WO2011048697A1

WO2011048697A1 - 振動吸収機構およびこれを備えた作業機

Info

Publication number: WO2011048697A1
Application number: PCT/JP2009/068264
Authority: WO
Inventors: 涼小野; 晃生内田; 敏明今泉
Original assignee: ハスクバーナ・ゼノア株式会社; 株式会社ファインスティールエンジニアリング
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2011-04-28
Also published as: CN102595871A; JPWO2011048697A1; EP2491780A1

Abstract

エンジン等の駆動源からの駆動力の伝達経路中に振動吸収機構３が設けられた刈払機１であって、振動吸収機構３を、軸状継手１０と、軸状継手１０の一部が回動自在に挿入される筒状継手２０と、筒状継手２０の外周側に挿通され、各継手１０，２０に設けられたバネ座１４，２５間に配置されるコイルバネ３０と、コイルバネ３０の回動量を規制する回動規制手段とを備えて構成し、バネ座１０，２０には、コイルバネ３０の端部３１，３２に対してコイルバネ３０を拡径させる方向に係止する係止段差１８，２８を設け、回動規制手段としては、軸状継手１０側の複数の凸条部１６と、これを収容する筒状継手２０側の凹条部とで構成し、凹条部の内壁面に対して凸条部１６の外壁面を面接触させる。

Description

振動吸収機構およびこれを備えた作業機

　本発明は、振動吸収機構およびこれを備えた作業機に関する。

　従来、携帯型刈払機等の作業機において、エンジンの不整燃焼や、加減速時におけるトルク変動、回転数変動、刈刃に作用する負荷の変動により、伝動軸にねじり振動が生じる。
　このような問題の解決策として、エンジンの出力軸の回転をねじりコイルバネを介して伝動軸に伝達し、この伝動軸のねじり振動をねじりコイルバネにより吸収する振動吸収継手を設けることが知られている（例えば特許文献１）。この振動吸収継手の構造ではさらに、可動スリーブと筒状連結体との嵌押部分にコイルバネが所定角度以上ねじられないようにする回動規制手段が設けられている。

特許第４１６７６７９号公報

　しかしながら、特許文献１に記載された刈払機の振動吸収継手では、可動スリーブに回動規制用のピンを挿通させるための長孔を形成したり、コイルバネの端部を折曲させて可動スリーブおよびばね受け部材に係合したりする必要があるなど、構造が複雑になるという問題点がある。
また、特許文献１において回動規制が働く際には、回動規制用の長孔の内周面にピンが当接されることになるが、ピンと長孔の内周面との接触はほぼ線接触に近く、当接時の面圧が大きくなってピンおよび長孔が著しく摩耗する。特に長孔の摩耗が進むと、回動量が大きくなるため、コイルバネが所定角度を超えてねじれてしまい、最終的には破損するという問題がある。

　本発明の目的は、簡単な構造で振動を確実に吸収でき、かつ耐久性を向上させることができる振動吸収機構およびこれを備えた作業機を提供することにある。

　本発明の振動吸収機構は、駆動源からの駆動力の伝達経路中に設けられる振動吸収機構であって、前記駆動力の入力側および出力側の一方側に設けられる軸状継手と、他方側に設けられて前記軸状継手の一部が回動自在に挿入される筒状継手と、前記筒状継手の外周側に挿通されるとともに、それぞれの継手に設けられたバネ座間に配置されるコイルバネと、前記軸状継手および前記筒状継手の互いの相対回動量を規制する回動規制手段とを備え、前記バネ座には、螺旋状とされたコイルバネの端部に対して、前記駆動力の伝達時に当該外コイルバネを拡径させる方向に係止する係止段差が設けられ、前記回動規制手段は、前記軸状継手の外周において軸方向に沿って設けられた凸条部と、前記筒状継手の内周において前記凸条部が周方向に所定角度回動自在に収容された凹条部とを備えて構成されることを特徴とする。

　本発明の振動吸収機構では、前記凸条部と前記凹条部との総接触面積は、３０mm²以上であることが望ましい。

　本発明の作業機は、以上の振動吸収機構を備えていることを特徴とする。
　ここで、作業機としては、刈払機の他に、ハンドヘルドエッジャー、ロングリーチトリマ、ショートリーチトリマー、ポールソー等であってもよい。

　本発明によれば、軸継手および筒状継手のうち駆動力の入力側に設けられる継手に対して、出力側の継手以降にねじれ振動等による回転遅れが生じた場合、コイルバネが広がることでねじれ振動を吸収する。このため、駆動力を伝達しつつ振動を吸収するためには、コイルバネの基端部を入力側の継手の係止段差で押圧すればよく、コイルバネの巻線形状をそのまま利用できるなど、構造を簡単にできる。

