JP2010203246A - エンジン作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン停止後のエンジンの再始動性を向上させたエンジン作業機を提供する。
【解決手段】刈払機１は、エンジン１７を始動するためのセルモータ１９と、セルモータ１９を駆動するための電力を供給する電池パック４と、電池パック４から供給される電力により動作するエンジン１７を冷却するための冷却ファン２とを備え，エンジン停止後でも冷却ファン２を駆動することでエンジンケース１８内のエンジン１７およびその周囲の部品を冷却風により冷却する。
【選択図】図２

Description

本発明は，エンジン作業機、特にモータで駆動される冷却ファンを備えたエンジン作業機に関する。

エンジンで駆動される刈払機やチェンソー等のエンジン作業機では、特許文献１に記載のようにエンジンを始動するためのセルモータ付エンジンを搭載するものがある。このようなエンジン作業機では、エンジンはエンジンケース内に収納される。そして、エンジン運転中、クランク軸と一体に回転するマグネトロータに形成された冷却フィンにより外気が吸込まれて冷却風が生じる。冷却風は、エンジンケース内でエンジン周囲を通過してエンジンケース外に排出されることで、エンジンで発生した熱をエンジンケース内から排出する。

実開昭６４−１１３７１号公報

ところで、エンジンが停止するとマグネトロータも停止して冷却風が流れなくなり、エンジンケース内の熱を排出することが困難になる。そして、エンジンケース内に収納されたエンジンに混合気を供給する気化器に熱が伝わることにより、混合前の燃料が気化して混合気濃度が低下する。このため、エンジン停止後にエンジンの温度が高い状態でエンジンを再始動する場合、エンジンの始動性が悪化することがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、エンジン停止後のエンジンの再始動性を向上させたエンジン作業機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のエンジン作業機は、エンジンを始動するためのモータと、前記モータを駆動するための電力を供給するバッテリと、前記バッテリから供給される電力により動作する前記エンジンを冷却するための冷却ファンと、を備えることを特徴とする。

また、前記冷却ファンは、前記モータにより駆動されてもよい。

さらに、前記冷却ファンは、冷却ファン用モータにより駆動されてもよい。

また、前記エンジン作業機は、前記エンジンの運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段と、前記エンジン運転状態検出手段の出力に基づいて前記冷却ファンの駆動を制御する制御手段と、を更に備えてもよい。

さらに、前記制御手段は、前記エンジン運転状態検出手段によりエンジンの停止を検出すると、所定時間前記冷却ファンを駆動してもよい。

また、前記エンジン作業機は、前記バッテリの残容量を検出するバッテリ残容量検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記冷却ファン駆動中に、前記バッテリ残容量検出手段により前記バッテリの残容量が所定値以下であることが検出されると、前記冷却ファンの駆動を停止してもよい。

さらに、前記所定値の残容量は、前記エンジンを始動可能な前記バッテリの残容量であり、前記制御手段は、前記バッテリ残容量検出手段の出力に基づいて、前記エンジンを始動可能な前記バッテリの残容量を残して、前記冷却ファンの駆動を停止することが好ましい。

