JP5471727B2 - エンジン工具 - Google Patents

Description

本発明は、チェンソーやブロワ、刈払機等のように２サイクル或いは４サイクルのエンジンを用いたエンジン工具に関する。

エンジン工具は、燃焼室内の圧縮された混合ガスの燃焼による急激な圧力膨張によってシリンダ内をピストンが一気に下降する。ピストンがクランク軸の中心から偏心しているクランクピンにコンロッドを介して連結していることから、急激な圧力膨張によって、コンロッドおよびピストンの質量による慣性力が生じる。また、ピストンの上昇時も同様に、コンロッドおよびピストンの質量による慣性力が生じる。そのため、質量による慣性力が振動の原因となるため、クランクにカウンタウエイトを備えてピストンとクランクの慣性力を相殺することで、ピストンの移動により生じる振動を低減させている。

しかしながら、カウンタウエイトのアンバランスによってピストンの移動方向に直交する方向の振動が発生することから、振動を完全に相殺することができない。そのため、エンジン工具は、エンジンで発生した振動が、作業者が把持する部位すなわちハンドルに伝達される間に、ハンドルに伝達される振動を減衰させるために、ゴムやバネなどの弾性体を用いて吸振している。

また、特開２００９−２７５８３６号公報（特許文献１）に記載のように、振動を低減する機構として動吸振器を備えたエンジン工具が提案されている。動吸振器は、弾性要素による付勢力が作用した状態で配置されたウエイトが、動吸振器に入力される振動量の大きさに応じて駆動されることで制振作用を奏する。

特開２００９−１７５８３６号公報

振動の主な発生源は、シリンダ内の急激な圧力膨張によるピストンなどの慣性力である。そのため、上記で述べたような従来の構造では、カウンタウエイトを用いてピストンの往復運動による慣性力を相殺しているが、ピストンの移動方向に対する垂直方向には、カウンタウエイトの慣性力が働くことから、カウンタウエイト自身が振動の発生源となってしまう。ピストンの移動方向と垂直方向の慣性力のバランスを考慮して、カウンタウエイトを決定しているため、シリンダ内の急激な圧力膨張によるピストンの慣性力を相殺するには限界が生じてしまう。

また、ピストンの移動方向に対してカウンタウエイトの慣性力は、略正弦波となるため、上死点と下死点で最大の効力を発揮する。シリンダ内の圧力が最大となるのは上死点の直前であり、効率よくシリンダ内の急激な圧力膨張によるピストンの推力（慣性力）を相殺できていない。

そこで、本発明は、ピストンの上下運動と相対的に連動する動吸振器を装備させ、ピストンの上死点付近で発生するシリンダ内の急激な圧力膨張を、ピストン位置によって動吸振器を制御することでエンジン工具の制振性を向上させ、作業者に伝わる振動を低減することができ、操作性および作業効率を最大限に発揮させることができるエンジン工具を提供することを目的とする。

上記目的は、上死点と下死点間で往復動するピストンと、該ピストンの往復動を案内するシリンダと、前記ピストンに接続されるクランクと、該クランクを収納するクランク室と、前記ピストンの往復動と逆位相で駆動するウェイトと該ウェイトに接続された弾性体とを有する動吸振器と、該動吸振器を収容する収容部を有し、前記ピストンが上死点近傍に位置する際に前記クランク室と前記収容部を連通する連通部を備えることにより達成することができる。

このような構成とすることにより、シリンダ内の急激な圧力膨張により生じる振動を動吸振器により効果的に相殺することができ、作業者に伝わる振動を低減することができる。

また、前記収容部は、前記ウェイトにより、前記ウェイトの上側に位置する第１空気室と、前記ウェイトの下側に位置する第２空気室に分割され、前記連通部は該第１空気室と連通することが望ましい。

このような構成とすることにより、ピストンの上昇に伴いウェイトが第２空気室側に位置するときに、連通部によってクランク室と第２空気室がつながることにより、ウェイトを急激に上昇させることができるため、最も大きな振動を確実に低減することができる。

また、前記クランク室と前記第２空気室とを接続する第１連通路を有し、前記ピストンの往復動によって生じる前記クランク室内の圧力変動に応じて、前記ウェイトを前記収容部内で往復動させることが好ましい。

このような構成とすることによって、ピストンの往復動に連動してウェイトをピストンと逆位相で往復動できるため、振動を効果的に低減することができる。

また、前記ピストンが下死点側に移動することによって前記ウェイトが前記収容部内で上昇した際に、前記第２空気室と外部と連通する第２連通路を有することが好ましい。

このような構成とすることによって、ブローバイガスを第２連通路を介して排出することができる。

また、オイルを収容するオイル室を更に有し、前記ピストンが上死点近傍に位置することによって前記オイル室と前記第１空気室とを連通する第３連通路を有することが好ましい。

