JP2004278484A

JP2004278484A - エンジンの蓄力式始動装置

Info

Publication number: JP2004278484A
Application number: JP2003074280A
Authority: JP
Inventors: Seiji Kimoto; 清治木本
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】蓄力モータに電力を供給するバッテリーや通電補助部材を不要にした構造でエンジンの運転中に蓄力手段に蓄力し、この蓄力によって、エンジン停止期間の長短にかかわらず、確実にエンジンを始動させることができるエンジンの蓄力式始動装置を提供する。
【解決手段】エンジン７の運転中に発電手段２で発電し、この電力で蓄力モータ３を回転駆動して蓄力手段４に蓄力する。蓄力手段４の蓄力は、蓄力保持・解放出力手段５によって次回のエンジン始動時まで保持する。保持されている蓄力は、蓄力保持・解放出力手段５によって解放して、エンジン７のフライホイール（回転体）９に出力してエンジン７を始動させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、エンジンの蓄力式始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンの蓄力式始動装置として、バッテリーによって蓄力モータを回転させて蓄力手段に蓄力し、この蓄力を解放することで、エンジンを始動させるようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のエンジンの蓄力式始動装置では、蓄力モータを回転駆動する電源（バッテリー）が別途必要であるとともに、バッテリコードやキースイッチなどの通電補助部材が必要である。また、エンジン停止期間が長期におよぶと、バッテリーの自然放電による電圧低下で蓄力モータの回転不能な状態が発生するおそれを有している。このため、煩雑なバッテリーの充電作業あるいは経済的負担の大きいバッテリー交換などが必要になる。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、蓄力モータに電力を供給するバッテリーや通電補助部材を不要にした構造でエンジンの運転中に蓄力手段に蓄力し、この蓄力によって、エンジン停止期間の長短にかかわらず、確実にエンジンを始動させることができるエンジンの蓄力式始動装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジン運転中に該エンジンの出力軸とともに回転する回転体に装備されて該回転体の回転で発電する発電手段と、この発電手段からの供給電力によって回転する蓄力モータと、この蓄力モータの回転力によって蓄力される蓄力手段と、この蓄力手段の蓄力を保持するとともに、保持した蓄力を次回の始動の際に前記回転体に解放出力して、エンジンを始動させる蓄力保持・解放出力手段とを備えていることを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明のように、前記蓄力モータに供給される電流値を検知するとともに、この電流値が所定電流値に達したときに前記発電手段から蓄力モータへの通電を遮断する電流制御手段を設けることが好ましい。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、エンジン運転中の回転体の回転で発電する発電手段からの供給電力によって、蓄力モータを回転駆動して蓄力手段に蓄力する作用が得られる。また、蓄力保持・解放出力手段の作用によって、蓄力手段の蓄力を保持し、この蓄力を解放して前記回転体に出力することで、エンジンを始動させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、電流制御手段の作用によって、蓄力モータに供給される電流値が所定電流値に達したことを検知して、蓄力モータへの通電を遮断し、蓄力モータを停止させて、蓄力手段の蓄力が過大になるのを防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態の一部を断面にして示す側面図、図２は図１のＡ−Ａ線拡大断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線拡大断面図、図４は電気系統のブロック図である。
