KR830001775B1

KR830001775B1 - Mowers

Info

Publication number: KR830001775B1
Application number: KR1019800001754A
Authority: KR
Inventors: 도시후미 구보다
Original assignee: 히다찌 고오끼 가부시끼가이샤; 다까하시 도요기찌
Priority date: 1980-05-01
Filing date: 1980-05-01
Publication date: 1983-09-08
Also published as: KR830002309A

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Mowers

도면은 본 발명을 설명하기 위한 개략도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The drawings are schematic diagrams for explaining the present invention.

본 발명은 예초기에 관한 것으로 특히 원동기를 사용하여 잡초등을 절단하기에 적합한 예초기에 관한 것이다.The present invention relates to a mower and in particular to a mower suitable for cutting weeds using a prime mover.

내연기관과 같은 원동기를 갖는 종래의 예초기는 잡초, 잔디등을 자를수 있도록 예초기를 마음대로 조작 및 지지할 수 있는 핸들을 갖고 있으며 이 핸들은 회전날등과 같은 절단 기구에 원동기의 회전력을 전달하는 축을 덮는 파이프로 연결된다. 그러나, 상기의 회전 장치는 예초기가 작동할때 엔진과 회전칼날이 진동되고 이러한 진동은 핸들을 통하여 작업자의 손과 손목에 전달되게 된다. 따라서 이러한 진동이 사용자가 작업병등을 일으키게 하는 커다란 문제점을 갖고 있다.Conventional mowers with prime movers, such as internal combustion engines, have handles for freely manipulating and supporting the mowers to cut weeds, lawns, etc., which handles shafts that transmit the prime mover to cutting mechanisms such as rotary blades. It is connected by a covering pipe. However, in the rotary device, the engine and the rotary blade are vibrated when the mower is operated, and the vibration is transmitted to the operator's hand and wrist through the handle. Therefore, this vibration has a big problem that causes the user to work disease.

따라서 일본 실용신안 공보 소 48-24600호에 의한 종래 기술에서는 핸들에 전달되는 진동을 방지하기 위한 수단을 원동기와 회전날 사이에 연결된 축을 덮는 파이프상에 마련하고 있다. 이러한 진동방지 장치는 파이프의 외부표면과 상기 제1파이프의 일부를 덮고 있는 제2파이프의 한 단부사이에 플랜지 장치를 통하여 기계적으로 연결되는 고무 블록으로 구성되어 있다. 핸들은 제1파이프의 진동이 핸들에 전달되지 않도록 제2파이프에 연결되어 있다. 그러나, 이러한 구조는 복잡한 구조를 갖게 되고 따라서 예초기의 총무게를 무겁게 한다.Therefore, in the prior art according to Japanese Utility Model Publication No. 48-24600, a means for preventing vibration transmitted to the handle is provided on a pipe covering the shaft connected between the prime mover and the rotary blade. This anti-vibration device consists of a rubber block which is mechanically connected via a flange device between the outer surface of the pipe and one end of the second pipe covering a portion of the first pipe. The handle is connected to the second pipe such that vibration of the first pipe is not transmitted to the handle. However, such a structure has a complicated structure and therefore weights the total weight of the lawn mower.

상기의 종래 기술은 진동을 차단하거나 감소시키므로써 진동의 전달을 방지하고 있지만 다른 방법으로 진동을 방지할 수가 있다. 즉, 예초기의 진동의 발생을 방지하거나 진동력을 적게한다면 진동을 차단하거나 감소시킬 필요가 없게된다.The above prior art prevents the transmission of vibrations by blocking or reducing the vibrations, but vibrations can be prevented in other ways. In other words, if the vibration of the lawn mower is prevented or the vibration force is reduced, it is not necessary to block or reduce the vibration.

예초기의 진동은 여러 인자에 의해 발생되는데 이는 원동기의 직접적인 진동과 회전날의 불규칙적인 회전 회전장치의 정밀한 제조의 결여, 전 예초기의 횡 진동에 의한 공진, 그리고 회전장치안의 비틀림 진동에 의한 공진등이다. 상기 인자중 비틀림 진동에 의한 공진은 진동의 주된 요인으로써 전체의 진동을 감소시키기 위해서는 이러한 공진에 의한 진동을 감소시켜야만 한다.Vibration of the mower is caused by several factors, such as direct vibration of the prime mover and the lack of precise manufacturing of the irregular rotary rotator of the rotary blade, resonance by lateral vibration of the former mower, and torsional vibration in the rotator. . Among the factors, the resonance due to the torsional vibration is the main factor of the vibration and in order to reduce the overall vibration, the vibration due to the resonance must be reduced.

