JP5819160B2 - 背負い式作業機 - Google Patents

Description

本発明は、刈り払い機、動力散布機、送風機、ヘッジトリマなどの動力源を備えた作業機に関し、より詳しくは動力源である内燃エンジンを背中に背負って作業する背負い式の作業機に関する。

例えば特許文献１〜３に見られるように、刈り払い機、送風機などでは動力源を背中に背負って作業する背負い式の作業機が知られている。具体的には、特許文献１、２は背負い式の刈り払い機を例示し、特許文献３は背負い式の送風機を例示している。また、特許文献１及び２は、背負い枠（架体）に内燃エンジンを垂直軸を中心として回動可能に搭載することを開示している。

背負い式の作業機は、熱源である内燃エンジンを背中に背負って作業するため、内燃エンジンが発する熱への対策が必要となる。特許文献１は、内燃エンジンの排気ガスを下方に排出することを提案している。具体的には、特許文献１は排気管のエンドパイプをエンジンの回動軸（鉛直軸）の中に挿入して、このエンドパイプの開口端を下方に向けて開放することを提案している。これによれば、排気ガスが作業者の後方且つ下方に向けて排出されることからエンジンが鉛直軸を中心に回動しても作業者に排気ガスが直接的に当たってしまうことを防止できる。

実開昭６３−１１２４２８号報 特開平１０−２４８３５０号公報 特開２００５−９０４３５号公報

背負い式の作業機には空冷式のエンジンが採用される。エンジン性能の向上は目覚ましく、小型でありながら高出力が得られるようになっていることから、エンジンが発する熱による作業者の負担を軽減するための対策が求められる。また、背負い式作業機の作業性を高めるのにエンジンの重心を人体に極力接近させるのが効果的であるが、この観点からもエンジンの熱による作業者の負担を軽減するための対策が求められるだけでなく、エンジンが発する騒音による作業者の負担を軽減するための対策が求められる。

本発明の主なる目的は、背負い式の作業機の動力源の内燃エンジンが発する熱による作業者の負担を軽減することにある。

本発明の更なる目的は、背負い式の作業機の内燃エンジンの騒音による作業者の負担を軽減することにある。

上記の技術的課題は、本発明によれば、
作業者が背負う背負い枠(6)に空冷式の内燃エンジン(14)を回動可能に搭載し、該内燃エンジン(14)を動力源とした背負い式作業機であって、
前記内燃エンジン(14)によって駆動され、外気を取り込んで前記内燃エンジンを冷却するための空冷エアを生成するファン(56)と、
前記内燃エンジン(14)の少なくとも上部と該内燃エンジンの排気マフラー(38)とを包囲して、前記ファン(56)によって生成された空冷エアのための空冷エア通路(60)を形成するカバー部材(12)とを有し、
前記空冷エア通路(60)が、
前記内燃エンジン(14)のシリンダブロック(18)の前記排気マフラー(38)とは反対側の側面(18b)に沿って延びる第１エア通路(62)であって、前記ファン(56)からの空冷エアを常時受け入れる第１エア通路(62)と、
前記第１エア通路(62)に連なり且つ前記シリンダブロック(18)の前記ファン(56)とは反対側の側面(18c)に沿って延びる第２エア通路(64)であって、前記第１エア通路(62)からの空冷エアを常時受け入れる第２エア通路(64)と、
前記シリンダブロック(18)の前記排気マフラー(38)側の側面(18d)に沿って延びる第３エア通路(66)であって、前記ファン(56)からの空冷エアを常時受け入れる第３エア通路(66)と、
前記第２エア通路(64)及び前記第３エア通路(66)に常時連通して延び、前記排気マフラー(38)の配設空間を含み、かつ、前記ファン(56)側の空間に向けて開放した放出口(50a)を備えた出口通路(70)であって、前記第２エア通路(64)及び前記第３エア通路(66)を通過した空冷エアを常時受け入れて前記放出口(50a)を通じて外部に放出する出口通路(70)とを有することを特徴とする背負い式作業機を提供することにより達成される。

