JP2014173283A - Tamping rammer, and engine unit for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タンピングランマー、およびタンピングランマー用エンジンユニットに関する。 The present invention relates to a tamping rammer and an engine unit for a tamping rammer.
従来、路面等の地面を突き固めるために使用されるタンピングランマーは、エンジンの動力を偏心クランクに伝達し、偏心クランクを介して輾圧部を上下方向に往復移動させるようになっている(特許文献1)。 Conventionally, a tamping rammer used for tamping the ground such as a road surface transmits engine power to an eccentric crank, and reciprocates a repressing portion in the vertical direction via the eccentric crank (patent). Reference 1).
上記のようなタンピングランマーは、例えば、エンジンをリコイルスターターで始動させているため、使用者は、一方の手でタンピングランマーを支持しながら、他方の手でリコイルスターターを操作しなければならず、不安定であり、始動する際にはコツが必要であった。 Since the tamping rammer as described above, for example, starts the engine with a recoil starter, the user must operate the recoil starter with the other hand while supporting the tamping rammer with one hand, It was unstable and needed some tips when starting.
また、タンピングランマーは、アイドリング状態から作業状態に切り替えるときに最もエンジンの負荷が大きく、その切り替えに必要な出力のエンジンを搭載する必要があったため、エンジンが大型化し、エンジンの重量が増して不安定さが増大してしまう。このようなことから、タンピングランマーの操作性の向上が望まれていた。 In addition, the tamping rammer has the largest engine load when switching from the idling state to the working state, and it is necessary to mount an engine with the output required for the switching, which increases the size of the engine and increases the weight of the engine. Stability increases. For these reasons, it has been desired to improve the operability of the tamping rammer.
そこで、本発明は、タンピングランマーの操作性を向上することを目的とする。 Then, an object of this invention is to improve the operativity of a tamping rammer.
上記課題を解決するために、本発明のタンピングランマーは、エンジンと、前記エンジンの出力軸から出力される動力により往復移動する輾圧部を有するランマー本体部と、前記エンジンおよび前記ランマー本体部の間で前記出力軸に接続され、外部から電力が供給されることで前記出力軸を回転させ、または、前記エンジンによる前記出力軸の回転に応じて発電するアキシャルギャップモータ発電体と、を備える。 In order to solve the above-described problems, a tamping rammer according to the present invention includes an engine, a rammer main body having a repressing portion that reciprocates by power output from the output shaft of the engine, and the engine and the rammer main body. And an axial gap motor power generator that is connected to the output shaft and rotates the output shaft when electric power is supplied from the outside, or generates electric power according to the rotation of the output shaft by the engine.
前記アキシャルギャップモータ発電体で発電された電力を蓄電するバッテリをさらに備え、前記アキシャルギャップモータ発電体は、前記バッテリに蓄電された電力で前記出力軸を回転させることによって前記エンジンを始動させてもよい。 The battery may further include a battery that stores electric power generated by the axial gap motor power generator, and the axial gap motor power generator may start the engine by rotating the output shaft with the electric power stored in the battery. Good.
使用者が把持するハンドルと、前記ハンドルと前記輾圧部との間に配置され、前記ハンドルへの前記輾圧部の振動を抑制する防振部とをさらに備え、前記バッテリは、前記ハンドルに固定されてもよい。 A handle gripped by a user; and a vibration isolating unit that is disposed between the handle and the pressing unit and suppresses vibration of the pressing unit to the handle. It may be fixed.
前記エンジンの負荷を検出するエンジン負荷検出部と、前記エンジン負荷検出部により検出される前記エンジンの負荷に基づいて、前記アキシャルギャップモータ発電体を制御し、発電、または、前記出力軸を回転させる駆動制御部とをさらに備えてもよい。 An engine load detection unit that detects the engine load, and controls the axial gap motor power generation unit based on the engine load detected by the engine load detection unit to generate power or rotate the output shaft. You may further provide a drive control part.
前記駆動制御部は、前記エンジン負荷検出部で検出された前記エンジンの負荷が所定の閾値以上の場合、前記アキシャルギャップモータ発電体に前記出力軸を回転させ、該閾値未満の場合、前記アキシャルギャップモータ発電体を発電させてもよい。 The drive control unit rotates the output shaft of the axial gap motor power generator when the engine load detected by the engine load detection unit is equal to or greater than a predetermined threshold, and when the load is less than the threshold, the axial gap The motor power generator may generate power.
前記輾圧部は、前記エンジンの前記出力軸にクラッチを介して接続され、前記駆動制御部は、前記エンジンの始動後、前記クラッチを介して前記輾圧部が前記出力軸に接続される際の前記エンジンの負荷が所定の閾値以上であることが前記エンジン負荷検出部により検出されると、前記アキシャルギャップモータ発電体に前記出力軸を回転させてもよい。 The negative pressure unit is connected to the output shaft of the engine via a clutch, and the drive control unit is connected to the output shaft after the start of the engine via the clutch. When the engine load detection unit detects that the engine load is equal to or greater than a predetermined threshold, the output shaft of the axial gap motor power generator may be rotated.