이러한 공진 현상을 감소시키기 위한 종래의 기술은 고유진동수를 증가시키도록 축의 직경을 크게 하였다. 이러한 방법은 매우 간단하고 상기 공진에 의한 진동을 효과적으로 감소시킬수가 있으므로 이러한 방법은 종래의 예초기에 거의 모두 사용되었다. 따라서 종래의 예초기에 사용된 축의 직경은 7mm 이상이었다. 축의 직경을 증가시키므로써 그 무게가 증가되고 따라서 가격이 증가되었다.Conventional techniques for reducing such resonance phenomenon have increased the diameter of the shaft to increase the natural frequency. Since this method is very simple and can effectively reduce the vibration caused by the resonance, this method is almost all used in the conventional mower. Therefore, the diameter of the shaft used in the conventional mower was 7 mm or more. Increasing the diameter of the shaft increased its weight and thus the price.

본 발명의 목적은 종래의 예초기의 상기 단점을 해결하고 진동 발생을 현저히 감소시킬수 있는 예초기를 마련하는 것이다.It is an object of the present invention to solve the above disadvantages of conventional mowers and to provide mowers that can significantly reduce the occurrence of vibration.

본 발명의 다른 목적은 예초기의 구조를 간단히 하고 무게를 가볍게 하기 위한것이다.Another object of the present invention is to simplify the structure of the lawn mower and to reduce the weight.

또한 본 발명은 특수한 진동 방지 장치를 사용하지 않고 쉽게 제조될 수 있는 예초기를 마련하고 있으며 그 가격이 낮은 예초기를 마련하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a lawnmower that can be easily manufactured without using a special vibration preventing device, and to provide a lawnmower having a low price.

본 발명에 의한 예초기의 회전장치의 비틀림 진동에 의한 공진현상은 회전장치의 고유비틀림 진동수를 형성하는 여러 인자를 고려하여 원동기의 회전 토오크를 회전날에 전달하는 축의 외경을 설정하므로써 효과적으로 방지할 수 있다. 그러나, 이것은 본 발명에 의한 예초기가 7mm 이상의 축직경을 갖는 것을 의미하는 것이 아니다. 즉, 축의 직경은 7mm 이하이다.The resonance phenomenon caused by the torsional vibration of the rotating device of the lawn mower according to the present invention can be effectively prevented by setting the outer diameter of the shaft that transmits the rotating torque of the prime mover to the rotary blade in consideration of various factors forming the intrinsic torsional frequency of the rotating device. . However, this does not mean that the mowing machine according to the present invention has a shaft diameter of 7 mm or more. That is, the diameter of the shaft is 7 mm or less.

본 발명에 의한 예초기는 첨부된 도면에 의해 한 실시예로써 하기에 설명된다.The lawn mower according to the present invention is described below by way of example with reference to the accompanying drawings.

