JPH021492Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、デイーゼル機関や定置用ガスタービ
ン等の始動に供するベーン型エアモータからなる
機関の始動装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、エアモータを用いた内燃機関の始動装置
で、衝撃破損を防ぐため、ピニオンとリングギヤ
との噛合い時は低速に回転し、噛合後は一旦停止
した後、高速回転させ機関を始動させる装置が提
案されているが、この提案では、ピニオンとリン
グギヤとの噛合いの際、ピニオンはピストンのみ
によつて押し出されるようになつているため、た
とえ低速回転の噛合であつても、依然としてエア
モータの特性上相当なスピードで回転しており、
破損の起こるおそれがあつた。

かかる問題を避けるため、ピニオンと駆動軸と
をゆるやかなスプライン結合し、真直ぐに前進し
たピニオンがリングギヤに衝突するとピニオンは
若干正転してリングギヤに整合し噛み合うように
した始動装置が市販されている。（米国、インガ
ソル社製SS825）。

ところが、かかる始動装置でも、ピニオンとリ
ングギヤとの歯面全部が噛合つていない状態で、
すなわち、ピニオンの前進途中で出力回転をはじ
めるおそれがあり、そのため、ピニオンまたはリ
ングギヤの歯を損傷する事故が多発している。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本考案は、ベーン型エアモータからなる
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制御を行い、しかも、始動装
置と機関との噛合瞬間に生じる衝撃破損を回避す
るとともに、その噛合を完全ならしめた後、出力
回転させる始動装置とし、始動装置の信頼性を向
上しようとするものである。

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１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のために注油する。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はピストン、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に供給される圧縮エアは絞られているの
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へ供給された圧縮エア
は、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の所に来ているので、ピストン
７の前進に伴い、該メカニカルバルブ５を開き、
該バルブ５の開口により、分流された圧縮エアで
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を減速して回
転させる。その結果、内燃機関のリングギヤを出
力回転させ、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はベーン型モー
タで、シリンダー１１内で該シリンダー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１
９の外端は常にシリンダー１１に内設されてい
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図で説明したリ
ユープリケータ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（同径に設計可）
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
すれば軸が前進するようにしてある。該駆動３０
のネジスプライン２９側の端部にはストツパー３
１を固着し、他方の端部には第１図で説明したピ
ニオン９がスプライン結合されている。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３１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により押圧された延長部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。

〔メインバルブおよ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、上部ピストン４７の突棒５１と下部円錐弁４
８の突棒５２が当接し、接合離反可能に弁案内４
９内を上下に摺動する。上部ピストン４７および
下部円錐弁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に連通しているが、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が内蔵された円錐弁室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
通路Ｂを介して臨設している。第４のポート５９
は前記メインバルブ３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。

〔ピスト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で第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
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は逆転されようとし、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
グギヤとに噛合位置をさがした後、つまり整合し
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とリングギヤとが係合し始
めると、今度は、停止しているリングギヤとの噛
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
速度より速く作動し、駆動３０はすみやかに前進
し、すなわちストンと嵌まりピストン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７が移動してカ
ム３６がメカニカルバルブ５を開きエアタンク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
より作動室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５８への
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働くので、ネジスプ
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３
５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に戻り、その排
出口より大気に排出される。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、ピストン９は不用意に再飛び
出ししなく、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。

なお、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３
０を更に速く回転させようとする力が伝達される
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の付勢力も加わる
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
に際し、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３５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
いる状態であるので、つまり、開口している状態
の円錐弁室５６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。

〔本実施例の特徴〕

駆動軸３０の先端には直線状のスプライン７０
を刻設し、該スプライン７０に前記ピニオン９が
係合している。しかも、該ピニオン９はストツパ
ー７５に常に押し付けられるよう内部にスプリン
グ７１を抱持している。したがつて、ピストン７
の押圧により、駆動軸３０が低速で回転しながら
前進し、ピニオン９が機関のリングギヤ側部に衝
突すると、駆動軸３０は前進を続けるが、ピニオ
ン９はスプライン７０およびスプリング７１の存
在によつて前進が停止されるとともに当接したリ
ングギヤ側部との摩擦によりその回転も阻止され
る。その結果、駆動軸３０は前進のみで、回転は
阻止されるが、前記逆転用のネジスプライン２９
によつてピニオン９と駆動軸３０の前進力は低下
し、その回転は若干逆転気味となる。そこで、ピ
ニオン９がリングギヤに整合し噛合位置になると
前記のごとく、スプライン７０に沿つて前進する
が、静止しているリングギヤと噛合つて駆動軸３
０が回転阻止されると、これがネジスプライン２
９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は迅速に前進し、いわばストンと
嵌まり、ピニオン９とリングギヤとは完全に噛合
い、次いで、出力回転を始める。よつて、その回
転力は、ピニオン９とリングギヤの全歯面で伝え
るので、歯の損傷は生じない。

本考案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〕

低速回転する駆動軸をピストンにて押圧しなが
ら前進させ、該ネジスプラインにより、その回転
はより減速され、ピニオンとリングギヤとの噛合
いは緩慢となつて、急激な作動を抑止することが
できる。しかも、ピニオンと駆動軸との間のスプ
リングにより、ピニオンがリングギヤ歯側部に衝
突すれば、駆動軸のみ前進し、ピニオンは前進を
停止するが、前記ネジスプラインによりピニオン
は若干逆転するようになつて、ピニオンとリング
ギヤとの整合位置を探索した後、噛合うので、ピ
ニオンの衝突は更に緩和される。加えて、一旦、
ピニオンとリングギヤとが一部噛合えば、前記ネ
ジスプラインの存在により、ピニオン自体で前進
する形となつて、速やかに完全噛合がなされ、そ
の後、出力回転が行われるので、ピニオンまたは
リングギヤの歯に損傷を生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は全体の概略図、第２図は１部省略した
エアモータの断面図、第３図はメインバルブ等の
拡大断面図を示す。 ４……エアモータ、９……ピニオン、２９……
ネジスプライン、３０……駆動軸、７０……直線
状スプライン、７１……スプリング、Ｂ……通
路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関始動用エアモータにおいて、該エアモータ
   にて、被駆動側の回転を停止しようとすれば軸が
   前進するようなネジスプラインを介して、駆動さ
   れる駆動軸を設け、該駆動軸の先端に機関用係合
   用ピニオンを設け、前記エアモータ用の圧縮エア
   を分流し、該分流された圧縮エアで該エアモータ
   を低速回転するとともに、該圧縮エアにより押圧
   されるピストンで前記駆動軸を前進せしめ、該前
   進により前記ピニオンの低速回転を更に減速させ
   ながら前記ピニオンと機関のリングギヤとを一部
   係合せしめた後、前記ネジスプラインにて該係合
   を完全ならしめるようにし、かつ、前記ピニオン
   を、直状スプラインと該ピニオンを駆動軸先端方
   向に押圧するスプリングとを介して該駆動軸に設
   けたことを特徴とするエアモータを用いた機関始
   動装置。