(57)【要約】【課題】本発明は、ハンドルに伝達される振動を低減することのできる刈払機用遠心クラッチを提供する。【解決手段】本発明に係る刈払機用遠心クラッチ５０は、原動機３１の出力シャフト４０からの回転運動を駆動シャフト１２に伝達する刈払機用遠心クラッチであって、駆動シャフトに連繋されたクラッチドラム５８と、出力シャフトに連繋される回転部材５１であって、遠心力によって前記クラッチドラムと接続される複数のクラッチシュー５２，５３を含む回転部材と、を具え、前記回転部材は、回転中心に対して重心位置が偏心している。【選択図】図５
2017225408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機の出力シャフトからの回転運動を駆動シャフトに伝達する刈払機用遠心クラッチであって、
駆動シャフトに連繋されたクラッチドラムと、
出力シャフトに連繋される回転部材であって、遠心力によって前記クラッチドラムと接続される複数のクラッチシューを含む回転部材と、
を具え、
前記回転部材は、回転中心に対して重心位置が偏心している、
ことを特徴とする刈払機用遠心クラッチ。
【請求項２】
前記回転部材は、前記複数のクラッチシュー間の質量差が４．５ｇ〜１３ｇである、
請求項１に記載の刈払機用遠心クラッチ。
【請求項３】
前記回転部材の回転中心から軽量側のクラッチシューの重心位置までの距離ａと、前記回転部材の回転中心から前記回転部材の重心位置までの距離ｂは、
０．１≦ｂ/ａ≦０．３である、
請求項２に記載の刈払機用遠心クラッチ。
【請求項４】
原動機の出力シャフトからの回転運動を駆動シャフトに伝達する刈払機用遠心クラッチに用いられる回転部材であって、
遠心力によって前記クラッチドラムと接続される複数のクラッチシューと、
前記複数のクラッチシューを互いに接近する方向に付勢する付勢手段と、
を含んでおり、
前記回転部材は、回転中心に対して重心位置が偏心している、
ことを特徴とする刈払機用遠心クラッチに用いられる回転部材。
【請求項５】
刈払機用遠心クラッチに用いられる複数のクラッチシューの組合せであって、
前記複数のクラッチシュー間の質量差が４．５ｇ〜１３ｇである、
ことを特徴とする刈払機用遠心クラッチのクラッチシューセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手持ち式の刈払機に用いられる刈払機用遠心クラッチに関するものであり、より詳細には、振動の低減を図ることのできる刈払機用遠心クラッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
雑草などを刈り取る刈払機として、回転刃を原動機で回転させる刈払機が知られている（たとえば特許文献１参照）。刈払機は、中空の棹部の先端に回転刃が取り付けられており、基端に原動機が直結されている。回転刃は、棹部の内部に支持された駆動シャフトに連繋されている。原動機として、たとえば単気筒型の４サイクルエンジンや２サイクルエンジンが採用され、原動機の出力シャフトであるクランク軸と駆動シャフトは遠心クラッチにより動力伝達可能となっている。棹部には、操作スイッチを有し左右に延びるハンドルと、肩掛バンドが装着されている。そして、肩掛バンドを肩に掛け、ハンドルを掴んで刈払機を操作する。
【０００３】
刈払機は、原動機が棹部に直結されているため、原動機の駆動に伴う振動が棹部を介してハンドルに伝達され、作業者の手指は振動に曝される。この振動は、作業者に手腕神経障害や作業性の悪化などを引き起こす要因となる可能性があることから、作業者保護の観点や作業性向上のため、種々の振動低減対策が行なわれている。
【０００４】
たとえば、特許文献１では、棹部と駆動シャフトとの間にゴム硬度の異なる複数の弾性支持体からなる軸受部材を配備し、棹部に発生する振動を低減するようにしている。
【０００５】
また、特許文献２では、原動機と棹部との間に防振ゴムを嵌装し、原動機から棹部に伝達される振動の低減を図っている。
【０００６】
また、その他、原動機の構造変更や剛性向上、或いは、棹部の変更や質量増加、剛性向上等によって、ハンドルから伝達される振動の低減が試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５-８６３６号公報
