JP2015068313A - Engine and engine work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に刈払機、チェンソー等の手持ちエンジン作業機器用のエンジン及びエンジン作業機に関し、特にエンジンのシリンダ内の減圧を目的とするデコンプ装置の改良に関するものである。 The present invention mainly relates to an engine for a hand-held engine working device such as a brush cutter or a chain saw and an engine working machine, and more particularly to an improvement of a decompression device for reducing pressure in a cylinder of the engine.
刈払機やチェンソー等の小型の作業機には、動力源として小型のエンジンが広く用いられている。図6は従来のエンジン作業機101の一例である刈払機の外観図である。図6に示すように、小型の2サイクルのエンジン110を搭載したエンジン作業機101は、パイプ状のメインパイプ104に図示しない駆動軸を通し、この駆動軸をメインパイプ104の一端に設けたエンジン110にて回転させることで、メインパイプ104の他端に設けた回転刃103を回転させる。エンジン110の下部付近には、ガソリンとオイルの混合燃料を入れる燃料タンク127が設けられる。回転刃103はギヤユニット102に設けられたスピンドル(図示せず)に対して着脱可能であり、回転刃103の近傍には、刈り払った草の飛散防止のための飛散防御カバー105が設けられる。エンジン作業機101は図示しない肩掛け用吊りベルト等によってフック113を吊り下げながら作業されるもので、メインパイプ104の長手中央部付近に操作者が操作するための正面視略U字状を呈するハンドル106が取り付けられる。ハンドル106の先端部分には樹脂製のグリップ107a、107bが設けられる。エンジンの回転速度は、グリップ107a近傍に取り付けられたスロットルレバー109により操作者により制御される。スロットルレバー109はロックレバー112を引きながら操作するもので、その引き量はワイヤ128によってエンジン110の気化器に伝達される。
In small working machines such as brush cutters and chain saws, small engines are widely used as power sources. FIG. 6 is an external view of a brush cutter as an example of a conventional
エンジン作業機101で用いられるようなエンジン110は、小型軽量で大きな出力を得ることができる汎用エンジンであって、燃料を供給することにより長時間の作業が可能となる。刈払機、チェンソーなどに代表されるエンジン工具の多くは、高出力、小型、軽量が求められるため、リコイルスタータによる手動始動が多く、エンジン110にはスタータハンドル129が設けられる。近年、スタータハンドル129を引く際の操作者の負担を軽減するために、手動のデコンプ装置を設け、燃焼室内の圧力が抜けるようにしたものもあるが、操作者がエンジンの始動時にデコンプ装置を毎回操作する必要があり、操作忘れの可能性があるという問題があった。そこで特許文献1では、クランク軸の回転力を利用して作動レバーなどを動かし、それによってデコンプ装置を自動的に動作させるようにしたエンジンが提案されている。
The
特許文献1では、クランク軸の回転を利用してリンク機構などを介し、自動でデコンプ装置を開閉する機構を開示しており、始動時にデコンプ装置の作動忘れを防止することができ大変有用である。しかしながら、特許文献1の技術では装置が大型化することが避けられず、重量増加の問題があり、小型で携帯して使用されるエンジン作業機用のエンジンに採用するのは難しいという問題があった。また、特許文献1の技術を適用するのに、従来から用いられているエンジンに対して変更すべき構成部品が多いのでコストアップに繋がってしまうという問題があり、さらには操作者が毎回開閉する必要があり操作性が悪いという問題や、耐久性やメンテナンス性の課題も残っていた。
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、操作者による操作を不要として自動的に作動するようにしたオートデコンプ機構付きのエンジン及びエンジン作業機を実現することにある。
本発明の他の目的は、構成がシンプル且つ小型軽量であって、製造コストの上昇を抑えたオートデコンプ機構付きのエンジン及び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、耐久性が高くてメンテナンスが容易なオートデコンプ機構付きのエンジン及びエンジン作業機を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to realize an engine with an auto decompression mechanism and an engine working machine that are automatically operated without requiring an operation by an operator.
Another object of the present invention is to provide an engine with an automatic decompression mechanism and an engine working machine that have a simple configuration, are small and light, and suppress an increase in manufacturing cost.
Still another object of the present invention is to provide an engine with an auto decompression mechanism and an engine working machine that are highly durable and easy to maintain.
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、クランクケースと、クランクケースに固定され燃焼室を形成するシリンダと、シリンダの内部を往復移動するピストンと、クランク軸と、クランク軸に接続される冷却ファンを兼用するフライホイールと、デコンプ装置を有するエンジンにおいて、デコンプ装置は燃焼室の圧縮の一部を抜くための可動弁と、可動弁の操作レバーを有し、クランク軸の回転速度が低い時だけフライホイールの径方向外側に移動する凸部を有する遠心式開閉装置をフライホイールに設け、凸部が外側に移動した際に操作レバーが接触するような位置にデコンプ装置を配置することにより、フライホイールの低速回転時にデコンプ装置を動作状態にするように構成した。この構成により、操作者がリコイルスタータを引いた際の燃焼室内の圧力が自動的に抜けるため、操作者はスタータを軽く引っ張ることができ、エンジンの始動操作を容易にできる。
The characteristics of representative ones of the inventions disclosed in the present application will be described as follows.
