JP2002524342A - 船用変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 エンジン出力を固定ピッチプロペラ又はウォータージェットに伝達する主変速機を有する駆動設備用の船用多段変速機は、好ましくは１段式の主変速機（２）のほかに、主変速機（２）にフランジ付けされ、少なくとも２個の副軸（５）と増速部（７、８、１２）を備えた別個の前置変速機（１）を有し、主軸（１０）に付加的な力が働かないように、副軸（５）が主変速機の主軸（１０）の周囲に分配配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は請求項１の上位概念に基づく船用多段変速機に関する。

【０００２】 在来の船用駆動装置では固定ピッチプロペラがエンジンにより定変速比型変速
機を介して駆動される。この構造の結果、駆動設備はただ１つの運転点に対して
だけ最適に調整されている。

【０００３】 ところがこのような構造が不利な影響を及ぼす事態がよく起こる。例えば駆動
設備を可能な限り高い最終速度に設計した場合、天候条件、積荷等により船体抵
抗が増加するとエンジンの回転数が抑えられるから、エンジンの全出力の一部し
か利用されない。しかも加速挙動が不良であり、エンジンの熱負荷が高い。その
結果煤煙が発生する。

【０００４】 他方、駆動設備を可能な限り高い加速に、又は高い抵抗での航行に対して設計
すれば、標準条件のもとで全出力を出さずに定格回転数に到達する。このことは
到達可能な最終速度に悪影響を及ぼす。

【０００５】 そこで駆動装置が種々異なる運転条件に適応することができ、それによってエ
ンジンが常に最適な回転数範囲で動作することができるように、駆動装置を最適
化する必要が生じる。

【０００６】 この目的のために可変ピッチプロペラを使用することが提案された。ところが
この解決策は機械的に大変煩雑であり、従って高価であって、特にヨットや高速
艇では使われない。また可変ピッチプロペラは効率が悪い。

【０００７】 ドイツ国特許公報ＤＥ１９６２４９１３はエンジン、シフト機構及び変速パラ
メータ・マトリックスを有するプログラマブル電子制御装置を備えた船用駆動シ
ステムを開示する。電子制御装置はエンジン負荷と回転速度を監視し、変速操作
を制御する制御信号を発生する。この系は１つのユニットをなすから、冒頭に挙
げた在来の種類の既存の変速機種を改装することは不可能である。むしろ必要に
応じて新しい変速機を開発しなければならない。

【０００８】 船用駆動設備のための遊星歯車装置を使用する２段変速機がドイツ国特許公報
ＤＥ３１０２５５６に明らかにされている。この変速機は巡航運転のために摩擦
クラッチでシフト可能な変速比１：１の直結段を有し、一方、高速運転のために
遊星歯車装置と油圧クラッチからなり、回転数を高速に変換する高速段が設けら
れている。

【０００９】 この構造では高速領域のための小刻みな変速段階が実現されない。また変速比
の簡単な変更は不可能である。しかも高速領域で損失が生じる。

【００１０】 そこで本発明の根底にあるのは、固定ピッチプロペラ又はウォータージェット
と組み合わせて種々の運転条件への可変的適応を可能にする負荷切換可能船用変
速機を提供する課題である。

【００１１】 この課題は本発明に基づき請求項１の特徴によって解決される。本発明のその
他の実施態様は従属請求項で明らかである。

【００１２】 本発明では、既存の主変速機に少なくとも２個の副軸を有する別個の前置変速
機をフランジ付けし、その際主軸に付加的な力が働かないように、副軸を主変速
機の主軸の周りに分配配置することを提案する。その場合、前置変速機は各種の
船用変速機の種々の型の変速機にフランジ付けすることができ、まったく新しい
変速機を開発しないでよい。従って使用範囲は極めて多様である。

【００１３】 しかも前置変速機はモジュール構造になっているから、幾つかの少数の部材を
異なる運転条件に適応させることによって調整することができ、新しい変速機を
開発する必要はない。

【００１４】 また増速部は、部材は同じだが取付けが異なる所定の差込みシステム（プラグ
インシステム）によって高速及び低速のいずれにも変速することができるように
設計されている。また個々の増速部の歯数を変えることによって、種々異なる変
速段階を実現することができる。

