(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１）と、
シリンダヘッド（１ａ）が後方となるように横置きしたエンジン（１）を前後方向軸（Ｘ）の回りに回転自在に支持する背負フレーム（２）と、
エンジン（１）の出力軸（１ｂ）に接続したフレキシブル軸（３）と
を有し、
エンジン（１）の側のほぼ重心（Ｇ）位置が、前後方向軸（Ｘ）上でほぼ一致してなることを特徴とする背負式作業機。
【請求項２】
前記出力軸（１ｂ）の方向とフレキシブル軸（３）の方向とを回転自在に異ならせて出力軸（１ｂ）とフレキシブル軸（３）とを接続する方向変換器（１０）を有することを特徴とする請求項１記載の背負式作業機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、背負式作業機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
背負式作業機は、草刈り、枝打ち及び剪定等の各種作業時に用いられ、作業効率を高める。かかる作業機は、図４に例示する通り、背負フレーム２と、シリンダヘッド１ａが上方となるように背負フレーム２上に縦置きしたエンジン１と、エンジン１の出力軸１ｂに接続したフレキシブル軸３とを有する。背負フレーム２は背負バンド２ａを備える。また、本事例での背負フレーム２は、エンジン１を縦軸Ｚの回りに回転自在に支持している。フレキシブル軸３はフレキシブル管４に挿通される。フレキシブル管４にはスロットルケーブル５及び信号線６等が沿設され、フレキシブル管４の先端部にスロットルレバー５ａ、エンジン停止ボタン６ａ等及び操作管７を備える。操作管７にはハンドル７ａが装着され、操作管７の先端には、上記各種作業に用いる草刈り刃、枝打ち刃及び剪定刃等の作業具８が装着される。これら作業具８はフレキシブル管４と操作管７との内部を経て来たフレキシブル軸３の先端に方向変換器等９を介して接続され、作動自在とされる。そこで、作業者は、背負バンド２ａによって背負フレーム２を背負い、エンジン１を駆動して把持した操作管７及びそのハンドル７ａを上下左右方向に移動させ（つまり、振り回し）、上記各種作業を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の背負式作業機では、シリンダヘッド１ａが上方となるように、エンジン１を背負フレーム２上に縦置きしてある。そのため、作業者が背負フレーム２を背負うと、発熱源なるシリンダヘッド１ａが作業者に近接する。従って、極暑地及び夏季の炎天下等での上記各種作業では、これら高温に対しシリンダヘッド１ａからの熱（主に輻射熱）が重畳し、作業者にとって極めて辛苦作業となる。そして、作業の頻繁な中断を余儀無くされている。具体的には、次の通り。
【０００４】
（１）従来は、シリンダからの冷却風（熱風）を遮断するために背負フレームに風止板を設ける必要があった。そして、そのことが、背負フレームのサイズを大きくしたり、また作業者の背中と密着した風止板によって作業者が汗をかき易くなり、負担となっていた。
【０００５】
（２）従来のエンジンは縦置きであった。そこで、図５に示すように、エンジンのマフラ及びエアクリーナ等の補器と、背負フレームとの干渉を避けるために、エンジンの位置を背負フレームの背板から遠ざける必要があった。よって、エンジンの横方向での重心位置が自ずと作業者の背中から離れることになり、作業者へのモーメント荷重が大きくなり、作業者の肩に負荷を与えていた。