本発明よれば、空冷式エンジンがカバー部材によって包囲されているため作業者が耳にするエンジン音を低減することができる。また、エンジンによって駆動されるファンが取り込んだ外気を、カバー部材の内部に送り込んでエンジンを強制空冷するため、エンジンが発する熱が空冷エアによって外部に放出されてエンジンの熱による作業者の負担を軽減することができる。

ファンによってカバー部材の中に取り込まれた空冷エアは、第１エア通路を通じてシリンダブロックの前記排気マフラーとは反対側の側面を冷却し、次いで、第２エア通路に移行してシリンダブロックのファンとは反対側の側面を冷却する。そして、冷却エアは、出口通路に入って、この出口通路から外部に放出される。この出口通路には排気マフラーが配置されていることから、この排気マフラーから排出される排気ガスと一緒に冷却エアが放出口から外部に放出される。

ファンによってカバー部材の中に取り込まれた空冷エアは、また、第３エア通路を通じてシリンダブロックの排気マフラー側の側面を冷却し、そして第３エア通路の冷却エアは上記第２エア通路の冷却エアと合流して出口通路に入る。第２エア通路の冷却エアは比較的円滑に出口通路に入ることができ、この第２エア通路から出る比較的速度の速い気流によって第３エア通路の冷却エアが引き寄せられることになり、これによりエンジンの冷却効率を高めることができる。

本発明の好ましい実施形態では、前記第２エア通路(64)と前記第３エア通路(66)との合流部(72)が外側に向けて膨らんだ形状を有しており、これにより第２エア通路の冷却エアを円滑に出口通路(70)に移行させることができる。また、本発明の好ましい実施形態では、カバー部材は、エンジンの少なくとも上部つまりクランクケースを除く部分と排気マフラーとを包囲し、エンジンの下部の周囲領域からファンによって外気が取り込まれる。

本発明の他の目的及び作用効果は、本発明の好ましい実施形態の詳しい説明から明らかになる。

実施例の背負い式刈り払い機を斜め上方から見た斜視図である。 図１の刈り払い機から上方カバーを取り外した状態の背負い式刈り払い機の斜視図である。 図２の刈り払い機の一部を断面した斜視図である。 図２の背負い式刈り払い機を排気マフラー側から見た図である。 図１の背負い式刈り払い機を排気マフラー側から斜めに見た図である。 実施例の背負い式刈り払い機において、エンジンが回動しても、カバー部材から放出される空冷エアが作業者に当たることがないことを説明するための図である。 実施例の背負い式刈り払い機のエンジン及び排気マフラーを覆うカバー部材によって形成される空冷エア通路を説明するための図である。

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。

図１は実施例の背負い式作業機の一例である背負い式刈り払い機を斜め後方から見た斜視図である。図１を参照して、背負い式刈り払い機１は、作業者の背中に対向する垂直枠部２と、該垂直枠部２の下端から横方向に延びる水平枠部４とを備えた側面視Ｌ字状の背負い枠（架体）６を有し、従来と同様に動力源１０が背負い枠２の水平枠部４に搭載され、動力源１０は水平枠部４に対して回動自在である。この具体的な構造は特許文献２に詳しく説明されていることから、特許文献２の開示をここに援用することにより、その説明を省略するが、動力源１０の回動方向を図６に矢印Ａで図示してある。

図２は、図１と実質的に同じ図であるが、動力源１０に含まれるカバー部材１２の一部を取り外した状態の刈り払い機１を示す。内燃エンジン１４は空冷式の単気筒２ストロークガソリンエンジンである。図２にはエンジン１４のシリンダブロック１８が描かれている。図２の参照符号１７は点火プラグである。図３はやはり図１と実質的に同じ図であるが、シリンダブロック１８の部分を断面した図である。図３の参照符号１８ａはシリンダボアであり、参照符号２０は冷却フィンである。冷却フィン２０は周知のとおりシリンダブロック１８の周囲に形成されている。

