JP3563182B2 - エンジン式ブレーカ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジン式ブレーカに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート、岩石、アスファルトなどを破砕する手持ち式のブレーカとして油圧式や空気式のものが知られている。
これらのブレーカは小型で比較的大きな破砕力が得られるが、油圧ユニットやコンプレッサーなどかなり大型の駆動源が必要なため、使用条件がこれら駆動源を運搬，搬入でき、なおかつホースが届く範囲に限られるという問題があった。この問題点を解決するためエンジン付ブレーカが開発され、使用されている。かかるエンジン付ブレーカは携帯性にすぐれ、何ら付帯機器類（油圧源、空気源）を必要とすることなしに、燃料さえあればどこでも使うことができる利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、エンジン付ブレーカは油圧式、空気圧式ブレーカに比して破砕力が劣り、このためエンジンが大型のものとなり、どうしても重量が増す結果、取扱いに難点が生じていた。
本発明は前記のような問題点を解消するために創案されたもので、その目的とするところは、小型なエンジンでも油圧・空気式ブレーカに劣らない破砕力を創成することができ、全体が小型・軽量で取り扱いが容易なエンジン式ブレーカを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、エンジンブレーカにおける打撃発生機構を改良することでエンジン出力を打撃力に変換する効率を高めたものである。
すなわち本発明の特徴とするところは、本体内にシリンダを固定し、このシリンダ内に工具を打撃するロッド部を備えたハンマーピストンを摺動自在に配し、ハンマーピストン上方のシリンダ内にエンジン出力で作動されるクランク機構を介して作動用ピストンを昇降動自在に配し、ハンマーピストンのピストンと作動用ピストンとの間に容積可変の上部エア室を、ハンマーピストンのピストン下方に容積可変の下部エア室をそれぞれ設けた形式のブレーカであって、前記シリンダの上部域外周に、クランク機構を内包するクランク室と下方の環状エア通路を連絡する絞り通路を形成し、前記ハンマーピストンの下死点位置に対応する位置とそれよりも下方の位置のシリンダ周壁に、前記環状エア通路に通じる第１エア孔と第２エア孔を設ける一方、前記絞り通路よりも上位でかつ作動用ピストンの上死点位置近傍下側に対応するシリンダ周壁部位には、作動用ピストンが下死点にあるときにクランク室に開いておりかつ作動用ピストンが上死点に到ったときにも開いて上部エア室とクランク室を連通させる上部エア孔を設けたことにある。
前記上部エア孔は円周上に配された複数の孔からなっていることが好ましい。
【０００５】
【実施例】
以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。
図１ないし図８は本発明によるエンジン式ブレーカの一実施例を示している。
１は筒状の本体であり、この実施例では天井部１００により上端が気密に閉じられた主部体１ａと筒状のフロントエンド１ｂに分割され、それらはボルトなどによって直列に剛結されている。
２は前記フロントエンド１ｂの軸心上にブッシュ２１を介して取り付けられたチゼルなどの工具である。
３はシリンダであり、前記主部体１ａと同心状に内装され下端のフランジ部をもって主部体１ａの下部に気密に固定されており、下部内側にはメタルブッシュなどの軸受要素１４０を備えた閉止部材１４が嵌着されている。
【０００６】
シリンダ３は筒状をなし、主部体１ａの内側面との間に環状エア通路４が画成されており、この環状エア通路４の上部域に対応する主部体内壁には内フランジ１０が設けられ、この内フランジ１０とシリンダ外周面との間に絞り通路４０が形成され、それによって主部体１ａの上部域にクランク室７が形成されている。
５は前記シリンダ３内に配されたハンマーピストンであり、上部にピストン５ａを有し、ロッド部５ｂが前記軸受要素１４０を貫いてフロントエンド１ｂ内に突出し、前記工具２と対峙している。
