特許 6944897 締固め機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6944897

(24)【登録日】2021年9月15日

(45)【発行日】2021年10月6日

(54)【発明の名称】締固め機

(51)【国際特許分類】

   E01C 19/30 20060101AFI20210927BHJP

【ＦＩ】

   E01C19/30

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-47739(P2018-47739)

(22)【出願日】2018年3月15日

(65)【公開番号】特開2019-157555(P2019-157555A)

(43)【公開日】2019年9月19日

【審査請求日】2020年4月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000182384

【氏名又は名称】酒井重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】古跡 哲也

(72)【発明者】

【氏名】保坂 晃

【審査官】 石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００１−５１５９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１４０８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−００７８７６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０１Ｃ １９／００−１９／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原動機と、クランクシャフトおよびコンロッドを有し前記原動機の回転力を往復運動力に換える往復動機構と、進行方向に前傾姿勢で配置され前記コンロッドにより上下動する脚部と、前記脚部の下端に設けられる輾圧板と、を備え、
前記脚部は、アウタシリンダと、前記アウタシリンダに摺動自在に内接するインナシリンダと、前記コンロッドに連結し前記インナシリンダに摺動自在に設けられるスライダと、前記スライダを挟んでインナシリンダの上部に収容される第１コイルばねおよび下部に収容される第２コイルばねと、を備えた締固め機であって、
前記原動機の出力軸が進行方向と直交方向に沿って配置され、
前記出力軸と減速機構を介して連結された前記クランクシャフトは、その回転軸心が進行方向との直交方向に沿って配置され、
前記第１コイルばねと前記第２コイルばねとは、巻き方向が互いに異なるように設けられていることを特徴とする締固め機。

【請求項2】

前記減速機構は、
前記クランクシャフトと従動プーリとを連結するギヤ減速機構と、
前記出力軸に設けられた駆動プーリ、前記従動プーリ、及び、前記駆動プーリと前記従動プーリとを連結するベルトを有するベルト減速機構と、を備えていること特徴とする請求項１に記載の締固め機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、締固め機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

原動機と、原動機の回転力を往復運動力に換える往復動機構と、進行方向に前傾姿勢で配置され往復動機構により上下動する脚部と、脚部の下端に設けられる輾圧板と、を備えた締固め機の従来例として特許文献１に記載のものが挙げられる。

【0003】

前記往復動機構はクランク機構からなり、エンジンの出力軸のピニオンギヤと回転軸部（クランクシャフト）のクランクギヤとが噛合している。クランクギヤには、クランクシャフトの回転軸心から偏心した位置にクランクピンが設けられ、当該クランクピンにコンロッドが連結されている。クランクシャフトは、機体の前後方向（厳密には前下がりの前後方向）に沿って配置されている。したがって、コンロッドは、機体の左右方向に変位を繰り返しながら回転する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−１４０８１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の技術によれば、コンロッドが機体の左右方向に変位するため、機体が左右方向に揺れて機体が不安定になるおそれがある。

【0006】

本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、機体の姿勢の安定性に優れた締固め機を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するため、本発明は、原動機と、クランクシャフトおよびコンロッドを有し前記原動機の回転力を往復運動力に換える往復動機構と、進行方向に前傾姿勢で配置され前記コンロッドにより上下動する脚部と、前記脚部の下端に設けられる輾圧板と、を備え、前記脚部は、アウタシリンダと、前記アウタシリンダに摺動自在に内接するインナシリンダと、前記コンロッドに連結し前記インナシリンダに摺動自在に設けられるスライダと、前記スライダを挟んでインナシリンダの上部に収容される第１コイルばねおよび下部に収容される第２コイルばねと、を備えた締固め機であって、前記原動機の出力軸が進行方向と直交方向に沿って配置され、前記出力軸と減速機構を介して連結された前記クランクシャフトは、その回転軸心が進行方向との直交方向に沿って配置され、前記第１コイルばねと前記第２コイルばねとは、巻き方向が互いに異なるように設けられていることを特徴とする。

