JP5111147B2

JP5111147B2 - 始動装置

Info

Publication number: JP5111147B2
Application number: JP2008034389A
Authority: JP
Inventors: ファットルッソアントーニオ; カピンスキーウルリヒ
Original assignee: アンドレアスシュティールアクチエンゲゼルシャフトウントコンパニーコマンディートゲゼルシャフト
Priority date: 2007-02-16
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2028-02-15
Also published as: US7658176B2; DE102007008327B4; CN101245754B; JP2008202597A; CN101245754A; US20080196685A1; DE102007008327A1

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載の始動装置に関するものである。

特許文献１からは、駆動手段と従動手段とを有し、駆動手段と従動手段との間にコイルばねを配置した始動装置が知られている。補助的に圧縮ばねが設けられ、該圧縮ばねは前記駆動手段を形成しているコイルばねをローププーリに対し押圧させる。これにより、作動時にコイルばねがローププーリと前記従動手段との間で移動するのが阻止される。圧縮ばねは補助的な構成要素であり、必要な部品数を増やすとともに、重量をも増大させる。

米国特許第６５８８３９０Ｂ２号明細書

本発明の課題は、構成が簡潔な始動装置を提供することである。

この課題は、駆動手段と従動手段とを有する、内燃エンジンの始動装置であって、駆動手段が始動装置を回転駆動させる回転駆動装置を有し、従動手段が、回転軸線のまわりに回転するように支持され、且つ内燃エンジンのクランク軸と着脱可能に連結させるための連結手段を含み、駆動手段と従動手段との作用結合部にコイルばねが配置され、始動装置を操作したときに駆動手段が従動手段に対し回転してコイルばねを緊張させ、コイルばねの緊張により該コイルばねの長さが長くなるとともに該コイルばねの巻回部の径が縮小し、コイルばねが軸線方向において駆動側の当接部と従動側の当接部との間に配置され、コイルばねの端部が当接部に隣接するように位置し、これら当接部が、該当接部の第１の領域にある周方向の少なくとも１つの個所で、前記回転軸線に対し平行に測って互いに第１の間隔を有している前記始動装置において、該第１の間隔が、第２の領域において回転軸線に対し平行に測った当接部相互の第２の間隔よりも小さく、前記第１の領域が前記第２の領域の半径方向外側にあることによって解決される。

始動装置を操作すると、駆動手段は従動手段に対し回転する。これによりコイルばねの両端部は互いに逆方向に相対回転する。コイルばねの両端部が互いに逆方向に回転することにより、コイルばねの径が変化する。コイルばねの径が変化することにより、同時にコイルばねの軸線方向の長さも変化する。径が縮小することでコイルばねの軸線方向の長さが長くなり、径が拡大化することで長さが短くなる。このような長さ変化を補償するため、コイルばねの両端部を当接させるための当接部またはコイルばねの両端部を隣接させるための当接部を、半径方向外側領域に半径方向内側領域とは異なる相互間隔で配置する。なお、両領域は当接部のエッジ領域である必要はない。半径方向外側領域での間隔は、半径方向内側領域での間隔よりも小さい。この場合、このような異なる間隔は周方向の少なくとも１つの個所で与えられている必要があり、その結果この個所では、コイルばねの軸線方向の位置を固定することができ、或いは、コイルばねの軸線方向の遊びを制限することができる。両間隔は弛緩状態でのコイルばねの長さと緊張状態でのコイルばねの長さとに対応しているのが有利である。

駆動手段と従動手段とはそれぞれ１つの構成要素であるが、駆動手段および／従動手段が多分割に構成されていてもよい。

本発明による始動装置は、特にパワーソー、研削切断機、刈払い機等の手で操縦される作業機の内燃エンジンのために設けられる。この種の手で操縦される作業機に対しては構成空間も重量も重要であり、したがって手で操縦される作業機のための始動装置はできるだけ部品数が少なく、構成空間ができるだけ狭くなければならない。これは本発明による始動装置により達成される。

