JP4167679B2 - 振動吸収継手及びそれを備えた携帯型刈払機 - Google Patents

Description

本発明は、原動機の出力軸の回転を伝動軸に伝達するとともに、該伝動軸のねじり振動を吸収するようにされた振動吸収継手、及び、それを備えた携帯型刈払機に関する。

図８に携帯型刈払機の従来例を示す。図示例の携帯型刈払機１’は、操作桿２の前端に、丸鋸刃状の刈刃４、ギアケース（ベベルギアユニット）１９、安全カバー５等からなる刈刃機構部３が設けられ、その後端に、前記刈刃４を前記操作桿２に内装された伝動軸７及びベベルギアを介して駆動するための原動機としての、リコイルスタータ８や燃料タンク９が付設された遠心式クラッチ付き内燃エンジン（小型空冷２サイクルガソリンエンジン）６が取着されている。

また、前記操作桿２おける中央部付近には、刈払作業を行うべく前記刈刃機構部３を左右に振ったり上下動させるためのＵ形ハンドル１０が取り付けられ、このＵ形ハンドル１０の左右両端部にそれぞれ左グリップ１１、右グリップ１２が装着されている。

このような構成を有する携帯型刈払機１’においては、加減速時等におけるトルク変動、回転数変動や前記刈刃４に加えられる負荷の変動により、前記伝動軸７にねじり振動が生じる。より詳細には、前記伝動軸７は細くて長い（例えば、直径６ｍｍ、長さ１５００ｍｍ程度）ため、エンジン回転数や前記刈刃４に対する負荷が大きくなると、前記伝動軸７にねじれ（回転遅れ）が生じる。また、急に負荷低減状態になると、前記伝動軸７がスプリングバック現象を起こし、回転方向にオーバーランしてねじれる。このようにエンジンの加減速時等におけるトルク変動、回転数変動や負荷変動、スプリングバック現象等により、前記伝動軸７が回転方向及びその逆方向にねじれたり戻ったりして、ねじり振動となる。

そして、前記伝動軸７のねじり振動が、前記操作桿２や前記ハンドル１０を介して作業者の手に伝播する。かかる振動は、操作性の低下や疲労の増大を招くだけでなく、作業が長時間に及ぶと、白ろう病等を引き起こすおそれがあり、この振動を抑制する防振策が前記携帯型刈払機における重要な課題となっている。

前記防振策の一つとして、例えば下記特許文献１には、前記遠心式クラッチと前記伝動軸との間に、防振ゴムにより成形された継手部材を介装することが提案されている。

また、他の防振策として、下記特許文献２には、前記遠心式クラッチと前記伝動軸との間に、ワンウェイクラッチを介装することが提案されている。

さらに、別の防振策としては、前記遠心式クラッチと前記伝動軸との間に、ねじりコイルばねを介装することが考えられている。
実公昭５６−５３６１８号公報 特開２００３−８８２２０号公報

しかしながら、前記した従来の、防振ゴムにより成形された継手部材、ワンウェイクラッチ、あるいは、ねじりコイルばねを用いた防振策では、一応の防振効果が得られるものの、まだ充分ではなかった。

特に、防振ゴムにより成形された継手部材を用いた場合には、防振ゴムの継手部材の耐久性に問題が生じやすく、また、ねじりコイルばねを用いた場合でも、伝動軸のねじれ方向、ねじれ量（ねじれ角度）に応じてねじりコイルばねが際限なく弾性変形する（ねじれる）ため、ねじりコイルばねが破損しやすく、耐久性等に問題があった。

本発明は、上述した如くの従来の問題を解消すべくなされたもので、その目的とするところは、伝動軸のねじり振動を効果的に抑制することができるとともに、耐久性等を向上させることのできる振動吸収継手及びそれを備えた携帯型刈払機を提供することにある。

前記の目的を達成すべく、本発明に係る振動吸収継手は、基本的には、原動機の出力軸の回転をねじりコイルばねを介して伝動軸に伝達するとともに、該伝動軸のねじり振動を前記ねじりコイルばねにより吸収するようにされた振動吸収継手である。