内燃エンジン１４の回転力は従来と同様に遠心クラッチ（図示せず）を介して作業部へ出力される。図中、参照符号２２は遠心クラッチを包囲するクラッチカバーを示す。このクラッチカバー２２はエンジン１４の一側に設けられ、クラッチカバー２２内に連結されたフレキシブルシャフト２４を通じてエンジン出力が取り出される。なお、フレキシブルシャフト２４の先端は作業杆に接続され、これによりエンジン出力はフレキシブルシャフト２４を介して作業杆の先端に配設された刈刃に伝達される。

図１〜図３に示す参照符号３０はイグニションコイルであり、イグニションコイル３０はクラッチカバー２２の上方つまりシリンダブロック１８の一側に配設されている。他方、エンジン１４の他側つまりシリンダボア１８a（図３）を挟んでクラッチカバー２２とは反対側にリコイルスタータ３２が配設されており、作業者がリコイルスタータ３２を操作することによりエンジン１４を始動させることができる。

内燃エンジン１４の吸気系３４、排気系３６はシリンダボア１８ａ（図３）を挟んで互いに対向して配設されており、平面視したときに吸気系３４と排気系３６とを結ぶ仮想の第１の直線Ｌ１は、上述したクラッチカバー２２とリコイルスタータ３２とを結ぶ仮想の第２の直線Ｌ２と直交している。

内燃エンジン１４及びその周囲に配設されたイグニッションコイル３０、排気系３６はカバー部材１２によって包囲されている。カバー部材１２は、排気マフラー３８の下部を包囲する下方カバー４０と、内燃エンジン１４の上部及び排気マフラー３８の上部を包囲する上方カバー４２とで構成され、上方カバー４２と下方カバー４０は共に合成樹脂成型品である。上方カバー４２は下方カバー４０に対して脱着可能である。

図４は上方カバー４２を取り外した状態の刈り払い機１のエンジン１４をその側方から見た図であり、図５は、上方カバー４２を取り付けた状態の刈り払い機１のエンジン部分をその斜め側方から見た図である。これら図４、図５の参照符号４４は燃料タンクを示し、燃料タンク４４は内燃エンジン１４の下方に位置している。

図４、図５を参照して、上方カバー４２はネジ４６（図５）によって下方カバー４０に固定される。下方カバー４０は、クラッチカバー２２側つまりフレキシブルシャフト２４側に向けて延びる放出筒部５０を備えており、この放出筒部５０は排気マフラー３８の高さレベルに位置している。放出筒部５０は断面矩形の形状を有し、この放出筒部５０の放出口５０ａはリコイルスタータ３２とは反対側に位置するクラッチカバー２２側の空間に向けて水平方向に開放している。

下方カバー４０と上方カバー４２とで構成されるカバー部材１２は、内燃エンジン１４のシリンダブロック１８及びシリンダヘッド１６並びに排気系３６（排気マフラー３８の上部）を上方カバー４２で包囲し、下方カバー４２で排気系３６（排気マフラー３８の下部）を包囲することで遮音機能を発揮する他にエンジン１４及び排気系３６が発する熱を放出筒部５０に誘導して放出口５０ａから強制的にカバー部材１２の外に排出させる機能を有している。勿論、カバー部材１２でエンジン１４の全体を包囲するようにしてもよい。なお、排気マフラー３８は放出筒部５０の高さレベルに位置しており、排気マフラー３８の排気口（後に説明する図７の参照符号３８ａ）は放出筒部５０に向けて開放されている。すなわち、排気マフラー３８は、その排気口がクラッチカバー２２側の空間に向けて水平方向に開放し、排気マフラー３８から吐出される排気ガスは放出筒部５０の放出口５０ａを通じて外部に排出される。