前記アキシャルギャップモータ発電体は、前記出力軸に固定され該出力軸と一体となって回転し、該出力軸と直交する対向面に、該出力軸の回転方向に沿って磁化方向が交互に逆向きとなるように複数の磁性体が配置されたロータと、前記ロータの対向面に対して軸方向に所定間隔離間して配置され、前記ロータに配置された前記磁性体と対向する前記回転方向に沿った位置に複数のコイルが配置されたステータとを備え、前記エンジンは、前記出力軸が前記輾圧部の往復移動する移動方向に対して直交する方向に配置されてもよい。 The axial gap motor power generator is fixed to the output shaft and rotates integrally with the output shaft, and the magnetization direction is alternately reversed along the rotation direction of the output shaft on a facing surface orthogonal to the output shaft. The rotor in which a plurality of magnetic bodies are arranged so as to be oriented, and the rotational direction that is arranged at a predetermined interval in the axial direction with respect to the opposing surface of the rotor and that faces the magnetic body arranged in the rotor The engine may be arranged in a direction orthogonal to a moving direction in which the output shaft reciprocates.
また、本発明のタンピングランマー用エンジンユニットは、タンピングランマーに用いられるエンジンユニットであって、出力軸から出力される動力により輾圧部を往復移動させるエンジンと、前記エンジンおよび前記輾圧部を有するランマー本体部の間であって前記出力軸に接続され、電力が供給されることで前記出力軸を回転させ、または、前記出力軸の回転に応じて発電するアキシャルギャップモータ発電体と、を備える。 An engine unit for a tamping rammer according to the present invention is an engine unit used for a tamping rammer, and includes an engine that reciprocates a squeezing part by power output from an output shaft, the engine, and the squeezing part. An axial gap motor power generator that is connected between the rammer main body and connected to the output shaft and rotates the output shaft when power is supplied, or generates electric power in accordance with the rotation of the output shaft. .
本発明によれば、タンピングランマーの操作性を向上することができる。 According to the present invention, the operability of the tamping rammer can be improved.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
図1は、タンピングランマー100の外観構成を示す図である。図1(a)は、タンピングランマー100の右側面図を示し、図1(b)は、タンピングランマー100の正面図を示す。図1(a)および(b)に示すように、タンピングランマー100は、ランマー本体部110、エンジンユニット112、ハンドル部114、バッテリ116、システムコントローラ118、操作表示部120および燃料タンク122を含む構成とされる。
FIG. 1 is a diagram showing an external configuration of the
ランマー本体部110は、クランクケース200、当該クランクケース200の下部に接続されたゴム等からなる可撓性の伸縮部202、当該伸縮部202の下部に接続された脚部204、および当該脚部204の下部に接続された輾圧部206により内部が覆われている。輾圧部206は、板状に形成され、脚部204が延在する方向と交差する方向に沿って設けられる。ランマー本体部110は、クランクケース200の背面側にエンジンユニット112が設けられ、クランクケース200の側面にハンドル部114が防振部208を介して接続される。防振部208は、ゴム等の弾性材を有し、クランクケース200からハンドル部114に伝わる振動を低減する。
The rammer
ハンドル部114は、クランクケース200に取り付けられ、エンジンユニット112側に延びた輪状に形成される。ハンドル部114は、クランクケース200よりもエンジンユニット112側に、バッテリ116、システムコントローラ118、操作表示部120および燃料タンク122が取り付けられる。
The
図2は、ランマー本体部110およびエンジンユニット112の構成を示す略線図である。図2に示すように、ランマー本体部110は、クランクケース200の内部に、遠心クラッチ210、偏心クランク軸212およびロッド214が設けられる。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating configurations of the rammer