このような構成とすることによって、オイルを空気室に供給することができるため、ウェイトの潤滑を行うことができる。

また、前記第３連通路と前記連通部はピストンが上死点近傍に位置する際に連通することが好ましい。

このような構成とすることによって、クランク室の圧力変動を利用して、オイルがクランク室内に吸い込まれるため、ピストン及びクランクの潤滑を行うことができる。

また、前記ウエイトの位置によって前記第１空気室に負圧が生じた際に、前記第３連通路を介して前記オイル室の前記オイルが前記第１空気室に吸入されると共に、前記ピストンの位置によって前記クランク室の負圧が生じた際に、前記オイルを前記クランク室に吸入することが好ましい。

このような構成とすることによって、オイルを第１空気室及びクランク室に吸い込むことができるため、ウェイト、ピストン、クランク等の駆動部の潤滑を行うことができる。

また、前記第１空気室と気化器のパルス室が第４連通路で連結されており、前記ウェイトの往復動によって生じる前記第１空気室の圧力変動によって、前記パルス室がパルス運動することが好ましい。

このような構成とすることによって、ピストンの往復動に連動して、簡単な構成で燃料を供給することができる。

また、前記クランクを円形状とし、前記クランクの中心にクランク軸を配置することが好ましい。

このような構成とすることによって、クランクの回転運動によってピストンの往復方向と直交する方向に慣性力を生じることがないため、ピストンの往復動により生じる振動をウェイトによって相殺することができる。

また、前記ピストンと前記動吸振器は前記ピストンの往復方向に対して前記ピストンの径方向にずれて配置されると共に、前記動吸振器を前記ピストンに対して対称に２つ設けることが好ましい。

このような構成とすることによって、ピストンとウェイトの配置にかかわらずピストンの往復動により生じる振動をウェイトによって相殺することができる。

本発明によれば、ピストンの往復動によって生じる振動を低減することができ、操作性および作業効率を最大限に発揮させることができる。

本発明となるエンジン工具のチェンソーを示す図。 本発明となるエンジン工具の第１の実施形態を示すエンジンの縦断面側面図。 図２の縦断面正面図であり、クランク角度が９０度付近の状態を示す図。 クランク角度が１８０度付近の状態を示す図。 クランク角度が２７０度付近の状態を示す図。 クランク角度が０度付近の状態を示す図。 ウェイトの変位とクランク角度の関係を示す図。 ピストンの移動方向におけるピストンとカウンタウェイトの慣性力の関係を示す図。 ピストンの移動方向に直交する方向におけるカウンタウェイトの慣性力の関係を示す図。 本発明となるエンジン工具の第２の実施形態を示すエンジンの縦断面正面図であり、クランク角度が０度付近の状態を示す図。 クランク角度が９０度付近の状態を示す図。 クランク角度が１８０度付近の状態を示す図。 クランク角度が２７０度付近の状態を示す図。 本発明となるエンジン工具の第３の実施形態を示すエンジンの縦断面正面図であり、クランク角度が０度付近の状態を示す図。 クランク角度が９０度付近の状態を示す図。 クランク角度が１８０度付近の状態を示す図。 クランク角度が２７０度付近の状態を示す図。

本発明となるエンジン工具の実施の形態について図１乃至図９を用いて説明する。

まず、本実施形態において４サイクルエンジンを搭載したエンジン工具について説明する。図１はエンジン工具となるチェンソー１である。チェンソー１は、エンジン２が配置されるエンジンケース３と、エンジンケース３から後方（図中右側）に突出し略Ｄ形状のリアハンドル４と、リアハンドル４と図示しない連結部で連結されエンジンケース３を囲むように略Ｃ形状をしたフロントハンドル５と、エンジン２の動力が伝達されるソーチェン７と、ソーチェン７を案内する平板状のガイドバー８と、フロントハンドル５の前方側（ガイドバー側）であってエンジンケース３の上方に設けられたハンドガード６と、から主に構成されている。リアハンドル４とフロントハンドル５は図示しない連結部で連結されたユニットとして構成されている。また、エンジンケース３とハンドルユニットは、エンジン駆動により発生する振動がハンドルユニットに伝達することを抑制するための図示しない防振部材、具体的にはコイルスプリングやゴムによって接続されている。

