(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内で往復運動するピストンを有し、前記シリンダに排気ポートが形成される２サイクルのエンジンと、
前記エンジンによって駆動される先端工具を有するエンジン作業機において、
前記排気ポートに接続管路を介して膨張室が接続され、
前記接続管路は、前記シリンダの前記排気ポートが設けられる側において、一方の端部から前記排気ポートの軸線方向に伸びて、前記排気ポートの軸線から離れる方向に曲がり、他方の端部が前記膨張室に接続され、
前記膨張室は、前記シリンダとクランクケースからなるエンジンブロックと、前記接続管路の前記排気ポートの軸線から離れる方向への曲がりの内側部分との間に配置されることを特徴とするエンジン作業機。
【請求項２】
前記接続管路は、前記膨張室と接続される他方の端部が前記エンジンのクランクケース側に向くようにＵ字形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のエンジン作業機。
【請求項３】
前記接続管路には分岐部が設けられ、
前記分岐部に閉端部を有するＵ字状のブランチパイプが接続されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン作業機。
【請求項４】
前記接続管路の両端部に第１及び第２のフランジが固定され、前記第１のフランジが前記排気ポートに締結され、前記第２のフランジが前記膨張室に締結されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか一項に記載のエンジン作業機。
【請求項５】
前記膨張室は、前記接続管路の内周側形状に沿った壁面を有し、
前記接続管路の上側の曲率半径Ｒ１は、下側の曲率半径Ｒ２よりも大きくなるように形成されることを特徴とする請求項２乃至請求項４のうち何れか一項に記載のエンジン作業機。
【請求項６】
前記膨張室の外縁部に張り出す板状部材を形成し、
前記シリンダと前記第１のフランジの間に前記板状部材を挟むことによって前記膨張室を前記エンジンに固定することを特徴とする請求項４に記載のエンジン作業機。
【請求項７】
前記板状部材は、前記第２のフランジと螺合するためのネジ部と、前記ネジ部の近傍に形成され前記エンジンと螺合するためのネジ穴を有することを特徴とする請求項６に記載のエンジン作業機。
【請求項８】
前記接続管路は、長手方向と平行な切断面で分割された２つの部材で構成され、各部材は金属のプレス部材を接合することにより構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のうち何れか一項に記載のエンジン作業機。
【請求項９】
前記膨張室の側部に排気口が設けられ、前記排気口には前記エンジンの前方側下方に向かって排気ガスを排出する排気出口部が形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のうち何れか一項に記載のエンジン作業機。
【請求項１０】
２サイクルのエンジンのシリンダ及びクランクケースに固定される膨張室と、
前記エンジンの排気ポートから前記膨張室の開口部を接続するものであって側面から見て屈曲した接続管路と、
前記膨張室は前記屈曲した接続管路の内側部分に配置されるものであって、前記膨張室の外形が隣接する前記接続管路の形状に沿った形状とされることを特徴とするマフラー。
【請求項１１】
前記膨張室の外縁部に、２つの開口部を有する板状部材が形成され、
前記板状部材の上側及び下側に開口部が設けられ、上側開口部を介して前記接続管路に一方が前記排気ポートに接続され、前記下側の開口部は前記膨張室の入口であって前記接続管路の他方が接続されることを特徴とする請求項１０に記載のマフラー。
【請求項１２】
前記接続管路に分岐部が設けられ、
前記分岐部に一方の端部が閉鎖されたブランチパイプが接続されることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載のマフラー。
【請求項１３】
前記接続管路の両端の開口部にはフランジが設けられ、
前記接続管路の一端のフランジは、前記エンジンとの間に前記板状部材を挟むようにしてネジ止めされることを特徴とする請求項１１に記載のマフラー。
【請求項１４】
前記接続管路は、２分割された構成部材を、かしめ、溶接、または、ロウ付けすることにより形成されることを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のうち何れか一項に記載のマフラー。
【請求項１５】
前記接続管路は、前記膨張室の外壁に通路構成板材を溶接または、ロウ付けすることにより形成されることを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のうち何れか一項に記載のマフラー。
【請求項１６】
前記ブランチパイプはＵ字状に形成され、
前記接続管路の軸線と前記ブランチパイプの軸線は略直交するように配置されることを特徴とする請求項１２に記載のマフラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に刈払機、チェンソーおよびブロア等のエンジン作業機に関し、特に排気ガス低減および出力特性向上を図ることができるコンパクトなマフラー及びそれを備えたエンジン作業機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
