JP2002087388A - 舶用主機関のクラッチ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 舶用主機関のクラッチ制御装置において、前
進から後進への切換時に、機関回転数低下による機関停
止が生じないようにすることを目的としている。 【解決手段】 作動油ポンプ３から前後進切換弁１３を
介して前進，後進クラッチ１，２に至る作動油経路に作
動油圧調整弁１７を配置し、該作動油圧調整弁１７に、
作動油経路から背圧油路２７を介して導入される背圧に
より、前進又は後進への切換時にクラッチへの作動油圧
を徐々に上昇させる緩衝機構１６を備えている。緩衝機
構１６を排油路６５と背圧油路２７とに切換自在に接続
する背圧切換弁６０と、機関回転数を検出する回転数セ
ンサー６３と、機関回転数センサーが所定値以下の回転
数を検知した時に、一時的に背圧切換弁６０を排油路側
に切り換えるコントローラ６３を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は舶用主機関のクラ
ッチ制御装置に関し、特に前後進切換時に、機関回転数
の急激な減速により機関が停止するのを防止するクラッ
チ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】舶用主機関のクラッチ制御装置には、中
立から前進又は後進に切り換えた時に、油圧クラッチへ
の作動油圧を徐々に立ち上げて急激な嵌入による嵌入シ
ョックを防止できるように、緩衝機構（いわゆる緩嵌入
弁）が一般的に装備されている。

【０００３】また、船舶においては、上記のような切換
操作の他に、前進航走状態から一気に後進へ切り換える
ことにより、船舶の制動を行なうクラッシュアスターン
という操作を行なうことがある。この場合、プロペラの
負荷が急激に増加することにより、機関回転数が急激に
低下し、そのため機関が停止することがある。

【０００４】このような機関停止を防止する手段とし
て、機関回転数が所定値以下に下がった時に、一時的に
中立なるように構成した手段があり、図４はその一例を
示している。

【０００５】まず、図４によりクラッチ制御装置の全体
構造を簡単に説明する。舶用減速逆転機内には、油圧多
板型の前進クラッチ１及び後進クラッチ２が備えられる
と共に作動油ポンプ３等が備えられ、前，後進クラッチ
１，２は、前，後進用作動油路１１，１２、前後進切換
弁１３及び作動油供給油路１５等からなる作動油経路を
介して作動油ポンプ３に接続し、作動油供給油路１５に
は、緩衝機構１６を備えた作動油圧調整弁１７が接続し
ている。作動油ポンプ３の吸込み口はこし器４を介して
油溜５に接続している。

【０００６】前後進切換弁１３はエア式操作シリンダ２
０により、前進、中立及び後進位置に切換可能となって
おり、エア式操作シリンダ２０を遠隔操作するための操
作装置７は、前進用エア切換弁３５と、後進用エア切換
弁３６と、両エア切換弁３５，３６を切換操作する切換
ハンドル４１を備え、該切換ハンドル４１は前進位置
と、中立位置と、後進位置に切換自在となっている。

【０００７】操作シリンダ２０は二連型ピストンにより
前進用エア室２１、中立用エア室２２及び後進用エア室
２３に区画されており、中立用エア室２２に接続された
中立用エア通路３１は、エア供給通路３４を介して圧力
エア供給源４０に常時連通し、前進用エア室２１及び後
進用エア室２３に接続された前進用エア通路３０及び後
進用エア通路３２は、それぞれ前進用エア切換弁３５及
び後進用エア切換弁３６及び一時中立用エア切換弁５０
を介して、エア供給源４０に切換自在に接続している。

【０００８】中立用エア切換弁５０はコントローラ４５
により切換制御されるようになっており、コントローラ
４５には機関回転数を検出する回転数センサー４６が接
続している。コントローラ４５は、機関回転数が所定値
以下になると、中立用エア切換弁５０を作動させること
により、前進，後進クラッチ用エア切換弁３５，３６へ
のエアを遮断し、前後進切換弁１３を一時的に中立位置
に切り換えるようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図４のように一時的に
前後進切換弁１３を中立位置に切り換えて機関停止を防
止する構成では、切換ハンドル４１を後進位置に操作し
ているにも拘わらず、自動的に中立状態となるので、操
作内容と実際のクラッチの状態が異なるものとなり、操
船作業が紛らわしくなる。

