JP5371861B2 - 歩行型作業機 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンを搭載した歩行型作業機に関する。
エンジンを搭載した歩行型作業機には、作業機本体から後方へ延びた操作ハンドルを有しているものがある。この種の歩行型作業機としては、例えば芝刈機や草刈機がある。このような歩行型作業機としては、例えば下記の特許文献1に記載された技術が知られている。
この特許文献1で知られている芝刈機は、エンジンと、このエンジンを結合するための複数のマウント部を有したケーシングと、このケーシングから後方へ延びた操作ハンドルとを有しているというものである。詳しく述べると、エンジンは、複数のマウント部の上に衝撃吸収用ラバーを介して取り付けられる(ラバーマウント)。エンジンに駆動されている刈刃が障害物に当たったときの衝撃を、ラバーによって吸収することができる。この結果、エンジンを衝撃から保護することができる。
しかし、刈刃はエンジンの出力軸に直接に取り付けられている。刈刃が障害物に当たったときの衝撃によって、ラバーは大きく変形する。この結果、刈刃はエンジンと共にラバーと同じ方向へ変位する。このような場合であっても、刈刃がケーシングに干渉しないような配慮をすることが好ましい。
ところで、エンジンが発生した振動はケーシングに伝わり、さらにケーシングから操作ハンドルに伝わり得る。作業者の疲労を軽減するには、エンジンから操作ハンドルに伝わる振動を低減することが好ましい。ラバーマウントによって、操作ハンドルに伝わる振動を軽減することはできる。しかし、ラバーの特性は経年変化し得るものであり、その都度、ラバーを交換する必要がある。
実公平4−41799号公報
本発明は、防振用ラバーに依存することなく、エンジンから操作レバーに伝わる振動を低減することができる技術を、提供することを課題とする。
請求項1に係る発明では、エンジンと、このエンジンを結合するための複数のマウント部を有した作業機本体と、この作業機本体から後方へ延びた操作ハンドルとを有している歩行型作業機において、
前記複数のマウント部は、前記作業機本体の剛性が最も大きい部位に位置する高剛性マウント部と、この高剛性マウント部を除く他のマウント部とからなり、
前記エンジンは、前記他のマウント部に対しては固く結合されるとともに、前記高剛性マウント部に対しては前記他のマウント部に対するよりも緩く結合されていることを特徴とする。
請求項2に係る発明では、前記複数のマウント部に対する前記エンジンの結合は、ボルトの締め付けによる構成であり、
前記高剛性マウント部は、前記ボルトによる前記エンジンの締め付けを規制するための規制部材を備えることによって、前記エンジンを緩く結合されていることを特徴とする。
請求項3に係る発明では、前記操作ハンドルは、ステーを介して前記作業機本体に取り付けられ、前記ステーは、前記作業機本体の地上高を調整するときに作業者が握って昇降操作するための、高さ調整グリップの一端部を取り付けられ、前記高さ調整グリップの他端部は、前記作業機本体に取り付けられ、前記高剛性マウント部は、前記作業機本体において前記高さ調整グリップの他端部を取り付ける部位の、近傍に位置していることを特徴とする。
請求項1に係る発明では、エンジンは、作業機本体の剛性が最も大きい部位に位置している高剛性マウント部に対しては、他のマウント部に対するよりも緩く結合されている。一般に、作業機本体の剛性が最も大きい部位に位置する高剛性マウント部は、他のマウント部よりも、エンジンから振動が比較的伝わり易い傾向にある。これに対し、高剛性マウント部においてはエンジンを結合する方向の、エンジンの動きを極力拘束しないように、緩く結合されている。このため、エンジンを高剛性マウント部に結合する方向の振動が、エンジンから高剛性マウント部へ伝わることを、極力低減することができる。従って、防振用ラバーに依存することなく、エンジンから操作レバーに伝わる振動を低減することができる。
請求項2に係る発明では、高剛性マウント部に規制部材を備えるだけの簡単な構成によって、ボルトによるエンジンの締め付けを規制することができる。
請求項3に係る発明では、作業機本体の高さ調整をするときに、高さ調整グリップから大きい荷重が作用する部位及びその近傍が、作業機本体のうち最も剛性の大きい部位であることに、着目したものである。高さ調整グリップの他端部を取り付ける部位の近傍、つまり最も剛性の大きい部位に高剛性マウント部を配置したので、エンジンを高剛性マウント部に結合する方向の振動が、エンジンから高剛性マウント部へ伝わることを、極力低減することができる。