【特許文献２】特開２０１５−２０８２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記何れの振動対策においても原動機の特定の回転数に対しては振動低減効果が見られるが、他の回転数域では逆に振動が増大してしまうことがある。また、振動対策のために部品点数や刈払機質量の大幅な増加を招くことになり、刈払機の「軽い」「扱いやすい」といった作業性を低下させる懸念がある。
【０００９】
そこで、発明者らは、原動機に生ずる振動のメカニズムに着目し、これを解析することで作業者の掴むハンドルに伝達される振動を減少させることに試みた。その結果、遠心クラッチをアンバランス化させることで、ハンドルに伝達される振動を低減できることを見出し、本発明に至った。
【００１０】
本発明の目的は、ハンドルに伝達される振動を低減することのできる刈払機用遠心クラッチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る刈払機用遠心クラッチは、
原動機の出力シャフトからの回転運動を駆動シャフトに伝達する刈払機用遠心クラッチであって、
駆動シャフトに連繋されたクラッチドラムと、
出力シャフトに連繋される回転部材であって、遠心力によって前記クラッチドラムと接続される複数のクラッチシューを含む回転部材と、
を具え、
前記回転部材は、回転中心に対して重心位置が偏心している。
【００１２】
前記回転部材は、前記複数のクラッチシュー間の質量差を４．５ｇ〜１３ｇとすることができる。
【００１３】
前記回転部材の回転中心から軽量側のクラッチシューの重心位置までの距離ａと、前記回転部材の回転中心から前記回転部材の重心位置までの距離ｂは、
０．１≦ｂ/ａ≦０．３であることが望ましい。
【００１４】
また、本発明の刈払機用遠心クラッチに用いられる回転部材は、
原動機の出力シャフトからの回転運動を駆動シャフトに伝達する刈払機用遠心クラッチに用いられる回転部材であって、
遠心力によって前記クラッチドラムと接続される複数のクラッチシューと、
前記複数のクラッチシューを互いに接近する方向に付勢する付勢手段と、
を含んでおり、
前記回転部材は、回転中心に対して重心位置が偏心している。
【００１５】
本発明の刈払機用遠心クラッチのクラッチシューセットは、
刈払機用遠心クラッチに用いられる複数のクラッチシューの組合せであって、
前記複数のクラッチシュー間の質量差が４．５ｇ〜１３ｇである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の刈払機用遠心クラッチによれば、回転部材の重心位置を回転中心からずらすことで、原動機により生ずる横方向の振動を抑えることができ、棹部を介してハンドル、特にグリップ部に伝達される前後方向の振動を低減できる。従って、本発明の刈払機用遠心クラッチを回転駆動機構に採用した刈払機において、ハンドルから作業者に伝達される振動の低減を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、刈払機の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、刈払機の回転駆動機構の断面図である。
【図３】図３は、原動機に生ずる慣性力のイメージ図であって、図３（ａ）は縦方向に生ずる慣性力、図３（ｂ）は横方向に生ずる慣性力のグラフである。
【図４】図４は、原動機の回転部材の（ａ）縦方向及び横方向の振動がハンドル（グリップ部）の前後方向の振動に寄与する度合い、（ｂ）縦方向及び横方向の振動がハンドル（グリップ部）の左右方向の振動に寄与する度合いを示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る回転部材の平面図である。
【図６】図６は、図５の線ＶＩ−ＶＩに沿ってクラッチシューの一部を断面した回転部材の側面図である。
【図７】図７は、アンバランス錘を回転部材にカウンターウェイトと逆相側に付加した場合の原動機の（ａ）縦方向及び（ｂ）横方向に生ずる慣性力の変化を示すイメージ図である。
【図８】図８は、（ａ）ハンドル（グリップ部）の前後方向の振動加速度レベルと（ｂ）ハンドル（グリップ部）の左右方向の振動加速度レベルを示すグラフである。
【図９】図９は、（ａ）棹部（ベルト取付部）の左右方向の振動加速度レベルと（ｂ）棹部（ベルト取付部）の上下方向の振動加速度レベルを示すグラフである。
