JP2019011728A - ブロワ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動源のトルク変動に伴う振動が低減されたブロワを提供する。【解決手段】ブロワは、エンジン２０と、支持軸５０により、支持軸５０を中心として回転可能に支持されるファン３０と、エンジン２０とファン３０との間に介在し、エンジン２０から出力される回転駆動力をファン３０に伝達するコイルスプリング６０と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、落葉や刈り草を吹き寄せたり、路上のゴミを吹き寄せたりするために使用される送風機（以下「ブロワ」という。）に関するものである。

一般的なブロワは、駆動源と、駆動源によって回転駆動されるファンと、ファンの回転によって生み出される風が吹き出される送風パイプと、を備えている。ブロワの駆動源には、エンジンや電動モータが用いられる。

特開２０１０−１３９３７号公報

従来のブロワが備えるファンは、駆動源であるエンジンや電動モータの出力軸に直結されていた。例えば、エンジンを駆動源とするブロワでは、エンジンの出力軸であるクランクシャフトにファンが直結されていた。また、エンジンや電動モータの出力軸に固定され、当該出力軸と一体回転する部材にファンが直結されているブロワもある。以下の説明では、特に断らない限り、駆動源の出力軸のみでなく、出力軸に固定され、当該出力軸と一体回転する部材も含めて「出力軸」と総称する。

一般的に、出力軸とファンとはナットその他の固定具によって固定されている。例えば、出力軸の端部は、ファンの中心に挿入され、ファンを貫通する。ファンを貫通し、ファンから突出する出力軸の端部にナットその他の固定具が装着される。このようにしてファンが出力軸に固定（直結）され、出力軸が回転すると、当該出力軸と一緒にファンが回転する。

しかし、エンジンや電動モータの出力（トルク）を常に一定に保つことは困難であり、エンジンや電動モータのトルクは、意図的な操作が行われなくとも微妙に変化する。言い換えれば、ブロワの使用中、ファンが直結されている出力軸のトルクが微妙に増減する。一方、ファンは慣性力により一定トルクで回転しようとする。この結果、出力軸に僅かな捻れが生じることがある。すると、駆動源とファンとの間で角速度に差が生じ、ファンに振動が発生する。かかるファンの振動はブロワ全体に伝搬し、作業性を低下させたり、作業者の疲労を増大させたりする一因になる。

本発明の目的は、駆動源のトルク変動に伴う振動が低減されたブロワを提供することである。

本発明のブロワは、駆動源と、支持軸により、支持軸を中心として回転可能に支持されるファンと、前記駆動源と前記ファンとの間に介在し、前記駆動源から出力される回転駆動力を前記ファンに伝達する弾性部材と、を有する。

本発明によれば、駆動源のトルク変動に伴う振動が低減されたブロワが実現される。

第１の実施形態に係るブロワの外観斜視図である。 図１中のＡ−Ａに沿った断面図である。 ファン，コイルスプリング，支持軸およびマグネットロータの位置関係を示す分解斜視図である。 クランクシャフト，支持軸およびファンの連結状態を示す断面図である。 第２の実施形態に係るブロワの断面図である。 （ａ），（ｂ）は、支持軸に対するファンの回転角度を制限する規制機構の一例を示す断面図である。 支持軸に対するファンの回転角度を制限する規制機構の一例を示す他の断面図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明が適用されたブロワの一例について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態に係るブロワは、エンジンを駆動源とする手持ち式のブロワである。図１に示されるように、本実施形態に係るブロワ１は、本体２と、本体２に接続された送風パイプ３と、を備えている。本体２は筒状の接続部４を備えており、この接続部４に送風パイプ３の一端（基端）が挿入され、固定される。もっとも、送風パイプ３の基端は接続部４に抜き差し可能である。つまり、送風パイプ３は本体２に着脱可能である。

