JP4979556B2

JP4979556B2 - 舶用減速逆転機の油圧制御装置

Info

Publication number: JP4979556B2
Application number: JP2007313862A
Authority: JP
Inventors: 和好原田
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2027-12-04
Also published as: US8146723B2; JP2009138809A; US20090139226A1; EP2075193A1

Description

本発明は、舶用減速逆転機の油圧制御装置に係り、特にトローリング航走を行うための油圧制御装置に関する。

近年、小型漁船や遊漁船等の小型船舶は、エンジンが高回転化（例えば、４０００ｒｐｍ以上）している。トローリング等の微速航走では低回転を必要とするが、高回転型エンジンでは、低回転にするとハンチング、エンジンストップ等することがあり、所望の低回転を出せない。そのため、エンジンと出力軸との間に設けられた油圧クラッチをスリップ係合（半クラッチ）させることで低回転を得ている。なお、多段変速機や無段変速機を設けることにより低回転域から高回転域までをカバーすることも考えられるが、これらの変速機を設けると、大型化し、コスト高となり、小型船舶に向かない。

上記のようなことから、油圧クラッチ式の舶用減速逆転機では、トローリング等の微速航走を行うために、例えば、油圧クラッチへの作動油供給回路に低速弁と呼ばれる減圧弁を設け、トローリングレバーに連動する比例電磁弁によって前記低速弁のパイロット圧を制御し、推進軸の回転数がトローリングレバーからの指令値に従うように制御する一方、直結電磁弁と呼ばれる電磁式切換弁によって比例電磁弁への作動油の供給をオン・オフし、オフ時には低速弁を全開にして油圧クラッチを完全嵌入状態として、トローリング航走と通常航走とを切り換えるようにした舶用減速逆転機の油圧制御装置が知られている（特許文献１等）。
実開平６−７８６３７号公報

しかしながら、比例電磁弁と直結電磁弁とを同時に制御しようとすると、直結電磁弁を切り換えるタイミングを複雑な制御プログラム（ソフトウェア）により実行する必要があり、コントローラを含めた制御系統がコスト高となる。

そこで、本発明は、直結電磁弁に代えて電子制御が不要な機械式切換弁を採用し、複雑な電子制御を不要にしてコスト低減可能な、舶用減速逆転機の油圧制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る舶用減速逆転機の油圧制御装置は、作動油供給ポンプから供給される作動油を調圧して前・後進クラッチへ供給する減圧弁と、該減圧弁のパイロット室への作動油供給を制御する比例電磁弁と、前記減圧弁の設定バネ力を制御する制御ピストン室へ前記作動油を供給する回路又は該制御ピストン室から該作動油を排出する回路に切り換える切換弁とを有し、前記切換弁は、前記比例電磁弁の出力圧をパイロット圧力として作用させるバネ式切換弁であり、該パイロット圧力が所定値を下回った時に該切換弁のバネによって前記制御ピストン室に作動油を供給する回路に切り替えて前記減圧弁を全開とするように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、電気的制御は比例電磁弁のみの制御であるから、コントローラは簡易な電流値制御で足り、コスト削減が可能となる。

本発明に係る油圧制御装置の好適な実施形態を備える舶用減速逆転機について以下に、図１〜図１０を参照して説明する。なお、全図を通し、同様の構成部分には同符号を付した。

図１は舶用減速逆転機の油圧回路図を示す。エンジン１からの入力軸２に対し前進用クラッチ２ｆ、後進用クラッチ２ａが設けられている。前進用クラッチ２ｆ、後進用クラッチ２ａは、詳細な図示は省略するがいずれも交互に配置された摩擦板とスチールプレートとから構成され（図７参照）、前記摩擦板は内側ギア（ピニオンギア）につながっており、前記スチールプレートは常時回転している外側ギアにつながっている。それらを油圧ピストン２ｓで押し付けることにより前記外側ギアと前記内側ギアとが一体になって回転し、前記内側ギアと噛み合う大ギア２ｇを回転させ、大ギア２ｇから推進軸３を介してプロペラ４に動力が伝達されるように構成されている。

そして油圧ピストン２ｓの押付け力を加減することにより前記摩擦板と前記スチールプレートとをスリップさせ、いわゆる半クラッチとすることでトローリングができるようにされている。

この油圧ピストン２ｓには、作動油供給油回路１０の油回路１０ｆ、１０ａより作動油が供給され、さらにこの作動油供給油回路１０には、作動油圧を調整するためのトローリング装置と呼ばれる油圧制御装置２０が付設され、油圧ピストン２ｓに供給される作動油圧を調整して上述した半クラッチ状態とすることで、トローリング航走を実現するようにされている。

