KR100813099B1 - 예초기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잡초나 관목 등을 자르기 위한 예초기의 개량에 관한 것이다.

예초기에서 조작로드(11)는 외부 파이프부(71), 내부 파이프부(72) 그리고 내부와 외부 파이프부를 연결하는 세개의 방사상 스테이부(73, 74, 75)를 포함한다. 세개의 스테이부(73, 74, 75)는 로드의 축 중심선(P1)에 대하여 동일하지 않은 각 간격으로 배치되어 세개의 스테이부에 의해 형성되는 각들(θ1, θ2, θ3)은 서로 다르다. 따라서 로드는 축 중심선에 대해 비대칭적 단면구조를 가진다.

이렇게 설계된 조작로드의 단면 2차 모멘트는 축 중심선에 대하여 모든 각 지점에서 서로 상이한 값을 가지므로 로드의 고유 진동수는 모든 각 지점에서 또한 서로 상이한 값을 가지게 된다. 결과적으로 로드의 고유 진동수는 구동원 유닛으로부터 전달되는 진동수와는 오직 하나의 각 지점에서만 일치하게 되어 조작로드의 공명 진동은 쉽게 회피될 수 있다.

예초기, 절삭기, 잔디깍기, 핸디형 잔디깍기

Description

예초기{Plant cutter apparatus}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예초기의 측면도이고;

도 2는 도 1의 예초기의 사용상태를 나타내는 설명도이고;

도 3은 도 1의 예초기의 확대단면도이고;

도 4는 도 3의 조작로드와 클러치 케이스간의 결합상태를 나타내는 확대단면도이고;

도 5는 도 4의 클러치 케이스의 외관도이고;

도 6은 도 5의 6-6선 단면도이고;

도 7은 도 4의 7-7선을 따라 취해진 조작로드의 단면도이고;

도 8은 도 4의 8-8선을 따라 취해진 단면도로서 조작로드와 조작로드 장착부간의 결합상태를 도시하고 있으며;

도 9는 도 4에 대응하는 단면도로 조작로드와 클러치 케이스의 분해상태를 도시하고 있으며;

도 10은 로드의 제1 및 제2의 스테이부에 의해 형성된 각도에 따라 조작로드에 나타나는 단면 2차 모멘트의 특성을 나타내는 다이아그램이다.

*부호의 설명*

10: 예초기 11: 조작로드

12: 구동축 13: 구동원 유닛(원동기)

14: 절단날 15: 핸들

71 :외부 파이프부 72: 내부 파이프부

73: 제1 스테이부 74: 제2 스테이부

75: 제3 스테이부 θ1:제1과 제2 스테이부 사이 각도

θ2: 제2와 제3 스테이부 사이 각도 θ3: 제3과 제1 사이 각도

본 발명은 잡초나 관목 등을 자르기 위한 예초기의 개량에 관한 것이다.

일반적으로, 논 밭 등의 사이사이의 두렁에 생장하는 잡초는 해충의 온상이 되는 경향이 있으므로 일년에 수 회 절단하여야만 한다. 잡초의 절단은 통상적으로 매우 힘든 작업이며, 따라서 지금까지 다양한 자동식 잡초 예초기가 제안되어 현실적으로 사용되어 왔으며, 그 중에서도 견착식 잡초 예초기는 그 작은 크기 및 취급의 용이성으로 인하여 매우 호평 받고 있다.

대부분의 견착식 잡초 예초기에 있어서는, 파이프 형상의 조작로드를 관통하는 구동력 전달축 또는 구동축이 조작로드의 일단에 설치된 엔진에 의하여 회전됨에 따라 조작로드의 타단에 설치된 절단날이 회전하게 된다. 대부분의 경우에 있어서, 작업자는 견착벨트를 이용하여 예초기를 어깨에 메고서, 조작로드의 중간위치에 설치된 U자 형상의 핸들을 쥐고 조작로드를 전후좌우로 흔드는 것에 의해 회 전하는 절단날로 잡초를 절단하게 된다.

근년 들어, 농경 작업 환경을 더욱 개선시키고자 하는 강한 요청이 있어 왔다. 견착식 잡초 예초기의 경우에 있어서도, 작업자에 대한 하중 부담을 낮춘다는 측면에서, 엔진으로부터 조작로드를 경유하여 U자형 핸들로 전달되는 진동을 저감시키고자 하는 요구가 점증하고 있다.

예초작업은 대부분 전원을 이용할 수 없는 들에서 이루어지므로 일반적으로 원동기 또는 구동원으로 이차 진동을 감소시키기 위한 평형장치를 갖추지 않은 작은 엔진이 사용된다. 그러한 작은 엔진에 있어서, 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크축이 회전함에 따라 생기는 진동력의 방향(진동방향)은 360도의 범위내에서 변할 수 있다. 구동축과 구동원 유닛에 연결되어 있는 조작로드는 크랭크축의 회전에 의한 진동의 영향하에 있게 되고, 구동축과 조작로드에 전달되는 진동의 방향도 조작로드의 축방향 중심선에 대해 360도의 범위내에서 변할 수 있다.

