(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸（１７）の軸線（Ｙ）に沿ってかかる荷重が、ピストン（１６）の往復動軸線（Ｘ）の両側で不均一である内燃機関（２）と、該内燃機関（２）で駆動される作業部材（９）と、前記クランク軸（１７）に固着されてその軽荷重側（１７Ｒ）を形成する回転体（２１）と、該回転体（２１）に付与されるとともに前記ピストン（１６）の往復動により前記クランク軸（１７）の重荷重側（１７Ｌ）に生ずる振れを打ち消すように作用するバランサーウエイト（３１）と、を備える携帯式作業機であって、前記回転体が、リコイルスタータ装置（１０）を構成するリコイルスタータリール（２２）の回転を前記クランク軸（１７）に伝達するためのラチェットポールホルダー（２１）であり、前記バランサーウエイトが、前記ラチェットポールホルダー（２１）に取着された遠心ラチェットポール（３１）であり、該遠心ラチェットポール（３１）の重心（Ｇ）を、前記ピストン（１６）が上死点（ＴＤＣ）にある時に、前記往復動軸線（Ｘ）に対して前記ラチェットポールホルダー（２１）の回転方向（ｒ）へ１４０度乃至１８０度の範囲内に位置せしめた、携帯式作業機。
【請求項２】
前記遠心ラチェットポール（３１）の重心（Ｇ）を、前記ピストン（１６）が上死点（ＴＤＣ）にある時に、前記往復動軸線（Ｘ）に対して前記ラチェットポールホルダー（２１）の回転方向（ｒ）へほぼ１６０度に位置せしめた、請求項１に記載の携帯式作業機。
【請求項３】
クランク軸（１７）の軸線（Ｙ）に沿ってかかる荷重が、ピストン（１６）の往復動軸線（Ｘ）の両側で不均一である内燃機関（２）と、該内燃機関（２）で駆動される作業部材（９）と、前記クランク軸（１７）に固着されてその軽荷重側（１７Ｒ）を形成するラチェットポールホルダー（２１）と、該ラチェットポールホルダー（２１）に取着された遠心ラチェットポール（３１）よりなるリコイルスタータ装置（１０）を備えた携帯式作業機（１）であって、前記遠心ラチェットポール（３１）の前記ピストン（１６）に対する相対位置と、前記遠心ラチェットポール（３１）の質量と、の組み合わせを、前記ピストン（１６）の往復動により前記クランク軸（１７）の重荷重側（１７Ｌ）に生ずる振れを解消し得る組み合わせとし、さらに、前記遠心ラチェットポール（３１）の重心（Ｇ）を、前記ピストン（１６）が上死点（ＴＤＣ）の位置にある時に、前記往復動軸線（Ｘ）に対して前記ラチェットポールホルダー（２１）の回転方向（ｒ）へ１４０度乃至１８０度の範囲内に位置せしめた、携帯式作業機。
【請求項４】
前記遠心ラチェットポール（３１）の重心（Ｇ）を、前記ピストン（１６）が上死点（ＴＤＣ）の位置にある時に、前記往復動軸線（Ｘ）に対して前記ラチェットポールホルダー（２１）の回転方向（ｒ）へほぼ１６０度に位置せしめた、請求項３に記載の携帯式作業機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯式作業機に関し、詳しくは、クランク軸の軸線に沿ってかかる荷重が、ピストンの往復動軸線の両側で不均一である内燃機関を作業部材の駆動源として有する携帯式作業機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
前記の如き携帯式作業機においては、前記ピストンの往復動により、特に前記クランク軸の軸線に沿った重荷重側に比較的大きな振れが生ずるので、前記作業機を保持する作業者が不快であるばかりでなく、その健康に悪影響が及ぶ心配もある。
【０００３】
そこで、従来、様々な防振措置が講じられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記振れによる機体振動を取り除く、実用的かつ効果的な方法がなかなか得られていないのが実情である。