本体２は、合成樹脂によって形成されたハウジング１０を備えている。図２に示されるように、ハウジング１０は、内壁によってファン収容部１１とエンジン収容部１２とに区画されている。エンジン収容部１２には駆動源としてのエンジン２０が収容されており、ファン収容部１１には、エンジン２０によって回転駆動されるファン３０が収容されている。

本実施形態におけるエンジン２０は２サイクルエンジン（２ストロークエンジン）であり、ファン３０は遠心ファンである。ファン３０がエンジン２０によって回転駆動されると、ファン収容部１１の側面に設けられている複数の吸込口１３からハウジング１０（ファン収容部１１）内に空気が吸い込まれる。ハウジング１０（ファン収容部１１）内に吸い込まれた空気は、図１に示される送風パイプ３に流入し、送風パイプ３の先端から吐出される。

再び図２を参照する。エンジン２０のクランクケース２１からクランクシャフト２２の一端が突出している。クランクケース２１から突出しているクランクシャフト２２の端部は、回転体としてのマグネットロータ４０に圧入されており、クランクシャフト２２が回転すると、マグネットロータ４０が回転する。マグネットロータ４０には、その周方向に沿って複数のフィン４１（図３）が設けられており、マグネットロータ４０が回転すると、エンジン２０に冷却風が供給される。尚、エンジン２０の近傍にはスタータ装置２３が設けられている。また、図示は省略されているが、エンジン２０の周囲には、燃料タンク、キャブレター、エアクリーナなどが配置されている。

また、マグネットロータ４０の外周部には２個のマグネットが設けられている。これらマグネットは、マグネットロータ４０の回転方向に関して１８０度異なる位置に設けられている。一方、マグネットロータ４０の径方向外側には、エンジン２０の点火プラグ２４に高電圧を印加する点火装置２５が設けられている。マグネットロータ４０が回転すると、２個のマグネットが点火装置２５の近傍を順次通過する。点火装置２５は、マグネットの通過を検出すると、点火プラグ２４に高電圧を印加する。つまり、マグネットロータ４０に設けられているマグネットは、エンジン２０の点火タイミングを制御するために利用される。

マグネットロータ４０には、当該マグネットロータ４０とは別体の支持軸５０が装着されている。支持軸５０は、クランクシャフト２２およびマグネットロータ４０と同軸であって、マグネットロータ４０からファン３０に向かって突出している。図３に示されるように、支持軸５０は、角柱部５１と、角柱部５１の端面から延びる大径円柱部５２と、大径円柱部５２の端面から延びる小径円柱部５３と、からなる。角柱部５１の断面形状は多角形（本実施形態では六角形）であり、大径円柱部５２および小径円柱部５３の断面形状は円形である。もっとも、角柱部５１、大径円柱部５２および小径円柱部５３は金属材料によって一体成形されており、かつ、互いに同軸である。

図２に示されるように、支持軸５０の角柱部５１の根元はマグネットロータ４０の前面４０ａに陥入している。言い換えれば、支持軸５０はマグネットロータ４０に対して回り止めされており、マグネットロータ４０と一体回転する。また、図４に示されるように、角柱部５１には嵌合穴５１ａが設けられており、マグネットロータ４０を貫通したクランクシャフト２２の端部は嵌合穴５１ａに嵌合している。

支持軸５０の大径円柱部５２はファン３０の中心を貫通しており、支持軸５０の小径円柱部５３はファン３０から突出している。ファン３０から突出している小径円柱部５３には、ワッシャ５４を介して固定具としてのナット５５が結合されており、これらワッシャ５４およびナット５５により、ファン３０が支持軸５０に対して抜け止めされている。より具体的には、角柱部５１の端面とワッシャ５４との間にファン３０の中心部が挟まれている。もっとも、支持軸５０（大径円柱部５２）とファン３０とは回り止めされていない。つまり、ファン３０は、支持軸５０によって回転自在に支持されている。

