JP6063305B2 - タンピングランマー、およびタンピングランマー用エンジンユニット - Google Patents

Description

本発明は、タンピングランマー、およびタンピングランマー用エンジンユニットに関する。

従来、路面等の地面を突き固めるために使用されるタンピングランマーは、エンジンの動力を偏心クランクに伝達し、偏心クランクを介して輾圧部を上下方向に往復移動させるようになっている（特許文献１）。

実公平４−３４１６９号公報

上記のようなタンピングランマーは、例えば、エンジンをリコイルスターターで始動させているため、使用者は、一方の手でタンピングランマーを支持しながら、他方の手でリコイルスターターを操作しなければならず、不安定であり、始動する際にはコツが必要であった。

また、タンピングランマーは、アイドリング状態から作業状態に切り替えるときに最もエンジンの負荷が大きく、その切り替えに必要な出力のエンジンを搭載する必要があったため、エンジンが大型化し、エンジンの重量が増して不安定さが増大してしまう。このようなことから、タンピングランマーの操作性の向上が望まれていた。

そこで、本発明は、タンピングランマーの操作性を向上することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のタンピングランマーは、エンジンと、前記エンジンの出力軸から出力される動力により往復移動する輾圧部を有するランマー本体部と、前記エンジンおよび前記ランマー本体部の間で前記出力軸に接続され、外部から電力が供給されることで前記出力軸を回転させ、または、前記エンジンによる前記出力軸の回転に応じて発電するアキシャルギャップモータ発電体と、を備える。

前記アキシャルギャップモータ発電体で発電された電力を蓄電するバッテリをさらに備え、前記アキシャルギャップモータ発電体は、前記バッテリに蓄電された電力で前記出力軸を回転させることによって前記エンジンを始動させてもよい。

使用者が把持するハンドルと、前記ハンドルと前記輾圧部との間に配置され、前記ハンドルへの前記輾圧部の振動を抑制する防振部とをさらに備え、前記バッテリは、前記ハンドルに固定されてもよい。

前記エンジンの負荷を検出するエンジン負荷検出部と、前記エンジン負荷検出部により検出される前記エンジンの負荷に基づいて、前記アキシャルギャップモータ発電体を制御し、発電、または、前記出力軸を回転させる駆動制御部とをさらに備えてもよい。

前記駆動制御部は、前記エンジン負荷検出部で検出された前記エンジンの負荷が所定の閾値以上の場合、前記アキシャルギャップモータ発電体に前記出力軸を回転させ、該閾値未満の場合、前記アキシャルギャップモータ発電体を発電させてもよい。

前記輾圧部は、前記エンジンの前記出力軸にクラッチを介して接続され、前記駆動制御部は、前記エンジンの始動後、前記クラッチを介して前記輾圧部が前記出力軸に接続される際の前記エンジンの負荷が所定の閾値以上であることが前記エンジン負荷検出部により検出されると、前記アキシャルギャップモータ発電体に前記出力軸を回転させてもよい。

前記アキシャルギャップモータ発電体は、前記出力軸に固定され該出力軸と一体となって回転し、該出力軸と直交する対向面に、該出力軸の回転方向に沿って磁化方向が交互に逆向きとなるように複数の磁性体が配置されたロータと、前記ロータの対向面に対して軸方向に所定間隔離間して配置され、前記ロータに配置された前記磁性体と対向する前記回転方向に沿った位置に複数のコイルが配置されたステータとを備え、前記エンジンは、前記出力軸が前記輾圧部の往復移動する移動方向に対して直交する方向に配置されてもよい。

また、本発明のタンピングランマー用エンジンユニットは、タンピングランマーに用いられるエンジンユニットであって、出力軸から出力される動力により輾圧部を往復移動させるエンジンと、前記エンジンおよび前記輾圧部を有するランマー本体部の間であって前記出力軸に接続され、電力が供給されることで前記出力軸を回転させ、または、前記出力軸の回転に応じて発電するアキシャルギャップモータ発電体と、を備える。

本発明によれば、タンピングランマーの操作性を向上することができる。

タンピングランマーの外観構成を示す図である。 ランマー本体部およびエンジンユニットの構成を示す略線図である。 タンピングランマーの概略的な電気的構成を示した機能ブロック図である。 ランマー本体部の回転数（輾圧部の振動数）、およびエンジンの負荷を示すグラフである。 駆動制御処理の流れを説明したフローチャートである。 エンジン始動処理の流れを説明したフローチャートである。 パワーアシスト処理の流れを説明したフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、タンピングランマー１００の外観構成を示す図である。図１（ａ）は、タンピングランマー１００の右側面図を示し、図１（ｂ）は、タンピングランマー１００の正面図を示す。図１（ａ）および（ｂ）に示すように、タンピングランマー１００は、ランマー本体部１１０、エンジンユニット１１２、ハンドル部１１４、バッテリ１１６、システムコントローラ１１８、操作表示部１２０および燃料タンク１２２を含む構成とされる。

