JP4566062B2

JP4566062B2 - 刈払機

Info

Publication number: JP4566062B2
Application number: JP2005136496A
Authority: JP
Inventors: 敏行鈴木; 賢一吉田
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2025-05-09
Also published as: JP2006311828A

Description

本発明はエンジンと電動モータのいずれをも動力源としてカッターを駆動し得るようにした刈払機に関する。

田畑の畦道の雑草、山林などの下草や牧草などを刈り取るために草刈機とも言われる刈払機が使用されている。刈払機には、操作アームの先端にカッターを取り付け、後端に動力源を取り付けるようにしたアーム連結タイプと、動力源の出力軸に直接カッターを取り付けるようにした直動タイプとがあり、動力源としてはエンジンを使用する場合と電動モータを使用する場合とがある。

電動モータを動力源とする刈払機としては、例えば特許文献１に記載されるように、操作アームの先端に電動モータを装着し、電動モータのシャフトにカッターを直接取り付けるようにした直動タイプが多い。また、エンジンを動力源とする刈払機としては、例えば特許文献２に記載されるように、操作アームの先端側にカッターを配置し他端側にエンジンを配置するようにしたアーム連結タイプが多い。

操作アームの先端側にカッターを取り付け、他端側にエンジンを取り付けるようにしたアーム連結タイプには、エンジンを背負い架台に搭載するようにした背負い式、操作アームに取り付けられたループ状のベルトを肩に掛けるようにした肩掛け式、および操作アームに取り付けられたハンドルを手に持って操作するようにしたハンドル式等があり、ハンドルにはループハンドルと両手ハンドルがある。
実開平５−２６２０号公報特開２００４−８０５４号公報

電動モータを動力源とする刈払機には、電源コネクタを商用電源端子に接続して使用される電源接続式と、バッテリを搭載するバッテリ搭載式とがあり、電源接続式のものでは使用場所から比較的近い箇所に商用電源端子が存在する場合に使用することができるが、電源端子が存在しない場所ではそのまま使用することができず、使用するには発電機が必要となる。一方、バッテリ搭載式の刈払機ではバッテリ容量に限りがあるので、バッテリを交換あるいは充電する作業が必要である。これに対し、エンジンを動力源とする刈払機は、使用場所から比較的近い箇所に商用電源端子が存在しない場合にも使用することができ、また、燃料を補充することにより長時間作業することができるという利点があるが、作業時のエンジン騒音がモータ駆動の場合よりも大きくなる。

このように、電動モータ式の刈払機は、大きな騒音を発生することはないが、商用電源を使用する場合には使用場所が制限され、バッテリを使用する場合にはこれを交換または充電する作業が必要となる。

本発明の目的は、電動モータを駆動するバッテリの充電作業を容易にすることにある。

本発明の刈払機は、一端にカッターが連結され他端に従動側連結部を有する従動軸が回転自在に装着される刈払機本体と、前記従動側連結部に連結される駆動側連結部を出力軸に備え、前記刈払機本体に着脱自在に装着されて前記カッターを駆動する電動モータと、前記刈払機本体に設けられ、前記駆動側連結部が組み込まれたモータ出力側ジョイントが着脱自在に装着される従動側ジョイントと、前記従動側ジョイントに装着され、前記モータ出力側ジョイントを前記従動側ジョイントに締結する締結部材と、前記電動モータのモータケースの外周部に前記出力軸と平行に延びて形成される係止部と、前記係止部にスライド式に係合して前記電動モータの外周部に着脱自在に装着され、前記電動モータを駆動するバッテリとを有し、前記バッテリは前記出力軸の軸方向に垂直な断面が略Ｖ字形に形成され、前記モータケースの外周部に沿うとともに前記モータケースの全長内に位置し、且つ、前記電動モータの出力軸と前記カッターの軸心とを通る面を挟んだ左右対称となって前記モータケースに装着されることを特徴とする。

本発明の刈払機は、長手方向中央部に作業者により把持されるハンドルが設けられた中空棒からなる操作アームにより前記刈払機本体を形成することを特徴とする。

本発明によれば、電動モータを駆動するバッテリを電動モータの外周部に出力軸の軸方向に沿ってスライド式に着脱自在に装着するようにしたので、バッテリを電動モータから取り外して単体で充電することができ、バッテリの充電作業を容易にすることができる。また、バッテリは電動モータの外周部に装着されるので、バッテリが装着されても電動モータの重心位置は従動軸に対して軸方向へ変化せず、これにより刈払機の操作性を高めることができる。バッテリを電動モータの外周部に沿う断面略Ｖ字形に形成すると、バッテリの重心位置を電動モータの重心位置に近づけて刈払機の操作性をさらに高めることができる。