遠心クラッチ210は、クラッチアウター210aおよびクラッチインナー210bを含む構成とされ、有底円筒形状のクラッチアウター210a内にクラッチインナー210bが配置される。遠心クラッチ210は、クラッチインナー210bが回転していない状態では、クラッチインナー210bとクラッチアウター210aとが離間している。クラッチインナー210bが回転し始めると、クラッチインナー210bに設けられるクラッチシューが開いていき、クラッチアウター210aとクラッチインナー210bとが接触し始める。クラッチインナー210bが所定の回転数(例えば、1500rpm)になると、クラッチアウター210aとクラッチインナー210bとが完全に接触して、クラッチインナー210bからクラッチアウター210aに動力が最大限に伝達される。偏心クランク軸212は、一端がクラッチアウター210aに接続される。ロッド214は、偏心クランク軸212に一端が接続され、他端が輾圧部206に接続されており、クランクケース200、伸縮部202および脚部204の内部にわたって延在する。
The
エンジンユニット112は、エンジン300およびアキシャルギャップモータ発電体302を含む構成とされる。エンジン300は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等が適応されるが、本実施形態においてはガバナー機構を有するガソリンエンジンを適応した場合について説明する。
The
エンジン300は、クランクケース200に対して離間した位置に配置され、エンジン本体部310内からクランクケース200側に出力軸312が突出される。出力軸312は、ロッド214が延在する方向に対して直交する方向に配置され、エンジン本体部310からクランクケース200内まで延在し、クランクケース200側の先端に遠心クラッチ210のクラッチインナー210bが接続される。エンジン本体部310は、不図示のピストン、シリンダ、クランク、点火プラグ、スロットルや、点火プラグを点火させる点火システム314、スロットルの開度を検出するスロットル開度検出機構を有するキャブレター316等が設けられ、燃料タンク122から供給された燃料を爆発させることにより駆動して出力軸312を回転させる。エンジン300は、遠心クラッチ210が完全に接触する回転数以上で出力軸312が回転している場合、遠心クラッチ210を介して偏心クランク軸212を回転させ、ロッド214を介して輾圧部206を上下方向に往復動させる。
The
アキシャルギャップモータ発電体302は、クランクケース200とエンジン本体部310との間に、出力軸312を軸方向に沿って囲むようにして配置される。アキシャルギャップモータ発電体302は、ハウジング320、ロータ322、第1ステータ324および第2ステータ326を含む構成とされ、ハウジング320内にロータ322、第1ステータ324および第2ステータ326が設けられる。ロータ322は、中央部に開口を有して円盤状に形成された円盤部材322aが、当該開口に挿通された出力軸312に固定される。円盤部材322aは、出力軸312の軸方向と直交する両面に、出力軸312の回転方向(周方向)に沿って磁化方向が交互に逆向きとなるように複数の磁石322bが配置される。
The axial gap
第1ステータ324は、中央部に貫通孔を有して円筒状に形成された円筒部材324aがロータ322の一方の側面に対して所定間隔(例えば約1mm)離間するようにハウジング320に固定され、当該円筒部材324aの開口に出力軸312が接触することなく回転自在に挿通される。第1ステータ324は、円筒部材324aにおけるロータ322の一方の側面と対向する面であって、ロータ322に配置された磁石322bと対向する位置に、周方向に沿って複数のコイル324bが結線されて配置される。
The
第2ステータ326は、中央部に貫通孔を有して円筒状に形成された円筒部材326aがロータ322の他方の側面(第1ステータ324と対向する側面とは反対側の側面)に対して所定間隔(例えば約1mm)離間するようにハウジング320に固定され、当該円筒部材326aの開口に出力軸312が接触することなく回転自在に挿通される。第2ステータ326は、円筒部材326aにおけるロータ322の他方の側面と対向する面であって、ロータ322に配置された磁石322bと対向する位置に、周方向に沿って複数のコイル326bが結線されて配置される。
In the
アキシャルギャップモータ発電体302は、モータとして機能する場合、バッテリ116(図1)から供給される電力によって第1ステータ324のコイル324bおよび第2ステータ326のコイル326bに交流電流が流れると、当該コイル324bおよび326bの周囲の電界が変化する。そして、コイル324bおよび326bが発生させる電界とロータ322の磁石322bが発生させる磁界とによりロータ322が回転する。これによりアキシャルギャップモータ発電体302は、ロータ322とともに出力軸312を回転させる。
When the axial gap
一方、アキシャルギャップモータ発電体302は、発電機として機能する場合、エンジン300が駆動し、出力軸312とともにロータ322が回転すると、ロータ322の磁石322bの周囲の磁界が変化することにより、第1ステータ324のコイル324bおよび第2ステータ326のコイル326bに誘導電流が流れる。これによりアキシャルギャップモータ発電体302は、電力を生成、すなわち発電する。
On the other hand, when the axial gap
図3は、タンピングランマー100の概略的な電気的構成を示した機能ブロック図である。図3に示すように、システムコントローラ118は、CPU400、プログラム等が格納されたROM402、ワークエリアとしてのRAM404等を含む半導体集積回路で構成される。また、CPU400は、駆動制御部410、エンジン負荷検出部412として機能する。
FIG. 3 is a functional block diagram showing a schematic electrical configuration of the tamping
操作表示部120は、システム起動スイッチ500、エンジン始動スイッチ502、エンジン停止スイッチ504、スピードコントロールレバー506および警告ランプ508が設けられる。システム起動スイッチ500は、使用者に操作されると起動信号をシステムコントローラ118に出力する。エンジン始動スイッチ502は、使用者に操作されると始動信号をシステムコントローラ118に出力する。エンジン停止スイッチ504は、使用者に操作されると停止信号をシステムコントローラ118および点火システム314に出力する。スピードコントロールレバー506は、アイドル位置から作業位置に切り替えるためのレバーである。なお、アイドル位置とは、エンジン300の回転数が、遠心クラッチ210が切断された状態であるアイドリング状態の回転数(アイドリング回転数)に設定される位置であり、作業位置とは、エンジン300の回転数が、遠心クラッチ210が接続された状態である作業状態の回転数(作業回転数)に設定される位置である。また、作業位置は、エンジン300の回転数が段階的に切り替えられるよう、複数設けられる。警告ランプ508は、異常を示す異常信号がシステムコントローラ118から入力されると点灯する。
