JP2009275836A - Engine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チェンソーやブロワ、刈払機等のように2サイクルあるいは4サイクルでのエンジンを用いたエンジン工具における制振技術に関する。 The present invention relates to a vibration damping technique in an engine tool using an engine in two cycles or four cycles, such as a chain saw, a blower, and a brush cutter.
従来のエンジン工具において、圧縮された混合気の燃焼によって発したシリンダ内を下降するピストンは、該ピストンがクランク軸の中心から偏心しているクランクピンにコンロッドを介して連結していることから、該クランクピン、該コンロッドおよび該ピストンの質量によって下降方向に慣性力が生じる。また、ピストンの上昇も同様に、該クランクピン、該コンロッドおよび該ピストンの質量によって上昇方向に慣性力が生じる。そのため、該慣性力が振動の原因となり、クランクのアンバランスを備えて相殺しているが、上下の振動は低減できても、アンバランスのせいで左右の振動に変化することがあり、完全に相殺することができないでいる。そのため、エンジン工具は、該振動を作業者が把持する部位に伝達される間に振動を減衰させるために、ゴムやバネなどの弾性体を用いて吸振している。 In a conventional engine tool, a piston descending in a cylinder generated by the combustion of a compressed air-fuel mixture is connected to a crank pin eccentric from the center of the crankshaft via a connecting rod. An inertia force is generated in the downward direction by the mass of the crankpin, the connecting rod, and the piston. Similarly, when the piston rises, an inertial force is generated in the upward direction by the mass of the crankpin, the connecting rod, and the piston. For this reason, the inertial force causes vibration and cancels out with crank unbalance, but even if the vertical vibration can be reduced, it may change to left and right vibration due to the unbalance. It cannot be offset. Therefore, the engine tool absorbs vibration using an elastic body such as rubber or a spring in order to attenuate the vibration while the vibration is transmitted to the part held by the operator.
また、動吸振器は、弾性要素による付勢力が作用した状態で配置されたウエイトが、当該動吸振器に入力される振動量の大きさに応じて駆動されることで制振作用を奏する。すなわち動吸振器は、発生した振動量に応じて制振量が決定されるという受動的な性格を有する。そのため、エンジン工具に搭載しても実際の作業においては、作業者がエンジン工具を被加工材に強く押圧し、被加工材によって回転数を調節して作業を行うといったように、被加工材側への押圧力やエンジン工具の回転数に相当作用するため制振の要請が高いにもかかわらず、動吸振器に入力される振動量が抑制されてしまう場合がある。 In addition, the dynamic vibration absorber exhibits a vibration damping action by driving a weight arranged in a state where an urging force by an elastic element is applied according to the magnitude of vibration input to the dynamic vibration absorber. That is, the dynamic vibration absorber has a passive characteristic that the amount of vibration suppression is determined according to the amount of vibration generated. Therefore, even if it is mounted on the engine tool, in the actual work, the operator strongly presses the engine tool against the work material and adjusts the rotation speed with the work material so that the work is performed on the work material side. The vibration amount input to the dynamic vibration absorber may be suppressed even though there is a high demand for vibration suppression because it has a considerable effect on the pressing force and the rotational speed of the engine tool.
上記で述べた構造では、吸振する弾性体やエンジン工具に搭載する際の動吸振器において、広い範囲における周波数の振動を低減するための構造となっておらず、作業者が把持する部位に振動が効率よく減衰されずにいるため、操作性が損なわれ長時間作業を行うことが困難であった。 The structure described above does not have a structure for reducing vibrations in a wide range of frequencies in a dynamic vibration absorber when mounted on an elastic body that absorbs vibration or an engine tool. However, it is difficult to perform work for a long time because the operability is impaired.
本発明の目的は、ピストンの上下運動と相対的に連動する動吸振器を装備させ、エンジン工具の制振性を向上させることで、作業者に伝わる振動低減することができ、操作性および作業効率を最大限に発揮させることができるエンジン工具を提供することにある。
An object of the present invention is to equip a dynamic vibration absorber that is relatively interlocked with the vertical movement of the piston and to improve the vibration damping performance of the engine tool, so that vibration transmitted to the operator can be reduced. It is to provide an engine tool capable of maximizing efficiency.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次の通りである。 Of the inventions disclosed in the present application, typical features will be described as follows.
