JP3562944B2 - 始動モータの安全装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関を始動させる始動モータの安全装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、機関を始動させる始動モータとして、例えばディーゼル機関の駆動軸に連結されたフライホイルのギアに噛合するように、圧縮空気で出没駆動されるとともに回転駆動されるピニオンギアを備えたエアモータが知られている。
このエアモータは、機関が完全に停止しているときに、エアモータから空気圧源に連なる管路に介設された始動操作弁を操作者が開くと、エアモータに供給される圧縮空気によりピニオンギアが、まず突出駆動されてフライホイルのギアに噛合し、次いで回転駆動されてフライホイルを介して機関の駆動軸を回転させ、この駆動軸が所定の回転速度に達すると、ピニオンギアがフライホイルギアから外れるように没入駆動されて、ディーゼル機関を始動するようになっている。
【0003】
ところが、ディーゼル機関の始動が失敗した直後やエアラン中にフライホイルがまだ微速回転しているのに気づかずに、あるいは機関運転中に勘違いして、操作者が始動操作弁を開くことがある。そうすると、回転しているフライホイルギアにピニオンギアが噛合しようとするので、ピニオンギアやフライホイルギアが破損して飛び散り、エアモータが損傷したり甚だしくは使用不能になるばがりでなく、付近の作業者などが負傷することになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、ディーゼル機関およびフライホイルが完全に停止したか否かは、操作者の目視確認で判断されているのが実状であり、目視確認の判断ミスに上記始動操作弁の誤操作が加わって、操作者の注意を喚起したところで、エアモータの損傷や作業者の負傷を完全に防止することはできない。一方、人的判断を無くすべく、フライホイルの回転速度をセンサで検出するにしても、回転速度が零であるのを検出する手法は、構成が複雑になってコストアップになるという問題もある。
【0005】
そこで、本発明の目的は、フライホイルの停止を目視によらず簡素な構成の検知手段で行ない、フライホイルが完全に停止していない状態で始動モータを作動させないようにして、噛合時のギアの破損をなくし、始動モータの損傷や作業者の負傷を無くすことができる始動モータの安全装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に記載の始動モータの安全装置は、機関の駆動軸に連結されたフライホイルと、このフライホイルのギアに噛合するように電力で出没駆動されるとともに回転駆動されるピニオンギアを有する電動モータと、この電動モータの給電線に介設された始動スイッチと、この始動スイッチと上記電動モータとの間の上記給電線に介設された始動インタロックスイッチと、上記始動スイッチのオン , オフを検出するセンサと、このセンサの検出信号が表わす上記始動スイッチの状態がオンからオフに変化したときに、上記始動インタロックスイッチをオンからオフに切り換える第1制御手段を備えた始動モータの安全装置において、
上記フライホイルの回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、第1低速回転速度よりも高い第2低速回転速度を一旦上回った後上記第1低速回転速度を下回った場合に、上記第1低速回転速度を下回ったときから第1の時間経過後に上記始動インタロックスイッチをオフからオンに切り換えると共に、上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、上記第1低速回転速度を上回った後上記第2低速回転速度に至らずに上記第1低速回転速度を下回った場合に、上記第1低速回転速度を下回ったときから、第2の時間経過後に上記始動インタロックスイッチをオフからオンに切り換える第2制御手段を備え、
さらに、上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、上記第1低速回転速度に至らない状態で、始動スイッチの状態がオンからオフに変化した場合に、上記始動スイッチの状態がオンからオフに変化した時点から、第3の時間経過後に上記始動インタロックスイッチをオフからオンに切り換える第3制御手段を備えることを特徴とする。
【0007】
また、本発明の請求項2に記載の始動モータの安全装置は、機関の駆動軸に連結されたフライホイルと、このフライホイルのギアに噛合するように圧縮空気で出没駆動されるとともに回転駆動されるピニオンギアを有するエアモータと、このエアモータと空気圧源を接続する管路に介設された始動操作弁と、この始動操作弁と上記エアモータとの間の上記管路に介設された始動インタロック弁と、上記始動操作弁の開閉を検出するセンサと、このセンサの検出信号が表わす上記始動操作弁の状態が開から閉に変化したときに、上記始動インタロック弁を開位置から閉位置に切り換える第1制御手段を備えた始動モータの安全装置において、
