JPS5821100B2 - 内燃機関の空気駆動始動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービンなどの内燃機関を始動させる空気
駆動始動装置に関するものである。

一般に、電子計算機室における電源用のガスタービンな
どの内燃機関は電子計算機自体に一側の停止も許されな
いため、停電などの緊急の際にその内燃機関を迅速かつ
確実に始動せしめる必要がある。

そのため従来、上記のような内燃機関の始動装置におい
て電動機を動力とするものは、内燃機関の始動時に大き
なトルクが必要で、その結果電動機が大電流を必要とす
ることになるので、始動装置が大型化しかつ大容量の蓄
電池を常時保全管理しなければならないという問題があ
った。

そこで近年、動力源としてエアモータを用いた始動装置
が利用されるようになっている。

このようなエアモータ式始動装置においては、伝動装置
に機械的に連結させるベンデイツクスタイプの伝導手段
、即ちエアモータの駆動軸に一端部を連結した回転軸の
他端部にヘリカルスプラインが形成され、そのスプライ
ン部分にピニオンが軸方向に移動可能に噛合され、エア
モータの回転駆動によりピニオンが慣性によって移動し
、内燃機関に設けられたリングギアに噛合して内燃機関
を始動せしめる伝導手段が採用されている。

ところが、このような機構ではピニオンが高速回転しな
がら急速に飛び出してリングギアと噛合するように構成
されているため、その噛合時に、ピニオンは大きな衝撃
力を受けて歯を破損したり、回転軸に衝撃的トルクがか
かつて破損したりするという不具合がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、エアモータ
にて回転駆動される伝動装置の始動回転軸をピストン手
段にて進退移動させ、前記エアモータに供給される圧搾
空気をバルブ手段にて制御し、前記ピストン手段とバル
ブ手段とを相互に関連せしめることにより、上記不具合
を解消した内燃機関の空気、駆動始動装置を提供するこ
とを主目的とするものである。

以下、本発明の構成を実施例について図面に基づいて説
明する。

第１図において、１は空気駆動始動装置であって、電子
計算機室における電源用のガスタービンなどの内燃機関
を始動させるものであり、該内燃機関の始動用軸に連結
さすべく始動回転軸２を圧搾空気によって軸方向に移動
せしめる伝動装置３に上記始動回転軸２を、駆動せしめ
るエアモータ４が接続されている。

また、伝動装置３は、第２図にも示すように、ケーシン
グ５内にピストンバルブ６が軸方向にのみ摺動可能に嵌
挿され、さらにケーシング５及びピストンバルブ６を貫
通して始動回転軸２が回転自在に支承され、始動回転軸
２とピストンバルブ６との間にはベアリンク７．７が介
在されて軸方向にのみ一体に進退移動可能になるように
構成され、始動回転軸２はピストンバルブ６に回転自在
に支承されている。

始動回転軸２は、一端が減速ギヤ（図示せず）を介して
エアモータ４の駆動軸４ａに接続され、他端にはインボ
リュートスプライン８が設けられ、そのインボリュート
スプライン８の部分が内燃機関の始動用軸に断接される
。

また、ケーシング５内は、ピストンバルブ６によって、
第１空気室９ａと、第２空気室９ｂとに分割されている
。

第４空気室９ａ内にはピストンバルブ６を、内燃機関の
始動用軸と始動回転軸２との接続が解除される接続解除
方向（第２゛図において右方同月こ抑圧付勢するスプリ
ング１０が縮装され、また、ケーシング５と始動回転軸
２のインボリュートスプライン８の後側部分との間に僅
かにクリアランス８ａが形成されている。

したがって、始動回転軸２が若干移動すると、上記クリ
アランス８ａが閉鎖されて第１空気室９ａ内が気密状態
となるので、内部の空気は始動回転軸２の移動にて圧縮
され、スプリング１０と協働して、ピストンバルブ６の
ピストン部６ａがケーシング５に激しく当接しないよう
にクッションバネ作用を呈する。

また、一端が第２空気室９ｂに、他端が外気にそれぞれ
開口された空気孔１１がケーシング５に開設されている
。

かくして、ピストン手段１２が形成され、ピストン手段
１２は、始動回転軸２を接続するために圧搾空気が流入
されると、ピストンバルブ６を、内燃機関の始動用軸に
始動回転軸２を接続させる方向（第２図において左方向
）に移動させるようになっている。