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、良好な防振効果を有する新規且つ有用な携帯式作業機を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明に係る携帯式作業機は、クランク軸の軸線に沿ってかかる荷重が、ピストンの往復動軸線の両側で不均一である内燃機関と、該内燃機関で駆動される作業部材と、前記クランク軸に固着されてその軽荷重側を形成する回転体と、該回転体に付与されるとともに前記ピストンの往復動により前記クランク軸の重荷重側に生ずる振れを打ち消すように作用するバランサーウエイトと、を備える携帯式作業機であって、前記回転体が、リコイルスタータ装置を構成するリコイルスタータリールの回転を前記クランク軸に伝達するためのラチェットポールホルダーであり、前記バランサーウエイトが、前記ラチェットポールホルダーに取着された遠心ラチェットポールであり、該遠心ラチェットポールの重心を、前記ピストンが上死点にある時に、前記往復動軸線に対して前記ラチェットポールホルダーの回転方向へ１４０度乃至１８０度の範囲内に位置せしめたものである（請求項１）。
【０００７】
前記内燃機関においては、前記クランク軸の軸線に沿ってかかる荷重が、前記ピストンの往復動軸線の両側で不均一であるので、前記ピストンの往復動に起因して、前記クランク軸の重荷重側に比較的大きな振れが生ずる。しかし、その振れは、前記クランク軸の軽荷重側を形成する回転体に付与されたバランサーウエイトによって打ち消されるので、前記作業機の振動が効果的に防止される。前記バランサーウエイトの重心の配設位置は、前記ピストンが上死点にある時に、前記往復動軸線に対して前記回転体の回転方向へ１４０度乃至１８０度の位置とするのが、防振上有効である。
【０００８】
本発明では、前記遠心ラチェットポールを前記バランサーウエイトとしているので、回転体であるにラチェットポールホルダーに対して別部品を付加する必要がない。よって、部品点数の増加が抑制されるほか、前記バランサーウエイトを付加配設するための特別なスペースを確保する必要もなく、合理的な構成となる。
【０００９】
本発明の実施の一形態として、前記遠心ラチェットポールの重心を、前記ピストンが上死点にある時に、前記往復動軸線に対して前記ラチェットポールホルダーの回転方向へほぼ１６０度に位置せしめると、一層好適である（請求項２）。
【００１２】
本発明の他の実施の形態に係る携帯式作業機は、クランク軸の軸線に沿ってかかる荷重が、ピストンの往復動軸線の両側で不均一である内燃機関と、該内燃機関で駆動される作業部材と、前記クランク軸に固着されてその軽荷重側を形成するラチェットポールホルダーと、該ラチェットポールホルダーに取着された遠心ラチェットポールよりなるリコイルスタータ装置を備えた携帯式作業機であって、前記遠心ラチェットポールの前記ピストンに対する相対位置と、前記遠心ラチェットポールの質量と、の組み合わせを、前記ピストンの往復動により前記クランク軸の重荷重側に生ずる振れを解消し得る組み合わせとし、さらに、前記遠心ラチェットポールの重心を、前記ピストンが上死点の位置にある時に、前記往復動軸線に対して前記ラチェットポールホルダーの回転方向へ１４０度乃至１８０度の範囲内に位置せしめたものである（請求項３）。
【００１３】
本実施の形態の特徴は、前記ピストンの往復動により前記クランク軸の重荷重側に生ずる振れを解消するための振れ解消要素として、前記遠心ラチェットポールの前記ピストンに対する相対位置と、前記遠心ラチェットポールの質量と、の組み合わせに着目した点にある。
【００１４】
すなわち、従来の振動防止手段としては、特別に準備されたウエイトを、前記内燃機関の様々な箇所に付加的に設けることにより、前記内燃機関の作動時の動的バランスを取るようにしたものがほとんどである。これに対し、本実施の形態のものは、従来から前記ラチェットポールホルダーに備わっている遠心ラチェットポールに、バランサーウエイトとしての作用をさせるものであるから、バランサーウエイトとして別部品を準備する必要がない。加えて、前記遠心ラチェットポールの前記ピストンに対する相対位置は、前記クランク軸に対する前記ラチェットポールホルダーの取付角度によって決まるので、バランサーウエイトの配設作業にも特別な手数を要しない等の利点がある。
【００１５】
なお、前記実施の形態において、「遠心ラチェットポールの質量」は、該遠心ラチェットポール自体の質量だけでなく、それを前記ラチェットポールホルダーに取着するためのねじ等の取付手段や、前記遠心ラチェットの姿勢戻し用ばね等の付勢手段など、前記遠心ラチェットポールを配設するために必要な、付加的な部材の質量も全て含んだものとする。
【００１６】