上記フライホイルの回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、第1低速回転速度よりも高い第2低速回転速度を一旦上回った後上記第1低速回転速度を下回った場合に、上記第1低速回転速度を下回ったときから第1の時間経過後に上記始動インタロック弁を閉位置から開位置に切り換えると共に、上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、上記第1低速回転速度を上回った後上記第2低速回転速度に至らずに上記第1低速回転速度を下回った場合に、上記第1低速回転速度を下回ったときから、第2の時間経過後に上記始動インタロック弁を閉位置から開位置に切り換える第2制御手段を備え、
さらに、上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、上記第1低速回転速度に至らない状態で、上記始動操作弁の状態が開から閉に変化した場合に、上記始動操作弁の状態が開から閉に変化した時点から、第3の時間経過後に上記始動インタロック弁を閉位置から開位置に切り換える第3制御手段を備えることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
図1は、請求項2の始動モータの安全装置の一例を示す概略図であり、この安全装置は、ディーゼル機関の図示しない駆動軸に連結されたフライホイール1と、このフライホイール1のギア1aに噛合するように圧縮空気で出没駆動されるとともに回転駆動されるピニオンギア2aを有するエアモータ2と、このエアモータ2と空気圧源3を接続する管路4に介設された手動の始動操作弁(MV)5と、この始動操作弁5と上記エアモータ2との間の上記管路4に介設された始動インタロック電磁弁(ISV)6と、上記始動操作弁5の開閉を検出するセンサとして弁が開位置にあるときオン信号を出力するリミットスイッチ7と、このリミットスイッチ7等からの検出信号に基づいて上記始動インタロック電磁弁6を切換制御する第1,第2,第3制御手段を兼ねる制御ユニット8を備えている。
【0019】
上記フライホイール1には、その回転速度を検出すべく回転速度検出手段としてのパルスセンサ9が外周に間隔をおいて設けられ、パルスセンサ9の検出信号は、速度スイッチユニット10を介して上記制御ユニット9に入力される。速度スイッチユニット10は、上記検出信号が表わすディーゼル機関の回転速度が、燃料発火による正常始動に相当する第2低速回転速度である300rpm以上であるとき第2オン信号を、機関停止に近い第1低速回転速度である30rpm以上であるとき第1オン信号を夫々制御ユニット8に出力するようになっている(図2(A)参照)。
なお、始動操作弁5のノーマル位置で閉鎖される2次ポートは、管路4aを経て空気圧源3に連なって手動操作の際の圧縮空気供給路をなすが、ノーマル位置で1次ポートに連通する2次ポートも、始動電磁弁11を介設した管路4bを経て空気圧源3に接続されており、上記始動電磁弁11は、始動操作弁5が手動操作できずにノーマル位置にある場合、遠隔操作で開閉されて圧縮空気の供給を制御する。
【0020】
上記制御ユニット8は、第1制御手段として、始動操作弁5が閉位置に切り換えられてリミットスイッチ7からのオン信号が消滅したときに、始動インタロック電磁弁6を励磁してこの弁を開位置から閉位置に切り換えるが、上記オン信号の消滅よりも早期に上記速度スイッチユニット10から機関回転速度が300rpmに達したことを表わす第1オン信号が入力された場合は、その入力時点で始動インタロック電磁弁6を励磁して圧縮空気の浪費を防ぐようになっている。
また、制御ユニット8は、第2制御手段として、機関回転速度が30rpmを下回って速度スイッチユニット10からの第2オン信号が消滅したとき、そのときから一定時間T1,T2(例えば8秒)経過後に始動インタロック電磁弁6を消磁してこの弁を閉位置から開位置に切り換える(図2(A),(B)参照)。上記一定時間T1,T2は、30rpmで回転しているディーゼル機関が停止するまでの時間として確認試験で求められた時間(例えば5秒)よりも余裕をみて長く設定される。
【0021】
さらに、制御ユニット8は、第3制御手段として、始動操作弁5が閉位置に切り換えられてリミットスイッチ7からのオン信号が消滅したときに、リミットスイッチ7からのオン信号が消滅したときに、そのときから一定時間T3(例えば8秒)経過するまでは、始動インタロック電磁弁6を消磁したままにして、一定時間経過後に始動インタロック電磁弁6を励磁してこの弁を閉位置から開位置に切り換える(図2(C)参照)。上記一定時間T3は、30rpmで回転しているディーゼル機関が停止するまでの時間として確認試験で求められた時間(例えば8秒)に等しい。
【0022】
図2は、上記始動モータの安全装置の種々の作動態様を機関回転数の経時変化と共に示している。
