JP2004169553A - 内燃エンジンの始動方法及び始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で出力の小さな電動モーターでも、円滑かつ確実に内燃エンジンを始動でき、電動モーターの消費電力の低減、バッテリの小容量化、トータル重量の軽減化、耐久性の向上、及び、故障の低減等を図り得るスタータ装置を提供する。
【解決手段】クランク軸２１２の回転により点火用電力を発生するようにされた点火用発電器１１０から得られる点火用電力により混合気を点火させる点火プラグ１８０を有する点火系１００と、電動モーター７０とクランク軸２１２との間の動力伝達系の途中に、緩衝・蓄力手段１５が介在せしめられたスタータ５とを備え、点火用発電器１１０は、ピストン２１４が上死点を通過した後の膨張行程前期に点火用電力を発生するように構成されるとともに、点火用発電器１１０から得られる点火用電力を充電するコンデンサ１４０から所定のタイミングで点火コイル１５０に放電させて、点火プラグ１８０を火花放電させる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２サイクルガソリンエンジン等の内燃エンジンを、電動モーターで始動するための始動方法及び始動装置に係り、特に、小型で出力の小さなモーターでも円滑、かつ、確実に始動できるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、チェーンソー等の携帯型作業機に搭載されている小型空冷式２サイクルガソリンエンジン等の内燃エンジンを、電動モーターで始動するためのセルモーター式スタータは、通常、電動モーターの駆動力を、減速歯車機構を介して前記内燃エンジンのクランク軸に直接伝達するようにされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、前記従来のセルモーター式スタータでは、電動モーターの駆動力を、そのままクランク軸に直接伝達するようにしているので、セルモーターとしては、当然のことながら、エンジン始動に必要なトルク、回転数が得られるもの、つまり、大型で出力の大きなモーターを使用する必要があった。
【０００４】
そのため、モーターの消費電力も大きくなり、それに伴い、大きな容量のバッテリが必要となるとともに、エンジン始動時には、モーター及びその動力伝達系に強い衝撃が加えられるので、スタータ装置の構成部品に大きな強度、剛性が必要にもなり、トータル重量が大きくなるとともに、耐久性が低下し、キックバック等による故障も生じやすい、といった問題があった。
【０００５】
一方、前記セルモータ式スタータでは、前記のような問題があることから、チェーンソー等の携帯型作業機の内燃エンジン用始動装置としては、手動式のリコイルスタータが採用される場合が多い。このリコイルスタータは、通常、リコイルロープが巻装されたロープリール等からなる駆動部と、遠心式ラチェット機構等からなる従動部と、を備え、前記リコイルロープ（リコイルハンドル）を引っ張って前記ロープリールを回転させ、このロープリールの回転を、前記従動部を介して前記内燃エンジンのクランク軸に伝達して、前記内燃エンジンを始動させるようになっている。
そして、前記のようなリコイルスタータについて、本発明の出願人は、先に、前記駆動部と前記従動部との間に、ゼンマイ等からなる緩衝・蓄力手段を介装したものを提案した。
【０００６】
この提案に係るリコイルスタータにおいては、前記駆動部と前記従動部との間に緩衝・蓄力手段としての、例えば、ゼンマイ機構を介装したことで、リコイルロープの引き操作（リコイリング操作）の前半過程（ピストンが上死点に達するまで）においては、前記ゼンマイ機構による緩衝効果が得られるとともに、前記リコイルロープの引き力が前記ゼンマイ機構に蓄えられ、その後半過程においては、前記蓄えられた引き力と後半過程で実際に引かれる引き力とが合力となって前記内燃エンジンを起動する力となる。このため、ロープの引き力変動を可及的に抑えることができ、ロープ引き操作を円滑に行うことができるとともに、力の弱い作業者でもエンジンを容易に始動させることができる（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
前記駆動部と前記従動部との間に緩衝・蓄力手段としての、例えば、ゼンマイ機構を介装することで、上記のような効果が得られることから、前記セルモータ式スタータにも前記緩衝・蓄力手段を付設することが考えられている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
かかる緩衝・蓄力手段が付設されたセルモータ式スタータでエンジン始動を行うに際しては、別途に備えられた始動スイッチを押す。これにより、搭載バッテリから、前記電動モーターに所定時間（例えば、２〜３秒程度）だけ通電され、前記電動モーター（の出力回転軸）が前記所定時間だけ回転し、この電動モーターの回転駆動力が、減速機構、前記緩衝・蓄力手段を構成するゼンマイ機構、及び前記従動部を介して、前記内燃エンジンのクランク軸に伝達される。
【０００９】
