遠心クラッチの小型軽量化したクラッチドラム

专利摘要:
本発明は、内燃機関１用遠心クラッチ４の一部であるクラッチドラム７を提供する。遠心クラッチ４は、エンジン速度が高速時にクランクシャフト２の回転運動を伝達し、エンジン速度が低速時にクラッチを切るように構成される。クラッチドラム７は、エンジン速度が高速時に駆動ディスク５の重り付きアームによってその内側に係合されるように構成される厚さＢの周縁部と、ドラムハブ１３と周縁部８とを接合する厚さＡの端部と、を備えており、厚さＡは厚さＢより小さい。
公开号:JP2011509377A
申请号:JP2010539346
申请日:2007-12-21
公开日:2011-03-24
发明作者:エングルンド，トマス；マルティンソン，ペル
申请人:フスクバルナ アクティエボラーグ；
IPC主号:F16D43-14

专利说明:

[0001] 本発明は、内燃機関用遠心クラッチの一部であるクラッチドラムに関し、遠心クラッチは、エンジン速度が高速時にクランクシャフトの回転運動を伝達し、エンジン速度が低速時にクラッチを切るように構成され、クラッチドラムは、エンジン速度が高速時に駆動ディスクの重り付きアームによってその内側に係合されるように構成される厚さＢの周縁部と、ドラムハブと周縁部とを接合する厚さＡの端部と、を備える。]
背景技術

[0002] たいていの手持ちサイズの電動工具では、駆動エンジンと実際の工具との間に遠心クラッチが配置される。これは、エンジンが内燃機関である場合である。エンジン速度が低速時には、遠心クラッチは切られて工具は動かない。工具の被駆動部分、例えば鋸チェーンが作動させられる時、エンジンの毎分回転数（ｒｐｍ）が増大し、この増大が、遠心クラッチの可動部材に作用する遠心力を増大させ、クラッチの係合が生じる。]
[0003] 典型的に、こうした遠心クラッチは、ハブを介してクランクシャフトに固定的に連結される駆動ディスクを有し、前記駆動ディスクは、重り付きアーム又は重り付きシューを有する。遠心クラッチは、駆動ディスクを囲むカップ形状のクラッチドラムをさらに備える。クラッチドラムは、ドラムハブに固定的に連結され、ドラムハブが今度は、駆動される道具又は工具に動力を伝達するように連結される。エンジン速度が高速時にカップ形状のクラッチドラムに駆動ディスクの重り付きアームが係合して、回転運動が前記ドラムハブを介して工具又は道具に伝達されることが可能である。]
発明が解決しようとする課題

[0004] 手持ちサイズの電動工具の重量は、操作者が作業中に工具を持ち運ぶ際の最重要な関心事である。従って、１ｇ単位で軽量化され得ることが重要である。また、工具の操作性の向上やさらなる軽量化のために工具のサイズは非常に重要である。従って、これらの工具は小型軽量の２サイクルエンジンによって典型的に駆動される。]
[0005] 典型的に、クラッチドラムは、約１．８ｍｍの厚さの金属薄板を絞り成形することによって形成される。エンジン速度の最大時に重り付きアームから周縁部に作用する荷重に周縁部が耐えることができるように、この厚さが用いられる。]
[0006] チェーンソーでは、クラッチドラムの最小幅は、ブレーキバンドに接する周縁部の外側円筒状領域に必要な最小幅により限定される。一般的に、チェーンブレーキの作動時、クラッチドラム及び、その結果としてチェーンも同様に、摩擦を通じて瞬時に止めることができるように、ブレーキバンドはクラッチドラムの周縁部周りに固定されずに巻き付けられる。]
[0007] 前述のクラッチドラムの不利な点はその相当に大きな重量及びその広い幅にある。]
課題を解決するための手段

[0008] 本発明の目的は、縮減された幅及び重量を有するクラッチドラムを提供することである。]
[0009] 本発明の他の目的は、縮減された幅を有するクラッチドラムをうまく利用して、縮減された幅及び重量を有する手持ちサイズの電動工具を提供することである。]
[0010] 本発明の目的はまた、クランクシャフトシステムの共振周波数から大きく離れて作動する手持ちサイズの電動工具を提供することである。]
[0011] これらの目的は、端部の厚さＡが周縁部の厚さＢより小さいといった冒頭に説明された形式のクラッチドラムによって達成される。]
発明の効果