The
タンピングランマー100は、システムコントローラ118に電力が供給されていない停止状態において、システム起動スイッチ500が使用者によって操作されて起動信号が入力されると、バッテリ116からシステムコントローラ118に電力が供給され、システムコントローラ118が起動する。このとき、CPU400は、ROM402に格納された駆動制御処理プログラムを読みだしてRAM404に展開し、駆動制御処理を実行することにより、駆動制御部410、エンジン負荷検出部412として機能する。
When the system start
その後、使用者によってエンジン始動スイッチ502が操作されて始動信号が入力されると、駆動制御部410は、異常信号のオンオフ、スピードコントロールレバー506で設定された回転数、およびバッテリ116の蓄電量を確認する。そして、駆動制御部410は、異常信号がオフであり、スピードコントロールレバー506がアイドル位置に入れられており、かつ、エンジン300の始動に必要とされる電力量以上の蓄電量がバッテリ116に蓄電されていると判断した場合、アキシャルギャップモータ発電体302をモータとして機能させる。具体的には、駆動制御部410は、バッテリ116からアキシャルギャップモータ発電体302のコイル324bおよび326bに電力を供給し、アキシャルギャップモータ発電体302のロータ322(図2)を例えば700rpmで回転させる。これと同時に、駆動制御部410は、バッテリ116から電力をエンジン300の点火システム314に供給して点火プラグを点火させる。
Thereafter, when the engine start switch 502 is operated by the user and a start signal is input, the
アキシャルギャップモータ発電体302のロータ322が回転すると、エンジン300の出力軸312も一緒に回転し、エンジン300が始動する。このとき、駆動制御部410は、エンジン300の回転数を出力軸312に接続されたロータ322の回転数により検出しており、エンジン300の回転数が例えば1000rpm以上となったことを検出すると、エンジン300が完爆してアイドリング状態になったと判断し、バッテリ116からアキシャルギャップモータ発電体302への電力の供給を停止する。なお、ロータ322の回転数は、例えばエンコーダやレゾルバを介して検出する。
When the
一方、駆動制御部410は、異常信号がオンの場合、スピードコントロールレバー506がアイドル位置に入れられていない場合、および、バッテリ116の蓄電量がエンジン300を始動させるために必要な電力量未満である場合、エンジン300の始動を開始しない。また、駆動制御部410は、スピードコントロールレバー506がアイドル位置に入れられていない場合、および、バッテリ116の蓄電量がエンジン300を始動させるために必要な電力量未満である場合、異常信号をオンにする。そして、駆動制御部410は、異常信号を警告ランプ508に出力して点灯させることにより、使用者に異常を報知し、スピードコントロールレバー506をアイドル位置に入れさせ、または、バッテリ116を充電させるように促す。
On the other hand,
また、駆動制御部410は、エンジン300の始動を開始してから例えば5秒に設定されたクランキング時間を経過してもエンジン300が完爆していない場合、およびロータ322の回転数が500rpm未満である場合、バッテリ116からアキシャルギャップモータ発電体302への電力の供給を停止し、エンジン300の始動を中止する。そして、駆動制御部410は、ロータ322の回転数が500rpm未満である場合には、異常信号をオンにし、異常信号を警告ランプ508に出力して点灯させる。なお、ロータ322の回転数が500rpm未満である状態としては、例えばバッテリ116の消耗、遠心クラッチ210の連れ周り等の原因によりアキシャルギャップモータ発電体302に高負荷がかかっている状態である。
The
ところで、従来のタンピングランマーは、リコイルスターターによりエンジンを始動させるようになされていたので、使用者は、一方の手でタンピングランマーを支持しながら、他方の手でリコイルスターターを操作していた。しかしながら、タンピングランマーは一本足の構造で自立しないため不安定で、片手でタンピングランマーを支持してもう一方の手でリコイルスターターを操作させることは困難であった。一方で、セルモータを設けてエンジンを始動させることも考えられるが、この場合、セルモータをランマー本体部とは反対側に設けなければならず、全体として大型化してしまうことになる。 By the way, since the conventional tamping rammer is designed to start the engine by the recoil starter, the user operates the recoil starter with the other hand while supporting the tamping rammer with one hand. However, the tamping rammer is unstable because it is not self-supporting with a single leg structure, and it is difficult to operate the recoil starter with one hand while supporting the tamping rammer with the other hand. On the other hand, it is conceivable to start the engine by providing a cell motor. In this case, however, the cell motor must be provided on the side opposite to the rammer main body, resulting in an increase in size as a whole.