【図１０】図１０は、刈払機の振動の簡易モデルを示している。
【図１１】図１１は、（ａ）ハンドル（グリップ部）に生ずる振動加速度相対レベル（ｄＢ）と付加されたアンバランス錘の質量との関係、（ｂ）振動加速度の振幅比と付加されたアンバランス錘の質量との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、回転中心に対する重心位置のずれの算出に用いた説明図であり、（ａ）は回転部材、（ｂ）は偏重心位置を模式化した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明について、図面を参照しながら説明を行なう。なお、以下では、刈払機１０について全体的な説明を行なった後、刈払機用回転駆動機構３０について説明する。そして、本発明に至った経緯を説明した後、本発明の刈払機用遠心クラッチ５０について詳述する。
【００１９】
図１は、刈払機１０の全体構成を示す斜視図である。図１に示すように刈払機１０は、棹部２０の先端に回転刃１１、基端側に回転駆動機構３０の原動機３１が装着されており、棹部２０には作業者が掴み操作するためのハンドル２１が棹部２０に対して直交して水平方向に取り付けられハンドル２１は途中で上向きに曲げられて装着されている。図示の実施形態では、棹部２０は原動機３１側が後方に向けてやや曲がった形状である。ハンドル２１の先端には作業者が握るグリップ部２２，２２ａが装着されており、一方のグリップ部２２ａには作業者が操作する操作スイッチ２３が取り付けられている。また、棹部２０には、肩掛ベルト（図示せず）を装着するベルト取付部２４がハンドル２１のやや原動機３１側に設けられている。
【００２０】
図２に示すように、刈払機１０は、原動機３１と遠心クラッチ５０からなる回転駆動機構３０を有しており、遠心クラッチ５０を介して棹部２０の内部を挿通する駆動シャフト１２に動力が伝達される。駆動シャフト１２は、図示しない変速機構を介して回転刃１１を回転可能としている。なお、原動機３１の構造は、図示のものに限定されないことは勿論である。
【００２１】
図２に示す実施形態では、原動機３１は、単気筒型の４サイクルエンジンであって、シリンダー３２とシリンダーヘッド３３を具えるシリンダーブロック３４を構成し、シリンダーブロック３４は、クランクケース３５に連結されている。クランクケース３５の下方には燃料タンク３６が装着されている。なお、原動機３１は４サイクルエンジンに限定されるものではなく、２サイクルエンジン等であってもよい。
【００２２】
シリンダー３２にはピストン３７が摺動自在に収容されており、ピストン３７はコンロッド３８を介してクランクピン４１によってクランクアーム４２に連繋されており、クランクアーム４２は出力シャフトとなるクランク軸４０に連結されている。クランクアーム４２にはクランク軸４０を挟んでクランクピン４１とは逆側にカウンターウェイト４３が装着されている。カウンターウェイト４３は、ピストン３７と逆相で上下動し、ピストン３７の上下方向の動きによって生ずる慣性力を相殺する役割をなす。
【００２３】
クランク軸４０の一端には、回転ムラを抑えるフライホイール４５が取り付けられている。フライホイール４５には原動機３１を冷却するための冷却ファン４６も設けられている。
【００２４】
フライホイール４５には、遠心クラッチ５０を構成する回転部材５１がボルト４７，４７によって装着されている。回転部材５１は後で図３を用いて説明するが、付勢手段となるバネ５６で付勢された複数のクラッチシュー５２，５３を有しており、クラッチシュー５２，５３は、貫通した取付孔５５を介してフライホイール４５にボルト４７，４７（図２参照）により揺動自在に取り付けられている。クランク軸４０の回転による遠心力作用によってクラッチシュー５２，５３が外側に広がり、同じく遠心クラッチ５０を構成するクラッチドラム５８と当接し、摩擦接触することでクラッチドラム５８を回転部材５１と一体に回転駆動させる。クラッチドラム５８は、駆動シャフト１２と連結されている。
【００２５】
刈払機１０は、原動機３１を駆動すると、クランク軸４０が回転し、その回転によって遠心クラッチ５０が接続され、駆動シャフト１２が回転し、回転刃１１を回転させる。作業者は、刈払機１０の肩掛ベルトを肩に掛け、ハンドル２１のグリップ部２２，２２ａを掴み、操作スイッチ２３を操作して、刈払い作業を行なう。