また、前記エンジン作業機は、刈払機であってもよい。

本発明によれば、エンジン作業機は、エンジンを始動するモータ用のバッテリから供給される電力により動作するエンジン冷却ファンを備えるため、エンジン停止後のエンジンおよびその周囲の部品の冷却が可能となりエンジンの再始動を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る刈払機の斜視図である。 図１の刈払機のエンジン部分の断面図である。 図１の刈払機の要部の構成を示すブロック図である。 図１の刈払機の制御回路を示す制御回路図である。 図１の刈払機の冷却ファンの制御を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る刈払機のエンジン部分の断面図である。 図６の刈払機の制御回路を示す制御回路図である。 本発明の第３実施形態に係る刈払機の要部の断面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に沿って説明する。図１に示すように、刈払機１（エンジン作業機）は、中空棒状の操作桿１４を備え、操作桿１４の一方の端部には回転刃１６、他端にはエンジン１７が取り付けられる。また、エンジン１７の側部にはエンジン１７に混合気を供給する気化器１３が設けられる。図２に示すように、操作桿１４内には回転軸２７が回転可能に挿通される。回転軸２７の一端は、図示しない傘歯車機構に接続されて回転刃１６を回転させる。また、回転軸２７の他端は、遠心クラッチ機構２８に接続され、遠心クラッチ機構２８は、クランク軸２２の回転数が一定以上になると回転軸２７にエンジン１７の動力を伝える。操作桿１４の中央付近には作業時に作業者が把持するための操作ハンドル１５が設けられる。また、操作桿１４の操作ハンドル１５とエンジン１７の間には、オンの場合にはエンジン１７を動作可能にし，オフの場合にはエンジン１７を停止するメインスイッチ６と、セルモータ１９を作動させるためのスタータスイッチ２０と、およびオンの場合には冷却ファン２を動作可能にし，オフの場合には冷却ファン２を停止する冷却ファン用スイッチ２９と、後述する制御回路５が設けられている。

図２に示すように、エンジンケース１８に収納されるエンジン１７はシリンダブロック１２とクランクケース３０を有する単気筒の２サイクルエンジンである。クランクケース３０を貫通するクランク軸２２の一端は、手動でエンジンを始動するためのリコイルスタータ２１に接続され、他端はフィンが形成されたマグネトロータ２５に固定されるとともに、マグネトロータ２５に接続された遠心クラッチ機構２８を介して回転軸２７に動力伝達可能とされる。

また、エンジンケース１８内には、電池パック４（バッテリ）から供給される電力で駆動されるセルモータ１９が設けられる。セルモータ１９のピニオン２４はエンジンケース１８に摺動可能に設けられた減速歯車２３と噛合し、減速歯車２３はマグネトロータ２５に始動用遠心クラッチ機構３１を介して接続される。セルモータ１９が回転するとピニオン２４に噛合する減速歯車２３が回転し、クランク軸２２を回転させてエンジン１７を始動させ、クランク軸２２が所定回転数以上になると、始動用遠心クラッチ機構３１の動力伝達が解除される。セルモータ１９はスタータスイッチ２０により操作される。なお、電池パック４は刈払機１から取外し可能である。

さらに、エンジンケース１８内には冷却ファン２が設けられる。冷却ファン２は、エンジンケース１８に設けられた空気導入口３２から空気を吸い込み、図２に矢印で示すようにシリンダブロック１２に向かって送風し、エンジンケース１８内に冷却風を循環させ、エンジン１７および気化器１３等の部品の冷却を行なう。また、冷却ファン２は冷却ファン用モータ３を備える。冷却ファン用モータ３は電池パック４から供給される電力で駆動され、冷却ファン用モータ３の動作は制御回路５に内蔵されたコントローラ７により制御される。

図３に示すように、コントローラ７（制御手段）は、エンジン運転状態検出手段３３、電池残容量検出手段３４（バッテリ残容量検出手段）、冷却ファン２と接続される。エンジン運転状態検出手段３３はエンジン１７が運転中か停止中かを検出してコントローラ７に出力する。また、電池残容量検出手段３４は電池パック４の残容量を検出して制御装置に出力する。コントローラ７は、エンジン運転状態検出手段３３によるエンジン運転状態についての検出出力、電池残容量検出手段３４による電池パック４の残容量についての出力に基づいて、冷却ファン２の作動または停止の制御を行う。

具体的な制御回路５を図４に示す。図４に示すように、制御回路５にはスタータスイッチ２０が接続される。スタータスイッチ２０は可動接点２０ａとセルモータ側接点２０ｂと制御回路側接点２０ｃとを備える。スタータスイッチ２０を押すと可動接点２０ａはセルモータ側接点２０ｂと接触し、セルモータ１９は電池パック４から供給される電力により作動してエンジン１７を始動する。また、スタータスイッチ２０を離すと可動接点２０ａは制御回路側接点２０ｃと接触し、電池パック４の電力を制御回路５に供給するとともに、充電制御回路１０による電池パック４への充電を可能にする。