【００１５】 これはすべて僅かな組立費用しか必要とせず、ほぼ任意の変速比を実現するこ
とができ、特に遊星歯車装置と対照的に小刻みな変速比変更が可能である。

【００１６】 たいていの場合同じ部材の異なる取付けだけが必要であるから、提案の構造は
費用がかからない。また種々の要求に対して高度の融通性をもたらす。

【００１７】 次に図面に基づいて本発明を詳述する。

【００１８】 図１ａは船用駆動設備を種々の運転条件に適応させる必要性を明らかにする。

【００１９】 駆動設備が可能な限り高い最終速度に設計されていれば、最適運転点Ａは定格
回転数ｎ_maxの近傍の相応に高いエンジン回転数ｎにて得られ、その結果最大出
力Ｐ_maxに近い高出力Ｐが得られる。しかし、天候条件、積荷等により船体抵抗
が増加すると、エンジンの回転数が抑えられ、最適運転点に到達することができ
ない。エンジン全出力の一部しか利用されないので、新しい運転点Ａ’が表示さ
れる。また加速挙動が不良となり、エンジンの熱負荷が高くなる。その結果煤煙
が発生する。

【００２０】 図１ｂは別の典型的な不利な状況を示す。ここでは、駆動設備が高い加速力ま
たは高い船体抵抗に対応できるように設計されている。このため、エンジンは標
準条件のもとで運転点Ｂで定格回転数ｎ_maxに到達し、全出力Ｐ_maxを出さない
。

【００２１】 図２によれば、前置変速機１が主変速機２にフランジ付けされている。エンジ
ンは軸３を駆動する。本発明に基づき、クラッチ４により主変速機２に直結する
ことができ、その際変速比は１：１である。これに代えて２個の副軸５により別
の変速比iが選択することもできる。別のクラッチ又はフリーホイール６によっ
て変速が起動される。フリーホイールによって負荷の伝達が自動的に機械的に行
なわれる。

【００２２】 対称位置に相対して配設された２個の副軸５に出力を分岐する前置変速機の上
記の構造によって、主軸１０の軸受力が相殺されるから、主変速機２に付加的な
力が働かない。従ってケース又は軸受装置の変更は不要である。

【００２３】 本発明のこの特に有利な実施形態の範囲内で、騒音の理由からはす歯１２が設
けられる。この場合主軸１０に付加的な力が働かないようにするために、主軸歯
車の発生する軸方向力を受けるくし形押さえ１１が設けられている。

【００２４】 副軸５のはす歯１２のリングギヤと主軸１０との間に、弾性環状連結部材８が
設けられ、その一方の端部はリングギヤとかみ合い、他方の端部は主軸１０と連
結され、両端部の間に弾性区域が設けられている。弾性区域は減少された肉厚を
有することが好ましい。

【００２５】 増速部７及び８の適当な選択によって各段の任意の段階区分が可能であるから
、エンジンと変速機の間に常に最適な同調を得ることができる。別の変速比を実
現するには、歯形部分１２だけを交換すればよい。

【００２６】 また本発明に係る前置変速機の増速部は、部材は同じだが取付け態様が異なる
ようにできる所定の差込みシステム９により、当初の変速比ｉの逆数である変速
比１/ｉが得られるように構成されている。

【００２７】 この事情が図３に示される。即ち副軸５の逆向きの配置方向と部材７及び８並
びにクラッチ又はフリーホイール装置４及び７の適当な取付けによって変速比１
/iが得られる。

【００２８】 この目的のために、増速部７、８を差込みシステム９によって、エンジンが駆
動する軸３又は主変速機２の主軸１０に夫々差し込んで固定することができる。

【００２９】 ２個の被制御ディスククラッチ４、４’を使用することによって、フリーホイ
ールなしでも負荷切換えを実現することができる。このことを図５に示す。ディ
スククラッチ４’によって主変速機に直結することができ、一方、クラッチ４に
より出力が副軸５に分岐される。図示の構造によっても、得られる変速比が多額
の費用をかけずに変更される。この目的のために増速部が前述のように別様に取
付けられ、それによって当初の変速比の逆数の変速比を得ることができる。

