JPH0640777B2 - 切断ヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転する基体と、この基体内に支承され、巻
取られた切断糸を担持しそしてカムを有する糸巻取り体
と、ばねで付勢された少なくとも２個のクラッチ部材と
を備え、このクラッチ部材がカムに作用し、かつ切断糸
を歩進的にかつ自動的に繰り出すために遠心力に依存し
て調整できるように基体に支承されている、エンジンで
運転される植物切断装置のための切断ヘッドに関する。

〔従来技術〕

米国特許第4104796号明細書によって知られているこの
種の切断ヘッドの場合には、対向するクラッチ部材が回
転する基体内に設けられている。このクラッチ部材はス
ライダとして形成され、それぞれコイルばねによって付
勢され、そして所定の遠心力が発生したときにばねの力
に抗して外方へ滑動する。その際、糸巻取り体に設けた
カムとスライダ間のクラッチ連結が解除されるので、糸
巻取り体は回転することができ、この糸巻取り体に巻か
れた切断糸は幾らか繰り出される。切断糸の後調整のた
めに遠心力が減少した後で、コイルばねがスライダを再
びその出発位置に戻すので、一方のカムがスライダに当
接し、糸巻取り体が固定される。摩耗によって生じる切
断糸の短縮に基づいて、所定の遠心力が新たに得られ、
糸巻取り体の錠止のためにスライダが新たに外方へ滑動
するときに初めて、切断糸を再び自動調整することがで
きる。他の欠点は、糸巻取り体を遠心力に依存して解放
するために、直線状に案内されるスライダが互いに無関
係に働くいうことにある。すなわち、両スライダの一方
が、例えば汚れや異なる摩擦状態が原因で、他方のスラ
イダと同期して移動しないときに、係止クラッチが全く
切り換えられないかまたは糸巻取り体が解放されたまま
であるので、切断糸がロックされないで繰り出され得
る。従って、この公知の切断ヘッドはガイド内における
スライダの異なる摩擦値に敏感であり故障しやすい。加
えて、製作コストが大である。なぜなら、部品の非常に
正確な形成と案内が大切であるからである。

冒頭に述べた種類ではない他の切断ヘッドの場合には、
揺動可能な唯一のレバーが基体に設けられている。この
レバーはばね時計仕掛けのぜんまいに似ており、二つの
ストッパーを備えている。このストッパーは内歯歯車の
歯のように密接して並んでいる糸巻取り体のカムと交互
に協同する。他のいわゆるタナカ式実施形の場合には、
カムによって錠止された糸巻取り体の解放が、遠心力に
依存して、傾斜平面上に移動する球を持ち上げるかまた
は上方移動させることによって行われる。それによっ
て、糸巻取り体上にある下側のストッパーが、付設され
た相手方のストッパーとの係合を解除し、上側のストッ
パーが、糸巻取り体を回転させることによって所定の長
さだけ切断糸を解放する。後調整、すなわち切断糸の延
長が行われた後で、ケーシング蓋内にあるばねの力が優
位となり、回転可能な糸巻取り体を再び出発位置に押し
戻す。なぜなら、遠心力が小さくなるため、球がその出
発位置に戻るからである。この場合、切断過程において
切断糸が常に正確な水平位置をとらないで、切断時に生
じる抵抗に応じて斜め下または斜め上に向くという欠点
がある。その結果、異なる大きさの垂直方向遠心力分力
が発生し、手がつけられない程後調整過程に悪影響を及
ぼすことになる。球の持ち上げ開始する際でさえも、遠
心力の垂直方向分力が予測がつかない程であるので、解
放過程または持ち上げ過程が、意図しない早過ぎる揺れ
によって開始され得る。従って、調整が回転数に依存し
ないで行われる。

〔発明の目的〕

本発明の課題は、外部の影響を受けにくく故障を生じな
い、複数のクラッチ部材の強制制御される切り換え機能
が得られるように、冒頭に述べた種類の切断ヘッドを改
良することである。