ランマー本体部１１０は、クランクケース２００、当該クランクケース２００の下部に接続されたゴム等からなる可撓性の伸縮部２０２、当該伸縮部２０２の下部に接続された脚部２０４、および当該脚部２０４の下部に接続された輾圧部２０６により内部が覆われている。輾圧部２０６は、板状に形成され、脚部２０４が延在する方向と交差する方向に沿って設けられる。ランマー本体部１１０は、クランクケース２００の背面側にエンジンユニット１１２が設けられ、クランクケース２００の側面にハンドル部１１４が防振部２０８を介して接続される。防振部２０８は、ゴム等の弾性材を有し、クランクケース２００からハンドル部１１４に伝わる振動を低減する。

ハンドル部１１４は、クランクケース２００に取り付けられ、エンジンユニット１１２側に延びた輪状に形成される。ハンドル部１１４は、クランクケース２００よりもエンジンユニット１１２側に、バッテリ１１６、システムコントローラ１１８、操作表示部１２０および燃料タンク１２２が取り付けられる。

図２は、ランマー本体部１１０およびエンジンユニット１１２の構成を示す略線図である。図２に示すように、ランマー本体部１１０は、クランクケース２００の内部に、遠心クラッチ２１０、偏心クランク軸２１２およびロッド２１４が設けられる。

遠心クラッチ２１０は、クラッチアウター２１０ａおよびクラッチインナー２１０ｂを含む構成とされ、有底円筒形状のクラッチアウター２１０ａ内にクラッチインナー２１０ｂが配置される。遠心クラッチ２１０は、クラッチインナー２１０ｂが回転していない状態では、クラッチインナー２１０ｂとクラッチアウター２１０ａとが離間している。クラッチインナー２１０ｂが回転し始めると、クラッチインナー２１０ｂに設けられるクラッチシューが開いていき、クラッチアウター２１０ａとクラッチインナー２１０ｂとが接触し始める。クラッチインナー２１０ｂが所定の回転数（例えば、１５００ｒｐｍ）になると、クラッチアウター２１０ａとクラッチインナー２１０ｂとが完全に接触して、クラッチインナー２１０ｂからクラッチアウター２１０ａに動力が最大限に伝達される。偏心クランク軸２１２は、一端がクラッチアウター２１０ａに接続される。ロッド２１４は、偏心クランク軸２１２に一端が接続され、他端が輾圧部２０６に接続されており、クランクケース２００、伸縮部２０２および脚部２０４の内部にわたって延在する。

エンジンユニット１１２は、エンジン３００およびアキシャルギャップモータ発電体３０２を含む構成とされる。エンジン３００は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等が適応されるが、本実施形態においてはガバナー機構を有するガソリンエンジンを適応した場合について説明する。

エンジン３００は、クランクケース２００に対して離間した位置に配置され、エンジン本体部３１０内からクランクケース２００側に出力軸３１２が突出される。出力軸３１２は、ロッド２１４が延在する方向に対して直交する方向に配置され、エンジン本体部３１０からクランクケース２００内まで延在し、クランクケース２００側の先端に遠心クラッチ２１０のクラッチインナー２１０ｂが接続される。エンジン本体部３１０は、不図示のピストン、シリンダ、クランク、点火プラグ、スロットルや、点火プラグを点火させる点火システム３１４、スロットルの開度を検出するスロットル開度検出機構を有するキャブレター３１６等が設けられ、燃料タンク１２２から供給された燃料を爆発させることにより駆動して出力軸３１２を回転させる。エンジン３００は、遠心クラッチ２１０が完全に接触する回転数以上で出力軸３１２が回転している場合、遠心クラッチ２１０を介して偏心クランク軸２１２を回転させ、ロッド２１４を介して輾圧部２０６を上下方向に往復動させる。

アキシャルギャップモータ発電体３０２は、クランクケース２００とエンジン本体部３１０との間に、出力軸３１２を軸方向に沿って囲むようにして配置される。アキシャルギャップモータ発電体３０２は、ハウジング３２０、ロータ３２２、第１ステータ３２４および第２ステータ３２６を含む構成とされ、ハウジング３２０内にロータ３２２、第１ステータ３２４および第２ステータ３２６が設けられる。ロータ３２２は、中央部に開口を有して円盤状に形成された円盤部材３２２ａが、当該開口に挿通された出力軸３１２に固定される。円盤部材３２２ａは、出力軸３１２の軸方向と直交する両面に、出力軸３１２の回転方向（周方向）に沿って磁化方向が交互に逆向きとなるように複数の磁石３２２ｂが配置される。

