JP4188025B2 - 背負式作業機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、背負式作業機に関し、より詳細にはそのエンジンの支持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、エンジンを作業員の背中に背負い、操作桿の先端に付設された作業機を駆動して草刈りなどの作業を行なう背負式作業機が知られている。
図６は、特願２００１−３４５３４５号（未公開）に記された、背負式作業機１の構成図を示している。図６において、作業員にかかる振動や熱の負担を軽減するために、エンジン２は、図示しないピストンが水平方向に作動するように、横置きされている。
【０００３】
図６において、エンジン２の動力を伝達する伝動シャフト６は、操作チューブ７及び操作桿８の内部を通ってその先端に伝わる。先端には、例えばカッター１３などを装着した作業機が装着されている。
作業員は、操作桿８に設けられたスロットルレバー９を操作することより、エンジン２の回転数を制御することができる。また１０は、エンジン２の回転を停止させる停止スイッチ１０である。
スロットルレバー９のスロットル信号と、停止スイッチ１０の停止信号とは、それぞれスロットル信号線１５及び停止信号線１６によって、エンジン２に伝えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来技術においては、重量物であるエンジン２をどのように支持するかが詳細に記されておらず、あたかもベアリング２１によって、フレーム３に直接支持されているかのように記載されている。特に、振動を減衰させる弾性体の配置などについて全く記載がなく、エンジンの振動が直接作業員に伝わってしまい、作業中の快適性が失われる。
【０００５】
また、前記従来技術においては、ベアリング２１により、エンジン２を水平方向を中心としてフレーム３に対して回転自在としている。このとき、エンジン２に弾性体を装着すると、作業員がエンジン２を回転させた場合に、エンジン２と一緒に弾性体が回転してその位置が変化してしまう。その結果、例えば弾性体がエンジン２よりも上方にきたりして、エンジン２の重量を支えることが困難となる。
また、エンジン２が何回転もすると、信号線１５，１６や、燃料タンク５からエンジン２に燃料を送る図示しない燃料チューブがねじれてしまい、甚だしきは切断されてしまうこともある。
【０００６】
本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、エンジンを横置きにした背負式作業機において、エンジンの振動を効率的に減衰させることの可能な支持手段を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するため、本発明は、作業員がエンジン（２）を背負って作業を行なう背負式作業機において、フレーム（３）と、該フレーム（３）に弾性体によって支承された支持ブラケット（１８）と、ピストンの運動方向が略水平となるように前記支持ブラケット（１８）に水平軸を中心として回動自在に固定されたエンジン（２）と、前記弾性体として、前記支持ブラケット（１８）の下部と前記フレーム（３）との間に略鉛直方向に介装され、少なくとも上下方向に弾性を有する上下弾性体（１９）と、前記支持ブラケット（１８）の上部と前記フレーム（３）との間に略水平方向に介装され、少なくとも前後方向に弾性を有する前後弾性体（２０）と、を備えている。
これにより、エンジンが回転しても支持ブラケットは回転せず、弾性体も回転しない。従って、エンジンの重量を安定に支えることができる。
また、上下弾性体によってエンジンの重量を支えるとともに上下方向の振動を減衰し、前後弾性体によってエンジンの脱落を防止するとともに前後方向の振動を減衰している。その結果、エンジンの振動がフレームに伝わらないようにして、安定に支持することができる。
【００１０】
また本発明は、
少なくとも２本の上下弾性体を備えている。
例えば、エンジンを支持する上下弾性体が１本であれば、エンジンがその１本の上下弾性体の回りに、鉛直軸を中心として回転するようなことがある。上下弾性体を２本備えることにより、エンジンが１本を中心として回転しようとしても、他の１本によってエンジンの鉛直軸を中心とした回転を防止できる。
【００１１】
また本発明は、
支持ブラケットの脱落を防止する脱落防止機構を備えている。
これにより、エンジンがフレームから脱落することがない。
【００１２】
また本発明は、
エンジンの回転角度を規制するエンジン角規制機構を備えている。
