JPH0127262B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関用の始動装置に関し、特に
エアモータを用いた内燃機関用始動装置に関す
る。

従来より例えばガソリス機関用の電気的な始動
装置として、押込形、ねじ形、電機子誘導形、遠
心形などが知られており、そのうち、押込形の始
動装置が広く用いられている。これは押しボタン
を押すと電磁スイツチがまずピニオンをリングギ
ヤの方へ移動させ、その後始動電流がアマチユア
に流れて起動トルクを機関に伝えるようにしてい
る。機関始動後は、押ボタンを放すとピニオンは
バネ力によつて引戻される。この例のように、ピ
ニオンとリングギヤとの噛合には大きな衝撃力が
生じ、そこには衝撃破損がしばしば発生するた
め、予めピニオンをリングギヤの方へ移動させて
後、起動トルクを機関に伝えるような方策を構じ
ている。又、この種の始動装置には、オーバラン
ニングクラツチを装着し、起動時には起動トルク
を伝えるが、機関始動後はピニオンがリングギヤ
によつて著しく増速されることによる始動装置の
破損を防ぐため、ピニオンを空転させるような方
策を構じているものもある。更には電気的始動装
置の中に保護回路を設けて、機関に付設するセン
サーにより機関の始動を検知して、ピニオンを離
脱させるとともに、機関運転中に誤つてスタート
ボタンをONにしても、ピニオンが再び飛び込ま
ないようにした安全方策を構じているものもあ
る。

以上の説明より明らかなように、始動装置には
各種の制御を用いた電気駆動形が多く用いられて
いるが、この電気始動装置では、バツテリ、充電
圧調整器などの付帯設備が必要であり、殊に、非
常用作業機直結の大型内燃機関では、補機用の小
型内燃機関を付設し、これでもつて大型内燃機関
を始動させるものであるが、これを電気始動装置
で始動させようとしても、その電気始動装置が非
常時には通電せず、不便であつた。

そのため、エアモータを用いた内燃機関用始動
装置が普及し始めている。ところが、この始動装
置では圧縮エアを作動流体としているため、電気
始動装置のような各種の制御が簡単にはできず、
いきおい制御については、電気的制御を付設せざ
るを得ないのが現状である。

そこで本発明は、エアモータを用いた内燃機関
の始動装置で、そこに用いられる圧縮エア自体で
その始動装置の制御を行い、殊に、機関始動後も
始動装置が再噛合いしないような制御を行い、信
頼性の高い内燃機関用始動装置を提供しようとす
るものである。

以下、本発明の構成を添付図面に示す実施例に
もとづき詳細に説明する。第１図は全体の概略図
第２図はエア制御バルブを省略したエアモータの
断面図、第３図はエア制御バルブの拡大断面図を
示し、本実施例のエアモータ使用の内燃機関用始
動装置は、小形ガスタービン始動に好適であるの
で、図示のピニオンとリングギヤとの噛合い機構
をガスタービンの適当回転軸にスプラインを嵌入
する機構に置換すればよい。

〔構成の概略〕

第１図において、１は図示しないコンプレツサ
により圧縮されたエアを貯蔵するエアタンク、２
は仕切弁、３は圧縮エア中の異物を除去するフイ
ルタ、４はエアモータに潤滑油を供給する潤滑油
混入用のオイラー、５はエア制御バルブ、６はエ
アモータ本体、７はサイレンサ、８はピニオン、
９は該ピニオンと噛合う内燃機関のリングギヤ、
１０はスタートバルブで、供給・排出のコントロ
ールチユーブ１０′，１０′で前記エアモータ本体
６と連通している。

この装置の作動の概略は、スタートバルブ１０
を手動で押すことにより、エア制御バルブ５を作
動し、エアモータを始動させピニオン８を飛び出
させて、すなわち前進させてリングギヤ９と噛合
わせ、内燃機関を始動させる。

