JP3720115B2 - パワーチルトシリンダ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は船舶推進機のパワーチルトシリンダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船外機、船内外機等の船舶推進機のパワーチルトシリンダ装置として、船体と推進ユニットの間にシリンダ装置を介装し、シリンダ装置に圧力流体を給排して推進ユニットを船体に対し傾動可能に支持し、シリンダ装置は、シリンダと、このシリンダ内に挿入されるとともにロッドガイドを介してシリンダ外に延びるピストンロッドと、シリンダ内のピストンロッド端部に固定されてシリンダ内にピストンロッド収容側の第１室とピストンロッド非収容側の第２室とを区画形成するピストンと、第２室をピストン側室と反ピストン側室に区画するフリーピストンとから構成されてなるものがある。
【０００３】
パワーチルトシリンダ装置では、ポンプが吐出する圧力流体をシリンダの第２室に供給するチルトアップ時に、ピストンがロッドガイドに当接することにより上限位置が決まる。このとき、シリンダを保護するため、シリンダの内圧上昇を抑える必要がある。
【０００４】
チルトアップ操作時にシリンダの内圧上昇を抑える従来技術として、シリンダの第２室にフリーピストンがない油圧回路の場合、ピストンに第１室と第２室とを連絡する開閉弁と、この開閉弁を開放操作する操作部材を配設し、操作部材が、チルトアップ時にロッドガイドに当接することにより押動されてピストンの開閉弁を開放するように動作し、第１室と第２室とを導通させるものがある。これによれば、チルトアップの上限位置において、ピストンに設けた操作部材がロッドガイドに当接すると、開閉弁が開いて第１室と第２室とが導通するものとなる結果、第２室に供給されていた流体が第１室に逃げ、ひいては第１室からシリンダ外に排出され、シリンダの内圧上昇を抑えることができるものとなる。ところが、この従来技術では、シリンダの第２室にフリーピストンを設けると、ピストンの開閉弁を開いても、第２室におけるフリーピストンの反ピストン側室に供給された流体の流れを該フリーピストンが遮断するものとなり、この流体を上述の如くに第１室の側に逃がすことができないものとなるから、フリーピストンを備えることができない。
【０００５】
そして、上述の従来技術では、航走中の推進ユニットに水中障害物が衝突して推進ユニットが跳ね上がる跳ね上がり時のように、シリンダの第１室の圧力が急激に上昇したとき、この圧力流体を第１室から第２室に逃がすショック弁をピストンに設けてあるが、この衝突後に第２室から第１室に圧力流体を戻すリターン弁をピストンに設けることができない。何故ならば、このようなリターン弁をフリーピストンを伴わないピストンに設けると、チルトアップのために第２室に供給した流体がリターン弁から第１室に逃げてチルトアップ不能となるからである。即ち、この従来技術では、ピストンにリターン弁を設けることができないから、推進ユニットが障害物との衝突による跳ね上がり後にすぐに元の位置に戻ることができないという不都合がある。
【０００６】
この不都合を解消するものとして、特開昭60-1097 号公報に記載の如く、シリンダの第２室にフリーピストンを設け、ピストンにショック弁とリターン弁とを併せ備えたものが提案されている。これによれば、ピストンにリターン弁を備えたから、推進ユニットが障害物との衝突による跳ね上がり後にすぐに元の位置に戻ることができるものとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、特開昭60-1097 号公報に記載の如くのフリーピストンを備えるパワーチルトシリンダ装置では、前述した如く、チルトアップの上限位置において開かれて第１室と第２室とを導通する開閉弁をピストンに設けることにより、第２室の流体を第１室側に逃がし、シリンダの内圧上昇を抑えることができない。
【０００８】
従って、この特開昭60-1097 号公報に記載の従来技術では、ポンプと第２室とをつなぐ管路に、チルトアップ時の第２室の内圧上昇をリザーバに逃がすリリーフ弁を設けることとしている。このリリーフ弁の開放圧力は、チルトアップ時の第２室圧力（ポンプ吐出圧力）で開かず、推進ユニットの通常航走姿勢を安定維持するに足る第２室圧力よりも高い圧力に設定する必要がある。このため、チルトアップの上限位置に達する度に、リリーフ弁は、ポンプの吐出圧力がリリーフ弁の高い開放圧力を越えるまで上昇するのを待ってから開くものとなり、電力の消耗、ポンプの耐久性の点で改良が求められる。
【０００９】
本発明の課題は、パワーチルトシリンダ装置において、フリーピストンを備えながら、チルトアップの上限位置でシリンダの内圧上昇を速やかに抑えることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、船体と推進ユニットの間にシリンダ装置を介装し、圧力供給装置からシリンダ装置に圧力流体を給排して推進ユニットを船体に対し傾動可能に支持し、シリンダ装置は、シリンダと、このシリンダ内に挿入されるとともにロッドガイドを介してシリンダ外に延びるピストンロッドと、シリンダ内のピストンロッド端部に固定されてシリンダ内にピストンロッド収容側の第１室とピストンロッド非収容側の第２室とを区画形成するピストンと、第２室をピストン側室と反ピストン側室に区画するフリーピストンとから構成され、ピストンには、第１室が急激に圧縮されたときに開くショック弁と、推進ユニットの自重でピストン側室の流体を第１室に戻すリターン弁を配設してなるパワーチルトシリンダ装置において、前記フリーピストンにピストン側室と反ピストン側室とを連絡する開閉弁を配設し、前記ピストンロッドにこの開閉弁を開放操作する操作部材を配設し、上記操作部材は、シリンダ装置にフリーピストンの反ピストン側室から圧力流体を供給し、第１室から圧力流体を排出してピストンロッドをシリンダ外に押し出すチルトアップ時に、ロッドガイドに当接することによりフリーピストンの開閉弁を開放するように動作し、フリーピストンのピストン側室と反ピストン側室とを連絡するようにしたものである。
