(57)【要約】【課題】汎用空冷４サイクルエンジンの始動を容易にする「遠心解放ラチェット爪方式」のリコイルスタータを提供する。【解決手段】クランク軸に固定されたフライホイールと、プルロープを巻戻すリコイルばね及びプルロープリールとラチェット車を連結するダンパばねと、エンジンのクランク軸側に固定され、ラチェット車と係合するラチェット爪を備えたラチェット爪筒とより成り、クランク軸の抵抗モーメントが急激に変化してもフライホイールの慣性とダンパばねの弾性によりこれを吸収し、あるいは放出するので人手に伝わる抵抗力の変化は緩やかとなり、プルロープ２５の引出しは容易となる。【選択図】      図１
2004150407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プルロープを引いてエンジンを始動するリコイルスタータを具えた汎用空冷４サイクルエンジンにおいて、クランク軸とスタータの間にフライホイールとダンパばねを設けたことを特徴とする汎用空冷４サイクルエンジン。
【請求項２】
フライホイールと該フライホイールの側部に固定されたの冷却ファンとリコイルスタータを備えた汎用空冷４サイクルエンジンにおいて、前記リコイルスタータは、リールケースに設けられた軸に回転自在に支持されたプルロープリール及びラチェット車と、前記プルロープリールに巻付けられたプルロープと、該プルロープを巻戻すリコイルばね及び前記プルロープリールとラチェット車を連結するダンパばねと、エンジンのクランク軸側に固定され、前記ラチェット車と係合するラチェット爪を備えたラチェット爪筒とより成り、前記ラチェット爪筒と前記ファンとの間に、スペーサ部材を配設したことを特徴とする汎用空冷４サイクルエンジン。
【請求項３】
前記スペーサ部材は、有底円筒状で底壁部の中心にボトル孔及び外周寄りに外側に突出する複数のダウエルピンを有し、周壁部に複数の雌ねじ及び内周側に複数のダウエル溝を有することを特徴とする請求項２記載の汎用空冷４サイクルエンジン。
【請求項４】
請求項３に記載する汎用空冷４サイクルエンジンにおいて、前記フライホイールが有するダウエルピンを前記冷却ファンに設けたダウエル穴に嵌め、前記冷却ファンが有する前記ダウエル穴とは異なる位置に設けたダウエル穴にスペーサ部材が有するダウエルピンを嵌め、前記スペーサ部材の底壁部のボルト孔をエンジンのクランク軸端の雄ねじに通し、前記雄ねじに螺合するナットによって前記冷却ファン、前記フライホイール及び前記スペーサ部材を結合するとともにクランク軸に結合し、前記ラチェット爪筒は、前記スペーサ部材とともに冷却空気通路の整流面を成す同じ外形の筒とし、隔壁に捩りばねによって内周向きに付勢された複数のラチェット爪を設け、周壁部に複数のボルト孔と内周側に軸方向に突出する複数のダウエルを設け、該ダウエルを前記スペーサ部材のダウエル溝に嵌め、前記ボルト孔を通し前記スペーサ部材の雌ねじに螺合する座付ボルトで結合したことを特徴とする汎用空冷４サイクルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汎用の小型内燃機関の始動に使用されるリコイルスタータに関し、特に、空冷４サイクルエンジンの始動時に生ずるクランク軸からの変動抵抗トルクを緩和して人手による始動を容易にするためのダンパばねを有するリコイルスタータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、汎用の小型内燃機関（以下エンジンと呼ぶ）の始動方法としては、先端にグリップが付いたプルロープを人手で急速に引出し、その勢いでクランク軸を回転させて始動させている。この方法では、引出すプルロープの運動を回転に変え、また引出したプルロープを巻戻して収納するプルロープリールと、プルロープリールの回転をエンジンのクランク軸に伝えてエンジンを運転状態に導き、エンジンの始動後に両者の結合を解くクラッチを含む始動トルクの伝導部が設けられている。
