JP2014058901A - エンジン作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】手動スタータの代わりにセルスタータにてエンジンを始動させることで始動性を向上させたエンジン作業機において、セルモータのロックを防止してモータの焼き付きを防ぎ、信頼性や寿命を向上させる。
【解決手段】エンジンによって作業機を稼働させるエンジン作業機において、バッテリから供給される電力により駆動されクランク軸を回転させるセルモータ３２を設け、セルモータ３２の回転力をクランク軸に伝達する動力伝達経路に、セルモータ３２の回転トルク不足によるロックを防止すると共に回転エネルギーをためる蓄力手段３５を設けた。蓄力手段３５は、スピンドル３６に接続されたファイナルギヤ３４と、スピンドル３６にカムボール３８を介して同軸に設けられた蓄力カム３９と、蓄力カム３９と当接するように配置されるアンビル爪部４０と、蓄力カム３９を軸方向に付勢するスプリング３７とカムボール溝３６ａを含んで構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は主に刈払機、カルチベータなどのエンジン作業機の動力源として用いられるエンジン作業機に関し、特に小型のバッテリを用いて効率よく安定してセルモータを駆動するようにしたエンジン作業機に関する。

刈払機やチェンソー等の小型の作業機には、動力源として小型のエンジンが広く用いられている。図７は従来のエンジン作業機１０１の一例である刈払機の外観図である。図７に示すように、小型の２サイクルエンジンを搭載したエンジン作業機１０１は、パイプ状のメインパイプ１０４に図示しない駆動軸を通し、この駆動軸をメインパイプ１０４の一端に設けられカバー１０９によって覆われる図示しないエンジンにて回転させることで、メインパイプ１０４の他端に設けた回転刃１１２を回転させる。回転刃１１２の近傍には、刈り払った草の飛散防止のための飛散防御カバー１１３が設けられる。エンジン作業機１０１は図示しない肩掛け用吊りベルト等で携帯されるもので、メインパイプ１０４の長手中央部付近に作業者が操作するための正面視略Ｕ字状を呈するハンドル１７２が取り付けられる。ハンドル１７２の両端部にはグリップ部１７３が設けられ、エンジン作業機１０１の回転数は一方のグリップ部に取り付けられたスロットルレバー１７６により作業者により制御される。スロットルレバー１７６の操作は、ワイヤー１７５によってエンジンの気化器に伝達される。

刈払機、送風機などの携帯型作業機においては、コンパクトさ、出力の大きさ、運転時間の長さから、特許文献１に開示されるように動力源として小型のエンジンが用いられている。エンジンは、小型軽量で大きな出力を得ることができ、燃料を補給することにより長時間の作業が可能となるという利点を有すものの、電気モータにはない動作としてエンジンの始動がある。

実開平１−１２５８６４号公報

手持ち式刈払機等の小型のエンジン作業機には２サイクルエンジンが広く用いられ、その始動の為にリコイルスターター等の手動式のスタータを設けたものが一般的である。この際、エンジンの始動を行う作業者は、手動にてチョークを動作させてリコイルスターターの操作ハンドルを強く引くことによってエンジンを始動する。この操作ハンドルを引く動作は、大きな力を必要とする上に、始動に手間取ってしまい何回も操作ハンドルを引かねばならない状態がある。そのため近年では、作業者の負担軽減のためにセルモータ付きのエンジン作業機の実現が求められている。しかしながら、小型のエンジン作業機にセルモータを設けるには、モータという比較的重量の重い回転体を設ける上に、モータの電源となるバッテリをも搭載する必要があり、エンジン作業機全体のサイズが大きくなり、またその重量も重くなってしまう。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、手動スタータの代わりにセルスタータにて簡単にエンジンを始動させることができる携帯型のエンジン作業機を提供することにある。

本発明の他の目的は、セルモータの小型化とバッテリの小型化を図ったエンジン作業機を提供することにある。

本発明のさらに他の特徴によれば、セルモータがロックしてしまうことを防止でき、モータの焼き付きを防ぎ信頼性や寿命を向上させたエンジン作業機を提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。