小型、軽量、高出力を求められる携帯型のエンジン作業機では、２サイクルエンジンが広く採用されている。２サイクルエンジンは、高出力、低燃費が求められる。２サイクルエンジンは排気、掃気行程時の新気の排気口への吹き抜けにより、低出力、高排気ガスとなる課題があり、それを防止するため掃気口または排気口の数や形状を工夫したもの、あるいは空気を先導させた層状掃気方式が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−９２５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献１の消音器では、圧力脈動の効果を利用して新気の吹き抜けを抑制したものであるが、消音器の排気ポートに連なる膨張室と排気管とを別けて設けるため、コンパクト化が難しく、携帯作業機に採用することは困難であった。特に、コンクリートなどを切断するエンジンカッターなどでは、マフラー周辺にホイールガード、ブレードを回転させるための動力部を保持するためのアームがあるため、膨張室の高さ、横幅、奥行きが制限されてしまうため、管の長さが十分確保できず、圧力脈動による低排気ガス、高出力の効果を得ることが難しい。
【０００５】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は圧力脈動の効果を損なうことなく小型化を実現したマフラー及びそれを備えたエンジン作業機を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、エンジンの排気ポートとマフラーの開口部を接続する接続管をうまく取り回すことにより小型化を実現したマフラー及びそれを備えたエンジン作業機を提供することにある。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は、先端工具の作動中心とエンジンの距離を広げることなく、先端工具とエンジンの間のスペースにマフラーを配置したエンジン作業機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【０００９】
本発明の一つの特徴によれば、シリンダ内で往復運動するピストンを有し、シリンダに排気ポートが形成される２サイクルのエンジンと、エンジンによって駆動される先端工具を有するエンジン作業機において、排気ポートに接続管路を介して膨張室が接続され、接続管路はシリンダの排気ポートが設けられる側において、一方の端部から排気ポートの軸線から離れる方向に曲がり、他方の端部が膨張室に接続され、膨張室はシリンダとクランクケースからなるエンジンブロックと接続管路の排気ポートの軸線から離れる方向への曲がりの内側部分との間に配置される。接続管路は、膨張室と接続される他方の端部がエンジンのクランクケース側に向くようにＵ字形状に形成すると良い。接続管路には分岐部が設けられ、分岐部に閉端部を有するＵ字状のブランチパイプが接続される。
【００１０】
本発明の他の特徴によれば、接続管路の両端部に第１及び第２のフランジが固定され、第１のフランジが排気ポートに締結され、第２のフランジが膨張室に締結される。膨張室は、接続管路の内周側形状に沿った壁面を有し、接続管路の上側の曲率半径Ｒ１は、下側の曲率半径Ｒ２よりも大きくなるように形成される。膨張室の外縁部に張り出す板状部材を形成し、シリンダと第１のフランジの間に板状部材を挟むことによって膨張室をエンジンに固定する。板状部材は第２のフランジと螺合するためのネジ部と、ネジ部の近傍に形成されエンジンと螺合するためのネジ穴を有する。接続管路は、長手方向と平行な切断面で分割された２つの部材で構成され、各部材は金属のプレス部材を接合することにより構成される。膨張室の側部には排気口が設けられ、排気口にはエンジンの前方側下方に向かって排気ガスを排出する排気出口部が形成される。
【００１１】
本発明の他の特徴によれば、２サイクルのエンジンのシリンダ及びクランクケースに固定される膨張室と、エンジンの排気ポートから膨張室の開口部を接続するものであって側面から見て屈曲した接続管路と、膨張室は屈曲した接続管路の内側部分に配置されるものであって、膨張室の外形が隣接する接続管路の形状に沿った形状とされるマフラーが構成される。膨張室の外縁部に、２つの開口部を有する板状部材が形成され、板状部材の上側及び下側に開口部が設けられ、上側開口部を介して接続管路に一方が排気ポートに接続され、下側の開口部は膨張室の入口であって接続管路の他方が接続される。接続管路に分岐部が設けられ、分岐部に一方の端部が閉鎖されたブランチパイプが接続される。接続管路の両端の開口部にはフランジが設けられ、接続管路の一端のフランジは、エンジンとの間に板状部材を挟むようにしてネジ止めされる。接続管路は２分割された構成部材を、かしめ、溶接、または、ロウ付けすることにより形成される。また接続管路は、膨張室の外壁に通路構成板材を溶接または、ロウ付けすることにより形成される。ブランチパイプはＵ字状に形成され、接続管路の軸線とブランチパイプの軸線は略直交するように配置される。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば接続管路は、一方の端部から前記排気ポートの軸線方向に伸びて排気ポートの軸線から離れる方向に曲がり、他方の端部が膨張室に接続され、膨張室はエンジンブロックと接続管路の内側部分に配置されるので、エンジンカッターの回転部とエンジン間の空間のように限られた高さ、横幅、奥行きの空間のなかでも、常用回転数領域となる８，０００ｒｐｍ〜９，０００ｒｐｍで同調可能な接続管路の長さを十分確保することが可能である。