【0008】

本発明によれば、コンロッドが締固め機の前後方向に変位することとなり、締固め機の前進時の左右の揺れが低減され、ジャイロ効果により締固め機が安定して前進側に跳ぶ。そして、第１コイルばねと第２コイルばねとは、巻き方向が互いに異なっているので、各ばねからの捩り力が互いに相殺し合い、締固め機の安定性が一層向上する。

【0009】

また、本発明は、前記減速機構は、前記クランクシャフトと従動プーリとを連結するギヤ減速機構と、前記出力軸に設けられた駆動プーリ、前記従動プーリ、及び、前記駆動プーリと前記従動プーリとを連結するベルトを有するベルト減速機構と、を備えていることが好ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、コンロッドが締固め機の前後方向に変位するので、締固め機の前進時の左右の揺れが低減され、ジャイロ効果により締固め機の前進安定性を高めることができる。また、第１コイルばねと第２コイルばねの巻き方向が互いに異なっているので、各ばねからの捩り力が互いに相殺し合い、締固め機の安定性が一層向上する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係る締固め機の側面図である。

【図2】本発明に係る締固め機の外観斜視図である。

【図3】図１におけるIII-III断面図である。

【図4】図１におけるIV-IV断面図である。

【図5】図１におけるV-V断面図である。

【図6】本発明に係る締固め機の部分分解斜視図である。

【図7】本発明に係る締固め機の脚部周りの側断面図である。

【図8】本発明に係る締固め機の加速度分布のグラフである。

【図9】従来の締固め機の加速度分布のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１、図２において、締固め機（ランマー）１は、原動機２と、原動機２の回転力を往復運動力に換える往復動機構３と、往復動機構３を収めるケース４と、進行方向に前傾姿勢で配置され上下動する脚部５と、脚部５の下端に設けられる輾圧板６と、操向用のハンドル７とを備えている。脚部５は、鉛直方向に対し角度θで前傾姿勢に配置されている。

【0014】

図１、図２において、ハンドル７は、ケース４の上部の両側に防振ゴム８を介して取り付けられている。ハンドル７は鋼管材等からなり、平面視でケース４や原動機２を囲む四角枠組形状を呈している。ハンドル７の後端部はオペレータが把持する把持部７Ａを構成する。

【0015】

原動機２は例えばガソリンエンジンであり、エンジンの下部から横方向に延びる出力軸９（図３）が左側に向けて延びるように配置されている。つまり原動機２は出力軸９が左右方向に沿うように配置されている。原動機２は、ケース４から後方に離間して配置されており、ケース４の下方から後方に向けて延設する板部材１０に載置されている。図６も参照して、板部材１０は、ケース４の下部フランジ４Ａと脚部５の上部フランジ５Ａとに挟持されて複数のボルト１１およびナット１２で締結固定される前傾状の固定部１０Ａと、固定部１０Ａの後部から、左右方向に沿って稜線が形成されるように屈曲する屈曲部１０Ｃを介して水平状に延設し原動機２を載置する原動機載置部１０Ｂと、を備えている。固定部１０Ａには、コンロッド１４を通すための通し孔１０Ｄが形成されている。

【0016】

「往復動機構３」
図４、図５に示すように、往復動機構３は、クランクシャフト１３およびコンロッド１４を有したクランク機構１５を備えている。また、本実施形態の往復動機構３は、ベルト減速機構１６とギヤ減速機構１７とを備えている。

