JP5069961B2 - Ship braking device and braking method therefor - Google Patents

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  • Control Of Fluid Gearings (AREA)

Description

本発明は船舶の制動装置及びその制動方法に係り、特に船体を効率的に停止させる船舶の制動装置及びその制動方法に関する。   The present invention relates to a marine brake device and its braking method, and more particularly to a marine brake device and its braking method for efficiently stopping a hull.

従来から、船舶用動力源の運転制御装置が各種、提案されている。例えば、前進から後進に切り替えて制動を行う場合のエンジンストールを防止でき、且つアイドリング回転数より低い極低速回転数が安定して得られる船舶用エンジンの運転制御装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この船舶用エンジンの運転制御装置は、スロットル弁開度が全閉の状態でエンジン回転数がアイドリング回転数より低い極低速回転数に低下したとき、点火時期をアイドリング回転時より遅角側で且つ上記極低速回転数に応じた極低速回転時点火時期に制御することができる。   Conventionally, various operation control apparatuses for ship power sources have been proposed. For example, there is disclosed a marine engine operation control device that can prevent engine stall when braking is performed by switching from forward to reverse, and that can stably obtain an extremely low speed lower than the idling speed (for example, Patent Document 1). In this marine engine operation control apparatus, when the throttle valve opening is fully closed and the engine speed is reduced to an extremely low speed lower than the idling speed, the ignition timing is set on the retard side from the idling speed and It is possible to control the ignition timing at the very low speed rotation according to the extremely low speed.

また、船舶の抵抗変化に応じて遊星歯車機構の変速比を最適に自動制御して常に最大船速で航行を行うことができる船舶用動力伝達装置の制御装置及び制御方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。この船舶用動力伝達装置の制御装置及び制御方法は、遊星歯車機構を使用してエンジンの動力と、油圧ポンプによって駆動する油圧モータの動力とをコントローラで切り換えることで、船舶の総重量や風量などによって決まる船舶抵抗に対して最大船速を得られる変速比に遊星歯車機構を制御することができる。   Further, there is disclosed a control device and a control method for a power transmission device for a ship that can optimally automatically control the gear ratio of the planetary gear mechanism according to the resistance change of the ship and can always navigate at the maximum ship speed ( For example, see Patent Document 2). This marine power transmission control device and control method uses a planetary gear mechanism to switch between engine power and hydraulic motor power driven by a hydraulic pump with a controller, so that the total weight of the ship, airflow, etc. The planetary gear mechanism can be controlled to a gear ratio that can obtain the maximum ship speed with respect to the ship resistance determined by.

また、船舶の加速時に遊星歯車機構の変速比を最適に制御する動力伝達装置の制御装置及び制御方法が開示されている(例えば、特許文献3参照)。この動力伝達装置の制御装置及び制御方法は、遊星歯車機構を使用してエンジンの動力と、油圧ポンプによって駆動する油圧モータの動力とをコントローラで切り換えることで、船舶が最大船速まで加速するときに遊星歯車機構の変速比を最適に制御して短期間で最大船速に達することができる。   In addition, a control device and a control method for a power transmission device that optimally controls the gear ratio of the planetary gear mechanism during the acceleration of the ship are disclosed (for example, see Patent Document 3). This power transmission device control device and control method uses a planetary gear mechanism to switch the engine power and the power of a hydraulic motor driven by a hydraulic pump with a controller so that the ship accelerates to the maximum ship speed. The maximum gear speed can be reached in a short period of time by optimally controlling the gear ratio of the planetary gear mechanism.

特開平10−318113号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-318113 特開2004−169818号公報JP 2004-169818 A 特開2004−210033号公報JP 2004-210033 A

しかしながら、背景技術に記載した特許文献1の船舶用エンジンの運転制御装置では、前進走行中の船体を制動する場合、操作レバーでスロットル弁を閉じると共にシフト位置を前進から後進に切り替えてプロペラを逆転させることにより後進推力を発生させて減速させているが、船体が惰性で前進していることから前進水流で前進方向に回転しているプロペラを強制的に瞬時に後進方向に切り替えているので、プロペラキャビテーション現象が発生する虞があった。   However, in the marine engine operation control device disclosed in Patent Document 1 described in the background art, when braking the hull that is traveling forward, the throttle valve is closed by the operation lever and the shift position is switched from forward to reverse to reverse the propeller. Since the hull is moving forward due to inertia, the propeller rotating in the forward direction with the forward water flow is forcibly and instantaneously switched to the reverse direction. Propeller cavitation may occur.

プロペラキャビテーション現象は、プロペラを水中において急激に回転変化すると、プロペラの羽根によって水が加速され、水との相対速度の関係で羽根表面にある限界の圧力より低い部分が発生することから、プロペラの羽根の周りに気泡ができ隙間ができるので、推進力を効率よく得ることができなくなる現象である。したがって、船体に制動をかけにくくなる。   Propeller cavitation is a phenomenon that occurs when the propeller rotates and changes abruptly in the water, because the propeller blades accelerate the water and generate a portion below the limit pressure on the blade surface due to the relative speed with the water. This is a phenomenon in which air bubbles are formed around the blades and a gap is formed, so that the propulsive force cannot be obtained efficiently. Therefore, it becomes difficult to brake the hull.

また、背景技術に記載した特許文献2の船舶用動力伝達装置の制御装置及び制御方法、特許文献3の動力伝達装置の制御装置及び制御方法では、前進走行中の船体を制動する場合、何れも具体的な制動装置及び制動方法が記載されていなかった。   In addition, in the control device and control method for a ship power transmission device disclosed in Patent Document 2 described in the background art and the control device and control method for a power transmission device disclosed in Patent Document 3, both of them are used to brake a hull that is traveling forward. A specific braking device and braking method were not described.

本発明は、このような従来の難点を解決するためになされたもので、プロペラの羽根が水から受ける抵抗を有効活用することで、船体を効率的に停止させることができる船舶の制動装置及びその制動方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve such a conventional difficulty, and a marine brake device capable of effectively stopping a hull by effectively utilizing the resistance that the propeller blades receive from water. An object is to provide a braking method.

本発明の第1の態様である船舶の制動装置は、船舶の動力源となるピストン機関である原動機と、原動機を使用して船舶の航行速度を手動調節するための航行速度制御レバーと、太陽歯車、複数の遊星歯車、外輪歯車及び複数の遊星歯車を回動自在に支持する遊星キャリアを有し、船舶を前進自動運転させる場合には、外輪歯車が回転可能になると共に太陽歯車が固定される遊星歯車機構と、遊星キャリアに接続されたプロペラ軸で回転するプロペラと、外輪歯車の外周に形成された外歯車に噛合される入力歯車の第1の歯車を移動させることで、当該外歯車に対して原動機からの動力を伝達・遮断する前進クラッチと、入力歯車の前進クラッチに固定されている第2の歯車に噛合される第1のポンプ歯車によって駆動する吐出方向が二方向となる可変容量型油圧ポンプと、可変容量型油圧ポンプによって駆動され太陽歯車を駆動する回転方向が二方向となる可変容量型油圧モータと、外輪歯車の外歯車に噛合されるブレーキ歯車を選択的に固定する外輪歯車ブレーキクラッチと、前進クラッチを油圧制御する前進クラッチ用制御弁と、可変容量型油圧ポンプを制御用オイルで油圧制御して当該可変容量型油圧ポンプから圧送する駆動用オイルの吐出方向及び吐出容量を制御する油圧ポンプ用制御弁と、可変容量型油圧モータを油圧制御して当該可変容量型油圧モータの回転速度を制御する油圧モータ用制御弁と、外輪歯車ブレーキクラッチを油圧制御するブレーキクラッチ用制御弁とを備えたプロペラ駆動装置によって船舶の制動を行う船舶の制動装置である。 A marine brake device according to a first aspect of the present invention includes a prime mover that is a piston engine serving as a power source for a marine vessel, a navigation speed control lever for manually adjusting the navigation speed of the marine vessel using the prime mover, a sun When having a planetary carrier that rotatably supports a gear, a plurality of planetary gears, an outer ring gear, and a plurality of planetary gears, the outer ring gear is rotatable and the sun gear is fixed when the ship is automatically advanced forward. The outer gear is moved by moving the first gear of the input gear meshed with the outer gear formed on the outer periphery of the outer ring gear and the propeller rotating on the propeller shaft connected to the planet carrier. a forward clutch for transmitting and blocking the power from the prime mover relative to the discharge direction is bidirectional driven by a first pump gear meshing with the second gear fixed to the forward clutch of the input gear A variable displacement hydraulic pump, a variable displacement hydraulic motor driven by the variable displacement hydraulic pump and driven in two directions to drive the sun gear, and a brake gear meshed with the outer gear of the outer ring gear The outer ring gear brake clutch to be fixed, the forward clutch control valve that hydraulically controls the forward clutch, and the discharge direction of the drive oil that is hydraulically controlled by the control oil with the variable displacement hydraulic pump and pumped from the variable displacement hydraulic pump And a hydraulic pump control valve for controlling the discharge capacity, a hydraulic motor control valve for controlling the rotational speed of the variable capacity hydraulic motor by controlling the variable capacity hydraulic motor, and an outer ring gear brake clutch. A marine brake device that brakes a marine vessel with a propeller driving device including a brake clutch control valve.

この船舶の制動装置は、航行速度制御レバーを原動機の前進自動運転状態の位置から当該原動機をアイドリング状態にする位置に移動させると、油圧ポンプ用制御弁を制御して可変容量型油圧ポンプを停止させ、原動機がアイドリング状態になると、油圧ポンプ用制御弁及び油圧モータ用制御弁を制御して可変容量型油圧ポンプを介して可変容量型油圧モータの船舶が後進する際の回転方向の回転数を上げることで、太陽歯車で複数の遊星歯車の公転を制御してプロペラの正転回転数を当該プロペラの羽根が水から受ける抵抗によって船舶を制動可能な数値まで下げる第1のプロペラ制御機能、及び第1のプロペラ制御機能によってプロペラが船舶を制動可能な回転数まで下がると、前進クラッチ用制御弁を制御して前進クラッチを遮断すると共にブレーキクラッチ用制御弁を制御して外輪歯車ブレーキクラッチで外輪歯車を固定し、さらに、油圧モータ用制御弁で可変容量型油圧モータの回転速度を制御して可変容量型油圧モータの船舶が前進する際の回転方向の回転数を徐々に下げて停止すると共に、油圧ポンプ用制御弁を制御して可変容量型油圧ポンプの吐出量を徐々に減らして停止してプロペラの回転数の低下を無段階にて行うことで、プロペラの回転数をプロペラキャビテーション現象が発生しないように徐々に下げながらゼロにして当該プロペラの羽根が水から受ける抵抗を最大にするように、船舶を制動する第2のプロペラ制御機能を有するコントローラを備えているものである。 This marine brake device controls the hydraulic pump control valve to stop the variable displacement hydraulic pump when the navigation speed control lever is moved from the position where the prime mover is in the forward automatic operation state to the position where the prime mover is in the idling state. When the prime mover is in the idling state, the control valve for the hydraulic pump and the control valve for the hydraulic motor are controlled, and the number of rotations in the rotational direction when the ship of the variable displacement hydraulic motor moves backward through the variable displacement hydraulic pump is determined. A first propeller control function for controlling the revolution of the plurality of planetary gears with the sun gear to lower the forward rotation speed of the propeller to a value at which the ship can be braked by the resistance received by the propeller blades from the water, and When the propeller is lowered to a speed at which the ship can brake the first propeller control function, the forward clutch control valve is controlled to disengage the forward clutch. The ring gear is fixed with the ring gear brake clutch together by controlling the control valve for brake clutch, further, a variable displacement hydraulic motor of the ship by controlling the rotational speed of the variable displacement hydraulic motor hydraulic motor control valve is advanced The rotation speed in the rotation direction is gradually lowered and stopped, and the control valve for the hydraulic pump is controlled to gradually reduce the discharge amount of the variable displacement hydraulic pump to stop the propeller rotation speed from decreasing. By performing in stages, the second speed is applied to brake the ship so that the propeller blade speed is gradually reduced to zero so that the propeller cavitation phenomenon does not occur, and the resistance of the propeller blades received from water is maximized. A controller having a propeller control function is provided.

本発明の第2の態様は第1の態様である船舶の制動装置において、前記プロペラ駆動装置は、第2のポンプ歯車を駆動する電動機と、第2のポンプ歯車に電動機からの動力を伝達・遮断する電動機クラッチと、電動機クラッチを油圧制御する電動機クラッチ用制御弁と、船舶を航行させるための動力源を電動機及び原動機の何れか1つに選択すると共に何れの動力源も前記航行速度制御レバーで制御可能になる切換手段とを備え、コントローラは、切換手段で電動機が選択され、船舶が電動機で前進手動運転状態において、遊星歯車機構の外輪歯車が回転可能になると共に太陽歯車が固定される状態で、航行速度制御レバーを電動機の前進手動運転状態の位置から船舶を減速させる方向に移動させると、第1のプロペラ制御機能及び第2のプロペラ制御機能を実行する第3のプロペラ制御機能を有するものである。   According to a second aspect of the present invention, in the marine brake device according to the first aspect, the propeller driving device includes: an electric motor that drives the second pump gear; and the power from the electric motor is transmitted to the second pump gear. The motor clutch to be shut off, the motor clutch control valve for hydraulically controlling the motor clutch, and the power source for navigating the ship is selected as one of the motor and the prime mover, and any power source is the navigation speed control lever. Switching means that can be controlled by the controller, and when the motor is selected by the switching means and the marine vessel is in the forward manual operation state by the motor, the outer ring gear of the planetary gear mechanism can be rotated and the sun gear is fixed. In this state, when the navigation speed control lever is moved in the direction of decelerating the ship from the position of the forward manual operation state of the electric motor, the first propeller control function and the second prop And it has a third propeller control functions for executing propeller control functions.

また、本発明の第3の態様である船舶の制動方法は、船舶の動力源となるピストン機関である原動機と、原動機を使用して前記船舶の航行速度を手動調節するための航行速度制御レバーと、太陽歯車、複数の遊星歯車、外輪歯車及び複数の遊星歯車を回動自在に支持する遊星キャリアを有し、船舶を前進自動運転させる場合には、外輪歯車が回転可能になると共に太陽歯車が固定される遊星歯車機構と、遊星キャリアに接続されたプロペラ軸で回転するプロペラと、外輪歯車の外周に形成された外歯車に噛合される入力歯車の第1の歯車を移動させることで、当該外歯車に対して原動機からの動力を伝達・遮断する前進クラッチと、入力歯車の前進クラッチに固定されている第2の歯車に噛合される第1のポンプ歯車によって駆動する吐出方向が二方向となる可変容量型油圧ポンプと、可変容量型油圧ポンプによって駆動され太陽歯車を駆動する回転方向が二方向となる可変容量型油圧モータと、外輪歯車の外歯車に噛合されるブレーキ歯車を選択的に固定する外輪歯車ブレーキクラッチと、前進クラッチを油圧制御するクラッチ用制御弁と、可変容量型油圧ポンプを制御用オイルで油圧制御して当該可変容量型油圧ポンプから圧送する駆動用オイルの吐出方向及び吐出容量を制御する油圧ポンプ用制御弁と、可変容量型油圧モータを油圧制御して当該可変容量型油圧モータの回転速度を制御する油圧モータ用制御弁と、外輪歯車ブレーキクラッチを油圧制御するブレーキクラッチ用制御弁とを備えたプロペラ駆動装置をコントローラで制御することで船舶の制動を行う船舶の制動方法である。 The marine vessel braking method according to the third aspect of the present invention includes a prime mover that is a piston engine serving as a power source for the vessel, and a navigation speed control lever for manually adjusting the navigation speed of the vessel using the prime mover. And a sun gear, a plurality of planetary gears, an outer ring gear, and a planetary carrier that rotatably supports the plurality of planetary gears. The first gear of the input gear meshed with the outer gear formed on the outer periphery of the outer ring gear, and the planetary gear mechanism to which is fixed, the propeller rotating on the propeller shaft connected to the planet carrier , a forward clutch for transmitting and blocking the power from the prime mover relative to the outer gear, discharge lateral driven by the first pump gear meshing with the second gear fixed to the forward clutch of the input gear Is a variable displacement hydraulic pump that is driven in two directions, a variable displacement hydraulic motor that is driven by the variable displacement hydraulic pump to drive the sun gear, and a brake gear that meshes with the outer gear of the outer ring gear The outer ring gear brake clutch for selectively fixing the clutch, the clutch control valve for hydraulically controlling the forward clutch, and the drive oil for hydraulically controlling the variable displacement hydraulic pump with the control oil and pumping from the variable displacement hydraulic pump A hydraulic pump control valve that controls the discharge direction and discharge capacity of the hydraulic pump, a hydraulic motor control valve that hydraulically controls the variable displacement hydraulic motor to control the rotational speed of the variable displacement hydraulic motor, and an outer ring gear brake clutch. Brake of a ship that brakes a ship by controlling a propeller drive device provided with a control valve for a brake clutch that is hydraulically controlled by a controller It is the law.