コイルばねは駆動手段および従動手段と直接結合されている必要はなく、両手段の間の作用結合部内にあればよい。

前記間隔の差は、コイルばねの巻回幅の半分よりも大きく、特にコイルばねの巻回幅に相当する大きさであるのが有利である。巻回幅は、１つの巻線の外面と、隣接している巻線の、逆の側の外面との間隔に相当している。すなわち巻回幅はねじピッチに相当している。

手で操縦される作業機の内燃エンジンを始動するため、特に、駆動手段と従動手段とが半回転以上、特にほぼ１回転、互いに逆方向に回転することができるような始動装置が設けられている。この回転は、巻回幅の半分以上のぶんだけの、特にほぼ１つの巻回幅のぶんだけの、コイルばねの軸線方向の長さの変化に相当している。駆動手段と従動手段とが互いに逆方向へ回転する際に、コイルばねの巻線間の間隔も変化すると、コイルばねの軸線方向の長さが変化する。巻線間相互の間隔が変化することにより、付加的に、巻線の数量の変化を補償でき、巻線の数量の変化によって生じるコイルばねの長さ変化を補償することができる。

始動装置の構成を簡潔にするため、前記当接部のうち少なくとも１つの当接部は円錐状に形成されている。円錐は完全に連続した面として形成されている必要はなく、中断部があってもよい。有利には、前記従動側の当接部が半径方向において前記回転軸線に対し傾斜して形成され、前記駆動側の当接部が半径方向方向において前記回転軸線に対し平らであるのがよい。コイルばねの良好な案内を達成するため、少なくとも１つの当接部は周方向において螺旋状に形成されている。この場合、螺旋のピッチはコイルばねのピッチにほぼ相当している。これにより、当接部に当接するコイルばねの巻回部はその全長にわたって支持され、１点だけで当接部に当接することはない。これによりコイルばねの良好な支持が得られる。

合目的には、少なくとも１つの当接部が前記回転軸線に対し半径方向に延在する当接用細条部により形成されているのがよい。これにより構成が簡潔になる。平面当接がないので、摩擦が低減する。さらに、当接部を個々の細条部により構成することにより、部品を中実に構成する必要がないため、軽量化になる。

有利には、前記駆動要素がローププーリであり、前記回転駆動装置が、ローププーリに巻回され且つ始動グリップを備えた始動ロープであるのが有利である。これにより、始動装置を手で簡単に操作することができる。合目的には、ローププーリに、引き出した始動ロープを自動的に巻回するための復帰ばねが配置されているのがよい。コイルばねはその駆動側端部によって特にローププーリに固定されている。これにより始動装置の構成が簡潔になる。ローププーリはコイルばねを介して従動手段と直接連結されている。

本発明によれば、始動装置は、コイルばねの内周に該コイルばね用のガイドを有している。前記ガイドは前記回転軸線に対し平行に延在する案内用細条部によって形成されているのが有利である。コイルばねをその内周全体にわたって案内する必要はない。ガイドがいくつかの案内用細条部によって形成されていることにより、構成が簡潔になる。案内用細条部は星状に形成されていてよく、或いは、筒状のハブ部材から半径方向外側へ隆起していてよい。この場合、案内用細条部は外側へわずかだけハブ部材から突出していればよい。案内用細条部の他の構成も有利である。合目的には、前記駆動手段と前記従動手段とが前記案内用細条部を有しているのがよい。これによりコイルばねの案内が良好になり、特にその全長にわたって内周部で案内される。

有利には、前記従動手段が連行体を有し、該連行体に前記従動側の当接部が形成されているのがよい。合目的には、前記連結手段がラチェット機構であり、該ラチェット機構が連結状態で少なくとも１つのロック凹部と協働する少なくとも１つの爪を有しているのがよい。前記爪は特に前記連行体に配置されている。この場合、ロック凹部は内燃エンジンのクランク軸と連結されている部材に配置するのが有利である。

始動装置の構成空間を小さくするため、本発明によれば、コイルばねは四角形のワイヤー横断面を有している。ワイヤー横断面が四角形であることにより、提供される構成空間の利用性がよくなる。四角形のワイヤー横断面を有しているコイルばねの抵抗モーメントは、円形の横断面を有しているコイルばねにて測った場合よりも大きく、その結果四角形のワイヤー横断面を有しているコイルばねは、円形の横断面を有しているコイルばねとばね定数が同じでも、より小型になる。