上記のように、マグネットロータ４０と支持軸５０とは相対回転不能に連結されている一方、支持軸５０とファン３０とは相対回転可能に連結されている。よって、図２に示されるエンジン２０から出力される回転駆動力は、マグネットロータ４０を介して支持軸５０に伝達されるが、支持軸５０を介してファン３０に伝達されることはない。そこで、エンジン２０とファン３０との間には、エンジン２０から出力される回転駆動力をファン３０に伝達する弾性部材としてのコイルスプリング６０が介在している。

図３に示されるように、コイルスプリング６０は一本の線材によって形成されており、円筒部６１と、円筒部６１の一端から延びる第１腕部６２と、円筒部６１の他端から延びる第２腕部６３と、からなる。

図４に示されるように、マグネットロータ４０の前面４０ａには、円形の第１凹部４２が形成されている。また、マグネットロータ４０には、支持軸の中心軸方向に沿って延びる第１挿入孔４３が形成されており、第１挿入孔４３の一端は第１凹部４２の底面に連通している。

一方、マグネットロータ４０の前面４０ａと対向するファン３０の背面３０ｂには、円形の第２凹部３１が形成されている。また、ファン３０には、支持軸の中心軸方向に沿って延びる第２挿入孔３２が形成されており、第２挿入孔３２の一端は第２凹部３１の底面に連通している。

図２に示されるように、コイルスプリング６０は、マグネットロータ４０とファン３０との間であって、マグネットロータ４０から突出している支持軸５０の周囲に配置されている。より具体的には、マグネットロータ４０から突出している支持軸５０がコイルスプリング６０の円筒部６１に挿通されている。また、コイルスプリング６０の第１腕部６２は、マグネットロータ４０に設けられている第１挿入孔４３に挿入されている。一方、コイルスプリング６０の第２腕部６３は、ファン３０に設けられている第２挿入孔３２に挿入されている。さらに、コイルスプリング６０の円筒部６１の一端は、マグネットロータ４０の前面４０ａに設けられている第１凹部４２に嵌合し、コイルスプリング６０の円筒部６１の他端は、ファン３０の背面３０ｂに設けられている第２凹部３１に嵌合している。

以上のように、コイルスプリング６０はマグネットロータ４０とファン３０との間に配置されており、その一端（第１腕部６２）はマグネットロータ４０に接続され、その他端（第２腕部６３）はファン３０に接続されている。言い換えれば、マグネットロータ４０とファン３０とがコイルスプリング６０を介して接続されている。

図２に示されるクランクシャフト２２の回転に伴ってマグネットロータ４０が回転すると、コイルスプリング６０が支持軸５０を中心として回転する。すると、マグネットロータ４０の回転がコイルスプリング６０を介してファン３０に伝達され、ファン３０が回転する。つまり、エンジン２０から出力される回転駆動力がコイルスプリング６０を介してファン３０に伝達され、ファン３０が回転駆動される。

ここで、エンジン２０の出力が変動すると、クランクシャフト２２のトルクが変動する。しかし、このトルク変動はコイルスプリング６０によって吸収される。したがって、エンジン２０とファン３０との間で角速度に差が生じることはなく、または、エンジン２０とファン３０との間で生じる角速度の差が低減される。具体的には、クランクシャフト２２のトルク変動に応じてコイルスプリング６０の円筒部６１が巻締り、または、巻緩むことによりトルク変動が吸収される。この結果、エンジン２０の出力変動に伴うファン３０の振動が防止または抑制される。

尚、エンジン２０から出力される回転駆動力をファン３０に伝達する動力伝達部材として機能するコイルスプリング６０は、固定具であるナット５５の緩み止めとしても機能し、ファン３０のがたつき防止としても機能している。コイルスプリング６０は、圧縮状態でマグネットロータ４０の前面４０ａとファン３０の背面３０ｂとの間に配置されている。言い換えれば、コイルスプリング６０は、ファン３０をワッシャ５４およびナット５５に向けて常に付勢している。この結果、ファン３０がワッシャ５４およびナット５５に押し付けられ、ナット５５の緩みが防止される。また、ファン３０が軸方向にがたつくことが防止される。