この船舶の制動方法におけるコントローラは、航行速度制御レバーが原動機の前進自動運転状態の位置から当該原動機をアイドリング状態にする位置に移動すると、油圧ポンプ用制御弁を制御して可変容量型油圧ポンプを停止させるステップと、原動機がアイドリング状態になると、油圧ポンプ用制御弁及び油圧モータ用制御弁を制御して可変容量型油圧ポンプを介して可変容量型油圧モータの船舶が後進する際の回転方向の回転数を上げて、太陽歯車で複数の遊星歯車の公転を制御してプロペラの正転回転数を当該プロペラの羽根が水から受ける抵抗によって船舶を制動可能な数値まで下げるステップと、プロペラが船舶を制動可能な回転数まで下がると、前進クラッチ用制御弁を制御して前進クラッチを遮断すると共にブレーキクラッチ用制御弁を制御して外輪歯車ブレーキクラッチで外輪歯車を固定するステップと、外輪歯車を固定後、油圧モータ用制御弁で可変容量型油圧モータの回転速度を制御して可変容量型油圧モータの船舶が前進する際の回転方向の回転数を徐々に下げて停止すると共に、油圧ポンプ用制御弁を制御して可変容量型油圧ポンプの吐出量を徐々に減らして停止してプロペラの回転数の低下を無段階にて行うことで、プロペラの回転数をプロペラキャビテーション現象が発生しないように徐々に下げながらゼロにして当該プロペラの羽根が水から受ける抵抗を最大にするように、船舶を制動するステップとから成るものである。 When the navigation speed control lever is moved from the position where the prime mover is in the forward automatic operation state to the position where the prime mover is in the idling state, the controller in this marine braking method controls the hydraulic pump control valve to control the variable displacement hydraulic pump. When the engine is idling, the step of stopping and the control valve for the hydraulic pump and the control valve for the hydraulic motor are controlled, and the direction of the rotation direction when the ship of the variable displacement hydraulic motor moves backward through the variable displacement hydraulic pump. A step of increasing the number of revolutions and controlling the revolution of the plurality of planetary gears with a sun gear to reduce the forward rotation number of the propeller to a value at which the ship can be braked by the resistance received by the propeller blades from the water; When the engine speed is reduced to a braking speed, the forward clutch control valve is controlled to shut off the forward clutch and the brake clutch. A step of controlling the control valve to secure the ring gear in the ring gear brake clutch, after fixing the ring gear, a variable displacement hydraulic motor of the ship by controlling the rotational speed of the variable displacement hydraulic motor hydraulic motor control valve The rotation speed in the direction of rotation when moving forward is gradually lowered and stopped, and the discharge amount of the variable displacement hydraulic pump is gradually reduced by controlling the hydraulic pump control valve to stop and the rotation speed of the propeller is lowered. The step of braking the ship so that the resistance of the propeller blades received from water is maximized by reducing the rotation speed of the propeller gradually to zero so that the propeller cavitation phenomenon does not occur. It consists of.

本発明の第4の態様は第3の態様である船舶の制動方法において、第2のポンプ歯車を駆動する電動機と、第2のポンプ歯車に電動機からの動力を伝達・遮断する電動機クラッチと、電動機クラッチを油圧制御する電動機クラッチ用制御弁と、船舶を航行させるための動力源を電動機及び原動機の何れか1つに選択すると共に何れの動力源も航行速度制御レバーで制御可能になる切換手段とを備えたプロペラ駆動装置をコントローラで制御することで船舶の制動を行う船舶の制動方法であって、コントローラは、切換手段で電動機が選択され、船舶が電動機で前進手動運転状態において、遊星歯車機構の外輪歯車が回転可能になると共に太陽歯車が固定される状態で、航行速度制御レバーが電動機の前記前進手動運転状態の位置から船舶を減速させる方向に移動すると、すべてのステップを実行するものである。   A fourth aspect of the present invention is the marine braking method according to the third aspect, in which the electric motor that drives the second pump gear, the electric motor clutch that transmits / cuts the power from the electric motor to the second pump gear, Motor clutch control valve for hydraulically controlling the motor clutch, and switching means for selecting a power source for navigating the ship as either one of the motor or the prime mover and controlling any power source with the navigation speed control lever And a controller for controlling the propeller drive device with a controller, wherein the controller selects the electric motor by the switching means, and the planetary gear is in the forward manual operation state by the electric motor. When the outer ring gear of the mechanism becomes rotatable and the sun gear is fixed, the navigation speed control lever reduces the ship from the position of the forward manual operation state of the electric motor. Moving in a direction of, and executes all the steps.

このような第1の態様による船舶の制動装置及び第3の態様による船舶の制動方法によれば、航行速度制御レバーを原動機の前進自動運転状態の位置から当該原動機をアイドリング状態にする位置に移動させると、コントローラは、原動機で駆動するプロペラの正転回転数を当該プロペラの羽根が水から受ける抵抗によって船舶を制動可能な数値まで下げ、プロペラが船舶を制動可能な回転数まで下がると、閉回路に接続された可変容量型油圧ポンプ及び可変容量型油圧モータでプロペラの回転数をプロペラキャビテーション現象が発生しないように徐々に下げながらゼロにして当該プロペラの羽根が水から受ける抵抗を最大にするようにプロペラ駆動装置を制御して船舶を制動することができるので、プロペラの羽根が水から受ける抵抗を有効活用することができる。   According to the ship braking device according to the first aspect and the ship braking method according to the third aspect, the navigation speed control lever is moved from the position of the forward automatic operation state of the prime mover to the position where the prime mover is set to the idling state. Then, the controller lowers the forward rotation speed of the propeller driven by the prime mover to a value at which the ship can be braked by the resistance of the propeller blades from water, and closes when the propeller decreases to the rotation speed at which the ship can be braked. With the variable displacement hydraulic pump and variable displacement hydraulic motor connected to the circuit, the propeller blade speed is gradually reduced to zero so that the propeller cavitation phenomenon does not occur, and the resistance of the propeller blades received from water is maximized. The propeller drive device can be controlled to brake the ship so that the propeller blades receive resistance from water It is possible to effective use.

また、第2の態様による船舶の制動装置及び第4の態様による船舶の制動方法によれば、航行速度制御レバーを電動機の前進手動運転状態の位置から船舶を減速させる方向に移動させると、コントローラは、電動機で駆動するプロペラの正転回転数を当該プロペラの羽根が水から受ける抵抗によって船舶を制動可能な数値まで下げ、プロペラが船舶を制動可能な回転数まで下がると、閉回路に接続された可変容量型油圧ポンプ及び可変容量型油圧モータでプロペラの回転数をプロペラキャビテーション現象が発生しないように徐々に下げながらゼロにして当該プロペラの羽根が水から受ける抵抗を最大にするようにプロペラ駆動装置を制御して船舶を制動することができるので、プロペラの羽根が水から受ける抵抗を有効活用することができる。   Further, according to the ship braking device according to the second aspect and the ship braking method according to the fourth aspect, when the navigation speed control lever is moved in the direction of decelerating the ship from the position of the forward manual operation state of the electric motor, the controller Is connected to a closed circuit when the forward rotation speed of the propeller driven by the electric motor is lowered to a value at which the ship can be braked by the resistance received by the propeller blades from the water, and when the propeller is lowered to the rotation speed at which the ship can be braked. The propeller is driven by the variable displacement hydraulic pump and variable displacement hydraulic motor so that the propeller blade speed is reduced to zero so that the propeller cavitation phenomenon does not occur, and the resistance of the propeller blades received from water is maximized. Since the ship can be braked by controlling the device, the resistance that the propeller blades receive from the water can be used effectively. .

本発明の船舶の制動装置及びその方法によれば、プロペラの羽根が水から受ける抵抗を、プロペラキャビテーション現象を発生させることなく有効活用することができるので、船体を効率的に停止させることができる。   According to the marine brake device and method of the present invention, the resistance received by the propeller blades from the water can be effectively utilized without causing the propeller cavitation phenomenon, so that the hull can be stopped efficiently. .

以下、本発明の船舶の制動装置及びその方法における好ましい実施の形態例について、図面を参照して説明する。本明細書の全体を通じて同一要素には同一参照番号を付す。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a marine braking device and method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Throughout this specification, the same reference numerals denote the same elements.

図1は本発明の船舶の制動装置の好ましい実施の形態例を示す構成図である。図2は本発明の船舶の制動装置の主要部であるコントラーラとコントラーラが制御する機器との関係を示す制御ブロック図である。図3は本発明の船舶の制動装置が適用される動力伝達機構の遊星歯車機構の動作状態を示す図で、(A)は油圧モータのみでプロペラを正転させる説明図、(B)は原動機のみでプロペラを正転させる説明図、(C)は油圧モータのみでプロペラを逆転させる説明図、(D)は原動機及び油圧モータでプロペラの正転を減速させる説明図である。なお、この図3は船舶を船尾側から船首側へ見たときの遊星歯車機構を示している。   FIG. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of a marine brake device according to the present invention. FIG. 2 is a control block diagram showing the relationship between the controller, which is a main part of the marine brake device of the present invention, and the equipment controlled by the controller. FIG. 3 is a diagram showing the operating state of the planetary gear mechanism of the power transmission mechanism to which the marine brake device of the present invention is applied. FIG. 3 (A) is an explanatory diagram in which the propeller is rotated forward only by a hydraulic motor, and FIG. FIG. 4C is an explanatory diagram in which the propeller is normally rotated only by itself, (C) is an explanatory diagram in which the propeller is reversely rotated only by the hydraulic motor, and (D) is an explanatory diagram in which the propeller is rotated by the prime mover and the hydraulic motor. FIG. 3 shows the planetary gear mechanism when the ship is viewed from the stern side to the bow side.

本発明の船舶の制動装置を適用するプロペラ駆動装置は図1に示すように、プロペラ5に動力源からの動力を伝達する動力伝達機構2と、この動力伝達機構2を制御する制御装置3とを備えている。   As shown in FIG. 1, a propeller drive device to which a marine brake device of the present invention is applied is a power transmission mechanism 2 that transmits power from a power source to a propeller 5, and a control device 3 that controls the power transmission mechanism 2. It has.

動力伝達機構2は、船舶の動力源となるピストン機関である原動機4と、太陽歯車211、複数の遊星歯車212、外輪歯車213及び複数の遊星歯車212を回動自在に支持する遊星キャリア214を有する遊星歯車機構21と、遊星キャリア214に接続されたプロペラ軸5aで回転するプロペラ5と、外輪歯車213の外周に形成された外歯車213aに噛合される入力歯車22の第1の歯車22aを移動させることで、当該外歯車213aに対して原動機4からの動力を伝達・遮断する前進クラッチ6と、入力歯車22の前進クラッチ6に固定されている第2の歯車22bに噛合される第1のポンプ歯車23によって駆動する吐出方向が二方向となる可変容量型油圧ポンプ7と、可変容量型油圧ポンプ7によって駆動され太陽歯車211を駆動する回転方向が二方向となる可変容量型油圧モータ8と、外輪歯車213の外歯車213aに噛合されるブレーキ歯車24を選択的に固定する外輪歯車ブレーキクラッチ9とから構成されている。 The power transmission mechanism 2 includes a prime mover 4 that is a piston engine serving as a power source of a ship, a planetary carrier 214 that rotatably supports a sun gear 211, a plurality of planetary gears 212, an outer ring gear 213, and a plurality of planetary gears 212. A planetary gear mechanism 21, a propeller 5 that is rotated by a propeller shaft 5 a connected to the planet carrier 214, and a first gear 22 a of an input gear 22 that meshes with an external gear 213 a formed on the outer periphery of the outer ring gear 213. The first gear meshed with the second gear 22b fixed to the forward clutch 6 of the input gear 22 and the forward clutch 6 that transmits and shuts off the power from the prime mover 4 to the external gear 213a by moving. The variable displacement hydraulic pump 7 having two discharge directions driven by the pump gear 23 and the sun gear 2 driven by the variable displacement hydraulic pump 7. 1 is composed of a variable displacement hydraulic motor 8 in which the rotational direction for driving 1 is bi-directional, and an outer ring gear brake clutch 9 for selectively fixing a brake gear 24 meshed with the outer gear 213a of the outer ring gear 213. .

原動機4は、原動機軸4aが原動機クラッチ10の入力側に固定され、原動機クラッチ10の出力側は入力歯車22に動力を伝達する入力軸25に固定されている。原動機クラッチ10は、原動機4の動力を入力軸25に選択的に伝達するためのもので、原動機クラッチ10を接続すると原動機4からの動力を入力軸25に伝達し、原動機クラッチ10を遮断すると原動機4からの動力を入力軸25に伝達しなくなる。   In the motor 4, the motor shaft 4 a is fixed to the input side of the motor clutch 10, and the output side of the motor clutch 10 is fixed to the input shaft 25 that transmits power to the input gear 22. The prime mover clutch 10 is for selectively transmitting the power of the prime mover 4 to the input shaft 25. When the prime mover clutch 10 is connected, the power from the prime mover 4 is transmitted to the input shaft 25, and when the prime mover clutch 10 is disconnected, the prime mover The power from 4 is not transmitted to the input shaft 25.

遊星歯車機構21は、太陽歯車211が機構中心部に位置し、太陽歯車211に複数の遊星歯車212が噛合され、複数の遊星歯車212は遊星キャリア214によって回動可能に支持され、複数の遊星歯車212の外周側には外輪歯車213が噛合されている。   The planetary gear mechanism 21 has a sun gear 211 located at the center of the mechanism, a plurality of planetary gears 212 meshed with the sun gear 211, and the plurality of planetary gears 212 are rotatably supported by a planetary carrier 214. An outer ring gear 213 is meshed with the outer peripheral side of the gear 212.

プロペラ5は、プロペラ軸5aに固定され、このプロペラ軸5aは遊星歯車機構21の遊星キャリア214の回転中心部に接続されている。この船舶用のプロペラ5は、一般的に構造が簡単で比較的推進効率の高いスクリュプロペラが使用されている。なお、本明細書中において、プロペラ5の回転方向を「正転」と言うときには船舶が前進する回転方向で、「逆転」というときには船舶が後進する回転方向である。また、回転系の部材においても「正転」、「逆転」というときには、プロペラ5の回転方向と同一方向のことをいう。   The propeller 5 is fixed to the propeller shaft 5 a, and this propeller shaft 5 a is connected to the center of rotation of the planet carrier 214 of the planetary gear mechanism 21. The ship propeller 5 is generally a screw propeller having a simple structure and relatively high propulsion efficiency. In this specification, when the rotation direction of the propeller 5 is referred to as “forward rotation”, it is the rotation direction in which the ship moves forward, and when it is referred to as “reverse rotation”, it is the rotation direction in which the ship moves backward. Also, in the rotating system members, “forward rotation” and “reverse rotation” refer to the same direction as the rotation direction of the propeller 5.

前進クラッチ6は、入力側に入力軸25及び入力歯車22の第2の歯車22bが固定され、出力側に入力歯車22の第1の歯車22aが固定されている。この前進クラッチ6は、入力軸25に伝達された原動機4からの動力を入力歯車22の第1の歯車22aを介して外輪歯車213の外歯車213aに選択的に伝達するためのもので、前進クラッチ6を接続すると、入力軸25の回転運動を入力歯車22の第1の歯車22aを介して外輪歯車213の外歯車213aに伝達し、前進クラッチ6を遮断すると入力軸25の回転運動を入力歯車22の第1の歯車22aから外輪歯車213の外歯車213aに伝達しなくなる。 In the forward clutch 6, the input shaft 25 and the second gear 22b of the input gear 22 are fixed on the input side, and the first gear 22a of the input gear 22 is fixed on the output side. The forward clutch 6 is for selectively transmitting the power from the prime mover 4 transmitted to the input shaft 25 to the external gear 213a of the outer ring gear 213 via the first gear 22a of the input gear 22 . When the clutch 6 is connected, the rotational motion of the input shaft 25 is transmitted to the external gear 213a of the outer ring gear 213 via the first gear 22a of the input gear 22 , and when the forward clutch 6 is disconnected, the rotational motion of the input shaft 25 is input. Transmission from the first gear 22 a of the gear 22 to the external gear 213 a of the outer ring gear 213 is stopped.

可変容量型油圧ポンプ7はアキシャル型で、駆動用オイルの吐出方向が二方向にするための2つの吸入吐出ポート71、72と、2つの吸入吐出ポート71、72の吐出容量をそれぞれ変更するための2つの制御ポート73、74とを備え、一方の制御ポート73に制御用オイルを圧送することで一方の吸入吐出ポート71から駆動用オイルを圧送し、他方の制御ポート74に制御用オイルを圧送することで他方の吸入吐出ポート72から駆動用オイルを圧送することができる。   The variable displacement hydraulic pump 7 is an axial type, in order to change the discharge capacities of the two suction discharge ports 71 and 72 and the two suction discharge ports 71 and 72 for changing the discharge direction of the driving oil to two directions, respectively. The control oil is supplied to one of the control ports 73 by pumping the control oil to one control port 73 and the control oil to the other control port 74. The driving oil can be pumped from the other suction / discharge port 72 by pumping.

可変容量型油圧モータ8はアキシャル型で、駆動用オイルの供給方向が二方向となる2つの供給排出ポート81、82と、回転速度を制御する制御ポート83とを備え、制御ポート83に圧送される制御用オイルの流量によって油圧モータの回転速度が制御される。   The variable displacement hydraulic motor 8 is an axial type, and includes two supply / discharge ports 81 and 82 in which driving oil is supplied in two directions, and a control port 83 for controlling the rotation speed, and is pumped to the control port 83. The rotational speed of the hydraulic motor is controlled by the flow rate of the control oil.