【0017】

ベルト減速機構１６は、原動機２の出力軸９に軸着された駆動プーリ１８（図３）と、駆動プーリ１８よりも大径の従動プーリ１９と、駆動プーリ１８と従動プーリ１９とに掛け回したベルト２０とを有している。図５に示すように、ケース４の内部には、左右方向を回転軸方向とするギヤシャフト２１が配置されている。ギヤシャフト２１は、両端が軸受２２を介してケース４に軸支されている。ギヤシャフト２１の左端側はケース４から外部に突出しており、このギヤシャフト２１の突出部に従動プーリ１９が軸着されている。以上により、ベルト２０は、共に左右方向を回転軸方向とする駆動プーリ１８、従動プーリ１９に掛け回されることで、原動機２およびケース４の左方で前後方向に沿って配置される。図１、図２に示すように、原動機２やケース４には、ベルト減速機構１６を保護するカバー２３がブラケット等を介して取り付けられている。

【0018】

図５において、ギヤ減速機構１７は、従動プーリ１９と一体に回転するピニオンギヤ２４と、クランクシャフト１３に設けられピニオンギヤ２４と噛合する大径ギヤ２５とを有している。ピニオンギヤ２４は、ギヤシャフト２１の右端寄りに同軸に一体形成されている。

【0019】

クランクシャフト１３は、その回転軸心が、締固め機１の進行方向との直交方向である左右方向に沿うようにして、ギヤシャフト２１の後方に配置されている。クランクシャフト１３は、両端が軸受２６を介してケース４に軸支されている。大径ギヤ２５は、クランクシャフト１３の右端寄りに軸着されている。クランクシャフト１３の軸方向中央には、回転軸心から偏心したクランクピン部２７が形成されている。クランクピン部２７には、ブッシュ２８を介してコンロッド１４の上部が連結されている。コンロッド１４の下部は、図４に示すように、ピン２９を介してシリンダ機構３０のピストン３６に連結されている。

【0020】

「シリンダ機構３０」
図７において、脚部５は、シリンダ機構３０を備えている。シリンダ機構３０は、アウタシリンダ３１と、アウタシリンダ３１に摺動自在に内接するインナシリンダ３２と、コンロッド１４に連結しインナシリンダ３２に摺動自在に設けられるスライダ３３と、スライダ３３を挟んでインナシリンダ３２の上部に収容される第１コイルばね３４および下部に収容される第２コイルばね３５と、ピストン３６と、を備えて構成されている。

【0021】

アウタシリンダ３１は、上下端が開口した円筒形状を呈している。アウタシリンダ３１の内部にはピストン３６が摺動自在に収容されている。ピストン３６は、コンロッド１４と連結しアウタシリンダ３１の上部内を摺動する摺動部３６Ａと、摺動部３６Ａから下方に延びる連結棒部３６Ｂとを備えている。連結棒部３６Ｂの下端には、下方に向けて雄ねじ部３６Ｃが形成されている。アウタシリンダ３１の上部の外周には、上部フランジ５Ａが溶接等により固設されている。この上部フランジ５Ａは、前記したように板部材１０を挟んでケース４の下部フランジ４Ａにボルト１１およびナット１２で締結固定される部材である。したがって、アウタシリンダ３１はケース４に対しボルト１１およびナット１２で一体に固定されている。

【0022】

インナシリンダ３２は、その上部側が、アウタシリンダ３１の下端の開口部から嵌め込まれてアウタシリンダ３１に内接している。インナシリンダ３２の上端には、ばね支持板部３２Ａが形成されている。ばね支持板部３２Ａの中央には、ピストン３６の連結棒部３６Ｂを通すための通し孔３２Ｃが形成されている。インナシリンダ３２の下端の外周にはフランジ部３２Ｂが形成されている。輾圧板６の上部には脚部台座３７が一体に取り付けられており、インナシリンダ３２は、フランジ部３２Ｂにて脚部台座３７にボルト３８で締結固定されている。

【0023】

インナシリンダ３２の外側には、円筒状の脚部カバー３９がボルト３８による共締めで配置されている。脚部カバー３９と上部フランジ５Ａとの間には襞状のベローズ４０が設けられている。ベローズ４０は、ゴム材等から構成されており、アウタシリンダ３１とインナシリンダ３２との摺動運動を補助しながら互いのシリンダを連結する。

