KR20050042716A - 예초기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예초기에 관한 것이다. 본 발명은 소정의 길이를 가지고 내부를 관통하여 구동축(14)이 구비되는 조작로드(12)와, 상기 조작로드(12)의 선단에 구비되고 상기 구동축(14)으로부터 베벨기어를 통해 전달되는 구동력으로 회전하는 절단날(16)과, 상기 조작로드(12)의 타단부에 구비되고 상기 구동축(14)의 일단부에 연결되어 동력을 제공하는 다수개의 모터(31,31')로 이루어진 구동부(30)와, 상기 구동부(30)로 전원을 공급하는 전원부(40)를 포함하여 구성된다. 상기 구동부(30)에 구비되는 각각의 모터(31,31')의 회전축에는 각각 구동기어(33)가 구비되고, 상기 구동기어(33)는 상기 구동축(14)에 동축으로 설치된 종동기어(35)의 외주면을 둘러 치합된다. 이와 같은 본 발명에 의하면 배터리를 사용하여 예초기를 동작시키므로 매연과 소음이 줄어듬과 동시에 상대적으로 큰힘으로 절단날(16)을 구동할 수 있게 되는 이점이 있다.

Description

예초기{A grass cutter}

본 발명은 예초기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기를 사용하는 구동원으로 부터 동력을 발생시키는 예초기에 관한 것이다.

일반적으로, 논 밭 등의 두렁에 생장하는 잡초는 해충의 온상이 되는 경향이 있으므로 일년에 수차례 절단하여 제거한다. 잡초의 절단은 통상적으로 매우 힘든 작업이며, 이를 위해 다양한 방식의 예초기가 제작되어 사용되어 왔다. 그 중에서도 견착식 예초기는 그 작은 크기 및 취급의 용이성으로 인해 많이 사용되고 있다.

기존의 견착식 예초기에서는, 파이프 형상의 조작로드를 관통하는 구동력 전달축 또는 구동축이 일단에 설치된 엔진에 의하여 구동됨에 의해 조작로드의 타단에 설치된 절단날이 회전하게 된다. 대부분의 경우, 작업자는 견착벨트를 이용하여 예초기를 어깨에 메고서, 조작로드의 중간위치에 설치된 U자형상의 핸들을 잡고 조작로드를 전후좌우로 이동시키는 것에 의해 절단날로 잡초를 절단한다.

하지만, 엔진을 이용한 견착식 예초기의 경우에 일반적으로 오토바이 등에 사용되는 2행정 엔진을 사용함으로서 왕복운동과 이로 인한 진동이 작업자에게 큰 하중 부담을 주고 있고, 엔진에서 발생하는 매연이 작업자의 건강과 대기에 나쁜 영향을 주는 문제점이 있다.

특히, 엔진에서 발생하는 매연을 피하기 위해 바람이 불어오는 쪽으로 방향 전환을 하다가 주변의 작업자에게 상해를 입히거나 원하지 않는 형태의 벌초를 하는 경우가 많이 생긴다.

그리고, 엔진을 이용한 예초기의 경우 소음이 상당히 심하여 작업자 뿐만 아니라 이웃이 소음공해로 고통을 받게 되는 문제점도 있다.

이러한 단점을 극복하기 위해 전기를 구동원으로 사용하는 배터리 충전식 예초기가 제시되었다. 배터리 충전식 예초기는 공해도 없고 소음도 상대적으로 줄어 많은 사람들이 사용하고 있다.

하지만, 배터리 충전식 예초기는 절단날과 모터가 직결되어 있다. 이와 같이 모터와 절단날을 직결함으로써 제조원가를 낮출 수는 있지만, 모터가 절단날과 인접하여 있어 예초기 전체의 무게중심이 절단날이 구비되는 선단 쪽에 형성된다. 예초기의 무게중심이 예초기의 선단에 있게 되면 작업자가 느끼는 예초기의 무게가 상대적으로 커지게 되면서 작업이 어렵게 되는 문제점이 있다.