クラッチとしては、プルロープを引くとプルロープリール側に設けられたラチェット爪が摩擦で保持されたカムに導かれて外周側に突出して先端がクランク軸側に設けられた内周向きの突起に係合し、エンジンが回転すると元の位置に戻る「飛出ラチェット爪方式」か、あるいは、停止時にはクランク軸側に設けられた内周向きのラチェット爪がばねによって押されプルロープリール側に設けられた外周向きの突起に係合し、エンジンが回転すると遠心力によって外周側に逃げて係合を解く「遠心開放ラチェット爪方式」のものが用いられている。
プルロープを人手で引出すとエンジンのクランク軸が回転してピストンが上下動し、クランク軸の回転位相に従って、排気、吸気、圧縮、膨張の行程を行うので、それぞれの行程に応じてプルロープは抵抗を受け、始動を行う人はこの変動する抵抗を受けてプルロープが引きにくくなる。
この抵抗の変動を緩やかにして、プルロープを引き易くするリコイルスタータが種々提案されている。例えば、２サイクルエンジンにおいて、プルロープリールとクラッチの間にゼンマイばねを設けたものが、例えば特許文献１（特開２００１−１３２５９１号公報）に、また、本出願人によりカムとばねによって圧縮行程時の抵抗トルクを軽減するものが特願２００１−２５９０２１号に提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１３２５９１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、汎用小型空冷４サイクルエンジンのリコイルスタータでは、始動時にクランク軸から受ける抵抗力の変化に対してはメカニカルデコンプを用いたり、フライホイールの慣性力を大きくして緩和しているが、なおプルロープを素早く引かないとエンジンを始動できない欠点もあり、４サイクルエンジンの人手によるプルロープの引出しを容易にする改善が望まれている。
また、４サイクルエンジンにおいてプルロープリールとクラッチの間にダンパばねを備えたリコイルスタータを使用した場合、「飛出ラチェット爪方式」のクラッチの場合には、ラチェット爪が相手に係合するまでの遊びの動作が大きくなる。ゆっくり引いても始動できる様にダンパばねの長さを大きくしていくと、一般に大きなプルロープの引出し長さを必要とする４サイクルエンジンの引出し長さを更に大きくする欠点がある。
本発明は、フライホイルと該フライホイールの側部に固定された樹脂製の冷却ファンを備えた空冷４サイクルエンジンに適用して上記欠点を解消した、「遠心開放ラチェット爪方式」のリコイルスタータの提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は以下の手段を提供する。
（１）プルロープを引いてエンジンを始動するリコイルスタータを具えた汎用空冷４サイクルエンジンにおいて、クランク軸とスタータの間にフライホイールとダンパばねを設けたことを特徴とする汎用空冷４サイクルエンジン。
（２）フライホイールと該フライホイールの側部に固定された冷却ファンとリコイルスタータを備えた汎用空冷４サイクルエンジンにおいて、前記リコイルスタータは、リールケースに設けられた軸に回転自在に支持されたプルロープリール及びラチェット車と、前記プルロープリールに巻付けられたプルロープと、該プルロープを巻戻すリコイルばね及び前記プルロープリールとラチェット車を連結するダンパばねと、エンジンのクランク軸側に固定され、前記ラチェット車と係合するラチェット爪を備えたラチェット爪筒とより成り、前記のラチェット爪筒と前記ファンとの間に、スペーサ部材を配設したことを特徴とする汎用空冷４サイクルエンジン。
（３）前記スペーサ部材は、有底円筒状で底壁部の中心にボルト孔及び外周寄りに外側に突出する複数のダウエルピンを有し、周壁部に複数の雌ねじ及び内周側に複数のダウエル溝を有する上記（２）に記載の汎用空冷４サイクルエンジン。
（４）（３）に記載する汎用空冷４サイクルエンジンにおいて、前記フライホイールが有するダウエルピンを前記冷却ファンに設けたダウエル穴に嵌め、前記冷却ファンが有する前記ダウエル穴とは異なる位置に設けたダウエル穴にスペーサ部材が有するダウエルピンを嵌め、前記スペーサ部材の底壁部のボルト孔をエンジンのクランク軸端の雄ねじに通し、前記雄ねじに螺合するナットによって前記冷却ファン、前記フライホイール及び前記スペーサ部材を結合するとともにクランク軸に結合し、前記ラチェット爪筒は、前記スペーサ部材とともに冷却空気通路の整流面を成す同じ外形のアルミダイカスト製の筒とし、隔壁に捩りばねによって内周向きに付勢された複数のラチェット爪を設け、周壁部に複数のボルト孔と内周側に軸方向に突出する複数のダウエルを設け、該ダウエルを前記スペーサ部材のダウエル溝に嵌め、前記ボルト孔を通し前記スペーサ部材の雌ねじに螺合する座付ボルトで結合したことを特徴とする汎用空冷４サイクルエンジン。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の汎用小型空冷４サイクルエンジンのリコイルスタータの実施の形態を図１〜図７によって説明する。