【００１１】
請求項１に記載の本発明によれば下記▲１▼、▲２▼の作用がある。
▲１▼チルトアップの上限位置で、ピストンに設けてある操作弁がロッドガイドに押されて開き、フリーピストンの反ピストン側室から第１室へ向かう流路が逆止弁及び操作弁を介して導通される。これにより、第２室の反ピストン側室に供給される流体は、上記逆止弁、操作弁を通って第１室に逃げ、ひいては第１室からシリンダ外に排出され、シリンダの内圧上昇を抑える。
【００１２】
▲２▼上記▲１▼の操作弁は、チルトアップの上限位置で、必ずロッドガイドに押され、直ちに開放せしめられるから、シリンダの内圧上昇は速やかに抑えられ、電力の消耗を低減し、ポンプの耐久性を向上できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１はパワーチルトシリンダ装置を示す回路図、図２はパワーチルトシリンダ装置の通常状態を示す模式図、図３はパワーチルトシリンダ装置の水中障害物との衝突による跳ね上がり状態を示す模式図、図４はパワーチルトシリンダ装置の跳ね上がり後の戻り状態を示す模式図、図５は船舶推進機を示す模式図である。
【００１４】
船体１１の船尾板１１Ａには、図５に示す如く、クランプブラケット１２が固定され、クランプブラケット１２にはチルト軸１３を介してスイベルブラケット１４が略水平軸まわりに傾動可能に、即ちチルトアップ及びチルトダウン可能に、枢着されている。スイベルブラケット１４には、図示されない操舵軸を介して、推進ユニット１５が操舵軸まわりに回動可能に枢着されている。推進ユニット１５の上部にはエンジンユニット１６が搭載され、推進ユニット１５の下部にはプロペラ１７が備えられている。即ち、船外機１０は、以下に述べるチルトシリンダ装置１００により、推進ユニット１５を傾動可能としている。
【００１５】
クランプブラケット１２にはチルトシリンダ装置１００のシリンダ１８の基端部がピン結合され、スイベルブラケット１４には、シリンダ１８の内部に挿入されるとともにロッドガイド１８Ａを介してシリンダ１８の外部に延びるピストンロッド１９の先端部がピン結合されている。シリンダ１８の内部は、ピストンロッド１９の端部に固定されるピストン２０により、ピストンロッド１９収容側の第１室２１と、ピストンロッド１９非収容側の第２室２２とに区画されている。
【００１６】
このとき、チルトシリンダ装置１００にあっては、ピストンロッド１９のシリンダ内端小径部にピストン２０を嵌合し、このピストンロッド１９のシリンダ内端小径部に螺合されるピストンナット２７によりスペーサリング２８を介して該ピストン２０をピストンロッド１９に固定している。そして、ピストンロッド１９のシリンダ内端小径部はピストン２０を貫通し、その先端ロッド部１９Ａをピストン２０の第２室２２に臨む端面に突設せしめている（ロッド部１９Ａはピストン２０と一体のロッド部に代えることもできる）。そして、ピストン２０はシリンダ１８との摺接部にＯリング２９Ａを備え、ピストンロッド１９との嵌合部にＯリング２９Ｂ、２９Ｃを備えている。
【００１７】
ピストン２０には、ショック弁２３とリターン弁２４が相互に並設されている。ショック弁２３は、ばね２３Ａにより閉弁せしめられており、障害物との衝突による衝撃力作用下におけるように、第１室２１内の圧力が異常に上昇し、その上昇圧力が所定の圧力値以上に達した時点で開弁し、第１室２１内の作動油を第２室２２（ピストン側室２２Ａ）に移送可能としている。リターン弁２４は、障害物との衝突による衝撃力吸収後、チルトアップされた推進ユニット１５の自重作用下で第２室２２（ピストン側室２２Ａ）内の圧力が所定の圧力値以上にまで達した時点で開弁可能とされている。
【００１８】
尚、第２室２２には、フリーピストン２５がピストン２０に近接配置されている。フリーピストン２５は、第２室２２をピストン側室２２Ａと反ピストン側室２２Ｂに区画する。このとき、フリーピストン２５は中央貫通孔２５Ａを備え、ピストンロッド１９の前述したロッド部１９Ａをこの貫通孔２５Ａに嵌合可能としている。そして、フリーピストン２５はシリンダ１８との摺接部にＯリング２９Ｄを備え、ロッド部１９Ａの嵌合部にＯリング２９Ｅを備えている。フリーピストン２５は、該フリーピストン２５に設けたＯリング２９Ｄとシリンダ１８の内面との摩擦力等により上記障害物との衝突による衝撃吸収の前後で一定位置に停留し、従ってショック弁２３を経て第１室２１から第２室２２（ピストン側室２２Ａ）に移送される作動油の量と、リターン弁２４を経て第２室２２（ピストン側室２２Ａ）から第１室２１に返送される作動油の量とを同一とすることを可能とし、シリンダ１８に対するピストンロッド１９の衝撃吸収後における復帰位置を衝撃吸収前におけるピストンロッド１９の停留位置に確実に一致させることを可能としている。
【００１９】