According to one aspect of the present invention, a crankcase, a cylinder fixed to the crankcase to form a combustion chamber, a piston that reciprocates inside the cylinder, a crankshaft, and a cooling fan connected to the crankshaft are provided. In an engine having a combined flywheel and decompression device, the decompression device has a movable valve for extracting a part of the compression of the combustion chamber and an operation lever for the movable valve, and the flywheel is operated only when the rotational speed of the crankshaft is low. A flywheel is provided with a centrifugal opening and closing device having a convex portion that moves radially outward of the wheel, and the decompression device is disposed at a position where the operation lever contacts when the convex portion moves outward. The decompression device is configured to be in an operating state during low-speed rotation. With this configuration, the pressure in the combustion chamber when the operator pulls the recoil starter is automatically released, so that the operator can pull the starter lightly and can easily start the engine.
本発明の他の特徴によれば、遠心式開閉装置はフライホイールの外周付近に配置され、凸部はフライホイールが設定回転数未満の際に遠心力によって外側に移動し、設定回転数以上の際には遠心力によって径方向内側に移動して外側への突出量が小さくなるようにした。遠心式開閉装置は、揺動軸を中心に径方向に揺動可能に支持されるアーム部と、アーム部と一体で回転するカムを有し、凸部はカムに形成される。アーム部は弾性部材によりフライホイールの停止時又は低速回転時にフライホイールの内周方向に引き込むように付勢される。このため、操作者がリコイルスタータを引いた最初の回転の際はエンジン回転速度が十分低いため、アーム部に働く遠心力が小さく、カムは揺動することなく外側に突出した状態の凸部がデコンプの弁開閉レバーと接触する。この結果、デコンプ装置の可動弁がバイパス通路を解放状態とするので、燃焼室と外気が自動的に連通することになる。 According to another feature of the present invention, the centrifugal opening / closing device is disposed near the outer periphery of the flywheel, and the convex portion is moved outward by centrifugal force when the flywheel is less than the set rotational speed, and is greater than or equal to the set rotational speed. In some cases, it was moved inward in the radial direction by centrifugal force so that the amount of outward protrusion was reduced. The centrifugal opening / closing device has an arm portion supported so as to be swingable in a radial direction around a swing shaft, and a cam that rotates integrally with the arm portion, and the convex portion is formed in the cam. The arm portion is biased by an elastic member so as to be pulled in the inner circumferential direction of the flywheel when the flywheel is stopped or rotated at a low speed. For this reason, the engine rotation speed is sufficiently low during the first rotation when the operator pulls the recoil starter, so that the centrifugal force acting on the arm portion is small, and the convex portion that protrudes outward without swinging the cam is formed. Contact the decompression valve opening / closing lever. As a result, the movable valve of the decompression device opens the bypass passage, so that the combustion chamber and the outside air automatically communicate with each other.
本発明の他の特徴によれば、エンジンには、点火プラグに供給される高圧電流を生成するイグニッションコイルを有し、フライホイールにイグニッションコイルに作用するマグネットが設けられ、遠心式開閉装置とマグネットは、フライホイール上であって回転バランスのとれる位置に配置される。このように、イグニッションコイルの発電用マグネットと対向するよう遠心式開閉装置が取付けられるので、マグネットの回転バランスを調整するためのバランサー(質量体)の代わりとしても代用でき、フライホイール(マグネトロータ)の重量が無駄に増加することを抑制できる。また、点火時期の関係からマグネットはピストンがTDC付近においてイグニッションコイルを通過するように配置されるが、デコンプ装置がイグニッションコイル近郊にあるとピストンがBDC付近にある時にデコンプ装置の弁が開くことになるため、動作タイミング的にみても効率の良い位置にデコンプ装置を配置することができる。シリンダを冷却するための空気流を生成するためのフィンがフライホイールに一体に設けられるので、従来のフィン付きのマグネトロータの形状を変更するだけで容易に本願発明を実現できる。 According to another aspect of the present invention, the engine has an ignition coil that generates a high-voltage current supplied to the spark plug, and the flywheel is provided with a magnet that acts on the ignition coil. Is arranged on the flywheel at a position where the rotational balance is achieved. In this way, since the centrifugal switchgear is mounted so as to face the power generation magnet of the ignition coil, it can be used as a substitute for a balancer (mass body) for adjusting the rotational balance of the magnet, and a flywheel (magnet rotor) It is possible to suppress an unnecessary increase in weight. Also, because of the ignition timing, the magnet is arranged so that the piston passes through the ignition coil in the vicinity of TDC. However, if the decompression device is in the vicinity of the ignition coil, the valve of the decompression device opens when the piston is in the vicinity of BDC. Therefore, the decompression device can be arranged at an efficient position in terms of operation timing. Since fins for generating an air flow for cooling the cylinder are integrally provided on the flywheel, the present invention can be easily realized simply by changing the shape of the conventional magnet rotor with fins.