【００１０】また、一時的に中立状態にする構成では、
プロペラの遊転止めとしての効果が減少すると共に、船
舶に対する制動効果もなくなる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本願請求項１記載の発明は、作動油ポンプから前後進
切換弁を介して前進，後進クラッチに至る作動油経路に
作動油圧調整弁を配置し、該作動油圧調整弁に、作動油
経路から背圧油路を介して導入される背圧により、前進
又は後進への切換時にクラッチへの作動油圧を徐々に上
昇させる緩衝機構を備えている舶用主機関のクラッチ制
御装置において、緩衝機構を排油路と背圧油路とに切換
自在に接続する背圧切換弁と、機関回転数を検出する回
転数センサーと、機関回転数センサーが所定値以下の回
転数を検知した時に、一時的に背圧切換弁を排油路側に
切り換える切換弁制御手段とを備えている。これによ
り、前進航走状態から一気に後進に切り換えて制動する
場合に、機関回転数が急激に低下しても、一時的に緩衝
機構の背圧を排出して後進クラッチを半クラッチ状態と
し、スリップさせることにより、機関停止を防止し、ま
た、機関回転数を上昇させることができる。

【００１２】請求項２記載の発明は、上記排油路に、排
油圧調整弁を設けている。これにより、上記スリップの
度合いを、機関出力あるいは船舶の大きさ等に応じて適
切な値に調節することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態１】図１は本願発明を適用した舶用
主機関のクラッチ制御装置を示す油圧回路図であり、前
進，後進クラッチ１，２から作動油ポンプ３を介して油
溜５に至る作動油経路と、作動油経路に配置された前後
進切換弁１３と、該前後進切換弁１３を操作するエア式
操作シリンダ２０と、該エア式操作シリンダ２０を遠隔
操作する操作装置７は、図４と同じ構造であるので、図
４と同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

【００１４】エア式操作シリンダ２０の中立用エア室２
２は、図１の場合と同様に中立用エア通路３１及びエア
供給通路３４を介して圧力エア供給源４０に常時連通
し、前進用エア室２１及び後進用エア室２３は、それぞ
れ前進用，後進用エア通路３０，３２、前進用，後進用
エア切換弁３５，３６及びエア通路３７を介してエア供
給源４０に切換自在に接続している。

【００１５】前進用，後進用エア切換弁３５，３６を切
換操作する切換ハンドル４１は、前進位置と、中立位置
と、後進位置の間で回動操作自在となっている。切換ハ
ンドル４１を前進位置に操作した場合には、前進用エア
切換弁３５が接続状態に切り換わり、エア式操作シリン
ダ２０の前進用エア室２１に圧力エアを供給し、前後進
切換弁１３を矢印Ｆ方向に移動し、前後進切換弁１３を
前進位置とする。一方切換ハンドル４１を後進位置に操
作した場合には、後進用エア切換弁３６が接続状態に切
り換わり、エア式操作シリンダ２０の後進用エア室２３
に圧力エアを供給し、前後進切換弁１３を矢印Ｒ方向に
移動し、前後進切換弁１３を後進位置とする。また、切
換ハンドル４１を中立位置（図１の状態）としている場
合には、前進用、後進用エア切換弁３５，３６はいずれ
も遮断状態となっており、したがってエア式操作シリン
ダ２０の中立用エア室２２へのみ圧力エアが供給され、
前後進切換弁１３を中立位置とする。

【００１６】作動油供給油路１５に接続された作動油圧
調整弁１７は、余剰油出口１７ａが潤滑油経路に接続す
ると共に、調圧ばね１８の設定圧を調節することができ
る緩衝機構（緩嵌入弁）１６が設けられている。

