(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端にリコイルハンドルを結合したリコイルロープが巻回され該リコイルロープによって回転されるロープリールと、該ロープリールと一方向回転手段を介して連結された駆動ホイールを備え、該駆動ホイールを回転駆動して駆動ホイールに連結し又は駆動ホイールと一体に形成した起動プーリーを回転させることによりエンジンを始動させるリコイル式始動機構と、
前記駆動ホイールの外周にウオーム歯を形成するとともに、該ウオーム歯にセルモータの出力軸に装着されたウオームギヤを噛みあわせ、セルモータにより駆動ホイールを回転して起動プーリを回転させるセルモータ式始動装置とを備え、
前記ウオームギヤを軸方向に摺動可能にかつ駆動ホイールのウオーム歯と係合する方向に付勢させてセルモータの駆動軸上に装着し、セルモータ側の回転トルクをウオーム歯を介して駆動ホイールに伝達させるとともに、ウオームギヤを前記モータ軸に沿って摺動させてウオーム歯から離脱させることにより駆動ホイール側からセルモータ側への回転トルクの伝達を遮断させるように構成したことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
前記駆動ホイールと起動プーリー間にゼンマイ等の弾性部材で構成される緩衝蓄力手段を介在させるとともに、前記駆動ホイールをエンジンの始動回転方向にのみ回転させる一方向回転手段を設け、前記駆動ホイールの回転により緩衝蓄力手段に回転力を蓄力させ、起動プーリーを前記緩衝蓄力に蓄力された回転力により回転駆動させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動装置。
【請求項３】
前記駆動ホイールをエンジンの始動回転方向にのみ回転させる一方向回転手段が、駆動ホイールのホイール歯からのウオームギヤの係合、離脱によって行われることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの始動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリー等で回転駆動されるセルモータでエンジンを始動するセルモータ式の始動機構と、手動によりリコイルロープを引っ張ってエンジンを始動させるリコイル式の始動機構とを備えた内燃エンジンの始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンを搭載した刈払機等の小型の農業用機械において、エンジンを始動するための始動装置として、エンジンのクランクシャフトに連結したプーリに巻回されたリコイルロープを手動で引っ張ってクランクシャフトを回転させるリコイル式の始動機構と、電動モータによりクランクシャフトを回転させるセルモータ式の始動機構の両方の始動機構を搭載したものが既に知られている。これにより、通常時にはセルモータ式の始動機構で容易に始動させ、長期間放置してバッテリーが消耗してしまいセルモータ式の始動機構が使用できない時等の非常時にもリコイル式の始動機構を使用してエンジンの始動ができるようにしている。
【０００３】
上記両方式の始動機構を搭載した従来の始動装置の構成は、例えば実公平５−２３８３３号公報に記載されているように、エンジンのクランクシャフトに連結されるロータギヤとこのロータギヤを回転させるセルモータの出力軸との間に平歯車とピニオンギヤからなる減速機構が配置されており、セルモータの回転出力を上記減速機構を介してロータギヤに伝達し、このロータギヤに連結されたエンジンのクランクシャフトを回転させてエンジンを始動させるようにしている。そして、リコイル式の始動機構での始動時にリコイルロープにより回転されるリールを介してロータギヤが回転されるときに、ロータギヤ側からの回転がセルモータ側に伝達されないようにするためのワンウエイクラッチ等の一方向回転手段を減速機構のピニオンを支持している中間シャフトとピニオン間に介在させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のセルモータ式とリコイル式の両方式の始動機構を搭載したエンジンの始動装置は、複数の平歯車とピニオンからなる減速機構が必要となり、また、リコイル式の始動機構を使用してエンジンを始動させる際には、始動装置側からセルモータ側に伝達される回転を遮断させる一方向クラッチ等の部品が必要であり、これらの減速機構や一方向クラッチを配置するためめのスペースも大きく取る必要があってハウジング自体が大きくなり始動装置が大型かつ重量アップとなってしまう。また、エンジンの始動時にはエンジンのクランクシャフトに所定の始動抵抗が発生しており、エンジンをリコイルハンドルやセルモータによって始動させるためには、前記始動抵抗にうち勝つトルクでクランクシャフトを回転させる必要がある。従ってセルモータもこのトルクに見合った出力トルクの大きいモータが採用されるためモータ自体も大きくなりエンジンの始動装置の小型化と軽量化を阻害していた。
