JPS63147012A - 内燃式ピストン駆動装置の掃気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ガスの燃焼によるエネルギーを利用した打込
機などの内燃式ピストン駆動装置のガスの掃気装置に関
するものである。

〔発明の背景〕

ガスの燃焼を利用した打込機については、米国特許４４
０３７２２号がある。この打込機の燃焼後のガスの掃気
について第４図により説明する。ピストン６９の上部に
ある燃焼室６６は、射出ロアロの先端に具備されている
ブツシュレバ７９が図の様に下死点にある時プッシェレ
バ７９と一体で連動するスリーブ７も下死点にあシ、ハ
ウジング６２の上部側面に設けられた給気口８５を介し
て大気と連通してあシ、且つ燃焼室６６の下部はハウジ
ング６１のほぼ中央外周に設けられた排気口６８を介し
て大気と連通している。一方、燃焼室６６内には燃焼後
のガスを大気に排出し、新しい空気を燃焼室６６へ吸込
むための電動機に取付けられたファン８６があシ、上述
の如き第４図の状態にスリーブｉがある時、ファン８６
が回転する事により燃焼室６６内の空気は大気と入換光
られる。本構造では、燃焼室内の換気（掃気）は十分に
行なわれるが、燃焼室６６内に７アン８６が露出してい
るためガスの燃焼・爆発の繰返しによりフアン及び電動
機が破損する欠点があった。また、ファンを回転させる
ため図示していない電池を本機に搭載する必要があり、
工具のｖセ：が増し操作性が悪かった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来の欠点をなくし、この種
の内燃式ピストン駆動装置の掃気部の耐久性を向上し、
併せて、駆動装置本体を軽量化し、操作性の向上をはか
るものである。

〔発明の概要〕

本発明は、シリンダ外周などに蓄圧室を設け、ピストン
が下降した時、ピストン下室の空気を圧縮し、この大気
より高い圧力の空気を適宜燃焼室へ放出する事により、
燃焼室内の気体が掃気できる点に着目した。燃焼室を形
成して且つ大気と開閉する排気用ピストン、駆動用ピス
トンにより逆止弁を介して、ピストン下室の気体を蓄圧
する蓄圧室と、駆動用ピストンの位置を検出し、通路の
開閉を制御する機構の関係を工夫しまたものである。

〔発明の実施例〕

本発明に係る燃焼式ピストン駆動装置の一実施例として
、釘打機の図面について、第１図、第２図を用いて説明
する。

第１図において、１は開口部を有するハウジング、２は
ハウジングの開口部側に固定されたシリンダ、３はシリ
ンダ内部を摺動可能なピストンで、ハウジング２とピス
トン３により制限される空間が燃焼室４である。

５は、シリンダ４の燃焼室の反対側に固定したガイド、
６はシリンダのガイド側に装置するダンバー、ガイド５
の内部には、ピストン３に固着したロッド７が釘８を打
つように摺動するロッド通路９がある。ガイド５のシリ
ンダ側の壁面は、通路９を除き閉じている。ガイド５側
部には、図中には示していない一連の釘を、ロッド通路
９に挿入する、釘の送〕機構工０がある。ガイドのシリ
ンダ側の反対の釘の打ち込み方向の出口の周辺には、ば
ね４４により、打ち込み方向に押されるブツシュレバー
１１がある。１２は、ガイド５側部の点１３を中心に回
転するロッドレバーである。

１４Ｕロツドレバー１２とブツシュレバー１工と関連し
て動くクランクである。

１５は、燃焼室への第４通路２３と、シリンダの燃焼室
側の上死点と下死点の間に位置する開口部への第５通路
２４、大気への第６通路２７を持つ制御シリンダーで、
その燃焼室側の断面積は第５通路への開口付近の断面積
より小さい。１９は制御シリンダ１５の内部を摺動する
制御パルプ、２２はシリンダ２より大気へ通じる第３通
路、２１は制御パルプ１９と一体で、第３通路２２を開
閉するシャッタ一部である。

ハウジング１の内部には、燃焼室４へ通じる第１ｍ通路
１６、第２ａ通路１８と、大気中へ通じる第２ｂ通路２
０ｅ持つ、換気シリンダ２５がある。２６はクランク１
４と一体となシ、換気シリンダ２５に滑って摺動する換
気バルブである。

１７はピストンの下死点よυガイド側にある開口部と換
気シリンダと換気シリンダ２５を結ぶ第１ｂ通路２８は
第１ｂ通路の一部の蓄圧室、２９は第１ｂ通路１７より
シリンダ２への空気の逆流を阻止する逆止弁である。

