JP2013011277A - 運動力学の改良による動力工具のスタータ - Google Patents

運動力学の改良による動力工具のスタータ Download PDF

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Abstract

【課題】燃焼モータ、特に動力工具の燃焼モータを始動するためのスタータを改善する。
【解決手段】スタータ100は、張力手段の回転体10を備え、張力手段の回転体10には、張力手段11を巻きつけることができ、可動的連結部を通じて燃焼モータの引込手段に接続されて回転運動を燃焼モータへ導き、張力手段の回転体10と燃焼モータの引込手段との間の可動的連結部は、少なくとも1つのダブルクランクギア12、13を含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、燃焼モータを始動させるためのスタータに関する。より詳しくは、動力工具のスタータが張力手段の回転体を回転可能に有し、回転体に張力手段を巻き付けることができ、回転体が可動的連結部を通じて燃焼モータの引込手段と接続され、これにより燃焼モータに回転運動を導く、スタータに関する。
特許文献1により、動力工具の燃焼モータを始動させるためのスタータが知られている。また、張力手段を巻きつけることができ、可動的連結部を介して燃焼モータの駆動板に接続され、これにより燃焼モータに回転運動を導く、回転可能な張力手段の回転体が示されている。
張力手段の端部にはグリップがある。グリップで張力手段に張力が加えられ、燃焼モータが始動する。
駆動板と接続された可動的連結部を通じて、回転運動が燃焼モータへ伝達される。駆動板は、少なくとも、燃焼モータのクランクシャフトと同じ回転運動を行う。燃焼モータの構造に起因して、クランクシャフトは、クランクシャフトの1回転で周期的に変化するトルクバンドを有する。燃焼モータの圧縮工程では高いトルクが必要とされる。高いトルクがクランクシャフトに伝達されなければ、クランクシャフトの回転運動が開始しない。他方、膨張行程では、クランクシャフトは、低いトルクしか必要としないか、または、トルクを全く必要としない。なぜなら、燃焼モータの燃焼室内のガスが膨張し、ガスのスプリング効果が生成され、これによりクランクシャフトが自ら回転するからである。始動すべき燃焼モータに生じるこの強い周期的なトルクバンドは、張力手段に力の増減を生じさせる。張力手段を引っ張らねばならないユーザは、断続的に脈動する負荷を知覚する。
この周期的なトルクバンドによって張力手段に生成される力のピークを弱めるために、張力手段の回転体と駆動板との間の可動的連結部に変形部材を設けることが提案されている。可動的連結部により、クランクシャフトの強弱に変化するトルクは平均化されて張力手段の回転体へ出力される。このようにして力のピークを下げることにより、スタータの操作快適性を増し、ひいては動力工具の操作快適性を増すことになる。
特許文献2により、燃焼モータを始動させるための別のスタータが知られている。張力手段の回転体と燃焼モータの引込手段との間の可動的連結部は、レバーアームと、レバーアームと連動するカップリング棒部材と、からなる。これにより、張力手段の回転体と燃焼モータの引込手段との間の可動的連結部が形成される。張力手段の回転体の回転角と燃焼モータの引込手段の回転角との間に、角度差が形成される。しかしながら、スタータを燃焼モータの引込手段に連結するためにさらなる連結部材が必要になるという不都合が生じる。燃焼モータが始動し始めると、燃焼モータはスタータから分離される必要がある。このため、燃焼モータの引込手段は、燃焼モータがまだ始動していない状態でスタータが起動されるときに連結部材と係合するラチェット部材を必要とする。
なお、張力手段の回転体がほぼ1回転した後にのみ、ラチェット部材が連結部材と係合できる場合もある。このことは、スタータの操作性の欠点になる。なぜなら、燃焼モータの引込手段の連結部材とラチェット部材との係合を有効にするためには、まず、かなりの長さの張力手段を張力手段の回転体から巻出さなければならないからである。