この場合、前記電動モーターによる駆動過程の前半過程（内燃エンジンのピストンが下死点から上死点に達するまで圧縮行程）においては、前記ゼンマイ機構による緩衝効果が得られるとともに、前記電動モーターの駆動力が前記ゼンマイ機構に蓄えられ、その後半過程（ピストンが上死点から下死点に達するまでの膨張行程）においては、前記蓄えられた駆動力と、該後半過程で実際に前記電動モーターが出力する駆動力と、が合力となって、エンジンコンプレッションに打ち勝ち、前記内燃エンジンを起動する力となる。
このため、小型で出力の小さな電動モーターでも、円滑かつ確実に内燃エンジンを始動することができる。
【００１０】
【特許文献１】
実開昭６３−１７７６６６号公報（第１頁、第２図）
【特許文献２】
特開２００２−１６１８３６号公報（第１〜６頁、第１図〜第３図）
【特許文献３】
特開２００２−２３５６４０号公報（第１〜５頁、第１図〜第８図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の如くの緩衝・蓄力手段が付設されたセルモータ式スタータで始動を行うようにした場合でも、点火系の不作動により、前記内燃エンジンの円滑な始動に失敗することがあった。
【００１２】
これを詳しく説明するに、一般に、内燃エンジンの点火系は、クランク軸の回転により点火用電力を発生するようにされた点火用発電器と、該点火用発電器から得られる点火用電力（出力電圧）を高電圧に昇圧する点火コイルと、該点火コイルからの高電圧により火花放電してシリンダ内の混合気を点火させる点火プラグと、を備える。前記点火用発電器は、通常、前記クランク軸と一体回動するように保持されたマグネットと、このマグネットの外周側の所定位置に近接配置された発電コイルと、からなっており、前記クランク軸が回転すると、前記マグネットによって前記発電コイルのコイル巻線に点火用電力が発生し、この点火用電力（出力電圧）が、前記点火コイルに導かれて高電圧に昇圧され、この高電圧によって前記点火プラグが火花放電し、シリンダ内の混合気が点火せしめられる。
【００１３】
この場合、前記点火用発電器の出力電圧は、前記クランク軸の回転数（角速度）が速いほど大きくなり、したがって、前記点火プラグに印加される電圧は、前記クランク軸の角速度が速いほど大きくなる。
また、前記内燃エンジンにおける点火時期は、通常、図７に示される如くに、ピストンが上死点前３０°前後にある時期とされており、このため、前記点火用発電器は、ピストンが上死点前３０°に達する直前の期間Ｊに、点火用電力が得られるように構成されている。
【００１４】
ところが、前記の如くの緩衝・蓄力手段が付設された超小型のセルモータ式スタータで始動を行うようにした場合には、前記期間Ｊは、ピストンが圧縮行程にあり、前記電動モーターの駆動力が前記緩衝・蓄力手段に蓄えられる時期であるので、前記クランク軸の角速度が、要求される点火用電力を得るために必要な速度より遅く、前記点火用発電器の出力電圧が小さい。このため、前記点火プラグに所要の高電圧（通常、１５，０００Ｖ程度以上）が印加されず、前記点火プラグが有効な火花放電をせず、混合気が点火されないので、前記内燃エンジンが円滑に始動しないことになる。
【００１５】
本発明は、前記した如くの問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、小型で出力の小さな電動モーターでも、円滑かつ確実に内燃エンジンを始動できるようにされ、もって、電動モーターの消費電力の低減、バッテリの小容量化、トータル重量の軽減化、耐久性の向上、及び、故障の低減等を図ることができるようにされた、内燃エンジンの始動方法及び始動装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成すべく、本発明に係る始動方法は、クランク軸の回転により点火用電力を発生するようにされた点火用発電器、該点火用発電器から得られる点火用電力を高電圧に昇圧する点火コイル、及び、該点火コイルからの高電圧により火花放電してシリンダ内の混合気を点火させる点火プラグ、を有する点火系と、始動用駆動源としての電動モーターを有し、該電動モーターと前記クランク軸側の従動部との間の動力伝達系の途中に、前記電動モーターの駆動の過程において、該電動モーターの駆動によって前記従動部と緩衝しつつ蓄力するとともに該蓄力により前記従動部を駆動する緩衝・蓄力手段が介在せしめられてなるスタータと、を備えた内燃エンジンの始動方法であって、ピストンが上死点を通過した後の膨張行程前期に点火用電力を発生するように前記点火用発電器を構成し、該点火用発電器から得られる点火用電力をコンデンサに充電し、該コンデンサに充電された点火用電力を所定のタイミングで前記点火コイルに放電させ、該点火コイルからの高電圧により前記点火プラグを火花放電させることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明に係る内燃エンジンの始動装置は、基本的には、クランク軸の回転により点火用電力を発生するようにされた点火用発電器、該点火用発電器から得られる点火用電力を高電圧に昇圧する点火コイル、及び、該点火コイルからの高電圧により火花放電してシリンダ内の混合気を点火させる点火プラグ、を有する点火系と、始動用駆動源としての電動モーターを有し、該電動モーターと前記クランク軸側の従動部との間の動力伝達系の途中に、前記電動モーターの駆動の過程において、該電動モーターの駆動によって前記従動部と緩衝しつつ蓄力するとともに該蓄力により前記従動部を駆動する緩衝・蓄力手段が介在せしめられてなるスタータと、を備える。