３０はシリンダ２の燃焼室側の出口の付近において、他
のメインシリンダよル断面積の大きいシリンダの停止部
、３１はメインピストンの摺動部に装着されたＯリング
である。

ハウジング１にはプＵパンやブタン等の燃料ガスを注入
する燃料注入器３２、圧電素子等を利用したスパーク電
圧発生器で発生する高電圧で火花を発生させ、燃料の混
合気に着火する着火制御装置３３があ〕、燃焼室の両端
部付近からは、第７通路３４、第８通路３５がある。３
６は第７通路３４と、第８通路を結ぶ循環路である。第
１０通路３４には燃料注入器３２に通じ燃料を噴出する
ノズル３７、ノズルの周囲に隙間を設けた混合管３８を
有する。

燃焼室４の内部には、燃料混合気が通過し、着火後の火
炎が伝播する隙間４３がほぼ全面に散在する格子４０ａ
〜４０ｄを着火制御装置３３側からシリンダ２側にかけ
て数段布する。

作動前の平常時において、ピストン３は停止部３０に位
置する。ブツシュレバー１１は打チ込ミ方向に位置し、
ロッドレバーエ２の先端部はロッドばね４２の弾性力に
より、ガイド４のロッド通路９の内部までつき出ておシ
、クランク１４はロッドレバー１２により発射方向側に
位置し、換気パルプ２６は第１ａ通路１６第１ｂ通路１
８の換気シリンダ２５への出口をそれぞれ開いている。

制御パルプ１９は、シャッタ部２１において、第３通路
２２ｆｔ−開いている。

次にとの釘打機の作動を、第２図を使い説明する。運転
者は、運転するための準備が完了したらガイド５の先端
のブツシュレバー１１’ｋ、釘を打ち込む目標の被加工
物４２に押しあて、本、釘打装置の操作を開始する。プ
ツシスレパー１１はクランク１４を燃焼室側に押し上げ
、ロッドレバー１２の先端をロッド通路９の外側まで回
転させる。

また、クランク１４により、換気バルブ２６が上方に摺
動し、換気シリンダ２５の第１ａ通路１６、第２１通路
１８の出口が、それぞれ閉じられる。

燃料を燃料注入器３２からノズル３７を通し注入すると
、ノズル３７から出る燃料の噴流によって第７通路３４
の空気が燃焼室４ａ方向に流れ混合管３８を通過する間
に空気と燃料の混合気と々って燃焼室４に入る。第７通
路３４の空気の流れにより燃焼室４ｄの空気が第８通路
３５と循環路３６と第７通路３４を経て燃焼室４ａに入
って燃料混合気とな）、各格子４０１Ｌ〜４０ｄの隙間
を通過して燃焼室全体に燃料混合気が充満する。この状
態で着火制御装置３３により燃料混合気に着火する。燃
焼室４ａ内での燃焼により、燃焼ガスは膨張し、まだ燃
焼していない未燃焼ガスが押されて各格子４０ａ〜４０
ｄの隙間４０を通シ、燃焼室４ａの未燃焼ガスは燃焼室
４ｂに流入し、燃焼室４ｂの未燃焼ガスは燃焼室４ｃに
流入し、未燃焼ガスは次々にピストン３の方向に流れる
。この時、隙間４３を通過した未燃焼ガスは、格子４０
が流れに対し障害物となシ格子４０ａの下流に渦を発生
し乱流となる。燃焼室４ａにおける火炎は層流予混合火
炎で燃焼速度が遅いが、火炎が伝播し格子４０ａの隙間
４３を通過すると、乱流により燃焼室４ｂＫおける火炎
は乱流予混合火炎となシ、燃焼速度が速くなる。燃焼速
度の増加により、燃焼室４ｂから燃焼室４ｃに流入する
未燃焼ガスの流速が上昇することにより、格子４０ｂの
下流に発生する渦が更に強くなシ強い乱流となる。この
強い乱流により火炎が燃焼室４ｃＫ伝播すると燃焼速度
が更に速くなる。このように、火炎が格子を通過する度
に、加速度的に燃焼速度が上昇し、ハウジング内部の圧
力が上昇し、高圧となる。

ここで、第４通路２３により、制御バルブ１９は、燃焼
室側の圧力が大きくなシガイド側に摺動し、第３通路２
２のシャッタ部２１を閉じ、シリンダ内の圧力の低下を
防ぐ。また、燃焼室の高圧により、ピストン３は０リン
グ３１の弾性力に抗してピストン停止部３０からガイド
４の方向に押し出され駆動行程に入り、第２図のように
木材等の被加工物４２に釘８を打ち込み始める。