　また、回動規制手段を凸条部および凹条部によって構成するため、それら凸条部および凹条部の対向面同士を当接させることで互いの回動範囲が規制され、当接時の面圧を小さくできて摩擦を殆ど生じなくできる。従って、摩擦が生じ難いことで、互いの回動範囲を長期にわたって一定にできるとともに、コイルバネが広がりすぎるおそれがなく、その破損を良好に防止できて、信頼性および耐久性を向上させることができる。

　そして、凸条部と凹条部との総接触面積を３０mm²以上に設定することで、当接部分の面圧を低減でき、耐久性の大幅な向上を確実に実現できる。

本発明の第１実施形態に係る刈払機の要部を示す断面図。出力軸と伝動軸との接合部分の分解斜視図。図２でのIII－III断面図。本発明の第２実施形態に係る刈払機１の要部を示す断面図。本発明の変形例を示す断面図。本発明の別の変形例を示す断面図。

〔第１実施形態〕
　図１において、刈払機１では、図示しない駆動源としてのエンジンの駆動力が遠心クラッチ２、振動吸収機構３、中空シャフト４、および中空シャフト４がスプライン結合される図示しない作業機駆動部を介して刈刃に伝達される。刈払機１のその他の構成は、通常のものと同様であり、既知であるため、以下での図示および説明を省略する。

　遠心クラッチ２の従動側のハウジング２Ａには、筒状の出力軸６が設けられ、この出力軸６がベアリング７に支持された状態でハウジング２Ａと一体に回転する。出力軸６の先端は、作業機駆動部側に延出したパイプ８の基端側に位置している。このパイプ８の基端側は、複数の樹脂製部品または金属製部品により構成されたパイプ固定部９内に挿入され、スクリュー９Ａによって抜け止め固定されている。

　振動吸収機構３は、基端側が出力軸６内にスプライン結合されて一体に回転する軸状継手１０と、軸状継手１０の先端側が回動自在に挿入された筒状継手２０と、筒状継手２０の外周に配置されたコイルバネ３０とを備え、筒状継手２０の先端面に前記中空シャフト４が溶着固定されている。

　図２にも示すように、軸状継手１０の基端側は、スプラインが刻設された結合部１１とされ、先端側が筒状継手２０内に挿入される挿入部１２になっている。結合部１１および挿入部１２の間の大径部１３には、円環状のバネ座１４が設けられている。

　挿入部１２の先端には、周方向に連続した溝部１５が設けられ、挿入部１２が筒状継手２０の挿入孔２１内に挿入された状態では、筒状継手２０に対して径方向から挿通される固定ピン２２が溝部１５に係合し、軸状継手１０が抜け止めされる。これに対して、挿入部１２の基端（バネ座１４側）外周には、軸方向に沿った所定長さと、径方向に沿った所定高さと、周方向に沿った所定幅とを有した５条の凸条部１６が等周間隔で設けられている。

　バネ座１４には、コイルバネ３０と対向する螺旋状の対向面１７が設けられ、対向面１７の周方向の途中には、コイルバネ３０の基端部３１が係止される係止段差１８が設けられている。軸状継手１０にエンジンからの駆動力が伝達され、軸状継手１０が図２中の回転方向Ａ側に回転する場合、係止段差１８がコイルバネ３０の基端部３１に当接し、コイルバネ３０を押し広げる方向に押圧しながら回転させる。

　一方、筒状継手２０の基端側は、コイルバネ３０内に位置する案内部２３とされ、先端側が二面幅部２４になっている。案内部２３および二面幅部２４の間にも、円環状のバネ座２５が設けられている。案内部２３には、挿入孔２１用の挿入開口２６が設けられ、挿入開口２６の縁部分が軸状継手１０の大径部１３に近接する位置まで、軸状継手１０の挿入部１２が挿入孔２１内に挿入される（図１参照）。

　バネ座２５にはやはり、コイルバネ３０と対向する螺旋状の対向面２７が設けられ、対向面２７の周方向の途中には、コイルバネ３０の先端部３２が係止される係止段差２８が設けられている。案内部２３内に挿入部１２が挿入された状態では、軸状継手１０および筒状継手２０の各バネ座１４，２５が所定間隔で離間しており、この間にコイルバネ３０が自由状態で挿通される。

　従って、軸状継手１０からコイルバネ３０に伝達されたエンジンからの駆動力は、該コイルバネ３０の先端部３２がバネ座２５の係止段差２８に係止することで筒状継手２０を押圧し、出力を筒状継手２０に伝達する。さらに、エンジン出力は中空シャフト４から作業機駆動部に伝達され、刈刃を駆動する。