우선 본 발명에서 어떻게 진동의 발생을 방지하는 가를 설명하기전에 원동기를 갖고 있는 종래의 예초기에서 왜 진동이 발생되는가를 설명한다. 도면에서 상기에 언급한 본 발명의 예초기의 개략도를 도시하고 있지만 이러한 구조는 축의 외경이 종래의 예초기의 외경과 다르다는 것을 제외하고는 구조적으로 동일하다. 따라서, 종래의 예초기에서의 진동의 발생과정은 도면에 의해서 설명되어 진다. 본 발명에 의한 예초기 뿐만 아니라 종래기술의 예초기는 내연기관 같은 원동기(6)과, 그 한단부에 원동기에 연결된 원심클러치(5)와, 그 한단부에 원심클러치(5)의 다른 단부에 연결된 축(1)과, 그 한단부에 축의 다른 단부에 연결된 기어장치(3)와, 기어장치의 다른 한단에 연결된 회전날(4) 등으로 구성된다. (도시하지 않은) 적절한 핸들은 예초기의 작업자가 예초기를 잡고 이동시킬 수 있도록 파이프(2)에 연결된다. 알려진 바와같이. 원동기(6)에 의해 발생되는 회전 토오크는 원심 클러치(5), 축(1), 그리고 감속기어 조립체 같은 기어 장치(3)를 통하여 회전날(4)에 전달된다. 원동기(6)와 기어장치(3)는 각각 적당한 케이싱으로 덮고, 이러한 케이싱은 축이 회전할수 있도록 설치된 파이프(2)에 의하여 결합된다. 원동기(6)와 원심클러치(5) 축(1), 기어장치(3) 그리고 회전날(4)의 회전 위치는 상기에 언급한 회전계를 구성한다.First, before explaining how vibration is prevented in the present invention, why vibration is generated in a conventional mower having a prime mover will be described. Although the schematic diagram of the lawn mower of the present invention mentioned above is shown in the drawings, this structure is structurally identical except that the outer diameter of the shaft is different from that of the conventional mower. Therefore, the generation process of the vibration in the conventional mower is described by the drawings. The mower according to the present invention as well as the prior art mowers are prime movers 6 such as internal combustion engines, centrifugal clutches 5 connected to the prime mover at one end thereof, and shafts connected to the other ends of the centrifugal clutches 5 at one end thereof. (1), a gear device 3 connected to the other end of the shaft at one end thereof, a rotary blade 4 connected to the other end of the gear device, and the like. A suitable handle (not shown) is connected to the pipe 2 so that the operator of the mower can grab and move the mower. As known. The rotational torque generated by the prime mover 6 is transmitted to the rotary blade 4 via a gear device 3 such as a centrifugal clutch 5, a shaft 1, and a reduction gear assembly. The prime mover 6 and the gear device 3 are each covered with a suitable casing, which is joined by a pipe 2 installed so that the shaft can rotate. The rotational positions of the prime mover 6, the centrifugal clutch 5 shaft 1, the gear device 3 and the rotary blade 4 constitute the aforementioned rotation system.

도시된 예초기에 있어서, 원동기(6)쪽의 관성모멘트를 I₁, 회전날쪽의 관성모멘트를 I₂, 기어장치(3) 안의 감속비를 n, 축(1)의 회전스프링 상수를 k라고 할때 회전계의 고유 비틀림 진동수(w)는In the mower shown, I _{1 for the} moment of inertia on the prime mover 6, I _{2 for the} moment of inertia on the rotor blade, n for the reduction ratio in the gear unit 3, and k for the rotation spring constant of the shaft 1. The natural torsional frequency w of the tachometer is

로 표시된다.Is displayed.

기어장치(3)의 관성모멘트와, 축의 관성모멘트, 그리고 기어장치(3)로 부터 회전날(4)까지의 회전축의 회전스프링 상수는 회전계의 고유 비틀림 진동수(ω)에 매우 적은 영향을 미치기 때문에 상기 식에서 제거하였다.Because the moment of inertia of the gear device 3, the moment of inertia of the shaft and the rotation spring constant of the rotating shaft from the gear device 3 to the rotary blade 4 have a very small influence on the inherent torsional frequency of the rotation system (ω). Removed from the above formula.

또한, 축(1)의 전단탄성계수를 G, 축(1)의 외경을 d, 그리고 축(1)의 길이를 l이라고 할때 상기식에서의 축의 회전스프링 상수(k)는

로 표시된다.In addition, when the shear modulus of elasticity of the shaft 1 is G, the outer diameter of the shaft 1 is d, and the length of the shaft 1 is l, the rotation spring constant k of the shaft in the above equation is

Is displayed.