本発明の一つの特徴によれば、往復運動するピストンが収容されるシリンダブロックと、
ピストンの往復運動をクランク軸の回転運動に変換するエンジンを駆動源とするエンジン工具において、直線運動可能に構成されたウエイトと、ウエイトに付勢力を与える弾性体とから構成される動吸振器とを有し、動吸振器のウエイトが前記シリンダブロック内の圧力変動により駆動するようにした。
According to one aspect of the present invention, a cylinder block that houses a reciprocating piston;
In an engine tool that uses an engine that converts reciprocating motion of a piston as rotational motion of a crankshaft as a drive source, a dynamic vibration absorber that includes a weight configured to be linearly movable and an elastic body that applies a biasing force to the weight; The weight of the dynamic vibration absorber is driven by the pressure fluctuation in the cylinder block.
請求項1の発明によれば、直線運動可能に構成されたウエイトと、ウエイトに付勢力を与える弾性体とから構成される動吸振器とを有し、動吸振器のウエイトがシリンダブロック内の圧力変動により駆動するので、作業者へ伝達される振動が低減され、操作性および作業効率を最大限に発揮させることができる。 According to the first aspect of the present invention, the dynamic vibration absorber includes a weight configured to be linearly movable and an elastic body that applies an urging force to the weight, and the weight of the dynamic vibration absorber is within the cylinder block. Since driving is performed by pressure fluctuation, vibration transmitted to the worker is reduced, and operability and work efficiency can be maximized.
請求項2の発明によれば、ウエイトの直線運動はピストンの往復運動と平行軸上又は同軸上に配置され、ピストンはシリンダブロック内部にピストンを挟んで燃焼室とクランク室を画成し、動吸振器はウエイトを挟んで第一空気室及び第二空気室を画成し、圧力変動が導入される動吸振器の空気室は、クランクケースの圧力変動の取出側と同側であるので、ウエイトが前記ピストンと対向状に駆動することで、エンジンの振動が減衰でき、作業時の振動・騒音を低減できる。
According to the invention of
また、特にピストンの往復運動方向の同軸上に動吸振器のウエイトが設置されることで、効果的に慣性力を相殺することが可能となる。 In particular, the weight of the dynamic vibration absorber is installed on the same axis in the reciprocating direction of the piston, so that the inertia force can be effectively canceled out.
請求項3の発明によれば、エンジンに混合気を供給するダイヤフラムの気化器を備え、動吸振器はクランクケースと連通する第一空気室と、第一空気室からウエイトを挟んで反対側にある第二空気室を備えると共に、第二空気室が気化器のポンプ室と連通しているので、既存のパルス導入経路を利用しながら、気化器のポンプ動作も通常通りに行えることで、動吸振器を設けるための加工を最小限にすることが可能となる。 According to a third aspect of the invention, there is provided a diaphragm carburetor for supplying an air-fuel mixture to the engine, wherein the dynamic vibration absorber is disposed on the opposite side across the weight from the first air chamber and the first air chamber. Since a second air chamber is provided and the second air chamber communicates with the pump chamber of the vaporizer, the pump operation of the vaporizer can be performed as usual while using the existing pulse introduction path. Processing for providing the vibration absorber can be minimized.
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the following description and drawings.
本発明に係るエンジン工具の実施形態を、図1から図6を参照して説明する。図1は本発明の実施形態に係るエンジン工具の動作を説明するための図で、クランク室が負圧状態の時を示す図である。図2は本発明の実施形態に係るエンジン工具の動作を説明するための図で、クランク室が正圧状態の時を示す図である。図3から図6は本実施形態に係るエンジン工具に用いられる一実施形態である2サイクルエンジンの一般的な燃焼行程を説明するための図である。 An embodiment of an engine tool according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. 1 is a view for explaining the operation of an engine tool according to an embodiment of the present invention, and is a view showing when the crank chamber is in a negative pressure state. FIG. 2 is a view for explaining the operation of the engine tool according to the embodiment of the present invention, and is a view showing when the crank chamber is in a positive pressure state. FIGS. 3 to 6 are diagrams for explaining a general combustion stroke of a two-cycle engine which is an embodiment used in the engine tool according to the present embodiment.
