JP5204281B2 - エンジンの運転操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、操作部から離間して配置されたエンジンのスロットル操作を行うエンジンの運転操作装置に関し、特に簡素な構造によって作業者が操作する操作部の操作量とスロットル開度との相関の設定自由度を高めたものに関する。

例えばエンジン駆動の草刈機などにおいては、運転時に作業者が操作するレバー等の操作部がエンジン本体から離れて配置される場合がある。
このような場合に、作業者が手元でエンジンのオンオフ、スロットル操作、チョーク操作などを、単一の操作部材によって遠隔操作可能なよう運転操作装置を構成することが求められる。

このようなエンジンの運転操作装置に関する従来技術として、例えば特許文献１には、１本の遠隔操作用ケーブルを用いてエンジンのスロットル及びチョーク操作を行うとともに、高速側のスロットル開度をストッパによって規制した内燃機関の操縦装置が記載されている。

実開昭６１−１２５６４８号公報

しかし、上述した従来技術においては、最高回転をストッパで規制しているとはいえ、チョーク作動時には燃料の増量によって回転数がさらに上昇してしまう。
このような意図しない回転数の上昇を防止するためには、チョーク作動時にスロットルを閉じる機構の追加が必要となる。
これに対して、例えばリンク機構等を用いてチョーク作動時にスロットルを閉じる構成とすることも考えられるが、この場合、構造が複雑となって部品点数が増加し、製品のサイズ、重量、コストも増加してしまう。
本発明の課題は、簡素な構造によって作業者が操作する操作部の操作量とスロットル開度との相関の設定自由度を高めたエンジンの運転操作装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、作業者が操作する操作部から離間して配置されるエンジンのスロットル操作を行うエンジンの運転操作装置であって、前記操作部の操作に応じて基部に対して回動可能とされたリンク部材と、前記基部に固定され前記リンク部材の回転中心からの距離が前記回転中心回りの角度位置に応じて連続的に変化するカム部と、前記リンク部材に連結されるとともに、前記カム部に沿って移動するカムフォロワ部と、前記カムフォロワ部と前記エンジンのスロットル操作部とを連結するスロットル駆動部材とを備えることを特徴とするエンジンの運転操作装置である。
これによれば、１軸回りに各部材を回動させるシンプルな構造とすることができ、またカム部の形状設定によって操作部の操作量とスロットル開度との相関を自由に設定することが可能となる。
例えば、操作部がチョーク操作を行う位置にあるときに、スロットルをチョークオフ時に対して閉じ気味にして、チョーキングによる燃料増加で回転が上昇することを防止できる。
また、操作量に対するスロットル開度の変化率の設定自由度も高くなり、いわゆる早開き、遅開き等の特性のチューニングも容易となる。

請求項２に係る発明は、前記リンク部材が所定のチョーク位置にあるときに前記リンク部材と連動して前記エンジンのチョーク機構を作動させるチョーク駆動部材を有し、前記カム部は、前記リンク部材が前記チョーク位置にあるときに、前記スロットル駆動部材がスロットル開度を所定のチョーク時スロットル開度とするよう設定されたカム形状を有することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの運転操作装置である。
これによれば、チョーキングによって燃料が増加した場合に所望の回転が得られるようにスロットル開度を設定することによって、エンジンの回転が過度に高くなることを防止できる。

請求項３に係る発明は、前記カム部は、前記基部に対して前記回転中心回りの角度位置を変更可能とされ、前記スロットル駆動部材が最もスロットルを開く状態で前記カム部と前記リンク部材との相対位置を固定する固定手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの運転操作装置である。
これによれば、固定手段を用いてカム部とリンク部材とを一時的に一体としてずらすことによって、エンジンの最高回転を容易に調節することができる。

以上説明したように、本発明によれば、簡素な構造によって作業者が操作する操作部の操作量とスロットル開度との相関の設定自由度を高めたエンジンの運転操作装置を提供することができる。

