JP5463045B2 - 内燃エンジンの始動装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の、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における、内燃エンジンの始動装置に関するものである。

特許文献１から、緩衝ばねが複数個の接続部材上で駆動体とローププーリとに配置されている始動装置が知られている。接続部材は互いに当接しあっている。この場合、作動中に生じる力のために駆動体がローププーリに対しわずかに傾斜することがあり、その結果駆動体とローププーリとの間に隙間が発生することが明らかになった。この隙間は製造公差が起因して発生することもある。作動中に緩衝ばねがこの隙間のなかに押し込まれると、緩衝ばねが破損する。

米国特許第６９８１４８２Ｂ２号明細書

本発明の課題は、作動高安定性と高保持能とを有する、この種の始動装置を提供することである。

この課題は、請求項１の構成を備えた始動装置により解決される。

接続部材が汚染することにより接続部材に対し緩衝ばねが不均一に当接するのを回避するため、本発明によれば、少なくとも１つの接続部材はその外周に複数個の凹部を有している。これらの凹部は作動中に集塵室として用いられ、接続部材の、これら凹部の間に残っている領域に対する、緩衝ばねの好適な当接を保証する。凹部が接続部材の外周に均等に配分して配置されているのが有利である。凹部はたとえば接続部材の長手方向に延在している溝として形成されていてよい。接続部材に対する緩衝ばねの好適な当接を達成するため、比較的幅狭の多数の凹部が設けられている。

さらに、本発明によれば、回転軸線の方向において両接続部材の間に円板が配置されている。両接続部材の間に配置される円板は、駆動体と操作装置との間の公差が補償されて、作動中に緩衝ばねが押し込められるような隙間の形成を十分回避できるように選定される。円板は簡単に製造可能であり、取り付け可能であるので、始動装置の簡潔な構成が得られる。

有利には、両接続部材が同一の外径を有し、円板の外径が両接続部材の外径に対応しているのがよい。これにより、両接続部材と円板とにより形成される筒状の緩衝ばね用載置面が得られ、この載置面で作動中に緩衝ばねは当接することができる。径の大きな食い違い（ばねにノッチ効果が発生する原因になる）が回避される。接続部材がその半径方向外側領域によって円板の反対側に当接しているのが有利である。接続部材が円板に当接することにより、緩衝ばねが巻きつけられている接続部材の半径方向外側領域に隙間が発生するのを回避することができる。操作装置の接続部材に対し駆動体の接続部材が傾倒することも円板への当接によって回避できる。作動中に両接続部材は互いに反対方向に回転する。緩衝ばねを掛止するため、接続部材はその外周に凹部を有することができる。両接続部材がその外側領域によって互いに直接当接しあっていれば、凹部の領域で接続部材が固着することがある。これは両接続部材の間に配置される円板によって確実に回避される。

有利には、円板が両接続部材のうちの一方に相対回転不能に保持されているのがよい。これにより他方の接続部材と円板との間に所定の摩擦ペアリングが生じる。この場合、円板は接続部材に特に摩擦で保持されている。有利には、円板が両接続部材のうちの一方に設けた少なくとも１つの段部に配置されているのがよい。円板を両接続部材の段部に配置してもよい。摩擦固定するため、円板は一方の接続部材に圧着されていてよい。これにより、円板を接続部材に固定するために補助的な部材を必要としない。しかしながら、円板が半径方向に遊びを持って支持されていてもよい。

本発明によれば、操作装置と駆動体とは接続部材の領域において支持軸で支持されている。有利には、接続部材が、緩衝ばねを配置した外側領域と、支持軸で支持するための内側領域とを有しているのがよい。この場合、外側領域と内側領域とはたとえば突張りによって互いに結合されていてよい。また、接続部材を中実材料から形成し、その外面に外側領域が形成され、その内面に内側領域が形成されているようにしてもよい。

外側領域がそれぞれ円板に当接することができるよう保証するため、本発明によれば、両接続部材はその内側領域において支持軸の軸線方向に互いに間隔を有している。この場合、駆動体および操作装置の公差は、両接続部材が軸線方向において当接しあう場合、内側領域の前記間隔のために当接が常に外側領域で行われるように選定されている。これにより、両接続部材と円板との間の遊びは十分に回避される。有利には、円板が少なくとも一方の接続部材の内側領域で保持されているのがよい。この場合、円板がその全面にわたって一定の厚さを持っているのが有利である。