第１ステータ３２４は、中央部に貫通孔を有して円筒状に形成された円筒部材３２４ａがロータ３２２の一方の側面に対して所定間隔（例えば約１ｍｍ）離間するようにハウジング３２０に固定され、当該円筒部材３２４ａの開口に出力軸３１２が接触することなく回転自在に挿通される。第１ステータ３２４は、円筒部材３２４ａにおけるロータ３２２の一方の側面と対向する面であって、ロータ３２２に配置された磁石３２２ｂと対向する位置に、周方向に沿って複数のコイル３２４ｂが結線されて配置される。

第２ステータ３２６は、中央部に貫通孔を有して円筒状に形成された円筒部材３２６ａがロータ３２２の他方の側面（第１ステータ３２４と対向する側面とは反対側の側面）に対して所定間隔（例えば約１ｍｍ）離間するようにハウジング３２０に固定され、当該円筒部材３２６ａの開口に出力軸３１２が接触することなく回転自在に挿通される。第２ステータ３２６は、円筒部材３２６ａにおけるロータ３２２の他方の側面と対向する面であって、ロータ３２２に配置された磁石３２２ｂと対向する位置に、周方向に沿って複数のコイル３２６ｂが結線されて配置される。

アキシャルギャップモータ発電体３０２は、モータとして機能する場合、バッテリ１１６（図１）から供給される電力によって第１ステータ３２４のコイル３２４ｂおよび第２ステータ３２６のコイル３２６ｂに交流電流が流れると、当該コイル３２４ｂおよび３２６ｂの周囲の電界が変化する。そして、コイル３２４ｂおよび３２６ｂが発生させる電界とロータ３２２の磁石３２２ｂが発生させる磁界とによりロータ３２２が回転する。これによりアキシャルギャップモータ発電体３０２は、ロータ３２２とともに出力軸３１２を回転させる。

一方、アキシャルギャップモータ発電体３０２は、発電機として機能する場合、エンジン３００が駆動し、出力軸３１２とともにロータ３２２が回転すると、ロータ３２２の磁石３２２ｂの周囲の磁界が変化することにより、第１ステータ３２４のコイル３２４ｂおよび第２ステータ３２６のコイル３２６ｂに誘導電流が流れる。これによりアキシャルギャップモータ発電体３０２は、電力を生成、すなわち発電する。

図３は、タンピングランマー１００の概略的な電気的構成を示した機能ブロック図である。図３に示すように、システムコントローラ１１８は、ＣＰＵ４００、プログラム等が格納されたＲＯＭ４０２、ワークエリアとしてのＲＡＭ４０４等を含む半導体集積回路で構成される。また、ＣＰＵ４００は、駆動制御部４１０、エンジン負荷検出部４１２として機能する。

操作表示部１２０は、システム起動スイッチ５００、エンジン始動スイッチ５０２、エンジン停止スイッチ５０４、スピードコントロールレバー５０６および警告ランプ５０８が設けられる。システム起動スイッチ５００は、使用者に操作されると起動信号をシステムコントローラ１１８に出力する。エンジン始動スイッチ５０２は、使用者に操作されると始動信号をシステムコントローラ１１８に出力する。エンジン停止スイッチ５０４は、使用者に操作されると停止信号をシステムコントローラ１１８および点火システム３１４に出力する。スピードコントロールレバー５０６は、アイドル位置から作業位置に切り替えるためのレバーである。なお、アイドル位置とは、エンジン３００の回転数が、遠心クラッチ２１０が切断された状態であるアイドリング状態の回転数（アイドリング回転数）に設定される位置であり、作業位置とは、エンジン３００の回転数が、遠心クラッチ２１０が接続された状態である作業状態の回転数（作業回転数）に設定される位置である。また、作業位置は、エンジン３００の回転数が段階的に切り替えられるよう、複数設けられる。警告ランプ５０８は、異常を示す異常信号がシステムコントローラ１１８から入力されると点灯する。

タンピングランマー１００は、システムコントローラ１１８に電力が供給されていない停止状態において、システム起動スイッチ５００が使用者によって操作されて起動信号が入力されると、バッテリ１１６からシステムコントローラ１１８に電力が供給され、システムコントローラ１１８が起動する。このとき、ＣＰＵ４００は、ＲＯＭ４０２に格納された駆動制御処理プログラムを読みだしてＲＡＭ４０４に展開し、駆動制御処理を実行することにより、駆動制御部４１０、エンジン負荷検出部４１２として機能する。