本発明の他の特徴によれば、シリンダに、イグニッションコイルを固定するためにシリンダの径方向外側に延びる固定用ボスを設け、固定用ボスに燃焼室と連通する連通穴を開け、この連通穴と接続されるようにデコンプ装置が固定用ボスに取り付けた。このように燃焼室と外気を連通するバイパス通路を固定用ボスの内部に形成したため、シリンダとイグニッションコイルとの間にデコンプ装置を設ける構成とすることで、デコンプ装置用に専用のボスを別途設ける必要がなく、従来の構造を大幅に変更することなく簡単に自動デコンプ装置付きのエンジンを実現できる。また、固定用ボス部はピストンの移動方向と垂直方向に延び、固定用ボス部の途中からピストンの移動方向と平行方向にデコンプ装置を取り付けるための取付穴を形成し、取付穴にデコンプ装置を取り付けるので、フライホイール外周側と固定用ボスの間の空間を有効に用いてデコンプ装置を搭載できる。さらに、デコンプ装置は可動弁と、可動弁を移動させる弁開閉レバーを有し、可動弁の移動方向は連通穴と略垂直方向且つフライホイールの径方向であるので、プッシュロッドなどを介してデコンプ装置を間接的に操作することが不要となり、遠心式開閉装置によってデコンプ装置を直接操作することが可能となり、動作の信頼性が向上する。デコンプ装置の弁開閉レバーには、凸部との接触面が湾曲するように構成されるので、凸部と弁開閉レバーの接触時にスムーズに当たることで無駄な応力を低減し、耐久性を向上させることができる。 According to another feature of the present invention, the cylinder is provided with a fixing boss extending radially outward of the cylinder to fix the ignition coil, and a communication hole communicating with the combustion chamber is formed in the fixing boss. The decompression device was attached to the fixing boss so that Since the bypass passage communicating the combustion chamber and the outside air is formed inside the fixing boss in this way, a dedicated boss is separately provided for the decompression device by providing a decompression device between the cylinder and the ignition coil. There is no need, and an engine with an automatic decompression device can be easily realized without significantly changing the conventional structure. The fixing boss portion extends in a direction perpendicular to the moving direction of the piston, and a mounting hole for mounting the decompression device is formed in the direction parallel to the moving direction of the piston from the middle of the fixing boss portion. Since it is attached, the decompression device can be mounted by effectively using the space between the outer peripheral side of the flywheel and the fixing boss. Further, the decompression device has a movable valve and a valve opening / closing lever for moving the movable valve. Since the moving direction of the movable valve is substantially perpendicular to the communication hole and the radial direction of the flywheel, the decompression device is connected via a push rod or the like. It is not necessary to operate the device indirectly, and the decompression device can be directly operated by the centrifugal opening / closing device, and the operation reliability is improved. Since the valve opening / closing lever of the decompression device is configured so that the contact surface with the convex portion is curved, it reduces wasteful stress and improves durability by hitting smoothly when the convex portion contacts the valve opening / closing lever. be able to.
本発明のさらに他の特徴によれば、クランク軸の回転速度が高い時は、凸部がフライホイールの内径方向に移動し、弁開閉レバーと接触しない。そのため、操作者は常に軽い状態からスタータハンドルを引くことができる。また、エンジンが始動すると、燃焼室の爆発力により可動弁が閉じられ、同時に回転速度が上昇することで、アーム部が遠心力により冷却ファン外周方向に移動する。そして、アームの移動に伴いカムは回動し、冷却ファン外周からカムの突出量が小さくなり、デコンプの弁開閉レバーと接触することがなくなり、エンジンを通常どおり使用できる。また、エンジンを停止させた時、徐々に回転速度が落ちて遠心力が小さくなるため、アーム部が冷却ファン内径方向に移動してカムの凸部の外周側への突出量が増加する。この凸部の突出量が大きくなることで、再びデコンプ装置の弁開閉レバーと接触するので、燃焼室と外気を連通状態とすることができる。そして次回、操作者がスタータハンドルを引いた際にも、最初から低い荷重で引っ張ることができ、疲労を軽減できる。また、何らかの誤作動により弁が開放されなくても、リコイルを引いた際に、確実に弁開放が行われる。 According to still another feature of the present invention, when the rotational speed of the crankshaft is high, the convex portion moves in the inner diameter direction of the flywheel and does not contact the valve opening / closing lever. Therefore, the operator can always pull the starter handle from a light state. When the engine is started, the movable valve is closed by the explosive force of the combustion chamber, and at the same time, the rotational speed is increased, so that the arm portion moves in the outer circumferential direction of the cooling fan by the centrifugal force. As the arm moves, the cam rotates, and the amount of protrusion of the cam from the outer periphery of the cooling fan decreases, so that it does not contact the decompression valve opening / closing lever, and the engine can be used normally. Further, when the engine is stopped, the rotational speed gradually decreases and the centrifugal force decreases, so that the arm portion moves in the cooling fan inner diameter direction, and the amount of protrusion of the cam convex portion to the outer peripheral side increases. Since the protrusion amount of the convex portion is increased, it again comes into contact with the valve opening / closing lever of the decompression device, so that the combustion chamber and the outside air can be brought into communication with each other. And next time, when the operator pulls the starter handle, it can be pulled with a low load from the beginning, and fatigue can be reduced. Even if the valve is not opened due to some malfunction, the valve is surely opened when the recoil is pulled.
本発明のさらに他の特徴によれば、エンジンのクランク軸の軸方向に見て、遠心式開閉装置がイグニッションコイルとシリンダの間に配置した。よって、シリンダとフライホイール間の空間をうまく利用してデコンプ装置を効果的に配置することができ、デコンプ装置の搭載によるエンジンの大型化を阻止できる。 According to still another aspect of the present invention, the centrifugal switchgear is disposed between the ignition coil and the cylinder when viewed in the axial direction of the crankshaft of the engine. Therefore, the decompression device can be effectively arranged by making good use of the space between the cylinder and the flywheel, and the increase in size of the engine due to the installation of the decompression device can be prevented.