【０００５】
本発明は、複数の平歯車やピニオンからなる減速機構やワンウエイクラッチ等の部品を特に使用せずに小型軽量化が可能なセルモータ式とリコイル式の両方式を搭載したエンジン始動装置を提供することを課題とする。更に本発明の別の課題は、トルクの小さな比較的小型のセルモータを使用しても確実にエンジンを始動することができて更に小型軽量化が可能なエンジン始動装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係るエンジンの始動装置は、一端にリコイルハンドルを結合したリコイルロープが巻回され該リコイルロープによって回転されるロープリールと、該ロープリールと一方向回転手段を介して連結された駆動ホイールを備え、該駆動ホイールを回転駆動して駆動ホイールに連結し又は駆動ホイールと一体に形成した起動プーリーを回転させることによりエンジンを始動させるリコイル式始動機構と、前記駆動ホイールの外周にウオーム歯を形成するとともに、該ウオーム歯にセルモータの出力軸に装着されたウオームギヤを噛みあわせ、セルモータにより駆動ホイールを回転して起動プーリを回転させるセルモータ式始動装置とを備え、前記ウオームギヤを軸方向に摺動可能でかつ駆動ホイールのウオーム歯と係合する方向に付勢させてセルモータの出力軸上に装着し、セルモータ側の回転トルクをウオーム歯を介して駆動ホイールに伝達させるとともに、ウオームギヤを前記モータ軸に沿って摺動させてウオーム歯から離脱させることにより駆動ホイール側からセルモータ側への回転トルクの伝達を遮断させるように構成したことを特徴とする。
【０００７】
なお、前記駆動ホイールと起動プーリー間にゼンマイ等の弾性部材で構成される緩衝蓄力手段を介在させるとともに、前記駆動ホイールをエンジンの始動回転方向にのみ回転させる一方向回転手段を設け、前記駆動ホイールの回転により緩衝蓄力手段に回転力を蓄力させ、起動プーリーを前記緩衝蓄力に蓄力された回転力により回転駆動させるようにしてもよい。
【０００８】
また、前記駆動ホイールをエンジンの始動回転方向にのみ回転させる一方向回転手段が、駆動ホイールのホイール歯からのウオームギヤの係合、離脱によって行われるようにしてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、エンジンの始動装置に関する一実施形態を図１〜図５に示す。図１に示すように、エンジンの始動装置１は、ケース２の外側に露出されているリコイルハンドル３を介してリコイルロープ４を引っ張り操作することによりエンジンを始動させるリコイル式の始動機構と、ケース２内に収容されているセルモータ５を駆動してエンジンを始動させるセルモータ式の始動機構の両方が搭載されている。ケース２内には図２に示すように、リコイルハンドル３に連結されたリコイルロープ４を巻回しているロープリール６がケース２に形成された支軸７に回転自在に支持されている。ロープリール６とケース２との間にリコイル用のゼンマイ８が収容されており、ゼンマイ８の一端がロープリール６に他端がケース２に係止されており、該ゼンマイ８は、ロープリール６からリコイルロープ４を引き出す際にロープリール６が回転することによりゼンマイ８(他の弾性部材でもよい)に回転力が蓄力され、リコイルロープ４から手を放すか又は引っ張り力を緩めることによりロープリール６を逆方向に回転させてリコイルロープ４をロープリール６に巻き取る。
【００１０】
上記ロープリール６と同軸上に外周面にウオーム歯９ａを形成した駆動ホイール９が回転自在に支持されており、該駆動ホイール９と前記ロープリール６との間には一方向回転クラッチ(一方向回転手段)１０が介在され、この一方向回転クラッチ１０を介してロープリール６と駆動ホイール９は回転連結されている。図２及び図３に示すように、一方向回転クラッチ１０はロープリール６と回転方向に一体に結合されたクラッチ爪１１が駆動ホイール９側にクラッチバネ１２（図２参照）により押圧付勢され、このクラッチ爪１１と駆動ホイール９に形成された係合部１３が係合することにより回転を伝達し、クラッチバネ１２のバネ力に抗してクラッチ爪１１が係合部１３から離脱することにより回転が断絶されるように形成されており、リコイルロープ４を引っ張ったときのロープリール６側の回転を駆動ホイール９に伝達させ、リコイルロープ４をロープリール６に巻き戻す際の回転時には前記一方向回転クラッチ１０により駆動ホイール９に回転力が伝達されないようにしている。