その後、使用者によってエンジン始動スイッチ５０２が操作されて始動信号が入力されると、駆動制御部４１０は、異常信号のオンオフ、スピードコントロールレバー５０６で設定された回転数、およびバッテリ１１６の蓄電量を確認する。そして、駆動制御部４１０は、異常信号がオフであり、スピードコントロールレバー５０６がアイドル位置に入れられており、かつ、エンジン３００の始動に必要とされる電力量以上の蓄電量がバッテリ１１６に蓄電されていると判断した場合、アキシャルギャップモータ発電体３０２をモータとして機能させる。具体的には、駆動制御部４１０は、バッテリ１１６からアキシャルギャップモータ発電体３０２のコイル３２４ｂおよび３２６ｂに電力を供給し、アキシャルギャップモータ発電体３０２のロータ３２２（図２）を例えば７００ｒｐｍで回転させる。これと同時に、駆動制御部４１０は、バッテリ１１６から電力をエンジン３００の点火システム３１４に供給して点火プラグを点火させる。

アキシャルギャップモータ発電体３０２のロータ３２２が回転すると、エンジン３００の出力軸３１２も一緒に回転し、エンジン３００が始動する。このとき、駆動制御部４１０は、エンジン３００の回転数を出力軸３１２に接続されたロータ３２２の回転数により検出しており、エンジン３００の回転数が例えば１０００ｒｐｍ以上となったことを検出すると、エンジン３００が完爆してアイドリング状態になったと判断し、バッテリ１１６からアキシャルギャップモータ発電体３０２への電力の供給を停止する。なお、ロータ３２２の回転数は、例えばエンコーダやレゾルバを介して検出する。

一方、駆動制御部４１０は、異常信号がオンの場合、スピードコントロールレバー５０６がアイドル位置に入れられていない場合、および、バッテリ１１６の蓄電量がエンジン３００を始動させるために必要な電力量未満である場合、エンジン３００の始動を開始しない。また、駆動制御部４１０は、スピードコントロールレバー５０６がアイドル位置に入れられていない場合、および、バッテリ１１６の蓄電量がエンジン３００を始動させるために必要な電力量未満である場合、異常信号をオンにする。そして、駆動制御部４１０は、異常信号を警告ランプ５０８に出力して点灯させることにより、使用者に異常を報知し、スピードコントロールレバー５０６をアイドル位置に入れさせ、または、バッテリ１１６を充電させるように促す。

また、駆動制御部４１０は、エンジン３００の始動を開始してから例えば５秒に設定されたクランキング時間を経過してもエンジン３００が完爆していない場合、およびロータ３２２の回転数が５００ｒｐｍ未満である場合、バッテリ１１６からアキシャルギャップモータ発電体３０２への電力の供給を停止し、エンジン３００の始動を中止する。そして、駆動制御部４１０は、ロータ３２２の回転数が５００ｒｐｍ未満である場合には、異常信号をオンにし、異常信号を警告ランプ５０８に出力して点灯させる。なお、ロータ３２２の回転数が５００ｒｐｍ未満である状態としては、例えばバッテリ１１６の消耗、遠心クラッチ２１０の連れ周り等の原因によりアキシャルギャップモータ発電体３０２に高負荷がかかっている状態である。

ところで、従来のタンピングランマーは、リコイルスターターによりエンジンを始動させるようになされていたので、使用者は、一方の手でタンピングランマーを支持しながら、他方の手でリコイルスターターを操作していた。しかしながら、タンピングランマーは一本足の構造で自立しないため不安定で、片手でタンピングランマーを支持してもう一方の手でリコイルスターターを操作させることは困難であった。一方で、セルモータを設けてエンジンを始動させることも考えられるが、この場合、セルモータをランマー本体部とは反対側に設けなければならず、全体として大型化してしまうことになる。

これに対して、タンピングランマー１００は、アキシャルギャップモータ発電体３０２をモータとして機能させ、バッテリ１１６からアキシャルギャップモータ発電体３０２に電力を供給してロータ３２２を回転させることによりエンジン３００を始動させる。また、アキシャルギャップモータ発電体３０２は、エンジン本体部３１０とランマー本体部１１０との間に配置でき、かつ軸方向に薄いので、全体として大型化することなく小型化でき、使用者に両手でハンドル部１１４を支持させながら安定した状態でかつ容易にエンジン３００を始動させることができ、操作性を向上することができる。