その中の1つの形態においては、その最大要求回転角の問題を解決するために、2つの連結ソケットを張力手段の回転体に180度で互いに対向する位置で設ける。しかし、現実には、この設計が十分に機能しないという欠点がある。また、そこで用いられているポールホイール(pole wheel:遠心クラッチ)は、広く用いられている通常のスタンダードなものとは異なる連結部材を有する。通常のポールホイールは、ラチェット機構を用いる。これは、使用されるスタータのタイプに応じて、2つの異なる種類のポールホイールを提供する必要があることを意味する。さらなる欠点として、駆動部に偏心して設けられる遠心部材がポールホイールと係合する必要がある。ポールホイールの1回転において、遠心部材の係合について非対称の運動をもたらす。
ドイツ特許出願公開第10 2008 021196号の明細書 ドイツ特許出願公開第10 2008 021197号の明細書
本発明の目的は、張力手段の回転体と燃焼モータとの間の変動するトルクを平均化して出力することにより、上記従来技術の欠点を克服する燃焼モータのスタータを提供することである。より詳しくは、張力手段の回転体が1回転しないうちに、かなり小さい回転において、張力手段の回転体と燃焼モータの引込手段との可動的な連結を可能にする、
スタータを提供する。
この目的は、本発明の請求項1の導入部および特徴に記載された、動力工具のためのスタータによって達成される。本発明のさらなる利点は、従属項に記載される。
本発明は、張力手段の回転体と燃焼モータの引込手段との間の可動的連結部が、少なくとも1つのダブルクランクギアを含むという技術的教示を含む。
ダブルクランクギアは、4継手連結ギア(four-joint coupling gear)のグループに属する。4継手連結ギアは4つの継手部材を有し、4つの継手部材は連結部材により互いに接続される。より詳しくは、2つの連結部材は、ハウジングに固定される静止連結点として設けられる。継手部材は、ハウジングに固定される静止連結点の間を分配できる。その結果、ダブルクランクギアは、駆動部材、出力部材、および連結部材を有する。連結部材は、駆動部材の自由端と出力部材の自由端との間に接続される。駆動部材は、第1の停止連結点で回転可能に支持される。出力部材は、第2の静止連結点で回転可能に支持される。駆動部材が第1の停止連結点の周囲で回転する場合、出力部材は、第2の静止連結点の周囲で回転する。その結果、駆動部材および出力部材が1回転する間で、駆動部材の回転角度と出力部材の回転角度との間に角度差を生じる。
張力手段の回転体と燃焼モータの引込手段との間の可動的連結部が、少なくとも2つのダブルクランクギアを含む場合、特別な効果が得られる。つまり、張力手段の回転体と燃焼モータの引込手段との係合を得るために、張力手段の回転体を完全に1回転させる必要がない、という利点をもたらす。張力手段の回転体と燃焼モータの引込手段との間に第2のダブルクランクギアが配置された場合、張力手段の回転体が最大180度回転すれば、張力手段の回転体と燃焼モータの引込手段との間を可動的に連結できる。例えば、張力手段の回転体が直径70mmである場合、張力手段の回転体と燃焼モータの引込手段とが係合して可動的に連結するまでに、張力手段を最大100mm引っ張ればよい。
好適な一形態によれば、張力手段の回転体は平側面を有する。少なくとも1つのダブルクランクギアは、張力手段の回転体の平側面に設けられる。張力手段の回転体は、円盤形状に形成してよい。ダブルクランクギアは、張力手段の回転体の平側面に配置できるサイズに形成してよい。本発明において2つのダブルクランクギアを想定する場合、双方のダブルクランクギアは、張力手段の回転体に配置してよい。
より詳しくは、2つのダブルクランクギアは、張力手段の回転体の平側面に互いに180度オフセットさせて配置してよい。2つ以上のダブルクランクギアを配置する場合、張力手段の回転体の円周に沿って均等に分布することが想定される。2つ以上のダブルクランクギアを張力手段の回転体と燃焼モータの引込手段との間に配置する場合、これらのダブルクランクギアの間で互いに対応する構成部材は、より詳しくは駆動部材、出力部材および連結部材のすべては、2つまたは3つ以上で存在する。例えば、ダブルクランクギアを180度オフセットに配置する場合、可動的連結部による張力手段の回転体と燃焼モータの引込手段との係合は、遅くとも張力手段の回転体が180度回転した後に生じる。ダブルクランクギアを3つ配置する場合、張力手段の回転体に要求される回転は、およそ120度まで減らすことができる。ダブルクランクギアの数をさらに増加させるほど、張力手段の回転体に要求される回転量はさらに小さくなる。
