(57)【要約】【課題】  駆動機構部の冷却効率の向上に資するように改良された動力工具を提供する。【解決手段】  動力工具であって、先端工具５を駆動可能なエンジン１１１と、モータ１４１と、モータ１４１の内部を通過可能な冷却風を発生させるためのモータ冷却ファン２２３，２４３，２６１とを有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端工具を駆動可能なエンジンと、
モータと、
前記モータの内部を通過可能な冷却風を発生させるためのモータ冷却ファンと、を有することを特徴とする動力工具。
【請求項２】
請求項１に記載の動力工具であって、
前記エンジンと前記モータが前記先端工具を同時に駆動可能に構成されていることを特徴とする動力工具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の動力工具であって、
前記エンジンを通過する冷却風を発生させるためのエンジン冷却ファンを更に有し、
前記モータ冷却ファンと前記エンジン冷却ファンは一体に形成されていることを特徴とする動力工具。
【請求項４】
請求項３に記載の動力工具であって、
前記モータ冷却ファンと前記エンジン冷却ファンは、前記モータに取り付けられていることを特徴とする動力工具。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の動力工具であって、
前記モータは、ステータと、前記ステータの外側に設けられたロータと、を有し、
前記エンジン冷却ファンは、前記ロータの外周に設けられた遠心ファンであることを特徴とする動力工具。
【請求項６】
請求項５に記載の動力工具であって、
前記ロータは、前記エンジン冷却ファンの回転軸を兼用する構成であることを特徴とする動力工具。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか１項に記載の動力工具であって、
前記モータ冷却ファンと前記エンジン冷却ファンは、互いに異なるファンで構成されていることを特徴とする動力工具。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の動力工具であって、
当該動力工具の外部の空気を前記冷却風として当該動力工具の内部に取り入れる吸気口を有し、
前記モータ冷却ファンは、前記モータに対して前記吸気口とは反対側に配置された遠心ファンであることを特徴とする動力工具。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の動力工具であって、
当該動力工具の外部の空気を前記冷却風として当該動力工具の内部に取り入れる吸気口を有し、
前記モータ冷却ファンは、前記モータに対して前記吸気口側に配置された軸流ファンであることを特徴とする動力工具。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の動力工具であって、
前記エンジンのクランクシャフトと、前記モータの回転軸が同軸状に配置されていることを特徴とする動力工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンにより先端工具を回転駆動させて作業を行う動力工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２００２／１３２５６４号公報は、エンジンとモータを用いて先端工具を駆動するハイブリッド駆動方式の携帯型作業機の構成を開示している。国際公開第２００２／１３２５６４号公報に記載のハイブリッド駆動方式の携帯型作業機では、モータにより駆動される冷却ファンを備え、この冷却ファンで発生させた冷却風により先端工具を駆動するエンジン及びモータ等の内部機構を冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２００２／１３２５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、国際公開第２００２／１３２５６４号公報に記載の冷却方式では、内部機構に関する冷却が十分でなかった。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、駆動機構部の冷却効率の向上に資するように改良された動力工具を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するため、本発明に係る動力工具の好ましい形態は、先端工具を駆動可能なエンジンと、モータと、モータの内部を通過可能な冷却風を発生させるためのモータ冷却ファンと、を有する構成である。なお、本発明の「動力工具」としては、チェンソー、刈払機、草刈り機等、作業者が携帯して作業を行う動力工具を好適に包含する。また、本発明における「エンジン」は、２ストロークエンジン、４ストロークエンジンのいずれであってもよい。また、「モータ」としては、典型的には電動モータが用いられる。
【０００７】
本発明によれば、エンジンにより先端工具を駆動する動力工具において、冷却ファンにより発生した冷却風をモータの内部に通過させることで当該モータを冷却する構成としている。このため、発熱体としてのコイルが配置されているモータ内部に冷却風を積極的に作用させることが可能となり、モータの外部から冷却風を作用させて冷却する場合に比べて、冷却効率を向上することができる。
【０００８】
本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、エンジンとモータが先端工具を同時に駆動可能に構成されている。
【０００９】
この形態によれば、エンジンとモータにより先端工具を同時に駆動することが可能となる。すなわち、先端工具を駆動する動力源としてエンジンとモータを用いる駆動方式の動力工具が提供される。このため、大排気量のエンジンを必要とすることなく、動力工具の出力を向上することが可能になる。ここで、本発明における「先端工具を同時に駆動する」態様としては、エンジンとモータが常に同時に駆動する態様、一時的に同時に駆動する態様のいずれも包含する。
【００１０】
