JPS623169A - 内燃機関用エアモ−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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関用のエアモータにおける制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

”“″’ｊ：Ｒ５Ｂ−’ｌ”°”３°“＋＊ｏｕ″ｒｔ
′ｊＪ、）従来、内燃機関用のエアモータからなる始動
装置４１２６１１３号明細書で知られている。かかる始
動装置は駆動軸の先端に設けられたピニオン　　　　　
　　　　　　−１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に圧縮エ
アを供給し、該エアピストンの前進に伴い咳駆動軸を前
進させるとともに、エアモータにより咳駆動軸を高速に
回転させ、内燃機関を始動させるものである。

２、′ そして、従来のエアモータからなる始動装置は、　　　
　　　　　　　／「 その起動指令用に電磁弁を用いるとともに、該内燃機関
が始動された後、該始動装置のピニオンを内燃機関のリ
ングギヤから離脱させる際にも、該電磁弁を手動または
自動的（例えば、特公昭５８−２１１０１号公報のもの
では、内燃機関が始動された際、機関の排気ガス圧をセ
ンサーとして、電磁弁を作動させる）に作動させて離脱
している。

かかる場合、機関始動後、電磁弁の切りが遅れると、該
始動装置は機関回転により逆に１０倍前後に増速駆動さ
れ、最悪の場合は破損されてしまう、そのため、各種の
逆駆動の防止装置や電気的保護回路を介在させている。

しかしながら、かかる対策において、電気的保護回路で
は、高価になるとともに、エアモータを用いた内燃機関
の使用場所、例えば、山中とか海上では、その保守・点
検が困難であり、また、機械的保護装置は充分その機能
を果たしていない。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明は、かかる従来の問題点を解消するため創
作されたもので、特に、機関始動後、エアモータの安全
を図る制御装置を提供する。

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図は第１図
の実施例に用いられるエア回路図、第３図は第１図のＸ
部の拡大図を示す。

本実施例の内燃機関用始動装置は５０馬力から２０００
馬力のディーゼル機関に好適であるが、小形ガスタービ
ンにも適用可能である。

〔実施例における構成の概要〕

第２図のエア回路図において、図示の始動装置における
エアモータｌ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と一体となっており、該エアモータｌ
で駆動される駆動軸４はピストンハウジング２に横設さ
れ、該駆動軸４の先端にはピニオン５　（またはスプラ
イン）が設けられ、該とニオン５が、図示しない内燃機
関のりングギャと噛合・離脱するようになっている。該
エアモータｌはエアタンク１０１からの圧縮エアによっ
て高速に回転されるが、該エアモータ１とエアタンク１
０１との間にはメインバルブ６が介在している。また、
前記エアピストン３はエアタンク１０１からの圧縮エア
によって前進（第２図で右方向に移動すること）するが
、エアピストン３とエアタンク１０１との間には起動指
令弁１０２およびパイロットパルプ７が介在されており
、これらメインパルプ６とパイロットバルブ７は、第２
図中２点鎖線して囲って図示されている。

かかる内燃機関用始動装置の動作についていえば、先ず
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１０３に供給され、バイロフトパ
ルプ７を介して第２の通路１０６に供給され、ピストン
ハウジング２に穿設された供給孔Ａに供給されるので、
エアピストン３は前進する。該エアピストン３が前進す
ると、これに伴って駆動軸４も前進し、その先端に設け
られたピニオン５がリングギヤと噛み合う。

一方、パイロットバルブ７に供給された後、分岐された
圧縮エアは、分岐路１０７に設けられた逆止弁９を介し
て絞られながらエアモータ１に供給され、エアモータ１
を低速で回転させる。そのため、前記ピニオン５は前進
しながらリングギヤを低速回転させる。

次いで、エアピストン３が更に前進すると、供給孔Ａと
吐出口Ｂとが連通ずることとなり、該吐出口Ｂから第３
の通路１０４へ圧縮エアは供給され、メインバルブ６が
開かれる。その結果、エアタンク１０１からの大量の圧
縮エアが第４の通路１０５を通り、エアモータ１に供給
され、ｉエアモータｌを高速に回転させ、前記ピニオン
５によってリングギヤを高速回転させ、内燃機関を始動
させる。

