JP5872775B2 - 刈払機 - Google Patents

Description

本発明は、刈払機に係り、特に遠心クラッチの冷却構造の改良に関する。

エンジンを駆動源とした刈払機が知られている。刈払機では、駆動源からの駆動力が遠心クラッチを介して操作杆内のシャフトに伝達され、この駆動力にてシャフトの先端側に設けられたチップソーやナイロンカッター等のアタッチメントが回転駆動される。
遠心クラッチは、エンジンのクランクシャフトに連結された取付プレートと、取付プレートに回動自在に取り付けられて遠心力に応じて回動するクラッチシューと、径方向外方に回動したクラッチシューと摩擦係合するとともに、前記シャフトの基端側が連結されるクラッチドラムとを備え、互いに摩擦係合したクラッチシューおよびクラッチドラムを介して駆動力が伝達される。

このような遠心クラッチは、クランクシャフトに取り付けられて回転する冷却ファンの外側に位置しており、全体がクラッチハウジングで覆われている。クラッチハウジング内には、クラッチドラムに連結されたシャフトを支持するベアリングが保持されている。
クラッチハウジングの材料としては、金属製の場合もあるが、軽量化のために合成樹脂製の場合もある。合成樹脂製のクラッチハウジングでは、クラッチシューとクラッチドラムとの摩擦で生じる摩擦熱の影響を受け易い。

このため、例えばナイロンカーターでのナイロンヘッドの長さを長くし、短時間で大量の草を刈ろうとすると、シャフト側での負荷が大きくなってクラッチドラムとクラッチシューとの間での滑りが連続的に生じることになり、遠心クラッチが高温となる。この結果、遠心クラッチからの輻射熱により、クラッチハウジングが自身の軟化温度を超える程に加熱されて変形し、ベアリングの脱落を招くという問題がある。

そこで、従来のクラッチハウジングでは、遠心クラッチの外周に対応させて多数の外気吸入用のスリットを設けてある。すなわち、冷却ファンで吸引される冷却空気をそれらのスリットを通して吸入することで、冷却空気によって遠心クラッチを冷却し、高温になるのを抑制している（例えば、特許文献１）。

特開２００１−３５５４４６号公報

しかし、特許文献１では、クラッチハウジングに設けられたスリットから冷却空気を効率的に吸引できるよう、冷却ファンの複数の羽根が円盤状のロータの表裏両面に設けられており、冷却ファンの構造が複雑になるという問題がある。
また、冷却空気の吸引量を稼ぐために、多数のスリットがクラッチハウジングに設けられており、クラッチハウジングの剛性が低下するという問題がある。

本発明の目的は、冷却ファンの構造を複雑化することなく、クラッチハウジングの剛性を十分に確保でき、かつ遠心クラッチを効率よく冷却できる刈払機を提供することにある。

第１発明に係る刈払機は、エンジンと、エンジンのクランクシャフトに取り付けられ前記エンジン側がファンハウジングで覆われた冷却ファンと、先端にアタッチメントが取り付けられる駆動シャフトと、前記エンジンの駆動力を前記クランクシャフトから前記駆動シャフトの基端に伝達する遠心クラッチと、前記冷却ファンおよび前記遠心クラッチを覆う合成樹脂製のクラッチハウジングと、前記クラッチハウジングの内部に保持されるとともに、前記駆動シャフトと前記遠心クラッチとを連結する連結軸を支持するベアリングを備えた刈払機であって、前記クラッチハウジングの内部の前記遠心クラッチの外周側には、前記ファンハウジングに設けられた立上壁および前記遠心クラッチを囲む立上壁を含んで形成されたボリュート状の送風空間が設けられ、前記立上壁には、前記ファンハウジングに設けられた開口部を通して前記ボリュート状の送風空間に流れ込んだ冷却空気を該立上壁で囲まれた内方側の送風空間に流入させる流入開口と、前記内方側の送風空間を流れる冷却空気を前記ボリュート状の送風空間に流出させる流出開口とが設けられていることを特徴とする。

第２発明に係る刈払機では、前記流入開口の直ぐ下流側には、前記ボリュート状の送風空間を塞ぐことで冷却空気を前記流入開口内に案内する案内部が設けられていることを特徴とする。
ここで、「下流側」とは、冷却空気の流れ方向の下流側のことである。

第３発明に係る刈払機では、前記案内部は、前記クラッチハウジングの内面と前記立上壁にわたって形成されたリブであることを特徴とする。
第４発明に係る刈払機では、前記案内部は、前記エンジンに取り付けられる排気マフラと前記エンジンのシリンダとの間に配置されるマフラプレートの一部であることを特徴とする。