구동원 유닛으로부터 전달되는 진동은 두개의 주요 구성요소를 포함한다: 구동원 유닛으로부터 구동축을 통하여 조작로드에 전달되는 일 구성요소; 그리고 구동원 유닛으로부터 조작로드에 직접 전달되는 다른 구성요소이다.

구동원 유닛으로부터 구동축을 통하여 조작로드에 전달되는 진동을 저감시키기 위해 설계된 예초기의 일 예가 일본국 실용공보 평 2-16593호에 개시되어 있다. 이 공보에 개시된 예초기에서 파이프 형상의 조작로드를 관통하는 구동축은 내연기관에 의해 회전하여 조작로드의 타단에 설비된 절단날을 회전시킨다. 구동축은 조작로드에 통합된 베어링 집합체를 통하여 조작로드 내부에 회동 가능하게 지지된 다. 그러나 개시된 이 예초기에 있어서 구동원 유닛으로부터 구동축을 통하여 조작로드에 전달되는 진동을 저감시키는데는 심각한 제한이 따르게 된다.

한편, 구동원 유닛으로부터 직접 조작로드에 전달되는 진동을 저감시키기 위해 설계된 예초기의 일 예는 일본국 실용공개공보 소 51-64732호에 개시되어 있다. 이 공보에 개시된 예초기에는 방진장치가 설비되어 있으며 구동원 유닛은 클러치 하우징을 통하여 파이프 형상의 조작로드의 일단에 장착되어 있으며, 구동축은 조작로드를 통과한다. 클러치 하우징은 그 안에 구동원 유닛의 출력축과 구동축 사이에서 작동하는 클러치를 수용하고 있다. 나아가 개시된 예초기에서 연결파이프는 조작로드의 일단에 고정되어 있고 엔진쪽으로 신장하며, 방진장치의 방진부재는 연결파이프와 클러치 하우징의 대향면 사이에 위치하고 있다. 이에 따라 구동원 유닛은 방진부재를 통하여 조작로드에 의해 지지되므로 구동원 유닛으로부터 조작로드로 전달되는 진동은 방진부재에 의해 억제된다. 그러나 이 예초기에 있어서도 구동원 유닛으로부터 조작로드에 전달되는 진동을 저감시키는데 심각한 제한이 따른다. 방진장치의 설비에도 불구하고 이 예초기는 구동원 유닛으로부터 조작로드에 전달되는 진동을 만족할 정도로 억제할 수 없다.

그럼에도 불구하고, 조작자에 대한 하중 부담을 줄인다는 측면에서 조작자는 조작로드의 진동이 최소화되는 것을 항상 원한다. 그러한 목적을 위해, 조작로드가 구동원 유닛으로부터 전달되는 진동과 공명 진동하는 것을 방지하기 위한 설비가 마련되어야 하며, 조작로드 자체도 개선의 여지가 아직 남아 있다. 그러나 구 동원 유닛으로부터 전달되는 진동은 주파수에 있어 크게 변하는 경향이 있으므로, 모든 진동 주파수에 대해 적절하게 대처하기가 쉽지 않다.

조작로드의 공명 진동을 피하기 위하여, 조작로드의 고유 진동수를 구동원 유닛으로부터 전달되는 가능한 모든 진동수보다 크게 설정하는 것을 고려해 볼 수 있다. 그러나 예초기의 조작로드는 구동축이 통과하는 긴 부재이므로 가볍고 비싸지 않은 구성부품이어야 하며, 원하는 기능을 확보하기 위해서 필요한 기계적 강도 즉 비틀림 강도, 굽힘 강도, 길이방향의 탄성계수들을 가져야 한다.

전술한 관점에서 본 발명의 목적은 구동원 유닛으로부터 조작로드에 전달되는 진동과 공명 진동하는 조작로드의 진동을 효과적으로 방지할 수 있고 조작로드의 무게와 단가를 낮추면서도 로드의 필요한 기계적 강도는 유지하는 예초기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 외부 파이프부와 외부 파이프부를 통과하는 내부 파이프부, 외부 파이프부와 내부 파이프부를 연결하는 세개의 스테이부를 포함하는 조작로드와 내부 파이프부를 통과하며 부시를 통하여 내부 파이프부 안에 회동 가능하게 지지되는 구동축, 구동축을 회전시키기 위해 조작로드의 일단에 장착된 구동원 유닛, 조작로드의 타단에 장착되어 구동원 유닛의 회전에 의한 구동축의 회전에 의해 회전되는 절단날을 포함하는 예초기가 제공된다.

본 발명 예초기에서 제1, 제2 및 제3 스테이부로 된 세개의 스테이부는 동일하지 않은 각 간격을 가지도록 배열되는데, 즉 제1 및 제2 스테이부에 의해 형성되 는 각 θ1, 제2 및 제3 스테이부에 의해 형성되는 각 θ2, 제3 및 제1 스테이부에 의해 형성되는 각 θ3이 각각 서로 다르다.

또한 본 발명 예초기에서 외부 파이프부와 내부 파이프부는 일체(one piece)로 형성되어 있다.