有利には、緩衝ばねがほぼ一定の巻回径をもつコイルばねとして形成されているのがよい。これによりコイルばねはほぼその全長にわたって駆動体および操作装置の接続部材に当接することができる。緩衝ばねが、内側へ湾曲している第１の端部によって操作装置で保持され、内側へ湾曲している第２の端部によって駆動体で保持されているのが有利である。内側へ湾曲した端部で緩衝ばねを固定することにより、外側へ拡がる構成空間を狭くすることができる。緩衝ばねの端部を取り付けるために必要な、駆動体および操作装置の接続部材に設けた凹部は、円板によって閉鎖される。円板が両接続部材のうちの一方で保持されている場合には、本発明によれば、円板は緩衝ばねの１つの端部を前記回転軸線の方向において固定する。これにより、緩衝ばねを取り付ける際の不慮の抜け落ちが回避される。取り付けが容易になる。

サイズを小さくして、しかも緩衝ばねの高い抵抗モーメントを達成するため、本発明によれば、緩衝ばねはその内周を平坦に形成されている。同時に、内周を平坦に形成すると、緩衝ばねを接続部材に好適に当接させることができる。この場合、緩衝ばねは特に長方形のワイヤー横断面を有している。これにより、弾性率が高くて小体積の緩衝ばねが得られる。

有利には、前記連結手段が駆動体で回動可能に支持されている爪を有し、爪が、始動装置を内燃エンジンのクランク軸と連結させるため、クランク軸と相対回転不能に結合されているカム輪郭部と協働するのがよい。操作装置は、特に、始動ロープを介して手で回転せしめられるローププーリである。しかしながら、本発明の提案による始動装置の構成は、電動機を介して駆動される始動装置に対しても有利である。内燃エンジンは、特に、手で操縦される作業機の駆動原動機である。始動装置は、簡潔な構成を有し、よって軽量であることにより、手で操縦される作業機での使用に特に適している。

パワーソーの概略側面図である。 図１のパワーソーの概略断面図である。 図１のパワーソーの始動装置の分解斜視図である。 始動装置の斜視図である。 始動装置の連結装置の概略図である。 図３の始動装置の断面図である。 始動装置の接続部材の概略側面図である。 図６の始動装置の他の実施形態の一部分の断面図である。

図１には、手で操縦される作業機の例としてパワーソー１が図示されている。しかしながら、本発明による始動装置は研削切断機、刈払い機等の他の手で操縦される作業機にも使用することができる。パワーソー１はケーシング２を有し、ケーシング２には、パワーソー１を操縦するため、後部グリップ３とグリップパイプ４とが配置されている。ケーシング２の後部グリップ３とは反対側では、ガイドレール５が前方へ突出している。ガイドレール５ではソーチェーン６が周回駆動される。ケーシング２からは始動グリップ７が突出している。

図２が示すように、始動グリップ７は始動装置８を操作するために用いる。始動装置８は図１に図示していない連結装置を介してパワーソー１のファンホイール９と連結可能である。ファンホイール９は内燃エンジン１０のクランク軸１３と相対回転不能に結合されている。内燃エンジン１０はソーチェーン６を周回駆動させるために用いる。内燃エンジン１０はシリンダ１１を有し、シリンダ１１内にはピストン１２が往復動可能に支持されている。ピストン１２はクランク軸１３を回転軸線１４のまわりに回転駆動させる。クランク軸１４は、内燃エンジン１０のファンホイール９および始動装置８とは反対側で、遠心クラッチ１５を介してソーチェーン６用の駆動ピニオン１６と結合されている。内燃エンジン１０は有利には２サイクルエンジンであり、特に掃気用空気予備蓄積型２サイクルエンジンである。しかしながら内燃エンジン１０は４サイクルエンジン、特に混合気潤滑型４サイクルエンジンであってもよい。

図３には、始動装置８の詳細が図示されている。始動装置８は復帰ばね１７を有し、復帰ばね１７はケーシング２の壁に隣接するようにケーシング２に配置されている。復帰ばね１７はコイルばねとして形成されている。復帰ばね１７はその内端５２がローププーリ１８と結合されている。ローププーリ１８は溝１９を有し、溝１９には、図６に図示した始動ロープ４３が巻きつけられている。始動ロープ４３は一端がローププーリ１８と結合され、他端が始動グリップ１７と結合され、その結果ローププーリ１８は手で始動グリップ７を引張ることにより回転させることができる。

