JP4536751B2 - Engine starter - Google Patents
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Description
本発明は、中型乃至大型エンジンの始動装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a starter for medium to large engines.
例えば、大量の排水を行う排水場においては排水ポンプを駆動するために出力300PS程度のディーゼルエンジンが使用されている。このような用途では使用頻度が少なくメインテナンスも不定期になりがちになるという問題があり、メインテナンスが容易な2〜3MPaの圧縮空気を使用したエアーモータを駆動源とするエンジンの始動装置が使用されている。 For example, a diesel engine with an output of about 300 PS is used to drive a drainage pump in a drainage basin where a large amount of drainage is performed. In such applications, there is a problem that the frequency of use is low and maintenance tends to be irregular, and an engine starter using an air motor that uses compressed air of 2 to 3 MPa that is easy to maintain is used. ing.
このエアーモータによって始動装置を構成する中空状の中間駆動部材を駆動し、この中間駆動材に内蔵されているピニオン軸を軽く回転させ、このピニオン軸の先端に設けてあるピニオンの歯の端面をエンジンのフライホイールに併設されているフライホイールギヤの側端面より歯の間に進入させて噛合させることを試行し、噛合状態になった時に前記エアーモータに大量の圧縮空気を供給して本格的に駆動してエンジンをスタートさせるように構成されている。 The air motor drives the hollow intermediate drive member that constitutes the starter, and the pinion shaft built in the intermediate drive material is rotated lightly, and the end surface of the pinion tooth provided at the tip of the pinion shaft is Attempt to enter between the teeth from the side end face of the flywheel gear attached to the engine flywheel and mesh, and when it is meshed, supply a large amount of compressed air to the air motor And is configured to start the engine.
自動車用エンジンにおいては、始動時にエンジンのリングギア(フライホイールギヤ)にエンジンスターターのピニオンギヤが噛合する際に騒音を発生することが多いので、この騒音を低減する各種の装置が提案されている(特許文献1、特許文献2)。
前記特許文献1に記載された発明は、ピニオンギヤにシザースギヤ機構を採用したもので、始動装置のピニオンギヤとフライホイールに設けられているワンウエイクラッチとフライホイールギヤを介してクランク軸の端部に設けてあるフライホイールを駆動するように構成したものであり、前記シザースギヤはメインギヤとサブギヤとの間にトルクバネを介在させて構成しており、ピニオンがリングギアと噛合する際はサブギヤがリングギアと接触して噛合を円滑に行うようにしている。
The invention described in
特許文献2に記載された発明も前記特許文献1と同様にメインギヤとシザースギヤとを重ねてシザースギヤ機構を構成しており、前記メインギヤによってリングギアが回転駆動される際に回動付勢されたシザースギヤによってフライホイールギヤとの間のバックラッシュを解消するように構成されている。
The invention described in Patent Document 2 also forms a scissor gear mechanism by overlapping a main gear and a scissor gear, similar to
前記公知文献に記載された発明は、いずれもメインギヤとシザースギヤとからなるシザースギヤ機構を採用し、このシザースギヤの微妙な動きを使用することが前提となっている。つまり、シザースギヤはギアが噛合う際のバックラッシュを解消し、騒音の発生を抑制できることを教えているにすぎない。 All of the inventions described in the above-mentioned known documents are based on the assumption that a scissor gear mechanism composed of a main gear and a scissor gear is employed and the subtle movement of the scissor gear is used. In other words, the scissor gear only teaches that it can eliminate backlash when the gears mesh and suppress the generation of noise.
しかしながら、このようなシザースギヤを使用しないピニオンギヤとフライホイールギヤ(リングギア)とからなるエンジンの始動装置の場合には、停止しているフライホイールギヤに対してピニオンギヤを接近させて噛合させる時、フライホイールギヤの歯先とピニオンギヤの端面とが円滑に噛合できず、噛合直前の側面と側面の先端部の当接状態でピニオンが空転する状態が極めて稀ではあるが発生する。 However, in the case of an engine starter composed of a pinion gear and a flywheel gear (ring gear) that does not use such a scissor gear, when the pinion gear is brought close to the stopped flywheel gear and engaged, Although the tooth tip of the wheel gear and the end face of the pinion gear cannot be smoothly meshed, a state in which the pinion idles due to the contact state between the side surface just before meshing and the tip of the side surface occurs although it is extremely rare.