【0024】

スライダ３３は、外周面がインナシリンダ３２の内周面に摺動する円板状の部材である。スライダ３３は、スライダ３３の貫通孔を貫通した雄ねじ部３６Ｃとナット４１とにより、ピストン３６の連結棒部３６Ｂの下端に締結固定されている。スライダ３３の上部と脚部台座３７の上部とには、それぞれ、過度の振動が生じた際にばね支持板部３２Ａ、ナット４１に当接してインナシリンダ３２のストロークを規制するストッパ４２，４３が設けられている。ストッパ４２，４３は、後記する第１内コイルばね３４Ｂ、第２内コイルばね３５Ｂの位置ずれを抑制する機能も担う。

【0025】

本実施形態では、第１コイルばね３４は、大径の第１外コイルばね３４Ａと、第１外コイルばね３４Ａの内側に配される小径の第１内コイルばね３４Ｂとから構成されている。互いのコイルばねが噛み込まないように、例えば第１外コイルばね３４Ａが右巻きの場合は第１内コイルばね３４Ｂを左巻きにする等、第１外コイルばね３４Ａと第１内コイルばね３４Ｂとは、巻き方向が互いに異なっている。第１外コイルばね３４Ａおよび第１内コイルばね３４Ｂは、各上端がばね支持板部３２Ａに支持され、各下端がスライダ３３に支持されて、圧縮した状態でインナシリンダ３２内に収容されている。

【0026】

第２コイルばね３５も、大径の第２外コイルばね３５Ａと、第２外コイルばね３５Ａの内側に配される小径の第２内コイルばね３５Ｂとから構成されており、互いのコイルばねが噛み込まないように巻き方向が互いに異なっている。第２外コイルばね３５Ａおよび第２内コイルばね３５Ｂは、各上端がスライダ３３に支持され、各下端が脚部台座３７に支持されて、圧縮した状態でインナシリンダ３２内に収容されている。

【0027】

第１コイルばね３４と第２コイルばね３５とは、巻き方向が互いに異なってインナシリンダ３２に収容されている。これは、本実施形態のように、外コイルばねと内コイルばねとを有している場合には、外コイルばね同士の関係、すなわち第１外コイルばね３４Ａと第２外コイルばね３５Ａとの関係において、両者の巻き方向が互いに異なることを意味している。同様に、内コイルばね同士の関係、すなわち第１内コイルばね３４Ｂと第２内コイルばね３５Ｂとの関係において、両者の巻き方向が互いに異なることを意味する。

【0028】

第１コイルばね３４の下端とスライダ３３との間、および第２コイルばね３５の上端とスライダ３３との間には、スラスト軸受４４が設けられている。各スラスト軸受４４は、スライダ３３の上面および下面の各外縁寄りに環状に凹設された軸受収容部４５に収容されている。スラスト軸受４４は、ニードル軸受や他のころ軸受、玉軸受等である。第１コイルばね３４、第２コイルばね３５との面当り用として、第１コイルばね３４、第２コイルばね３５と各スラスト軸受４４との間にはワッシャ４６が介設されている。ワッシャ４６の傾き防止のため、ワッシャ４６の外縁寄りは肉厚に形成されて軸受収容部４５に遊嵌合している。

【0029】

「作用」
原動機２の出力軸９が回転すると、ベルト減速機構１６を介してギヤシャフト２１が減速されたうえで回転し、ギヤ減速機構１７を介してクランクシャフト１３が減速されて回転する。コンロッド１４のクランク運動によりスライダ３３が上下動して第１コイルばね３４および第２コイルばね３５が伸縮することで、インナシリンダ３２がアウタシリンダ３１に対して上下動し、輾圧板６が地盤を締固める。

【0030】

本発明によれば、次のような効果が奏される。
（１）クランクシャフト１３は、その回転軸心が左右方向に沿って、つまり締固め機１の進行方向との直交方向に沿って配置されている。したがって、コンロッド１４が締固め機１の前後方向に変位することとなり、締固め機１の前進時の左右の揺れが低減され、ジャイロ効果により締固め機１が安定して前進側に跳ぶ。