次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１に図示した始動装置１は、たとえばパワーソー、研削切断機、刈払い機等の手で操縦される作業機のケーシング２内に配置され、手で操縦される作業機の内燃エンジンを始動させるために用いる。始動装置１は支持軸３を有し、支持軸３はケーシング２で保持され、ケーシング２と一体に形成されていることができる。支持軸３は別個の部材として実施してもよく、この場合ケーシング２で保持され、たとえばプラスチックから成るケーシング２に射出成形されていることができる。ケーシング２は受容部８を画成しているエッジ７を有している。受容部８内には復帰ばね５が配置され、復帰ばね５はコイルばねとして形成されている。受容部８はローププーリ９によって閉鎖されている。ローププーリ９は受容部８内へ突出しており、ローププーリ９には復帰ばね５の一端が固定されている。復帰ばね５の他端はケーシング２に固定されている。

ローププーリ９は回転軸線４のまわりに回転可能にハブ３７を用いて支持軸３で支持されている。ローププーリ９はその外周に受容溝１０を有し、受容溝１０内には始動ロープ１４が巻回されている。始動ロープ１４には始動グリップ１５が固定され、始動グリップ１５は作業機のケーシング２から突出して操作者が把持することができる。始動グリップ１５を引張ることにより始動ロープ１４が巻き戻されて、ローププーリ９を回転軸線４のまわりに回転駆動させることができる。

ローププーリ９は半径方向において受容溝１０の内側に凹部１２を有し、凹部１２内にはコイルばね１３が配置されている。ローププーリ９からは筒状縁１１が復帰ばね５とは逆の側へ延びている。凹部１２と筒状縁１１とはコイルばね１３を配置した受容室を形成している。さらに、受容室内に連行体１８が配置されている。連行体１８を受容室の外側に配置してもよい。連行体１８は回転軸線４のまわりに回転可能にハブ３６を用いて支持軸３で支持されている。軸線方向において連行体１８は位置固定用湾曲体２５により支持軸３で保持されている。位置固定用湾曲体２５は該位置固定用湾曲体２５と連行体１８との間に配置されているワッシャー４３を介して連行体１８を保持している。位置固定用湾曲体２５は、支持軸３内に保持されている保持ボルト２３の、周回するように延在している溝２４内に配置されている。保持ボルト２３はたとえば支持軸３に圧入またはねじ込まれていてよい。

コイルばね１３は、その第１の端部１６によってローププーリ９の保持部２１で保持され、第２の端部１７によって連行体１８の保持部２２で保持されている。これによりコイルばね１３はローププーリ９の回転運動を連行体１８へ伝える。コイルばね１３はその内周において案内用細条部１９によりローププーリ９で案内され、案内用細条部２０により連行体１８で案内されている。案内用細条部１９と２０は図４と図５に図示されている。図４が示すように、連行体１８の案内用細条部２０は周方向に不均一に配分されている。案内用細条部２０はハブ３６から半径方向外側へ延びている。案内用細条部２０の強度を高めるため、該案内用細条部は周回するように延びているリングから半径方向外側へ延びており、この場合案内用細条部２０は半径方向の短い隆起部として形成されているにすぎない。図４が示すように、コイルばね１３の端部１６と１７は内側へ湾曲したフックとして形成されている。図４に図示した端部１７は保持部２２と係合して該保持部２２に掛止されている。対応的に、第１の端部１６は図５に図示した保持部２１に固定されている。ローププーリ９が連行体１８に対し回転すると、端部１６と１７は矢印４４の方向へ荷重される。これによりコイルばね１３の径が短くなる。

コイルばね１３は、図１と図５に図示したように、その外周は受容細条部３１の内側に配置されている。受容細条部３１は半径方向においてコイルばね１３に対し間隔を持っており、その結果コイルばね１３は受容細条部３１に当接することができない。受容細条部３１はローププーリ９の安定性を高める。

