JP2014148967A - エンジン作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】
手動スタータの代わりにセルスタータにて簡単にエンジンを始動させることで始動性を向上させたエンジン作業機を提供することにある。
【解決手段】
エンジン２０の出力軸に接続され作業機器（７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ）を駆動させるエンジン作業機１であって、エンジン２０にセルモータユニット５０を装着し、セルモータユニット５０へ電力を供給するバッテリ９０を保持すると共にセルモータユニットの制御を行う制御回路とスイッチを搭載するスイッチユニット７０を設け、スイッチユニットはセルモータと接続コード６８により接続した。スイッチユニット７０には、バッテリ９０を充電するための充電回路を内蔵したので、商用電源とつなぐことでバッテリ９０を充電することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は主に刈払機、カルチベータなどのエンジン作業機の動力源として用いられるエンジン作業機に関する。

手持ち式のエンジン作業機において特許文献１に開示されるように動力源として小型のエンジンが広く用いられている。エンジンは、コードレスの電動作業機と比較すると、低価格な構成にて、大きな出力を得ることができ、燃料を補給することにより長時間の作業が可能となるという利点を有する。一方、エンジンは混合気の燃焼によってピストンを往復運動させる構成であり、始動時においては混合気がシリンダ内に充填されるまでは手動スタータを引き続ける必要があるので、電気モータに比べると始動に手間取ることが多い。近年では作業者の負担軽減のために始動性の容易なエンジン作業機が求められている。

実開昭６３−７９４６９号公報

手持ち式刈払機等の小型のエンジン作業機にセルスタータを実装する場合、単純にＤＣモータを回転させるだけではエンジンの確実な始動には不十分なため、マイコン等の電子部品を用いて、ソフトスタート、過電流保護などを実施することが提案されている。しかしながら、これらの電子部品がショート等により破損、焼損した場合、円滑なエンジン始動が困難になる恐れがある。また、エンジン作業機は揮発性の高い混合ガソリンが充填された燃料タンクが搭載さることから、焼損等を回避する構成とすることが重要である。さらに、セルスタータを実装するためにはそれを駆動するためのバッテリの搭載が必要となるため、発電機能を有さない小型のエンジン作業機においてバッテリを容易に充電できるように構成することが一つの課題となる。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、手動スタータの代わりにセルスタータにて簡単にエンジンを始動させるようにできるエンジン作業機を提供することにある。

本発明の他の目的は、セルスタータの制御用の制御回路を効率的に収容し、制御回路を含んだスイッチユニットを使いやすい位置に取り付けることができ、さらに防水性を高めたエンジン作業機を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、セルスタータを稼働させるバッテリとして電動工具等で広く使われているパック形式のものを用い、商用電源を用いたバッテリの充電装置も搭載したエンジン作業機を提供することにある。

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。

本発明の一つの特徴によれば、ピストンが往復運動するシリンダと、前記シリンダ内に燃料と空気の混合気を供給する燃料供給手段と、前記シリンダを保持すると共にクランク室を形成するクランクケースを有するエンジンと、前記エンジンの出力軸に接続され作業機器を駆動させるエンジン作業機であって、前記エンジンにセルモータを装着し、前記セルモータへ電力を供給するバッテリと前記セルモータの制御を行う制御回路と前記セルモータを始動させるスイッチと前記バッテリの充電をする充電回路を搭載するスイッチユニットを設け、前記スイッチユニットと前記セルモータを独立して設け、これらを接続する接続コードを設け、前記スイッチユニットに商用電源を供給する電源コードを接続する接続部を設けた。セルモータとスイッチユニットは独立して設けられ、これらは接続コードで接続され、操作部となるスイッチユニットはエンジン作業機に簡単に取り付けることができ、コネクタ等を用いて接続コードを着脱可能にとした。

本発明の他の特徴によれば、スイッチユニットにラッチ接続部を設け、ラッチ接続部を用いてスイッチユニットをエンジン作業機に着脱可能とした。エンジンはフレームに搭載され、フレームにスイッチユニットを着脱可能に保持するための取付具を設け。セルモータは、クラッチとの係合部と減速ギヤをハウジング内に一緒に収容したモータユニットとして構成され、モータユニットはエンジンのクランク軸と同軸上に装着されるように構成した。バッテリはスイッチユニットに着脱可能なカセット式に形成される。

本発明のさらに他の特徴によれば、モータユニットをエンジンに装着した際に、モータユニット内に水が入らないようにセルモータと減速ギヤを配した領域を全閉構造とした。制御回路を搭載する回路基板を、スイッチユニットの内側であって一面を除いて囲まれた収容室に搭載した後にその収容室内をウレタン等の樹脂にて充填させて電子部品が空気に触れないように密閉した。収容室は回路基板を囲うようにハウジングの内部に突出するリブを配置することにより構成される。リブ高さは、スイッチユニットのハウジングのＰＬ面よりも高くし、基板をリブの内側に配置した状態で、リブ内側にウレタン材を充填させる構成とした。モータユニット内にはセルモータの温度を検知する温度検知手段を設け、制御回路はセルモータの温度が所定温度以上に上昇した時にセルモータの回転を阻止するように構成した。また、スイッチユニット及び／又はセルモータユニットに接続コードを着脱するための端子部を設け、商用電源アダプタの端子部にキャップまたはゴムパッキン等の閉鎖部材を配置する。なお、スイッチユニットにはラッチ機構を配置し、エンジンの本体側に配置されるラッチ接続部を有する取付部材に着脱が可能な構成としている。