〔発明の構成〕

この課題は本発明では、それぞれ１本の軸ピンに揺動可
能に支承されたクラッチ部材が、基体に回転自在に支承
された中間リングを介して互いに常時連結され、かつ同
期して調整可能であることによって解決される。

本発明によれば、両クラッチ部材が中間リングを介して
常時連結されているので、一方のクラッチ部材が遠心力
により軸ピンのまわりに揺動すると、中間リングを介し
て他方のクラッチ部材も軸ピンのまわりに揺動し、この
間、両クラッチ部材が糸巻取り体を解放するので、摩耗
等のために短くなった切断糸に作用する遠心力が引張り
力となって糸巻取り体から切断糸が繰り出される。従っ
て、作業中に切断糸が切れて短くなっても、エンジンを
切って作業を中断させることなく、切断糸を糸巻取り体
から自動的に繰り出させることができる。

また、クラッチ部材が揺動部材として構成され、しかも
互いに同期して調整可能であるように中間リングを介し
て常時連結されているので、従来のようにクラッチ部材
をスライダ（摺動部材）として構成されている場合の摺
動摩擦に関連した不具合、例えば汚れのためにスライダ
が所定の摺動距離を進まないために糸巻取り体からの切
断糸の繰り出しが不可能になったり、或いは糸巻取り体
が摺動部材によって係止されず、解放されたままの状態
になり、切断糸が繰り出され続けるという不具合が解消
される。

本発明の好ましい実施形、他の特徴、他の効果および重
要な詳細は、特許請求の範囲実施態様項記載の特徴、以
下の記載および図から推察することができる。図は、好
ましい実施例を略示している。

〔実施例〕

図に示した切断ヘッド１は、図示していない植物切断装
置の一部である。この植物切断装置は特に、草およびそ
の類似物を切断するために使用される。切断ヘッド１は
植物切断装置に所属するエンジンによって駆動され、そ
の際、駆動軸線２回りに回転する。切断ヘッド１はほぼ
鍋状の基体３を有する。この基体はその中央の範囲にボ
ス４を備え、そして底壁５とは反対の側がねじ６によっ
てねじ込まれた蓋７により閉鎖されている。ボス４は、
糸巻取り体８を保持するスナップリング３４，３４′を
備えている。

基体３内には糸巻取り体８が設けられている。この糸巻
取り体はボス４の外周面９に、駆動軸線２と同軸にかつ
回転自在に支承されている。糸巻取り体８には切断糸１
０が巻かれている。切断糸は例えばペルロンコードまた
はその類似物として形成することができ、その自由端部
分１１は基体３の外周壁１３の開口１２を通って外方へ
延びている。摩耗を最小限にするために、開口１２が、
外周壁１３に保持された案内部材１４に形成されてい
る。

基体３内には更に、中間リング１５が設けられている。
この中間リングは同様に、ボス４の外周面９に、駆動軸
線２と同軸にかつ回転自在に支承されている。中間リン
グ１５の支承摩擦は好ましくは、若干の緩衝作用、すな
わち減衰作用が得られるように、定められている。構造
的に生じる摩擦が完全な減衰のために不充分である場合
には、更に、簡単な摩擦ブレーキを付加的に設けること
ができる。この摩擦ブレーキは例えばばねで付勢された
摩擦リングの形をしていて中間リング１５に直接押し付
けられ、中間リングを制動する。それによって、中間リ
ング１５は幾分大きな操作力によってしか動かすことが
できない。中間リング１５は一方の端面が底壁５の内面
に接触し、他方の端面が、減衰部材としての皿ばね１６
を間に介在させてかつスナップリング３４を介してボス
４に固定されている。