好適な一形態では、固定された回転軸を備えるローラ保持部材が提供される。より詳しくは、動力工具の構造に固定された回転軸を備えるローラ保持部材が提供される。ローラ保持部材により、張力手段の回転体は、回転軸の周りで回転可能に保持されてよい。ローラ保持部材は、少なくとも1つのダブルクランクギアについての第1の停止連結点を形成する。第1の静止連結点は、張力手段の回転体の回転軸に存在する、ローラ保持部材は、例えば、円筒形状を有してよい。ローラ保持部材は、張力手段の回転体の側面に回転可能に支持される。張力手段の回転体は中心孔を有し、その中心孔にローラ保持部材が配置される。ローラ保持手段は、張力手段の回転体に配置された複数のダブルクランクギアのための第1の静止連結点を形成してよい。複数のダブルクランクギアの各々は、第1の静止連結点に設けられる。
ダブルクランクギアは、張力手段の回転体上に配置される。張力手段の回転体には、少なくとも1つのダブルクランクギアの駆動部材が設けられる。張力手段の回転体上において回転軸から離れた部位には、少なくとも1つの連結部材が配置される。ダブルクランクギアの連結部材の一端は、連結部材に連結される。さらに、張力手段の回転体を回転可能に保持するローラ保持部材は、少なくとも1つのダブルクランクギアについての第2の静止連結点を有してよい。第2の静止連結点は、張力手段の回転体において回転軸から離れた部位に設けられる。第2の静止連結点は、燃焼モータのクランクシャフトと同心状に配置される。
さらに、ダブルクランクギアに、出力部材を設けてよい。出力部材は、第2の静止連結点と自由な連結部材との間に延在する。連結部材により、出力部材は継手部材と連結される。張力手段の回転体が回転する場合、張力手段の回転体上の連結部材から第2の静止連結点までの距離は、変化する。その結果、連結部材の長手方向と出力部材の長手方向とが成す角度が変化する。したがって、張力手段の回転体の回転運動により、自由な連結部材から回転軸までの距離が変化する。このように、張力手段の回転体の回転運動は、燃焼モータの引込手段へ伝達する。連結部材についての回転軸周りの回転角と、燃焼モータの張力手段の回転体についての回転軸周りの回転角との間に、角度差が生じる。したがって、選択される継手部材の長さが短いほど、角度差がより大きくなる。
さらなる利点として、自由な連結部材に、引込手段を設けてよい。2つのダブルクランクギアを想定する場合、自由な連結部材に設ける引込手段は、ロック機能を有するフックを2つ有してよい。ダブルクランクギアの継手部材は、それぞれのフックと係合する。このように、張力手段の回転体と燃焼モータの引込手段との間に必要とされる可動的な連結の運動力学が生成される。トランスミッションの張力手段の周期的なトルクが減衰する。張力手段の回転体と燃焼モータの引込手段との間で可動的に連結するまで、張力手段の回転体は、回転軸の周りを最大180度で回転する必要がある。
より詳しくは、第1のダブルクランクギアの自由な連結部材は、第2のダブルクランクギアの自由な連結部材に対して約180度で対向させて配置されてよい。
さらなる利点として、燃焼モータの引込手段は回転軸を有してよい。第2の静止連結点は、燃焼モータの引込手段の回転軸に位置する。
本発明の目的は、スタータを有する動力工具によっても達成できる。スタータは、張力手段の回転体を回転可能に有する。回転体には、張力手段を巻きつけることができる。回転体は、可動的連結部を介して燃焼モータの引込手段に接続され、回転運動を燃焼モータへ導く。この本発明では、張力手段の回転体と燃焼モータの引込手段との間の可動的連結部は、少なくとも1つのダブルクランクギアを含む。スタータについての上述した形態および利点は、動力工具にも同様に適用され得る。
本発明の特徴を有する動力工具のスタータの一実施形態の斜視図を示す。 本発明に係るスタータのダブルクランクギアの概略図を示す。 クランクの回転角度に対する、張力手段の回転体の回転で正規化した出力部材の回転角度を示す。
以下、図面を参照しながらの本発明の好適な実施形態についての説明とともに、本発明を改善する手段について詳しく説明する。