この可変容量型油圧ポンプ7及び可変容量型油圧モータ8は、油圧配管26、27で相互に接続され双方向にオイル循環が可能になっている。具体的には、可変容量型油圧ポンプ7の一方の吸入吐出ポート71と可変容量型油圧モータ8の一方の供給排出ポート81とは油圧配管26で接続され、可変容量型油圧ポンプ7の他方の吸入吐出ポート72と可変容量型油圧モータ8の他方の供給排出ポート82とは油圧配管27で接続されることで、閉回路となっている。したがって、可変容量型油圧ポンプ7から吐出される駆動用オイルのほとんどが可変容量型油圧モータ8からの戻油となるので、可変容量型油圧ポンプ7を停止することで、可変容量型油圧モータ8は回転を停止させると共にロック状態となる。   The variable displacement hydraulic pump 7 and the variable displacement hydraulic motor 8 are connected to each other by hydraulic pipes 26 and 27 so that oil can be circulated in both directions. Specifically, one intake / discharge port 71 of the variable displacement hydraulic pump 7 and one supply / discharge port 81 of the variable displacement hydraulic motor 8 are connected by a hydraulic pipe 26, and the other of the variable displacement hydraulic pump 7 is connected. The suction / discharge port 72 and the other supply / discharge port 82 of the variable displacement hydraulic motor 8 are connected by a hydraulic pipe 27 to form a closed circuit. Therefore, most of the driving oil discharged from the variable displacement hydraulic pump 7 becomes the return oil from the variable displacement hydraulic motor 8. Therefore, the variable displacement hydraulic motor 8 is stopped by stopping the variable displacement hydraulic pump 7. Stops rotating and is locked.

また、可変容量型油圧ポンプ7のポンプ軸7aには第1のポンプ歯車23が固定され、この第1のポンプ歯車23は入力歯車22の第2の歯車22bに噛合されている。これにより可変容量型油圧ポンプ7が入力歯車22の第2の歯車22b及び第1のポンプ歯車23を介して入力軸25によって駆動されることになるので、駆動用オイルを可変容量型油圧モータ8に圧送可能となる。この可変容量型油圧モータ8の駆動軸8aは、遊星歯車機構21の太陽歯車211に固定され、太陽歯車211を双方向に回転させることができる。 A first pump gear 23 is fixed to the pump shaft 7 a of the variable displacement hydraulic pump 7, and the first pump gear 23 is meshed with the second gear 22 b of the input gear 22. As a result, the variable displacement hydraulic pump 7 is driven by the input shaft 25 via the second gear 22 b and the first pump gear 23 of the input gear 22 , so that the drive oil is supplied to the variable displacement hydraulic motor 8. It becomes possible to pump. The drive shaft 8a of the variable displacement hydraulic motor 8 is fixed to the sun gear 211 of the planetary gear mechanism 21 and can rotate the sun gear 211 in both directions.

外輪歯車ブレーキクラッチ9は、入力側にブレーキ歯車24が固定され、出力側は固定系に固定されている。ブレーキ歯車24は、外輪歯車213の外歯車213aに噛合されている。この外輪歯車ブレーキクラッチ9は、外輪歯車213を固定するためのもので、外輪歯車ブレーキクラッチ9を接続すると外輪歯車213を固定し、外輪歯車ブレーキクラッチ9を遮断すると外輪歯車213を自由回転可能にする。   The outer ring gear brake clutch 9 has a brake gear 24 fixed to the input side and an output side fixed to the fixed system. The brake gear 24 is meshed with the external gear 213 a of the outer ring gear 213. The outer ring gear brake clutch 9 is for fixing the outer ring gear 213. When the outer ring gear brake clutch 9 is connected, the outer ring gear 213 is fixed, and when the outer ring gear brake clutch 9 is disconnected, the outer ring gear 213 is freely rotatable. To do.

このような遊星歯車機構21、可変容量型油圧ポンプ7、可変容量型油圧モータ8及び油圧配管26、27などにより無段変速機20が構成されている。この無段変速機20は、可変容量型油圧モータ8により遊星歯車機構21の太陽歯車211の回転速度を変化させると、プロペラ軸5aの回転速度を変化させることができるので、太陽歯車211の回転速度を無段階で変化させることで変速比を無段階で変化させることができるようになる。   The planetary gear mechanism 21, the variable displacement hydraulic pump 7, the variable displacement hydraulic motor 8, the hydraulic pipes 26 and 27, and the like constitute the continuously variable transmission 20. The continuously variable transmission 20 can change the rotation speed of the propeller shaft 5 a when the rotation speed of the sun gear 211 of the planetary gear mechanism 21 is changed by the variable displacement hydraulic motor 8. By changing the speed steplessly, the gear ratio can be changed steplessly.

例えば、可変容量型油圧モータ8のみでプロペラ5を正転させる場合には図3(A)に示すように、入力歯車22の第1の歯車22a及び外輪歯車213を固定させた状態で太陽歯車211をプロペラ5の正転方向と同一方向に回転させることで、複数の遊星歯車212を介して遊星キャリア214がプロペラ5を正転させることができる。 For example, when the propeller 5 is rotated forward only by the variable displacement hydraulic motor 8, as shown in FIG. 3A , the first gear 22a of the input gear 22 and the outer ring gear 213 are fixed and the sun gear is fixed. By rotating 211 in the same direction as the forward rotation direction of the propeller 5, the planet carrier 214 can rotate the propeller 5 forward via the plurality of planetary gears 212.

また、原動機4のみでプロペラ5を正転させる場合には図3(B)に示すように、太陽歯車211を固定させた状態で入力歯車22の第1の歯車22aをプロペラ5の正転方向と反対方向に回転させ、外輪歯車213をプロペラ5の正転方向と同一方向に回転させることで、複数の遊星歯車212を介して遊星キャリア214がプロペラ5を正転させることができる。したがって、無段変速機20は図3(B)の場合において、太陽歯車211を固定させた時に変速比を最高速比にすることができる。 Further, when the propeller 5 is rotated forward only by the prime mover 4 , the first gear 22 a of the input gear 22 is rotated in the forward rotation direction of the propeller 5 with the sun gear 211 fixed as shown in FIG. , And the outer ring gear 213 is rotated in the same direction as the forward rotation direction of the propeller 5, so that the planet carrier 214 can rotate the propeller 5 forward via the plurality of planet gears 212. Therefore, in the case of FIG. 3B, the continuously variable transmission 20 can set the speed ratio to the maximum speed ratio when the sun gear 211 is fixed.

また、可変容量型油圧モータ8のみでプロペラ5を逆転させる場合には図3(C)に示すように、入力歯車22の第1の歯車22a及び外輪歯車213を固定させた状態で太陽歯車211プロペラ5の逆転方向と同一方向に回転させることで、複数の遊星歯車212を介して遊星キャリア214がプロペラ5を逆転させることができる。 When the propeller 5 is reversely rotated only by the variable displacement hydraulic motor 8, the sun gear 211 is fixed with the first gear 22a of the input gear 22 and the outer ring gear 213 fixed as shown in FIG. By rotating in the same direction as the reverse direction of the propeller 5, the planet carrier 214 can reverse the propeller 5 via the plurality of planet gears 212.

さらに、原動機4と可変容量型油圧モータ8とを連動させて正転しているプロペラ5を減速させる場合には図3(D)に示すように、入力歯車22の第1の歯車22aをプロペラ5の正転方向と反対方向に回転させ、外輪歯車213がプロペラ5の正転方向と同一方向に回転している状態において、太陽歯車211をプロペラ5の正転方向と反対方向に回転させることで、複数の遊星歯車212を介して正転している遊星キャリア214の回転速度を減速させることができる。したがって、無段変速機20は図3(D)の場合において、太陽歯車211をプロペラ5の正転方向と反対方向に回転させた時に変速比を最低速比にすることができる。 Further, in order to decelerate the propeller 5 that is rotating forward by interlocking the prime mover 4 and the variable displacement hydraulic motor 8, as shown in FIG. 3 (D), the first gear 22a of the input gear 22 is moved to the propeller. 5, the sun gear 211 is rotated in the direction opposite to the normal rotation direction of the propeller 5 in a state where the outer ring gear 213 is rotated in the same direction as the normal rotation direction of the propeller 5. Thus, the rotational speed of the planet carrier 214 that is rotating forward via the plurality of planetary gears 212 can be reduced. Therefore, the continuously variable transmission 20 can reduce the speed ratio to the lowest speed ratio when the sun gear 211 is rotated in the direction opposite to the forward rotation direction of the propeller 5 in the case of FIG.

次に、プロペラ駆動装置1の制御装置3について説明する。制御装置3は図1、図2に示すように、原動機クラッチ10を油圧制御する原動機クラッチ用制御弁31と、前進クラッチ6を油圧制御する前進クラッチ用制御弁32と、可変容量型油圧ポンプ7を油圧制御する油圧ポンプ用制御弁33と、可変容量型油圧モータ8を油圧制御する油圧モータ用制御弁34と、外輪歯車ブレーキクラッチ9を油圧制御するブレーキクラッチ用制御弁35とを備えている。   Next, the control device 3 of the propeller drive device 1 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the control device 3 includes a prime mover clutch control valve 31 that hydraulically controls the prime mover clutch 10, a forward clutch control valve 32 that hydraulically controls the forward clutch 6, and a variable displacement hydraulic pump 7. A hydraulic pump control valve 33 for hydraulically controlling the variable displacement hydraulic motor 8, and a brake clutch control valve 35 for hydraulically controlling the outer ring gear brake clutch 9. .

原動機クラッチ用制御弁31、前進クラッチ用制御弁32及びブレーキクラッチ用制御弁35は、各クラッチ10、6、9を接続、遮断するためのもので、例えば、3ポート2位置切換弁でスプリングオフセット電磁方式が使用される。この3ポート2位置切換弁を原動機クラッチ用制御弁31に使用した場合、ソレノイド31aを駆動して制御用オイルを原動機クラッチ31に吐出することで当該原動機クラッチ31は接続される。また、3ポート2位置切換弁を前進クラッチ用制御弁32に使用した場合、ソレノイド32aを駆動(オン)して制御用オイルを前進クラッチ6に吐出することで当該前進クラッチ6は接続される。また、3ポート2位置切換弁をブレーキクラッチ用制御弁35に使用した場合、ソレノイド35aを駆動(オン)して制御用オイルを外輪歯車ブレーキクラッチ9に吐出することで当該外輪歯車ブレーキクラッチ9は接続される。   The motor clutch control valve 31, the forward clutch control valve 32, and the brake clutch control valve 35 are for connecting and disconnecting the clutches 10, 6, and 9, for example, a spring offset with a 3-port 2-position switching valve. An electromagnetic system is used. When this 3-port 2-position switching valve is used for the motor clutch control valve 31, the motor clutch 31 is connected by driving the solenoid 31a to discharge the control oil to the motor clutch 31. When the 3-port 2-position switching valve is used for the forward clutch control valve 32, the forward clutch 6 is connected by driving (turning on) the solenoid 32a to discharge control oil to the forward clutch 6. Further, when the 3-port 2-position switching valve is used for the brake clutch control valve 35, the outer ring gear brake clutch 9 is driven by driving (turning on) the solenoid 35a to discharge the control oil to the outer ring gear brake clutch 9. Connected.

油圧ポンプ用制御弁33は、可変容量型油圧ポンプ7の吐出方向及び吐出容量を制御するもので、例えば、4ポート3位置切換弁でスプリングオフセット電磁比例方式が使用される。この4ポート3位置切換弁を油圧ポンプ用制御弁33に使用した場合、ソレノイド33aを駆動(オン)して制御用オイルを可変容量型油圧ポンプ7の一方の制御ポート73に吐出することで、可変容量型油圧ポンプ7は可変容量型油圧モータ8が太陽歯車211をプロペラ5の正転方向と同一方向に回転させるように駆動用オイルを圧送する。また、ソレノイド33bを駆動(オン)して制御オイルを可変容量型油圧ポンプ7の他方の制御ポート74に吐出することで、可変容量型油圧ポンプ7は可変容量型油圧モータ8が太陽歯車211をプロペラ5の逆転方向と同一方向に回転するように駆動用オイルを圧送する。なお、この4ポート3位置切換弁はスプリングオフセット電磁比例方式なので、2つのソレノイド33a、33bの1つに入力電流を与えることにより方向を制御し、また、入力電流の大きさを変えることにより流量の大きさを制御することができる。   The hydraulic pump control valve 33 controls the discharge direction and discharge capacity of the variable displacement hydraulic pump 7. For example, a spring offset electromagnetic proportional system is used as a 4-port 3-position switching valve. When this four-port three-position switching valve is used for the hydraulic pump control valve 33, the solenoid 33a is driven (turned on) to discharge control oil to one control port 73 of the variable displacement hydraulic pump 7, The variable displacement hydraulic pump 7 pumps drive oil so that the variable displacement hydraulic motor 8 rotates the sun gear 211 in the same direction as the forward rotation direction of the propeller 5. Further, the solenoid 33 b is driven (ON) to discharge control oil to the other control port 74 of the variable displacement hydraulic pump 7, so that the variable displacement hydraulic pump 7 causes the variable displacement hydraulic motor 8 to move the sun gear 211. The driving oil is pumped to rotate in the same direction as the reverse direction of the propeller 5. Since this 4-port 3-position switching valve is a spring offset electromagnetic proportional system, the direction is controlled by applying an input current to one of the two solenoids 33a, 33b, and the flow rate is changed by changing the magnitude of the input current. Can be controlled.

油圧モータ用制御弁34は、可変容量型油圧モータ8の回転速度を制御するもので、例えば、4ポート2位置切換弁でスプリングオフセット電磁方式が使用される。この4ポート2位置切換弁を油圧モータ用制御弁34に使用した場合、ソレノイド34aを駆動(オン)して制御用オイルを可変容量型油圧モータ8の制御ポート83に吐出することで、当該可変容量型油圧モータ8は回転することができる。なお、ソレノイド34aは移動位置が調整可能になっているので、可変容量型油圧モータ8の回転速度を制御することができる。   The hydraulic motor control valve 34 controls the rotational speed of the variable displacement hydraulic motor 8. For example, a spring offset electromagnetic system is used as a 4-port 2-position switching valve. When this 4-port 2-position switching valve is used for the hydraulic motor control valve 34, the solenoid 34 a is driven (turned on) to discharge the control oil to the control port 83 of the variable displacement hydraulic motor 8. The capacitive hydraulic motor 8 can rotate. The moving position of the solenoid 34a can be adjusted, so that the rotational speed of the variable displacement hydraulic motor 8 can be controlled.

さらに、制御装置3は原動機クラッチ用制御弁31、前進クラッチ用制御弁32、油圧ポンプ用制御弁33、油圧モータ用制御弁34及びブレーキクラッチ用制御弁35と共に原動機4を制御するコントローラ36を備えている。このコントローラ36は図2に示すように、原動機クラッチ用制御弁31、前進クラッチ用制御弁32、油圧ポンプ用制御弁33、油圧モータ用制御弁34及びブレーキクラッチ用制御弁35と共に原動機4が電気的に接続されている。   Further, the control device 3 includes a controller 36 for controlling the prime mover 4 together with a prime mover clutch control valve 31, a forward clutch control valve 32, a hydraulic pump control valve 33, a hydraulic motor control valve 34, and a brake clutch control valve 35. ing. As shown in FIG. 2, the controller 36 is connected to the motor 4 together with the motor clutch control valve 31, the forward clutch control valve 32, the hydraulic pump control valve 33, the hydraulic motor control valve 34, and the brake clutch control valve 35. Connected.

また、コントローラ36には、船舶の操縦室に設置され原動機4を使用して船舶の航行速度を手動調節するための航行速度制御レバー37と、原動機4から排出される排ガスの温度を検出するために排気マニホールド(図示せず)に設置された排ガスセンサ38と、原動機4の回転数を検出する回転数検出センサ39とが電気的に接続されている。航行速度制御レバー37は、レバーポジションを検出するための検出手段である例えばロータリーエンコーダ(図示せず)が設けられ、ロータリーエンコーダの検出値はコントローラ36に入力される。また、航行速度制御レバー37は、レバーポジションとして中立位置(ニュートラル)、前進位置及び後進位置が設定され、前進位置及び後進位置において、無段変速機20の変速比を最低変速比と最高変速比との間で、無段階で調節できるようになっている。   The controller 36 has a navigation speed control lever 37 that is installed in the cockpit of the ship and manually adjusts the navigation speed of the ship using the prime mover 4 and a temperature of exhaust gas discharged from the prime mover 4. In addition, an exhaust gas sensor 38 installed in an exhaust manifold (not shown) and a rotational speed detection sensor 39 for detecting the rotational speed of the prime mover 4 are electrically connected. The navigation speed control lever 37 is provided with, for example, a rotary encoder (not shown) as detection means for detecting the lever position, and the detected value of the rotary encoder is input to the controller 36. The navigation speed control lever 37 has a neutral position (neutral), a forward position, and a reverse position as lever positions, and the gear ratio of the continuously variable transmission 20 is set to the minimum speed ratio and the maximum speed ratio at the forward position and the reverse position. It can be adjusted in a stepless manner.

このようなコントローラ36は、原動機4の始動時、船舶の前進加速時、船舶の前進自動運転時及び船舶の後進時と共に、船舶の制動時にも制御を行っている。   Such a controller 36 performs control at the time of starting the prime mover 4, at the time of forward acceleration of the ship, at the time of automatic advance operation of the ship and at the time of reverse travel of the ship, and also at the time of braking of the ship.

