JP4052838B2 - エンジン作業機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は,エンジンと,このエンジンに防振部材を介して一端を連結する中空の支持杆と,この支持杆の他端に支持される作業器具とを備え,エンジンのクランク軸の一端に同軸上で連結されて作業器具を駆動する駆動軸を支持杆内に配置し,クランク軸の他端には,直径方向に突出する一対の潤滑オイル飛散用オイルスリンガを固着し,防振部材をエンジンの重心及び振動中心間に配置したエンジン作業機に関し,特にエンジン振動により支持杆が極力加振されないように改良したエンジン作業機に関する。
【0002】
【従来の技術】
かゝるエンジン作業機は,動力トリマ等として広く使用されている(例えば特開平11−125107号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
かゝるエンジン作業機は,作業者が支持杆を把持して操作されるので,エンジンの振動による不快感を作業者に与えないよう,支持杆は防振部材を介してエンジンのケーシングに連結されている。
【0004】
ところで,エンジンの振動中心を防振部材の位置に一致させれば,防振部材がエンジンの振動をよく吸収して,支持杆の振動を効果的に抑えることができるのであるが,構造上の制約から防振部材をエンジンの重心及び振動中心間に配置せざるを得ないことが一般に多い。
【0005】
そこで,本発明は,防振部材をエンジンの重心及び振動中心間に配置した前記エンジン作業機において,クランク軸に補助ウエイトとして機能するオイルスリンガを取り付けることにより,エンジンの振動中心を防振部材の位置に近づけて,エンジンから支持杆への加振を極力抑えるようにすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために,本発明は,エンジンと,このエンジンに防振部材を介して一端を連結する中空の支持杆と,この支持杆の他端に支持される作業器具とを備え,エンジンのクランク軸の一端に同軸上で連結されて作業器具を駆動する駆動軸を支持杆内に配置し,防振部材をエンジンの重心及び振動中心間に配置したエンジン作業機において,クランク軸の他端に潤滑オイル飛散用の一対のオイルスリンガを取り付け,一方のオイルスリンガは,ピストンが上,下死点に来たとき,ピストンの慣性力と同方向の遠心力を発生するように構成し,他方のオイルスリンガは,前記一方のオイルスリンガの発生する遠心力と反対方向の遠心力を発生するように構成して,その取り付け位置は,クランク軸の軸線に沿って前記一方のオイルスリンガよりもピストン側にオフセットした位置に設定したことを第1の特徴とする。尚,前記作業器具は,後述する本発明の実施例中の刈刃3に対応する。
【0007】
この第1の特徴によれば,補助ウエイトとして機能する一方のオイルスリンガの重量及び位置の選定により,振動中心を防振部材の位置に限りなく近づけることが可能となり,防振部材の振動吸収効果を高め,支持杆への加振を少なくして,作業者への不快感を軽減することができる。
【0008】
また,ピストンと前記一方のオイルスリンガとの間でクランク軸に,前記一方のオイルスリンガの遠心力と反対方向の遠心力を発生するカウンタウエイトとして機能する他方のオイルスリンガを付設したことにより,潤滑オイル飛散用の一対のオイルスリンガが補助ウエイト及びカウンタウエイトを兼ねることから,特別なウエイトを取り付ける必要がなく,構造の複雑化及び重量増を回避することができる。
【0009】
また本発明は,第1の特徴に加えて,前記他方のオイルスリンガの発生する遠心力は,前記一方のオイルスリンガの発生する遠心力とバランスするものであることをことを第2の特徴とする。
【0010】
この第2の特徴によれば,一方のオイルスリンガ及び他方のオイルスリンガは,互いの遠心力をバランスさせるので,これらを付設したことによる,余分な回転振動の発生を防ぐことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を,添付図面に示す本発明の一実施例に基づいて説明する。