【００１７】緩衝機構１６の油圧ポート１９は、背圧切
換弁６０を介して切換自在に背圧油路２７に接続してお
り、背圧油路２７は前後進切換弁１３に至り、前後進切
換弁１３が前進位置又は後進位置の時に、作動油供給油
路１５に接続し、作動油を背圧として緩衝機構１６の油
圧ポート１９に導入し、一方、前後進切換弁１３が中立
位置の時には、ドレン油路８２に接続するようになって
いる。

【００１８】上記背圧切換弁６０はたとえば電磁切換弁
となっており、前述のように背圧油路２７と緩衝機構１
６の油圧ポート１９とを連通する背圧供給位置（図１の
状態）と、緩衝機構１６の油圧ポート１９を排油路６５
に接続する排油位置（減圧位置）とに切換自在となって
おり、排油路６５には排油圧を調節できる排油圧調整弁
６６が設けられている。

【００１９】背圧切換弁６０のソレノイド部は、配線６
１を介して切換制御手段、たとえばコントローラ６３に
接続しており、該コントローラ６３には機関回転数を検
出する回転数センサー６４が接続されている。

【００２０】コントローラ６３は、回転数センサー６４
により検出した回転数値が、所定回転数Ｎ（たとえば２
５０rpm）より大きい時には、図１のように背圧切換弁
６０を背圧供給位置に維持し、背圧油路２７を介して緩
衝機構１６に背圧（作動油圧）を導入しており、回転数
が設定回転数Ｎ以下になると、背圧切換弁６０を排油位
置に切り換え、一定の設定時間（たとえば２秒間）の
間、排油状態を維持し、上記設定時間経過後、背圧切換
弁６０を背圧供給位置に戻すように構成されている。

【００２１】図２は上記のように作動するコントローラ
６３の一具体例を示しており、タイマー７６を有するリ
レー式電気制御回路を採用したものである。この図２に
おいて、制御回路内には、上記タイマー７６と共に第１
の電磁リレー７０（Ｘ１）と第２の電磁リレー７２（Ｘ
２）を備えている。

【００２２】第１の電磁リレー７０は、回転数センサー
６４に接続する入力用常開接点６９の開閉により通電状
態と非通電状態に切り換えられるようになっており、第
１の電磁リレー７０により開閉される常閉接点７１は、
その開閉により第２の電磁リレー７２を通電状態と非通
電状態に切り換えるようになっている。機関回転数が所
定回転数Ｎを越えている場合は、図２のように入力用常
開接点６９が閉じて第１の電磁リレー７０が通電状態と
なることにより、常閉接点７１が開いて第２の電磁リレ
ー７２が非通電状態となる。一方、機関回転数が所定回
転数Ｎ以下になると、図３のように第１の入力用常開接
点６９が開いて第１の電磁リレー７０が非通電状態とな
ることにより、常閉接点７１が閉じて第２の電磁リレー
７２が通電状態となるように構成されている。

【００２３】第２の電磁リレー７２により開閉する接点
はＸ２で示すように３つ設けられており、それらは第２
の電磁リレー７２の自己保持回路に設けられた常開の自
己保持用接点７３と、タイマー回路に設けられた常開の
タイマー作動用接点７４と、背圧切換弁６０のソレノイ
ド用配線６１に設けられた常開の出力接点７５となって
いる。

【００２４】タイマー７６により開閉する常閉のタイマ
ー接点７８は、第２の電磁リレー７２の自己保持回路に
設けられており、タイマー７６が通電後、設定時間（た
とえば２秒）をカウントした後、上記常閉のタイマー接
点７８を開くようになっている。

【００２５】

【作用】（中立から前進に切り換える場合）図１の状態
は、機関回転数が所定回転数Ｎより大きい時の中立状態
を示しており、前後進切換弁１３は中立位置に位置し、
前進，後進クラッチ用作動油路１１，１２はいずれもド
レン油路８２に連通し、背圧油路２７もドレン油路８２
に連通している。回転数センサー６４は所定回転数Ｎよ
り大きい値を検出し、コントローラ６３は配線６１を遮
断する状態となっており、背圧切換弁６０は背圧供給位
置となっている。背圧油路２７の前後進切換弁１３側の
端部は上記のようにドレン油路８２に連通しているの
で、作動油圧調整弁１７の設定圧は低下しており、作動
油圧は設定油圧よりも低くなっている。