チェンソー１の動作としては、作業者が、エンジン２を起動させ、リアハンドル４及びフロントハンドル５を把持する。リアハンドル４に設けられた図示しないスロットルレバーを操作することにより、エンジン２の動力がソーチェン７に伝達され、ソーチェン７がガイドバー８に案内されて回転することで切断作業を行うことができる。

次に図２を用いてエンジン２の動作を説明する。図２はエンジン２の縦断面側面図である。ピストン９がシリンダ１７に案内されて上死点（図中上方）から下死点（図中下方）側に下降していくと、インテイクバルブ１０が開き、燃焼室１１の体積の増加に伴い、燃焼室１１が負圧となることで大気との圧力差によって吸気ポート１２より混合ガスが吸入される。ピストン９が下死点から上昇していくことでインテイクバルブ１０を閉じ、燃焼室１１が圧縮され、点火プラグ１３の火花によって混合ガスが燃焼・爆発されピストン９に推力が発生する。混合ガスの燃焼・爆発により、ピストン９が上死点から下死点に下降し、その後、下死点から上死点に上昇する際に、エキゾーストバルブ１４が開き、燃焼された排ガスが排気ポート１５から排出される。このように、燃焼室１１内で行われる混合ガスの吸気、圧縮、燃焼、排気の工程を繰り返すことで、クランク軸１６の出力側に接続された作業装置（ソーチェン７）を駆動させている。

次に、本発明となるエンジン工具の振動低減構造について、図３乃至図６を用いて説明する。図３乃至図６はエンジン２の縦断面正面図であり、ピストン９がシリンダ１７に対して異なる位置に位置する状態を示している。エンジン２は、シリンダ１７の長手方向に沿って上下動するピストン９と、ピストン９の上面とシリンダ１７の上面により形成される燃焼室１１と、燃焼室１１内に臨み燃焼室１１内に導入された混合ガスを燃焼・爆発させる点火プラグ１３とを備える。ピストン９はコンロッド１９を介してクランク２０とピストンピン２１で接続されている。クランク２０はクランク室１８内に配置される。

ここで、クランク２０について説明する。従来のクランクは、クランク軸の中心から偏心している頂点とクランク軸に対して反頂点側に位置するカウンタウェイトを有した略扇形状をしており、頂点付近でピストンピンを介してコンロッドと接続されている。クランクは、ピストンの往復移動に対して逆位相、すなわちピストンが下降したらカウンタウェイトがクランク軸を中心に回転して上昇し、ピストンが上昇したらカウンタウェイトが下降するように構成されることで、ピストンの移動に伴って発生する振動をカウンタウェイトの移動により相殺することで低減している。しかしながら、従来の扇形状のクランクでは、カウンタウェイトがクランク軸と偏心して設けられているため、完全に振動を防止することはできず、カウンタウェイト自身が振動の発生源となってしまう。

図８及び図９は、従来のクランクを用いた場合のピストンの往復動により発生する振動（慣性力）の関係を示す図である。図８は、ピストンの移動方向をＸ方向とした場合のピストンとカウンタウエイト（クランク）の慣性力の関係を示し、ピストン９のＸ方向に発生するピストンの慣性力Ａ、Ｘ方向に発生するカウンタウェイト（クランク）の慣性力Ｂ、及びピストン慣性力Ａとカウンタウェイト慣性力Ｂの合成力Ｃの関係を示す。図９は、ピストンの往復方向と垂直な方向であって、クランクの回転面に平行な方向をＹ方向とした場合のカウンタウェイトの慣性力Ｄを示す。なお、図８及び図９において、縦軸は慣性力を表し、横軸はピストンの移動量（クランク角度）を表す。

図８において、ピストンの移動（慣性力Ａ）と逆位相でカウンタウェイトが移動（慣性力Ｂ）することで、上死点及び下死点の近傍、例えば、１８０、３６０度付近での慣性力Ａと慣性力Ｂの合成力Ｃを小さくすることで、ピストンの往復動により生じる振動をカウンタウェイトにより低減している。

一方、図９に示すように、扇形状のクランクの場合、カウンタウエイトのアンバランスによってカウンタウェイトが回転することにより、Ｘ方向に加えてＹ方向にも慣性力Ｄが生じるため、ピストンの慣性力をカウンタウェイトの慣性力で完全に相殺することはできず、振動の抑制にが限界がある。図８の合成力Ｃを小さくしＸ方向の振動を抑制しようとすると、カウンタウェイトのＹ方向の慣性力Ｄ（図９）が大きくなってしまい、逆に、慣性力Ｄを小さくすると合成力Ｃが大きくなってしまうため、Ｘ方向とＹ方向の両方の慣性力がバランス良くなるように、ピストンとカウンタウェイトの慣性力をバランスよく相殺するようにしている。