このエンジンの始動失敗の状態が発生すると、技術者が排水場のエンジンの傍まで行ってピニオンギヤを手で押し戻しなどの操作を行わなければならないという面倒な作業が発生することがあった。特に、遠隔地の排水場に設置されている排水ポンプを駆動する大型乃至中型のエンジン、特にディーゼルエンジンを使用してポンプを駆動している場合に、このエンジンを遠隔操作で始動させる時には、前記のようなエンジン始動失敗の問題は避けなければならない。 When this engine start failure state occurs, a troublesome work that requires an engineer to go to the engine in the drainage pit and push the pinion gear back by hand may occur. In particular, when the pump is driven using a large-sized or medium-sized engine that drives a drainage pump installed in a remote drainage site, particularly a diesel engine, when the engine is started remotely, The problem of engine start failure like this must be avoided.
図3は、圧縮空気を駆動源とするエンジンの始動装置(エアースターター)を示す概略図、図4はフライホイールギヤとピニオンの駆動装置の関係の説明図、そして図5はピニオンとフライホイールギヤとを示した斜視図である。以下、これらに示されたエンジン始動装置の構成を動作と共に説明する。 3 is a schematic diagram showing an engine starter (air starter) using compressed air as a drive source, FIG. 4 is an explanatory diagram of the relationship between the flywheel gear and the pinion drive unit, and FIG. 5 is the pinion and flywheel gear. It is the perspective view which showed. Hereinafter, the configuration of the engine starting device shown in these will be described together with the operation.
(A)1は、例えば2.5〜3MPaの高圧の圧縮空気が供給されている圧縮空気チャンバーであり、この高圧空気によって後述するエアーモータ9を駆動するように構成されている。
(A) 1 is a compressed air chamber to which, for example, high pressure compressed air of 2.5 to 3 MPa is supplied, and is configured to drive an
初期状態において前記空気チャンバー1と電磁弁2(あるいは手押式)の間は連通しており、前記電磁弁2の入り口側には高圧空気が供給給されている。そしてエンジンを始動する際には、電磁弁2を図示しないボタン操作すると高圧空気は前記空気チャンバー1より電磁弁2と配管3を通じてピストン4を図3において右側に押してサーボバルブ5を後退するよう押圧する。
In the initial state, the
(B)前記ピストン4の突出動作によりサーボバルブ5を開放され、前記チャンバー1内の圧縮空気が通路6を通ってピストン7に供給され、このピストン7を図において左側に7aのように移動(突出)させる。このピストン7の移動により始動装置Sの駆動端であるピニオン軸11を移動させ、このピニオン軸11の先端に固定されているピニオン12を矢印ロに示すように左側に移動させる。
(B) The
前記サーボバルブ5の開放と同時に逆止弁8を開放して矢印イで示すように圧縮空気がエアーモータ9(エンジン始動装置の駆動源)に供給される。しかしこの逆止弁8を経由して供給される圧縮空気は「少量」であり、従って前記エアーモータ9を緩やかに回転させることになる(試行回転)。
Simultaneously with the opening of the
(C)前記エアーモータ9の回転に伴って、このエアーモータ9の出力軸の先端の駆動ギヤ9aにより、ピニオン軸支持筒10(図4参照)の大径部の内歯ギヤ10aを介して円筒部10bに支持されているピニオン軸11を緩やかに矢印方向に回転させながら,その先端に設けられているピニオン12(図4においては1枚の歯のみが描かれている)を矢印ロで示すようにフライホイールギヤ13の側に押し出すことになる。
(C) Along with the rotation of the
そこで押し出されたピニオン12は前記フライホイールギヤ13に噛み合おうとする。この状態は図4に示されている。
The
(D)(噛合不良の問題)
通常は前記(A)〜(C)の動作によって殆どフライホイールギヤ13とピニオン12との噛合が成功してエンジンを簡単に始動できることが多い。しかし、1〜2%の低い確率ではあるが、図3及び図4の「Z」で示している部分のフライホイールギヤ13の歯W1とW2の間にピニオン12の歯P1(点線で示す)が回転しながら噛合しようとするが、歯P2で示しているように歯W1とP2の先端が位置「Z」において衝突して「不噛合状態」が発生することがある。この不噛合状態が発生すると前記のようにエンジンの「始動不良」という問題が発生する。
(D) (Problems with poor meshing)
Usually, the operation of the above (A) to (C) is almost successful in the engagement of the
前記のように、排水場の排水ポンプを駆動するエンジンと、これを操作する場所との間の距離がかなり離れている場所から遠隔操作するような場合には、エンジンが始動出来ない時(台風や大雨などの悪天候の時)に、排水が遅れると浸水事故に繋がるような問題があった。 As mentioned above, when the engine cannot be started when a remote control is performed from a place where the distance between the engine that drives the drainage pump of the drainage field and the place where the engine is operated is far away (typhoon) (During bad weather such as rain and heavy rain), there was a problem that if the drainage was delayed, it could lead to a flooding accident.