【００１１】
前記支軸７には図２に示すように、エンジンのクランクシャフトへ回転力を伝達するための起動プーリー１４が回転自在に支持されており、該起動プーリー１４は前記駆動ホイール９と結合されており駆動ホイールの回転力が一体に伝達される。更に、前記起動プーリー１４はエンジンのクランクシャフトに連結される従動プーリー１５が遠心クラッチ機構１６を介して連結されている。この遠心クラッチ機構１６は、エンジンが始動して回転数が高くなることにより作動して、エンジンのクランクシャフトとエンジン始動装置１間の伝達を完全に遮断させる。なお、起動プーリー１４は駆動ホイールと一体となるように構成してもよい。
【００１２】
図４に示すように、駆動ホイール９の外周面にはバッテリー等の電力で回転駆動されるセルモータ５が設けられ、該セルモータ５の出力軸１７が駆動ホイール９に対して接線方向に配置されている。前記セルモータ９の出力軸１７は断面が角形に形成された角形軸として形成されており、この角形軸１７に前記ウオーム歯９ａと噛みあうウオームギヤ１８が回転方向が一体でかつ軸方向に摺動可能に装着されている。ウオームギヤ１８はウオーム歯９ａと完全に噛みあう位置とウオーム歯９ａとの噛み合いが完全に外れる範囲で角形軸１７に沿って移動が可能であり、かつ噛み合い方向にバイアスバネ１９により付勢されている。セルモータ５が回転駆動されると角形軸１７を介してウオームギヤ１８が回転して図５のようにウオーム歯９ａと噛みあう方向に角形軸１７上を摺動し、駆動ホイール９を回転駆動する。セルモータ５が駆動されずにロープリール６により駆動ホイール９側がエンジンを始動させる方向に回転すると、ウオームギヤ１８は、図４のように、角形軸１７上をウオーム歯９ａとの噛み合いが外れる方向に摺動されて駆動ホイール９側からセルモータ５への回転が遮断される。駆動ホイール側がエンジンの始動方向と逆方向に回転しようとする場合には、ウオームギヤ１８がウオーム歯９ａと噛みあって回転は阻止される。
【００１３】
次に、上記エンジン始動装置の作動を説明する。リコイル始動機構によりエンジンを始動させる場合には、リコイルハンドル３を引くとリコイルロープ４が引かれてロープリール６が回転し、一方向回転クラッチ１０を構成しているクラッチ爪１１が駆動ホイール９の係合部１３に係合して駆動ホイール９に回転が伝達されて駆動ホイール９が回転し起動プーリー１４を回転させる。起動プーリー１４に従動プーリー１５を介して連結されたエンジンのクランクシャフトが回転されてエンジンが始動される。この際、駆動ホイール９が回転することによって、ウオーム歯９ａに係合していたウオームギヤ１８はウオーム歯９ａの回転に伴って、図４のように角形軸１７に沿って摺動されてウオーム歯９ａから外れる方向に移動し、ウオーム歯９ａとの係合が外れてウオームギヤ１８には回転が伝達されず、また、ウオームギヤ１８によって駆動ホイール９の回転が阻止されることがない。エンジンが始動した後、リコイルロープ４を緩めると、ゼンマイ８の作用でロープリール６が逆回転してリコイルロープ４がロープリール６に巻き戻される。ロープリール６が逆方向に回転する場合には、一方向回転クラッチ１０のクラッチ爪１１がクラッチバネ１２に抗して係合部１３から離脱して駆動ホイール９側への逆方向回転は伝達されない。
【００１４】
セルモータ５にてエンジンを始動させる場合には、セルモータ５が回転すると、バイアスバネ１９によってホイール歯９ａに押圧されているウオームギヤ１８が角形軸１７により回転されて角形軸１７上をホイール歯９ａと噛みあう方向に移動する（図５参照）。ウオームギヤ１８がその摺動範囲の端部の停止位置２６で停止するとウオームギヤ１８はホイール歯９ａと噛みあった状態でセルモータ５の回転を駆動ホイール９に伝達する。駆動ホイール９の回転は起動プーリー１４と従動プーリー１５とを介してエンジンのクランクシャフトに伝達されてエンジンを始動させる。駆動ホイール９がセルモータ５によって回転される際に、ロープリール６は一方向回転クラッチ１０によって回転が切り離されているので影響し合うことがない。
【００１５】
