JP2009138936A - 油圧シリンダユニット - Google Patents

Abstract

【課題】船舶用推進装置の調整および傾斜中にトリムシリンダユニットによってかかる応力および圧力を減少するトリムチルトシステムを提供する。
【解決手段】ピストンロッド３８は、シリンダ３６内に配置される第１位置と、シリンダ３６外部へ完全に押し出される第２位置との間で往復移動する。ピストンロッド３８を第１位置へ前進させる作動をするとき、第１油圧ポート３５は作動流体をシリンダ３６内に流入し、第２油圧ポート３７は放出する。ピストンロッド３８を第２位置に前進させる作動をするとき、第２油圧ポート３７は作動流体をシリンダ３６内に流入し、第１油圧ポート３５は放出する。第１油圧ポート３５および第２油圧ポート３７は、シリンダ内と液溜部との油圧を連結する。孔部はシリンダを下部ギャラリーに連結し、ピストンロッド３８がシリンダ２３６外部へ完全に押し出されると、シリンダ内の作動流体は液溜部を再循環できる。
【選択図】図８

Description

本発明は油圧シリンダユニットに関し、特に、トリムチルトシリンダ装置の一部を構成するトリムシリンダユニットに押出し状態の維持（up-relief）を提供する油圧シリンダユニットに関する。

従来のトリムチルトシステムは、特許文献１米国特許第５、０３２、０９４号に開示されるように、一体型のトリムチルトシリンダ装置を含む。特許文献１は、船外推進装置の調整および傾斜用のトリムチルトシステムを開示する。特許文献１によって開示されたトリムチルトシステムは、チルトシリンダユニットと１組のトリムシリンダユニットを有する一体型のトリムチルトシリンダ装置と、船尾梁に取り付けるようになされた艦尾ブラケットと、船外推進装置を支持し、艦尾ブラケットの上方端部で回転可能に支持されるスイベルブラケットと、チルトシリンダユニットおよびトリムシリンダユニットを作動させる油圧回路と、を含んで構成される。トリムチルトシリンダ装置は、艦尾ブラケットに回転可能に支持される上方端部と、スイベルブラケットに回転可能に支持される下方端部と、を有する。

特許文献１によって開示されたトリムチルトシステムには、各トリムシリンダユニットのトリムロッドがスイベルブラケットに接触する際、トリムシリンダユニットに過度の応力がかかるという不具合がある。この過度な応力の原因の一部は、トリムチルトシリンダ装置の一体型構造によるものである。調整および傾斜処理中に船外推進装置が回転運動するため、各トリムシリンダユニットのトリムロッドの角度はスイベルブラケットに対し変化する。したがって推進装置の重量が調整処理にかかる。結果としてトリムロッドとその各トリムシリンダとの間に多大な横方向の応力がかかり、過度の摩耗と疲労をもたらすことになる。

特許文献１の開示するトリムチルトシステムはまた、調整および傾斜処理中に高圧および過度のモータ電流を生成するという不具合がある。高圧および過度のモータ電流の生成の一部は、トリムシリンダユニットの構成に起因する。作動流体は、船外推進装置が下方位置から上方位置まで移動する際に、ポンプでトリムシリンダの底部に送られる。これによりトリムロッドはトリムシリンダ外へ押し出されスイベルブラケットと係合することになり、結果としてスイベルブラケットおよび船外推進装置を上方に回転駆動させる。しかしながらトリムロッドがトリムシリンダ外部へ完全に押し出され、油圧流体がトリムシリンダの底部にポンプで送られ続けると、高圧および過度のモータ電流が生成される。特許文献１の開示するトリムシリンダユニットには、押出し状態を維持する手段がない。

米国特許第５、０３２、０９４号明細書

本発明の目的は、船舶用推進装置の調整および傾斜中にトリムシリンダユニットによってかかる応力および圧力を減少するトリムチルトシステムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、シリンダと、シリンダ内に配置されたピストンと、ピストンに連結されたピストンロッドと、から構成される油圧シリンダユニットを提供する。ピストンロッドは、シリンダ内に収容されるとともに、シリンダ内に配置される第１位置と、シリンダ外部へ完全に押し出される第２位置との間で往復移動可能である。ピストンロッドを第１位置へ前進させる作動をするとき、第１油圧ポートは作動流体をシリンダ内に流入し、第２油圧ポートは放出し、かつ、ピストンロッドを第２位置に前進させる作動をするとき、第２油圧ポートは作動流体をシリンダ内に流入し、第１油圧ポートは放出し、これにより、第１油圧ポートおよび第２油圧ポートは、油圧シリンダ内と液溜部との油圧を連結する。孔部はシリンダを下部ギャラリーに連結しているため、ピストンロッドがシリンダ外部へ完全に押し出されると、シリンダ内の作動流体が液溜部を再循環できる。

油圧シリンダユニットは、トリムチルトシステムの一部を構成するチルトシリンダユニットであってもよく、あるいはトリムチルトシステムの一部を構成するトリムシリンダユニットであってもよい。