まず、図１における作動油供給油回路１０について説明すると、作動油供給油回路１０は、油タンク５、フィルター５ａ、フィルター５ａと油路６ａで接続されたポンプ６、前後進切換弁７とを備え、油ポンプ６より油路６ｂを介して供給される作動油をポート１０２より油圧制御装置２０の油圧回路へ送り、調整された作動油を再びポート１０１で受取った後、前後進切換弁７から油回路１０ｆ、１０ａを経て油圧ピストン２ｓに伝え、前進クラッチ２ｆまたは後進クラッチ２ａを作動させることによりプロペラ４に前後いずれかの回転力を伝えるようにされている。なお、図中７ａは前後進切換弁７の切換操作ハンドルを示す。

また、この作動油供給油回路１０には、前後進切換弁７を切り換えた時に急激に前後進クラッチ２ｆ、２ａが接の状態となるのを防止する緩嵌入弁８が設けられている。図中１０ｃはオイルクーラー、８ｂは潤滑油圧設定リリーフ弁を示す。

緩嵌入弁８は一種の圧力調整弁で、作動油供給油回路１０における前進用油回路１０ｆ、または後進用油回路１０ａの油圧をパイロット圧とする２位置切換弁９によって作動される。この２位置切換弁９はシリンダ９ｂ、ピストン９ｐ、９ｔおよび復帰ばね９ｄを備え、前進用油回路１０ｆ、または後進用油回路１０ａに圧油が流れてシリンダ９ｂ内の油圧が高まれば、いずれかのピストン９ｐ、９ｔが図の右側へ移動させられて切換弁９が切り換えられ、絞り９ｃで流量制御された作動油が流れて油圧回路１０ｒを経て緩嵌入弁８の背室に圧入されて前後進切換弁７の切換後、所定時間に至るまでは制御ピストン８ａを介しリリーフバネ８ｃの付勢力を徐々に増加、即ち、緩嵌入弁８の設定リリーフ圧を漸増させバネ８ｃの付勢力が最大となった位置でクラッチ２ａ又は２ｆが完全嵌入する圧力になる。また、油圧がなくなれば復帰ばね９ｄの付勢力により切換弁９が原位置に復帰し作動油の流れが止まると共に緩嵌入弁８の制御ピストンは原位置にリセットされるように構成されている。

すなわち、前後進切換弁７が閉鎖位置(図１に示す位置)にあるときは、２位置切換弁９も閉鎖位置にあり、緩嵌入弁８の背室へ圧油が供給されないようにされている。従ってこのときは緩嵌入弁８のスプールは大きく後退していてリリーフ圧の低いリリーフ弁と同じ役目をし、ポンプ６から油路６ｂを通じて供給される圧油の一部が緩嵌入弁８のリリーフ作動により排出され、オイルクーラー１０ｃを経て潤滑油経路１０Ｌへと逃がされている。

従って、ポート１０２に至る油圧ポンプ６の吐出圧は緩嵌入弁８で規定され、ポート１０１から出てくる作動油圧は更に後述する油圧制御装置２０で規定される。

なお、緩嵌入弁８から潤滑油経路１０Ｌへと逃がされる油圧は潤滑油圧設定リリーフ弁８ｂにより所定の低圧に規定されている。

そして、ハンドル７ａを操作して前後進切換弁７を前進または後進位置に切り換えると、油回路１０ｆ、１０ａを流れはじめる作動油油圧をパイロット圧としてピストン９ｐ、９ｔにより２位置切換弁９も移動し油路が開通すると共に、２位置切換弁９内に設けられた絞り９ｃで流量が制御されて、作動油が油圧回路１０ｒを経て緩嵌入弁８の背室へ圧入される。そして、この圧入によりスプールが前進されリリーフ圧が徐々に高められ、潤滑油経路１０Ｌが徐々に閉じ、その反射的作用として前後進用クラッチ２ｆ、２ａの作動油圧が徐々に高められ、クラッチが急激に接合されるのを防止するようにされている。そして最終的にクラッチ２ａ、２ｆを高い圧力で完全に押圧して動力を完全に伝達するようにされている。

なお、図示は省略するが、上記した２位置切換弁９を電磁弁とすることもできる。この場合は前後進操作レバー７ａに連動する接触スイッチや圧力センサーなどからなる前後進嵌入センサー(図示省略)により前記切換弁の作動が制御される。

次に上記作動油供給油回路１０に付設されるトローリング用の油圧制御装置２０について説明する。

油圧制御装置２０は、作動油供給油回路１０のポート１０２と接合して作動油を受取るポート２０２と、比例電磁弁２１、低速弁と呼ばれる減圧弁２２、切換弁２３、オイルフィルター２５、および減圧弁２２から作動油供給油回路１０のポート１０１へ作動油を排出するポート２０１、および入力軸２と推進軸３の回転数を検知し、これらの回転数の差から得られるクラッチのスリップ量を設定することでトローリング時の船速を設定するコントローラ４０を備えている。図中４０ｄは上記スリップ量を操作するトローリングレバーを示す。