図１はこのリコイルスタータの側面断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３はラチェット爪筒の側断面図、図４及び図５はそれぞれ図３の左及び右側面図、図６はスペーサ部材の側断面図（図７のＢ−Ｏ−Ｂ断面）、図７は図６の右側面図である。
【０００７】
これらの図（主として図１参照）において、１は汎用の小型空冷４サイクルエンジンのクランクケース、２は両端をベアリングを介してクランクケース１に回転自在に支持されたクランク軸、２ａはベアリング３を介して支持され先端にテーパー軸端２ｂと雄ねじ２ｃを有するファン側クランク軸、４は複数のダウエル４ａを有しファン側クランク軸２ａのテーパー軸端２ｂに半月キー５を介して固設された鋳鉄製のフライホイール、６は内周寄りに複数のダウエル穴６ａを有し、外周寄りに有するダウエル孔６ｂをダウエル４ａに嵌めて位置決めされてフライホイール４に一体に固定された樹脂製の冷却ファンである。フライホイール４と冷却ファン６は後述のスペーサ部材３６を介してファン側クランク軸２ａの先端の雄ねじ２ｃに螺合するナット７によってファン側クランク軸２ａに強固に固定されている。
１０はクランクケース１に図示せぬボルト等により固定されたファンカバーで、外側（図１の右側）端壁の中央部には冷却空気の空気導入口１０ａが、また空気導入口１０ａの外周寄りの内側には同一円周上に複数（例えば３個）のウエルドナット１０ｂが等間隔に設けられている。
【０００８】
２０は受皿状の板金製のリールケースで、外周のフランジ部２０ａ（図２参照）に設けられた複数（図２では１２個）の孔２０ｂの適宜のものを通したウエルドナット１０ｂに螺合する座付ボルト１１によってファンカバー１０に固定されており、側面の錐面には多数の角形の通風孔２０ｃが設けられていて、冷却ファン６によって吸引されるエンジンの冷却空気はこの通風孔２０ｃを通って矢印Ｆ方向に流れるようになっている。なお、取付用の孔２０ｂが余分に設けられているのは後述のプルロープ２５の引方向を調整する為である。
２１はリールケース２０の外側端壁の中央に内側向きに溶接垂設された板金製のリール軸、２２はリール軸２１に回転自在に外嵌装され、ワシャ２３によって外れ止めされた樹脂製のプルロープリールである。プルロープリール２２は外周部の外側（図１の右側）にロープ溝２２ａを、内周部の外側及び内側（図１の左側）にばね室２２ｂ及び２２ｃを備えていて、ロープ溝２２ａには一端にスタータグリップ２４を有するプルロープ２５が巻付けられ、ばね室２２ｂには引出されたプルロープ２５を巻戻すためのリコイルばね（ゼンマイばね）２６が、またばね室２２ｃにはダンパばね（ゼンマイばね）２７が収納されている。プルロープ２５の他端は結び瘤をロープ溝２２ａに設けたロープ受孔に嵌めて止められる。リコイルばね２６の両端はそれぞれ鉤形に折曲げて、外端はプルロープリール２２に設けたばね受部２２ｄに、内端はリール軸２１に設けたばね受部２１ａにそれぞれ引掛けて取付けられる。同様にダンパばね２７の両端も鉤形に折曲げて、外端はプルロープリール２２に設けたばね受部２２ｅ（図２も参照）に、内端は後述のラチェット車３１のばね受部３１ｃに引掛けて取付けられる。
【０００９】
３０は一端に十字穴付き頭を、他端に小径の雄ねじを備え、ワシャ２３を挟んでリール軸２１の先端に同心に螺着された延長軸、３１は延長軸３０に回転自在に外嵌装されたラチェット車であり、ラチェット車３１は外側（図１の右側）の中心部に複数（図２では４個）の半径方向に延びる突起３１ａを備え、その外周部には遮蔽円筒３１ｂを、外側にはプルロープリール２２の中に入り込んでダンパばね２７の一端と連結するばね受部３１ｃを有する円筒３１ｄを備えている。遮蔽円筒３１ｂは狭い隙間を隔てて対向する後述のラチェット爪筒３２の外周壁３２ｅとで屈曲路を形成して、リールケース２０の通風孔２０ｃから入る塵や雨水の侵入を防ぐためのものである。