　この際、トルク変動や回転数変動、負荷変動等により中空シャフト４にねじり振動が生じ、軸状継手１０側に対して筒状継手２０側の回転が遅れると、軸状継手１０がバネ力に抗してコイルバネ３０を押し広げることになり、コイルバネ３０が広がることで振動が確実に吸収される。

　図３に拡大して示すように、筒状継手２０の内周には、軸状継手１０の凸条部１６に対応した凹条部２９が設けられ、凹条部２９内に凸条部１６が周方向に所定角度回動自在に収容されている。凹条部２９の周方向の幅寸法Ｗ２は、凸条部１６の幅寸法Ｗ１の約２倍である。コイルバネ３０が自由状態で各バネ座１４，２５間に挿通されているとき、各バネ座１４，２５の係止段差１８，２８はコイルバネ３０の各端部３１，３２に略接触した状態にあり、各継手１０，２０としては、凸条部１６が凹条部２９の幅方向の中央に位置した位置関係にある。

　前述のように、軸状継手１０側に対して筒状継手２０側の回転が遅れると、コイルバネ３０を押し広げるようになるため、各継手１０，２０が共に回転しながらも、筒状継手２０に対して軸状継手１０は、回転方向Ａ側に進んで回動し、凸条部１６および凹条部２９の間の一方の空間Ｓ１を回転方向Ａ側に詰めることになる。

　各継手１０，２０側での回転差が著しく大きくなると最終的には、凸条部１６の軸方向に沿った一方の外壁面１６Ａが、これと対向する凹条部２９の内壁面２９Ａに所定の面積で当接して回動の進みが規制され、コイルバネ３０が所定角度以上に広げられるのを防止する。つまり、これらの凸条部１６および凹条部２９により、軸状継手１０および筒状継手２０の互いの相対回動量を規制する回動規制手段が構成される。

ここで、各外壁面１６Ａを合わせた略合計の面積、すなわち凸条部１６と凹条部２９との総接触面積は、通常の一般的な刈払機で生じるねじり振動の大きさに基づいて、当接時の面圧を十分に小さくすることを考慮すると、３０mm²以上であることが望ましく、より望ましくは４８mm²以上である。３０mm²未満では、軸状継手１０側の回転トルクにより、外壁面１６Ａと内壁面２９Ａとの間の面圧が高くなりすぎ、耐久性の大幅向上を期待できない可能性がある。

なお、コイルバネ３０が押し広げられると、その径寸法が拡大するが、図１に示すように、コイルバネ３０とパイプ８との間には、コイルバネ３０が最大に拡径した場合でも、パイプ８の内周面に接触しない程度の隙間Ｃが形成されている。

　ところで、刈刃への負荷が抜けた状態で、高回転数域からエンジンを急停止させた場合などには、遠心クラッチ２が断たれた後、刈刃の慣性力によって筒状継手２０側の回転が維持され、筒状継手２０が軸状継手１０側を連れ回す現象が生じる。このような場合、本実施形態では、軸状継手１０に対して筒状継手２０は、回転方向Ｂ側に進んで回動し、凸条部１６および凹条部２９の間の他方の空間Ｓ２を回転方向Ｂ側に詰めることになる。

　ただし、この場合に筒状継手２０の回動は、バネ座２５がコイルバネ３０の先端部３２から離れる方向に進むため、空間Ｓ２が詰まる際にはコイルバネ３０による抗力が発生せず、凹条部２９の軸方向に沿った他方の内壁面２９Ｂが、これと対向する凸条部１６の他方の外壁面１６Ｂに即座に当接することになる。従って、筒状継手２０側の回転が軸状継手１０側の回転を上回った場合でも、コイルバネ３０が縮径側にねじられすぎず（本実施形態ではまったくねじられない）、コイルバネ３０の耐久性が良好に維持される。

　以上に説明した本実施形態によれば、筒状継手２０側にねじれ振動が生じ、筒状継手２０の回転に遅れが生じた場合、コイルバネ３０が広がることでねじれ振動を吸収するようにしたので、エンジン出力を伝達させるためには、コイルバネ３０の基端部３１を軸状継手１０の係止段差１８で押圧すればよく、コイルバネ３０の巻線形状をそのまま利用できるなど、構造を簡単にできる。

　また、各継手１０，２０の回動規制を、凸条部１６の外壁面１６Ａ，１６Ｂと凹条部２９の内壁面２９Ａ，２９Ｂの面同士の当接によって行うので、当接時の面圧を小さくできて摩擦を殆ど生じなくできる。従って、摩擦が生じ難いことで、互いの回動範囲を長期にわたって一定にできるので、コイルバネ３０が広がりすぎるおそれがなく、その破損を良好に防止できて、信頼性および耐久性を向上させることができる。