本発明の前記振動吸収継手は、前記伝動軸に設けられたスプライン雄歯に摺動自在に嵌合するスプライン雌歯が設けられた可動スリーブと、前記出力軸と一体的に回転せしめられるとともに、前記可動スリーブが摺動自在に嵌挿する部分を有する筒状連結体と、前記可動スリーブと前記筒状連結体に設けられたばね受け部との間の前記筒状連結体内に配在されて、一端部が前記ばね受け部に設けられた係止部に係止され、他端部が前記可動スリーブに設けられた係止部に係止された前記ねじりコイルばねと、を備え、前記可動スリーブと前記筒状連結体との前記嵌挿する部分に、前記ねじりコイルばねが所定角度以上ねじられないように規制する回動規制手段が設けられている。

前記回動規制手段は、好ましくは、前記可動スリーブに設けられた突起もしくはピンと、前記筒状連結体に設けられた、前記突起もしくはピンの端部が摺動自在に挿入される溝もしくは長穴と、からなり、前記突起もしくはピンが中立位置から所定角度回転せしめられたとき、前記溝もしくは長穴の両端部で係止するようにされる。

この場合、好ましい態様では、前記筒状連結体に、その回転軸線に沿う方向に所定間隔をあけて複数個の前記溝もしくは長穴が並設される。

一方、本発明に係る携帯型刈払機は、操作桿の前端に刈刃やギアボックス等からなる刈刃機構部が設けられ、前記操作桿の後端に、前記刈刃を前記操作桿に内装された伝動軸を介して駆動するための原動機が取り付けられ、前記原動機の出力軸と前記伝動軸との間に、前記振動吸収継手が介装される。

また、本発明に係る携帯型刈払機の他の一つは、操作桿の前端に刈刃やギヤボックス等からなる刈刃機構部が設けられ、前記操作桿の後端に、前記刈刃を前記操作桿に内装された伝動軸を介して駆動するための遠心式クラッチ付き内燃エンジンが取り付けられ、前記遠心クラッチと前記伝動軸との間に、振動吸収継手が介装される携帯型刈払機であって、前記振動吸収継手は、原動機の出力軸の回転をねじりコイルばねを介して前記伝動軸に伝達するとともに、該伝動軸のねじり振動を前記ねじりコイルばねにより吸収すると共に、前記伝動軸に設けられたスプライン雄歯に摺動自在に嵌合するスプライン雌歯が設けられた可動スリーブと、前記遠心式クラッチのドラムにボス部として一体に設けられて、前記可動スリーブが摺動自在に嵌挿する部分を有する筒状連結体と、前記可動スリーブと前記筒状連結体に設けられたばね受け部との間の前記筒状連結体内に配在されて、一端部が前記ばね受け部に設けられた係止部に係止され、他端部が前記可動スリーブに設けられた係止部に係止されたねじりコイルばねと、を備え、前記可動スリーブと前記筒状連結体との前記嵌挿する部分に、前記回動規制手段が設けられている。

前記の如くの構成とされた本発明に係る振動吸収継手においては、加減速時におけるトルク変動や回転数変動、さらに、伝動軸に対する負荷変動やスプリングバック現象等によって生じる前記伝動軸のねじり振動が、内蔵されたねじりコイルばねにより吸収され、また、回動規制手段により、前記ねじりコイルばねが所定角度以上ねじられないように規制されるので、作業者の手に伝播する不快な振動である前記伝動軸のねじり振動を効果的に抑えることができるとともに、前記ねじりコイルばねがねじられる角度（弾性変形量）を前記回動規制手段が設けられていない場合に比して小さくすることができ、その結果、前記ねじりコイルばねが破損し難くなり、耐久性等を向上できる。

また、当該振動吸収継手を備えた携帯型刈払機においては、操作桿やハンドルを介して作業者の手に伝播する不快な振動を効果的に低減抑制することができる。

以下、本発明の振動吸収継手の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る振動吸収継手の一実施形態が適用された携帯型刈払機の主要部を示す断面図である。

図示の携帯型刈払機１Ａは、前述した図８に示される携帯型刈払機１’と全体構成は略同じであり、操作桿２の前端に刈刃４やギヤボックス１９等からなる刈刃機構部３が設けられ、前記操作桿２の後端に、前記刈刃４を前記操作桿２に内装された伝動軸７を介して駆動するための遠心式クラッチ３３付き内燃エンジン６（小型空冷２サイクルガソリンエンジン）が取付具２３を介して取り付けられ、前記遠心クラッチ３３と前記伝動軸７との間に、本実施形態の振動吸収継手３０Ａが介装されている。

