JP7081309B2

JP7081309B2 - 往復動作業機

Info

Publication number: JP7081309B2
Application number: JP2018104889A
Authority: JP
Inventors: 信吾会津; 顕司丹羽; 忠勝江尻
Original assignee: Koki Holdings Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2022-06-07
Anticipated expiration: 2038-05-31
Also published as: JP2019208380A

Description

本発明は、往復駆動される作業具を備えた往復動作業機に関するものである。

今日、往復駆動される作業具を備えた各種往復動作業機が知られており、一般的に「ヘッジトリマ」と呼ばれる刈込機はその一つである。ヘッジトリマは、駆動源であるエンジンや電動モータと、駆動源から出力される回転駆動力を往復駆動力に変換する変換機構と、変換機構から出力される往復駆動力によって往復駆動される作業具としてのブレードと、を備えており、主に枝葉の剪定作業などに用いられる。

ヘッジトリマが備える変換機構は、ギヤケースに収容されたカムギヤ，カムロッド，軸受などから構成される。カムギヤには、ギヤ歯，ギヤシャフトおよび偏心カムなどが設けられている。ギヤシャフトはカムギヤの中心に固定され、その両端部は軸受によって回転可能に保持される。ギヤ歯はカムギヤの外周面に形成され、駆動源の出力軸に設けられている駆動ギヤ（ピニオンギヤ）と噛み合う。偏心カムはカムギヤの上面や下面に設けられ、カムロッドの端部に設けられているカム穴に係合される。

駆動源の出力軸が回転するとカムギヤが回転する。カムギヤが回転すると、カム穴と係合している偏心カムがギヤシャフトを回転中心として回動する。この結果、カムロッドがギヤシャフトの軸方向と交差する方向に往復動し、カムロッドに連結されているブレードが同方向に往復駆動される。

上記のように、ヘッジトリマを含む往復動作業機が備える変速機構は、ギヤケースに収容された複数の可動部材によって構成されている。そこで、ギヤケースには可動部材を潤滑するためのグリスが充填される。

特開２０１４－２３３２３８号公報

ギヤケース内で可動部材が動くと、当該可動部材とこれに隣接する部材との間で摩擦熱が発生し、ギヤケース内の温度が上昇する。特に、高速回転するカムギヤと当該ガムギヤに隣接する部材との間では大きな摩擦熱が発生する。一方、ギヤケース内の温度が高くなり過ぎると、ギヤケースに充填されているグリスの粘度が低下し、グリスがギヤケースから漏れ出したり、可動部材の潤滑が不十分になったりする虞がある。

本発明の目的は、摩擦熱によるギヤケース内の温度上昇が抑制された往復動作業機を提供することである。

本発明の一態様では、往復動作業機は、駆動源から出力される回転駆動力を往復駆動力に変換する変換機構と、前記変換機構から出力される往復駆動力によって往復駆動される作業具と、を備える。前記変換機構は、回転軸を備える回転部材と、前記回転軸をケースに対して回転可能に支持する軸受と、前記回転部材と係合し、前記回転部材の回転に伴って前記回転軸の軸方向と交差する方向に往復動する往復動部材と、前記回転部材と前記軸受との間に介在するとともに、前記回転軸が貫通する貫通孔が形成されたプレート部材と、を有する。前記軸受は、前記ケースに固定される外側部材と、前記外側部材に対して回転可能に支持され、前記回転軸を保持する内側部材と、を有し、前記回転部材は、前記貫通孔の内側において前記内側部材に当接する。

本発明によれば、摩擦熱によるギヤケース内の温度上昇が抑制された往復動作業機が実現される。

ヘッジトリマの外観を示す平面図である。ヘッジトリマの全体構造を示す断面図である。ギヤケースの内部を示す拡大断面図である。変換機構の構成要素を示す分解斜視図である。ギヤケースの内部を示す平面図である。

以下、本発明が適用された往復動作業機の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態に係る往復動作業機は、２サイクルエンジンを駆動源とするヘッジトリマである。