ローププーリ１８は、復帰ばね１７とは逆の側に、接続部材２１を配置するための受容室２０を有している。接続部材２１は、ローププーリ１８を支持するために用いる内側領域４６と、緩衝ばね２３が配置されている外側領域４９とを有している。この場合、緩衝ばね２３を始動ばねとして構成して、緩衝ばね２３に蓄積されたエネルギーでエンジンの始動を可能にするようにしてもよい。緩衝ばね２３は、フック状に内側へ湾曲している第１の端部２６によって外側領域４９の壁部分３８に掛止されている。内側領域４６と外側領域４９とはそれぞれほぼ筒状に形成されており、一列の補強突張り５１によって互いに結合されている。しかしながら、接続部材２１を中実部材から構成してもよい。内側領域４６には段部４８が設けられている。

段部４８では円板２２が相対回転不能に保持されている。円板２２は段部４８に押圧されており、その結果円板２２は摩擦で保持されている。円板２２は、該円板の外径ｄに対し非常に薄い一定の厚さを有している。

緩衝ばね２３は、一定の外径を持ったコイルばねとして形成されている。緩衝ばね２３のスプリングワイヤーは長方形の横断面を有している。緩衝ばね２３は始動装置８の駆動体２４側に第２の端部２７を有している。第２の端部２７も同様に内側へフック状に湾曲しており、図３には図示していない、駆動体２４の接続部材に掛止されている。駆動体２４は、緩衝ばね２３とは逆の側に、それぞれ１つの爪２５を回動可能に支持するための２つの受容部２８を有している。爪２５はファンホイール９との連結のために用いる。図３が示すように、ローププーリ１８は中央に開口部５３を有し、駆動体２４は中央に開口部５４を有している。両開口部５３，５４の径はほぼ等しい。

図４は始動装置８を組み立て状態で図示したものである。ローププーリ１８と駆動体２４とは、該ローププーリ１８および駆動体２４の開口部５３と５４を通って突出している支持軸３２上に配置されている。ローププーリ１８と駆動体２４とは回転軸線１４のまわりに回転可能に支持軸３２で支持されている。図４が示すように、爪２５のための受容部２８は、爪２５を円弧状に取り囲んでいる壁部分３１によって画成されている。各爪２５は操作ピン３５を有し、操作ピン３５において爪２５を外側へ回転させることができる。さらに図４が示すように、ローププーリ１８は、溝１９に隣接するように該溝１９の外面に補強突張り３０を有している。ケーシング２は始動装置８の領域に多数の冷却空気穴２９を有しており、該冷却空気穴２９を介して内燃エンジン１０のための冷却空気がファンホイール９からケーシング２の内部へ搬送される。

図５は連結装置の操作の説明図である。爪２５は弾性クランプ３３を介して支持軸３２で保持されている。弾性クランプ３３はカム輪郭部を有している。駆動体２４が支持軸３２に対し相対運動すると、ピン３５が弾性クランプ３３内で移動する。弾性クランプ３３の輪郭により、爪２５は外側へ回動する。その際爪２５は、受容部２８の領域にある回動軸線３６のまわりに回動する。ファンホイール９はカム輪郭部３４を有し、該カム輪郭部３４に爪２５が外側へ回動した状態で係合する。これにより駆動体２４とファンホイール９との相対回転不能な連結が達成され、よって駆動体２４と内燃エンジン１０のクランク軸１３との相対回転不能な連結が達成される。

図６は始動装置８の詳細構成図である。復帰ばね１７の外端はケーシング２に固定されている。内端５２は、ローププーリ１８のケーシング２側に一体成形されているピン３７に配置されている。ローププーリ１８の接続部材２１はその内側領域４６によって支持軸３２で支持されている。接続部材２１の外側領域４９の半径方向外側には緩衝ばね２３が配置されている。緩衝ばね２３の第１の端部２６が保持されている壁部分３８の領域では、外側領域４９の壁がわずかに内側へずれている。接続部材２１はその外側領域４９において外径ｃを有しており、この外径ｃは円板２２の外径ｄに対応している。接続部材２１は外側領域４９において円板２２に密に当接している。また接続部材２１は外側領域４９に段部４８を備え、円板２２の駆動体２４側に対しわずかな間隔ａだけ後退している。図６に破線で示したように、段部４８の外径は円板２２の内径よりも小さくてもよい。このようにすると、円板２２は位置固定して配置されるのではなく、半径方向に遊びを持って段部４８にゆるく配置される。この場合円板２２は、ローププーリ１８の接続部材２１と駆動体２４の接続部材４２とによってその位置を保持され、軸線方向および半径方向において位置固定される。円板２２と段部４８との間の遊びによって、押し付けの際に発生しうる駆動体２４の変形を回避することができる。

