JPH0238790B2

JPH0238790B2 -

Info

Publication number: JPH0238790B2
Application number: JP60257139A
Authority: JP
Inventors: Masami Tanaka
Original assignee: Showa Seiki Kogyo KK
Current assignee: Showa Seiki Kogyo KK
Priority date: 1985-11-15
Filing date: 1985-11-15
Publication date: 1990-08-31
Also published as: US4694791A; JPS62118059A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、エアモータからなる内燃機関用始動
装置に関し、詳しくは該始動装置の制御装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来、エアモータからなる内燃機関用始動装置
は、特公昭48−35894号公報、特公昭58−21101号
公報および米国特許第4126113号明細書などに掲
載され、周知である。かかる始動装置は、駆動軸
の先端に設けられたピニオンが回転しながら前進
し、内燃機関のリングギヤに噛み合い、該内燃機
関を始動させるもので、その動作は、該駆動軸に
嵌合されたエアピストンを、分流された圧縮エア
で前進させ、それに伴つて、該駆動軸が前進し、
次いでエアモータに大量の圧縮エアを供給し、該
エアモータを高速回転させることにより、前記駆
動軸のピニオンで内燃機関を始動させるものであ
る。

そして、従来のエアモータからなる始動装置
は、その起動指令弁に電磁弁を用い、しかも、該
内燃機関が始動された後、該始動装置のピニオン
を該リングギヤから離脱させる際にも、該電磁弁
を作動させるようになつている。

かかる場合、内燃機関の始動後、電磁弁の切り
操作が遅れると、該エアモータは機関始動自身の
回転によつて逆に10倍または10数倍に増速駆動さ
れるので、最悪の場合には破損することがある。

そのため、従来の始動装置では、トルクリミツ
ターやオーバーランクラツチの部材を介在させて
いたが、これら部材に故障が多く、したがつて、
本発明者は、これを解消した提案を、実願昭59−
124478号ですでに出願した。すなわち、エアモー
タで内燃機関を始動させた後は、リングギヤの回
転がピニオンの回転より速くなり、したがつて、
ピニオンの駆動軸は増進される。そのため、該駆
動軸にネジスプラインを刻設し、この増速しよう
とする力によつて、該ネジスプラインを回動して
駆動軸を後退させるとともに、エアピストンも後
退させる。その結果、メインバルブを作動してい
るメカニカルバルブの閉作動が行われ、メカニカ
ルバルブが閉じる。この際、エアピストンへ供給
される圧縮エアは断たれ、起動指令弁の切り操作
をしなくても、ピニオンは不用意に再度前進する
ことはない、という提案である。

ところが、前記従来技術や、かかる提案を試験
したところ、新たに、次のような問題が判明し
た。すなわち、エアピストンを前進させ、かつ、
エアモータを徐々に低回転させるための圧縮エア
が小量であつて、エアピストン押圧力、および、
エアモータ低回転力が不足し、いわゆる一パツ起
動を要請されている始動装置としては好ましくな
いという問題が判明した。そのため、圧縮エアを
供給する配管の径を大きくすることも考えられる
が、かかる場合、配管の径を大きくすれば、剛性
が大となり、配管作業が困難となるとともに、場
所もとり、重量が加算される、という新たな問題
が生じる。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明は、かかる問題点を解消するため
創作されたもので、特に、大量の圧縮エアをエア
ピストン、およびエアモータの低回転用に供給し
て始動装置を確実に起動をさせようとするもので
ある。

以下、本発明の構成を添付図面に示す実施例に
より詳細に説明する。第１図は本発明の実施例の
要部拡大断面図、第２図は同実施例の全体断面
図、第３図は同実施例のエア回路図を示す。

先ず、本実施例の概要をいえば、第２図におい
て、エアモータ１は、エアピストン３が内蔵され
ているピストンハウジング２と一体となつてお
り、該エアモータ１で駆動される駆動軸４は、該
ピストンハウジング２に横設されている。該駆動
軸４の先端には、ピニオン５が設けてあり、該ピ
ニオン５が、図示しない内燃機関のリングギヤと
噛合・離脱するようになつている。