図１が示すように、コイルばね１３はそのローププーリ９側の端部によって当接部２６に当接している。当接部２６は第１の端部１６の領域においてローププーリ９の壁によって形成されている。当接部２６はコイルばね１３の巻回部を介して螺旋状に延在している。螺旋状の構成は、軸線方向において高さが異なる複数個の当接用細条部２８によって実現されている。これは図５において図６から図１４までとの関連で図示されている。図５が示すように、半径方向において保持部２１の外側には当接用細条部２８は配置されていない。この点は図６にも図示されている。図５において反時計方向に全部で８個の当接用細条部２８ａないし２８ｈが半径方向に等間隔で配置されている。図７から図１４までに示すように、当接用細条部２８ａないし２８ｈの高さｈは連続的に上昇している。その際、連続する２つの当接用細条部２８の間の差は常に等しい。したがって、高さｈ_１は当接用細条部２８ｂの高さｈ_２と当接用細条部２８ａの高さｈ_１との差に相当し、当接用細条部２８ｃの高さｈ_３と当接用細条部２８ｂの高さｈ_２との差は同様に高さｈ_１に相当する…といった具合である。当接用細条部２８によって描かれる螺旋のピッチは高さｈ_１の９倍から生じる。というのは、当接用細条部２８と当接部２６の周囲は保持部２１の領域において９個の等しい周部分に分割されるからである。この場合、螺旋のピッチは図１に図示したコイルばねの巻回幅ｃに相当しているのが有利である。巻回幅ｃはねじピッチに相当しており、すなわちコイルばねが１回の巻回で進む軸線方向の距離に相当している。巻回幅ｃは、図１において、１つの巻回部の外側エッジとその次の巻回部の対応する外側エッジとの間隔として記入されている。

コイルばね１３は、連行体１８において従動側の当接部２７に当接している。コイルばね１３はその第２の端部１７の領域において内側へ湾曲しているので、図１ではコイルばね１３が当接部２７に当接している状態が図の下部にのみ図示されている。当接部２７は円錐状に形成されている。図１に図示した、始動装置１の非負荷位置では、コイルばね１３は当接部２７の半径方向外側領域２９において当接部２７に当接している。この半径方向外側領域２９は当接部２６の半径方向外側領域３９に対し軸線方向に間隔ａを持っている。当接部２７は半径方向内側領域３０を有し、半径方向内側領域３０は当接部２６の半径方向内側領域４０に対し間隔ｂを持っている。この間隔ｂは前記間隔ａよりも大きい。前記領域２９，３０，３９，４０は全周にわたって延在しており、図１ではわかりやすくするために回転軸線４の上方に図示しており、他方前記間隔ａ，ｂは回転軸線４の下方に図示した。当接部２６が螺旋状に構成されているために、前記間隔ａ，ｂは周方向において異なっているが、それぞれの当接用細条部においては、回転軸線４に対しそれぞれ平行に測った間隔ａとｂの差が与えられている。周方向の１つの領域でのみ間隔ａとｂの差が与えられていてもよい。間隔ｂは巻回幅ｃの半分よりも大きく、間隔ａよりも大きいのが有利である。図示した実施形態では、間隔ｂはほぼ巻回幅ｃのぶんだけ間隔ａよりも大きい。図１に示すように、従動側の当接部２７によって描かれる円錐は、ローププーリ９とは逆の側へ延びている。従動側の当接部２７によって形成される前記円錐は回転軸線４と角度αを成し、角度αはたとえば２０゜と７０゜の間，特に３０゜と６０゜の間である。図示した実施形態では、角度αはほぼ５０゜である。