本発明の一つの特徴によれば、ピストンが往復運動可能なシリンダと、シリンダを保持すると共にクランク室を形成するクランクケースと、クランクケースを貫通して延びるクランク軸を有するエンジンによって作業機を稼働させるエンジン作業機であって、バッテリから供給される電力により駆動されクランク軸を回転させるセルモータを設け、セルモータの回転力をクランク軸に伝達する動力伝達経路に、セルモータに加わる回転トルクの上昇に伴い係合が離脱する蓄力手段を設けた。蓄力手段を設ける箇所は、クランクシャフトに配置されたワンウェイクラッチ（Ｏｎｅ ｗａｙ Ｃｌｕｔｃｈ）とセルモータの間とすると良い。セルモータは、蓄力手段と共にクランク軸先端に設けられるセルスタータユニット内に配置され、セルスタータユニットと別に設けられたスイッチユニット内に、バッテリと、セルモータ用の回転制御回路と、セルモータのスタートスイッチを配置し、セルスタータユニットとスイッチユニットをリードワイヤにより接続した。

本発明の他の特徴によれば、蓄力手段は、スピンドルと、カムボールと、スプリングと、蓄力カムと、クラッチ係合手段を含んで構成される。クランクケースから反力が強い状態でセルモータが回転すると、カムボールがスピンドルおよび蓄力カムに形成されたカムボール溝に沿って後方に移動し、スプリングを圧縮させることで蓄力する。

本発明のさらに他の特徴によれば、クラッチ係合手段は、クランク軸側に設けられるワンウェイクラッチと係合する爪部と、蓄力カムと係合する当接部を有し、当接部に一定以上のトルクが加わると蓄力カムが後方側に離脱する構成とした。スピンドルは、クラッチ係合手段から大きなトルクが加わった際に１方向のみにカムボールが移動できるようにした溝を配しており、セルモータがＲ方向に回転する際には蓄力カムを後方側に移動させ、Ｌ方向に回転する際には蓄力カムを後方側に移動させない構成とした。

請求項１の発明によれば、セルモータに加わる回転トルクの上昇に伴い係合が離脱する蓄力手段を設けたので、セルモータがロックしてしまうことによるセルモータや回路の破損を効果的に防止できる。
請求項２の発明によれば、セルスタータユニットとスイッチユニットを別体式にしてこれらをリードワイヤにより接続したので、任意の形態のセルスタータユニットに対して共通のスイッチユニットを用いることができ、部品の共用化によるコストダウンを図ることができる。また、セルスタータユニットとスイッチユニットを別体式で構成したので、セルスタータユニットをエンジン作業機の任意の位置に取り付けることができる。
請求項３の発明によれば、スイッチユニットには、カセット形式に構成されたバッテリが着脱可能に装着されるので、充電式の小型軽量のバッテリを電源とすることができ、広く用いられている電動工具用のバッテリパックを用いることが可能となる。

請求項４の発明によれば、蓄力手段は、スピンドルと、カムボールと、スプリングと、蓄力カムと、クラッチ係合手段を含んで構成したので、インパクトドライバで用いるインパクト機構と同等の構成によってセルモータの蓄力機構を実現できる。
請求項５の発明によれば、クランクケースから反力が強い状態でセルモータが回転すると、カムボールがスピンドルおよび蓄力カムに形成されたカムボール溝に沿って後方に移動し、スプリングを圧縮させることで力を貯めるので、簡単な機構で確実に力を貯めることができる蓄力機構を実現できる。またスプリングに引張り応力が発生しないことからスプリングの寿命を向上できる。
請求項６の発明によれば、一定以上のトルクが加わるとクラッチ係合手段の爪部が蓄力カムから離脱する構成によりモータロックを回避できるため、モータの焼損を防止することができる。
請求項７の発明によれば、クラッチ係合手段から大きなトルクが加わった際にカムボールが１方向のみに移動できるようにスピンドルが形成されるので、双方向用の溝を形成することに比べてカムボールが後方へ移動する距離を長くすることでき、これより、スプリングの圧縮荷重を高くすることができる。

本発明の実施例に係るエンジン作業機のセルスタータユニット取付け時の内部構造を示す縦断面図である。 本発明の実施例に係るエンジン作業機の内部構造を示す正面図であって、一部を断面図にて示す図である。 本発明の実施例に係るセルスタータユニット３０及びスイッチユニット５０の内部構造を示す縦断面図である。 図３のセルスタータユニット３０のＡ−Ａ部の断面図である。 図４のセルスタータユニット３０及びスイッチユニット５０の取付け状態を示す一実施例の側面図である。 本発明の実施例に係るセルスタータユニット３０の動作を示す図であり、左側はセルスタータユニット３０の縦断面図で、右側はＢ−Ｂ部における蓄力カム３９とアンビル爪部４０の断面図である。 従来のエンジン作業機１０１の全体形状を示す斜視図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後左右、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。