また、図８及び図９に示すように、ピストンの移動方向に対してカウンタウエイトの慣性力Ｂは略正弦波となるため、上死点と下死点で最大の効力を発揮する。シリンダ内の圧力が最大となるのは上死点（例えば図８の３６０度）の直前であり、効率よくシリンダ内の急激な圧力膨張によるピストンの推力（慣性力）を相殺できていない。

これに対し、本発明のクランク２０は、円形状をしており、ピストン９が移動するとクランク軸１６を中心に回転するように構成されている。すなわち、本発明のクランク２０は、従来の構成のように、ピストン９の移動に伴う振動（慣性力）を相殺するために設けられたものではなく、ピストン９の往復動をクランク軸１６の回転運動に変換するために設けられている。クランク２０を円形状とすることにより、クランクの形状によりアンバランスによって生じる振動（慣性力）をなくすことができる。従来のクランクの形状（扇形状）により行っていた、ピストン９の往復動により生じる振動（慣性力）を相殺する機能を、クランクではなく後述する動吸振器に持たせている。動吸振器は、ピストン９の移動方向（Ｘ方向）のみに動くように構成することにより、Ｙ方向の振動を発生することがなく、ピストン９の往復動により生じる振動を吸収することができ、振動を確実に抑制することができる。

また、本発明では、シリンダ内の圧力が最大となるピストン上死点付近で動吸振器のウェイトを急激に上昇させることにより効率よく慣性力を相殺することができるため、振動の大幅な低減効果を奏し得ることができる。詳細については後述する。

クランク室１８の両側面側（図３中のクランク室１８の左右側）のクランクケース１８ａには空気室（収納部）２２、２３が形成されており、この空気室内に本発明を構成する動吸振器が設けられている。空気室は、後述のウェイト２４によって図中上下に分割され、ウェイト２４の上側に位置する第１空気室２２と、ウェイト２４の下側に位置する第２空気室２３から構成される。第１及び第２空気室２２、２３はウェイト２４によって分割されており第１空気室２２と第２空気室２３とは通常時には連通されない。第２空気室２３とクランク室１８は連通路（第１連通路）３４によって連結されている。動吸振器は、クランク室１８ａにおいてピストン９を挟んで左右対称に２つ設けられている。動吸振器は、ウェイト２４と、一端がウェイト２４の突起部２４ａに接続され、他端が空気室の内壁に接続される弾性体であるバネ２５ａ、２５ｂから構成される。バネ２５ａ、２５ｂはウェイト２４の上下に設けられた突起部２４ａに夫々圧入されて接続されている。

クランク室１８の下部にはオイル２６を収容するオイル室２７が形成されている。オイル室２７には、一端がオイル２６内に位置し、他端が夫々２つある空気室２２、２３の一方（本実施の形態では、ピストン９の左側に位置する空気室）と接続された第１通路（第３連通路）２８がつながっている。また、２つある空気室２２、２３の他方（ピストン９の右側に位置する空気室）には、一端が空気室内に開口し、他端が外気に連通している第２通路（第２連通路）２９がつながっている。他方の空気室（ピストンの右側に位置する第１空気室２２）の上端部には、気化器３０のパルス室３１とつながる連通路（第４連通路）３３が接続されている。

図３に示すように、燃焼室１１内の混合ガスが点火プラグ１３によって点火・爆発されると、ピストン９はシリンダ１７の長手方向に沿って下降する。ピストン９の下降によってクランク室１８内の圧力が圧縮する際に、クランク室１８は連通路３４を介してウェイト２４の下側に位置する第２空気室２３と連通しているため、第２空気室２３の空気も圧縮される。その結果、ウェイト２４の上側に位置する第１空気室２２より第２空気室２３の体積変化が大きくなるため圧力が大きくなる。この圧力変動により、弾性体２５でその上下を把持されているウエイト２４がピストン９の移動と逆方向（上方）に移動し、ウエイト２４の移動方向を保持しているウェイト２４の上側に設けられた弾性体２５ａが圧縮される。そのため、ピストン９の下降によって発生したピストン９、ピストンピン２１、コンロッド１９の慣性力を相殺することが可能となり、振動を低減することができる。その際、気化器３０のパルス室３１は連通路３３を介して第１空気室２２と連通しているため、気化器３０のパルス室３１の圧力は、ウエイト２４の空気室内での移動によってパルス運動すなわち圧力変動が起き、ポンプ・ダイヤフラム３２が動作することにより燃料を気化器３０に供給することができるように構成されている。