本発明を適用した運転操作装置の実施例の外観斜視図であって、一方の側面側から見た図である。 図１の運転操作装置の外観斜視図であって、図１よりも上方から見た図である。 図１の運転操作装置の外観斜視図であって、図１とは反対側の側面側から見た図である。 図１の運転操作装置の外観斜視図であって、チョークロッド側から見た図である。 図１の運転操作装置におけるチョークオン時の各部材の位置関係を示す図である。 図１の運転操作装置におけるチョークオフ時の各部材の位置関係を示す図である。 図１の運転操作装置におけるハイ（高速）時の各部材の位置関係を示す図である。 図１の運転操作装置におけるアイドル（低速）時の各部材の位置関係を示す図である。 図１の運転操作装置におけるストップ時の各部材の位置関係を示す図である。

本発明は、簡素な構造によって作業者が操作する操作部の操作量とスロットル開度との相関の設定自由度を高めたエンジンの運転操作装置を提供する課題を、操作ワイヤによって駆動されるカム機構を介してスロットル操作を行うとともに、チョーク時にスロットル開度を低下させるようカムプロファイルを設定することによって解決した。

以下、本発明を適用した運転操作装置の実施例について説明する。
実施例の運転操作装置は、例えばクランク軸が上下方向に配置されたいわゆるＶ軸の汎用エンジンを動力源とした草刈機に設けられるものであるが、適用対象となるエンジンやこのエンジンで駆動される装置の種類はこれに限らず、特に限定されない。
運転操作装置は、作業者がエンジンから離間して設けられた単一のレバーを操作することによって、スロットルの開閉、チョークのオンオフ、エンジンの停止操作を行なえるよう構成されている。
図１乃至図４は、実施例の運転操作装置の外観斜視図である。
図５乃至図９は、実施例の運転操作装置における各部材の位置関係を示す図であって、それぞれチョークオン状態、チョークオフ状態、ハイ（高速）状態、アイドル（低速）状態、ストップ状態を示している。

運転操作装置１は、ブラケット１０、操作ワイヤ２０、リンクレバー３０、カム４０、ガバナスプリングピン５０、ガバナスプリング６０、ガバナレバー７０、チョークレバー８０、ストップスイッチ９０等を備えて構成されている（操作ワイヤ２０、ガバナレバー７０は図１〜図４には図示しない。図５〜図９参照。また、図７乃至９ではチョークレバー８０の図示を省略し、図５乃至７ではストップスイッチ９０の図示を省略している。）。

ブラケット１０は、上述した各構成部品が直接又は間接に取り付けられる基部となる部材である。
ブラケット１０は、例えば金属製のプレートによって形成され、そのほぼ中央部には、ボルトＢ１が挿入される図示しない開口が形成されている。
ボルトＢ１は、リンクレバー３０、カム４０、チョークレバー８０が、ブラケット１０に対して同心に回動する中心軸となる。
ボルトＢ１は、ナットＮ１と協働し、リンクレバー３０、カム４０、チョークレバー８０をブラケット１０に対して回動可能となるように取り付ける。
この開口の周囲には、レバー開口１１、カム固定ネジ開口１２、回転セットピン開口１３、ストップスイッチ開口１４等が形成されている。

レバー開口１１は、リンクレバー３０の後述するガバナスプリングピン係止部３２が挿入される開口である。レバー開口１１は、リンクレバー３０の回動じにガバナスプリングピン係止部３２とブラケット１０との干渉が生じないサイズに形成されている。
カム固定ネジ開口１２は、カム４０を固定するカム固定ネジＳ１が挿入される開口であって、カム４０のボルトＢ１回りの角度を調整した場合でもカム４０を固定可能なよう、ボルトＢ１と同心の円弧状の長穴として形成されている。カム固定ネジ開口１２の周方向における両端部は、カム４０の調整可能範囲を規制している。
回転セットピン開口１３は、カム４０の位置調整時に、リンクレバー３０とカム４０とのボルトＢ１回りにおける相対角度位置を、ハイ（高速）状態に固定する回転セットピンが通される開口である。
回転セットピン開口１３は、ボルトＢ１と同心の円弧状の長穴として形成されている。
ストップスイッチ開口１４は、エンジンの点火系をアースしてエンジンを停止させるストップスイッチ９０が取り付けられる部分である。