図７は、内燃エンジン１４を強制的に空冷するエアの流れを説明するための図である。図７の参照符号５２は金属製の仕切りプレートを示し、この仕切りプレート５２はシリンダブロック１８と排気マフラー３８との間に介装されている。より詳しくは、仕切りプレート５２は、シリンダブロック１８と排気マフラー３８との間に起立した状態で位置固定されており、この仕切りプレート５２は、シリンダブロック１８の排気マフラー３８側の側面１８ｄと平行に且つ一定の間隔を隔てて配設されて、シリンダブロック１８と排気マフラー３８との間において、シリンダブロック１８の側面に沿った空冷エアの通路（後に説明する第３エア通路６６）が形成されている（図２、図３）。

引き続き図７を参照して、参照符号５６は遠心ファンを示す。この遠心ファン５６は、内燃エンジン１４と、前述した遠心クラッチとの間に介装され、内燃エンジン１４によって回転駆動される。この遠心ファン５６はクラッチカバー２２によって包囲されており、このクラッチカバー２２には外気取り入れ口（図示せず）が形成され、この外気取り入れ口を通じてクランクケース（図示せず）と燃料タンク４４（図４）との間の隙間及び吸気系３４の下方領域から遠心ファン５６に外気が供給される。

遠心ファン５６が取り込んだ外気はエンジン１４の上部（シリンダブロック１８及びシリンダヘッド１６）の周りを通って前述した放出筒部５０の放出口５０ａを通じて排出されるが、大量の熱を発生するシリンダブロック１８及びシリンダヘッド１６の周囲を通過することでエンジン１４の熱を奪ってエンジン１４を冷却する。

この図７は、また、エンジン１４及び排気マフラー３８の周りの通路形状を説明するための平面図である。シリンダブロック１８は前述したように冷却フィン２０を有しており、この冷却フィン２０を上から見たときに矩形の外形輪郭を有している。シリンダブロック１８の周りの空冷エア通路６０を説明すると、シリンダブロック１８の吸気側の側面１８ｂに沿って延びる第１エア通路６２と、シリンダブロック１８のリコイルスタータ３２側の側面１８ｃに沿って延びる第２エア通路６４と、シリンダブロック１８の排気側の側面１８ｄに沿って延びる第３エア通路６６とで構成されている。図７において、空冷エア通路６０を規定する実線はカバー部材１２の空冷エア通路６０を規定する壁面つまり内面の形状を示すものであると理解されたい。

遠心ファン５６で空冷エア通路６０に取り込んだ外気は、シリンダブロック１８のフレキシブルシャフト２４側の側面１８ｅに沿って上昇して当該フレキシブルシャフト２４側の側面１８ｅを冷却すると共に、吸気側の側面１８ｂ（第１エア通路６２）と排気側の側面１８ｄ（第３エア通路６６）とに分岐して、吸気側の側面１８ｂに沿って及び排気側の側面１８ｄに沿ってリコイルスタータ３２側に移動しながら、吸気側及び排気側の側面１８ｂ、１８ｄを冷却する。吸気側の側面１８ｂに沿ってリコイルスタータ３２側に向かって移動したエアは、次にシリンダブロック１８のリコイルスタータ３２側の側面１８ｃ（第２通路６４）に入り、このリコイルスタータ３２側の側面１８ｃに沿って排気側に向かって移動しながら、このリコイルスタータ３２側の側面１８ｃを冷却する。

排気側の側面１８ｄ（第３エア通路６６）を通過してリコイルスタータ３２側方向に移動したエアは、シリンダブロック１８のリコイルスタータ３２側の側面１８ｃ（第２通路６４）を通過して排気側に移動したエアと合流する。

エンジン１４と排気マフラー３８との間に介在する前述した仕切りプレート５２は、カバー部材１２の内部に空冷エアの出口通路７０を形成する部材でもある。すなわち、仕切りプレート５２は、上述した第３エア通路６６と出口通路７０とを仕切る隔壁を構成している。

出口通路７０には前述した排気マフラー３８が位置し、この排気マフラー３８の排気口３８ａ（図７）は前述したように出口通路７０の下流つまり放出筒部５０の放出口５０ａに向けて開放されている。