〔エアバルブ及びエアモータの構成〕

さて、本実施例では、エアバルブ５及びエアモ
ータについては以下のような構成を採用してい
る。

第２図において、エアモータはベーン形モータ
で、シリンダ１１内に該シリンダ１１に対し偏心
したロータ１２を収容し、該ロータ１２はその両
側に突設したロータ軸１３，１４によつて両サイ
ドハウジング１５，１６にボールベアリング１７
及びローラベアリング１８を介して回転自在に支
承されている。該ロータ１２には複数個のブレー
ド１９がロータ１２の中心に対し放射状に摺動自
在に設けられ、これらブレード１９の外端は常に
シリンダ１１に内装されている。該シリンダ１１
には入口側にエアの流入通路溝２０と出口側に流
出通路溝２１をそれぞれ複数個設けており、入口
側は、第１図で説明したオイラー４側に、出口側
はサイレンサ７に連通している。それらの機構は
公知になつている（特開昭57−91375号公報）。

次に、エアモータに連結した減速機構について
述べれば、前記ロータ軸１４の延出端部にピニオ
ン２３を刻設し、該ピニオン２３を内歯歯車２２
と噛合せ、ロータ１２の回転を内歯歯車２２で減
速し後述の駆動軸３０を回転する。該内歯歯車２
２にはそれより小径となつた筒体２４を一体延設
して伝動軸とし、これら内歯歯車２２と筒体２４
はボールベアリング２５及びローラベアリング２
６によつて支承されている。該ボールベアリング
２５は前記サイドハウジング１６に支承され、該
ローラベアリング２６は中間シリンダ２８に支承
され、該中間シリンダ２８の基部はケーシング２
７に嵌合されている。前記筒体２４の内周にはネ
ジスプライン２９を刻設し、該ネジスプライン２
９は駆動軸３０に刻設したネジスプラインと噛合
つている。このネジスプライン２９は被駆動側の
回転を停止しようとすれば軸が前進するような機
能をする。該駆動軸３０のネジスプライン２９側
の端部にはストツパ３１を固着し、他方の端部に
は第１図で説明したピニオン８が固着されてい
る。該ピニオン８とネジスプライン２９との中間
にはスラストも受けるローラベアリング３２を設
け、該ローラベアリング３２とストツパ３１で駆
動軸３０を支承している。又、前記中間シリンダ
２８とケーシング２７とで形成されたリング状空
間では、ピストン３３が摺動可能に設けられ、該
ピストン３３の延長部３４内に前記ローラベアリ
ング３２が内蔵されているので、ピストン３３の
摺動によつてローラベアリング３２とともに駆動
軸３０も前進する。

該ピストン３３のヘツド側には作動室３５がス
カート側には連通ポート３６がそれぞれ設けら
れ、該ピストン３３はスプリング３８で常に作動
室３５へ押圧付勢されている。

〔エア制御バルブの構成〕

次に、エア制御バルブ５について述べれば、第
３図において、エアモータ本体６のシリンダ１１
における入口側に、メインバルブ本体３９を載置
固定し、該バルブ本体３９にエア制御バルブ５が
添設している。

メインバルブ本体３９は大略、エアモータのメ
インバルブである弁４０、弁バネ４１及び弁棒４
２からなり、弁棒４２は該バルブ本体３９の中間
フレーム４３で上下に案内されて摺動する。弁棒
４２の上端にピストン４４が固定され、該ピスト
ン４４の背部と前記中間フレーム４３とで作動室
４５を形成している。３９′はオイラー４側に連
通する開口部を示す。

エア制御バルブ５は大略、第２の切換弁である
上部スプール弁４７、第１の切換弁である下部円
錐弁４８、バレル４９及び弁座５０からなり、上
部スプール弁４７の中央孔５１に下部円錐弁４８
の突棒５２が嵌入し、近接離反可能に結合されお
り、両者ともバレル４９内を上下に摺動する。上
部スプール弁４７及び下部円錐弁４８はともに、
圧縮付勢の弁バネ５３，５４を有し上方に押圧付
勢されている。

