(57)【要約】【課題】背負い式作業機において、操作桿を振る作業動作に伴ってエンジンが回転することによる違和感やエンジンの振動が作業者に伝わることによる不快感を解消する。【解決手段】背負い用のフレーム２にエンジン３を搭載し、フレキシブル軸４を介してエンジン３の動力を操作桿５の先端に設けた作業部６に伝達する背負い式作業機１において、エンジン３の動力軸３Ａを上下方向に向け、フレキシブル軸４の基端部４Ａを動力軸回りに回転自在に接続し、エンジン３をフレーム２に対して静的に取り付けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
背負い用のフレーム（２）にエンジン（３）を搭載し、フレキシブル軸（４）を介して前記エンジン（３）の動力を操作桿（５）の先端に設けた作業部（６）に伝達する背負い式作業機（１）において、
前記エンジン（３）の動力軸（３Ａ）を上下方向に向け、前記フレキシブル軸（４）の基端部（４Ａ）を前記動力軸回りに回転自在に接続し、前記エンジン（３）を前記フレーム（２）に対して静的に取り付けたことを特徴とする背負い式作業機。
【請求項２】
前記動力軸（３Ａ）を作業面に対して傾斜させた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】
前記エンジン（３）の排ガスの方向が前記フレーム（２）から遠ざかるように向けられ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４】
前記動力軸（３Ａ）を前記排ガスの方向と反対側に向け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】
前記フレキシブル軸（４）の基端部（４Ａ）の回転面が前記エンジン（３）の上方に配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の背負い式作業機。
【請求項６】
前記エンジン（３）は、振動緩衝具（７）を介して前記フレーム（２）に静的に取り付けら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】
前記エンジン（３）は、異なる振動吸収方向を有する複数の前記振動緩衝具（７）を介して取り付けられていることを特徴とする請求項６記載の背負い式作業機。
【請求項８】
前記フレーム（２）に配備される燃料タンク（３０）と前記エンジン（３）との間に空間を設けることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の背負い式作業機。
【請求項９】
前記フレーム（２）に対して傾斜した状態で取り付けられる前記エンジン（３）と前記フレーム（２）との間の空きスペース（Ｓ）に前記燃料タンク（３０）を配置したことを特徴とする請求項８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、エンジン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エンジンを搭載し、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、エンジン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エンジン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横方向に動力軸を向けたエンジン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エンジン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】
前述した従来技術によると、操作桿を前後左右に振る作業動作の度にある程度大きな重量を有するエンジンが背負い用のフレームにおける縦軸回りに回転することになり、また、エンジンをフレームに軸支することでエンジンの振動が軸を介してフレームに伝わりやすくなっているので、作業者はエンジンの回転による違和感やエンジンの振動による不快感を持ちながら作業せざるを得ない問題があった。
【０００６】
また、背負い用フレームの縦軸回りにエンジンを回転可能にするためには、作業者の背中に面するフレームとエンジンとの間に、エンジンが回転するときに接触を避け得る空間を確保することが必要になる。このため、作業者がフレームを背負ったときにエンジンの重心が作業者の背中から離れる状態にならざるを得ず、これにより作業者の背負い負荷が大きくなってしまう問題があった。
【０００７】
また、操作桿を振る作業動作の度に回転するエンジンは背負い用のフレームに設けた縦軸（垂直軸）の回りに軸支されているが、通常、作業者は操作桿を垂直に対して傾斜させて作業を行うので、操作桿の傾斜角度に沿って湾曲するフレキシブル軸の湾曲抵抗の一部が縦軸に沿う方向に作用することになり、操作桿を前後左右に振る作業動作によって縦軸を介してフレームが上下に揺さぶられ作業者が不快な背負い感を得る問題があった。
【０００８】
また従来の背負い式作業機は、エンジン又はエンジンユニットがフレームの縦軸回りに回転するので、排ガスの吹き出し方向やエンジン冷却風の向きがエンジン又はエンジンユニットの回転に伴って変わることになり、それらの向きが作業者側に指向しないよう、対策部品などを設ける必要があった。
【０００９】