本発明によれば、エンジンの始動の際に操作者がデコンプ装置の操作する必要が無くなる上に、エンジンの大型化や大幅な重量増加することなく、シンプルで耐久性の高い自動デコンプ装置付きのエンジンを実現できた。また、従来のエンジンに対してデコンプ装置を取り付けるために改造箇所も、シリンダの一部の形状と機械加工を変更することと、フライホイール(マグネトロータ)を変更するだけで、その他の箇所の機械加工や変更は不要なので、従来のエンジンに対してわずかな改造を施すだけで本発明を容易に実施できる。 According to the present invention, it is not necessary for the operator to operate the decompression device at the time of starting the engine, and the simple and highly durable automatic decompression device is provided without increasing the size of the engine or significantly increasing the weight. The engine was realized. In addition, in order to attach a decompression device to a conventional engine, the modification part can be changed by changing the shape and machining of part of the cylinder and changing the flywheel (magnet rotor). Since no processing or changes are required, the present invention can be easily implemented with a slight modification to the conventional engine.
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.
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、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は本発明の実施例に係るエンジン作業機1のエンジン部分の縦断面図であって、シリンダ軸線18aとクランク軸線18bを通る断面図である。本実施例においては、図6で示したエンジン作業機101のうち、エンジンの一部分にだけ改良を施して実現したものであり、改良部分以外の構成は図6で示す構造と同一である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and repeated description is omitted. Further, in the present specification, description will be made assuming that the front and rear directions and the up and down directions are directions shown in the drawing. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an engine portion of an
図1は、本実施例に係るエンジン作業機の内部構造を示す縦断面図である。エンジン(本体)10は、2サイクルの小型エンジンであって、本実施例ではファンケース6やトップカバー7等による合成樹脂製のハウジングに収容される。エンジン10は、カウンターウェイト16を軸支するクランク軸15がメインパイプ104(図6参照)と同軸上に配置され、シリンダ11がクランクケース17から略垂直方向上側に伸びるように配置され、コネクティングロッド14に軸支されるピストン13がシリンダ11内を上下方向に往復移動する。シリンダ11とピストン13により燃焼室19が形成される。イグニッションコイル23で発生された高圧電流は、イグニッションコード24を介して点火プラグ25に伝達される。エンジン10のクランクケース17の下側には、燃料タンク127(図6参照)が設けられ、2サイクル用のガソリンとオイルの混合燃料が入れられ、図示しない気化器に送られる。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the internal structure of the engine working machine according to the present embodiment. The engine (main body) 10 is a two-cycle small engine and is housed in a synthetic resin housing such as a
クランク軸15の前側(出力側)には、クラッチシュー32を有する遠心クラッチ機構30を介して図示しない駆動軸の端部がクラッチシャフト36を介して連結される。遠心クラッチ機構30が取り付けられるフライホイール40の後側には、エンジン冷却用の羽根41が一体に形成される。フライホイール40と羽根41は、例えばアルミニウム合金等の金属による一体成形によって製造できるが、もちろんそれ以外の材料や形状にて製造しても良い。遠心クラッチ機構30は、クランク軸15の回転速度が一定以上になると遠心力によってクラッチシュー(揺動子)32がクラッチドラム34に接続される公知のクラッチ機構である。クラッチシャフト36は2組のベアリング35によってファンケース6に回転可能に保持される。エンジン10の駆動力は、クランク軸15に取り付けられるフライホイール40に固定される遠心クラッチ機構30を介してクラッチドラム34に伝わり、そこからさらにメインパイプ104内に設けられたシャフト(図示しない)を介してギヤユニット102、回転刃103(ともに図6参照)へと伝えられる。
An end portion of a drive shaft (not shown) is connected to the front side (output side) of the
クランク軸15の後側の端部付近(矢印38で示す箇所)には、始動装置として手動式のリコイルスタータ(図示省略)が設けられる。リコイルスタータは、リールに巻かれたスタータロープをスタータハンドル129(図6参照)で引くことにより速い速度で回転させ、その回転力によって遠心式クラッチを作用させて、クラッチドラム37が固定されるクランク軸15を回転させるようにした公知の手動式スタータである。
A manual recoil starter (not shown) is provided as a starting device in the vicinity of the rear end portion of the crankshaft 15 (indicated by the arrow 38). The recoil starter is a crank on which a