エア制御バルブ５のポートについて述べれば、
第１のポート５５は第１図で説明したコントロー
ルチユーブ１０′に連通しているが、該コントロ
ールチユーブ１０′はスタートバルブ１０を介し
てエアタンク１側に連通している。該第１のポー
ト５５は下部円錐弁４８が内蔵された円錐弁室５
６における上部スプール弁４７と下部円錐弁４８
との連結部に臨設している。第２のポート５７は
第２図で説明した作動室３５と連通するととも
に、円錐弁室５６に臨設している。第３のポート
５８は細孔でもつて絞られ第２のポート５７と連
通するとともに、シリンダ１１の入口側に臨設し
ている。第４のポート５９は前記作動室４５に連
通するとともに、バレル４９の外周切欠６０に臨
設している。該外周切欠６０は突棒５２の中心孔
６１に連通するとともに、バレル４９の小ランド
６２と上部スプール弁４７のＯリング６３とから
なる開閉弁を介して円錐弁室５６に連通してい
る。第５のポート６４は第２図で説明した連通ポ
ート３６と連通するとともに、上部スプール弁室
６５に臨設している。

〔ピニオンとリングギヤとの噛合始め作動〕

本実施例の構成は、以上のようになつているの
で、次のような作動を行う。

先ず始めに、スタートバルブ１０を開くと、第
１のポート５５にエアタンク１より圧縮エアが導
入され、弁バネ５４によつて持上げられた下部円
錐弁４８と弁座５０との間から圧縮エアは第２の
ポート５７と第３のポート５８とに分流されて流
出する。第２のポート５７より流出した圧縮エア
は、第２図で示す作動室３５へ導入され、ピスト
ン３３をピエオン８の飛び出し方向に摺動させ
る。一方、第３のポート５８で絞られて流出した
圧縮エアは、シリンダ１１内に導入され、ロータ
１２を低速で回転させる。その結果、符号２３→
２２→２４により、ネジスプライン２９を介して
駆動軸３０は回転するとともに、ピストン３３の
摺動によつてローラベアリング３２を介して駆動
軸３０は飛び出し方向、すなわち前進方向に引き
出されようとする。しかしながら、前記ネジスプ
ライン２９は回転している駆動軸３０を止めれば
前進するようにネジ切りされているので、ピスト
ン３３で駆動軸３０を前進させようとすれば、か
えつて駆動軸３０は逆転されようとし、ピニオン
８の回転は更に緩慢な状態となり、そこでリング
ギヤ９との係合が若干行われる。そして、一旦、
ピニオン８とリングギヤ９とが係合し始めると、
今度は、リングギヤ９による駆動軸３０に対する
回転阻止力がネジスプライン２９に作用し、ピス
トン３３の前進速度より速くなつて、駆動軸３０
はすみやかに前進し、すなわちピストンと嵌まり
ピニオン８とリングギヤ９との噛合は完全とな
る。この位置は、駆動軸３０のストツパ３１が筒
体２４の段部６６に当接する位置で、これにより
駆動軸３０の前進は停止する。しかも同位置はピ
ストン３３が移動して作動室３５と連通ポート３
６とが連通し、連通ポート３６より圧縮エアが上
部スプール弁室６５に導入する位置でもある。

〔メインバルブの開く作動〕

前記のようにピストン３３の移動により作動室
３５と連通ポート３６とが連通し、圧縮エアは第
５のポート６４より上部スプール弁室６５に導入
され、上部スプール弁４７を下方に押し下げ、下
部円錐弁４８を弁座５０に着座させるとともに、
今迄閉じられていたバレル４９の小ランド６２と
上部スプール弁４７のＯリング６３とは開かれ、
円錐弁室５６と外周切欠６０とは連通する。した
がつて圧縮エアは第４のポート５９より作動室４
５に導入され、ピストン４４を押し上げ、メイン
バルブの弁４０を開く。その結果、エアタンク１
からの圧縮エアはシリンダ１１へ大量に導入さ
れ、ロータ１２を高速回転する。この際、下部円
錐弁４８が弁座５０に着座しているので、第３の
ポート５８より圧縮エアは今迄とは逆に導入さ
れ、第２のポート５７を経由して作動室３５へ導
入され、ピストン３３を押し続ける。