【００２６】
次に、本発明に至った経緯について説明する。
【００２７】
上記構成の刈払機１０において、原動機３１は、燃焼、排気、吸気及び圧縮のサイクル間にピストン３７が上下２往復動（２ストローク）を行ない、クランク軸４０を２回転させる。また、クランク軸４０の回転に伴って、ピストン３７と逆相でカウンターウェイト４３がクランク軸４０の周りを回転する。
【００２８】
図３は、２ストロークの間に生ずる原動機３１の慣性力を示している。図３（ａ）は、ピストン３７の往復動（図１及び図２中矢印Ａ方向、以下「縦方向」と称する）に伴って原動機３１に生ずる慣性力、図３（ｂ）は、カウンターウェイト４３の回転面における縦方向と垂直な方向（図１及び図２中矢印Ｂ方向、以下「横方向」と称する）の慣性力である。何れもクランク軸４０の回転一次成分のみを示している。また、比較のためにカウンターウェイトなしの原動機における縦方向及び横方向の慣性力を破線で示している。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、ピストン３７の縦方向の往復動に伴う慣性力は、カウンターウェイトなしの場合に比べて、カウンターウェイト４３によって一部が相殺される結果、低減されていることがわかる。しかしながら、横方向の慣性力は、図３（ｂ）に示すようにカウンターウェイトなしの場合に比べて増加している。これは、カウンターウェイト４３の動作方向が縦方向ではなく、縦方向及び横方向を含む回転であるためである。
【００３０】
すなわち、カウンターウェイト４３の存在によって原動機３１の縦方向の振動は低減されるが、横方向の振動は逆に増加する。
【００３１】
そこで、発明者らは、原動機３１の縦方向の振動と横方向の振動が、ハンドル２１の振動に寄与する度合いを調べるべく、原動機が刈払機棹部と連結される部位に設置されている遠心クラッチ５０を覆うカバー部５９の縦方向及び横方向の振動とハンドル２１の前後方向及び左右方向の振動の関係を測定した。なお、ハンドル２１に生ずる振動は、すべて左側のグリップ部２２で測定した。図１に矢印Ｃで示す棹部２０の長手方向と平行な方向を「前後方向」、前後方向と直交し上記した矢印Ｂで示す横方向と平行な矢印Ｄ方向を「左右方向」と称する。
【００３２】
具体的には、図４に示すように、夫々原動機３１の回転数を６０００ＲＰＭ〜８４００ＲＰＭまで変化させ、ハンドル２１（測定は左側のグリップ部２２）と回転部材５１の振動加速度を夫々同時に測定した。これらの測定した振動加速度に対して実稼働伝達経路解析を適用した結果、得られたハンドル２１のグリップ部２２の前後方向の振動加速度に占める回転部材５１の縦方向及び横方向の寄与の度合いを振動加速度レベルで表わしたものを図４（ａ）に、また、ハンドル２１のグリップ部２２の左右方向の振動加速度に占める回転部材５１の縦方向及び横方向の寄与の度合いを振動加速度レベルで表わしたものを図４（ｂ）に示している。
【００３３】
図４（ａ）を参照すると、ハンドル２１のグリップ部２２の前後方向については、回転部材５１の横方向の振動の寄与度合いが高くなっていることがわかる。一方、図４（ｂ）を参照すると、ハンドル２１のグリップ部２２の左右方向については、回転部材５１の縦方向の振動と横方向の振動は回転数によって上下しており、何れの方向の振動の寄与度合いが高いかの有意差は見出せなかった。
【００３４】
そして、図４（ａ）で得られたハンドル２１のグリップ部２２の前後方向の振動について、回転部材５１の横方向の振動の寄与度合いが高いという知見に基づき、回転部材５１の横方向の振動を低減することで、回転部材５１の縦方向の振動は増大するが、総合的にハンドル２１（グリップ部２２）の前後方向の振動を低減できるのではないかとの結論に達し、本発明に至った。
【００３５】
原動機３１の横方向の振動を低減すると、ハンドル２１のグリップ部２２の前後方向の振動が低減する理由については、明らかではないが、刈払機１０の重心は棹部２０の原動機３１と、棹部２０へのハンドル２１の取付部との間にあり、刈払機１０の重心を中心とする原動機３１の横方向の回転運動が重心を中心とする回転運動として棹部２０を介してハンドル２１に伝達され、作業者にとってグリップ部２２の前後運動に変わるためと推測される。
【００３６】