との時、ロッドレバー１２の先端は、第２図に示すよう
に、ロッド通路９の外側に位置し、ロッド７により直接
打撃を受けることを免かれる。

シリンダ２に最も近い格子４０ｄの作用によりピストン
３とシリンダ２と格子４０ｄで囲まれた燃焼室に強い乱
流が発生、し火炎が伝播すると更に燃焼速度が上昇し、
圧力が上昇しピストンを駆動させ、釘８の面積の大きな
頭部を打ち込むのに必要な強い力がロッド７に作用する
。シリンダ２とガイド５で制限されるピストン下室の空
気は、ピストン３で圧縮され逆止弁２９、第３通路１７
を通シ蓄圧室２８へ押し出され、高圧の空気源となる。

次に、ピストン３がシリンダ２の第５通路２４の出口付
近にさしかかると、制御シリンダ１５の第４通路２３側
と第５通路２４側が両側とも高圧にな）、制御パルプ１
９の上下の面積の差により、制御パルプ２６は燃焼室側
に摺動し、第３通路２２のシャッタ部２１を開き、ピス
トンが第３通路２２の開口部よりガイド５側にある時、
燃焼室内の膨張した高温高圧の気体を大気中に放出する
。

ピストン３はシリンダのガイド側の下死点において、ダ
ンパ６に衝突し、釘８の打ち込みを完了する。その衝突
の反動により、ブツシュレバー１１は被加工物４２より
はなれ、クランク１４′ｆ！：ロッド通路９の方向に、
わずかに戻し、ロッドばね４１によりロラドレバ−１２
の先端をロッド通路９にあるロッド７に押し当てる。こ
の時クランク１４と一体の換気パルプ２６は、換気シリ
ンダ２５の第１ａ通路１６、第２ａ通路１８の開口をそ
れぞれ閉じ続ける。

その後、燃焼室内の気体の温度は急速に低下し、燃焼室
内は真空になシ、ピストン３がダンパ６の弾性力とピス
トン３よりガイド側のシリンダの気体の圧縮力により押
し上げられ、第３通路２２のシリンダ側の出口より格子
側に移動すると、ピストン３の格子４０側は真空で、ピ
ストン３のガイド側は第３通路２２により大気圧に保た
れ、その差圧によりピストン３はピストン停止部３０″
！で戻シ、最も、ガイド側に近い格子４０ｄに蟲た９、
停止しＯリング３１０弾性力により保持され初期の位置
に戻る。

また、ロッドレバー１２はロッド７の燃焼室方向への通
過により、ロッドばね４１の弾性力で反時計回夛に回転
し、その先端をロッド通路８の平常時の位置に復帰させ
、クランク１４を打ち込み方向側に引き戻し、換気パル
プ２６をガイド側に摺動させ、第１ａ通路１６、第２ａ
通路１８を開き、蓄圧室２８の高圧の空気を第１ｂ通路
１７を通し燃焼室４に送り、燃焼室４の内部の燃焼後の
ガスを第２ａ通路１８、第２ｂ通路２０を通じ大気中に
排出し、掃気は完了する。運転準備完了の検出後燃焼室
を閉じる方法は、実施例ではブツシュレバーが被加工物
に押し当られた時に、ブツシュレバーと一体のクランク
の連動を用いているが、第１変形例としてクランクの変
わシに、ブツシュレバー２の移動を感知するように、ガ
イドの側部に装着された光センサや磁気センサーから発
せられる電気信号により制御される電磁弁で、第１通路
と第２通路の開閉を制御したものを上げる。

第２の変形例として、請求の範囲で述べたピストンの戻
シ行程におけるピストンの上死点付近への戻シの検出と
、その後第１通路と第２通路の開く制御方法は、第１の
変形例と同様に光ファイバーと電磁弁を応用した検出と
開閉制御に置き換えることもできる。

第３の変形例として戻シ行程において、ピストン３が上
死点近傍を通過する時、第１通路と第２通路を開く方法
に関し、実施例で使用したロッドレバー１２０ツドばね
４１を使用しない変形例を、第３図を用い、その構造を
説明する。

４６は、実施例におけるブツシュレバ−１１とクランク
１４が一体とな〕固着されたブツシュレバーでシリンダ
２の半径方向に貫通するプツシニレパー開口部４７があ
る。４８は内部に遅延パルプ４９が摺動し一端はシリン
ダ２に通じ、一端は大気に通じる通路を持つ遅延シリン
ダである。

４５は遅延シリンダ４８よりシリンダ２への空気の逆流
を防ぐ逆止弁、５０は遅延パルプ４９に固着し、遅延シ
リンダ４８の大気への通路に沿って摺動する遅延ロッド
、５１は、遅延シリンダ４８の内部の遅延ロッド５０の
周囲に装着される遅延ばね、５２は、開口部が遅延パル
プ４９の摺動部と逆止弁４５の間に有シ、遅延シリンダ
４８と大気を通じる。ニードルパルプである。