본 발명은 내부 파이프부와 외부 파이프부를 연결하는 세개의 스테이부가 조작로드의 축방향 중심선에 대해 동일하지 않은 각 간격을 가지도록 배치되어 있는 것, 즉 세개의 스테이부에 의해 형성되는 각 θ1, θ2, θ3이 서로 다른 것을 특징으로 한다. 따라서 조작로드의 세개의 스테이부는 축방향 중심선에 관하여 비대칭적인 단면구조를 나타낸다. 결과적으로 이렇게 설계된 조작로드의 단면 2차 모멘트는 축방향 중심선에 대하여 모든 각 지점(angular position)에서 상이한 값을 가지게 되어, 로드의 고유 진동수 또한 모든 각 지점(angular position)에서 상이한 값을 가진다.

구동원 유닛으로부터 조작로드로 전해지는 진동은 축방향의 중심선에 대하여 360도의 범위에서 변할 수 있다. 주어진 진동방향으로 생성되고 구동원 유닛으로부터 전해지는 진동수가 로드의 고유 진동수와 일치한다면, 그러한 진동수의 일치는 단지 일시적이거나 우연한 것일 뿐이다. 즉 로드의 고유 진동수는 구동원 유닛으로부터의 진동의 진동수와 오직 하나의 각 지점(angular position)에서만 일치하게 되므로 조작로드의 공명 진동은 상대적으로 쉽게 회피될 수 있다.

조작로드는 내부와 외부의 파이프부가 동일하지 않은 각 간격으로 서로 이격되어 있는 스테이부를 통하여 결합되어 있는 통합된 형태의 이중 파이프 구조형상 으로 되어 있으므로 로드는 단순한 단면구조를 가지지만 높은 기계적 강도를 나타내는 일체화된 구성부품으로 제조될 수 있다. 그러므로 본 발명에 따르면 생산단가와 조작로드의 전체 중량을 줄이면서 로드의 필요한 기계적 강도를 확보할 수 있다.

일 실시예에서 제1 및 제2 스테이부에 의해 형성되는 각 θ1은 60도 보다는 크고 120도 보다는 작게 설정되는 것이 바람직하다. 각 θ1이 120도 보다는 작지만 상대적으로 크게 설정된다면, 세개의 각 θ1, θ2, θ3이 서로 가까워지게 되어 단면 2차 모멘트가 더욱 균형있게 되며 로드의 어느 지점에서도 상대적으로 큰 단면 2차 모멘트 값을 얻을 수 있게 된다.

도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 예초기(10)를 보여준다.

예초기(10)는 파이프 형상의 조작로드(11)와, 조작로드(11)를 길이방향으로 관통하는 구동력 전달축 또는 구동축(12), 조작로드(11)의 일단에 장착되는 엔진 또는 전동모터와 같은 원동기 또는 구동원 유닛(13), 조작로드(11)의 타단에 장착된 절단날(14)을 포함한다. 구동축(12)은 구동원 유닛(13)의 작동에 의해 회전되어 결과적으로 절단날(14)이 구동축(12)을 통하여 구동원 유닛(13)에 의해 회전된다. 예초기(10)는 또한 U자형의 핸들(15)을 가지는데, 이는 실질적으로 조작로드(11)의 길이방향의 중간부분에 장착되어 있다. 핸들(15)은 핸들 홀더(16)에 의해 조작로드(11)에 고정되어 있으며, 좌우그립(17, 18)을 가진다. 핸들(15)의 우측그립(18)에는 구동원 유닛(13)의 조절을 위한 트로틀 레버와 록 레버가 설비된 조작부가 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 조작자 M은 조작로드(11)의 중간부분에 고정된 견착벨트(19)를 사용하여 예초기(10)를 어깨에 멜 수 있다. 조작자 M은 구동원 유닛(13)을 통하여 절단날(14)을 회전시키고 좌우그립(17, 18)을 파지하고 전후좌우로 절단날(14)을 움직여서 예초작업을 수행하게 된다.

도 3은 예초기(10)의 단면도로서, 클러치 케이스(40)에 수납되어 있으며, 구동축(12)과 구동원 유닛(13)의 출력축(13a; 즉 엔진에서 크랭크축의 출력단부) 사이에 개재된 클러치기구(30)를 잘 나타낸다. 즉 구동원 유닛(13)은 클러치 케이스(40)를 통하여 조작로드(11)의 일단에 장착되어 있다. 예초기(10)에서 조작로드(11)와 구동축(12)은 구동원 유닛(13)의 출력축(13a)과 동일축상에 위치한다.

구동축(12)은 다른 종류의 금속이 결합되어 형성된 '이종 금속 조합축'이다. 특히 구동축(12)은 티타늄 합금으로 된 파이프 형상의 주축부(21)와 파이프 형상의 주축부(21)의 일단에 진공 브레이징으로 고정된 원동기측 축단부(22), 그리고 주축부(21)의 타단에 진공 브레이징으로 고정된 절단날측 축단부(26)를 포함하고, 원동기측 축단부(22)와 절단날측 축단부(26)는 모두 스틸로 되어 있다. 티타늄 합금은 스틸과 실질적으로 동일한 기계적 성질(비틀림 강도, 굽힘 강도, 길이방향 탄성률 등)을 가진다. 그러므로 티타늄 합금으로 된 주축부(21)는 예초기의 구동축으로 일반적으로 요구되는 비틀림, 굽힘 강성을 가지며 아울러 주축부(21)는 종래의 것과 같은 직경을 가진다.