図５は、本発明の遠心クラッチ５０を構成する回転部材５１の平面図、図６は、図５の線ＶＩ−ＶＩに沿う一部断面図である。回転部材５１は、複数のクラッチシュー５２，５３はそれぞれ取付孔５５を中心に揺動自在に構成されており、クラッチシュー５２，５３どうしはバネ５６によって付勢されている。図示の実施形態では、クラッチシュー５２，５３は２つであるが、遠心クラッチによっては３つ或いはそれ以上であってもよい。
【００３７】
クラッチシュー５２，５３は、周面にクラッチドラム５８（図２参照）に当接するライニング５４が形成されており、貫通した取付孔５５を介してフライホイール４５にボルト４７，４７（図２参照）により揺動自在に取り付けられている。クラッチシュー５２，５３は、焼結やダイカスト、鍛造によって製造することができる。
【００３８】
クラッチシュー５２，５３は、バネ５６によって互いに接近する方向に付勢されており、クランク軸４０の回転による遠心力作用によって外側に広がり、クラッチドラム５８と当接し、摩擦接触することでクラッチドラム５８を回転部材５１と接続し、クランク軸４０の回転を駆動シャフト１２に伝達する。
【００３９】
なお、実施形態では、回転部材５１は、直径５４ｍｍであり、各クラッチシュー５２，５３は、焼結金属製で、アンバランス錘５７を取り付ける前の質量が４３ｇのものを採用している。
【００４０】
回転部材５１は、回転ブレを抑えるため、従来、対称構造、すなわち、その重心位置Ｇが回転中心Ｏとなる中央に位置するよう構成されているが、本発明では、回転部材５１の重心位置Ｇを図５及び図６に示すように回転中心Ｏからずらしたアンバランス状態とすることで、回転部材５１の横方向の振動を低減して、ハンドル２１、特にグリップ部２２の前後方向の振動を低減するものである。
【００４１】
回転部材５１のアンバランス状態は、一方のクラッチシュー５２と他方のクラッチシュー５３の質量差を設けることで達成できる。たとえば、図５及び図６では、アンバランス錘は符号５７，５７’（５７’は図６にのみ示す）の２つとし、一方のクラッチシュー５２の両面にネジ５７ａで取り付けて、クラッチシュー５２を重量化している。装着されたアンバランス錘５７は、ネジ５７ａ用の皿穴を除きアンバランス錘５７’と表裏が鏡面対称の形状である。なお、以下の説明では、適宜２つのアンバランス錘５７，５７’をまとめて「アンバランス錘５７」と称する。
【００４２】
具体的には、クラッチシュー５２に回転中心Ｏから２０ｍｍの位置にネジ５７ａ用の孔の中心になるように穿孔し、アンバランス錘５７，５７’をネジ５７ａで取り付けた。穿孔孔によるクラッチシュー５２の減量、ネジ５７ａによる重量増、アンバランス錘５７，５７’による重量増が相殺された結果の純増重量は６ｇであった。アンバランス錘の重量とは、この例のように、あるクラッチシュー５２と他のクラッチシュー５３とを対比した場合の純増分とすることができる。これにより、回転部材５１の重心位置Ｇは、アンバランス錘５７，５７’の方向に２ｍｍずれ、回転部材５１においては、カウンターウェイト４３と逆相の慣性モーメントが、カウンターウェイト４３と同相の慣性モーメントに比べて大きくなる。
【００４３】
なお、遠心クラッチ３０の回転部材５１をアンバランスにする方法は、クラッチシュー５２，５３に相対的な質量差を設けることができれば、アンバランス錘５７を付加することに限られない。たとえば、クラッチシュー自体の材質や製法を互いに変えて密度を変えたり、一方のクラッチシュー５３に孔や凹みを形成し、その質量を純減させて軽量化したりすることによってもクラッチシュー５２，５３間に相対的な質量差を設けることができる。回転部材５１がアンバランスになればよいので、クラッチシュー５２，５３の質量が同じであっても、形状を変えることにより、各クラッチシュー５２，５３の重心の位置を変えることで、回転部材５１の重心が回転中心から外れるようにしてもよい。
【００４４】
上記により、回転部材５１の重心位置Ｇは、回転中心Ｏに対してずれた位置に移動する。重心位置Ｇをずらす方向は、原動機３１のピストン３７の往復動と同相、すなわち、カウンターウェイト４３とは逆側とする。なお、重心位置Ｇはカウンターウェイト４３と逆相となる半径上に設けることが望まれるが、クラッチシュー５２の形状によって当該半径上にアンバランス錘５７を装着できない場合、±１０°程度、望ましくは±５°程度であれば、円周方向にずれていても構わない。図示の実施形態の場合、アンバランス錘５７は、カウンターウェイト４３と対称な位置から時計回りに約５°ずれた位置に装着されており、重心位置Ｇも同じく約５°ずれている。