図1に示すよう、本発明の一実施形態として2サイクルエンジンを用いたエンジン工具を示しており、エンジンはシリンダブロック22を備え、シリンダブロック22はシリンダヘッド20とクランクケース21から構成されている。シリンダヘッド20は円筒形のピストン1を上下に移動可能に案内しており、ピストン1はピストン1、ピストンピン17、コンロッド15およびクランクピン16を介して、クランクケース21に回転可能に支持されるクランク軸7と繋がっている。シリンダブロック22内には、ピストン1とシリンダヘッド20により燃焼室3が、ピストン1とクランクケース21によりクランク室2がそれぞれ画成されている。燃焼室3は上壁に点火プラグ8を備え、側壁には排気口5aと掃気口6が、それぞれ燃焼ガスを排出するための排気ポート5bとクランク室2と繋がる混合気を供給する図示しない掃気ポートと接続されている。クランク室16には吸気口4aが開口し、外気と連通する吸気ポート4bと接続されている。吸気ポート4bは外気から空気を導入し、吸気ポート4bの途中に設けられたダイヤフラム式の気化器13によって燃料と混合され、燃焼室3に送られる混合気を生成している。
As shown in FIG. 1, an engine tool using a two-cycle engine is shown as an embodiment of the present invention. The engine includes a cylinder block 22, and the cylinder block 22 includes a
クランク室2は、パルス経路23aを介して動吸振器19と連通している。動吸振器19はウエイト12がピストンの往復動作と平行軸上で直線運動するような方向に配置されており、ウエイト12は、ウエイト12の運動軸上において両側から非一体的に挟みこまれて付勢力を与えられている。動吸振器19はウエイト12により第一空気室9及び第二空気室10を画成し、第一空気室9はクランク室2に連通している。また、吸気ポート4bは燃焼室3に混合気を供給するダイヤフラム式の気化器13を備えている。気化器13は図示しない燃料補給経路を介して燃料タンクと接続されており、気化器13内のパルス室14には振動することで燃料タンクから燃料を吸い上げるポンプ・ダイヤフラム18が備えられている。パルス室14は動吸振器19のパルス経路23bを介して第二空気室10と連通しており、第二空気室10の圧力変動によりポンプ・ダイヤフラム18が振動可能に構成されている。
The
次に、以上のように直線運動可能に構成されたウエイト12と、ウエイト12に付勢力を与える弾性体11a、11bとから構成される動吸振器19とを有し、動吸振器19のウエイト12がシリンダブロック内の圧力変動により駆動するようにしたエンジンの動作について説明する。
図3に示すよう、ピストン1が下死点から上昇していくと、クランク室2の体積の増加に伴いクランク室2は負圧となり、一方燃焼室3は体積の減少に伴い混合気が圧縮される。また、吸気ポート4bはピストン1が通過し開くと、大気との圧力差によってクランク室2に混合気が吸入される。そして、図4に示すように上死点を通過してピストン1が降下することで、吸気ポート4bが閉じ、燃焼室3で圧縮された混合気が点火プラグ8の火花によって燃焼されピストン1の下降が加速し、図5に示すようにピストン1の下降によって排気ポート5bが開き、燃焼済みのガスが排出され始め、かつクランク室2の混合気の圧縮が始まる。さらに、図6に示すように圧縮された混合気は、ピストン1の下降によって掃気口6が開き、燃焼室3へ吸入される。以上の燃焼室3で行われる混合気の圧縮、燃焼、排気、掃気、クランク室2の大気圧との圧力差を使って混合気の吸入、掃気といった工程を繰り返すことで、クランク軸7の出力軸に接続された図示しない作業装置を駆動させる。
Next, the weight of the dynamic vibration absorber 19 includes the
As shown in FIG. 3, when the
本発明に係る一実施形態では、図1に示すように、燃焼室3の燃焼済みガスを排気する工程において、ピストン1の下降によりクランク室2の混合気が圧縮により、クランク室2とパルス経路23aを介して連通している動吸振器19の第1空気室9における空気もしくは混合気も圧縮する。更に第1空気室9の混合気が圧縮することにより、第2空気室10より第1空気室9の大気圧力が大きくなるため、弾性体11a、11bで把持されているウエイト12にピストン1と平行軸上において、ウエイト12は、ウエイト12の移動方向を把持している弾性体11bを圧縮する方向即ちピストン1の往復運動に対して逆方向に移動することになり、これにより動吸振器19が駆動される。また、ウエイト12の移動に伴い第2空気室10の空気もしくは混合気が圧縮し、第2空気室10とパルス経路23bを介して連通している気化器13のパルス室14の圧力変動を生じさせ、ポンプ・ダイヤフラム18を振動させる。ポンプ・ダイヤフラム18のポンプ動作により、図示しない燃料補給経路を介して燃料タンクから燃料を吸い上げ、気化器13内部へ燃料が補給される。
In one embodiment according to the present invention, as shown in FIG. 1, in the step of exhausting the burned gas in the combustion chamber 3, the mixture in the
また同様に、ピストン1が下死点を通過する前から、掃気口6が開放され、ピストン1の下降によって圧縮されていた混合気が燃焼室3に入り、クランク室2の圧力低下が始まる。下死点を通過後、ピストン1が上昇をはじめ、図2に示すように、掃気口6を塞ぎきったときに、ピストン1の上昇に伴い、クランク室2の大気圧は負圧となっていく。そのため、混合気をクランク室2に吸入されると同時に、クランク室と連通している第1空気室9の大気圧が第2空気室10より低下することで、第2空気室10より第1空気室9の圧力が低くなり、ウエイト12はピストン1の移動方向と逆方向に移動するため、ウエイト12の移動方向を把持している弾性体11aが圧縮される。また、第2空気室10はウエイト12移動によって圧力が低下するため、気化器13のパルス室14の圧力変動を生じさせ、気化器13内に燃料が補給される。
Similarly, before the
次に本実施形態による動吸振器を用いる効果について説明する。ウエイト12はウエイト12の移動方向に把持している弾性体11bが圧縮されながらピストン1の動作方向に対して逆方向に移動することにより、ピストン1の下降によって発生したピストン1、ピストンピン17、コンロッド15およびクランクピン16の慣性力を相殺することが可能となり、振動を低減することができる。
Next, the effect of using the dynamic vibration absorber according to the present embodiment will be described. The