また、接続管路は、排気ポートから出た排気ガスが、クランク室方向に向かって流れるように、シリンダ軸線下方向に湾曲し、さらに、クランク室側に向かって湾曲することで、マフラーの大幅な小型化が達成できる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、接続管路は膨張室と接続される他方の端部がエンジンのクランクケース側に向くようにＵ字形状に形成されるので、簡単な構造で管の長さを長く確保することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、接続管路に閉端部を有するＵ字状のブランチパイプが接続されるので、排気の圧力脈動効果を確実に得ることができる。また、接続管路とブランチパイプの長さや断面積を変えるだけで、脈動の同調回転数や、エンジンの異なる排気量への適用が可能となり、膨張室の共通利用を促進することができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、接続管路の両端部に第１及び第２のフランジが固定され、第１のフランジが排気ポートに締結され、第２のフランジが膨張室に締結されるので、シリンダの排気ポート接続管路の締め付けるネジ又はボルトを用いて膨張室をエンジンにしっかり固定することができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、膨張室は接続管路の内周側形状に沿った壁面を有するので大きめの容積を確保できる。また、接続管路は排気ポートの軸線の延長線方向に伸びるように設けられ、上側の曲率半径Ｒ１は、下側の曲率半径Ｒ２よりも大きくなるように形成されるので、急激な湾曲が避けられ、排気抵抗を減らすことができる。さらに、接続管路の圧力脈動のエネルギー低下を防止できる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、膨張室の外縁部に外側に張り出す板状部材を形成し、シリンダと第１のフランジの間に板状部材を挟むことによって膨張室をエンジンに固定するので、接続管路と膨張室を共通のネジ又はボルトによって固定することができる。
【００１８】
請求項７の発明によれば、板状部材は、第２のフランジと螺合するためのネジ部を有するので、膨張室の入口開口の周囲において排気漏れを効果的に防止することができる。また、膨張室が接続管路とは別のネジ又はボルトでエンジンにしっかりと固定できるので、エンジンの振動による緩みを効果的に防止できる。
【００１９】
請求項８の発明によれば、接続管路は、長手方向と平行な切断面で分割された２つの部材で構成され、各部材は金属のプレス部材を接合することにより構成されるので、安価に製造することができる。
【００２０】
請求項９の発明によれば、膨張室の側部に排気口が設けられ、排気口にはエンジンの前方側下方に向かって排気ガスを排出する排気出口部が形成されるので、作業者に対して排気ガスがあたることを防止できる。
【００２１】
請求項１０の発明によれば、屈曲した接続管路と、接続管路の内側部分に配置され外形が隣接する接続管路の形状に沿った形状の膨張室としたので、高さ、横幅、奥行きの制限された空間のなかでも、接続管路の長さを十分確保することが可能なマフラーを実現できる。この結果、回転式のエンジンカッターとエンジンの間の狭い空間においても搭載可能なマフラーを実現できる。
【００２２】
請求項１１の発明によれば、板状部材を形成したことにより接続管路と排気ポートとの接続と共に膨張室が固定されることで、部品点数を増加させることなくマフラーの取付強度を向上させることができる。
【００２３】
請求項１２の発明によれば、接続管路に分岐部が設けられ、分岐部に一方の端部が閉鎖されたブランチパイプが接続されるので、排気の圧力脈動効果を確実に得ることができる。
【００２４】
請求項１３の発明によれば、接続管路の両端の開口部にはフランジが設けられ、接続管路の一端のフランジは、エンジンとの間に板状部材を挟むようにしてネジ止めされるので、接続管路と膨張室を共通のネジ又はボルトによって固定することができる。
【００２５】
請求項１４の発明によれば、接続管路は、２分割された構成部材を、かしめ、溶接、または、ロウ付けすることにより形成されるので、気密性が向上し、脈動効果を確実に得ることができる。
【００２６】
請求項１５の発明によれば、接続管路は、膨張室の外壁に通路構成板材を溶接または、ロウ付けすることにより形成されるので、少ない部品点数で実現できマフラーの製造コストの上昇を抑えることができる。
【００２７】
請求項１６の発明によれば、接続管路の軸線とブランチパイプの軸線は略直交するように配置されるので、限られたスペースにおいて効果的に接続配管やブランチパイプを配置することができる。
【００２８】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例に係るエンジン作業機１の側面図であり、一部を断面図で示す。
【図２】本発明の実施例に係るエンジン作業機１の上面図である。
【図３】図１のマフラー２０の側面図である。
【図４】図１のマフラー２０の膨張室４０の側面図である。
【図５】図１のマフラー２０の断面図である。
【図６】図１のマフラー２０の膨張室４０の斜視図である。
【図７】図１のマフラー２０の膨張室４０の別の角度からの斜視図である。