これに対して、タンピングランマー100は、アキシャルギャップモータ発電体302をモータとして機能させ、バッテリ116からアキシャルギャップモータ発電体302に電力を供給してロータ322を回転させることによりエンジン300を始動させる。また、アキシャルギャップモータ発電体302は、エンジン本体部310とランマー本体部110との間に配置でき、かつ軸方向に薄いので、全体として大型化することなく小型化でき、使用者に両手でハンドル部114を支持させながら安定した状態でかつ容易にエンジン300を始動させることができ、操作性を向上することができる。
On the other hand, the tamping
駆動制御部410は、エンジン300が完爆してアイドリング状態になったことを確認すると、アキシャルギャップモータ発電体302を発電体として機能させ、アキシャルギャップモータ発電体302のロータ322が回転することにより第1ステータ324および第2ステータ326で生成される電力をバッテリ116に送電する。これによりバッテリ116に電力が蓄電される。エンジン負荷検出部412は、キャブレター316で検出されるスロットルの開口度に基づいて、エンジン300の負荷を検出する。
When the
駆動制御部410は、使用者によりスピードコントロールレバー506がアイドル位置から作業位置に切り替えられると、エンジン300の回転数を当該作業回転数に上げる。この間もエンジン負荷検出部412は、エンジン300の負荷を検出し続ける。
When the speed control lever 506 is switched from the idle position to the work position by the user, the
図4は、ランマー本体部110の回転数(輾圧部206の振動数)、およびエンジン300の負荷を示すグラフである。図4に示すように、エンジン300がアイドリング状態であるときには、遠心クラッチ210が切断されており、エンジン300の負荷が小さい。一方、エンジン300を作業回転数に切り替えるときには、エンジン300の回転数が上昇していき、遠心クラッチ210のクラッチインナー210bがクラッチアウター210aに接触し始めると、偏心クランク軸212を回転させるためにエンジン300の負荷が急激に増加する。その後、ランマー本体部110が作業回転数になるとエンジンの負荷は減少してほぼ一定の値となる。
FIG. 4 is a graph showing the rotation speed of the rammer main body 110 (the vibration frequency of the compression unit 206) and the load of the
そこで、エンジン負荷検出部412は、エンジン300の負荷が第1閾値TS1(例えば、キャブレター316により検出されるスロットルの開口度が60度)以上、すなわちエンジン300が高負荷であるか否かを検出する。そして、駆動制御部410は、エンジン負荷検出部412によりエンジン300の負荷が第1閾値TS1以上であることが検出されると、アキシャルギャップモータ発電体302をモータとして機能させる。すなわち、駆動制御部410は、バッテリ116からアキシャルギャップモータ発電体302の第1ステータ324のコイル324bおよび第2ステータ326のコイル326bに電力を供給してロータ322を回転させる。
Therefore, the engine
エンジン300の回転数がさらに上がっていき、遠心クラッチ210のクラッチインナー210bがクラッチアウター210aに完全に接触しきり、偏心クランク軸212が出力軸312と同じ回転数で回転し始めると、エンジン300の負荷は減少する。そこで、エンジン負荷検出部412は、エンジン300の負荷が第2閾値TS2(例えば、キャブレター316により検出されるスロットルの開口度が50度)未満、すなわちエンジン300が低負荷になったか否かを検出する。そして、駆動制御部410は、エンジン負荷検出部412によりエンジン300の負荷が第2閾値TS2未満であることが検出されると、バッテリ116からアキシャルギャップモータ発電体302への電力の供給を停止する。
When the rotation speed of the
また、駆動制御部410は、アキシャルギャップモータ発電体302をモータとして機能させ始めてから例えば3秒のパワーアシスト時間が経過した場合にも、バッテリ116からアキシャルギャップモータ発電体302への電力の供給を停止する。なお、パワーアシスト時間が経過した場合にもアキシャルギャップモータ発電体302への電力供給を停止させるのは、通常、アイドリング回転数から作業回転数にエンジン300の回転数を上昇させる時間が3秒未満であるためである。また、これ以上の時間、アキシャルギャップモータ発電体302に電力を供給するためには、バッテリ116の蓄電量を多くしなくてはならず、バッテリ116が大型化してしまうことにもなるためである。
The
駆動制御部410は、エンジン300が作業回転数になると、アキシャルギャップモータ発電体302を発電体として機能させ、アキシャルギャップモータ発電体302で生成される電力をバッテリ116に送電して電力を蓄電させる。エンジン負荷検出部412は、エンジン300が作業回転数となりランマー本体部110が作業状態にある間も、エンジン300の負荷を検出し続ける。そして、エンジン負荷検出部412が、例えば使用者が輾圧部206を押し付けるなどの作業を行うことによりエンジン300が高負荷となったことを検出すると、駆動制御部410は、上述と同様に、アキシャルギャップモータ発電体302をモータとして機能させる。
When the
このように、駆動制御部410は、エンジン負荷検出部412によりエンジン300が高負荷であることを検出すると、アキシャルギャップモータ発電体302をモータとして機能させ、アキシャルギャップモータ発電体302により出力軸312を回転させることでエンジン300の負荷を減少させる。すなわち、アキシャルギャップモータ発電体302は、エンジン300が高負荷の際にはパワーアシストを行う。これにより、エンジン300を作業状態の負荷に応じた出力を持つものにすることができ、かくしてエンジン300を小型化することができ、操作性を向上することができる。
As described above, when the engine
なお、駆動制御部410は、使用者によりエンジン停止スイッチ504が操作されて停止信号が入力されると、エンジン300を停止させる。
(駆動制御処理)