本実施例のシリンダ11は空冷式であって、放熱のための複数の放熱フィンが形成される。ファンケース6やトップカバー7によるハウジングによって、羽根41によって生成された空気流がシリンダ11の放熱フィンに当たることにより、シリンダ11が冷却される。シリンダ11には、イグニッションコイル23をネジ26にて固定するためにピストン13の移動方向と垂直方向に延びる固定用ボス12が形成される。固定用ボス12はシリンダ11と一体成形にて製造されるもので、例えばアルミニウム合金で製造される。固定用ボス12のピストン13と離れた側の端部には、ねじ穴12eが形成され、そのねじ穴12eにネジ26を螺合させることによってイグニッションコイル23がシリンダ11の冷却ファン外周部と近接するように配置固定される。従来のエンジンにおける固定用ボス12は、ねじ穴12eを形成するためだけに設けられるのでそのボスのサイズ、特に断面サイズが小さめであったが、本実施例においては、ねじ穴12eの先端部(ピストンに近い端部)と燃焼室19との間を細い径のさらなる通路(貫通穴12a)を形成し、燃焼室19と外気を連通させるためのバイパス通路を形成するように構成した。ここでは従来、固定用ボス12に対して前から後ろ方向にねじ穴12eの穿孔加工をしていたのに加えて、ねじ穴12eよりも細い径の穴をねじ穴12eの底部(後端付近)から燃焼室に向かって穿孔することにより、貫通穴12aを機械加工によって形成することができる。貫通穴12aの端部は、ネジ26によりイグニッションコイル23が取り付けられることで塞がれることになる。
The
貫通穴12aが形成された固定用ボス12にはデコンプ装置50が取り付けられる。デコンプ装置50は、デコンプレッション機構であって、エンジン10の始動時に燃焼室19内の圧力の一部を外気に解放してピストン13による圧縮作業を容易にし、エンジン10を始動しやすくするための装置である。本実施例ではデコンプ装置50の下端付近に、デコンプ装置50を操作させる弁開閉レバー54が設けられ、弁開閉レバー54を押し込む(弁開閉レバー54を上側に移動させる)ことによりバイパス通路を介して燃焼室19内の圧力の一部を大気中に解放することができる。デコンプ装置50の弁開閉レバー54は、シリンダ軸線18a方向とほぼ平行に移動可能となるように配置され、弁開閉レバー54が押し込まれることによりデコンプ装置50が稼働する状態となる。デコンプ装置50を稼働させた状態で、ピストン13がシリンダ11内で移動して最初の燃焼(初爆)が起こると、その圧力変動でデコンプ装置50の可動弁(後述)が自動的に元の位置(デコンプ装置50が作動しない状態の初期位置)に復帰して、バイパス通路による燃焼室と外気の連通状態を解除する。弁開閉レバー54は可動弁の下端に一体的に又は別体式で形成される円弧状に形成される湾曲面を有する操作部材であって、その操作は後述するカム46によって行われる。
The
図2は、エンジン作業機のフライホイール40単体の背面図である。フライホイール40は、クランク軸15の一端側にボルトにて固定され、クランク軸15と同一速度で回転する慣性体であって、ある程度の質量を有し、エンジンのトルクの変動が急激に生じた場合に慣性質量によって、エンジンの回転速度(回転数)の変動を穏やかにするための作用を果たす。この慣性モーメントの大きさは、エンジン10の排気量、出力特性や、回転刃103等の作業機器に応じて最適となるように設計される。本実施例に係るエンジン10におけるフライホイール40は、マグネット(永久磁石)を用いて高電圧の交流電流を発電する機構(マグネトー)を構成する部品(マグネトロータ)としての役割を果たすと共に、エンジン10を冷却する空気流を起こすための冷却ファンとしての役割と、エンジン10の回転力を伝達又は遮断するための遠心クラッチ機構30を取り付けるための部品としての役割と、遠心式開閉装置43を取り付ける部品としての役割を果たすものである。
FIG. 2 is a rear view of the
フライホイール40には、イグニッションコイル23で発電をするために、2つの磁性体42a、42b及びマグネットが径方向外側に配置される。一方、磁性体42と回転角にて約180度隔てた側には、デコンプ装置50を稼働させるための遠心式開閉装置43が設けられる。遠心式開閉装置43は、エンジン10の回転速度が設定値よりも低い回転速度の時、例えば2000rpm以下の時にフライホイール40の外周(外縁部)よりも、径方向外側に突出する凸部となるカム46を有し、カム46は突出状態においてデコンプ装置50の弁開閉レバー54と接触することで、デコンプ装置50が燃焼室19と外気とを連通する状態にセットする。遠心式開閉装置43は、揺動軸44を中心に回動又は揺動可能に支持されたカム46とカム46と一体に回動又は揺動するアーム部45が備わり、圧縮バネ等の弾性部材47によってアーム部45の端部が常時フライホイール40の内径方向に引っ張るように構成される。遠心式開閉装置43は、磁性体42に対してクランク軸15を中心に対向する位置(ほぼ回転対称となる位置)に取付けられる。このように遠心式開閉装置43は、エンジン10が停止時に、フライホイール40外周よりも突出したカム46の凸部を有するカム46が回転可能に支持され、カム46にはカム46と一体で回転するアーム部45が設けられ、アーム部45は弾性部材47によりフライホイール40の内周方向に引き込むように設けたので、アーム部45の質量と弾性部材47のバネ定数を適性に設計することにより、エンジン回転速度の設計値を決めることで、デコンプ装置50の可動弁53の開閉タイミングを任意に設定することができる。また、通常、フライホイール40は、軽量化のためアルミ合金にて製造されており、磁性体42を挿入すると回転のアンバランスが生じる。そこで、バランスをとるため磁性体42とは反対側にバランサー(質量体)を挿入するが、本実施例では遠心式開閉装置43をバランサーとして磁性体42とは反対側に設けてやれば、フライホイール40の重量を変えなくてもすむ。このように構成したので、重量増加を防ぎつつフライホイール40に取り付けられる構成要素を回転バランスよく搭載することができる。
In order to generate electric power with the
エンジン10の停止時又は極低速回転時には、カム46がフライホイール40の外周縁より外側に突出する。カム46は、外周側へ突出した際にデコンプ装置50の弁開閉レバー54と接触して、弁開閉レバー54を移動させるように設定される。エンジン10が設定値よりも高い回転速度の時には、カム46が回動することによって外周側に突出している部分(凸部)がフライホイール40の内径方向に移動し、この結果カム46が弁開閉レバー54と接触しなくなる。フライホイール40の外周付近には、冷却風を起こすための複数の羽根41が、周方向にほぼ等間隔にて形成されるが、遠心式開閉装置43の設置部分だけの羽根41が省略される。このように、遠心式開閉装置43をフライホイール40に設けたので、フライホイール40の低速回転によって、デコンプ装置50を稼働状態にセットすることが可能となる。