駆動制御部４１０は、エンジン３００が完爆してアイドリング状態になったことを確認すると、アキシャルギャップモータ発電体３０２を発電体として機能させ、アキシャルギャップモータ発電体３０２のロータ３２２が回転することにより第１ステータ３２４および第２ステータ３２６で生成される電力をバッテリ１１６に送電する。これによりバッテリ１１６に電力が蓄電される。エンジン負荷検出部４１２は、キャブレター３１６で検出されるスロットルの開口度に基づいて、エンジン３００の負荷を検出する。

駆動制御部４１０は、使用者によりスピードコントロールレバー５０６がアイドル位置から作業位置に切り替えられると、エンジン３００の回転数を当該作業回転数に上げる。この間もエンジン負荷検出部４１２は、エンジン３００の負荷を検出し続ける。

図４は、ランマー本体部１１０の回転数（輾圧部２０６の振動数）、およびエンジン３００の負荷を示すグラフである。図４に示すように、エンジン３００がアイドリング状態であるときには、遠心クラッチ２１０が切断されており、エンジン３００の負荷が小さい。一方、エンジン３００を作業回転数に切り替えるときには、エンジン３００の回転数が上昇していき、遠心クラッチ２１０のクラッチインナー２１０ｂがクラッチアウター２１０ａに接触し始めると、偏心クランク軸２１２を回転させるためにエンジン３００の負荷が急激に増加する。その後、ランマー本体部１１０が作業回転数になるとエンジンの負荷は減少してほぼ一定の値となる。

そこで、エンジン負荷検出部４１２は、エンジン３００の負荷が第１閾値ＴＳ１（例えば、キャブレター３１６により検出されるスロットルの開口度が６０度）以上、すなわちエンジン３００が高負荷であるか否かを検出する。そして、駆動制御部４１０は、エンジン負荷検出部４１２によりエンジン３００の負荷が第１閾値ＴＳ１以上であることが検出されると、アキシャルギャップモータ発電体３０２をモータとして機能させる。すなわち、駆動制御部４１０は、バッテリ１１６からアキシャルギャップモータ発電体３０２の第１ステータ３２４のコイル３２４ｂおよび第２ステータ３２６のコイル３２６ｂに電力を供給してロータ３２２を回転させる。

エンジン３００の回転数がさらに上がっていき、遠心クラッチ２１０のクラッチインナー２１０ｂがクラッチアウター２１０ａに完全に接触しきり、偏心クランク軸２１２が出力軸３１２と同じ回転数で回転し始めると、エンジン３００の負荷は減少する。そこで、エンジン負荷検出部４１２は、エンジン３００の負荷が第２閾値ＴＳ２（例えば、キャブレター３１６により検出されるスロットルの開口度が５０度）未満、すなわちエンジン３００が低負荷になったか否かを検出する。そして、駆動制御部４１０は、エンジン負荷検出部４１２によりエンジン３００の負荷が第２閾値ＴＳ２未満であることが検出されると、バッテリ１１６からアキシャルギャップモータ発電体３０２への電力の供給を停止する。

また、駆動制御部４１０は、アキシャルギャップモータ発電体３０２をモータとして機能させ始めてから例えば３秒のパワーアシスト時間が経過した場合にも、バッテリ１１６からアキシャルギャップモータ発電体３０２への電力の供給を停止する。なお、パワーアシスト時間が経過した場合にもアキシャルギャップモータ発電体３０２への電力供給を停止させるのは、通常、アイドリング回転数から作業回転数にエンジン３００の回転数を上昇させる時間が３秒未満であるためである。また、これ以上の時間、アキシャルギャップモータ発電体３０２に電力を供給するためには、バッテリ１１６の蓄電量を多くしなくてはならず、バッテリ１１６が大型化してしまうことにもなるためである。

駆動制御部４１０は、エンジン３００が作業回転数になると、アキシャルギャップモータ発電体３０２を発電体として機能させ、アキシャルギャップモータ発電体３０２で生成される電力をバッテリ１１６に送電して電力を蓄電させる。エンジン負荷検出部４１２は、エンジン３００が作業回転数となりランマー本体部１１０が作業状態にある間も、エンジン３００の負荷を検出し続ける。そして、エンジン負荷検出部４１２が、例えば使用者が輾圧部２０６を押し付けるなどの作業を行うことによりエンジン３００が高負荷となったことを検出すると、駆動制御部４１０は、上述と同様に、アキシャルギャップモータ発電体３０２をモータとして機能させる。

このように、駆動制御部４１０は、エンジン負荷検出部４１２によりエンジン３００が高負荷であることを検出すると、アキシャルギャップモータ発電体３０２をモータとして機能させ、アキシャルギャップモータ発電体３０２により出力軸３１２を回転させることでエンジン３００の負荷を減少させる。すなわち、アキシャルギャップモータ発電体３０２は、エンジン３００が高負荷の際にはパワーアシストを行う。これにより、エンジン３００を作業状態の負荷に応じた出力を持つものにすることができ、かくしてエンジン３００を小型化することができ、操作性を向上することができる。