請求項１の発明によれば、セルモータと、バッテリ、制御回路を搭載するスイッチユニットを接続コードにより接続させて一体化したセルスタータを有するエンジン作業機としたので、従来のエンジン作業機の基本構成を変えることがなくセルモータを搭載して、セルモータと独立したスイッチユニットをエンジン作業機の任意の位置に取り付けることにより、セルスタータ機構付きのエンジン作業機を実現できる。また、スイッチユニットにバッテリを充電できる充電回路を内蔵したので、スイッチユニット単体でバッテリを充電させることが可能である。
請求項２の発明によれば、セルモータとスイッチユニットとを繋ぐ接続コードを着脱可能としたので、スイッチユニットがエンジン作業機の本体側から容易に着脱でき、製品の水洗い時の際にスイッチユニットを取り外しておくことが可能となった。また、エンジンの始動時以外においてはスイッチユニットを取り外しておくことが可能となった。さらに、スイッチユニットをエンジン作業機とは別に移動させることができるので、商用電源にてバッテリを充電する際にコンセントのある所にスイッチユニットだけを移動させて充電することができる。
請求項３の発明によれば、ラッチ機構を用いてスイッチユニットをエンジン作業機に着脱可能としたので、ドライバー等の工具を用いることなくスイッチユニットをエンジン作業機本体側に取り付け及び取り外しをすることができる。
請求項４の発明によれば、フレームにスイッチユニットを着脱可能に保持するための取付具を設けたので、ハンドル操作に影響を及ぼさない上に使いやすい位置にスイッチユニットを取り付けることができる。また、フレームに取付具を設けたので安定してスイッチユニットを保持することができる。
請求項５の発明によれば、モータユニットはエンジンのクランク軸と同軸上に装着されるので、従来装着されていたリコイルスタータに換えてモータユニットを容易に取り付けることができる。

請求項６の発明によれば、バッテリはスイッチユニットに着脱可能なカセット式に形成されるので、電動工具で広く用いられるリチウムイオン電池パック等を流用することができエンジン作業機用に専用のバッテリを準備する必要が無い。
請求項７の発明によれば、モータユニット内に水が入らないようにセルモータと減速ギヤを配した領域を全閉としたので、作業の終了時にエンジン作業機を水洗いしてもモータユニットが浸水する恐れがない。
請求項８の発明によれば、制御回路の全体を収容室内で樹脂にてすべて覆うと共にスイッチユニットの内外を貫通させる水抜き穴を設けたので、回路部品が雨水などにより濡れることを防止でき、ショート、焼損等の問題を回避できる。
請求項９の発明によれば、モータユニット内にセルモータの温度を検知する温度検知手段を設け、制御回路はセルモータの温度が所定温度以上に上昇した時にセルモータの回転を阻止するので、熱によるモータの破損や焼損を効果的に防止することができる。
請求項１０の発明によれば、着脱可能な商用電源アダプタの端子部にゴムキャップを配置する構成とすることで、回路部品が雨水などにより濡れることが防止でき、ショート、焼損等の問題を回避できる。

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。

本発明の実施例に係るセルスタータ付きのカルチベータ１の全体構成を示す斜視図である。 本発明の実施例に係るセルスタータ付きのカルチベータ１の側面図である。 本発明の実施例に係るセルスタータ付きのカルチベータ１の上面図である。 本発明の実施例に係るセルスタータ付きのカルチベータ１の上面図であって、スイッチユニット７０を取り外した状態を示す図である。 本発明の実施例に係るカルチベータ１のハンドルを折り曲げて収納形態とした際の側面図である。 図１のエンジン２０の内部構造を示す横断面図である。 図６のＡ−Ａ部におけるエンジン２０の断面図である。 本発明のセルスタータ機構の内部構成を示す断面図である。 本発明の実施例に係るスイッチユニット７０の上面図である。 本発明の実施例に係るスイッチユニット７０の装着方法を示すための正面図である（装着前）。 本発明の実施例に係るスイッチユニット７０の装着時の正面図である。 本発明のセルスタータ機構の回路図である。 本発明の実施例に係るエンジン２０に手動スタータを取付けた時の内部構造を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後左右、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。

図１は、本実施例に係るカルチベータ１にセルスタータユニットを設置した状態を示す斜視図である。カルチベータ１はループ状に形成したパイプによって構成されるフレーム２の上にエンジン２０を搭載し、エンジン２０から延びる出力軸の下側にはギヤケース１６を介して内側耕刃７ａ、７ｂと外側耕刃８ａ、８ｂが設けられる。内側耕刃７ａ、７ｂ及び外側耕刃８ａ、８ｂとフレーム２の間には飛散防護カバー１０が設けられる。フレーム２の後方側折り曲げ部分付近からは、尾輪１４を保持すると共に尾輪１４の上下移動をさせるための抵抗棒１２が揺動可能に接続される。また、抵抗棒１２は進行方向に対する抵抗を与えて耕耘刃を土に潜り混ませるためにも用いられ、高さを変えることで耕耘する深さを調整できる。抵抗棒１２には車輪軸１３が固定され、車輪軸１３の下端には尾輪１４が回転可能に設けられる。フレーム２の後方側にはパイプ状のハンドル３ａ、３ｂが延びるように配置され、それらの先端にはグリップ５ａ、５ｂが設けられる。左右のハンドル３ａ、３ｂは連結バー４にて連結される。グリップ５ａの近傍には安全レバー６ａが設けられる。

