(57)【要約】【課題】４サイクルエンジンを動力源とする手持ち式エンジン作業機の小型化、軽量化、低コスト化の少なくとも１つを実現する。【解決手段】クランク軸の回転に連動して吸気弁および排気弁が開閉されるエンジンを動力源とする刈込機であって、クランク軸の回転速度を１／２に減速させる減速機構を有する。前記減速機構は、クランク軸に設けられた小径ギヤと、カム軸に設けられ、小径ギヤと噛み合う大径ギヤとを含み、吸気弁，排気弁およびブレードがこれらに共通である前記減速機構から出力される駆動力によって駆動される。【選択図】図５
2014185631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸の回転に連動して吸気弁および排気弁が開閉される４サイクルエンジンを動力源とする手持ち式エンジン作業機であって、
前記４サイクルエンジンのクランク軸の回転速度を１／２に減速させる減速機構を有し、前記吸気弁、前記排気弁および作業具がこれらに共通である前記減速機構から出力される駆動力によって駆動される、手持ち式エンジン作業機。
【請求項２】
前記吸気弁および前記排気弁を開閉させるカムを備え、前記減速機構を介して前記クランク軸に接続されるカム軸と、
前記カム軸を入力軸とするクラッチであって、前記カム軸の回転力が前記作業具に伝達される締結状態と前記カム軸の回転力が前記作業具に伝達されない解放状態とに切り替わるクラッチと、を有する、請求項１に記載の手持ち式エンジン作業機。
【請求項３】
前記クラッチは、前記カム軸に固定される入力部および前記作業具に接続される出力部を有し、
前記入力部から前記出力部へ回転力が伝達される前記締結状態と回転力が伝達されない前記解放状態とに切り替わる、請求項２に記載の手持ち式エンジン作業機。
【請求項４】
前記減速機構は、前記クランク軸に設けられた小径ギヤと、前記カム軸に設けられ、前記小径ギヤと噛み合う大径ギヤと、を含む、請求項２または３に記載の手持ち式エンジン作業機。
【請求項５】
前記減速機構は、前記クランク軸に設けられた小径プーリと、前記カム軸に設けられた大径プーリと、前記小径プーリと前記大径プーリとに掛け回された動力伝達部材と、を含む、請求項２または３に記載の手持ち式エンジン作業機。
【請求項６】
前記クラッチの前記出力部の回転運動を前記作業具の直線往復運動に変換する動力変換機構を有する、請求項３〜５のいずれか一項に記載の手持ち式エンジン作業機。
【請求項７】
前記作業具が前記クラッチの前記出力部に一体回転可能に取り付けられている、請求項３〜５のいずれか一項に記載の手持ち式エンジン作業機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを動力源とする手持ち式の作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
刈払機，チェーンソ，刈込機，カッタなどの手持ち式エンジン作業機には、作業者の負担を軽減するために、小型化および軽量化が求められる。そのため、手持ち式エンジン作業機の動力源には、４サイクルエンジンに比べて部品点数が少なく、小型かつ軽量な２サイクルエンジンが主に採用されてきた。
【０００３】
一方、２サイクルエンジンは、４サイクルエンジンに比べて有害物質の排出量が多く、燃料消費率も高い。そこで、２サイクルエンジンに比べて環境負荷が小さい４サイクルエンジンが手持ち式エンジン作業機の動力源として採用されることが多くなっている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１２９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、４サイクルエンジンには、吸気弁や排気弁及びこれら弁を駆動するための駆動機構が必要となる。したがって、手持ち式エンジン作業機の動力源に４サイクルエンジンを採用すると、作業機の重量が増加するとともにコストが増大する。
【０００６】