図5は、駆動制御処理の流れを説明したフローチャートである。図6は、エンジン始動処理の流れを説明したフローチャートである。図7は、パワーアシスト処理の流れを説明したフローチャートである。図6および図7に示すエンジン始動処理およびパワーアシスト処理は、図5に示す駆動制御処理のサブルーチンである。図5に示すように、始動信号が入力されてシステムコントローラ118が起動すると、CPU400は、駆動制御処理を開始する。
(Drive control process)
FIG. 5 is a flowchart illustrating the flow of the drive control process. FIG. 6 is a flowchart illustrating the flow of the engine start process. FIG. 7 is a flowchart illustrating the flow of the power assist process. The engine start process and the power assist process shown in FIGS. 6 and 7 are subroutines of the drive control process shown in FIG. As shown in FIG. 5, when the start signal is input and the
駆動制御処理を開始すると、駆動制御部410は、システムを初期化し(ステップS100)、異常信号がオンになっているか否かを判断する(ステップS102)。そして、駆動制御部410は、異常信号がオンになっていると判断した場合(ステップS102においてYES)、異常信号を警告ランプ508に出力して点灯させる(ステップS104)。その後、駆動制御部410は、エンジン300を停止させるエンジン停止処理を実行し(ステップS106)、ステップS100に処理を移す。
When the drive control process is started, the
駆動制御部410は、異常信号がオフになっていると判断した場合(ステップS102においてNO)、停止信号がオンになっているか否かを判断する(ステップS108)。駆動制御部410は、停止信号がオンになっていると判断した場合(ステップS108においてYES)、ステップS106に処理を移す。一方、停止信号がオフになっていると判断した場合(ステップS108においてNO)、駆動制御部410は、エンジン300が運転中か否かを判断し(ステップS110)、エンジン300が運転中であると判断した場合(ステップS110においてYES)、ステップS120に処理を移す。
When it is determined that the abnormal signal is off (NO in step S102),
駆動制御部410は、エンジン300が運転中でないと判断した場合(ステップS110においてNO)、使用者によりエンジン始動スイッチ502が操作されて始動信号が入力されたか否かを判断し(ステップS112)、始動信号が入力されていないと判断した場合(ステップS112においてNO)、ステップS100に処理を移す。
When it is determined that
駆動制御部410は、始動信号が入力されていると判断した場合(ステップS112においてYES)、スピードコントロールレバー506がアイドル位置にあるか否かを判断する(ステップS114)。駆動制御部410は、スピードコントロールレバー506がアイドル位置にあると判断した場合(ステップS114においてYES)、バッテリ116の蓄電量がエンジン300を始動させるために充分な電力量であるか否かを判断する(ステップS116)。
When it is determined that the start signal is input (YES in step S112),
駆動制御部410は、スピードコントロールレバー506がアイドル位置にないと判断した場合(ステップS114においてNO)、および、バッテリ116の蓄電量がエンジン300を始動させるために充分な電力量でないと判断した場合(ステップS116においてNO)、異常信号をオンにし(ステップS118)、ステップS100に処理を移す。
If
駆動制御部410は、バッテリ116の蓄電量がエンジン300を始動させるために充分な残量であると判断した場合(ステップS116においてYES)、エンジン始動処理を実行し(ステップS200)、ステップS100の処理に移る。エンジン始動処理の詳細については、後述する。
If
一方、エンジン300が運転中であると判断した場合(ステップS110においてYES)、スピードコントロールレバー506の位置を確認し(ステップS120)、スピードコントロールレバー506の位置に応じた回転数をエンジン300の目標回転数に決定する(ステップS122)。そして、エンジン負荷検出部412は、スロットルの開口度に基づいてエンジン300の負荷を確認する(ステップS124)。
On the other hand, when it is determined that
ステップS124の結果として、エンジン300の負荷が第1閾値TS1以上であるか否か、すなわちエンジン300が高負荷であるか否かを判断する(ステップS126)。エンジン300が高負荷でないと判断した場合(ステップS126においてNO)、駆動制御部410は、アキシャルギャップモータ発電体302を発電機として機能させ、アキシャルギャップモータ発電体302で生成される電力をバッテリ116に送電して電力を蓄電させる充電処理を実行し(ステップS128)、ステップS100に処理を移す。なお、充電処理は、異常信号および停止信号がオフであり(ステップS102およびステップS108においてNO)、エンジン300が運転中であって高負荷でない場合(ステップS110においてYES、ステップS126においてNO)、連続的に行われる。
As a result of step S124, it is determined whether or not the load of the
一方、エンジン300が高負荷であると判断した場合(ステップS126においてYES)、駆動制御部410は、パワーアシスト処理を実行し(ステップS300)、ステップS100の処理に移る。パワーアシスト処理の詳細については、後述する。
On the other hand, when it is determined that
(エンジン始動処理)
図6に示すように、エンジン始動処理を開始すると、駆動制御部410は、エンジン始動処理のサブルーチンを初期化し(ステップS202)、アキシャルギャップモータ発電体302をモータとして機能させ、ロータ322を例えば700rpmで回転させる(ステップS204)。続いて、駆動制御部410は、クランキング時間タイマーを始動させ(ステップS206)、一定時間の経過後(ステップS208)、クランキング時間タイマーがオーバーフロー(経過)したか否かを判断する(ステップS210)。