図2(A)は、機関回転数が300rpm以上になる場合であり、操作者が始動操作弁5を手動で開くと、リミットスイッチ7が図中のMVで示すようにオン信号を出力し始め、速度スイッチユニット10は、空気圧源3からの圧縮空気で動くエアモータ2のピニオンギア2aにより,フライホイール1を介して始動されるディーゼル機関の機関回転数が30rpmを上回ると図中のSW1で示すように第1オン信号を、機関回転数が300rpmを上回ると図中のSW2で示すように第2オン信号を夫々出力し始める。制御ユニット8は、第1制御手段として始動操作弁5が閉じられてリミットスイッチ7からのオン信号が消滅する時点、または機関回転数が300rpmを上回って速度スイッチユニット10から第2オン信号が出始める時点のいずれか早い時点で、始動インタロック電磁弁6を励磁して、この弁を図中のISVで示すように閉じさせるが、この例ではオン信号の消滅の方が早くなっていてこの時点で閉弁される。
かくて、始動インタロック電磁弁6が閉じられたので、操作者がこの弁より空気圧源3側の始動操作弁を誤って再び開いたとしても、空気圧源3からの圧縮空気がエアモータ2に供給されず、正常始動で回転しているフライホイール1のギア1aにピニオンギア2aが噛合させられることはなく、かかる噛合によるギア1a,2aの破損、エアモータ2の損傷および作業者の負傷が確実に防がれる。
【0023】
こうして、ディーゼル機関は、燃料発火による正常運転に入って図2(A)のグラフの水平頂部で示す最大回転数に至り、次いで燃料供給の減少と共に機関回転数は減少し、機関回転数が、300rpmを下回ると速度スイッチユニット10からの上記第2オン信号が消滅し、さらに30rpmを信号下回ると上記第1オン信号が消滅する。制御ユニット8は、第2制御手段として第1オン信号の消滅時点から一定時間T2を計時し始め、計時終了時点で始動インタロック電磁弁6を消磁して、この弁を図中のISVで示すように開かせる。上記一定時間T1は30rpmで回転している機関が停止するまでの時間よりも長いので、始動インタロック電磁弁6が開かれた時点では、機関は完全に停止している。従って、操作者が、ディーゼル機関を再び始動させるべく始動操作弁5を開いても、フライホイール1が完全に停止した後に開かれる始動インタロック電磁弁6を経て空気圧源3の圧縮空気がエアモータ2に供給されてピニオンギア2aが突出駆動されるので、ピニオンギア2aのフライホイールギア1aへの噛合は、ギア1a,2aの破損および作業者の負傷を生じることなく行なわれる。
【0024】
図2(B)は、機関回転数が30rpm〜300rpmの間に止まる場合であり、操作者が始動操作弁5を開いて、空気圧源3からの圧縮空気で動くエアモータ2により機関を始動しても、何らかの理由で燃料発火に至らない例である。この場合、機関不起動に気づいた操作者が、始動操作弁5を閉じると、リミットスイッチ7からのオン信号(MV)が消滅すると共に機関回転数が減少し、この機関回転数が30rpmを下回ると、速度スイッチユニット10から出力されていた第1オン信号(SW1)が消滅する。制御ユニット8は、第2制御手段として第1オン信号の消滅時点から,30rpmで回転している機関が停止するまでの時間よりも長い一定時間T1を計時し始め、計時終了時点で初めて始動インタロック電磁弁6を消磁してこの弁を開かせる(ISV)。従って、操作者が、ディーゼル機関を再び始動させるべく始動操作弁5を開いても、フライホイール1が完全に停止した後に開かれる始動インタロック電磁弁6を経て空気圧源3の圧縮空気がエアモータ2に供給されてピニオンギア2aが突出駆動されるので、ピニオンギア2aのフライホイールギア1aへの噛合は、ギア1a,2aの破損および作業者の負傷を生じることなく行なわれる。
【0025】
図2(C)は、操作者が始動操作弁5を開いてエアモータ2により機関を始動しても、機関回転数が何らかの理由で30rpmにも至らない場合であり、機関不起動に気づいた操作者が、始動操作弁5を閉じると、リミットスイッチ7からのオン信号(MV)が消滅する。すると、制御ユニット8は、第3制御手段として上記オン信号が消滅した時点から上記機関停止に要する時間に等しい一定時間T2を計時し始め、計時終了時点で初めて始動インタロック電磁弁6を消磁してこの弁を開かせる(ISV)。従って、操作者が、ディーゼル機関を再び始動させるべく始動操作弁5を開いても、フライホイール1が完全に停止した後に開かれる始動インタロック電磁弁6を経て空気圧源3の圧縮空気がエアモータ2に供給されてピニオンギア2aが突出駆動されるので、ピニオンギア2aのフライホイールギア1aへの噛合は、ギア1a,2aの破損および作業者の負傷を生じることなく行なわれる。
また、図2(A)〜(C)のいずれの場合も、ディーゼル機関の停止を、回転速度が零になることでなく、第1低速回転速度(30rpm)から機関が停止するに要する時間よりも長い時間(T1,T2,T3)を計時することにより間接的に検出しているので、安全装置の構成を簡素で安価なものにできる。
【0026】