本発明の目的は、４サイクルエンジンを動力源とする手持ち式エンジン作業機の小型化、軽量化、低コスト化の少なくとも１つを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の手持ち式エンジン作業機は、クランク軸の回転に連動して吸気弁および排気弁が開閉される４サイクルエンジンを動力源とする手持ち式エンジン作業機であって、前記４サイクルエンジンのクランク軸の回転速度を１／２に減速させる減速機構を有し、前記吸気弁、前記排気弁および作業具がこれらに共通である前記減速機構から出力される駆動力によって駆動される。
【０００８】
本発明の一態様では、前記吸気弁および前記排気弁を開閉させるカムを備え、前記減速機構を介して前記クランク軸に接続されるカム軸と、前記カム軸を入力軸とするクラッチであって、前記カム軸の回転力が前記作業具に伝達される締結状態と前記カム軸の回転力が前記作業具に伝達されない解放状態とに切り替わるクラッチと、が設けられる。
【０００９】
本発明の他の態様では、前記クラッチは、前記カム軸に固定される入力部および前記作業具に接続される出力部を有し、前記入力部から前記出力部へ回転力が伝達される前記締結状態と回転力が伝達されない前記解放状態とに切り替わる。
【００１０】
本発明の他の態様では、前記減速機構は、前記クランク軸に設けられた小径ギヤと、前記カム軸に設けられ、前記小径ギヤと噛み合う大径ギヤと、を含む。
【００１１】
本発明の他の態様では、前記減速機構は、前記クランク軸に設けられた小径プーリと、前記カム軸に設けられた大径プーリと、前記小径プーリと前記大径プーリとに掛け回された動力伝達部材と、を含む。
【００１２】
本発明の他の態様では、前記クラッチの前記出力部の回転運動を前記作業具の直線往復運動に変換する動力変換機構が設けられる。
【００１３】
本発明の他の態様では、前記作業具が前記クラッチの前記出力部に一体回転可能に取り付けられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、４サイクルエンジンを動力源とする手持ち式エンジン作業機の小型化、軽量化、低コスト化の少なくとも１つが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明が適用された刈込機の斜視図である。
【図２】図１に示されるブレードアッセンブリの分解斜視図である。
【図３】エンジンの構造を示す断面図である。
【図４】図１に示される刈込機の構造を示す断面図である。
【図５】エンジンおよびクラッチの構造を示す断面図である。
【図６】本発明が適用されたエンジンカッタの構造を示す模式図である。
【図７】本発明が適用されたエンジンカッタの構造を示す他の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。図１に示される手持ち式エンジン作業機１は、植え込みや生垣の枝葉の剪定作業などに用いられる刈込機である。なお、図１に示される刈込機１Ａは“ヘッジトリマ”と呼ばれることもある。
【００１７】
図示されている刈込機１Ａは、ケーシング２と、ケーシング２の背面から後方へ延びるメインハンドル３と、ケーシング２の前面から斜め上方へ延びるサブハンドル４と、ケーシング２の前面から前方へ突出するブレードアッセンブリ５と、を有する。刈込機１Ａを使用する作業者は、一方の手でメインハンドル３を把持し、他方の手でサブハンドル４を把持して刈込機１Ａを保持する。
【００１８】
ケーシング２は、エンジンカバー２ａおよびマフラカバー２ｂを含んでおり、エンジンカバー２ａとメインハンドル３との間には、燃料タンク６が一体的に設けられている。メインハンドル３にはスロットルレバー７および複数のスイッチ８が設けられている。複数のスイッチ８の１つは点火プラグのＯＮ／ＯＦＦスイッチであり、他の１つはハンドルの回転解除スイッチである。サブハンドル４の近傍には、ブレードアッセンブリ５により刈り取られた枝葉がサブハンドル４を把持している作業者の手や腕に当たることを防止するための保護プレート９が設けられている。
