(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
背負い用のフレームに原動機を搭載し、フレキシブル軸を介して前記原動機の動力を操作桿の先端部に設けた作業部に伝達する作業機であって、前記フレームを背負う作業者が前記操作桿を作業面に対して傾斜した状態で保持して作業を行う背負い式作業機において、
前記原動機は、出力軸が上下に向き、該出力軸の上側が作業者側に傾くように前記フレームに静的に取り付けられ、
前記フレキシブル軸の基端部が、前記出力軸の上側で当該出力軸の周りに回転自在に接続され、
前記基端部から作業者の後方に延びる前記フレキシブル軸を前記操作桿に向けて湾曲させ、前記基端部の回転により形成される面を前記作業部の作業面に対して傾斜させていることを特徴とする背負い式作業機。
【請求項２】
前記基端部の回転によって形成される面が、前記操作桿の作業姿勢に沿った一定の面であることを特徴とする請求項１記載の背負い式作業機。
【請求項３】
前記出力軸が前記作業面と直交する軸に対して傾斜することで、前記基端部の回転によって形成される面が前記作業面に対して傾斜することを特徴とする請求項１又は２記載の背負い式作業機。
【請求項４】
前記出力軸の前記作業面と直交する軸に対する傾斜角度θは、前記操作桿と前記作業面とのなす角度をθ１とすると、θ＝θ１±２０°であることを特徴とする請求項３記載の背負い式作業機。
【請求項５】
前記操作桿と前記作業面とのなす角度θ１は、２５°〜４０°であることを特徴とする請求項４記載の背負い式作業機。
【請求項６】
前記基端部が前記出力軸に対して直交して接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の背負い式作業機。
【請求項７】
前記基端部と前記出力軸との接続位置が前記原動機の重心よりも上方であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の背負い式作業機。
【請求項８】
前記基端部と前記出力軸との接続位置が前記原動機の重心上又は重心より作業者側であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の背負い式作業機。
【請求項９】
前記原動機は前記フレームに搭載されたバッテリーによって駆動する電動機であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の背負い式作業機。
【請求項１０】
前記原動機がエンジンであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の背負い式作業機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原動機を背負い用のフレームに搭載した背負い式作業機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
背負い式作業機は、背負い用のフレームに動力源となる原動機を搭載し、作業者が手で持って作業を行う操作桿の先端に作業部を設け、原動機からフレキシブル軸を介して作業部に動力を伝達するものである。このような背負い式作業機の一例は、草刈り，枝打ち，剪定などの作業を行う刈り払い機である。刈り払い機は、操作桿の先端に刈り刃や樹脂紐などの作業具を回転駆動する作業部を備えている。
【０００３】
このような背負い式作業機は、作業者の背側に位置する原動機から作業者の手前側に位置する操作桿の作業部に動力を伝達するために、フレキシブル軸をＵ字状に湾曲させている。この際、作業者は湾曲状態になっているフレキシブル軸の反発力に対抗しながら操作桿を保持して作業を行うことになり、フレキシブル軸の湾曲状態が変化すると作業者が受ける反発力が変化して良好な作業性を得ることができなくなる。これに対して従来は、背負い用のフレームに設けた縦軸の回りに原動機を回転可能に取り付け、操作桿を前後左右に振る作業動作に対して原動機を縦軸回りに回転させることで、フレキシブル軸の湾曲状態が変化するのを抑制している（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５４−４７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような背負い式作業機によって草刈り作業などを行う場合には、作業面が略水平であるのに対して、立ち作業を行う作業者は操作桿を作業面に対して傾斜させた状態で保持して作業面に沿って作業部を前後左右に振る作業を行う。