【００２６】図１の中立状態から切換ハンドル４１を前
進位置に操作することにより、前後進切換弁１３を前進
位置に切り換えると、作動油供給油路１５の作動油は、
前進クラッチ１に供給されると共に背圧油路２７を介し
て緩衝機構１６にも導入される。これにより前進クラッ
チ１の嵌入ショックを緩和すると共に調圧ばね１８を加
圧してゆくことにより作動油圧を徐々に立ち上げ、前進
クラッチ１を完全な嵌入状態とする。

【００２７】（前進航走状態から後進に切り換える場
合）前進航走している状態において、切換ハンドル４１
を後進位置に操作して、前後進切換弁１３を後進位置に
切り換えると、後進クラッチ２に作動油が供給されるこ
とにより後進クラッチ２が接続し、プロペラが逆転し、
船舶を制動する。

【００２８】急激な後進への切換により、機関回転数が
所定回転数Ｎ以下まで落ちた場合には、回転数センサー
６４からの信号によりコントローラ６３が配線６１に通
電し、背圧切換弁６０を一時的に排油位置に切り換え
る。これにより、緩衝機構１６の背圧は排油路６５及び
排油圧調整弁６６を介して油溜５へと抜かれ、作動油圧
調整弁１７による作動油圧が低下し、後進クラッチ２は
半クラッチ状態となる。そして後進クラッチ２のスリッ
プにより、機関回転数低下による機関停止を防ぎ、ま
た、機関回転数を上昇させる。コントローラ６３のタイ
マー設定時間が経過すると、背圧切換弁６０は背圧供給
位置に切り換わり、作動油圧が再度上昇して、後進クラ
ッチ２は完全に嵌入した状態に戻る。

【００２９】上記切換動作時におけるコントロール６３
内の作動を詳しく説明する。図２は機関回転数が設定回
転数Ｎより大きい状態を示しており、常開の入力接点６
９は閉じ、第１の電磁リレー７０は通電し、常閉の接点
７１は開いている。したがって、第２の電磁リレー７２
は非通通電状態となっており、第２の電磁リレー７２に
より開閉する出力接点７５は開き、それにより背圧切換
弁６０は背圧供給位置となっている。

【００３０】機関回転数が設定回転数Ｎ以下になると、
図３のように入力接点６９は開き、第１の電磁リレー７
０が非通電状態となることにより、常閉接点７１は閉
じ、第２の電磁リレー７２が通電する。

【００３１】第２の電磁リレー７２が通電すると、第２
の電磁リレー７２で開閉する各常開接点７３，７４，７
５は閉じる。自己保持用接点７３が閉じることにより、
第２の電磁リレー７２は通電状態を自己保持し、タイマ
ー作動用の接点７４が閉じることによりタイマー７６が
通電し、カウントを開始し、出力接点７５が閉じること
により、背圧切換弁６のソレノイド部が通電し、排油位
置に切り換わる。

【００３２】通常は、タイマー７６のカウント中（２秒
の間）に機関回転数が所定回転数Ｎより大きい値に復帰
し、それにより入力接点６９が閉じて第１の電磁リレー
７０が通電し、常閉接点７１が開くが、自己保持回路が
働いていることにより、タイマーカウント中は、第２の
電磁リレー７２は通電状態が保たれ、出力接点７５は閉
じた状態となっている。

【００３３】２秒経ってタイマーカウントが終了する
と、図２のようにタイマー接点７８が開くことにより第
２の電磁リレー７２は非通電状態となり、自己保持接点
７３、タイマー作動用接点７４及び出力接点７５が開
く。また、タイマー作動用接点７４が開くことにより、
タイマー接点７８は閉状態に復帰する。

【００３４】なお、タイマー設定時間（２秒）が経過し
ても回転数が所定回転数Ｎより大きくならない場合は、
第１の電磁リレー７０は非通電状態で常閉接点７１が閉
じたままであるので、第２の電磁リレー７２は通電状態
が保たれ、出力接点７５も閉じた状態が維持される。し
たがって背圧切換弁６０は図３のように排油位置の状態
が維持され、さらに半クラッチ状態が続く。そして、機
関回転数が所定回転数Ｎを越えると、第１の電磁リレー
７０が通電することにより、常閉接点７１が開き、第２
の電磁リレー７２が非通電状態となり、背圧切換弁６０
は図２の背圧供給位置に戻る。