【００１９】
図２に示されるように、ブレードアッセンブリ５は、ブラケット１０，ガイドバー１１および作業具としてのブレード１２，１３を含む。ブラケット１０およびガイドバー１１はケーシング２（図１）に固定される。一方、ブレード１２，１３は、互いに重ね合わされた状態で、ガイドバー１１の案内に従って往復動可能に支持される。具体的には、ブラケット１０およびガイドバー１１を貫通する不図示の連結ピンがそれぞれのブレード１２，１３に設けられている長穴１４に挿入される。
【００２０】
それぞれのブレード１２，１３の一端には係合穴１５を備えた基端部１２ａ，１３ａが一体に形成されており、重なり合う基端部１２ａ，１３ａの間にギヤ１６が挟まれる。ギヤ１６の両面には、ギヤ１６の回転中心に対する位相が互いに１８０度異なる第１カム１６ａおよび第２カム１６ｂがそれぞれ設けられている。そこで、以下の説明ではギヤ１６を“カムギヤ１６”と呼ぶ。カムギヤ１６の表面に設けられている第１カム１６ａはブレード１２の基端部１２ａに形成されている係合穴１５の内側に配置され、カムギヤ１６の裏面に設けられている第２カム１６ｂはブレード１３の基端部１３ａに形成されている係合穴１５の内側に配置され、カムギヤ１６が回転するとブレード１２，１３が直線往復運動する。さらに、第１カム１６ａと第２カム１６ｂとはカムギヤ１６の回転中心に対する位相が互いに１８０度異なるので、ブレード１２，１３は互いに逆方向に直線運動する。すなわち、ブレード１２が図１に示されるケーシング２から離間する方向に前進移動するとき、ブレード１３はケーシング２に近接する方向に後退移動する。また、ブレード１２がケーシング２に近接する方向に後退移動するとき、ブレード１３はケーシング２から離間する方向に前進移動する。
【００２１】
図３に示されるように、ケーシング２内には、上記のようにブレード１２，１３（図２）を駆動する動力源である４サイクルエンジン（以下“エンジン２０”と呼ぶ。）が収容されている。エンジン２０はシリンダ２１およびクランクケース２２を備えており、シリンダ２１内にはピストン２３が往復動可能に収容され、クランクケース２２内にはクランク軸２４が回転自在に収容されている。ピストン２３とクランク軸２４とはコンロッド２５を介して連結されており、ピストン２３が往復動するとクランク軸２４が回転する。
【００２２】
図４，図５に示されるように、エンジン２０は、ピストン２３（図３）がブレードアッセンブリ５（図１）の長手方向に往復動する向きでケーシング２内に収容されている。換言すれば、エンジン２０は、クランク軸２４（図３）がブレードアッセンブリ５（図１）の長手方向と直交する向きでケーシング２内に収容されている。
【００２３】
図３に示されるように、クランクケース２２内には、クランク軸２４に隣接してクランク軸２４と平行にカム軸３０が設けられている。カム軸３０には、クランク軸２４に固定されている小径ギヤ２４ａよりも径が大きく、かつ、小径ギヤ２４ａと常に噛み合う大径ギヤ３０ａが固定されている。すなわち、クランク軸２４とカム軸３０とは、小径ギヤ２４ａと大径ギヤ３０ａから構成される減速機構を介して接続されている。したがって、クランク軸２４が回転すると、その回転が減速されてカム軸３０に伝達される。大径ギヤ３０ａの歯数は小径ギヤ２４ａの歯数の２倍であり、クランク軸２４の回転速度は減速機構によって１／２に減速される。換言すれば、クランク軸２４が２回転すると、カム軸３０が１回転する。
【００２４】
