JPH021491Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はデイーゼル機関や小型ガスタービン等
を始動するために用いるベーン型エアモータで構
成した機関始動装置に関する。

〔従来の技術〕 従来より内燃機関の始動手段として、ベーン型
エアモータを用いたベンデイツクス形始動装置が
や該ベンデイツクス形におけるピニオンを駆動軸
とともに飛び出せる始動装置（米国特許第
4126113号明細書）が知られている。かかる始動
装置は、内燃機関が例えば低温始動困難なとき
や、機関のシリンダー容積が人手で操作する範囲
以上のとき、更には、自動制御機構を有するとき
には必要とされている。ところが、例えば、前記
ベーン型空気モータを用いたベンデイツクス形始
動装置自体に始動性の問題があれば、機関始動が
円滑且つ迅速に行われない。加えて、機関が始動
した後は、当該始動装置が直ちに機関と離脱する
必要、すなわち、ピニオンとリングギヤとの係合
が離脱する必要がある。ところが、従来のかかる
始動装置では、特に、米国特許第4126113号明細
書記載の始動装置では、ピニオンとリングギヤの
噛合いの運動に、エアモータ用の圧縮エアを利用
する構成となつているので、ピニオンの後退時、
作動に用いたエアが迅速に大気に迄戻らず、残圧
によりピニオンとリングギヤとの離脱がおくれ、
ピニオンを若干損傷している。そのため、かかる
損傷が度重なれば、エアモータの破壊につなが
る。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本考案は、エアモータを用いた内燃機関
の始動装置で、エア駆動による急激な運動特性に
注意しながら、そこに用いられる圧縮エア自体で
その始動装置の作動を行い、始動装置と内燃機関
との噛合い瞬間に生ずる衝撃破損を回避するとと
もに、機関始動後の噛合いを迅速に離脱しピニオ
ン損傷を防ぎ、信頼性の高い機関始動装置を提供
するものである。

以下、本考案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図は一部省略したエアモータの断面図、
第３図はメインバルブ・パイロツトバルブの拡大
断面図を示す。

〔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
ーにより圧縮されたエアを貯蔵するエアタンク、
２はリユーブリケータで、後述のエアモータ４の
ブレード１９のため注油する。３はメインバル
ブ、５はメカニカルバルブ、６はパイロツトバル
ブ、７はピスト、８はシリンダー、９はピニオ
ン、１０は起動指令用電磁弁を示す。

かかる始動装置の作動の概略は、起動指令用電
磁弁１０をスイツチオンにより開口すれば、エア
タンク１より圧縮エアが該電磁弁１０を通り、パ
イロツトバルブ６を介してエアモータ４とピスト
ン・シリンダー７，８へ供給される。ここでエア
モータ４への圧縮エアの供給は絞られているの
で、エアモータ４を低速で回転させる。また、ピ
ストン・シリンダー７，８へ圧縮エアが供給され
ると、ピストン７を前進させ、したがつて、ピニ
オン９を前進させて図示しない内燃機関のリング
ギヤと噛合う（その噛合いの状態は後述する）。
また前記電磁弁１０より分流された圧縮エアはメ
カニカルバルブ５の所に来ておるので、ピストン
７の前後進に伴い、該メカニカルバルブ５を開
き、該分流された圧縮エアがエアモータ４のメイ
ンバルブ３を開く。該メインバルブ３を開くと、
エアタンク１より大量の圧縮エアがエアモータ４
へ導入され、エアモータ４を高速回転させ、ひい
てはピニオン９を減速しながら回転させる。その
結果、内燃機関のリングギヤを回転させ、機関を
始動させる。なお、機関始動後のピニオン９とリ
ングギヤとの離脱、および、始動装置の停止につ
いては後述する。