本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、エンジンを通過する冷却風を発生させるためのエンジン冷却ファンを更に有し、モータ冷却ファンとエンジン冷却ファンは一体に形成されている。なお、本発明における「一体に形成」とは、典型的にはモータ冷却ファンとエンジン冷却ファンが金型を用いて一体成形品として形成される態様がこれに該当するが、モータ冷却ファンとエンジン冷却ファンを別個に形成し、両者を、接着、溶着、嵌合などの周知の接合技術を用いて接合して一体化した態様を包含する概念である。
【００１１】
この形態によれば、モータ冷却ファンとエンジン冷却ファンが一体に形成された構成とすることにより、モータ冷却ファンとエンジン冷却ファンを一部材として取り扱うことが可能となり、例えば動力工具への組付け性の向上に有効となる。
【００１２】
本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、モータ冷却ファンとエンジン冷却ファンは、モータに取り付けられている。なお、「モータに取付けられる」態様としては、モータの構成部材のうちのロータのみならず、ロータと共に回転するモータ軸に取付ける態様をも包含する。
【００１３】
本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、モータは、ステータとステータの外側に設けられたロータとを有し、エンジン冷却ファンは、ロータの外周に設けられた遠心ファンである。この場合、ロータは、エンジン冷却ファンの回転軸を兼用する構成であることが好ましい。
【００１４】
この形態によれば、ロータがステータの外側に配置されたアウタロータ型のモータにおいて、ロータの外周に遠心ファンを設けることにより、軸方向に関してコンパクトな形状を得ることができる。
【００１５】
本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、モータ冷却ファンとエンジン冷却ファンは、互いに異なるファンで構成されている。なお、本発明における「互いに異なるファンで構成される」とは、ファンの種類、羽根の形状、角度、枚数、長さ等のうちのいずれかが異なることをいう。例えば、モータ冷却ファンを遠心ファン又は軸流ファンのいずれかで構成し、エンジン冷却ファンを遠心ファンで構成することができる。このような構成とすれば、遠心ファン又は軸流ファンを用いて、モータ内部に軸方向に沿って冷却風を効率的に流通させることが可能であるし、エンジンについては、遠心ファンを用いて冷却風を大量に流通させることが可能である。
【００１６】
本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、当該動力工具の外部の空気を冷却風として当該動力工具の内部に取り入れる吸気口を有し、モータ冷却ファンは、モータに対して吸気口とは反対側に配置された遠心ファンである。なお、遠心ファンでは、軸方向に吸い込まれた冷却風を遠心方向へと流動させる場合、シュラウドと呼ばれる壁状の或いは膜状の部材が必要になる。アウタロータ型モータのロータに遠心ファンを設ける構成の場合であれば、シュラウドについては、モータのステータの一部を利用して構成することが可能であるが、モータ以外の部材に設けても構わない。
【００１７】
この形態によれば、モータに対して吸気口の反対側に遠心ファンを配置する構成としたので、吸気口から吸い込まれて遠心ファンに向けて流れる冷却風の流れの中にモータが置かれることになり、当該モータの冷却を合理的に行うことができる。
【００１８】
本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、当該動力工具の外部の空気を冷却風として当該動力工具の内部に取り入れる吸気口を有し、モータ冷却ファンは、モータに対して吸気口側に配置された軸流ファンである。
【００１９】
この形態によれば、モータに対して吸気口側に軸流ファンを配置する構成であり、このため、軸流ファンにより吸気口から吸い込まれた冷却風をモータに向けて押し込むことが可能となり、当該モータの冷却を合理的に行うことができる。
【００２０】
本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、エンジンのクランクシャフトと、モータの回転軸が同軸状に配置されている。
【００２１】
この形態によれば、エンジン及びモータを含む駆動機構部のクランク軸方向に関するコンパクト化が可能となる。また、エンジンの駆動時において、モータをフライホイールとして機能させ、エンジンの回転動作の安定化に貢献することができる。この場合、エンジン冷却ファン及びモータ冷却ファンがモータによって駆動される構成であれば、それらファンの重量がフライホイールの一部として貢献する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、駆動機構部の冷却効率の向上に資するように改良された動力工具が提供されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る刈払機の全体構成を示す外観図である。
【図２】刈払機の駆動機構部の構成を示す断面図である。
【図３】電動モータ及び冷却ファンを示す拡大断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る冷却ファンを示す正面図である。
【図５】冷却ファンを前方から見た斜視図である。
【図６】冷却ファンを後方から見た斜視図である。
【図７】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】冷却ファンがアウタロータに組み付けられたアッセンブリを示す断面図である。
【図９】アッセンブリがクランクシャフトに組み付けられた状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る冷却ファンを示す分解斜視図である。
【図１１】組み付けられた状態の冷却ファンを後方から見た斜視図である。
