JPS6081464A - 内燃機関始動用エアモ−タの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、？１Ｗｔｆｉ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ッ
チがまずピニオンをリングギヤの方へ移動させ、その後
始動電流がアマチュ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って引戻される。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はしは発生するたム予めピニオ
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している。また、この種の始動
装置には、オーバランニンククラッチを装着し、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かリ
ングギヤによって著しく増速されることによる始動装置
の破損を防くため、ピニオンを空転させるような方策を
構しているものもある。更には、屯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
関運転中に誤ってスタートボタンをＯＮにしても、ピニ
オンが再び飛ひ込まないようにした安全方策を構してい
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
御を用いた嘔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、バッテリ、充電圧調整器なとのイ」帯
設備が必要であり、殊に、非常用作業様直結の大型内燃
機関では、補機用の小型内燃機関を付設し、これてもっ
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′鴫せず、不便であった。 そのため、エアモータを用いた内燃＋ｎ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ｆｌｉ制御について
は、′嘔気的制御を付設せさ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１コ１て、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
気制御と同様の例能をもつ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すては、ロータに臨設されたメ
インバルブに作動用パイロットノ＜ルブを設けているが
、このパイロッ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かちとなり、殊に、圧縮エア源
であるエアタンクの圧力か低下している状態での機関始
動の使用に際しては、パイロットバルブの作動が困クイ
（となり、内燃（表門の始動ミスか発生している。 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７〕旬し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、該メインノ＜）レ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つ
いて計細に説明する。 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。本実施例の内燃機開始動用エアモータは、
５０馬力から２０００馬力のディーゼル４餞関に好適で
あるか、更番と、ｌＪＸ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３いて、１０１はコンプレッサ１０２により圧
縮されたエアを貯蔵するエアタンク、１０３は仕切弁、
１０４はエアモータに潤滑泪３を供給する潤消油混入）
１１のオイラー、１０５ｉ１Ｊレーバルブ、１０６はエ
アモータ、１０７ｉまピニオン飛ひ出し作動用のピスト
ン部、１０８ζまメカニカルバルブ、１０９は１ｈ磁弁
（また（ま手ｇＪ弁）、１１０は絞すイ１１チェックノ
ベルブをン」＼す。 この装置の作動の概略は、軍磁弁１０９に進７Ｌするこ
とにより、リレーノくルフ゛１０５を１３１ｉ口し、エ
アモータ１０６を低回転させながらピストン翔３１０７
てピニオンを飛出させ、機関のリングギヤと噛合わせ、
後リレーノ旬しブ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
るようになってむλ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τいる。 １はメインハウジンク、２はロータ、３（まピストン部
ハウンンク、４はベアリンク、５ｉ１１１を速蜘１．６
はニードルベアリンク、７はシール、８（よピストン、
９はハネ、１０は駆動軸、１１（よ−くア１ノング、１
２はストッパ、１；うはリレーバルフ゛＊　イ本、１４
はハルフ゛シリンダ、１５は／＼ルフピストン、１６は
メインバルブ、１７はメイ７　ｉ’＋ｆ帛である第１流
路、１８はメイン）＜ルブスブリンク、１９（よパイロ
ットバルブ／Ｘウジツク、２０番よ）ぐイロットバルブ
ピストン、２１はストア／マ、２２４まスＩノ＋ブ、２
３はパイロット／〈ルフ゛スノＩＪンク、２４ＬＬパイ
ロットバルブ、２５はサブ流路である第２流路、２６は
バルブシート、２７はパイロットハルブスプリンク、２
８は第３流路、２９は第４流路、：３０は第５流路を示
す。 〔ピニオンとリンク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っているので、次のような
作動を行う。 先ず始めに、電磁弁１０９に通電しくまたは手動弁を押
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、パイロットバルブ２４は、パイ
ロットバルブスプリンク２７により常時上方に付勢して
開口しているから、圧稲エアは第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と一体となった駆動軸１゜も＋３ｉＪ
進、すなわち、聞方に移動させる。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
のリングギヤに噛みあおうとする。 一方、第４図に詳細に示した逆１ト弁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
って、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か心速回転する。ところで、この
ネジスプライン３８は、回転している駆動軸１゜を止め
ようとすれは１肪進するようにネジ切りになっているの
で、前記ピストン８て駆動軸１ｏを前進させようとすれ
は、かえって、駆動’ｌ！１１１１　ｏは逆牢ムされよ
うとして、ピニオン３４のｊ０１中云（ま、本来の低速
間１１ムに加えて更に緩慢な状態となり、その状態でリ