〔メインバルブおよびエアモータの構成〕

さて、本実施例では、メインバルブ３およびエ
アモータ４については以下のような構成となつて
いる。

第２図において、エアモータ４はベーン形モー
タで、シリンダー１１内で該シリンダーに対し偏
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１
７およ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には複数個の軽
量のブレード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ー１１に内接されている。該
シリンダー１１には入口側にエアの流入通路溝２
０と出口側に流出通路２１をそれぞれ溝状にして
複数個設けており、入口側は、第１図で説明した
リユーブリケータ２側に、出口側は図示しないサ
イレンサに連通している。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４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２
２と噛合させ、ロータ１２の回転を内歯歯車２２
で減速しながら後述の駆動軸３０を回転する。該
内歯歯車２２にはそれより小径（同径にも設計可
能）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およびローラベアリング２６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はシリンダー８に支承され、該シリン
ダー８の基部はケーシング２７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２９は駆動軸３０に
刻設したネジスプラインと噛合つている。該ネジ
スプライン２９の形状は被駆動側の回転を停止し
ようとすれば駆動軸３０が前進するようにしてあ
る。該駆動軸３０のネジスプライン２９側の端部
にはストツパー３１を固着し、他方の端部には第
１図で説明したピニオン９がスプライン結合して
いる。該ピニオン９とネジスプライン２９との中
間にはスラストを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とストツパー３
１で駆動軸３０を支承している。また、前記シリ
ンダー８とケーシング２７とで形成されたリング
状空間では、第１図で説明したピストン７が摺動
可能に設けられ、該ピストン７により押圧される
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７の摺動によつてロー
ラベアリング３２とともに駆動軸３０も一体とな
つて前進する。

該ピストン７のヘツド側には作動室３５が、ス
カート側にはカム３６がそれぞれ設けられ、該ピ
ストン７はスプリング３８で常に作動室３５へ押
圧付勢されている。

また、前記駆動軸３０の他方の端部にはピニオ
ン１０が直状スプライン７０を介して係合してい
る。該ピニオン１０は駆動軸３０の先端に常にあ
るように、若干弱いスプリング７１を介在させて
いる。駆動軸３０の前進でピニオン１０がリング
ギヤに当接した際、駆動軸３０は尚前進するが、
ピニオン３０は該スプリング７０に抗して若干後
退し、リングギヤとの噛合を最適位置に迄逆転し
て整合し噛合う。

〔メインバルブ及びパイロツトバルブの構成〕

次に、パイロツトバルブ６について述べれば、
第３図において、エアモータ本体のシリンダー１
１における入口側に、メインバルブ３の本体を載
置固定し、該バルブ３に該パイロツトバルブ６が
添設してある。

メインバルブ３は、弁４０、弁バネ４１および
弁棒４２からなり、該弁棒４２は該バルブ３の中
間フレーム４３で上下方向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′はエアタン
ク１（第１図参照）側に連通する開口部を示す。

パイロツトバルブ６は、上部ピストン４７、下
部円錐弁４８、弁案内４９および弁座５０からな
り、ピストン４７の突棒５１と下部円錐弁４８の
突棒５２が当接し、接合離反可能に弁案内４９内
を上下に摺動する。上部ピストン４７および下部
円錐部４８はともに、圧縮付勢のバネ５３，５４
を有し上方に押圧付勢されている。

パイロツトバルブ６のポートについて述べれ
ば、第１のポート５５は第１図で図示したコント
ロールチユーブＣと連通しているが、該コントロ
ールチユーブＣは起動指令用電磁弁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が内蔵された円錐部室５６
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とチユーブＡを介して連通する
とともに、前記円錐弁室５６に臨設している。第
３のポート５８は円錐弁室５６と連通するととも
に、逆止弁３３を介してシリンダー１１の入口側
に臨設している。第４のポート５９は前記メイン
バルブ６の作動室４５に連通するとともに、上部
ピストン４７の作動室６０に連通している。該作
動室６０は第５のポート６４を介して第１図およ
び第２図で説明したメカニカルバルブ５に連通し
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、スイツチを押し起動指令用電磁弁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によつて持ち上げ
られた下部円錐弁４８と弁座５０との間から圧縮
エアは円錐弁室５６から第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より分流した圧縮エアは、チユーブＡを
介して第２図で示す作動室３５へ導入され、ピス
トン７をピニオン９の前進方向に摺動させる。一
方、第３のポート５８より逆止弁３３を介して絞
られて流出した圧縮エアは、通路Ｂを介してシリ
ンダー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７の摺動によつてロー
ラベアリング３２を介して駆動軸３０は前進方向
に進もうとする。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
７で駆動軸３０を前進させようとすれば、かえつ
て駆動軸３０は逆転されるようになり、ピニオン
９の回転は更に緩慢な状態となり、ピニオン９と
リングギヤと噛合い位置をさがした後、リングギ
ヤとの係合が若干行われる。そして、一旦、ピニ
オン９とリングギヤとの噛合によつて駆動軸３０
が回転阻止されるとこれがネジスプライン２９に
作用し、ピストン７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、すなわちストン
と嵌まりピニオン９とリングギヤとの噛合は完全
となる。この位置は、駆動軸３０のストツパー３
１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７が移動してカム３６がメカニカル
バルブ５が開きエアタンク１より圧縮エアが作動
室４５に導入する位置でもある。