６は前記シリンダ３の上部域に摺動可能に内挿された作動用ピストンであり、この作動用ピストン６と前記ハンマーピストン５のピストン５ａとの間に可変容積の上部エア室１３が画成され、また、ハンマーピストン５のピストン５ａと前記閉止部材１４との間には可変容積の下部エア室１５が画成されている。
【０００７】
前記作動用ピストン６は本体外部に取り付けたエンジン１１の回転出力をクンンク機構を介して直線運動に変換されるようになっている。
すなわち、前記作動用ピストン６にはコンロッド８の下端部が連結されている。該コンロッド８は前記クランク室内で回転自在なクランク軸９の周縁の一部に支軸８０を介して連結されている。クランク軸９はこの実施例では円盤状をなし、中心部が主部体１ａに軸受９ａによって支持されており、外縁部には伝導要素として歯車９０が設けられている。
エンジン１１の出力軸には遠心クラッチなどのクラッチ１２が連結され、このクラッチ１２の出力軸１２０が軸受１８を介してクラッチ室内に伸び、その出力軸１２０の端部に前記歯車９０と噛み合う駆動歯車２０が固着されている。なお、図２は作動用ピストン６が上死点位置にある図６の状態を示している。
【０００８】
前記シリンダ３の周壁には、常態において環状エア通路４に連通し、ハンマーピストン５が図３と図８のように下死点位置に達した状態でピストン５ａによって閉じられる複数から成る第１エア孔３２が配設される一方、閉止部材１４に近い部位には常時環状エア通路４と下部エア室１５を導通する複数から成る第２エア孔３３が配設されている。
さらに本発明は、前記作動用ピストン６の摺動範囲に対応するシリンダ３の周壁、とりわけ作動用ピストン６が上死点位置に到ったときにピストン周壁により塞がれないような作動用ピストン６の下端より少し下位レベルの位置に、クランク室７に通じる上部エア孔３４を設けている。上部エア孔３４も円周上に複数個配設された孔であることが好ましい。
【０００９】
なお、主部体１ａは左右で２つ割りとなっていて気密に連結されるようになっていてもよいし、あるいは上下で２つ割りとなっていて気密に連結されるようになっていてもよい。また、クランク軸は必ずしも円盤である必要はない。
１９は主部体１ａに設けた操作ハンドルである。
【００１０】
【実施例の作用】
次に本発明によるエンジン式ブレーカの作用を説明する。
エンジン１１を駆動すれば、その出力がクラッチ１２を介して駆動歯車２０に与えられ、これと噛み合う歯車９０によってクランク軸９は減速されてクランク室７で回転する。これによりコンロッド８を介して作動用ピストン６はシリンダ３内で昇降する。
工具２が取り付けられていない場合や本体１が持ち上げられて工具２が下がっている場合は、ハンマーピストン５のピストン５ａが第１エア孔３２よりも下位に到ると、作動用ピストン６が往復運動しても第１エア孔３２からエアがシリンダ内側と外側に出入りするだけで上部エア室１３が負圧とならない。このためハンマーピストン５は作動せず、これにより空打ちが防止される。
【００１１】
しかして、工具２を本体１に取付け打撃する状態になると、ハンマーピストン５は工具２によって押し上げられて図３の状態となり、ピストン５ａがその周壁により第１エア孔３２穴１を閉じるため、上部エア室１３は密閉された状態となる。
クランク軸９の回転の進行に伴い、作動用ピストン６が下死点位置から上昇を開始すると、図４のように、容積の拡大によって上部エア室１３は負圧となる。一方クランク室７は容積が減少するためここのエアは圧縮され、その圧縮されたエアが絞り通路４０を通って環状エア通路４に流入し第２エア孔３３から下部エア室１５に流入する。このためハンマーピストン５はこの上下エア室１３，１５の圧力差により押圧され、上昇をはじめる。
【００１２】
さらにクランク軸９の回転が継続して作動用ピストン６が上昇すると、作動用ピストン６の高さ寸法のストローク分の間上部エア孔３４は閉じられており、作動用ピストン６が上死点直前の位置に達すると上部エア孔３４が開き、クランク室７と上部エア室１３とが連通する。これにより図５ようにクランク室７で圧縮されたエアが上部エア孔３４を通して上部エア室１３に流入する。