【図１２】組み付けられた状態の冷却ファンを前方から見た斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（本発明の第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態につき、図１〜図４を参照しつつ説明する。本実施形態は、動力工具の一例として刈払機を用いて説明する。図１に示すように、刈払機１は、操作桿２と、操作桿２の一端部に取り付けられた動力ユニット３と、操作桿２の他端部に取り付けられたギアヘッド４と、ギアヘッド４に着脱可能に取り付けられる円盤状の刈刃５と、刈刃５の一部を覆うように操作桿２の他端部に取り付けられた安全カバー６と、操作桿２の中間部に取り付けられて操作桿２の延在方向と交差する方向に突出する略Ｕ形のハンドル７とを備えている。刈払機１は、作業者が操作桿２に着脱自在に装着される肩掛けバンド（便宜上図示を省略する）により肩掛けで保持した状態において、両手でハンドル７を把持し、刈刃５を回転させて被加工材としての草や小径木を刈払う作業工具である。この刈刃５が、本発明における「先端工具」に対応する。
【００２５】
なお、本実施形態では、便宜上、刈刃５側（図１の左手前）を、「前側」ないし「前方側」として規定し、動力ユニット３側（右手奥側）を、「後側」ないし「後方側」として規定する。
【００２６】
操作桿２は、中空長尺状のパイプ形状をしており、直線状に延びている。操作桿２の内部には、ドライブシャフト９（図２参照）が収容されている。ドライブシャフト９は、動力ユニット３の出力をギアヘッド４に伝達し、刈刃５を回転させる。ハンドル７には、スロットルレバー８が設けられ、このスロットルレバー８は、ケーブル８ａを介して動力ユニット３と接続されている。
【００２７】
なお、ギアヘッド４は、便宜上図示を省略するが、ドライブシャフト９に対して所定の傾斜角度で交差して斜め下方に延在する刈刃取付軸、ドライブシャフト９の回転を刈刃取付軸に伝達するための駆動側ギア及び被動側ギアを備え、刈刃取付軸に刈刃５が着脱可能に取り付けられる。
【００２８】
図２は動力ユニット３の構成を説明する図である。図２に示すように、動力ユニット３は、本体ハウジング１０１、バッテリ及びコントローラ収容部１３８及びリコイルスタータ１７１を備えている。本体ハウジング１０１は、動力ユニット３の外郭を構成している。バッテリ及びコントローラ収容部１３８は、本体ハウジング１０１の前側下部（図２の右側下部）に配置されている。リコイルスタータ１７１は、動力ユニット３の後側（図２の左側）に配置されている。
【００２９】
図２に示すように、本体ハウジング１０１には、駆動機構部１１０が収容されている。駆動機構部１１０は、エンジン１１１と電動モータ１４１を主体として構成されている。この駆動機構部１１０は、エンジン１１１の出力と電動モータ１４１の出力が、ドライブシャフト９を介してギアヘッド４に伝達されるように構成されている。これにより、ギアヘッド４が刈刃５を回転させるように構成されている。すなわち、刈払機１は、刈刃５を駆動する原動機として、エンジン１１１と電動モータ１４１との異なる２つの原動機を有するハイブリッド駆動式として構成される。
【００３０】
一方の原動機を構成するエンジン１１１は、レシプロ式エンジンであり、シリンダ１１３、ピストン１１５、点火プラグ１１７、クランクケース１１９、クランクシャフト１２３、連接ロッド１２５、マフラー（便宜上図示を省略する）、及びオイルパン１２６を主体として構成される。このエンジン１１１が、本発明における「エンジン」に対応する。
【００３１】
シリンダ１１３は、操作桿２の長軸方向と交差する方向に延在されている。ピストン１１５は、シリンダ１１３内に摺動可能に配置されている。点火プラグ１１７は、ピストン１１５の上方に位置するようにシリンダ１１３に配置されている。クランクケース１１９は、シリンダ１１３に連接し、シリンダ１１３の下方に配置されている。クランクシャフト１２３は、複数の軸受を介して回転自在に支持され、クランクケース１１９内に配置されている。連接ロッド１２５は、ピストン１１５とクランクシャフト１２３とを連接している。マフラーは、本体ハウジング１０１の後側に配置され、排気の排出方向が、刈払機１の後方となるように設定されている。オイルパン１２６は、クランクケース１１９に連接し、クランクケース１１９の下方に配置されている。なお、本体ハウジング１０１内のオイルパン１２６の下方には、エンジン１１１の燃料を蓄える燃料タンク１０９が配置されている。
【００３２】
クランクシャフト１２３は、ドライブシャフト９の軸線に沿って延在するように配置されている。クランクシャフト１２３の後方側（図２の左側）には、リコイルスタータ１７１が配置されている。一方、クランクシャフト１２３の前方側（図２の右側）には、他方の原動機を構成する電動モータ１４１が配置されている。
【００３３】
図２に示すように、電動モータ１４１は、エンジン１１１とドライブシャフト９との間に配置されている。動力の伝達経路で見た場合には、エンジン１１１、電動モータ１４１、ドライブシャフト９の順序で配置されている。図３には電動モータ１４１の詳細が示される。図３に示すように、電動モータ１４１は、アウタロータ型モータであり、ステータコア１４３、ステータコイル１４５、アウタロータ１４７、マグネット１４９を備えており、クランクシャフト１２３と同軸状に配置されている。この電動モータ１４１が、本発明における「モータ」に対応する。
【００３４】
ステータコア１４３は、磁性材料で形成された円盤状部材であり、鍔付きスリーブ１４３ａを介してシリンダ１１３及びクランクケース１１９の外面に固定されている。このステータコア１４３が、本発明における「ステータ」に対応する。ステータコイル１４５は、ステータコア１４３に巻かれており、通電されることによってステータコア１４３を励磁する。
【００３５】
アウタロータ１４７は、円筒状の周壁１４７ａと底壁１４７ｂと円形の筒部１４７ｃとを有するカップ状部材であり、周壁１４７ａがステータコア１４３の外周面に被さるように配置されている。このアウタロータ１４７が、本発明における「ロータ」に対応する。マグネット１４９は、周壁１４７ａの内周面に配置されてステータコア１４３の外周面に対向している。筒部１４７ｃは、底壁１４７ｂの中央部に形成されている。この筒部１４７ｃは、クランクシャフト１２３の前端部外面に嵌合されてキー結合されている。すなわち、電動モータ１４１のアウタロータ１４７がクランクシャフト１２３に結合されている。これにより、電動モータ１４１のアウタロータ１４７とクランクシャフト１２３が一体に回転するように構成されている。なお、アウタロータ１４７の筒部１４７ｃは、鍔付きスリーブ１４３ａに対しては、遊嵌状に挿入されている。
