JP2004518086A - 船舶用変速機及び調節可能なパワー伝達クラッチ - Google Patents

Abstract

ハウジング（１０）と、ギヤ（１２）と、中心パワー伝動軸（１２）と、重なり合ったクラッチ板とを含む調節可能なパワー伝達クラッチである。このクラッチはクラッチ板を圧縮することによって操作される流体操作可動ピストン（１７）を有する。上記ピストンは小面積部分（２０）と大面積部分（２４）とを有し、上記小面積部分には可変流体圧が加えられ、クラッチが調節される。上記大面積部分に流体圧が加わったとき最大で調節されないクラッチ係合となる。上記小面積部分における所定圧以上の流体圧に応じてスプリング付勢常閉トリガ弁（３５）が上記大面積部分に対する流体流を制御する。上記トリガ弁は軸内に設けられ常閉であり、上記小面積部分に可変流体圧を加え、クラッチを調節する。所定値以上の上記流体圧によって上記弁が開かれたとき、上記弁が上記大面積部分に流体を流し、全クラッチ容量のための最大で調節されないクラッチ係合が得られる。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は調節可能なパワー伝達クラッチ、特に、回転駆動部材と回転被動部材間に配置されたクラッチ板を流体加圧、スプリング釈放ピストンによって操作し、調節可能としたパワー伝達クラッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下に示す各米国特許は、本発明の譲受人に譲渡されている。
【０００３】
１９８４年５月２９日に発行されたアーノルド発明の米国特許第４，４５１，２３８は、前進及び後進軸と、これら軸間のギヤトレーンとを有する複数クラッチ変速機を示し、操作中にしばしば生ずる推進システムのショックによる損傷を指摘している。
【０００４】
１９８４年７月１７日に発行されたブラック発明の米国特許第４，４５９，８７３は船舶推進システムを示し、プロペラ軸を前進方向に駆動するよう遊星ギヤシステムの一部を固定するため係合されるブレーキと、トルクコンバータによってプロペラ軸を後進方向に駆動したとき釈放されるブレーキとを説明している。この特許において説明する従来の変速機は、船の方向を反転するために前進駆動クラッチを反転方向に操作する場合フラッタを生じるため必ずしも満足できるものではない。
【０００５】
１９８９年６月６日に発行されたペリグリノ発明の米国特許第４，８３６，８０９は完全に係合され、完全に釈放され且つ調節される前進及び後進クラッチを有する船舶推進システムを説明している。
【０００６】
１９８０年２月５日に発行されたシュナイダー及びペリグリノ発明の米国特許第４，１８６，８２９は調節可能なパワー伝達クラッチを示している。この特許は、クラッチを取り付けた中心パワー伝動軸の半径方向外方に配置したスプリング付勢トリガ弁を示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、速度制御のための２つの面積部分を有するピストンを含む船舶用変速システム及び調節可能なパワー伝達クラッチを得るにある。大，小の分離した流体受け面によってクラッチの容量を変えることができる。可変推進速度を選択的に得るため、小面積のピストンを用いて船舶用伝達クラッチを調節する。比例弁を制御して加圧流体を小面積部分に加える。クラッチの調節は船舶のドッキング制御と位置決めに重要である。ピストンの流体圧源が所定圧レベルのとき、スプリング付勢トリガ弁がピストンの大面積部分に対し流体圧を加えればクラッチは全クラッチ容量に達することができる。このシステムでは、エンジン速度を僅かに増加できるクラッチの調節係合から切れ目なくクラッチの全係合に移すことができる。
【０００８】
本発明による２重面積クラッチによれば、初期ドッキングモードからの滑らかな変化が得られ、ドッキング操作のための正確で急速な前進及び後進速度変化を達成できる。本発明の弁はクラッチを通して延びる中心パワー伝動軸内に配置され、従来の弁よりも構造が簡単であり、遠心力によって影響されない。
【０００９】