따라서, 상기 예초기의 선단에 구비되는 모터는 되도록 무게가 가벼운 것을 사용하여야 한다. 결국 배터리 충전식 예초기는 그 구조상 상대적으로 출력이 큰 모터를 사용하는 것이 어렵게 되고, 이와 같은 구조적 문제점에 의해 잡초를 절단하는 절삭력이 엔진 예초기에 비해 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 예초기의 무게중심이 예초기의 중앙 근처에 위치할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상대적으로 절삭력을 향상시킨 배터리 충전식 예초기를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 소정의 길이를 가지고 내부를 관통하여 구동축이 구비되는 조작로드와, 상기 조작로드의 선단에 구비되고 상기 구동축으로부터 베벨기어를 통해 전달되는 구동력으로 회전하는 절단날과, 상기 조작로드의 타단부에 구비되고 상기 구동축의 일단부에 연결되어 동력을 제공하는 다수개의 모터로 이루어진 구동부와, 상기 구동부로 전원을 공급하는 전원부를 포함하여 구성된다.

상기 구동부에 구비되는 각각의 모터의 회전축에는 각각 구동기어가 구비되고, 상기 구동기어는 상기 구동축에 동축으로 설치된 종동기어의 외주면을 둘러 치합된다.

상기 구동부에는 적어도 2개의 모터가 구비된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 예초기는 그 무게중심이 중앙에 위치되어 취급이 간편하고, 소음과 매연이 발생하지 않으면서도 강력한 힘을 발휘하는 이점이 있다.

이하, 본 발명에 의한 예초기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명에 의한 예초기의 바람직한 실시예가 부분절결측면도로 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명 실시예를 구성하는 구동부의 구성이 개략단면도로 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명 실시예를 구성하는 전원부의 구성이 회로도로 도시되어 있으며, 도 4에는 본 발명 실시예에서 구동부와 전원부의 회로도가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 예초기(10)는 소정 길이의 조작로드(12)를 구비한다. 상기 조작로드(12)는 그 내부가 빈 중공의 파이프로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 조작로드(12)의 내부에는 구동축(14)이 설치된다. 상기 구동축(14)은 상기 조작로드(12)를 통해 동력을 전달하는 역할을 한다.

상기 조작로드(12)의 선단에는 절단날(16)이 구비된다. 상기 절단날(16)은 상기 조작로드(12)의 선단에서 상기 구동축(14)가 연결된다. 상기 전달날(16)의 회전축(도시되지 않음)은 베벨기어를 통해 상기 구동축(14)으로부터 동력을 전달받는다. 따라서, 상기 구동축(14)의 회전중심축과 상기 절단날(16)의 회전중심축을 소정의 각도로 교차된다.

상기 절단날(16)의 후단, 즉 상기 조작로드(12)의 후단 쪽은 안전커버(18)에 의해 차폐된다. 상기 안전커버(18)는 작업자 쪽으로 돌이나 절단날(16) 등이 튀는 것을 차단하는 역할을 한다.

상기 조작로드(12)에는 제1 및 제2 손잡이(20,22)가 구비된다. 이는 오른손잡이를 예로 들면, 상기 제1손잡이(20)를 오른손으로 잡고, 제2손잡이(22)를 왼손으로 잡아 예초기(10)를 조작하도록 하는 것이다. 상기 제1손잡이(20)는 상대적으로 조작로드(12)의 후단쪽에 구비되고, 상기 제2손잡이(22)는 상기 제1손잡이(20)보다는 조작로드(12)의 선단쪽에 구비된다.

상기 조작로드(12)의 후단에는 구동부(30)가 구비된다. 상기 구동부(30)의 구성은 도 2에 잘 도시되어 있다. 상기 구동부(30)의 내부에는 제1 및 제2 구동모터(31,31')가 구비된다. 본 실시예에서는 구동부(30)에 2개의 구동모터(31,31')가 설치되었으나, 반드시 그러한 것은 아니고 더 많은 갯수가 설치될 수도 있다. 상기 구동모터(31,31')의 회전축에는 각각 구동기어(33)가 설치된다.