図１，図２に示されるヘッジトリマ１は、ハウジング２と、ハウジング２から突出する作業具としてのブレードアッセンブリ３と、を備える。以下の説明では、ハウジング２に対するブレードアッセンブリ３の突出方向（図１，図２の紙面左方向）を「前方」または「前側」、これと反対方向（図１，図２の紙面右方向）を「後方」または「後側」と定義する。

ハウジング２の後部にはメインハンドル（リアハンドル４）が設けられており、ハウジング２の前部にはサブハンドル（フロントハンドル５）が設けられている。ヘッジトリマ１を使用する作業者は、一方の手でリアハンドル４を把持し、他方の手でフロントハンドル５を把持してヘッジトリマ１を操作する。

メインハンドル４には、メインスイッチ６およびスロットル７が設けられている。メインスイッチ６をＯＮにした状態でリコイルスタータのハンドル８を引っ張るとエンジン９が始動する。また、スロットル７の操作量に応じてエンジン９の回転数が増減する。

図２に示されるように、ハウジング２の下部には金属製のケース１０が設けられている。本実施形態におけるケース１０はマグネシウム製であり、以下の説明では「ギヤケース１０」と呼ぶ。ギヤケース１０には、エンジン９から出力される回転駆動力を往復駆動力に変換してブレードアッセンブリ３に伝える変換機構２０が収容されている。換言すれば、変換機構２０は、エンジン９の出力軸９ａの回転運動を直線運動に変換してブレードアッセンブリ３に伝える。ブレードアッセンブリ３は、ブレードガイド３ａと、ブレードガイド３ａに沿って延びる２枚のブレード（上側ブレード３ｂ，下側ブレード３ｃ）と、を含んでいる。上側ブレード３ｂはブレードガイド３ａの下に配置され、下側ブレード３ｃは上側ブレード３ｂの下に配置されている。換言すれば、上側ブレード３ｂは、ブレードガイド３ａと下側ブレード３ｃとに挟まれている。上側ブレード３ｂおよび下側ブレード３ｃは、ブレードガイド３ａにスライド可能に連結されている。具体的には、上側ブレード３ｂおよび下側ブレード３ｃは、ブレードガイド３ａに、当該ブレードガイド３ａに沿って前後に往復動可能に連結されている。変換機構２０から出力される往復駆動力は上側ブレード３ｂおよび下側ブレード３ｃにそれぞれ伝えられる。この結果、上側ブレード３ｂおよび下側ブレード３ｃが往復動し、枝葉などが切断される。以下、ギヤケース１０およびギヤケース１０に収容されている変換機構２０について詳細に説明する。

図２に示されるように、エンジン９のクランクケースから突出している出力軸９ａの一端（下端）は、ギヤケース１０内に進入している。ギヤケース１０内に進入している出力軸９ａの下端には駆動ギヤとしてのピニオンギヤ９ｂが設けられている。

図３に示されるように、ギヤケース１０内には、回転部材としてのカムギヤ３０と、カムギヤ３０を回転可能に支持する２つの軸受４１，４２と、往復動部材としての２本のカムロッド５１，５２と、カムギヤ３０とそれぞれの軸受４１，４２との間に介在する２枚の金属製のプレート部材６１，６２と、が少なくとも収容されている。それぞれのカムロッド５１，５２はカムギヤ３０と係合しており、カムギヤ３０の回転に伴ってカムギヤ３０の回転軸の軸方向と交差する方向に往復動する。つまり、それぞれのカムロッド５１，５２は、カムギヤ３０の回転に伴って前後に往復動する。

以下の説明では、軸受４１を「上側軸受４１」、軸受４２を「下側軸受４２」と呼んで区別する場合がある。同様に、カムロッド５１を「上側カムロッド５１」、カムロッド５２を「下側カムロッド５２」と呼んで区別し、プレート部材６１を「上側プレート６１」、プレート部材６２を「下側プレート６２」と呼んで区別する場合がある。もっとも、かかる区別は説明の便宜上の区別に過ぎない。