第５発明に係る刈払機では、前記流出開口は、前記流入開口の上流側に設けられていることを特徴とする。
ここで、「上流側」とは、冷却空気の流れ方向の上流側のことである。

第１発明によれば、冷却ファンで吸引された冷却空気は、クラッチハウジングに設けられたボリュート状の送風空間を流れるのであるが、この際、送風空間を形成している立上壁には流入開口および流出開口を設けるので、冷却空気が流入開口から流入して、立上壁の内方に形成された送風空間を流れることとなり、この送風空間内に収容された遠心クラッチを冷却できる。そして、冷却後の冷却空気は、流出開口から流出し、ボリュート状の送風空間に戻る。

従って、遠心クラッチを冷却ファンで吸引された冷却空気によって効果的に冷却できるうえ、クラッチハウジングに多数のスリットを設ける必要がなく、クラッチハウジングの剛性も良好に確保でき、かつ冷却ファンとしても、クラッチハウジングの多数のスリットから冷却空気を吸引する必要がないことで、その構造が複雑化する心配がない。

第２発明によれば、流入開口の直ぐ下流側に案内部を設けるため、案内部に当接した冷却空気を流入開口へスムーズに案内でき、遠心クラッチへと冷却空気を効率的に送風できる。

第３発明によれば、補強用のリブが案内部を兼用しているので、案内部としては冷却空気を案内する目的だけのために特別な形状を有している訳ではない。従って、案内部を設けてもクラッチハウジングの構造が複雑になるおそれがなく、樹脂成形も容易に行える。

第４発明によれば、マフラプレートの一部が案内部として機能するから、冷却空気を案内するためだけの案内部を特別に設ける必要がなく、やはり構造が複雑になるのを抑えつつ、冷却空気を効率的に流入させることができる。

第５発明によれば、流出開口が流入開口の上流側に設けられているので、流入開口から流入した冷却空気が遠心クラッチの外周を回りながら流出開口へ向かわせることができ、冷却空気の流れの中に遠心クラッチを良好に曝すことができ、遠心クラッチを効率的に冷却できる。

本発明の一実施形態に係る刈払機の本体を示す分解斜視図。 刈払機のクラッチハウジングの内部構造を示す図で有り、図２のIII−III線断面図。 クラッチハウジングの縦断面図。 本実施形態の効果を説明するための図である。

図１〜図３において、刈払機１は、単気筒２ストロークエンジン４を主要構成として含む本体２と、本体２に基端が連結された操作杆３と、操作杆３の先端側に取り付けられるチップソーやナイロンカッター等のアタッチメントと、操作杆３の途中に取り付けられたハンドル等を備えている。エンジン４としては、４ストロークエンジンを用いてもよい。

本体２において、エンジン４にはキャブレタ５が取り付けられ、キャブレタ５にはエアクリーナ６が取り付けられる。エンジン４の当該キャブレタ５とは反対側には、排気マフラ７が取り付けられている。エンジン４の下方には、燃料タンク８が取り付けられ、燃料タンク８内の燃料がキャブレタ５に吸い上げられる。

エアクリーナ６は、キャブレタ５にスクリュー止めされるクリーナケース６１と、クリーナケース６１に収容されるスポンジ状のエレメント６２と、クリーナケース６１に操作スクリュー６３によって取り付けられるクリーナカバー６４とで構成される。

エンジン４の図示しないクランクシャフトの一端側には、引きひも付きの操作ノブ９１を有したリコイルスタータ９が取り付けられ、クランクシャフトの他端側には、複数の羽根１１を有した冷却ファン１０と、遠心クラッチ２０のクラッチシュー側の組立体とが取り付けられている。

遠心クラッチ２０は、冷却ファン１０の外側に取り付けられており、前記クラッチシューを含む組立体の他、遠心力で径方向外方に回動したクラッチシューと摩擦係合するクラッチドラム２１を備えている。クラッチドラム２１には連結軸２２が取り付けられている。連結軸２２には、操作杆３内に回転自在に収容された駆動シャフト３１がスプライン結合される。

冷却ファン１０および遠心クラッチ２０は、合成樹脂製のクラッチハウジング２３で覆われている。このクラッチハウジング２３は、エンジン４のクランクケースと一体に形成されたファンハウジング４１にスクリュー止めされる。クラッチハウジング２３は、本体２側に向かって拡開したラッパ状であり、その内部にはクラッチドラム２１の連結軸２２を支持するベアリング２４がインサートモールド等によって保持されている。