【００３６】
図３に示すように、アウタロータ１４７は、周方向に配置される複数の接続ロッド１５７を介して遠心クラッチ１５１に接続されている。これにより、アウタロータ１４７と遠心クラッチ１５１は、一体に回転するように構成されている。遠心クラッチ１５１は、遠心力によって外側に拡開するクラッチシュー１５３を有し、クラッチシュー１５３の外側にはカップ状のクラッチドラム１５５が配置されている。そして、遠心クラッチ１５１の回転数が所定の回転数を超えると、クラッチシュー１５３がクラッチドラム１５５の周壁内面に係合し、エンジン１１１及び電動モータ１４１の回転がクラッチドラム１５５に伝達されるように構成されている。
【００３７】
図２に示すように、クラッチドラム１５５とドライブシャフト９との間には中間軸１６１が配置されており、この中間軸１６１にクラッチドラム１５５が固定されている。中間軸１６１は、本体ハウジング１０１に軸受を介して回転可能に支持された筒状部材として構成され、その筒孔にドライブシャフト９が挿入されている。そして、中間軸１６１とドライブシャフト９は、スプライスプライン嵌合により或いはキー結合により一体に回転するように接続されている。すなわち、クラッチドラム１５５は、中間軸１６１及びドライブシャフト９を介してギアヘッド４に接続されている。これにより、エンジン１１１及び電動モータ１４１の出力がギアヘッド４に伝達され、刈刃５を回転させて所定の作業を行うように構成されている。なお、遠心クラッチ１５１は、電磁クラッチに変更可能である。
【００３８】
図２に示すように、エンジン１１１の後方、すなわち、エンジン１１１を挟んで電動モータ１４１の反対側には、エンジン１１１を始動するためのリコイルスタータ１７１が配置されている。リコイルスタータ１７１は、プーリ１７３、ロープ１７５、操作レバー１７７を主体として構成される。プーリ１７３は、クランクシャフト１２３にカップリング１７９を介して接続されている。ロープ１７５は、プーリ１７３に周回状に巻き付けられ、その端部に操作レバー１７７が接続されている。従って、操作レバー１７７によりロープ１７５を引き操作してプーリ１７３を介してクランクシャフト１２３を回転させることで、エンジン１１１を始動するように構成されている。なお、リコイルスタータ１７１は、プーリ１７３からクランクシャフト１２３への回転を伝達し、逆方向、すなわちクランクシャフト１２３からプーリ１７３への回転を伝達しないように構成されるが、その詳細については説明を省略する。
【００３９】
また、刈払機１には、図示しない始動スイッチが設けられており、始動スイッチが押されたときに電動モータ１４１をセルモータとして駆動させることで、エンジン１１１を始動できるように構成されている。すなわち、本実施形態では、リコイルスタータ１７１と始動スイッチのいずれを用いてもエンジン１１１が始動可能に構成されている。
【００４０】
ハンドル７には、便宜上図示を省略するが、駆動モード選択用の操作部材として、手動による切替操作が可能とされた駆動モード切替スイッチが配置されている。この駆動モード切替スイッチは、エンジン１１１と電動モータ１４１を同時に駆動する第１の駆動モードと、エンジン１１１のみを駆動する第２の駆動モードとの間で切替え可能に構成される。
【００４１】
ハンドル７に配置されたスロットルレバー８は、エンジン１１１への吸気（空気或いは混合気）の流入量を調整してエンジン１１１の出力（回転数）を調節するための操作部材であるが、電動モータ１４１の駆動・停止及び出力（回転数）を操作する操作部材を兼用している。
【００４２】
前記バッテリ及びコントローラ収容部１３８には、便宜上図示を省略するが、電源としてのバッテリパック及びコントローラが収容されている。コントローラは、エンジン１１１の点火時期等、エンジン１１１の駆動に関する制御を行う。コントローラは、第１の駆動モードが選択され、且つエンジン１１１が駆動された場合には、エンジン１１１については、スロットルレバー８の引き操作量に応じて点火時期等、エンジン１１１に関する所定の制御を行い、電動モータ１４１については、スロットルレバー８が引き操作されたときに駆動、引き操作が解除されたときに停止、引き操作量に応じて出力（回転数）を制御するように構成される。
【００４３】
また、第１の駆動モードの選択時において、刈刃５に作用する負荷の増大に伴いエンジン１１１の回転数が低下した場合には、コントローラは、エンジン１１１の回転数を増大させるように電動モータ１４１を駆動し、エンジン１１１による刈刃５の駆動をアシストする制御を行うように構成されている。すなわち、電動モータ１４１は、エンジン１１１が刈刃５を駆動する際の負荷を低減するようにコントローラによって制御される。一方、第２の駆動モードが選択され、且つエンジン１１１が駆動された場合には、コントローラは、スロットルレバー８の引き操作量に応じて点火時期等、エンジン１１１の駆動に関する所定の制御を行うように構成されている。
【００４４】
上記のように構成された刈払機１によれば、駆動モード切替スイッチを操作して第１の駆動モードを選択後、リコイルスタータ１７１によりエンジン１１１を始動するとともに、スロットルレバー８を引き操作すれば、エンジン１１１と電動モータ１４１が同時に駆動される。電動モータ１４１はエンジン１１１の出力をアシストする。クランクシャフト１２３の回転数が所定の回転数を超えると、遠心クラッチ１５１が作動してクランクシャフト１２３の回転が中間軸１６１へと伝達され、更にはドライブシャフト９及びギアヘッド４の刈刃取付軸を経由して刈刃５に伝達される。すなわち、エンジン１１１と電動モータ１４１を同時に駆動した場合には、エンジン１１１の出力及び電動モータ１４１の出力によって刈刃５を駆動することができる。
【００４５】