さらに、本実施の形態のものは、前記遠心ラチェットポールの前記ピストンに対する好適な相対位置として、前記遠心ラチェットポールの重心を、前記ピストンが上死点にある時に、前記往復動軸線に対して前記ラチェットポールホルダーの回転方向へ１４０度乃至１８０度の範囲内に位置せしめる点に特徴を有する。
【００１７】
さらに好ましくは、前記遠心ラチェットポールの重心を、前記ピストンが上死点にある時に、前記往復動軸線に対して前記ラチェットポールホルダーの回転方向へほぼ１６０度に位置せしめると良い（請求項４）。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な一実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態に係る携帯式作業機としての、手持ち式バキュームクリーナの全体斜視図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態に係るバキュームクリーナ１は、原動機としての空冷二サイクル内燃機関２を含む本体部３と、該本体部３に取り外し自在に連結された吸入管４と、同じく前記本体部３に取り外し自在に連結された吐出管５と、該吐出管５の吐出口５ａに取り外し自在に連結された、通気性を有するダストバッグ６と、作業者がそれぞれの手で握って作業時の機体姿勢を制御するための上ハンドル７及び後ハンドル８と、を備えている。
【００２１】
前記本体部３内には、前記吸入管４内に吸入気流Ｆを生じさせるための吸入気流発生手段として、前記内燃機関２で駆動される作業部材としての吸入ファン９（図２参照）が配設されている。作業者は、リコイルスタータ装置１０を構成するスタータハンドル１１を引き操作して前記内燃機関２を始動させ、前記吸入管４の先端部の吸入口４ａを落ち葉やゴミ等の被吸引物１２に近づけて、前記上ハンドル７の近くに配設されたスロットルトリガー１３を操作しながら、前記被吸引物１２を吸入する。前記吸入管４内に吸い込まれた前記被吸引物１２は、前記本体部３内において、前記吸入ファン９と一体的に回転する切断刃１４（図２参照）で細断されて前記吐出管５から吸入気流Ｆとともに吐出され、前記ダストバッグ６内に収容される。
【００２２】
図２を参照して説明すると、前記内燃機関２は、シリンダ１５内でピストン１６を往復摺動させるための、それ自体周知の形式のクランク軸１７を備えていて、該クランク軸１７は、クランクケース１８内に回動自在に支持されている。前記クランク軸１７は、連接棒３２を介しての前記ピストン１６の往復動で前駆クランク軸１７を回転せしめる際に、それに応じたつり合い力を反対方向に作用させるためのカウンタウエイト１９を一体的に有している。
【００２３】
図２で見て、前記クランク軸１７の、比較的大きな力がかかる重荷重側である左端部側１７Ｌには、マグネトロータ２０と、前記吸入ファン９と、前記切断刃１４と、が固着されている。一方、前記クランク軸１７の、作用する力が比較的小さい軽荷重側である右端部側１７Ｒには、前記リコイルスタータ装置１０を構成する回転体であるラチェットポールホルダー２１が固着されている。
【００２４】
前記リコイルスタータ装置１０について説明すると、該リコイルスタータ装置１０は、前記ラチェットポールホルダー２１に対向して配設されたスタータリール２２を備えている。該スタータリール２２は、前記クランクケース１８を支持する本体部ケース３ａに対して着脱自在なスタータケース２３内に回動自在に支持されている。すなわち、該スタータケース２３の内面側中央部に、前記ラチェットポールホルダー２１と同一軸線上に位置するリール支軸２４が突設され、該リール支軸２４に、前記スタータリール２２のボス部２５が回動自在に嵌入され、抜け止めねじ２６で回動自在に固定されている。また、前記スタータリール２２と、前記スタータケース２３の内面と、の間には、ゼンマイ２７が収容されている。該ゼンマイ２７の外端部は前記スタータケース２３側に、一方の内端部は前記スタータリール２２の前記ボス部２５に、それぞれ係止されている。このため、前記スタータリール２２に巻回されたスタータロープ２８を、前記ゼンマイ２７のばね力に抗して前記スタータハンドル１１を引き操作して引き出した後、前記スタータロープ２８を解放すると、該スタータロープ２８は、元通りに前記スタータリール２２に巻き取られる。該スタータリール２２の前記ボス部２５を前記ラチェットポールホルダー２１側へ延長して形成したボス延長部２９の外周には、前記ラチェットポールホルダー２１を回転駆動するためのラチェットカム３０が、嵌め合わされて固定されている。