상기 두식의 관계로 부터 원동기(1)로 부터 회전날(4)까지를 포함하는 회전계의 고유비틀림 진동수는 원동기(6)에 관성모멘트(I₁)와 회전날(4)의 관성모멘트(I₂), 기어장치(3)의 감속비(n) 그리고 축(1)의 길이(l) 및 외경(d) 그리고 전단탄성계수(G)에 의하여 결정됨을 알수있다. 상기 인자중에서, 사용될 원동기를 결정하면 원동기의 관성모멘트(I₁)은 상수이고 회전날(4)의 외경과 두께 재료등이 많은 제품에서 거의 균일하기 때문에 회전날의 관성모멘트(I₂)도 상수이다, 감속비(n)은 0.8 내지 1의 범위로 결정되기 때문에 고유 비틀림 진동수(ω)의 진동에 대하여 적은 영향을 미치게 된다. 축길이(l)는 예초기으 총길이에 의해 결정되지만 이는 거의 일정하므로 고유비틀림 진동수(ω)의 진동에 대하여 적은 영향을 미치게 된다. 또한 축(1)은 강철봉으로 만들어지기 때문에 전단탄성계수(G)도 일정하다. 따라서 고유 비틀림진동수(ω)에 가장 큰 영향을 미치는 것은 축(1)의 외경(d)이다. 외경(d)은 고유 비틀림진동수(ω)에 대하여 ω

d²인 관계식을 갖는다. 상기식에 의하여 종래의 예초기에 대한 고유 비틀림 진동수를 계산하면, 축(1)의 각 외경(d)에 대하여 표 1과 같은 진동수를 얻는다.The intrinsic torsional frequency of the rotation system including the prime mover (1) to the rotary blade (4) from the relation of the two expressions is the moment of inertia (I ₁ ) and the moment of inertia (I ₂ ) of the rotary blade (4) on the prime mover (6). ), It is determined by the reduction ratio n of the gear device 3 and the length l and the outer diameter d of the shaft 1 and the shear modulus of elasticity G. Among the above factors, the moment of inertia (I ₁ ) of the prime mover is a constant when determining the prime mover to be used, and the moment of inertia (I ₂ ) of the rotary edge is also constant because the outer diameter and thickness of the rotary blade (4) are almost uniform in many products. Since the reduction ratio n is determined in the range of 0.8 to 1, it has little influence on the vibration of the natural torsional frequency?. The shaft length l is determined by the total length of the mower, but since it is almost constant, it has little influence on the vibration of the natural torsional frequency ω. In addition, since the shaft 1 is made of a steel bar, the shear modulus of elasticity (G) is also constant. Therefore, it is the outer diameter d of the shaft 1 that has the greatest influence on the natural torsional frequency ω. The outer diameter (d) is ω for the intrinsic torsional frequency (ω)

has a relationship of d ² . By calculating the intrinsic torsional frequency for the conventional mower according to the above formula, the frequency shown in Table 1 is obtained for each of the outer diameters d of the shaft 1.

[표 1]TABLE 1

통상적으로 예초기의 원동기는 그 사이클가솔린 기관을 사용하고 이의 연소는 1행정당 한번의 연소가 이루어지며 그 사이클 기관이 저속으로 회전할때, 회전이 불규칙하여 일어난다. 이러한 불규칙한 회전은 회전 진동을 일으키고 이는 3500 내지 8000r.p.m의 속도로 기관이 작동하는 동안에 측정하면 기관의 회전 주파수의 1.1/2 또는 1/3인 주파수에서 주기적으로 일어난다. 표 2는 회전 진동에 대하여 측정치를 도시한 것이다.Typically the prime mover of the mower uses its cycle gasoline engine and its combustion takes place once per stroke and when the cycle engine rotates at low speed, the rotation is irregular. This irregular rotation causes rotational vibrations, which occur periodically at frequencies that are 1.1 / 2 or 1/3 of the engine's rotational frequency when measured during engine operation at a speed of 3500 to 8000r.p.m. Table 2 shows the measurements for rotational vibration.

[표 2]TABLE 2

상기로 부터 예초기가 진동을 일으키는 진동 주파수는 기관의 회전수의 1.1/1 또는 1/3일때이다. 이러한 주파수는 표 3에 도시되어 있다.From the above, the vibration frequency at which the mower vibrates is 1.1 / 1 or 1/3 of the engine speed. These frequencies are shown in Table 3.

[표 3]TABLE 3

공전이 일어나지 않도록 하기위해서, 예초기의 고유 비틀림 진동수는 원동기(6)의 회전 주파수나 원동기(6)의 회전 진동 주파수와 같으면 안된다. 결론적으로 기관의 최저 회전 속도의 1/3아래 또는 기관의 최고 회전속도 이상으로 회전계의 고유 비틀림 진동수를 설정하는 것이 필요하다.In order to prevent idle, the inherent torsional frequency of the lawn mower must not be equal to the rotational frequency of the prime mover 6 or the rotational vibration frequency of the prime mover 6. In conclusion, it is necessary to set the natural torsional frequency of the tachometer below 1/3 of engine's minimum rotation speed or above engine's maximum rotation speed.