【００４５】
上記のように、回転部材５１の重心位置Ｇを回転中心Ｏに対して、ピストンと同相、すなわち、カウンターウェイト４３とは逆相にずらすことで、原動機３１の慣性力が図３に比して２ストローク間にどれだけ慣性力が変化するかをイメージ化した。結果を図７に示す。図７（ａ）は縦方向の慣性力、図７（ｂ）は横方向の慣性力を示している。何れもクランク軸４０の回転一次成分のみを示している。なお、比較のために、アンバランス錘をつけない図３に示したカウンターウェイト４３付きの原動機の縦方向及び横方向の慣性力を点線で示している。
【００４６】
図７（ａ）に示すように、ピストン３７の縦方向の往復動に伴う慣性力は、ピストン３７と同相で移動するアンバランス錘５７を装着したため増大しており、振動が増加することがわかる。一方で、図７（ｂ）に示すように、横方向の慣性力は、カウンターウェイト４３のみの場合に比して、アンバランス錘５７を装着したことで、回転部材５１は、カウンターウェイト４３と逆相の慣性モーメントが、カウンターウェイト４３と同相の慣性モーメントに比べて大きくなり、回転部材５１の重心位置Ｇがずれた分だけ一部が相殺されることで減少しており、振動を減少することがわかる。
【００４７】
そこで、図４（ａ）を用いて上記で説明したとおり、ハンドル２１のグリップ部２２の前後方向の振動に大きく寄与する原動機３１の横方向の振動を低減できることで、ハンドル２１のグリップ部２２の前後方向の振動を総合的に低減できたかどうかを、ハンドル２１のグリップ部２２の前後方向及び左右方向の振動加速度を測定する実証実験を行なった。
【００４８】
具体的には、図８に示すように、原動機３１の回転数を６０００ＲＰＭ〜８４００ＲＰＭまで変化させ、ハンドル２１の左側のグリップ部２２の振動加速度（発明例）を測定した。ハンドル２１のグリップ部２２の前後方向の振動加速度から振動加速度レベルを算出したものを図８（ａ）、また、ハンドル２１のグリップ部２２の左右方向の振動加速度レベルを図８（ｂ）に示している。なお、回転部材の重心位置Ｇと回転中心Ｏが一致する遠心クラッチを採用したハンドル２１のグリップ部２２の振動加速度レベル（比較例）を点線で示している。
【００４９】
図８（ａ）を参照すると、ハンドル２１のグリップ部２２の前後方向について、発明例は、比較例に比べてすべての回転数域で比較例に比べて振動加速度レベルが約１０ｄＢと大幅に低減していることがわかる。これは、回転部材５１をアンバランス状態としたことで、回転部材５１は、カウンターウェイト４３と逆相の慣性モーメントが、カウンターウェイト４３と同相の慣性モーメントに比べて大きくなり、ハンドル２１のグリップ部２２の前後方向の振動への寄与度合いが大きい原動機３１の横方向の振動を低減できたためである。
【００５０】
一方、図８（ｂ）に示すように、ハンドル２１のグリップ部２２の左右方向の振動加速度レベルについては、大きな変化は見られなかった。
【００５１】
しかしながら、発明例は比較例に比べてハンドル２１のグリップ部２２の前後方向の振動低減効果が高いため、総合的に判断すると振動を低減できたことがわかる。
【００５２】
その理由として、刈払機１０は、ハンドル２１のグリップ部２２，２２ａを掴んで、作業者の体軸を中心に左右に振り動かして操作される。従って、作業者は、その振り動き方向と同じ方向であるハンドル２１のグリップ部２２の左右方向の振動はあまり強く感じない。一方で、ハンドル２１のグリップ部２２の前後方向の振動は、手首、肘、肩関節を前後に揺れ動かす振動であるため、作業者はハンドル２１のグリップ部２２の左右方向の振動に比べて前後方向の振動を感覚的に強く感じる。このため、ハンドル２１のグリップ部２２の前後方向の振動を低減できることは、体感振動を大幅に減少させることができる。
【００５３】
同様に、棹部２０についても発明例と比較例で振動加速度レベルを測定した。振動加速度レベルの測定は、図１に示す棹部２０のベルト取付部２４で行った。棹部２０の振動加速度レベルの測定方向は、グリップ部２２と同じ左右方向（図１の矢印Ｄ）と、図１に矢印Ｅで示す上下方向（図１の矢印Ａと同じ方向）とした。棹部２０の振動加速度レベルを比較したのは、棹部２０に取り付けられる肩掛ベルトを介して作業者に伝わる振動への影響を調べるためである。結果を図９に示す。