나아가, 스틸은 약 7.8정도의 비중을 가지는데 반하여 티타늄 합금은 약 4.5정도의 비중을 가진다. 즉 티타늄 합금의 비중은 스틸보다 매우 작다. 따라서 본 실시예에 채용된 티타늄 합금으로 된 주축부(21)는 축부(21) 자체의 무게에 기인하는 새깅(sagging)에 의한 진동(새깅 진동)을 최소화시킬 수 있게 된다. 결과적으로 간단한 구조로서, 구동원 유닛(13)이 작동될 때 조작로드(11)를 통하여 구동축(12)으로부터 핸들(15)에 전해지는 진동을 최소화하는 것이 가능하게 되어, 조작자 M에 대한 부담이 현저하게 감소될 수 있다. 더구나, 스틸로 된 원동기측 축단부(22)와 절단날측 축단부(26)가 티타늄 합금으로 된 주축부(21)의 양끝에 일체적으로 결합되어 있으므로, 양 축단부(22, 26)가 주축부(21)에 결합되어 있는 구동축(12)의 내구성이 담보된다. 게다가, 구동축(12)의 양단인 원동기측 축단부(22)와 절단날측 축단부(26)를 구동원 유닛(13)의 출력축(13a)과 절단날(14)에 확실히 연결할 수 있을 뿐만 아니라 이 연결부분의 내구성도 확보할 수 있다.

클러치기구(30)는 원심클러치로서, 구동축(12)의 원동기측 축단부(22)와 스플라인 결합된 클러치 드럼(31)과, 구동원 유닛(13)의 출력축(13a)에 연결된 회전부재(32)와, 회전부재(32)가 고속으로 회전할 때만 회전부재(32)를 클러치 드럼(31)과 계합하게 하는 클러치부재(33)를 포함한다.

클러치 케이스(40)는 수지로 된 일체의 성형품으로, 조작로드(11)의 일단부(11a)에 연결되는 조작로드 장착부(41)와, 가요성을 가지며 조작로드 장착부(41)로부터 구동원 유닛(13)으로 신장하는 가요연결부(42)와, 가요연결부(42)로부터 구동원 유닛(13)으로 신장하며 구동원 유닛(13)과 연결되는 구동원 장착부(43)를 포함한다. 클러치 케이스(40)는 유리섬유가 혼합된 나일론 수지로 만들어지는 것이 바람직하다.

상기 장착부(41)와 구동원 장착부(43)는 가요연결부(42) 보다 큰 강성을 가지므로 조작로드(11)와 구동원 유닛(13)을 안정적으로 지지한다. 가요연결부(42)는 상대적으로 작은 강성을 가지는데 그러한 가요성은 구동원 유닛(13)의 진동을 효과적으로 약화시킨다. 구동원 장착부(43)는 구동원 유닛(13)의 케이스(13b)에 볼트로 결합된다.

상기 클러치 케이스(40)는 조작로드 장착부(41), 가요연결부(42) 및 구동원 장착부(43)를 설비하기 위한 일체의 성형부품이므로 예초기의 부품 수를 줄일 수 있고 따라서 예초기의 구조를 단순화시킬 수 있다.

절단날(14)은 전동기구(transmission mechanism) 케이스를 통하여 조작로드(11)의 일단에 회동 가능하게 연결되어 있다. 전동기구 케이스(61)는 그 안에 구동축(12)과 절단날(14) 사이에 배치된 전동기구(62)를 수용한다. 전동기구(62)는 절단날측 축단부(26)에 연결되는 구동베벨기어(63), 구동베벨기어(63)와 치합되는 종동베벨기어(64), 그 위에 종동베벨기어(64)와 절단날(14)이 장착되는 종동축(65)을 포함한다.

구동축(12)은 아래에서 설명하는 바와 같이 길이방향으로 서로 이격되어 있는 복수의 지점에서 회동 가능하게 지지된다.

첫째, 구동축(12)의 일단부는 보스(34)와 복수의 베어링(35)을 통하여 회동 가능하게 지지된다. 특히 구동축(12)의 원동기측 축단부(22)는 클러치 드럼(31)의 보스(34)와 스플라인 결합되어 있고, 보스는 복수의 베어링(35)을 통하여 지지된다.

둘째, 구동축(12)의 타단부는 구동베벨기어(63)와 복수의 베어링(66)을 통하여 전동기구 케이스(61)에 의해 회동 가능하게 지지된다. 특히 구동축(12)의 절단날측 축단부(26)는 구동베벨기어(63)와 연결되고 구동베벨기어(63)는 복수의 베어링(66)을 통하여 지지된다.

셋째, 원동기측 축단부(22)와 절단날측 축단부(26)사이의 구동축(12) 부분은 구동축(12) 상에 설비되어 축의 길이방향으로 일정한 간격으로 이격되어 있는 복수의 부시(76)를 통하여 조작로드(11)에 의해 회동 가능하게 지지된다. 도 3의 참조번호 67은 종동축(65)을 지지하기 위한 베어링을 나타낸다.

도 4에서 도 8까지는 조작로드(11)와 클러치 케이스(40)가 어떻게 서로 연결되는지를 보여준다.