本発明の他の目的及び特徴を以下説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は重ねられた摩擦板を有する型の前進クラッチＦに関するものである。図１に示すように、上記摩擦板のあるものはパワー入力軸１１に固定した中空筒状ハウジング１０に夫々スプライン結合し、上記ハウジング１０は、パワー入力軸１１にスプライン結合した入力カップリングＧを介して図２に示すようにエンジンＥによって回転せしめる。上記摩擦板の他のものは従来と同様出力ギヤ１２にスプライン結合せしめる。パワー入力軸１１の周りにスプリング１４を巻き付け、その一端を、軸方向に移動しないよう軸に固定したスナップリング１５に対接せしめる。スプリングの他端を室１８内で摺動自在なクラッチピストン１７に対接せしめ、このクラッチピストン１７をクラッチ釈放位置に抑制せしめる。
【００１１】
クラッチピストン１７は環状であり小面積部分２０を有し、ハウジング１０との間に小クラッチ付勢室２１を形成する。ピストン１７は大面積部分２４を有し、ハウジングとの間に大クラッチ付勢室２５を形成する。
【００１２】
比例弁７０からの圧力流体を小面積部分２０にクロス孔３１を介して加えるため軸１１内に流路３０を形成する。
【００１３】
図４及び図５の拡大図に示すようにスプリング付勢トリガ弁３５を流路３０内に配置し、そのヘッドを流路３０内に形成したバルブシート３７にスプリング３６によって押圧せしめる。流路３０内の流体圧がスプリング３６を圧縮するに十分な大きさになったとき大クラッチ付勢室２５に流路３０が流路４０を介して連通される。
【００１４】
図２に示すように、ハウジングの周りに形成した環状外側ギヤ５０と５１を介して前進クラッチＦと後進クラッチＲを互いに係合せしめる。ギヤ伝動ケース６４に回動自在に枢支した推進軸６１にギヤ６０を固定する。従来既知の耐摩耗傾斜ローラベアリングを介してギヤ伝動ケース６４内に後進クラッチＲの軸６２と、前進クラッチＦの軸１１と、及び推進軸６１を回動自在に枢支する。図１に示す前進クラッチＦと後進クラッチＲは同一であるため後進クラッチＲの説明は省略する。
【００１５】
図３に示すようにギヤ１２，５２及び６０は互いに噛合せしめる。後進クラッチＲは後進出力のために用いる。
【００１６】
図１の制御システムに示すように、電子制御器ＥＣを介して制御レバーＬにより前進クラッチまたは後進クラッチを選択的に操作せしめる。レバーＬを右方に移動したとき前進クラッチを係合せしめ、レバーＬを左方に移動したとき後進クラッチを係合せしめるようにする。前進または後進の何れにおいてもレバーにはトロール位置を設ける。レバーを中立位置からトロール位置としたときクラッチ操作をトロールモードとする。レバーを更に移動したときエンジン速度が増大されるようにする。図６に示すようにレバーが４０°のマーク位置に達したときレバーの連続した移動によりエンジン／クラッチＲＰＭが図示のように増加されるようにする。また、グラフの右側に示すようにクラッチ圧を上昇せしめる。前進クラッチＦのため比例弁７０を設け、後進クラッチＲのため比例弁７２を設ける。比例弁７０と７２は同一であり、加圧流体源７３からの加圧流体をクラッチＦまたはＲに夫々加えるように操作される。図１に示す加圧流体を主レギュレータ７５と循滑路７６に加えリリーフ孔７７を介してクラッチ板とクラッチ軸受を既知の手段で循滑せしめる。
【００１７】
一般に電子制御器ＥＣはマイクロプロセッサをベースとし、各クラッチの比例弁７０と７２を制御するためパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を送るものとする。弁に送られるＰＷＭ信号はレバーＬの位置に正比例せしめる。クラッチの小面積部分２０を用いることによってクラッチを調節するための広範囲の圧力差を得ることができる。従って、クラッチ同期のため選択した推進力にエンジン速度をマッチできるようなる。
【００１８】
（要約）
【００１９】