ここで、本発明では、動吸振器をピストン９の往復方向の延長上に配置せず、ピストン９から横方向にずらして配置している。動吸振器を１箇所にのみ設ける構成でも良いが、ピストン９に対して対象に２箇所設けることで、ピストン９とウェイト２４の移動により発生するモーメンを相殺することができる。すなわち、一方のウェイト２４により生じるモーメントを他方のウェイト２４で相殺することもできるため、振動を更に低減することができる。また、ピストン９の往復方向延長上に動吸振器（ウェイト）を設けても良く、この場合、ピストン９とウェイト２４のシリンダ１７の径方向のずれがないため、モーメントが発生せず、１箇所のみで良いが、エンジン２のピストンの往復方向の寸法が大きくなってしまうことが考えられる。

次に、クランク室１８内の圧力が最大となるピストン９の下死点付近では、図４に示すように、ピストン９の下降に伴いウェイト２４が上昇するため、ウエイト２４でシールされていた外気と連通しているブリーザ通気路（第２通路）２９の開口部２９ａが開く。開口部２９ａによりブリーザ通気路２９と第２空気室２３とが連通し、燃焼によってピストン９から漏れたブローバイガスを外部に排出することができる。

空気室は、ウェイト２４によって第１及び第２空気室２２、２３に分割されているが、ウェイト２４の側方に位置するクランクケース１８ａの部分には、第１空気室２２と第２空気室２３を連通する通気溝３５が形成されている。通気溝３５は、ウェイト２４の長手方向（移動方向）の寸法より長く形成されている。ウェイト２４が上昇することによって、第１空気室２２と第２空気室２３が通気溝３５によって連通する。

ウェイト２４の上昇により、ブローバイバスが排出されると同時に通気溝３５が開く。ウェイト２４の上昇により第１空気室２２が圧縮されるが、通気溝３５が開くことにより、第１空気室２２の圧縮された空気が通気溝３５、第２空気室２３、ブリーザ通気路２９を介して外気とつながることで、第１空気２２と第２空気室２３の圧力差がなくなり、ウェイト２４は弾性体２５及びウェイト２４の慣性によって上昇したする。

次に、図５に示すように、ピストン９の上昇に伴い、クランク室１８内の圧力はどんどん負圧となっていくため、クランク室１８と連通している第２空気室２３の圧力も負圧になっていく。第２空気室２３の圧力が第１空気室２２より低下することで、ウエイト２４はピストン９と逆方向すなわち図中下方向に移動し、ウエイト２４の移動方向を保持している弾性体２５ｂが圧縮され、ピストン９、ピストンピン２１、コンロッド１９の慣性力を相殺することが可能となり、振動を低減することができる。その際、気化器３０のパルス室３１は第１空気室２２と連通路３３で連通しているため、気化器３０のパルス室３１の圧力は、ウエイト２４の移動によって圧力変動が起き、ポンプ・ダイヤフラム３２が燃料を気化器３０に供給することができる。

次に、ピストン９が上死点に移動する前において、燃焼室１１の圧力が混合ガスの燃焼によって最大となり、ピストン９に最大の圧力が生じる。図６に示すように、この最大の圧力が生じる時に、ピストン９でシールされていた第１空気室２２とクランク室１８を連通する２つの通気穴（連通部）３６が開かれることで、ウエイト２４の降下に伴い、第１空気室２２が負圧になっているクランク室１８と同じ圧力になる。そのため、弾性体２５ｂで保持されていたウエイト２４は、弾性体２５ｂの付勢力で一気に上昇する。混合ガスの爆発によってピストン９が下降するタイミング（ピストン９に生じる最大の圧力の瞬間）と、ウェイト２４の急激な上昇のタイミングを合わせることで、ピストン９の下降により生じる慣性力をウェイト２４の急激な上昇により相殺することができ、最大の圧力が生じた際の振動を確実に抑制することができる。なお、通気穴３６は、ピストン９が上死点付近に位置するとき以外は、ピストン９によってシールされており、ピストン９に最大の圧力が加わった瞬間にウェイト２４が急激に上昇できる、すなわち、空気室２２とクランク室１８を連通する位置に設けている。