このコントローラ36は、船舶の制動時の制御機能として、航行速度制御レバー37を原動機4の前進自動運転状態の位置から当該原動機4をアイドリング状態にする位置に移動させると、油圧ポンプ用制御弁33を制御して可変容量型油圧ポンプ7を停止させ、原動機4がアイドリング状態になると、油圧ポンプ用制御弁33及び油圧モータ用制御弁34を制御して可変容量型油圧ポンプ7を介して可変容量型油圧モータ8の船舶が後進する際の回転方向の回転数を上げることで、太陽歯車211で複数の遊星歯車212の公転を制御してプロペラ5の正転回転数を当該プロペラ5の羽根が水から受ける抵抗によって船舶を制動可能な数値まで下げる第1のプロペラ制御機能を有している。   When the controller 36 moves the navigation speed control lever 37 from the position where the prime mover 4 is in the forward automatic operation state to a position where the prime mover 4 is in the idling state, as a control function at the time of braking of the ship, the control valve 33 for the hydraulic pump. Is controlled to stop the variable displacement hydraulic pump 7 and when the prime mover 4 is in an idling state, the hydraulic pump control valve 33 and the hydraulic motor control valve 34 are controlled to change the variable displacement via the variable displacement hydraulic pump 7. By increasing the rotational speed of the type hydraulic motor 8 when the ship moves backward, the sun gear 211 controls the revolution of the plurality of planetary gears 212 so that the forward rotation speed of the propeller 5 is adjusted by the blades of the propeller 5. It has a first propeller control function that reduces the ship to a value that can be braked by resistance received from water.

さらに、コントローラ36は、船舶の制動時の制御機能として、第1のプロペラ制御機能によってプロペラ5が船舶を制動可能な回転数まで下がると、前進クラッチ用制御弁32を制御して前進クラッチ6を遮断すると共にブレーキクラッチ用制御弁35を制御して外輪歯車ブレーキクラッチ9で外輪歯車213を固定し、さらに、油圧モータ用制御弁34を制御して可変容量型油圧モータ8の船舶が前進する際の回転方向の回転数を徐々に下げて停止すると共に、油圧ポンプ用制御弁33を制御して可変容量型油圧ポンプ7の吐出量を徐々に減らして停止してプロペラ5の回転数の低下を無段階にて行うことで、プロペラ5の回転数をプロペラキャビテーション現象が発生しないように徐々に下げながらゼロにして当該プロペラ5の羽根が水から受ける抵抗を最大にする第2のプロペラ制御機能を有している。   Further, the controller 36 controls the forward clutch 6 by controlling the forward clutch control valve 32 when the propeller 5 is lowered to a rotational speed at which the boat 5 can brake the boat by the first propeller control function as a control function at the time of braking the ship. When the vessel of the variable displacement hydraulic motor 8 moves forward by controlling the brake clutch control valve 35 and fixing the outer ring gear 213 by the outer ring gear brake clutch 9 and further controlling the hydraulic motor control valve 34. The rotational speed of the propeller 5 is stopped by gradually reducing the rotational speed of the propeller 5 by controlling the hydraulic pump control valve 33 to gradually reduce the amount of discharge of the variable displacement hydraulic pump 7 and stopping. By performing infinitely, the rotation speed of the propeller 5 is gradually reduced to zero so that the propeller cavitation phenomenon does not occur, and the blades of the propeller 5 are Received from resistor has a second propeller control function that maximizes.

このコントローラ36の第1のプロペラ制御機能及び第2のプロペラ制御機能でプロペラ5を駆動制御することで、プロペラ5の羽根が水から受ける抵抗を、プロペラキャビテーション現象を発生させることなく有効活用することができるので、船体を効率的に停止させることができる。   By effectively controlling the propeller 5 with the first propeller control function and the second propeller control function of the controller 36, the resistance received by the blades of the propeller 5 from water can be effectively utilized without causing the propeller cavitation phenomenon. The hull can be stopped efficiently.

なお、このプロペラ駆動装置1は、原動機クラッチ用制御弁31、前進クラッチ用制御弁32、油圧ポンプ用制御弁33、油圧モータ用制御弁34及びブレーキクラッチ用制御弁35に制御用オイルを供給するために、第1のポンプ歯車23に噛合される第2のポンプ歯車28によって駆動する吐出方向が一方向となる定容量油圧ポンプ11を備えている。これにより、定容量油圧ポンプ11は、入力歯車22の第2の歯車22bが回転すると、第1のポンプ歯車23を介して第2のポンプ歯車28が回転するので、各制御弁31、32、33、34、35に制御用オイルを供給することができる。 The propeller drive device 1 supplies control oil to a prime mover clutch control valve 31, a forward clutch control valve 32, a hydraulic pump control valve 33, a hydraulic motor control valve 34, and a brake clutch control valve 35. For this purpose, the constant displacement hydraulic pump 11 is provided in which the discharge direction driven by the second pump gear 28 meshed with the first pump gear 23 is one direction. Thus, in the constant displacement hydraulic pump 11 , when the second gear 22b of the input gear 22 is rotated, the second pump gear 28 is rotated via the first pump gear 23. Therefore, the control valves 31, 32, Control oil can be supplied to 33, 34, and 35.

また、このプロペラ駆動装置1は図1、図2に示すように、動力伝達機構2に、第2のポンプ歯車28を駆動する電動機12と、第2のポンプ歯車28に電動機12からの動力を伝達・遮断する電動機クラッチ13とを備え、制御装置3に、電動機クラッチ13を油圧制御する電動機クラッチ用制御弁300と、船舶を航行させるための動力源を電動機12及び原動機4の何れか1つに選択すると共に何れの動力源も航行速度制御レバー37で制御可能になる切換手段である例えば切換スイッチ301とを備えている。この切換スイッチ301は、船舶の操縦室に設置されている。なお、電動機クラッチ用制御弁300は、定容量油圧ポンプ11から制御用オイルが供給されている。   In addition, as shown in FIGS. 1 and 2, the propeller driving device 1 causes the power transmission mechanism 2 to transmit the power from the motor 12 to the electric motor 12 that drives the second pump gear 28 and the second pump gear 28. A motor clutch 13 that transmits and shuts off, and the control device 3 includes a motor clutch control valve 300 that hydraulically controls the motor clutch 13 and a power source for navigating the ship, one of the motor 12 and the prime mover 4. For example, a switching switch 301 is provided as switching means that enables any power source to be controlled by the navigation speed control lever 37. This changeover switch 301 is installed in the cockpit of the ship. The motor clutch control valve 300 is supplied with control oil from the constant displacement hydraulic pump 11.

電動機12は、電動機軸12aが電動機クラッチ13の出力側に固定され、電動機クラッチ13の入力側は第2のポンプ歯車28に固定されたポンプ軸11aに固定されている。この電動機クラッチ13は、電動機12の動力をポンプ軸11aに選択的に伝達するもので、電動機クラッチ13を接続すると電動機12からの動力をポンプ軸11aに伝達し、電動機クラッチ13を遮断すると電動機12からの動力をポンプ軸11aに伝達しなくなる。   In the electric motor 12, the electric motor shaft 12 a is fixed to the output side of the electric motor clutch 13, and the input side of the electric motor clutch 13 is fixed to the pump shaft 11 a fixed to the second pump gear 28. The motor clutch 13 selectively transmits the power of the motor 12 to the pump shaft 11a. When the motor clutch 13 is connected, the power from the motor 12 is transmitted to the pump shaft 11a, and when the motor clutch 13 is disconnected, the motor 12 Is not transmitted to the pump shaft 11a.

電動機クラッチ用制御弁300は、電動機クラッチ13を接続、遮断するためのもので、例えば、3ポート2位置切換弁でスプリングオフセット電磁方式が使用される。この3ポート2位置切換弁を電動機クラッチ用制御弁300に使用した場合、ソレノイド300aを駆動(オン)して制御用オイルを電動機クラッチ13に吐出することで当該電動機クラッチ13は接続される。   The motor clutch control valve 300 is for connecting and disconnecting the motor clutch 13, and, for example, a spring offset electromagnetic system is used as a 3-port 2-position switching valve. When this 3-port 2-position switching valve is used for the motor clutch control valve 300, the motor clutch 13 is connected by driving (turning on) the solenoid 300a to discharge control oil to the motor clutch 13.

この電動機12及び電動機クラッチ用制御弁300と共に切換スイッチ301はコントローラ36に電気的に接続されている。このコントローラ36は、切換スイッチ301で電動機12が選択された場合には、電動機12の始動時、船舶の前進加速時、船舶の前進手動運転時及び船舶の後進時と共に、船舶の制動時にも制御を行っている。   The changeover switch 301 is electrically connected to the controller 36 together with the motor 12 and the motor clutch control valve 300. When the electric motor 12 is selected by the changeover switch 301, the controller 36 controls the motor 12 at the time of starting, the forward acceleration of the ship, the forward manual operation of the ship, the reverse of the ship, and the braking of the ship. It is carried out.

このコントローラ36は、船舶の制動時の制御機能として、切換スイッチ301で電動機12が選択され、船舶が電動機12で前進手動運転状態において、遊星歯車機構21の外輪歯車213が回転可能になると共に太陽歯車211が固定される状態で、航行速度制御レバー37を電動機12の前進手動運転状態の位置から船舶を減速させる方向に移動させると、第1のプロペラ制御機能及び第2のプロペラ制御機能を実行する第3のプロペラ制御機能を有している。なお、第1のプロペラ制御機能及び第2のプロペラ制御機能おいて、「原動機」は「電動機」に置換される。   As a control function at the time of braking of the ship, the controller 36 selects the electric motor 12 by the changeover switch 301, and when the ship is in the forward manual operation state by the electric motor 12, the outer ring gear 213 of the planetary gear mechanism 21 can be rotated and the sun can be rotated. When the gear 211 is fixed and the navigation speed control lever 37 is moved in the direction of decelerating the ship from the position of the forward manual operation state of the electric motor 12, the first propeller control function and the second propeller control function are executed. A third propeller control function. In the first propeller control function and the second propeller control function, “motor” is replaced with “motor”.

また、原動機4のトラブル時等の予備動力として用いる電動機12を設けない場合には、原動機4と入力軸25とは直結してもよい。   Further, when the electric motor 12 that is used as standby power in the case of a trouble in the prime mover 4 is not provided, the prime mover 4 and the input shaft 25 may be directly connected.

このように構成されたプロペラ駆動装置1による船舶の航行制御について、図4〜図7に基づき説明する。図4は船舶の通常の航行運転におけるコントローラの航行制御を示すフローチャート図である。図5は船舶の通常の航行運転におけるコントローラの制動制御を示すフローチャート図である。図6は船舶の電動機による航行運転における航行制御を示すフローチャート図である。図7は船舶の電動機による航行運転における制動制御を示すフローチャート図である。   Ship navigation control by the propeller drive device 1 configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing the navigation control of the controller in the normal navigation operation of the ship. FIG. 5 is a flowchart showing the braking control of the controller in the normal navigation operation of the ship. FIG. 6 is a flowchart showing the navigation control in the navigation operation by the electric motor of the ship. FIG. 7 is a flowchart showing the braking control in the navigation operation by the electric motor of the ship.

まず、船舶の通常の航行運転におけるコントローラの航行制御について図1〜図4を参照しながら説明する。   First, the navigation control of the controller in the normal navigation operation of the ship will be described with reference to FIGS.

船舶の操縦室に設置されている切換スイッチ301で、動力源として原動機を選択して始動すると(ステップ101)、電動機クラッチ用制御弁300を制御しソレノイド300aをオフにして遮断位置にするので、電動機クラッチ13は遮断される(ステップ102)。電動機クラッチ13を遮断後、原動機クラッチ用制御弁31を制御しソレノイド31aをオンにして接続位置にすることにより、原動機クラッチ10は原動機4と入力軸25とを接続するので、原動機4の動力は入力軸25に伝達される(ステップ103)。なお、この時点においては、前進クラッチ6は前進クラッチ用制御弁32が遮断位置なので、入力軸25の回転運動は入力歯車22の第1の歯車22aから外輪歯車213の外歯車213aには伝達されない。 When the prime mover is selected and started as a power source with the change-over switch 301 installed in the cockpit of the ship (step 101), the motor clutch control valve 300 is controlled to turn off the solenoid 300a to the shut-off position. The motor clutch 13 is disconnected (step 102). After disconnecting the motor clutch 13, the motor clutch 10 is connected to the input shaft 25 by controlling the motor clutch control valve 31 and turning on the solenoid 31a so that the motor 4 and the input shaft 25 are connected. This is transmitted to the input shaft 25 (step 103). At this time, since the forward clutch 6 has the forward clutch control valve 32 in the cutoff position, the rotational motion of the input shaft 25 is not transmitted from the first gear 22a of the input gear 22 to the external gear 213a of the outer ring gear 213. .

また、この時点においては、油圧ポンプ用制御弁33は、2つのソレノイド33a、33bが何れも制御信号の入力レベルがゼロになることで遮断位置になるので、可変容量型油圧ポンプ7の各吸入吐出ポート71、72からの吐出量がゼロになり太陽歯車211が固定される(ステップ104)。ステップ104を処理後、原動機4が予め定められたアイドリング回転数になっているか否かをチェックする。原動機4が所定のアイドリング回転数の場合にはブレーキクラッチ用制御弁35を制御しソレノイド35aをオンにして接続位置にすることにより、外輪歯車ブレーキクラッチ9はブレーキ歯車24を固定するので、外輪歯車213が固定される。このように、外輪歯車213が固定され且つ太陽歯車211が固定されるので、プロペラ5の回転数をゼロにすると共にプロペラ5をロック状態にすることができる。なお、原動機4が所定のアイドリング回転数でない場合はステップ102まで戻る(ステップ105、106)。   At this time, the control valve 33 for the hydraulic pump is in the cut-off position when the two solenoids 33a and 33b both have the input level of the control signal being zero, so that each suction of the variable displacement hydraulic pump 7 The discharge amount from the discharge ports 71 and 72 becomes zero, and the sun gear 211 is fixed (step 104). After processing step 104, it is checked whether or not the prime mover 4 has a predetermined idling speed. When the prime mover 4 has a predetermined idling rotational speed, the outer ring gear brake clutch 9 fixes the brake gear 24 by controlling the brake clutch control valve 35 and turning on the solenoid 35a so that the brake gear 24 is fixed. 213 is fixed. Thus, since the outer ring gear 213 is fixed and the sun gear 211 is fixed, the rotation speed of the propeller 5 can be made zero and the propeller 5 can be locked. If the prime mover 4 is not at a predetermined idling speed, the process returns to step 102 (steps 105 and 106).

ステップ106を処理後、回転数検出センサ39からプロペラ5の回転数がゼロになった旨の検出信号が入力し、且つ航行速度制御レバー37が前進操作されると(ステップ107、108)、ロータリーエンコーダがそのレバーポジションを検出し、レバー角度が第1の前進操作である例えば+5°(前進スタート角度)〜+25°の場合は、油圧ポンプ用制御弁33のソレノイド33aへの制御信号の入力レベルを上昇させるので、可変容量型油圧ポンプ7の一方の吸入吐出ポート71からの駆動用オイルの吐出量が増加する。このように、可変容量型油圧ポンプ7の一方の吸入吐出ポート71からの駆動用オイルの吐出量が増加すると、可変容量型油圧モータ8が太陽歯車211をプロペラ5の正転方向と同一方向に回転させるように回転を開始するので、複数の遊星ギヤ212が公転して遊星キャリア214が正転を開始する。遊星キャリア214が正転を開始することで、プロペラ軸5aを介してプロペラ5が正転を開始する。なお、航行速度制御レバー37のレバー角度が+5°(前進スタート角度)〜+25°の範囲外の場合には、ステップ108に戻ることになる(ステップ109、110)。   After processing step 106, when a detection signal indicating that the rotation speed of the propeller 5 has become zero is input from the rotation speed detection sensor 39 and the navigation speed control lever 37 is operated forward (steps 107 and 108), the rotary When the encoder detects the lever position and the lever angle is the first forward operation, for example, from + 5 ° (forward start angle) to + 25 °, the input level of the control signal to the solenoid 33a of the hydraulic pump control valve 33 Therefore, the amount of drive oil discharged from one suction discharge port 71 of the variable displacement hydraulic pump 7 increases. Thus, when the discharge amount of the driving oil from one suction discharge port 71 of the variable displacement hydraulic pump 7 increases, the variable displacement hydraulic motor 8 moves the sun gear 211 in the same direction as the forward rotation direction of the propeller 5. Since the rotation is started so as to rotate, the plurality of planetary gears 212 revolve and the planetary carrier 214 starts normal rotation. When the planet carrier 214 starts normal rotation, the propeller 5 starts normal rotation via the propeller shaft 5a. When the lever angle of the navigation speed control lever 37 is outside the range of + 5 ° (forward start angle) to + 25 °, the process returns to step 108 (steps 109 and 110).

ステップ110を処理後、回転数検出センサ39からプロペラ5が正転を開始した旨の検出信号が入力すると(ステップ111)、油圧ポンプ用制御弁33のソレノイド33aへの制御信号の入力レベルが上限に到達すると共に、油圧モータ用制御弁34のソレノイド34aの制御信号の入力レベルを上昇させると、図3(A)に示すように、プロペラ5の正転方向の回転数が上がることになる(ステップ112、113)。   After processing step 110, when a detection signal indicating that the propeller 5 has started normal rotation is input from the rotation speed detection sensor 39 (step 111), the input level of the control signal to the solenoid 33a of the hydraulic pump control valve 33 becomes the upper limit. When the control signal input level of the solenoid 34a of the hydraulic motor control valve 34 is increased, the rotational speed of the propeller 5 in the forward rotation direction increases as shown in FIG. Steps 112 and 113).