次に、上記チルトシリンダ装置１００の作動回路について説明する。３１はリザーバであり、作動油を貯留可能としている。３２は可逆式直流モータ、３３は可逆式ギヤポンプであり、ポンプ３３はモータ３２によって選択的に正転もしくは逆転可能とされている。３４は開閉装置であり、シャトルピストン３５、第１チェック弁３６及び第２チェック弁３７を有し、シャトルピストン３５の第１チェック弁３６側に第１シャトル室３８を区画形成し、シャトルピストン３５の第２チェック弁３７側に第２シャトル室３９を区画形成している。即ち、第１チェック弁３６は、ポンプ３３の正転時に管路４２を介して供給される送油圧力によって開作動され、第２チェック弁３７はポンプ３３の逆転時に管路４３を介して供給される送油圧力によって開作動される。また、シャトルピストン３５は、ポンプ３３の正転による送油圧力によって第２チェック弁３７を開作動し、ポンプ３３の逆転による送油圧力によって第１チェック弁３６を開作動する。
【００２０】
開閉装置３４の第１チェック弁３６と、シリンダ１８の第２室２２とは管路４４によって連通されている。また、開閉装置３４の第２チェック弁３７と、シリンダ１８の第１室２１とは管路４５によって連通されている。
【００２１】
管路４２に連なる管路４２Ａの中間部には逆止弁４８が介装されている。即ち、船外機１０のチルトダウン操作時に、シリンダ１８のピストンロッド１９が最大収縮位置に達し、シリンダ１８の第２室２２からポンプ３３への返油がなくなった時点で、なおポンプ３３が作動する場合に、上記逆止弁４８が開作動し、リザーバ３１からポンプ３３に作動油を供給可能としている。
【００２２】
また、管路４３に連なる管路４３Ａの中間部には逆止弁４９が介装されている。即ち、船外機１０のチルトアップ操作時に、シリンダ１８のシリンダ内容積は、ピストンロッド１９のシリンダ１８からの退出容積だけ増加することとなり、作動油の循環油量が不足することから、上記逆止弁４９が開作動し、リザーバ３１からポンプ３３に循環油量の不足油量を補償可能としている。
【００２３】
また、管路４３の中間部には管路４３Ｂを介してダウンリリーフ弁５０が接続されている。即ち、船外機１０のチルトダウン操作時に、シリンダ１８の容積はピストンロッド１９のシリンダ１８への侵入容積だけ減少することとなり、作動油の循環油量に余りを生ずることから、上記ダウンリリーフ弁５０が開作動して、ポンプ３３の吐出油をリザーバ３１に戻すことを可能としている。
【００２４】
また、管路４４の中間部には第２室用リリーフ弁５１が接続されている。即ち、推進ユニット１５が任意のアップ位置に保持される状態での後進航走下で、推進ユニット１５が障害物に衝突し、シリンダ１８の第２室２２における圧力が異常に上昇すると、上記第２室用リリーフ弁５１が開作動し、圧力上昇した作動油をリザーバ３１に逃すことを可能としている。
【００２５】
また、シリンダ１８の第１室２１に連通されている管路４５と、第２室２２に連通されている管路４４との間にはバイパス管路４６を介して手動弁５２が介装されている。即ち、手動弁５２を開操作することにより、シリンダ１８の第１室２１と第２室２２とが連通可能となり、ピストンロッド１９を手動操作によって伸縮させ、推進ユニット１５をそのダウン位置と最大チルトアップ位置との間で揺動することが自在となる。
【００２６】
然るに、チルトシリンダ装置１００にあっては、船外機１０のチルトアップの上限位置で、第２室２２の圧力油を逃がしてシリンダ１８を保護するため、以下の構造を備えている。
【００２７】
即ち、ピストン２０を貫通して該ピストン２０の第２室２２に臨む端面に突設せしめたピストンロッド１９のロッド部１９Ａで、フリーピストン２５の貫通孔２５Ａに嵌合して反ピストン側室２２Ｂに臨む部分に、第１室２１からの圧力油の流れを阻止する逆止弁６１が設けられる。６１Ａは逆止弁６１を閉弁するばねである。また、ピストン２０の第１室２１に臨む端面に、第２室２２からの圧力油の流れを阻止する操作弁６２が設けられる。６２Ａは操作弁６２を閉弁するばね、６３は操作弁６２のピストン端面から突出する突出操作部である。更に、逆止弁６１と操作弁６２とを、ピストンロッド１９及びピストン２０の内部に設けた流路６４により連通した。
【００２８】
従って、チルトシリンダ装置１００のチルトアップ操作時に、フリーピストン２５の反ピストン側室２２Ｂへ圧力油を供給し、第１室２１から圧力油を排出するチルトアップの上限位置で、ピストン２０がロッドガイド１８Ａに当接するとき、操作弁６２がロッドガイド１８Ａに押されて開く。これにより、フリーピストン２５の反ピストン側室２２Ｂから第１室２１へ向かう流路６４が逆止弁６１、操作弁６２を介して導通される結果、第２室２２の反ピストン側室２２Ｂに供給された圧力油は流路６４を通って第１室２１に逃げ、ひいてはシリンダ１８の外部へと排出される。
【００２９】
そして、チルトシリンダ装置１００が、チルトアップの上限位置からチルトダウンするときには、第１室２１に供給される圧力油がピストン２０のリターン弁２４を閉じ、ピストン２０を下方へと押し下げる。
【００３０】
次に、チルトシリンダ装置１００の作動について説明する。
（チルトアップ動作）
船外機１０のアップ動作は以下の通りである。
即ち、モータ３２をアップ側に作動し、ポンプ３３を正転すると、ポンプ３３からの吐出油は、管路４２、第１チェック弁３６、管路４４を経てシリンダ１８の第２室２２の反ピストン側室２２Ｂに入り、ピストンロッド１９を押し上げ、推進ユニット１５を第１図に実線で示すダウン位置から２点鎖線で示すアップ位置にまで傾動可能とする。シリンダ１８の第１室２１の油は、管路４５、第２チェック弁３７、管路４３を経てポンプ３３に戻る。
【００３１】
このチルトアップ時に、ピストンロッド１９の先端ロッド部１９Ａはフリーピストン２５の貫通孔２５Ａに図２に示す如くに嵌合している。この場合、反ピストン側室２２Ｂに圧力流体が供給されると、ピストンロッド１９の逆止弁６１はチルトアップ圧力で開くが、操作弁６２が閉じる方向にあるため、フリーピストン２５とピストン２０は一緒になって上昇する。