この際、従来の背負い式作業機は、原動機の出力軸が略水平に配置されており、その出力軸からフレキシブル軸に動力伝達されているので、略水平な作業面に対して傾斜した状態で保持される操作桿を前後左右に振る動きの反力が原動機の出力軸に対して斜めに作用して原動機の出力軸を上下に揺動させる。これによって背負い状態の原動機が不安定に揺動することになり、作業者が不快な背負い感を得る問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、背負い用のフレームに原動機を搭載し、作業者が手で持って作業を行う操作桿の先端に作業部を設け、原動機からフレキシブル軸を介して作業部に動力を伝達する背負い式作業機において、作業面に対して傾斜した状態で操作桿を保持する作業を行う場合に、作業者が不快な背負い感を得ること無く作業を行うことができること、などが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明による背負い式作業機は、以下の構成を具備するものである。
背負い用のフレームに原動機を搭載し、フレキシブル軸を介して前記原動機の動力を操作桿の先端部に設けた作業部に伝達する作業機であって、前記フレームを背負う作業者が前記操作桿を作業面に対して傾斜した状態で保持して作業を行う背負い式作業機において、前記原動機は、出力軸が上下に向き、該出力軸の上側が作業者側に傾くように前記フレームに静的に取り付けられ、前記フレキシブル軸の基端部が、前記出力軸の上側で当該出力軸の周りに回転自在に接続され、前記基端部から作業者の後方に延びる前記フレキシブル軸を前記操作桿に向けて湾曲させ、前記基端部の回転により形成される面を前記作業部の作業面に対して傾斜させていることを特徴とする背負い式作業機。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る背負い式作業機の全体構成を示した説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る背負い式作業機の一部（フレームと原動機）を示した説明図（部分断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る背負い式作業機の全体構成を示した説明図である。背負い式作業機１は、背負い用のフレーム２，フレーム２に搭載される原動機３，フレキシブル軸４，操作桿５，作業部６を備えている。このような背負い式作業機１は、フレキシブル軸４を介して原動機３の動力を操作桿５の先端部に設けた作業部６に伝達するものであり、フレキシブル軸４の基端部４Ａは原動機３側の出力軸に接続され、フレキシブル軸４の先端部４Ｂは操作桿５内に設けられる動力伝達手段に接続されている。なお、ここでいう出力軸は、原動機３がエンジンの場合のクランク軸、原動機３が電動機の場合のロータ軸、それらの軸から動力伝達された軸を含むものである。
【００１０】
本発明の実施形態に係る背負い式作業機１は、フレキシブル軸４の基端部４Ａが、原動機３の出力軸の周りに回転自在に接続されている。そして、フレキシブル軸４の基端部４Ａの回転により形成される面が作業部６の作業面に対して傾斜している。このように、フレキシブル軸４の基端部４Ａを作業面に対して傾斜した面内で回転自在にすることで、作業者が作業面に対して操作桿５を傾斜した状態で保持して操作桿５を左右前後に振る作業動作を行う際に、フレキシブル軸４の基端部４Ａがその作業動作に応じて一定の面で回転することになり、原動機３の出力軸や原動機３自体を揺動させることなく作業を行うことができる。これによって作業者は安定した背負い感を得ながら作業を行うことができる。
【００１１】
フレキシブル軸４の基端部４Ａの回転によって形成される面は、操作桿５の作業姿勢に沿った一定の面であることが好ましい。これによって、操作桿５を振る作業動作によって生じるフレキシブル軸４の湾曲反力が一定面内の基端部４Ａの回転によって吸収されることになり、原動機３の出力軸の揺動や原動機３自体の揺動を抑止することができる。
【００１２】
フレキシブル軸４の基端部４Ａが接続される原動機３の出力軸を作業面と直交する軸に対して傾斜させることで、フレキシブル軸４の基端部４Ａが回転する面を作業面に対して傾斜させることができる。この際、出力軸の傾斜角度（作業面と直交する軸に対する傾斜角度）θは、操作桿５と作業面とのなす角度をθ１とすると、θ＝θ１±２０°であることが好ましい。操作桿５と作業面とのなす角度θ１は、作業面を水平面に設定した場合には２５°〜４０°に設定される。