【００１８】
そして、前記点火用発電器は、ピストンが上死点を通過した後の膨張行程前期に点火用電力を発生するように構成されるとともに、前記点火用発電器から得られる点火用電力を充電するコンデンサが付設され、該コンデンサに充電された点火用電力を所定のタイミングで前記点火コイルに放電させて、該点火コイルからの高電圧により前記点火プラグを火花放電させるようにされてなる。
【００１９】
この場合、前記点火用発電器は、好ましくは、前記ピストンが上死点後５°〜７０°にある期間に最大起電力が得られるように構成される。
前記従動部は、好ましくは、従動側の回転による遠心力より係合を解除される遠心クラッチを備え、該遠心クラッチを介して駆動側と連動連結している。
【００２０】
好ましい態様では、前記電動モーターと前記遠心クラッチとの間に、ワンウエイクラッチと前記緩衝・蓄力手段が動力伝達上、直列に介装される。
他の好ましい態様では、前記緩衝・蓄力手段と前記電動モーターとの間に減速機構が介装され、この場合、前記減速機構は、好ましくは、減速比が１／６０〜１／１００に設定される。
【００２１】
また、前記緩衝・蓄力手段は、好ましくは、前記電動モーター側に配在された収納箱、前記従動部側に配在された起動プーリ、及び、前記収納箱と前記起動プーリとの間に介装されたばね部材、を有し、該ばね部材の一端部及び他端部が、それぞれ前記収納箱及び前記起動プーリに係止される。
【００２２】
さらに好ましい態様では、前記駆動側には、前記電動モーターとは別に、リコイル式駆動部が付設され、該リコイル式駆動部は、リコイルロープが巻装されて該リコイルロープを引っ張ることにより回転せしめられるロープリールと、前記リコイルロープを巻き取るべく前記ロープリールを逆転させるリコイル用付勢手段と、前記ロープリールの回転を前記緩衝・蓄力手段に伝達するためのリコイル用ラチェット機構と、を備える。
【００２３】
この場合、前記緩衝・蓄力手段は、好ましくは、前記収納箱を一方向にのみ回転させるワンウェイクラッチを有している。
一方、本発明に係るチェーンソーは、前記始動装置を備えているもので、本体ハウジング内に前記内燃エンジンがシリンダ横置きでその頭部を後方に向けて搭載されるとともに、前記本体ハウジングの一側部に、前記内燃エンジンにより駆動される冷却ファンと前記スタータとが配設され、前記冷却ファン及び前記スタータを覆うように、前記左側部には空気取入用スリットが形成された外装カバーとしてのスタータケースが取り付けられていることを特徴としている。
【００２４】
前記の如くの構成とされた本発明に係る始動方法及び始動装置の好ましい態様においては、エンジン始動に際しては、別途に備えられた始動スイッチを押す。これにより、搭載バッテリから前記電動モーターに、所定時間（例えば、２〜３秒程度）だけ通電され、前記電動モーター（の出力回転軸）が前記所定時間だけ回転し、この電動モーターの回転駆動力が、前記減速機構、前記ワンウエイクラッチ、前記緩衝・蓄力手段、及び前記従動部を介して、前記内燃エンジンのクランク軸に伝達される。
【００２５】
この場合、前記電動モーターによる駆動過程の前半過程（内燃エンジンのピストンが上死点に達するまでの圧縮行程）においては、前記緩衝・蓄力手段による緩衝効果が得られるとともに、前記電動モーターの駆動力が前記緩衝・蓄力手段に蓄えられ、その後半過程においては、前記蓄えられた駆動力と、該後半過程で実際に前記電動モーターが出力する駆動力と、が合力となって、エンジンコンプレッションに打ち勝ち、前記内燃エンジンを起動する力となる。
【００２６】
ここで、本発明の始動装置では、前記点火用発電器は、前記ピストンが上死点を通過した後の膨張行程前期、好ましくは、図６に示される如くに、前記ピストンが上死点後５°〜７０°にある期間Ｋに、点火用電力（出力電圧）が得られるように構成されている。前記期間Ｋは、前記ピストンが圧縮行程から膨張行程に移行した直後であり、圧縮行程で前記ばね部材等からなる緩衝・蓄力手段に蓄力された駆動力が解放される期間であるので、前記クランク軸の角速度が速くなる。このため、前記点火用発電器の出力電圧も大きくなり、このため、前記コンデンサに十分高い高電圧で充電され、それに伴い、前記点火コイルから前記点火プラグに、所要の高電圧（通常、１５，０００Ｖ程度以上）が印加され、前記点火プラグが有効に火花放電して、混合気が確実に点火され、前記内燃エンジンが円滑に始動する。
【００２７】
前記のように、本発明では、前記クランク軸の角速度が速くなる膨張行程前期に、前記点火用発電器において点火用電力が得られるようにされているので、始動時における前記クランク軸の回転数が低くても（例え２００〜３００ｒｐｍ程度であっても）、前記内燃エンジンを確実に始動させることができる。このため、小型で出力の小さな電動モーターでも、円滑かつ確実に内燃エンジンを始動することができ、その結果、電動モーターの消費電力の低減、バッテリの小容量化、トータル重量の軽減化、耐久性の向上、及び、故障の低減等を図ることができ、信頼性が増すとともに、前記チェーンソー等の携帯型動力作業機の、小形軽量化をも図ることが可能となる。。