図３，図４に示されるように、カムギヤ３０の中心には回転軸としてのギヤシャフト３１が設けられており、カムギヤ３０の外周面には、その全周に亘って複数のギヤ歯が設けられている。また、上側軸受４１と対向しているカムギヤ３０の一方の主面（上面３０ａ）には、ギヤシャフト３１を回転中心として回動する偏心カム３２が設けられており、下側軸受４２と対向しているカムギヤ３０の他方の主面（下面３０ｂ）にも、ギヤシャフト３１を回転中心として回動する偏心カム３３が設けられている。以下の説明では、偏心カム３２を「上側偏心カム３２」、偏心カム３３を「下側偏心カム３３」と呼んで区別する場合があるが、かかる区別も説明の便宜上の区別に過ぎない。

上側偏心カム３２および下側偏心カム３３はカムギヤ３０に一体成形されている。つまり、上側偏心カム３２の表面は、カムギヤ３０の一方の主面（上面３０ａ）の一部を形成しており、下側偏心カム３３の表面は、カムギヤ３０の他方の主面（下面３０ｂ）の一部を形成している。一方、ギヤシャフト３１はカムギヤ３０とは別部材である。もっとも、ギヤシャフト３１は、カムギヤ３０の中心に設けられているシャフト取付け孔３４に圧入され、カムギヤ３０と一体化されている。図３に示されるように、ギヤシャフト３１は、上側偏心カム３２および下側偏心カム３３を貫通しており、その一端側はカムギヤ３０から上方に突出し、その他端側はカムギヤ３０から下方に突出している。カムギヤ３０から上方に突出しているギヤシャフト３１の上部は上側軸受４１によって回転可能に保持され、カムギヤ３０から下方に突出しているギヤシャフト３１の下部は下側軸受４２によって回転可能に保持されている。

図３，図４に示されるように、カムギヤ３０の上面３０ａおよび下面３０ｂには、シャフト取付け孔３４を取り囲む環状の凸部３５，３６がそれぞれ形成されている。シャフト取付け孔３４を取り囲んでいる環状の凸部３５，３６は、シャフト取付け孔３４から突出しているギヤシャフト３１も取り囲んでいる。以下の説明では、カムギヤ３０の上面３０ａに形成されている凸部３５を「上側凸部３５」、カムギヤ３０の下面３０ｂに形成されている凸部３６を「下側凸部３６」と呼んで便宜上区別する。

図４に示されるように、上側カムロッド５１および下側カムロッド５２は、略円形の基端部５３と、基端部５３から前方に向かって延びる連結部５４とを有し、基端部５３にはカム穴５５が設けられている。上側カムロッド５１はカムギヤ３０の上側に配置されており、その基端部５３はカムギヤ３０の上面３０ａと重なっており、その連結部５４は上側ブレード３ｂ（図２）に連結されている。一方、下側カムロッド５２はカムギヤ３０の下側に配置されており、その基端部５３はカムギヤ３０の下面３０ｂ（図３）と重なっており、その連結部５４は下側ブレード３ｃ（図２）に連結されている。

図３，図４に示されるように、カムギヤ３０の上側偏心カム３２は、当該カムギヤ３０の上面３０ａに重ねられている上側カムロッド５１のカム穴５５の内側に配置されている。また、カムギヤ３０の下側偏心カム３３は、当該カムギヤ３０の下面３０ｂに重ねられている下側カムロッド５２のカム穴５５の内側に配置されている。つまり、上側偏心カム３２と上側カムロッド５１のカム穴５５とが係合し、下側偏心カム３３と下側カムロッド５２のカム穴５５とが係合している。これにより、カムギヤ３０の回転に伴って上側カムロッド５１および下側カムロッド５２が前後に往復動する。

ここで、上側偏心カム３２と下側偏心カム３３は、カムギヤ３０の回転方向において１８０°異なる位置に設けられている。この結果、上側カムロッド５１と下側カムロッド５２は互いに逆向きに往復駆動される。具体的には、上側カムロッド５１が前方に向かって駆動されるとき、下側カムロッド５２は後方に向かって駆動される。一方、上側カムロッド５１が後方に向かって駆動されるとき、下側カムロッド５２は前方に向かって駆動される。かかる上側ブレード３ｂおよび下側ブレード３ｃの往復動に伴って、これらに連結されている上側ブレード３ｂおよび下側ブレード３ｃ（図２）も往復動する。