本発明に係る歩行型作業機の斜視図である。 図1に示されたハウジングとエンジンと操作ハンドルとの関係を示す分解図である。 図1に示された操作ハンドル、ステー及び高さ調整グリップの斜視図である。 図2に示された高剛性マウント部の構成図である。 図2に示された他のマウント部の構成図である。
本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。
本発明に係る歩行型作業機の実施例の一例として、芝刈機について説明する。
図1及び図2に示されるように、芝刈機10は、芝草を刈る歩行型自走式作業機であって、下開放のハウジング11(作業機本体11)と、ハウジング11の前部に備えた左右の前輪12,12と、ハウジング11の後部に備えた左右の後輪13,13と、ハウジング11の中央内部に収納された芝刈用の刈刃14と、ハウジング11の上部に備えたエンジン15と、ハウジング11から後方へ延びた操作ハンドル16とからなる。
ハウジング11は、例えば樹脂の成型品からなり、機体の役割を兼ねており、上面にエンジン15を重ねてボルト止めすることによって、一体的に組み付けたものである。エンジン15は、下端から下方の芝地(図示せず)へ向かってハウジング11内まで延びた、出力軸15aを有している、いわゆるバーチカルエンジンであり、下端に取付フランジ15bを有している。この出力軸15aは、芝地(地面)に対して略垂直な駆動軸である。
出力軸15aには、ハウジング11内において刈刃14が取り付けられている。エンジン15で刈刃14を駆動することにより、刈刃14はハウジング11内において、出力軸15aを中心として回転可能である。また、エンジン15で無段変速装置(図示せず)を介して後輪13,13を駆動することにより、芝刈機10を前方へ自走させて、芝刈り作業を進めることができる。
芝刈機10は、エンジン15によって刈刃14を回転させることにより、芝草を刈り取るとともに、ハウジング11内に空気の流れ(旋回流)を発生させ、この旋回流により、刈刃14で刈った芝草を刈り芝収納体Bgに送り込んで収納することができる。
図1及び図3に示されるように、操作ハンドル16は、芝刈機10を正面から見たときに、概ね門形状(逆U字状)に形成されている。操作ハンドル16の左右一対の基端部16a,16aは、それぞれステー17,17を介してハウジング11の後部に取り付けられている。ステー17,17は、ハウジング11の後部にボルト止めされている。操作ハンドル16及び左右のステー17,17は、鋼材や軽金属材等の金属材料からなる。
さらに、ハウジング11は左上部に、高さ調整グリップ18を備えている。この高さ調整グリップ18は、ハウジング11の地上高を調整するときに、作業者が握って昇降操作するための、前後方向に細長い部材である。ハウジング11の地上高を調整することによって、刈刃14による芝刈り高さを調整することができる。
高さ調整グリップ18の一端部18aは、ステー17に取り付けられている。高さ調整グリップ18の他端部18bは、ハウジング11の上端のグリップ取付部21に取り付けられている。このグリップ取付部21は、ハウジング11の上面から上方へ膨出した部分である。ハウジング11において、膨出したグリップ取付部21を有している部分及びその周囲の剛性は、他の部位よりも大きい。
以下、ハウジング11に対するエンジン15の取付構造(マウント構造)について詳しく説明する。図2に示されるように、ハウジング11は、中央の上面に上下貫通した貫通孔22と、この貫通孔22を囲うように位置する環状のフランジ23を一体に形成されている。貫通孔22には、エンジン15の出力軸15aが上から挿入される。フランジ23の上面は、水平な平板状に形成されている。
このようなハウジング11は、フランジ23に、エンジン15を結合するための複数(実施例では4個)のマウント部31〜34を有している。ここで、4個のマウント部31〜34のことを、第1マウント31、第2マウント32、第3マウント33、第4マウント34と言うことにする。ハウジング11を上から見たときに、貫通孔22に対して、第1マウント31は左後ろに位置し、第2マウント32は右後ろに位置し、第3マウント33は左前に位置し、第4マウント34は右前に位置している。