そして、その制御の概要についていえば、第３
図において、該エアモータ１は、エアタンク１０
１から供給される圧縮エアによつて高速回転する
が、該エアモータ１と該エアタンク１０１との間
には、は、メインバルブ６、サブバルブ７および
起動指令弁１０２が介在している。そして、エア
タンク１０１からの圧縮エアはメインバルブ６お
よびサブバルブ７側には、常時、導入されてい
る。そこで、先ず、第１の通路１０５に設けた、
例えば電磁弁で構成された起動指令弁１０２を開
くと、該起動指令弁１０２を経由した圧縮エア
は、Ｃ点を介してサブバルブ７を開くよう作動す
る。その結果、エアタンク１０１からの圧縮エア
は、連通路１０６を介してサブバルブ７を通り、
Ａ点に導入される。Ａ点で、圧縮エアの一部は逆
止弁８を通り、エアモータ１に供給され、エアモ
ータ１を低速で回動させる。同時に、残部の圧縮
エアは、第２の通路１０７を介してエアピストン
３（これを含め第３図では２点鎖線で囲み、符号
１０３で図示している）を前進作動（その結果、
ピニオン５がリングギヤ５に噛み合う）させた
後、第３の通路１０８へ導入され、Ｂ点を経由し
てメインバルブ６を開く、メインバルブ６が開か
れると、エアタンク１０１からの大量の圧縮エア
がエアモータ１に供給され、エアモータ１を高速
回転させ、ピニオン５で内燃機関を始動させる。
その一方で、Ｂ点の圧縮エアは、絞り用ニードル
弁１０を介して、起動信号保持弁１０４を作動さ
せる。その結果、前記Ｃ点の圧縮エアは、起動信
号保持弁１０４を経由して、サブバルブ７を閉じ
る。したがつて、起動指令弁１０２が開状態であ
つても、エアピストン３を再度前進させることは
なく、ひいては、ピニオン５を不用意に前進させ
ることはない。

〔エアモータの構成〕

以上の実施例におけるエアモータ１の詳細は、
以下のように構成されている。

すなわち、第２図において、エアモータ１は複
数の羽根を備えたロータ１１で構成され、該ロー
タ１１はメインバルブ１２に内蔵されている。該
ロータ１１はその両端でベアリング１３，１３を
介してロータ軸１４で支承されている。該ロータ
軸１４はトーシヨン軸に構成され、該ロータ軸１
４の一方はカツプリング１５とスプライン１６で
結合され、該カツプリング１５はボルト１７で該
ロータ１１と一体になつている。ロータ軸１４の
他方は、前記ベアリング１３の更に先端におい
て、ピニオン１８が刻設されている。該ピニオン
１８は筒状軸１９の内周に刻設されたインターナ
ルギヤ２０と噛合つて、減速機構を構成してい
る。該筒状軸１９の内周には該インターナルギヤ
２０と並設してネジスプライン２１が刻設され、
該ネジスプライン２１は、駆動軸４に刻設された
ネジスプライン２２と噛合つている。これらネジ
スプライン２１，２２は、ねじれスプラインで構
成し、ピニオン５にその回転が阻止するような力
が働けば、駆動軸４が前進作用するネジ（そのリ
ード角は20゜〜75゜の範囲がよい）で構成してい
る。換言すれば、駆動軸４に前進させるような力
が働けば、駆動軸４は逆転されようとし、ピニオ
ン５の回転が減速される。また、ピニオン５に増
速するような力が働けば、駆動軸４は後退する、
といつたネジスプライン２１，２２で構成してい
る。該筒状軸１９の外周にはニードルベアリング
２３を介してシリンダ２４が嵌合され、該シリン
ダ２４とピストンハウジング２とで形成されたド
ーナツ状空間に、ドーナツ状のエアピストン３が
摺動自在に内蔵されている。

該エアピストン３はスリーブ２５を介してピス
トンスプリング２６で、常時後退方向に押圧され
ている。該スリーブ２５はベアリング２６′のア
ウターレースと一体となつており、該ベアリング
２６のインナーレースは駆動軸４と一体となつて
いる。したがつて、スリーブ２５と駆動軸４と
は、前後進については一体に移動するが、駆動軸
４でスリーブ２５は回転しない。

〔メインバルブ、サブバルブおよび起動信号保持弁の構成〕

本実施例におけるメインバルブ６、サブバルブ
７および起動保持弁１０４の詳細は以下のように
構成されている。第１図において、これらバルブ
６，７，１０４はメインバルブ１２の上に装着さ
れている。すなわち、メインバルブ６はメインバ
ルブシリンダ２７′に、サブバルブ７はバルブハ
ウジング２７に、そして、起動信号保持弁１０４
は起動信号保持弁本体２９にそれぞれ内蔵されて
おり、これらシリンダおよびハウジング２７′，
２７，２９は組合されて一体化され、メインハウ
ジング１２上に装着されている。該バルブハウジ
ング２７にはメイン通路１０９、第１の通路１０
５、第２の通路１０７および第３の通路１０８が
それぞれ連結されている。