図3は、上記始動モータの安全装置の作動フローを総括して示すフローチャートである。上記安全装置の全体の作動フローは、次のとおりである。
制御ユニット8は、ステップS1で、始動インタロック電磁弁6を消磁して空気圧源3の圧縮空気を利用可能(A通)とした後、ステップS2で、操作者によって始動操作弁5が開操作されると、ステップS3で、機関回転数が30rpm以上になったか否かを速度スイッチユニット10からの第1オン信号の有無で判断する。
ステップS3で否と判断すると、図2(C)で述べた作動を行なうべくステップS23に移る一方、肯と判断すると、ステップS4に進んで、機関回転数が300rpm以上になったか否かを速度スイッチユニット10からの第2オン信号の有無で判断する。そして、ステップS4で否と判断すると、図2(B)で述べた作動を行なうべくステップS19に移る一方、肯と判断すると、図2(A)で述べた作動を行なうべくステップS6に進む。
【0027】
制御ユニット8は、ステップS6において、ステップS5での操作者による始動操作弁5の閉操作,つまりリミットスイッチ7からのオン信号の消滅と、ステップS4での300rpm以上の判断との論理和を求め、論理和が成立しているとき、ステップS7に進んで、始動インタロック電磁弁6を消磁して圧縮空気を利用不能(A断)とした後、ステップS8で、機関が運転状態であることを確認する。一方、操作者が、ステップS9,S10で燃料供給を遮断するなどして停止操作,危急停止操作を行なうと、制御ユニット8は、ステップS11で、ステップS9,S10の操作の論理和を求め、さらにこの論理和とステップS8の運転状態であることとの論理積をステップS12で求め、論理積が成立しているとき、ステップS13に進んで、機関回転数が30rpm以下になったか否かを、速度スイッチユニット10からの第1オン信号の無有で判断する。そして、ステップS13で肯と判断すると、ステップS14で、一定時間T1の計時を行なった後、ステップS1に戻って、始動インタロック電磁弁6を再び励磁して、圧縮空気を利用可能(A通)とする。
【0028】
一方、ステップS19にフローを移した制御ユニット12は、ステップS15の操作者による始動操作弁5の閉操作と、ステップS16,S17の燃料遮断などの停止操作,危急停止操作との論理和を予めステップS18で求めており、さらにこの論理和とステップS4の機関回転数が300rpm未満であることとの論理積を上記ステップS19で求め、論理積が成立しているとき、ステップS20に進んで、始動インタロック電磁弁6を消磁して圧縮空気を利用不能(A断)とした後、ステップS21で、機関回転数が30rpm以下になったか否かを、速度スイッチユニット10からの第1オン信号の無有で判断する。そして、ステップS21で肯と判断すると、ステップS22で、一定時間T1の計時を行なった後、ステップS1に戻って、始動インタロック電磁弁6を再び励磁して、圧縮空気を利用可能(A通)とする。
【0029】
さらに、ステップS23にフローを移した制御ユニット12は、このステップS23で、操作者による始動操作弁5の閉操作,つまりリミットスイッチ7からのオン信号の消滅があると、ステップS24に進んで、始動インタロック電磁弁6を消磁して圧縮空気を利用不能(A断)として、ステップS25で、一定時間T2の計時を行なった後、ステップS1に戻って、始動インタロック電磁弁6を再び励磁して、圧縮空気を利用可能(A通)とする。
【0030】
なお、始動操作弁5を手動操作しないでノーマル位置にしたまま、始動電磁弁11を用いて遠隔操作する場合は、リミットスイッチ7のオン信号に代えて、始動電磁弁11の励磁信号を利用すれば、同様の制御を行なうことができる。
上記実施の形態では、第1制御手段としての制御ユニット12を、リミットスイッチ7からのオン信号が消滅した時点、または速度スイッチユニット10からの第1オン信号が入力された時点のいずれか早い時点で、始動インタロック電磁弁6を消磁するようにしているので、空気圧源3の圧縮空気の浪費を抑えることができるという利点がある。
なお、本発明の始動インタロック弁は、上記実施の形態の電磁弁5に限らず、第1,第2,第3制御手段で開閉切換されるものであれば足りる。
【0031】
本発明の請求項1に記載の始動モータの安全装置は、請求項2で述べた空気圧源を電源とし、エアモータを電動モータとし、始動操作弁,始動インタロック弁を始動スイッチ,始動インタロックスイッチとし、始動操作弁および始動インタロック弁の開,閉を上記各スイッチのオン,オフに変えて、空気圧回路を電気回路で置き換えたものである。従って、請求項1の安全装置も、請求項2で既に述べた安全装置と同様に作動し、同様の作用,効果を奏することは容易に理解できるであろう。
