(57)【要約】      （修正有）【課題】フライホイールギヤとピニオンとの噛合不良を防止できるエンジンの始動装置を提供する。【解決手段】エンジンのフライホイール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、前記ピニオン１２が支持されている部分の近傍に振動発生装置３４を設けたエンジン始動装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのフライホイールに併設されたフライホイールギヤと、このフライホイールギヤに対して接近して噛合し、エンジン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を駆動端に有するエンジンスターターにおいて、
前記ピニオンギヤが支持されている部分の近傍に振動発生装置を設けたことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
前記エンジンスターターは、圧縮空気で作動されるエアーモータを駆動源として構成されており、更に前記振動発生装置は、圧縮空気で偏心荷重を駆動するエアーバイブレータで構成されていることを特徴とする請求項１記載のエンジン始動装置。
【請求項３】
前記エンジンは、前記駆動端のピニオンギヤ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の始動操作を停止するように制御回路が構成されていることを特徴とする請求項１記載のエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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）。
【特許文献１】特開２０００−２７４３３７号公報
【特許文献２】特開２０００−２７４３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
（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。
【００１２】
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。
【００１３】
（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。
【００１４】
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）。
【００１５】
（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。
【００１６】
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。
【００１７】
（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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
（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。
【００２１】
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。
【００２２】
（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。
【００２３】
（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。
【００２４】
（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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
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。
【００２９】
１）エンジンのフライホイールに併設されたフライホイールギヤと、前記フライホイールギヤに対して接近して噛合し、エンジン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を駆動端に有するエンジンスターターにおいて、前記ピニオンギヤを支持されている部分に振動が伝達される位置に、振動発生装置を設けたことを特徴としている。
【００３０】
２）前記エンジンスターターは、圧縮空気で作動されるエアーモータを駆動源として構成されており、更に前記振動発生装置は、圧縮空気で偏心荷重を駆動するエアーバイブレータで構成されていることを特徴としている。
【００３１】
３）前記エンジンは、前記駆動端のピニオンギヤ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の始動操作を停止するように構成されていること特徴としている。
【発明の効果】
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態にかかるエンジン始動装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】フライホイールに併設されたエアースターターに本発明を適用した装置の概略図である。
【図３】従来のエアースターターの構造を示す概略図である。
【図４】フライホイールギヤとスターターのピニオンとの関係の説明図である。
【図５】フライホイールと、これに噛合うピニオンの支持構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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