【図８】図１のマフラー２０の接続管路２１及びブランチパイプ３０の組立構造を示す展開図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係る接続管路及びブランチパイプ３０の組立構造を示す展開図である。
【図１０】本発明の第３の実施例に係るマフラー７０の膨張室の斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施例に係るマフラー７０の組立後の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００３０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後、上下の方向は図１に示す方向であるとして説明する。
【００３１】
本発明の実施例に係るエンジン作業機１の側面図であり、一部を断面図で示す。断面位置は２サイクルエンジンのシリンダ軸線方向に排気ポートを２分割した位置であり、ピストン位置が上死点の状態を示す。本実施例においてエンジン作業機１は、エンジンカバー１４の内部に２サイクルのエンジン２を搭載したエンジンカッターであり、エンジンカバー１４の前方側には作業者が片手（主に左手）で把持するためのハンドル１０が設けられ、エンジンカバー１４の後端付近には作業者が片手（主に右手）で把持するためのハンドル部５が設けられる。エンジン２はクランクケース９の上部に取付けられたシリンダ３の内部でピストン４が往復移動可能に配置され、ピストン４はコンロッドにより、クランク軸１６に連結される。シリンダ３は例えばアルミ合金の一体成形により製造され、シリンダ３とピストン４によって形成される燃焼室６の周囲であって、ヘッド部分及び円筒部分外周側には複数の放熱用のフィンが設けられる。
【００３２】
シリンダ３の上部には点火プラグ７が取り付けられる。シリンダ３の一部であって、ピストン４によってその開口が開閉される位置には排気ポート（排気口）８が形成され、排気ポート８の外側にマフラー２０が取り付けられる。マフラー２０は、主に、接続管路（メインパイプ）２１と膨張室４０と排気出口部４７によって構成される。排気出口部４７からは、排気ガスが矢印で示す方向のように、前方斜め下方に排出される。シリンダ３には図示しない掃気口が形成され、図示しない掃気通路によりクランク室からシリンダ３への通路が形成される。シリンダ３にはさらに吸気ポート１７が設けられ、吸気ポート１７には吸気管を介して気化器１８が取り付けられる。気化器１８にはエアクリーナー（図示せず）が接続される。
【００３３】
エンジン２の一連のサイクルとしては、ピストン４が上死点に向かって上昇し、新気（燃料と空気の混合気）が点火プラグ７により爆発すると、ピストン４が上死点から下降し、排気ポート８が燃焼室６と連通し、燃焼ガスが燃焼室６からエンジン２の外部に排出する。排気ポート８が開いた直後は、燃焼室６内の圧力が高いため排気ポートから燃焼ガスが、接続管路２１、ブランチパイプ３０に分かれて流出する。この時、排気ポート８から正圧波が出ることになり、流出した燃焼ガスの大半は接続管路２１を通ることになる。そして、正圧波が膨張室４０と連通する接続管路２１の遠い方の端部を通ると、膨張室から負圧波が排気ポート８に向かって伝播し、燃焼室６に新気を多く引き出す。排気ポート８が閉じられる直前には、膨張室４０から正圧波が排気ポート８に向かって戻り、一部がブランチパイプ３０に入り、遅れて正圧波が排気ポートに戻ることによって未燃焼の新気が燃焼室６から排出されないように押しとどめる。ここで、接続管路２１、ブランチパイプ３０の長さ、体積、形状が適正に設計されていると、掃気開口直後に、接続管路の開端から反転した負圧波により、排気ポート８が負圧となり、クランクケース９にある新気を掃気ポートから燃焼室６に効果的に導入でき高出力化に繋げることが可能となる。
【００３４】
掃気ポートと燃焼室６が連通すると、クランクケース９内から新気が燃焼室６に供給される。そして、ピストン４が下死点に到達し、次に、ピストン４が上死点に向かって上昇すると、掃気ポート、排気ポート８と燃焼室６との連通が解除され、吸気ポート１７がクランクケース９内と連通し、吸気ポート１７を通り、クランクケース９内に新気が流入する。掃気ポートが閉じ終わり、排気閉口付近では、膨張室４０からの正圧波の伝播の一部が、排気ポート８付近の圧力を高め、遅れて接続管路２１からブランチパイプ３０に流入した正圧波の戻りによって、排気ポート８付近の高い圧力を持続させることができる。これにより、排気閉口付近で、排気ポート８から吹抜けようとする新気を燃焼室６に押し戻すことが可能となり、排気ガス低減と出力向上を狙うことができる。
【００３５】
本実施例のエンジン作業機１においては、エンジン２はシリンダ３が鉛直方向（上下方向）に配置された、いわゆる直立エンジンであり、排気ポート８がエンジン２から前方側に向かって開口するように配置される。この前方側とはシリンダ軸線とクランク軸１６を通る面よりも前側にあるという意味であり、作業部材たる回転ブレード１１に向かう方向でもある。マフラー２０は排気ポート８付近に直接取り付けられるので、エンジン２と回転ブレード１１の間の空間に位置することになる。回転ブレード１１の後方側外周部にはホイールガード１２が設けられるが、排気出口部４７から矢印の方向に排出される排気ガスは、ホイールガード１２の接線方向であって前方側に流れるため、排気ガスが作業者にあたる恐れがない上に、排気ガスによって被削した塵埃等を前方側に吹き飛ばす作用を果たすことができる。
【００３６】