〔メインバルブの閉じる作動〕

ロータ１２の高速回転で内燃機関は始動する
が、内燃機関の始動によりリングギヤ９の回転が
ピニオン８の回転より速くなり、駆動軸３０をよ
り速く回転させようとする力が働くので、スプラ
イン２９によつて後退しようとし、更にスプリン
グ３８の弾力も加わり、駆動軸３０は後退し、ピ
ニオン８とリングギヤ９とはその噛合が外れる。
駆動軸３０の後退によつてピストン３３も作動室
３５の圧縮エアに抗して後退し、連通ポート３６
を閉じる。そのため、上部スプール弁室６５に導
入された圧縮エアは、ピストン３３の外周に穿設
されたラビリンスを介して徐々に排出されて減圧
される。その結果、上部スプール弁４７が円錐弁
室６５の圧力により押し上げられるとともに、小
ランド６２とＯリング６３とは再び閉じられ、外
周切欠６０と円錐弁室５６とは不通となる。した
がつて、作動室４５は圧縮エアがたたれ、一方、
上部スプール弁４７が後退しているので、作動室
４５のエアは、中心孔６１、ポート６７を通つて
大気に放出され、他方、弁バネ４１により弁４０
は閉じられ、ロータ１２の回転は停止する。

この際、第１のポート５５には圧縮エアは、供
給され続けているので、円錐弁室５６の上方ツバ
部は加圧されており、弁バネ５４に抗して下部円
錐弁４８は着座したままとなり、スタートバルブ
１０の閉じ操作をしなくても、ピニオン８は不用
意に再飛び出しはしなく、いわばロツクされてい
る。

次いでスタートバルブ１０を閉じれば、下部円
錐弁４８は弁バネ５４により上昇し、初期の状態
にもどる。

以上要するに本発明は、特許請求の範囲に記載
の構成を採択したので、第１の切換弁を開くこと
により分流された圧縮エア機関係合部材を前進さ
せ機関と係合させるが、機関始動後、一旦、第１
の切換弁が閉じると、この分流された圧縮エアで
今度はこの第１の切換弁を閉塞し続ける構造にな
つているので、機関係合部材の前進は確実に起り
えない。しかも、エアモータに使用される圧縮エ
アの分流で制御しているので、安価に生産できる
ばかりか、停電時も便益であるとともに、故障が
生じても可視的構造のため補修しやすい。

【図面の簡単な説明】

第１図は全体の概略図、第２図はメインバルブ
本体及びエア制御バルブを省略したエアモータの
断面図、第３図はメインバルブ本体及びエア制御
バルブの断面図。 ５…エア制御バルブ、８…ピニオン、９…リン
グギヤ、３３…ピストン、４０…弁（メインバル
ブ）、４７…下部円錐弁、４８…上部スプール弁、
５５…第１のポート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関始動用エアモータにおいて、該エア
   モータを作動する圧縮エアをエアモータの上流側
   で分流し、該分流された圧縮エアを、互に近接離
   反する第１及び第２の切換弁の連結部近傍に導入
   し、該導入された圧縮エアを第１の切換弁を介し
   てエアモータにより駆動される機関係合部材を前
   進せしめるよう作動し、ついで第２の切換弁でエ
   アモータのメインバルブの開閉及び前記第１の切
   換弁を閉塞する作動をし、第１の切換弁の閉塞後
   は、前記分流された圧縮エアが第１の切換弁の閉
   塞を保持するように作動する内燃機関始動用エア
   モータの制御装置。