図４に示されるように、上側プレート６１は、カムギヤ３０および上側カムロッド５１の上に、これらを部分的に覆うように配置されている。一方、下側プレート６２は、カムギヤ３０および下側カムロッド５２の下に、これらを部分的に覆うように配置されている。上側プレート６１および下側プレート６２は、貫通孔６３が形成された略円形の中央部６４と、中央部６４から一方側（前方）に向かって延びる短冊状の前端部６５と、中央部６４から前端部６５とは反対側（後方）に向かって延びる後端部６６と、を有する。さらに、後端部６６には後方に向かって延びる一対の腕部６６ａ，６６ｂが含まれ、それぞれの腕部６６ａ，６６ｂの先端には切欠き６７が形成されている。

図５に示されるように、上側プレート６１の前端部６５の先端面は、その幅方向二箇所においてギヤケース１０内の２つのリブ１０ａにそれぞれ当接している。また、上側プレート６１の各腕部６６ａ，６６ｂに形成されている切欠き６７は、ギヤケース１０内の他の２つのリブ１０ｂにそれぞれ当接している。図示は省略するが、図４に示されている下側プレート６２も、図５に示されている上側プレート６１と実質的に同一の状態でギヤケース１０内に配置され、位置決めされている。つまり、図４に示されている下側プレート６２の前端部６５の先端面も、その幅方向二箇所においてギヤケース１０内の２つのリブにそれぞれ当接しており、下側プレート６２の各腕部６６ａ，６６ｂに形成されている切欠き６７も、ギヤケース１０内の他の２つのリブにそれぞれ当接している。このように、上側プレート６１および下側プレート６２は、前端部６５の少なくとも一箇所および後端部６６の少なくとも一箇所がそれぞれギヤケース１０に当接することによって、当該ギヤケース１０に対して位置決めされている。もっとも、上側プレート６１および下側プレート６２は、前後方向に関して位置決めされている一方、上下方向に関しては位置決めされていない。

図３，図４に示されるように、上記のように位置決めされている上側プレート６１の中央部６４は、カムギヤ３０の上に配置され、当該カムギヤ３０の上面３０ａと上側軸受４１との間に介在している。より詳細には、上側プレート６１の中央部６４は、上側偏心カム３２と上側軸受４１との間に介在している。また、上側プレート６１の前端部６５は、上側カムロッド５１の上に配置されており、当該前端部６５の少なくとも一部は、上側カムロッド５１とギヤケース１０との間に介在している。上側プレート６１の前端部６５は、上側カムロッド５１とギヤケース１０との接触を防止してギヤケース１０を保護する。また、前端部６５と上側カムロッド５１との接触面積をなるべく少なくするために、前端部６５および上側カムロッド５１には、それぞれ肉抜きが施されている。

図３，図４に示されるように、上記のように位置決めされている下側プレート６２の中央部６４は、カムギヤ３０の下に配置され、当該カムギヤ３０の下面３０ｂと下側軸受４２との間に介在している。より詳細には、下側プレート６２の中央部６４は、下側偏心カム３３と下側軸受４２との間に介在している。また、下側プレート６２の前端部６５は、下側カムロッド５２の下に配置されており、当該前端部６５の少なくとも一部は、下側カムロッド５２とギヤケース１０との間に介在している。下側プレート６２の前端部６５は、下側カムロッド５２とギヤケース１０との接触を防止してギヤケース１０を保護する。また、前端部６５と下側カムロッド５２との接触面積をなるべく少なくするために、前端部６５および下側カムロッド５２には、それぞれ肉抜きが施されている。

カムギヤ３０から突出しているギヤシャフト３１の上部は、上側プレート６１の中央部６４に設けられている貫通孔６３を貫通して上側軸受４１に至っており、カムギヤ３０から突出しているギヤシャフト３１の下部は、下側プレート６２の中央部６４に設けられている貫通孔６３を貫通して下側軸受４２に至っている。