刈払機本体をハンドルが設けられた操作アームとすることにより、作業者が操作アームを手動操作して刈り取り作業を行うことができる。刈払機としては、背負い式または肩掛け式とすることもできる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である刈払機を示す斜視図であり、図１（Ａ）は刈払機本体にエンジンを装着した状態を示し、図１（Ｂ）は刈払機本体に電動モータを装着した状態を示す。図２は図１（Ａ）に示す刈払機の一部を示す拡大断面図であり、図３は図１（Ｂ）に示す刈払機の一部を示す拡大断面図である。

図１に示す刈払機はアーム連結タイプであり、刈払機本体としての操作アーム１０を有し、操作アーム１０は中空棒状の部材により構成されており、内部には図２、図３に示すように従動軸１１が回転自在に装着されている。操作アーム１０の先端にはホルダ１２が取り付けられ、このホルダ１２には外周面に多数の鋸刃状の刃部が形成された円板状の金属製のカッター１３が回転自在に取り付けられており、カッター１３は従動軸１１の先端に傘歯車対（図示省略）を介して連結されている。操作アーム１０の先端部にはカッター１３の一部を覆うようにカバー１４が取り付けられ、作業の安全が図られている。なお、カッター１３としては、図示する円板状の金属製のものに代えて、回転中心から放射状に延びる複数本の紐からなるカッターを用いるようにしても良い。

操作アーム１０の長手方向中央部分には２つのハンドル１５が取り付けられており、作業者はハンドル１５を両手で把持することにより、草の刈り取り作業を行うことができる。なお、図示する場合には操作アーム１０に２つのハンドル１５を取り付けることにより刈払機は両手ハンドル式となっているが、これに代えてループハンドル式としても良く、操作アーム１０にループ状の肩掛け用のベルトを取り付けて刈払機を肩掛け式としても良い。

操作アーム１０の後端には刈払機側のジョイントつまり従動側ジョイント１６が取り付けられており、操作アーム１０は従動側ジョイント１６の部分で、図１（Ａ）に示すようにエンジン１７と、図１（Ｂ）に示すように電動モータ１８とのいずれもが選択的に着脱自在に装着されるようになっている。

図４（Ａ）はエンジンの詳細を示す正面図であり、図４（Ｂ）は同図（Ａ）に示すエンジンの側面図であり、図５（Ａ）は電動モータの詳細を示す正面図であり、図５（Ｂ）は同図（Ａ）に示す電動モータの側面図である。また、図６は図５に示す電動モータへのバッテリの装着手順を示す説明図である。

図４に示すように、エンジン１７としては４サイクルの単気筒ガソリンエンジンが用いられ、エンジンカバー２１内には図２に示すクランク軸からなるエンジン出力軸２２を回転自在に支持するクランクケース、およびクランクケースに取り付けられピストンが往復動自在に装着されるシリンダ等のエンジン構成部材（図示省略）が組み込まれており、燃料タンク２３内のガソリンを燃料としてエンジン出力軸２２が回転駆動される。図２に示すように、出力軸２２には冷却ファン２４が取り付けられており、エンジン１７が作動するとエンジン１７を冷却する冷却風が発生する。出力軸２２を手動で回転させてエンジンを始動させるためにリコイルスタータが設けられており、図４（Ｂ）に示すようにリコイルノブ２５を引っ張ることによりエンジン１７を始動させることができる。

一方、図５に示すように、電動モータ１８は略六角柱形状のモータケース２６を有し、このモータケース２６には図３に示すアマチュアシャフトからなるモータ出力軸２７が回転自在に支持され、モータケース２６内にはモータ出力軸２７に固定されるアーマチュアやアーマチュアに対向するマグネット等のモータ構成部材（図示省略）が組み込まれている。また、電動モータ１８の外周部にはバッテリ２８が装着されており、このバッテリ２８は例えばリチウムイオン電池などの充電式となっており、電動モータ１８はこのバッテリ２８から供給される電力により駆動される。