図１〜図４において、エンジンの蓄力式始動装置１は、発電手段２と、蓄力モータ３と、蓄力手段４と、蓄力保持・解放出力手段５と、電流制御手段６とを備えている。
【００１０】
発電手段２は、蓄力モータ３に電力を供給するためのもので、フライホイール９の表面に固着されている磁石２０と、磁石２０がフライホイール９とともに回転した時の外周軌跡に接近してフライホイール９の表面に対向配置された複数の誘電コイル２１と、誘電コイル２１をクランク軸８の軸まわりと軸方向の双方の移動を不能に収容した発電機ハウジング２２とを備え、エンジン７運転時のフライホイール９と磁石２０の回転によって誘電コイル２１に発生する交流誘導電流は、整流器（Ａ／Ｄ変換器）２３によって直流電流に変換し、電流制御手段６を介して蓄力モータ３に供給される。
【００１１】
蓄力モータ３は、その回転力によって蓄力手段４に蓄力するためのもので、モータ軸３０と、蓄力軸３１およびモータハウジング３２とを有し、モータハウジング３２は、軸まわりの回転を不能に固定手段（不図示）を介して適宜固定されている。モータ軸３０の回転は、２段式遊星歯車減速装置３３によって高減速比で減速したのち、一方向クラッチ３４を介して蓄力軸３１に伝達され、蓄力軸３１を蓄力手段４の蓄力方向（矢印Ｒ１）に高トルク回転させて蓄力する。一方、蓄力解放時に生じる蓄力軸３１の蓄力解放方向（矢印Ｒ２）の回転は、一方向クラッチ３４により遮断されるので、モータ軸３０に伝達されることはない。２段式遊星歯車減速装置３３は、一次側遊星歯車減速機３３Ａと、遊星キャリア３３Ｃを介して一次側遊星歯車減速機３３Ａに連結された二次側遊星歯車減速機３３Ｂと、これらを収容する減速機ハウジング３３Ｄとを備え、減速機ハウジング３３Ｄは、モータハウジング３２の前側に隣接して該モータハウジング３２に固定されている。
【００１２】
蓄力手段４は、うず巻きばねによってなる弾性蓄力体４０と、２段式遊星歯車減速装置３３の前側に軸方向の移動と軸まわりの回転を不能に固定して配置された円筒状ばねケース４１とからなる。円筒状ばねケース４１には、蓄力モータ３の蓄力軸３１がその前端部を前方に突出させた状態で軸方向に貫挿されており、ばねケース４１の前端部４１Ａには、蓄力軸３１が軸受４２を介して回転自在に支持されている。ゼンマイばねによってなる弾性蓄力体４０は、蓄力軸３１をとり巻いてばねケース４１に収容され、その内周側端部を蓄力軸３１に固定し、外周側端部をばねケース４１に固定してある。
【００１３】
蓄力保持・解放出力手段５は、次回のエンジン始動時まで蓄力手段４の蓄力を保持し、保持されている蓄力を解放してフライホイール９に出力することで、エンジン７を始動させるためのもので、図１，図３および図５に示すように、蓄力出力軸部５０、ピニオン５１、第１の一方向クラッチ５２、第２の一方向クラッチ５３、ロックレバー５４、このロックレバー５４の係脱によって蓄力の保持・解放機能を選択できるラチェツト歯車５５、リターンスプリング５６などを備えている。
【００１４】
蓄力出力軸部５０は、その後端部が第１の一方向クラッチ５２を介して蓄力軸３１の前端部に連結されて、蓄力軸３１の一方向［蓄力解放方向（矢印Ｒ２）］の回転が蓄力出力軸部５０に伝達される。また、前端部は軸受５７によって回転自在かつ軸方向の移動を不能に支持されており、中間部の外周に螺旋状溝部５０Ａを設けてある。
【００１５】
ピニオン５１は、内輪５１Ａと外輪５１Ｂとからなり、外輪５１Ｂの蓄力解放方向（矢印Ｒ２）への回転は、第２の一方向クラッチ５３の作用で内輪５１Ａに伝達される。
【００１６】
内輪５１Ａは、前体部５１Ａ１と後体部５１Ａ２とを有し、これらは軸方向で連設している。前体部５１Ａ１の外周部には、フライホイール９外周部のリングギヤ９Ａに係脱可能なピニオンギヤ５１ａが形成されている。このピニオンギヤ５１ａは、リングギヤ９Ａとの噛合時に出力小歯車として機能する。また、前体部５１Ａ１の内周面に軸スリーブ５８が嵌着され、この軸スリーブ５８を介して内輪５１Ａが蓄力出力軸部５０に相対回転および軸方向の移動を自在に外嵌されている。