この結果、上部エア室１３はそれまでの負圧状態が解除され、上下エア室１３，１５の圧力差による力がなくなるため、ハンマーピストン５は慣性だけで上昇する。また上下エア室１３，１５がほぼ同圧になるため、ピストン５ａとロッド部５ｂとの受圧面積の差によってハンマーピストン５には制動力が作用し、減速される。さらにまた上部エア室１３が正圧になることで、作動用ピストン６を引き上げる力も摩擦力だけとなり、エンジン１１の負荷が軽減される。
【００１３】
更にクランク軸９が回転して図６のように作動用ピストン６が上死点に達する。この位置でも上部エア孔３４は開いており、後述する下降ストロークによって上部エア３４が閉じる時点までの間は上部エア室１３は正圧に保たれるため、エンジントルクは作動用ピストン６とシリンダ３の摩擦力に対抗するだけが必要となり、エンジンへの負荷は軽減される。
【００１４】
さらにクランク軸９が回転すると、作動用ピストン６は図７のように下降を始める。これにより上部エア孔３４は閉じられ、上部エア室１３はクランク室７と遮断された気密状態となるため、内部のエアは圧縮される。このときハンマーピストン５は前記のように減速されているため、ハンマーピストン５を制動するためのエネルギーは少なくてすみ、大きなエンジントルクは必要としない。
かくしてハンマーピストン５は上昇から停止、停止から下降状態になり、上部エア室１３は圧縮されながらハンマーピストン５を押し下げ続ける。この時には下部エア室１５のエアは第１エア孔３２および第２エア孔３３を通して環状エア通路４に流出し、該エアは絞り通路４０を経てクランク室７に流入し、作動用ピストン６の下降力を補助する。
これによりハンマーピストン５は加速されて下降し、図８のように工具２を打撃する。上部エア室１３の空気は正圧に戻った状態から圧縮されるため、下部エア室１５との圧力差が大きくなり、その結果、ハンマーピストン５に与えられるエネルギーも増大し、より大きな打撃力を得ることができる。また、ハンマーピストン５と作動用ピストン６の衝突の可能性はなく、この対策は不要となる。
こうして工具２を打撃すると、ハンマーピストン５は打撃の反発力で上昇行程に入る。ここで図３状態に戻り、以下前記作動を繰り返す。
【００１５】
本発明のようにシリンダ３に上部エア孔３４を設けない場合には、クランク軸９が回転してコンロッド８に連結されている作動用ピストン６が上昇すると、上部エア室１３は容積が拡大するため負圧となる。またクランク室７で圧縮された空気は第２エア孔３３から下部エア室１５に流入するため、ハンマーピストン５はこの上下のエア室の圧力差による力で上昇する。連続して打撃作用をしている状態ではハンマーピストン５が工具２を打撃したときの反発力も上昇力となる。クランク軸９が回転し、上死点を越える状態になると、作動用ピストンは下降をはじめるが、この時にはまだ上部エア室１３は負圧の状態にあるため、ハンマーピストン５は上昇力が作用しており、ハンマーピストン５は上昇を続けている。クランク軸９が更に回転し、作動用ピストン６により上部エア室１３のエアが圧縮されはじめると下部エア室１５との圧力差による力でハンマーピストン５に制動力がかかり、さらに上部エア室１３の圧力が高まるとハンマーピストン５はこの圧力による力で急激に加速されて下降し、工具頭部を打撃する。
【００１６】
この機構においては、打撃の反発力とエアの圧力によって上昇してくるハンマーピストンを打撃行程に反転させるための力を得る手段が作動用ピストンにより上部エア室の空気を圧縮するエネルギーのみである。また、上部エア室１３が正圧になる直前までハンマーピストン５に上昇力が作用しているため、ハンマーピストン５の上昇を止めるのにより大きなエネルギーを必要とする。これらの点からこの瞬間大きなエンジントルクを必要とする。また上部エア室１３の圧力が上昇するタイミングが遅れるため、ハンマーピストン５と作動用ピストン６が衝突する可能性が高く、これを防ぐ対策を必要とする。