第1マウント31は、ハウジング11のなかで剛性が最も大きい部位24、つまり高剛性部位24に位置するので、適宜「高剛性マウント部31」と言い換える。この高剛性部位24は、図2及び図3に示されるように、ハウジング11において高さ調整グリップ18の他端部18bを取り付ける部位21(グリップ取付部21)の、近傍に位置している。本実施例では、ハウジング11の高さ調整をするときに、高さ調整グリップ18から大きい荷重が作用する部位21及びその近傍が、ハウジング11のうち最も剛性の大きい部位であることに、着目したものである。このように、高さ調整グリップ18の他端部18bを取り付ける部位21の近傍、つまり最も剛性の大きい部位24に高剛性マウント部31を配置した。
一方、第2・第3・第4マウント32〜34は、ハウジング11のなかで剛性が最も大きい部位24とは異なる、他の部位25に位置するので、適宜「他のマウント部32〜34」と言い換える。
図4(a)は、高剛性マウント部31の断面構造を示している。図4(b)は、図4(a)に示された高剛性マウント部31を分解して表している。高剛性マウント部31は、フランジ23のフランジ面23a(上面23a)に形成された座面36と、座面36の位置でフランジ23を上下貫通することによって形成された貫通孔37とからなる。貫通孔37は真円状の丸孔である。エンジン15の取付フランジ15bは、高剛性マウント部31に断熱インシュレータ40及びカラー50を介して、ボルト61によって取り付けられている。
断熱インシュレータ40は、円筒部41とフランジ42とからなる一体成形品であって、断熱性材料によって構成されている。この断熱性材料は、エンジン15からハウジング11へ伝わる熱を遮断することが可能な材料であって、一般的な防振ラバーよりも硬度が大きい(弾性が小さい)。円筒部41は、高剛性マウント部31の貫通孔37に嵌合される部分である。フランジ42は、円筒部41の一端に連なる円盤状の部分であり、厚さはt1である。貫通孔37に円筒部41が嵌合された状態において、フランジ42は座面36に重ね合わされている。円筒部41の長さ、つまり、円筒部41の先端からフランジ42の裏面までの長さ(いわゆるフランジ下長さ)は、高剛性マウント部31のフランジ23の厚さt2(座面36からフランジ23の裏面23bまでの厚さt2)よりも小さい。
カラー50は、円筒部51とフランジ52とからなる一体成形品であり、例えば鋼材等の金属材料によって構成されている。円筒部51は、断熱インシュレータ40の円筒部41の中、つまり貫通孔43に嵌合される部分である。フランジ52は、円筒部51の一端に連なる円盤状の部分である。断熱インシュレータ40の貫通孔43に、カラー50の円筒部51が嵌合された状態において、フランジ52は断熱インシュレータ40のフランジ42に重ね合わされている。カラー50の円筒部51の長さ、つまり、円筒部51の先端からフランジ52の裏面までの長さ(いわゆるフランジ下長さ)は、L1である。
ここで、高剛性マウント部31のフランジ23の厚さt2に、断熱インシュレータ40のフランジ42の厚さt1を加算した値t3のことを、高剛性マウント部31の総厚さt3と言うことにする(t3=t1+t2)。高剛性マウント部31の総厚さt3に対して、カラー50の円筒部51の長さL1は、予め設定されている一定の微少な長さδ1だけ大きく設定されている(t3+δ1=L1)。
エンジン15の取付フランジ15bは、高剛性マウント部31の座面36に重ね合わされている各フランジ42,52の上に重ねられ、カラー50の円筒部51の中、つまり貫通孔53に通されたボルト61によって取り付けられる。高剛性マウント部31の貫通孔37に対する断熱インシュレータ40の円筒部41の嵌め合い公差、断熱インシュレータ40の円筒部41の貫通孔43に対するカラー50の円筒部51の嵌め合い公差、及び、カラー50の円筒部51の貫通孔53に対するボルト61の嵌め合い公差は、それぞれ、ほぼ隙間無く嵌め込まれる程度に設定される。
エンジン15は高剛性マウント部31に対して、例えば次のように取り付けられる。
先ず、図4(b)に示されるように、高剛性マウント部31の貫通孔37に、座面36側から断熱インシュレータ40の円筒部41を挿入する。
次に、断熱インシュレータ40の貫通孔43に、座面36側からカラー50の円筒部51を挿入する。