상기 구동기어(33)와 각각 치합되게 피동기어(35)가 상기 구동축(14)의 단부에 설치된다. 상기 피동기어(35)는 상기 구동축(14)의 회전중심과 동축으로 설치된다. 상기 피동기어(35)에는 상기 구동기어(33)가 상기 구동모터(31,31')의 갯수만큼 치합된다.

상기 구동모터(31,31')의 구동을 온오프시키기 위한 조작스위치(37)는 상기 조작로드(12)의 제1손잡이(20) 근처에 구비된다. 도면부호 38은 구동부(30)로 공급되는 전원을 받는 커넥터이다. 도면중 미설명 부호 31a, 31b, 31'a, 31'b는 각각의 모터(31,31')의 단자이다.

한편, 상기 구동부(30)로 전원을 공급하는 전원부(40)의 구성을 도 3을 참고하여 설명한다. 본 발명 실시예의 전원부(40)에는 제1 및 제2 배터리(41,42)가 각각 구비되고, 상기 배터리(41,42)의 양극 및 음극에서는 각각 연결선(43)이 나와 커넥터(45)의 단자(41a,41b)(42a,42b)와 연결된다. 상기 커넥터(45)는 상기 구동부(30)의 커넥터(38)와 전기적으로 연결된다. 본 발명 실시예에서는 배터리(41,42)를 각 12볼트인 것으로 사용한다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 예초기의 작용을 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명 실시예의 예초기(10)는 작업자가 한손으로 제1손잡이(20)를 잡고, 다른손으로 제2손잡이(22)를 잡은 상태에서 상기 스위치(37)를 온오프시키면서 사용하면 된다.

즉, 상기 스위치(37)를 온시키면, 상기 구동부(30)의 구동모터(31,31')가 구동되면서 동력이 상기 구동기어(33)에서 피동기어(35)로 전달되고, 상기 피동기어(35)의 회전에 의해 상기 구동축(14)이 회전된다. 상기 구동축(14)의 회전은 베벨기어를 통해 상기 절단날(16)로 전달되고, 상기 절단날(16)이 회전하면서 풀을 벤다. 이와 같이 절단날(16)을 회전시키면서, 상기 조작로드(12)를 제2손잡이(22)를 잡은 손으로 움직여 상기 절단날(16)의 위치를 변경하면 된다.

한편, 상기 절단날(16)의 회전을 멈추도록 하기 위해서는 상기 스위치(37)를 오프시키면 된다.

여기서, 상기 구동모터(31,31')의 구동력이 감속되어 전달되는 것을 설명한다.

예를 들어 모터(31,31')의 회전수가 10,000rpm이고, 모터(31,31')의 회전축에 구비된 구동기어(33)의 잇수가 피동기어(35)의 절반이라면, 감속비는 구동축(14) 선단의 베벨기어의 전달비를 1:1로 할 때, 1/2의 감속이 된다. 따라서, 상기 절단날(16)은 5000rpm으로 회전된다.

예초기(10)는 절단날(16)의 고속회전으로 저장된 회전관성에너지가 절삭력의 근원이 된다. 따라서 절단날(16)의 회전관성모우먼트가 모터(31,31')에 어떻게 작용하는지 알아보아야 할 것이다.

절단날(16)의 관성모우먼트 I_c라하고, 모터축에서 느끼는 상당관성모우먼트를 I_e라 할 때, 이들 사이의 관계식은 다음과 같이 된다.

여기서, z₁은 구동모터의 구동기어 잇수, z₂는 피동기어의 잇수이다.

절단날(16)의 회전관성모우먼트는 모터(31,31')의 구동축에 작용할 때는 감속비 제곱으로 나누어지므로, 모터(31,31') 한개당 작용하는 회전관성모우먼트는 1/4의 반이 되어 1/8이 된다. 이는 두개의 모터(31,31')가 동시에 작용하므로 절단날(16)의 관성모우먼트를 다시 나누어야 하기 때문이다.

따라서, 한개의 모터를 직결로 연결한 경우와 비교하면 모터(31,31')에 작용하는 회전관성모우먼트는 매우 작아지고 모터(31,31')의 회전수를 높임으로 소형의 모터를 사용할 수 있게 된다.