【００１７】
外輪５１Ｂは、大径で環状の前体部５１Ｂ１と、小径でボス状の後体部５１Ｂ２とを有し、これらは軸方向で連設されており、その内周部は、螺旋状溝部５０にヘリカルスプライン嵌合している。
【００１８】
第２の一方向クラッチ５３は、外輪５１Ｂの前体部５１Ｂ１の内面と内輪５１Ａの後体部５１Ａ２の外面との間に形成された楔状空間５３Ａと、クラッチローラ５３Ｂおよびクラッチスプリング（不図示）とを備え、外輪５１Ｂから内輪５１Ａに一方向［蓄力解放方向（矢印Ｒ２）］のトルクを伝達する機能を有しているとともに、後述するように、内輪５１Ａがより高速で回転すると、前記クラッチスプリングによるクラッチローラ５３Ｂの押圧が減勢されて、内輪５１Ａから外輪５１Ｂへのトルク伝達が不能になる。
【００１９】
蓄力出力軸部５０には、ピニオン５１の軸方向後側に隣接して、たとえばキー結合５０Ｂによりラチェツト歯車５５が同時回転可能かつ軸方向の移動を不能に取付けられている。ラチェツト歯車５５の外周部には、ラチェツト歯５５Ａが円周方向等間隔で複数個設けてある。これらラチェツト歯５５Ａは、蓄力出力軸部５０の蓄力解放方向（矢印Ｒ２）への回転をロックレバー５４の噛み込み（係合）で阻止できる方向性と形状を備えている。
【００２０】
ロックレバー５４は、レバーピン１０を介して軸まわりの回転を自在に円筒状ばねケース４１に支持されており、一端部にはラチェツト歯５５Ａに係脱可能なラチェツト爪部５４Ａが形成され、他端部にはレリーズワイヤー５９が連結されており、スプリング６０によって、常時、ラチェツト爪部５４Ａをラチェツト歯５５Ａに噛み込ませる（係合させる）方向（矢印Ｒ３）に付勢している。なお、矢印Ｒ３方向へのロックレバー５４の回動量は、ストッパ５７によって規制される。
【００２１】
電流制御手段６は、前記蓄力モータ３に供給される電流値を検知するとともに、この電流値が所定電流値に達したときに発電手段２から蓄力モータ３への通電を遮断するように機能する。
【００２２】
前記構成において、エンジン７を初めて始動するときには、リコイルスタータのような手動式始動手段（不図示）によって行う。エンジン７運転中のフライホイール９と磁石２０回転によって誘電コイル２１に発生する交流誘導電流は、整流器２３によって直流電流に変換されたのち、電流制御手段６を介して蓄力モータ３に給電されて、蓄力モータ３のモータ軸３０を回転させる。モータ軸３０の回転は、２段式遊星歯車減速装置３３によって高減速比で減速したのち、一方向クラッチ３４を介して蓄力軸３１に伝達され、蓄力軸３１を蓄力手段４の蓄力方向（Ｒ１矢印）に高トルクで回転させる。
【００２３】
蓄力軸３１をとり巻くうず巻きばねによってなる弾性蓄力体４０の内周側端部は蓄力軸３１に、外周側端部はばねケース４１に固定されているので、蓄力軸３１が蓄力方向（矢印Ｒ１）に回転することで、弾性蓄力体４０は巻き締められて蓄力が除々に大きくなる。蓄力軸３１が蓄力方向（矢印Ｒ１）に回転しても、第１の一方向クラッチ５２の作用によって蓄力出力軸部５０への伝達が遮断され、蓄力出力軸部５０は回転しないで置き残される。
【００２４】
蓄力軸３１の蓄力方向（矢印Ｒ１）回転継続によって、蓄力手段４の蓄力、つまり弾性蓄力体４０の巻き締め量が増大すると、これに伴って蓄力モータ３の負荷が大きくなり、蓄力モータ３へ流れる電流が増加する。この電流値が所定電流値に達したことが電流制御手段６によって検知される。この電流検知に基づいて発電手段２から蓄力モータ３への通電が遮断され、蓄力軸３１の蓄力方向（矢印Ｒ１）回転は停止する。その結果、弾性蓄力体４０の巻き締め量が過大になるのを防止して、弾性蓄力体４０や円筒状ばねケース４１などの損傷を回避することができる。
【００２５】
蓄力軸３１の蓄力方向（矢印Ｒ１）回転が停止すると、弾性蓄力体４０の弾性復帰力が蓄力軸３１に負荷されて、蓄力軸３１を蓄力解放方向（矢印Ｒ２）に付勢し、第１の一方向クラッチ５２を介して蓄力出力軸部５０に蓄力解放方向（矢印Ｒ２）のトルクを伝える。しかし、蓄力保持・解放出力手段５におけるロックレバー５４のラチェツト爪部５４Ａがラチェツト歯車５５のラチェツト歯５５Ａに噛み込んで（係合して）いることにより、蓄力軸３１の蓄力解放方向（矢印Ｒ２）回転は阻止されて蓄力手段４に蓄力される。したがって、エンジン７運転中はもとよりエンジン７停止中も蓄力手段４が蓄力状態で待機する。