図５に示すように、バッテリ２８はモータケース２６の外周部に沿うように、軸方向に垂直な断面が略Ｖ字形に形成されており、バッテリ２８の内側の側面２８ａはモータケース２６の３つの下面に対向し、外側の側面２８ｂはモータケース２６の両側面に連なるように形成されている。図６に示すように、バッテリ２８のＶ字形の両先端部分つまり内側の側面２８ａと外側の側面２８ｂとの境界部分には、軸方向に延びる係合溝２８ｃが形成されており、これらの係合溝２８ｃに係合する係止部としての一対のレール部２６ａがモータケース２６の両側面の下端部に出力軸２７と平行に延びて形成されている。モータケース２６のレール部２６ａにバッテリ２８の係合溝２８ｃを係合させて係合溝２８ｃの端部に形成されたストッパ３１がレール部２６ａの端部に当接するまでバッテリ２８を電動モータ１８に対して軸方向にスライドさせると、バッテリ２８は電動モータ１８の外周部に装着される。バッテリ２８が電動モータ１８に装着されると、電動モータ１８に設けられた電源端子（図示省略）にバッテリ２８の給電端子（図示省略）が接続されてバッテリ２８から電動モータ１８に駆動電流が供給される。また、バッテリ２８を装着時とは逆方向にスライドさせることにより、電動モータ１８からバッテリ２８を取り外すことができる。このように、バッテリ２８は電動モータ１８の外周部にスライド式に着脱自在に装着され、バッテリ２８を充電する際にはバッテリ２８は電動モータ１８から取り外されて図示しない充電器により充電される。

このように、この刈払機では、電動モータ１８を駆動するバッテリ２８を電動モータ１８の外周部に着脱自在に装着するようにしたので、電動モータ１８からバッテリ２８を取り外して充電することができ、バッテリ２８の充電作業を容易にすることができる。また、電動モータ１８の外周部に出力軸２７の軸方向に沿ってスライド式にバッテリ２８を装着するようにしたので、バッテリ２８が装着されても電動モータ１８の重心位置は従動軸１１に対して軸方向へ変化せず、刈払機の操作性を高めることができる。さらに、バッテリ２８を電動モータ１８の外周部に沿う断面略Ｖ字形に形成したので、バッテリ２８の重心位置と電動モータ１８の重心位置とを径方向に近づけて刈払機の操作性をさらに高めることができる。

図７（Ａ）は従動側ジョイントの詳細を示す正面図であり、図７（Ｂ）は同図（Ａ）に示す従動側ジョイントの側面図である。図７に示すように、従動側ジョイント１６は操作アーム１０よりも大径のカップ状に形成され、操作アーム１０の後端部に固定されており、その開口端には正方形状のフランジ部１６ａが設けられている。フランジ部１６ａの４隅には、それぞれ取付孔１６ｂが形成されており、これらの取付孔１６ｂには締結部材としてのボルト３２が装着つまり挿通されるようになっている。また、図７（Ａ）に示すように、従動側ジョイント１６の内部には従動側連結部としてのクラッチドラム３３が組み込まれており、図２に示すように、このクラッチドラム３３は従動軸１１に固定され、クラッチドラム３３が回転すると従動軸１１も回転する。

図４（Ａ）に示すように、エンジンカバー２１にはエンジン出力側ジョイント３４が設けられ、エンジン出力側ジョイント３４には４つのねじ孔３４ａが形成されており、従動側ジョイント１６はフランジ部１６ａに装着されたボルト３２がこれらのねじ孔３４ａにねじ結合されることにより、エンジン出力側ジョイント３４に締結される。また、エンジン出力軸２２の先端部には駆動側連結部としての一対のクラッチシュー３５が設けられ、これらのクラッチシュー３５はエンジン出力側ジョイント３４に組み込まれており、図２に示すように、従動側ジョイント１６がエンジン出力側ジョイント３４に締結されたときには、これらのクラッチシュー３５がクラッチドラム３３に組み付けられて従動軸１１とエンジン出力軸２２との間に遠心クラッチ３６が構成される。