一方、第２の駆動モードを選択した場合には、スロットルレバー８を引き操作しても電動モータ１４１は駆動されない。従って、この場合は、エンジン１１１が始動されてクランクシャフト１２３が回転されると、電動モータ１４１のアウタロータ１４７は、クランクシャフト１２３の出力で回転されることになる。この状態で、スロットルレバー８が引き操作され、クランクシャフト１２３の回転数が所定の回転数を超えた場合には前記第１の駆動モードの場合と同様、遠心クラッチ１５１が作動して刈刃５を駆動することができる。
【００４６】
このように、本実施形態によれば、エンジン１１１と電動モータ１４１を同時に駆動できる構成としたので、大排気量のエンジン１１１を必要とすることなく、刈払機１の出力を向上することが可能になる。
【００４７】
また、本実施形態によれば、第１の駆動モードと、エンジン１１１のみを駆動する第２の駆動モードのいずれか一方を選択して刈刃５を駆動できる。このため、作業者は、例えば刈刃５に作用する負荷が異なる等の作業態様に応じて駆動モードを選択し、被加工材の刈取り作業を効率的に行うことが可能となる。
【００４８】
ところで、刈取り作業中において、エンジン１１１に作用する負荷が増大すると、エンジン１１１の回転数が低下して刈払機１の作業効率が低下することになる。しかるに、この形態によれば、エンジン１１１と電動モータ１４１を同時に駆動して刈刃５を駆動する駆動モードでは、電動モータ１４１は、エンジン１１１が刈刃５を駆動する際の負荷を低減するようにコントローラによって駆動制御されるので、エンジン１１１の負荷が増大した場合に、電動モータ１４１がエンジン１１１による刈刃５の駆動をアシストし、作業効率の低下を防止できる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、エンジン１１１のクランクシャフト１２３と、電動モータ１４１のアウタロータ１４７が同軸状に配置されている。このため、クランクシャフト１２３の軸方向に関するエンジン１１１及び電動モータ１４１のコンパクト化が可能となる。また、エンジンの駆動時において、モータをフライホイールとして機能させることが可能である。
【００５０】
また、本実施形態に係る刈払機１は、駆動機構部１１０としてのエンジン１１１及び電動モータ１４１を冷却するための冷却装置２２０を備えている。以下、冷却装置２２０につき、図２及び図３を参照しつつ説明する。本実施形態の冷却装置２２０は、空気の流れで冷却する空冷式であり、エンジン冷却用の第１冷却ファン２２１及びモータ冷却用の第２冷却ファン２２３を主体として構成される。第１冷却ファン２２１が、本発明における「エンジン冷却ファン」に対応し、第２冷却ファン２２３が、本発明における「モータ冷却ファン」に対応する。
【００５１】
図３に示すように、第１冷却ファン２２１と第２冷却ファン２２３は、電動モータ１４１のアウタロータ１４７と一体に形成されている。アウタロータ１４７の周壁１４７ａの外周後端部には、円形の仕切り板２２４が周壁１４７ａと一体に形成されており、この周壁１４７ａの外周において仕切り板２２４の前面側には第１冷却ファン２２１が設けられ、後面側には第２冷却ファン２２３が設けられている。
【００５２】
第１冷却ファン２２１は、アウタロータ１４７が兼用するファン本体部と、当該ファン本体部の外周に周方向に所定間隔で配列された複数の羽根２２１ａとを主体として構成され、アウタロータ１４７と共に羽根２２１ａが回転する際に生ずる遠心力によって遠心方向に送風する遠心ファンとして構成されている。同様に、第２冷却ファン２２３は、アウタロータ１４７が兼用するファン本体部と、当該ファン本体部に周方向に所定間隔で配列された複数の羽根２２３ａとを主体として構成され、アウタロータ１４７と共に羽根２２３ａが回転する際に生ずる遠心力によって遠心方向に送風する遠心ファンとして構成されている。そして、図３からわかるように、エンジン冷却用の第１冷却ファン２２１は、軸方向に関してその羽根２２１ａが第２冷却ファン２２３の羽根２２３ａよりも大きい（長い）大型ファンとして構成されている。
【００５３】
アウタロータ１４７の底壁１４７ｂには、周方向に所定間隔で複数の連通孔１４７ｄが形成されている。この連通孔１４７ｄは、電動モータ１４１の内部、具体的にはアウタロータ１４７とステータコア１４３との間の隙間を通って冷却風が軸方向に流れるようにするための通路を構成している。また、第２冷却ファン２２３の後方には、前述した鍔付きスリーブ１４３ａの鍔部１４３ｂが所定間隔を置いて羽根２２３ａと対向している。この鍔部１４３ｂは、電動モータ１４１の内部を前方から後方に向けて軸方向に流通した冷却風が羽根２２３ａの内径側から外径側に向かって方向転換させるように案内する手段、すなわちシュラウドを構成している。なお、このシュラウドについては、鍔付きスリーブ１４３ａの鍔部１４３ｂに限らず、ステータコア１４３、シリンダ１１３或いはクランクケース１１９に設けてもよい。
【００５４】
図２に示すように、冷却装置２２０は、本体ハウジング１０１の外部の空気を冷却風として内部へ取り入れるための二通りの吸気口２２５，２２７と、冷却後の冷却風を外部へ排出する１つの排気口２２９を有する。一方の吸気口２２５は、本体ハウジング１０１の前側下部、具体的にはバッテリ及びコントローラ収容部１３８の前面部に複数形成され、他方の吸気口２２７は、本体ハウジング１０１の後側下部に複数形成されている。この吸気口２２５，２２７が、本発明における「吸気口」に対応する。また、排気口２２９は、本体ハウジング１０１のうち、エンジン１１１のシリンダヘッドの後方付近に複数形成されている。
【００５５】
エンジン１１１の駆動時において、電動モータ１４１のアウタロータ１４７と共に第１冷却ファン２２１及び第２冷却ファン２２３が回転されると、内径側から外径側に向かう遠心方向の空気流れ、すなわち冷却風が発生する。これにより、図２に矢印線で示すように、本体ハウジング１０１の外部の空気が吸気口２２５，２２７から流入する。一方の吸気口２２５から流入した冷却風は、バッテリ及びコントローラ収容部１３８内のバッテリ及びコントローラに接触してこれらを冷却後、本体ハウジング１０１内に流入する。他方の吸気口２２７から流入した冷却風は、オイルパン１２６の外面に接触してこれを冷却後、一方の吸気口２２５から流入した冷却風と合流する。
【００５６】