次に、図６〜図９はエンジン始動装置の他の例で、この実施形態では起動プーリ１４と駆動ホイール９との間に緩衝蓄力手段２０を備えており、この緩衝蓄力手段２０を介して両者が連結されているいる点で前述の実施例とは異なっている。すなわち、セルモータ５やリコイルロープ４によって回転される駆動ホイール９の回転力を緩衝蓄力手段２０に蓄力させて、緩衝蓄力手段２０の蓄力がクランクシャフトの始動抵抗にうち勝ったときに緩衝蓄力手段２０に蓄えられた回転力で一気にクランクシャフトを回転させてエンジンを始動させるものである。これにより、より小型のセルモータ５でも減速比を大きくして駆動ホイール９を回転させて、セルモータ５による回転力と緩衝蓄力手段２０に蓄力された回転力の相乗効果により始動抵抗に抗して起動プーリー１４を回転させることが可能となり、小さいセルモータ５でも容易にエンジンを始動させることが可能となる。
【００１６】
図６に示すように駆動ホイール９の内部には収容部２１が形成されており、該収容部２１内に緩衝蓄力手段２０を構成しているゼンマイ２２が収容配置されており、ゼンマイ２２の一端側が駆動ホイール９に、また、他端側が起動プーリ１４に連結されており、起動プーリー１４がこのゼンマイ２２を介して駆動ホイール９と連結されている。リコイルロープ４の牽引により回転されるローププーリ６を介して又は、セルモータ５により駆動ホイール９が回転されると、この緩衝蓄力手段２０を介して起動プーリ１４が回転されるが、起動プーリー側がエンジンの始動抵抗により回転が阻止されていると、駆動ホイール９がゼンマイ２２を巻き上げて回転力がゼンマイ２２に蓄力される。ゼンマイ２２の蓄力が起動プーリー１４に作用している始動抵抗を上回るとゼンマイ２２の蓄力が起動プーリー１４を回転させてエンジンが始動される。
【００１７】
駆動ホイール９の外周には、図７に示すように駆動ホイール９をエンジンの回転方向と同一方向の一方向にのみ回転を許容するように、ケース２に回動可能に枢支された爪部材２３と駆動ホイール９の外周に形成された複数の切欠部２４とで構成されたラチェット機構２５が形成されている。このラチェット機構２５は、引き出されたリコイルロープ４をロープリール６に巻き取る際に、駆動ホイール９をロープリール６と一体に逆転させないためと、エンジンの始動時にエンジンのクランクシャフト側から伝達される強い逆方向の回転力をリコイルハンドル３側に伝えないようにする。また、このラチェット機構２５は、リコイルロープ４の牽引により駆動ホイール９を回転してエンジンを始動させる際に、緩衝蓄力手段２０に蓄力された回転力により駆動ホイール９が逆転方向に回転するのを阻止して、リコイルロープ４を介してリコイルハンドル３が引き戻されるのを防止する。
【００１８】
次に、上記エンジン始動装置の作動について説明する。リコイルハンドル３を引くことによりロープリール６が回転されると、一方向回転クラッチ１０を介して駆動ホイール９が回転されて、起動プーリー１４側に回転力が伝達される。このとき、エンジンのクランクシャフトに連結されている従動プーリー１５は、エンジンの始動抵抗により回転が制限されているため係合している起動プーリー１４は回転せず、駆動ホイール９との回転の差によってゼンマイ２２を巻き上げて回転力が蓄力される。更にリコイルロープ４を引くと、リコイルロープ４の引き力とゼンマイ２２の蓄力の相乗作用が始動抵抗にうち勝ったときに一気に起動プーリー１４が回転してエンジンを始動させる。前述の実施例と同様に、駆動ホイール９が回転する際には、ホイール歯９ａに係合していたウオームギヤ１８は角形軸１７上を摺動されてホイール歯９ａから外れてセルモータ５側への動力伝達は遮断され駆動ホイール９は空転する。また、エンジンが始動した後、リコイルロープ４をロープリール６に収納する際には、駆動ホイール９とロープリール６とは、一方向回転クラッチ１０によって伝達が切り離され、ゼンマイ８の作用でロープリール６のみが逆回転してリコイルロープ４がロープリール６に巻き戻される。
【００１９】
セルモータ５にてエンジンを始動させる場合には、セルモータ５により角形軸１７が回転すると、ウオームギヤ１８が回転して角形軸１７上をホイール歯９ａと噛みあう方向に移動する。ウオームギヤ１８は摺動範囲の端部の停止位置２６でホイール歯９ａと噛みあいセルモータ５の回転を駆動ホイール９に伝達する。駆動ホイール９が回転されることにより緩衝蓄力手段２０のゼンマイ２２が巻かれて回転力が蓄力される。以下、エンジンが始動されるまでの作動は前述のリコイルロープ４による始動時と同様である。エンジンが始動した後は、起動プーリー１４はエンジンのクランクシャフト側と遠心クラッチ機構１６により伝達が遮断されるので駆動ホイール９に対して起動プーリー１４はゼンマイ２２の蓄力が全て開放されて自由状態になる。