図７は、ウェイト２４の変位とクランク角度の関係を示す図である。横軸はピストン９（ウェイト２４）の移動位置（クランク角度）、縦軸はウェイト２４の変位を示し、縦軸のプラスはウェイト２４が下降、マイナスは上昇を示している。横軸のＢＤＣはピストン９の下死点、ＴＤＣは上死点を意味する。ピストン９が上死点（ＴＤＣ）に移動する直前が燃焼室１１の圧力が混合ガスの燃焼によって最大（振動が最大）になるが、図７に示すように、圧力が最大となる瞬間にウエイト２４の急激な上昇のタイミングを一致させることにより、効果的に振動を抑制することができる。

一方、ピストン９の上昇に伴い、クランク室１８、第２空気室２３が負圧になりウエイト２４が下降する。ウェイト２４の下降により第１空気室２２（ピストン９の左側の第１空気室２２）が負圧になる。ピストン９が更に上昇し、ピストン９が上死点に移動する直前（ピストン９に最大の圧力が生じる時）に、ピストン９でシールされていた第１空気室２２とクランク室１８を連通する通気穴３６が開かれると共に、ウェイト２４の下降によりオイル通路２８（第１連通）が開口部２８ａを介して第１空気室２２と連通する。

ウェイト２４が開口部２８ａより下降したときにオイル通路２８（開口部２８ａ）が開かれると同時にピストン９が上死点直前の位置になることによって通気穴３６が開く。ピストン９の上昇及びウェイト２４の下降によって、第１空気室２２およびクランク室１８の気圧は、オイル室２７の圧力（大気圧）より低くなっているため、オイル室２７とクランク室１８及び第１空気室２２の圧力差によって、ウェイト２４が急激に上昇すると共に、オイル２６がオイル室２７からオイル通路２８を介して第１空気室２２に吸入され、その際、急激な圧力変化によりオイル２６がミスト化される。更に、第１空気室２２からクランク室１８にオイル２６が吸入されるときに、オイル２６が更にミスト化され、クランク室１８内に潤滑用のオイルを供給することができる。更に、クランク室１８の右側に位置する第１空気室２２にも通気穴３６を通ってオイルが吸入されることになる。従って、クランク室１８、２つの第１空気室２２にオイルが供給されることにより、ピストン９、ウェイト２４等にオイルを供給することができ、効果的にそれらの潤滑を行うことができる。ここで、オイル２６の吸入に伴いオイル室２７が負圧になることで、ウェイト２４が上昇し開口部２９ａが開口した際に、ブリーザ通路２９から外気の空気を取り込む構造が望ましい。

以上説明したように、クランク２０、ピストンピン２１、コンロッド１９の回転運動分の等価質量を踏まえて、すなわちＹ方向の慣性力が生じないようにクランク軸１６の重心をクランク２０の中心に設けることで、ピストン９の移動方向（Ｘ方向）の慣性力をウェイト２４により相殺することができ、クランク２０の回転方向の振動を低減させることができる。特に、クランク２０を円形状とし、その中心にクランク軸１６の重心を設けたことにより、Ｙ方向の慣性力をなくしながらＸ方向の慣性力をウェイト２４によって相殺することができる。更に、ピストン９の両側にウェイト２４を設けたことにより、ピストン９及びウェイト２４の移動により生じるモーメントを抑制でき、確実に振動を低減することができる。更に、ピストン９に加わる圧力が最大となる瞬間すなわち振動が最大となる瞬間にウェイト２４を急激に移動させることにより、効果的に振動を抑制することができると共に、オイルをクランク室１８、空気室２２に供給することができるため、振動を抑制しながらピストン９等の好適に潤滑することができる。

次に、本発明となるエンジン工具の第２の実施形態について図１０乃至図１３を用いて説明する。なお、第２の実施形態については、第１の実施形態と異なる点を説明する。

図１０に示すように、クランクケース１８ａは、クランク室１８と、クランク室１８の下方に位置しクランク室１８と連通部５５を介して連通可能な第２クランク室５４が形成されている。第２クランク室５４には、連通部５５を塞ぐシール部材５０と、シール部材５０を第２クランク室５４内で回転支持する回転軸５１が設けられている。シール部材５０はクランク室１８の圧力変動により、回転軸５１を中心に回転するように設けられており、シール部材５０の回転軸５１に対する一方側で連通部５５をシールすると共に、他方側には、一端がウェイト２４に当接し、他端がシール部材５０と当接する押し棒５２が当接している。押し棒５２はクランクケース１８ａに形成された貫通孔５３を介して第２空気室２３に延びている。なお貫通孔５３は押し棒５２によってシールされているため、第２空気室２３と第２クランク室５４は連通していない。