【００２６】
次回のエンジン７の始動の際には、レリーズワイヤー５５を矢印Ｆ方向に引っ張ると、ロックレバー５４は、スプリング６０に抗して矢印Ｒ４方向に回動し、ラチェツト爪部５４Ａをラチェツト歯５５Ａから退避させて、両者５４Ａ，５５Ａの係合が解かれる。その瞬間、蓄力されている弾性蓄力体４０の弾性復帰力で蓄力軸３１が蓄力解放方向（矢印Ｒ２）に回転し、第１の一方向クラッチ５２を介して蓄力出力軸部５０およびラチェツト歯車５５を蓄力解放方向（矢印Ｒ２）に回転させる。
【００２７】
蓄力出力軸部５０が蓄力解放方向（矢印Ｒ２）に回転すると、この回転によって外輪５１Ｂにトルクがかかり、外輪５１Ｂは蓄力解放方向に回転しながら螺旋状溝部５０Ａに沿って前進する。外輪５１Ｂの蓄力解放方向の回転は、第２の一方向クラッチ５３を介して内輪５１Ａに伝達されるので、内輪５１Ａは、蓄力解放方向に回転しながらリターンスプリング５６を圧縮させて前進し、図１の二点鎖線で示すように、内輪５１Ａのピニオンギヤ５１ａがフライホイール９外周部のリングギヤ９Ａに噛み合ってエンジン７を始動する。蓄力軸３１が蓄力解放方向（矢印Ｒ２）に回転しても、一方向クラッチ３４の作用によってモータ軸３０への伝達が遮断され、モータ軸３０は回転しないで置き残される。
【００２８】
エンジン７の回転数、詳しくは、クランク軸８とフライホイール９の回転数が上昇して、内輪５１Ａがより高速で回転すると、前述のように、内輪５１Ａから外輪５１Ｂへのトルク伝達が不能になる。同時に、蓄力手段４の蓄力解放が終了して、蓄力軸３１および蓄力出力軸部５０の蓄力解放方向（矢印Ｒ２）への回転が停止する。このため、蓄力出力軸部５０から外輪５１Ｂへのトルク伝達が消失して、その分力である外輪５１Ｂの軸方向スラストも消失する。その結果、リターンスプリング５６はピニオン５１を後退させ、内輪５１Ａのピニオンギヤ５１ａがフライホイール９のリングギヤ９Ａから離脱して、図１の実線で示す位置に復帰させる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエンジンの蓄力式始動装置は構成されているので、以下のような効果を奏する。
【００３０】
請求項１に記載の発明によれば、エンジンの運転中に蓄力手段に蓄力し、この蓄力によって、エンジン停止期間の長短にかかわらず、確実にエンジンを始動させることができる。しかも、煩雑なバッテリーの充電作業あるいは経済的負担の大きいバッテリー交換なども不要になる。したがって、たとえば田植機のようにエンジンを始動させる時期が１年の内の一定期間に限られ、エンジンを始動させない時期が長期にわたるものに好適である。
【００３１】
請求項２に記載の発明によれば、蓄力過大によって生じる蓄力手段の損傷を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の一部を断面にして示す側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図４】電気系統のブロック図である。
【図５】蓄力保持・解放出力手段の一実施の形態を拡大して示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１エンジンの蓄力式始動装置
２発電手段
３蓄力モータ
４蓄力手段
５蓄力保持・解放出力手段
６電流制御手段
７エンジン
８クランク軸（出力軸）
９フライホイール（回転体）

Claims

エンジン運転中に該エンジンの出力軸とともに回転する回転体に装備されて該回転体の回転で発電する発電手段と、この発電手段からの供給電力によって回転する蓄力モータと、この蓄力モータの回転力によって蓄力される蓄力手段と、この蓄力手段の蓄力を保持するとともに、保持した蓄力を次回の始動の際に前記回転体に解放出力して、エンジンを始動させる蓄力保持・解放出力手段とを備えていることを特徴とするエンジンの蓄力式始動装置。
前記蓄力モータに供給される電流値を検知するとともに、この電流値が所定電流値に達したときに前記発電手段から蓄力モータへの通電を遮断する電流制御手段を設けてなる請求項１に記載のエンジンの蓄力式始動装置。