【００２５】
一方、前記クランク軸１７の前記右端部側１７Ｒに回り止め固定された前記ラチェットポールホルダー２１には、前記ラチェットカム３０と係合する遠心ラチェットポール３１が、揺動自在に取り付けられている。該遠心ラチェットポール３１は、図３に示すように、その基端部３１ａをラチェット枢止ピン３３で前記ラチェットポールホルダー２１に回動自在に止着されている。そして、前記遠心ラチェットポール３１は、リターンスプリング３４により、図３に実線で示すように、その揺動端部３１ｂが前記ラチェットカム３０と係合する所定の係合位置Ｐ１へ向けて、常時回動付勢されている。前記遠心ラチェットポール３１に形成されたストッパ３５が、前記ラチェットポールホルダー２１にその半径方向に延びるように形成されたスリット３６の内端部３６ａに当接することにより、前記遠心ラチェットポール３１の前記係合位置Ｐ１より内方への回動が規制されている。
【００２６】
作業者が、前記スタータロープ２８に連結された前記スタータハンドル１１を引くと、前記スタータリール２２が、図３で見て時計回り方向ｒへ回転するので、互いに係合している前記ラチェットカム３０と前記遠心ラチェットポール３１と、を介して、前記ラチェットポールホルダー２１、すなわち、前記クランク軸１７が回転駆動され、前記ピストン１６が上下に往復動せしめられる。それ自体周知の機構で前記内燃機関２が始動すると同時に、前記クランク軸１７の自力高速回転による遠心力で、前記遠心ラチェットポール３１の前記揺動端部３１ｂが、前記リターンスプリング３４の付勢力に抗して、前記ラチェットポールホルダー２１の回転面に沿って、図３に仮想線で示す係合解除位置Ｐ２へ向けて外方へと振り出されるので、前記遠心ラチェットポール３１と前記ラチェットカム３０との係合が、自動的に解除される。
【００２７】
ところで、図２を参照して既に述べたように、本実施の形態では、前記クランク軸１７の一方の前記左端部側１７Ｌには、前記マグネトロータ２０と、前記吸入ファン９と、前記切断刃１４と、が固着されている。これに対し、前記クランク軸１７の他方の前記右端部側１７Ｒに固着されているのは、前記ラチェットポールホルダー２１のみである。周知のように、前記マグネトロータ２０は、磁石を含むことからその質量が大きい。同様に、前記吸入ファン９も、前記吸入気流Ｆを強力に生じさせることができるように大型に形成されているので、その重量が大きい。前記切断刃１４も、前記被吸引物１２を効果的に細断できるように鋼製とされているので、その質量が大きい。これらの部材の合計質量に対し、前記ラチェットポールホルダー２１は、はるかに軽量である。このため、前記クランク軸１７には、その軸線Ｙに沿って前記ピストン１６の往復動軸線Ｘの左右両側で、差が大きい不均一な大きさの荷重が作用していることになる。この状態で前記クランク軸１７が高速回転すると、該クランク軸１７の重荷重側、すなわち、図２の左端部側１７Ｌに大きな振れが生じてしまうので、前記バキュームクリーナ１の作動時の振動が大きくなって、手持ち作業が不快となるほか、長時間継続して使用する場合には、作業者の人体にも有害である。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、前記クランク軸１７の前記左右両端部側１７Ｌ，１７Ｒにかかる荷重の不均一性により発生する不快な振動を小さくせしめるため、前記クランク軸１７の軽荷重側１７Ｒに配設された回転体、すなわち、前記ラチェットポールホルダー２１に、前記ピストン１６の往復動により前記クランク軸１７の重荷重側１７Ｌに生ずる振れを打ち消すように作用するバランサーウエイトを付与している。特に、本実施の形態では、前記遠心ラチェットポール３１を前記バランサーウエイトとして作用せしめて、部品点数の増加を抑えている。
【００２９】
すなわち、前記遠心ラチェットポール３１は、前記バランサーウエイトとして機能し得るように、鉄等の比重の大きい金属で形成されている。前記遠心ラチェットポール３１を、前記ラチェットポールホルダー２１に配設するために必要な部材、例えば、前記ラチェット枢止ピン３３や前記リターンスプリング３４の質量も、前記遠心ラチェットポール３１それ自体とともに前記バランサーウエイトとして作用する。
【００３０】