基体３の底壁５には、内面から突出した２本の軸ピン１
７，１７′が設けられている。この軸ピンは直径方向に
相対した位置に設けられている。両軸ピン１７，１７′
にはクラッチ部材１８，１８′が揺動可能に支承されて
いる。クラッチ部材は揺動アーム１９とレバーアーム２
０によって、それぞれ双腕状アングル部材として形成さ
れている。揺動アーム１９とレバーアーム２０の角度は
好ましくは100〜150度である。揺動アーム１９とレバー
アーム２０の間のほぼ中央に、駆動軸線２の方に向いた
膨らみ部２１が設けられている。この膨らみ部には、突
出した歯２２が形成されている。各クラッチ部材１８，
１８′の歯２２は歯間隙２３に係合している。この歯間
隙２３，２３′は中間リング１５の外周に形成されてい
る。この歯および歯間隙によって、両クラッチ部材１
８，１８′は中間リング１５を介して互いに常時連結さ
れている。すなわち、一方のクラッチ部材１８が揺動運
動を行うときに、他方のクラッチ部材１８′は中間リン
グ１５を介して同期して同じ方向に揺動する。

両クラッチ部材１８，１８′には、それぞれ一つの保持
ばね２４が付設されている。この保持ばねは好ましくは
Ｖ字形の板ばねとして形成されている。保持ばね２４の
一方のアーム２５を基体３のスリット２６内で形状補完
的に支持することにより、保持ばね２４は基体３に固定
される。Ｖ字形保持ばね２４の他方のアーム２７の自由
端は、係止突起２８として形成されたレバーアーム２０
の端部分に作用している。従って、クラッチ部材１８，
１８′は次のようにばねで付勢されている。すなわち、
駆動軸２を介して切断ヘッド１が高い回転数で回転し、
かつ揺動アーム１９の遠心力が十分に大きいときに、揺
動アームが保持ばね２４の力に抗して半径方向外方に向
かって矢印３０の方へ揺動するように、付勢されてい
る。クラッチ部材１８，１８′が遠心力に依存する前記
の揺動運動を行うことができるようにするために、重心
３１は揺動軸線から外れて、軸ピン１７，１７′と、ス
ットパー３２を備えた揺動アーム１９の自由端との間の
範囲に位置している。

本実施例において、糸巻取り体８の端面には、全部で７
個のカム３３が一様な間隔をおいて円状に配置されてい
る。７個のカム３３の代わりに、全部で例えば５個また
は１０個のカム３３を糸巻取り体８に設けることも望ま
しいことである。このカム３３はクラッチ部材１８，１
８′のスットパー３２に対応する。

第２，３図を良く見ると判るように、両クラッチ部材１
８，１８′は幾らか異なるように形成されている。しか
も、クラッチ部材１８の揺動アーム１９とレバーアーム
２０の角度が、反対側のクラッチ部材１８′の同角度よ
りも幾分大きくなるように、形成されている。それによ
って、クラッチ部材１８の駆動軸線２とストッパー３２
の半径方向間隔が、他方のクラッチ部材１８′の同間隔
よりも大きくなっている。第２図において、クラッチ部
材１８，１８′は揺動していないその基本位置にある。
その際、クラッチ部材１８がその係止位置にあるので、
一方のカム３３がストッパー３２に当接する。その際、
反対側のクラッチ部材１８′はその解放位置にある。な
ぜなら、ストッパー３２′と駆動軸線２の半径方向間隔
が、カム３３と駆動軸線２の半径方向間隔よりも小さい
からである。

第３図では、クラッチ部材１８，１８′がその揺動状態
にある。この場合、クラッチ部材１８はその解放位置を
占めている。なぜなら、揺動アーム１９が基体３の外周
壁１３まで移動しているからである。従って、ストッパ
ー３２と駆動軸線２の半径方向間隔は、カム３３と駆動
軸線２の半径方向間隔よりも大きくなっている。他方の
クラッチ１８′の場合には、ストッパー３２′がカム３
３の円形軌道にある。従ってクラッチ部材１８′はその
係止位置にある。この場合、ストッパー３２′と駆動軸
線２の半径方向間隔は、カム３３と駆動軸線２の半径方
向間隔と同じである。