次に作動であるが、実施例と同様にプツシニレパ−４６
を被加工物４２に押し当て、第１ｍ通路１６、第２８通
路の燃焼室３の開口部を閉じて、操作は開始される。こ
の時、プツシ為レバー開口部４７は、遅延ロッド４９の
摺動する通路の延長上にある。

着火後、圧縮行程に移りシリンダ２より、高圧の気体が
遅延シリンダ４８に入シ、逆止弁により蓄圧され、遅延
ばね５１を圧縮して、遅延パルプと一体の遅延ロード５
０を押し出し、遅延ロッド５０の先端をプツシニレパ−
４６の開口部に入れる。

その後、ピストンの戻シ行程に移シ、ピストン３はピス
トン停止部３０に戻る。この間、遅延シリンダ内部の高
圧の気体はニードルパルプを介し除々に放出され、ニー
ドルパルプによって調節される所定の時間の経過後、遅
延シリンダ４８の圧力が低下し、高圧によル押されてい
た遅延パルプは、遅延はねの復元力により平常時の位置
に戻るまで摺動し、遅延ロードの先端部はプツシ為レバ
ー４６の開口部から抜は出る。その後、打ち込みの反動
とばね４４の復元力により、プツシニレパーが制御パル
プをガイド側に摺動し、第１ａ通路第２ａ通路をそれぞ
れ開き掃気管完了する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃焼室の掃気を圧縮空気を押し込む事
により行なうようにしたので、掃気部の耐久性を向上す
る事ができる。

また、掃気の動力源を重量の重い電池によらないため、
本体の総重量が軽く、特に横向き、上向きでの釘打ち作
業の操作性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるピストン駆動装置の実施例を示
す縦断側面図である。第２図は各部の動作した状態を示
す縦断側面図である。第３図は、第３の変形例を示す本
体の縦断側面図である。第４図は従来技術を示す縦断側
面図である。 図において、工はハウジング、２はシリンダ、３はピス
トン、４は燃焼室、５はガイド、８は釘、２８は蓄圧室
、２９は逆止弁である。 特許出願人の名称　　　　日立工機株式会社才ｌ記 す２（２） 才′３図 手続補正書（方式） ％式％ １　事件の表示　　　　昭和６１年特許願第２９０９４
４号２　発明の名称　　　　内燃式ピストン駆動装置の
掃気装置３　補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 住　所　　　　　東京都千代田区大手町二丁目６ｔｉ２
号５　補正の対象 図面 ６　補正の内容

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 開口部を持つハウジングと、該ハウジングの開口部に隣
   接するシリンダ内部を摺動するピストンにより、区画制
   限される燃焼室を有し、該燃焼室内部に燃料を充填、着
   火させ、膨張した燃焼ガスにより、前記ピストンを駆動
   する内燃式ピストン駆動装置において、前記ピストンは
   平常時は、燃焼室側の上死点付近に位置し、前記ピスト
   ンの下死点より下側に位置する開口部と燃焼室を結ぶ第
   １通路と、該第１通路の一部で空気源を蓄える蓄圧室と
   、前記燃焼室より大気へ通じる第２通路を有し、前記内
   燃式ピストン駆動装置が運転する準備を完了したことを
   検出し、前記第１通路と第２通路の出口をそれぞれ閉じ
   る開閉制御装置を有し、、燃料に着火後、前記ピストン
   の圧縮行程を開始し、前記シリンダの上死点と下死点の
   間にある開口部より大気に通じる第３通路を閉じ、前記
   ピストンが充分に加速した後、第３通路を開き、前記燃
   焼室内部の高温高圧の燃焼ガスを第３通路より大気に放
   出する第２の開閉装置を有し、ピストンの圧縮行程で、
   前記シリンダのピストン下室側の空気を第１通路より前
   記蓄圧室に押し出し、該蓄圧室より前記シリンダへの空
   気の逆流を防止する逆止弁を有し、前記蓄圧室に高圧の
   空気を蓄積し、その後、前記ピストンが戻り行程に入り
   、３通路を通過後、前記ピストンの下室は第３通路によ
   り、大気圧を保つように空気が入り、前記ピストンが上
   死点近傍に戻った後に、前記第１通路と第２通路をそれ
   ぞれ開き、前記蓄圧室の高圧の空気を第１通路より前記
   燃焼室に送り、燃焼ガスを第２通路より大気中に排出す
   ることを特徴とする内燃式ピストン駆動装置の掃気装置
   。