【００２８】
また、前記点火用発電器からの点火用電力を、前記コンデンサに充電するようにされているので、前記内燃エンジンの運転終了後、前記内燃エンジンを再始動する場合には、最初の１回転目から前記コンデンサに残存している高電圧電力が付加使用でき、このため、始動がより確実となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る２サイクル内燃エンジンの始動装置の一実施形態が採用されたチェーンソー２００を示し、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【００３０】
図示のチェーンソー２００は、作業部駆動用動力源として、排気量が２３〜５０ｍＬ程度の、小型空冷２サイクルガソリンエンジン（以下、内燃エンジンと称す）２１０が、合成樹脂からなる本体ハウジング２２０内に、シリンダ２１１を横置きとし、クランク軸２１２を左右方向に向け、かつ、前記シリンダ２１１の頭部２１３を後方に向けて搭載されている。前記シリンダ２１１には、多数の冷却フィン２１６が形成されるとともに、前記頭部２１３には、斜め後方に傾斜して、点火プラグ１８０が装着されている。
【００３１】
前記本体ハウジング２２０の右側部（図１の裏面側）には、図示はされていないが、クラッチカバーが取り付けられ、その前部側に、作業部として、ガイドバー２３１と、これに摺動自在に掛け回されるソーチェーン２３２と、からなる、ソーチェーンセット２３０が取り付けられ、前記ソーチェーン２３２を、前記内燃エンジン２１０により回転駆動するようにされている。
【００３２】
また、前記本体ハウジング２２０の左側部２２０Ｌ（図の手前側）には、後述する冷却ファン３５とスタータ５が配設され、それら冷却ファン３５とスタータ５とを覆うように、前記左側部２２０Ｌには、空気取入用スリット２２２が多数形成された、外装カバーとしてのスタータケース２２１が取り付けられている。
【００３３】
一方、前記本体ハウジング２２０の上面部には、スロットルロックレバー２４５やスロットルトリガー２４６が組み込まれた、側面視下向きコ字形のトップハンドル２４０が配設され、その前部側に、ハンドガード２４８が配設されるとともに、補助ハンドル２４７が、後下方へ傾斜して配設されている。
前記チェーンソー２００に採用された本実施形態の始動装置３は、点火系１００（図４参照）と、セルモータ式とリコイル式とを兼ねるスタータ５と、を備える。
【００３４】
前記点火系１００は、図４に示す如く、前記内燃エンジン２１０の前記クランク軸２１２の回転により点火用電力を発生するようにされた点火用発電器１１０と、該点火用発電器１１０から得られる電力がダイオード１２０を介して充電されるコンデンサ１４０と、該コンデンサ１４０からの放電を昇圧させる点火コイル１５０と、前記コンデンサ１４０を放電させるための放電制御用サイリスタ１３０と、前記点火コイル１５０で昇圧された高電圧が印加される前記点火プラグ１８０と、前記放電用サイリスタ１３０をＯＮ（導通）／ＯＦＦ（非導通）作動させるタイミング、つまり、前記点火プラグ１８０による混合気の点火時期を設定する点火時期設定回路１７０と、を備える。
【００３５】
前記点火用発電器１１０は、図２に示す如く、前記クランク軸２１２の一端部（左端部）２１２ａと一体回動するように保持された冷却ファン３５に埋め込み固定されてその一部が外部に露出せしめられたポール１１１及びマグネット１１３と、このマグネット１１３の外周側の所定位置に近接配置されたコア１１２ａに巻装された発電コイル１１２等からなっており、前記クランク軸２１２が回転すると、前記マグネット１１３によって、前記発電コイル１１２のコイル巻線に点火用電力が発生するようになっている。
【００３６】
そして、本実施形態の始動装置３では、前記点火用発電器１１０は、前記シリンダ２１１内のピストン２１４が、上死点を通過した後の膨張行程前期、好ましくは、図６に示される如くに、前記ピストンが上死点後５°〜７０°にある期間Ｋに、点火用電力（出力電圧）が得られるように構成されている。また、前記点火時期設定回路で制御される点火時期は、前記ピストン２１４が上死点ＴＤＣ前３０°前後にある時期とされている。
【００３７】
一方、前記スタータ５は、前記クランク軸２１２の前記一端部（左端部）２１２ａに近接して対向配置されるものであり、主始動方式は、セルモーター式ではあるが、バッテリーの充電不足時等の、セルモーター式で始動できない場合や、モーター等の故障時等に対処するため、リコイル式（手動式）でも始動操作を行えるようになっている。
【００３８】
前記スタータ５は、前記本体ハウジング２２０の前記左側部２２０Ｌに取り付けられた前記スタータケース２２１を有し、該スタータケース２２１内の底部付近に、前記内燃エンジン２１０を始動するための駆動部であり、駆動源としての、直流電源である、２．４Ｖ，２．１Ａｈ程度の充電式バッテリー９０によって電力を供給される、出力５０Ｗ，１５００ｒｐｍ程度の電動モーター７０が、横置きで収納保持されている。
【００３９】