次に、高剛性マウント部31の座面36に重ね合わされている各フランジ42,52の上に、エンジン15の取付フランジ15bを重ねて位置合わせをする。
次に、ワッシャ62を有しているボルト61をフランジ23の裏面23b側からカラー50の貫通孔53に挿入し、エンジン15の取付フランジ15bのネジ孔15cにねじ込んで、取り付け作業を完了する。
このように、エンジン15は、高剛性マウント部31にボルト61の締め付けによって結合される。高剛性マウント部31の総厚さt3に対して、カラー50の円筒部51の長さL1が長いので、エンジン15は、高剛性マウント部31に緩く結合されることになる。以上の説明から明らかなようにカラー50、特に円筒部51は、ボルト61によるエンジン15の締め付けを規制するための「規制部材」の役割を果たす。高剛性マウント部31は、規制部材50(カラー50)を備えていることになる。
図5(a)は、他のマウント部32〜34の断面構造を示している。図5(b)は、図5(a)に示された他のマウント部32〜34を分解して表している。
他のマウント部32〜34に対するエンジン15の取付構造(マウント構造)は、カラー50Aの長さL2に特徴があり、他の構成については、上記図4(a)〜(b)に示される高剛性マウント部31に対するエンジン15の取付構造と実質的に同じ構成なので、同一符号を付し、その説明を省略する。
カラー50Aは、図4(a)〜(b)に示されるカラー50と基本的に同じ構成である。カラー50Aの円筒部51Aの長さ、つまり、円筒部51Aの先端からフランジ52の裏面までの長さはL2である。他のマウント部32〜34における、各々の部位の厚さt1,t2,t3は、高剛性マウント部31における各々の部位の厚さと同じである。つまり、他のマウント部32〜34における、各々の総厚さt3は「t3=t1+t2」である。総厚さt3に対して、カラー50Aの円筒部51Aの長さL2は、予め設定されている一定の微少な長さδ2だけ小さく設定されている(t3−δ2=L2)。
このように、エンジン15は、他のマウント部32〜34にボルト61の締め付けによって結合される。他のマウント部32〜34の総厚さt3に対して、カラー50Aの円筒部51Aの長さL2が短いので、エンジン15は、他のマウント部32〜34に固く結合されることになる。
次に、上記構成の、ハウジング11に対するエンジン15の取付構造の作用を、図4(a)及び図5(a)に基づいて説明する。一般に、ハウジング11の剛性が最も大きい部位に位置する高剛性マウント部31は、他のマウント部32〜34よりも、エンジン15からハウジング11へ振動が比較的伝わり易い傾向にある。
これに対し、本実施例では、高剛性マウント部31におけるカラー50の長さL1と、他のマウント部32〜34におけるカラー50Aの長さL2とを変える、つまり調整することにより、振動の伝達を抑制する構成とした。具体的には、図4(a)に示されるように、エンジン15は、ハウジング11の剛性が最も大きい部位に位置している高剛性マウント部31に対しては、カラー50の長さL1を大きくすることによって、他のマウント部32〜34に対するよりも緩く結合されている。つまり、フローティングマウントに類似の結合である。従って、ボルト61の締め付けにより、高剛性マウント部31にエンジン15を結合する結合力は、カラー50によって規制される。
言い換えると、高剛性マウント部31においてはエンジン15を結合する方向(図4(a)の矢印Dr方向)、つまりボルト61による締め付け方向の、エンジン15の動きを極力拘束しないように、緩く結合される、いわゆるマウント結合剛性を下げている。このため、エンジン15を高剛性マウント部31に結合する方向(矢印Dr方向)の振動が、エンジン15から高剛性マウント部31へ伝わることを、極力低減することができる。従って、防振用ラバーに依存することなく、エンジン15から操作レバー16(図1参照)に伝わる振動を低減することができる。このことは、断熱インシュレータ40の円筒部41の長さを調整することによっても達成することができる。
特に、(1)エンジン15から高剛性マウント部31及びハウジング11を介して操作ハンドル16へ伝わる振動のモード、例えば振動の周波数や大きさと、(2)エンジン15から他のマウント部32〜34及びハウジング11を介して操作ハンドル16へ伝わる振動のモードとを、概ね均等にすることができる。例えば、ハウジング11から操作ハンドル16の左右の基端部16a,16aへ伝わる振動のモードを、概ね均等にすることができる。操作ハンドル16を両手で握っている作業者は、左右から偏った振動を受けない。従って歩行型作業機10の作業環境が高まり、作業者の負担を軽減することができる。