図２は始動装置１を操作状態で示した図である。連行体１８はラチェット機構３２（図３に図示）を介して手で操縦される作業機の内燃エンジンのクランク軸３８と結合可能である。ラチェット機構３２は、始動ロープ１４を操作したときに始動装置１をクランク軸３８に連結させる。クランク軸３８にはファンホイール４１が相対回転不能に配置されている。ファンホイール４１はエッジ４２を有し、エッジ４２はローププーリ９のエッジ１１によって取り囲まれている受容室内へ突出している。連行体１８では、図３に図示した２つの爪３３が支持されている。これら２つの爪３３のそれぞれは、位置固定用湾曲体２５の領域内へ突出するピン３４を有している。連行体１８が支持軸３および保持ボルト２３に対し回転すると、連行体１８は爪３３とともに、保持ボルト２３で締め付け固定されている位置固定用湾曲体２５に対し相対運動を実施する。この相対運動により、ピン３４は位置固定用湾曲体２５によって形成される輪郭に沿って運動する。この運動は爪３３を半径方向外側へ回動させる。図３では、ファンホイール４１のエッジ４２は一点鎖線で図示されている。エッジ４２は複数個のロック凹部３５を有し、爪３３は外側へ回動した状態でこれらのロック凹部３５に係合する。これにより連行体１８はこの回転方向でクランク軸３８と相対回転不能に連結される。

内燃エンジンのピストンと結合されているクランク軸３８を介して当初連行体１８は保持されるが、ローププーリ９は回転する。これによりコイルばね１３が緊張する。その結果、コイルばね１３の巻回部はその径が縮小する。同時に、コイルばね１３が緊張することでその長さは長くなる。コイルばね１３が緊張すると、コイルばね１３は当接部２７において半径方向外側領域２９から半径方向内側領域３０へ滑動する。従動側の当接部２７は回転軸線４に対し垂直ではなく、回転軸線４に対し傾斜しているので、両当接部２６と２７の間の間隔ａ，ｂは、連行体１８およびローププーリ９の各相対回転位置において、コイルばね１３の長さに相当している。したがって、半径方向外側領域２９での間隔ａは弛緩状態でのコイルばね１３の軸線方向の長さにほぼ相当し、半径方向内側領域３０での間隔ｂは緊張状態でのコイルばね１３の長さにほぼ相当している。よって、コイルばね１３の軸線方向の長さを補正または補償する手段を設けなくて済む。したがって始動装置１の構成が簡潔になる。

図示した実施形態では、巻回幅ｃはコイルばねのワイヤーの幅にほぼ相当している。コイルばね１３は軸線方向においてほぼブロック上にある。コイルばね１３のばねワイヤーの横断面は四角形であり、特に正方形であり、その結果大きな抵抗モーメントが生じる。コイルばね１３がほぼブロック上にあるので、軸線方向において短い長さと狭い構成空間とが得られる。しかしながら、コイルばね１３の長さの変化は必ずしもコイルばね１３自身によって補償されるものではなく、たとえば巻回されているワイヤー間の間隔が変化することによって補償されるものではない。軸線方向の長さの補償は、駆動側の当接部２６と回転軸線４との半径方向の間隔と、従動側の当接部２７と回転軸線４との半径方向の間隔とが異なっていることにより行なうことができる。

コイルばね１３のワイヤーの横断面を円形にしてもよい。他の横断面形状も合目的である。また、駆動側の当接部２６と従動側の当接部２７の双方を螺旋状に形成して、コイルばね１３の案内を良好にさせるようにしてもよい。さらに、両当接部２６と２７を円錐状に形成し、その際円錐のピッチを適宜整合させる構成でもよい。円錐状の当接部は連続した円錐面として構成されていてよいが、円錐面を回転軸線４に対し傾斜した個々の細条部によって形成してもよい。

始動装置の縦断面図である。図１の始動装置を第２位置で示した図である。図２の矢印ＩＩＩ方向に見た始動装置の部分平面図である。コイルばねを配置した図２の始動装置の連行体を、図２の矢印ＩＶの方向に見た平面図である。図２の矢印Ｖの方向に見た始動装置のローププーリの平面図である。図５の始動装置の部分断面概略図である。図５の始動装置の部分断面概略図である。図５の始動装置の部分断面概略図である。図５の始動装置の部分断面概略図である。図５の始動装置の部分断面概略図である。図５の始動装置の部分断面概略図である。図５の始動装置の部分断面概略図である。図５の始動装置の部分断面概略図である。図５の始動装置の部分断面概略図である。