【0031】

（２）第１外コイルばね３４Ａと第２外コイルばね３５Ａとは、巻き方向が互いに異なっている。そのため、第１外コイルばね３４Ａの弾発力によりばね支持板部３２Ａには、シリンダ機構３０の軸心Ｏ回りの一方向に力のモーメントが生じ、第２外コイルばね３５Ａの弾発力により脚部台座３７には、軸心Ｏ回りの他方向に力のモーメントが生じる。これにより、ばね支持板部３２Ａに生じた力のモーメントと脚部台座３７に生じた力のモーメントとが相殺し合い、インナシリンダ３２の捩れが低減される。また、スライダ３３においても、第１外コイルばね３４Ａの弾発力により軸心Ｏ回りの他方向に力のモーメントが生じ、第２外コイルばね３５Ａの弾発力により軸心Ｏ回りの一方向に力のモーメントが生じるが、両モーメントが相殺し合うことで、スライダ３３の捩れも低減される。以上により、捩れによる締固め機１の不安定な姿勢が解消される。第１内コイルばね３４Ｂと第２内コイルばね３５Ｂとの間での作用効果も同様である。

【0032】

また、第１コイルばね３４および第２コイルばね３５の端部の内で少なくとも１つの端部にスラスト軸受４４を設けることが次のような効果が奏される。
第１コイルばね３４の両端部および第２コイルばね３５の両端部の計４つの端部の支持部にそれぞれ捩り力が作用するので、少なくとも１つの端部にスラスト軸受４４を設けることで、ばねの伸び縮みによって発生する捩り力をスラスト軸受４４で吸収し、機体に及ぼす影響をより一層低減できる。スラスト軸受４４を設けるに当たっては、スライダ３３に軸受収容部４５を容易に加工形成できるので、本実施形態のようにスライダ３３の上下面にスラスト軸受４４，４４を設けることが好ましい。また、場合により、第１コイルばね３４の上端とばね支持板部３２Ａとの間や、第２コイルばね３５の下端と脚部台座３７との間にスラスト軸受４４を設けても良い。

【0033】

「実施例」
図８は、本実施形態の締固め機１を一定点で振動させた場合の機体の加速度の計測グラフであり、（ａ）は平面視した場合の機体の前後左右方向の加速度、（ｂ）は側面視した場合の機体の前後上下方向の加速度を示している。なお、第１外コイルばね３４Ａは右巻きばね、第２外コイルばね３５Ａを左巻きばねとした。図９は、従来の締固め機を一定点で振動させた場合の機体の加速度の計測グラフであり、（ａ）は平面視した場合の機体の前後左右方向の加速度、（ｂ）は側面視した場合の機体の前後上下方向の加速度を示している。第１外コイルばね３４Ａと第２外コイルばね３５Ａとは共に右巻きばねとした。

【0034】

図８（ａ）と図９（ａ）との対比および図８（ｂ）と図９（ｂ）との対比から判るように、本実施形態の締固め機１によれば、従来の締固め機に比して、前後、左右、上下の全６方向で機体の加速度、すなわち機体の変位のばらつきが抑制され、機体の姿勢が安定することが立証された。

【符号の説明】

【0035】

１ 締固め機
２ 原動機
３ 往復動機構
４ ケース
５ 脚部
６ 輾圧板
１３ クランクシャフト
１４ コンロッド
１５ クランク機構
３０ シリンダ機構
３１ アウタシリンダ
３２ インナシリンダ
３３ スライダ
３４ 第１コイルばね
３４Ａ 第１外コイルばね
３４Ｂ 第１内コイルばね
３５ 第２コイルばね
３５Ａ 第２外コイルばね
３５Ｂ 第２内コイルばね
３６ ピストン
４４ スラスト軸受
４５ 軸受収容部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】