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の不都合に鑑み、シリンダヘッドからの熱による辛苦作業を作業者から幾らかでも解消できる背負式作業機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的達成のため、本発明に係る背負式作業機は、エンジンと、シリンダヘッドが後方となるように横置きしたエンジンを前後方向軸の回りに回転自在に支持する背負フレームと、エンジンの出力軸に接続したフレキシブル軸とを有することを特徴としている。尚、上記構成において、エンジン側のほぼ重心位置が、前後方向軸上でほぼ一致してなることが望ましく、また、前記出力軸の方向とフレキシブル軸の方向とを回転自在に異ならせて出力軸とフレキシブル軸とを接続する方向変換器を有することが望ましい。
【０００８】
上記構成によれば、次の作用効果を奏する。
（１）発熱源であるシリンダヘッドが従来技術よりも作業者から遠方配置となる。従ってその分、作業者への熱負荷が低減して極暑地及び夏季の炎天下等におけるシリンダヘッドからの熱による辛苦作業を作業者から幾らかでも解消できる。従って、作業の頻繁な中断を減らすことができる。しかも、上記遠方配置は、音源でもある燃焼室が従来技術よりも作業者から遠方配置となることと同義であるから作業者にとっての騒音低減ともなる。また、エンジンはクランク回りが重い（重量部である）が、上記構成ではエンジンをシリンダヘッドが後方となるように横置きしたために、重量部なるクランク回りの位置が作業者側となる。つまり、エンジンの横方向での重心位置が自ずと作業者の背中方向に接近する。さらにまた、エンジンはシリンダヘッド方向に長いが、上記構成ではエンジンを横置きしたために、マフラ及びエアクリーナ等の補器の配置自由度が高くなる。つまり、補器を作業者側に接近配置すれば、エンジンの横方向での重心位置がさらに自ずと作業者の背中方向へ接近する。即ち、作業者へのモーメント荷重を小さくでき、作業者の肩への負荷を軽減できる。
（２）作業者が操作管を上下左右方向へ移動させると（即ち、振り回すと）、フレキシブル管及び軸が曲がって、その反力により背負フレームが追従移動及び追従回転し、作業者に対して偏荷重をかけようとする。ところが、上記構成によれば、出力軸を介してフレキシブル軸に接続されたエンジンが前後方向軸回りに追従回転する。そのため、背負フレームの追従移動及び追従回転を抑制できる。従って、作業者への偏荷重が生じにくく、このためバランスのとれた作業を行える。勿論、この前後方向軸回りのエンジンの追従回転は、シリンダヘッドを後方に位置させたまま行われるため、シリンダヘッドからの熱による辛苦作業の上記軽減には影響を与えない。
（３）エンジン側のほぼ重心位置が前後方向軸上でほぼ一致していると、エンジン側の追従回転に基づく作業者への偏荷重が生じない。そこで、背負式作業機を、前後方向軸が作業者の背骨に対し前後方向でほぼ正対するように構成すれば、作業者が操作管を上下左右方向へ移動させても、さらには俯き又は仰いでも、作業者の左右間の作業バランスをほぼ均等に維持でき、作業疲労を軽減できる。
（４）方向変換器を設けると、上記「背負フレームの追従移動及び追従回転」が、上記「エンジンの追従回転」と、この「方向変換器」とにより吸収される。従って、作業者の作業疲労がさらに軽減する。
【０００９】
【発明の実施の形態及び実施例】
本発明に係る背負式作業機の好適な実施例を図１〜図３を参照して説明する。第１実施例は、図１に示す通りである。背負フレーム２は、前側に両肩用背負バンド２ａを備え、背負面にクッションシート２ｂを備え、かつ後側にエンジン１を備える。エンジン１は、シリンダヘッド１ａが後方となるように横置きしてある。さらに、エンジン１は、背負フレーム２に設けた前後方向軸Ｘの回りに軸受２ｃを介して回転自在に支持してある。そして、エンジン１の出力軸１ｂにフレキシブル軸３を接続してある。フレキシブル軸３から以降の構成は、本実施例では前記「従来の技術」の欄で説明の通りとしたので、ここでは重複説明を省略し、各要素符号のみを図示する。また、作業者による実施例（背負式作業機）の使用例もまた、前記「従来の技術」の欄で説明の通りであるので、これもここでは説明を省略する。