また、ウエイトの直線運動はピストンの往復運動と平行軸上に位置していることで、ピストンはシリンダブロック内部にピストンを挟んで燃焼室とクランク室を画成し、動吸振器はウエイトを挟んで第一空気室及び第二空気室を画成し、圧力変動が導入される動吸振器の空気室は、クランクケースの圧力変動の取出側と同側であるので、ウエイトが前記ピストンと対向状に駆動することになり、エンジンの振動が減衰でき、作業時の振動・騒音を低減できる。尚、本実施形態ではウエイト12の動作軸はピストンの平行軸上としたが、これに限らず同軸または略同軸に配置しても良い。これによればピストンの往復運動の軸上で直接ウエイトが動作するため、効果的に慣性力を相殺することが可能となる。
In addition, the linear motion of the weight is located on the axis parallel to the reciprocating motion of the piston. Since the air chamber of the dynamic vibration absorber that defines the first air chamber and the second air chamber and the pressure fluctuation is introduced is on the same side as the crankcase pressure fluctuation extraction side, the weight is opposed to the piston. The vibration of the engine can be attenuated and the vibration and noise during work can be reduced. In the present embodiment, the operation axis of the
また、エンジンに混合気を供給するダイヤフラムの気化器を備え、動吸振器はクランクケースと連通する第一空気室と、第一空気室からウエイトを挟んで反対側にある第二空気室を備えると共に、第二空気室が気化器のポンプ室と連通しているので、既存のパルス導入経路を利用しながら、気化器のポンプ動作も通常通りに行えることで、動吸振器を設けるための加工を最小限にすることが可能となる。 In addition, a diaphragm carburetor for supplying an air-fuel mixture to the engine is provided, and the dynamic vibration absorber has a first air chamber communicating with the crankcase, and a second air chamber on the opposite side across the weight from the first air chamber. At the same time, the second air chamber communicates with the pump chamber of the carburetor, so that the pump operation of the carburetor can be performed as usual while using the existing pulse introduction path, thereby providing a dynamic vibration absorber. Can be minimized.
以上、本発明を示す実施形態に基づき説明したが、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。 As mentioned above, although demonstrated based on embodiment which shows this invention, this invention is not limited to the above-mentioned form, A various change is possible within the range which does not deviate from the meaning.
例えば、本実施形態においてエンジンの説明を2サイクルエンジンを用いて行ったが、エンジンを駆動源に用いたエンジン作業機であれば何れも有効である。
For example, in the present embodiment, the engine is described using a two-cycle engine. However, any engine working machine using the engine as a drive source is effective.
1 ピストン
2 クランク室
3 燃焼室
4a 吸気口
4b 吸気ポート
5a 排気口
5b 排気ポート
6 掃気口
7 クランク軸
8 点火プラグ
9 第1空気室
10 第2空気室
11a、11b 弾性体
12 ウエイト
13 気化器
14 パルス室
15 コンロッド
16 クランクピン
17 ピストンピン
18 ポンプ・ダイヤフラム
19 動吸振器
20 シリンダヘッド
21 クランクケース
22 シリンダブロック
23a、23b パルス経路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ピストンの往復運動をクランク軸の回転運動に変換するエンジンを駆動源とするエンジン工具において、
直線運動可能に構成されたウエイトと、前記ウエイトに付勢力を与える弾性体とから構成される動吸振器とを有し、前記動吸振器のウエイトが前記シリンダブロック内の圧力変動により駆動することを特徴とするエンジン工具。 A cylinder block containing a reciprocating piston;
In an engine tool whose driving source is an engine that converts the reciprocating motion of the piston into the rotational motion of a crankshaft,
A dynamic vibration absorber including a weight configured to be linearly movable and an elastic body that applies an urging force to the weight, and the weight of the dynamic vibration absorber is driven by pressure fluctuation in the cylinder block An engine tool characterized by
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