ンクギヤに若干係督する。そして、７［Ｅ、ピニオン３
４がリング″ギヤに係合し始めると、今１誌は、リング
ギヤによって駆動軸１ｏに回転用出力か生じ、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
くなって、駆動軸１゜はすみやかに削進し、ピニオン３
４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１ｊす進すれば、該ピスト
ン８外周に設けられたカム３９に沿ってメカニカルバル
ブ１０８（このバルブは、一般には、機械的毛段でもっ
て、バルブ進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って開１」するタイプのもので、そ
の詳４４１１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
アか第４流路２９に導入される。この開口時期は、ピニ
オン３４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、上部パイロットバルブ２０に連
通するｓａ　４　ｍ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ェックバルブ３２を介在させ、メ
カニカルバルブ１０８が開口すると、パイロットバルブ
ピストン２０を押しドけると同時に、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；ま、ピニオン３４
がリングギヤに完全に嵌合した直後になっている。 一方、パイロットバルブピストン２ｏが押し下けられる
とパイロットバルブ２４が降下し、バルブシート２７に
着座して、第３流路２８への圧縮エアや供給を止めてい
るか、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ｍ：　＆ａ関は始動するか
、内ｔ＝　ａ関の始動によりリンクギヤの回転がピニオ
ン３４の回・トムより速くなり、駆動軸１ｏをより速く
回転させようとする力か働くので、ネジスプライン３８
によって後退しようとし、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人気
−・出る。ピストン８の後退によりメカニカルバルブ１
０８は第５流路３０を閉じると同時（乙第４流路２９内
の圧ｌｌ＠エアをメカニカルバルブ゛１０８の１再造に
よって大気に放出する。その結果、今迄バルブピストン
１５及びパイロットバルブピストン２０に作用していた
８：縮エアは、メインバルブスノリング１８及びパイロ
ットバルブスプリング２３の弾力によってバルブピスト
ン１５及びパイロットバルブピストン２０の−に昇力も
加わり、第４流路２９へ速やかに戻ろうとする。そのた
め、「）１」記絞り（；Ｊチックバルブ３２は第１図及
び第３図に示１ように、迅速に戻るようなポ択ットバル
ブの構造とし、メインバルブ１６の閉塞を迅速適格に付
い、ピニオン３４とリンクギヤとの無用な噛合いをなく
すようにしている。 ナオ、パイロットバルブピストン２０とパイロットバル
ブ２４と（ｊ別体となっているので、パイロ７）バルブ
ピストン２０の上４にもかかわらず、パイロットバルブ
２４はオ、座を枕けている。一方、

【ｊ−夕２はメイン
バルブ１６が閉しても、１０性てつまりピストン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て
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、樋門始動の信号（または手動により）により′
市ｆｉＮｋ介１０９は閉じ、パイロットバルブ２４のフ
ラン／に作用していた圧縮エアは開放され、ａＡハイロ
ソトハルブ２４はパイロットバルブスプリンタ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
フハウ／ンク４０に主弁４１、ピストン４２、孔あき軸
４；う、第１バネ４４、第２バネ４５゜第３バネ４６が
内蔵され、常時は第１１＼ネ４４て主弁４】は第５流路
３０を閉しているか、ロータ４７かカム３９にのり」二
けると、ピストン４２の上昇により主弁４１はｌ；ｔｌ
　＜。また、主弁４１か閉しると、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よす１１＋ｆｌ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。したがって、コンパクト
なかつ圧力制到の正確なメカニカルバルブ１０８とする
ことができる。 以」二要するに本発明は、内燃機開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
せるものであって、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
よって前記エアモータのロータ用メインバルブを制御す
る内燃機開始動用エアモータの制御装置であるので、圧
縮エア自体てじ一夕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す、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汁縮エアとピスト
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丁することなく併
結てき、メインバルブの開閉がｍｆ−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、圧靴ｉ
エアの圧力の大きさによっ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、戟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かでき、極基
地または極暑地でも使用できる汎ハＪ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Ｗ「面図、第２図は同実
施例に用いられている空部回路図、第：う図は第１図に
おりるＸ部拡大断面図、第４図は第１図におりるＹ部拡
大断面図である。 ２・・・ロータ、８・・・ピストン、１０・・駆動軸、
１５・バルブピストン、１６・・・メインバルブ、１０
６・・・エアモータ、１０８・・メカニカルバルフ。 代理人弁理士　岡　部　７１ｆ　彦 ：ｔ：　３　図 １０ｂ −丁　−一し、−−」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機開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って、該ピストンノ前後進ニより
   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〜り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開始動用エアモ
   ータの制御装置