図1は、燃焼モータを始動するスタータ100の斜視図を示す。スタータ100は、例えば、チェーンソー、刈払機、芝刈り機、カッティンググラインダなどの動力工具に用いられる。スタータ100は、張力手段の回転体10を回転可能に有する。回転体10には、張力手段11を巻きつけることができる。たとえば引き出しケーブルとしての張力手段11の一端には、グリップ25が設けられる。作業者がグリップ25を保持して張力手段11に張力をかけると、張力手段の回転体10は回転する。張力手段の回転体10の回転運動は、可動的連結部を通じて、図示しない燃焼モータの引込手段へ伝達される。該引込手段は、燃焼モータに接続され、燃焼モータへ回転運動を導く。燃焼モータの引込手段は、燃焼モータのクランクシャフトに接続される。張力手段の回転体10と燃焼モータの引込手段との間の可動的な連結は、燃焼モータを始動する工程においてのみ適切に連結される。
張力手段の回転体10と燃焼モータの引込手段との間の可動的連結部は、2つのダブルクランクギア12,13により形成される。張力手段の回転体10は、平側面14を有する。ダブルクランクギア12,13は、張力手段の回転体10の平側面14に配置される。ダブルクランクギア12,13は、張力手段の回転体10の平側面に、互いに180度でオフセットされる位置に配置される。
張力手段の回転体10は、ローラ保持部材15の回転軸16で回転可能に保持される。回転軸16は、ローラ保持部材15の中心軸と一致する。ローラ保持部材15は、動力工具の構造体と一体的に形成される。張力手段の回転体10は、固定された回転軸16の周りで回転できる。ローラ保持部材15は、固定された回転軸16により、ダブルクランクギア12,13の両方に適合する第1の静止連結点17を形成する。張力手段の回転体10が回転軸16の周りで回転可能であるので、張力手段の回転体10は、第1のダブルクランクギア12および第2のダブルクランクギア13の双方に共通する駆動部材18を形成する。ダブルクランクギア12,13に共通する駆動部材18は、仮想の駆動部材18として破線で示されている。一方向に延びる1つの軸として延在する。ダブルクランクギア12,13の駆動部材18は、回転軸16から反対方向へ延びる。
張力手段の回転体10の外側の平側面14には、回転軸16から離れた位置に、2つの連結部材19が配置される。2つの連結部材19は、回転軸16に関して互いに180度で対向する位置にある。したがって、張力手段の回転体10が回転すると、連結部材19は、回転軸16の周りで回転する。連結部材19は、ペグ形状またはボルト形状に形成される。張力手段の回転体10の平側面14に固定して配置される。
ダブルクランクギア12,13の各々は、継手部材20を有する。継手部材20の一端は、連結部材19に回転可能に保持される。または、連結部材19に連結される。
ローラ保持部材15は、さらに、第2の静止連結点21を有する。第2の静止連結点21は、ダブルクランクギア12,13に共通する静止連結点として機能する。第2の静止連結点21は、ローラ保持部材15の回転軸16から離れて設けられる。
第2の静止連結点21には、第1のダブルクランクギア12用の出力部材22と、第2のダブルクランクギア13用の出力部材22とが、回転可能に配置される。第2の静止連結点21は、ボルトまたはペグの形状に形成され、ローラ保持部材15の表面から突出してよい。したがって、双方の出力部材は、第2の静止連結点21の一端に回転可能に配置される。ダブルクランクギア12の機能を保証すべく、第2の静止連結点21は、燃焼モータのクランクシャフトと一致する。
出力部材22の自由な他端は、連結部材23に回転可能に接続される。出力部材22は、継手部材20に連結される。
張力手段の回転体10が回転すると、回転軸16の周りでの回転が発生し、ダブルクランクギア12,13に共通する第1の静止連結点17が形成される。第2の静止連結点21は、第1の静止連結点17から離れた位置に、ローラ保持部材15に固定された状態で、設けられる。第1の静止連結点17の回りでの、張力手段の回転体10に設けられた連結部材19の回転により、継手部材20の長手方向と出力部材22の長手方向とがなす角度が変化する。これにより、回転軸16の回りでの張力手段の回転体10の回転角度に応じて、連結部材23と回転軸16との距離が増減する。その結果、張力手段の回転体10から燃焼モータの引込手段へ、角度毎に変化するトルクが伝達される。