エンジン作業機１のマフラー２０の右側には、回転ブレード１１を回すための機構を支持するためのアーム１３が位置する。また、図１では図示していないがマフラー２０の左側には点火プラグ７に高圧電流を供給するためのイグニッションコイルが設けられる。従って、マフラー２０は左右方向の限られた空間内で、かつ、前後方向においても回転ブレード１１とエンジン２との限られた空間内に配置されることになる。エンジン作業機１においては全長をコンパクトにすることが重要であり、特にエンジン２のシリンダ軸線と回転ブレード１１の中心の前後方向の間隔Ｓをできるだけ短くするのが望ましい。
【００３７】
図２は本発明の実施例に係るエンジン作業機１の上面図である。マフラー２０はエンジンカバー１４とホイールガード１２の間の空間に配置される。また、マフラー２０の左側にはイグニッションコイルを保持するためのイグニッションコイル保持部１５が配置される。このマフラー２０の配置される空間位置はハンドル１０の下側にあって作業者が触れる恐れが低い部分であるのでマフラー２０の遮熱対策上も好ましい。また、マフラー２０の上側においては、エンジンカバー１４とホイールガード１２の間の間隔が狭くなっているので、作業者がマフラー２０を触れてしまう可能性がさらに低くなる。
【００３８】
図３は、図１のマフラー２０の側面図である。マフラー２０は、接続管路２１、ブランチパイプ３０、膨張室４０、排気出口部４７から主に構成される。エンジン２の排気ポート８から排出される排気ガスは、側面から見た際に略Ｕ字状に形成された接続管路２１に流入する。接続管路２１は、エンジン２の排気ポート８と膨張室４０の後述する入口開口の間を接続するものであり、接続管路２１はエンジン２から離れて排気ポート８の軸線８ａの延長線から離れるように下方向に伸び、膨張室４０の後述する入口側にはフランジ２８がクランクケース９等のエンジンブロック側に向くように設けられる。フランジ２７（第１のフランジ）は２つのボルト（図示せず）によってエンジン２のシリンダ３に固定され、フランジ２８（第２のフランジ）は２つのボルト（図示せず）によって膨張室４０に固定される。
【００３９】
膨張室４０は、排気の音量低減効果を図るために所定の内部空間を設けたものであり、シリンダ３、クランクケース９と接続管路２１の間の限られた空間内に配置される。本実施例では１つの開口部（入口）と１つの排出口（出口）を有する１つの閉空間で膨張室４０が形成される。入口たる開口部はフランジ２８に配置され、出口たる排出口付近には排気ガスを所定方向に導く排気出口部４７が接続される。膨張室４０はベースとなる板状部材たる板材４１の前方側と後方側に隆起した壁部を有し、前側室４４と後側室４２が形成されることにより膨張室４０を画定するハウジングが形成される。後側室４２はエンジン２のクランクケース９の外径に沿った形とされるので、下側部分４２ｂの厚さ（前後長）ｄ２は上側部分４２ａの厚さ（前後長）ｄ１に対してより厚く（長く）形成され、限られた空間内においてできるだけ多くの膨張室の容量を確保している。
【００４０】
このように膨張室４０は、高さ、横幅、奥行きの制限された空間のなかでも、接続管路２１の長さを十分確保することが可能となり、図１及び図２で示したエンジン作業機１のように、ホイールガード１２や回転ブレード１１を回すための機構を支持するためのアーム１３が、マフラー２０の右側に張り出している場合でも、ホイールガード１２とエンジン２の間の空間にマフラー２０の搭載が可能である。また、接続管路２１が膨張室４０を囲むように、膨張室４０の外側にあり、接続管路２１は、図３のように横から見た際にクランクケース９方向に向かって開口端を有するＵ字形状に湾曲させた。このように接続管路２１の形状を配置して、膨張室４０が、シリンダ３、クランクケース９と接続管路２１の間にあることで、マフラー２０全体としての小型化が可能となった。
【００４１】
排気出口部４７は、後述する膨張室４０の排出口付近に接続されて、排出される排気ガスを所定の方向に導く導風手段であって、金属製の板をプレスすることによって形成される。排気出口部４７は２つのネジ４９によって膨張室４０に固定される。接続管路２１は、排気ポート８の軸線方向に伸びるように接続されるため、排気ガスへの流路抵抗を極力小さくすることができ、排気脈動効果を十分得ることができる。さらに、接続管路２１の途中に、一方の端部が閉鎖され他方が開放端部となるブランチパイプ３０を接続した。このため膨張室４０の側面には、ブランチパイプ３０の端部を固定する固定部材たる押さえ金具３１が取り付けられる。このようにブランチパイプ３０を設けたのは、常用回転数８，０００ｒｐｍ〜９，０００ｒｐｍで圧力波を同期させるためである。
【００４２】
図４はマフラー２０の膨張室４０の側面図である。本図において膨張室４０の前側室４４と後側室４２の形状が理解できるであろう。膨張室４０は、２枚の金属製の板材をそれぞれプレスして前側室４４と後側室４２を形成し、それらの外縁部に残った前板材４１ｂと後板材４１ａを合わせるようにして接合することによって閉空間を作成したものである。前側室４４の形状は接続管路２１の内周側の形状に沿った形とし、上側部分の厚さ（前後長）ｅ１は下側部分の厚さ（前後長）ｅ２に対してより厚く（長く）形成され、限られた空間内でできるだけ多くの容積を確保している。尚、前側室４４の前側の壁は図４のようにみると斜めになっており角度θを有するように構成する。これは、先端工具たる回転ブレード１１の外径形状に沿った形でもあり、回転ブレード１１の後方にマフラー２０を配置するのに好適な形状である。
【００４３】