図１０の状態からピストン９が下降すると図１１、図１２の状態となる。クランク室１８内の圧力が上昇することにより、シール部材５０が回転軸５１を中心にして反時計回りに回転し、シール部材５０による連通部５５のシールが解除され、クランク室１８と第２クランク室５４が連通し、第２クランク室５４がクランク室１８と同じ圧力に達する。シール部材５０の回転により、押し棒５２が上方に押されることで、押し棒５２及び弾性体２５ｂによってウェイト２４が上昇するため、ピストン９の振動をウェイト２４で相殺することができる。なお、図１２はピストン９が下死点に到達した状態を示す。

図１２の状態からピストン９が上昇すると図１３の状態となる。ピストン９の上昇により、クランク室１８と第２クランク室５４が負圧となりシール部材５０は回転軸５１を中心にして時計回りに回転して連通部５５をシールすると共に、押し棒５２がウェイト２４から離れる。図１３の状態から更にピストン９が上昇すると図１０の状態になる。この状態において、ピストン９によってシールされていた通気穴３６が開くため、第１空気室２２が負圧になり、ウェイト２４は一気に上昇する。このウエイト２４の急激な上昇による慣性力とピストン９に生じる最大の圧力の瞬間を同一にすることで、ピストン９の下降移動により生じる慣性力をウェイト２４の急激な上昇により相殺することができ、最大の圧力が生じた際の振動を確実に抑制することができる。更に、この時、オイル室２７からオイル２６がクランク室１８及び第１空気室２２に供給されるためピストン等の潤滑を効果的に行うことができる。なお、第１の実施形態と同様にピストン９の両側に動吸振器を設けることでより一層の振動低減効果を得ることができる。

次に、本発明となるエンジン工具の第３の実施形態について図１４乃至図１７を用いて説明する。図１４に示すように、クランクケース１８ａは、上側の第１クランクケース１８ａ１と、下側の第２クランクケース１８ａ２の二分割構成である。第１クランクケース１８ａ１には、第１空気室２２、通気穴３６が形成されると共にシリンダ１７が取り付けられている。第２クランクケース１８ａ２には、第２空気室２３、動吸振器が取り付けられている。動吸振器は、ウェイト６４と、ウェイト６４を保持する板バネ６０から構成されており、板バネ６０は、板バネ６０に設けた不図示の貫通孔を通してネジ６１及び６２により第２クランクケース１８ａ２に取り付けられている。ネジ６１及び６２は、第１及び第２クランクケースによって形成された空間６３に配置されている。ネジ６１及び６２の少なくとも一方の貫通孔は、ウェイト６４が上下動した際に板バネ６０が変形して動けるように板バネ６０の長手方向に延びる長穴で構成されている。また、ウェイト６４には、板バネ６０により保持される保持部６４ａが形成されており、板バネ６０の変形に応じた形状をしている。また、第２クランクケース１８ａ２には、オイル通路２８、ブリーザ通路２９、オイル室２７、連通路３４が形成されている。

動吸振器はピストン９の両側面側のクランクケース１８ａに２つ設けられており、上記した第１及び第２の実施の形態と同様に動作する。図１４の状態からピストン９が下降し図１５の状態、更には図１６の状態になると、クランク室１８の圧力が上昇すると共に連通路３４を介して第２空気室２３の圧力も上昇するため、ウェイト６４が上昇する。図１６のピストン９が下死点の状態になると、ブリーザ通路２９の開口部２９ａが開き、開口部２９ａによりブリーザ通気路２９と第２空気室２３とが連通し、燃焼によってピストン９から漏れたブローバイガスを外部に排出することができる。

図１６の状態からピストン９が上昇し図１７の状態になると、クランク室１８の圧力が負圧になると共に第２空気室２３も負圧になるため、ウェイト６４が下降し開口部２９ａをシールする。ピストン９が更に上昇し図１４の状態になると、ピストン９でシールされていた第１空気室２２（シリンダの左側の空気室）とクランク室１８を連通する通気穴３６が開かれることで、ウエイト６４の降下に伴い、第１空気室２２が負圧になっているクランク室１８と同じ圧力になる。そのため、ウエイト６４は、板バネ６０の付勢力で一気に上昇する。このウエイト６４の急激な上昇による慣性力とピストン９に生じる最大の圧力の瞬間を同一にすることで、ピストン９の下降移動により生じる慣性力をウェイト６４の急激な上昇により相殺することができ、最大の圧力が生じた際の振動を確実に抑制することができる。更に、オイル通路２８、空間６３、第１空気室２２（ピストン９の左側）が連通すると共に、第１空気室２２とクランク室１８が通気穴３６によってつながるため、圧力差によってオイル２６が通気穴３６からクランク室１８及び第１空気室２２（ピストン９の右側）に供給され、潤滑を好適に行うことができる。