ステップ113を処理後、回転数検出センサ39からプロペラ5の正転方向の回転数が上昇した旨の検出信号が入力すると(ステップ114)、航行速度制御レバー37のレバー角度が+25°に到達しているか否かをチェックし、到達している場合にはブレーキクラッチ用制御弁35を制御しソレノイド35aをオフにして遮断位置にすることにより、ブレーキクラッチ用制御弁35は外輪歯車ブレーキクラッチ9を遮断するので、外輪歯車213が自由回転状態になる(ステップ115、116)。なお、航行速度制御レバー37のレバー角度が+25°に到達していない場合には、ステップ108に戻ることになる。   After processing step 113, when a detection signal indicating that the rotational speed of the propeller 5 has increased is input from the rotational speed detection sensor 39 (step 114), the lever angle of the navigation speed control lever 37 reaches + 25 °. The brake clutch control valve 35 controls the outer ring gear brake clutch 9 by turning off the solenoid 35a to the shut-off position. Since it is shut off, the outer ring gear 213 is in a freely rotating state (steps 115 and 116). When the lever angle of the navigation speed control lever 37 has not reached + 25 °, the routine returns to step 108.

ステップ116を処理後、前進クラッチ用制御弁32を制御しソレノイド32aをオンにして接続位置にすることにより、前進クラッチ6が接続され原動機4の動力が外輪歯車213に伝達されることになるので、図3(B)に示すように、自由回転状態の外輪歯車213は原動機4によって回転を開始する(ステップ117)。前進クラッチ6が接続されると、油圧モータ用制御弁34を制御しソレノイド34aをオフにして遮断位置にすることにより、可変容量型油圧モータ8内の駆動用オイルの吸収量が最大になり、当該可変容量型油圧モータの最大ブレーキ力になる(ステップ118)。そして、油圧ポンプ用制御弁33を制御しソレノイド33aをオフにして遮断位置にすることにより、可変容量型油圧ポンプ7の吐出量がゼロになり、可変容量型油圧モータ8が最大ブレーキ力で停止することになるので、見掛け上の減速比が下がりプロペラ5の正転回転数が上がる(ステップ119、120)。   After processing step 116, the forward clutch control valve 32 is controlled and the solenoid 32a is turned on so that the forward clutch 6 is connected and the power of the prime mover 4 is transmitted to the outer ring gear 213. As shown in FIG. 3B, the outer ring gear 213 in the freely rotating state starts rotating by the prime mover 4 (step 117). When the forward clutch 6 is connected, the amount of drive oil absorbed in the variable displacement hydraulic motor 8 is maximized by controlling the hydraulic motor control valve 34 to turn off the solenoid 34a to the cutoff position. The maximum braking force of the variable displacement hydraulic motor is reached (step 118). Then, by controlling the hydraulic pump control valve 33 and turning off the solenoid 33a to the cutoff position, the discharge amount of the variable displacement hydraulic pump 7 becomes zero, and the variable displacement hydraulic motor 8 stops at the maximum braking force. As a result, the apparent reduction ratio decreases and the forward rotation speed of the propeller 5 increases (steps 119 and 120).

可変容量型油圧ポンプ7が停止後、ロータリーエンコーダが航行速度制御レバー37のレバーポジションを検出し、レバー角度が第2の前進操作(前進増速の角度)である例えば+25°〜+110°の場合は、そのレバー角度に応じて原動機4の回転数を上げる(ステップ121、122)。なお、航行速度制御レバー37のレバー角度が+25°〜+110°の範囲外の場合には、ステップ108に戻ることになる。   After the variable displacement hydraulic pump 7 stops, the rotary encoder detects the lever position of the navigation speed control lever 37, and the lever angle is the second forward operation (forward acceleration angle), for example, + 25 ° to + 110 ° Increases the rotational speed of the prime mover 4 according to the lever angle (steps 121 and 122). If the lever angle of the navigation speed control lever 37 is outside the range of + 25 ° to + 110 °, the process returns to step 108.

ステップ122を処理後、航行速度制御レバー37の操作を停止すると(ステップ123)、コントローラ36内の自動運転スタートタイマ(図示せず)が計時を開始する。自動運転スタートタイマで設定された計時内に航行速度制御レバー37が操作されなければ、前進自動運転に切り替わり、航行速度制御レバー37が操作されると、ステップ123に戻ることになる(ステップ124、125)。   After processing step 122, when the operation of the navigation speed control lever 37 is stopped (step 123), an automatic operation start timer (not shown) in the controller 36 starts timing. If the navigation speed control lever 37 is not operated within the time set by the automatic operation start timer, it switches to forward automatic operation, and when the navigation speed control lever 37 is operated, the process returns to step 123 (step 124, 125).

ステップ125を処理後、排ガスセンサ38で検出する原動機4の排ガスの温度をチェックし、当該排ガスの温度が例えば450℃±10℃の場合にはステップ123に戻ることになる。しかし、排ガスの温度が450℃±10℃以外の場合には440℃より下回っているか、460℃より上回っているかをチェックする(ステップ126)。なお、ステップ126では、前進自動運転が正常に行われているか否かを排ガスの温度でチェックする制御機能である。   After processing step 125, the temperature of the exhaust gas of the prime mover 4 detected by the exhaust gas sensor 38 is checked. If the temperature of the exhaust gas is, for example, 450 ° C. ± 10 ° C., the process returns to step 123. However, if the temperature of the exhaust gas is other than 450 ° C. ± 10 ° C., it is checked whether it is lower than 440 ° C. or higher than 460 ° C. (step 126). Note that step 126 is a control function for checking whether or not the forward automatic operation is normally performed based on the temperature of the exhaust gas.

原動機4の排ガスの温度が440℃より下回っている場合には、原動機4に対する負荷力低下と判断し、油圧ポンプ用制御弁33のソレノイド33aへの制御信号の入力レベルを少しだけ上昇させ(ステップ127)、可変容量型油圧ポンプ7の一方の吸入吐出ポート71からの駆動用オイルの吐出量を微増させると(ステップ128)、可変容量型油圧モータ8が回転を開始することで太陽歯車211も回転して見掛け上の減速比が下がるので、複数の遊星歯車212が公転すると遊星キャリア214を介してプロペラ5の正転方向の回転数が可変容量型油圧ポンプ7の一方の吸入吐出ポート71からの駆動用オイルの吐出量に応じて上がる(ステップ129)。そして、ステップ126に戻り原動機4の排気ガス温度が450℃±10℃であるかをチェックし、その範囲内ならば前進自動運転を続行する。   If the temperature of the exhaust gas of the prime mover 4 is lower than 440 ° C., it is determined that the load force on the prime mover 4 is reduced, and the input level of the control signal to the solenoid 33a of the hydraulic pump control valve 33 is slightly increased (step) 127) When the discharge amount of the drive oil from one suction discharge port 71 of the variable displacement hydraulic pump 7 is slightly increased (step 128), the variable displacement hydraulic motor 8 starts to rotate and the sun gear 211 also Since the apparent reduction ratio is reduced by rotation, when the plurality of planetary gears 212 revolve, the rotational speed of the propeller 5 in the forward rotation direction is changed from one suction discharge port 71 of the variable displacement hydraulic pump 7 via the planet carrier 214. Increases in accordance with the amount of drive oil discharged (step 129). Then, returning to step 126, it is checked whether the exhaust gas temperature of the prime mover 4 is 450 ° C. ± 10 ° C. If it is within that range, the forward automatic operation is continued.

一方、原動機4の排ガスの温度が460℃より上回っている場合には、原動機4の過負荷と判断し、油圧ポンプ用制御弁33のソレノイド33bへの制御信号の入力レベルを少しだけ上昇させ(ステップ130)、可変容量型油圧ポンプ7の他方の吸入吐出ポート72からの駆動用オイルの吐出量を微増させると(ステップ131)、可変容量型油圧モータ8が回転を開始することで太陽歯車211も回転して見掛け上の減速比が上がるので、複数の遊星歯車212が公転すると遊星キャリア214を介してプロペラ5の正転方向の回転数が可変容量型油圧ポンプ7の他方の吸入吐出ポート72からの駆動用オイルの吐出量に応じて下がる(ステップ132)。そして、ステップ126に戻り原動機4の排気ガス温度が450℃±10℃であるかをチェックし、その範囲内ならば前進自動運転を続行する。   On the other hand, if the temperature of the exhaust gas of the prime mover 4 is higher than 460 ° C., it is determined that the prime mover 4 is overloaded, and the control signal input level to the solenoid 33b of the hydraulic pump control valve 33 is slightly increased ( In step 130), when the discharge amount of the driving oil from the other suction discharge port 72 of the variable displacement hydraulic pump 7 is slightly increased (step 131), the variable displacement hydraulic motor 8 starts to rotate so that the sun gear 211 is rotated. Since the apparent speed reduction ratio also increases and the plurality of planetary gears 212 revolve, the rotation speed of the propeller 5 in the forward rotation direction is changed via the planet carrier 214 to the other suction / discharge port 72 of the variable displacement hydraulic pump 7. (Step 132). Then, returning to step 126, it is checked whether the exhaust gas temperature of the prime mover 4 is 450 ° C. ± 10 ° C. If it is within that range, the forward automatic operation is continued.

このように、ステップ125〜132の前進自動運転中に航行速度制御レバー37を操作すると(ステップ133)、油圧ポンプ用制御弁33は、2つのソレノイド33a、33bが何れも制御信号の入力レベルがゼロになることで遮断位置になるので、可変容量型油圧ポンプ7の各吸入吐出ポート71、72からの吐出量がゼロになり、可変容量型油圧モータ8が最大ブレーキ力で停止することになる(ステップ134)。したがって、前進自動運転が解除されると共に、原動機4のみでプロペラ5は正転方向に回転することになる。その後、ステップ123に戻ることになる。   As described above, when the navigation speed control lever 37 is operated during the forward automatic driving in steps 125 to 132 (step 133), the control signal 33 for the hydraulic pump has the two solenoids 33a and 33b both having the control signal input level. Since the shut-off position is reached when zero, the discharge amount from each of the suction and discharge ports 71 and 72 of the variable displacement hydraulic pump 7 becomes zero, and the variable displacement hydraulic motor 8 stops at the maximum braking force. (Step 134). Accordingly, the forward automatic operation is canceled, and the propeller 5 is rotated in the forward rotation direction only by the prime mover 4. Thereafter, the process returns to step 123.

また、ステップ108において、航行速度制御レバー37が船舶を後進させるように操作されると、ロータリーエンコーダがそのレバーポジションを検出し、レバー角度が第1の後進操作である例えば−5°(後進スタート角度)〜−25°の場合は、油圧ポンプ用制御弁33のソレノイド33bへの制御信号の入力レベルを上昇させるので、可変容量型油圧ポンプ7の他方の吸入吐出ポート72からの駆動用オイルの吐出量が増加する。このように、可変容量型油圧ポンプ7の他方の吸入吐出ポート72からの駆動用オイルの吐出量が増加すると、図3(C)に示すように、可変容量型油圧モータ8が太陽歯車211をプロペラ5の逆転方向と同一方向に回転させるように回転を開始するので、複数の遊星ギヤ212が公転して遊星キャリア214が逆転を開始する。遊星キャリア214が逆転を開始することで、プロペラ軸5aを介してプロペラ5が逆転を開始する。なお、航行速度制御レバー37のレバー角度が−5°(後進スタート角度)〜−25°の範囲外の場合には、ステップ108に戻ることになる(ステップ135、136)。   In step 108, when the navigation speed control lever 37 is operated to reverse the ship, the rotary encoder detects the lever position, and the lever angle is the first reverse operation, for example, -5 ° (reverse start). In the case of the angle) to −25 °, the input level of the control signal to the solenoid 33b of the hydraulic pump control valve 33 is increased, so that the drive oil from the other suction / discharge port 72 of the variable displacement hydraulic pump 7 is increased. The discharge amount increases. In this way, when the amount of drive oil discharged from the other suction / discharge port 72 of the variable displacement hydraulic pump 7 increases, the variable displacement hydraulic motor 8 causes the sun gear 211 to move as shown in FIG. Since the rotation starts so as to rotate in the same direction as the reverse direction of the propeller 5, the plurality of planetary gears 212 revolve and the planetary carrier 214 starts the reverse rotation. When the planet carrier 214 starts reverse rotation, the propeller 5 starts reverse rotation via the propeller shaft 5a. Note that if the lever angle of the navigation speed control lever 37 is outside the range of −5 ° (reverse start angle) to −25 °, the routine returns to step 108 (steps 135 and 136).

ステップ136を処理後、回転数検出センサ39からプロペラ5が逆転を開始した旨の検出信号が入力すると(ステップ137)、油圧ポンプ用制御弁33のソレノイド33bへの制御信号の入力レベルが上限に到達する(ステップ138)。ここで、ロータリーエンコーダが航行速度制御レバー37のレバーポジションを検出し、レバー角度が第2の後進操作(後進増速の角度)である例えば−25°〜−70°の場合は、そのレバー角度に応じて油圧モータ用制御弁34のソレノイド34aの制御信号の入力レベルを上昇させるので、プロペラ5の逆転方向の回転数が上がることになる(ステップ139、140、141)。したがって、船舶は後進する。なお、航行速度制御レバー37のレバー角度が−25°〜−70°の範囲外の場合には、ステップ135に戻ることになる。   After processing step 136, when a detection signal indicating that the propeller 5 has started reverse rotation is input from the rotation speed detection sensor 39 (step 137), the input level of the control signal to the solenoid 33b of the hydraulic pump control valve 33 becomes the upper limit. Reach (step 138). Here, when the rotary encoder detects the lever position of the navigation speed control lever 37 and the lever angle is the second reverse operation (reverse acceleration angle), for example, from −25 ° to −70 °, the lever angle Accordingly, the control signal input level of the solenoid 34a of the hydraulic motor control valve 34 is increased, so that the rotational speed of the propeller 5 in the reverse direction is increased (steps 139, 140, 141). Therefore, the ship moves backward. If the lever angle of the navigation speed control lever 37 is outside the range of −25 ° to −70 °, the process returns to step 135.

次に、船舶の自動前進運転中にプロペラで制動して停止させるコントローラの航行制御について図1〜図3、図5を参照しながら説明する。   Next, navigation control of a controller that brakes and stops with a propeller during automatic forward operation of the ship will be described with reference to FIGS. 1 to 3 and FIG. 5.

航行速度制御レバー37のレバー角度が+25°〜+110°における前進自動運転中の場合に、当該航行速度制御レバー37を減速方向に操作すると(ステップ201、202、203)、ロータリーエンコーダがそのレバーポジションを検出し、そのレバーポジションに基づき油圧ポンプ用制御弁33は、2つのソレノイド33a、33bが何れもオフになることで遮断位置になるので、可変容量型油圧ポンプ7の各吸入吐出ポート71、72からの吐出量がゼロになり可変容量型油圧モータ8が最大ブレーキ力で停止することになる(ステップ204)。したがって、原動機4のみで正転しているプロペラ5は、当該原動機4の回転数が下がるので、正転方向の回転数が下がる(ステップ205)。   If the navigation speed control lever 37 is operated in the decelerating direction when the lever angle of the navigation speed control lever 37 is in the forward automatic operation at + 25 ° to + 110 ° (steps 201, 202, 203), the rotary encoder moves to its lever position. Since the two solenoids 33a and 33b are both turned off based on the lever position, the hydraulic pump control valve 33 is in the cut-off position. The discharge amount from 72 becomes zero, and the variable displacement hydraulic motor 8 stops at the maximum braking force (step 204). Accordingly, in the propeller 5 that is rotating forward only by the prime mover 4, the rotational speed of the prime mover 4 is decreased, so that the rotational speed in the forward rotation direction is decreased (step 205).

原動機4によりプロペラ5の正転方向の回転数が下がると、航行速度制御レバー37のレバー角度が+25°に到達しているか否かをチェックし、到達している場合には原動機4が予め定められたアイドリング回転数になっているかをチェックする。なお、航行速度制御レバー37のレバー角度が+25°に到達していない場合には、ステップ203に戻ることになる(ステップ206)。   When the number of revolutions of the propeller 5 in the forward rotation direction is reduced by the prime mover 4, it is checked whether or not the lever angle of the navigation speed control lever 37 has reached + 25 °. Check if the idling speed is correct. If the lever angle of the navigation speed control lever 37 has not reached + 25 °, the process returns to step 203 (step 206).

原動機4が所定のアイドリング回転数になっていると(ステップ207)、油圧ポンプ用制御弁33のソレノイド33bへの制御信号の入力レベルを上昇させるので、可変容量型油圧ポンプ7の他方の制御ポート72からの制御用オイルの吐出量が増加する(ステップ208)。また、油圧モータ用制御弁34のソレノイド34aへの制御信号の入力レベルを上昇させる。このように、可変容量型油圧ポンプ7の他方の制御ポート72からの制御用オイルの吐出量が増加し、油圧モータ用制御弁34のソレノイド34aへの制御信号の入力レベルが上昇することで、可変容量型油圧モータ8の駆動用オイルの吸収量を下げることができる。可変容量型油圧ポンプ7の他方の制御ポート72からの制御用オイルの吐出量を上限まで上げて可変容量型油圧モータ8の駆動用オイルの吸収量を下げた状態で、図3(D)に示すように、可変容量型油圧モータ8が太陽歯車211をプロペラ5の逆転方向と同一方向に回転させるように回転を上げると(ステップ209)、複数の遊星ギヤ212が公転して遊星キャリア214の正転回転数を下げるので、プロペラ軸5aを介してプロペラ5は正転回転数が大幅に下がることになる(ステップ210)。即ち、プロペラ5の正転回転数を、当該プロペラ5の羽根が水から受ける抵抗によって船舶を制動可能な数値まで下げることができる。   When the prime mover 4 has a predetermined idling speed (step 207), the input level of the control signal to the solenoid 33b of the hydraulic pump control valve 33 is raised, so the other control port of the variable displacement hydraulic pump 7 The amount of control oil discharged from 72 increases (step 208). Further, the input level of the control signal to the solenoid 34a of the hydraulic motor control valve 34 is increased. As described above, the discharge amount of the control oil from the other control port 72 of the variable displacement hydraulic pump 7 increases, and the input level of the control signal to the solenoid 34a of the hydraulic motor control valve 34 increases. The amount of oil for driving the variable displacement hydraulic motor 8 can be reduced. FIG. 3D shows a state in which the amount of control oil discharged from the other control port 72 of the variable displacement hydraulic pump 7 is increased to the upper limit and the amount of drive oil absorbed by the variable displacement hydraulic motor 8 is decreased. As shown, when the variable displacement hydraulic motor 8 increases its rotation so as to rotate the sun gear 211 in the same direction as the reverse direction of the propeller 5 (step 209), the plurality of planetary gears 212 revolve and the planetary carrier 214 is rotated. Since the forward rotation speed is lowered, the forward rotation speed of the propeller 5 is greatly reduced via the propeller shaft 5a (step 210). That is, the forward rotation speed of the propeller 5 can be lowered to a value that can brake the ship by the resistance that the blades of the propeller 5 receive from the water.