(Engine start-up process)
As shown in FIG. 6, when the engine start process is started, the
クランキング時間タイマーがオーバーフローしたと判断した場合(ステップS210においてYES)、駆動制御部410は、初動不良と判定し(ステップS212)、アキシャルギャップモータ発電体302への電力の供給を終了し(ステップS220)、エンジン始動処理を終了する。一方、クランキング時間タイマーがオーバーフローしていないと判断した場合(ステップS210においてNO)、駆動制御部410は、ロータ322の回転数が500rpm以上であり、ロータ322の回転数が正常であるか否かを判断する(ステップS214)。
If it is determined that the cranking time timer has overflowed (YES in step S210),
ロータ322の回転数が正常でないと判断した場合(ステップS214においてNO)、駆動制御部410は、異常信号をオンにし(ステップS216)、アキシャルギャップモータ発電体302への電力の供給を終了し(ステップS220)、エンジン始動処理を終了する。一方、ロータ322の回転数が正常であると判断した場合(ステップS214においてYES)、駆動制御部410は、エンジン300が1000rpmで回転しており、エンジン300が完爆したか否かを判断する(ステップS218)。
If it is determined that the rotational speed of
エンジン300が完爆していないと判断した場合(ステップS218においてNO)、駆動制御部410は、ステップS210〜ステップS218を繰り返す。一方、エンジン300が完爆したと判断した場合(ステップS218においてYES)、駆動制御部410は、アキシャルギャップモータ発電体302への電力の供給を終了し(ステップS220)、エンジン始動処理を終了する。
When it is determined that
(パワーアシスト処理)
図7に示すように、パワーアシスト処理を開始すると、駆動制御部410は、パワーアシスト処理のサブルーチンを初期化し(ステップS302)、アキシャルギャップモータ発電体302をモータとして機能させ、ロータ322を回転させる(ステップS304)。続いて、駆動制御部410は、アシスト時間タイマーを始動させ(ステップS306)、アシスト時間タイマーがオーバーフロー(経過)したか否かを判断する(ステップS308)。
(Power assist processing)
As shown in FIG. 7, when the power assist process is started, the
アシスト時間タイマーがオーバーフローしたと判断した場合(ステップS308においてYES)、駆動制御部410は、ステップS318の処理に移る。一方、アシスト時間タイマーがオーバーフローしていないと判断した場合(ステップS308においてNO)、駆動制御部410は、スピードコントロールレバー506の位置を再確認する(ステップS310)。そして駆動制御部410は、スピードコントロールレバー506の位置に応じてエンジン300の目標回転数を再決定し、エンジン300の回転数を目標回転数となるように回転させる(ステップS312)。
If it is determined that the assist time timer has overflowed (YES in step S308),
その後、エンジン負荷検出部412は、エンジン300の負荷を確認し(ステップS314)、エンジンの負荷が第2閾値TS2未満であるか否か、すなわちエンジン300の負荷が低負荷であるか否かを判断する(ステップS316)。エンジン300の負荷が低負荷でないと判断した場合(ステップS316においてNO)、駆動制御部410およびエンジン負荷検出部412は、ステップS308〜ステップS316を繰り返す。
Thereafter, the engine
一方、アシスト時間タイマーがオーバーフローしたと判断した場合(ステップS308においてYES)、および、エンジン300の負荷が低負荷であると判断した場合(ステップS316においてYES)、駆動制御部410は、アキシャルギャップモータ発電体302への電力の供給を終了し(ステップS318)、パワーアシスト処理を終了する。
On the other hand, when it is determined that the assist time timer has overflowed (YES in step S308) and when it is determined that the load of
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.
なお、上述の実施形態においては、エンジン300としてガソリンエンジンを適応するようにしたが、ディーゼルエンジンを適応してもよい。この場合、ディーゼルエンジンには、燃料噴射停止用のアクチュエータ、および燃料の噴射量を調整するラックの位置を検出するラック位置検出部が設けられ、エンジン負荷検出部412は、ラック位置検出部により検出されるラック位置に基づいて、エンジンの負荷を検出するようにすればよい。
In the above-described embodiment, a gasoline engine is applied as the
また、上述の実施形態においては、駆動制御処理を実行する際に、エンジン始動処理およびパワーアシスト処理を実行するようにしたが、エンジン始動処理およびパワーアシスト処理の一方のみを実行するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, when the drive control process is executed, the engine start process and the power assist process are executed. However, only one of the engine start process and the power assist process may be executed. Good.
本発明は、タンピングランマー、およびタンピングランマー用エンジンユニットに利用できる。 The present invention can be used for a tamping rammer and an engine unit for a tamping rammer.