本実施例では、容易にエンジン２０を始動でき、かつ、操作方法が簡単なセルスタータ機構が設けられる。セルスタータ機構（セルスタータユニット）は、モータユニット５０とスイッチユニット７０と、両端に端子部となる着脱可能なソケット６９ａ、６９ｂを有する接続コード６８（図２参照）により形成される。モータユニット５０は、エンジン２０の鉛直方向に配置されるクランク軸（図示せず）の上端側に取り付けられるものであって、モータユニット５０の回転軸（後述）がクランク軸と同軸となるように配置され、図示しない４本のボルトにてクランクケースに固定される。一方、スイッチユニット７０は、ループ状に形成したフレーム２の後方上端部付近に取り付けられる。図１に示すようにスイッチユニット７０は、着脱可能なバッテリ９０を保持すると共に内部に制御回路と充電回路が収容されるユニットである。着脱可能なバッテリ９０は、例えばインパクトドライバ等の電動工具で広く用いられる１４．４Ｖ等のリチウムイオン電池パックを用いることができ、バッテリ９０をスイッチユニット７０に着脱可能に取り付けられる。スイッチユニット７０のハウジングの上面には、制御回路の電源スイッチ７５と、セルモータのスタートスイッチ７６の２つのスイッチ手段が設けられる。

図２は本実施例に係るカルチベータ１の側面図である。フレーム２の後端の上側には取付具を構成する取付プレート１１が固定され、取付プレート１１に対してスイッチユニット７０が着脱可能に取り付けられる。本実施例では右又は左の側面から見た際に取付プレート１１が前方側に傾くようにフレーム２にネジ止めされる。従って、スイッチユニット７０も前方側に傾くように取り付けられる。この傾きを設けるのは主に、付着した雨水や水を排水しやすくするためと、収納時の収まりをよくするためであるが、これらに問題が無いならば取付プレート１１を水平に取り付けるようにしても良い。スイッチユニット７０とモータユニット５０は取り外し可能な接続コード６８により接続される。接続コード６８の両端部にはソケット６９ａ、６９ｂが設けられ、接続コード６８をスイッチユニット７０とモータユニット５０から取り外すことができるように構成される。モータユニット５０のソケット６９ａが接続されるコンセント（後述）はモータユニット５０の後方側に配置し、スイッチユニット７０のソケット６９ｂが接続されるコンセント（後述）はスイッチユニット７０の前方側に配置すると接続コード６８が短くてすむ上に、着脱操作がし易い。

スイッチユニット７０に取り付けられるバッテリ９０の上側両端部にはリリースボタン９１が設けられ、バッテリ９０をスイッチユニット７０から取り外す際には、人差し指と親指で左右のリリースボタン９１を挟むように押しながらバッテリ９０を上側にスライドさせる。本実施例では市場での入手容易性、汎用性から電動工具用の電池パックを用いるようにしたが、それだけに限られずにその他の任意の二次電池を用いるように構成しても良いし、一次電池がセットできるようにした専用の電池ボックスを準備しても良い。

図３は本発明の実施例に係るセルスタータ付きのカルチベータ１の上面図でありスイッチユニット７０を装着した状態を示す図である。スイッチユニット７０は、従来のリコイルスタータに換えてセルモータを用いるようにしたために設けられた新たな機器である。スイッチユニット７０を設ける場所は比較的任意であるが、ハンドルやフレームから外側に大きく出っ張らずに作業の邪魔にならない場所、水や泥がかかり難い場所、操作がし易い場所等の要件を満たすことが好ましく、本実施例では前後方向にみてエンジン２０の後方であってグリップ５ａ、５ｂよりも前であると好ましい。本実施例ではエンジン２０と連結バー４の間に配置される。また、左右方向にはほぼ中央付近に配置するのが好ましく、本実施例では左右のハンドル３ａ、３ｂの間に配置される。さらに、上下方向に見て飛散防護カバー１０とグリップ５ａ、５ｂ（又は連結バー４）の間（図２参照）に配置した。このようにスイッチユニット７０を配置することにより、接続コード６８を短くすることが可能となる。スイッチユニット７０のバッテリ９０よりも前方側には、２つのスイッチ（電源スイッチ７５とスタートスイッチ７６）が設けられるが、これらのスイッチはカルチベータ１による耕耘等の作業時において操作する必要が無いので、誤動作を防ぐためにバッテリ９０よりも前方側に設けるようにした。しかしながら、２つのスイッチを設ける位置はスイッチユニット７０の上面だけでなく側方や後方面に設けるように構成しても良い。

図４は本発明の実施例に係るセルスタータ付きのカルチベータ１の上面図でありスイッチユニット７０を取り外した状態を示す図である。取付プレート１１は平面の板状部材で有り、左右の両側にはラッチ接続部１８が設けられ、取付プレート１１とラッチ接続部１８がスイッチユニット７０を取り付けるための取付具として機能する。ラッチ接続部１８はスイッチユニット７０に設けられたフック手段により掛止されるための保持部材となるものであり、取付プレート１１に固定されるか又は取付プレート１１と一体的に構成される。取付プレート１１は強度や耐振動の関係から金属製の部材又はプラスチック等の合成樹脂の一体成形にて製造すると良い。取付プレート１１が固定されるフレーム２は、アルミ合金のパイプを曲げて溶接することにより製造できるが、その他の公知の方法によってフレーム２を製造しても良い。図４のようにスイッチユニット７０を取り外す際には、後述する接続コード３８（図８参照）をモータユニット５０から離脱させて、スイッチユニット７０と接続コード３８を取り外すようにする。