これにより、エンジンの回転を規制できるので、信号線や燃料チューブがよじれるようなことがない。
【００１３】
また本発明は、
エンジンの出力軸と伝動シャフトとの間を接続するスイベル機構と、
前記スイベル機構の回転角度を規制するスイベル角規制機構を備えている。
これにより、伝動シャフトを外してエンジンをかけた場合に、スイベル機構の回転角度を規制でき、スイベル機構が高速で何回転もして、故障するようなことがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。図１は、実施形態に係る背負式作業機１の説明図を示しており、ここでは刈払機を例にとって説明する。
【００１５】
図１において、背負式作業機１は、エンジン２と、エンジン２を装着して背負うためのフレーム３と、エンジン２から動力を伝達する伝動シャフト６と操作桿８とを備えている。
エンジン２の動力は、後述するクランク機構によって、伝動シャフト６の回転運動に変換される。伝動シャフト６は、例えば撚り合わされたワイヤなどからなっており、可撓性を有する操作チューブ７の内部から、操作桿８の内部を通って、操作桿８の先端部の作業装置１２に回転運動を伝えている。これにより、作業装置１２に装着されたカッター１３等を駆動する。
【００１６】
作業員は、フレーム３に付設された背負いベルト４によってエンジン２を背中に背負い、ハンドル１１及び操作桿８を持って、草刈りなどの作業を行なう。また、操作桿８に設けられたスロットルレバー９を操作することより、エンジン２の回転数を制御することができる。１０は、エンジン２の回転を停止させる停止スイッチである。
スロットルレバー９のスロットル信号と、停止スイッチ１０の停止信号とは、それぞれスロットル信号線１５及び停止信号線１６によって、エンジン２に伝えられる。
【００１７】
図２に、エンジン２と、エンジン２に固定されたエンジンブラケット１７との斜視図を示す。また、図３に、エンジンブラケット１７を回転自在に支持するＸ字型の支持ブラケット１８と、支持ブラケット１８をスプリングを介して支承するフレーム３との斜視図を示す。さらに図４に、エンジン２、エンジンブラケット１７、支持ブラケット１８、及びフレーム３を互いに組み立てた状態の、エンジン支持部近傍の側面断面図を示す。
【００１８】
上記各図において、エンジン２は、その図示しないピストンの運動方向を、作業員とエンジン２とを結ぶ水平方向（以下、前後方向と呼び、矢印Ｙで示す）に略一致するように設置され、そのフレーム３側には、エンジンブラケット１７がボルト２７によって固定されている。
エンジンブラケット１７は、中空円筒形のパイプ２９を備えており、このパイプ２９を、支持ブラケット１８の略中央部に外輪を固定されたベアリング２１の内輪２６に嵌挿している。これにより、エンジンブラケット１７は支持ブラケット１８に対して、水平軸を中心に回動自在となっている。
【００１９】
フレーム３は、例えば樹脂で形成され、作業員側に開いた箱形形状を有しており、その内側に樹脂製の燃料タンク５の少なくとも一部が嵌め込まれている。燃料タンク５の作業員側には、作業員の背中を振動や熱気から保護する、背当てパッド２４が固定されている。
フレーム３と燃料タンク５とには、それぞれ略中央部に孔２２，２３が設けられている。
【００２０】
フレーム３には、エンジンブラケット１７側に向けて、エンジンストッパ３１，３１が突出している（図３、図４参照）。エンジンブラケット１７が中立位置から±９０度回転すると、このエンジンストッパ３１に当接して回転を停止させられる。このようなエンジン角規制機構により、エンジンブラケット１７（即ちエンジン２）は、支持ブラケット１８に対して、中立位置から±９０度以上回転しないようになっている。
【００２１】
また、エンジンブラケット１７のパイプ２９は中空になっており、エンジン２の回転数を制御する信号線１５，１６と、燃料タンク５内部の燃料をエンジン２に供給する燃料チューブ３０とが、この中空部を通っている。信号線１５，１６は、フレーム３及び燃料タンク５に設けられた孔２２，２３を通って、スロットルレバー９及び停止スイッチ１０に達する。
或いは、スロットルレバー９及び停止スイッチ１０からきた信号線１５，１６は、パイプ２９の内部を通るのではなく、操作チューブ７及び伝動シャフト６に沿ってフレーム３の外側を通り、エンジン２に達するようにしてもよい（図１の二点鎖線参照）。
【００２２】
支持ブラケット１８は、例えば樹脂製で、Ｘ字型に形成されて４本の腕１８Ａ，１８Ｂを有している（図３参照）。上述したように、その略中央部には、エンジンブラケット１７を回転自在に支持するベアリング２１が装着されている。