図７を引き続き参照して、第３エア通路６６（排気側の側面１８ｄ）と第２通路６４（リコイルスタータ３２側の側面１８ｃ）との合流部を参照符号７２で図示してある。空冷エア通路６０を平面視したときに合流部７２が外側に膨らんだ且つ滑らかにラウンドした通路形状を有しているのが分かるであろう。そして、この外側に膨らんだ合流部７２は、第３エア通路６６の気流つまりリコイルスタータ３２に向かう流れを反転させて遠心ファン５６側の空間（放出筒部５０の放出口５０ａ）に向かう気流に方向変換する気流の反転部を構成するものである。

シリンダブロック１８の排気側の第３エア通路６６を通る気流は反転しながら出口通路７０に入る。これに対して、シリンダブロック１８のリコイルスタータ６４側の第２エア通路６４を通る気流は略９０°方向転換して出口通路７０に入ることから、比較的スムーズに出口通路７０に進入する。したがって、この第２エア通路６４を通る気流は第３エア通路６６を通る気流に比べて、その速度が速い。そして、実施例では合流部７２が外側に膨らんだ且つ滑らかにラウンドした形状を有していることから、比較的速度が高い第２エア通路６４を通過する気流は滑らかに出口通路７０に進入し、そしてこの第２エア通路６４を通る比較的高速の気流によって第３エア通路６６を通る気流を引き寄せながら、この第３エア通路６６の気流を反転させて出口通路７０に誘導し、この出口通路７０を通じて空冷エアを排気ガスと一緒に遠心ファン５６側の空間に放出することができる。したがって空冷エアの放出効率の良い強制空冷システムを提供することができる。

空冷エアの放出効率の向上によってシリンダブロック１８の周囲の第１〜第３のエア通路６２、６４、６６の通路幅を極力狭めた設計が可能であり、この通路幅を狭めることで遠心ファン５６が送り出す空冷エアを効率的にエンジン冷却に使うことができる。

図４、図５を参照すると分かるように、下方カバー４０の底部４０ａは、エンジン１４を側面視したときに湾曲した形状とされ、リコイルスタータ３２側から放出筒部５０側に向けて斜め下方に傾斜した形状を有し、この傾斜は下方に向けて凸に滑らかにラウンドしている。この下方カバー４０の底部４０ａの形状は上述した空冷エア通路６０の合流部７２の底部を構成する。

このように合流部７２の底部を放出筒部５０側に向けて傾斜した形状にすることで、合流部７２での空冷エアの下層の流れを滑らかに放出筒部５０に導くことができる。これにより合流部７２での空冷エアの部分的な滞留を防止することができる。このことから空冷エアの放出効率を一層良好なものにすることができる。

図２に示す参照符号７４は下方カバー４０のリコイルスタータ３２及び排気マフラー３８の近傍部分の内外二重の側壁構造を示す。この内外二重構造７４は、互いに離間した内壁部７４ａ、外壁部７４ｂで構成されている。これは、作業者の手が触れた場合を想定し、外壁部７４ｂの表面温度をより低く維持するための構造である。

エンジン１４は下方カバー４０及び上方カバー４２とで構成されるカバー部材１２によってその大部分が包囲されているため、作業者が耳にするエンジン音を低減することができる。

前述したように背負い式刈り払い機１は、エンジン１４を背中に背負い、作業部を左右に揺動させながら草を刈る。また、その様態として、フレキシブルシャフト２４を背負い枠６の右側から引き出して作業者の前方に作業部を位置させて作業する右差し態様と、背負い枠６の左側からフレキシブルシャフト２４を引き出して作業者の前方に作業部を位置させて作業する左差し態様とを取ることができる。これらの各様態に合わせてエンジン１４は回動する。エンジン１４が最大限に回動したとしても、エンジン１４の遠心ファン５６側の空間に空冷エア及び排気ガスが排出されるため、この空冷エア及び排気ガスが作業者に当たることはない。この空冷エアの排出範囲を図６に矢印Ｂで示してある。