図５は、カルチベータ１の収納形態とした場合における側面図である。ハンドル３ａ、３ｂを折り曲げる際には、後述するラッチ機構を操作して取付プレート１１からスイッチユニット７０を取り外した後に、接続コード６８をモータユニット５０から取り外し、回転ノブ９を回転させて取付ネジ９ａを緩め、ハンドル３ａ、３ｂを折り曲げてカルチベータを収納形態にする。ここで側面から見た際に、内側耕刃７ａ、７ｂと外側耕刃８ａ、８ｂの最外位置が床２００に当たらないような位置関係となる。なお、この際に、接続コード６８とモータユニット５０のコンセント６３を分離させて、後述するゴムキャップをコンセントに取付ければ、カルチベータ１を水洗いする際にモータユニット５０の内部への浸水を完全に防止できる。また、取付プレート１１は図２の用に側方から見た場合には、前方側に斜めになるように取り付けられるので、図５のように収納形態とした際に取付プレート１１の上端が内側に曲がるようになり、邪魔になりにくく収まり具合が良い。

図６は、本実施例に係るエンジン２０の内部構造を示す横断面図である。エンジン２０は、２サイクルの小型エンジンであって、クランク軸２２がギヤケース１６（図１参照）に接続される連結パイプ１５（ともに図２参照）と同軸上に配置される。シリンダ２３はクランクケース２４から前方向に伸びるように横置きに配置され、図示しないピストンが前後方向に往復運動する。シリンダ２３の一方の側方（左側）にはマフラー２５が２本のボルト２６（図では１本しか見えない）によってシリンダ２３に取り付けられ、シリンダ２３の他方の側方（左側）にはシリンダ内へ燃料を含んだ混合気を供給するための燃料供給手段が設けられる。マフラー２５はシリンダ２３から排出される燃焼ガスが外部へ排出される際の排気音を低減するものであって、金属製で略箱状に形成される。マフラー２５の内部には複数の膨張室が設けられ、排気ガスの浄化のために図示しない触媒装置を設けても良い。上部カバー２９及びマフラーカバー３０は、例えばプラスチック等の合成樹脂の一体成形によって製造される。エンジン２０のクランクケース２４の後方側には、燃料タンク３１が設けられる。燃料タンク３１には、２サイクル用のオイルとガソリンの混合燃料が入れられ、エンジン２０の気化器３３から伸びる燃料パイプ２７ａによって燃料タンク３１から混合燃料が吸引される。燃料パイプ２７ａの先端にはゴミの吸引を防ぐためにフィルタ２８が設けられ、燃料を入れるための開口部（図示せず）には燃料キャップ３２が設けられる。

気化器３３には、手動で動作させるチョークレバー３４が設けられる。チョークレバー３４の構造や動作は公知であるので、ここでの詳細な説明は省略する。気化器３３とシリンダ２３の間には吸入通路を形成すると共に気化器３３を固定するためのインシュレータ３５が、２本のネジ３６（図６では１本しか見えない）にてシリンダ２３に取り付けられる。気化器３３は２本のネジ３７（図６では１本しか見えない）によってインシュレータ３５に取り付けられる。気化器３３には、混合燃料を燃料タンク３１から気化器３３に吸い上げるためのプライミングポンプ３８が設けられる。プライミングポンプ３８は半球状の透明バルブであり、作業者はエンジン２０の始動直前に、リターンパイプ２７ｂに燃料が流れるまでプライミングポンプ３８を繰り返し押すことにより気化器３３に燃料を吸い上げる。気化器３３にはエアフィルタ４４を収容する空間を形成するエアクリーナボックス４６が接続される。

図７は図６のＡ−Ａ部におけるエンジン２０の断面図であって、モータユニット５０の内部構造を示す縦断面図である。イグニッションコイル３９で発生された高圧電流は、イグニッションコード４１とプラグキャップ４２を介して点火プラグ４３に伝達される。ピストン２１は、クランク軸２２に対して前後方向に往復移動をし、クランク軸２２の一端側（ここでは左側）に冷却用のフィンと一体に構成されるマグネトロータ４０が設けられ、クランク軸２２の他端側（ここでは左側）にモータユニット５０が取り付けられる。モータユニット５０は、ハウジング５１の円形の開口部５１ａの周囲のフランジ（図示せず）がエンジン２０のクランクケース２４の平面状に形成された取付部４５に固定される。取付部４５への固定の仕方は複数本のボルト（図示しない４本のボルト）を用いる方法、ラッチ機構を用いてワンタッチで装着する方法等、任意の固定方法を用いることができる。本実施例は、円筒状のハウジング５１に通気口等の開口や貫通穴を設けずに、クランクケース２４に固定した後にセルモータ５２や減速機構５３の収容空間が密閉構造となるようにした。この密閉性を保つために開口部５１ａ付近には、図示しないＯリング等のシール部材を介して取付部４５との間を密着させて防水性を向上させると良い。