When the
図3はデコンプ装置50の縦断面図であり、可動弁(デコンプ弁)53の移動方向中心軸を通り、且つ、クランク軸15の軸方向と垂直方向となる断面図である。デコンプ装置50は、ハウジング51とストッパ基台55と、可動弁53と、弁開閉レバー54によって主に構成される。デコンプ装置50は固定用ボス12の長手方向と垂直に形成された断面形状が円形の取付け穴12cに取り付けられるものであって、略円筒形のハウジング51が取付け穴12cに固定される。この固定方法は、ハウジング51の外周面に雄ねじ部を形成し、取付け穴12cの内周面に雌ねじ部を形成し、Oリング59を介在させてこれらを螺合させるように構成しても良いし、圧入、接着、ねじ止め等のその他の方法によって固定しても良い。固定用ボス12は、中心軸58を通る上部付近に横穴となる貫通穴12aが形成される。この貫通穴12aは図1からわかるようにねじ穴12eと同軸に形成される穴であって、シリンダ11の燃焼室19に開口する。貫通穴12aから下方向に縦穴たる貫通穴12bが形成され、貫通穴12aは弁移動空間12dに開口する。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the
デコンプ装置50のハウジング51は、可動弁53を嵌挿させることにより弁機構を実現するための略円筒形の形状であって、中央に貫通路51aが形成され、貫通路51aからは直交する2つの貫通路51bが形成される。これら貫通路51a、51bは、貫通穴12a、12bと共に燃焼室19から外気へ連通するためのバイパス通路を形成するものである。このバイパス通路は、貫通路51aの一端側(上端側)において可動弁53の弁部53aがハウジング51と接触又は離合することにより、開閉操作がされる。可動弁53の上側端部は、円錐状に広がる形状とされた弁部53aとされており、貫通路51aの上端部の形状も弁部53aとぴったりと嵌合するような漏斗状に形成される。尚、弁動作を実現するための可動弁53とハウジング51の相対形状は任意であり、必ずしも図3の形状に限られないが、燃焼室19(図1参照)で爆発が起きた際に弁移動空間12d内が高圧になるため、その高圧で可動弁53が確実に閉鎖状態に維持されるような形状とすることが重要である。
A
貫通路51aはバイパス通路に加えて可動弁53の移動通路としての機能を果たすため、ストッパ基台55に形成させる貫通路55aと連続するように構成される。ストッパ基台55は、下方向に移動した可動弁53が燃焼室内の圧力変動によって移動しないように固定するストッパ機構を保持するための部材であって、中心軸58に対して垂直方向に移動する2つのスチールボール56を収容するための空間を形成する。スチールボール56は、ストッパ基台55に形成された断面形状が円形の横穴部55bの内部に収容されスプリング57によって可動弁53に接近する方向に付勢される。可動弁53の一部には、円周方向に連続するように内側にくぼむ凹部53cが形成される。凹部53cは可動弁53がバイパス通路を閉鎖する際にスチールボール56と良好に当接するような位置に形成され、断面形状が半円形またはそれに近い形状をしており、エンジン10の初爆によって可動弁53に燃焼による高圧力がかかった際に下側に移動した可動弁53を保持する。ストッパ基台55は中心軸58を含む平面において2分割されるように構成されると良く、その断面位置は、スチールボール56の移動方向と垂直方向となるように設定すると製造上も有利である。ハウジング51とストッパ基台55は任意の固定方法にて固定される。
The through
可動弁53の下端側(遠心式開閉装置43に近い側)の操作される端部53bには、弁開閉レバー54が取り付けられる。弁開閉レバー54は、遠心式開閉装置43のカム46にて操作されるために接触する当接部となるものであり、カム46との接触抵抗を少なくするために、フライホイール40の回転方向と平行な方向に湾曲するよう形成される。湾曲面の向きはフライホイール40の外周面とは反対側のRを描くように形成される。弁開閉レバー54のカム46との接触面が湾曲するように構成したのは、カム46との接触時にスムーズに当たることで、無駄な応力を低減し、耐久性を向上させるためである。弁開閉レバー54と可動弁53は金属の一体成形で構成しても良いし、別体部品で製造してそれらを接合するように構成しても良い。
A valve opening / closing
次に図4を用いて、本実施例のデコンプ装置の動作を説明する。図4はエンジン停止時または、 フライホイール40が極低速にて回転している際の図であって、カム46が弁開閉レバー54に当接した状態を示す図である。フライホイール40の外縁付近には、揺動軸44が固定され、揺動軸44と同軸にカム46が取り付けられ、カム46はアーム部45と相対回転不能なように固定されるか、または一体に製造される。アーム部45の外周側に位置する一方側が揺動軸44にて軸支されるため、フライホイール40が高速にて回転するとアーム部45の他端側(内周側)が、遠心力により外側に移動する。この移動を抑止するために、アーム部45の他端側には圧縮バネ等の弾性部材47の一端(外周側の端部)が固定される。弾性部材47の他端(内周側の端部)は固定部48によりフライホイール40に固定される。従って、アーム部45の径方向外側への移動は、遠心力と弾性部材47のバネ力の釣り合ったところにとどまることになる。遠心力がほとんど発生しない停止時や極低速回転時には、アーム部45の揺動軸44から離れた端部(取付部45aが形成される付近)が弾性部材47の作用により最も内周側に移動した状態になる。この状態では図4で示すように、アーム部45に固定されるカム46の凸部46aが外側(フライホール40から見て径方向外側)に移動することとなり、フライホイール40の外周面又は外周縁よりも外側に所定量だけ突出する形となるので、その突出した状態のままフライホイール40が回転するとカム46の凸部46aが弁開閉レバー54に接触することになる。この突出量は、弁開閉レバー54と接触することにより、可動弁53を動かすことができるように設定することが重要である。弁開閉レバー54はフライホイール40の外周面と反対方向に湾曲する曲面とされるため、弁開閉レバー54が押されて、矢印の方向に可動弁53が移動して燃焼室19と外気がバイパス通路にて連通される状態となる。この際、凹部53cとスチールボール56との当接状態が解除されるが、スチールボール56はスプリング57によって引き続き可動弁53の凹部53cの下方付近を押圧するため、可動弁53は上方に移動させたままの状態で保持されることになる。
Next, the operation of the decompression device of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a view when the engine is stopped or when the
