JP4496348B2 - 小型エンジンの始動装置 - Google Patents

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Description

本発明は小型エンジンの始動装置として用いられる電動のセルモータとロープリールに巻き付けたスタータロープを牽引するリコイルスタータを組み合わせた小型エンジンの始動装置に関する。
セルモータによる始動機構とロープリールによる始動機構とを組み合わせる場合、セルモータによる伝達系とロープリールによる伝達系とを選択的に切り替える必要がある。そこで、従来は、セルモータに連結される減速歯車のうちロープリールによる伝達系に最も近い減速歯車にワンウェイニードルベアリングによるワンウエイクラッチ付き減速歯車を採用したものが知られている。これにより、セルモータ始動の際にはエンジンの出力軸に回転力を伝達するように連結し、ロープリールによるリコイル始動の際にはリコイルロープの牽引による伝達系と遮断するものである。そして、上記ワンウエイクラッチ付き減速歯車は、ワンウェイニードルベアリングを減速歯車の軸孔に圧入して使用している。
特許第２５２１０９６号公報
しかしながら、ワンウェイニードルベアリングを減速歯車の軸孔に圧入する作業は、圧入する軸と圧入される軸孔とに高い寸法精度が要求され、また硬さが必要なので、場合によっては焼入れしなければならず、ベアリング自体のコストも高いという問題があった。さらに、ワンウェイニードルベアリングは、悪環境下では、トルク伝達の回転方向でも空転する場合が稀に発生する。例えば、ワンウェイニードルベアリングの使用許容温度の最低が−１０℃であり、許容温度を超える低温では、ワンウェイニードルベアリングの滑りが発生し、力が伝達されなくなる現象が生じる。さらに、ワンウェイニードルベアリングでは傾いた状態で使用されると、ラジアル方向に荷重がかかり、力が局部に集中するため、壊れやすく、信頼性の点でも問題があった。
本発明は上記問題点を解消し、組立工数とコストの削減が達成でき、また信頼性も高い小型エンジンの始動装置を提供することをその課題とする。
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、スタータケースの内部に、エンジンのクランクシャフトに固定されたプーリの遠心ラチェットと係合するカム爪を有する筒状カムと、該筒状カムにダンパスプリングを介して連結するドライブギアとを同軸上に配置した小型エンジンの始動装置において、上記ドライブギアを、互いの側面に形成されたラチェット爪を介して係脱するリコイルスタータ用ロープリールに連結可能とする一方、少なくとも２個の減速歯車を介してセルモータに連結可能とするとともに、上記減速歯車のうち上記ドライブギアに噛合する側の減速歯車をドライブギアと噛合する小径ギア部とセルモータ側の減速ギアと噛合する大径ギア部とに分割して同軸上に配置し、小径ギア部と大径ギア部の各々の向き合う側面にセルモータ始動時にのみ係合する係合爪を形成し、上記小径ギア部と大径ギア部とを上記両側面が互いに当接するようにバネ付勢したことを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、セルモータを回転させるときはドライブギアに噛合する減速歯車の小径ギア部と大径ギア部の互いに向き合う側面に形成された係合凸部が係合するようにすれば、セルモータの回転はドライブギアに伝達され、さらに筒状カムを経てプーリに伝達されてエンジンが回転する。このとき、ドライブギアとロープリールとは互いのラチェット爪が係合しないように設定することにより、ロープリールにはセルモータの回転は伝達されない。