（第２の実施形態）
以下、本発明が適用されたブロワの他の一例について図５を参照しながら詳細に説明する。もっとも、本実施形態に係るブロワは、第１の実施形態に係るブロワ１と共通の基本構成を有するブロワである。そこで、本実施形態に係るブロワと第１の実施形態に係るブロワ１との相違点についてのみ以下に説明する。また、既に説明した構成と同一または実質的に同一の構成については、図５中に同一の符号を付す。

図５に示されるように、本実施形態では、コイルスプリング６０の周囲に第２コイルスプリング７０が設けられている。以下の説明では、コイルスプリング６０を「内側コイルスプリング６０」、第２コイルスプリング７０を「外側コイルスプリング７０」と呼ぶ。図示されているように、外側コイルスプリング７０に内側コイルスプリング６０が挿通され、内側コイルスプリング６０に支持軸５０が挿通されている。

また、外側コイルスプリング７０の円筒部７１の一端はマグネットロータ４０の前面４０ａに当接し、外側コイルスプリング７０の円筒部７１の他端はファン３０の背面３０ｂに当接している。さらに、外側コイルスプリング７０の第１腕部７２は、第１挿入孔４３よりもマグネットロータ４０の径方向外側に設けられている第３挿入孔４４に挿入されている。また、外側コイルスプリング７０の第２腕部７３は、第２挿入孔３２よりもファン３０の径方向外側に設けられている第４挿入孔３３に挿入されている。

以上のように、本実施形態では、マグネットロータ４０とファン３０とが２つのコイルスプリング（内側コイルスプリング６０，外側コイルスプリング７０）を介して接続されている。よって、エンジン２０から出力される回転駆動力をより高効率でファン３０に伝達することができる。また、内側コイルスプリング６０と外側コイルスプリング７０の特性（例えば、バネ定数）を異ならせることによって、周波数の異なる振動をそれぞれ吸収することができる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施形態では、ファンと支持軸とが相対回転可能に連結されている。言い換えれば、支持軸に対するファンの回転角度は特に規制されていない。この場合、何らかの原因によって想定を超えるトルク変動が発生した場合、ファンが支持軸に対して大きく回転し、コイルスプリングが過剰に巻締められ、または、巻緩められる虞がある。そこで、支持軸に対するファンの回転角度を所定範囲内に制限する規制機構を設けてもよい。かかる規制機構の一例を図６，図７を参照しながら説明する。

図６（ａ）には、ファン３０の中心に形成され、支持軸５０が挿入される貫通孔３５の断面形状が示されている。図示されているように、貫通孔３５には、互いに対向する２つの係合凹部３６，３７が設けられている。

一方、図６（ｂ）には、支持軸５０の、貫通孔３５に挿入される部分の断面形状が示されている。図６（ｂ）に示される断面形状を備える支持軸５０の一部（以下「挿入部５６」）は、図３に示される大径円柱部５２と同一または実質的に同一の位置に設けられている。図６（ｂ）に示されるように、挿入部５６には、互いに対向する２つの係合凸部５７，５８が設けられている。

図７に示されるように、支持軸５０の挿入部５６がファン３０の貫通孔３５に挿入されると、係合凸部５７，５８が係合凹部３６，３７に嵌合する。このとき、係合凸部５７，５８の両側にそれぞれ空隙が生まれる。よって、ファン３０は、係合凹部３６の一方の内側面が係合凸部５７の一方の外側面に当接し、かつ、係合凹部３７の一方の内側面が係合凸部５８の一方の外側面に当接するまで、支持軸５０に対して時計回り（＋方向）に回転することができる。また、ファン３０は、係合凹部３６の他方の内側面が係合凸部５７の他方の外側面に当接し、かつ、係合凹部３７の他方の内側面が係合凸部５８の他方の外側面に当接するまで、支持軸５０に対して反時計回り（−方向）に回転することができる。