４本の各腕１８Ａ，１８Ｂのうち、下側２本の下腕１８Ｂ，１８Ｂとフレーム３との間には、上下スプリング１９，１９が重力方向に伸縮するように係止されている。この上下スプリング１９，１９により、エンジン２の重力方向の荷重を支持するとともに、エンジン２の重力方向における振動を減衰している。
【００２３】
また、上側２本の上腕１８Ａ，１８Ａとフレーム３との間には、前後スプリング２０，２０が前後方向に伸縮するようにそれぞれ係止されている。この前後スプリング２０，２０により、エンジン２がその重量によって作業員側と反対側へ引っ張られるのを支持するとともに、エンジン２の前後方向における振動を減衰している。
このとき、上下スプリング１９は重量物であるエンジン２の荷重を支えるので、前後スプリング２０よりも弾性率の大きな、固いものにするのがよい。尚、上下スプリング１９は、その中立位置よりも押されることによって負荷を受け、前後スプリング２０は、引っ張られることによって負荷を受けている。
【００２４】
尚、フレーム３には、上部にネジ穴が設けられ、ボルト２８によって脱落防止プレート２５が固定されている。例えば前後スプリング２０，２０が設定値以上に延びた場合にも、支持ブラケット１８がこの脱落防止プレート２５にぶつかるので、エンジン２がフレーム３の外側へ脱落するのを防止する脱落防止機構となっている。
【００２５】
ピストンの前後方向の運動は、図示しないクランク機構によって、重力方向（矢印Ｚで表す）に設置された出力軸３３の回転運動に変換される。
図５に、エンジン２の出力軸３３と伝動シャフト６との接続部の断面図を示す。エンジンの上部には、Ｌ字型のスイベルケース１４が設置されている。出力軸３３の先端部には、ピニオンギア３４が固定されており、ピニオンギア３４には、ベベルギア３５が噛み合っている。ベベルギア３５の軸には、伝動シャフト６が脱着自在に差し込まれている。
これにより、出力軸３３の回転運動が、方向を９０度変えられて、伝動シャフト６に伝達される。
【００２６】
スイベルケース１４は、スイベルベアリング３７を介してエンジン２の出力軸カバー３６の回りに回動自在に固定されており、いわゆるスイベル機構を有している。これにより、操作桿８の取り回しにより自由度を与えている。
また図５に示すように、出力軸カバー３６の上部には、例えば２個のスイベルストッパ３２，３２が突出している。スイベルケース１４のスカート部３８の内側には、突起３９が設けられており、スイベルケース１４が中立位置から±９０度回転すると、突起がスイベルストッパ３２，３２に当接して回転を停止させられる。
このような、スイベル機構の回転角度を規制するスイベル角規制機構により、スイベルケース１４はエンジン２に対して、中立位置から±９０度以上回転しないようになっている。
【００２７】
以上説明したように、本発明によれば、ピストンの運動方向が前後方向となるように、エンジン２をエンジンブラケット１７を介して、支持ブラケット１８に固定している。エンジンブラケット１７は、支持ブラケット１８に対し、前後方向を中心軸として回転自在となっている。そして、スプリング１９，２０によって、支持ブラケット１８をフレーム３に支承している。
【００２８】
これにより、エンジン２が前後方向を中心として回転しても、支持ブラケット１８は回転しないので、スプリング１９，２０の向きが変化しない。従って、エンジン２の下方にある上下スプリング１９が、常にエンジン２の重量を支え、かつ上下方向の振動を吸収するので、エンジン２が安定に支持される。
また、上方の前後スプリング２０が、エンジン２を前後方向に支えてその振動を吸収するので、エンジン２の振動を作業員が受けることが少ない。
【００２９】
さらに、脱落防止プレート２５により、支持ブラケット１８がフレーム３から脱落するのを防止している。これにより、例えば前後スプリング２０が伸びても、エンジン２がフレーム３から脱落するようなことがなく、安定に作業を続けることが可能である。
【００３０】
また、エンジンブラケット１７を支持ブラケット１８に対して回動自在とすることにより、操作桿８を操作する際の作業性をよくしている。
そして、エンジンブラケット１７が中立位置から±９０度以上回転しないように、エンジンストッパ３１を設けている。これにより、エンジン２が回転し過ぎて、燃料チューブ３０や信号線１５，１６がよじれるようなことがない。
【００３１】
また、出力軸３３と伝動シャフト６との接続部に、スイベル機構を設けることにより、操作桿８を操作する際の作業性をよくしている。