セルモータ５２は、公知のブラシ付き直流モータであって、電源線６７ａによって外部から供給される直流電力により駆動される。本実施例では、モータユニット５０のハウジング５１にスリット等の通風口を設けずに密閉構造とする。一方、セルモータ５２を収容する空間を密閉とすると、セルモータ５２を長時間駆動させ続けると内部が発熱する恐れがある。そこで、本実施例ではセルモータ５２の一部に温度検知用のサーミスタ６４を設けて、その出力を信号線６７ｂにより電源線６７ａと共に後述する制御回路に伝達するようにした。セルモータ５２の出力は減速機構５３によって所定の減速比で減速され、クラッチ係合具５８に伝達される。クラッチ係合具５８はクランク軸２２の後端に固定されたクラッチドラム４８の内側に設けられたクラッチ爪４９と係合するので、セルモータ５２の回転がクランク軸２２に伝達され、ピストン２１がシリンダ２３内で上下に往復移動する。

図８は、本実施例に係るセルスタータユニットの全体構成を示すであり、説明の都合上スイッチユニット７０側は横断面図で示し、モータユニット５０側は縦断面図で示している。本実施例のセルスタータユニットは、作業終了後に水洗いされることが多いカルチベータでの使用でも支障が無いように防水又は防滴構造としたことに特徴がある。モータユニット５０は従来から用いられるリコイルスタータに代えてボルトオンで装着できるように構成したので、エンジン２０側の構成を変えることなくセルスタータ付きのカルチベータが実現できる。スイッチユニット７０は、モータユニット５０との間で防水効果のある接続コード６８で接続され、電動工具で広く用いられているバッテリ９０がバッテリ装着部９２に着脱可能に構成され、バッテリ９０を装着した際にバッテリ９０側の図示しないコネクタがターミナル７７に嵌合する。カルチベータ１に用いることを考えると、スイッチユニット７０側においても全体を防水又は防滴構造とすることも考えられるが、本実施例ではできるだけ内部に水が入らないような構成とすると共に、もし水が入っても電子回路に水が付着しないようにすると共に水が外部に容易に排出されるような構成とした。

スイッチユニット７０内には電子素子を搭載する回路基板８２、８６が設けられるが、これらは底面から箱状の側壁を構成するように上側に突出するリブ８１、８５の内部に縦方向に鉛直に又は横方向に水平に配置され、リブ８１、８５で側壁が画定される内側部にウレタン材８３、８７を注入して満たしている。これより、回路基板８２、８６に対する浸水を防止することが可能となる。回路基板８６は、セルモータ５２を駆動制御する制御回路（後述）を搭載するためのメイン基板となるものであって、回路基板８６上には後述するマイコンやレギュレータ、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体スイッチング素子が搭載される。回路基板８２は商用電源を用いてバッテリ９０を充電するための充電回路を搭載する充電回路用基板であって、レギュレータやコンデンサ等の電子素子が搭載される。スイッチユニット７０のハウジング７１の側面にはラッチ７３が設けられ、ラッチ７３にはそれを押圧して支持軸を中心に所定回転だけ回動させるためのタブ７４が設けられる。スイッチユニット７０の側面の角部の２箇所にはスイッチユニット７０を吊り下げるためのフック７８ａ、７８ｂが設けられる。またスイッチユニット７０の側面の一部には商用電源を供給するために図示しない電源コードのソケットを接続する為のコンセント８８ｂが設けられる。

スイッチユニット７０のハウジング７１は、水平面にて上下に２分割可能なように構成され、２つの分割されるハウジングは複数のネジ（図示せず）によって固定される。そのためハウジング７１の一部には複数の取付ボス７２が形成される。ハウジング７１の内部は２つの分割されるハウジングによりインロー型に構成とするのが好ましく、完全密閉状態とするか、又は、本実施例のように内外を連通させる複数の水抜き穴８９ａ、８９ｂ、８９ｃを形成するように構成しても良い。スイッチユニット７０にはバッテリ９０が装着されるが、その装着方向は上から下方向であり、脱着方向は下から上方向であるので、作業時の振動等によりバッテリ９０のラッチ機構に強い力が掛かかりにくく、安定して保持すること可能でありバッテリ９０の脱落を効果的に防止できる。また、バッテリ９０の底面側が作業者側に向くように配置され、リリースボタン９１が作業者からみて左右両側に位置するように配置されるので装着及び脱着の操作性が大変良い。

モータユニット５０には、主にハウジング５１内に収容された直流式のセルモータ５２と、セルモータ５２の回転数を減速する減速機構５３によって構成される。ハウジング５１はセルモータ５２の回転軸５２ａの軸方向を通る面により２分割可能に構成され、複数のネジ（図示せず）によりネジ止めされるため、複数のネジボス５１ｂが設けられる。またモータユニット５０の防水対策のため、ハウジング５１の全周にインローを設けて、かつ、風窓を設置しない構成とした。尚、モータユニット５０をエンジン２０の装着した際に、ハウジング５１の内部空間が密閉されて防水効果が得られるように、２分割可能なハウジング５１の接合面は密着して水を通さないように構成することが重要である。この際、図示しないシール部材を構成又は介在させるようにしても良い。一方、ハウジング５１を密閉してしまうとモータユニット５０の内部への浸水を防止できるが、密閉したためにセルモータ５２の連続駆動時には温度上昇が懸念される。そのため、セルモータ５２に直接、温度検知用のサーミスタ６４を配置して、後述する制御回路によってセルモータ５２の温度を監視する構成とした。制御回路はサーミスタ６４により検出された温度が、コイルの被覆が劣化する１２０℃程度になった場合、セルモータ５２への電源供給を停止させるようにした。