한편, 도면의 원심 클러치(5)는 보통 원동기(6)의 회전속도가 약 4,000r.p.m이상일 때 원동기(6)의 회전토오크를 축(1)에 전달하기 시작한다. 즉, 원동기(6)의 회전속도가 4,000r.p.m 아래일때 원심 클러치는 축(1)로 부터 원동기(6)의 외부축에 연결되지 않는다. 축(1)과 원동기(6)의 출력축과의 연결이 이루어지지 않은 때의 비틀림 진동수(ω)의 식에 있어서, 원동기(6)쪽의 관성모멘트(I₁)이 없기 때문에 회전계의 고유 비틀림 진동수는 매우 크게 되어 공진 현상이 일어나지 않는다.On the other hand, the centrifugal clutch 5 of the figure usually starts to transmit the rotational torque of the prime mover 6 to the shaft 1 when the prime mover 6 has a rotation speed of about 4,000 rpm or more. That is, when the rotational speed of the prime mover 6 is below 4,000 rpm, the centrifugal clutch is not connected to the outer shaft of the prime mover 6 from the shaft 1. In the formula of the torsional frequency (ω) when the shaft 1 and the output shaft of the prime mover 6 are not connected, there is no inertia moment I ₁ on the prime mover 6 side, so the intrinsic torsional frequency of the rotation system Is so large that resonance does not occur.

상기의 설명에서 명확히 알수 있듯이, 축(1)의 외경을 6.5mm로써 회전계의 자유 비틀림 진동수를 원심클러치(5)의 토오크 전달을 시작하는 회전 속도인 4,000r.p.m의 회전 주파수 66.7Hz의 1/3에 해당되는 2.2Hz보다 적은 값인 19.3Hz로 설정하면 회전계의 진동의 공진현상을 일으키지 않는다.As can be clearly seen in the above description, the outer torsional frequency of the shaft 1 is 6.5 mm, and the free torsional frequency of the rotation system is converted to 1/3 of the rotation frequency of 66.7 Hz, which is the rotational speed at which the torque transmission of the centrifugal clutch 5 starts. If it is set to 19.3Hz, which is less than 2.2Hz, it does not cause resonance of vibration of the rotation system.

즉, 본 발명의 실시예를 간단히 설명하면 제1도의 구조에서 둥근 로드로 형성된 축(1)을 내장한 파이프의 앞부분에 1.0 내지 0.8의 감속비(n)를 갖는 기어 장치(3)를 통하여 회전날(4)을 설치하고 그 뒷부분에 토오크 전달을 개시하는 회전속도 약 4,000r.p.m의 원심클러치를 통하여 배기량 20 내지 50cc의 그 사이클 가솔린 기관을 설치한 일반적인 구조의 예초기에 있어서, 축(1)의 외경을 약 6.5mm이하로 적절히 선택한 값으로 회전날(4)과 축(1), 원동기(6)으로 형성되는 회전계의 고유 비틀림 진동수를 원심 클러치(5)의 토오크 전달을 시작하는 회전속도 주파수의 1/3 즉 22.2Hz보다 작게되도록 축의 외경을 선택한 예초기이다.That is, a brief description of an embodiment of the present invention, the rotary blade through the gear device (3) having a reduction ratio (n) of 1.0 to 0.8 in the front of the pipe containing the shaft (1) formed of a round rod in the structure of FIG. In the mower of the general structure in which a cycle gasoline engine with a displacement of 20 to 50 cc is installed through a centrifugal clutch at a rotational speed of about 4,000 rpm, which is provided with (4) and starts torque transmission at the rear part thereof, the outer diameter of the shaft 1 is changed. The inherent torsional frequency of the rotation system formed of the rotary blade 4, the shaft 1, and the prime mover 6 to the appropriately selected value of about 6.5 mm or less is 1 / of the rotation speed frequency at which the torque transmission of the centrifugal clutch 5 starts to be transmitted. 3, that is, mowers whose outer diameter is selected to be less than 22.2Hz.