より詳細には、前記内燃エンジン６の出力軸（クランク軸）３１には、冷却ファン３２を介して遠心式クラッチ３３が連結されている。該遠心式クラッチ３３は、詳細には示されていないが、前記出力軸３１により回転せしめられるクラッチアーム３３ｂと、このクラッチアーム３３ｂの先端に設けられたシュー３３ｃと、このシュー３３ｃが摩擦係合することによって一体的に回転するクラッチドラム３３ａと、を有する。

前記振動吸収継手３０Ａは、前記伝動軸７に設けられたスプライン雄歯７ａに摺動自在に嵌合するスプライン雌歯４５ａが設けられた可動スリーブ４５と、前記クラッチドラム３３ａにボス部として一体に結合された筒状連結体３５と、ねじりコイルばね４０Ａと、を備える。

前記筒状連結体３５は、前記取付具２３にベアリング２６を介して回転自在に支持されており、その円筒部３５ａの外周にはベアリング係止筒３６が外嵌されるとともに、その内周の一端側（前記伝動軸７側）には、前記可動スリーブ４５が摺動自在に嵌挿されている。

前記ねじりコイルばね４０Ａは、前記可動スリーブ４５と前記筒状連結体３５に設けられたばね受け部３５ｂとの間に自由状態で配在されて、その一端部４０ａが前記出力軸３１の回転軸線Ｏに沿って前記ばね受け部３５ｂに複数の通孔として設けられた係止部３８、３８、…のうちの一つに挿入係止され、他端部４０ｂが前記可動スリーブ４５に前記回転軸線Ｏに沿って設けられた係止部４８に係止されている。

そして、前記可動スリーブ４５と前記筒状連結体３５に、前記出力軸３１に対する前記伝動軸７のねじれ角度が所定角度θ／２以上になったときには、それ以上前記ねじりコイルばね４０Ａがねじれないように、前記出力軸３１と前記伝動軸７とを実質的に直結状態となす、回動規制手段が設けられている。

この回動規制手段は、図１〜図５を参照すればよくわかるように、前記可動スリーブ４５に（形成された穴４９、４９から）、その両端５０ａ、５０ａを突出させた状態で径方向に貫設されたピン（単なる突起にても可）５０と、前記筒状連結体３５に設けられた、前記ピン５０の前記両端部５０ａ、５０ａが摺動自在に挿入される長穴（溝にても可）３７Ａと、からなり、この長穴３７Ａの両端部３７ａ、３７ｂにより、前記ピン５０の回動範囲θを規制するようにされている。すなわち、前記長穴３７Ａは、図４に示される如くに、その中心角θが例えば９０°とされており、前記ピン５０の回動範囲は、非回転無負荷状態の中立（前記ねじりコイルばね４０Ａの自由状態）位置から回転方向及び逆方向にそれぞれθ／２ずつとなっている。ここでは、前記長穴３７Ａの長さ（中心角θ）の半分（中心角θ／２）が、前記ねじりコイルばね４０Ａの最大ねじれ量（角度）θ／２を決定する。

なお、本実施形態の振動吸収継手３０Ａでは、他機種との部品の共用化を図るため、使用エンジンの特性に対応したばね長のねじりコイルばねを選択できるように、前記筒状連結体３５には、その回転軸線Ｏに沿う方向に所定間隔をあけて、前記長穴３７Ａを含む三個の長穴３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃが並設されている。すなわち、図５に示される本実施形態の振動吸収継手３０Ａでは、ばね長が最短長Ｌａのねじりコイルばね４０Ａ及び内側長穴３７Ａを使用しているが、他機種で用いられる、図６に示される振動吸収継手３０Ｂでは、ばね長が中間長Ｌｂのねじりコイルばね４０Ｂ及び中間長穴３７Ｂが使用され、図７に示される振動吸収継手３０Ｃでは、ばね長が最大長Ｌｃのねじりコイルばね４０Ｃ及び外側長穴３７Ｃが使用される。

このような構成とされた本実施形態の振動吸収継手３０Ａにおいては、前記エンジン６（出力軸３１）及び前記伝動軸７が回転していない無負荷状態においては、図１及び図５に示される如くに、前記ピン５０が前記長穴３７Ａの中立位置（中央）に位置せしめられる。

それに対し、エンジン回転数が所定回転数（例えば３２００ｒｐｍ）以上となって、前記遠心式クラッチ３３がクラッチイン状態（接続状態）となると、前記出力軸３１の回転が、前記遠心式クラッチ３３（クラッチドラム３３ａ）→前記筒状連結体３５→前記ねじりコイルばね４０Ａ→前記可動スリーブ４５→前記ピン５０→前記可動スリーブ４５→前記伝動軸７に順次伝達され、該伝達軸７が前記出力軸３１と同方向に回転せしめられる。