ここで、上側プレート６１の中央部６４に設けられている貫通孔６３の直径は、ギヤシャフト３１の上部を取り囲んでいるカムギヤ３０の上側凸部３５の外径よりも大きく、上側凸部３５はギヤシャフト３１と共に貫通孔６３の内側に位置している。さらに、上側凸部３５のカムギヤ上面３０ａに対する高さは、上側プレート６１の厚みよりも僅かに高い。つまり、上側凸部３５は、上側プレート６１の貫通孔６３の内側において当該上側プレート６１から僅かに突出している。このため、上側凸部３５は、上側プレート６１の中央部６４に設けられている貫通孔６３の内側において上側軸受４１に当接している。本実施形態における上側軸受４１は、ギヤケース１０に固定される外側部材としての外輪４３と、ギヤシャフト３１を保持する内側部材としての内輪４４と、内輪４４を外輪４３に対して回転可能に支持する転動体としてのボール４５と、を備えるボールベアリングである。カムギヤ３０の上側凸部３５の端面は、上側プレート６１の貫通孔６３を通して上側軸受４１の内輪４４に臨み、当該内輪４４の端面に当接している。

下側プレート６２の中央部６４に設けられている貫通孔６３の直径は、ギヤシャフト３１の下部を取り囲んでいるカムギヤ３０の下側凸部３６の外径よりも大きく、下側凸部３６はギヤシャフト３１と共に貫通孔６３の内側に位置している。さらに、下側凸部３６のカムギヤ３０の下面３０ｂに対する高さは、下側プレート６２の厚みよりも僅かに高い。つまり、下側凸部３６は、下側プレート６２の貫通孔６３の内側において当該下側プレート６２から僅かに突出している。このため、下側凸部３６は、下側プレート６２の中央部６４に設けられている貫通孔６３の内側において下側軸受４２に当接している。本実施形態における下側軸受４２は、ギヤケース１０に固定される外側部材としての外輪４３と、ギヤシャフト３１に固定される内側部材としての内輪４４と、内輪４４を外輪４３に対して回転可能に支持する転動体としてのボール４５と、を備えるボールベアリングである。カムギヤ３０の下側凸部３６の端面は、下側プレート６２の貫通孔６３を通して下側軸受４２の内輪４４に臨み、当該内輪４４の端面に当接している。

上記のように、カムギヤ３０と上側軸受４１との間には上側プレート６１が介在しているが、カムギヤ３０と上側プレート６１とは基本的に非接触である。換言すれば、カムギヤ３０は、回転不能な上側プレート６１を回避して、回転自在な上側軸受４１の内輪４４に当接している。よって、カムギヤ３０が回転しても、カムギヤ３０とその周囲の部材（上側軸受４１や上側プレート６１）との間で摩擦熱は発生しないか、摩擦熱が発生したとしてもその量は僅かである。

同様に、カムギヤ３０と下側軸受４２との間には下側プレート６２が介在しているが、カムギヤ３０と下側プレート６２とは基本的に非接触である。換言すれば、カムギヤ３０は、回転不能な下側プレート６２を回避して、回転自在な下側軸受４２の内輪４４に当接している。よって、カムギヤ３０が回転しても、カムギヤ３０とその周囲の部材（下側軸受４２や下側プレート６２）との間で摩擦熱は発生しないか、摩擦熱が発生したとしてもその量は僅かである。

以上のように、本実施形態に係るヘッジトリマ１では、ギヤケース１０内で高速回転するカムギヤ３０とその周囲の部材との間における摩擦熱の発生が防止または抑制されている。よって、摩擦熱によってギヤケース１０内の温度が過剰に高くなることがなく、ギヤケース１０に充填されているグリスの粘度が低下することもない。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施形態におけるボールベアリング（玉軸受）は、ころ軸受などの他の転がり軸受や、滑り軸受などに置換することができる。また、上記実施形態におけるエンジンは他の駆動源、例えば電動モータに置換することができる。本発明はヘッジトリマ以外の往復動作業機、例えばジグソーやマルチカッターなどにも適用することができる。