これに対し、ロープリールを回転させるときはドライブギアとロープリールとは互いのラチェット爪が係合するので、ロープリールの回転はドライブギアに伝達され、さらに筒状カムを経てプーリに伝達されてエンジンが回転する。このとき、ドライブギアに噛合する減速歯車の小径ギア部に上記回転は伝達されるが、小径ギア部と大径ギア部の係合爪同士は係合しないように設定することにより、減速比の関係から、大径ギア部は回転軸上を圧縮バネに抗して小径ギア部から離反するように移動する。したがって、ドライブギアの回転力は大径ギアには伝達されないから、セルモータにはロープリールの回転は伝達されない。
このように、ドライブギアに噛合する減速歯車の小径ギア部と大径ギア部に形成された係合爪の係脱によってワンウエイ機能が構成され、セルモータ又はロープリールの回転は確実に伝達され又は遮断されるから、エンジンはセルモータ始動又はリコイル始動のいずれかに確実に切り替えられる。
このように、上記小径ギア部と大径ギア部は安価であり、ともに支軸に回転自在に支持されていればよく、支軸を圧入する必要はないほか、寸法精度が要求されることもなく、また焼入れなどの必要もないので、組立工数とコストを削減することができる。
また、低温時でも力が伝達されなくなるという現象は生じにくく、低温特性は向上した。さらに、上記小径ギア部と大径ギア部にラジアル方向に荷重がかかっても、トルクの伝達は十分に行われ、信頼性は格段に向上する。
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１および図２において、小型エンジンの始動装置は、ロープリール１に巻き付けたスタータロープ２を牽引するリコイルスタータと電動のセルモータ３とを組み合わせたもので、スタータケース４の一側にはエンジンのクランクシャフトに固定されたプーリ５が取り付けられ、スタータケース４には、上記プーリ５と同軸上に支軸６が形成され、この支軸６には上記プーリ５と係合可能な筒状カム７と、該筒状カム７にダンパスプリング１１（渦巻きバネ）を介して作動連結するドライブギア８とが回動自在に配置されている。
カム７はドライブギア８のプーリ５側に配置され、カム７に形成されたカム爪１０はプーリ５の側面に設けられた遠心ラチェット９と係止するように相対している。遠心ラチェット９はバネ１２によって常にカム７と係止するように付勢されている。これにより、前述の特許文献１と同様に、カム７が一方向に回転するときは遠心ラチェット９がカム爪１０と係合するのでプーリ５が回転し、反対方向に回転するときはカムは空転してプーリ５は回転しないようになっている。プーリ５が回転してエンジンが回転し、これによりプーリ５がエンジンにより回転されたときは、遠心力により遠心ラチェット９がカム爪１０と離脱する方向に回動してエンジン側とカム７側との回転伝達が遮断されるように構成されている。
また、ドライブギア８のギア部のカム７側には環状凹部１３が形成され、該環状凹部１３にはダンパスプリング１１が配置されている。このダンパスプリング１１の一端はドライブギア８に、他端はカム７に係止している。これにより、ドライブギア８が回転すると、ダンパスプリング１１が巻き上げられて回転力はダンパスプリング１１に蓄力され、蓄力が一定以上になるとカム７が回転するようになっている。なお、ドライブギア８のカム７と反対側の側面には爪１４、１５が形成されている。
次に、リコイル始動とモータ始動はいずれも上記ドライブギア８を回転させるように構成されている。
リコイル始動による回転の伝達機構は次のような構成になっている。すなわち、上記ドライブギア８の支軸６には、上記カム７と反対側にロープリール１が回転自在に支持されている。ロープリール１の外周側にはロープ収納溝１６が形成され、内周側には円板収納部１７が形成されている。ロープ収納溝１６にはスタータロープ２が巻き回され、その一端２ａはスタータケース４外へ引き出され、基部側の端部はロープリール１に抜けないように上記収納溝１６の底部の穴（図示せず）から外に出て留められている。上記一端を引っ張ることによりスタータロープ２がロープリール１から引き出されてロープリール１がリール支軸６を中心として回転駆動される。円板収納部１７には、上記ドライブギア８のラチェット爪１４と係脱するラチェット爪１５を備えた円板１９が支軸６の軸方向に沿って移動可能に設けられ、圧縮バネ１８によって常時ドライブギア８のラチェット爪１４と係合するように付勢されている。円板１９はロープリール１の内周側の筒部１ａに沿って移動可能に設けられている。