[0012] 厚さＡを減少することは、クラッチドラム及び遠心クラッチの総幅を減少させることが可能であることを意味している。その結果、遠心クラッチの重量を減少させることが可能で、手持ちサイズの電動工具の総幅及び総重量を同様に減少させることが可能である。これは、軽量で多用途の操作しやすい手持ちサイズの電動工具であることを意味している。また、遠心クラッチの幅の減少は、クランクシャフトの一層の短尺化を可能にし、このクランクシャフトの短尺化は、クランクシャフトシステムの共振周波数が移動させられて動作周波数から離れることを意味している。さらに具体的には共振周波数が高くなる方にずれる。さらに、遠心クラッチの幅の減少は、クランクシャフトの重心に向かって遠心クラッチの重心を移動させることを可能にし、そのことは、クランクシャフトシステムの共振周波数を高くすることもまた意味している。さらに、遠心クラッチの軽量化もまた共振周波数を高めることに貢献する。共振周波数から大きく離れた周波数で作動することは、振動の低減、騒音の低減及び製品寿命の延長を意味するから、手持ちサイズの電動工具にとって非常に有益である。]
図面の簡単な説明

[0013] 内燃機関１及び遠心クラッチ４の断面図である。
本発明の好適な実施形態に係るクラッチドラム７の断面図である。
本発明の第２の好適な実施形態に係るクラッチドラム７の断面図である。
本発明の第３の好適な実施形態に係るクラッチドラム７の断面図である。
クラッチドラム７の端部９を示す。]
実施例