【００３２】
そして、ピストンロッド１９が最大伸長位置に達するチルトアップの上限位置では、操作弁６２がロッドガイド１８Ａに押されて開く。これにより、フリーピストン２５の反ピストン側室２２Ｂから第１室２１へ向かう流路６４が逆止弁６１、操作弁６２を介して導通される結果、第２室２２の反ピストン側室２２Ｂに供給された圧力油は流路６４を通って第１室２１に逃げ、ひいてはシリンダ１８の外部へと排出され、シリンダ１８の内圧上昇を抑える。
【００３３】
このとき、上述の操作弁６２は、チルトアップの上限位置で、必ずロッドガイド１８Ａに押され、直ちに開放せしめられるから、シリンダ１８の内圧上昇を速やかに抑えられ、電力の消耗を低減し、ポンプの耐久性を向上できる。
【００３４】
（チルトダウン操作）
船外機１０のダウン動作は以下の通りである。
即ち、モータ３２をダウン側に作動し、ポンプ３３を逆転すると、ポンプ３３からの吐出油は管路４３、第２チェック弁３７、管路４５を経て、シリンダ１８の第１室２１に入り、ピストンロッド１９を押し下げる。シリンダ１８の第２室２２の油は、管路４４、第１チェック弁３６、管路４２を経てポンプ３３に戻る。
【００３５】
このチルトダウン時に、ピストンロッド１９の先端ロッド部１９Ａはフリーピストン２５の貫通孔２５Ａに図２に示す如くに嵌合している。この場合、第１室２１に圧力流体が供給され、ピストン２０の操作弁６２は開くように設定されているが、逆止弁６１が閉じる方向にあるため流路６４には流体が流れない。ピストン２０のショック弁２３はこのときの圧力では開かないため、ピストン２０が圧力油圧で下降する。
【００３６】
（跳ね上がり動作）
船外機１０の障害物との衝突にともなう跳ね上り動作は以下の通りである。
即ち、推進ユニット１５に障害物が衝突すると、ピストンロッド１９に大なる引張力が作用し、シリンダ１８の第１室２１の圧力が上昇し、ショック弁２３が開作動し、第１室２１の作動油が第２室２２のピストン側室２２Ａに移送され、ピストンロッド１９が伸長して推進ユニット１５が跳ね上り、衝撃力が吸収される。このとき、フリーピストン２５とピストンロッド１９の嵌合状態が図２の通常状態から図３の如くに外れ、フリーピストン２５はその位置に放置される。ピストン２０とフリーピストン２５の間のピストン側室２２Ａは、シリンダ１８からピストンロッド１９が退出することにより、ピストンロッド退出容積分の容積だけ流体の補充が不足し負圧状態になる。
【００３７】
上記衝撃力の吸収後、推進ユニット１５の自重によってピストン側室２２Ａ内の圧力が上昇すると、リターン弁２４が開き、ピストン側室２２Ａ内の作動油が第１室２１に返送され、ピストンロッド１９を収縮させることによって推進ユニット１５を跳ね上がり前の位置に復帰させる。これにより、ピストンロッド１９の先端ロッド部１９Ａは図４に示す如く、フリーピストン２５の貫通孔２５Ａに嵌合する。この状態からピストンロッド１９の先端ロッド部１９Ａが反ピストン側室２２Ｂに侵入することになり、先端ロッド部１９Ａが侵入した容積分だけフリーピストン２５をピストン２０の側に押し上げ図２の通常状態に戻る。
【００３８】
尚、前述の通りこの実施の形態においては、第２室２２にフリーピストン２５を備えていることから、衝撃吸収の前後で、第１室２１から第２室２２に移送される作動油の量と、第２室２２から第１室２１に返送される作動油の量とが同一となり、ピストンロッド１９の衝撃吸収後における復帰位置を衝撃吸収前におけるダウン位置に確実に一致させることが可能となっている。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、パワーチルトシリンダ装置において、フリーピストンを備えながら、チルトアップの上限位置でシリンダの内圧上昇を速やかに抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はパワーチルトシリンダ装置を示す回路図である。
【図２】図２はパワーチルトシリンダ装置の通常状態を示す模式図である。
【図３】図３はパワーチルトシリンダ装置の水中障害物との衝突による跳ね上がり状態を示す模式図である。
【図４】図４はパワーチルトシリンダ装置の跳ね上がり後の戻り状態を示す模式図である。
【図５】図５は船舶推進機を示す模式図である。
【符号の説明】
１００ パワーチルトシリンダ装置
１１ 船体
１５ 推進ユニット
１８ シリンダ
１９ ピストンロッド
１９Ａ 先端ロッド部
２０ ピストン
２１ 第１室
２２ 第２室
２２Ａ ピストン側室
２２Ｂ 反ピストン側室
２３ ショック弁
２４ リターン弁
２５ フリーピストン
２５Ａ 貫通孔
３３ ポンプ（圧力供給装置）
６１ 逆止弁
６２ 操作弁
６４ 流路
【発明の属する技術分野】
本発明は船舶推進機のパワーチルトシリンダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船外機、船内外機等の船舶推進機のパワーチルトシリンダ装置として、船体と推進ユニットの間にシリンダ装置を介装し、シリンダ装置に圧力流体を給排して推進ユニットを船体に対し傾動可能に支持し、シリンダ装置は、シリンダと、このシリンダ内に挿入されるとともにロッドガイドを介してシリンダ外に延びるピストンロッドと、シリンダ内のピストンロッド端部に固定されてシリンダ内にピストンロッド収容側の第１室とピストンロッド非収容側の第２室とを区画形成するピストンと、第２室をピストン側室と反ピストン側室に区画するフリーピストンとから構成されてなるものがある。