도 4에 명확하게 도시된 바와 같이, 조작로드 장착부(41)와 가요연결부(42)는 모두 그 안에 파이프 형상의 조작로드(11)의 일단부(11a)가 삽입되는 원통형 몸체를 형성한다. 구동원 장착부(43)는 클러치기구(30) 방향으로 가까이 감에 따라 그 직경이 증가하는 테이퍼된 외부 원통부(43a)와 테이퍼된 외부 원통부(43a)와 동일한 중심을 가지며 일체로 형성된 내부 원통부(43b)를 가진다. 내부 원통부(43b)는 축방향의 루스피팅홀(43c; loosely fitting hole)과 홀(43c)의 내부 깊숙한 곳에 당접부(43d)를 가진다. 구동원 장착부(43)는 베어링(35)을 가진다.

루스피팅홀(43c)은 조작로드 장착부(41)를 통하여 클러치 케이스(40)에 삽입되는 조작로드(11)의 일단부(11a)를 수용하기 위해 설비된다. 루스피팅 계합하므로 로드의 일단부(11a)는 길이방향으로 미끄러질 수 있게 된다. 루스피팅홀(43c) 은 당접부(43d)를 향하는 방향으로 갈수록 가늘어진다. 조작로드(11)의 일단부(11a)는 그의 선단(11b)이 내부 원통부(43b)의 홀(43c)의 깊은 곳에서 당접부(43d)에 접합된다. 참조번호 36은 잠금링(36)을 나타낸다.

조작로드 장착부(41)는 그 원통형 몸체(41a; 도 5 참조)에 형성된 축방향의 슬릿(41b)을 가진다. 장착부(41)의 세부적인 것은 도 8과 관련하여 뒤에서 설명될 것이다.

도 5에 가장 잘 나타난 바와 같이, 클러치 케이스(40)의 가요연결부(42)는 축방향으로 예정된 간격을 가지는 환상슬릿(42b)의 복수 열을 가진다. 각각의 환상슬릿(42b)은 원통체(42a)의 두께를 가로지르는 관통홀로서 가요연결부(42)의 축방향의 관통홀(42c)과{즉 루스피팅홀(43c)과} 연락되며, 원통체(42a)의 원주방향으로 신장한다. 각각의 환상슬릿(42b)은 원통체(42a)의 원주부분으로만 신장한다. 이 슬릿들(42b)은 원통체(42a)의 축방향을 따라 파상 배치된다. 따라서 두개의 환상슬릿(42b)이 존재하는 지역을 절단함으로써 그려지는 가요연결부(42)의 가상단면도에서는 두개의 환상슬릿(42b)은 원통체(42a)의 축중심선에 대해 서로 대칭이 된다. 이러한 환상슬릿(43b)의 배열은 연결부(42)가 원하는 가요성을 가지도록 한다.

도 6은 도 5의 5-5선을 따라 취해진 단면도로서, 구동원 장착부(43)의 원주상 영역을 나타낸다. 삽입너트(51)가 매설되어 장착부(43)의 내부로 관통하고, 스크루가 삽입너트(51)를 통해 진입한다. 특히 조작로드(11)는 내부 파이프부(72)의 두께부분을 가로질러 형성된 축방향 관통홀(71d)을 가지는 외부 파이프부(71)를 포 함한다. 삽입너트(51)를 통과하여 조작로드(11)의 축방향 관통홀(11d)로 진입한 스크루(52)는 조작로드(11)가 구동원 장착부(43)로부터 분리되는 것을 방지하는 기능을 한다. 분리방지용 스크루(52)는 유사한 분리방지기능을 하는 볼트나 리벳 등으로 대체될 수 있다.

도 7은 도 4의 7-7선을 따라 취해진 조작로드(11)의 단면도이다. 조작로드(11)에서 내부 파이프부(72)는 외부 파이프부(71)의 내부로 신장하고, 이 내부와 외부 파이프부(72, 71)는 세개의 릿지(ridge) 또는 스테이부(73, 74, 75)를 통하여 연결된다. 내, 외부 파이프부(72, 71)와 스테이부(73, 74, 75)는 일체의 부품으로 형성된다. 즉, 조작로드(11)는 실질적으로 단면이 원형의 윤곽을 가지며 서로 동일한 중심을 가지는 내부와 외부 파이프부(72, 71)가 방사상의 스테이부(73, 74, 75)에 의해 연결되는 일체의 이중 파이프구조로 형성된다. 이제부터 세개의 방사상 스테이부(73, 74, 75)는 제1 스테이부(73), 제2 스테이부(74), 제3 스테이부(75)로 각각 부르기로 한다. 조작로드(11)에서 제1 및 제2 스테이부(73, 74)에 의해 형성되는 각 θ1은 60도 보다는 크고 120도 보다는 작은 각도로 설정되고(60°<θ1<120°), 제2 및 제3 스테이부(74, 75)에 의해 형성되는 각 θ2는 약 120도로 설정되고, 제3 및 제1 스테이부(75, 73)에 의해 형성되는 각 θ3은 그 나머지 각을 가지도록, 즉 360도-(θ1+θ2)로 설정된다. 각 θ1은 θ2나 θ3과 동일할 수 없다(θ1≠θ2, θ1≠θ3).

