JPH0127265B2 - - 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ン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。また、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、この電気始動装置で
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。

このため、本発明者は、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
動後も始動装置がリングギヤに再度噛合いしない
ような制御を行い、電気制御と同様の機能をもつ
て信頼性の高い内燃機関用始動装置を創作し、す
でに出願（特願昭58−102226号等）している。

ところがこの特願昭58−102226号で紹介されて
いるエアモータの制御装置では、ロータに臨設さ
れたメインバルブに作動用パイロツトバルブを設
けているが、このパイロツトバルブに供給される
圧縮エアがリングギヤと噛合うピニオンの押し出
しとロータの緩回転とを謙用しているため、その
圧力が緩回転に圧縮エアを用いればややもすると
低下しがちとなり、殊に、圧縮エア源であるエア
タンクの圧力が低下している状態での機関始動の
使用に際しては、パイロツトバルブの作動が困難
となり、内燃機関の始動ミスが発生している。

そこで本発明は、この従来技術の欠点を解消す
るため創作されたもので、メインバルブを作動す
るピストンに供給される圧縮エアの圧力を低下さ
せないようにするとともに、該メインバルブの開
閉を正確に行うことを目的とする。

以下、本発明の構成を、添付図面に示す実施例
にもとづいて詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例の全体断面図、第２図
は同実施例に用いられている空圧回路図、第３図
は第１図におけるＸ部拡大断面図、第４図は第１
図におけるＹ部拡大断面図を示す。本実施例の内
燃機関始動用エアモータは、50馬力から2000馬力
のデイーゼル機関に好適であるが、更に、小形ガ
スタービンにも適用可能である。

〔構成の概要〕

第２図において、１０１はコンプレツサ１０２
により圧縮されたエアを貯蔵するエアタンク、１
０３は仕切弁、１０４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、１０５はリレー
バルブ、１０６はエアモータ、１０７はピニオン
飛び出し作動用のピストン部、１０８はメカニカ
ルバルブ、１９は電磁弁（または手動弁）、１１
０は絞り付チエツクバルブを示す。

この装置の作動の概略は、電磁弁１０９に通電
することにより、リレーバルブ１０５を開口し、
エアモータ１０６を低回転させながらピストン部
１０７でピニオンを飛出させ、機関のリングギヤ
と噛合わせ、後リレーバルブ１０５中のメインバ
ルブを開口し、エアモータ１０６を高速回転せし
め、内燃機関を始動させるようになつている。

〔リレーバルブ及びエアモータの概要〕

さて、本実施例では、リレーバルブ１０５及び
エアモータ１０６について、以下のような構成に
している。

１はメインハウジング、２はロータ、３はピス
トン部ハウジング、４はベアリング、５は減速
軸、６はニードルベアリング、７はシール、８は
ピストン、９はバネ、１０は駆動軸、１１はベア
リング、１２はストツパ、１３はリレーバルブ本
体、１４はバルブシリンダ、１５はバルブピスト
ン、１６はメインバルブ、１７はメイン流路であ
る第１流路、１８はメインバルブスプリング、１
９はパイロツトバルブハウジング、２０はパイロ
ツトバルブピストン、２１はストツパー、２２は
スリーブ、２３はパイロツトバルブスプリング、
２４はパイロツトバルブ、２５はサブ流路である
第２の流路、２６はバルブシート、２７はパイロ
ツトバルブスプリング、２８は第３流路、２９は
第４流路、３０は第５流路を示す。