第１の通路１０５と第２の通路１０７とは、メ
イン通路１０９と連通した連通路１０６およびサ
ブバルブ７を介して、連通している。該サブバル
ブ７の本体３０は、サブバルブスプリング３１に
よつて常時閉塞されている。該本体３０にはスピ
ンドル３２が植設され、該スピンドル３２の上端
には、サブバルブピストン３３が固着されてい
る。該サブバルブピストン３３はサブバルブシリ
ンダ３４内で上下方向摺動自在に嵌合されてい
る。該スピンドル３２には貫通孔３５が穿設さ
れ、該貫通孔３５でスピンドル３２の上端部３６
と第２の通路１０７とを連通している。該本体３
０は連通路１０６に設けられている。一方、該サ
ブバルブシリンダ３４は第１の通路１０５と連通
し、サブバルブピストン３３の下面を第１の通路
１０５の圧縮エアで押圧するようになつている。
第１の通路１０５の末端には、逆止弁３７が設け
てあり、該逆止弁３７を介して第３の通路１０８
と連通している。

第３の通路１０８のＢ点は、メインバルブピス
トン３８に連通している。該メインバルブピスト
ン３８は、メインバルブ６とメインバルブスピン
ドル３９で連結され、該メインバルブ６はメイン
通路１０９と連通している。該メインバルブ６は
メインバルブスプリング４０で常時閉塞されてい
る。

第３の通路１０８のＢ点は、起動信号保持弁本
体２９に内蔵されたニードル弁１０に連通してい
る。該ニードル弁１０は起動信号保持弁１０４の
フリーピストン４１と連通している。

該起動信号保持弁１０４は、フリーピストン４
１と、該フリーピストン４１に当接されて摺動す
るスプール弁４２と、該スプール弁４２をフリー
ピストン４１側に付勢する起動信号保持弁スプリ
ング４３とから構成されている。該フリーピスト
ン４１はニードル弁１０と連通して、第３の通路
１０８の圧縮エアで押圧される。該スプール弁４
２の中間にＯリング４４を嵌挿している。該Ｏリ
ング４４を境にして片側に、第１の通路１０５と
連通した連通路４５を、他の側にサブバルブ用ピ
ストン３３の上面と連通した連通孔４６をそれぞ
れ穿設している。なお、第２図の４７は第３の通
路１０８と連通し、大気に開口したベントバルブ
を示す。

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。

〔ピニオンとリングギヤとの噛合い作動〕

起動指令弁１０２を開くと、エアタンク１０１
からの圧縮エアは第１の通路１０５からサブバル
ブシリンダ３４に導入され、サブバルブピストン
３３を、サブバルブスプリング３１に抗して、上
方に摺動させる。その結果、サブバルブ７は開
き、連通路１０６迄導入されている圧縮エアが、
第２の通路１０７と逆止弁８へ供給される。第２
の通路１０７へ供給された一部の圧縮エアは、エ
アピストン３をピストンスプリング２６に抗して
前進させる。その結果、該エアピストン３と一体
となつた駆動軸４もネジスプライン２１，２２の
作用により逆転されながら徐々に前進し、ピニオ
ン５がリングギヤに当接する。

一方、サブバルブ７で絞られた一部の圧縮エア
が逆止弁８を介してエアモータ１へ供給される
と、エアモータ１は低速で回転し始める。ロータ
１１の低速回転は、ピニオン１８およびインター
ナルギヤ２０で更に減速され、駆動軸４のネジス
プライン２２に伝えられる。ネジスプライン２
１，２２の作用によつて、更に低速回転となつ
て、前記ピニオン５を回転する。そのとき、ピニ
オン５とリングギヤとは歯の側面でスリツプしな
がら一部係合する。若干噛合い係合が行われる
と、今度は、静止しているリングギヤによつてピ
ニオン５の回転は阻止されるので、この阻止力が
ネジスプライン２１，２２に作用して、駆動軸４
はエアピストンの前進速度より速く前進し、ピニ
オン５とリングギヤとの噛合が完全に行われる。

〔メインバルブの開作動〕

ピニオン５とリングギヤとが完全に噛合い、駆
動軸４が前進し停止した位置で、第２の通路１０
７と第３の通路１０８とは、シリンダ２４とピス
トンハウジング２とで形成されたドーナツ状空間
を介して、連通する。次いで、第２の通路１０７
の圧縮エアは、第３の通路１０８を介してＢ点よ
りメインバルブピストン３８に供給される。その
結果、メインバルブピストン３８は上方に摺動
し、メインバルブ６を開く。したがつて、エアタ
ンク１０１からの大量の圧縮エアがメイン通路１
０９を経由してロータ１１に供給され、ロータ１
１は高速回転する。

〔サブバルブのロツク作動〕

第３の通路１０８の圧縮エアがＢ点へ導入さ
れ、メインバルブ６を開くと略同時に、ニードル
弁１０にも導入され、若干の時間遅れでもつて、
フリーピストン４１を第１図中右へ起動信号保持
弁スプリング４３に抗して摺動する。その結果、
スプール弁４２が同方向へ摺動され、第１の通路
１０５、連通孔４６を経由して、サブバルブピス
トン３３の上面を押下げる。ここで、サブバルブ
ピストン３３の上面および下面はともに、第１の
通路１０５の圧縮エアの同じ圧力となるから、サ
ブバルブスプリング３１の弾力で、サブバルブ７
は閉じる。このとき、第３の通路１０８の空気圧
が下がつてしまつてもフリーピストン４１はフリ
ーであるので、スプール弁４２は摺動しない。す
なわち、サブバルブ７はロツクされるのである。