【0012】
図1は本発明に係る動力トリマを使用状態で示す斜視図,図2は上記動力トリマのエンジン部の縦断側面図,図3は図2の3−3線断面図,図4は図2の4−4線断面図,図5は上記動力トリマにおけるエンジン重心及び振動中心を示す,エンジン部の概要図である。
【0013】
先ず図1及び図2において,エンジン作業機としての動力トリマTは,4サイクル単気筒型エンジンEと,このエンジンEの固定構造体に防振部材1を介して後端部を連結する中空の支持杆2と,この支持杆2の前端部に回転自在に支持される作業器具としての刈刃3とを備える。支持杆2には,作業者Uによって把持されるハンドル4とグリップ5とが前後して取り付けられ,そのグリップ5の近傍にエンジンEのスロットルバルブを制御するスロットルレバー(図示せず)が設けられる。
【0014】
図2〜図4に示すように,エンジンEは,クランクケース8,シリンダブロック9及びシリンダヘッド10を含むエンジン本体7と,クランクケース8に支持されるクランク軸11と,このクランク軸11のクランクピン11aにコンロッド12を介して連接されてシリンダブロック9のシリンダボア9a内を往復動するピストン13とを備える。
【0015】
クランク軸11には,その軸線を挟んでクランクピン11aと反対にバランスウエイト14が一体に設けられ,このバランスウエイト14は,ピストン13の慣性力の略50%とバランスする遠心力を発生するようになっている。
【0016】
エンジン本体7の前端部には,前記固定構造体としての筒状の支持杆ホルダ15が固着されており,これにゴム等の弾性材からなりブッシュ状の防振部材1を介して前記支持杆2の後端部が嵌合して結合される。而して,支持ホルダ15は,その重量増を抑えることやグリップ5の位置との関係から長く形成することに制約があるため,防振部材1は,エンジンEの重心Gと,ピストン13の慣性力に起因するエンジンEの振動中心Oとの間に配置される。
【0017】
クランク軸11の前端には,フライホイールを兼ねる冷却ファン16が固着され,この冷却ファン16が,支持杆2の中空部に配置される駆動軸17に遠心クラッチ18を介して連結され,クランク軸11が所定回転数以上で回転すると,遠心クラッチ18が自動的に接続状態となり,駆動軸17がクランク軸11から駆動されて前記刈刃3を回転駆動するようになっている。駆動軸17には,防振部材1に比較的近接した位置でユニバーサルジョイント19が介装される。
【0018】
シリンダヘッド10には,一対の吸,排気弁20,21と,これら吸,排気弁20,21を開閉駆動する動弁カム機構22とが設けられる。一方,エンジン本体7の,遠心クラッチ18と反対側の後端部には,クランク軸11に貫通される円筒状のオイルタンク25が一体に連設され,前記動弁カム機構22は,このオイルタンク25内のクランク軸11にべルト式の調時伝動機構23を介して連結される。
【0019】
またオイルタンク25には,クランク軸11に固着される一対のオイルスリンガ26,27が収容される。これらオイルスリンガ26,27は,クランク軸11と共に回転したとき,オイルタンク25に貯留する潤滑オイル28を飛散してオイルミストを生成するものであり,そこで生成されたオイルミストは,ピストン13の往復動により発生するクランクケース8内の圧力脈動を利用して,クランクケース8内や動弁カム機構22及び調時伝動機構23に送られ,それらを潤滑してオイルタンク25に戻るようになっている。
【0020】
上記一対のオイルスリンガ26,27は,図2及び図4に示すように羽根形をなしており,調時伝動機構23を挟んで軸方向にオフセットしてクランク軸11に固着される。その際,調時伝動機構23より外側,即ちピストン13と反対側に配置される一方のオイルスリンガ26は,ピストン13が上,下死点に来たとき,ピストン13の慣性力F1 と同方向の遠心力F2 を発生するように配置される(図5参照)。また両オイルスリンガ26,27は,それらに発生する遠心力F2 ,F2 が互いにバランスするように,クランク軸11を挟んで半径方向反対向きに配置される。