図５はマフラー２０の断面図である。本図では右側からみた断面図であるので、図１〜図４とは前後方向が逆になることに留意されたい。接続管路２１は、膨張室４０の前側の外周部に沿って延びる管路であり、管路の上側の端部には、シリンダ３と着脱可能なようにフランジ２７が設けられる。管路の下側の端部には、膨張室４０と着脱可能なようにフランジ２８が設けられる。ここでフランジ２７は図示しないボルトによってシリンダ３の排気ポート８の近傍に固定される。この際に膨張室４０の板材４１を挟み込むように固定される。一方、フランジ２８は図示しないボルトによって後側室４２に固定される。後側室４２の内周壁には、ボルトと螺合する図示しないナットが内壁に溶接またはロウつけされる。一方、前側室４４の内壁にはナット４４ｃが溶接またはロウつけにより固定される。このナット４４ｃはブランチパイプ３０の一端を固定する押さえ金具３１（図３参照を固定するボルト）を固定するためのものである。
【００４４】
接続管路２１は前方壁部２３と後方壁部２４の２つの部材によって排気ガスの流路２５が形成される。接続管路２１は、膨張室４０の前側室４４の外径形状に沿った形とされ、主に２つの曲率半径Ｒ１とＲ２を有して形成される。曲率半径の関係はＲ１＞Ｒ２となるように構成され、排気ポート８に近い側はなるべく曲率半径Ｒ１を大きくして排気抵抗の増大を防止し、膨張室４０に近い側の曲率半径Ｒ２を大きく取るように構成してホイールガード１２とエンジン２との間の空間を最大限に活用して、膨張室４０の前側室４４の容積を多く確保できるようにした。
【００４５】
本実施例における膨張室４０の内部は、１つの大きな空間となっており、膨張室４０の入口となる開口４３ｂと、出口となる開口４４ｂが形成される。尚、膨張室４０の内部形状は１つの部屋だけでなく、第１膨張室と第２膨張室の２つの区画に、あるいはそれ以上の区画に分けるようにしても良い。また、内部に触媒装置を配置しても良い。
【００４６】
図６はマフラー２０の膨張室４０の斜視図である。膨張室４０は、前側室４４と後側室４２の間において外周縁に板材４１が張り出されるように構成される。板材４１は、略長方形の金属板をプレス加工することにより前側室４４と後側室４２と製造する際のプレスされない残余部分であるが、この残余部分を用いて前側室４４と後側室４２の接合を図るものである。図６の斜視図では板材４１は１枚であるかのように見えるが、前側室４４と一体に形成される前板材４１ｂと、後側室４２と一体に形成される後板材４１ａの２枚の金属板により形成される。後板材４１ａは前板材４１ｂよりも外形が大きい板材を用いて製造され、後板材４１ａの外縁部を前方に曲げて、前板材４１ｂの外周縁を挟み込むように折り曲げることによって前板材４１ｂと後板材４１ａを接合する。
【００４７】
板材４１の上部には、エンジン２の排気ポート８からの排気ガスを接続管路２１の内部に送るための開口４３ａが設けられる。本実施例の開口４３ａの形状は、排気ポート８及び接続管路２１の内部形状の形に添って横方向に幅の広い略長方形の形状とされるが、これだけに限られずに正方形或いはその他の形状であっても良い。開口４３ａの左右両側には、フランジ２７を固定するボルトを通過させる２つのネジ穴４３ｃ（第１のネジ穴）が形成される。フランジ２７側から挿入される図示しないボルトは、２つのネジ穴４３ｃを貫通してエンジン２のシリンダ３に形成されたネジ穴に締め付けられる。
【００４８】
板材４１の下部には、接続管路２１から排出される排気ガスを膨張室４０の内部に送るための開口４３ｂが設けられる。開口４３ｂの左右両側には、フランジ２８を固定するボルトを通過させる２つのネジ穴４３ｄ（第２のネジ穴）が形成される。さらに、ネジ穴４３ｅの両側には、膨張室４０をクランクケース９に固定するボルトを貫通させるネジ穴４３ｅ（第３のネジ穴）が設けられる。フランジ２７と違って、フランジ２８においては図示しないボルトは膨張室４０に固定される。ネジ穴４３ｄの後側には図示していないがナットが溶接等により固定される。ここでフランジ２８側において、ボルトを用いてフランジ２８と板材４１をクランクケース９等のエンジンブロックに直接固定しないのは、膨張室４０がエンジン２の振動により緩まないようにして、開口４３ｂの周囲においてガス漏れのおそれをできるだけ無くしたいためである。そしてフランジ２８とは別の箇所にて膨張室４０をクランクケース９とボルトにて固定することで、エンジン振動による脱落防止を一層効果的に行うことができ、エンジン２の高出力化にも一層耐えることが可能となる。尚、本明細書ではネジとボルトを区別して説明しておらず、締め付け部材としてみると両者はほぼ同意である。雄ねじと雌ねじを用いて螺合される締め付け手段であればネジでもボルトでもその他の手段でもどれでも良い。
【００４９】
前側室４４の側部には、押さえ金具３１を固定するためのネジ穴４４ａ（第４のネジ穴）が形成される。このネジ穴４４ａの内壁側には、ナット４４ｃ（図５参照）が溶接等により前側室４４に固定される。前側室４４の側部には、さらに排気出口部４７が設けられる。排気出口部４７は、開口４４ｂ（図５参照）の周囲を覆うと共に排出される排気ガスを所定の方向に導く。
【００５０】
図７はマフラー２０の膨張室４０の別の角度からの斜視図である。後側室４２のうち符号４８ａで示す付近は、エンジン２のクランクケース９が位置する付近であるため、前後長さ（厚さ）が比較的短く構成される。これは膨張室４０がエンジン２の前方側に大きく突出することを防ぐためである。一方、符号４８ｂの付近はクランクケース９の下側部分となり比較的空間が取れるために前後長さ（厚さ）を大きくして膨張室４０の容量を確保している。尚、４８ａの部分から４８ｂの部分の中間付近である矢印４８ｃで示す部分は、クランクケース９の形状に沿って斜めに形成される。