なお、前記図4において、ピニオン軸11の後部にはスクリュースプライン11aと戻しバネ11bが設けてあり、ピニオン12の噛合不良の時に前記エアーモータ9が回転を停止するとピニオン12が元の位置に復帰するようになっている。
In FIG. 4, a
(E)エンジン始動開始状態(クランキング)
前記ごとく、電磁弁2を作動させると、3MPaの高圧空気がエアーモータ9に逆止弁8を通じて供給され、まず、前記エアーモータ9を緩やかに回転させ、ピニオン軸11を左側に前進させ、その先端に設けてあるピニオン12をライホイールギヤ13に噛合させる状態となる。この噛合が成功するとピニオン軸11が左側に突出するのでピストン7が十分に移動し、通路14に空気が通じることになる。
(E) Engine start start state (cranking)
As described above, when the solenoid valve 2 is operated, 3 MPa of high-pressure air is supplied to the
この一連の動作によりバルブ15(図3)を経由してメインバルブ16を右側に押して口径の大きな通路を開ける。このメインバルブ16の開口により大量の高圧空気がチャンバー1よりダクト17に流れ込み、エアーモータ9を本格的に回転させ、前記ピニオン軸11の先端のピニオン12がフライホイールギヤ13を回転させて本格的にクランキングを始める。
By this series of operations, the
(F)エンジンが着火始動するとピニオン12は強制的にネジスプライン(図4の符号11a)の働きで戻されるので、ピストン7は元の位置に戻る。この一連の動作により通路14への空気の供給が絶たれ、メインバルブ16が閉じる。また、エンジンが着火始動すると回転数が上がるので、その回転信号により電磁弁2を切る。
(F) When the engine starts to ignite, the
(G)一方、メインバルブ16が閉じるときに空気がバルブ15を通り、通路18を経由してピストン19が右側に押され、バルブ19が閉じる。すると、配管3への空気が絶たれてピストン4への空気の流れを断つので、ピストン4はバネ力で戻り、サーボバルブ5が閉じる。
(G) On the other hand, when the
(H)エンジンの作動時間
通常、電磁弁2を作動させてエンジンが着火始動するまでの時間は約1秒である。エンジン始動後は即座にエンジン回転が上昇するので、電磁弁2を切る信号とメインバルブ16が閉じるタイミングは、ほぼ同じくらいか、電磁弁2を切る方がやや遅いくらいである。
(H) Engine operating time Normally, the time from when the solenoid valve 2 is operated until the engine starts ignition is about 1 second. Since the engine speed increases immediately after the engine is started, the signal for turning off the solenoid valve 2 and the closing timing of the
前記のようにフライホイールギヤ13とエアースターターSのピニオンギヤ12とが何らかの理由で噛合せず「不噛合状態」が発生すると、数秒間の時間をおいて前記(A)〜(G)の一連の動作が自動操作の場合には数回繰り返される。この数回のエンジンの始動操作が失敗した場合には、このエンジンの始動系統に「問題あり」として、エンジン始動の操作は打ち切られ、操作盤上にその表示を行う。
When the
このように、エンジン始動操作が打ち切られると、そのエンジンが据付られている場所まで操作員が行ってエンジンの始動不良の原因を調査し、これを解消しなければならないことは前述の通りである。 As described above, when the engine start operation is terminated in this manner, the operator must go to the place where the engine is installed to investigate the cause of the engine start failure and eliminate it. .