【0021】
尚,図2及び図3に示すように,エンジンEには,最後部にリコイルスタータ30,左右両側にエアクリーナ31及び排気マフラ32,最下部に燃料タンク33が取り付けられる。
【0022】
次に,この実施例の作用について説明する。
【0023】
図5において,エンジンEの重量をM,エンジンEの重心G周りの慣性モーメントをJ,ピストン13の慣性力F1 によりエンジンEに与えられる力積をI1 ,オイルスリンガ26,27の各遠心力をF2 ,F2 によりエンジンEに与えられる力積をI2 ,I2 ,重心Gからピストン13の軸線までの距離をL1 ,重心Gから内側のオイルスリンガ27までの距離をL2 ,外側のオイルスリンガ26までの距離をL3 とする。
【0024】
先ず,オイルスリンガ26,27が存在しない,若しくはその両者を軸方向にオフセットしない場合を仮定して,ピストン13の往復動慣性力に起因するエンジンEの振動中心Oの位置を求める。
【0025】
ピストン13の慣性力F1 により,エンジンEの重心Gには,
v=I1 /M
の速度を生じ,また重心G周りに,
ω=I1 ・L1 /J
の角速度を生じる。重心GからL′だけ離れたO点の速度v′は,
v′=v−L′・ω=(I1 /M)−(I1 ・L1 ・L′/J)
となり,v′がゼロとなる点が振動中心Oである。重心Gから振動中心Oまでの距離L0
′を求めると,
0=v−L0 ′・ω=(I1 /M)−(I1 ・L1 ・L′/J)
L0 ′=J/M・L1
となる。
【0026】
次に,前述のように,他方のオイルスリンガ27を,ピストン13の慣性力F 1 と同方向の遠心力F 2 を発生する一方のオイルスリンガ26よりもピストン13側にオフセット配置したオイルスリンガ26,27の存在を考慮して,ピストン13の往復動慣性力に起因するエンジンEの振動中心Oの位置を求める。
【0027】
ピストン13の慣性力F1 及びオイルスリンガ26,27の遠心力F2 ,F2 により,エンジンEの重心Gには,
v=(I1 +I2 −I2 )/M=I1 /M
=I1 /M
の速度を生じ,また重心G周りに,
ω=(I1 ・L1 +I2 ・L3 −I2 ・L2 )/J
の角速度を生じる。重心GからL″だけ離れたO点の速度v″は,
v″=v−L″・ω
=(I1 /M)−L″(I1 ・L1 +I2 ・L3 −I2 ・L2 )/J
となり,重心Gから,v″がゼロとなる点,即ちが振動中心Oまでの距離L0 ″を求めると,
0=(I1 /M)−L″(I1 ・L1 +I2 ・L3 −I2 ・L2 )/J
L0 ″=I1 ・J/M{I1 ・L1 +I2 (L3 −L2 )}
となる。
【0028】
上式においてI 2 (L 3 −L 2 )>0であるので,上記から明らかなように,L0 ″<L0 ′である。即ち,本発明の上記実施例によれば,オイルスリンガ26,27が存在しない,若しくはその両者を軸方向にオフセットしない場合に比して,振動中心Oが(L0 ′−L0 ″)の距離だけ防振部材1の位置に近づいたことになる。したがって両オイルスリンガ26,27の重量及びオフセット距離を選定することにより,振動中心Oを防振部材1の位置に限りなく近づけることが可能となる。その結果,防振部材1の振動吸収効果を高め,支持杆2への加振を少なくして,作業者Uへの不快感を軽減することができる。
【0029】
しかも一対のオイルスリンガ26,27は,互いの遠心力をバランスさせるので,これらを付設したことによる,余分な回転振動の発生を防ぐことができる。
【0030】
またこれらオイルスリンガ26,27は,オイルタンク25内の潤滑オイル28を飛散してエンジンE各部を潤滑するためのオイルミストを生成しながら,エンジンEの振動中心Oを防振部材1の位置に近づけるウエイトとして機能するものであるから,特別なウエイトを取り付ける必要がなく,構造の複雑化及び重量増を招くこともない。
【0031】
本発明は,上記実施例に限定されるものではなく,その要旨の範囲を逸脱することなく種々の設計変更が可能である。
【0032】
【発明の効果】