符号の説明

１始動装置
４回転軸線
５復帰ばね
９ローププーリ
１３コイルばね
１４始動ロープ
１５始動グリップ
１８連行体
１９案内用細条部
２０案内用細条部
２６当接部
２７当接部
２９半径方向外側領域
３０半径方向内側領域
３２ラチェット機構
３８クランク軸
ａ当接部２７の半径方向外側領域２９と当接部２６の半径方向外側領域３９との軸線方向間隔
ｂ当接部２７の半径方向内側領域３０と当接部２６の半径方向内側領域４０との間隔

Claims

駆動手段と従動手段とを有する、内燃エンジンの始動装置であって、駆動手段が始動装置（１）を回転駆動させる回転駆動装置を有し、従動手段が、回転軸線（４）のまわりに回転するように支持され、且つ内燃エンジンのクランク軸（３８）と着脱可能に連結させるための連結手段を含み、駆動手段と従動手段との作用結合部にコイルばね（１３）が配置され、始動装置を操作したときに駆動手段が従動手段に対し回転してコイルばね（１３）を緊張させ、コイルばね（１３）の緊張により該コイルばね（１３）の長さが長くなるとともに該コイルばね（１３）の巻回部の径が縮小し、コイルばね（１３）が軸線方向において駆動側の当接部（２６）と従動側の当接部（２７）との間に配置され、コイルばね（１３）の端部が当接部（２６，２７）に隣接するように位置し、これら当接部（２６，２７）が、該当接部（２６，２７）の第１の領域（２９，３９）にある周方向の少なくとも１つの個所で、前記回転軸線（４）に対し平行に測って互いに第１の間隔（ａ）を有している前記始動装置において、
前記第１の間隔（ａ）が、第２の領域（３０，４０）において前記回転軸線（４）に対し平行に測った当接部（２６，２７）相互の第２の間隔（ｂ）よりも小さく、前記第１の領域（２９，３９）が前記第２の領域（３０，４０）の半径方向外側にあることを特徴とする始動装置。
前記間隔（ａ，ｂ）の差が、コイルばね（１３）の巻回幅（ｃ）の半分よりも大きく、特にコイルばね（１３）の巻回幅（ｃ）に相当する大きさであることを特徴とする、請求項１に記載の始動装置。
前記当接部のうち少なくとも１つの当接部（２７）が円錐状に形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の始動装置。
前記従動側の当接部（２７）が半径方向において前記回転軸線（４）に対し傾斜して形成され、前記駆動側の当接部（２６）が半径方向方向において前記回転軸線（４）に対し平らであることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の始動装置。
少なくとも１つの当接部（２６）が周方向において螺旋状に形成され、螺旋のピッチがコイルばね（１３）のピッチにほぼ相当していることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の始動装置。
少なくとも１つの当接部（２６）が前記回転軸線（４）に対し半径方向に延在する当接用細条部（２８）により形成されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の始動装置。
前記駆動要素がローププーリ（９）であり、前記回転駆動装置が、ローププーリ（９）に巻回され且つ始動グリップ（１５）を備えた始動ロープ（１４）であることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の始動装置。
ローププーリ（９）に復帰ばね（５）が配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の始動装置。
コイルばね（１３）がその駆動側端部（１６）によってローププーリ（９）に固定されていることを特徴とする、請求項７または８に記載の始動装置。
前記駆動手段と前記従動手段とがそれぞれコイルばね（１３）の内周に配置される該コイルばね（１３）用のガイドを有していることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の始動装置。
前記ガイドが前記回転軸線（４）に対し平行に延在する案内用細条部（１９，２０）によって形成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の始動装置。
前記従動手段が連行体（１８）を有し、該連行体（１８）に前記従動側の当接部（２６）が形成されていることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一つに記載の始動装置。
前記連結手段がラチェット機構（３２）であり、該ラチェット機構（３２）が連結状態で少なくとも１つのロック凹部（３５）と協働する少なくとも１つの爪（３３）を有していることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一つに記載の始動装置。
前記爪（３３）が前記連行体（１８）に配置されていることを特徴とする、請求項１３に記載の始動装置。
コイルばね（１３）が四角形のワイヤー横断面を有していることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか一つに記載の始動装置。