참고로, 모터(31,31')의 수를 2개에서 3개 또는 4개로 할 경우, 이때에도 회전관성모우먼트는 기어전달비의 제곱에 반비례하고 사용한 모터의 개수로 다시 나누어진다. 모터를 3개 사용할 경우는 구동기어는 120°간격으로 배치되므로 유성기어에서 기어를 3개를 사용한 것과 같이 되어 피동기어에 작용하는 힘은 균형을 이룰 것이다.

한편, 스위치(37)는 단순한 형태인 온오프형의 스위치가 사용되거나 PWM제어인 전자식 제어기로 구성될 수 있는데, 배터리(41,42)는 직렬로 연결되어야 흐르는 전류를 반으로 줄일 수 있다.

하지만, 직렬로 연결되면 각각의 배터리(41,42)가 12볼트이므로 24볼트가 되어 자동차 등의 시거잭으로는 충전하기가 불가능하다. 따라서, 본 발명에서는 4개의 단자(41a,41b)(42a,42b)를 예초기의 연결모터선(도시되지 않음)이 나오는 곳까지 끌어낸다. 그리고, 12볼트 용량의 충전기를 사용하여 상기 단자(41a,41b)(42a,42b)에 연결하면 12볼트로 충전이 가능해진다. 이는 시거잭으로도 마찬가지이다.

다음으로 도 4에는 모터(31,31')측과 전기적으로 연결되는 것이 도시되어 있는데, 커넥터(45)의 내부에서 단자(41b)와 단자(42a)를 직렬연결하면 모터에 걸리는 전압이 24볼트가 될 것이다.

따라서, 스위치(37)를 닫으면 모터(31,31')에 각각 12볼트의 전압이 걸리게 된다. 이렇게 하면, 전원부(40)에서 미리 병렬로 연결한 것보다 흐르는 전류를 절반으로 줄일 수 있으므로, 스위치(37)에 걸리는 전류량을 절반으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 전선에서 발생하는 열을 반으로 줄일 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 예초기에서는 배터리를 사용하므로 소음과 매연이 발생하지 않는 이점에 더해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 예초기는 다수개의 모터에서 발생된 동력을 구동기어와 피동기어를 통과하면서 합쳐 감속시켜 사용함에 의해 상대적으로 큰 힘을 낼 수 있어 풀을 보다 원활하게 벨 수 있다.

본 발명에서는 구동부가 조작로드의 일단부에 구비되고 절단날이 타단부에 구비되므로 전체적으로 예초기의 무게중심이 조작로드의 중간 쯤에 구비될 수 있다. 따라서 작업자가 예초기의 취급을 보다 간단하게 할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 예초기의 바람직한 실시예의 구성을 보인 부분절결측면도.

도 2는 본 발명 실시예를 구성하는 구동부의 구성을 보인 개략단면도.

도 3은 본 발명 실시예를 구성하는 전원부의 구성을 보인 회로도.

도 4는 본 발명 실시예에서 구동부와 전원부의 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 예초기 12: 조작로드

14: 구동축 16: 절단날

18: 안전커버 20: 제1손잡이

22: 제2손잡이 30: 구동부

31,31': 구동모터 33: 구동기어

35: 피동기어 37: 스위치

38: 커넥터 40: 전원부

41,42: 배터리 43: 연결선

45: 커넥터

Claims (3)

1. 소정의 길이를 가지고 내부를 관통하여 구동축이 구비되는 조작로드와,

   상기 조작로드의 선단에 구비되고 상기 구동축으로부터 베벨기어를 통해 전달되는 구동력으로 회전하는 절단날과,

   상기 조작로드의 타단부에 구비되고 상기 구동축의 일단부에 연결되어 동력을 제공하는 다수개의 모터로 이루어진 구동부와,

   상기 구동부로 전원을 공급하는 전원부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 예초기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동부에 구비되는 각각의 모터의 회전축에는 각각 구동기어가 구비되고, 상기 구동기어는 상기 구동축에 동축으로 설치된 종동기어의 외주면을 둘러 치합됨을 특징으로 하는 예초기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 구동부에는 적어도 2개의 모터가 구비됨을 특징으로 하는 예초기.