本発明は、電子制御システムと２面積部分を有するクラッチピストンとより成る可変速制御器のための船舶伝動システムを形成する。分離した大小の面積部分部分をピストンに有せしめることによってクラッチ容量を変化せしめる。選択的操作制御器を用いることによってピストンの小面積部分を介して船舶伝動クラッチを調節し、推進速度を変化せしめる。制御器によって比例弁を制御することによって小面積部分に流体を加える。この調節により船舶のドック制御及び位置決めが改良される。所定のレベルで、ピストンの大面積部分に対する流体をスプリング付勢トリガ弁によって制御し、クラッチ容量を最大ならしめる。
【００２０】
例えば、船舶のドック制御及び位置決めのためクラッチの初期付勢または調節を行なう。図１に示すように比例弁７０または７２に流体を加える流体ポンプＰによって加圧流体を作る。図１に示すように中立位置から位置決め位置次いで前進位置に移動可能なレバーＬによって比例弁を付勢する。同様に、伝動装置を後進操作するため流体を他の比例弁７２に加えたとき伝動装置の後進操作のためレバーを反対方向に回動する。何れの方向においても、加圧流体は始めにピストン１７の小面積部分２０に加わり、或る圧力に達した後ピストンがスプリング１４に抗して加圧流体をピストンの大面積部分に送るようになる。この構成は可変速制御を達成し、クラッチ容量が、クラッチの大小の分離した面積部分によって変化される。伝動クラッチは、選択的に操作される制御器を用いてピストンの小面積部分を介して調節され、速度が変化される。
【００２１】
クラッチの調節によりドック制御と船舶位置決めが改良される。所定の圧力レベルでスプリング付勢トリガ弁がピストンの大面積部分に対する流体流を制御し、クラッチ容量を最大ならしめる。このシステムにより、調節制御から最大係合迄継ぎ目なしに変化できるようになる。調節制御の間はエンジン速度を僅かに増大できる。調節制御の後エンジンスロットルを制御する。
【００２２】
トリガ弁をクラッチの中心軸内に設けることによってクラッチの遠心力の影響を避けることができる。更に、本発明のトリガ弁によれば従来のトリガ弁よりその操作を極めて簡単ならしめることができる。また、調節制御の間の応答が速く、何れの方向でもエンジン速度を僅かに正確に増大でき、例えば、船舶のドック制御の間船舶の前進及び後進変化を正確且つ急速に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の制御システムとクラッチの縦断面図である。
【図２】
前進クラッチと、後進クラッチとを含む本発明の伝動装置の縦断面図である。
【図３】
図２に示す２つのクラッチと出力軸との相対位置を示す縮少した横断面図である。
【図４】
図１及び図２に示すトリガ弁の一部の拡大図である。
【図５】
図１及び図２に示すトリガ弁の一部の拡大図である。
【図６】
エンジン速度、クラッチ速度及びエンジン／クラッチ速度に対する制御レバーの回動角の関係を示すグラフである。
【図７】
本発明の船舶用変速機を用いた船舶の正面図である。

Claims (7)

1. 重ねられたクラッチ板と、このクラッチ板を通して軸方向に延びる中心パワー伝動軸と、上記クラッチ板を圧縮するため移動自在な流体駆動ピストンと、スプリングによって付勢されている常閉弁とを有し、上記ピストンが、小面積部分及び大面積部分を有し、上記小面積部分が可変流体圧を受けて上記クラッチ板の係合を調節し、上記大面積部分が流体圧を受けて上記クラッチ板の係合を調節することなく最大に係合し、上記小面積部分が受ける所定流体圧以上の流体圧に応じて上記大面積部分に対する流体圧を上記常閉弁が制御し、上記常閉弁が上記中心パワー伝動軸内に設けられており、常時は閉じており可変流体圧を上記小面積部分に加えて上記クラッチ板を調節し、上記所定流体圧以上の流体圧によって上記常閉弁が開かれたとき上記大面積部分に流体圧を加え上記クラッチ板を調節されることなく最大に係合せしめることを特徴とする調節可能なパワー伝達クラッチ。