また、ブラケット１０には、クランプ１５、リターンスプリングフック１６が設けられている。
クランプ１５は、操作ワイヤ２０のアウタワイヤ２１の端部が固定される部分である。
リターンスプリングフック１６は、チョークレバー８０の後述するリターンスプリング８４の一方の端部が係止される部分である。

操作ワイヤ２０は、作業者がエンジンの操作を行う図示しない操作レバーの動きをリンクレバー３０に伝達するものである。
操作ワイヤ２０は、チューブ状のアウタワイヤ２１の内部に、インナワイヤ２２を挿入して構成されたプッシュプルワイヤである。
アウタワイヤ２１のリンクレバー３０側の端部は、ブラケット１０のクランプ１５に固定されている。
インナワイヤ２２のリンクレバー３０側の端部は、リンクレバー３０の後述するワイヤ接続部３１に連結されている。
インナワイヤ２２は、操作レバーの動きに応じて、アウタワイヤ２１から繰り出され、又は、引き込まれる。

リンクレバー３０は、インナワイヤ２２によって駆動され、ボルトＢ１の中心軸回りにブラケット１０に対して回動可能とされた部材である。
リンクレバー３０は、ワイヤ接続部３１、ガバナスプリングピン係止部３２、回転セットピン開口３３、ストップスイッチ接触突起３４、チョークレバー連動部３５等を備えて構成されている。

ワイヤ接続部３１は、操作ワイヤ２０のインナワイヤ２２の端部が接続される部分である。
リンクレバー３０は、ワイヤ接続部３１をインナワイヤ２２に押し引きされることによって、ボルトＢ１回りに回動する。
ガバナスプリングピン係止部３２は、ガバナスプリングピン５０の後述する回転軸部５１が挿入され係止される部分である。
ガバナスプリングピン係止部３２は、リンクレバー３０の端部を屈曲させることによって、回転軸部５１をその中心軸方向（ブラケット１０、リンクレバー３０の本体部の厚さ方向）において離れた２点で支持するようになっている。
回転セットピン開口３３は、カム４０の位置調整時に用いられる回転セットピンが挿入される開口である。
ストップスイッチ接触突起３４は、リンクレバー３０が回動してエンジンを停止するストップ位置に到達したときに、ストップスイッチ９０の端子部と接触する部分である。
チョークレバー連動部３５は、チョークレバー８０を押圧して回動させ、チョークを作動させる部分である。

カム４０は、ボルトＢ１の中心軸を基準としたときに、リンクレバー３０のガバナスプリングピン係止部３２よりも内径側（ボルトＢ１に近い側）に配置されたカム山面部を備えている。
カム山面部は、ボルトＢ１の中心軸回りにおける角度位置に応じて、この中心軸からの距離が連続的に変化するように構成され、ガバナスプリングピン５０の後述するカムフォロワ部５２を案内する。
また、カム４０は、エンジンの最高回転調節時に、ボルトＢ１回りにブラケット１０に対して回転方向に位置の調節が可能となっている。
カム４０は、ブラケット１０への固定に用いられるカム固定ネジＳ１が挿入される固定ネジ開口４１、及び、回転セットピンが挿入される回転セットピン開口４２が設けられている。

ガバナスプリングピン５０は、リンクレバー３０に対して揺動可能に接続されるとともに、カム４０のカム山部に案内されるカムフォロワ部５２を有し、さらに、このカムフォロワ部５２に連結されたガバナスプリング６０を牽引するものである。
ガバナスプリングピン５０は、回転軸部５１、カムフォロワ部５２、連結部５３等を備えて構成されている。これらの各部は、例えば、丸棒材を曲げ加工することによって一体に形成されている。