【０００３】
パワーチルトシリンダ装置では、ポンプが吐出する圧力流体をシリンダの第２室に供給するチルトアップ時に、ピストンがロッドガイドに当接することにより上限位置が決まる。このとき、シリンダを保護するため、シリンダの内圧上昇を抑える必要がある。
【０００４】
チルトアップ操作時にシリンダの内圧上昇を抑える従来技術として、シリンダの第２室にフリーピストンがない油圧回路の場合、ピストンに第１室と第２室とを連絡する開閉弁と、この開閉弁を開放操作する操作部材を配設し、操作部材が、チルトアップ時にロッドガイドに当接することにより押動されてピストンの開閉弁を開放するように動作し、第１室と第２室とを導通させるものがある。これによれば、チルトアップの上限位置において、ピストンに設けた操作部材がロッドガイドに当接すると、開閉弁が開いて第１室と第２室とが導通するものとなる結果、第２室に供給されていた流体が第１室に逃げ、ひいては第１室からシリンダ外に排出され、シリンダの内圧上昇を抑えることができるものとなる。ところが、この従来技術では、シリンダの第２室にフリーピストンを設けると、ピストンの開閉弁を開いても、第２室におけるフリーピストンの反ピストン側室に供給された流体の流れを該フリーピストンが遮断するものとなり、この流体を上述の如くに第１室の側に逃がすことができないものとなるから、フリーピストンを備えることができない。
【０００５】
そして、上述の従来技術では、航走中の推進ユニットに水中障害物が衝突して推進ユニットが跳ね上がる跳ね上がり時のように、シリンダの第１室の圧力が急激に上昇したとき、この圧力流体を第１室から第２室に逃がすショック弁をピストンに設けてあるが、この衝突後に第２室から第１室に圧力流体を戻すリターン弁をピストンに設けることができない。何故ならば、このようなリターン弁をフリーピストンを伴わないピストンに設けると、チルトアップのために第２室に供給した流体がリターン弁から第１室に逃げてチルトアップ不能となるからである。即ち、この従来技術では、ピストンにリターン弁を設けることができないから、推進ユニットが障害物との衝突による跳ね上がり後にすぐに元の位置に戻ることができないという不都合がある。
【０００６】
この不都合を解消するものとして、特開昭60-1097 号公報に記載の如く、シリンダの第２室にフリーピストンを設け、ピストンにショック弁とリターン弁とを併せ備えたものが提案されている。これによれば、ピストンにリターン弁を備えたから、推進ユニットが障害物との衝突による跳ね上がり後にすぐに元の位置に戻ることができるものとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、特開昭60-1097 号公報に記載の如くのフリーピストンを備えるパワーチルトシリンダ装置では、前述した如く、チルトアップの上限位置において開かれて第１室と第２室とを導通する開閉弁をピストンに設けることにより、第２室の流体を第１室側に逃がし、シリンダの内圧上昇を抑えることができない。
【０００８】
従って、この特開昭60-1097 号公報に記載の従来技術では、ポンプと第２室とをつなぐ管路に、チルトアップ時の第２室の内圧上昇をリザーバに逃がすリリーフ弁を設けることとしている。このリリーフ弁の開放圧力は、チルトアップ時の第２室圧力（ポンプ吐出圧力）で開かず、推進ユニットの通常航走姿勢を安定維持するに足る第２室圧力よりも高い圧力に設定する必要がある。このため、チルトアップの上限位置に達する度に、リリーフ弁は、ポンプの吐出圧力がリリーフ弁の高い開放圧力を越えるまで上昇するのを待ってから開くものとなり、電力の消耗、ポンプの耐久性の点で改良が求められる。
【０００９】
本発明の課題は、パワーチルトシリンダ装置において、フリーピストンを備えながら、チルトアップの上限位置でシリンダの内圧上昇を速やかに抑えることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、船体と推進ユニットの間にシリンダ装置を介装し、圧力供給装置からシリンダ装置に圧力流体を給排して推進ユニットを船体に対し傾動可能に支持し、シリンダ装置は、シリンダと、このシリンダ内に挿入されるとともにロッドガイドを介してシリンダ外に延びるピストンロッドと、シリンダ内のピストンロッド端部に固定されてシリンダ内にピストンロッド収容側の第１室とピストンロッド非収容側の第２室とを区画形成するピストンと、第２室をピストン側室と反ピストン側室に区画するフリーピストンとから構成され、ピストンには、第１室が急激に圧縮されたときに開くショック弁と、推進ユニットの自重でピストン側室の流体を第１室に戻すリターン弁を配設してなるパワーチルトシリンダ装置において、前記フリーピストンにピストン側室と反ピストン側室とを連絡する開閉弁を配設し、前記ピストンロッドにこの開閉弁を開放操作する操作部材を配設し、上記操作部材は、シリンダ装置にフリーピストンの反ピストン側室から圧力流体を供給し、第１室から圧力流体を排出してピストンロッドをシリンダ外に押し出すチルトアップ時に、ロッドガイドに当接することによりフリーピストンの開閉弁を開放するように動作し、フリーピストンのピストン側室と反ピストン側室とを連絡するようにしたものである。
【００１１】
請求項１に記載の本発明によれば下記▲１▼、▲２▼の作用がある。
▲１▼チルトアップの上限位置で、ピストンに設けてある操作弁がロッドガイドに押されて開き、フリーピストンの反ピストン側室から第１室へ向かう流路が逆止弁及び操作弁を介して導通される。これにより、第２室の反ピストン側室に供給される流体は、上記逆止弁、操作弁を通って第１室に逃げ、ひいては第１室からシリンダ外に排出され、シリンダの内圧上昇を抑える。