〔メインバルブの閉作動〕

ロータ１１の高速回転によつて、内燃機関は始
動するが、内燃機関自身の回転により、ピニオン
５が、より速く回動することになり、ネジスプラ
イン２１，２２の作用によつて、駆動軸４は後退
し、これに加えて、ピストンスプリング２６の弾
力も働き、駆動軸４は速やかに後退する。したが
つて、ピニオン５はリングギヤから離脱する。駆
動軸４の後退に伴つて、エアピストン３も後退
し、その結果、第２の通路１０７と第３の通路１
０８とは、エアピストン３により遮断され、第３
の通路１０８内の圧縮エアはベントバルブ４７を
通じて大気に一気に放出される。したがつて、メ
インバルブピストン３８は迅速に下がり、メイン
バルブ６は閉じる。

なお、オペレータが起動指令弁１０２を開作動
して、内燃機関が始動すれば、前記のように、第
３の通路１０８の圧縮エアは、前記ベントバルブ
４７を通じて大気に一気に放出されるが、内燃機
関が始動しない場合には、第３の通路１０８の圧
縮エアはそのままとなる。そこで、オペレータは
起動指令弁１０２を一旦閉じれば、第１の通路１
０５の圧縮エアは該起動指令弁１０２を介して大
気に放出される。そのため、第３の通路１０８の
圧縮エアは逆止弁３７を介して、第１の通路１０
５より大気に放出されるから、メインバルブ６は
迅速に閉じる。

なおまた、本始動装置は、車輌用デイーゼル機
関や定置用ガスタービンに好適であるが、特に、
大形の内燃機関（300〜1600KW）に好適である。
また、ピニオン５の代わりに適宜のスプラインを
使用してもよい。

本発明は以上の構成となつているので、以下の
効果を奏する。

〔発明の効果〕

(1) エアモータ用のメインバルブの開作動に、エ
アモータに使用される圧縮エアの一部をそのま
ま使用するので、安価、かつ、本始動装置をい
ずれの場所に使用しても、保守の便利なエアモ
ータとすることができる。

(2) エアモータ用のメインバルブに導入されてい
る圧縮エアをそのまま、エアモータの低回転用
と、駆動軸を前進させるためのエアピストンの
前進用とに大量に使用できるので、これら作動
がいわゆるイキ切れせずに確実に行われる。な
お、エアタンクから導入する別の通路用配管を
使用しない構造にすれば、配管による手間、重
量、および場所は省略できる。

(3) 大量の圧縮エアを、駆動軸前進用のエアピス
トン押圧用と、エアモータ低速用とに使用でき
るので、内燃機関用始動装置に要求されている
一パツ始動が確実に行われ、内燃機関始動装置
に好適なものとすることができる。加えて、エ
アタンク内の圧力が低下していても、始動装置
の起動が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の要部拡大断面図、第
２図は同実施例の全体断面図、第３図は同実施例
のエア回路図を示す。１……エアモータ、３……エアピストン、４…
…駆動軸、５……ピニオン、６……メインバル
ブ、７……サブバルブ、１０１……エアタンク。

Claims

【特許請求の範囲】１エアタンクと連通するメインバルブの開作動
によつて圧縮エアが供給されて回動するエアモー
タと、該エアモータにより回動し、かつ、端部にピニ
オンまたはスプラインを設けた駆動軸と、前記圧縮エアの分流で押圧され、かつ、該駆動
軸を前進させるエアピストンと、を備えた内燃機関用始動装置において、該メインバルブと連通されたサブバルブを設
け、該サブバルブの開作動によつて、該メインバル
ブに迄導入されている圧縮エアで直接、前記エア
ピストンを押圧するとともに、前記エアモータを
低回転させることを特徴とするエアモータからな
る内燃機関用始動装置。２エアタンクから分流された圧縮エアで、サブ
バルブを開作動するための第１の通路と、エアピストンを押圧した圧縮エアを、メインバ
ルブを開く作動をさせるメインバルブピストンに
供給するための他の通路と、を備えた特許請求の範囲第１項に記載のエアモー
タからなる内燃機関用始動装置。３エアピストンを押圧した圧縮エアの一部で作
動され、かつ、サブバルブを閉作動維持する起動
信号保持弁を備えた特許請求の範囲第１項または
第２項に記載のエアモータからなる内燃機関用始
動装置。