なお、駆動制御部４１０は、使用者によりエンジン停止スイッチ５０４が操作されて停止信号が入力されると、エンジン３００を停止させる。

（駆動制御処理）
図５は、駆動制御処理の流れを説明したフローチャートである。図６は、エンジン始動処理の流れを説明したフローチャートである。図７は、パワーアシスト処理の流れを説明したフローチャートである。図６および図７に示すエンジン始動処理およびパワーアシスト処理は、図５に示す駆動制御処理のサブルーチンである。図５に示すように、始動信号が入力されてシステムコントローラ１１８が起動すると、ＣＰＵ４００は、駆動制御処理を開始する。

駆動制御処理を開始すると、駆動制御部４１０は、システムを初期化し（ステップＳ１００）、異常信号がオンになっているか否かを判断する（ステップＳ１０２）。そして、駆動制御部４１０は、異常信号がオンになっていると判断した場合（ステップＳ１０２においてＹＥＳ）、異常信号を警告ランプ５０８に出力して点灯させる（ステップＳ１０４）。その後、駆動制御部４１０は、エンジン３００を停止させるエンジン停止処理を実行し（ステップＳ１０６）、ステップＳ１００に処理を移す。

駆動制御部４１０は、異常信号がオフになっていると判断した場合（ステップＳ１０２においてＮＯ）、停止信号がオンになっているか否かを判断する（ステップＳ１０８）。駆動制御部４１０は、停止信号がオンになっていると判断した場合（ステップＳ１０８においてＹＥＳ）、ステップＳ１０６に処理を移す。一方、停止信号がオフになっていると判断した場合（ステップＳ１０８においてＮＯ）、駆動制御部４１０は、エンジン３００が運転中か否かを判断し（ステップＳ１１０）、エンジン３００が運転中であると判断した場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ステップＳ１２０に処理を移す。

駆動制御部４１０は、エンジン３００が運転中でないと判断した場合（ステップＳ１１０においてＮＯ）、使用者によりエンジン始動スイッチ５０２が操作されて始動信号が入力されたか否かを判断し（ステップＳ１１２）、始動信号が入力されていないと判断した場合（ステップＳ１１２においてＮＯ）、ステップＳ１００に処理を移す。

駆動制御部４１０は、始動信号が入力されていると判断した場合（ステップＳ１１２においてＹＥＳ）、スピードコントロールレバー５０６がアイドル位置にあるか否かを判断する（ステップＳ１１４）。駆動制御部４１０は、スピードコントロールレバー５０６がアイドル位置にあると判断した場合（ステップＳ１１４においてＹＥＳ）、バッテリ１１６の蓄電量がエンジン３００を始動させるために充分な電力量であるか否かを判断する（ステップＳ１１６）。

駆動制御部４１０は、スピードコントロールレバー５０６がアイドル位置にないと判断した場合（ステップＳ１１４においてＮＯ）、および、バッテリ１１６の蓄電量がエンジン３００を始動させるために充分な電力量でないと判断した場合（ステップＳ１１６においてＮＯ）、異常信号をオンにし（ステップＳ１１８）、ステップＳ１００に処理を移す。

駆動制御部４１０は、バッテリ１１６の蓄電量がエンジン３００を始動させるために充分な残量であると判断した場合（ステップＳ１１６においてＹＥＳ）、エンジン始動処理を実行し（ステップＳ２００）、ステップＳ１００の処理に移る。エンジン始動処理の詳細については、後述する。

一方、エンジン３００が運転中であると判断した場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、スピードコントロールレバー５０６の位置を確認し（ステップＳ１２０）、スピードコントロールレバー５０６の位置に応じた回転数をエンジン３００の目標回転数に決定する（ステップＳ１２２）。そして、エンジン負荷検出部４１２は、スロットルの開口度に基づいてエンジン３００の負荷を確認する（ステップＳ１２４）。

ステップＳ１２４の結果として、エンジン３００の負荷が第１閾値ＴＳ１以上であるか否か、すなわちエンジン３００が高負荷であるか否かを判断する（ステップＳ１２６）。エンジン３００が高負荷でないと判断した場合（ステップＳ１２６においてＮＯ）、駆動制御部４１０は、アキシャルギャップモータ発電体３０２を発電機として機能させ、アキシャルギャップモータ発電体３０２で生成される電力をバッテリ１１６に送電して電力を蓄電させる充電処理を実行し（ステップＳ１２８）、ステップＳ１００に処理を移す。なお、充電処理は、異常信号および停止信号がオフであり（ステップＳ１０２およびステップＳ１０８においてＮＯ）、エンジン３００が運転中であって高負荷でない場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳ、ステップＳ１２６においてＮＯ）、連続的に行われる。