１…ヘッジトリマ，２…ハウジング，３…ブレードアッセンブリ，３ａ…ブレードガイド，３ｂ…上側ブレード，３ｃ…下側ブレード，４…メインハンドル（リアハンドル），５…フロントハンドル，６…メインスイッチ，７…スロットル，８…ハンドル，９…エンジン，９ａ…出力軸，９ｂ…ピニオンギヤ，１０…ケース（ギヤケース），１０ａ，１０ｂ…リブ，２０…変換機構，３０…カムギヤ，３０ａ…上面，３０ｂ…下面，３１…ギヤシャフト，３２…偏心カム（上側偏心カム），３３…偏心カム（下側偏心カム），３４…シャフト取付け孔，３５…凸部（上側凸部），３６…凸部（下側凸部），４１…軸受（上側軸受），４２…軸受（下側軸受），４３…外輪，４４…内輪，４５…ボール，５１…カムロッド（上側カムロッド），５２…カムロッド（下側カムロッド），５３…基端部，５４…連結部，５５…カム穴，６１…プレート部材（上側プレート），６２…プレート部材（下側プレート），６３…貫通孔，６４…中央部，６５…前端部，６６…後端部，６６ａ，６６ｂ…腕部

Claims

駆動源から出力される回転駆動力を往復駆動力に変換する変換機構と、前記変換機構から出力される往復駆動力によって往復駆動される作業具と、を備える往復動作業機であって、
前記変換機構は、
回転軸を備える回転部材と、
前記回転軸をケースに対して回転可能に支持する軸受と、
前記回転部材と係合し、前記回転部材の回転に伴って前記回転軸の軸方向と交差する方向に往復動する往復動部材と、
前記回転部材と前記軸受との間に介在するとともに、前記回転軸が貫通する貫通孔が形成されたプレート部材と、を有し、
前記軸受は、
前記ケースに固定される外側部材と、
前記外側部材に対して回転可能に支持され、前記回転軸を保持する内側部材と、を有し、
前記回転部材は、前記軸受と対向する前記回転部材の主面に設けられた凸部を有し、前記回転軸の軸方向における前記凸部の端面が、前記貫通孔の内側において前記内側部材の前記軸方向における端面に当接する、
往復動作業機。
駆動源から出力される回転駆動力を往復駆動力に変換する変換機構と、前記変換機構から出力される往復駆動力によって往復駆動される作業具と、を備える往復動作業機であって、
前記変換機構は、
回転軸を備える回転部材と、
前記回転軸をケースに対して回転可能に支持する軸受と、
前記回転部材と係合し、前記回転部材の回転に伴って前記回転軸の軸方向と交差する方向に往復動する往復動部材と、
前記回転部材と前記軸受との間に介在するとともに、前記回転軸が貫通する貫通孔が形成されたプレート部材と、を有し、
前記軸受は、
前記ケースに固定される外側部材と、
前記外側部材に対して回転可能に支持され、前記回転軸を保持する内側部材と、を有し、
前記回転部材は、前記軸受と対向する主面に設けられた凸部を有し、前記凸部が前記貫通孔の内側において前記内側部材に当接し、
前記凸部は環状に形成され、前記回転部材の前記主面から突出している前記回転軸を取り囲んでいる、
往復動作業機。
前記プレート部材は、前記貫通孔が形成された中央部と、前記中央部から前記回転軸の軸方向と交差する方向に延びる前端部と、を有し、
前記前端部の少なくとも一部は、前記往復動部材と前記ケースとの間に介在している、
請求項１または２に記載の往復動作業機。
前記プレート部材は、前記中央部から前記前端部とは反対側に延びる後端部を有し、
前記プレート部材は、前記前端部の少なくとも一箇所および前記後端部の少なくとも一箇所がそれぞれ前記ケースに当接することによって、前記ケースに対して位置決めされている、
請求項３に記載の往復動作業機。
前記軸受は、前記外側部材としての外輪と、前記内側部材としての内輪と、前記内輪を前記外輪に対して回転可能に支持するボールと、を有するボールベアリングである、
請求項１～４のいずれか一項に記載の往復動作業機。
前記回転部材には、前記回転軸を回転中心として回動する偏心カムが設けられ、
前記往復動部材の一端側には、前記偏心カムと係合するカム穴が設けられ、前記往復動部材の他端側には、前記作業具としてのブレードが連結されている、
請求項１～５のいずれか一項に記載の往復動作業機。