また、前記スタータケース２２１内に、リコイルロープ２１（リコイルハンドル２２）を引っ張ることにより回転せしめられるリコイル式駆動部６が配在されるとともに、該リコイル式駆動部６から独立して回転でき、かつ、前記電動モーター７０及び前記リコイル式駆動部６からの動力が伝達される従動部７が配在されている。
【００４０】
前記スタータケース２２１には、固定支軸１２が内向きに突設され、この固定支軸１２の基端側に、前記リコイルロープ２１が巻装されたロープリール２０が回動自在に外嵌され、前記固定支軸１２の突出端側、つまり、前記ロープリール２０と前記従動部７を構成する前記冷却ファン３５との間に、緩衝・蓄力機構１５が外嵌されるとともに、抜け止め用ビス１４が螺合せしめられている。前記緩衝・蓄力機構１５は、前記ロープリール２０から独立して回動できるように、前記電動モーター７０側に配在された、円筒状収納部１６ａを持つ収納箱１６、前記従動部７側に配在された、円筒状収納部１７ａを持つ起動プーリ１７、及び、前記収納箱１６と前記起動プーリ１７の前記両円筒状収納部１６ａ、１７ａ間に跨がるように、それらの間に介装された緩衝・蓄力用のコイルばね部材１８、を有する。前記収納箱１６と前記起動プーリ１７とは、同軸上で相対回転可能となっており、また、前記コイルばね部材１８の一端部１８ａ及び他端部１８ｂが、それぞれ前記収納箱１６及び前記起動プーリ１７に係止されていて、前記収納箱１６と前記起動プーリ１７との一方を、他方に対して相対回転させることにより、その他方に回転力が付与されるようになっている。
【００４１】
ここでは、前記クランク軸２１２の回転軸線Ｏ上に、前記固定支軸１２の中心軸線、前記ロープリール２０及び前記緩衝・蓄力機構１５の回転軸線、及び、前記従動部７を構成する前記冷却ファン３５の回転軸線が配在されるとともに、前記回転軸線Ｏに直交するように、前記電動モーター７０の出力回転軸７２が配在されている。
【００４２】
前記電動モーター７０の駆動力は、減速機構８０を介して前記緩衝・蓄力機構１５に伝達され、さらに、この緩衝・蓄力機構１５から前記冷却ファン３５を介して、前記内燃エンジン２１０の前記クランク軸２１２に伝達されるようになっている。
【００４３】
前記減速機構８０は、図２に加えて図３を参照すればよくわかるように、前記電動モーター７０の前記出力回転軸７２に外嵌固定された小径歯車８１を有し、前記出力回転軸７２の回転駆動力は、前記小径歯車８１→前記出力回転軸７２に平行に配在された支軸７５に回転自在に外嵌された大小二段歯車８２、８３→前記出力回転軸７２と平行に配在された回転軸７６に外嵌固定された大径歯車８４及び小傘歯車８５→前記クランク軸２１２の回転軸線Ｏと平行に配在された回転軸７７に外嵌固定された大傘歯車８６へと伝達され、この大傘歯車８６の回転が、ワンウエイクラッチ９５を介して前記回転軸７７に外嵌された小径歯車８７に噛合せしめられた、前記収納箱１６の外周に鍔状に設けられた大径歯車８８に伝達され、これによって、前記収納箱１６が一方向に回転せしめられるようになっている。この場合、前記減速機構８０の減速比は、１／８０程度となっている。
【００４４】
なお、前記ワンウエイクラッチ９５は、前記減速機構８０による制動作用を受けることなく、前記リコイル式駆動部６側からも前記収納箱１６を回転駆動せしめるために介装されており、このワンウエイクラッチ９５と前記緩衝・蓄力機構１５は、前記電動モーター７０と前記従動部７（後述する遠心クラッチ式ラチェット機構３０）との間に、動力伝達上、直列に介装されている。
【００４５】
また、これとは別系統として、前記ロープリール２０の回転も、前記緩衝・蓄力機構１５と前記冷却ファン３５を介して、前記内燃エンジン２１０の前記クランク軸２１２に伝達されるようになっている。
一方、前記スタータケース２２１と前記収納箱１６との間には、前記ロープリール２０が配在され、該ロープリール２０は、段付き円盤状とされ、その外周には、前記リコイルロープ２１が巻装される溝部２０ａが形成されるとともに、その内周中央には、前記収納箱１６に回動自在に外嵌される筒状ボス部２６が設けられている。また、前記ロープリール２０と前記収納箱１６との間に、従来周知の構成のリコイルスタータにおけるものと同様な構成のリコイル用ラチェット機構４０が配在され、このリコイル用ラチェット機構４０と前記収納箱１６に一体に設けられた前記大径歯車８８との間に、前記収納箱１６のエンジン始動方向へのみ回転を許容せしめるワンウエイクラッチ１９が介装されている。
【００４６】
前記リコイルロープ２１は、従来周知の構成のリコイルスタータにおけるものと同様に、詳細は図示しないが、一端が前記溝部２０ａの底部に係止され、前記スタータケース２２１から外部に引き出された他端には、ロープ引きハンドル２２（図１参照）が取り付けられている。
【００４７】
また、前記ロープリール２０と前記スタータケース２２１との間には、外端が前記ロープリール２０に係止され、内端が前記スタータケース２２１に係止されたリコイル用ゼンマイ２３が配設され、前記リコイルロープ２１が引っ張られて前記ロープリール２０が回転せしめられた後、前記リコイル用ゼンマイ２３に蓄力された復元力により、前記ロープリール２０を元位置に復帰させて、前記リコイルロープ２１を自動的に巻き取るようにされている。