その後、エンジン回転数が上昇するにしたがって、前記伝動軸７にねじれ（回転遅れ）が生じる。このねじれ（回転遅れ）が生じると、そのねじれ（回転遅れ）角度に応じて、前記ねじりコイルばね４０Ａがねじれ、前記ピン５０が前記長穴３７Ａの一端部３７ａ側に移動せしめられる。

エンジン回転数がさらに上昇して前記ねじりコイルばね４０Ａのねじれ量（角度）が所定角度θ／２に達すると、前記ピン５０が前記長穴３７の一端部３７ａに到達して係止される。このため、前記ねじりコイルばね４０Ａはそれ以上ねじられなくなり、前記筒状連結体３５と前記可動スリーブ４５とが実質的に直結状態となる。

一方、前記回転状態から急に負荷低減状態になると、前記伝動軸７がスプリングバック現象を起こし、回転方向にオーバーランしてねじれる。このときは、前記伝動軸７のねじれ角度に応じて、前記ねじりコイルばね４０Ａがねじれ、前記ピン５０が前記長穴３７Ａの他端部３７ｂ側に移動せしめられる。

このように本実施形態の振動吸収継手３０Ａにおいては、加減速時におけるトルク変動や回転数変動、さらに、伝動軸７に対する負荷変動やスプリングバック現象等によって生じる前記伝動軸７のねじり振動が、内蔵されたねじりコイルばね４０Ａにより吸収され、また、回動規制手段５０、３７Ａにより、前記ねじりコイルばね４０Ａが所定角度θ／２以上ねじられないように規制されるので、作業者の手に伝播する不快な振動である前記伝動軸７のねじり振動を効果的に抑えることができるとともに、前記ねじりコイルばね４０Ａがねじられる角度（弾性変形量）を前記回動規制手段（５０、３７Ａ）が設けられていない場合に比して小さくすることができ、その結果、前記ねじりコイルばね４０Ａが破損し難くなり、耐久性等を向上できる。

また、当該振動吸収継手３０Ａを備えた携帯型刈払機１Ａにおいては、操作桿２やハンドル１０を介して作業者の手に伝播する不快な振動を低減抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において、種々の変更ができるものである。

例えば、図示実施の形態では、ねじりコイルばね４０Ａを収容する筒状連結体３５を、クラッチドラム３３ａのボス部と一体化せしめているが、前記筒状連結体３５の前記クラッチドラム３３ａ側に、既製のクラッチボス部スプライン軸穴に挿入自在のスプライン軸部を一体的に形成せしめれば、部品の互換性も高まり好適である。

本発明に係る振動吸収継手の実施形態が適用された携帯型刈払機の主要部を示す断面図。 図１に示される筒状連結体及びそれに形成された長穴の説明に供される断面図。 図１に示される可動スリーブの断面図。 図１のIV-IV矢視断面図。 図１のV-V矢視断面図。 図１に示される振動吸収継手においてねじりコイルばねのばね長を変えた例を示す断面図。 図１に示される振動吸収継手においてねじりコイルばねのばね長をさらに変えた例を示す断面図。 従来の携帯型刈払機の一例を示す斜視図。

符号の説明

１Ａ 携帯型刈払機
２ 操作桿
３ 刈刃機構部
４ 刈刃
６ 内燃エンジン（原動機）
７ 伝動軸
７ａ スプライン雄歯
１９ ギアボックス
３０Ａ 振動吸収継手
３１ 出力軸
３３ 遠心クラッチ
３３ａ クラッチドラム
３５ 筒状連結体
３５ｂ ばね受け部
３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ 長穴もしくは溝（回動規制手段）
３７ａ、３７ｂ 端部
３８ 係止部
４０Ａ ねじりコイルばね
４０ａ、４０ｂ 端部
４５ 可動スリーブ
４５ａ スプライン雌歯
４８ 係止部
５０ ピンもしくは突起（回動規制手段）
５０ａ 端部
Ｏ 回転軸線
θ 回動範囲
θ／２ 所定角度

Claims (5)