図１に示す状態において、ポンプ６からの作動油は、切換弁２３から油路２３ｃを通って減圧弁２２の制御ピストン室２２ｐに入り、制御ピストン２２ａが図示位置より左方へ移動させることで設定バネ２２ｔを介して弁体２２ｓを全開させる一方で、弁体２２ｕがドレンポート２２ｖを塞ぐため、ポート２０２から弁体２２ｓの入力ポート２２ｂに入った圧油は減圧されることなくその出力ポート２２ｃからポート２０１より出ていく。

トローリングの入信号が入力されるときには比例電磁弁２１に励磁信号を出力して該電磁弁２１を図３に示す左端ポート位置に移動して、油路２１ａを通って弁体２２ｓのパイロット室２２ｄ内に比例電磁弁２１よりパイロット圧を導入させる。これにより弁体２２ｓが一次側入口ポート２２ｂの開口度を制御して、ポート２０２から弁体２２ｓの入口ポート２２ｂに入った圧油は流量制限により減圧されてその出口ポート２２ｃからポート２０１より出ていく。トローリングにおけるクラッチのスリップ量はトローリングレバー４０ｄの操作量によって決定され、コントローラ４０はその操作量に応じて比例電磁弁２１をデューティ制御する。

この比例電磁弁２１より減圧弁２２へは、デューティ制御された油圧が減圧弁２２のパイロット室２２ｄへ入り、設定バネ２２ｔの押圧力と油圧の面積差を利用して減圧弁２２の弁体２２ｓを図示右方へ押し入口ポート２２ｂの開口度を絞り、もって比例電磁弁２１の圧力に反比例した油圧が制御圧として減圧弁２２から出力されるようにされている。このような比例電磁弁２１の圧力と制御圧との関係を図４に示している。図示例では、トローリングレバー４０ｄの操作によりコントローラ４０から出力される励磁電流値（図４では電流比で示している。）が下がると比例電磁弁２１の圧力が下がる構造となっている。

図４を参照すれば、トローリングレバー４０ｄの操作角度が０〜５０％では、比例電磁弁２１の圧力と制御圧との和は一定であり、設定バネ２２ｔのバネ力と釣り合っているが、トローリングレバー４０ｄの操作角度が５０％以上では、制御圧がクラッチ完全嵌入圧力（例えば２〜３ＭＰａ）まで急激に上昇する。

これは、比例電磁弁２１の出力圧が、パイロット油路２３ｂを通じて切換弁２３にパイロット圧力として作用しているが、パイロット圧力の所定値（図４のＰｃ）を下回ると、切換弁２３のバネのバネ力が、パイロット圧力に打ち勝って切換弁２３を図２に示す開通位置に切り換える。それによって、作動油が制御ピストン室２２ｐに供給されると、設定バネ２２ｔのバネ力が増大し、弁体２２ｕ及び２２ｓが図の左側へ移動させて、入口ポート２２ｂを全開するとともに、ドレンポート２２ｖを閉じ、制御圧は、図４のＰｓからクラッチ完全嵌入圧力まで急上昇する。

上記のように、機械式の切換弁２３を、比例電磁弁２１の二次圧力をパイロット圧として作動させることによって、複雑な制御プログラムが不要となり、コストダウンを図ることができる。

また、切換弁２３は、緊急時の安全装置としても作用する。例えば、何らかの原因によって油圧制御系統の電源が落ちて比例電磁弁２１の励磁電流値が零になった場合であっても、切換弁２３の作動により、低速弁２２からの制御圧を最大にして、クラッチを完全嵌入状態とするので、推進軸の駆動が可能となる。

上記のようにして、減圧弁２２は、緩嵌入弁８で規定されたクラッチ完全嵌入圧力から減圧して略零となる範囲まで圧力調整することができる。

油圧制御装置は、図５に示すように、切換弁２３を介さずに比例電磁弁２１へ作動油が供給される回路構成を備えた油圧制御装置２０′を採用することにより、油圧制御装置２０と同様の働きを行わせることもできる。

なお、図中符号２０３はドレン油路用のポートを示し、作動油供給油回路１０側のドレン油路に設けたポート１０３と接続され、ポート１０３は油路１０３ａを通じて排油される。