次に、セルモータ３によるドライブギア８への回転伝達機構は２個の減速歯車によって構成されている。すなわち、（バッテリで駆動される）セルモータ３の出力軸２１のギア２２には第１の減速歯車２３が噛合連結され、第１の減速歯車２３の小径ギア部２３ａには第２の減速歯車２４が噛合連結され、さらに第２の減速歯車２４はドライブ８に外周のギア２５に噛合している。そして、ドライブギア８に噛合する第２の減速歯車２４は、小径ギア部２４ａと大径ギア部２４ｂとに分割され、共通の回転軸２６に回転自在に支持されている。小径ギア部２４ａはドライブギア８に噛合し、大径ギア部２４ｂは第１の減速歯車２３の小径ギア部２３ａに噛合している。なお、大径ギア部２４ｂは上記回転軸２６に沿って移動して小径ギア部２４ａに対して接離可能に配置されている。
ところで、上記小径ギア部２４ａと大径ギア部２４ｂの向き合う側面には、それぞれ３個の係合爪２７、２８が形成されている。これらの各係合爪２７、２８は図３（ａ）（ｂ）および図４（ａ）（ｂ）に示されるように、それぞれ円周方向の一方の面は傾斜し、他方の面は側面に対して垂直に形成されている。そして、図６に示されるように、両係合爪２７、２８はセルモータ始動時に大径ギア部２４ｂ側が回転するときには垂直面同士が係合して両ギア部が回転し、リコイル始動時に小径部２４ａ側が回転するときは図５に示されるように、傾斜面同士の当りとなって係合せずに、大径ギア部２４ｂは空転するように形成されている。また、スタータケース４と大径ギア部２４ｂとの間には圧縮バネ２９が配置され、この圧縮バネ２９により大径ギア部２４ｂは小径ギア部２４ａ側に押圧され、大径ギア部２４ｂと小径ギア部２４ａの両側面は互いに当接するように付勢されている。
次に、上記構成の始動装置の作動態様について説明する。
リコイル始動をさせるときは、スタータロープ２を牽引してロープリール１を回転させると、図７に示されるように、圧縮バネ１８により円板１９のラチェット爪１５とドライブギア８のラチェット爪１４は係合するように付勢されているのでドライブギア８が回転する。ドライブギア８が回転するとエンジンの始動抵抗により回転負荷が増大してカム７の負荷が大きくなるので、ダンパスプリング１１が巻き締まる。ダンパスプリング１１が巻き上げられて回転力はダンパスプリング１１に蓄力され、蓄力が一定以上になるとカム７が一気に回転する。カム７のカム爪１０はプーリ５の遠心ラチェット９に常に係合するように付勢されているから、カム７の一方向の回転によってプーリ５が回転し、さらにプーリ５に連結されているエンジンが始動する。
ところで、リコイル始動のとき、上記ドライブギア８が回転すると、この回転は上記第２の減速歯車２４の小径ギア部２４ａにも伝達されるから、小径ギア部２４ａも回転する。しかしながら、この回転方向の場合は、図５および図７に示されるように、小径ギア部２４ａと大径ギア部２４ｂの係合爪２７、２８同士は傾斜面同士が当って乗り越えてしまうので、互いに係合することができず、また減速比の関係から、大径ギア部２４ｂを回転させるトルクは、圧縮バネ２９のバネ力よりも大きいので、大径ギア部２４ｂは上記圧縮バネ２９に抗して回転軸２６上を小径ギア部２４ａから離反するように移動する。このため、小径ギア部２４ａのみが空転し、ドライブギア８の回転力は大径ギア部２４ｂには伝達されない。
なお、始動したエンジンによりプーリ５が回転されたときは、その回転に伴う遠心力により遠心ラチェット９がカム爪１０と離脱する方向に回動してエンジン側とカム７側との回転伝達が遮断される。