本実施例ではデコンプ装置50の弁開閉レバー54と、遠心式開閉装置43のカム46が接触するように構成されるため、エンジン10が停止寸前においてフライホイール40が所定の回転速度以下になると自動的に弁開閉レバー54が上方に押され、デコンプ装置50が稼働状態となり、燃焼室19と外気がバイパス通路を介して連通する。また、エンジン10の停止寸前に可動弁53が解放位置にならなかったとしても、操作者がスタータハンドル129(図6参照)を引くと、最初のカム46と弁開閉レバー54とが対向する位置にて接触し、弁開閉レバー54が押され、デコンプ装置50が稼働状態となるため、操作者が軽い荷重でスタータハンドルを引くことができる。このように従来の手動のデコンプ装置と違い、自動でデコンプ装置50がオンとなるため、操作者がわざわざデコンプ装置を操作する必要が無く、デコンプ装置50の操作忘れを防ぐことができ、操作性が良くて始動性が良いエンジンを実現できる。また、デコンプ装置50はイグニッションコイル23を固定するための固定用ボス12に設けられ、バイパス通路も固定用ボス12を用いて形成されるので、従来から存在するシリンダ11の一部をわずかに変更するだけで本実施例を実現でき、エンジンを従来より大型化することなく、わずかなコストアップで本実施例を実現できる。
In this embodiment, the valve opening / closing
次に、エンジン10が初爆を起こすと、デコンプ装置50の可動弁53が下方向に押され、可動弁53の弁部53aが貫通路51aを閉鎖する状態となるため、燃焼室19と外気との連通状態が解消される。一方、エンジン10の回転が上昇し、ある設定回転速度より上昇すると遠心式開閉装置43のアーム部45に遠心力がかかるため、アーム部45がフライホイール40の外周方向に移動する。アーム部45が外周側に移動すると、カム46は回転支持部たる揺動軸44を中心として回転するため、カム46の凸部46aがフライホイール40の径方向内側に移動することになる。つまり、凸部46aのフライホイール40の外周縁から径方向外側への突出量が小さくなる。このように、設定回転数よりも高い回転速度の時は、カム46の凸部46aが弁開閉レバー54と接触しなくなるので、デコンプ装置50を稼働状態にすることはない。また、凸部46aと弁開閉レバー54が非接触の状態が続くため、エンジン10の通常運転に何ら悪影響を与えることはない。この凸部46aと弁開閉レバー54が接触しなくなった状態を示すのが図5である。フライホイール40が所定の回転速度以上の場合は、アーム部45が径方向外側に移動するため、揺動軸44を中心にカム46が回転し(図5では時計回り方向)、カム46の凸部46aがフライホイール40の最外周縁位置(ここでは磁性体42の外周縁位置)より内周側か、又はほとんど出っ張らない位置にまで待避する。また、フライホイール40には、アーム部45とカム46の回転を制限するためのストッパ49が設けられており、カム46の側面がストッパ49と良好に当接する位置においてアーム部45が保持されるので、エンジン10の高速回転(作業機を稼働させるための常用回転)が良好に行われることになる。
Next, when the
そして、操作者がエンジン10を停止させる際に、フライホイール40の回転速度が落ち、ある設定値以下の回転速度になるとアーム部45がフライホイール40の内径方向に引っ張られ、フライホイール40の外周縁から径方向外側にカム46の凸部46aが大きく突出するため、カム46が弁開閉レバー54と接触して可動弁53の弁部53aが開き、バイパス通路が解放され、燃焼室19と外気が連通状態とされる。これにより、次回、操作者がスタータハンドル129(図6参照)を引っ張った際にはデコンプ装置50が動作する状態となっているため、初めから軽い状態で引くことができる。また、何らかの誤作動が生じ、デコンプ装置50の可動弁53が閉じられた状態でも、スタータハンドル129を引きはじめた際に、即座にデコンプ装置50が稼働状態になるので、操作者は、常に軽い状態で引くことができる。
When the operator stops the
尚、カム46の凸部46aがフライホイール40の外周縁から径方向外側に移動する回転数(設定回転数)は、任意に設定することができるが、常用最高回転数10000rpm、アイドリング回転数3000rpmの20〜60ccの汎用エンジンの場合は、例えば500〜2000rpm以下の回転速度にてカム46と弁開閉レバー54と接触するように設定すれば良い。
The rotational speed (set rotational speed) at which the
以上、本実施例によれば、エンジンスタート時の操作者の負担を軽減し、大型化、重量増加することなく、耐久性の高い自動でデコンプ装置50の可動弁53を開閉する2サイクルエンジンを実現できる。また、本実施例では遠心式開閉装置43をフライホイール40に配置したので、可動弁のための開閉装置にフライホイール40の遠心力を確実に利用できる上に、クランク軸15に新たに構成部品を取付ける必要もないため、手持ち式のエンジン作業機に求められるエンジンの小型化を損なうことがなく本発明を実現できる。また、遠心式開閉装置43をフライホイール40の外周近くに配置したので、フライホイール40の外周縁が燃焼室19近くを通るというエンジンにおいて、燃焼室19の近傍に設ける必要があるデコンプ装置50を配置するのには好適であり、エンジンの小型化を維持できる。さらに、本実施例の構成では、クランク軸15に遠心式開閉装置を取付けるような構成と違って、プッシュロッドや複雑なリンク機構を介す必要がなくなるので、構成が単純であり耐久性の向上が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, a two-cycle engine that automatically opens and closes the
以上、本発明を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、上述の実施例ではデコンプ装置50の弁開閉レバー54を可動させるための凸部46aが円弧方向に移動する、即ち揺動するカム機構にて実現したが、弁開閉レバー54を移動させることができる何らかの形状の部材が、遠心力によって径方向外側に曲線的に又は直線的に移動する機構にて実現するようにしても良い。さらに、エンジン作業機の例として刈払機の例で説明したが、作業機器の種類は刈り払い用の機器に限られずに、チェンソー、カッタ、カルチベータ等のその他の作業機器用のエンジンにおいても同様に適用できる。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the above-mentioned Example, A various change is possible within the range which does not deviate from the meaning. For example, in the above-described embodiment, the
1 エンジン作業機 6 ファンケース
7 トップカバー 10 エンジン
11 シリンダ 12 固定用ボス
12a 貫通穴(横穴) 12b 貫通穴(縦穴)
12c 取付け穴 12d 弁移動空間