図１は、実施例に係るエンジン作業機のセルスタータ取付け時の内部構造を示す縦断面図である。エンジン２は、２サイクルの小型エンジンであって、クランク軸５がメインパイプ１０４（後述する図５参照）と同軸上に配置され、シリンダ３がクランクケース４から略垂直方向上側に伸びるように配置され、ピストン１２がシリンダ３内を上下方向に往復移動する。イグニッションコイル２３で発生された高圧電流は、イグニッションコード２４とプラグキャップ２１を介して点火プラグ８に伝達される。エンジン２の上側部分は上部カバー９によって覆われる。上部カバー９は、例えばプラスチック等の合成樹脂の一体成形によって製造される。エンジン２のクランクケース４の下側には、燃料タンク１１が設けられる。燃料タンク１１には、２サイクル用のガソリンとオイルの混合油が入れられ、後述する気化器に送られる。

クランク軸５の前側（出力側）には、遠心クラッチ２５を介して図示しない駆動軸の一端部が連結される。遠心クラッチ２５が取り付けられるマグネトロータ２２には、エンジン冷却用のフィンが一体に形成される。遠心クラッチ２５は、クランク軸５の回転数が一定以上になると遠心力によって揺動子がクラッチドラムに接続される公知の遠心クラッチである。

シリンダ３の燃焼室に隣接する位置（図１ではシリンダ３の側面）には、デコンプ１９が設けられる。デコンプ１９はデコンプレッション機構であって、エンジン２の始動時に燃焼室内の圧力の一部を解放してピストン１２による圧縮作業を容易にし、エンジン２を始動しやすくするための機構である。本実施例ではデコンプ１９の先端の操作部（デコンプボタン１９ａ）を押し込む、つまりデコンプボタン１９ａを後方から前方側に移動させることによりシリンダ３の内部の圧力の一部を解放することができる。デコンプ１９はクランク軸５の回転直後の最初の燃焼（初爆）が起こるとその圧力変動で自動的に復帰する。

本実施例のエンジン２の始動装置としては、セルモータ３２を含んだセルスタータユニット３０が用いられる。セルスタータユニット３０はクランクケース４に着脱可能な何らかの固定手段によってクランク軸５の端部に接続される位置に固定されるものであって、外部から供給される電力によりセルモータ３２が回転する。セルモータ３２は例えば直流モータであって、その出力は機械的な蓄力機構３５を介してクランク軸５に固定された接続ドラム２８に伝達される。

図２は、本実施例に係るエンジン作業機１の内部構造を示す正面図であり、その一部を断面図で示している。シリンダ３の一方の側方（右側）にはマフラー１７がボルトによってシリンダ３に取り付けられ、シリンダ３の他方の側方（左側）には気化器７が設けられる。マフラー１７はマフラーカバー１０によって覆われる。マフラー１７はシリンダ３から排出される燃焼ガスが外部へ排出される際の排気音を低減するものであって、金属製で箱状に形成される。マフラー１７の内部には複数の膨張室を設けられ、排気ガスの浄化のために図示しない触媒装置が設けられる。マフラーカバー１０は、例えばプラスチック等の合成樹脂の一体成形によって製造される。

燃料タンク１１には、２サイクル用のオイルとガソリンの混合燃料が入れられ、エンジン２の気化器７から伸びる燃料パイプ１３ａによって燃料タンク１１から混合燃料が吸引される。燃料パイプ１３ａの先端にはゴミの吸引を防ぐためにフィルタ２６が設けられる。気化器７には、手動で動作させるチョークレバー１４が設けられる。チョークレバー１４の構造や動作は公知であるので、ここでの詳細な説明は省略する。気化器７とシリンダ３の間には吸入通路を形成すると共に気化器７を固定するためのインシュレータ１５が、ネジ１６ａにてシリンダ３に取り付けられる。気化器７は２本のネジ１６ｂ（図２では１本のみ図示）によってインシュレータ１５に取り付けられ、吸入側にはエアフィルタ２７が設けられる。気化器７には、混合燃料を燃料タンク１１から気化器７に吸い上げるためのプライミングポンプ１８が設けられる。プライミングポンプ１８は半球状の透明バルブであり、作業者はエンジン２の始動直前に、リターンパイプ１３ｂに燃料が流れるまでプライミングポンプ１８を繰り返し押すことにより気化器７に燃料を吸い上げる。燃料タンク１１には、燃料パイプ１３ａとリターンパイプ１３ｂを貫通させるための貫通穴が形成され、それらの間はゴムブッシュによってシールされる。