【００５４】
図９（ａ）は棹部２０の左右方向の振動加速度レベル、図９（ｂ）は棹部２０の上下方向の振動加速度レベルを示している。図９（ａ）を参照すると、ほぼ全ての回転数域において発明例は比較例よりも棹部２０の左右方向の振動加速度レベルを大幅に低減できていることがわかる。一方、図９（ｂ）を参照すると、発明例は比較例と比べ大きな変化は見られなかった。
【００５５】
上記のように、本発明によれば、刈払機１０の基本構成に変更を加えることなく、遠心クラッチ５０の回転部材５１をアンバランス化することで、ハンドル２１のグリップ部２２に伝達される前後振動を低減できる。従って、アンバランス化した回転部材を刈払機１０の遠心クラッチ５０に組み込んだ状態で流通することは勿論、回転部材５１のみを単体で取引等することができるし、アンバランス化した２つのクラッチシュー５２，５３を組み合わせたクラッチシューセットの形態で取引等を行なうこともできる。クラッチシューセットの形態で取引等を行なう場合、たとえば、クラッチシュー５２，５３を一対ずつ又は同数ずつ同梱して流通させてもよく、回転部材や、遠心クラッチを組み立てる工程に用いる時に必要なセット数になるようにそれぞれのシューの個数が勘案されて流通されてもよい。
【００５６】
回転部材５１のアンバランス化は、以下で説明する実施例のとおりシューに対する数ｇ〜数十ｇの増減で済むため、刈払機１０の大幅な重量増や部品点数増を招くことなく簡易な構造で刈払機１０の振動低減を達成できる。
【００５７】
上記説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を限縮するように解すべきではない。また、本発明の各部構成は、上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【００５８】
たとえば、上記実施形態では、回転部材５１を重心位置Ｇが回転中心Ｏに対してずれたアンバランス状態とするために、２つのクラッチシュー５２，５３に質量差を付けている。しかしながら、アンバランス状態は、カウンターウェイト４３の位置と回転部材５１の取付角度によっては、２つのクラッチシュー５２，５３の近接する端縁近傍にアンバランス錘５７を分けてそれぞれに装着することによってもできる。
【００５９】
また、上記実施形態及び次に示す実施例では、刈払機１０は、棹部２０は原動機３１側が後方に向けてやや曲がった形状のものを採用しているが、棹部２０が真っ直ぐな刈払機１０についても同様の結果及び効果を得ることができる。
【実施例】
【００６０】
回転部材５１にアンバランス錘を装着する場合、どの程度の質量のものを採用することが望ましいか、刈払機１０の振動を簡易モデル化し、最適質量を計算した。
【００６１】
なお、簡易モデル化であるためハンドル２１のグリップ部２２の前後方向の振動は回転部材５１の横方向の振動が１００％寄与するものとている。また、アンバランス錘は、回転部材５１の回転中心Ｏからカウンターウェイト４３とは逆相側に２０ｍｍずれた位置に装着するものとしている。
【００６２】
図１０は刈払機１０の振動の簡易モデルを示している。図中の符号は以下のとおりである。
ｍ１：刈払機１０の質量
ｍ２：作業者がハンドル２１のグリップ部２２を握ったことにより生ずる質量
ｍｕ：原動機３１のクランク、ピストン機構により生ずるアンバランス質量
ｒ：クランク軸４０の回転半径
ω：クランク軸４０の回転の角速度
ｋ：棹部２０の全体のバネ定数
ｘ１：回転部材５１の振動変位
ｘ２：ハンドル２１（グリップ部２２）の振動変位
【００６３】
まずは、図１０の簡易モデルについて、以下の式で示すように、質量ｍ１とｍ２に関する運動方程式を元に、アンバランス錘を装着していない状態の回転部材５１を用いてハンドル２１のグリップ部２２の振動加速度を算出した。
【００６４】
【数１】
2017225408.tif 000003
【００６５】
回転部材５１に質量ｍｂのアンバランス錘を追加して、横方向の入力を低減した場合、上記式より、ハンドル２１のグリップ部２２の振動変位ｘ２ｂ及び振動加速度レベルでの低減効果（ｄＢ）は以下の式で表わされる。
【００６６】
【数２】
2017225408.tif 000004
【００６７】