図５に示されるように、カム軸３０にはカム３１，３２が設けられている。また、図３に示されるシリンダ２１には不図示の吸気ポートおよび排気ポートが設けられており、吸気ポートには吸気弁３３が設けられ、排気ポートには排気弁（不図示）が設けられている。図３，図５に示されるように、吸気弁３３とカム３１との間には、タペット３４，プッシュロッド３５およびロッカーアーム３６などが設けられている。図５に示されるカム軸３０の回転に伴ってカム３１が回転すると、タペット３４を介してプッシュロッド３５が軸線方向に押される。すなわち、図５に示されているプッシュロッド３５は紙面右側から左側へ押される。また、図３に示されているプッシュロッド３５は紙面下方から上方へ押される。すなわち、プッシュロッド３５が押し上げられる。図３に示されているプッシュロッド３５が押し上げられると、ロッカーアーム３６の一端が押し上げられ、他端が押し下げられる。すると、押し下げられたロッカーアーム３６の端部によって吸気弁３３がバルブスプリング３３ａの付勢に抗して押し下げられ、不図示の吸気ポートが開かれる。その後、カム軸３０の回転に伴ってカム３１（図５）がさらに回転すると、プッシュロッド３５の押し上げが解除されるので、スプリングの付勢によって吸気弁３３が押し上げられ、吸気ポートが閉じられる。このように、吸気弁３３は、減速機構を介してクランク軸２４に接続されているカム軸３０の回転に伴って開閉される。すなわち、吸気弁３３はクランク軸２４の回転に連動して開閉される。
【００２５】
また、図５に示されるように、排気弁（不図示）とカム３２との間にも、タペット３４，プッシュロッド３５およびロッカーアーム（不図示）がそれぞれ設けられている。よって、排気弁は、図３に示される吸気弁３３と同様に開閉される。すなわち、排気弁もクランク軸２４の回転に連動して開閉される。
【００２６】
図４に示されるように、カム軸３０とブレードアッセンブリ５との間にはクラッチ４０が設けられている。図５に示されるように、クラッチ４０は、カム軸３０の一端に固定された入力部としてのクラッチ本体４１と、クラッチ本体４１にクラッチスプリング４２を介して接続されたクラッチシュー４３と、クラッチシュー４３の周囲に設けられた出力部としてのクラッチドラム４４とを有し、クラッチドラム４４には出力軸４５が一体に設けられている。すなわち、カム軸３０はクラッチ４０の入力軸でもある。換言すれば、カム軸３０はクラッチ４０に直結されている。
【００２７】
カム軸３０の回転数、すなわち、クラッチ本体４１の回転数が所定の回転数以下のときには、クラッチシュー４３とクラッチドラム４４とは非接触である。すなわち、カム軸３０の回転力はクラッチドラム４４に伝達されず、出力軸４５は回転しない。一方、カム軸３０の回転数、すなわち、クラッチ本体４１の回転数が所定の回転数を超えると、遠心力によってクラッチシュー４３がクラッチドラム４４の内周面に接触する。すると、カム軸３０の回転力がクラッチドラム４４に伝達され、出力軸４５が回転する。
【００２８】
クラッチ４０の出力軸４５には、先に説明したカムギヤ１６が一体に設けられており、出力軸４５が回転するとカム１６ａ，カム１６ｂ（図２）が回転する。ここで、図２に示されるカム１６ａ，カム１６ｂの回転に伴ってブレード１２，１３が直線往復運動することは既述のとおりである。すなわち、クラッチ４０は、カム軸３０の回転力がブレード１２，１３に伝達される締結状態と、カム軸３０の回転力がブレード１２，１３に伝達されない解放状態とに切り替わる。また、クラッチ４０が締結状態のとき、クラッチ４０の出力軸４５の回転運動は、カム１６ａ，カム１６ｂによってブレード１２，１３の直線往復運動に変換される。換言すれば、カム１６ａ，カム１６ｂは、クラッチ４０の出力軸４５の回転運動をブレード１２，１３の直線往復運動に変換する動力変換機構を構成する。
【００２９】
以上のように、本実施形態に係る刈込機１Ａでは、吸気弁，排気弁および作業具がこれらに共通である減速機構から出力される駆動力によって駆動される。よって、吸気弁および排気弁を駆動するための減速機構と、作業具を駆動するための減速機構とを別々に設ける必要がなく、部品点数が削減される。したがって、４サイクルエンジンを動力源とする刈込機の小型化、軽量化および低コスト化が実現される。