さらにケーシング５には一端が外気に開口され、他端が
ケーシング５内に開口された第１及び第２排気孔１３ａ
、１３ｂがそれぞれ穿設さノれ、該第１及び第２排気孔
１３ａ、１３ｂに対応してピストンバルブ６のバルブ部
６ａに第１及び第２凹部１４ａ、１４ｂが設けられてバ
ルブ手段１５が形成されている。

バルブ手段１５はエアモータ４に供給される空気量を制
御するもので、第１１凹部１４ａは、ピストンバルブ６
が若干接続方向に移動すると、第２空気室９ｂと第１排
気孔１３ａとを連通せしめ、第２四部１４ｂは、ピスト
ンバルブ６がさらに移動して第４排気孔１３ａが閉鎖さ
れ、しかしてインボリュートスプライン）８が内燃機関
の始動用軸にほぼ完全に噛合した状態にまで始動回転軸
２が移動すると、第２空気室９ｂと第２排気孔１３ｂと
を連通せしめるように構成されている。

ピストン手段１２及びバルブ手段１５には空気１制御手
段１６が、該空気制御手段１６が始動回転軸２の接続動
作初期にエアモータ４を低速回転せしめるように接続さ
れている。

すなわち、空気源１７よりフィルター１８、レギュレー
タ１９及びルブリケータ２０をそれぞれ介して伝動装置
給気；路２１とエアモータ給気路２２とに分岐され、伝
動装置給気路２１は電磁切換弁２３を介して前記伝動装
置３の空気孔１１に接続され、電磁切換弁２３は排出部
２３ａと供給部２３ｂとを有する３ボ一ト２位置形に形
成され、側部にソレノイド２４が設けられている。

エアモータ給気路２２は切換弁２５を介してエアモータ
４に接続され、該切換弁２５は停止部２５ａと供給部２
５ｂとを有する２ボート形に形成され、側部にスプリン
グ２６が設けられ、そのパイロットライン２５ｃは□逆
止弁２１を介して前記伝動装置３の第２排気孔１３ｂに
接続され、パイロットライン２５ｃより圧力がかかると
、供給部２５ｂに切り換わるように構成されている。

伝動装置３の第１排気孔１３ａは逆止弁２８を介してエ
アモータ給気路２２に接続されて初期給気路２９が形成
され、エアモータ４の、駆動初期（接続動作初期）のみ
上記給気路２９より圧搾空気が供給され、低速回転させ
るようになっている。

又、前記伝動装置給気路２１は切換弁２５のバイロフト
ライン２５ｃにも逆止弁３０を介して接続されている。

前記電磁切換弁２３のソレノイド２４には電源３１、操
作スイッチ３２及び圧力スイッチ３３が順次接続配線さ
れ、圧力スイッチ３３は内燃機関が始動した後排気ガス
圧が設定値になるとＯＦＦになるものである。

尚、３４はピストンバルブ６０回転を規制する回り止め
ピン、３５はメインシャフト、３６はキー、３７は接続
金具である。

次に作動について説明すると、内燃機関を始動すべく操
作スイッチ３２をＯＮにすると、ソレノイド２４が作動
して電磁切換弁２３が供給部２３ｂに切り換わり、空気
源１７より圧搾空気が伝動装置３の第２空気室９ｂに供
給される。

第２空気室９ｂに圧搾空気が供給されるとピストンバル
ブ６が接続方向に移動し始め、第２空気室９ｂと第１排
気孔１３ａとが第１凹部１４ａを介して僅かに連通し、
圧搾空気が漏れ始め、エアモータ４に供給路２９を介し
て供給され始める。

続いてピストンバルブ６が移動して第２空気室９ｂと第
１排気孔１３ａとが完全に連通し、大きく通気し始める
と、エアモータ４は低速回転し始め、一方その間始動回
転軸２は接続方向へ移動を続けており、エアモータ４の
低速回転に伴って始動回転軸２も低速回転し、その低速
回転よりやや遅れて始動回転軸２の先端が内燃機関の始
動用軸に接触し、インボリュートスプライン８の先端部
が回転しつつ噛合する。

インボリュートスプライン８の先端部が噛合すると、第
１排気孔１３ａが閉鎖され、エアモータ４は一旦回転を
停止する。

引き続き始動回転軸２は接続方向に移動し、インボリュ
ートスプライン８がほぼ完全に噛合すると、第２空気室
９ｂと第２排気孔１３ｂとが第２凹部１４ｂを介して僅
かに連通し始め、パイロットライン２５ｃを介して切換
弁２５に圧力がかかり始める。