〔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、概略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、電磁弁１０９に通電し（または手
動弁を押して）これを開くと、エアタンク１０１
よりの圧縮エアは、サブ流路である第２流路２５
より第１のポート３１（第４図参照）に入り、パ
イロツトバルブ２４は、パイロツトバルブスプリ
ング２７により常時上方に付勢して開口している
から、圧縮エアは第２のポート３２及び第３のポ
ート３３（いずれも第４図参照）から出てゆく。
第２のポート３２より第３流路２８に導入された
圧縮エアは、ピストン８をバネ９に抗して第１図
右方に押しやり、該ピストン８と一体となつた駆
動軸１０も前進、すなわち、同方に移動させる。
その結果、該駆動軸１０の先端に設けたピニオン
３４が図示しない内燃機関のリングギヤに噛合み
あおうとする。一方、第４図に詳細に示した逆止
弁３５を介して第３のポート３３を出た圧縮エア
は、エアモータ１０６のロータ２に入り該ロータ
２を低速で回転し始める。したがつて、該ロータ
２の端部に設けられたピニオン３４は、内歯歯車
３７を回転させる。該内歯歯車３７はロータ２の
回転よりも減速され、減速軸５が回転される。該
減速軸５は駆動軸１０とネジスプライン３８によ
り係合しているので、駆動軸１０が減速回転す
る。ところで、このネジスプライン３８は、回転
している駆動軸１０を止めようとすれば前進する
ようにネジ切りになつているので、前記ピストン
８で駆動軸１０を前進させようとすれば、かえつ
て、駆動軸１０は逆転されようとして、ピニオン
３４の回転は、本来の低速回転に加えて更に緩慢
な状態となり、その状態でリングギヤに若干係合
する。そして、一旦、ピニオン３４がリングギヤ
に係合し始めると、今度は、リングギヤによつて
駆動軸１０に回転阻止力が生じ、ネジスプライン
３８の存在によりピストン８の前進速度はより速
くなつて、駆動軸１０はすみやかに前進し、ピニ
オン３４はリングギヤに迅速に噛合うことにな
る。

〔メインバルブの開く作動〕

前記のように、ピストン８が前進すれば、該ピ
ストン８外周に設けられたカム３９に沿つてメカ
ニカルバルブ１０８（このバルブは、一般には、
機械的手段でもつて、バルブ通路の開口位置が決
められる弁であるが、本実施例ではカムによつて
開口するタイプのもので、その詳細を第３図に示
し、後述する。）を開口することにより、第５流
路３０のところに迄きている圧縮エアが第４流路
２９に導入される。この開口時期は、ピニオン３
４がリングギヤに噛合う直前から開き始めるよう
にしている。そのため、上部パイロツトバルブ２
０に連通する第４通路２９途中に圧力の急上昇を
緩和する機能をもつ絞り付チエツクバルブ３２を
介在させ、メカニカルバルブ１０８が開口する
と、パイロツトバルブピストン２０を押し下げる
と同時に、メインバルブ１６に直結したバルブピ
ストン１５を、メインバルブスプリング１８に抗
して、押し上げ、該メインバルブ１６を開く、そ
の結果、エアタンク１０１よりの圧縮エアが大量
にロータ２に供給され、ロータ２を高速回転させ
る。ここで、メインバルブ１６の開口時期は、ピ
ニオン３４がリングギヤに完全に嵌合した直後に
なつている。一方、パイロツトバルブピストン２
０が押し下げられるとパイロツトバルブ２４が降
下し、バルブシート２７に着座して、第３流路２
８への圧縮エアや供給を止めているが、第２流路
２５迄は圧縮エアは確保されている。

〔メインバルブの閉じる作動〕

ロータ２の高速回転により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の回転がピ
ニオン３４の回転より速くなり、駆動軸１０をよ
り速く回転させようとする力が働くので、ネジス
プライン３８によつて後退しようとし、これにバ
ネ９の弾力も加わり、駆動軸１０及びピストン８
が後退する。このピストン８を今迄押圧していた
圧縮エアは各部のスキマより大気へ出る。ピスト
ン８の後退によりメカニカルバルブ１０８は第５
流路３０を閉じると同時に、第４流路２９内の圧
縮エアをメカニカルバルブ１０８の構造によつて
大気に放出する。その結果、今迄バルブピストン
１５及びパイロツトバルブピストン２０に作用し
ていた圧縮エアは、メインバルブスプリング１８
及びパイロツトバルブスプリング２３の弾力によ
つてバルブピストン１５及びパイロツトバルブピ
ストン２０の上昇力も加わり、第４流路２９へ速
やかに戻ろうとする。そのため、前記絞り付チエ
ツクバルブ３２は第１図及び第３図に示すよう
に、迅速に戻るようなポペツトバルブの構造と
し、メインバルブ１６の閉塞を迅速適格に行い、
ピニオン３４とリングギヤとの無用な噛合いをな
くすようにしている。