図２においてクランクケース４の一部には、セルスタータユニット３０と当接するスイッチ２０が配置される。スイッチ２０は、セルスタータユニット３０を取付けるクランクケース４の端面側、即ち後方側にスイッチ２０が配置される。図２ではエンジン作業機１を前方側から見た正面図であるが、スイッチ２０のクランク軸５に対する位置がわかるように図示している。セルスタータユニット３０をクランクケース４に接続すると、セルスタータユニット３０のハウジングによってスイッチ２０が押されることで、スイッチ２０がＯＦＦ状態となる。スイッチ２０がＯＮになるとイグニッションコイル２３から点火プラグ８までの配線がアースに接続する回路が導通することにより点火が阻止され、スイッチ２０はいわばキルスイッチ又は停止スイッチとして動作する。スイッチ２０は、例えばプッシュ式スイッチで構成でき、プッシュ時にＯＦＦ、解放時にＯＮとなるＯＦＦスイッチとすれば良い。この構成により、セルスタータユニット３０をクランクケース４から取り外すとスイッチ２０がＯＮ状態となり、イグニッションコイル２３の出力が短絡されてアースに導通される。このようにセルスタータユニット３０が着脱されているかどうかを検出する着脱検出手段（スイッチ２０）を設けているので、セルスタータユニット３０が取り外されたままエンジン２が運転されることを防止できる。この構成は、特にエンジン２を始動した後であってエンジン２の回転中にセルスタータユニット３０を取り外して作業を行うことを防止するのに好適である。

図３は、本実施例に係るセルスタータユニット３０及びスイッチユニット５０の内部構造を示す縦断面図である。本実施例では、容易にエンジンを始動でき、かつ、操作方法が簡単なセルスタータ機構を実現するために、エンジン２のクランクケース４に容易に着脱できるセルスタータユニット３０と、セルモータ３２に電力を供給すると共に回転を制御するスイッチ類を搭載したスイッチユニット５０を分離して構成して、それらをリードワイヤ４７にて接続している。スイッチユニット５０は、例えば作業者が把持するグリップ部１７３（図７参照）とは別に設けられるものであって、例えばハンドルの任意の位置に着脱可能な構成とした。セルスタータユニット３０には、主にセルモータ３２と、セルモータ３２の回転軸の取り付けられるピニオン３３と、ピニオン３３と噛合するファイナルギヤ３４と、ファイナルギヤ３４によって回転される蓄力機構３５と、蓄力機構３５に接続されクランク軸５に嵌合されるクラッチ係合具４２により主に構成され、これらはプラスチック等の合成樹脂製のハウジング３１の内部に収容される。

セルモータ３２は、バッテリ６０によって回転される直流モータであって、本実施例ではクランク軸５の軸線（蓄力機構３５の回転中心と同軸）よりも下側にセルモータ３２の回転軸が位置するように配置される。ハウジング３１のセルモータ３２を収容する部分は前後端が閉鎖された形状であるが、クラッチ係合具４２が位置する部分はクランク軸５側に接続するために略円形の開口部３１ａが形成されている。ハウジング３１は左右に２分割可能に形成され、これらはネジ等の公知の接合手段によって固定される。

蓄力機構３５は、ファイナルギヤ３４に接続されたスピンドル３６と、スピンドル３６にカムボール３８を介して同軸に設けられた蓄力カム３９と、蓄力カム３９と当接するように配置されるアンビル爪部４０を含んで構成される。スピンドル３６の外周面はカムボール３８を保持するためのカムボール溝３６ａが構成され、蓄力カム３９はスプリング３７によって前方側、アンビル爪部４０側に付勢される。アンビル爪部４０はアンビル４１に圧入等で固定され、アンビル４１にはクラッチ係合具４２がネジ４３で固定される。クラッチ係合具４２には揺動子２９と係合する図示しない爪部が形成されており、アンビル４１、クラッチ係合具４２及びアンビル爪部４０によって接続ドラム２８との係合手段を形成している。アンビル４１とスピンドル３６は相対的に回転可能なように軸支され、２つのベアリング４５ａ、４５ｂによって回転可能なようにハウジング３１に保持される。尚、本実施例ではアンビル４１とアンビル爪部４０を別体部品で構成して、それらを圧入により固定したが、それらを一体部品にて構成するようにしても良い。

スイッチユニット５０は、ある程度の長さを有するリードワイヤ４７によって接続されるものであって、電源スイッチ５３、セルモータ３２を回転させるためのモータスタートスイッチ５４、制御回路基板５５、電池ターミナル５６、バッテリ６０を含んで構成される。バッテリ６０には２箇所の掛止部６３が形成され、ハウジング５１の内壁に形成された凹部（図示せず）と係合することによりバッテリ６０が保持される。バッテリ６０を取り外すには、ラッチ６２を押しながらバッテリ６０をハウジング５１から引き出す。エンジン２を始動させる場合は電源スイッチ５３をＯＮにしてから、モータスタートスイッチ５４を押すことによってセルモータ３２が回転してエンジン２が始動する。