[0014] 図１は、遠心クラッチ４に連結されるクランクシャフト２を有する内燃機関１の断面図である。遠心クラッチ４は、ハブ６を介してクランクシャフト２に固定的に連結される駆動ディスク５を有し、前記駆動ディスク５は重り付きアーム又は重り付きシューを有している。遠心クラッチ４は、駆動ディスク５を囲むカップ形状のクラッチドラム７をさらに備えている。クラッチドラム７は、クランクシャフト２の中心軸線３に沿って中心軸線を有するように配置される円筒状の周縁部８と、前記クラッチドラム７の底部を形成する端部９とをさらに備えている。端部９は、その中心でドラムハブ１３に固定的に連結され、ドラムハブ１３は、クランクシャフト２回りに回転自在にクランクシャフト２に装着され、針状ころ軸受１４又は玉軸受で支持されている。代わりに、ドラムハブ１３は、例えばスプライン継手によって出力軸に固定的に装着されるように構成されてもよい。これはたいてい刈り込み機の場合である。ドラムハブ１３はさらに、鋸チェーンを駆動するための駆動スプロケット１５（図２）に連結されることが可能で、前記駆動スプロケット１５（図２）は例えばリムスプロケットであってもよく、リムスプロケットは、横向きに置換可能であって、例えばスプラインでドラムハブ１３に動力を伝達するようにドラムハブ１３に連結される。代わりに、駆動スプロケット１５（図２）は、例えばスプールスプロケットであってもよく、これは、ドラムハブ１３が鋸チェーンにきつく直接的に連結され、ドラムハブ１３及び鋸チェーンの間にその他の伝達手段が配置されないことを意味している。好適には、ドラムハブ１３とスプールスプロケットとは一部品で鋳造される。代わりに、ドラムハブ１３は、切断ソー用ベルトを駆動することを目的としたベルトプーリに連結されてもよい。エンジン速度が高速時には、駆動ディスク５の重り付きアーム又は重り付きシューは、遠心力によって周縁部８の内側に係合する程度まで半径方向外側に押しやられ、その結果、駆動ディスク５の回転運動が、クラッチドラム７及びドラムハブ１３を介して駆動スプロケット１５及び鋸チェーンに伝達されることを可能にし、又は、切断ソーのベルトプーリを駆動することを可能にする。刈り込み機では、クラッチドラム１３は刈り込み機の出力軸を駆動する。周縁部８の外側面周りにはブレーキバンド１２が固定されずに巻き付けられることが可能であり、その結果、例えば作動時に摩擦によってクラッチドラム７を、その結果として鋸チェーンを停止させることができる。周縁部８が端部９に交わる箇所の半径は非常に小さくされることから、周縁部８の半径方向外側面のほぼ全幅がブレーキバンド１２との接触面として使用されることが可能である。これは、ブレーキ効率をなおも維持しつつ、従来例に比べて周縁部８の幅を狭めることを可能にする。従来型のクラッチドラム７に対する周縁部８の幅及び端部９の厚さの減少は、クラッチドラム７及び遠心クラッチ４の重量の減少を意味し、クランクシャフト２の重量の減少、場合によってはクランクシャフトの軸受の重量の減少も可能にする。さらに、これは、軽量で多用途の取り扱いやすい手持ちサイズの電動工具の実現を可能にする。] 図１ 図２
[0015] 図２は、本発明の好適な実施形態に係る遠心クラッチ４のクラッチドラム７、ドラムハブ１３及び駆動スプロケット１５を示している。クラッチドラム７は、図１を参照して説明されたクラッチドラム７に類似しており、端部９及び周縁部８を備えている。絞り成形又は折り曲げなどの追加の作業が周縁部８の金属薄板に実施された結果、１つ目の半径方向外側層及び２番目の半径方向内側層の２層から構成される周縁部８が形成されている。クラッチドラム７の金属薄板は１．０ｍｍの厚さを有し、このことは、周縁部８が２．０ｍｍの総厚を有するとともに端部９が１．０ｍｍの厚さを有することを示している。端部９の厚さは、従来の端部の厚さのおよそ半分であるにも関わらず、十分であることが証明された。端部９の厚さは、実際のところ、例えば旋盤での旋削による機械加工によって例えばさらに０．２ｍｍの減少が可能であり、それでもなお十分である。厚さの薄い金属薄板が本実施形態で使用され得ることから、材料コストは低減されることが可能である。] 図１ 図２
[0016] 図３は、本発明の好適な第２実施形態に係る遠心クラッチ４のクラッチドラム７及びドラムハブ１３を示す。図２を参照して説明された実施形態と同様に、クラッチドラム７は端部９及び周縁部８を備えているが、前記周縁部８は、金属薄板の第１層と、この第１層を囲む円筒状リング１０の第２層とから構成されており、その結果、２つの層を有する周縁部８が形成されている。この２つの層は、例えばはんだ付けによって恒久的に相互に固定されている。クラッチドラム７の金属薄板は０．８ｍｍの厚さを有し、リングは１．０ｍｍの厚さを有し、このことは、周縁部８が１．８ｍｍの総厚を有するとともに端部９が０．８ｍｍの厚さを有することを示している。端部９の厚さが、従来の端部９の厚さのおよそ半分の厚さであるにも関わらず、十分であることが証明された。] 図２ 図３
[0017] 図４は、本発明の好適な第３実施形態に係る遠心クラッチ４のクラッチドラム７及びドラムハブ１３を示し、クラッチドラム７が１．８ｍｍの厚さの金属薄板から絞り成形され、端部９の厚さが、例えば旋盤での旋削による機械加工によって薄くされた点を除いて、図２及び図３を参照して説明された実施形態に類似している。] 図２ 図３ 図４
[0018] 図５は、重量を節減する複数の空洞１１を有するクラッチドラム７の端部９を示す。] 図５

权利要求:

請求項1
例えばチェーンソー、刈り込み機、生垣刈り込み機、又は、切断機のような手持ちサイズの電動工具の内燃機関（１）用遠心クラッチ（４）の一部であるクラッチドラム（７）であり、前記遠心クラッチ（４）は、エンジン速度が高速時にクランクシャフト（２）の回転運動を伝達するとともにエンジン速度が低速時にクラッチを切るように構成され、該クラッチドラム（７）は、エンジン速度が高速時に駆動ディスク（５）の重り付きアームによってその内側に係合されるように構成される厚さＢの周縁部（８）と、前記周縁部（８）とドラムハブ（１３）とを接合する厚さＡの端部（９）と、を備え、厚さＡは厚さＢより小さいことを特徴とするクラッチドラム（７）。
請求項2
Ａは、Ｂの０．９倍より小さく、好適にはＢの０．８倍より小さい請求項１に記載のクラッチドラム（７）。
請求項3
Ａは、Ｂの０．７倍より小さく、好適にはＢの０．６倍より小さい請求項１に記載のクラッチドラム（７）。
請求項4
ＡはＢの０．５倍より小さい請求項１に記載のクラッチドラム（７）。
請求項5
金属薄板のブランクの絞り成形によって形成された請求項１〜４のいずれか１項に記載のクラッチドラム（７）。
請求項6
前記端部（９）が前記周縁部（８）に交わる位置における外側半径は、Ｂの０．８倍より小さく、好適にはＢの０．５倍より小さい請求項１〜５のいずれか１項に記載のクラッチドラム（７）。
請求項7
前記端部（９）が前記周縁部（８）に交わる位置における外側半径は、Ａの０．８倍より小さく、好適にはＡの０．５倍より小さい請求項１〜６のいずれか１項に記載のクラッチドラム（７）。
請求項8
複数の孔又は空洞が前記端部（９）に形成される請求項１〜７のいずれか１項に記載のクラッチドラム（７）。
請求項9
絞り成形又は折り曲げを含む追加の作業が前記周縁部（８）の金属薄板に実施された結果、前記金属薄板から、１つ目の半径方向外側層と２番目の半径方向内側層とから少なくとも部分的に２層で構成される周縁部（８）を形成する請求項５〜８のいずれか１項に記載のクラッチドラム（７）。
請求項10
前記周縁部（８）は、前記半径方向外側層が前記半径方向内側層より厚くなるように構成される請求項９に記載のクラッチドラム（７）。
請求項11
前記周縁部（８）周りに円筒状リング（１０）が固定的に嵌着されて、金属薄板層と円筒状リング（１０）とから構成される周縁部（８）が形成され、前記金属薄板層及び前記円筒状リング（１０）は恒久的に接合される請求項１〜８のいずれか１項に記載のクラッチドラム（７）。
請求項12
前記周縁部（８）は、前記金属薄板及び前記円筒状リング（１０）がはんだ付けによって恒久的に接合されるように構成される請求項１１に記載のクラッチドラム（７）。
請求項13
例えば旋盤での旋削のような機械加工によって前記端部（９）の厚さが減少される請求項１〜１２のいずれか１項に記載のクラッチドラム（７）。
請求項14
例えば旋盤での旋削のような機械加工によって前記周縁部（８）の厚さが減少される請求項１〜１０のいずれか１項に記載のクラッチドラム（７）。
請求項15
前記ドラムハブ（１３）は、前記クランクシャフト（２）、例えば少なくとも１つの針状ころ軸受に回転自在に装着されるように構成される請求項１〜１４のいずれか１項に記載のクラッチドラム（７）。
請求項16
前記ドラムハブ（１３）は、チェーンソーの鋸チェーンを駆動することを目的とした駆動スプロケット（１５）を備える請求項１５に記載のクラッチドラム（７）。
請求項17
前記ドラムハブ（１３）は、切断機のベルトを駆動することを目的としたベルトプーリを備える請求項１５に記載のクラッチドラム（７）。
請求項18
前記ドラムハブ（１３）は、例えばスプライン継手によって出力軸上に固定的に装着されるように構成される請求項１〜１４のいずれか１項に記載のクラッチドラム（７）。
請求項19
請求項１〜１８のいずれか１項に記載のクラッチドラム（７）を備える遠心クラッチ（４）。
請求項20
少なくとも１つのばねで保持される重り付きアームを有する駆動ディスク（５）であって、高速のエンジン速度で当該駆動ディスク（５）が回転する時に遠心力によって前記重り付きアームを外側に押しやる駆動ディスク（５）と、前記クランクシャフト（２）と前記駆動ディスク（５）とを固定的に接合するハブ（６）と、前記クラッチドラム（７）に固定的に連結されて、中心軸（３）回りに回転自在であるようにシャフトに装着されるドラムハブ（１３）と、を備える請求項１９に記載の遠心クラッチ（４）。
請求項21
請求項１９又は２０に記載の遠心クラッチ（４）を備える内燃機関（１）。
請求項22
請求項２１に記載の内燃機関（１）によって駆動される手持ちサイズの電動工具。
請求項23
請求項１６に記載の前記クラッチドラム（７）を備える遠心クラッチ（４）を有する内燃機関（１）によって駆動されるチェーンソー。
請求項24
請求項１８に記載の前記クラッチドラム（７）を備える遠心クラッチ（４）を有する内燃機関（１）によって駆動される刈り込み機又はブラシ切断機。
請求項25
請求項１７に記載のクラッチドラム（７）を備える遠心クラッチ（４）を有する内燃機関（１）によって駆動される切断ソー。