【００２０】
エンジンの始動時にエンジンのクランクシャフト側から強い逆方向の回転力が始動装置に伝達されることがあるが、この逆転方向の回転が起動プーリー１４と緩衝蓄力手段２０を介して駆動ホイール９に伝達されて駆動ホイール９が逆転されようとするが、ラチェット機構２５を形成している爪部材２３が切欠部２４に係合して駆動ホイール９の逆方向への回転が阻止されて、ロープリール６側へ逆方向の回転力が伝達されることが防止される。なお、駆動ホイール９が逆転すると、ウオームギヤ１８がホイール歯９ａから離脱した位置にあっても、バイアスバネ１９の作用によりホイール歯９ａと噛みあう位置に摺動してウオーム歯９ａと噛み合い状態になる。周知のようにウオームギヤにはホイール歯側からの回転が伝達されることがないので、前述の爪部材２３、切欠部２４によるラチェット機構２５を省略して、駆動ホイール９とウオームギヤ１８に代替えさせることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、セルモータの出力軸にウオームギヤを配置してこのウオームギヤを駆動ホイールに形成したウオーム歯と係合可能に配置しているので、従来のセルモータ式の始動装置のように平歯車とピニオン等による減速機構が不要でありこれらの収容スペースを無くして小型化が可能である。また、ウオームギヤを角形軸上に摺動自在にかつバイアス付勢させウオーム歯から係脱可能に配置し、リコイルによる始動時にはウオームギヤがウオーム歯から離脱して駆動ホイールの回転を可能とし、またセルモータでの始動時にはウオームギヤが自動的にウオーム歯と噛みあって駆動ホイールを回転させるようにしているので、セルモータの回転出力側と駆動ホイール間の一方向回転手段を構成する特別な部品を必要としない構成であるので、セルモータ式とリコイル式の両方式を採用した始動装置の構造を簡易化することが可能となり小型・軽量化が可能である。
【００２２】
また、請求項２に記載の発明によれば、セルモータにより回転される駆動ホイールと起動プーリー間に緩衝蓄力手段を介在させて、この緩衝蓄力手段に蓄力した回転力により起動プーリーを一気に回転させてエンジンを始動させるようにしているので、回転トルクの小さい小型のセルモータによっても確実にエンジンを始動させることができ、セルモータ式とリコイル式の両方式を採用した始動装置の更に小型・軽量化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に記載した発明の実施例にかかる始動装置の正面図
【図２】図１の始動装置の縦断側面図
【図３】図２における線Ａ−Ａ上の断面図
【図４】ウオームギヤがウオーム歯から離脱した作動状態を示す図１と同じ始動装置の背面図
【図５】ウオームギヤがウオーム歯と噛みあった作動状態を示す図４と同様の背面図
【図６】請求項２に記載の発明の実施例にかかる始動装置の縦断側面図
【図７】図６における線Ａ−Ａ上の断面図
【図８】ウオームギヤがウオーム歯から離脱した作動状態を示す図６と同じ始動装置の背面図
【図９】ウオームギヤがウオーム歯と噛みあった作動状態を示す図８と同様の背面図
【符号の説明】
１  エンジン始動装置
２  ケース
３  リコイルハンドル
４  リコイルロープ
５  セルモータ
６  ロープリール
７  支軸
８  ゼンマイ
９  駆動ホイール
９ａ  ウオーム歯
１０  一方向回転クラッチ
１１  クラッチ爪
１２  クラッチバネ
１３  係合部
１４  起動プーリー
１５  従動プーリー
１６  遠心クラッチ機構
１７  出力軸（角形軸）
１８  ウオームギヤ
１９  バイアスバネ
２０  緩衝蓄力手段
２１  収容部
２２  ゼンマイ
２３  爪部材
２４  切欠部
２５  ラチェット機構
【図１】
0003802393.tif 000002
【図２】
0003802393.tif 000003
【図３】
0003802393.tif 000004
【図４】
0003802393.tif 000005
【図５】
0003802393.tif 000006
【図６】
0003802393.tif 000007
【図７】
0003802393.tif 000008
【図８】
0003802393.tif 000009
【図９】
0003802393.tif 000010