バッテリ６０の内部には、例えば１４５００サイズのリチウムイオン電池セル（図示せず）が３本収容される。バッテリ６０の後端部（図では下側）の形状は、ハウジング５１の下端の開口部５１ａを覆うように形成される。開口部５１ａに続くバッテリ６０の装着空間の他端には制御回路基板５５が設けられ、制御回路基板５５から開口部５１ａに向かって複数の電池ターミナル５６が延びるように設けられる。バッテリ６０の前端部（図では上側）には、複数の端子６１が設けられ、バッテリ６０をハウジング５１に装着することにより端子６１は電池ターミナル５６と接触するので、バッテリ６０の電力がセルモータ３２に供給可能な状態となる。

以上説明したセルスタータユニット３０をエンジン２に装着して、セルモータ３２を回転させるとクランク軸５が回転するが、ピストン１２が上死点方向に移動するにつれて回転時の負荷トルクが徐々に上昇することになる。この負荷トルクがセルモータ３２の駆動トルクを上回っている際には、カムボール３８がカムボール溝３６ａに沿って、徐々に後方に移動する。カムボール３８が後方に移動することで蓄力カム３９も後方に移動し、これにより、スプリング３７が圧縮されることになる。

スプリング３７が圧縮されると、反発トルクが上昇することになり、反発トルクがクランク軸５の回転トルクを上回った時点で、蓄力カム３９のハンマ爪部３９ａとアンビル爪部４０との係合状態が外れ、蓄力カム３９とカムボール３８はスプリング３７の反発トルクを受けながら前方に高速で移動することになる。この際に、蓄力カム３９は強い回転トルクを生じながら高速で回転し、アンビル爪部４０と接続されているクラッチ係合具４２を回転させてためクランク軸５も回転する。このような動作１回もしくは複数回繰り返してピストン１２が上死点を過ぎて下死点に向けて移動を開始すると時間経過に伴い反発トルクが減少し、蓄力カム３９のハンマ爪部３９ａとアンビル爪部４０との係合状態が保たれたまま回転する。この際のクランク軸５の回転数は減速する。

クランク軸５がさらに回転することで、ピストン１２が下死点から上死点側への移動となると再び回転時の負荷トルクが徐々に上昇することになる。この負荷トルクの上昇に伴い、カムボール３８がカムボール溝３６ａに沿って、徐々に後方に移動する。カムボール３８が後方に移動することで蓄力カム３９も後方に移動し、これにより、スプリング３７が圧縮されることになる。

スプリング３７が圧縮されると、反発トルクが上昇することになり、反発トルクがクランク軸５の回転トルクを上回った時点で、蓄力カム３９のハンマ爪部３９ａとアンビル爪部４０との係合状態が外れ、蓄力カム３９とカムボール３８はスプリング３７の反発トルクを受けながら前方に高速で移動することになる。このような動作を繰り返すことによりセルモータ３２によってクランク軸５を回転させる。

本実施例において、蓄力装置は公知のインパクトドライバの打撃機構と似たような構成となっているが、スピンドル３６に形成されるカムボール溝３６ａは、一方向のみに形成された構成となっている。このため、セルモータ３２をＲ方向（クランク軸５を通常回転方向に回す方向）に回転させた場合では、カムボール３８は後方へ移動することができるが、セルモータ３２をＬ方向（クランク軸５を通常回転方向と反対に回す方向）に回転させた場合では、カムボール３８は後方に移動することができない。尚、セルモータ３２は通常一方向のみにしか回転させないので、Ｌ方向の回転には対処しなくて良い。このように、一方向のみにカムボール溝３６ａを形成する構成としたことで、カムボール３８の移動距離を両方向に対応する場合よりも長く設定でき、蓄力できる反発トルクを高くすることが可能となった。なお、何らかの理由によりセルモータ３２をＬ方向に回転させた場合には、接続ドラム２８と揺動子２９によるスタータ用のワンウェイクラッチ機構（図１参照）により蓄力カム３９はクランク軸５を回転させずに空転することになるため、蓄力機構３５が動作しなくても問題は起きない。