減速機構５３は任意の減速機構を用いることができるが、本実施例では遊星歯車機構を用いたものであって、セルモータ５２の回転軸５２ａに取り付けられるピニオン５４と、複数のアイドルギヤ５５と、リングギヤ５６により構成される。減速機構５３には複数のアイドルギヤ５５のキャリアとして作用するスピンドル５７が接続される。スピンドル５７の端部にはクラッチ係合具５８がネジ５９によって取り付けられる。クラッチ係合具５８は図７に示したクラッチ爪４９と係合することによりセルモータ５２による駆動力をクランク軸２２側に伝達し、ピストン２１を往復動させるものである。ここではクラッチ係合具５８は樹脂性の一体成形で製造され、その強度を向上させるために内部に金属製の補強具５８ａが鋳込まれている。スピンドル５７は２つのボールベアリング６０ａ、６０ｂによってハウジング５１に対して回転可能に保持される。ハウジング５１の一端には接続コード６８のソケット６９ａが接続されるコンセント６３が設けられる。コンセント６３は、外部からハウジング５１の内部に水が入らないように防水性を保持できるように構成すると良い。接続コード６８は、接続コード６８には断線を防止する目的から、外周部にゴム材が塗布されており、両端に雌端子であるソケット６９ａ、６９ｂを有する。一方、モータユニット５０とスイッチユニット７０側には共に雄形状のコンセント６３、８８ａが形成され、接続コード６８が容易に着脱可能とされる。

図９は実施例に係るスイッチユニット７０の上面図であって、バッテリ装着部９２に装着されるバッテリ９０を取り外した状態を示す図である。ハウジング７１の上面７１ａの一部には、セルモータ機構の電源スイッチ７５とセルモータ５２を回転させるためのスタートスイッチ７６、商品名、型番、注意書き等が表示されるシール状のラベル８０が設けられる。電源スイッチ７５とスタートスイッチ７６には防水のためにそれぞれ弾力性のある合成樹脂製のスイッチカバーにて覆われる。ここで電源スイッチ７５と、スタートスイッチ７６は、２本のハンドル３ａ、３ｂの間であって、エンジン２０と連結バー４の間に設置されることになるので、木の枝などが接触することによる誤動作を回避することができる。ラベル８０の領域の一部には、電源スイッチ７５がＯＮになっている際に点灯するＬＥＤ７９が設けられる。ハウジング７１の側面に設けられるコンセント８８ａには、接続コード６８を接続しないときに装着するゴムキャップ９６ａが準備され、ゴムキャップ９６ａは紛失しないようにチェーン９５ａによってコンセント８８ａに連結される。

ハウジング７１の他方の側面（対面する側面）に設けられるコンセント８８ｂは電源コードを接続する接続部となるものであって、ここには図示しない電源コードを接続しないときに装着するゴムキャップ９６ｂが準備される。ゴムキャップ９６ｂは紛失しないようにチェーン９５ｂによってコンセント８８ｂに連結される。このように、コンセント８８ａ、８８ｂにはチェーン９５ａ、９５ｂによりゴムキャップ９６ａ、９６ｂが連結されてあり、接続コード６８を分離している際にはゴムキャップ９６ａ、９６ｂを、コンセント８８ａ、８８ｂに差し込むことにより防水を図っている。なお、スイッチユニット７０のコンセント８８ｂに図示しない電源コードを接続して１００Ｖ電源等の商用電源に接続すればスイッチユニット７０を用いてバッテリ９０の充電を行うことができる。但し、コンセント８８ｂに図示しない電源コードを接続している際には、安全機構としてスタートスイッチ７６を押してもセルモータ５２が回転しないようにすると良い。

セルモータ５２による始動方法としては、スイッチユニット７０にバッテリ９０を取付けた後、電源スイッチ７５を押すとＬＥＤ７９が点灯することになり、この状態からスタートスイッチ７６を押している間のみセルモータ５２が駆動する。これより、ピニオン５４、アイドルギヤ５５、リングギヤ５６、スピンドル５７、クラッチ係合具５８の順に伝達トルクが加わり、最終的に、エンジンのクランクシャフトを回転させてエンジンを始動させる構成となっている。本実施例の構成ではスイッチユニット７０及びモータユニット５０の防水性を向上させてエンジン作業機の水洗い時、或いは、水たまりがある作業場で誤って制御回路の収容部を濡らしてしまった場合においても、電子部品のショートを効果的に防止できる。

図１０は、本実施例に係るセルスタータのスイッチユニット７０の取付け前を示す正面図である。スイッチユニット７０のハウジング７１の側面部には、ラッチ７３が設置されている。ラッチ７３は揺動軸７３ａを中心に所定角度だけ揺動可能に軸支され、ラッチ７３に取り付けられたタブ７４を押すことによってラッチ７３が所定角度だけ揺動し、ラッチ７３の先端の爪部７３ｂがラッチ接続部１８に係合する。このラッチ７３の揺動軸７３ａには同軸上にねじりバネが設けられ、ラッチ７３が係合（又は掛止）する方向、即ちタブ７４が外側に移動する方向に付勢するので、ラッチ接続部１８に爪部７３ｂの位置を合わせて、その状態でスイッチユニット７０を上から下方向に押し付けるだけでスイッチユニット７０を取付プレート１１にワンタッチで取り付けることができる。尚、コンセント８８ａの内部には、一般的な電源コードで接続できないように凸形状８８ｃ（図１０参照）が形成される。図１０には図示していないが、コンセント８８ｂ側も８８ａと同様の形式にしても良い。