【００３５】後進走行状態から前進に一気に切り換える
場合でも、上記同様に機関回転数低下による機関停止を
防止することができる。

【００３６】

【その他の実施の形態】（１）背圧切換弁６０を切換制
御する切換制御手段は、図２及び図３に示すコントロー
ラ６３のように、タイマーを有するリレー式電気制御回
路に限定されるものではなく、マイコン制御とすること
もできる。

【００３７】（２）背圧切換弁６０を一時的に排油位置
に切り換える設定時間は、前述ように「２秒」に限定さ
れるものではなく、機関の出力や使用環境に応じて設定
することができる。具体的には、排油圧調整弁６６によ
り調整圧とも関連するが、設定時間内で機関回転数が設
定回転数Ｎを越える程度に設定するのが適切である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本願発明によると、 （１）前進状態または後進状態において、機関回転数が
所定値以下に下がった場合に、一時的に作動油圧を下げ
て半クラッチ状態になるように構成しているので、機関
回転数低下時における機関停止を防止することができ
る。特に、前進航走状態から後進へ切り換えることによ
り船舶の制動を行なう場合には、上記のように急激な回
転数低下による機関停止を防止できると同時に、後進ク
ラッチ２は半クラッチ状態を維持していることにより、
ブレーキ機能は継続して発揮され、船舶の制動を中断す
ることなく続けることができる。

【００３９】（２）作動油圧調整弁１７の緩衝機構１６
に供給される背圧を制御することにより、機関回転数低
下時の機関停止の防止動作を行なうようにしているの
で、図４の従来例のように、切換ハンドル４１を後進位
置にしているにも拘わらず自動的に中立状態となるよう
なことはなくなり、後進クラッチは少なくとも半クラッ
チ状態が保たれ、操船者の感覚が実際のクラッチ状態と
一致し、操船作業に違和感が生じることはない。

【００４０】（３）背圧切換弁６０の排油路６５に、排
油圧調整弁６６を設けていると、半クラッチ時のスリッ
プの度合いを機関出力や船舶の大きな等に適したものに
任意に調整できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願発明を適用した舶用主機関のクラッチ制
御装置の油圧回路図である。

【図２】 半クラッチ時の状態を示す図１のコントロー
ラの電気回路図である。

【図３】 クラッチ嵌入完了時の状態を示す図１のコン
トローラの電気回路図である。

【図４】 従来例の油圧回路図である。

【符号の説明】

１ 前進クラッチ ２ 後進クラッチ ３ 作動油ポンプ １５ 作動油供給油路 １６ 緩衝機構（緩嵌入弁） １７ 作動油圧調整弁 １８ 調圧ばね ２７ 背圧油路 ６０ 背圧切換弁 ６３ コントローラ（切換制御手段の一例） ６４ 回転数センサー ６５ 排油路 ６６ 排油圧調整弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動油ポンプから前後進切換弁を介して
   前進，後進クラッチに至る作動油経路に作動油圧調整弁
   を配置し、該作動油圧調整弁に、作動油経路から背圧油
   路を介して導入される背圧により、前進又は後進への切
   換時にクラッチへの作動油圧を徐々に上昇させる緩衝機
   構を備えている舶用主機関のクラッチ制御装置におい
   て、 緩衝機構を排油路と背圧油路とに切換自在に接続する背
   圧切換弁と、 機関回転数を検出する回転数センサーと、 機関回転数センサーが所定値以下の回転数を検知した時
   に、一時的に背圧切換弁を排油路側に切り換える切換弁
   制御手段とを備えたことを特徴とする舶用主機関のクラ
   ッチ制御装置。
2. 【請求項２】 上記排油路に、排油圧調整弁を設けてい
   ることを特徴とする請求項１記載の舶用主機関のクラッ
   チ制御装置。