合流後の一部の冷却風は、第１冷却ファン２２１の作用により電動モータ１４１を経由することなく、直接にエンジン１１１に向けて流され、当該エンジン１１１を冷却する。合流後の他の冷却風は、第２冷却ファン２２３の作用によってアウタロータ１４７の連通孔１４７ｄを通って電動モータ１４１の内部へ吸い込まれる。そして、アウタロータ１４７とステータコア１４３との間を軸方向に流通して電動モータ１４１を冷却する。電動モータ１４１を冷却した冷却風は、鍔部１４３ｂによって流れ方向を転換されるとともに、エンジン１１１に向けて流通され、エンジン１１１を冷却する。エンジン冷却後の冷却風は、排気口２２９から本体ハウジング１０１の外部へ排出される。なお、便宜上図示を省略するが、排気口２２９から排出される冷却風をマフラーに接触させて冷却するように構成することが好ましい。
【００５７】
本実施形態においては、第１冷却ファン２２１によって冷却風を直接にエンジン１１１に流通させる構成のため、エンジン１１１に向けて冷却風を流動抵抗の少ない態様で流通させることが可能である。一方、電動モータ１４１については、発熱体としてのコイルが配置されているモータ内部に冷却風を積極的に作用させることが可能となり、特にアウタロータ１４７とステータコア１４３の間を流通させる構成のため、電動モータ１４１を効率的に冷却することが可能となる。
【００５８】
また、電動モータ１４１を通過した後の冷却風をエンジン１１１に向けて流通させる構成である。このことにより、例えば冷却風をエンジンとモータとに向けて分流させて個々に冷却後、外部へ排出する場合に比べて、エンジン１１１に流通させる冷却風の風量が確保し易くなる。また、電動モータ１４１は、エンジン１１１に比べて発熱が低いことから、電動モータ１４１の冷却後の冷却風をエンジン１１１に流通させることで、電動モータ１４１とエンジン１１１との冷却を合理的に行うことができる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、第２冷却ファン２２３により発生させた冷却風を、電動モータ１４１の内部を通過させてからエンジン１１１に向けて流通させるモータ冷却経路と、第１冷却ファン２２１により発生させた冷却風を、電動モータ１４１の内部に通過させることなく、直接にエンジン１１１に向けて流通させるエンジン冷却経路との２通りの経路を備えた構成である。
【００６０】
ところで、刈払機１においては、エンジン１１１は、最高回転数で発熱量が多くなるため、最高回転数で冷却効率を最大にしたいといった要請がある。一方、電動モータ１４１は、エンジン１１１をアシストする際に負荷が大きくなるので、エンジン１１１よりも少し低い回転数で冷却性能を最大にしたいといった要請がある。
【００６１】
本実施形態によれば、エンジン冷却用の第１冷却ファン２２１と、モータ冷却用の第２冷却ファン２２３との一体化された２重ファン構造とする一方、冷却風の流通経路については、第１冷却ファン２２１によるエンジン冷却経路と、第２冷却ファン２２３によるモータ冷却経路とに分けた構成としている。このため、第１冷却ファン２２１及び第２冷却ファン２２３につき、上記の要請に応えるファン形状を個別的に採用可能である。つまり、第１冷却ファン２２１については、エンジン１１１の最大回転数のときに冷却性能が最大となる風量を確保可能な羽根形状に形成し、第２冷却ファン２２３については、エンジン１１１よりも少し低い回転数のときに電動モータ１４１の冷却性能が最大となる風量を確保可能な羽根形状に形成することができる。そして、上記の要請を実現するために、第１冷却ファン２２１の羽根２２１ａと、第２冷却ファン２２３の羽根２２３ａについて、その形状、すなわち径方向に対する傾き角度、周方向に配列される個数、径方向及び軸方向の長さ等が設定される。本実施形態によれば、第１冷却ファン２２１の羽根２２１ａは、発生風量を多くするために、第２冷却ファン２２３の羽根２２３ａに比べ、少なくとも軸方向の長さが大きく設定されている。
【００６２】
また、羽根２２１ａ，２２３ａの形状については、第１冷却ファン２２１によりエンジン１１１に流通させる冷却風の風量の割合が、第２冷却ファン２２３により電動モータ１４１に流通させる風量よりも大きくなるように設定することが好ましい。また、第１冷却ファン２２１によりエンジン１１１に向けて流通される冷却風の流速を速くできるため、質量のある物体は、第１冷却ファン２２１側へと流れることになる。その結果、冷却風の流れに乗って本体ハウジング１０１内に侵入した切粉等の異物が電動モータ１４１側に流入することを回避できる。
【００６３】
また、本実施形態によれば、電動モータ１４１のアウタロータ１４７に第１冷却ファン２２１及び第２冷却ファン２２３を設けている。このため、第１冷却ファン２２１及び第２冷却ファン２２３の重量がアウタロータ１４７の重量に加算されることになり、エンジン１１１の駆動時において、アウタロータ１４７がフライホイールとして機能する場合のフライホイール効果が高められる。
【００６４】
また、本実施形態によれば、エンジン１１１のクランクシャフト１２３の軸方向に関して、吸気口２２５、電動モータ１４１、エンジン１１１、排気口２２９の順に配置した構成である。これにより、冷却風の流れの方向に曲りが少なくなり、曲りによる損失を低減することが可能となる。
【００６５】
また、エンジン１１１の発熱は、燃焼室を構成するシリンダ１１３のシリンダヘッド付近で最も高くなる。従って、排気口２２９は、エンジン１１１のクランクシャフト１２３とは反対側のシリンダ１１３のシリンダヘッド側に形成することが好ましい。このようにすることで冷却風が高熱のシリンダ１１３付近を通過後、排気口２２９から排出されるように誘導することが可能となり、エンジン１１１の冷却効果を向上できる。
【００６６】
また、本実施形態によれば、エンジン１１１と電動モータ１４１が隣接して配置された構成である。このため、モータ通過後の冷却風をエンジン１１１に向けて送風し易くなり、冷却効果を高める上で有効となる。
【００６７】
また、本実施形態によれば、冷却風がエンジン１１１及び電動モータ１４１に到達する前に、エンジン１１１の駆動に用いられるコントローラ、オイルパン１２６、マフラー及び／又は電動モータ１４１の駆動に用いられるバッテリ、コントローラを通過する構成である。このため、コントローラ、バッテリ、オイルパン１２６、マフラーの冷却を合理的に行うことができる。
【００６８】