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エンジンを搭載し、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、エンジン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、操作桿を振る作業動作に伴ってエンジンが回転することによる違和感やエンジンの振動が作業者に伝わることによる不快感を解消すること、作業者の背負い負荷を軽減すること、操作桿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、排ガスの吹き出し方向やエンジン冷却風の向きを作業者の邪魔にならない適正な方向に保つこと、などが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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エンジンを搭載し、フレキシブル軸を介して前記エンジンの動力を操作桿の先端に設けた作業部に伝達する背負い式作業機において、前記エンジンの動力軸を上下方向に向け、前記フレキシブル軸の基端部を前記動力軸回りに回転自在に接続し、前記エンジンを前記フレームに対して静的に取り付けたことを特徴とする背負い式作業機。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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（フレームとエンジン）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】
【００１２】
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。また、図２は、本発明の一実施形態に係る背負い式作業機の一部を示した部分断面図である。
【００１３】
背負い式作業機１は、背負い用のフレーム２，フレーム２に搭載されるエンジン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を介してエンジン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はエンジン３側の動力軸３Ａに接続され、フレキシブル軸４の先端部４Ｂは操作桿５内に設けられる伝動軸の端部に接続されている。
【００１４】
この背負い式作業機１は、エンジン３の動力軸３Ａを上下方向に向け、フレキシブル軸４の基端部４Ａを動力軸３Ａ回りに回転自在に接続し、エンジン３をフレーム２に対して静的に取り付けている。これによると、フレキシブル軸４の基端部４Ａを上下方向に向けた動力軸３Ａ回りに回転自在に接続することで、操作桿５を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が動力軸３Ａの回りを回転することよって抑制することできる。そして、エンジン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エンジンが回転することによる違和感やエンジンの振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に対してエンジン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。
【００１５】
また、エンジン３の動力軸３Ａを作業面に対して傾斜させているので、操作桿５を振る作業動作に伴ってフレキシブル軸４の基端部４Ａが回転する回転面を動力軸３Ａに対して略直交させることができる。これによって操作桿５を振る作業動作を行ってもフレーム２が上下動し難くなり、フレーム２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。この際、フレキシブル軸４の基端部４Ａの回転面はエンジン３の上方に配置されるので、基端部４Ａが回転してもエンジン３自体が上下に揺動することはなく、比較的安定した背負い負荷を維持して作業を行うことができる。
【００１６】
以下に、図１及び図２に示された実施形態についてその具体的な構成例を説明する。
【００１７】
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。
【００１８】
エンジン３は、例えば、空冷式の４サイクルエンジンであって、上下方向に向けられた動力軸３Ａ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、更にはエンジン３の作動・停止などを操作する操作レバー５１が設けられる。
【００１９】
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、エンジン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、エンジン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。
【００２０】
このような背負い式作業機１において、エンジン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、エンジン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、エンジン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。
【００２１】
フレキシブル軸４の基端部４Ａが接続される動力軸３Ａは、エンジン３のクランク軸と同軸又は平行に設けられるものであり、フレキシブル軸４の基端部４Ａは、動力軸３Ａに交差する面に沿って動力軸回りに回転自在に接続されている。
【００２２】
図示の例では、エンジン３の動力軸３Ａに沿った軸方向Ｐ１の回りにフレキシブル軸４の基端部４Ａの軸方向が回転するように基端部４Ａが動力軸３Ａに接続されており、この軸方向Ｐ１をフレーム２の垂直基準方向Ｐ２に対して前傾させ、基端部４Ａの軸方向を動力軸の軸方向Ｐ１に対して直交させている。ここでの垂直基準方向Ｐ２とは、図示の例では縦フレーム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方向に向く方向を指している。作業面が水平面の場合には水平面に対して垂直な方向が垂直基準方向Ｐ２になる。
【００２３】
このような背負い作業機１によると、エンジン３はフレーム２に静的に取り付けられるので、従来技術のように、操作桿５を前後左右に振る作業動作の度にエンジン或いはエンジンユニットが回転する違和感を排除することができる。また、エンジン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、エンジン３の振動による不快感を排除することができる。