2. 重ねられたクラッチ板と、このクラッチ板を通して軸方向に延びる中心パワー伝動軸と、上記クラッチ板を圧縮するため移動自在な流体駆動ピストンと、弁とを有し、上記ピストンが、２つの分離した異なる受圧面積部分を有し、上記面積部分のうちの小面積部分が可変流体圧を受けて上記クラッチ板の係合を調節し、上記面積部分のうちの他の大面積部分が流体圧を受けて上記クラッチ板の係合を調節することなく最大に係合し、上記小面積部分が受ける流体圧に応じて上記大面積部分に対する流体圧を上記弁が制御し、上記弁が上記中心パワー伝動軸内に設けられた軸方向に延びる孔内に軸方向に摺動自在に配置されており、スプリングによって常時は閉じており可変流体圧を上記小面積部分に加えて上記クラッチ板を調節し、上記弁が開かれたとき上記大面積部分に流体圧を加え上記クラッチ板を調節されることなく最大に係合せしめることを特徴とする調節可能なパワー伝達クラッチ。
3. 重ねられたクラッチ板と、このクラッチ板を通して軸方向に延びる中心パワー伝動軸と、上記クラッチ板を圧縮するため移動自在な流体駆動ピストンと、トリガ弁とを有し、上記ピストンが、２つの分離した異なる受圧面積部分を有し、上記面積部分のうちの小面積部分が可変流体圧を受けて上記クラッチ板の係合を調節し、上記面積部分のうちの他の大面積部分が流体圧を受けて上記クラッチ板の係合を調節することなく最大に係合し、上記小面積部分が受けるある値以上の流体圧に応じて上記大面積部分に対する流体圧を上記弁が制御し、上記小面積部分及び大面積部分に流体圧を加えるための加圧流路が上記中心パワー伝動軸内に設けられており、上記トリガ弁が上記中心パワー伝動軸内の流路内に設けられており、スプリングによって常時は閉じており可変流体圧を上記小面積部分に加えて上記クラッチ板を調節し、上記トリガ弁が閉じたとき上記大面積部分に加わる流体圧を所定値以下に阻止し、上記トリガ弁が開かれたとき上記大面積部分に所定値以上の流体圧を加え上記クラッチ板を調節されることなく最大に係合せしめることを特徴とする調節可能なパワー伝達クラッチ。
4. 船舶のドッキング制御及び位置決めを改良するため船舶のドッキングの間の操縦のための前進方向及び後進方向の速度を調節可能な低速とするプロペラと、
   上記プロペラの速度を僅かに増大できる調節係合からクラッチを全係合及び容量に継ぎ目なく推移せしめるための変速手段とより成り、
   上記変速手段が、調節可能なパワー伝達クラッチを有し、このクラッチが、重ねられたクラッチ板と、このクラッチ板を通して軸方向に延びる中心パワー伝動軸と、上記クラッチ板を圧縮するため移動自在な流体駆動ピストンと、弁とを有し、上記ピストンが、２つの分離した異なる受圧面積部分を有し、上記面積部分のうちの小面積部分が可変流体圧を受けて上記クラッチ板の係合をドッキングのため調節し、上記面積部分のうちの他の大面積部分が流体圧を受けて上記プロペラ駆動のため上記クラッチ板の係合を調節することなく最大に係合し、上記小面積部分が受ける流体圧に応じて上記大面積部分に対する流体圧を上記弁が制御し、上記弁が上記中心パワー伝動軸内に設けられた軸方向に延びる孔内に軸方向に摺動自在に配置されており、スプリングによって常時は閉じており可変流体圧を上記小面積部分に加えて上記クラッチ板を調節し、上記弁が開かれたとき上記大面積部分に流体圧を加え上記プロペラに適する全クラッチ容量のため上記クラッチ板を調節されることなく最大に係合せしめることを特徴とする船舶を可変速度制御するための船舶用変速機。
5. 調節可能な前進パワー伝達クラッチと調節可能な後進パワー伝達クラッチとを有し、上記前進パワー伝達クラッチが原動機と被動負荷に連結されており、
   上記後進パワー伝達クラッチが上記前進パワー伝達クラッチに連結され、上記負荷を後進方向に駆動するよう上記負荷に係合可能であり、
   上記前進及び後進クラッチが夫々クラッチ板と、このクラッチ板の中心を通して軸方向に延びるパワー伝動軸を有し、上記クラッチが上記クラッチ板を圧縮するため移動自在な流体駆動ピストンと、弁とを有し、上記ピストンが、２つの分離した異なる受圧面積部分を有し、上記面積部分のうちの小面積部分が可変流体圧を受けて上記クラッチ板の係合を調節し、上記面積部分のうちの他の大面積部分が流体圧を受けて上記クラッチ板の係合を調節することなく最大に係合し、上記小面積部分が受ける所定値以上の流体圧に応じて上記大面積部分に対する流体圧を上記弁が制御し、上記弁が上記中心パワー伝動軸内に設けられた軸方向に延びる孔内に軸方向に摺動自在に配置されており、スプリングによって常時は閉じており可変流体圧を上記小面積部分に加えて上記クラッチ板を調節し、上記弁が開かれたとき上記大面積部分に流体圧を加え全クラッチ容量のため上記クラッチ板を調節されることなく最大に係合せしめることを特徴とするパワー変速機。