100 …タンピングランマー
110 …ランマー本体部
112 …エンジンユニット
116 …バッテリ
300 …エンジン
302 …アキシャルギャップモータ発電体
322 …ロータ
324 …第1ステータ
326 …第2ステータ
410 …駆動制御部
412 …エンジン負荷検出部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記エンジンの出力軸から出力される動力により往復移動する輾圧部を有するランマー本体部と、
前記エンジンおよび前記ランマー本体部の間で前記出力軸に接続され、外部から電力が供給されることで前記出力軸を回転させ、または、前記エンジンによる前記出力軸の回転に応じて発電するアキシャルギャップモータ発電体と、を備えることを特徴とするタンピングランマー。 An engine,
A rammer body having a repressing portion that reciprocates by power output from the output shaft of the engine;
An axial gap that is connected to the output shaft between the engine and the rammer main body and rotates the output shaft by supplying electric power from the outside, or generates electric power in response to rotation of the output shaft by the engine A tamping rammer comprising: a motor generator.
前記アキシャルギャップモータ発電体は、前記バッテリに蓄電された電力で前記出力軸を回転させることによって前記エンジンを始動させることを特徴とする請求項1に記載のタンピングランマー。 A battery that stores electric power generated by the axial gap motor power generator;
The tamping rammer according to claim 1, wherein the axial gap motor power generator starts the engine by rotating the output shaft with electric power stored in the battery.
前記ハンドルと前記輾圧部との間に配置され、前記ハンドルへの前記輾圧部の振動を抑制する防振部とをさらに備え、
前記バッテリは、前記ハンドルに固定されることを特徴とする請求項2に記載のタンピングランマー。 A handle gripped by the user;
A vibration isolator disposed between the handle and the pressure member and suppressing vibration of the pressure member to the handle;
The tamping rammer according to claim 2, wherein the battery is fixed to the handle.
前記エンジン負荷検出部により検出される前記エンジンの負荷に基づいて、前記アキシャルギャップモータ発電体を制御し、発電、または、前記出力軸を回転させる駆動制御部とをさらに備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のタンピングランマー。 An engine load detector for detecting the load of the engine;
The system further comprises a drive control unit that controls the axial gap motor power generation unit based on a load of the engine detected by the engine load detection unit to generate power or rotate the output shaft. Item 4. The tamping rammer according to any one of Items 1 to 3.
前記駆動制御部は、
前記エンジンの始動後、前記クラッチを介して前記輾圧部が前記出力軸に接続される際の前記エンジンの負荷が所定の閾値以上であることが前記エンジン負荷検出部により検出されると、前記アキシャルギャップモータ発電体に前記出力軸を回転させることを特徴とする請求項4または5に記載のタンピングランマー。 The overpressure section is connected to the output shaft of the engine via a clutch,
The drive control unit
After the engine is started, when the engine load detecting unit detects that the load of the engine when the pressure-reducing unit is connected to the output shaft via the clutch is greater than or equal to a predetermined threshold, The tamping rammer according to claim 4 or 5, wherein the output shaft is rotated by an axial gap motor power generator.
前記出力軸に固定され該出力軸と一体となって回転し、該出力軸と直交する対向面に、該出力軸の回転方向に沿って磁化方向が交互に逆向きとなるように複数の磁性体が配置されたロータと、
前記ロータの対向面に対して軸方向に所定間隔離間して配置され、前記ロータに配置された前記磁性体と対向する前記回転方向に沿った位置に複数のコイルが配置されたステータとを備え、
前記エンジンは、前記出力軸が前記輾圧部の往復移動する移動方向に対して直交する方向に配置されることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のタンピングランマー。 The axial gap motor generator is
A plurality of magnets that are fixed to the output shaft and rotate integrally with the output shaft, and in opposite directions perpendicular to the output shaft, the magnetization directions are alternately reversed along the rotation direction of the output shaft. A rotor on which the body is arranged;
A stator in which a plurality of coils are disposed at positions along the rotational direction facing the magnetic body disposed in the rotor and spaced apart from each other by a predetermined distance in the axial direction with respect to the facing surface of the rotor. ,
The tamping rammer according to any one of claims 1 to 6, wherein the engine is arranged in a direction orthogonal to a moving direction in which the output shaft reciprocates the repressing part.
出力軸から出力される動力により輾圧部を往復移動させるエンジンと、
前記エンジンおよび前記輾圧部を有するランマー本体部の間であって前記出力軸に接続され、電力が供給されることで前記出力軸を回転させ、または、前記出力軸の回転に応じて発電するアキシャルギャップモータ発電体と、を備えることを特徴とするタンピングランマー用エンジンユニット。 An engine unit used for a tamping rammer,
An engine that reciprocates the negative pressure part by the power output from the output shaft;
Connected to the output shaft between the engine and the rammer main body portion having the squeezing pressure portion, and the electric power is supplied to rotate the output shaft or to generate electric power according to the rotation of the output shaft. An engine unit for a tamping rammer comprising an axial gap motor power generator.
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