そして、スイベルケース１４が中立位置から±９０度以上回転しないように、スイベルストッパ３２を設けている。これにより、例えばベベルギア３５から伝動シャフト６を抜いた状態でエンジン２をかけても、スイベルケース１４の回転がスイベルストッパ３２によって停止され、スイベルケース１４が回転し続けるということがない。
【００３２】
尚、実施形態においては、支持ブラケット１８をスプリング１９，２０によって支持するように説明したが、防振ゴム等の弾性体であればよい。この場合にも、支持ブラケット１８下部に配置された上下方向の荷重を支持する上下弾性体を、上部に配置された前後方向の力を受ける前後弾性体よりも、弾性率が大きいようにするのがよい。
【００３３】
また、支持ブラケット１８として、４本の腕１８Ａ，１８Ｂを有するＸ字型として説明したが、これに限られるものではなく、例えばもっと多くの腕を有していてもよい。また、例えば上側に１本、下側に２本の腕を有する逆Ｙの字型として、下側２本の腕とフレーム３との間に、上下方向の弾性体を付設し、上側１本の腕とフレーム３との間に、前後方向の弾性体を付設してもよい。
但し、支持ブラケット１８が、鉛直軸を中心として回転するのを防止するために、下側の上下弾性体は少なくとも２個以上あるのがよい。
【００３４】
また、エンジン２にエンジンブラケット１７を固定し、このエンジンブラケット１７の円筒形のパイプ２９を支持ブラケット１８に固定するようにしたが、例えばエンジン２と一体に円筒形のパイプ２９を設け、これを支持ブラケット１８のベアリング２１に嵌挿してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る背負式作業機の説明図。
【図２】エンジンとエンジンブラケットとの斜視図。
【図３】支持ブラケットとフレームとの斜視図。
【図４】エンジン支持部の側面断面図。
【図５】エンジンの出力軸と伝動シャフトとの接続部の構造を示す側面断面図。
【図６】従来技術に係る背負式作業機の説明図。
【符号の説明】
１：背負式作業機、２：エンジン、３：フレーム、４：背負いベルト、５：燃料タンク、６：伝動シャフト、７：操作チューブ、８：操作桿、９：スロットルレバー、１０：停止スイッチ、１１：ハンドル、１２：作業装置、１３：カッター、１４：スイベルケース、１５：スロットル信号線、１６：停止信号線、１７：エンジンブラケット、１８：支持ブラケット、１９：上下スプリング、２０：前後スプリング、２１：ベアリング、２２：孔、２３：孔、２４：背当てパッド、２５：脱落防止プレート、２６：内輪、２７：ボルト、２８：ボルト、２９：パイプ、３０：燃料チューブ、３１：エンジンストッパ、３２：スイベルストッパ、３３：出力軸３３、３４：ピニオンギア、３５：ベベルギア、３６：出力軸カバー、３７：スイベルベアリング、３８：スカート部。

Claims (5)

1. 作業員がエンジン（２）を背負って作業を行なう背負式作業機において、
   フレーム（３）と、
   該フレーム（３）に弾性体によって支承された支持ブラケット（１８）と、
   ピストンの運動方向が略水平となるように前記支持ブラケット（１８）に水平軸を中心として回動自在に固定されたエンジン（２）と、
   前記弾性体として、前記支持ブラケット（１８）の下部と前記フレーム（３）との間に略鉛直方向に介装され、少なくとも上下方向に弾性を有する上下弾性体（１９）と、
   前記支持ブラケット（１８）の上部と前記フレーム（３）との間に略水平方向に介装され、少なくとも前後方向に弾性を有する前後弾性体（２０）と、
   を備えたことを特徴とする、背負式作業機。
2. 請求項１に記載の背負式作業機において、
   少なくとも２本の上下弾性体（１９）を備えたことを特徴とする、背負式作業機。
3. 請求項１又は２に記載の背負式作業機において、
   支持ブラケット（１８）のフレーム（３）からの脱落を防止する脱落防止機構（２５）を備えたことを特徴とする、背負式作業機。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の背負式作業機において、
   エンジン（２）の回転角度を規制するエンジン角規制機構（１７，３１）を備えたことを特徴とする、背負式作業機。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の背負式作業機において、
   エンジン（２）の出力軸（３３）と伝動シャフト（６）との間を接続するスイベル機構と、
   前記スイベル機構の回転角度を規制するスイベル角規制機構（３２）を備えたことを特徴とする、背負式作業機。

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