回転軸部５１は、リンクレバー３０のガバナスプリングピン係止部３２に挿入され係止されて、回動可能に支持される部分である。
回転軸部５１は、ボルトB１と平行に配置されている。
カムフォロワ部５２は、回転軸部５１と所定の間隔を隔てて平行に配置された部分である。
カムフォロワ部５２の外周面は、リンクレバー３０のブラケット１０に対するボルトＢ１回りの回転に応じて、カム４０のカム山面に沿って案内される。
このとき、カムフォロワ部５２のボルトＢ１からの距離の変化に応じて、ガバナスプリングピン５０は回転軸部５１回りにリンクレバー３０のガバナスプリングピン係止部３２に対して揺動する。
カムフォロワ部５２の一方の端部（連結部５３とは反対側の端部）には、ガバナスプリング６０の端部を係止するために鉤状に折り曲げられたフック部５２ａが形成されている。
連結部５３は、回転軸部５１とカムフォロワ部５２とを連結するためにこれらの端部間にわたして設けられた部分である。

ガバナスプリング６０は、ガバナスプリングピン５０のカムフォロワ部５２（フック部５２ａ）とガバナレバー７０との間にわたして設けられた引張コイルバネである。
ガバナスプリング６０は、牽引されることによって、エンジンのスロットルが開かれる方向にガバナレバー７０を付勢し、駆動するスロットル駆動部材である。

ガバナレバー７０は、図示しないエンジンのガバナ機構、及び、ガバナスプリング６０が連結されるとともに、エンジンのスロットルを駆動する部材である。
図５乃至図９に示すように、ガバナレバー７０は、回転軸７１回りに回動可能とされるとともに、ガバナスプリング６０の端部が係止されるガバナスプリング係止部７２が設けられている。

チョークレバー８０は、エンジンのチョーク機構を作動させる部材であって、ボルトＢ１回りにブラケット１０に対して回動可能となっている。
チョークレバー８０は、作動突起８１、レバー本体８２、チョークロッド８３、リターンスプリング８４等を有して構成されている。
作動突起８１は、リンクレバー３０がチョークオフ位置からチョークオン位置に回動する際に、リンクレバー３０のチョークレバー連動部３５によって押圧され、チョークレバー８０をリンクレバー３０と同じ方向に回動させる部分である。
レバー本体８２は、ボルトＢ１に対して外径側に張り出して形成されたアーム状の部分である。
チョークロッド８３は、レバー本体８２の先端部に設けられた開口に一方の端部が係止されるとともに、レバー本体８２の動きを図示しないエンジンのチョーク機構に伝達してこれを作動させる伝達軸である。
リターンスプリング８４は、レバー本体８２の中間部、及び、ブラケット１０のリターンスプリングフック１６に両端部がそれぞれ係止された引張コイルバネである。
リターンスプリング８４は、作動突起８１がリンクレバー３０のチョークレバー連動部３５によって押されていないときに、チョークレバー８０をチョークオフ方向へ回動させるものである。

ストップスイッチ９０は、リンクレバー３０のストップスイッチ接触突起３４と当接することによって、エンジン点火系を電気的にアースし、エンジンを停止させるものである。

次に、上述した運転操作装置１の動作について説明する。
以下、図５乃至図９に示すチョークオン状態、チョークオフ状態、ハイ（高速）状態、アイドル（低速）状態、ストップ状態について順次説明する。
これらの各状態間の移行は、操作ワイヤ２０のインナワイヤ２２を繰り出して、リンクレバー３０を図５乃至図９における反時計方向に順次回動させることによって行なわれる。

＜チョークオン状態＞
図５に示すチョークオン状態は、エンジンの冷間始動時などに用いられる状態であって、エンジンのチョーキングを行なうとともに、スロットルは全開位置よりも所定量だけ閉じることで、チョーキングによる燃料増量でエンジンの回転数が過度に上昇することを防止している。
このようなスロットルの閉じ動作は、カム４０のカム面部に、谷状に凹んだチョーク作動時強制回転低下位置４０ａを形成することによって実現できる。
また、リンクレバー３０のチョークレバー連動部３５は、チョークレバー８０の作動突起８１を押してチョークレバー８０を回動させて、チョークロッド８３を介してエンジンのチョーク機構にチョーキングを行なわせる。
このチョークオン状態においては、クランプ１５からリンクレバー３０のワイヤ接続部３１までのインナワイヤ２２の繰り出し長さは例えば４３．４ｍｍであり、ガバナスプリングピン５０のカムフォロワ部５２からガバナレバー７０のガバナスプリング係止部７２までのガバナスプリング６０のセット長さは例えば８０．１ｍｍとなっている。