즉, 세개의 방사상 스테이부(73, 74, 75)는 조작로드(11)의 축 중심선 P1에 대해 동일하지 않은 각 간격을 가지도록 배열된다(θ1≠θ2, θ2≠θ3, θ3≠θ1). 다시 말해, 세개의 스테이부(73, 74, 75)는 축 중심선 P1에 대해 서로 비대칭적으로 배열되어 있어, 조작로드(11)에서 스테이부(73, 74, 75)는 축 중심선에 대해 비대칭 단면구조를 가진다. 조작로드(11)의 축 중심선 P1에 대해 세개의 스테이부(73, 74, 75)를 동일하지 않은 각 간격을 가지도록 정하는 이유는 뒤에 설명될 것이다.

도 8은 도 4의 8-8선을 따라 취해진 단면도로서 조작로드(11)가 조작로드 장착부(41)와 연결된 것을 보여준다.

도시된 바와 같이, 구동축(12)은 조작로드(11)의 내부 파이프부(72)를 관통하며 부시(76)를 통하여 지지되는데, 내부 파이프부(72)안에 원통형 미끄럼 베어링이 구비되어 있다.

조작로드 장착부(41)는 슬릿(41b)과 그 사이에 슬릿(41b)이 개재되는 한 쌍의 플랜지(41c)를 가지는 실린더(41a)의 형태로 이루어진다. 조작로드(11)의 외부 파이프부(71)는 실린더(41a)의 축방향 관통홀(41d) 안에 끼워 맞춰지며 대향된 플랜지(41c)는 볼트(52)에 의해 서로 고정되어 외부 파이프부(71)의 일단부는 조작로드 장착부(41)의 내면에 마찰에 의해 고정된다.

도 9는 도 4에 대응되는 분해도로서, 명확한 설명을 위해 클러치 케이스(40)와 조작로드(11)의 비결합상태를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 조작로드 장착부(41)의 관통홀(41d), 가요연결부(42d)의 관통홀(42c)과 구동원 장착부(43)의 루스피팅홀(43c)은 함께 당접부(43d)로 나아감에 따라 점점 가늘어지는 축방향의 연속적인 홀을 형성한다.

조작로드(11)의 일단부(11a)가 축방향 관통홀(41d)을 통하여 축방향 관통홀(42c)을 통과하여 도 9의 화살표 방향으로 루스피팅홀(43c)에 삽입되면, 조작로드(11)의 선단(11b)은 루스피팅홀(43c)의 경계를 정하는 구동원 장착부(43)의 원주내면상에 형성된 계단모양의 단면인 당접부(43d)에 접합한다. 선단(11b)은 조작로드(11)의 축에 수직인 평면이다. 루스피팅홀(43c)은 구동원 유닛(13)쪽 방향으로 직경이 점점 작아지는 페이퍼 형상이며, 접합단면(43d)에 인접하는 가장 깊은 부분은 조작로드(11)의 외부 파이프부(71)의 외부직경보다 약간 큰 직경을 가진다.

상기 설명된 방식으로 설계된 클러치 케이스(40)는 다음과 같은 작용을 한다.

본 실시예에서 클러치 케이스(40)는 구동원 유닛(13)을 지지하는 기능과 구동원 유닛(13)으로부터 조작로드(11)로 전해지는 진동을 약화시키는 기능을 하는 것으로 특징 지워지며, 이 기능은 각각 서로 독립적으로 이루어진다. 즉, 클러치 케이스(40)는 구동원 지지기능을 수행하며, 또한 방진기능을 수행하는데, 각 기능사이의 상호 작용 없이 독립적으로 기능한다.

좀더 구체적으로는, 구동원 장착부(43)는 장착부(43)의 접촉단면(43d)에 조작로드(11)의 선단(11b)이 접촉함으로써 축방향으로 지지될 수 있다. 따라서 구동원 유닛(13)은 구동원 장착부(43)를 통하여 조작로드(11)의 선단(11b)에 의해 지지될 수 있다. 구동원 장착부(43)가 조작로드(11)로부터 분리되는 것은 쉽게 방지될 수 있는데, 이는 가요연결부(42)와 상기 설명된 방식으로 설계된 조작로드 장착부(41)를 통하여 조작로드(11)와 연결되어 있기 때문이다.

게다가, 루스피팅홀(43c)은 조작로드(11)의 일단부(11a)의 축방향 미끄럼 운동을 수용하도록 하기 위한 직경을 가지기 때문에, 조작로드(11)의 원주외면과 구동원 장착부(43)의 내면사이에 루스피팅홀(43c)의 경계를 정하는 약간의 간격이 생기게 된다. 그 약간의 간격은 구동원 유닛(13)이 유닛(13)을 지지하는 로드(11)의 일단부(11a)를 중심으로 일정 한계 내에서 진동할 수 있게 한다. 즉 약간의 간격은 방진기능을 수행한다.

상기에서 언급한 것처럼, 구동원 유닛(13)은 조작로드(11)의 선단(11b)에 의해 축방향으로 지지되므로, 가요연결부(42)는 유닛(13)을 지지할 필요가 없게 되어, 가요연결부(42)는 구동원 지지기능과 독립적으로 방진기능을 충분히 발휘할 수 있게 된다.