一方、エンジン３００が高負荷であると判断した場合（ステップＳ１２６においてＹＥＳ）、駆動制御部４１０は、パワーアシスト処理を実行し（ステップＳ３００）、ステップＳ１００の処理に移る。パワーアシスト処理の詳細については、後述する。

（エンジン始動処理）
図６に示すように、エンジン始動処理を開始すると、駆動制御部４１０は、エンジン始動処理のサブルーチンを初期化し（ステップＳ２０２）、アキシャルギャップモータ発電体３０２をモータとして機能させ、ロータ３２２を例えば７００ｒｐｍで回転させる（ステップＳ２０４）。続いて、駆動制御部４１０は、クランキング時間タイマーを始動させ（ステップＳ２０６）、一定時間の経過後（ステップＳ２０８）、クランキング時間タイマーがオーバーフロー（経過）したか否かを判断する（ステップＳ２１０）。

クランキング時間タイマーがオーバーフローしたと判断した場合（ステップＳ２１０においてＹＥＳ）、駆動制御部４１０は、初動不良と判定し（ステップＳ２１２）、アキシャルギャップモータ発電体３０２への電力の供給を終了し（ステップＳ２２０）、エンジン始動処理を終了する。一方、クランキング時間タイマーがオーバーフローしていないと判断した場合（ステップＳ２１０においてＮＯ）、駆動制御部４１０は、ロータ３２２の回転数が５００ｒｐｍ以上であり、ロータ３２２の回転数が正常であるか否かを判断する（ステップＳ２１４）。

ロータ３２２の回転数が正常でないと判断した場合（ステップＳ２１４においてＮＯ）、駆動制御部４１０は、異常信号をオンにし（ステップＳ２１６）、アキシャルギャップモータ発電体３０２への電力の供給を終了し（ステップＳ２２０）、エンジン始動処理を終了する。一方、ロータ３２２の回転数が正常であると判断した場合（ステップＳ２１４においてＹＥＳ）、駆動制御部４１０は、エンジン３００が１０００ｒｐｍで回転しており、エンジン３００が完爆したか否かを判断する（ステップＳ２１８）。

エンジン３００が完爆していないと判断した場合（ステップＳ２１８においてＮＯ）、駆動制御部４１０は、ステップＳ２１０〜ステップＳ２１８を繰り返す。一方、エンジン３００が完爆したと判断した場合（ステップＳ２１８においてＹＥＳ）、駆動制御部４１０は、アキシャルギャップモータ発電体３０２への電力の供給を終了し（ステップＳ２２０）、エンジン始動処理を終了する。

（パワーアシスト処理）
図７に示すように、パワーアシスト処理を開始すると、駆動制御部４１０は、パワーアシスト処理のサブルーチンを初期化し（ステップＳ３０２）、アキシャルギャップモータ発電体３０２をモータとして機能させ、ロータ３２２を回転させる（ステップＳ３０４）。続いて、駆動制御部４１０は、アシスト時間タイマーを始動させ（ステップＳ３０６）、アシスト時間タイマーがオーバーフロー（経過）したか否かを判断する（ステップＳ３０８）。

アシスト時間タイマーがオーバーフローしたと判断した場合（ステップＳ３０８においてＹＥＳ）、駆動制御部４１０は、ステップＳ３１８の処理に移る。一方、アシスト時間タイマーがオーバーフローしていないと判断した場合（ステップＳ３０８においてＮＯ）、駆動制御部４１０は、スピードコントロールレバー５０６の位置を再確認する（ステップＳ３１０）。そして駆動制御部４１０は、スピードコントロールレバー５０６の位置に応じてエンジン３００の目標回転数を再決定し、エンジン３００の回転数を目標回転数となるように回転させる（ステップＳ３１２）。

その後、エンジン負荷検出部４１２は、エンジン３００の負荷を確認し（ステップＳ３１４）、エンジンの負荷が第２閾値ＴＳ２未満であるか否か、すなわちエンジン３００の負荷が低負荷であるか否かを判断する（ステップＳ３１６）。エンジン３００の負荷が低負荷でないと判断した場合（ステップＳ３１６においてＮＯ）、駆動制御部４１０およびエンジン負荷検出部４１２は、ステップＳ３０８〜ステップＳ３１６を繰り返す。