本発明は、前記従来のエンジン始動装置が稀にではあるが発生する、「不噛合状態」を回避する手段を提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a means for avoiding the “non-meshing state” which is rarely generated by the conventional engine starting device.
前記目的を達成するための本発明に係るエンジン始動装置は次のように構成されている。 In order to achieve the above object, an engine starter according to the present invention is configured as follows.
1)エンジンのフライホイールHに併設されたフライホイールギヤ13と、このフライホイールギヤ13に対して接近して噛合し、エンジンの回転によって自動的に後退して噛合を解除するピニオンギヤ12を駆動端に有するエンジンスターターSにおいて、
前記フライホイールHを収容するフライホイールハウジング30の、エンジンスターターSを固定する部分にスペーサー33の一端を固定し、他端を振動し易い状態に支持し、前記スペーサー33にバイブレータ34を固定し、前記エンジンスターターSの始動時に前記バイブレータ34を短時間作動させるように構成したことを特徴としている。
1) a
One end of the
2)前記エンジンスターターSは、圧縮空気で作動されるエアーモータ9を駆動源として構成されており、前記バイブレータ34は、圧縮空気で偏心荷重を駆動するエアーバイブレータ34で構成されていることを特徴としている。
2) The engine starter S is configured with an
3)前記エンジンは、前記ピニオンギヤ12の回転の有無を検出する回転センサーを有しており、前記ピニオンギヤ12が回転しない時にはエンジンスタート操作を数回繰り返し、その間に前記エンジンが始動しない場合には前記スターターSの始動操作を停止するように構成されていることを特徴としている。
3) The engine has a speed sensor for detecting the presence or absence of rotation of the
本発明は、エンジンの始動装置のフライホイールギヤに噛合するピニオンに対して振動(時には衝撃)が与えられる位置に振動発生装置を設けたことを特徴としており、エンジンの始動に際して前記フライホイールギヤとピニオンギヤとの噛合が失敗しないように、エンジン始動の操作と同時に前記衝撃力発生装置を作動させながら、エンジンの始動操作を繰り返すように構成した装置である。 The present invention is characterized in that a vibration generator is provided at a position where vibration (sometimes shock) is applied to a pinion that meshes with a flywheel gear of an engine starter. This is a device configured to repeat the engine start operation while operating the impact force generating device simultaneously with the engine start operation so that the engagement with the pinion gear does not fail.
フライホイールギヤと始動装置のピニオンとが噛合しない場合であっても、前記フライホイールギヤの歯の側面にピニオンの歯先が押圧して「対峙状態ないし、力の均衡状態」となってピニオンが動けない状態が発生している。 Even when the flywheel gear does not mesh with the starter pinion, the tip of the pinion presses against the side surface of the tooth of the flywheel gear so that the pinion becomes an “opposite state or force balance state”. An inability to move has occurred.
そこで本発明においては、ピニオンの支持されている部分に対して振動を与えることで、前記対峙状態ないし、力の均衡状態を破壊するので、ピニオンはピニオン軸に作用する押圧力でフライホイールギヤに円滑に噛合し、エンジンを直ちに始動することができるのである。 Therefore, in the present invention, the counterion state or the balance state of the force is destroyed by applying vibration to the supported portion of the pinion, so the pinion is applied to the flywheel gear by the pressing force acting on the pinion shaft. Engage smoothly and start the engine immediately.
図1及び図2は、前記図3〜図5に示した従来のエアースターターを使用したエンジン始動装置に本発明を適用した例を示している。 1 and 2 show an example in which the present invention is applied to an engine starter using the conventional air starter shown in FIGS.