상기에서 설명한 방식으로, 본 실시예는 로드(11)가 유닛(13)을 충분히 지지하면서도 구동원 유닛(13)으로부터 조작로드(11)에 전달되는 바라지 않는 진동을 현저히 저감시킬 수 있다.

도 10은 로드의 제1 및 제2의 스테이부에 의해 형성된 각 θ1에 따라 조작로드(11)에 나타나는 단면 2차 모멘트의 특성을 나타내는 다이아그램이다. 도 10에서 수평축은 조작로드(11)의 제1 및 제2의 스테이부(73, 74) 사이의 각 θ1을 나타내며, 수직축은 조작로드(11)의 단면 2차 모멘트 I를 나타낸다. 여기에서 단면 2차 모멘트는 중립축 NL을 베이스로 사용하여 설명된다. 나아가 이 다이아그램은 제2 및 제3 스테이부(74, 75)사이의 각 θ2는 120도로 고정하고 제1 및 제2 스테이부(73, 74)사이의 각 θ1을 변화시킴에 따라 나타나는 로드의 단면 2차 모멘트 I의 변화를 보여준다.

구체적으로 도 10의 (a)부분은 각 θ1이 120도일 때 로드의 단면 2차 모멘트 I를 보여준다. 이 예에서 로드의 단면 2차 모멘트 I를 100으로 가정하자.

도 10의 (b)부분은 각 θ1이 60도일 때 로드의 단면 2차 모멘트 I를 보여준다. 이 예에서는 로드의 단면 2차 모멘트 I는 (a)의 예에서의 100에 비교해 볼 때 약 95가 된다.

도 10의 (c)부분은 각 θ1이 180도일 때 로드의 단면 2차 모멘트 I를 보여준다. 이 예에서는 로드의 단면 2차 모멘트 I는 도 10의 (b)부분에서와 같이 약 95가 된다.

도 10에 명확히 나타난 것처럼, 조작로드(11)의 단면 2차 모멘트 I는 도 10의 (a)와 같은 각 조건하에서 최대 값을 가지며 도 10의 (b) 혹은 (c)의 각 조건에 접근함에 따라 점차적으로 감소하는 특성을 가지는 곡선을 나타낸다. 다음 문단에서는 이러한 단면 2차 모멘트의 특성을 고려하여 세개의 스테이부(73, 74, 75)가 조작로드(11)의 축 중심선 P1에 대하여 동일하지 않은 각 간격으로 혹은 서로 비대칭적으로 배열되는 이유를 설명한다.

조작로드(11)에서 세개의 스테이부(73, 74, 75)의 비대칭적 단면구조 때문에, 조작로드(11)의 단면 2차 모멘트 I는 로드(11)의 모든 각 지점(angular position)에서 상이한 값을 가진다. 즉 단면 2차 모멘트 I는 축 중심선 P1에 관하여 모든 각 지점에서 서로 상이한 값을 가진다. 따라서 조작로드(11)의 고유 진동수는 축 중심선 P1에 관하여 모든 각 지점에서 서로 상이한 값을 가진다.

나아가 구동원 유닛(13)으로부터 조작로드(11)로 전해지는 진동은 구동원 유닛(13)의 크랭크축의 회전에 의한 진동의 영향을 받아 로드의 축 중심선 P1에 관하여 360도의 범위에서 그 방향이 변할 수 있다. 즉, 조작로드(11)의 진동방향은 로드의 축 중심선 P1에 관하여 360도의 범위에서 연속적으로 그 방향이 변할 수 있다.

이제 일정한 진동방향으로 생성되어 구동원 유닛(13)으로부터 전달되는 진동의 진동수가 조작로드(11)의 일정방향의 고유 진동수와 일치하는 경우를 생각해 보자. 그러나 이미 언급한 바와 같이, 조작로드(11)의 고유 진동방향은 로드의 축 중심선 P1에 관하여 모든 각 지점에서 서로 상이한 값을 가진다. 그러므로, 일정방향의 진동수가 조작로드(11)의 일정방향의 고유 진동수와 일치하는 경우라도, 진동수의 일치는 조작로드(11)의 단지 하나의 각 지점에서만 일어난다. 다시 말하면 공명 진동은 조작로드(11)의 하나의 각 지점에서만 일어나게 된다. 게다가 진동수 일치는 그 하나의 각 지점을 신속하게 지나간다. 즉 일정방향의 진동수가 로드의 고유 진동수와 일치하는 경우라도 그러한 진동수 일치는 단지 일시적이거나 금방 사라지는 것일 뿐이어서 조작로드(11)의 공명 진동은 상대적으로 쉽게 회피될 수 있다.

더구나, 조작로드(11)는 내부와 외부 파이프부(72, 71)가 파이프부(72, 71)의 길이방향으로 신장하며 서로가 각 θ1에서 θ3까지 서로 상이한 각을 가지며 이격되어 있는 스테이부(73, 74, 75)를 통하여 연결되는 일체적으로 형성된 이중 파이프구조를 가지므로, 로드(11)는 큰 비틀림 강도와 굽힘 강도를 가지면서도 단순 한 단면구조를 가지는 일체로 형성된 부품으로 생산될 수 있다. 게다가 본 실시예에서 조작로드(11)는 동일한 단면적을 가지며 각 θ1 ,각 θ2 그리고 각 θ3이 각각 동일하게 설정된 경우와 마찬가지로 전체적인 무게는 동일하다.