連結部材23は、駆動する突起部として形成される。また、詳しく示さないが、連結部材23が各々独自にキャッチされ得る引込手段のラチェット機構として形成されてもよい。連結部材23が回転軸16の周りで回転する。燃焼モータの引込手段のラチェットが係合するために、最大約180度の回転を必要とする。連結部材23により、燃焼モータの引込手段への最終的な連結が可動的に可能になる。継手部材20は、対応するダブルクランクギア12,13の出力部材22と連結される。連結部材23がポールホイールのラチェット機構によりすべるだけの構造である場合、最も好ましくない状況では、180度以上の回転が必要になることがある。ダブルクランクギア12,13の中の1つのみを用いる場合、より大きな回転が必要になるという欠点が生ずる。
このように、単純な構造に基づいて、連続するトルクが、張力手段の回転体10から、燃焼モータのクランクシャフトに接続された引込手段の回転を通じて、スムースに出力される。回転角に依存したトルクが、燃焼モータに伝達される。燃焼モータのピストンが圧縮工程にある場合、回転軸16から連結部材23までの距離は、特に小さくてよい。高いトルクが燃焼モータの引込手段へ伝達できる。燃焼モータのピストンが膨張行程にある場合、回転軸から連結部材23までの距離は、対応する角度範囲を通じて、それに応じて大きくてよい。
図2は、ダブルクランクギア12,13の概略図を示す。ダブルクランクギア12,13の構成部材は、概略的に示されている。ローラ保持部材15は、分離して離間されている2つの固定軸受の形状で表されている。これらの固定軸受は、動力工具に固定される。図の右側は、ローラ保持部材15の回転軸16を示す。回転軸16は、ダブルクランクギア12,13に共有する第1の静止連結点17になる。図の左側の固定軸受は、ローラ保持部材15の第2の静止連結点21を示す。第2の静止連結点21には、出力部材22、22’の回転軸24が形成される。
第1の位置におけるダブルクランクギア12,13の駆動部材18’、継手部材20’、および出力部材22’は、破線で示される。出力部材22’が回転角ψで回転した後、駆動部材18’は、太線で示されている駆動部材18の位置になる。継手部材20’は、太線で示されている継手部材20の位置へ移動する。出力部材22’は、太線で示されている位置(22)ヘ移動する。出力部材22’は、回転角φで回転する。
連結部材23は、第2の静止連結点の回りで回転運動する。たとえば、連結部材23が仮想経路曲線上の位置(D1)にある場合での回転軸16との距離D1は、ダブルクランクギア12,13の構成部材が破線で図示された位置にある場合での距離D2よりかなり小さくなる。
その結果、本発明による2つのダブルクランクギア12,13の配置により、張力手段の回転体10と動力工具の燃焼モータの引込手段との間に、単純な可動連結が形成できる。連結部材23、23’と回転軸16との間の距離を、回転角度Ψに応じて大きく変動させることができる。したがって、張力手段の回転体10の1回転において、伝達可能なトルクは、シリンダにおけるピストンの圧縮動作における回転角に応じて調整できる。張力手段11を引き伸ばす動作の全体にわたって、調和のとれた均等な力での操作を実現できる。
図3は、クランクが360度で角度が変動する間での、駆動部材の回転角Ψに対する出力部材の回転角φの変化曲線を示す図である。
下死点の直前の約145度において、回転角比Ψ/φは、継手部材20の長さLに依存して、するどく変化する。選択された継手部材20が短くなるほど、回転角比Ψ/φが大きくなる。
本発明は、上述した好適な実施形態に限定されない。むしろ、基本的な設計が異なるものにおいても、上述の解決策を用いる多数の変形が考えられる。請求項、明細書、または図面に記載されたすべての特徴および/または利点は、その構造的な詳細あるいは空間的な配置を含んで、個別に又はあらゆる組み合わせにおいて、本発明にとって重要である。
100 スタータ
10 張力手段の回転体
11 張力手段
12 ダブルクランクギア
13 ダブルクランクギア
14 平側面
15 ローラ保持部材
16 回転軸
17 第1の静止連結点
18、18’ 駆動部材
19 連結部材
20、20’ 継手部材
21 第2の静止連結点
22、22’ 出力部材
23、23’ 連結部材
24 回転軸
25 グリップ
L 継手部材の長さ
Ψ 第1の静止連結点回りでの駆動部材の回転角
φ 第2の静止連結点回りでの出力部材の回転角
D1 第1の短い距離
D2 第2の長い距離