また、本実施形態によれば、アウタロータ１４７の外周に第１冷却ファン２２１及び第２冷却ファン２２３を設けている。このため、軸方向に関してコンパクトな形状を得ることができる。この場合、アウタロータ１４７が、第１冷却ファン２２１及び第２冷却ファン２２３のファン本体部を兼用する、すなわち回転軸を兼用する構成であり、構造の合理化を図ることができる。
【００６９】
(本発明の第２実施形態)
次に本発明の第２実施形態につき、図４〜図９を参照しつつ説明する。本実施形態は、駆動機構部１１０を冷却する冷却ファンの変形例に関する。本実施形態では、エンジン冷却用の第１冷却ファン２４１とモータ冷却用の第２冷却ファン２４３を、電動モータ１４１のアウタロータ１４７とは別体で形成した後、当該アウタロータ１４７に取り付ける構成としている。第１冷却ファン２４１が、本発明における「エンジン冷却ファン」に対応し、第２冷却ファン２４３が、本発明における「モータ冷却ファン」に対応する。
【００７０】
本実施形態に係る第１冷却ファン２４１と第２冷却ファン２４３とは、一体に成形された合成樹脂成形品であり、それぞれが遠心方向に送風する遠心ファンとして構成されている。そして、第１冷却ファン２４１と第２冷却ファン２４３は、図４〜図７に示すように、円筒状の周壁２４５ａと底壁２４５ｂと円形の筒部２４５ｃとを有する略カップ状のファン本体部２４５を共通の部材として備えており、このファン本体部２４５の周壁２４５ａの外周後端部（開口側端部）に円形フランジ状の仕切り板２４７が設けられている。すなわち、第１冷却ファン２４１は、仕切り板２４７付きのファン本体部２４５と、仕切り板２４７を挟んでファン本体部２４５の前側外周に配置された湾曲状の複数の羽根２４１ａとを主体として構成されている。一方、第２冷却ファン２４３は、仕切り板２４７付きのファン本体部２４５と、仕切り板２４７を挟んでファン本体部２４５の後側外周に配置された湾曲状の複数の羽根２４３ａとを主体として構成されている。
【００７１】
図４〜図７からわかるように、第１冷却ファン２４１は、その羽根２４１ａが第２冷却ファン２４３の羽根２４３ａに比較して大きい大型ファンとして構成されている。すなわち、第１冷却ファン２４１の羽根２４１ａは、第２冷却ファン２４３の羽根２４３ａと比較して、軸方向の長さが大きい形状に設定され、これにより発生風量を多くしている。なお、ファン本体部２４５の底壁２４５ｂには、中心部に円形の筒部２４５ｃが形成され、この筒部２４５ｃを取り囲むようにして冷却風の流通を許容する複数の連通孔２４５ｄが形成されている。
【００７２】
上記のように構成された第１冷却ファン２４１及び第２冷却ファン２４３は、図８に示すように、ファン本体部２４５を組み立て前の電動モータ１４１のアウタロータ１４７に対して前方から被せるように嵌合され、接着、溶着、或いは圧入等の公知の接合手段を用いて固定されることでアウタロータ１４７と一体化される。すなわち、第１冷却ファン２４１及び第２冷却ファン２４３は、アウタロータ１４７に取り付けられて一体化されたアッセンブリとして構成される。
【００７３】
そして、上記のように構成されるアッセンブリは、図９に示すように、クランクシャフト１２３に対してアウタロータ１４７の筒部１４７ｃ及びファン本体部２４５の筒部２４５ｃが嵌合され、且つアウタロータ１４７の筒部１４７ｃがクランクシャフト１２３にキー結合されるとともに、クランクシャフト１２３のネジ部にナット２４８により締め付け固定される。このとき、ファン本体部２４５の底壁２４５ｂの連通孔２４５ｄと、アウタロータ１４７の底壁１４７ｂの連通孔１４７ｄが一致するように組み付けられる。
【００７４】
上記のように構成される本実施形態によれば、第１冷却ファン２４１及び第２冷却ファン２４３は、エンジン１１１が駆動され、クランクシャフト１２３が回転されると、アウタロータ１４７と共に回転して冷却風を発生させる。これにより、第１実施形態の場合と同様に、エンジン１１１及び電動モータ１４１を冷却することができる。
【００７５】
また、本実施形態では、第１冷却ファン２４１及び第２冷却ファン２４３につき、電動モータ１４１のアウタロータ１４７とは別体で形成されている。このため、合成樹脂成形品として形成する場合、製作が容易で、コストを低減できる。また、別体で成形後、アウタロータ１４７に取り付けてアッセンブリとする構成である。このため、第１冷却ファン２４１、第２冷却ファン２４３及びアウタロータ１４７を一部材として取り扱うことが可能であり、刈払機１の組付け時における組付け性の向上に有効となる。なお、第１冷却ファン２４１及び第２冷却ファン２４３は、合成樹脂成形品に限らず、金属材料で構成しても構わない。そのときは、第１冷却ファン２４１及び第２冷却ファン２４３の重量が増加し、エンジン１１１の駆動時におけるフライホイール効果が向上する。
【００７６】
（本発明の第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態につき、図１０〜図１２を参照しつつ説明する。本実施形態は、駆動機構部１１０を冷却する冷却ファンの変形例に関する。本実施形態では、エンジン冷却用の第１冷却ファン２５１とモータ冷却用の第２冷却ファン２６１を、それぞれ別体として形成した後、それらを互いに接合することで一体化し、当該一体化された第１冷却ファン２５１と第２冷却ファン２６１を電動モータ１４１のアウタロータ１４７又はクランクシャフト１２３に取り付ける構成としている。第１冷却ファン２５１が、本発明における「エンジン冷却ファン」に対応し、第２冷却ファン２６１が、本発明における「モータ冷却ファン」に対応する。
【００７７】
第１冷却ファン２５１は、図１０に示すように、軸方向後端（図１０の左側）外周に円形の鍔部２５３ａが形成された鍔付き円筒状のファン本体部２５３と、鍔部２５３ａの前面側においてファン本体部２５３の外周に周方向に所定間隔で配列された湾曲状の複数の羽根２５５とを主体として構成され、冷却風を遠心方向に送風させる遠心ファンとして構成される。
【００７８】