３２（図３〜５参照）はラチェット車３１と対になってクラッチ（ラチェット継手）を形成するアルミダイカスト製の円筒状のラチェット爪筒で、軸方向の中央に中心に逃げ孔を備えた隔壁３２ａと、内側（図３の左側）端に円筒壁よりなる複数（図では２個）のダウエル（帯状突起）３２ｂと、外周部に複数（図では２個）のボルト孔３２ｃを有し、隔壁３２ａの外側面に複数（図では２個）のラチェット爪３３が取付けられている。ラチェット爪３３は一端が円弧形状部３３ｃで他端が平面のほぼ四角棒状の爪本体３３ａと、円弧形状部３３ｃの中心と同心のピン３３ｂとより成っていて、ピン３３ｂを隔壁３２ａに回転自在に遊嵌して止輪３４で止められている。爪本体３３ａの円弧形状部３３ｃはラチェット爪筒３２の内周部に形成された円弧形状部３２ｄと摺動自在に接触していて、爪本体３３ａの先端に掛かる力は直接円弧形状部３２ｄに伝わり、ピン３３ｂには負担が掛からないようになっている。３５はラチェット爪３３の先端を常にラチェット爪筒３２の中心に向けて付勢する捩りばねである。
【００１０】
３６（図６、７参照）は冷却空気通路を形成する為に必要な長さを確保し、始動に必要なラチェット爪筒３２からのトルクを伝達するための有底円筒状のアルミダイカスト製のスペーサ部材で、冷却空気通路の整流面を成すようラチェット爪筒３２と同じ外径の筒である。スペーサ部材３６は底壁部３６ａの中心にボルト孔３６ｂ及び外周寄りに外側に突出する複数（図では２個）のダウエルピン３６ｃを有し、周壁部３６ｄに複数（図では２個）の雌ねじ３６ｅ及び内周面にダウエル３２ｂと嵌合する円弧状のダウエル溝３６ｆを備えている。スペーサ部材３６はボルト孔３６ｂをクランク軸２の先端の雄ねじ２ｃに、またダウエルピン３６ｃを冷却ファン６のダウエル穴６ａにそれぞれ嵌め、ナット７によってフライホイール４と冷却ファン６を一体に締めると共にファン側クランク軸２ａに固定する。次いでラチェット爪筒３２のダウエル３２ｂをスペーサ部材３６のダウエル溝３６ｆに嵌めて、ボルト孔３２ｃを通して雌ねじ３６ｅに螺合する座付きボルト３７によって結合する。
なお、スペーサ部材３６は筒の長さを変えるだけで同じスタータをシリーズ化された類似機種に適用可能とする利点がある。
【００１１】
上記構成のリコイルスタータの作用を説明する。
エンジンが回転しているときには、ラチェット爪３３は遠心力によって捩りばね３５に抗して外側に回転して、ラチェット車３１との係合が解かれている。点火を止めてエンジンを停止させると、クランク軸２はクランク軸２側が有する慣性力によって暫時回転を続けるが、ピストンは排気、吸入、吸気、圧縮の行程を行ってそれぞれの行程で仕事を行って抵抗力を発生し、クランク軸２の回転を止めるように働き、クランク軸２はそのときのクランク軸２側が有する回転慣性力とピストンから受ける抵抗力によって決まる適宜の位置で止まっている。
この状態からエンジンを始動するためには、人手によってスタータグリップ２４を握ってプルロープ２５を引出す。プルロープ２５はプルロープリール２２を回転させ、リコイルばね２６及びダンパばね２７を巻き、ダンパばね２７は縮みながらラチェット車３１を回転させ、ラチェット車３１の突起３１ａはラチェット爪３３の先端と係合してこれを押してラチェット爪筒３２を回転させて、これと一体になったスペーサ部材３６、冷却ファン６、フライホイール４及びクランク軸２を回転させる。リコイルばね２６は引出されたプルロープ２５の長さに対応する分量を巻かれ、抵抗力は長さに比例して滑らかに増加するがばね定数が小さいので比較的に小さい力である。ダンパばね２７はラチェット車３１とラチェット爪筒３２が係合した後、巻込みが始まり、トルクはゼロからその時点のクランク軸２が示す抵抗トルクまで漸次増加する。ダンパばね２７のばね定数は適宜に大きくしてあるので巻込量は比較的に小さい。クランク軸２側の最大抵抗トルクはピストンが圧縮行程を終える位置であり、ダンパばね２７のトルクがこれを越えるとピストンは爆発行程に入り、ガス圧も加わって急速に下降するが、プルロープ２５の引き速度がこれに追従できなくても、フライホイール４に蓄えられた運動エネルギーとダンパばね２７に蓄えられた弾性エネルギーを放出させてクランク軸２を効果的に加速回転させ、エンジンは容易に始動して運転状態に入り、ラチェット爪３３は遠心力によって外周側に回転して、ラチェット車３１との係合を解く。