また、背負い式刈払機１によれば、エンジン１４及び排気マフラー３８の熱を奪った空冷エアを放出口５０aを通じて水平方向に指向性を持った気流として外部に放出するため、この放出した空冷エアが遠心ファン５６に再度取り込まれてしまうのを防止することができる。

本発明は、刈り払い機、動力散布機、送風機、ヘッジトリマなどの動力源として内燃エンジンを備えた作業機であって、内燃エンジンを背中に背負って作業する背負い式の作業機に好適に適用される。

１ 実施例の背負い式作業機（刈り払い機）
６ 背負い枠（架体）
１２ カバー部材
１４ 空冷式２ストローク単気筒エンジン
１８ シリンダブロック
１８ｂ ブロックの吸気側の側面
１８ｃ ブロックのリコイルスタータ側の側面
１８ｄ ブロックの排気側の側面
１８ｅ ブロックのフレキシブルシャフト側の側面
２０ シリンダブロックの冷却フィン
２４ フレキシブルシャフト
３２ リコイルスタータ
３４ 吸気系
３６ 排気系
３８ 排気マフラー
３８ａ 排気口
４０ カバー部材の下方カバー
４０ａ 下方カバーの底部
４２ カバー部材の上方カバー
５０ 下方カバーの放出筒部
５０ａ 放出筒部の放出口
５２ 仕切りプレート
５６ 遠心ファン
６０ 空冷エア通路
６２ 第１エア通路（吸気側）
６４ 第２エア通路（リコイルスタータ側）
６６ 第３エア通路（排気側）
７０ 出口通路
７２ 合流部

Claims (6)

1. 作業者が背負う背負い枠に空冷式の内燃エンジンを回動可能に搭載し、該内燃エンジンを動力源とした背負い式作業機であって、
   前記内燃エンジンによって駆動され、外気を取り込んで前記内燃エンジンを冷却するための空冷エアを生成するファンと、
   前記内燃エンジンの少なくとも上部と該内燃エンジンの排気マフラーとを包囲して、前記ファンによって生成された空冷エアのための空冷エア通路を形成するカバー部材とを有し、
   前記空冷エア通路が、
   前記内燃エンジンのシリンダブロックの前記排気マフラーとは反対側の側面に沿って延びる第１エア通路であって、前記ファンからの空冷エアを常時受け入れる第１エア通路と、
   前記第１エア通路に連なり且つ前記シリンダブロックの前記ファンとは反対側の側面に沿って延びる第２エア通路であって、前記第１エア通路からの空冷エアを常時受け入れる第２エア通路と、
   前記シリンダブロックの前記排気マフラー側の側面に沿って延びる第３エア通路であって、前記ファンからの空冷エアを常時受け入れる第３エア通路と、
   前記第２エア通路及び前記第３エア通路に常時連通して延び、前記排気マフラーの配設空間を含み、かつ、前記ファン側の空間に向けて開放した放出口を備えた出口通路であって、前記第２エア通路及び前記第３エア通路を通過した空冷エアを常時受け入れて前記放出口を通じて外部に放出する出口通路とを有することを特徴とする背負い式作業機。
2. 前記第２エア通路と前記第３エア通路との合流部が外側に向けて膨らんだ形状を有する、請求項１に記載の背負い式作業機。
3. 前記カバー部材の前記合流部に対応する部位の底部が湾曲した形状を有し、
   該合流部に対応する部位の底部が、側面視したときに、前記出口通路の放出口側に向けて斜め下方に傾斜した形状を有する、請求項２に記載の背負い式作業機。
4. 前記内燃エンジンと前記排気マフラーとの間にプレート部材が介装され、
   該プレート部材によって前記第３エア通路と前記出口通路とを仕切る隔壁が構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の背負い式作業機。
5. 前記シリンダブロックの冷却フィンが平面視したときに矩形の外形輪郭を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の背負い式作業機。
6. 前記排気マフラーの排気口が前記出口通路の放出口に向けて開放している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の背負い式作業機。
   

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