切断運転中、基体３と糸巻取り体８の回転は、駆動軸２
を介して駆動装置によって行われる。駆動軸２は、基体
３、並びに、糸巻取り体８と中間リング１５のような、
この基体に支持されたすべての部品を一緒に回転させ
る。糸巻取り体８のカム３３の一つがクラッチ部材１８
のストッパー３２に当接しているので（第２図参照）、
糸巻取り体８は基体３に錠止されている。

切断糸１０が摩耗した後で、切断ヘッド１の回転速度が
高まり、遠心力が所定の大きさまで増大する。この大き
さは、クラッチ部材の重量と保持ばね２４の力によって
決まる。すなわち、遠心力が所定の大きさに達すると、
保持ばね２４によって静止位置に保持されたクラッチ部
材１８，１８′の揺動アーム１９が外方へ移動する。な
ぜなら、重心３１が軸中心から外れているからである。

揺動アーム１９のこの外向きの運動の際に、一方のクラ
ッチ部材１８のストッパー３２が、それに当接するカム
３３の通路を開放する。それによって、糸巻取り体は矢
印２９の方向、すなわち反時計回りに回転することがで
きる。この回転運動は、反対側のカム３３が他方のクラ
ッチ部材１８′のストッパー３２′に当接することによ
って停止する。従って、糸巻取り体８は部分ステップだ
け矢印２９の方向に回転する。クラッチ部材１８′の錠
止位置は、中間リング１５を介して強制制御することに
よって、しかも遠心力の作用に依存しないで得られる。
クラッチ部材１８が外へ揺動する際に、その歯２２は中
間リング１５を時計回りに連行する。それによって、中
間リング１５が歯車装置のごとく送られ、クラッチ部材
１８′と中間リング１５がかみ合っているので、クラッ
チ部材１８′の揺動アーム１９′は外方へ強制的に動か
される。従って、クラッチ部材１８′のストッパー３
２′がカム３３に対する前述の係止位置に達する。

最初の送りステップを行った後で、切断糸１０は予定の
量だけ後調整される。遠心力はこの後調整が原因で小さ
くなる。これにより、保持ばね２４がクラッチ部材１８
をその出発位置に押し戻すので、この基本状態におい
て、揺動アーム１９のストッパー３２は半径方向内側に
向いたその出発位置に再び達し、調整の間歯間隙２３か
ら外れないクラッチ１８の歯２２は再びその出発位置
（第２図）に戻される。

勿論、歯２２と歯間隙２３の寸法、揺動アーム１９の長
さおよびストッパー３２の配置寸法を適当に定めること
により、要求に応じて調整ストロークを決めることがで
きる。

遠心力が小さくなることにより、クラッチ部材１８が保
持ばね２４の力を受けてその半径方向外方の位置から出
発位置に再び揺動して戻り、かつ歯２２を介して中間リ
ング１５を半時計回りに少しだけ回転させるときに、ク
ラッチ部材１８′は、対応する歯間隙２３′と、この歯
間隙に係合するクラッチ部材１８′の歯２２′とを介し
て、静止位置（出発位置）に揺動して戻る。この場合、
遠心力作用は必要ではない。なぜなら、クラッチ部材１
８′の内側への揺動が、クラッチ部材１８と他のクラッ
チ部材１８′の間の本発明に係る連結部によって、達成
されるからである。すなわち、クラッチ部材１８，１
８′の外側への揺動と内側への揺動に関して、同期調整
のための強制案内が行われる。

切断ヘッド１が迅速に（約１００００回転／分）回転す
る際のアンバランスを回避するために、両クラッチ部材
１８，１８′が充分に対称に形成され、かつ保持ばね２
４，２４′を備えていると好都合である。これによって
同時に、いわゆる受動的なクラッチ部材１８′を能動的
なクラッチ部材にすることができる。すなわち、例え
ば、能動的に構成されたクラッチ部材１８を故障のため
に能動的に作動させることができないときに、受動的な
クラッチ部材１８′を能動的なクラッチ部材にすること
ができる。そのとき、クラッチ部材１８は中間リング１
５の強制案内部を介して能動的なクラッチ部材１８′に
よって連行され、前述の切り換え位置にもたらされる。