これに対し、本発明は前記のようにシリンダ３に上部エア孔３４を設けることにより上記の欠点を解消でき、これにより従来型の打撃機構に対して、２／３程度のエンジン出力で同等の性能（打撃力、打撃数）を得ることができるものである。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、エンジン式のブレーカおいて、シリンダ３の上部域外周に、クランク機構を内包するクランク室７と下方の環状エア通路４を連絡する絞り通路４０を形成し、前記ハンマーピストン５の下死点位置に対応する位置とそれよりも下方の位置のシリンダ周壁に、前記環状エア通路４に通じる第１エア孔３２と第２エア孔３３を設ける一方、前記絞り通路４０よりも上位でかつ作動用ピストン６の上死点位置近傍下側に対応するシリンダ周壁部位には、作動用ピストン６が下死点にあるときにクランク室７に開いておりかつ作動用ピストン６が上死点に到ったときにも開いて上部エア室１３とクランク室７を連通させる上部エア孔３４を設けたので、ハンマーピストン５の上昇期に上部エア孔３４によりクランク室７のエアを上部エア室１３に導入して制動力を掛けることができると共に、ハンマーピストン５の下降期には上部エア孔３４が塞がれて上部エア室１３とクランク室７が遮断されるため上部エア室１３をすばやく昇圧してハンマーピストン５を加速することができる。これによりエンジン出力を打撃力に変換する効率を高め、破砕力を大きく向上することができ、したがってエンジンの小型化を実現できることになり、全体として取扱いの容易な小型、軽量なブレーカとすることができ、しかも構造が簡単で安価に実施することができるというすぐれた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエンジン式ブレーカの一実施例を示す部分切欠側面図である。
【図２】本発明におけるエンジン式ブレーカの上部拡大図である。
【図３】本発明エンジン式ブレーカを打撃完了状態で示す縦断正面図である。
【図４】同じく上昇開始状態を示す縦断正面図である。
【図５】同じく上死点直前の状態を示す縦断正面図である。
【図６】同じく上死点に到ったときの状態を示す縦断正面図である。
【図７】同じく下降開始の状態を示す縦断正面図である。
【図８】同じく打撃時の状態を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
１ 本体
２ 工具
３ シリンダ
４ 環状エア通路
４０ 絞り通路
５ ハンマーピストン
５ｂ ロッド部
６ 作動用ピストン
７ クランク室
１１ エンジン
１３ 上部エア室
１５ 下部エア室
３２ 第１エア孔
３３ 第２エア孔
３４ 上部エア孔

Claims (2)

1. 本体内にシリンダ（３）を固定し、このシリンダ（３）内に工具（２）を打撃するロッド部（５ｂ）を備えたハンマーピストン（５）を摺動自在に配し、ハンマーピストン上方のシリンダ内にエンジン出力で作動されるクランク機構を介して作動用ピストン（６）を昇降動自在に配し、ハンマーピストン（５）のピストン（５ａ）と作動用ピストン（６）との間に容積可変の上部エア室（１３）を、ハンマーピストン（５）のピストン下方に容積可変の下部エア室（１５）をそれぞれ設けた形式のブレーカであって、前記シリンダ（３）の上部域外周に、クランク機構を内包するクランク室（７）と下方の環状エア通路（４）を連絡する絞り通路（４０）を形成し、前記ハンマーピストン（５）の下死点位置に対応する位置とそれよりも下方の位置のシリンダ周壁に、前記環状エア通路（４）に通じる第１エア孔（３２）と第２エア孔（３３）を設ける一方、前記絞り通路（４０）よりも上位でかつ作動用ピストン（６）の上死点位置近傍下側に対応するシリンダ周壁部位には、作動用ピストン（６）が下死点にあるときにクランク室（７）に開いておりかつ作動用ピストン（６）が上死点に到ったときにも開いて上部エア室（１３）とクランク室（７）を連通させる上部エア孔（３４）を設けたことを特徴とするエンジン式ブレーカ。
2. 上部エア孔（３４）が円周上に配された複数の孔からなっている請求項１に記載のエンジン式ブレーカ。

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