そして、前進クラッチ用制御弁32を制御しソレノイド32aをオフにして遮断位置にすることにより、前進クラッチ6が遮断され原動機4の動力が外輪歯車213に伝達されなくなる(ステップ211)。前進クラッチ6が遮断されると、ブレーキクラッチ用制御弁35を制御しソレノイド35aをオンにして接続位置にすることにより、外輪歯車ブレーキクラッチ9はブレーキ歯車24を固定するので、外輪歯車213が固定される(ステップ212)。このように、前進クラッチ6を遮断し、外輪歯車213を固定することで、可変容量型油圧ポンプ7及び可変容量型油圧モータ8のみでプロペラ5を駆動することが可能になる。   Then, by controlling the forward clutch control valve 32 and turning off the solenoid 32a to the shut-off position, the forward clutch 6 is shut off and the power of the prime mover 4 is not transmitted to the outer ring gear 213 (step 211). When the forward clutch 6 is disconnected, the outer ring gear brake clutch 9 fixes the brake gear 24 by controlling the brake clutch control valve 35 and turning on the solenoid 35a so that the outer gear 213 is fixed. (Step 212). Thus, by disengaging the forward clutch 6 and fixing the outer ring gear 213, the propeller 5 can be driven only by the variable displacement hydraulic pump 7 and the variable displacement hydraulic motor 8.

前進クラッチ6を遮断し、外輪歯車213を固定後、油圧モータ用制御弁34のソレノイド34aへの制御信号の入力レベルを下げ、さらに、油圧モータ用制御弁34を制御しソレノイド34aをオフにして遮断位置にすることにより、可変容量型油圧モータ8内の駆動用オイルの吸収量が最大になり、当該可変容量型油圧モータの最大ブレーキ力になる(ステップ213、214)。そして、この時点においては、可変容量型油圧モータ8のみでプロペラ5を回転させるために、スプリングオフセット電磁比例方式である油圧ポンプ用制御弁33のソレノイド33aへの制御信号の入力レベルは上昇しているので、その油圧ポンプ用制御弁33のソレノイド33aへの制御信号の入力レベルを下げることで、図3(A)に示すように、可変容量型油圧ポンプ7及び可変容量型油圧モータ8のみでプロペラ5の正転回転数を原動機4のアイドリング回転数より除々に下げることができるようになる(ステップ215)。   After the forward clutch 6 is disconnected and the outer ring gear 213 is fixed, the input level of the control signal to the solenoid 34a of the hydraulic motor control valve 34 is lowered, and further, the hydraulic motor control valve 34 is controlled to turn off the solenoid 34a. By setting the shut-off position, the amount of drive oil absorbed in the variable displacement hydraulic motor 8 is maximized, and the maximum braking force of the variable displacement hydraulic motor is obtained (steps 213 and 214). At this time, since the propeller 5 is rotated only by the variable displacement hydraulic motor 8, the input level of the control signal to the solenoid 33a of the hydraulic pump control valve 33 which is a spring offset electromagnetic proportional system is increased. Therefore, by reducing the input level of the control signal to the solenoid 33a of the hydraulic pump control valve 33, only the variable displacement hydraulic pump 7 and the variable displacement hydraulic motor 8 are used, as shown in FIG. The forward rotation speed of the propeller 5 can be gradually decreased from the idling rotation speed of the prime mover 4 (step 215).

可変容量型油圧ポンプ7及び可変容量型油圧モータ8のみでプロペラ5を駆動できるようになると、航行速度制御レバー37のレバー角度が+5°に到達しているか否かをチェックし、到達している場合にはステップ217に進み、到達していない場合には、ステップ212に戻ることになる(ステップ216)。   When the propeller 5 can be driven only by the variable displacement hydraulic pump 7 and the variable displacement hydraulic motor 8, it is checked whether or not the lever angle of the navigation speed control lever 37 has reached + 5 °. If YES in step 217, the flow advances to step 212. If not reached, the flow returns to step 212 (step 216).

ステップ217では、油圧ポンプ用制御弁33を制御しソレノイド33aをオフにして遮断位置にすることにより、可変容量型油圧ポンプ7の吐出量がゼロになり、可変容量型油圧モータ8が最大ブレーキ力で停止することになるので、回転数検出センサ39からプロペラ5の回転数がゼロになった旨の検出信号が入力する(ステップ217、218)。即ち、可変容量型油圧モータ8でプロペラ5の回転数をプロペラキャビテーション現象が発生しないように徐々に下げながらゼロにして当該プロペラ5の羽根が水から受ける抵抗を最大にするように、船舶を制動することができる。また、原動機4でアイドリング回転数以下にすることで生じる船舶推進軸系のねじり振動特性を考慮することなくプロペラ5の回転数をゼロにすることができる。   In step 217, the hydraulic pump control valve 33 is controlled to turn off the solenoid 33a to the shut-off position, whereby the discharge amount of the variable displacement hydraulic pump 7 becomes zero and the variable displacement hydraulic motor 8 operates at the maximum braking force. Therefore, a detection signal indicating that the rotation speed of the propeller 5 has become zero is input from the rotation speed detection sensor 39 (steps 217 and 218). That is, the variable displacement hydraulic motor 8 brakes the ship so that the rotation speed of the propeller 5 is gradually reduced to zero so that the propeller cavitation phenomenon does not occur, and the resistance of the propeller 5 blades received from water is maximized. can do. Further, the rotational speed of the propeller 5 can be made zero without considering the torsional vibration characteristic of the ship propulsion shaft system that is generated when the prime mover 4 is set to the idling rotational speed or less.

ステップ218を処理後、原動機4が予め定められたアイドリング回転数になっているか否かをチェックする(ステップ219)。ここで、船舶を完全停止させるために、航行速度制御レバー37が後進操作されると(ステップ220)、ロータリーエンコーダがそのレバーポジションを検出し、レバー角度が第1の後進操作である例えば−5°(後進スタート角度)〜−25°の場合は、油圧ポンプ用制御弁33のソレノイド33bへの制御信号の入力レベルを上昇させるので、可変容量型油圧ポンプ7の他方の吸入吐出ポート72からの駆動用オイルの吐出量が増加する。このように、可変容量型油圧ポンプ7の他方の吸入吐出ポート72からの駆動用オイルの吐出量が増加すると、可変容量型油圧モータ8が太陽歯車211をプロペラ5の逆転方向と同一方向に回転させるように回転を開始するので、複数の遊星ギヤ212が公転して遊星キャリア214が逆転を開始する。遊星キャリア214が逆転を開始することで、プロペラ軸5aを介してプロペラ5が逆転を開始する。なお、航行速度制御レバー37のレバー角度が−5°(後進スタート角度)〜−25°の範囲外の場合には、ステップ217に戻ることになる(ステップ221、222、223)。   After processing step 218, it is checked whether or not the prime mover 4 has a predetermined idling speed (step 219). Here, in order to stop the ship completely, when the navigation speed control lever 37 is reversely operated (step 220), the rotary encoder detects the lever position, and the lever angle is the first reverse operation, for example −5. Since the input level of the control signal to the solenoid 33b of the hydraulic pump control valve 33 is raised in the case of ° (reverse starting angle) to −25 °, the pressure from the other suction / discharge port 72 of the variable displacement hydraulic pump 7 is increased. Drive oil discharge rate increases. As described above, when the amount of drive oil discharged from the other suction / discharge port 72 of the variable displacement hydraulic pump 7 increases, the variable displacement hydraulic motor 8 rotates the sun gear 211 in the same direction as the reverse direction of the propeller 5. Therefore, the plurality of planetary gears 212 revolve and the planetary carrier 214 starts reversing. When the planet carrier 214 starts reverse rotation, the propeller 5 starts reverse rotation via the propeller shaft 5a. If the angle of the navigation speed control lever 37 is outside the range of -5 ° (reverse start angle) to -25 °, the process returns to step 217 (steps 221, 222, 223).

この航行速度制御レバー37による第1の後進操作で船舶が完全停止することで、航行速度制御レバー37が後進減速操作されると(ステップ224)、航行速度制御レバー37のレバー角度が−5°に到達しているか否かをチェックし、到達している場合にはステップ226に進み、到達していない場合には、ステップ224に戻ることになる(ステップ225)。   When the ship is completely stopped by the first reverse operation by the navigation speed control lever 37, when the navigation speed control lever 37 is reversely decelerated (step 224), the lever angle of the navigation speed control lever 37 is −5 °. Whether or not has been reached is checked. If so, the process proceeds to step 226, and if not, the process returns to step 224 (step 225).

ステップ226では、油圧ポンプ用制御弁33を制御しソレノイド33bをオフにして遮断位置にすることにより、可変容量型油圧ポンプ7の吐出量がゼロになり、可変容量型油圧モータ8が最大ブレーキ力で停止することになるので、回転数検出センサ39からプロペラ5の回転数がゼロになった旨の検出信号が入力する(ステップ226、227)。即ち、プロペラ5は回転数がゼロになると共に固定されるので、後進時において当該プロペラ5の羽根が水から受ける抵抗を最大にすることができる。   In step 226, the hydraulic pump control valve 33 is controlled to turn off the solenoid 33b to the shut-off position, so that the discharge amount of the variable displacement hydraulic pump 7 becomes zero and the variable displacement hydraulic motor 8 operates at the maximum braking force. Therefore, a detection signal indicating that the rotation speed of the propeller 5 has become zero is input from the rotation speed detection sensor 39 (steps 226 and 227). In other words, since the propeller 5 is fixed at the same time as the rotation speed becomes zero, the resistance that the blades of the propeller 5 receive from the water during reverse travel can be maximized.

最後に、航行速度制御レバー37が中立位置に操作されることで、船舶の制動が完了する(ステップ228)。   Finally, the navigation speed control lever 37 is operated to the neutral position, thereby completing the braking of the ship (step 228).

次に、電動機のみで船舶の前進手動運転におけるコントローラの航行制御について図1〜図3、図6を参照しながら説明する。   Next, the navigation control of the controller in the forward manual operation of the ship using only the electric motor will be described with reference to FIGS.

船舶の操縦室に設置されている切換スイッチ301で、動力源として電動機を選択して始動すると(ステップ301)、原動機クラッチ用制御弁31を制御しソレノイド31aをオフにして遮断位置にするので、原動機クラッチ10は遮断される(ステップ302)。原動機クラッチ10を遮断後、電動機クラッチ用制御弁300を制御しソレノイド300aをオンにして接続位置にすることにより、電動機クラッチ13は電動機12とポンプ軸11aとを接続するので、電動機12の動力は第2のポンプ歯車28に伝達される(ステップ303)。   When the changeover switch 301 installed in the cockpit of the ship selects and starts an electric motor as a power source (step 301), the prime mover clutch control valve 31 is controlled to turn off the solenoid 31a to the cut-off position. The prime mover clutch 10 is disconnected (step 302). After disconnecting the prime mover clutch 10, the motor clutch 13 connects the motor 12 and the pump shaft 11a by controlling the motor clutch control valve 300 and turning on the solenoid 300a so that the motor 12 is connected to the pump shaft 11a. It is transmitted to the second pump gear 28 (step 303).

ステップ303を処理後においては、油圧ポンプ用制御弁33は、2つのソレノイド33a、33bが何れも制御信号の入力レベルがゼロになることで遮断位置になるので、可変容量型油圧ポンプ7の各吸入吐出ポート71、72からの吐出量がゼロになり太陽歯車211が固定される(ステップ304)。   After processing step 303, the hydraulic pump control valve 33 is in the shut-off position when the two solenoids 33 a and 33 b both have the control signal input level of zero. The discharge amount from the suction and discharge ports 71 and 72 becomes zero, and the sun gear 211 is fixed (step 304).

この時点で、航行速度制御レバー37が中立位置に位置しているか否かをチェックする(ステップ305)。航行速度制御レバー37が中立位置に位置している場合にはブレーキクラッチ用制御弁35を制御しソレノイド35aをオンにして接続位置にすることにより、外輪歯車ブレーキクラッチ9はブレーキ歯車24を固定するので、外輪歯車213が固定される。このように、外輪歯車213が固定され且つ太陽歯車211が固定されるので、プロペラ5の回転数をゼロにすると共にプロペラ5をロック状態にすることができる。なお、航行速度制御レバー37が中立位置に位置していない場合はステップ302まで戻る(ステップ306、307)。   At this point, it is checked whether or not the navigation speed control lever 37 is in the neutral position (step 305). When the navigation speed control lever 37 is in the neutral position, the outer ring gear brake clutch 9 fixes the brake gear 24 by controlling the brake clutch control valve 35 and turning on the solenoid 35a to the connection position. Therefore, the outer ring gear 213 is fixed. Thus, since the outer ring gear 213 is fixed and the sun gear 211 is fixed, the rotation speed of the propeller 5 can be made zero and the propeller 5 can be locked. If the navigation speed control lever 37 is not in the neutral position, the process returns to step 302 (steps 306 and 307).

外輪歯車213を固定後、回転数検出センサ39からプロペラ5の回転数がゼロになった旨の検出信号が入力し、且つ航行速度制御レバー37が前進操作されると(ステップ308)、ロータリーエンコーダがそのレバーポジションを検出し、レバー角度が第1の前進操作である例えば+5°(前進スタート角度)〜+25°の場合は、油圧ポンプ用制御弁33のソレノイド33aへの制御信号の入力レベルを上昇させるので、可変容量型油圧ポンプ7の一方の吸入吐出ポート71からの駆動用オイルの吐出量が増加する。このように、可変容量型油圧ポンプ7の一方の吸入吐出ポート71からの駆動用オイルの吐出量が増加すると、可変容量型油圧モータ8が太陽歯車211をプロペラ5の正転方向と同一方向に回転させるように回転を開始するので、複数の遊星ギヤ212が公転して遊星キャリア214が正転を開始する。遊星キャリア214が正転を開始することで、プロペラ軸5aを介してプロペラ5が正転を開始する。なお、航行速度制御レバー37のレバー角度が+5°(前進スタート角度)〜+25°の範囲外の場合には、ステップ308に戻ることになる(ステップ309、310)。   When the outer ring gear 213 is fixed and a detection signal indicating that the rotation speed of the propeller 5 has become zero is input from the rotation speed detection sensor 39 and the navigation speed control lever 37 is operated forward (step 308), the rotary encoder Detects the lever position, and when the lever angle is the first forward operation, for example, from + 5 ° (forward start angle) to + 25 °, the input level of the control signal to the solenoid 33a of the hydraulic pump control valve 33 is set to Therefore, the amount of drive oil discharged from one suction / discharge port 71 of the variable displacement hydraulic pump 7 increases. Thus, when the discharge amount of the driving oil from one suction discharge port 71 of the variable displacement hydraulic pump 7 increases, the variable displacement hydraulic motor 8 moves the sun gear 211 in the same direction as the forward rotation direction of the propeller 5. Since the rotation is started so as to rotate, the plurality of planetary gears 212 revolve and the planetary carrier 214 starts normal rotation. When the planet carrier 214 starts normal rotation, the propeller 5 starts normal rotation via the propeller shaft 5a. If the lever angle of the navigation speed control lever 37 is outside the range of + 5 ° (forward start angle) to + 25 °, the process returns to step 308 (steps 309 and 310).

ステップ310を処理後、回転数検出センサ39からプロペラ5が正転を開始した旨の検出信号が入力すると(ステップ311)、油圧ポンプ用制御弁33のソレノイド33aへの制御信号の入力レベルが上限に到達すると共に、油圧モータ用制御弁34のソレノイド34aの制御信号の入力レベルを上昇させると、図3(A)に示すように、プロペラ5の正転方向の回転数が上がることになる(ステップ312、313)。   After processing step 310, when a detection signal indicating that the propeller 5 has started normal rotation is input from the rotation speed detection sensor 39 (step 311), the input level of the control signal to the solenoid 33a of the hydraulic pump control valve 33 is the upper limit. When the control signal input level of the solenoid 34a of the hydraulic motor control valve 34 is increased, the rotational speed of the propeller 5 in the forward rotation direction increases as shown in FIG. Steps 312, 313).