Claims (13)

  1. 燃焼モータ、特に動力工具の燃焼モータを始動するためのスタータ(100)であって、
    張力手段の回転体(10)を備え、
    張力手段の回転体(10)には、張力手段(11)を巻きつけることができ、可動的連結部を通じて前記燃焼モータの引込手段に接続されて回転運動を前記燃焼モータへ導き、
    前記張力手段の回転体(10)と前記燃焼モータの引込手段との間の前記可動的連結部は、少なくとも1つのダブルクランクギア(12、13)を含む、
    スタータ(100)。
  2. 前記可動的連結部は、前記張力手段の回転体(10)と前記燃焼モータの引込手段との間に設けられた、少なくとも2つの前記ダブルクランクギア(12、13)を含む、
    請求項1に記載のスタータ。
  3. 前記張力手段の回転体(10)は平側面(14)を有し、
    前記少なくとも1つのダブルクランクギア(12、13)は、前記張力手段の回転体(10)の前記平側面(14)に配置される、
    請求項1または2に記載のスタータ。
  4. 2つの前記ダブルクランクギア(12、13)は、互いに180度でオフセットされる位置で、前記張力手段の回転体(10)の前記平側面(14)に配置され、
    複数の前記ダブルクランクギア(12、13)を複数配置する場合、前記張力手段の回転体(10)の円周上に均等に分布して配置される、
    請求項1から3のいずれか一項に記載のスタータ。
  5. 回転軸(16)を有するローラ保持部材(15)を有し、
    前記張力手段の回転体(10)は、前記ローラ保持部材により、前記回転軸(16)の回りで回転可能に保持され、
    前記ローラ保持部材(15)は、少なくとも1つの前記ダブルクランクギア(12、13)用の第1の静止連結点(17)として、前記回転軸(16)に存在する第1の静止連結点(17)を形成する、
    請求項1から4のいずれか一項に記載のスタータ。
  6. 前記張力手段の回転体(10)は、少なくとも1つの前記ダブルクランクギア(12、13)の駆動部材(18)を形成し、
    前記張力手段の回転体(10)は、前記回転軸(16)から離れた部位に、少なくとも1つの連結部材(19)が配置され、
    前記ダブルクランクギア(12、13)の継手部材(20)の一端が、前記連結部材(19)に関節態様で接続される、
    請求項5に記載のスタータ。
  7. 前記ローラ保持部材(15)は、前記少なくとも1つのダブルクランクギア(12、13)用の第2の静止連結点(21)を有し、
    前記第2の静止連結点(21)は、前記張力手段の回転体(10)の前記回転軸(16)から離れている、
    請求項5または6に記載のスタータ。
  8. 前記第2の静止連結点(21)と自由な連結部材(23)端との間に延在する、少なくとも1つの出力部材(22)を有し、
    前記出力部材は、前記継手部材(20)に連結される、
    請求項7に記載のスタータ。
  9. 前記引込手段は、前記自由な連結部材(23)に接続できる、
    請求項8に記載のスタータ。
  10. 第1の前記ダブルクランクギア(12)の前記自由な連結部材(23)は、第2の前記ダブルクランクギア(13)の前記自由な連結部材(23)に対して約180度の反対側に配置される、
    請求項8または9に記載のスタータ。
  11. 前記引込手段は回転軸(24)を有し、
    第2の静止連結点(21)が、前記引込手段の前記回転軸(24)に存在する、
    請求項1から10のいずれか一項に記載のスタータ。
  12. 燃焼モータを始動するためのスタータ(100)を備える動力工具であって、
    前記スタータ(100)は、張力手段の回転体(10)を回転可能に有し、
    張力手段の回転体(10)は、張力手段(11)を巻きつけることができ、可動的連結部を通じて前記燃焼モータの引込手段と接続されて前記燃焼モータへ回転運動を導き、
    前記張力手段の回転体(10)と前記引込手段との間の前記可動的連結部は、少なくとも1つのダブルクランクギア(12、13)を含む、
    スタータ(100)。
  13. 請求項2から11のいずれか一項に記載のスタータ(100)を有する動力工具。
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