図８は図２における横断面図であり、エンジン出力側ジョイント３４にはエンジン出力軸２２に固定される円盤状の回転板３７が設けられ、クラッチシュー３５は回転板３７にピン３８により揺動自在に装着されており、それぞれのクラッチシュー３５の間には引っ張りコイルばね４１が装着され、この引っ張りコイルばね４１によりクラッチシュー３５には摩擦接触部３５ａがクラッチドラム３３の内周面から離れる方向のばね力が加えられている。エンジン１７の回転数が上昇すると、クラッチシュー３５は遠心力により引っ張りコイルばね４１のばね力に抗して拡開し、クラッチドラム３３の内周面に押し付けられてクラッチドラム３３と連結される。これにより、エンジン出力軸２２は遠心クラッチ３６を介して従動軸１１と直結状態とされる。リコイルノブ２５を引っ張ってエンジン１７を始動させるときには、遠心クラッチ３６が開放状態となっているので、リコイルノブ２５には大きな抵抗力が加わることなく、容易にエンジン１７を始動させることができる。

このように、操作アーム１０に設けられる従動側ジョイント１６をエンジン１７に設けられるエンジン出力側ジョイント３４に締結すると、図１（Ａ）に示すように刈払機本体としての操作アーム１０にエンジン１７を装着することができる。また、従動側ジョイント１６をエンジン出力側ジョイント３４に締結すると、エンジン出力軸２２はクラッチドラム３３とクラッチシュー３５とを備えた遠心クラッチ３６を介して従動軸１１と連結されるので、刈払機はエンジン１７を動力源としてカッター１３を回転駆動して草を刈り取ることができる。

図５（Ａ）に示すように、モータケース２６にはモータ出力側ジョイント４２が設けられており、モータ出力側ジョイント４２には４つのねじ孔４２ａが形成されており、従動側ジョイント１６はフランジ部１６ａに装着されたボルト３２がねじ孔４２ａにねじ結合されることにより、モータ出力側ジョイント４２に締結される。また、モータ出力軸２７の先端部には駆動側連結部としての一対のクラッチシュー４３が設けられ、これらのクラッチシュー４３はモータ出力側ジョイント４２に組み込まれており、図３に示すように、従動側ジョイント１６がモータ出力側ジョイント４２に締結されたときには、これらのクラッチシュー４３がクラッチドラム３３に組み付けられて従動軸１１とモータ出力軸２７との間に遠心クラッチ４４が構成される。

モータ出力側ジョイント４２に設けられるクラッチシュー４３は、モータ出力軸２７に固定される回転板４５にピン（図示省略）により揺動自在に装着され、それぞれのクラッチシュー４３の間には引っ張りコイルばね４６が装着され、この引っ張りコイルばね４６によりクラッチシュー４３には摩擦接触部４３ａがクラッチドラム３３の内周面から離れる方向のばね力が加えられている。電動モータ１８の回転数が上昇すると、クラッチシュー４３は遠心力により引っ張りコイルばね４６のばね力に抗して拡開し、クラッチドラム３３の内周面に押し付けられてクラッチドラム３３と連結される。これにより、モータ出力軸２７は遠心クラッチ４４を介して従動軸１１と直結状態とされる。カッター１３とカバー１４との間に草が絡まってバッテリ２８から駆動電流が供給された状態のまま電動モータ１８の回転数が低下したときには、クラッチドラム３３に対するクラッチシュー４３の係合が解除され、電動モータ１８に過電流が流れることが防止される。

このように、従動側ジョイント１６をモータ出力側ジョイント４２に締結すると、図１（Ｂ）に示すように刈払機本体としての操作アーム１０に電動モータ１８を装着することができる。また、従動側ジョイント１６をモータ出力側ジョイント４２に締結すると、モータ出力軸２７はクラッチドラム３３とクラッチシュー４３とを備えた遠心クラッチ４４を介して従動軸１１と連結されるので、刈払機は電動モータ１８を動力源としてカッター１３を回転駆動して草を刈り取ることができる。なお、図２、図３に示す符号４７はゴム製のシール部材である。

このような構成により、本発明の刈払機は、１つの操作アーム１０に対して、エンジン１７と電動モータ１８のいずれをも作業者が選択的に装着することができるので、刈払機本体つまり操作アーム１０と、それぞれアタッチメントとしてのエンジン１７と電動モータ１８とを用意しておくことにより、刈り取り作業の使用環境に応じて刈払機をエンジン駆動式とモータ駆動式とのいずれとしても使用することができる。例えば、静粛性が要求されない場所ではエンジン１７を駆動源として刈り取り作業を行うことができ、静粛性が要求される場所では電動モータ１８を駆動源として刈り取り作業を行うことができ、使用者は使用環境に応じて駆動源を選択することができる。また、操作アーム１０とエンジン１７とをセットとして購入した使用者は、付加的に電動モータ１８を購入することにより刈払機を電動式に切り換えることができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、特許文献１に記載されるように、操作アーム１０つまり操作桿の先端に駆動源とこれにより駆動されるカッターとを装着するようにした直動タイプの刈払機にもこの発明を適用することができ、その場合には操作アーム１０の先端に取り付けられたハウジングの中にエンジンと電動モータとを選択して装着することになる。さらに、走行台車に駆動源とカッターとを装着するようにしたタイプの刈払機に対しても同様にして、この発明を適用することができる。