【００３０】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。図６，図７に、本発明が適用された手持ち式エンジン作業機の一例であるエンジンカッタ１Ｂを示す。図示されているエンジンカッタ１Ｂは、動力源としての４サイクルエンジン（以下“エンジン”５０）を備えている。エンジン５０のクランク軸５１には小径プーリ５２が固定され、カム軸５３の一端には、小径プーリ５２よりも径の大きな大径プーリ５４が固定されている。また、小径プーリ５２と大径プーリ５４には動力伝達部材としての駆動ベルト５５が掛け回されている。クランク軸５１の回転は、小径プーリ５２，駆動ベルト５５および大径プーリ５４を介してカム軸５３に伝達され、カム軸５３が回転する。ここで、大径プーリ５４の直径は小径プーリ５２の直径の２倍である。よって、クランク軸５１の回転は、小径プーリ５２，駆動ベルト５５および大径プーリ５４から構成される減速機構によって１／２に減速されてカム軸５３に伝達される。なお、図３に示されるカム軸３０はクランクケース２２内に配置されているが、図６に示されるカム軸５３はシリンダブロックの上部（ピストンの上方）に配置されている。
【００３１】
カム軸５３には不図示のカムが設けられており、カム軸５３が回転すると、カムによって対応するロッカーアーム５６ａ，５６ｂが揺動される。すると、揺動するロッカーアーム５６ａ，５６ｂによって吸気弁５７および排気弁５８が所定のタイミングで開閉される。すなわち、吸気弁５７および排気弁５８はクランク軸５１の回転に連動して開閉される。
【００３２】
図７に示されるように、カム軸５３の、大径プーリ５４（図６）が設けられている端部と反対側の端部はクラッチ６０のクラッチ本体６１に固定されている。クラッチ６０の構造は図５に示されるクラッチ４０と同一なので詳細な説明は省略するが、クラッチ６０の出力軸６５には作業具である回転刃５９が一体回転可能に取り付けられている。すなわち、クラッチ６０の出力軸６５は回転刃５９の駆動軸である。よって、クラッチ６０が締結状態になると、カム軸５３の回転力が回転刃５９に伝達され、回転刃５９が回転駆動される。
【００３３】
図６，図７に示されるエンジンカッタ１Ｂにおいても、吸気弁，排気弁および作業具がこれらに共通である減速機構から出力される駆動力によって駆動される。よって、吸気弁および排気弁を駆動するための減速機構と、作業具を駆動するための減速機構とを別々に設ける必要がなく、部品点数が削減される。したがって、４サイクルエンジンを動力源とするエンジンカッタの小型化、軽量化および低コスト化が実現される。
【００３４】
なお、図６に示される小径プーリ５２および大径プーリ５４はギヤに置換することができ、駆動ベルト５５はチェーンに置換することができる。
【００３５】
本発明は刈込機およびエンジンカッタ以外の手持ち式エンジン作業機にも適用可能であり、適用された場合には上記と同様の作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００３６】
１Ａ    刈込機
１Ｂ    エンジンカッタ
１２，１３    ブレード
１６    カムギヤ
１６ａ    第１カム
１６ｂ    第２カム
２０，５０    エンジン
２４，５１    クランク軸
２４ａ    小径ギヤ
３０，５３    カム軸
３０ａ    大径ギヤ
３１，３２    カム
３３，５７    吸気弁
４０，６０    クラッチ
４１，６１    クラッチ本体
４４    クラッチドラム
４５，６５    出力軸
５２    小径プーリ
５４    大径プーリ
５５    駆動ベルト
５８    排気弁
５９    回転刃
【図１】
2014185631.tif 000003
【図２】
2014185631.tif 000004
【図３】
2014185631.tif 000005
【図４】
2014185631.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014185631.tif 000008
【図７】
2014185631.tif 000009