図１１は実施例に係るスイッチユニット７０の装着時の正面図である。この取り付けられた状態からスイッチユニット７０を取り外す際には左右の両側面に配置されるラッチ７３のタブ７４を指で押しながら、スイッチユニット７０を上側に持ち上げることで取付プレート１１からスイッチユニット７０を離脱させることができる。このようにスイッチユニット７０はタブ７４を押すことにより取付プレート１１から容易に脱着できるように構成したので、装着及び脱着が容易で使いやすいスイッチユニット７０を実現できた。

以上説明したように、モータユニット５０はエンジン２０のクランクケース２４にボルト固定されており、一方、スイッチユニット７０は、フレーム２に設置された取付プレート１１にラッチ７３により取付けられているため、仮にバッテリ９０の電池残量不足によりエンジン始動が困難な場合に、モータユニット５０とスイッチユニット７０からなるセルスタータユニットをカルチベータ１から容易に分離することが可能となり、後述した手動式のスタータへの交換も容易にできるようになった。

図１２は本実施例に係るセルスタータユニットの回路図である。セルスタータユニットは、エンジン２０の始動のためにセルモータ５２が設けられ、セルモータ５２を駆動するためのバッテリ９０が接続される。セルモータ５２は始動制御手段となる制御回路１０２によって制御される。制御回路１０２は、３つのＦＥＴ１０７、１１７、１２１と、抵抗器１０８、１０９、１１１、１１２、１２４、１２５と、電源スイッチ７５と、スタートスイッチ７６と、コンデンサ１１３、１１４、１１５と、レギュレータ１１６と、マイコン１１８を含んで構成される。セルモータ５２には温度を検出するためのサーミスタ６４が設けられる。

マイコン１１８はレギュレータ１１６によって供給される定電圧にて駆動され、複数設けられたＡ／Ｄ変換ポートには、セルモータ５２の温度を示すサーミスタ６４の出力信号、スタートスイッチ７６の開閉状態を検出するための抵抗器１２４の端子電圧、抵抗器１１１及び１１２によるバッテリ９０の電圧を示す信号が入力される。マイコン１１８はＦＥＴ１１７、１２１のゲート信号の送出を行うことにより、ＦＥＴ１１７、１２１のソース−ドレイン間の導通又は遮断を制御する。

ＦＥＴ１２１はセルモータ５２を回転させる開閉手段となるもので、マイコン１１８の指令（ゲート信号の供給）によってＦＥＴ１２１のソース−ドレイン間が導通状態となり、バッテリ９０からの直流電流がセルモータ５２に供給される。マイコン１１８は、作業者がスタートスイッチ７６を離したら、ＦＥＴ１２１のソース−ドレイン間を遮断してセルモータ５２の回転を停止させる。本回路図では図示していないが、マイコン１１８にエンジンの回転を示す出力信号を入力するようにしてマイコン１１８がエンジン回転数に応じて始動制御を行うように構成しても良い。また本実施例ではマイコン１１８は始動制御用にだけ用いているが、始動後のエンジン回転数制御に用いるように構成しても良い。

エンジン２０の始動方法としては、スイッチユニット７０にバッテリ９０を取付けた後、電源スイッチ７５を押すとＬＥＤ７９が点灯し、作業者に対して始動準備が完了したことを表示する。この状態からスタートスイッチ７６を押している間のみセルモータ５２が駆動される。セルモータ５２が始動すると、ピニオン５４、アイドルギヤ５５、リングギヤ５６、スピンドル５７、クラッチ係合具５８の順に伝達トルクが加わり、最終的にクランク軸２２を回転させてエンジン２０を始動させることができる。作業者はエンジンが始動したらスタートスイッチ７６の押下を解除する。

図１３は本実施例に係るエンジン２０に手動スタータを取付けた時の内部構造を示す縦断面図である。本実施例では、従来の手動スタータを用いたカルチベータにセルスタータユニットを設けたので、例えば、バッテリの電池残量が不足してセルスタータを起動できない場合の救済装置としてセルスタータユニットを取り外してリコイルスタータ等の手動スタータ１４０を装着できる。手動スタータ１４０は、リール１４１、ロープ１４２、スプリング１４３、ハウジング１４９、及び、クラッチ係合具１５８を含んで構成される。この手動スタータ１４０の取付面の形状は、モータユニット５０の取付部４５と同形状であり、手動スタータ１４０を図示しない４本のボルトにてクランクケース２４に容易に取付けることができる。

以上、本発明を複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例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。例えば、上述の実施例ではカルチベータに用いられるエンジン作業機に適用される例で説明したが、作業機の種類はカルチベータだけに限られずに、チェンソー、カッター、刈払機等の、その他のエンジン作業機においても同様に適用できる。また、上述の実施例ではガソリンを燃料とする２サイクルエンジンを用いたエンジン作業機で説明したが、ガソリンを燃料とする４サイクルエンジン、又はカセット式のガスボンベによる液化ガスを燃料とする２サイクル又は４サイクルのエンジン作業機にも同様に適用できる。