また、制御回路５にはメインスイッチ６が接続され、オフの場合には接点６ａが閉じるとともに接点６ｂが閉じる。接点６ｂは図示しないイグニッションコイルに接続されており、接点６ｂが閉じるとイグニッションコイルが短絡されてエンジン１７は停止する。メインスイッチ６がオンの場合には、接点６ｂが開いてイグニッションコイルが作動可能となりエンジン１７は始動可能となる。メインスイッチ６のオン、オフいずれの場合でも接点６ａは閉じ、制御回路５にはイグニッションコイルまたは電池パック４から電力が供給される。さらに、制御回路５には冷却ファン用スイッチ２９が接続される。冷却ファン用スイッチ２９は、オンの場合に接点が閉じられて冷却ファン用モータ３を作動可能にし、オフの場合に接点が開いて冷却ファン用モータ３を作動不能にする。

制御回路５に設けられたコントローラ７には、電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ８、電池残容量検出手段３４として電池パック４の残容量を電圧として検出する電池電圧検出回路３４、冷却ファン用モータ３を駆動するモータ駆動回路９、電池パック４の残容量を表示する電池残容量表示手段３５、エンジン１７の出力軸の回転を図示しない回転センサにより検出してエンジン１７の運転状態を検出する運転状態検出手段３３が接続される。コントローラ７はマイコンであり、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ、Ａ／Ｄ変換器等を内蔵している。なお、運転状態検出手段３３はエンジン１７の出力軸の回転を検出する回転センサの代わりに、メインスイッチ６のオン、オフの状態を検出してエンジン１７が運転状態か停止状態であるかの運転状態を検出するようにしてもよい。

次に図５のフローチャートを用いて刈払機１の冷却ファン２の制御動作を説明する。エンジン１７が始動されるとエンジン運転状態検出手段３３がエンジン１７の始動を検知してコントローラ７が動作を開始する。ステップ３０１では、タイマ値のクリア等の初期設定処理が行われ、その後ステップ３０２に進む。ステップ３０２では、エンジン運転状態検出手段３３によりエンジン１７の運転状態が検出され、その後ステップ３０３に進む。ステップ３０３では、エンジン１７が運転状態の場合はステップ３０２に戻り、エンジン１７が運転状態から停止状態に変化した場合にはステップ３０４に進む。

エンジン１７が運転状態から停止状態に変化すると、ステップ３０４において、冷却ファン２を作動させるとともにタイマのカウントをスタートさせ、ステップ３０５に進む。ステップ３０５では電池残容量検出手段３４による電池パック４の残容量（電圧）の検出値がメモリに保存され、ステップ３０６に進む。ステップ３０６では、ステップ３０５で検出された電池パック４の残容量（電圧）が、セルモータ１９でエンジン１７を再始動するのに十分な所定の残容量（電圧）以上であるか否かが判断される。電池パック４の残容量（電圧）が所定値より少ない場合にはステップ３０８に進み、冷却ファン２は停止され、制御は終了する。また、所定値以上であればステップ３０７に進む。

ステップ３０７では、冷却ファン２が作動してからの時間が、エンジンケース１８内の熱が排出されて気化器１３の混合気生成に影響を与えない温度に下がるのに十分な時間（所定時間Ｔ）を経過したか否かが判断される。所定時間Ｔを経過した場合にはステップ３０８に進み、冷却ファン２は停止され、制御は終了する。所定時間Ｔが経過していない場合には、ステップ３０５に戻る。そして、電池残容量が所定値未満になるか所定時間Ｔが経過するまで冷却ファン２は作動を続け、電池残容量が所定値未満になるか所定時間Ｔが経過するとステップ３０８に進んで冷却ファン２は停止し、制御は終了する。なお、冷却ファン２を停止したい場合には、冷却ファン用スイッチ２９をオフにすることで作動中の冷却ファン２を強制的に停止させることもできる。