【００１３】
図示の例では、フレキシブル軸４の基端部４Ａが出力軸回りに回転自在に接続され、フレキシブル軸４の基端部４Ａが出力軸に対して直交して接続されている。このように、フレキシブル軸４の基端部４Ａを出力軸回りに回転自在に接続することで、原動機３をフレーム２に固定した状態であっても、フレキシブル軸４の湾曲状態を大きく変化させること無く、操作桿５を前後左右に振る作業動作を行うことができ、フレキシブル軸４の基端部４Ａを出力軸に対して直交して接続することで、湾曲したフレキシブル軸４の反力によって出力軸が揺動することを抑止することができる。
【００１４】
フレキシブル軸４の基端部４Ａと出力軸との接続位置は、原動機３の重心よりも上方であることが好ましく、原動機３の重心上又は重心より作業者側であることが好ましい。このようにフレキシブル軸４の基端部４Ａと出力軸との接続位置を設定することで、作業中に出力軸或いは原動機３に加わる力の作用位置を作業者側に近づけることができ、作業動作に伴う背負い負荷の増大を抑制することができる。
【００１５】
以下に、図１及び図２に示した本発明の実施形態を具体的に説明する。図示の背負い式作業機１は、フレキシブル軸４の基端部４Ａを接続する出力軸が上方に向いて傾斜するように、原動機３をフレーム２に対して静的に取り付け、更に、フレキシブル軸４の基端部４Ａを出力軸回りに回転自在に接続している。このように原動機３をフレーム２に対して静的に取り付けることで、操作桿５を振る作業動作に伴って原動機が回転することによる違和感や原動機の揺動が作業者に伝わることによる不快感を解消することができる。また、フレーム２に対して原動機３を近接して取り付けることができるので、作業者の背負い負荷を軽減することができる。また前述したように、フレキシブル軸４の基端部４Ａが接続される出力軸を傾斜させているので、操作桿５を振る作業動作によってフレームが上下動することによる不快な背負い感を解消することができる。
【００１６】
フレーム２は、図示の例では、互いに直交する横フレーム２Ａと縦フレーム２Ｂを備えており、縦フレーム２Ｂに作業者がフレーム２を背負うための背負いパット２０や背負いベルト２１或いは胴ベルト２２が装着されている。また、図示の例では縦フレーム２Ｂの上部に工具収納バッグ２３を設けている。
【００１７】
原動機３は、例えば、バッテリ駆動の電動機かエンジンであり、その動力軸或いは動力軸に歯車列などで接続された出力軸にフレキシブル軸４の基端部４Ａが接続されている。操作桿５には作業者が手で保持して作業を行うためのハンドル５０が設けられ、更には原動機３の作動・停止・出力調整などを操作する操作レバー５１が設けられる。
【００１８】
作業部６は、背負い式作業機１が刈り払い機として用いられる場合には、原動機３から動力伝達される駆動力で回転する回転体６０を備えており、この回転体６０に刈り刃や樹脂紐（ナイロンコード）などが装着される。作業部６の形態はこれに限らず、原動機３から動力伝達される駆動力によって往復動作する動作体を備えるものなどであってもよい。作業部６の手前側には安全カバー６１が設けられている。
【００１９】
図示の例では、原動機３はフレーム２に対して静的に取り付けられている。ここでの静的な取り付けとは、原動機３をフレーム２に固定することや多少の動きを許容するように取り付けることを含んでおり、軸回りの回転などの大きな動きが生じないように取り付けることを指している。図示の例では、原動機３は振動緩衝具（サスペンション部材）７を介してフレーム２に取り付けられている。
【００２０】
この原動機３は、フレキシブル軸４の基端部４Ａが接続される出力軸が上方に向くように、フレーム２に対して静的に取り付けられている。フレキシブル軸４の基端部４Ａが接続される出力軸は、前述したように、原動機３の動力軸であってもよいし、この動力軸に歯車列などで接続された軸であってもよい。図示の例では、フレキシブル軸４の基端部４Ａは、操作桿５の作業姿勢に沿った面内でこの出力軸回りに回転自在に接続されている。
【００２１】