【００１２】
▲２▼上記▲１▼の操作弁は、チルトアップの上限位置で、必ずロッドガイドに押され、直ちに開放せしめられるから、シリンダの内圧上昇は速やかに抑えられ、電力の消耗を低減し、ポンプの耐久性を向上できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１はパワーチルトシリンダ装置を示す回路図、図２はパワーチルトシリンダ装置の通常状態を示す模式図、図３はパワーチルトシリンダ装置の水中障害物との衝突による跳ね上がり状態を示す模式図、図４はパワーチルトシリンダ装置の跳ね上がり後の戻り状態を示す模式図、図５は船舶推進機を示す模式図である。
【００１４】
船体１１の船尾板１１Ａには、図５に示す如く、クランプブラケット１２が固定され、クランプブラケット１２にはチルト軸１３を介してスイベルブラケット１４が略水平軸まわりに傾動可能に、即ちチルトアップ及びチルトダウン可能に、枢着されている。スイベルブラケット１４には、図示されない操舵軸を介して、推進ユニット１５が操舵軸まわりに回動可能に枢着されている。推進ユニット１５の上部にはエンジンユニット１６が搭載され、推進ユニット１５の下部にはプロペラ１７が備えられている。即ち、船外機１０は、以下に述べるチルトシリンダ装置１００により、推進ユニット１５を傾動可能としている。
【００１５】
クランプブラケット１２にはチルトシリンダ装置１００のシリンダ１８の基端部がピン結合され、スイベルブラケット１４には、シリンダ１８の内部に挿入されるとともにロッドガイド１８Ａを介してシリンダ１８の外部に延びるピストンロッド１９の先端部がピン結合されている。シリンダ１８の内部は、ピストンロッド１９の端部に固定されるピストン２０により、ピストンロッド１９収容側の第１室２１と、ピストンロッド１９非収容側の第２室２２とに区画されている。
【００１６】
このとき、チルトシリンダ装置１００にあっては、ピストンロッド１９のシリンダ内端小径部にピストン２０を嵌合し、このピストンロッド１９のシリンダ内端小径部に螺合されるピストンナット２７によりスペーサリング２８を介して該ピストン２０をピストンロッド１９に固定している。そして、ピストンロッド１９のシリンダ内端小径部はピストン２０を貫通し、その先端ロッド部１９Ａをピストン２０の第２室２２に臨む端面に突設せしめている（ロッド部１９Ａはピストン２０と一体のロッド部に代えることもできる）。そして、ピストン２０はシリンダ１８との摺接部にＯリング２９Ａを備え、ピストンロッド１９との嵌合部にＯリング２９Ｂ、２９Ｃを備えている。
【００１７】
ピストン２０には、ショック弁２３とリターン弁２４が相互に並設されている。ショック弁２３は、ばね２３Ａにより閉弁せしめられており、障害物との衝突による衝撃力作用下におけるように、第１室２１内の圧力が異常に上昇し、その上昇圧力が所定の圧力値以上に達した時点で開弁し、第１室２１内の作動油を第２室２２（ピストン側室２２Ａ）に移送可能としている。リターン弁２４は、障害物との衝突による衝撃力吸収後、チルトアップされた推進ユニット１５の自重作用下で第２室２２（ピストン側室２２Ａ）内の圧力が所定の圧力値以上にまで達した時点で開弁可能とされている。
【００１８】
尚、第２室２２には、フリーピストン２５がピストン２０に近接配置されている。フリーピストン２５は、第２室２２をピストン側室２２Ａと反ピストン側室２２Ｂに区画する。このとき、フリーピストン２５は中央貫通孔２５Ａを備え、ピストンロッド１９の前述したロッド部１９Ａをこの貫通孔２５Ａに嵌合可能としている。そして、フリーピストン２５はシリンダ１８との摺接部にＯリング２９Ｄを備え、ロッド部１９Ａの嵌合部にＯリング２９Ｅを備えている。フリーピストン２５は、該フリーピストン２５に設けたＯリング２９Ｄとシリンダ１８の内面との摩擦力等により上記障害物との衝突による衝撃吸収の前後で一定位置に停留し、従ってショック弁２３を経て第１室２１から第２室２２（ピストン側室２２Ａ）に移送される作動油の量と、リターン弁２４を経て第２室２２（ピストン側室２２Ａ）から第１室２１に返送される作動油の量とを同一とすることを可能とし、シリンダ１８に対するピストンロッド１９の衝撃吸収後における復帰位置を衝撃吸収前におけるピストンロッド１９の停留位置に確実に一致させることを可能としている。
【００１９】
次に、上記チルトシリンダ装置１００の作動回路について説明する。３１はリザーバであり、作動油を貯留可能としている。３２は可逆式直流モータ、３３は可逆式ギヤポンプであり、ポンプ３３はモータ３２によって選択的に正転もしくは逆転可能とされている。３４は開閉装置であり、シャトルピストン３５、第１チェック弁３６及び第２チェック弁３７を有し、シャトルピストン３５の第１チェック弁３６側に第１シャトル室３８を区画形成し、シャトルピストン３５の第２チェック弁３７側に第２シャトル室３９を区画形成している。即ち、第１チェック弁３６は、ポンプ３３の正転時に管路４２を介して供給される送油圧力によって開作動され、第２チェック弁３７はポンプ３３の逆転時に管路４３を介して供給される送油圧力によって開作動される。また、シャトルピストン３５は、ポンプ３３の正転による送油圧力によって第２チェック弁３７を開作動し、ポンプ３３の逆転による送油圧力によって第１チェック弁３６を開作動する。
【００２０】
開閉装置３４の第１チェック弁３６と、シリンダ１８の第２室２２とは管路４４によって連通されている。また、開閉装置３４の第２チェック弁３７と、シリンダ１８の第１室２１とは管路４５によって連通されている。