【００５１】
図８は接続管路２１及びブランチパイプ３０の組立構造を示す展開図である。接続管路２１は前方壁部２３と後方壁部２４の２つの部材により構成される。前方壁部２３と後方壁部２４は、金属の板材をプレス加工することにより製造される。前方壁部２３は、側面からみて略Ｕ字状の形状になるようにプレスされ、内周側の両側周縁には耳２３ｂが形成される。一方、後方壁部２４は前方壁部２３の内周側周縁に沿った形に曲げられて。耳２３ｂを挟むように折り曲げて固定する折り曲げ部２４ａ、２４ｂ、２４ｃが設けられる。後方壁部２４の周縁部のすべてに折り曲げ部２４ａ〜２４ｃを設けるのは難しく、特に曲面部の周縁には設けることができないので、折り曲げ部２４ａ〜２４ｃが設けられない曲面部２４ｄなどはロウ付けあるいは溶接にて前方壁部２３と後方壁部２４が固定される。前方壁部２３と後方壁部２４が固定されたら、上側開口にフランジ２７を接合し、下側開口にフランジ２８を接合する。これらの固定には、溶接、ロウ付け、接着等により固定すると良い。このようにフランジ２７、２８を設けることで、シリンダ３、クランクケース９及び膨張室４０の締めつけ固定が容易となり、エンジン２の振動による接続管路２１の破損防止につなげることができる。
【００５２】
前方壁部２３の一部にはブランチパイプ３０を接続するための貫通穴２３ａが設けられ、Ｕ字状に形成されたブランチパイプ３０が接続される。ブランチパイプ３０は、一方が開放端３０ａであり、他方が閉鎖された閉鎖端３０ｂであり、開放端３０ａが貫通穴２３ａに接続される。貫通穴２３ａは、開放端３０ａの内部に延びるように管状に形成され、この管状の貫通穴２３ａにブランチパイプ３０を差し込むことにより固定される。尚、エンジン２の運転中に接続管路２１は常に振動に曝されるので、ブランチパイプ３０と前方壁部２３を溶接やロウ付け等によって固定するとよい。ブランチパイプ３０の他方の端部、即ち閉鎖端３０ｂには押さえ金具３１の円筒窪み３１ａの内部に差し込まれ、押さえ金具３１は前側室４４の側面に固定される。
【００５３】
図８のように接続管路２１を分割構成にしたのは、２分割に分割された板材をかしめ、溶接、または、ロウ付けにより形成されることで、接続管路２１の通路を安価に形成できるだけでなく、通路としての気密性が向上し、圧力脈動効果を確実に得ることができるためである。また、膨張室４０の共通化を行えば、接続管路２１、ブランチパイプ３０の長さや断面積を変えるだけで、脈動の同調回転数や、異なる排気量への適用が可能となり、安価に膨張室を製造することができる。
【実施例２】
【００５４】
次に図９を用いて本発明の第２の実施例を説明する。第２の実施例においては接続管路５１の構成が第１の実施例と異なる。接続管路５１は、排気ポート８の軸線方向で、かつ、クランク軸１６と垂直な面（鉛直面）にて左右に２分割して、左側部５３と右側部５４を接合することにより構成される。左側部５３と右側部５４は、例えば、かしめ、溶接、または、ロウ付けにより接合することができ、本実施例ではかしめによって製造される。そのため右側部の接合部付近の周縁には耳５４ａ、５４ｂが形成され、左側部５３の接合部付近の周縁には折り曲げ部５３ｂが形成される。折り曲げ部５３ｂは、間に耳５４ｂを挟み込むように折り曲げられる。左側部５３と右側部５４は共に金属板のプレス加工によって製造できる上に、これらの接合もかしめることにより安価に製造できる。
【００５５】
その後、左側部５３と右側部５４が接合されたら、上側開口にフランジ２７を接合し、下側開口にフランジ２８を接合する。これらの固定には、溶接、ロウ付け、接着等により固定すると良い。このようにフランジ２７、２８を設けることで、シリンダ３、及び膨張室４０の締めつけ固定が容易となり、エンジン２の振動による接続管路５１の破損防止につなげることができる。
【００５６】
左側部５３と右側部５４の上部付近であって接合面を通る箇所に半円筒形状の耳５４ａ、５４ｂが形成され、これらにより形成される円筒状の部分にブランチパイプ３０の開放端３０ａを差し込んで固定する。尚、エンジン２の運転中に接続管路２１は常に振動に曝されるので、ブランチパイプ３０と前方壁部２３を溶接やロウ付け等によって固定するとよい。ブランチパイプ３０の閉鎖端３０ｂは押さえ金具３１の円筒窪み３１ａの内部に差し込まれ、押さえ金具３１は前側室４４の側面に固定される。
【実施例３】
【００５７】
次に図１０〜図１１を用いて本発明の第３の実施例を説明する。第３の実施例は、第１及び第２の実施例に比べてさらに安価にマフラーを製作することができる。接続管路７１は、膨張室８０の外壁と通路構成板材７３により構成される。このため図８の後方壁部２４に相当する部品が不要となる。通路構成板材７３は外縁部に左右方向に広がる耳部７３ｂ及び７３ｃが設けられ、耳部７３ｂ及び７３ｃが、溶接または、ロウ付けにより前側室８４の外壁に接合される。通路構成板材７３は金属の板材のプレスにより製造されるもので、その形状は第１の実施例の前方壁部２３とほぼ同様の形状であり、側面視で略Ｕ字状となる。
【００５８】