本発明に係る切断ヘッド１の重要な利点は、二つのクラ
ッチ部材１８，１８′の間に強制案内が存在し、両クラ
ッチ部材１８，１８′が常に同期運動を行うので、この
両部材を特別に微調節する必要がないということにあ
る。この新しい切断ヘッド１は非常に信頼性が高い。な
ぜなら、能動的なクラッチ部材が故障したときに、他の
クラッチ部材が能動的になり、それによって本発明に係
る強制案内部を介して常に申し分のない機能が保証され
るからである。本発明に係る切断ヘッド１は更に、故障
を生じやすいように案内されたスライダを備えておら
ず、そのクラッチ部材１８，１８′は複雑でなく故障を
生じにくい揺動運動を行う。従って、湿気、汚れおよび
摩擦による故障が大幅に減少する。

本発明に従って形成された切断ヘッドは特に刈り払い機
に用いられる。刈り払い機は一般的に、比較的に振動の
大きい２サイクルエンジンによってロッドを介して駆動
される。エンジンによる振動の外に、切断糸の不均一な
食い込みによって付加的な振動と衝撃が発生する。駆動
エンジンから生じ駆動管または駆動ロッドを介して進行
および増大する振動は、切断ヘッドから生じる振動およ
び衝撃と共に、共鳴作用を生じる。この共鳴作用によ
り、切断ヘッドの作用全体が悪影響を受け、特に切断糸
の追従がもはや所望の回転数に依存して正確に行われな
くなる。

そこで本発明では、切断ヘッドによって形成されるばね
一質量系が付加的に緩衝すなわち減衰される。この緩衝
は、切断ヘッドまたは系内で回避不可能な摩擦によって
生じる緩衝に加えて行われる。この摩擦による切断ヘッ
ドの緩衝は不充分である。なぜなら、製作時の誤差や損
耗すなわち摩耗によって、緩衝が大きくばらつき、それ
によって実際の摩擦状態にに基づいて、回転数に依存す
る正確な緩衝を行うことができないからである。

従って、本発明の他の実施形では、切断ヘッドに付加的
な摩擦ブレーキが設けられる。この摩擦ブレーキは切断
ヘッドの結合部の揺れを回避し、同時に所定の回転数の
場合にのみ切断糸が追従することが保証される。

本発明の好ましい実施形の場合には、スナップリング３
４を中間リング１５のすぐ近くに設けないで、この中間
リング１５から軸方向に離して設け、そしてスナップリ
ング３４と中間リング１５の間に皿ばね１６が設けられ
る。この皿ばねはボス４に着座するスナップリング３４
に支持され、かつ摩擦によって中間リング１５に弾性的
に接している。前述の皿ばねの形をした緩衝部材すなわ
ち減衰部材の代わりに、緩衝部材の他の構造体を用いる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る切断ヘッドの断面図、第２図はク
ラッチ部材が基本位置にある、第１図の切断ヘッドの内
部を示す図、第３図はクラッチ部材が遠心力によって外
側へ揺動した位置にある、切断ヘッドの第２図と同様な
図である。 １……切断ヘッド ３……基体 ８……糸巻取り体 １０……切断糸 １５……中間リング １７，１７′……軸ピン １８，１８′……クラッチ部材 ３３……カム