なお、第２図中、１０８はコンプレッサー、１０９はド
レンタンク、１１０はリューブリケータ、１１１はオイ
ルタンク、１１２はディフューザを示す。

〔エアモータの構成〕

以上の実施例におけるエアモータｌの詳細は以下のよう
に構成されている。

すなわち、第１図において、エアモータ１は複数の羽根
を備えたロータ１０から構成され、該ロータ１０はメイ
ンハウジング１１に内蔵されている。該ロータｌＯはそ
のロータ軸１４の両端をベアリング１２．１２で支持さ
れているとともに、該ロータ軸１４の一方は突出され、
その端部にピニオン１５が刻設されている。該ピニオン
１５は筒状軸１６の内周に刻設された内歯歯車１６°と
噛合されている。該筒状軸１６の内周には該内歯歯車１
６°と並設してネジスプライン１７が刻設され、該ネジ
スプライン１７は駆動軸４に刻設されたネジスプライン
１８と噛合されている。これらネジスプライン１７．１
８は、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が前進作用をするネジで構成されており、し
たがって、駆動軸４を前進させるような力が働けば、該
駆動軸４が逆転されようとし、ピニオン５の回転が低速
となる。咳情状軸１６の外周にはニードルベアリング１
９を介してシリンダー２０が嵌合され、該シリンダー２
０とピストンハウジング２とで形成された環状空間にエ
アピストン３が摺動自在に内蔵されている。ｉｆエアピ
ストン３はスリーブ２３を介してピストンスプリング２
１で常時後進方向に押圧されている。該スリーブ２３は
ベアリング１３のアウターレースと一体化され、更に、
該ベアリング１３のインナレースは駆動軸４と一体化さ
れているので、スリーブ２３と駆動軸４とは、前後進に
ついては同行するが、駆動軸４の回転はスリーブ２３に
は伝達されない。

〔メインパルプおよびバイロフトパルプの構成〕以上の
実施例におけるメインパルプ６およびパイロットパルプ
７の詳細は以下のように構成されている。

すなわち、第１図および第３図において、これらパルプ
６．７はメインハウジングｌｌ上に装着されているとと
もに、第１の通路１０３、第２の通路１０６、第３の通
路１０４、および、第４の通路１０５が各連通されてい
る。第１の通路１０３と第２の通路１０６とは、パイロ
ットバルブ７を介して連通されている。該パイロットバ
ルブ７の本体２４はパイロットパルプスプリング２５に
よって、バルブシート２６から常時持上げられており、
第１の通路１０３と第２の通路１０６とを本始動装置の
起動前には連通させている。該本体２４の頂部にはステ
ム２７が突設され、該ステム２７にはその途中に小径部
２９が形成され、該小径部２９には径方向に貫通孔３０
が穿設されている。

該貫通孔３０はステム２７軸芯上に更に穿設されたキリ
孔３１と連通し、該キリ孔３１はステム２７の頂部で開
口されている。該ステム２７の頂部にはパイロットピス
トン３２の足３３の先端が当接され、該バイロフトピス
トン３２にもその軸芯にキリ孔３４が穿設され、該キリ
孔３４は前記キリ孔３１と合致し連通されている。該ス
テム２７は・ステムサポート３５で摺動自在に支持され
、該ステムサポート３５には、第３の通路１０４と連通
ずる絞り孔３５°が穿設され、該絞り孔３５°が前記小
径部２９の外周で連通している。該絞り孔３５“の開口
部の部下には、０リング３６が設けられ、該Ｏリング３
６で第１の通路１０３と第３の通路とを遮断している。

前記バイロフトピストン３２はパイロットピストンスプ
リング３７によって常時上方に押圧されており、該スプ
リング３７はバイロフトピストン３２の足３３が摺動自
在に挿入′″ｇｆ″′″Ｘ）７”−１３８７受Ｌｔ　６
　ａ　ｚ　ｂｓ　　　　　　　　　　　　　１．ｉ”る
・　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　２・、前記バルブシート２６には
、第２の通路１０６より分岐された分岐路１０７が穿設
され、該分岐路１０７は、逆止弁９を介してロータ１０
の室に　　　　　　　　　　　　°。