【００１０】
上記第１実施例の作用効果を述べる。
（１）発熱源であるシリンダヘッド１ａが従来技術よりも作業者から遠方配置となる。従ってその分、作業者への熱負荷が低減して極暑地及び夏季の炎天下等におけるシリンダヘッド１ａからの熱による辛苦作業が軽減する。殊に、この種エンジン１は、軽量化を図るため、２サイクル空冷エンジンとすることが多く、さらには、冷却効果を高めるため、同じく図１に示す通り、シリンダヘッド外周の冷却用フィン１ｃに向けて冷却風を送る送風機１ｄを備えるものが多い。かかる場合、殊更に冷却フィン１ｃから受熱した高温の熱風を作業者に対して直接吹き当てるように送風機１ｄを設けたか、又は、導風管(不図示）等をシリンダヘッド１ａ回りから作業者に向けて加設したでもない限り、上記第１実施例では、冷却フィン１ｃから受熱した高温の熱風が作業者に直接吹き当たることがない。従って、作業者への熱負荷の低減が持続し、極暑地及び夏季の炎天下等におけるシリンダヘッド１ａからの熱による辛苦作業が軽減する。しかも、シリンダヘッド１ａの上記遠方配置は、音源でもある燃焼室が従来技術よりも作業者から遠方配置となることと同義であるから、作業者にとっては騒音低減ともなる。
【００１１】
（２）エンジンはクランク回りが重いが（重量部であるが）、上記構成ではエンジン１をシリンダヘッド１ａが後方となるように横置きしたために、重量部なるクランク回りの位置が作業者側となる。つまり、エンジン１の横方向での重心位置が自ずと作業者の背中方向に接近する。さらにまた、エンジンはシリンダヘッド方向に長いが、上記構成ではエンジン１を横置きしたために、マフラ及びエアクリーナ等の補器の配置自由度が高くなる。つまり、補器を作業者側に接近配置すれば、エンジン１の横方向での重心位置がさらに自ずと作業者の背中方向へ接近する。即ち、作業者へのモーメント荷重を小さくでき、作業者の肩への負荷を軽減できる。
【００１２】
（３）作業者が操作管７を上下左右方向へ移動させると（即ち、振り回すと）、フレキシブル管４及びフレキシブル軸５が曲がり、その反力によって背負フレーム２が追従移動及び追従回転し、作業者に対して偏荷重をかけようとする。ところがこのような場合、上記第１実施例によれば、出力軸１ｂを介してフレキシブル軸３に接続されたエンジン１が前後方向軸Ｘの回りに追従回転する。そのため、背負フレーム２の追従移動及び追従回転を抑制できる。従って、作業者への偏荷重が生じにくく、バランスのとれた作業を行える。勿論、この前後方向軸Ｘ回りのエンジン１の追従回転は、シリンダヘッド１ａを後方に位置させたままで行われるため、シリンダヘッド１ａからの熱による辛苦作業の上記軽減に影響を与えない。
【００１３】
以下、他の実施例を例示列挙する。
（１）第２実施例は、同じく図１を参照して説明すれば、エンジン側のほぼ重心Ｇの位置を、前後方向軸Ｘ上でほぼ一致させたものである。尚、エンジン側としたのは、エンジン１に例えば燃料タンク等（不図示）を固設し、これらを一体的に回転自在とした場合も考慮したためである。そして、「ほぼ重心Ｇの位置」としたのは、燃料タンク内の燃料がその使用と共に漸減してエンジン側の重心Ｇの位置が変化するかである。実用上は、燃料タンクの満タン時等の重心位置とするが望ましい。但し、燃料タンクを背負フレーム２上に設けるのであれば、上記「エンジン側のほぼ重心Ｇの位置」は、正確には「エンジン１の重心Ｇの位置」と読み替えできる。
【００１４】
このように構成すると、エンジン側の追従回転による作業者への偏荷重が生じない。ところでここに、第２実施例（背負式作業機）は、図２に示すように、前後方向軸Ｘが作業者の背骨Ｇ１に前後方向軸Ｘ上でほぼ正対するように構成してある。従って、作業者が操作管７を上下左右方向へ移動させても、さらには、俯き又は仰いでも、作業者の左右間の作業バランスをほぼ均等に維持でき、作業疲労を軽減できる。