一方、アシスト時間タイマーがオーバーフローしたと判断した場合（ステップＳ３０８においてＹＥＳ）、および、エンジン３００の負荷が低負荷であると判断した場合（ステップＳ３１６においてＹＥＳ）、駆動制御部４１０は、アキシャルギャップモータ発電体３０２への電力の供給を終了し（ステップＳ３１８）、パワーアシスト処理を終了する。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、上述の実施形態においては、エンジン３００としてガソリンエンジンを適応するようにしたが、ディーゼルエンジンを適応してもよい。この場合、ディーゼルエンジンには、燃料噴射停止用のアクチュエータ、および燃料の噴射量を調整するラックの位置を検出するラック位置検出部が設けられ、エンジン負荷検出部４１２は、ラック位置検出部により検出されるラック位置に基づいて、エンジンの負荷を検出するようにすればよい。

また、上述の実施形態においては、駆動制御処理を実行する際に、エンジン始動処理およびパワーアシスト処理を実行するようにしたが、エンジン始動処理およびパワーアシスト処理の一方のみを実行するようにしてもよい。

本発明は、タンピングランマー、およびタンピングランマー用エンジンユニットに利用できる。

１００ …タンピングランマー
１１０ …ランマー本体部
１１２ …エンジンユニット
１１６ …バッテリ
３００ …エンジン
３０２ …アキシャルギャップモータ発電体
３２２ …ロータ
３２４ …第１ステータ
３２６ …第２ステータ
４１０ …駆動制御部
４１２ …エンジン負荷検出部

Claims (8)

1. エンジンと、
   前記エンジンの出力軸から出力される動力により往復移動する輾圧部を有するランマー本体部と、
   前記エンジンおよび前記ランマー本体部の間で前記出力軸に接続され、外部から電力が供給されることで前記出力軸を回転させ、または、前記エンジンによる前記出力軸の回転に応じて発電するアキシャルギャップモータ発電体と、を備えることを特徴とするタンピングランマー。
2. 前記アキシャルギャップモータ発電体で発電された電力を蓄電するバッテリをさらに備え、
   前記アキシャルギャップモータ発電体は、前記バッテリに蓄電された電力で前記出力軸を回転させることによって前記エンジンを始動させることを特徴とする請求項１に記載のタンピングランマー。
3. 使用者が把持するハンドルと、
   前記ハンドルと前記輾圧部との間に配置され、前記ハンドルへの前記輾圧部の振動を抑制する防振部とをさらに備え、
   前記バッテリは、前記ハンドルに固定されることを特徴とする請求項２に記載のタンピングランマー。
4. 前記エンジンの負荷を検出するエンジン負荷検出部と、
   前記エンジン負荷検出部により検出される前記エンジンの負荷に基づいて、前記アキシャルギャップモータ発電体を制御し、発電、または、前記出力軸を回転させる駆動制御部とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタンピングランマー。
5. 前記駆動制御部は、前記エンジン負荷検出部で検出された前記エンジンの負荷が所定の閾値以上の場合、前記アキシャルギャップモータ発電体に前記出力軸を回転させ、該閾値未満の場合、前記アキシャルギャップモータ発電体を発電させることを特徴とする請求項４に記載のタンピングランマー。
6. 前記輾圧部は、前記エンジンの前記出力軸にクラッチを介して接続され、
   前記駆動制御部は、
   前記エンジンの始動後、前記クラッチを介して前記輾圧部が前記出力軸に接続される際の前記エンジンの負荷が所定の閾値以上であることが前記エンジン負荷検出部により検出されると、前記アキシャルギャップモータ発電体に前記出力軸を回転させることを特徴とする請求項４または５に記載のタンピングランマー。
7. 前記アキシャルギャップモータ発電体は、
   前記出力軸に固定され該出力軸と一体となって回転し、該出力軸と直交する対向面に、該出力軸の回転方向に沿って磁化方向が交互に逆向きとなるように複数の磁性体が配置されたロータと、
   前記ロータの対向面に対して軸方向に所定間隔離間して配置され、前記ロータに配置された前記磁性体と対向する前記回転方向に沿った位置に複数のコイルが配置されたステータとを備え、
   前記エンジンは、前記出力軸が前記輾圧部の往復移動する移動方向に対して直交する方向に配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のタンピングランマー。
8. タンピングランマーに用いられるエンジンユニットであって、
   出力軸から出力される動力により輾圧部を往復移動させるエンジンと、
   前記エンジンおよび前記輾圧部を有するランマー本体部の間であって前記出力軸に接続され、電力が供給されることで前記出力軸を回転させ、または、前記出力軸の回転に応じて発電するアキシャルギャップモータ発電体と、を備えることを特徴とするタンピングランマー用エンジンユニット。

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