以上のように、ファン３０は、係合凹部３６，３７と係合凸部５７，５８とが当接しない範囲内で、支持軸５０に対して±方向に回転することができる。言い換えれば、係合凹部３６，３７と係合凸部５７，５８とが当接すると、ファン３０は支持軸５０に対してそれ以上に回転することができない。つまり、ファン３０の支持軸５０に対する回転角度が所定範囲内に制限される。本実施形態では、ファン３０は支持軸５０に対して±１０度回転することができる。

本発明は、手持ち式のブロワのみでなく、背負い式のブロワにも適用することができる。また、駆動源はエンジンに限られず、電動モータであってもよい。

また、図１に示されるブロワ１は、送風パイプ３の先端に集塵袋を取り付けることにより、集塵機として利用することもできる。かかる利用形態では、砂利や木片などが吸込口１３からハウジング１０内に吸い込まれることがある。ハウジング１０内に砂利や砂が吸い込まれると、図２に示されるファン３０とファン収容部１１との間に砂利や木片などが挟まり、ファン３０がロックされる虞がある。しかし、駆動源の出力が弾性部材を介してファンに伝達される本発明が適用されたブロワでは、ファンのロックに伴う衝撃が弾性部材によって吸収または低減される。

１ ブロワ
２ 本体
１０ ハウジング
２０ エンジン
２２ クランクシャフト
３０ ファン
３０ｂ 背面
３１ 第２凹部
３２ 第２挿入孔
３３ 第４挿入孔
３５ 貫通孔
３６，３７ 係合凹部
４０ 回転体（マグネットロータ）
４０ａ 前面
４２ 第１凹部
４３ 第１挿入孔
４４ 第３挿入孔
５０ 支持軸
５１ 角柱部
５２ 大径円柱部
５３ 小径円柱部
５５ ナット
５６ 挿入部
５７，５８ 係合凸部
６０ コイルスプリング（内側コイルスプリング）
６１，７１ 円筒部
６２，７２ 第１腕部
６３，７３ 第２腕部
７０ 第２コイルスプリング（外側コイルスプリング）

Claims (8)

1. 駆動源と、
   支持軸により、前記支持軸を中心として回転可能に支持されるファンと、
   前記駆動源と前記ファンとの間に介在し、前記駆動源から出力される回転駆動力を前記ファンに伝達する弾性部材と、を有する、
   ブロワ。
2. 前記弾性部材は、前記支持軸の外周に設けられていることを特徴とする、
   請求項１に記載のブロワ。
3. 前記支持軸とは別体であって、前記駆動源によって回転駆動される回転体を有し、
   前記弾性部材の一端が前記回転体に接続され、他端が前記ファンに接続されている、
   請求項２に記載のブロワ。
4. 前記弾性部材はコイルスプリングであり、
   前記コイルスプリングは、対向する前記回転体と前記ファンとの間に配置され、
   前記支持軸は、前記コイルスプリングに挿通されている、
   請求項３に記載のブロワ。
5. 前記回転体と前記支持軸とは相対回転不能に連結されている一方、前記支持軸と前記ファンとは相対回転可能に連結されている、
   請求項３または４に記載のブロワ。
6. 前記支持軸に対する前記ファンの回転角度を所定範囲内に制限する規制機構を有する、
   請求項５に記載のブロワ。
7. 前記支持軸は前記ファンを貫通し、
   前記ファンから突出している前記支持軸の端部に固定具が装着され、
   前記弾性部材は、前記回転体と前記ファンとの間に圧縮状態で配置され、前記ファンを前記固定具に向けて付勢する、
   請求項３〜６のいずれか一項に記載のブロワ。
8. 前記駆動源はエンジンであり、
   前記回転体は前記エンジンのクランクシャフトに固定され、
   前記回転体は、前記エンジンに供給される冷却風を発生させるフィンと、前記エンジンの点火タイミングを制御するためのマグネットと、を備える、
   請求項３〜７のいずれか一項に記載のブロワ。

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