図６が示すように、駆動体２４は、内側領域４７と外側領域５０とを備えた接続部材４２を有している。内側領域４７は円板２２に当接している。しかし、内側領域４７が円板２２に対し軸線方向に間隔を持つようにしてもよい。駆動体２４の内側領域４７はローププーリ１８の接続部材２１の内側領域４６に対し間隔ａをもっている。接続部材４２は外側領域５０において円板２２に当接している。円板２２への当接は、内側領域４６と４７の間隔ａにより確保することができる。緩衝ばね２３の第２の端部２７を固定するため、外側領域５０は壁部分３９を有し、壁部分３９には前記第２の端部２７が掛止されている。壁部分３９も接続部材４２の外径部に対しわずかに後退している。

接続部材４２は外径ｂを有し、外径ｂは接続部材２２の外径ｄと接続部材２１の外径ｃとに対応している。これにより、緩衝ばね２３のために、一定の外径を持った筒状の載置面が得られる。前記端部２７と２６を掛止するため、接続部材２１と４２はその外周にそれぞれ１つの縦スリットを有している。これら２つの縦スリットは円板２２によって互いに仕切られており、その結果作動中の縦スリットの膠着が回避されている。接続部材２１と４２がその外側領域４９と５０においてそれぞれ平滑に形成された円板２２に当接していることにより、膠着の恐れなく、この領域でのしっかりした当接が得られている。

図６が示すように、ファンホイール９は周回するように延在する縁４１を有し、縁４１にはカム輪郭部３４が形成されている。縁４１はローププーリ１８の受容室２０内に突出しており、その結果爪２５（図６には図示せず）はカム輪郭部３４に係合することができる。図６が示すように、支持軸３２には保持ピン４０が配置されている。保持ピン４０はたとえば支持軸３２にねじ込まれていてよい。保持ピン４０は、弾性クランプ３３のための、周回するように延在する溝５５を有している。弾性クランプ３３により始動装置８は支持軸３２に固定されている。

図７には、接続部材２１と４２の外周の構成が図示されている。接続部材２１および接続部材４２にはそれぞれ一列の凹部４４または４５が設けられている。凹部４４，４５は回転軸線１４の方向に延在している溝として形成されている。回転軸線１４（クランク軸１３の回転軸線および支持軸３２の長手軸線に相当している）はローププーリ１８および駆動体２４のための回転軸線である。これらの凹部４４，４５は接続部材２１および接続部材４２の外周に均等に配分して設けられている。有利にはほぼ３個ないしほぼ４０個の凹部を設けるのがよく、特にほぼ１５個ないしほぼ３５個の凹部を設けるのがよい。本実施形態には２４個の凹部が設けられている。なお、互いに隣接しあっている凹部４４，４５の間の部分は個々の凹部４４，４５の幅にほぼ相当しているのが有利である。凹部４４，４５の深さは浅くてよく、たとえばほぼ０．２ｍｍないしほぼ２ｍｍ、特にほぼ０．５ｍｍである。凹部４４，４５の深さは緩衝ばね２３の厚さにほぼ相当しているのが有利である。凹部４４，４５には、作動中に始動装置８に集積する塵埃が蓄積することができ、その結果接続部材２１，４２に対する緩衝ばね２３の当接が汚染によって阻害されることがない。

円板２２が接続部材２１で固持されていることにより、作動中に接続部材４２は円板２２に対し移動する。本発明によれば、接続部材４２の材料は、円板２２の材料に対し、好適な摩擦ペアリングが生じるように整合されている。有利には、接続部材４２と円板２２がプラスチック、特にＰＯＭから成っているのがよい。ローププーリ１８も有利にはプラスチック、特にＰＯＭから成っている。しかし、円板２２がＰＡまたは金属から成っていてもよい。

円板２２は両接続部材２１と４２の間にゆるく配置されていてもよい。この場合には、作動中に両接続部材２１と４２の間に生じる隙間が、円板２２により、より幅狭の２つの隙間に分割される。これによっても、両部材の間の隙間への緩衝ばね２３の侵入は困難であり、或いは、阻止される。

図８には、円板２２の支持構造の実施形態が図示されている。接続部材２１の内側領域４６に形成された段部４８は、図６に図示した実施形態に比べてより短く形成されている。接続部材４２の内側領域４７には段部５８が配置されている。円板２２は両段部４８，５８上に載置されている。両段部４８と５８の間には、軸線方向に間隔ａがあり、その結果両段部４８と５８の間に隙間が形成されている。この隙間は円板２２によって橋絡されている。図８の図示では、段部５８は段部４８よりも短く形成されている。しかし、両段部を同じ長さにしてもよい。また、段部４８が段部５８よりも短いように形成してもよい。