〔メインバルブの弁の開く作動〕

前記のようにピストン７の移動によりメカニカ
ルバルブ５が開き、圧縮エアは第５のポート６４
より作動室６０に導入され、上部ピストン４７を
下方に押し下げ、下部円錐弁４８を弁座５０に着
座させ、その結果、圧縮エアは第４のポート５９
を介して作動室４５に導入され、ピストン４４を
押し上げ、メインバルブ３の弁体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
ー１１へ大量に導入され、ロータ１２を高速回転
する。この際、逆止弁３３により第３のポート５
８へ圧縮エアは導入されない。

〔メインバルブの弁の閉じる作動〕

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の回転がピ
ニオン９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動くので、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９とリングギヤ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７も作動室３５
の圧縮エアに抗して後退し、メカニカルバルブ５
を閉じる。そのため、作動室６０に導入された圧
縮エアは、メカニカルバルブ５の大気開放によ
り、大気圧となる。その結果、上部ピストン４７
がバネ５３の弾力により元の位置にもどる。した
がつて、メインバルブ３の作動室４５は圧縮エア
がたたれる。

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、起動指令用電磁弁１０の閉じ
操作をしなくても、ピニオン９は不用意に再飛び
出すことなく、いわばロツクされている。

次いで起動指令用電磁弁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。

ここにおいて、本実施例では、ピニオン９とリ
ングギヤとの噛合の離脱を迅速にしようとするも
ので、前記のごとく、内燃機関の始動によりリン
グギヤの回転がピニオン９の回転より速くなり、
駆動軸３０を更に速く回転させようとする力がリ
ングギヤより伝達されるようになる。そこで、ネ
ジスプライン２９の存在により、更にスプリング
３８の付勢力が加味することにより、駆動軸３０
およびピストン７は後退する。ところが、従来例
ではピストン７の後退には、作動室３５の残圧に
抗しながら後退するため、その後退が迅速に行わ
れない。しかしながら、本実施例では、作動室３
５は、チユーブＡを介して下部円錐弁４８が着座
したまま、すなわち、棒状弁７２がランド７３よ
り離れて位置している状態の円錐弁室５へ連通し
ているため、作動室３５の残圧は大気孔７４より
直ちに排出される。したがつて、ピストン７の後
退は迅速に行われる。

本実施例の構成は叙上のごとくなつているの
で、以下の効果を奏する。

〔考案の効果〕

エアモータを駆動する圧縮エアを分流して、ピ
ニオン前進用ピストンを作動させるので、油圧等
の他の機構を設けることなく構造簡単になるのは
勿論、該ピストンを作動させた圧縮エアが、パイ
ロツトバルブを介して直ちに大気に開放されるの
で、ベーン型エアモータの急激な運動特性にマツ
チし、ピストンの進退が迅速にでき、ひいては、
ピニオンとリングギヤとの離脱が迅速にできる。
殊に、ピストンを作動させた圧縮エアの大気開放
が、パイロツトバルブで行うので、その通路距離
を短縮できるばかりではなく、エアモータのメイ
ンバルブの開閉に連動しているので、始動装置の
操作ごとに直ちに開放され、ピニオンとリングギ
ヤとの離脱の際の損傷が防止できる。

【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・パイロツト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・パイロツトバルブ
の拡大断面図を示す。 ３……メインバルブ、５……メカニカルバル
ブ、６……パイロツトバルブ、７……ピストン、
９……ピニオン、３０……駆動軸、７４……大気
孔、Ａ……チユーブ、Ｃ……コントロールチユー
ブ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) エアモータで駆動される駆動軸の先端にピニ
   オンを設け、該駆動軸を回転させるとともに前
   後進させて該ピニオンを機関のリングギヤと係
   合離脱させる機関始動装置において、該駆動軸
   の外周に係止した駆動軸前後進用のピストン３
   ５、前記エアモータ用圧縮エアを分流し該ピス
   トン３５に臨設した第１の通路Ｃ，Ａ、該第１
   の通路Ｃ，Ａの途中に設けたパイロツトバル
   ブ、該パイロツトバルブより更に分流し大気に
   開口した第２の通路７４からなるベーン型エア
   モータを用いた機関始動装置。 (2) パイロツトバルブより逆止弁を介してエアモ
   ータ入口に分流し、該エアモータを低速回転さ
   せる実用新案登録請求の範囲第(1)項に記載のベ
   ーン型エアモータを用いた機関始動装置。 (3) ピストンの前進によりメカニカルバルブを開
   き、該メカニカルバルブの開口によつて、エア
   モータのメインバルブを開く実用新案登録請求
   の範囲第(1)項または第(2)項に記載のベーン型エ
   アモータを用いた機関始動装置。