連通している。

前記第３の通路１０４は、前記ピストンサポート３８の
外周を回ってメインパルプピストン３９に連通されてい
るが、該メインパルプピストン３９はメインパルプ本体
４０とパルプスピンドル４１で連結されている。該メイ
ンパルプ本体４０はメインパルプピストンスプリング４
２およびメインパルプ本体スプリング４３で、バルブシ
ート４４に通常押圧されている。

本実施例の構成は以上のようになっているので次のよう
な動作を行う。

〔ピニオンとリングギヤとの噛合始め動作〕前記のよう
に、起動指令弁１０２（通常電磁弁で構成されている）
を開くと、エアタンク１０１からの圧縮エアは、第１の
通路１０３を通り、パイロットバルブ７の外周に供給さ
れる。パイロットバルブ７はパイロットバルブスプリン
グ２５により常時上方に持上げられているので、圧縮エ
アはバルブシート２６を通り第２の通路１０６より供給
孔Ａに供給される。そのため、エアピストン３はピスト
ンスプリング２１に抗して前進する。

その結果、該エアピストン３と一体となっている駆動軸
４もネジスプライン１７．１８の作用によって逆転され
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、パイロットパルプ７のバルブシート２６より分岐
された圧縮エアは、逆止弁９で絞られながらロータ１０
の室へ供給され、ロータ１０を低速に回転させる。ロー
タ１０の低速回転は、ピニオン１５および内歯歯車１６
”で減速されて駆動軸４のネジスプライン１日に伝えら
れ、ネジスプライン１７．１８の作用によって、更に低
速回転となって、前記ピニオン５をきわめて低速に回転
させる。そのため、ピニオン５はリングギヤとの噛み合
いを模索しながら、若干係合が行われる。

とコロが、一旦、ピニオン５とリングギ＋とが係合し始
めると、今度は、リングギヤによってピニオン５の回転
が阻止されるよう力が働くので、これがネジスプライン
１７．１８に作用し、駆動軸４はエアピストン３の前進
速度より速やかに前進し、ピニオン５とリングギヤとの
噛合が迅速に行われる。

〔メインバルブの開く動作〕

ピニオン５とリングギヤとが完全に噛合い、駆動軸４が
前進を停止した位置で、供給孔Ａと吐出孔Ｂとは連通さ
れ、圧縮エアは吐出孔Ｂを介して、第３の通路１０４を
通ってメインバルブピストン３９へ供給される。そのた
め、メインバルブ本体４０は持上げられ、エアタンク１
０１からの大量の圧縮エアが第４の通路１０５を通り、
ロータｌＯに供給され、ロータ１０は高速に回転する。

その際、メインバルブピストン３９へ供給された圧縮エ
アは、後述のように、パイロットパルプ７をバルブシー
ト２６に着座させる。

〔メインパルプ７の閉じる動作〕 ロータ１０の高速回転によって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５の
回転より速くなり、その結果、駆動軸４にはより速く回
転させようとする力が働くので、ネジスプライン１７．
１８の作用によって駆動軸４は後進させられるが、これ
に加えて、ピストンスプリング２１の付勢力も働き、駆
動軸４は速やかに後進することになり、ピニオン５とリ
ングギヤはその噛合が外れる。その駆動軸４の後進に伴
って、エアピストン５も後進するが、そのため、第２の
通路１０６と第３の通路１０４とは、その連通が遮断さ
れ、第３の通路１０４内の圧縮エアは、ディフユーサ４
５より大気に一気に放出されて、メインバルブピストン
３９は下がり、メインパルプ６が閉じる。一方、第２の
通路１０６内の圧縮エアは、前記のようにパイロットパ
ルプ７は閉じられ、かつ、メインパルプ６も閉じられる
がエアモータ１が惰性により回転しているので、その吸
引作用により逆止弁９を介して吸引される。