１ カルチベータ ２ フレーム
３ａ ハンドル ４ 連結バー
５ａ グリップ ６ａ 安全レバー
６ｂ スロットルレバー ７ａ、７ｂ 内側耕刃
８ａ、８ｂ 外側耕刃 ９ 回転ノブ
９ａ 取付ネジ １０ 飛散防護カバー
１１ 取付プレート １２ 抵抗棒
１３ 車輪軸 １４ 尾輪
１５ 連結パイプ １６ ギヤケース
１８ ラッチ接続部 ２０ エンジン
２１ ピストン ２２ クランク軸
２３ シリンダ ２４ クランクケース
２５ マフラー ２６ ボルト
２７ａ 燃料パイプ ２７ｂ リターンパイプ
２８ フィルタ ２９ 上部カバー
３０ マフラーカバー ３１ 燃料タンク
３２ 燃料キャップ ３３ 気化器
３４ チョークレバー ３５ インシュレータ
３６、３７ ネジ ３８ プライミングポンプ
３９ イグニッションコイル ４０ マグネトロータ
４１ イグニッションコード ４２ プラグキャップ
４３ 点火プラグ ４４ エアフィルタ
４５ 取付部 ４６ エアクリーナボックス
４８ クラッチドラム ４９ クラッチ爪
５０ モータユニット ５１ ハウジング
５１ａ 開口部 ５１ｂ ネジボス
５２ セルモータ ５２ａ 回転軸
５３ 減速機構 ５４ ピニオン
５５ アイドルギヤ ５６ リングギヤ
５７ スピンドル ５８ クラッチ係合具
５８ａ 補強具 ５９ ネジ
６０ａ、６０ｂ ボールベアリング ６３ コンセント
６４ サーミスタ ６７ａ 電源線
６７ｂ 信号線 ６８ 接続コード
６９ａ、６９ｂ ソケット ７０ スイッチユニット
７１ ハウジング ７１ａ （ハウジングの）上面
７１ｂ （ハウジングの）下面 ７２ 取付ボス
７３ ラッチ ７３ａ 揺動軸
７３ｂ 爪部 ７４ タブ
７５ 電源スイッチ ７６ スタートスイッチ
７７ ターミナル ７８ａ、７８ｂ フック
７９ ＬＥＤ ８０ ラベル
８１ リブ ８２ 回路基板
８３ ウレタン材 ８６ 回路基板
８７ ウレタン材 ８８ａ、８８ｂ コンセント
８８ｃ 凸形状 ８９ａ、８９ｂ、８９ｃ 水抜き穴
９０ バッテリ ９１ リリースボタン
９２ バッテリ装着部 ９５ａ、９５ｂ チェーン
９６ａ、９６ｂ ゴムキャップ １０２ 制御回路
１０７、１１７、１２１ ＦＥＴ
１０８、１０９、１１１、１１２、１２４、１２５ 抵抗器
１１３、１１４、１１５ コンデンサ
１１６ レギュレータ １１８ マイコン
１４０ 手動スタータ（リコイルスタータ） １４１ リール
１４２ ロープ １４３ スプリング
１４９ ハウジング １５８ クラッチ係合具
２００ 床

Claims (10)

1. ピストンが往復運動するシリンダと、前記シリンダ内に燃料と空気の混合気を供給する燃料供給手段と、前記シリンダを保持すると共にクランク室を形成するクランクケースを有するエンジンと、前記エンジンの出力軸に接続される作業機器を駆動させるエンジン作業機であって、
   前記エンジンにセルモータを装着し、
   前記セルモータへ電力を供給するバッテリと前記セルモータの制御を行う制御回路と前記セルモータを始動させるスイッチと前記バッテリの充電をする充電回路を搭載するスイッチユニットを設け、
   前記スイッチユニットと前記セルモータを独立して設け、これらを接続する接続コードを設け、
   前記スイッチユニットに商用電源を供給する電源コードを接続する接続部を設けたことを特徴とするエンジン作業機。
2. 前記接続コードを前記セルモータと前記スイッチユニットから着脱可能としたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン作業機。
3. 前記スイッチユニットにラッチ機構を設け、前記ラッチ機構を用いて前記スイッチユニットを前記エンジン作業機に着脱可能としたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン作業機。
4. 前記エンジンはフレームに搭載され、
   前記フレームに前記スイッチユニットを着脱可能に保持するための取付具を設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載のエンジン作業機。
5. 前記セルモータは、クラッチとの係合部と減速ギヤをハウジング内に収容したモータユニットとして構成され、前記モータユニットは前記エンジンのクランク軸と同軸上に装着されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジン作業機。
6. 前記バッテリは前記スイッチユニットに着脱可能なカセット式に形成されることを特徴とする請求項５に記載のエンジン作業機。
7. 前記モータユニットを前記エンジンに装着した際に、前記モータユニット内に水が入らないように前記セルモータと前記減速ギヤを配した領域を全閉としたことを特徴とする請求項６に記載のエンジン作業機。
8. 前記制御回路を搭載する回路基板を前記スイッチユニットの内側であって一面を除いて囲まれた収容室内に搭載した後に前記収容室内を樹脂にて充填させることを特徴とする請求項７に記載のエンジン作業機。
9. 前記モータユニット内に前記セルモータの温度を検知する温度検知手段を設け、
   前記制御回路は前記セルモータの温度が所定温度以上に上昇した時に前記セルモータの回転を阻止することを特徴とする請求項７又は８に記載のエンジン作業機。
10. スイッチユニット及び／又はセルモータユニットに前記接続コード又は前記接続コードを着脱するための端子部を設け、前記端子部にキャップを設けたことを特徴とする請求項９に記載のエンジン作業機。

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