以上、本発明によれば、ピストンの往復動により発生する慣性力（振動）を動吸振器により吸収することができるため、作業者に伝わる振動を極力抑制することができる。更に、ピストンに対して動吸振器を左右対称に２つ設けたことにより、ピストン及びウェイトによって生じるモーメントを相殺することができ、振動をより一層低減することができる。更に、慣性が最も大きいピストンの上死点直前において、ウェイトを一気に上昇させることができるため、ピストン移動時に発生する最大の圧力（慣性）を効果的に相殺することができる。更に、クランクにウェイトを設けず円形状としたため、ウェイトの移動による横方向の振動発生を防止することができる。更に、ポンプ等を用いることなく圧力変動によりオイルをクランク室や空気室に供給することができるため、簡単な構成でオイルを供給でき潤滑を好適に行うことができる。

１はエンジン工具、２はエンジン、３はエンジンハウジング、４はリアハンドル、５はフロントハンドル、６はハンドガード、７はソーチェン、８はガイドバー、９はピストン、１０はインテイクバルブ、１１は燃焼室、１２は吸気ポート、１３は点火プラグ、１４はエキゾーストバルブ、１５は排気ポート、１６はクランク軸、１７はシリンダ、１８はクランク室、１９はコンロッド、２０はクランク、２１はピストンピン、２２は第１空気室、２３は第２空気室、２４はウェイト、２５は弾性体、２６はオイル、２７はオイル室、２８は第１通路（第３連通路）、２９は第２通路（第２連通路）、３０は気化器、３１はパルス室、３２はポンプ・ダイヤフラム、３３は連通路（第４連通路）、３４は連通路（第１連通路）、３５は通気溝、３６は通気穴（連通部）である。

Claims (10)

1. 上死点と下死点間で往復動するピストンと、該ピストンの往復動を案内するシリンダと、前記ピストンに接続されるクランクと、該クランクを収納するクランク室と、前記ピストンの往復動と逆位相で駆動するウェイトと該ウェイトに接続された弾性体とを有する動吸振器と、該動吸振器を収容する収容部を有し、
   前記ピストンが上死点近傍に位置する際に前記クランク室と前記収容部を連通し、前記ピストンが前記上死点近傍以外に位置する際に前記クランク室と前記収容部との連通を閉鎖される連通部を備えるエンジン工具。
2. 前記収容部は、前記ウェイトにより、前記ウェイトの上側に位置する第１空気室と、前記ウェイトの下側に位置する第２空気室に分割され、
   前記連通部は該第１空気室と連通することを特徴とする請求項１記載のエンジン工具。
3. 前記クランク室と前記第２空気室とを接続する第１連通路を有し、
   前記ピストンの往復動によって生じる前記クランク室内の圧力変動に応じて、前記ウェイトを前記収容部内で往復動させることを特徴とする請求項２記載のエンジン工具。
4. 前記ピストンが下死点側に移動することによって前記ウェイトが前記収容部内で上昇した際に、前記第２空気室と外部を連通する第２連通路を有することを特徴とする請求項３記載のエンジン工具。
5. オイルを収容するオイル室を更に有し、
   前記ピストンが上死点近傍に位置することによって前記オイル室と前記第１空気室とを連通する第３連通路を有することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載のエンジン工具。
6. 前記第３連通路と前記連通部はピストンが上死点近傍に位置する際に連通することを特徴とする請求項５記載のエンジン工具。
7. 前記ウエイトの位置によって前記第１空気室に負圧が生じた際に、前記第３連通路を介して前記オイル室の前記オイルが前記第１空気室に吸入されると共に、前記ピストンの位置によって前記クランク室の負圧が生じた際に、前記オイルを前記クランク室に吸入することを特徴とする請求項６記載のエンジン工具
8. 前記第１空気室と気化器のパルス室が第４連通路で連結されており、前記ウェイトの往復動によって生じる前記第１空気室の圧力変動によって、前記パルス室がパルス運動することを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれかに記載のエンジン工具。
9. 前記クランクを円形状とし、前記クランクの中心にクランク軸を配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のエンジン工具。
10. 前記ピストンと前記動吸振器は前記ピストンの往復方向に対して前記ピストンの径方向にずれて配置されると共に、前記動吸振器を前記ピストンに対して対称に２つ設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のエンジン工具。
    

Images