また、締結部材としては図１に示す構造に限られず、従動側ジョイント１６をエンジン出力側ジョイント３４とモータ出力側ジョイント４２とのいずれにも選択的に締結することができるものであれば良い。例えば、従動側ジョイント１６に揺動自在に装着されるリンクの先端に爪部を有するレバーを揺動自在に装着し、レバーに設けられる爪部が係合する突起をエンジン出力側ジョイント３４やモータ出力側ジョイント４２に形成するようにしてもよい。また、従動側ジョイント１６の外側にスリーブを回転自在に装着し、スリーブの内周面に形成された雌ねじとねじ結合する雄ねじをエンジン出力側ジョイント３４やモータ出力側ジョイント４２に設けるようにしてもよい。

さらに、本実施の形態においては、従動側ジョイント１６をエンジン出力側ジョイント３４またはモータ出力側ジョイント４２に締結したときに遠心クラッチ３６，４４が構成されるようにしているが、これに限らず、例えば、エンジン出力側ジョイント３４とモータ出力側ジョイント４２に遠心クラッチを組み込むようにしても良い。また、従動側連結部と駆動側連結部との連結構造としては、遠心クラッチに限らず、例えば噛み合い式クラッチ等を用いるようにしてもよい。

本発明の一実施の形態である刈払機を示す斜視図であり、（Ａ）は刈払機本体にエンジンを装着した状態を示し、（Ｂ）は刈払機本体に電動モータを装着した状態を示す。図１（Ａ）に示す刈払機の一部を示す拡大断面図である。図１（Ｂ）に示す刈払機の一部を示す拡大断面図である。（Ａ）はエンジンの詳細を示す正面図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）に示すエンジンの側面図である。（Ａ）は電動モータの詳細を示す正面図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）に示す電動モータの側面図である。図５に示す電動モータへのバッテリの装着手順を示す説明図である。（Ａ）は従動側ジョイントの詳細を示す正面図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）に示す従動側ジョイントの側面図である。図２における横断面図である。

符号の説明

１０操作アーム（刈払機本体）
１１従動軸
１３カッター
１５ハンドル
１６従動側ジョイント
１７エンジン
１８電動モータ
２２エンジン出力軸
２６ａレール部（係止部）
２７モータ出力軸
２８バッテリ
３２ボルト（締結部材）
３３クラッチドラム（従動側連結部）
３４エンジン出力側ジョイント
３５クラッチシュー（駆動側連結部）
４２モータ出力側ジョイント
４３クラッチシュー（駆動側連結部）

Claims

一端にカッターが連結され他端に従動側連結部を有する従動軸が回転自在に装着される刈払機本体と、
前記従動側連結部に連結される駆動側連結部を出力軸に備え、前記刈払機本体に着脱自在に装着されて前記カッターを駆動する電動モータと、
前記刈払機本体に設けられ、前記駆動側連結部が組み込まれたモータ出力側ジョイントが着脱自在に装着される従動側ジョイントと、
前記従動側ジョイントに装着され、前記モータ出力側ジョイントを前記従動側ジョイントに締結する締結部材と、
前記電動モータのモータケースの外周部に前記出力軸と平行に延びて形成される係止部と、
前記係止部にスライド式に係合して前記電動モータの外周部に着脱自在に装着され、前記電動モータを駆動するバッテリとを有し、
前記バッテリは前記出力軸の軸方向に垂直な断面が略Ｖ字形に形成され、前記モータケースの外周部に沿うとともに前記モータケースの全長内に位置し、且つ、前記電動モータの出力軸と前記カッターの軸心とを通る面を挟んだ左右対称となって前記モータケースに装着されることを特徴とする刈払機。
請求項１記載の刈払機において、長手方向中央部に作業者により把持されるハンドルが設けられた中空棒からなる操作アームにより前記刈払機本体を形成することを特徴とする刈払機。