上述の刈払機１によれば、セルモータ１９に電力を供給する電池パック４が冷却ファン２と制御回路５に電力を供給するので、エンジン１７の停止後であってもエンジン１７の停止とともに冷却ファン２の運転を開始することができ、エンジンケース１８内の冷却を行なうことができる。そして、冷却ファン２は、電池パック４の残容量が十分な場合には、気化器１３の混合気生成に影響を与えない程度の温度以上に気化器１３およびその周囲の部品の温度が上昇しないような十分な時間作動した後に停止する。したがって、エンジン１７の再始動時の始動性を向上させることができ、同時に必要以上に電池を消費することが無いので、次にエンジン１７を始動する際に、セルモータ１９を十分利用することができる。また、電池パック４の残容量が十分で無い場合も、セルモータ１９によるエンジン１７の再始動が可能な容量を残して冷却ファン２は停止するので、セルモータ１９によるエンジン１７の再始動が依然として可能となる。また、一日の作業終了後等，エンジン１７を再始動する必要のない場合には、冷却ファン用スイッチ２９をオフにすることで作動中の冷却ファン２を停止させて電池の消費を抑えることができる。このため、次に刈払機１を使う際、セルモータ１９を用いて容易にエンジン１７を始動することができる。

次に、本発明に係る刈払機の第２実施形態について、図６、図７を用いて説明する。第１実施形態のものと同一構成要素には同一符号を付して説明は省略する。図６の本実施形態の刈払機１０１のエンジン１７部分の断面図に示すように、刈払機１０１は冷却ファン２の駆動とエンジン１７の始動の両方をエンジンケース１８に取付けられたモータ１１９で行なうものである。モータ１１９の駆動軸１３０は、ワンウェイクラッチ機構１２１とともに冷却ファン２に接続される。ワンウェイクラッチ機構１２１のギア付きの外輪はエンジンケース１８に摺動可能に設けられた減速歯車２３と噛合する。モータ１１９が正回転すると、駆動軸１３０の回転はワンウェイクラッチ機構１２１のギア付きの外輪から減速歯車２３に伝達され、減速歯車２３から始動用遠心クラッチ機構３１を介してマグネトロータ２５に伝達されてエンジン１７を始動する。モータ１１９が逆回転すると、駆動軸１３０の回転はワンウェイクラッチ機構１２１のギア付きの外輪には伝達されず、冷却ファン２にのみ伝達され、冷却ファン２が回転して図６に矢印で示すようにシリンダブロック１２に向かって送風が行なわれる。

図７の本実施形態の刈払機１０１の制御回路１０５の回路図に示すように、スタータスイッチ１２０はコントローラ７に接続され、スタータスイッチ１２０を押すと接点が閉じられてスタータ駆動信号がコントローラ７に入力される。スタータ駆動信号がコントローラ７に入力されると、コントローラ７はモータ駆動回路１０９にモータ１１９を正回転させる信号を出力し、モータ１１９を正回転させてエンジン１７を始動する。そして、エンジン１７停止後に冷却ファン２を駆動する場合には、コントローラ７はモータ駆動回路１０９にモータ１１９を逆回転させる信号を出力し、モータ１１９を逆回転させて冷却ファン２のみを駆動する。なお、この他の冷却ファン２の制御は上述の第1実施例の場合と同様に行なわれる。

このように構成された刈払機１０１によれば、第１の実施形態と同様の効果を有するうえ、冷却ファン２とエンジン１７の始動に一つのモータ１１９しか使わないため、刈払機１０１の重量を軽減することができ、搭載スペースも削減できて刈払機をコンパクトにすることができるという更なる利点を有する。