本発明に係るエアースターターSは、フライホイールHを収容しているフライホイールハウジング30に設けてあるフランジ31に対してボルト32でスペーサー33を取り付け、このスペーサー32の先端に「振動発生装置」としてバイブレータ34を配置している。
In the air starter S according to the present invention, a
前記バイブレータ34は、図示しないが、例えば、エクセン株式会社(東京都港区浜松町)より販売されているボールバイブレータを使用することができる。このボールバイブレータは、円筒状の本体の中心軸に対して偏芯した円周通路を形成し、この円周通路に1個のスチールボールを配置し、前記円周通路の片面をサイドカバーで閉止し、円周状通路の一方に空気供給口を、他方に空気排出口をそれぞれ設けたものである。
Although the
前記空気供給口より圧縮空気を供給すると、前記スチールボールが勢い良く円周通路を旋回するが、この円周通路は偏芯していることからスチールボールの旋回運動に伴ってバイブレータ34の本体に振動が発生するように構成されている。
When compressed air is supplied from the air supply port, the steel ball vigorously swivels around the circumferential passage. Since the circumferential passage is eccentric, the steel ball is moved to the main body of the
この振動は、スペーサー33とボルト32を介してフライホイールハウジング30とピニオン軸11を支持しているエアースターターSのハウジング35の支持部分にも伝達される。
This vibration is also transmitted to the support portion of the
その結果、フライホイールギヤ13(図4参照)とピニオン軸11に前記ボールバイブレータ34の振動を伝達することができるので、前記図4及び図3を参照して説明したフライホイールギヤ13とピニオン12の歯P2との間の符号Zで示した部分の「対峙状態ないし力の均衡状態」を破壊し、フライホイールギヤ13の歯W1とW2の空間にピニオン12の歯P2をスムーズに進入させ噛合させることができるのである。
As a result, since the vibration of the
前記のようにエンジンの始動装置は、通常は「1秒間あるいはこれに近い短時間」に電磁弁2に対して通電され、それに伴ってエアーモータ9を短時間駆動してエンジンの始動が試みられるが、この始動操作が1回で終了する場合もあれば、始動の失敗で数回試みられる場合もある。
As described above, the engine starting device is normally energized to the solenoid valve 2 for "one second or a short time close to this", and accordingly, the
例えば、5回の始動操作でエンジンが始動しない場合は「エンジン始動不良」の警報を発し、その後は前記電磁弁2を操作しても前記した高圧空気によるエンジン始動動作が中止されるように制御回路が構成されている。 For example, if the engine does not start after 5 start operations, an alarm “engine start failure” is issued, and then the engine start operation by the high-pressure air is stopped even if the solenoid valve 2 is operated. A circuit is configured.
本発明は、エンジンの始動に関係するフライホイールギヤ13とスターターSの駆動端であるピニオン12の部分に振動発生手段ないし衝撃力発生段を設けた点に特徴があるが、この手段は特に限定するものではないが、好ましくは、空気圧で作動する装置が良い。
The present invention is characterized in that a vibration generating means or an impact force generating stage is provided in the
1 空気チャンバー
2 電磁弁
5 サーボバルブ
7 ピストン
8 逆止弁
9 エアーモータ
10 ピニオン軸支持筒
11 ピニオン軸
12 ピニオン
13 フライホイールギヤ
30 フライホイールハウジング
31 フランジ
32 ボルト
33 スペーサー
34 バイブレータ
35 ハウジング
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記フライホイール(H)が収容されているフライハウジング(30)の前記エンジンスターター(S)を固定する部分に前記スペーサ(33)の一端を固定し、その他端を振動し易い状態に支持し、前記スペーサー(33)にバイブレータ(34)を固定し、
前記エンジンスターター(S)の始動時に前記バイブレータ(34)を短時間作動させるように構成したことを特徴とするエンジンの始動装置。 A flywheel gear (13) attached to the flywheel (H) of the engine, and a pinion gear that meshes close to the flywheel gear (13) and automatically retreats by the rotation of the engine to release the mesh. In the engine starter (S) having (12) at the drive end,
One end of the spacer (33) is fixed to a portion of the fly housing (30) in which the flywheel (H) is accommodated to fix the engine starter (S), and the other end is supported in a state of being easily vibrated, Fix the vibrator (34) to the spacer (33),
An engine starter characterized in that the vibrator (34) is operated for a short time when the engine starter (S) is started .
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