ステップ313を処理後、回転数検出センサ39からプロペラ5の正転方向の回転数が上昇した旨の検出信号が入力すると(ステップ314)、航行速度制御レバー37のレバー角度が+25°に到達しているか否かをチェックし、到達している場合にはブレーキクラッチ用制御弁35を制御しソレノイド35aをオフにして遮断位置にすることにより、ブレーキクラッチ用制御弁35は外輪歯車ブレーキクラッチ9を遮断するので、外輪歯車213が自由回転状態になる(ステップ315、316)。なお、航行速度制御レバー37のレバー角度が+25°に到達していない場合には、ステップ308に戻ることになる。   After processing step 313, when a detection signal indicating that the rotational speed of the propeller 5 has increased is input from the rotational speed detection sensor 39 (step 314), the lever angle of the navigation speed control lever 37 reaches + 25 °. The brake clutch control valve 35 controls the outer ring gear brake clutch 9 by turning off the solenoid 35a to the shut-off position. Since it is shut off, the outer ring gear 213 is in a freely rotating state (steps 315 and 316). If the lever angle of the navigation speed control lever 37 has not reached + 25 °, the process returns to step 308.

ステップ316を処理後、前進クラッチ用制御弁32を制御しソレノイド32aをオンにして接続位置にすることにより、前進クラッチ6が接続され原動機4の動力が外輪歯車213に伝達されることになるので、図3(B)に示すように、自由回転状態の外輪歯車213は電動機12によって回転を開始する(ステップ317)。即ち、船舶は電動機12で前進航行することになる(ステップ318)。   After processing step 316, the forward clutch control valve 32 is controlled and the solenoid 32a is turned on so that the forward clutch 6 is connected and the power of the prime mover 4 is transmitted to the outer ring gear 213. As shown in FIG. 3B, the outer ring gear 213 in the freely rotating state starts to rotate by the electric motor 12 (step 317). That is, the ship travels forward with the electric motor 12 (step 318).

したがって、電動機12のみによる船舶の前進手動運転においても、航行速度制御レバー37のレバー角度を第2の前進操作(前進増速の角度)である例えば+25°〜+110°に操作することで、電動機12のみでその航行速度制御レバー37のレバー角度に応じた速度で航行することができる。   Therefore, even in forward manual operation of the ship using only the electric motor 12, the lever angle of the navigation speed control lever 37 is operated to a second forward operation (forward acceleration angle), for example, + 25 ° to + 110 °, so that the electric motor 12 can navigate at a speed corresponding to the lever angle of the navigation speed control lever 37.

また、ステップ308において、航行速度制御レバー37が船舶を後進させるように操作されると、ロータリーエンコーダがそのレバーポジションを検出し、レバー角度が第1の後進操作である例えば−5°(後進スタート角度)〜−25°の場合は、油圧ポンプ用制御弁33のソレノイド33bへの制御信号の入力レベルを上昇させるので、可変容量型油圧ポンプ7の他方の吸入吐出ポート72からの駆動用オイルの吐出量が増加する。このように、可変容量型油圧ポンプ7の他方の吸入吐出ポート72からの駆動用オイルの吐出量が増加すると、図3(C)に示すように、可変容量型油圧モータ8が太陽歯車211をプロペラ5の逆転方向と同一方向に回転させるように回転を開始するので、複数の遊星ギヤ212が公転して遊星キャリア214が逆転を開始する。遊星キャリア214が逆転を開始することで、プロペラ軸5aを介してプロペラ5が逆転を開始する。なお、航行速度制御レバー37のレバー角度が−5°(後進スタート角度)〜−25°の範囲外の場合には、ステップ308に戻ることになる(ステップ319、320)。   In step 308, when the navigation speed control lever 37 is operated to reverse the ship, the rotary encoder detects the lever position, and the lever angle is the first reverse operation, for example, -5 ° (reverse start). In the case of the angle) to −25 °, the input level of the control signal to the solenoid 33b of the hydraulic pump control valve 33 is increased, so that the drive oil from the other suction / discharge port 72 of the variable displacement hydraulic pump 7 is increased. The discharge amount increases. In this way, when the amount of drive oil discharged from the other suction / discharge port 72 of the variable displacement hydraulic pump 7 increases, the variable displacement hydraulic motor 8 causes the sun gear 211 to move as shown in FIG. Since the rotation starts so as to rotate in the same direction as the reverse direction of the propeller 5, the plurality of planetary gears 212 revolve and the planetary carrier 214 starts the reverse rotation. When the planet carrier 214 starts reverse rotation, the propeller 5 starts reverse rotation via the propeller shaft 5a. When the lever angle of the navigation speed control lever 37 is outside the range of −5 ° (reverse start angle) to −25 °, the process returns to step 308 (steps 319 and 320).

ステップ320を処理後、回転数検出センサ39からプロペラ5が逆転を開始した旨の検出信号が入力すると(ステップ321)、油圧ポンプ用制御弁33のソレノイド33bへの制御信号の入力レベルが上限に到達すると共に、油圧モータ用制御弁34のソレノイド34aの制御信号の入力レベルを上昇させると、図3(C)に示すように、プロペラ5の正転方向の回転数が上がることになる(ステップ322、323、324)。したがって、船舶を後進させることができる(ステップ325)。   After processing step 320, when a detection signal indicating that the propeller 5 has started reverse rotation is input from the rotation speed detection sensor 39 (step 321), the input level of the control signal to the solenoid 33b of the hydraulic pump control valve 33 becomes the upper limit. At the same time, when the input level of the control signal of the solenoid 34a of the hydraulic motor control valve 34 is increased, the rotational speed of the propeller 5 in the forward rotation direction is increased as shown in FIG. 322, 323, 324). Therefore, the ship can be moved backward (step 325).

次に、電動機のみで船舶の前進手動運転中にプロペラで制動して停止させるコントローラの航行制御について図1〜図3、図7を参照しながら説明する。   Next, navigation control of a controller that is braked with a propeller and stopped by a propeller during forward manual operation of the ship using only an electric motor will be described with reference to FIGS. 1 to 3 and FIG. 7.

航行速度制御レバー37のレバー角度が+25°〜+110°における前進手動運転中で、可変容量型油圧ポンプ7の一方の吸入吐出ポート71から駆動用オイルが吐出中の場合に、当該航行速度制御レバー37を減速方向に操作すると(ステップ401、402、403)、ロータリーエンコーダがそのレバーポジションを検出し、そのレバーポジションに基づき油圧ポンプ用制御弁33を制御しソレノイド33aをオフにして遮断位置にすることにより可変容量型油圧ポンプ7の吐出量をゼロにすると共に、ソレノイド33bへの制御信号の入力レベルを上げる(ステップ404)。油圧ポンプ用制御弁33のソレノイド33bへの制御信号の入力レベルが上がると、可変容量型油圧ポンプ7の他方の制御ポート72からの制御用オイルの吐出量が増加する(ステップ405)。   The navigation speed control lever 37 is operated when the driving oil is being discharged from one suction / discharge port 71 of the variable displacement hydraulic pump 7 during forward manual operation when the lever angle of the navigation speed control lever 37 is + 25 ° to + 110 °. When 37 is operated in the decelerating direction (steps 401, 402, 403), the rotary encoder detects the lever position, and controls the hydraulic pump control valve 33 based on the lever position to turn off the solenoid 33a to the cut-off position. As a result, the discharge amount of the variable displacement hydraulic pump 7 is reduced to zero and the input level of the control signal to the solenoid 33b is increased (step 404). When the input level of the control signal to the solenoid 33b of the hydraulic pump control valve 33 increases, the amount of control oil discharged from the other control port 72 of the variable displacement hydraulic pump 7 increases (step 405).

また、油圧モータ用制御弁34のソレノイド34aへの制御信号の入力レベルを上昇させる。このように、可変容量型油圧ポンプ7の他方の制御ポート72からの制御用オイルの吐出量が増加し、油圧モータ用制御弁34のソレノイド34aへの制御信号の入力レベルが上昇することで、可変容量型油圧モータ8の駆動用オイルの吸収量を下げることができる。可変容量型油圧ポンプ7の他方の制御ポート72からの制御用オイルの吐出量を上限まで上げて可変容量型油圧モータ8の駆動用オイルの吸収量を下げた状態で、図3(D)に示すように、可変容量型油圧モータ8が太陽歯車211をプロペラ5の逆転方向と同一方向に回転させるように回転を上げると(ステップ406)、複数の遊星ギヤ212が公転して遊星キャリア214の正転回転数を下げるので、プロペラ軸5aを介してプロペラ5は正転回転数が大幅に下がることになる(ステップ407)。即ち、プロペラ5の正転回転数を、当該プロペラ5の羽根が水から受ける抵抗によって船舶を制動可能な数値まで下げることができる。   Further, the input level of the control signal to the solenoid 34a of the hydraulic motor control valve 34 is increased. As described above, the discharge amount of the control oil from the other control port 72 of the variable displacement hydraulic pump 7 increases, and the input level of the control signal to the solenoid 34a of the hydraulic motor control valve 34 increases. The amount of oil for driving the variable displacement hydraulic motor 8 can be reduced. FIG. 3D shows a state in which the amount of control oil discharged from the other control port 72 of the variable displacement hydraulic pump 7 is increased to the upper limit and the amount of drive oil absorbed by the variable displacement hydraulic motor 8 is decreased. As shown, when the variable displacement hydraulic motor 8 increases its rotation so as to rotate the sun gear 211 in the same direction as the reverse direction of the propeller 5 (step 406), the plurality of planetary gears 212 revolve and the planetary carrier 214 is rotated. Since the forward rotation speed is lowered, the forward rotation speed of the propeller 5 is greatly reduced via the propeller shaft 5a (step 407). That is, the forward rotation speed of the propeller 5 can be lowered to a value that can brake the ship by the resistance that the blades of the propeller 5 receive from the water.

電動機12によりプロペラ5の正転方向の回転数が下がると、航行速度制御レバー37のレバー角度が+25°に到達しているか否かをチェックする(ステップ408)。航行速度制御レバー37のレバー角度が+25°に到達している場合には、前進クラッチ用制御弁32を制御しソレノイド32aをオフにして遮断位置にすることにより、前進クラッチ6が遮断され電動機12の動力が外輪歯車213に伝達されなくなる(ステップ409)。前進クラッチ6が遮断されると、ブレーキクラッチ用制御弁35を制御しソレノイド35aをオンにして接続位置にすることにより、外輪歯車ブレーキクラッチ9はブレーキ歯車24を固定するので、外輪歯車213が固定される(ステップ410)。このように、前進クラッチ6を遮断し、外輪歯車213を固定することで、可変容量型油圧ポンプ7及び可変容量型油圧モータ8のみでプロペラ5を駆動することが可能になる。なお、航行速度制御レバー37のレバー角度が+25°に到達していない場合には、ステップ404に戻ることになる。   When the rotational speed of the propeller 5 in the forward rotation direction is lowered by the electric motor 12, it is checked whether or not the lever angle of the navigation speed control lever 37 has reached + 25 ° (step 408). When the lever angle of the navigation speed control lever 37 reaches + 25 °, the forward clutch 6 is disengaged by controlling the forward clutch control valve 32 and turning off the solenoid 32a to the shut-off position. Is not transmitted to the outer ring gear 213 (step 409). When the forward clutch 6 is disconnected, the outer ring gear brake clutch 9 fixes the brake gear 24 by controlling the brake clutch control valve 35 and turning on the solenoid 35a so that the outer gear 213 is fixed. (Step 410). Thus, by disengaging the forward clutch 6 and fixing the outer ring gear 213, the propeller 5 can be driven only by the variable displacement hydraulic pump 7 and the variable displacement hydraulic motor 8. If the lever angle of the navigation speed control lever 37 has not reached + 25 °, the process returns to step 404.

ステップ410を処理後、航行速度制御レバー37のレバー角度が+5°〜+25°の範囲内であるか否かをチェックする(ステップ411)。航行速度制御レバー37のレバー角度が+5°〜+25°の場合は、油圧モータ用制御弁34のソレノイド34aへの制御信号の入力レベルを下げ、さらに、油圧モータ用制御弁34を制御しソレノイド34aをオフにして遮断位置にすることにより、可変容量型油圧モータ8内の駆動用オイルの吸収量が最大になり、当該可変容量型油圧モータの最大ブレーキ力になる(ステップ412、413)。そして、この時点においては、可変容量型油圧モータ8のみでプロペラ5を回転させるために、スプリングオフセット電磁比例方式である油圧ポンプ用制御弁33のソレノイド33aへの制御信号の入力レベルは上昇しているので、その油圧ポンプ用制御弁33のソレノイド33aへの制御信号の入力レベルを下げることで、図3(A)に示すように、可変容量型油圧ポンプ7及び可変容量型油圧モータ8のみでプロペラ5の正転回転数を原動機4のアイドリング回転数より除々に下げることができるようになる(ステップ414)。   After processing step 410, it is checked whether or not the lever angle of the navigation speed control lever 37 is within the range of + 5 ° to + 25 ° (step 411). When the lever angle of the navigation speed control lever 37 is + 5 ° to + 25 °, the input level of the control signal to the solenoid 34a of the hydraulic motor control valve 34 is lowered, and further, the hydraulic motor control valve 34 is controlled to control the solenoid 34a. By turning off and setting to the shut-off position, the amount of drive oil absorbed in the variable displacement hydraulic motor 8 is maximized, and the maximum braking force of the variable displacement hydraulic motor is obtained (steps 412 and 413). At this time, since the propeller 5 is rotated only by the variable displacement hydraulic motor 8, the input level of the control signal to the solenoid 33a of the hydraulic pump control valve 33 which is a spring offset electromagnetic proportional system is increased. Therefore, by reducing the input level of the control signal to the solenoid 33a of the hydraulic pump control valve 33, only the variable displacement hydraulic pump 7 and the variable displacement hydraulic motor 8 are used, as shown in FIG. The forward rotation speed of the propeller 5 can be gradually decreased from the idling rotation speed of the prime mover 4 (step 414).

なお、航行速度制御レバー37のレバー角度が+5°〜+25°の範囲外の場合には、ステップ409に戻ることになる。   If the lever angle of the navigation speed control lever 37 is outside the range of + 5 ° to + 25 °, the process returns to step 409.

可変容量型油圧ポンプ7及び可変容量型油圧モータ8のみでプロペラ5を駆動できるようになると、航行速度制御レバー37のレバー角度が+5°に到達しているか否かをチェックし、到達している場合にはステップ416に進み、到達していない場合には、ステップ412に戻ることになる(ステップ415)。   When the propeller 5 can be driven only by the variable displacement hydraulic pump 7 and the variable displacement hydraulic motor 8, it is checked whether or not the lever angle of the navigation speed control lever 37 has reached + 5 °. In this case, the process proceeds to step 416. If not reached, the process returns to step 412 (step 415).

ステップ416では、油圧ポンプ用制御弁33を制御しソレノイド33aをオフにして遮断位置にすることにより、可変容量型油圧ポンプ7の吐出量がゼロになり、可変容量型油圧モータ8が最大ブレーキ力で停止することになるので、回転数検出センサ39からプロペラ5の回転数がゼロになった旨の検出信号が入力する(ステップ416、417)。即ち、可変容量型油圧モータ8でプロペラ5の回転数をプロペラキャビテーション現象が発生しないように徐々に下げながらゼロにして当該プロペラ5の羽根が水から受ける抵抗を最大にするように、船舶を制動することができる。   In step 416, the hydraulic pump control valve 33 is controlled to turn off the solenoid 33a to the shut-off position, so that the discharge amount of the variable displacement hydraulic pump 7 becomes zero and the variable displacement hydraulic motor 8 operates at the maximum braking force. Therefore, a detection signal indicating that the rotation speed of the propeller 5 has become zero is input from the rotation speed detection sensor 39 (steps 416 and 417). That is, the variable displacement hydraulic motor 8 brakes the ship so that the rotation speed of the propeller 5 is gradually reduced to zero so that the propeller cavitation phenomenon does not occur, and the resistance of the propeller 5 blades received from water is maximized. can do.

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。   Although the present invention has been described with the specific embodiments shown in the drawings, the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, and is known so far as long as the effects of the present invention are achieved. It goes without saying that any configuration can be adopted.

本発明の船舶の制動装置の好ましい実施の形態例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the preferable example of embodiment of the braking device of the ship of this invention. 本発明の船舶の制動装置の主要部であるコントローラとコントローラが制御する機器との関係を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the relationship between the controller which is the principal part of the braking device of the ship of this invention, and the apparatus which a controller controls. 本発明の船舶の制動装置が適用される動力伝達機構の遊星歯車機構の動作状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation state of the planetary gear mechanism of the power transmission mechanism with which the braking device of the ship of this invention is applied. 船舶の通常の航行運転におけるコントローラの航行制御を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the navigation control of the controller in the normal navigation operation of a ship. 本発明の船舶の制動方法の好ましい実施の形態例を示す図で、船舶の通常の航行運転におけるコントローラの制動制御を示すフローチャート図である。It is a figure which shows the example of preferable embodiment of the braking method of the ship of this invention, and is a flowchart figure which shows the braking control of the controller in the normal navigation operation of a ship. 船舶の電動機による航行運転におけるコントローラの航行制御を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the navigation control of the controller in the navigation operation by the motor of a ship. 本発明の船舶の制動方法の好ましい実施の形態例を示す図で、船舶の電動機による航行運転におけるコントローラの制動制御を示すフローチャート図である。It is a figure which shows the example of preferable embodiment of the braking method of the ship of this invention, and is a flowchart figure which shows the braking control of the controller in the navigation operation by the motor of a ship.