更に、ピストンバルブ６が移動して始動回転軸２が完全
に内燃機関の始動用軸に噛合して、第２空気室９ｂと第
２排気孔１３ｂとが完全に連通ずると、パイロットライ
ン２５ｃを介して圧力がかかり切換弁２５が供給部２５
ｂに切り換わる。

その結果、エアモータ４に給気路２２より圧搾空気が供
給されて高速回転し、それに伴って始動回転軸２も高速
回転して内燃機関が始動する。

内燃機関が始動して排気ガス圧が設定値になると、圧力
スイッチ３３がＯＦＦになり、ソレノイド２４が停止し
て電磁切換弁２３が排出部２３ａに切り換わり、第２空
気室９ｂ内の圧搾空気は排出され、ピストンバルブ６が
スプリング１０により接続解除方向に移動し、それに伴
って始動回転軸２も同じく接続解除方向に移動し、内燃
機関との接続が断たれる。

また第２空気室９ｂの圧搾空気の排出により切換弁２５
は停止部２５ａに切り換わり、エアモータ４の回転駆動
は停止する。

以上のように本発明によれば、伝動装置の始動回転軸を
エアモータによって回転駆動するので、大きなトルクを
得ることができ、更に始動回転軸をピストン手段の圧搾
空気によって移動させると共にエアモータに供給される
圧搾空気量をバルブ手段にて制御して、始動回転軸の接
続動作初期にエアモータを低速回転させ、接続動作中期
に一時的に停止させ、しかして接続動作終期に高速回転
させるように構成したため、内燃機関の始動用軸との接
続時に始動回転軸に衝撃力が作用することがなく穏やか
に接続させることができる。

また、穏やかに接続するため、高い強度を必要とせず、
したがって、伝動装置の耐久性が著しく向上し、コンパ
クトにすることができると共に、内燃機関を迅速かつ確
実に始動させることができる等種々の優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を例示するものであり、第１図
は空気駆動始動装置の概略図、第２図は伝動装置の縦断
面図である。 １・・・・・・空気駆動始動装置、２・・・・・・始動
回転軸、３・・・・・・伝動装置、４・・・・・・エア
モータ、４ａ・・・・・・駆動軸、６・・・・・・ピス
トンバルブ、９ａ・・・・・・第１空気室、９ｂ・・・
・・・第２空気室、１１・・・・・・空気孔、１２・・
・・・・ピストン手段、１３ａ・・・・・・第１排気孔
、１３ｂ・・・・・・第２排気孔、１４ａ・・・・・・
第１凹部、１４ｂ・・・・・・第２凹部、１５・・・・
・・バルブ手段、１６・・・・・・空気制御手段、２３
・・・・・・電磁切換弁、２５・・・・・・切換弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 空気源より空気制御手段を経て供給される圧搾空気
   によって始動回転軸を移動せしめて内燃機関の始動用軸
   に接続させる伝動装置に、前記始動回転軸を駆動せしめ
   るエアモータが連係されてなる装置であって、前記エア
   モータに前記始動回転軸が軸方向に進退移動可能に連係
   され、前記空気制御手段が前記伝動装置に接続され、前
   記伝動装置がピストン手段とバルブ手段とを具備し、前
   記ピストン手段は、ケーシング内を１対の空気室に分割
   しかつ前記始動回転軸を回転自在に支承するピストンバ
   ルブを、前記空気室の一方に空気制御手段にて供給され
   る圧搾空気によって軸方向に進退移動可能に制御するよ
   うに構成され、前記バルブ手段は、ケーシングに形成し
   た１対の排出孔と該排出孔に対応してピストンバルブに
   形成した１対の凹部とによりエアモータに供給する圧搾
   空気の流量を制御するように構成され、前記ピストン手
   段およびバルブ手段が相互に関連せしめられ、それによ
   って前記始動回転軸が低速回転する接続動作初期と前記
   始動回転軸が高速回転する接続動作終期との間における
   接続動作中期において、前記エアモータへの空気の供給
   が遮断され、該エアモータの回転を一時的に停止せしめ
   るように構成されていることを特徴とする内燃機関の空
   気駆動始動装置。