【００２１】
管路４２に連なる管路４２Ａの中間部には逆止弁４８が介装されている。即ち、船外機１０のチルトダウン操作時に、シリンダ１８のピストンロッド１９が最大収縮位置に達し、シリンダ１８の第２室２２からポンプ３３への返油がなくなった時点で、なおポンプ３３が作動する場合に、上記逆止弁４８が開作動し、リザーバ３１からポンプ３３に作動油を供給可能としている。
【００２２】
また、管路４３に連なる管路４３Ａの中間部には逆止弁４９が介装されている。即ち、船外機１０のチルトアップ操作時に、シリンダ１８のシリンダ内容積は、ピストンロッド１９のシリンダ１８からの退出容積だけ増加することとなり、作動油の循環油量が不足することから、上記逆止弁４９が開作動し、リザーバ３１からポンプ３３に循環油量の不足油量を補償可能としている。
【００２３】
また、管路４３の中間部には管路４３Ｂを介してダウンリリーフ弁５０が接続されている。即ち、船外機１０のチルトダウン操作時に、シリンダ１８の容積はピストンロッド１９のシリンダ１８への侵入容積だけ減少することとなり、作動油の循環油量に余りを生ずることから、上記ダウンリリーフ弁５０が開作動して、ポンプ３３の吐出油をリザーバ３１に戻すことを可能としている。
【００２４】
また、管路４４の中間部には第２室用リリーフ弁５１が接続されている。即ち、推進ユニット１５が任意のアップ位置に保持される状態での後進航走下で、推進ユニット１５が障害物に衝突し、シリンダ１８の第２室２２における圧力が異常に上昇すると、上記第２室用リリーフ弁５１が開作動し、圧力上昇した作動油をリザーバ３１に逃すことを可能としている。
【００２５】
また、シリンダ１８の第１室２１に連通されている管路４５と、第２室２２に連通されている管路４４との間にはバイパス管路４６を介して手動弁５２が介装されている。即ち、手動弁５２を開操作することにより、シリンダ１８の第１室２１と第２室２２とが連通可能となり、ピストンロッド１９を手動操作によって伸縮させ、推進ユニット１５をそのダウン位置と最大チルトアップ位置との間で揺動することが自在となる。
【００２６】
然るに、チルトシリンダ装置１００にあっては、船外機１０のチルトアップの上限位置で、第２室２２の圧力油を逃がしてシリンダ１８を保護するため、以下の構造を備えている。
【００２７】
即ち、ピストン２０を貫通して該ピストン２０の第２室２２に臨む端面に突設せしめたピストンロッド１９のロッド部１９Ａで、フリーピストン２５の貫通孔２５Ａに嵌合して反ピストン側室２２Ｂに臨む部分に、第１室２１からの圧力油の流れを阻止する逆止弁６１が設けられる。６１Ａは逆止弁６１を閉弁するばねである。また、ピストン２０の第１室２１に臨む端面に、第２室２２からの圧力油の流れを阻止する操作弁６２が設けられる。６２Ａは操作弁６２を閉弁するばね、６３は操作弁６２のピストン端面から突出する突出操作部である。更に、逆止弁６１と操作弁６２とを、ピストンロッド１９及びピストン２０の内部に設けた流路６４により連通した。
【００２８】
従って、チルトシリンダ装置１００のチルトアップ操作時に、フリーピストン２５の反ピストン側室２２Ｂへ圧力油を供給し、第１室２１から圧力油を排出するチルトアップの上限位置で、ピストン２０がロッドガイド１８Ａに当接するとき、操作弁６２がロッドガイド１８Ａに押されて開く。これにより、フリーピストン２５の反ピストン側室２２Ｂから第１室２１へ向かう流路６４が逆止弁６１、操作弁６２を介して導通される結果、第２室２２の反ピストン側室２２Ｂに供給された圧力油は流路６４を通って第１室２１に逃げ、ひいてはシリンダ１８の外部へと排出される。
【００２９】
そして、チルトシリンダ装置１００が、チルトアップの上限位置からチルトダウンするときには、第１室２１に供給される圧力油がピストン２０のリターン弁２４を閉じ、ピストン２０を下方へと押し下げる。
【００３０】
次に、チルトシリンダ装置１００の作動について説明する。
（チルトアップ動作）
船外機１０のアップ動作は以下の通りである。
即ち、モータ３２をアップ側に作動し、ポンプ３３を正転すると、ポンプ３３からの吐出油は、管路４２、第１チェック弁３６、管路４４を経てシリンダ１８の第２室２２の反ピストン側室２２Ｂに入り、ピストンロッド１９を押し上げ、推進ユニット１５を第１図に実線で示すダウン位置から２点鎖線で示すアップ位置にまで傾動可能とする。シリンダ１８の第１室２１の油は、管路４５、第２チェック弁３７、管路４３を経てポンプ３３に戻る。
【００３１】
このチルトアップ時に、ピストンロッド１９の先端ロッド部１９Ａはフリーピストン２５の貫通孔２５Ａに図２に示す如くに嵌合している。この場合、反ピストン側室２２Ｂに圧力流体が供給されると、ピストンロッド１９の逆止弁６１はチルトアップ圧力で開くが、操作弁６２が閉じる方向にあるため、フリーピストン２５とピストン２０は一緒になって上昇する。
【００３２】
そして、ピストンロッド１９が最大伸長位置に達するチルトアップの上限位置では、操作弁６２がロッドガイド１８Ａに押されて開く。これにより、フリーピストン２５の反ピストン側室２２Ｂから第１室２１へ向かう流路６４が逆止弁６１、操作弁６２を介して導通される結果、第２室２２の反ピストン側室２２Ｂに供給された圧力油は流路６４を通って第１室２１に逃げ、ひいてはシリンダ１８の外部へと排出され、シリンダ１８の内圧上昇を抑える。
【００３３】
このとき、上述の操作弁６２は、チルトアップの上限位置で、必ずロッドガイド１８Ａに押され、直ちに開放せしめられるから、シリンダ１８の内圧上昇を速やかに抑えられ、電力の消耗を低減し、ポンプの耐久性を向上できる。