なお、上述の実施形態では、セルモータ１９またはモータ１１９が直接クランク軸２２を回転させることでエンジン１７を始動していたが、例えば公知の蓄力式スタータ装置を備えた構成であってもよい。図８に要部のみの断面図を示すように、この場合図示しないモータに接続されたモータ駆動軸２３０のピニオン２３１はギア２４０と噛合し、ギア２４０はエンジンケース１８に回動可能に取り付けられ、さらに冷却ファン２の駆動軸２５０に固定された冷却ファン駆動ギア２６０と噛合する。ギア２４０はワンウェイクラッチ２７０を介して例えばコイルバネ等から構成される公知のゼンマイ式の蓄力装置２８０に接続され、蓄力装置２８０は伝達機構２９０を介してクランク軸２２に接続される。モータ駆動軸２３０が正回転するとギア２４０に回転が伝達され、ワンウェイクラッチ２７０を介して蓄力装置２８０に回転力が蓄力される。なお、蓄力装置２８０は蓄力された回転力を所定のトルクまで保持する図示しない保持手段を備える。保持手段は、蓄力装置２８０に蓄力されたトルクが所定値を越えると蓄力された回転力を開放し、開放された回転力は伝達機構を介してクランク軸２２に伝達されてクランク軸２２を回転させてエンジン１７を始動する。また、モータが逆回転してモータ駆動軸２３０が逆回転するとギア２４０から冷却ファン駆動ギア２６０に回転が伝達されて冷却ファン２が回転する。なお、ギア２４０と蓄力装置２８０との間にはワンウェイクラッチ２７０が介在するため、ギア２４０の回転は蓄力装置２８０に伝達されることは無い。

作業者がスタータスイッチ１２０を押すと、モータが正回転して蓄力装置２８０に回転が伝達され蓄力を開始する。そして、蓄力装置２８０に蓄力されたトルクが所定値を越えると、蓄力された回転力が開放されてクランク軸２２を回転させてエンジン１７を始動する。そして、エンジン１７停止後には、コントローラ７はモータを逆回転させて冷却ファン２のみを駆動する。なお、この他の冷却ファン２の制御は上述の第1実施例の場合と同様に行なわれる。このような構成の場合、第１の実施形態と同様の効果を有するうえ、モータが直接エンジン１７のクランク軸２２を回転させることが無いので、モータに必要なトルクを小さくすることができる。このため、小型、軽量のモータを用いることができるうえ、必要なバッテリの容量も小さくすることができ、蓄力装置を備えたとしても刈払機の重量を軽減することができる。

なお、本発明は刈払機への適用に限定されるものでは無く、エンジンを動力源とするチェンソーやヘッジトリマ等様々なエンジン作業機に適用することができる。

１、１０１ 刈払機
２ 冷却ファン
３ 冷却ファン用モータ
４ 電池パック
５ 制御回路
６ メインスイッチ
７ コントローラ
８ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２ シリンダブロック
１３ 気化器
１９、１１９ セルモータ

Claims (8)

1. エンジンを始動するためのモータと、
   前記モータを駆動するための電力を供給するバッテリと、
   前記バッテリから供給される電力により動作する前記エンジンを冷却するための冷却ファンと、
   を備えることを特徴とするエンジン作業機。
2. 前記冷却ファンは、前記モータにより駆動される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン作業機。
3. 前記冷却ファンは、冷却ファン用モータにより駆動される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン作業機。
4. 前記エンジン作業機は、
   前記エンジンの運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段と、
   前記エンジン運転状態検出手段の出力に基づいて前記冷却ファンの駆動を制御する制御手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンジン作業機。
5. 前記制御手段は、前記エンジン運転状態検出手段によりエンジンの停止を検出すると、所定時間前記冷却ファンを駆動する、
   ことを特徴とする請求項４に記載のエンジン作業機。
6. 前記エンジン作業機は、
   前記バッテリの残容量を検出するバッテリ残容量検出手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記冷却ファン駆動中に、前記バッテリ残容量検出手段により前記バッテリの残容量が所定値以下であることが検出されると、前記冷却ファンの駆動を停止する、
   ことを特徴とする請求項４または５に記載のエンジン作業機。
7. 前記所定値の残容量は、前記エンジンを始動可能な前記バッテリの残容量であり、
   前記制御手段は、前記バッテリ残容量検出手段の出力に基づいて、前記エンジンを始動可能な前記バッテリの残容量を残して、前記冷却ファンの駆動を停止する、
   ことを特徴とする請求項６に記載のエンジン作業機。
8. 前記エンジン作業機は、刈払機である、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか1項に記載のエンジン作業機。

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