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転する基体（３）と、この基体（３）内
   に支承され、巻取られた切断糸（１０）を担持しそして
   カム（３３）を有する糸巻取り体（８）と、ばね（２
   ４，２４′）で付勢された少なくとも２個のクラッチ部
   材（１８，１８′）とを備え、このクラッチ部材（１
   ８，１８′）がカム（３３）に作用し、かつ切断糸（１
   ０）を歩進的にかつ自動的に繰り出すために遠心力に依
   存して調整できるように基体（３）に支承されている、
   エンジンで運転される植物切断装置のための切断ヘッド
   において、 それぞれ１本の軸ピン（１７，１７′）に揺動可能に支
   承されたクラッチ部材（１８，１８′）が、基体（３）
   に回転自在に支承された中間リング（１５）を介して互
   いに常時連結され、かつ同期して調整可能であることを
   特徴とする切断ヘッド。
2. 【請求項２】中間リング（１５）が駆動軸（２）に対し
   て同軸に、基体（３）のボス（４）に支承されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の切断ヘッ
   ド。
3. 【請求項３】各クラッチ部材（１８，１８′）が、中間
   リング（１５）の歯間隙（２３）に形状補完的に係合す
   る少なくとも一つの歯（２２）を備えていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の切断ヘ
   ッド。
4. 【請求項４】軸ピン（１７，１７′）が揺動可能なクラ
   ッチ部材（１８，１８′）と共に、互いに直径方向に対
   向するように基体（３）に設けられていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか一
   つに記載の切断ヘッド。
5. 【請求項５】カム（３３）用のストッパー（３２）を備
   えたクラッチ部材（１８，１８′）の揺動アーム（１
   ９）と、保持ばね（２４）用の係止突起（２８）を備え
   たクラッチ部材のレバーアーム（２０）が、双腕状のア
   ングル部材として形成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項から第４項までのいずれか一つに記載
   の切断ヘッド。
6. 【請求項６】クラッチ部材（１８，１８′）の歯（２
   ２）が、揺動アーム（１９）とレバーアーム（２０）の
   間のほぼ中央領域に設けられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか一つに記
   載の切断ヘッド。
7. 【請求項７】曲がったクラッチ部材（１８，１８′）の
   重心（３１）が、揺動軸線から外れていて、軸ピン（１
   ７，１７′）と揺動アーム（１９）のストッパー（３
   ２）の間の領域に位置していることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項から第６項までのいずれか一つに記載の
   切断ヘッド。
8. 【請求項８】Ｖ字形の保持ばね（２４）の一方のアーム
   （２５）が基体（３）のスリット（２６）内に保持さ
   れ、他方のアーム（２７）の自由端がクラッチ部材（１
   ８，１８′）の係止突起（２８）に接していることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項から第７項までのいずれ
   か一つに記載の切断ヘッド。
9. 【請求項９】一方のクラッチ部材（１８）に所属するス
   トッパー（３２）と駆動軸線（２）の半径方向間隔が、
   他方のクラッチ部材（１８′）に所属するストッパー
   （３２′）と駆動軸線の半径方向間隔よりも大きくなる
   ように、クラッチ部材（１８，１８′）が異なるよう形
   成および／または基体（３）に配置されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれ
   か一つに記載の切断ヘッド。
10. 【請求項１０】一方のクラッチ部材（１８）に所属する
    ストッパー（３２）が揺動していない位置で、そして他
    方のクラッチ部材（１８′）に所属するストッパー（３
    ２′）が強制操作された揺動位置で、係止状態にあり、
    この係止状態で、ストッパーと駆動軸線（２）の半径方
    向間隔が、糸巻取り体（８）のカム（３３）と駆動軸線
    （２）の半径方向間隔に等しいことを特徴とする特許請
    求の範囲第１項から第９項までのいずれか一つに記載の
    切断ヘッド。
11. 【請求項１１】５〜１０個特に７個のカム（３３）が等
    間隔で糸巻取り体（８）に設けられていることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項から第１０項までのいずれか
    一つに記載の切断ヘッド。
12. 【請求項１２】減衰部材（１６）を備えた切断ヘッドが
    振動減衰のために設けられていることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項から第１１項までのいずれか一つに記
    載の切断ヘッド。
13. 【請求項１３】減衰部材として、皿ばね（１６）がボス
    （４）と中間リング（１５）の間に設けられ、この皿ば
    ねがボス（４）のスナップリング（３４）に支持されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の切
    断ヘッド。