【００３４】
（チルトダウン操作）
船外機１０のダウン動作は以下の通りである。
即ち、モータ３２をダウン側に作動し、ポンプ３３を逆転すると、ポンプ３３からの吐出油は管路４３、第２チェック弁３７、管路４５を経て、シリンダ１８の第１室２１に入り、ピストンロッド１９を押し下げる。シリンダ１８の第２室２２の油は、管路４４、第１チェック弁３６、管路４２を経てポンプ３３に戻る。
【００３５】
このチルトダウン時に、ピストンロッド１９の先端ロッド部１９Ａはフリーピストン２５の貫通孔２５Ａに図２に示す如くに嵌合している。この場合、第１室２１に圧力流体が供給され、ピストン２０の操作弁６２は開くように設定されているが、逆止弁６１が閉じる方向にあるため流路６４には流体が流れない。ピストン２０のショック弁２３はこのときの圧力では開かないため、ピストン２０が圧力油圧で下降する。
【００３６】
（跳ね上がり動作）
船外機１０の障害物との衝突にともなう跳ね上り動作は以下の通りである。
即ち、推進ユニット１５に障害物が衝突すると、ピストンロッド１９に大なる引張力が作用し、シリンダ１８の第１室２１の圧力が上昇し、ショック弁２３が開作動し、第１室２１の作動油が第２室２２のピストン側室２２Ａに移送され、ピストンロッド１９が伸長して推進ユニット１５が跳ね上り、衝撃力が吸収される。このとき、フリーピストン２５とピストンロッド１９の嵌合状態が図２の通常状態から図３の如くに外れ、フリーピストン２５はその位置に放置される。ピストン２０とフリーピストン２５の間のピストン側室２２Ａは、シリンダ１８からピストンロッド１９が退出することにより、ピストンロッド退出容積分の容積だけ流体の補充が不足し負圧状態になる。
【００３７】
上記衝撃力の吸収後、推進ユニット１５の自重によってピストン側室２２Ａ内の圧力が上昇すると、リターン弁２４が開き、ピストン側室２２Ａ内の作動油が第１室２１に返送され、ピストンロッド１９を収縮させることによって推進ユニット１５を跳ね上がり前の位置に復帰させる。これにより、ピストンロッド１９の先端ロッド部１９Ａは図４に示す如く、フリーピストン２５の貫通孔２５Ａに嵌合する。この状態からピストンロッド１９の先端ロッド部１９Ａが反ピストン側室２２Ｂに侵入することになり、先端ロッド部１９Ａが侵入した容積分だけフリーピストン２５をピストン２０の側に押し上げ図２の通常状態に戻る。
【００３８】
尚、前述の通りこの実施の形態においては、第２室２２にフリーピストン２５を備えていることから、衝撃吸収の前後で、第１室２１から第２室２２に移送される作動油の量と、第２室２２から第１室２１に返送される作動油の量とが同一となり、ピストンロッド１９の衝撃吸収後における復帰位置を衝撃吸収前におけるダウン位置に確実に一致させることが可能となっている。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、パワーチルトシリンダ装置において、フリーピストンを備えながら、チルトアップの上限位置でシリンダの内圧上昇を速やかに抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はパワーチルトシリンダ装置を示す回路図である。
【図２】図２はパワーチルトシリンダ装置の通常状態を示す模式図である。
【図３】図３はパワーチルトシリンダ装置の水中障害物との衝突による跳ね上がり状態を示す模式図である。
【図４】図４はパワーチルトシリンダ装置の跳ね上がり後の戻り状態を示す模式図である。
【図５】図５は船舶推進機を示す模式図である。
【符号の説明】
１００ パワーチルトシリンダ装置
１１ 船体
１５ 推進ユニット
１８ シリンダ
１９ ピストンロッド
１９Ａ 先端ロッド部
２０ ピストン
２１ 第１室
２２ 第２室
２２Ａ ピストン側室
２２Ｂ 反ピストン側室
２３ ショック弁
２４ リターン弁
２５ フリーピストン
２５Ａ 貫通孔
３３ ポンプ（圧力供給装置）
６１ 逆止弁
６２ 操作弁
６４ 流路
Claims (1)
- 船体と推進ユニットの間にシリンダ装置を介装し、圧力供給装置からシリンダ装置に圧力流体を給排して推進ユニットを船体に対し傾動可能に支持し、
シリンダ装置は、シリンダと、このシリンダ内に挿入されるとともにロッドガイドを介してシリンダ外に延びるピストンロッドと、シリンダ内のピストンロッド端部に固定されてシリンダ内にピストンロッド収容側の第１室とピストンロッド非収容側の第２室とを区画形成するピストンと、第２室をピストン側室と反ピストン側室に区画するフリーピストンとから構成され、
ピストンには、第１室が急激に圧縮されたときに開くショック弁と、推進ユニットの自重でピストン側室の流体を第１室に戻すリターン弁を配設してなるパワーチルトシリンダ装置において、
ピストンの第２室に臨む端面に突設されるロッド部がフリーピストンの貫通孔に嵌合可能とされ、
ピストンに設けた上記ロッド部の反ピストン側室に臨む部分に第１室からの流体の流れを阻止する逆止弁が設けられるとともに、ピストンの第１室に臨む端面に第２室からの流体の流れを阻止する操作弁が設けられ、これらの逆止弁と操作弁とが連通されており、
フリーピストンの反ピストン側室へ圧力流体を供給し、第１室から圧力流体を排出するチルトアップの上限位置で、上記操作弁がロッドガイドに押されて開き、フリーピストンの反ピストン側室から第１室へ向かう流路が上記逆止弁及び操作弁を介して導通されることを特徴とするパワーチルトシリンダ装置。
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