一方、第２冷却ファン２６１は、図１０に示すように、円形の外側リング部２６３と、外側リング部２６３より小径の円形の内側リング部２６５と、両リング部２６３，２６５間に、周方向に所定間隔で配列された複数の羽根２６７とを主体として構成され、冷却風を軸方向から吸い込み、軸方向に送風する軸流ファンとして構成される。すなわち、第１冷却ファン２５１と第２冷却ファン２６１は、ファンの種類が異なっている。そして、第１冷却ファン２５１及び第２冷却ファン２６１のそれぞれは、合成樹脂成形品として形成されている。
【００７９】
第２冷却ファン２６１は、軸方向長さが第１冷却ファン２５１よりも短く形成されている。そして、図１１及び図１２に示すように、第２冷却ファン２６１は、外側リング部２６３が第１冷却ファン２５１のファン本体部２５３の筒孔のうちの前側部分に嵌合され、接着、溶着、或いは圧入等の公知の接合手段を用いて第１冷却ファン２５１と固定される。このようにして一体化された第１冷却ファン２５１及び第２冷却ファン２６１は、便宜上図示を省略するが、第２冷却ファン２６１が、電動モータ１４１の前方に位置するように配置される。そして、第１冷却ファン２５１のファン本体部２５３の筒孔のうちの後側部分がアウタロータ１４７の外側に被さるように嵌合固定されるか、又は第２冷却ファン２６１の内側リング部２６５がクランクシャフト１２３に嵌合固定される。
【００８０】
この実施形態では、第１冷却ファン２５１を遠心ファンとして構成し、第２冷却ファン２６１を軸流ファンとして構成している。従って、エンジン１１１の駆動時において、第１冷却ファン２５１及び第２冷却ファン２６１がクランクシャフト１２３或いはアウタロータ１４７と共に回転し、第１冷却ファン２５１は、エンジン１１１に向けて冷却風を吹き付けてエンジン１１１を冷却することができる。一方、電動モータ１４１の前方に配置された第２冷却ファン２６１は、電動モータ１４１のステータコア１４３とアウタロータ１４７との間に向かって冷却風を軸方向に前方から後方へと強制的に押し込んで電動モータ１４１を冷却することができる。
【００８１】
また、本実施形態によれば、第１冷却ファン２５１と第２冷却ファン２６１が、個別に形成された後、互いに結合されて一体化された構成である。このため、ファン毎に製作可能なことから、成形が容易となる。一方、結合された状態では、一部材として取り扱うことが可能であり、刈払機１の組付け時における組付け性の向上に有効となる。
【００８２】
なお、上述した第１〜第３実施形態では、エンジン冷却用の第１冷却ファン２２１，２４１，２５１と、モータ冷却用の第２冷却ファン２２３，２４３，２６１との２つのファンを備えた場合で説明したが、電動モータ１４１の内部を通風させる第２冷却ファン２２３，２４３，２６１を備えていればよい。
【００８３】
また、上述した第１〜第３実施形態では、電動モータ１４１として、アウタロータ型の場合で説明したが、インナロータ型に変更してもよい。
【００８４】
また、本実施形態では、動力工具として、刈払機１を用いて説明したが、他の動力工具に本発明を適用することもできる。エンジンとモータを有していれば、チェンソー、ハンマドリル、丸鋸などの動力工具に本発明を適用することもできる。
【００８５】
（実施形態の各構成要素と本発明の構成要素との対応関係）
本実施形態における各構成要素と、本発明における構成要素との発明特定事項との関係は、以下のとおりである。もちろん、本実施形態における各構成要素は、対応する本発明の特定事項に関する一つの実施構成例に過ぎず、本発明の各構成要素はこれに限定されるものではない。
刈刃５が、本発明の「先端工具」に対応する構成の一例である。
エンジン１１１が、本発明の「エンジン」に対応する構成の一例である。
電動モータ１４１が、本発明の「モータ」に対応する構成の一例である。
第１冷却ファン２２１，２４１，２５１が、本発明の「エンジン冷却ファン」に対応する構成の一例である。
第２冷却ファン２２３，２４３，２６１が、本発明の「モータ冷却ファン」に対応する構成の一例である。
アウタロータ１４７が、本発明の「ロータ」に対応する構成の一例である。
ステータコア１４３が、本発明の「ステータ」に対応する構成の一例である。
吸気口２２５，２２７が、本発明の「吸気口」に対応する構成の一例である。
【符号の説明】
【００８６】
１  刈払機（動力工具）
２  操作桿
３  動力ユニット
４  ギアヘッド
５  刈刃（先端工具）
６  安全カバー
７  ハンドル
８  スロットルレバー
８ａ  ケーブル
９  ドライブシャフト
１０１  本体ハウジング
１０９  燃料タンク
１１０  駆動機構部
１１１  エンジン（エンジン）
１１３  シリンダ
１１５  ピストン
１１７  点火プラグ
１１９  クランクケース
１２３  クランクシャフト
１２５  連接ロッド
１２６  オイルパン
１３８  バッテリ及びコントローラ収容部
１４１  電動モータ（モータ）
１４３  ステータコア（ステータ）
１４３ａ  鍔付きスリーブ
１４３ｂ  鍔部
１４５  ステータコイル
１４７  アウタロータ（ロータ）
１４７ａ  周壁
１４７ｂ  底壁
１４７ｃ  筒部
１４７ｄ  連通孔
１４９  マグネット
１５１  遠心クラッチ
１５３  クラッチシュー
１５５  クラッチドラム
１５７  接続ロッド
１６１  中間軸
１７１  リコイルスタータ
１７３  プーリ
１７５  ロープ
１７７  操作レバー
１７９  カップリング
２２０  冷却装置
２２１  第１冷却ファン（エンジン冷却ファン）
２２１ａ  羽根
２２３  第２冷却ファン（モータ冷却ファン）
２２３ａ  羽根
２２５  吸気口（吸気口）
２２７  吸気口（吸気口）
２２９  排気口
２４１  第１冷却ファン（エンジン冷却ファン）
２４１ａ  羽根
２４３  第２冷却ファン（モータ冷却ファン）
２４３ａ  羽根
２４５  ファン本体部
２４５ａ  周壁
２４５ｂ  底壁
２４５ｃ  筒部
２４５ｄ  連通孔
２４７  仕切り板
２４８  ナット
２５１  第１冷却ファン（エンジン冷却ファン）
２５３  鍔付きファン本体部
２５３ａ  鍔部
２５５  羽根
２６１  第２冷却ファン（モータ冷却ファン）
２６３  外側リング部
２６５  内側リング部
２６７  羽根
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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