このように、カラー50,50Aの円筒部51,51Aの長さL1,L2、または、断熱インシュレータ40の円筒部41の長さを調整するだけで、振動の伝達を低減することができる。本発明者等の実験結果によると、エンジン15が発生した振動がハウジング11を介して操作レバー16へ伝わったときの、操作レバー16の振動レベルを、従来に比べて、約2/3に低減することができた。
しかも、高剛性マウント部31に規制部材(カラー50,50A又は断熱インシュレータ40)を備えるだけの簡単な構成によって、ボルト61によるエンジン15の締め付けを規制することができる。
さらには、貫通孔37に対する円筒部41の嵌め合い公差、貫通孔43に対する円筒部51の嵌め合い公差、及び貫通孔53に対するボルト61の嵌め合い公差は、それぞれ、ほぼ隙間無く嵌め込まれる程度に設定されている。このため、断熱インシュレータ40、カラー50,50A及びボルト61が貫通孔37の径方向へ相対的に変位する変位量は、極めて小さい。高剛性マウント部31は、エンジン15の回転方向(図4(a)の矢印Tr方向)の荷重を十分に支持することができる。
このように、高剛性マウント部31では、エンジン15を結合する方向(矢印Dr方向)の振動伝達を極力低減するとともに、エンジン15の回転方向(矢印Tr方向)の荷重を十分に支持することができる。
なお、本発明では、断熱インシュレータ40の有無は任意である。断熱インシュレータ40を廃止した場合には、貫通孔37にカラー50,50Aの円筒部51,51Aを嵌合するとともに、座面36にカラー50,50Aのフランジ52を重ね合わせることになる。この場合の総厚さt3は、フランジ23の厚さt2と同じである(t3=t2)。この場合であっても、円筒部51の長さL1は総厚さt3に対して長さδ1だけ大きく、円筒部51Aの長さL2は総厚さt3に対して長さδ2だけ小さく設定される。
また、カラー50,50Aにおいて、フランジ52の有無は任意である。つまり、カラー50,50Aは、円筒部51,51Aだけによって構成されてもよい。
本発明の歩行型作業機は、ロータリ式芝刈機に適用するのに好適である。
10…歩行型作業機(芝刈機)、11…作業機本体(ハウジング)、14…刈刃、15…エンジン、16…操作ハンドル、16a…操作ハンドルの基端、17…ステー、18…高さ調整グリップ、18a…一端部、18b…他端部、21…高さ調整グリップの他端部を取り付ける部位(グリップ取付部)、31…高剛性マウント部、32〜34…他のマウント部、50,50A…規制部材(カラー)、61…ボルト。

Claims (3)

  1. エンジンと、このエンジンを結合するための複数のマウント部を有した作業機本体と、この作業機本体から後方へ延びた操作ハンドルとを有している歩行型作業機において、
    前記複数のマウント部は、前記作業機本体の剛性が最も大きい部位に位置する高剛性マウント部と、この高剛性マウント部を除く他のマウント部とからなり、
    前記エンジンは、前記他のマウント部に対しては固く結合されるとともに、前記高剛性マウント部に対しては前記他のマウント部に対するよりも緩く結合されていることを特徴とする歩行型作業機。
  2. 前記複数のマウント部に対する前記エンジンの結合は、ボルトの締め付けによる構成であり、
    前記高剛性マウント部は、前記ボルトによる前記エンジンの締め付けを規制するための規制部材を備えることによって、前記エンジンを緩く結合されていることを特徴とする請求項1記載の歩行型作業機。
  3. 前記操作ハンドルは、ステーを介して前記作業機本体に取り付けられ、
    前記ステーは、前記作業機本体の地上高を調整するときに作業者が握って昇降操作するための、高さ調整グリップの一端部を取り付けられ、
    前記高さ調整グリップの他端部は、前記作業機本体に取り付けられ、
    前記高剛性マウント部は、前記作業機本体において前記高さ調整グリップの他端部を取り付ける部位の、近傍に位置していることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の歩行型作業機。
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