次に、モータ始動するときは、バッテリからセルモータ３に給電する。これにより、その回転力は出力軸２１に固定されたギア２２から第１の減速歯車２３を介して第２の減速歯車２４の大径ギア部２４ｂに伝達される。大径ギア部２４ｂは圧縮バネ２９によって小径ギア部２４ａに押し当てられており、また大径ギア部２４ｂが回転すると、この回転方向では図２のように小径ギア部２４ａと大径ギア部２４ｂの係合爪２７、２８同士が係合するので、小径ギア部２４ａも回転し、この回転力はドライブギア８に伝達される。ドライブギア８が回転するとエンジンの始動抵抗により回転負荷が増大してカム７の負荷が大きくなるので、ダンパスプリング１１が巻き締まる。ダンパスプリング１１が巻き上げられて回転力はダンパスプリング１１に蓄力され、蓄力が一定以上になるとカム７が一気に回転する。カム７のカム爪１０はプーリ５の遠心ラチェット９に常に係合するように付勢されているから、カム７の一方向の回転によってプーリ５が回転し、さらにプーリ５に連結されているエンジンが始動する。
このように、モータ始動において、ドライブギア８が上述のように回転したときは、その回転方向では図２および図６に示されるように、ドライブギア８のラチェット爪１４とロープリール１の円板１９のラチェット爪１５は傾斜面同士が当り、圧縮バネ１８に抗して乗り越え、係合しないので切り離され、ドライブギア８の回転力はロープリール１には伝達されない。
上述のように、係合爪２７、２８の係脱によってワンウエイ機構が構成されているので、ロープリール又はセルモータの回転は所定の伝達系に確実に伝達される。したがって、エンジンはセルモータ３始動又はリコイル始動のいずれかが選択的に行われることになる。
また、上記小径ギア部２４ａと大径ギア部２４ｂは安価であり、ともに支軸６に回転自在に支持されていればよく、支軸６を圧入する必要はないほか、寸法精度が要求されることもなく、また焼入れなどの必要もないので、組立工数とコストを削減することができる。
また、低温時でも力が伝達されなくなるという現象は生じにくく、低温特性は向上した。さらに、上記小径ギア部２４ａと大径ギア部２４ｂにラジアル方向に荷重がかかっても、トルクの伝達は十分に行われ、信頼性は格段に向上する。
本発明に係るスタータの正面図である。 上記スタータの縦断側面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ小径ギア部の正面図およびａ−ａ線上の断面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ大径ギア部の正面図およびｂ−ｂ線上の断面図である。 小径ギア部と大径ギア部の係合爪同士が係合しない状態を示す断面図である。 小径ギア部と大径ギア部の係合爪同士が係合した状態を示す断面図である。 リコイル始動時のスタータの縦断側面図である。
符号の説明
３ セルモータ
４ スタータケース
１ ロープリール
６ リール支軸
７ カム
２３ 第１の減速歯車
２４ 第２の減速歯車
２７、２８ 係合爪

Claims (1)

  1. スタータケースの内部に、エンジンのクランクシャフトに固定されたプーリの遠心ラチェットと係合するカム爪を有する筒状カムと、該筒状カムにダンパスプリングを介して連結するドライブギアとを同軸上に配置した小型エンジンの始動装置において、
    上記ドライブギアを、互いの側面に形成されたラチェット爪を介して係脱するリコイルスタータ用ロープリールに連結可能とする一方、少なくとも２個の減速歯車を介してセルモータに連結可能とするとともに、
    上記減速歯車のうち上記ドライブギアに噛合する側の減速歯車をドライブギアと噛合する小径ギア部とセルモータ側の減速ギアと噛合する大径ギア部とに分割して同軸上に配置し、小径ギア部と大径ギア部の各々の向き合う側面にセルモータ始動時にのみ係合する係合爪を形成し、上記小径ギア部と大径ギア部とを上記両側面が互いに当接するように付勢したことを特徴とする小型エンジンの始動装置。
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