図４は図３のＡ−Ａ部の断面図であって、セルスタータユニット３０の横断面図となる。本実施例のセルスタータユニット３０はクランクケース４に容易に着脱可能に構成され、ハウジング３１の開口部３１ａがクランクケース４に取り付けられた際に、左右両側に設けられたラッチ４４の掛止部４４ａがクランクケース４の取り付け部に形成された凹部（図示せず）と係合することによりセルスタータユニット３０をクランクケース４に装着できる。またラッチ４４によってセルスタータユニット３０がクランクケース４に取り付けられた際には、ハウジング３１の開口部３１ａによってクランクケース４の端面部に設けられたスイッチ２０（図２参照）が押されることによりスイッチ２０が自動的にＯＦＦ状態となり、点火プラグ８とイグニッションコイル２３間を接続するリードワイヤ６５（後述の図５参照）が導通する。このようにスイッチ２０がＯＦＦになることで、点火プラグ８に高圧電流が供給され、エンジン２の運転が可能となる。一方、セルスタータユニット３０をクランクケース４の端面から取り外した時には、スイッチ２０が自動的にＯＮになることで点火用の高圧電流の点火プラグ８への供給がストップされるためエンジン２が停止することになる。従って、本実施例の構成ではエンジン２を始動した後にセルスタータユニット３０を取り外して作業するができないことになり、作業者の安全性が一層高められる。

図５は、本発明の実施例に係る蓄力式のセルスタータユニット３０とスイッチユニット５０の取付け状態を示す側面図である。スイッチユニット５０は、例えば刈払機のハンドル１７２にフック７４等により固定することができ、このスイッチユニット５０をハンドル１７２に取付ければ作業者は刈払機を担いだままの状態で、エンジン２を始動させることができる。また、制御回路基板５５に搭載される電子部品をエンジン２とは熱的に十分離れた位置に配置可能であって、エンジンの近傍に配置しなくてすむので熱害によるスイッチユニット５０内の電子部品の破損を防止することができる。セルスタータユニット３０とスイッチユニット５０を繋いでいるリードワイヤ４７（図３参照）には断線を防止する目的から、熱収縮チューブ４８により数本のリードワイヤ４７を一本に束ねてあり、更に、少なくても１か所以上のフック７５により熱収縮チューブ４８をメインパイプ１０４に取り付けた。

図６は、本実施例に係るエンジン作業機のセルスタータの動作の一実施例を示す縦断面図である。本実施例では、デコンプ１９を未操作時の状態を示す。通常、デコンプ１９を押すことで大気と燃焼室の間に通路が形成されることになるため、セルモータ３２によってクランク軸５を回転させるために必要な負荷トルクを大幅に軽減することができるが、手動のデコンプボタン１９ａを押し忘れたままセルモータ３２でエンジンを始動する場合、クランク軸５を回転させるために必要な負荷トルクが大幅に大きくなってしまう。この状態のままでセルモータ３２を駆動させてしまうと、バッテリ６０の電圧が低下している場合にはセルモータ３２がロックすることになり、ロック状態を長時間放置するとセルモータ３２が焼損してしまう恐れがある。

本実施例による蓄力方式を用いれば、デコンプ１９の操作忘れにより、クランク軸５を回転させるために必要な負荷トルクが高い場合においても、蓄力カム３９とアンビル爪部４０が離脱する構成となっており、これによりセルモータ３２の焼損を防止することができる。さらに蓄力カム３９が離脱することによって蓄えられたエネルギーを利用してアンビル爪部４０に強い打撃力を加えることによって回転させるように構成した。図６（１）はセルモータ３２の始動直前の状態であり、（２）はセルモータ３２を起動させて蓄力カム３９のハンマ爪部３９ａがアンビル爪部４０に当接した後にクランク軸５側からの強い反力を受けた状態であり、（３）は反力が最大になってハンマ爪部３９ａとアンビル爪部４０の係合状態が外れた離脱状態を示す。

作業者がエンジン２を始動すべく、電源スイッチ５３をＯＮにして気化器７のチョークを引いて、モータスタートスイッチ５４を押すことによってセルモータ３２が回転を始める。セルモータ３２の回転力はピニオン３３及びファイナルギヤ３４を介してスピンドル３６に伝達され、スピンドル３６とほぼ連動して回転する蓄力カム３９を図６（１）右側の矢印８１の方向に回転させる。すると蓄力カム３９の回転軸に対して対称な周方向位置に設けられ、軸方向に突出する２つのハンマ爪部３９ａがそれぞれアンビル爪部４０の被接触面（当接部）４０ａに接近する。この際、図６（１）左側のように、蓄力カム３９はスプリング３７によって前方側（アンビル爪部４０側）に付勢されているため、点線で示すハンマ爪部３９ａとアンビル爪部４０は軸方向にみて重なるように位置する。また、この際のカムボール３８の位置は軸方向に後退するように斜めに形成されたカムボール溝３６ａの最前部に位置する。