段部４８，５８の外径は同じであり、或いは、円板２２の内径よりも小さい。これにより、半径方向において段部４８，５８と円板２２との間に間隔ｅが形成されている。これによって円板２２は半径方向に遊びを持って段部４８，５８で保持されている。

１ パワーソー
８ 始動装置
１０ 内燃エンジン
１３ クランク軸
１４ 回転軸線
１８ ローププーリ
２１，４２ 接続部材
２２ 円板
２３ 緩衝ばね
２４ 駆動体
２５ 爪
２６ 緩衝ばねの第１の端部
２７ 緩衝ばねの第２の端部
３２ 支持軸
３４ カム輪郭部
４３ 始動ロープ
４４，４５ 凹部

Claims (18)

1. 内燃エンジン（１０）を始動させるために回転せしめられる操作装置と、連結手段を介して内燃エンジン（１０）のクランク軸（１３）と連結可能な駆動体（２４）とを備え、駆動体（２４）と操作装置とが、回転軸線（１４）のまわりに回転可能に支持され、且つ第１の端部（２６）を操作装置と結合され第２の端部（２７）を駆動体（２４）と結合されている緩衝ばね（２３）を介して互いに結合されているとともに、該駆動体（２４）と操作装置とがそれぞれ接続部材（２１，４２）を有し、緩衝ばね（２３）が両接続部材（２１，４２）の外周に配置され、少なくとも１つの接続部材（２１，４２）がその外周に凹部（４４，４５）を有している、内燃エンジン（１０）の始動装置において、
   前記回転軸線（１４）の方向において両接続部材（２１，４２）の間に円板（２２）が配置されていることを特徴とする始動装置。
2. 凹部（４４，４５）が接続部材（２１，４２）の外周に均等に配分して配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の始動装置。
3. 両接続部材（２１，４２）が同一の外径（ｂ，ｃ）を有し、円板（２２）の外径（ｄ）が両接続部材（２１，４２）の外径（ｂ，ｃ）に対応し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。
4. 接続部材（２１，４２）がその半径方向外側領域（４９，５０）によって円板（２２）の反対側に当接してい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。
5. 円板（２２）が両接続部材（２１，４２）のうちの一方に相対回転不能に保持され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。
6. 円板（２２）が摩擦で保持されていることを特徴とする、請求項５に記載の始動装置。
7. 円板（２２）が両接続部材（２１，４２）のうちの一方に設けた少なくとも１つの段部（４８，５８）に配置されてい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。
8. 操作装置と駆動体（２４）とが接続部材（２１，４２）の領域において支持軸（３２）で支持されてい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。
9. 接続部材（２１，４２）が、緩衝ばね（２３）を配置した外側領域（４９，５０）と、支持軸（３２）で支持するための内側領域（４６，４７）とを有していることを特徴とする、請求項８に記載の始動装置。
10. 両接続部材（２１，４２）がその内側領域（４６，４７）において支持軸（３２）の軸線方向に互いに間隔（ａ）を有していることを特徴とする、請求項９に記載の始動装置。
11. 円板（２２）が少なくとも一方の接続部材（２１，４２）の内側領域（４６，４７）で保持されていることを特徴とする、請求項９または１０に記載の始動装置。
12. 緩衝ばね（２３）がほぼ一定の巻回径をもつコイルばねとして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。
13. 緩衝ばね（２３）が、内側へ湾曲している第１の端部（２６）によって操作装置で保持され、内側へ湾曲している第２の端部（２７）によって駆動体（２４）で保持され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。
14. 円板（２２）が緩衝ばね（２３）の１つの端部（２６）を前記回転軸線（１４）の方向において固定していることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか一つに記載の始動装置。
15. 緩衝ばね（２３）はその内周を平坦に形成され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。
16. 前記連結手段が駆動体（２４）で回動可能に支持されている爪（２５）を有し、爪（２５）が、始動装置（８）を内燃エンジン（１０）のクランク軸（１３）と連結させるため、クランク軸（１３）と相対回転不能に結合されているカム輪郭部（３４）と協働することを特徴とする、請求項１から１５までのいずれか一つに記載の始動装置。
17. 操作装置が、始動ロープ（４３）を介して手で回転せしめられるローププーリ（１８）であることを特徴とする、請求項１から１６までのいずれか一つに記載の始動装置。
18. 内燃エンジン（１０）が手で操縦される作業機の駆動原動機であることを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか一つに記載の始動装置。

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