【００４８】
また、前記従動部７は、前記冷却ファン３５と、遠心クラッチ式ラチェット機構３０と、からなっている。該遠心クラッチ式ラチェット機構３０は、前記起動プーリ１７の外周部に形成された、例えば、一対の伝達係合部３１、３１と、前記冷却ファン３５に揺動可能に支持された、例えば、二つの始動爪３６と、を有し、該始動爪３６は、通常（エンジン停止時）は、付勢ばね（ねじリコイルばね）３７により、内方（前記回転軸線Ｏ側）に向けて付勢されて、前記伝達係合部３１、３１に係合しているが、前記内燃エンジン２１０が始動せしめられると、前記クランク軸２１２側から駆動された前記冷却ファン３５の回転による遠心力により、半径方向外方に揺動して、前記クランク軸２１２の所定回転数以上で、前記リコイル式駆動部６との係合が、自動的に解除されるようになっている。
【００４９】
前記の如くの構成とされた本実施形態の始動装置３においては、前記内燃エンジン２１０の始動に際しては、前記本体ハウジング２２０の左側面部２２０Ｌの後部側に配在された始動スイッチ１５０を押す。これにより、前記バッテリー９０から前記電動モーター７０に、所定時間（例えば、２〜３秒程度）だけ通電され、前記電動モーター７０の前記出力回転軸７２が前記所定時間だけ回転し、この電動モーター７２の回転駆動力が、前記減速機構８０を介して前記緩衝・蓄力機構１５に伝達され、さらに、この緩衝・蓄力機構１５から前記従動部７を介して、前記内燃エンジン２１０の前記クランク軸２１２に伝達される。
【００５０】
この場合、前記電動モーター７０による駆動過程の前半過程（前記ピストン２１４が上死点ＴＤＣに達するまでの圧縮行程）においては、前記緩衝・蓄力機構１５による緩衝効果が得られるとともに、前記電動モーター７０の駆動力が前記緩衝・蓄力機構に蓄えられ、その後半過程においては、前記蓄えられた駆動力と、該後半過程で実際に前記電動モーター７０が出力する駆動力と、が合力となって、エンジンコンプレッションに打ち勝ち、前記内燃エンジン２１０を起動する力となる。
【００５１】
ここで、本実施形態の始動装置３では、前記点火用発電器１１０は、前記ピストン２１４が上死点ＴＤＣを通過した後の膨張行程前期、好ましくは、図６に示される如くに、前記ピストン２１４が上死点ＴＤＣ後５°〜７０°にある期間Ｋに、点火用電力（出力電圧）が得られるように、前記マグネット１１３の前記冷却ファン３５上での位置等を適宜に定めて構成されている。前記期間Ｋは、前記ピストン２１４が、圧縮行程から膨張行程に移行した直後であり、圧縮行程で前記コイルばね部材１８等からなる緩衝・蓄力機構１５に蓄力された駆動力が解放される期間であるので、前記クランク軸２１２の角速度が速くなる。このため、図５（便宜的に電圧値の大小は無視して図示）に前記点火用発電器１１０の出力電圧が実線で示されている如くに、前記ピストン２１４が上死点ＴＤＣ後５°〜７０°にある期間Ｋ（特に、２回転目のクランク角度が３６５°〜４３０°にある期間Ｋ）は、前記点火用発電器１１０の出力電圧が大きくなり、このため、図５に前記コンデンサ１４０の充電電圧が二点鎖線で示されているように、前記コンデンサ１４０が高電圧で充電され、それに伴い、前記点火コイル１５０から前記点火プラグ１８０に所要の高電圧（通常、１５，０００Ｖ程度以上）が確実に印加され、前記点火プラグ１８０が有効に火花放電して、混合気が確実に点火され、前記内燃エンジン２１０が円滑に始動する。
【００５２】
前記のように、本実施形態では、前記クランク軸２１２の角速度が速くなる膨張行程前期に、前記点火用発電器１１０において点火用電力が得られるようにされているので、始動時における前記クランク軸２１２の回転数が低くても（例え２００〜３００ｒｐｍ程度であっても）、前記内燃エンジン２１０を始動させることができる。このため、小型で出力の小さな電動モーターでも、円滑かつ確実に内燃エンジンを始動することができ、その結果、電動モーターの消費電力の低減、バッテリの小容量化、トータル重量の軽減化、耐久性の向上、及び、故障の低減等を図ることができ、信頼性が増すとともに、前記チェーンソー２００の小形軽量化をも図ることが可能となる。
【００５３】
また、前記点火用発電器１１０からの点火用電力を、前記コンデンサ１４０に充電するようにされているので、前記内燃エンジン２１０の運転終了後、前記内燃エンジン２１０を再始動する場合には、最初の１回転目から前記コンデンサ１４０に残存している高電圧が使用され、このため、始動がより確実となる。
【００５４】
一方、本実施形態の始動装置３では、前記したセルモーター式で前記内燃エンジン２１０が始動できない場合（バッテリ切れや前記電動モーター７０の故障時等）には、前記リコイル式駆動部６を使用して始動操作を行うことができる。すなわち、前記リコイルロープ２１（前記リコイルハンドル２２）を引っ張ると、前記ロープリール２０が駆動方向に回転せしめられ、該ロープリール２０の回転が、前記リコイル用ラチェット機構４０を介して前記収納箱１６に伝達される。
【００５５】