6. 調節可能な前進パワー伝達クラッチと調節可能な後進パワー伝達クラッチとを有し、上記前進パワー伝達クラッチが原動機と被動負荷に連結されており、
   上記後進パワー伝達クラッチが上記前進パワー伝達クラッチに連結され、上記負荷を後進方向に駆動するよう上記負荷に係合可能であり、
   上記前進及び後進クラッチが夫々クラッチ板と、このクラッチ板の中心を通して軸方向に延びるパワー伝動軸を有し、上記各クラッチが上記クラッチ板を圧縮するため移動自在な流体駆動ピストンと、トリガ弁とを有し、上記ピストンが、２つの分離した異なる受圧面積部分を有し、上記面積部分のうちの小面積部分が可変流体圧を受けて上記クラッチ板の係合を調節し、上記面積部分のうちの他の大面積部分が流体圧を受けて上記前進及び後進クラッチのため上記クラッチ板の係合を調節することなく最大に係合し、上記小面積部分が受けるある値以上の流体圧に応じて上記大面積部分に対する流体圧を上記弁が制御し、上記小面積部分及び大面積部分に流体圧を加えるための加圧流路が上記中心パワー伝動軸内に設けられており、上記トリガ弁が上記中心パワー伝動軸内の流路内に設けられており、スプリングによって常時は閉じており可変流体圧を上記小面積部分に加えて上記クラッチ板を調節し、上記トリガ弁が閉じたとき上記大面積部分に加わる流体圧を所定値以下に阻止し、上記トリガ弁が開かれたとき上記大面積部分に所定値以上の流体圧を加え全クラッチ容量のため上記クラッチ板を調節されることなく最大に係合せしめることを特徴とするパワー変速機。
7. 船舶のドッキング制御及び位置決めを改良するため船舶のドッキングの間の操縦のための前進方向及び後進方向の速度を調節可能な低速とするプロペラと、
   調節の間上記プロペラを駆動するため速度を僅かに増大しクラッチを全係合及び容量に継ぎ目なく推移せしめるための変速手段と、
   トリガ弁と、
   電子制御回路と
   より成り、上記変速手段が、調節可能な前進パワー伝達クラッチと調節可能な後進パワー伝達クラッチとを有し、上記前進パワー伝達クラッチが原動機と被動負荷に連結されており、
   上記後進パワー伝達クラッチが上記前進パワー伝達クラッチに連結され、上記負荷を後進方向に駆動するよう上記負荷に係合可能であり、
   上記前進及び後進クラッチが夫々クラッチ板と、このクラッチ板の中心を通して軸方向に延びるパワー伝動軸を有し、上記クラッチが上記クラッチ板を圧縮するため移動自在な流体駆動ピストンを有し、上記ピストンが、２つの分離した異なる受圧面積部分を有し、上記面積部分のうちの小面積部分が可変流体圧を受けて上記ドッキングの間上記クラッチ板の係合を調節し、上記面積部分のうちの他の大面積部分が流体圧を受けて上記プロペラ駆動のため及び上記前進及び後進クラッチのため上記クラッチ板の係合を調節することなく最大に係合し、上記小面積部分が受けるある値以上の流体圧に応じて上記大面積部分に対する流体圧を上記トリガ弁が制御し、上記小面積部分及び大面積部分に流体圧を加えるための加圧流路が上記中心パワー作動軸内に設けられており、上記トリガ弁が上記中心パワー作動軸内の流路内に設けられており、スプリングによって常時は閉じており可変流体圧を上記小面積部分に加えて上記クラッチ板を調節し、上記トリガ弁が閉じたとき上記大面積部分に加わる流体圧を所定値以下に阻止し、上記トリガ弁が開かれたとき上記大面積部分に所定値以上の流体圧を加え全クラッチ容量のため上記クラッチ板を調節されることなく最大に係合せしめ、上記電子制御回路が加圧流体源と、上記後進クラッチに加圧流体を加えるため上記加圧流体源に連結した比例弁と、上記前進クラッチに加圧流体を加えるため上記加圧流体源に連結した他の比例弁とを有し、
   更に、船舶を前進または後進せしめるため選択的に操作される、上記比例弁に連結された制御レバーを有することを特徴とする船舶用変速機。

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