본 실시예에 있어서, 기어장치의 감속비. 클러치의 토오크 전달을 개시하는 회전속도 및 축의 외경에 따라 예초기의 회전계의 자유 비틀림 진동수는 실시예의 값에 한정되는 것이 아니고 축의 외경을 약 6.5mm이하로 하고 회전계의 고유 비틀림 진동수를 원심 클러치(5)의 토오크 전달을 시작하는 회전속도 주파수의 1/3보다 적게 설정하므로써 그 목적을 달성할 수 있다. 본 실시예에서 축(1)의 외경을 6.5mm로 정하였지만 이러한 직경은 필요하다면 더 작게 할수도 있다. 실시예에서의 축(1)은 둥근 강철로드이지만 이러한 형상은 둥근것으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 축은 그 단면 형상을 사각형과 같이 다른 형상으로 만들수 있다. 또한 축(1)은 중공 또는 회전체 형상일 수도 있다. 또한 축을 바아(bar)형상으로 할 필요는 없으며 와이어와 같은 연질의 재료를 사용할 수도 있다.In this embodiment, the reduction ratio of the gear device. The free torsional frequency of the rotating system of the lawn mower is not limited to the value of the embodiment according to the rotational speed and the outer diameter of the shaft which starts torque transmission of the clutch, and the outer torsional frequency of the shaft is less than about 6.5 mm and the intrinsic torsional frequency of the rotating system is centrifugal clutch (5). The objective can be achieved by setting less than one-third of the rotational frequency at which the torque transmission at. Although the outer diameter of the shaft 1 is set to 6.5 mm in this embodiment, this diameter can be made smaller if necessary. The shaft 1 in the embodiment is a round steel rod but this shape is not limited to round. That is, the axis can make the cross-sectional shape into another shape such as a square. The shaft 1 may also be hollow or in the shape of a rotating body. In addition, the shaft does not have to be bar-shaped, and a soft material such as wire may be used.

상기와 같이 본 발명의 에초기는 공진현상을 방지하기 위하여 원동기(6)의 회전속도의 1.1/2 또는 1/3의 회전속도가 고유 비틀림 진동수와 같아지지 않도록 축(1)의 외경을 선택하여 효과적으로 진동의 발생을 제거하므로써 공진을 방지하므로써 종래의 예초기와 비교하여 매우 큰 장점을 갖는다. 즉, 축(1)의 외경이 종래 예초기에 비해 적어지므로써 축(1)의 다른 부품을 적게 할수 있고 따라서 예초기 전체의 무게를 종래 예초기와 비교하여 매우 적게 할수있다.As described above, in order to prevent the resonant phenomenon, the initial stage of the present invention selects the outer diameter of the shaft 1 so that the rotational speed of 1.1 / 2 or 1/3 of the rotational speed of the prime mover 6 is not equal to the intrinsic torsional frequency. By effectively eliminating the generation of vibration, by preventing the resonance has a very big advantage compared to the conventional mower. That is, since the outer diameter of the shaft 1 is smaller than that of the conventional mower, other parts of the shaft 1 can be reduced, and thus the weight of the entire mower can be very small compared to the conventional mower.

상기에서 본 발명을 설명하기 위해서 하나의 실시예를 예시하였지만 이러한 기술범위와 그 정신을 벗어남이 많은 수정 및 변경등이 가능함을 알수있다.One embodiment has been exemplified in order to explain the present invention, but it can be seen that many modifications and changes can be made without departing from the scope and spirit thereof.

Claims

A prime mover, a centrifugal clutch connected to one end of the prime mover, a rotary shaft having one end connected to the other end of the centrifugal clutch, a gear device connected to the other end of the rotary shaft, and a rotary blade connected to the rotary shaft through the gear device, and rotating the prime mover. In the mower having a structure in which the part, the centrifugal clutch, the rotating shaft and the gear device and the rotating blade form a rotation system, and the rotating torque of the prime mover is transmitted to the rotating shaft by the centrifugal clutch when the rotational speed of the prime mover exceeds a certain value. A mower, characterized in that the outer diameter of the rotating shaft is set so that the intrinsic torsional frequency of the rotating system is set to a value less than 1/3 of the predetermined value.