【００１５】
（２）第３実施例は、上記第１又は第２実施例において、図３に示す通り、出力軸１ｂと、フレキシブル軸３との間に方向変換器１０を設けたものである。図３の方向変換器１０はその代表例であって、ピニオンギア１０ａと、このピニオンギア１０ａに噛み合うベベルギア１０ｂと、両ギヤ１０ａ、１０ｂを格納するＬ字形の格納ケース１０ｃとを有する。詳しくは、ピニオンギア１０ａは出力軸１ｂの先端に固設され、ベベルギア１０ｂはフレキシブル軸３の基端に固設される。格納ケース１０ｃは、そのエンジン側を出力軸ケース１０ｃに対し軸受１０ｄを介して回転自在に遊嵌され、一方、フレキシブル軸側をフレキシブル管４に固設されたものである。即ち、方向変換器１０は、エンジンの出力軸１ｂの方向と、フレキシブル軸３の方向とを回転自在に異ならせるものである。尚、方向変換器１０の回転軸Ｙは、前後方向軸Ｘと直角方向なる左右方向軸Ｙとしてある。
【００１６】
このように構成すると、上記「背負フレーム２の追従移動及び追従回転」が、上記「エンジン１の追従回転」と、この「方向変換器１０」とで吸収される。従って、作業者の作業疲労がさらに軽減する。
【００１７】
（３）第４実施例は、次の通りである。第４実施例では、上記第１実施例の「前後方向軸Ｘ」及び「横置き」は次の意味を含む。即ち、上記各実施例の狙い（即ち、本願発明の狙い）は、上記第１実施例に基く作用効果の記載から明らかな通り、「発熱源であるシリンダヘッド１ａが従来技術よりも作業者から遠方配置となる」ようにすることである。この場合、「斜め後上方軸」又は「斜め後下方軸」なる「傾斜軸」もまた上記狙いを達成できる。具体的には、斜め角θを、仮に水平（図１の場合）をθ＝０°とし、シリンダヘッド１ａの上置き（従来技術の縦置き）をθ＝＋９０°とし、さらにシリンダヘッド１ａの下置き（エンジン１逆さ置き）をθ＝−９０°とする。この場合、斜め角θが＋９０°から０°を経て−９０°に至るに従い、シリンダヘッド１ａは作業者の背中及び後頭部（耳を含む）から遠方配置となる。但し、θ＝−９０°に近づくほど、シリンダヘッド１ａは作業者の足腰に近づきこれらを加熱する。但し、騒音は小さくなる。尚、θ＝±９０°に近づくほど、フレキシブル軸３の取り出し側の曲がり空間及び燃料タンクの配置空間等の確保が困難になるという新たな不都合が生じる。つまり、傾斜軸の傾角θ（斜め角θ）の範囲は＋７０°〜−７０°でよい。望ましくは、＋４０°〜−６０°の範囲である。理想的には、上記図１の第１実施例なるθ＝０°である（実際は±５°程度の許容値を有してθ≒０±５°となる）。即ち、第４実施例は、図１の「前後方向軸Ｘ」において、上記「斜め後上方軸」又は「斜め後下方軸」なる「傾斜軸」を含めた事例である（前記「特許請求の範囲」も同じ。）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る背負式作業機の側面図である。
【図２】図１の上視図である。
【図３】本発明に係る背負式作業機に用いた方向変換器のスケルトン図である。
【図４】従来の背負式作業機の側面図である。
【図５】従来の背負フレーム上での縦置きエンジンの配置状況を示す背負式作業機の側面図である。
【符号の説明】
１：エンジン、１ａ：シリンダヘッド、Ｘ：前後方向軸、２：背負フレーム、１ｂ：出力軸、３：フレキシブル軸、Ｇ：重心（重心位置）、１０：方向変換器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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