12e ねじ穴 13 ピストン
14 コネクティングロッド 15 クランク軸
16 カウンターウェイト 17 クランクケース
18a シリンダ軸線 18b クランク軸線
19 燃焼室 23 イグニッションコイル
24 イグニッションコード 25 点火プラグ
26 ネジ 30 遠心クラッチ機構
32 クラッチシュー 34 クラッチドラム
35 ベアリング 36 クラッチシャフト
37 クラッチドラム 40 フライホイール
41 羽根 42、42a、42b 磁性体
43 遠心式開閉装置 44 揺動軸
45 アーム部 45a (アーム部の)取付部
46 カム 46a (カムの)凸部
47 弾性部材 48 固定部
49 ストッパ 50 デコンプ装置
51 ハウジング 51a、51b (ハウジングの)貫通路
53 可動弁 53a 弁部
53b 端部 53c 凹部
54 弁開閉レバー 55 ストッパ基台
55a (ストッパ基台の)貫通路 55b (ストッパ基台の)横穴部
56 スチールボール 57 スプリング
58 (デコンプ装置の)中心軸 59 Oリング
101 エンジン作業機 102 ギヤユニット
103 回転刃 104 メインパイプ
105 飛散防御カバー 106 ハンドル
107a、107b グリップ 109 スロットルレバー
110 エンジン 112 ロックレバー
113 フック 127 燃料タンク
128 ワイヤ 129 スタータハンドル
1
Claims (12)
前記デコンプ装置は前記燃焼室の圧縮の一部を抜くための可動弁と、前記可動弁の操作レバーを有し、
前記フライホイールに、前記クランク軸の回転速度が低い時だけ前記フライホイールの径方向外側に移動する凸部を有する遠心式開閉装置を設け、
前記凸部が外側に移動した際に前記操作レバーが接触する位置に前記デコンプ装置を配置することにより、前記フライホイールの低速回転時に前記デコンプ装置を動作状態にすることを特徴とするエンジン。 An engine having a crankcase, a cylinder fixed to the crankcase to form a combustion chamber, a piston that reciprocates inside the cylinder, a crankshaft, a flywheel connected to the crankshaft, and a decompression device. And
The decompression device has a movable valve for releasing a part of the compression of the combustion chamber, and an operation lever for the movable valve,
The flywheel is provided with a centrifugal opening / closing device having a convex portion that moves outward in the radial direction of the flywheel only when the rotational speed of the crankshaft is low,
An engine characterized by placing the decompression device at a position where the operation lever contacts when the convex portion moves outward, thereby bringing the decompression device into an operating state during low-speed rotation of the flywheel.
前記フライホイールに前記イグニッションコイルに作用するマグネットが設けられ、
前記遠心式開閉装置と前記マグネットは、前記フライホイール上であって回転バランスのとれる位置に配置されることを特徴とする請求項3に記載のエンジン。 Having an ignition coil for generating a high-voltage current supplied to the spark plug;
A magnet that acts on the ignition coil is provided on the flywheel,
The engine according to claim 3, wherein the centrifugal opening and closing device and the magnet are disposed on the flywheel at a position where a rotational balance is achieved.
前記固定用ボスに前記燃焼室と連通する連通穴を開け、前記連通穴と接続されるように前記デコンプ装置が前記固定用ボスに取り付けられることを特徴とする請求項5に記載のエンジン。 The cylinder is provided with a fixing boss extending radially outward of the cylinder in order to fix the ignition coil.
The engine according to claim 5, wherein a communication hole communicating with the combustion chamber is formed in the fixing boss, and the decompression device is attached to the fixing boss so as to be connected to the communication hole.
前記固定用ボス部の途中から前記ピストンの移動方向と平行方向に前記デコンプ装置を取り付けるための取付穴を形成し、
前記取付穴に前記デコンプ装置を取り付けることを特徴とする請求項6に記載のエンジン。 The fixing boss portion extends in a direction perpendicular to the moving direction of the piston,
Forming a mounting hole for mounting the decompression device in the direction parallel to the moving direction of the piston from the middle of the fixing boss part;
The engine according to claim 6, wherein the decompression device is attached to the attachment hole.
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