このようにして、ロープ引き操作を行うと、前記リコイル式駆動部６の回転が、前記緩衝・蓄力機構１５及び前記冷却ファン３５を介して、前記内燃エンジン２１０のクランク軸２１２に伝達される。この場合も、前記したセルモーター式で始動する場合と同様に、前記リコイルロープ２１の引き操作（リコイリング操作）の前半過程においては、前記緩衝・蓄力機構１５による緩衝効果が得られるとともに、前記リコイルロープ２１の引き力が前記緩衝・蓄力機構１５に蓄えられ、その後半過程においては、前記蓄えられた引き力と該後半過程で実際に引かれる引き力とが合力となって、エンジンコンプレッションに打ち勝ち、前記内燃エンジン２１０を起動する力となる。
【００５６】
このため、ロープの引き力変動を可及的に抑えることができ、ロープ引き操作を円滑に行うことができるとともに、力の弱い作業者でもエンジンを容易に始動させることができることに加えて、前記点火系１００においても、前記セルモータ式で始動する場合と同様に、前記点火用発電器１１０からの点火用電力が大きくなって、前記コンデンサ１４０に十分高い高電圧で充電され、それに伴い、前記点火コイル１５０から前記点火プラグ１８０に、所要の高電圧（通常、１５，０００Ｖ程度以上）が印加され、前記点火プラグ１８０が有効に火花放電して、混合気が確実に点火され、前記内燃エンジン２１０が円滑に始動することになる。このため、始動時における前記クランク軸２１２の回転数が低くても（例え２００〜３００ｒｐｍ程度であっても）、前記内燃エンジン２１０を確実に始動させることができる。
【００５７】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく、設計において種々の変更ができるものである。
【００５８】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明に係る内燃エンジンの始動方法及び始動装置は、クランク軸の角速度が最も速くなる膨張行程前期に、点火用発電器において点火用電力が得られるようにされているので、始動時における前記クランク軸の回転数が低くても（例え２００〜３００ｒｐｍ程度であっても）、内燃エンジンを始動させることができる。このため、小型で出力の小さな電動モーターでも、円滑かつ確実に内燃エンジンを始動することができ、その結果、電動モーターの消費電力の低減、バッテリの小容量化、トータル重量の軽減化、耐久性の向上、及び、故障の低減等を図ることができ、信頼性が増すとともに、チェーンソー等の携帯型動力作業機の小形軽量化をも図ることが可能となる。。
【００５９】
また、前記点火用発電器からの点火用電力を、前記コンデンサに充電するようにされているので、前記内燃エンジンの運転終了後、前記内燃エンジンを再始動する場合には、最初の１回転目から前記コンデンサに残存している高電圧が使用され、このため、始動がより確実となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２サイクル内燃エンジンの始動装置の一実施形態が採用されたチェーンソーを示す部分切欠左側面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視拡大断面図。
【図３】図１における電動モーター及び減速機構周辺を拡大して示す部分切欠図。
【図４】本発明に係る始動装置の一実施形態における点火系を示す回路図。
【図５】図４に示される点火系に備えられる点火用発電器の出力電圧及びコンデンサの充電電圧を示すグラフ。
【図６】本発明の点火用発電器の発電動作の説明に供される図。
【図７】従来の点火用発電器の発電動作の説明に供される図。
【符号の説明】
３ 始動装置
５ スタータ
６ リコイル式駆動部
７ 従動部
１５ 緩衝・蓄力機構（緩衝・蓄力手段）
１６ 収納箱
１７ 起動プーリ
１８ コイルばね部材
１８ａ 端部
１８ｂ 他端部
１９ ワンウェイクラッチ
２０ ロープリール
２１ リコイルロープ
２３ リコイル用ゼンマイ（リコイル用付勢手段）
３０ 遠心クラッチ式ラチェット機構（遠心クラッチ）
３５ 冷却ファン
４０ リコイル用ラチェット機構
７０ 電動モーター（駆動部）
８０ 減速機構
９５ ワンウエイクラッチ
１００ 点火系
１１０ 点火用発電器
１４０ コンデンサ
１５０ 点火コイル
１８０ 点火プラグ
２００ チェーンソー
２１０ ２サイクル内燃エンジン
２１１ シリンダ
２１２ クランク軸
２１３ 頭部
２１４ ピストン
２２０ 本体ハウジング
２２０Ｌ 左側部（一側部）
２２１ スタータケース
２２２ 空気取入用スリット
ＴＤＣ 上死点
Ｋ 最大起電力発生期間

Claims (11)

1. クランク軸（２１２）の回転により点火用電力を発生するようにされた点火用発電器（１１０）、該点火用発電器（１１０）から得られる点火用電力を高電圧に昇圧する点火コイル（１５０）、及び、該点火コイル（１５０）からの高電圧により火花放電してシリンダ（２１１）内の混合気を点火させる点火プラグ（１８０）、を有する点火系（１００）と、
   始動用駆動源としての電動モーター（７０）を有し、該電動モーター（７０）と前記クランク軸（２１２）側の従動部（７）との間の動力伝達系の途中に、前記電動モーター（７０）の駆動の過程において、該電動モーター（７０）の駆動によって前記従動部（７）と緩衝しつつ蓄力するとともに該蓄力により前記従動部（７）を駆動する緩衝・蓄力手段（１５）が介在せしめられてなるスタータ（５）と、を備えた内燃エンジン（２１０）の始動方法であって、