図６（１）から更にセルモータ３２が回転すると、ハンマ爪部３９ａとアンビル爪部４０と接触する。ここでデコンプ１９を操作している場合であればクランク軸５から受ける負荷トルクが低いためにアンビル爪部４０はハンマ爪部３９ａと同期して回転を開始する。しかしながらデコンプ１９の操作忘れの場合はクランク軸５を回転させるために必要な負荷トルクが高いため、バッテリ６０の電圧が弱い場合にはセルモータ３２による回転トルクだけでは不足する場合がある。この不足する状態においては、セルモータ３２によって蓄力カム３９を図６（２）の矢印８２の方向に回そうとするとアンビル爪部４０が回転せずに蓄力カム３９がスプリング３７の付勢力に反して矢印８３のように後退を始める。このため蓄力カム３９がアンビル爪部４０と軸方向に離れる。例えば、クランク軸５が回転することで、ピストン１２が上死点に移動すると回転時の負荷トルクが徐々に上昇することになるが、この負荷トルクの上昇に伴い、カムボール３８がカムボール溝３６ａに沿って、徐々に後方に移動する。カムボール３８が後方に移動することで蓄力カム３９も後方に移動し、これにより、スプリング３７が圧縮されることになる。この際、図６（２）左側のように、点線で示すハンマ爪部３９ａとアンビル爪部４０は軸方向に重なる部分が残るように位置している。また、この際のカムボール３８の位置は軸方向に後退するように斜めに形成されたカムボール溝３６ａの端部でなく中間領域に位置する。

図６（２）から更にセルモータ３２が回転すると、蓄力カム３９は矢印８４に示すように更に軸方向後方に移動し、ついにはハンマ爪部３９ａとアンビル爪部４０の周方向への当接状態が外れ、図６（３）の右側の図のようにハンマ爪部３９ａはアンビル爪部４０の後方側をすり抜けて矢印８５の方向に回転する。スプリング３７が圧縮されると、反発トルクが上昇することになり、反発トルクがクランク軸５の回転トルクを上回った時点で、蓄力カム３９とカムボール３８はスプリング３７の反発トルクを受けながら前方に高速で移動することになる。この際に、蓄力カム３９はクランク軸５と共に高速で回転し、時間経過に伴い反発トルクの減少と共に、クランク軸５の回転数は減速する。この蓄力カム３９が最大限後退したときには、図６（３）左側のように、ハンマ爪部３９ａとアンビル爪部４０は軸方向に重なる部分が無くなる状態となり、カムボール３８の位置はカムボール溝３６ａの端部に位置する。ハンマ爪部３９ａがアンビル爪部４０の後方側をすり抜けた後には、蓄力カム３９は約１８０度だけ勢いよく回ることになるが、ハンマ爪部３９ａが次のアンビルの被接触面４０ａに当接するまでにスプリング３７の付勢力によって蓄力カム３９が軸方向前方側に移動して図６（１）の状態に戻る。尚、デコンプ１９を操作した場合やバッテリ６０の電圧が十分ある場合は、図６（１）の状態のままアンビル爪部４０を連続回転させることができるので、蓄力機構３５を利用する必要は無い。

以上説明したように本実施例では図６（１）から（３）までの状況を繰り返しながら、セルモータ３２によってクランク軸５を回転させる。この際に、クランク軸５側からの反力が高い場合であってもセルモータ３２が回転するとカムボール３８が、スピンドル３６、および蓄力カム３９に形成されたカムボール溝に沿って後方に移動し、スプリング３７を圧縮させる。つまり、一定トルク以下では蓄力するが、一定トルク以上になると蓄力カム３９が離脱することで、トルクを伝達しない構成とすることができ、セルモータ３２のロックの防止、或いは、スプリング３７に加わる負荷を軽減でき、スプリング３７の破損を防止することにある。この結果、比較的小さなセルモータ３２、比較的小さなバッテリ６０を用いて小型軽量なセルスタータを実現できた。

以上、本発明を複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例では刈払機に用いられるエンジン作業機に適用される例で説明したが、作業機の種類は刈払機だけに限られずに、チェンソー、カッター、カルチベータ等のその他のエンジン作業機においても同様に適用できる。また、上述の実施例では２サイクルエンジンを用いて説明したが、２サイクルエンジンだけでなく４サイクルエンジンにも同様に適用できる。また、上述の実施例ではバッテリをハンドル部に設けるようにしたが、その他の箇所に設けても良く、エンジンを覆うカバーの外側に設けても良いし、燃料タンクに設けるように構成しても良い。