【0032】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の請求項1および2に記載の始動モータの安全装置は、回転しているフライホイールギアにピニオンギアが噛合させられることがなく、ギアの破損や破損ギアの飛散による作業者の負傷が確実に防止できるとともに、機関の停止を回転速度零により直接検出しないので、安全装置の構成を簡素で安価なものにできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項2の始動モータの安全装置の一例を示す概略図である。
【図2】図1の安全装置の種々の作動態様を機関回転数の経時変化と共に示すグラフである。
【図3】図1の安全装置の作動フローを総括して示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…フライホイール、1a…ギア、2…エアモータ、2a…ピニオンギア、3…空気圧源、4…管路、5…始動操作弁、6…始動インタロック電磁弁、7…リミットスイッチ、8…制御ユニット、9…パルスセンサ、10…速度スイッチユニット。
Claims (2)
- 機関の駆動軸に連結されたフライホイルと、このフライホイルのギアに噛合するように電力で出没駆動されるとともに回転駆動されるピニオンギアを有する電動モータと、この電動モータの給電線に介設された始動スイッチと、この始動スイッチと上記電動モータとの間の上記給電線に介設された始動インタロックスイッチと、上記始動スイッチのオン , オフを検出するセンサと、このセンサの検出信号が表わす上記始動スイッチの状態がオンからオフに変化したときに、上記始動インタロックスイッチをオンからオフに切り換える第1制御手段を備えた始動モータの安全装置において、
上記フライホイルの回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、第1低速回転速度よりも高い第2低速回転速度を一旦上回った後上記第1低速回転速度を下回った場合に、上記第1低速回転速度を下回ったときから第1の時間経過後に上記始動インタロックスイッチをオフからオンに切り換えると共に、上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、上記第1低速回転速度を上回った後上記第2低速回転速度に至らずに上記第1低速回転速度を下回った場合に、上記第1低速回転速度を下回ったときから、第2の時間経過後に上記始動インタロックスイッチをオフからオンに切り換える第2制御手段を備え、
さらに、上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、上記第1低速回転速度に至らない状態で、始動スイッチの状態がオンからオフに変化した場合に、上記始動スイッチの状態がオンからオフに変化した時点から、第3の時間経過後に上記始動インタロックスイッチをオフからオンに切り換える第3制御手段を備えることを特徴とする始動モータの安全装置。 - 機関の駆動軸に連結されたフライホイルと、このフライホイルのギアに噛合するように圧縮空気で出没駆動されるとともに回転駆動されるピニオンギアを有するエアモータと、このエアモータと空気圧源を接続する管路に介設された始動操作弁と、この始動操作弁と上記エアモータとの間の上記管路に介設された始動インタロック弁と、上記始動操作弁の開閉を検出するセンサと、このセンサの検出信号が表わす上記始動操作弁の状態が開から閉に変化したときに、上記始動インタロック弁を開位置から閉位置に切り換える第1制御手段を備えた始動モータの安全装置において、
上記フライホイルの回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、第1低速回転速度よりも高い第2低速回転速度を一旦上回った後上記第1低速回転速度を下回った場合に、上記第1低速回転速度を下回ったときから第1の時間経過後に上記始動インタロック弁を閉位置から開位置に切り換えると共に、上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、上記第1低速回転速度を上回った後上記第2低速回転速度に至らずに上記第1低速回転速度を下回った場合に、上記第1低速回転速度を下回ったときから、第2の時間経過後に上記始動インタロック弁を閉位置から開位置に切り換える第2制御手段を備え、
さらに、上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、上記第1低速回転速度に至らない状態で、上記始動操作弁の状態が開から閉に変化した場合に、上記始動操作弁の状態が開から閉に変化した時点から、第3の時間経過後に上記始動インタロック弁を閉位置から開位置に切り換える第3制御手段を備えることを特徴とする始動モータの安全装置。
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1997
- 1997-10-09 JP JP27722397A patent/JP3562944B2/ja not_active Expired - Fee Related
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