   ピストン（２１４）が上死点（ＴＤＣ）を通過した後の膨張行程前期に点火用電力を発生するように前記点火用発電器（１１０）を構成し、該点火用発電器（１１０）から得られる点火用電力をコンデンサ（１４０）に充電し、該コンデンサ（１４０）に充電された点火用電力を所定のタイミングで前記点火コイル（１５０）に放電させ、該点火コイル（１５０）からの高電圧により前記点火プラグ（１８０）を火花放電させることを特徴とする内燃エンジンの始動方法。
2. クランク軸（２１２）の回転により点火用電力を発生するようにされた点火用発電器（１１０）、該点火用発電器（１１０）から得られる点火用電力を高電圧に昇圧する点火コイル（１５０）、及び、該点火コイル（１５０）からの高電圧により火花放電してシリンダ（２１１）内の混合気を点火させる点火プラグ（１８０）、を有する点火系（１００）と、始動用駆動源としての電動モーター（７０）を有し、該電動モーター（７０）と前記クランク軸（２１２）側の従動部（７）との間の動力伝達系の途中に、前記電動モーター（７０）の駆動の過程において、該電動モーター（７０）の駆動によって前記従動部（７）と緩衝しつつ蓄力するとともに該蓄力により前記従動部（７）を駆動する緩衝・蓄力手段（１５）が介在せしめられたスタータ（５）と、を備え、前記点火用発電器（１１０）は、ピストン（２１４）が上死点（ＴＤＣ）を通過した後の膨張行程前期に点火用電力を発生するように構成されるとともに、前記点火用発電器（１１０）から得られる点火用電力を充電するコンデンサ（１４０）が付設され、該コンデンサ（１４０）に充電された点火用電力を所定のタイミングで前記点火コイル（１５０）に放電させて、該点火コイル（１５０）からの高電圧により前記点火プラグ（１８０）を火花放電させるようにされてなる内燃エンジンの始動装置。
3. 前記点火用発電器（１１０）は、前記ピストン（２１４）が上死点後５°〜７０°にある期間（Ｋ）に点火用電力が得られるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の始動装置。
4. 前記従動部（７）は、従動側の回転による遠心力より係合を解除される遠心クラッチ（３０）を備え、該遠心クラッチ（３０）を介して駆動側と連動連結していることを特徴とする請求項２又は３に記載の始動装置。
5. 前記電動モーター（７０）と前記遠心クラッチ（３０）との間に、ワンウエイクラッチ（９５）と前記緩衝・蓄力手段（１５）が動力伝達上、直列に介装されていることを特徴とする請求項４に記載の始動装置。
6. 前記緩衝・蓄力手段（１５）と前記電動モーター（７０）との間に減速機構（８０）が介装されていることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の始動装置。
7. 前記減速機構（８０）は、減速比が１／６０〜１／１００に設定されていることを特徴とする請求項６に記載の始動装置。
8. 前記緩衝・蓄力手段（１５）は、前記電動モーター（７０）側に配在された収納箱（１６）、前記従動部（７）側に配在された起動プーリ（１７）、及び、前記収納箱（１６）と前記起動プーリ（１７）との間に介装されたばね部材（１８）、を有し、該ばね部材（１８）の一端部（１８ａ）及び他端部（１８ｂ）が、それぞれ前記収納箱（１６）及び前記起動プーリ（１７）に係止されていることを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の始動装置。
9. 前記駆動側には、前記電動モーター（７０）とは別に、リコイル式駆動部（６）が付設され、該リコイル式駆動部（６）は、リコイルロープ（２１）が巻装されて該リコイルロープ（２１）を引っ張ることにより回転せしめられるロープリール（２０）と、前記リコイルロープ（２１）を巻き取るべく前記ロープリール（２０）を逆転させるリコイル用付勢手段（２３）と、前記ロープリール（２０）の回転を前記緩衝・蓄力手段（１５）に伝達するためのリコイル用ラチェット機構（４０）と、を備えていることを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載の始動装置。
10. 前記緩衝・蓄力手段（１５）は、前記収納箱（１６）を一方向にのみ回転させるワンウェイクラッチ（１９）を有していることを特徴とする請求項８又は９に記載の始動装置。
11. 請求項２に記載の始動装置を備えたチェーンソー（２００）であって、本体ハウジング（２２０）内に前記内燃エンジン（２１０）がシリンダ（２１１）横置きでその頭部（２１３）を後方に向けて搭載されるとともに、前記本体ハウジング（２２０）の一側部（２２０Ｌ）に、前記内燃エンジン（２１０）により駆動される冷却ファン（３５）と前記スタータ（５）とが配設され、前記冷却ファン（３５）及び前記スタータ（５）を覆うように、前記左側部（２２０Ｌ）には空気取入用スリット（２２２）が形成された外装カバーとしてのスタータケース（２２１）が取り付けられていることを特徴とするチェーンソー。

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