また、図１に符号５０で示す一点鎖線で囲った油回路は蓋部材を示し、作動油供給油回路１０のポート１０１と１０２に接続されるポート５０１、５０２とその間をバイパスする油路５１および、ドレン油路のポート１０３を封鎖するポート５０３とを有し、作動油供給油回路１０のポート１０１と上記ポート５０１、同じくポート１０２とポート５０２とを接続することによって、作動油供給油回路１０の油路がポンプ６より切り換え弁７へ直接バイパスされるように構成され、作動油供給油回路１０のポート１０１〜１０３に対して接続可能とされている。

以上のように作動油供給油回路１０としてはそれぞれの舶用減速逆転機の出力や大きさに応じて任意の構造のものが適用できる。

図６は、上記のようなクラッチ２ａ、２ｆや作動油供給油回路１０を備えた舶用減速逆転機の外観斜視図を示し、図７は、その縦断面図を示している。

舶用減速逆転機は、エンジンのフライホイールを収めたエンジンケーシング部Ｅｈ（図７）に連接されたマウンティングフランジ部１１と、前後進クラッチ２ａ、２ｆやギヤ２ｇなどを収めたギヤケース部１２と、作動油供給油路１０を収めた油路ケース部１３と、を備えた外観をなしている。

ギヤケース部１２は、軸方向に２つの要素に分離接合可能となっている（図７参照）。油路ケース部１３のギヤケース部１２との接合面を図７に示している。図７には、底面に形成された油路等が破線によって示されている。

前進用クラッチ２ｆは、入力軸２に設けられているが、後進クラッチ２ａは、入力軸２と平行に支持された支持軸２ｂに支持されている。後進用クラッチ２ａは、図６（ｂ）に部分的に示されている。後進用クラッチ２ａは、大ギア２ｇと噛合している。

図８は、図６，７に示された油圧制御装置２０を拡大して示す平面図であり、図９は、図８のＣ−Ｃ断面に対応し、図１０は、図８のＤ−Ｄ線に沿う断面に対応している。

なお、図６において、２４ａ…、５４ａ…はそれぞれの油圧制御装置２０、蓋体５０の取り付けボルトを示し、接続面１４に設けた雌ねじ孔１４ａ…にねじ嵌合させることで接続面同士が固定されるようにされている。

図６に示されているように接続面１４には作動油供給油回路１０のポート１０２、ポート１０１、ドレン用のポート１０３を形成する開口が設けられており、図９に示されているように油圧制御装置２０の接続面２４にも対応するポートを形成する開口が設けられている。

なお、蓋体５０の接続面５４にも、図の背面側に隠れているがそれぞれに対応するポートを形成する開口が設けられている。従って、接続面１４に油回路２０あるいは蓋部材５０の接続面２４、５４を位置合わせして接続固定すれば、図１に示した各ポート２０１〜２０３・５０１〜５０３は作動油供給油回路１０のポート１０１〜１０３に接続され、油圧の調整されたあるいはバイパスされた作動油が作動油供給回路１０へと供給されるようにされる。

従って、これら油圧制御装置２０および蓋体５０を相互に付け替えることで、トローリング装置（油圧制御装置２０）が付属しているタイプと付属していないタイプとに容易に変更できる。また、切換弁２３は、従来の直結電磁弁と交換可能な構造として、互換性を持たせることができる。

本発明に係る油圧制御装置の好適な実施形態を備えた舶用減速逆転機の油圧回路を示す油圧回路図である。図１の油圧制御装置の作動状態を拡大して示す油圧回路図である。図１の油圧制御装置の他の作動状態を拡大して示す油圧回路図である。図１の油圧制御装置の油圧特性を示すグラフである。図１の油圧回路の変更態様を示す油圧回路図である。図１の舶用減速逆転機の外観を油圧制御装置と共に示す斜視図である。図１の舶用減速逆転機の縦断面図である。図６の油圧制御装置を拡大して示す平面図である。図８のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図８のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

符号の説明

１作動油供給ポンプ
２ｆ前進クラッチ
２ａ後進クラッチ
２１比例電磁弁
２２減圧弁
２２ｄパイロット室
２２ｔ設定バネ
２２ｐ制御ピストン室
２３切換弁

Claims

作動油供給ポンプから供給される作動油を調圧して前・後進クラッチへ供給する減圧弁と、該減圧弁のパイロット室への作動油供給を制御する比例電磁弁と、前記減圧弁の設定バネ力を制御する制御ピストン室へ前記作動油を供給する回路又は該制御ピストン室から該作動油を排出する回路に切り換える切換弁とを有し、
前記切換弁は、前記比例電磁弁の出力圧をパイロット圧力として作用させるバネ式切換弁であり、該パイロット圧力が所定値を下回った時に該切換弁のバネによって前記制御ピストン室に作動油を供給する回路に切り替えて前記減圧弁を全開とするように構成されていることを特徴とする、舶用減速逆転機の油圧制御装置。