【００２４】
ここで、エンジン３とフレーム２の間に介在する振動緩衝具７は、その振動方向が動力軸３Ａと同方向又は直交する方向になっている。これによって、振動緩衝具７は、エンジン３そのものの振動だけで無く、動力軸３Ａの回りに回転するフレキシブル軸４の基端部４Ａの回転による振動も効果的に吸収することができる。
【００２５】
また、フレーム２にエンジン３を静的に取り付けることで、従来技術のようにエンジンが回転するときに接触を避け得る空間を確保することが不要になり、エンジン３を作業者の背中により近づけるように取り付けることができる。これによって、作業者の背負い負荷を軽減することができる。
【００２６】
そして、上方に向けた動力軸の軸方向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、エンジン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。
【００２７】
更に、操作桿５の作業姿勢に沿った面内とフレキシブル軸４の基端部４Ａが動力軸回りに回転する面を平行又は一致させることで、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。
【００２８】
図示の例では、動力軸の軸方向Ｐ１の垂直基準方向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を地面に沿わせて作業姿勢で操作桿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。傾斜角度θは、θ１±２０°、好ましくは２５°〜４０°に設定することができる。
【００２９】
図２は、フレーム２に搭載されるエンジン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、エンジン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、エンジン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。エンジン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を介してエンジン３を取り付けている。エンジン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。
【００３０】
このようにエンジン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エンジン３を傾斜した状態でフレーム２に取り付けると、エンジン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。この空きスペースＳを利用して重量物である燃料タンク３０を配置することができる。このような空きスペースＳを利用してエンジン３に給油するための燃料タンク３０を配置することで、背負い負荷を増大させること無く、背負い式作業機１の全高を比較的低く抑えることができる。この際、燃料タンク３０とエンジン３との間に空間を設けることができるので、熱源で有り且つ振動源であるエンジン３から燃料タンク３０を分離することができ保安性を高めることができる。また、燃料タンク３０をエンジン３から分離することで、エンジン３の冷却風を取り込むための領域が拡張される。これによって冷却風量が増大してエンジン３を効果的に冷却することができる。
【００３１】
フレーム２の垂直基準軸Ｐ２に対して傾斜した状態でフレーム２に取り付けられるエンジン３は、前述した軸方向Ｐ１に沿ってクランク軸３Ｂが配置されることになり、それに直交する方向にピストン及びシリンダヘッドが配置されている。このように配置されるエンジン３は、動力軸３Ａを排ガスの方向と反対側に向けて、排ガスの吹き出し方向を矢印Ｇで示すような斜め下向きに固定することができる。また、エンジン３の冷却風の向きも同様に斜め下向きに固定することができる。これによって、これらの向きを作業者に影響しない方向に保つことができる。
【００３２】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る背負い式作業機１は、フレーム２にエンジン３を静的に取り付けることで、従来技術のように作業動作に伴ってエンジン或いはエンジンユニットが回転することによる違和感を解消することができ、エンジン３からフレーム２に伝わる振動を振動緩衝具７を介在させることで減衰させることができる。また、フレーム２に対してエンジン３をより近づけて取り付け、傾斜したエンジン３とフレーム２との間に形成される空きスペースＳを利用して重量物である燃料タンク３０を配置することができるので、作業者の背負い負荷を軽減しながら背負い式作業機１の全高を低く抑えることができる。更には、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を回転自在にしているので、フレキシブル軸４の湾曲状態変化を安定的に抑制することができる。
【００３３】
また、エンジン３を動力軸３Ａが前傾するようにフレーム２に傾斜して取り付けているので、エンジン３の排ガスの吹き出し方向や冷却風の向きを作業者から離れる方向で作業の邪魔にならない斜め下向きに固定することができる。
【００３４】
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などがあっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００３５】
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：エンジン，３Ａ：動力軸，３Ｂ：クランク軸，
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
【図１】
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【図２】
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