以上の刈払機１では、エンジン４の動力は、クランクシャフトから遠心クラッチ２０を介して駆動シャフト３１に伝達され、駆動シャフト３１からその先端の適宜なギヤ装置を介してアタッチメントに伝達される。この際、ファンハウジング４１の対向面４２には開口部４３が設けられ、クランクシャフトと一体で回転する冷却ファン１０により、エンジン４と燃料タンク８との間を通して開口部４３から冷却空気が吸引され、エンジン４のシリンダ４Ａ側に送られる。

以下には、エンジン４の冷却構造と併せて遠心クラッチ２０の冷却構造について説明する。
冷却空気吸引用の開口部４３が設けられたファンハウジング４１には、外周に沿って立設した第１立上壁４４が設けられている。第１立上壁４４は、冷却ファン１０の軸方向と同じ方向に立設しており、対向面４２に対して冷却ファン１０側に突出して設けられている。第１立上壁４４は、ファンハウジング４１の外周において、排気マフラ７側から冷却ファン１０の下側を通ってキャブレタ５側まで連続しており、キャブレタ５側に向かうに従って冷却ファン１０の外周から離間している。

第１立上壁４４のそのような形状により、ファンハウジング４１には、冷却ファン１０との間でボリュート（渦巻き）状の第１送風空間４５が形成されている。開口部４３から吸引された冷却空気は、冷却ファン１０の回転方向からすると、図１中の矢印Ａ１に示すように、第１送風空間４５内を下方から上方に向かって流れ、上方位置でシリンダ４Ａ側へ案内される。

ここで、シリンダ４Ａと排気マフラ７との間には、排気マフラ７からの輻射熱がシリンダ４Ａ側に伝達されるのを遮断する平面Ｌ形状のマフラプレート７１が設けられている。マフラプレート７１の下部側の一部は、第１送風空間４５を遮っており、冷却空気が排気マフラ７近傍から外方に抜け出るのを抑制し、マフラプレート７１に当たってシリンダ４Ａの周囲に回るようにしている。

一方、クラッチハウジング２３の外周には、冷却ファン１０側に向かって立設した第２立上壁２５が設けられている。クラッチハウジング２３をファンハウジング４１に固定した際には、第１、第２立上壁２５，４４の互いの対向端面同士が当接される。さらに、本実施形態では、クラッチハウジング２３の内部にも、冷却ファン１０側に向かって立設した円筒状の第３立上壁２６が設けられている。この第３立上壁２６は遠心クラッチ２０を囲んでいるとともに、その外径寸法は冷却ファン１０の外径寸法と略同じである。

従って、クラッチハウジング２３の内部には、第２立上壁２５と第３立上壁２６との間の空間により、第１送風空間４５と略同様なボリュート状の第２送風空間２７が形成されることになる。第１、第２送風空間２７，４５は互いに連通しており、冷却ファン１０で吸引された冷却空気は、図２、図３中に矢印Ａ２で示すように、第２送風空間２７をも流れるようになる。

また、第３立上壁２６の上部側の部分には、切欠状の第１流入開口２８が設けられ、その下流側（冷却空気の流れ方向の下流側の意）には、同様な第２流入開口２９が設けられている。そして、第１流入開口２８の直ぐ下流側には、クラッチハウジング２３の内面と第３立上壁２６とにわたる案内部としてのリブ５１が第２送風空間２７を遮るように設けられ、第２流入開口２９の直ぐ下流側には、第２送風空間２７の最下流部分を塞ぐようにして案内部としての前述のマフラプレート７１が位置している。

これに対して、第３立上壁２６の第１流入開口２８の上流側（冷却空気の流れ方向の上流側の意）には、切欠状の流出開口５２が設けられている。すなわち、第２送風空間２７を流れる冷却空気は、その上部側においてリブ５１に当たって案内され、第１流入開口２８から第３立上壁２６で囲まれた内部の第３送風空間５３内に入り込む（矢印Ａ３参照）。

また、第２送風空間２７を流れる冷却空気のうち、第１流入開口２８から流入せずに通過した冷却空気の一部、および第１送風空間４５を流れる冷却空気の一部は、マフラプレート７１に当たって案内され、第２流入開口２９から第３送風空間５３内に入り込む（矢印Ａ４参照）。

そして、第３送風空間５３内には遠心クラッチ２０が収容されていることから、遠心クラッチ２０は、第３送風空間５３内に流入した冷却空気で冷却される（矢印Ａ３〜Ａ６）。この後、冷却空気は、流出開口５２から第２送風空間２７に戻り、エンジン４側に流れるか、再度第３送風空間５３に入り込んで遠心クラッチ２０を冷却する。