본 실시예에서 조작로드(11)는 상기에서 설명된 바와 같이 단순화된 단면구조의 일체로 형성된 부품이므로 로드(11)의 생산단가가 현저히 낮아질 수 있고 종래의 것과 비교해서도 전체적으로 가볍게 생산될 수 있다.

상기에서 언급된 방식으로 설계된 실시예는 구동원 유닛(13)으로부터 조작로드(11)로 전해지는 진동과의 공명 진동을 효과적으로 피하게 할 수 있으며, 필요한 기계적 강도, 즉 로드의 비틀림 강도, 굽힘 강도를 확보하면서도 로드(11)의 단가와 무게를 저감시킬 수 있다.

보다 바람직하게는, 제1 및 제2 스테이부(73, 74)로 형성되는 각 θ1은 90도 보다는 크고 120도 보다는 작게 하는 것이 좋다(90도<θ1<120도). 왜냐하면, 각 θ1이 120도 보다는 작지만 상대적으로 큰 각이면 세 각 θ1, θ2, θ3이 서로 가까워져서, 조작로드(11)의 어느 지점에서도 단면 2차 모멘트 I가 더욱 균형 있게 되며, 또한 상대적으로 큰 단면 2차 모멘트 I 값을 얻을 수 있게 되기 때문이다. 각 θ1의 가장 바람직한 값은 약 110°인데, 이 경우 각 θ2와 θ3은 각각 120°와 130°가 된다. 110°로 설정된 각 θ1은 도 10의 (a)와의 관계에서 언급된 것처럼 로드의 단면 2차 모멘트 I 값을 최대가 되게 하기 때문이다.

각 θ1에서 각 θ3은 스테이부(73, 74, 75)의 수에 따라 변하기 때문에, 본 실시예에서는 조작로드(11)의 중량의 변화없이 상대적으로 큰 단면 2차 모멘트 I를 얻을 수 있다. 그러므로, 로드(11)의 고유 진동 주파수는 상대적으로 큰 값으로 설정될 수 있다. 즉, 조작로드(11)의 공명 진동을 상대적으로 쉽게 회피할 수 있으므로, 로드(11)의 고유 진동 주파수를 구동원 유닛(13)으로부터 로드(11)에 전해지는 모든 가능한 진동의 주파수보다 크게 설정하는 것은 쉽다.

제1 ,제2 및 제3의 방사상 스테이부(73, 74, 75)는 도 7에 도시되어 설명된 것처럼 반시계방향으로 정해지지 않고 시계방향으로도 정해질 수도 있다.

조작로드(11)는 비대칭적 단면구조를 가지므로, 조작로드(11)의 고유 진동방향은 조작로드(11)의 축 중심선 P1에 관하여 모든 각 지점에서 서로 상이한 값을 가진다. 그러므로, 일정방향의 진동수가 로드의 일정방향의 고유 진동수와 일치하는 경우라도, 진동수의 일치는 로드의 단지 하나의 각 지점에서만 일어난다. 다시 말하면, 공명 진동은 조작로드(11)의 하나의 각 지점에서만 일어나게 된다. 즉 일정방향의 진동수가 로드의 고유진동수와 일치하는 경우라도 그러한 진동수 일치는 단지 일시적이거나 금방 사라지는 것일 뿐이어서 조작로드(11)의 공명 진동은 상대적으로 쉽게 회피될 수 있다.

Claims (2)

1. 예초기에 있어서:

   외부 파이프부(71), 상기 외부 파이프부(71)를 관통하는 내부 파이프부(72),상기 외부 파이프부(71)와 내부 파이프부(72)를 연결하는 세개의 스테이부(73, 74, 75)를 포함하는 조작로드(11)와;

   상기 내부 파이프부(72)를 관통하며, 부시(76)를 통하여 회동 가능하게 지지된 구동축(12)과;

   상기 구동축(12)을 회전시키기 위해 상기 조작로드(11)의 일단에 장착된 구동원 유닛(13); 및

   상기 구동원 유닛(13)을 통하여 상기 구동축(12)의 회전에 의하여 회전되도록 상기 조작로드(11)의 타단에 장착된 절단날(14)을 포함하며,

   여기에서 제1, 제2 및 제3 스테이부(73, 74, 75)로 되는 상기 세개의 스테이부(73, 74, 75)는 동일하지 않은 각 간격으로 배치되어 제1 및 제2스테이부(73, 74)에 의해 형성되는 각 θ1, 제2 및 제3 스테이부(74, 75)로 이루어지는 각 θ2 그리고 제3 및 제1 스테이부(75, 73)로 이루어지는 각 θ3은 서로 다르며, 상기 외부 파이프부(71)와 상기 내부 파이프부(72)는 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 예초기.
2. 제 1항에 있어서, 제1과 제2 스테이부(73, 74)로 형성되는 각 θ1은 60도 보 다 크고 120도 보다 작은 것을 특징으로 하는 예초기.

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