＜チョークオフ状態＞
図６に示すチョークオフ状態は、チョークオン状態の終了時などに用いられる状態であって、エンジンのチョーキングは終了し、スロットルはチョークオン状態に対して開かれた（高速側の）状態となっている。
このようなスロットルの開きは、カムフォロワ部５２がカム４０のチョーク作動時強制回転低下位置４０ａから出てカム山を登ることによって行なわれる。
また、リンクレバー３０のチョークレバー連動部３５は、チョークレバー８０の作動突起８１と当接はしているが、実質的に押圧はしておらず、チョークレバー８０はリターンスプリング８４の付勢力によって実質的にチョークオフ位置まで回動している。
このチョークオフ状態においては、インナワイヤ２２の繰り出し長さは例えば４８．５ｍｍであり、ガバナスプリング６０のセット長さは例えば８５．２ｍｍとなっている。

＜ハイ（高速）状態＞
図７に示すハイ状態は、草刈機等のエンジン駆動機器の高負荷運転時などに用いられる状態であって、エンジンのチョーキングは行なわず、スロットルはエンジンを最高回転とする位置まで開かれた状態となっている。
このとき、カムフォロワ部５２は、チョークオフ状態よりもさらにカム山を登った状態となっており、カム山の表面がボルトＢ１の中心軸から最も離間する頂部（カム山最大位置）に当接している。
このハイ状態においては、インナワイヤ２２の繰り出し長さは例えば５３．８ｍｍであり、ガバナスプリング６０のセット長さは例えば８６．３ｍｍとなっている。

＜アイドル（低速）状態＞
図８に示すアイドル状態は、エンジン駆動機器の待機時などに用いられる状態であって、エンジンのチョーキングは行なわず、スロットルはエンジンを最低回転（アイドリング回転）とする位置まで閉じられた状態となっている。
このとき、カムフォロワ部５２は、ハイ状態に対してカム山の頂部から降りた状態となっている。
このアイドル状態においては、インナワイヤ２２の繰り出し長さは例えば７６．９ｍｍであり、ガバナスプリング６０のセット長さは例えば自由長である７１．３ｍｍとなっている。
この運転操作装置１においては、ハイ状態とアイドル状態との間で、リンクレバー３０を回動させることによって、エンジンの回転数を無段階に調節可能となっている。

＜ストップ状態＞
図９に示すストップ状態は、エンジンの停止時に用いられる状態であって、スロットル開度はアイドル状態と実質的に同じとなっている。
また、リンクレバー３０のストップスイッチ接触突起３４は、ストップスイッチ９０の端子部と当接することによって、エンジンの点火を中止してエンジンを停止させる。
このストップ状態においては、インナワイヤ２２の繰り出し長さは例えば７９．４ｍｍであり、ガバナスプリング６０のセット長さはその自由長を下回って例えば６７．９ｍｍとなり、ガバナスプリング６０は弛緩している。

また、運転操作装置１は、例えば領収運転時等に、カム４０のボルトＢ１回りの角度位置をずらすことによって、エンジンの最高回転を任意に調節することが可能となっている。
カム４０の調整は、図７に示すハイ状態において行なわれる。
このとき、リンクレバー３０の回転セットピン開口３３とカム４０の回転セットピン開口４２とは、ボルトＢ１の軸方向に重なった位置に配置される。
先ず、回転セットピン開口３３，４２に図示しない回転セットピンを挿入してこれらのボルトＢ１回りの相対回転を規制する。
次に、カム固定ネジＳ１を緩めてリンクレバー３０及びカム４０をともにブラケット１０に対して相対回転させる。
これによってガバナスプリング６０のセット長さが変化し、エンジンの回転数が変化する。そして、エンジンの回転数が所望の最高回転数となる位置で、カム固定ネジＳ１を再び締結してカム４０をブラケット１０に対して固定する。
そして、回転セットピンを抜き取って最高回転の調節は終了する。
この調節をした後は、リンクレバー３０の位置に関わらず、エンジンの回転数はこの最高回転以下に設定される。