〔第２実施形態〕
　図４には、本発明の第２実施形態が示されている。本実施形態では、前記第１実施形態と同様な振動吸収機構３がエンジン側ではなく、作業機駆動部５側に設けられている。この振動吸収機構３において、エンジンからの駆動力は先ず筒状継手２０に入力し、押し広げられるコイルバネ３０を介して軸状継手１０に伝達される。従って、本実施形態でも、刈刃への負荷変動により、軸状継手１０側の回転が筒状継手２０側に対して遅れた場合には、その遅れに起因する振動をコイルバネ３０で確実に吸収できる。

　また、本実施形態において、作業機駆動部５の構成は以下の通りである。
すなわち、軸状継手１０とスプライン結合される入力軸５０を有するとともに、一対のベアリング４１に支持されるベベルギア５１と、ベベルギア５１と噛合する別のベベルギア５２と、ベベルギア５２に挿通されて一体で回転し、かつ間隔を空けて配置された一対のベアリング４２で支持される取付シャフト５３と、これらの部品を収容するギアケース５４と、取付シャフト５３の先端に取り付けられた円板状の取付座５５と、取付シャフト５３に螺合するボルト５６により、前記取付座５５との間で刈刃を挟持固定する固定用キャップ５７とを備えて構成されている。作業機駆動部５の他の構成も、一般的な刈払機のものと同じであり、既知であるため、ここでのさらなる説明を省略する。

　なお、本発明は以上の第１、第２実施形態で説明した構成に限定されず、本発明の目的を達成する範囲内での変形は本発明に含まれる。
　例えば、前記第１実施形態では、振動吸収機構３がエンジン側に設けられ、第２実施形態では作業機駆動部５側に設けられていたが、そのような振動吸収機構３をエンジン側と作業機駆動部５側の両方に設けてもよいし、中空シャフト４の長さ方向の中央付近に１つ設けてもよい。要するに、振動吸収機構は、エンジン等の駆動源からの駆動力の伝達経路中に設けられていればよい。

　前記第１実施形態では、凸条部１６が凹条部２９の幅方向の中央に位置するように、各継手１０，２０の位置関係が設定されていたが、図５に示すように、角度αを角度βよりも大きくすることで、コイルバネ３０が自由状態にあるときから既に、空間Ｓ１が空間Ｓ２よりも大きくなるように、位置関係を設定してもよい。このような場合には、コイルバネ３０の弾性変形を有効に利用でき、振動をより広い範囲で吸収できる。

　前記第１実施形態では、凸条部１６および凹条部２９がそれぞれ５箇所に設けられていたが、例えば、図６に示すように、４箇所に設けることも可能である。すなわち、凸条部１６および凹条部２９の数は、強度上問題とならない範囲で任意に決めることができ、３箇所以下や、６箇所以上など、５箇所や４箇所以外であっても、勿論よい。

　本発明の振動吸収機構は、エンジン駆動の刈払機に限らず、電動モータで駆動される刈払機や、その他の任意の作業機にも利用可能である。

　１…作業機としての刈払機、３…振動吸収機構、１０…軸状継手、１４，２５…バネ座、１６…凸条部、１８，２８…係止段差、２０…筒状継手、２９…凹条部、３０…コイルバネ。

Claims

　駆動源からの駆動力の伝達経路中に設けられる振動吸収機構であって、
前記駆動力の入力側および出力側の一方側に設けられる軸状継手と、
他方側に設けられて前記軸状継手の一部が回動自在に挿入される筒状継手と、
前記筒状継手の外周側に挿通されるとともに、それぞれの継手に設けられたバネ座間に配置されるコイルバネと、
前記軸状継手および前記筒状継手の互いの相対回動量を規制する回動規制手段とを備え、
　前記バネ座には、螺旋状とされたコイルバネの端部に対して、前記駆動力の伝達時に当該外コイルバネを拡径させる方向に係止する係止段差が設けられ、
　前記回動規制手段は、前記軸状継手の外周において軸方向に沿って設けられた凸条部と、前記筒状継手の内周において前記凸条部が周方向に所定角度回動自在に収容された凹条部とを備えて構成される
　ことを特徴とする振動吸収機構。
　請求項１に記載の振動吸収機構において　前記凸条部と前記凹条部との総接触面積は、３０mm²以上である
　ことを特徴とする振動吸収機構。
　請求項１または請求項２に記載の振動吸収機構を備えている
　ことを特徴とする作業機。