従来、ラチェットポールホルダーに配設する遠心ラチェットポールは、小さな遠心力で係合解除位置へと振り出されるように、例えば、プラスチック等の軽量な材料で形成するのが一般的であるとされていた。そして、その質量は、例えば、１ｇ程度に抑えられていた。これに対し、本実施の形態では、一例として、鉄等の比重の大きな材料で形成することにより、前記遠心ラチェットポール３１の質量を、約７ｇとしてある。しかし、その大きさも形状も、従来のプラスチック製のものと同一である。このため、前記ラチェットポールホルダーに対する特別な取付スペースは不要であり、従来のリコイルスタータ装置にそのまま取り付けて使用することができる。
【００３１】
次に、前記バランサーウエイトとして作用する前記遠心ラチェットポール３１と、前記ピストン１６との、防振作用上の好適な相対的位置関係について説明する。本発明の発明者等は、前記ピストン１６に対する前記遠心ラチェットポール３１の配設角度位置を様々に変化させて、前記バキュームクリーナ１の振動試験を行った。前記ピストン１６に対する前記遠心ラチェットポール３１の配設角度位置は、前記クランク軸１７の前記軸線Ｙの回りに対する前記ラチェットポールホルダー２１の取付角度を変更することによって、容易に調節することができる。
【００３２】
前記振動試験の結果、図３に示すように、前記遠心ラチェットポール３１の重心Ｇを、前記ピストン１６が上死点ＴＤＣにある時に、前記ピストン１６の前記往復動軸線Ｘに対して、前記ラチェットポールホルダー２１の回転方向ｒへ１４０度乃至１８０度の範囲（好適角度範囲θ）内に位置せしめるのが、防振上最も望ましいことが分かった。すなわち、前記遠心ラチェットポール３１の重心Ｇの位置を、前記好適角度範囲θの内の前記１４０度の角度位置とした場合に、人体接触部としての前記上ハンドル７部での測定値において、有意な防振効果が確認され始め、前記遠心ラチェットポール３１の重心Ｇの位置を、前記好適角度範囲θの内の１６０度の角度位置に近づけるに従って、振動加速度レベルが逓減した。そして、前記遠心ラチェットポール３１の重心Ｇの位置を、前記１６０度の角度位置とした場合に、振動加速度レベルが極小となった。その後、前記遠心ラチェットポール３１の重心Ｇの位置を、前記１８０度の角度位置に近づけるに従って、振動加速度レベルが逓増したが、それらの角度範囲内でも、十分に有意な防振効果が確認できた。但し、望ましくは、前記１８０度に達しない角度位置とするのがよい。
【００３３】
なお、前記好適角度範囲θ内で、従来のプラスチック製１ｇ程度の遠心ラチェットポールを使用したバキュームクリーナと、鉄製７ｇ程度の前記遠心ラチェットポール３１を使用した前記バキュームクリーナ１とで、上ハンドル部での振動加速度レベルをそれぞれ測定したところ、本実施の形態のものによれば、従来のものに比べて振動加速度レベルが半分以下に抑制されることが確認できた。
【００３４】
以上のように、本実施の形態では、前記遠心ラチェットポール３１の前記ピストン１６に対する相対位置と、前記遠心ラチェットポール３１の質量と、の組み合わせを、前記の如く工夫することで、前記ピストン１６の往復動により前記クランク軸１７の前記軸線Ｙに沿った重荷重側１７Ｌに生ずる振れを解消し、これにより、前記バキュームクリーナ１の振動を大幅に低減することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る携帯式作業機としての、手持ち式バキュームクリーナの全体斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【符号の説明】
１      携帯式作業機（バキュームクリーナ）
２      内燃機関
９      作業部材（吸入ファン）
１０    リコイルスタータ装置
１６    ピストン
１７    クランク軸
１７Ｌ  重荷重側（左端部側）
１７Ｒ  軽荷重側（右端部側）
２１    回転体（ラチェットポールホルダー）
２２    リコイルスタータリール
３１    バランサーウエイト（遠心ラチェットポール）
Ｇ      重心
ｒ      回転方向
Ｘ      ピストン往復動軸線
Ｙ      クランク軸線
ＴＤＣ  ピストンの上死点
【図１】
0004212080.tif 000002
【図２】
0004212080.tif 000003
【図３】
0004212080.tif 000004