【００３０】 ２段変速機を説明したが、上記の前置変速機による多段変速機も考えられる。
本発明は別個の主変速機を有する船用多段変速機に限定されない。主変速機の変
速段を含むすべての変速段を包含するケースを設けることができる。駆動装置の
機種又は必要な総変速比によっては、主変速機をまったく廃止することができる
。このために軸接続端を適応させるだけでよい。図３はこのような変速機を示す
。

【図面の簡単な説明】

【図１ａ】 高い最終速度に設計された在来の船用変速機の出力回転数図である。

【図１ｂ】 高い加速に設計された在来の船用変速機の出力回転数図である。

【図２】 本発明の第１の変形に基づく前置変速機の横断面図である。

【図３】 本発明の第２の変形に基づく前置変速機の横断面図である。

【図４】 本発明の第３の変形に基づく前置変速機の横断面図である。

【符号の説明】

１ 前置変速機 ２ 主変速機 ５ 副軸 ７ 増速部 ８ 増速部 １０ 主軸 １２ はす歯

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年８月１５日（２０００．８．１５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン出力を固定ピッチプロペラ又はウォータージェットに伝達するための
   主変速機を有する駆動設備用の船用多段変速機において、 船用変速機が、好ましくは１段式の主変速機（２）の他に、主変速機（２）に
   フランジ付けされて、少なくとも２個の副軸（５）と、増速部（７、８、１２）
   と、を有する前置変速機（１）を備え、主軸（１０）に付加的な力が働かないよ
   うに、副軸（５）が主変速機の主軸（１０）の周囲に分配配置されていることを
   特徴とする船用多段変速機。
2. 【請求項２】 副軸（５）及び増速部（７、８）が交換可能であり、かつ、当初の変速比の逆
   数の変速比が実現されるように、当初と逆の配置方向に取付け可能であることを
   特徴とする、請求項１に記載の船用多段変速機。
3. 【請求項３】 増速部（７、８）を、差込みシステム（９）により、エンジンが駆動する軸（
   ３）又は主変速機（２）の主軸（１０）に夫々差し込んで固定することができる
   ことを特徴とする、請求項２に記載の船用多段変速機。
4. 【請求項４】 副軸（５）及び増速部（７、８）のためにはす歯（１２）が設けられ、副軸（
   ５）に働く軸方向力が解消されるように、はす歯（１２）の傾斜角が調整されて
   いることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の船用多段変速機
   。
5. 【請求項５】 歯（１２）を有する副軸（５）のリングギヤと主軸（１０）又はエンジンが駆
   動する軸（３）との間に弾性環状連結部材（８）が設けられ、連結部材（８）の
   一方の端部がリングギヤとかみ合い、他方の端部が主軸（１０）またはエンジン
   が駆動する軸（３）と連結され、両端部の間に弾性区域が設けられていることを
   特徴とする、請求項４に記載の船用多段変速機。
6. 【請求項６】 弾性区域が肉厚減少部分からなることを特徴とする、請求項５に記載の船用多
   段変速機。
7. 【請求項７】 はす歯を有する構成において、主変速機（２）の主軸（１０）に付加的な力が
   働かないようにするために、くし形押さえ（１１）が設けられていることを特徴
   とする、請求項５または６に記載の船用多段変速機。
8. 【請求項８】 前置変速機（１）は、２個のクラッチ（４、４’、６）を有しており、第１の
   クラッチ（４’）によって主変速機（２）の主軸（１０）に直結され、別の変速
   比を得るために、第２のクラッチ（４）を操作することによって出力が副軸（５
   ）を介して分岐されることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載
   の船用多段変速機。
9. 【請求項９】 前置変速機（１）は、クラッチ（４）とフリーホイール（６）を有して、クラ
   ッチ（４）によって主変速機（２）の主軸（１０）に直結され、フリーホイール
   （６）によって出力が副軸（５）を介して分岐され、負荷の伝達が自動的に機械
   的に行なわれることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の船用
   多段変速機。
10. 【請求項１０】 ２段変速機であることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の
    船用多段変速機。
11. 【請求項１１】 エンジン出力を固定ピッチプロペラ又はウォータージェットに伝達するための
    駆動設備用の船用多段変速機において、 少なくとも２個の副軸（５）と、増速部（７、８、１２）と、を有し、 主軸（１０）に付加力が働かないように、副軸（５）が主軸（１０）の周囲に
    分配配置されていることを特徴とする船用多段変速機。