膨張室８０の形状は基本的に第１の実施例の膨張室４０とほぼ同じ形状である。しかしながら、前側室８４の外壁の一部が接続管路を形成することになるため、前側室８４の外壁には強度向上のためのリブなどの凹凸部は形成されない。通路構成板材７３の一部には、ブランチパイプ３０を接続するための貫通穴７３ａが設けられる。貫通穴７３ａにはＵ字状に形成されたブランチパイプ３０が接続される。ブランチパイプ３０は、一方が開放端３０ａであり、他方が閉鎖された閉鎖端３０ｂであり、開放端３０ａが貫通穴７３ａに接続される点は第１の実施例と同じである。貫通穴７３ａは、開放端３０ａの内部に延びるように管状に形成され、この管状の貫通穴７３ａにブランチパイプ３０を差し込むことにより固定される。ブランチパイプ３０の閉鎖端３０ｂは、押さえ金具３１の円筒窪み３１ａの内部に差し込まれ、押さえ金具３１は前側室８４の側面（図１０では固定部の記載を省略）に固定される。
【００５９】
第３の実施例においては、通路構成板材７３と膨張室８０は直接溶接又はロウ付けにより固定されるので、図８や図９で示したようなフランジ２７、２８は不要である。従って、図示しないボルトを板材８１のネジ穴８３ｃを貫通させてシリンダ３に設けられた雌ねじに螺合させることによりマフラー７０をエンジン２のシリンダ３に固定することになる。尚、図１０の膨張室８０は、下部付近でエンジン２のクランクケース９に固定しない構造であるが、図６で示したネジ穴４３ｅを形成して固定するような構造としても良い。
【００６０】
このように第３の実施例では通路構成板材７３を膨張室８０に固定することにより接続管路７１が構成されるので、２分割されるプレス部材により接続管路２１又は５１を形成するよりも型代及び材料代の製造コストを低減させることができ、安価なマフラーを実現できる。
【００６１】
以上、本発明の実施例によれば、コンクリートなどを切断するエンジンカッターなどでは、マフラー周辺にホイールガード、ブレードを回転させるための動力部を保持するためのアームがあり、膨張室の高さ、横幅、奥行きが制限されてしまうが、それにも拘わらずに膨張室を大きく確保することができ、排気ポートと膨張室との接続する管の長さも十分確保できるので、圧力脈動による低排気ガス、高出力の効果を得ることできる。さらに、圧力脈動の効果を損なうことなく小型化を実現する形状のマフラー及びそれを用いたエンジン作業機を提供することができる。
【００６２】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば上述の実施例ではエンジン作業機の例としてコンクリートなどを切断するエンジンカッターの例を用いて説明したが、これだけに限られずに２サイクル及び４サイクルエンジンを動力源とするその他の作業機器に適用することも可能である。またエンジン作業機に装着される先端工具は、回転ブレードだけに限られずに公知の様々な工具や作動部材を用いることが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１  エンジン作業機      ２  エンジン      ３  シリンダ
４  ピストン      ５  ハンドル部      ６  燃焼室
７  点火プラグ      ８  排気ポート      ８ａ  軸線
９  クランクケース      １０  ハンドル      １１  回転ブレード
１２  ホイールガード      １３  アーム      １４  エンジンカバー
１５  イグニッションコイル保持部      １６  クランク軸
１７  吸気ポート      １８  気化器      ２０  マフラー
２１  接続管路      ２３  前方壁部      ２３ａ  貫通穴
２３ｂ  耳      ２４  後方壁部      ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ  折り曲げ部
２４ｄ  曲面部      ２５  流路      ２７、２８  フランジ
３０  ブランチパイプ      ３０ａ  開放端      ３０ｂ  閉鎖端
３１  押さえ金具      ４０  膨張室      ４１  板材
４１ａ  後板材      ４１ｂ  前板材      ４２  後側室
４２ａ  上側部分      ４２ｂ  下側部分      ４３ａ、４３ｂ  開口
４３ｃ、４３ｄ、４３ｅ  ネジ穴      ４４  前側室      ４４ａ  ネジ穴
４４ｂ  開口      ４４ｃ  ナット      ４７  排気出口部
４９  ネジ      ５１  接続管路      ５３  左側部
５３ｂ  折り曲げ部      ５４  右側部      ５４ａ、５４ｂ  耳
７０  マフラー      ７１  接続管路      ７３  通路構成板材
７３ａ  貫通穴      ７３ｂ、７３ｃ  耳部      ８０  膨張室
８１  板材      ８２  後側室      ８３ａ  開口      ８３ｃ  ネジ穴
８４  前側室      Ｒ１  曲率半径      Ｒ２  曲率半径
【図１】
0005765528.tif 000002
【図２】
0005765528.tif 000003
【図３】
0005765528.tif 000004
【図４】
0005765528.tif 000005
【図５】
0005765528.tif 000006
【図６】
0005765528.tif 000007
【図７】
0005765528.tif 000008
【図８】
0005765528.tif 000009
【図９】
0005765528.tif 000010
【図１０】
0005765528.tif 000011
【図１１】
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