以上に説明した本実施形態によれば、冷却空気が第３送風空間５３内を流れる構造にしたので、第３送風空間５３内に配置される遠心クラッチ２０を冷却空気にて良好に冷却でき、クラッチハウジング２３が変形してベアリング２４が脱落する程の高温に達するのを防止できる。しかも、クラッチハウジング２３の第３立上壁２６に種々の開口２８，２９，５２を設けるだけでよいから、構造も簡単であり、クラッチハウジング２３に冷却空気の吸引用の多数のスリットを設ける必要がなく、剛性も確実に維持できる。

図４には、第３立上壁２６や、これに設けられる開口２８，２９，５２が存在しない従来の刈払機（１点鎖線）と、本実施形態での刈払機１（実線）とを用いた場合の実験結果が示されている。このような実験は実施形態での刈払機１でいうと、遠心クラッチ２０のクラッチドラム２１側に対してクラッチシュー側を常時滑らせるようにし、この状態でベアリング２４の温度を測定した。

実験の結果、従来の刈払機では、ベアリング２４の温度が最大で２４０℃以上まで上昇し、約２２０℃に達した時点でクラッチハウジング２３の変形が認められた。
これに対して、本実施形態の刈払機１では、最大１８７℃程度であり、クラッチハウジング２３の変形は認められなかった。
従って、本発明の有効性が確認された。

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の前述した目的を達成できる範囲での変形例は本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、第３立上壁２６や各開口２８，２９，５２を有するクラッチハウジング２３は、刈払機１に始めから取り付けられていたものとして説明したが、従来の刈払機のクラッチハウジングを前記実施形態のクラッチハウジング２３に交換してもよく、交換後の刈払機は本発明に含まれる。

前記実施形態では、第３立上壁２６に第１流入開口２８および第２流入開口２９の両方が設けられていたが、少なくともいずれか一方の開口が設けられていればよく、開口を幾つ設けるかや、各開口の開口面積をどの程度の大きさにするかは、エンジン４の排気量等を勘案して、その実施にあたって適宜決められてよい。

前記実施形態では、第１流入開口２８および第２流入開口２９のそれぞれが切欠状であったが、四角形や円形など、閉じた開口形状で開口していてよく、その開口形状は任意である。

本発明は、肩掛け式、背負い式といった携帯形式に関係なく、両方の刈払機に利用可能である。

１…刈払機、４…エンジン、１０…冷却ファン、２０…遠心クラッチ、２３…クラッチハウジング、２４…ベアリング、２６…立上壁としての第３立上壁、２７…ボリュート状の送風空間である第２送風空間、２８…流入開口である第１流入開口、２９…流入開口である第２流入開口、３１…駆動シャフト、５１…案内部であるリブ、５２…流出開口、７１…案内部であるマフラプレート。

Claims (5)

1. エンジンと、
   エンジンのクランクシャフトに取り付けられ前記エンジン側がファンハウジングで覆われた冷却ファンと、
   先端にアタッチメントが取り付けられる駆動シャフトと、
   前記エンジンの駆動力を前記クランクシャフトから前記駆動シャフトの基端に伝達する遠心クラッチと、
   前記冷却ファンおよび前記遠心クラッチを覆う合成樹脂製のクラッチハウジングと、
   前記クラッチハウジングの内部に保持されるとともに、前記駆動シャフトと前記遠心クラッチとを連結する連結軸を支持するベアリングを備えた刈払機であって、
   前記クラッチハウジングの内部の前記遠心クラッチの外周側には、前記ファンハウジングに設けられた立上壁および前記遠心クラッチを囲む立上壁を含んで形成されたボリュート状の送風空間が設けられ、
   前記立上壁には、前記ファンハウジングに設けられた開口部を通して前記ボリュート状の送風空間に流れ込んだ冷却空気を該立上壁で囲まれた内方側の送風空間に流入させる流入開口と、前記内方側の送風空間を流れる冷却空気を前記ボリュート状の送風空間に流出させる流出開口とが設けられている
   ことを特徴とする刈払機。
2. 請求項１に記載の刈払機において、
   前記流入開口の直ぐ下流側には、前記ボリュート状の送風空間を塞ぐことで冷却空気を前記流入開口内に案内する案内部が設けられている
   ことを特徴とする刈払機。
3. 請求項２に記載の刈払機において、
   前記案内部は、前記クラッチハウジングの内面と前記立上壁にわたって形成されたリブである
   ことを特徴とする刈払機。
4. 請求項２に記載の刈払機において、
   前記案内部は、前記エンジンに取り付けられる排気マフラと前記エンジンのシリンダとの間に配置されるマフラプレートの一部である
   ことを特徴とする刈払機。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の刈払機において、
   前記流出開口は、前記流入開口の上流側に設けられている
   ことを特徴とする刈払機。

Images