1. 原動機（６）の出力軸（３１）の回転をねじりコイルばね（４０Ａ）を介して伝動軸（７）に伝達するとともに、該伝動軸（７）のねじり振動を前記ねじりコイルばね（４０Ａ）により吸収するようにされた振動吸収継手（３０Ａ）であって、
   前記伝動軸（７）に設けられたスプライン雄歯（７ａ）に摺動自在に嵌合するスプライン雌歯（４５ａ）が設けられた可動スリーブ（４５）と、前記出力軸（３１）と一体的に回転せしめられるとともに、前記可動スリーブ（４５）が摺動自在に嵌挿する部分を有する筒状連結体（３５）と、前記可動スリーブ（４５）と前記筒状連結体（３５）に設けられたばね受け部（３５ｂ）との間の前記筒状連結体（３５）内に配在されて、一端部（４０ａ）が前記ばね受け部（３５ｂ）に設けられた係止部（３８）に係止され、他端部（４０ｂ）が前記可動スリーブ（４５）に設けられた係止部（４８）に係止された前記ねじりコイルばね（４０Ａ）と、を備え、
   前記可動スリーブ（４５）と前記筒状連結体（３５）との前記嵌挿する部分に、前記ねじりコイルばね（４０Ａ）が所定角度（θ／２）以上ねじられないように規制する回動規制手段（５０、３７Ａ）が設けられていることを特徴とする振動吸収継手。
2. 前記回動規制手段は、前記可動スリーブ（４５）に設けられた突起もしくはピン（５０）と、前記筒状連結体（３５）に設けられた、前記突起もしくはピン（５０）の端部（５０ａ）が摺動自在に挿入される溝もしくは長穴（３７Ａ）と、からなり、前記溝もしくは長穴（３７Ａ）の両端部（３７ａ、３７ｂ）により、前記突起もしくはピン（５０）の回動範囲（θ）を規制するようにされていることを特徴とする請求項１に記載の振動吸収継手。
3. 前記筒状連結体（３５）に、その回転軸線（Ｏ）に沿う方向に所定間隔をあけて複数個の前記溝もしくは長穴（３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ）が並設されていることを特徴とする請求項２に記載の振動吸収継手。
4. 操作桿（２）の前端に刈刃（４）やギアボックス（１９）等からなる刈刃機構部（３）が設けられ、前記操作桿（２）の後端に、前記刈刃（４）を前記操作桿（２）に内装された伝動軸（７）を介して駆動するための原動機（６）が取り付けられた携帯型刈払機（１Ａ）であって、
   前記原動機（６）の出力軸（３１）と前記伝動軸（７）との間に、請求項１から３のいずれか一項に記載の振動吸収継手（３０Ａ）が介装されていることを特徴とする携帯型刈払機。
5. 操作桿（２）の前端に刈刃（４）やギヤボックス（１９）等からなる刈刃機構部（３）が設けられ、前記操作桿（２）の後端に、前記刈刃（４）を前記操作桿（２）に内装された伝動軸（７）を介して駆動するための遠心式クラッチ（３３）付き内燃エンジン（６）が取り付けられ、前記遠心クラッチ（３３）と前記伝動軸（７）との間に、振動吸収継手（３０Ａ）が介装される携帯型刈払機（１Ａ）であって、
   前記振動吸収継手（３０Ａ）は、原動機（６）の出力軸（３１）の回転をねじりコイルばね（４０Ａ）を介して前記伝動軸（７）に伝達するとともに、該伝動軸（７）のねじり振動を前記ねじりコイルばね（４０Ａ）により吸収すると共に、
   前記伝動軸（７）に設けられたスプライン雄歯（７ａ）に摺動自在に嵌合するスプライン雌歯（４５ａ）が設けられた可動スリーブ（４５）と、前記遠心式クラッチ（３３）のドラム（３３ａ）にボス部として一体に設けられて、前記可動スリーブ（４５）が摺動自在に嵌挿する部分を有する筒状連結体（３５）と、
   前記可動スリーブ（４５）と前記筒状連結体（３５）に設けられたばね受け部（３５ｂ）との間の前記筒状連結体（３５）内に配在されて、一端部（４０ａ）が前記ばね受け部（３５ｂ）に設けられた係止部（３８）に係止され、他端部（４０ｂ）が前記可動スリーブ（４５）に設けられた係止部（４８）に係止されたねじりコイルばね（４０Ａ）と、を備え、
   前記可動スリーブ（４５）と前記筒状連結体（３５）との前記嵌挿する部分に、回動規制手段（５０、３７Ａ）が設けられていることを特徴とする携帯型刈払機。

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