フレキシブル軸４の基端部４Ａは、出力軸に沿った軸方向Ｐ１の回りに軸方向が回転するように接続されており、基端部４Ａは軸方向Ｐ１に垂直な面内で回転する。軸方向Ｐ１を作業面に対して直交する方向Ｐ２に対して角度θだけ傾斜させることで、基端部４Ａが回転する面（軸方向Ｐ１に直交する面）を作業面に対して傾斜させている。ここでの作業面に対して直交する方向Ｐ２は、作業面に沿った軸Ｐ３に直交する方向であって、作業面が水平面である場合には、縦フレーム２Ｂに沿った方向であり、フレーム２を正規に背負った状態で垂直に向く方向を指している。
【００２３】
この例では、原動機３はフレーム２に静的に取り付けられるので、操作桿５を前後左右に振る作業動作の度に原動機が回転する違和感や原動機の揺動による不快感を解消することができる。原動機３を振動緩衝具７を介してフレーム２に取り付けることで、原動機３の振動による不快感をより更に排除することができる。
【００２４】
そして、上方に向けた出力軸の軸方向Ｐ１の回りにフレキシブル軸４の基端部４Ａの軸方向を回転自在に接続しているので、操作桿５を前後左右に振る作業動作に伴うフレキシブル軸４の湾曲状態変化は、この基端部４Ａが軸方向Ｐ１回りに回転することで抑制することができ、原動機３をフレーム２に静的に取り付けた状態であっても湾曲したフレキシブル軸４の反発力を大きく変化させること無く操作桿５を前後左右に振る作業動作を行うことができる。
【００２５】
更に、操作桿５の作業姿勢に沿った面内でフレキシブル軸４の基端部４Ａが回転するので、操作桿５を前後左右に振る作業動作に伴うフレキシブル軸４の湾曲状態変化を基端部４Ａの回転によって安定的に抑制することができる。これによって、操作桿５の作業動作によってフレーム２が上下動する不快な背負い感が生じることがなく快適な作業性を得ることができる。
【００２６】
図示の例では、出力軸の軸方向Ｐ１の軸方向Ｐ２に対する傾斜角度θは、作業部６（回転体６０）の作業面に沿った軸Ｐ３と操作桿５とのなす角をθ１とすると、θ＝θ１に設定されている。このように傾斜角度θを設定することで、作業面に沿った軸Ｐ３を地面に沿わせた作業姿勢で操作桿５の姿勢方向を軸方向Ｐ１に対して略直交した方向にすることができる。これによると、操作桿５を前後左右に振る作業動作が軸方向Ｐ１に略直交する面内で行われることになり、フレキシブル軸４の湾曲状態変化をより安定的に抑制することができる。
【００２７】
図２は、フレーム２に搭載される原動機３の取り付け状態の一例を示している（図１における説明と同一部位には同一符号を付して重複説明を省略する。）。図示の例では、原動機３をフレーム２に対して傾斜した状態で取り付けており、原動機３の動力軸３Ａを上方に向けて前述した軸方向Ｐ１に沿って傾斜させている。原動機３を傾斜させた状態で取り付けるために、横フレーム２Ａと縦フレーム２Ｂにそれぞれ直交する取り付け面を有するブラケット２４，２５を取り付けており、その取り付け面に振動緩衝具７を介して原動機３を取り付けている。原動機３の動力軸３Ａには、一組のベベルギア４０，４１を介してフレキシブル軸４の基端部４Ａが接続されている。これによって、フレキシブル軸４の基端部４Ａは、その軸方向が軸Ｐ１の回りに回転自在になっている。
【００２８】
このように原動機３の動力軸３Ａがフレーム２の垂直基準軸Ｐ２に対して傾斜するように原動機３を傾斜した状態でフレーム２に取り付けると、原動機３とフレーム２との間に三角状の空きスペースＳが形成される。この空きスペースＳは、作業者の背中に近い位置に形成されるので、そこに重量物を配置したとしても大きな背負い負荷の増大にはならない。原動機３がバッテリ駆動の電動機の場合には、この空きスペースＳを利用して重量物であるバッテリー３０を配置することができる。また、原動機３がエンジンの場合には、この空きスペースを利用して重量物である燃料タンク３０Ｔを配置することができる。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００３０】
１：背負い式作業機，２：フレーム，２Ａ：横フレーム，２Ｂ：縦フレーム，
３：原動機，３Ａ：動力軸，
４：フレキシブル軸，４Ａ：基端部，４Ｂ：先端部，
４０，４１：ベベルギア，
５：操作桿，５０：ハンドル，５１：操作レバー，
６：作業部，６０：回転体，７：振動緩衝具（サスペンション部材），
２０：背負いパット，２１：背負いベルト，２２：胴ベルト，
２３：工具収納バッグ，３０：バッテリー，３０Ｔ：燃料タンク
【図１】
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【図２】
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