〔メインパルプのロック動作〕

前記のように、メインパルプ６を開くために、第３の通
路１０４へ圧縮エアが供給されるが、同時に、該圧縮エ
アの一部は絞り孔３５°を通り、パイロットピストン３
２の頂部３２°へも絞られなから供給される。その結果
、パイロットピストン３２はパイロットピストンスプリ
ング３７に抗して押下げられ、ステム２７を押下げる。

したがって、パイロットバルブ７がバルブシート２６に
着座するが、そのため第１の通路１０３よりの圧、縮エ
アは、第２の通路１０６へ供給されなくなる。

なお、その時期はロータｌＯの回転が正規の高速回転に
入る前後の時期としている。一方、ステム２７が押下げ
られているので、供給孔Ａ、吐出孔Ｂを迂回して通じて
いる第３の通路１０４の圧縮エアより若干高圧の、第１
の通路１０３の圧縮エアがステム２７の小径部２９より
直接、メインパルプピストン３９へ供給されることから
、メインパルプ６は完全に開いた状態が続く、そして、
機　　　　　　　　　　　、、開始動後、エアピストン
３の後進により、第３の通路１０４の圧縮エアが一気に
大気に放出されて、メインバルブ６が閉じても、第１の
通路１０３からの圧縮エアがパイロットバルブ７をバル
ブシート２６に着座させた状態を維持している。つまり
、第１の通路１０３に圧縮エアが導入されている限り、
パイロットバルブ７は閉じられ、ひいては、エアピスト
ン３を再度、前進させたり、また、メインバルブ６を誤
って再開させることはない、なお、その際、第１の通路
１０３の圧縮エアは絞り孔３５を通じて大気に小量放出
され続ける。

本発明は以上のような構成となっているので、以下の効
果を奏する。

〔発明の効果〕

■　エアモータ用のメインバルブの開および閉を、エア
モータに使用される圧縮エアで行うので、安価で、かつ
、本始動装置をいずれの場所に設置しても保守の便利な
エアモータとすることができる。

■　機関始動後、該メインバルブを開（よう維持してい
る圧縮エアを、直ちに大気に放出するので、メインバル
ブは迅速に閉じ、エアモータのロータ、ビニオン、駆動
軸等に無用な力を与えず、しかも無用な圧縮エアをロー
タに供給しない。

■　メインバルブを開くよう維持している圧縮エアが大
気へ一度に放出されるにも拘わらず、パイロットバルブ
は閉塞され続けているので、第１の通路の圧縮エアが第
２の通路を通じてエアピストンへ再供給されない状態に
ロックしているから、再度、ビニオン等を前進させ内燃
機関へ係合させることはなく、また、メインバルブを再
開させることがない。

【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図は第１図
に用いられるエア回路図、第３図は第１図のＸ部の拡大
図を示す。 １・・・エアモータ、３・・・エアピストン、４・・・
ビニオン、６・・・メインバルブ、７・・・パイロット
バルブ、３５゛・・・絞り孔、１０３・・・第１の通路
、１０４・・・第３の通路、１０６・・・第２の通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１の通路、および該第１の通路とパイロットバルブを
   介して連通された第２の通路に供給された圧縮エアで前
   進され且つピストンスプリング等で後進されるエアピス
   トンと、エアモータで回転される駆動軸と、該駆動軸の
   先端に設けられ、且つ内燃機関と係合されるピニオンま
   たはスプラインと、からなり、該エアピストンの前進に
   伴って該駆動軸が前進するとともに、該エアピストンの
   前進により前記第２の通路に供給された圧縮エアが第３
   の通路に連通されて前記エアモータのメインバルブを開
   くよう作動する内燃機関用エアモータにおいて、前記第
   ３の通路の一部の絞られた圧縮エアで前記パイロットバ
   ルブを閉塞するようにし、閉塞された該パイロットバル
   ブに、第２の通路の圧縮エアで該閉塞を維持するようす
   るとともに、前記エアピストンの後進に伴い第３の通路
   の圧縮エアが直ちに大気に排出されるようにしたことを
   特徴とする内燃機関用エアモータの制御装置。