1……プロペラ駆動装置
4……原動機
5……プロペラ
5a……プロペラ軸
6……前進クラッチ
7……可変容量型油圧ポンプ
8……可変容量型油圧モータ
9……外輪歯車ブレーキクラッチ
12……電動機
13……電動機クラッチ
21……遊星歯車機構
211……太陽歯車
212……複数の遊星歯車
213……外輪歯車
214……遊星キャリア
22……入力歯車
23……第1のポンプ歯車
24……ブレーキ歯車
28……第2のポンプ歯車
32……前進クラッチ用制御弁
33……油圧ポンプ用制御弁
34……油圧モータ用制御弁
35……ブレーキクラッチ用制御弁
36……コントローラ
37……航行速度制御レバー
300……電動機クラッチ用制御弁
301……切換スイッチ(切換手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Propeller drive device 4 ... Motor 5 ... Propeller 5a ... Propeller shaft 6 ... Forward clutch 7 ... Variable displacement hydraulic pump 8 ... Variable displacement hydraulic motor 9 ... Outer ring gear brake clutch 12 ... Electric motor 13 ... Motor clutch 21 ... Planetary gear mechanism 211 ... Sun gear 212 ... Plural planetary gears 213 ... Outer ring gear 214 ... Planetary carrier 22 ... Input gear 23 ... First pump gear 24 ... Brake gear 28 …… Second pump gear 32 …… Forward clutch control valve 33 …… Hydraulic pump control valve 34 …… Hydraulic motor control valve 35 …… Brake clutch control valve 36 …… Controller 37 …… Navigation Speed control lever 300 …… Control valve for motor clutch 301 …… Changeover switch (switching means)

Claims (4)

船舶の動力源となるピストン機関である原動機と、
前記原動機を使用して前記船舶の航行速度を手動調節するための航行速度制御レバーと、
太陽歯車、複数の遊星歯車、外輪歯車及び前記複数の遊星歯車を回動自在に支持する遊星キャリアを有し、前記船舶を前進自動運転させる場合には、前記外輪歯車が回転可能になると共に前記太陽歯車が固定される遊星歯車機構と、
前記遊星キャリアに接続されたプロペラ軸で回転するプロペラと、
前記外輪歯車の外周に形成された外歯車に噛合される入力歯車の第1の歯車を移動させることで、当該外歯車に対して前記原動機からの動力を伝達・遮断する前進クラッチと、
前記入力歯車の前記前進クラッチに固定されている第2の歯車に噛合される第1のポンプ歯車によって駆動する吐出方向が二方向となる可変容量型油圧ポンプと、
前記可変容量型油圧ポンプによって駆動され前記太陽歯車を駆動する回転方向が二方向となる可変容量型油圧モータと、
前記外輪歯車の前記外歯車に噛合されるブレーキ歯車を選択的に固定する外輪歯車ブレーキクラッチと、
前記前進クラッチを油圧制御する前進クラッチ用制御弁と、
前記可変容量型油圧ポンプを制御用オイルで油圧制御して当該可変容量型油圧ポンプから圧送する駆動用オイルの吐出方向及び吐出容量を制御する油圧ポンプ用制御弁と、
前記可変容量型油圧モータを油圧制御して当該可変容量型油圧モータの回転速度を制御する油圧モータ用制御弁と、
前記外輪歯車ブレーキクラッチを油圧制御するブレーキクラッチ用制御弁とを備えたプロペラ駆動装置によって船舶の制動を行う船舶の制動装置であって、
前記航行速度制御レバーを前記原動機の前進自動運転状態の位置から当該原動機をアイドリング状態にする位置に移動させると、前記油圧ポンプ用制御弁を制御して前記可変容量型油圧ポンプを停止させ、前記原動機がアイドリング状態になると、前記油圧ポンプ用制御弁及び前記油圧モータ用制御弁を制御して前記可変容量型油圧ポンプを介して前記可変容量型油圧モータの前記船舶が後進する際の回転方向の回転数を上げることで、前記太陽歯車で前記複数の遊星歯車の公転を制御して前記プロペラの正転回転数を当該プロペラの羽根が水から受ける抵抗によって前記船舶を制動可能な数値まで下げる第1のプロペラ制御機能、及び前記第1のプロペラ制御機能によって前記プロペラが前記船舶を制動可能な回転数まで下がると、前記前進クラッチ用制御弁を制御して前記前進クラッチを遮断すると共に前記ブレーキクラッチ用制御弁を制御して前記外輪歯車ブレーキクラッチで前記外輪歯車を固定し、さらに、前記油圧モータ用制御弁で前記可変容量型油圧モータの回転速度を制御して前記可変容量型油圧モータの前記船舶が前進する際の回転方向の回転数を徐々に下げて停止すると共に、前記油圧ポンプ用制御弁を制御して前記可変容量型油圧ポンプの吐出量を徐々に減らして停止して前記プロペラの回転数の低下を無段階にて行うことで、前記プロペラの回転数をプロペラキャビテーション現象が発生しないように徐々に下げながらゼロにして当該プロペラの羽根が水から受ける抵抗を最大にするように、前記船舶を制動する第2のプロペラ制御機能を有するコントローラを備えたことを特徴とする船舶の制動装置。
A prime mover that is a piston engine that is a power source of the ship,
A navigation speed control lever for manually adjusting the navigation speed of the ship using the prime mover;
A sun gear, a plurality of planetary gears, an outer ring gear, and a planetary carrier that rotatably supports the plurality of planetary gears. A planetary gear mechanism to which the sun gear is fixed;
A propeller rotating on a propeller shaft connected to the planet carrier;
A forward clutch that transmits and shuts off the power from the prime mover to the external gear by moving the first gear of the input gear meshed with the external gear formed on the outer periphery of the outer ring gear;
A variable displacement hydraulic pump having two discharge directions driven by a first pump gear meshed with a second gear fixed to the forward clutch of the input gear;
A variable displacement hydraulic motor driven by the variable displacement hydraulic pump and having two rotational directions for driving the sun gear;
An outer ring gear brake clutch for selectively fixing a brake gear meshed with the outer gear of the outer ring gear;
A forward clutch control valve that hydraulically controls the forward clutch;
A hydraulic pump control valve that controls the discharge direction and discharge capacity of the driving oil that is hydraulically controlled by the control oil with the variable displacement hydraulic pump and pumped from the variable displacement hydraulic pump ;
A hydraulic motor control valve that hydraulically controls the variable displacement hydraulic motor to control the rotational speed of the variable displacement hydraulic motor ;
A marine brake device that brakes a marine vessel with a propeller driving device including a brake clutch control valve that hydraulically controls the outer ring gear brake clutch,
When the navigation speed control lever is moved from the position where the prime mover is in the forward automatic operation state to the position where the prime mover is in the idling state, the control valve for the hydraulic pump is controlled to stop the variable displacement hydraulic pump, When the prime mover is in an idling state, the control valve for the hydraulic pump and the control valve for the hydraulic motor are controlled so that the variable displacement hydraulic motor moves in the direction of rotation when the ship moves backward through the variable displacement hydraulic pump. By increasing the rotation speed, the sun gear controls the revolution of the plurality of planetary gears, and the normal rotation speed of the propeller is decreased to a value that can brake the ship by the resistance that the propeller blades receive from water. When the propeller is lowered to a speed at which the ship can brake the ship by the first propeller control function and the first propeller control function, Wherein by controlling a control valve for brake clutch fixing the ring gear with the ring gear brake clutch, further, the variable capacity by the hydraulic motor control valve with by controlling the clutch control valve to shut off the forward clutch The rotational speed of the variable displacement hydraulic motor is controlled by gradually reducing the rotational speed of the variable displacement hydraulic motor when the vessel moves forward, and the variable pressure hydraulic motor is controlled by controlling the hydraulic pump control valve. By gradually reducing the discharge amount of the displacement type hydraulic pump and stopping it, the rotation speed of the propeller is decreased steplessly, so that the rotation speed of the propeller is reduced gradually so that no propeller cavitation phenomenon occurs. as blades of the propeller to maximize the resistance received from the water in the, control having a second propeller control functions for braking the ship Braking device of vessels comprising the.
前記プロペラ駆動装置は、
前記第2のポンプ歯車を駆動する電動機と、
前記第2のポンプ歯車に前記電動機からの動力を伝達・遮断する電動機クラッチと、
前記電動機クラッチを油圧制御する電動機クラッチ用制御弁と、
前記船舶を航行させるための動力源を前記電動機及び前記原動機の何れか1つに選択すると共に何れの動力源も前記航行速度制御レバーで制御可能になる切換手段とを備え、
前記コントローラは、前記切換手段で前記電動機が選択され、前記船舶が前記電動機で前進手動運転状態において、前記遊星歯車機構の前記外輪歯車が回転可能になると共に前記太陽歯車が固定される状態で、前記航行速度制御レバーを前記電動機の前記前進手動運転状態の位置から前記船舶を減速させる方向に移動させると、前記第1のプロペラ制御機能及び前記第2のプロペラ制御機能を実行する第3のプロペラ制御機能を有することを特徴とする請求項1記載の船舶の制動装置。
The propeller driving device is:
An electric motor for driving the second pump gear;
An electric motor clutch that transmits and cuts off power from the electric motor to the second pump gear;
A motor clutch control valve that hydraulically controls the motor clutch;
The power source for navigating the ship is selected from any one of the electric motor and the prime mover, and the power source includes switching means that can be controlled by the navigation speed control lever.
In the controller, the motor is selected by the switching means, the ship is in the forward manual operation state by the motor, the outer ring gear of the planetary gear mechanism is rotatable and the sun gear is fixed, A third propeller that executes the first propeller control function and the second propeller control function when the navigation speed control lever is moved in a direction to decelerate the ship from the position of the forward manual operation state of the electric motor. The marine brake device according to claim 1, which has a control function.
船舶の動力源となるピストン機関である原動機と、
前記原動機を使用して前記船舶の航行速度を手動調節するための航行速度制御レバーと、
太陽歯車、複数の遊星歯車、外輪歯車及び前記複数の遊星歯車を回動自在に支持する遊星キャリアを有し、前記船舶を前進自動運転させる場合には、前記外輪歯車が回転可能になると共に前記太陽歯車が固定される遊星歯車機構と、
前記遊星キャリアに接続されたプロペラ軸で回転するプロペラと、
前記外輪歯車の外周に形成された外歯車に噛合される入力歯車の第1の歯車を移動させることで、当該外歯車に対して前記原動機からの動力を伝達・遮断する前進クラッチと、
前記入力歯車の前記前進クラッチに固定されている第2の歯車に噛合される第1のポンプ歯車によって駆動する吐出方向が二方向となる可変容量型油圧ポンプと、
前記可変容量型油圧ポンプによって駆動され前記太陽歯車を駆動する回転方向が二方向となる可変容量型油圧モータと、
前記外輪歯車の前記外歯車に噛合されるブレーキ歯車を選択的に固定する外輪歯車ブレーキクラッチと、
前記前進クラッチを油圧制御する前進クラッチ用制御弁と、
前記可変容量型油圧ポンプを制御用オイルで油圧制御して当該可変容量型油圧ポンプから圧送する駆動用オイルの吐出方向及び吐出容量を制御する油圧ポンプ用制御弁と、
前記可変容量型油圧モータを油圧制御して当該可変容量型油圧モータの回転速度を制御する油圧モータ用制御弁と、
前記外輪歯車ブレーキクラッチを油圧制御するブレーキクラッチ用制御弁とを備えたプロペラ駆動装置をコントローラで制御することで船舶の制動を行う船舶の制動方法であって、
前記コントローラは、前記航行速度制御レバーが前記原動機の前進自動運転状態の位置から当該原動機をアイドリング状態にする位置に移動すると、前記油圧ポンプ用制御弁を制御して前記可変容量型油圧ポンプを停止させるステップと、
前記原動機がアイドリング状態になると、前記油圧ポンプ用制御弁及び前記油圧モータ用制御弁を制御して前記可変容量型油圧ポンプを介して前記可変容量型油圧モータの前記船舶が後進する際の回転方向の回転数を上げて、前記太陽歯車で前記複数の遊星歯車の公転を制御して前記プロペラの正転回転数を当該プロペラの羽根が水から受ける抵抗によって前記船舶を制動可能な数値まで下げるステップと、
前記プロペラが前記船舶を制動可能な回転数まで下がると、前記前進クラッチ用制御弁を制御して前記前進クラッチを遮断すると共に前記ブレーキクラッチ用制御弁を制御して前記外輪歯車ブレーキクラッチで前記外輪歯車を固定するステップと、
前記外輪歯車を固定後、前記油圧モータ用制御弁で前記可変容量型油圧モータの回転速度を制御して前記可変容量型油圧モータの前記船舶が前進する際の回転方向の回転数を徐々に下げて停止すると共に、前記油圧ポンプ用制御弁を制御して前記可変容量型油圧ポンプの吐出量を徐々に減らして停止して前記プロペラの回転数の低下を無段階にて行うことで、前記プロペラの回転数をプロペラキャビテーション現象が発生しないように徐々に下げながらゼロにして当該プロペラの羽根が水から受ける抵抗を最大にするように、前記船舶を制動するステップとから成ることを特徴とする船舶の制動方法。
A prime mover that is a piston engine that is a power source of the ship,
A navigation speed control lever for manually adjusting the navigation speed of the ship using the prime mover;
A sun gear, a plurality of planetary gears, an outer ring gear, and a planetary carrier that rotatably supports the plurality of planetary gears. A planetary gear mechanism to which the sun gear is fixed;
A propeller rotating on a propeller shaft connected to the planet carrier;
A forward clutch that transmits and shuts off the power from the prime mover to the external gear by moving the first gear of the input gear meshed with the external gear formed on the outer periphery of the outer ring gear;
A variable displacement hydraulic pump having two discharge directions driven by a first pump gear meshed with a second gear fixed to the forward clutch of the input gear;
A variable displacement hydraulic motor driven by the variable displacement hydraulic pump and having two rotational directions for driving the sun gear;
An outer ring gear brake clutch for selectively fixing a brake gear meshed with the outer gear of the outer ring gear;
A forward clutch control valve that hydraulically controls the forward clutch;
A hydraulic pump control valve that controls the discharge direction and discharge capacity of the driving oil that is hydraulically controlled by the control oil with the variable displacement hydraulic pump and pumped from the variable displacement hydraulic pump ;
A hydraulic motor control valve that hydraulically controls the variable displacement hydraulic motor to control the rotational speed of the variable displacement hydraulic motor ;
A marine brake method for braking a marine vessel by controlling with a controller a propeller drive device including a brake clutch control valve that hydraulically controls the outer ring gear brake clutch,
The controller controls the hydraulic pump control valve to stop the variable displacement hydraulic pump when the navigation speed control lever moves from a position where the prime mover automatically moves forward to a position where the prime mover is in an idling state. Step to
When the prime mover is in an idling state, the rotation direction of the variable displacement hydraulic motor when the marine vessel moves backward through the variable displacement hydraulic pump by controlling the control valve for the hydraulic pump and the control valve for the hydraulic motor The rotation speed of the propeller is controlled by the sun gear, and the normal rotation speed of the propeller is decreased to a value at which the ship can be braked by the resistance received by the propeller blades from water. When,
When the propeller is lowered to a rotational speed capable of braking the ship, the forward clutch control valve is controlled to shut off the forward clutch, and the brake clutch control valve is controlled to control the outer ring gear brake clutch. Fixing the gear,
After fixing the outer ring gear, the rotational speed of the variable displacement hydraulic motor is controlled by the hydraulic motor control valve to gradually reduce the rotational speed of the variable displacement hydraulic motor when the vessel moves forward. And controlling the hydraulic pump control valve to gradually reduce and stop the discharge amount of the variable displacement hydraulic pump, thereby continuously reducing the rotation speed of the propeller. And a step of braking the ship so that the propeller blades receive zero resistance from the water while the rotation speed of the propeller is gradually reduced to zero so that the propeller cavitation phenomenon does not occur. Braking method.
前記第2のポンプ歯車を駆動する電動機と、
前記第2のポンプ歯車に前記電動機からの動力を伝達・遮断する電動機クラッチと、
前記電動機クラッチを油圧制御する電動機クラッチ用制御弁と、
前記船舶を航行させるための動力源を前記電動機及び前記原動機の何れか1つに選択すると共に何れの動力源も前記航行速度制御レバーで制御可能になる切換手段とを備えた前記プロペラ駆動装置を前記コントローラで制御することで船舶の制動を行う船舶の制動方法であって、
前記コントローラは、前記切換手段で前記電動機が選択され、前記船舶が前記電動機で前進手動運転状態において、前記遊星歯車機構の前記外輪歯車が回転可能になると共に前記太陽歯車が固定される状態で、前記航行速度制御レバーが前記電動機の前記前進手動運転状態の位置から前記船舶を減速させる方向に移動すると、前記すべてのステップを実行することを特徴とする請求項3記載の船舶の制動方法。
An electric motor for driving the second pump gear;
An electric motor clutch that transmits and cuts off power from the electric motor to the second pump gear;
A motor clutch control valve that hydraulically controls the motor clutch;
The propeller drive device comprising: switching means for selecting a power source for navigating the ship as one of the electric motor and the prime mover and enabling any power source to be controlled by the navigation speed control lever. A marine braking method for braking a marine vessel by controlling with the controller,
In the controller, the motor is selected by the switching means, the ship is in the forward manual operation state by the motor, the outer ring gear of the planetary gear mechanism is rotatable and the sun gear is fixed, 4. The marine vessel braking method according to claim 3, wherein all the steps are executed when the navigation speed control lever moves in a direction in which the marine vessel is decelerated from the position of the forward manual operation state of the electric motor.
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