負式作業機械。
前記エンジンの第１出力軸により駆動される発電機を備え、当該発電機は、前記エンジンのクランク軸に接続され、前記クランク軸を中心に円周方向に配列した略環状の複数のコイルが設けられた扁平円板状のロータを有する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の背負式作業機械。
前記背負部は、肩ベルトが取付けられ、作業者の背中と接触する第１背負部と、該第１背負部から延出する第２背負部とを備え、
前記エンジンは、前記クランク軸が前記第２背負部の延出方向と略平行に前記第１出力軸が前記第１背負部から離れる方向を向くように、前記第２背負部に取付けられ、
前記発電機が前記クランク軸の第１背負部側に配置される、
ことを特徴とする請求項６に記載の背負式作業機械。
発電機と先端工具を駆動するための第１出力軸とを備えるエンジンと、
電動工具用のバッテリを着脱可能に取付けるバッテリ取付部と、
前記発電機に接続され、前記バッテリ取付部に取付けられた前記バッテリを充電する充電器と、
前記エンジンと、前記バッテリ取付部と、前記充電器と、を支持する背負部と、
前記背負部に支持され、前記先端工具を駆動するための第２出力軸を備え、前記バッテリの電力で駆動される電動モータと、を備える、
ことを特徴とする背負式作業機械。
先端工具を駆動し、エンジンと、当該エンジンの出力により充電されるバッテリの電力により駆動される電動モータとを備える駆動部と、
一端部が前記駆動部に接続され、他端部が前記先端工具に接続され、前記駆動部の出力を前記先端工具に伝達する連結部であって、前記一端部と前記他端部との間に把持部が設けられ、前記先端工具に接続される他端部側が管状の操作桿である前記連結部と、
前記連結部又は前記駆動部に設けられ、前記エンジンの出力により前記先端工具を駆動させる第１の駆動モードと、前記電動モータの出力により前記先端工具を駆動させる第２の駆動モードと、を切り換える駆動切換部と、
を備えることを特徴とする作業機械。