１ エンジン作業機 ２ エンジン
３ シリンダ ４ クランクケース
５ クランク軸 ７ 気化器
８ 点火プラグ ９ 上部カバー
１０ マフラーカバー １１ 燃料タンク
１２ ピストン １３ａ 燃料パイプ
１３ｂ リターンパイプ １４ チョークレバー
１５ インシュレータ １６ａ、１６ｂ ネジ
１７ マフラー １８ プライミングポンプ
１９ デコンプ １９ａ デコンプボタン
２０ スイッチ ２１ プラグキャップ
２２ マグネトロータ ２３ イグニッションコイル
２４ イグニッションコード ２５ 遠心クラッチ
２６ フィルタ ２７ エアフィルタ
２８ 接続ドラム ２９ 揺動子
３０ セルスタータユニット ３１ ハウジング
３１ａ 開口部 ３２ セルモータ
３３ ピニオン ３４ ファイナルギヤ
３５ 蓄力機構 ３６ スピンドル
３６ａ カムボール溝 ３７ スプリング
３８ カムボール ３９ 蓄力カム
３９ａ ハンマ爪部 ４０ アンビル爪部
４０ａ （アンビル爪部の）被接触面 ４１ アンビル
４２ クラッチ係合具 ４３ ネジ
４４ ラッチ ４４ａ 掛止部
４５ａ、４５ｂ ベアリング ４７ リードワイヤ
４８ 熱収縮チューブ ５０ スイッチユニット
５１ ハウジング ５１ａ 開口部
５３ 電源スイッチ ５４ モータスタートスイッチ
５５ 制御回路基板 ５６ 電池ターミナル
６０ バッテリ ６１ 端子
６２ ラッチ ６３ 掛止部
６５ リードワイヤ ７４、７５ フック
１０１ エンジン作業機 １０４ メインパイプ
１０９ カバー １１２ 回転刃
１１３ 飛散防御カバー １７２ ハンドル
１７３ グリップ部 １７５ ワイヤー
１７６ スロットルレバー

Claims (7)

1. ピストンが往復運動可能なシリンダと、前記シリンダを保持すると共にクランク室を形成するクランクケースと、前記クランクケースを貫通して延びるクランク軸を有するエンジンによって作業機を稼働させるエンジン作業機であって、
   バッテリから供給される電力により駆動され前記クランク軸を回転させるセルモータを設け、
   前記セルモータの回転力を前記クランク軸に伝達する動力伝達経路に、前記セルモータに加わる回転トルクの上昇に伴い係合が離脱する蓄力手段を設けたことを特徴とするエンジン作業機。
2. 前記セルモータは、前記蓄力手段と共に前記クランク軸先端に設けられるセルスタータユニット内に配置され、
   前記セルスタータユニットと別に設けられたスイッチユニット内に、前記バッテリと、前記セルモータ用の回転制御回路と、前記セルモータのスタートスイッチを配置し、
   前記セルスタータユニットと前記スイッチユニットをリードワイヤにより接続したことを特徴とする請求項１に記載のエンジン作業機。
3. 前記スイッチユニットには、カセット形式に構成されたバッテリが着脱可能に装着されることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン作業機。
4. 前記蓄力手段は、スピンドルと、カムボールと、スプリングと、蓄力カムと、クラッチ係合手段を含んで構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジン作業機。
5. 前記クランクケースから反力が強い状態でセルモータが回転すると、前記カムボールが前記スピンドルおよび前記蓄力カムに形成されたカムボール溝に沿って後方に移動し、前記スプリングを圧縮させることで蓄力することを特徴とする請求項４に記載のエンジン作業機。
6. 前記クラッチ係合手段は、前記クランク軸側に設けられるワンウェイクラッチと係合する爪部と、前記蓄力カムと当接する当接部を有し、前記当接部に一定以上のトルクが加わると前記蓄力カムが後方側に離脱する構成としたことを特徴とする請求項５に記載のエンジン作業機。
7. 前記スピンドルは、前記クラッチ係合手段から大きなトルクが加わった際に１方向のみにカムボールが移動できるようにした溝を配しており、
   前記セルモータがＲ方向に回転する際には前記蓄力カムを後方側に移動させ、
   Ｌ方向に回転する際には前記蓄力カムを後方側に移動させない構成としたことを特徴とする請求項６に記載のエンジン作業機。

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