以上のように本発明の第1の特徴によれば,エンジンと,このエンジンに防振部材を介して一端を連結する中空の支持杆と,この支持杆の他端に支持される作業器具とを備え,エンジンのクランク軸の一端に同軸上で連結されて作業器具を駆動する駆動軸を支持杆内に配置し,防振部材をエンジンの重心及び振動中心間に配置したエンジン作業機において,クランク軸の他端に,潤滑オイル飛散用の一対のオイルスリンガを,ピストンが上,下死点に来たとき,一方のオイルスリンガがピストンの慣性力と同方向の遠心力を発生し,他方のオイルスリンガがこれと反対方向の遠心力を発生するように付設するとともに,これらのオイルスリンガを,前記一方のオイルスリンガが前記他方のオイルスリンガよりもピストンから離れた位置になるように,クランク軸の軸方向に互いにオフセットして取り付けたので,補助ウエイトの重量及び位置の選定により,振動中心を防振部材の位置に限りなく近づけることが可能となり,防振部材の振動吸収効果を高め,支持杆への加振を少なくして,作業者への不快感を軽減することができる。
【0033】
また,ピストンと前記一方のオイルスリンガとの間でクランク軸に,前記一方のオイルスリンガの遠心力と反対方向の遠心力を発生するカウンタウエイトとして機能する他方のオイルスリンガを付設したことにより,潤滑オイル飛散用の一対のオイルスリンガが補助ウエイト及びカウンタウエイトを兼ねることから,特別なウエイトを取り付ける必要がなく,構造の複雑化及び重量増を回避することができる。
【0034】
また本発明の第2の特徴によれば,第1の特徴に加えて,一方のオイルスリンガ及び他方のオイルスリンガは,互いの遠心力をバランスさせるので,これらを付設したことによる,余分な回転振動の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る動力トリマを使用状態で示す斜視図。
【図2】 上記動力トリマのエンジン部の縦断側面図。
【図3】 図2の3−3線断面図。
【図4】 図2の4−4線断面図。
【図5】 上記動力トリマにおけるエンジン重心及び振動中心を示す,エンジン部の概要図。
【符号の説明】
E・・・・・・エンジン
G・・・・・・エンジンの重心
O・・・・・・エンジンの振動中心
T・・・・・・エンジン作業機(動力トリマ)
1・・・・・・防振部材
2・・・・・・支持杆
3・・・・・・作業器具(刈刃)
11・・・・・クランク軸
13・・・・・ピストン
17・・・・・駆動軸
26・・・・・補助ウエイト(外側のオイルスリンガ)
27・・・・・カウンタウエイト(内側のオイルスリンガ)
Claims (2)
- エンジン(E)と,このエンジン(E)に防振部材(1)を介して一端を連結する中空の支持杆(2)と,この支持杆(2)の他端に支持される作業器具(3)とを備え,エンジン(E)のクランク軸(11)の一端に同軸上で連結されて作業器具(3)を駆動する駆動軸(17)を支持杆(2)内に配置し,防振部材(1)をエンジン(E)の重心(G)及び振動中心(O)間に配置したエンジン作業機において,
クランク軸(11)の他端に潤滑オイル飛散用の一対のオイルスリンガ(26,27)を取り付け,一方のオイルスリンガ(26)は,ピストン(13)が上,下死点に来たとき,ピストン(13)の慣性力(F1 )と同方向の遠心力(F2 )を発生するように構成し,他方のオイルスリンガ(27)は,前記一方のオイルスリンガ(26)の発生する遠心力(F 2 )と反対方向の遠心力(F 2 )を発生するように構成して,その取り付け位置は,クランク軸(11)の軸線に沿って前記一方のオイルスリンガ(26)よりもピストン(13)側にオフセットした位置に設定したことを特徴とするエンジン作業機。 - 請求項1記載のエンジン作業機において,
前記他方のオイルスリンガ(27)の発生する遠心力(F 2 )は,前記一方のオイルスリンガ(26)の発生する遠心力(F2 )とバランスするものであることをことを特徴とするエンジン作業機。
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