ここで、図８を用いて説明した実施形態では、６ｇのアンバランス錘でハンドルの前後方向の振動加速度レベルは最大１０ｄＢ減少している。従って、上記式のｍｂに６ｇ（０．００６ｋｇ）、振動加速度レベルの振動低減効果に−１０ｄＢを代入すると次式のようになる。
【００６８】
【数３】
2017225408.tif 000005
【００６９】
そして上記式を解くと、回転部材５１に装着するアンバランス錘の質量ｍｕは０．００８８ｋｇ、すなわち８．８ｇが最適であることが導き出される。
【００７０】
逆に、上記式中のｍｕに０．００８８ｋｇを代入し、アンバランス錘５７の質量ｍｂを変化させた場合の振動加速度相対レベル（ｄＢ）と振幅比は、以下のとおりである。
【００７１】
【数４】
2017225408.tif 000006
【００７２】
上記式をグラフ化したものを図１１に示す。図１１（ａ）は振動加速度相対レベル（ｄＢ）と取り付けたアンバランス錘の付加質量（ｇ）（純増分を意味する）との関係、図１１（ｂ）は振動加速度の振幅比と付加されたアンバランス錘の質量（ｇ）との関係を示している。
【００７３】
図１１（ａ）を参照すると、アンバランス錘を付加することにより、振動加速度相対レベルは最適なアンバランス錘の質量である８．８ｇまでは減少し、ハンドル２１のグリップ部２２に生じる振動を低減できていることがわかる。一方、アンバランス錘の質量が８．８ｇを越えるとアンバランス錘を付加したことが過大となって振動が増大していることがわかる。そして、アンバランス錘の質量が８．８ｇの２倍の１７．６ｇになると、振動低減効果はなくなることがわかる。
【００７４】
振動加速度の振幅比についても同様であり、図１１（ｂ）に示すように最適なアンバランス錘の質量である８．８ｇまでは減少し、ハンドル２１のグリップ部２２に生じる振幅を低減できることがわかる。一方、アンバランス錘の質量が８．８ｇを越えるとアンバランス錘を付加したことが過大となって振幅が増大している。そして、アンバランス錘の質量が８．８ｇの２倍の１７．６ｇになると、振幅の低減効果はなくなることがわかる。
【００７５】
図１１（ｂ）より、振動加速度の振幅比を半減させるためには、アンバランス錘の質量は４．５ｇ〜１３ｇが好適であることがわかる。
【００７６】
次に、直径５４ｍｍの回転部材５１について、回転中心Ｏからの望ましい重心位置Ｇを算出する。
【００７７】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、アンバランス錘を取り付けていない各４３ｇのクラッチシュー５２，５３の重心位置Ｇ’は夫々回転中心Ｏから１５ｍｍの位置にある。そして、一方のクラッチシュー５２に対し、回転中心Ｏからカウンターウェイト４３と逆相側２０ｍｍの位置に６ｇのアンバランス錘を付加すると、回転部材５１の重心位置Ｇは、アンバランス錘の側に２ｍｍずれる。従って、上記した４．５ｇ〜１３ｇのアンバランス錘の付加と同じ偏心量を達成するには、回転部材５１の重心位置Ｇは、回転中心Ｏに対して１．５ｍｍ〜４．５ｍｍずらせばよいことがわかる。これは、回転部材５１の回転中心Ｏから軽量側のクラッチシュー５３の重心位置Ｇ’までの距離ａ（半径）、回転中心Ｏから重心位置Ｇまでの距離ｂについて、０．１≦ｂ/ａ≦０．３とすることが望ましいことを示している。
【符号の説明】
【００７８】
１０  刈払機
２１  ハンドル
２２  ハンドルのグリップ部
３０  回転駆動機構
３１  原動機
４０  クランク軸
４３  カウンターウェイト
５０  刈払機用遠心クラッチ
５１  回転部材
５２  クラッチシュー
５３  クラッチシュー
５７，５７’  アンバランス錘
５７ａ  アンバランス錘取付けネジ
Ｇ  回転部材の重心位置
Ｏ  回転部材の回転中心
【図１】
2017225408.tif 000007
【図２】
2017225408.tif 000008
【図３】
2017225408.tif 000009
【図４】
2017225408.tif 000010
【図５】
2017225408.tif 000011
【図６】
2017225408.tif 000012
【図７】
2017225408.tif 000013
【図８】
2017225408.tif 000014
【図９】
2017225408.tif 000015
【図１０】
2017225408.tif 000016
【図１１】
2017225408.tif 000017
【図１２】
2017225408.tif 000018