ラチェット車３１がラチェット爪３３と係合するまでのプルロープ２５の引出し長さは小さく、また、プルロープ２５の引出し途中は、クランク軸２の最初の停止位置によって抵抗モーメントの変化のパターンは異なるが、たとえクランク軸２の抵抗モーメントが急激に変化してもフライホイールの慣性及びダンパばね２７が弾性でこれを吸収し、かつ放出するので人手に伝わる抵抗力の変化は緩やかとなり、プルロープ２５の引出しは容易となる。
「飛出ラチェット爪方式」の従来タイプと本発明の「遠心開放ラチェット爪方式」のものの比較実験結果について説明する。
本発明のリコイルスタータは従来タイプのものに比較してエンジン始動時の引き力で１４％減、引き速度で３９％減、エンジン始動時の所要ストロークで１７％減の各結果が得られ、従来のリコイルスタータよりも軽い力でゆっくり引いても確実に始動が可能であることが確認できた。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の汎用小型空冷４サイクルエンジンのリコイルスタータによって次の効果が得られる。
（１）従来汎用の２サイクルエンジンで用いられている、ダンパばねを有するリコイルスタータを、冷却空気通路を形成するためのスペーサ部材とラチェット継手の一方のラチェット爪筒を一体に形成してクランク軸承側に固定することによって、ラチェット車がラチェット爪と係合するまでのプルロープの引出し長さは小さく、また、プルロープの引出し途中は、クランク軸の最初の停止位置によって抵抗モーメントの変化のパターンは異なるが、たとえクランク軸の抵抗モーメントが急激に変化してもフライホイールの慣性及びダンパばねの弾性によりこれを吸収し、かつ放出するので人手に伝わる抵抗力の変化は緩やかとなり、プルロープの引出しは容易となり、人手によるプルロープの引出しを容易にすることができる。
（２）冷却空気通路を形成するために必要なスペーサ部材とラチェット継手の一方のラチェット爪筒を一体形に結合し、ダウエル及びダウエル溝をそれぞれ備えたアルミダイカスト製の２部品で構成したので、組立が容易でコスト低減ができる。
（３）スペーサ部材の長さを変えるだけでシリーズ化された類似機種のスタータとして用いることができるので、部品の共通化によるコスト低減に寄与出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリコイルスタータの側面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ラチェット爪筒の側断面図である。
【図４】図３の右側面図である。
【図５】図３の左側面図である。
【図６】図３の左側面図（図７のＢ−Ｏ−Ｂ断面）である。
【図７】図６の右側面図である。
【符号の説明】
２…クランク軸
２ｃ…雄ねじ
４…フライホイール
６…冷却ファン
６ａ…ダウエル穴
７…ナット
２０…リールケース
２１…リール軸
２０ｃ…通風孔
２２…プルロープリール
２５…プルロープ
２６…リコイルばね
２７…ダンパばね
３０…延長軸
３１…ラチェット車
３２…ラチェット爪筒
３２ａ…隔壁
３２ｂ…ダウエル
３２ｃ…ボルト孔
３３…ラチェット爪
３５…捩りばね
３６…スペーサ部材
３６ｂ…ボルト孔
３６ｃ…ダウエルピン
３６ｄ…底壁部
３６ｅ…雌ねじ
３６ｆ…ダウエル溝
３７…座付きボルト
【図１】
2004150407.tif 000003
【図２】
2004150407.tif 000004
【図３】
2004150407.tif 000005
【図４】
2004150407.tif 000006
【図５】
2004150407.tif 000007
【図６】
2004150407.tif 000008
【図７】
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