以上説明した本実施例によれば、操作ワイヤ２０によってカム４０のカム山面部に沿って駆動されるカムフォロワ部５２がスロットル操作部材であるガバナスプリング６０を牽引する構成としたことによって、各部材が１軸回りに回動する簡単な構造によってインナワイヤ２２の繰り出し量とスロットル開度（エンジン回転）との相関の設定自由度を向上することができる。
これによって、操作部の操作量に対するスロットル開度、エンジン回転の変化率を比較的自由に設定することが可能となる。例えば、スロットルのいわゆる早開き、遅開きといった特性のチューニングが容易となり、操作性を向上できる。
また、チョーク時におけるスロットル開度を、燃料の増加に関わらず回転上昇を抑制するように閉じ気味に設定することが可能となるため、チョーキングによる燃料の増加によってエンジンの回転数が過度に上昇することを防止できる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）運転操作装置を構成する各部材の構造、形状、配置等は上述した実施例に限定されず、適宜変更することが可能である。
例えば、実施例のカム形状は一例であって、設計目的に応じて適宜変更可能である。
また、カムフォロワ部の磨耗等が問題となる場合には、カムフォロワをコロ状の転動体を有するローラフォロワとしてもよい。
また、各種ワイヤ、ロッド、ボルト等の機械要素は、実質的に同様の機能を有する他の機械要素に適宜変更可能である。
（２）運転操作装置が適用される対象となる装置は、例えば草刈機、刈払機等のほか、操作部がエンジン本体から離間して設けられる如何なる装置や、車両等であってもよい。

１ 運転操作装置 １０ ブラケット
１１ レバー開口 １２ カム固定ネジ開口
１３ 回転セットピン開口 １４ ストップスイッチ開口
１５ クランプ １６ リターンスプリングフック
２０ 操作ワイヤ ２１ アウタワイヤ
２２ インナワイヤ ３０ リンクレバー
３１ ワイヤ接続部 ３２ ガバナスプリングピン係止部
３３ 回転セットピン開口 ３４ ストップスイッチ接触突起
３５ チョークレバー連動部 ４０ カム
４０ａ チョーク作動時強制回転低下位置 ４１ 固定ネジ開口
４２ 回転セットピン開口 ５０ ガバナスプリングピン
５１ 回転軸部 ５２ カムフォロワ部
５２ａ フック部 ５３ 連結部
６０ ガバナスプリング ７０ ガバナレバー
７１ 回転軸 ７２ ガバナスプリング係止部
８０ チョークレバー ８１ 作動突起
８２ レバー本体 ８３ チョークロッド
８４ リターンスプリング ９０ ストップスイッチ
Ｂ１ ボルト Ｎ１ ナット
Ｓ１ カム固定ネジ

Claims (3)

1. 作業者が操作する操作部から離間して配置されるエンジンのスロットル操作を行うエンジンの運転操作装置であって、
   前記操作部の操作に応じて基部に対して回動可能とされたリンク部材と、
   前記基部に固定され前記リンク部材の回転中心からの距離が前記回転中心回りの角度位置に応じて連続的に変化するカム部と、
   前記リンク部材に連結されるとともに、前記カム部に沿って移動するカムフォロワ部と、
   前記カムフォロワ部と前記エンジンのスロットル操作部とを連結するスロットル駆動部材と
   を備えることを特徴とするエンジンの運転操作装置。
2. 前記リンク部材が所定のチョーク位置にあるときに前記リンク部材と連動して前記エンジンのチョーク機構を作動させるチョーク駆動部材を有し、
   前記カム部は、前記リンク部材が前記チョーク位置にあるときに、前記スロットル駆動部材がスロットル開度を所定のチョーク時スロットル開度とするよう設定されたカム形状を有すること
   を特徴とする請求項１に記載のエンジンの運転操作装置。
3. 前記カム部は、前記基部に対して前記回転中心回りの角度位置を変更可能とされ、
   前記スロットル駆動部材が最もスロットルを開く状態で前記カム部と前記リンク部材との相対位置を固定する固定手段を有すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの運転操作装置。

Images