なお、パイロツトバルブピストン２０とパイロ
ツトバルブ２４とは別体となつているので、パイ
ロツトバルブピストン２０の上昇にもかかわら
ず、パイロツトバルブ２４は着座を続けている。
一方、ロータ２はメインバルブ１６が閉じても、
慣性で回転しているので、真空を生じ、第３流路
２８、つまりピストン８を押圧していた圧縮エア
を逆に吸引し、ピストン８の後退を迅速にしてい
る。すなわち、ピストン８はシール７を有する部
分とバネ９を有する部分とを別体にしているので
このシール７を有するピストン８の戻りが迅速に
行われる。

そして、機関始動の信号（または手動により）
により電磁弁１０９は閉じ、パイロツトバルブ２
４のフランジに作用していた圧縮エアは開放さ
れ、該パイロツトバルブ２４はパイロツトバルブ
スプリング２７により初期の状態に戻る。

なお、第３図におけるメカニカルバルブ１０８
は、バルブハウジング４０に主弁４１、ピストン
４２、孔あき軸４３、第１バネ４４、第２バネ４
５、第３バネ４６が内蔵され、常時は第１バネ４
４で主弁４１は第５流路３０を閉じているが、ロ
ータ４７がカム３９にのり上げると、ピストン４
２の上昇により主弁４１は開く。また、主弁４１
が閉じると、第２バネ４５は第３バネ４６よりそ
の弾力が大きいので、ピストン４２は主弁４１よ
り離れ、第４流路の圧縮エアは孔あき軸４３より
大気に放出される。したがつて、コンパクトなか
つ圧力制御の正確なメカニカルバルブ１０８とす
ることができる。

以上要するに本発明は、内燃機関始動用エアモ
ータの駆動軸を、圧縮エアで作動するピストンに
より、前進させるものであつて、該ピストンの前
後進により作動するメカニカルバルブを設け、該
メカニカルバルブの開閉によつて前記エアモータ
のロータ用メインバルブを制御する内燃機関始動
用エアモータの制御装置であるので、圧縮エア自
体でロータ用メインバルブを開閉するので、他の
制御機構を必要とせず、安価なものを提供でき
る。殊にロータ用メインバルブを開閉する圧縮エ
アとピストンを前進させる圧縮エアとを分離した
ので、メインバルブ開閉用の圧縮エアの圧力が極
端に低下することなく供給でき、メインバルブの
開閉が確実に作動でき、しかも、圧縮エア自体で
の制御は、ややもすると、圧縮エアの圧力の大き
さによつて誤作動が生じやすいが、メカニカルバ
ルブの介在により、機械的な作動が加わり、より
正確な制御を行うことができる。また、ピストン
を前進させる圧縮エアを更に他の制御に使用しな
いので、ピストン摺動用のスキマも大きくとるこ
とができ、極塞地または極暑地でも使用できる汎
用のエアモータとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体断面図、第２図
は同実施例に用いられている空圧回路図、第３図
は第１図におけるＸ部拡大断面図、第４図は第１
図におけるＹ部拡大断面図である。 ２…ロータ、８…ピストン、１０…駆動軸、１
５…バルブピストン、１６…メインバルブ、１０
６…エアモータ、１０８…メカニカルバルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関始動用エアモータのピニオンまたは
   スプラインを有する駆動軸を、圧縮エアで作動す
   るピストンにより、前進させるものであつて、該
   ピストンの前後進により作動するメカニカルバル
   ブを設け、該メカニカルバルブの開閉により、前
   記ピストンを作動する圧縮エアとは別の回路の圧
   縮エアで前記エアモータのロータ用メインバルブ
   を制御することを特徴とする内燃機関始動用エア
   モータの制御装置。