本発明の一実施形態を図を参照して説明する。図１に、船外推進装置１３を調整および傾斜させるトリムチルトシステム１０を示す。トリムチルトシステム１０は舟艇１２の船尾梁１１に取り付けられ、下方位置と上方位置との間に船外推進装置１３を配置するように作動する。トリムチルトシステム１０は艦尾ブラケット１４と、スイベルブラケット１６と、参照番号１８で示したトリムチルトシリンダ装置と、から構成される。

艦尾ブラケット１４は舟艇１２の船尾梁１１に取り付けられている。スイベルブラケット１６は船外推進装置１３を支持し、艦尾ブラケット１４の上方端部に配置された舟艇１２の枢接部２０に回転可能に連結されている。トリムチルトシリンダ装置１８は、図１４および図１５に示されるように、艦尾ブラケット１４に支持される下端部を有し、上方端部が枢接部２２で艦尾ブラケット１４に回転可能に連結されている。

トリムチルトシリンダ装置１８のさらなる詳細が示された図２ならびに図５を参照すると、トリムチルトシリンダ装置１８はチルトシリンダユニット２４と、少なくとも１つのトリムシリンダユニットとを含んで構成される。本実施形態では２つのトリムシリンダユニット２６および２６．１を有する。トリムチルトシリンダ装置１８はまた、チルトシリンダユニット２４と、各トリムシリンダユニット２６および２６．１に作動流体を提供するポンプ装置５０と液溜部５２とを含んで構成される。ポンプ装置５０、液溜部５２、チルトシリンダユニット２４、トリムシリンダユニット２６および２６．１は油圧回路を形成する。下方位置と上方位置との間で船外推進装置１３を移動させるためトリムチルトシリンダ装置１８を操作している間、作動流体は、チルトシリンダユニット２４とトリムシリンダユニット２６および２６．１にポンプで送入または放出される。

チルトシリンダユニット２４は、チルトシリンダ２８、チルトロッド３０、ピストン（図示せず）を有する。ピストンは、チルトシリンダ２８内に配置されチルトロッド３０に連結される。チルトロッド３０はチルトシリンダ２８の頂部３２から往復移動可能である。チルトロッド３０の末端部には、本実施形態では環状輪形状のクレビス３４がある。クレビス３４は、図１で示される船外推進装置１３、例えば舟艇１２のモータと回転可能に連結する。

トリムシリンダユニット２６および２６．１はチルトシリンダユニット２４の反対側にあり、第２のトリムシリンダユニット２６．１と対称となる第１のトリムシリンダユニット２６とは実質的に同一の構成である。したがって第２のトリムシリンダユニット２６．１は類似の構造と機能を有するという理解の下に、本明細書では第１のトリムシリンダユニット２６のみを詳細に記載する。
第２のトリムシリンダユニット２６．１において、第１のトリムシリンダユニット２６が追加数字の名称「．１」を有するように、実質的に同一の部品には同一の参照番号を付す。各トリムシリンダユニット２６および２６．１は、枢接部４２および４２．１を有する。本実施形態では、トリムシリンダユニット２６および２６．１の各枢接部４２および４２．１は互いに独立して回転可能である。これによりトリムシリンダユニット２６および２６．１は互いに独立して移動することができる。しかしながらこれは必要条件ではない。トリムロッド３８および３８．１は、トリムシリンダ３６および３６．１の端部の各頂部から、対向する枢接部４２および４２．１へそれぞれ往復移動可能である。

図６ないし図８に示されるように、第１のトリムシリンダユニット２６は、トリムシリンダ３６、トリムロッド３８、およびピストン４０を有する。本実施形態では、トリムロッド３８はその末端部に孔部３９を有する。孔部３９は内部に圧締めされたボールベアリング４４を有する。ピストン４０はトリムロッド３８に連結され、いずれもトリムシリンダ３６の長手方向の軸１００に沿って動くことができるである。ピストン４０とトリムロッド３８は、図６に示すようにトリムロッド３８がトリムシリンダ３６内に配置される第１位置と、図８に示すようにトリムロッド３８がトリムシリンダ３６外部で完全に押し出される第２位置との間で移動することが可能である。図７はトリムロッド３８が中間的位置にある状態を示している。

第１油圧ポート３５および第２油圧ポート３７は図２で示されるように、トリムシリンダユニット２６とポンプ装置５０および液溜部５２との油圧を連結する。第１油圧ポート３５および第２油圧ポート３７はトリムシリンダユニット２６の対向する端部に配置される。作動流体は、トリムロッド３８が第１位置に向かって移動するとき、第１油圧ポート３５を経由して流入し、第２油圧ポート３７から放出される。作動流体は、トリムロッド３８が第２位置に向かって移動するとき、第２油圧ポート３７を経由して流入し、第１油圧ポート３５から放出される。トリムシリンダ３６はさらに、第１油圧ポート３５近傍にトリムシリンダ３６の内部と下部ギャラリー４３とを連結する孔部４１を備える。下部ギャラリーは液溜部５２と連絡している。

孔部４１は、トリムロッド３８がトリムシリンダ３６外に完全に押し出されると、作動流体がトリムシリンダ内から液溜部５２に再循環できるようにすることにより、押出し状態の維持（up-relief）を可能にする。このことは図８の矢印１１０により概略で示されている。作動流体の再循環は高圧および過度のモータ電流の生成を抑制する。第１および第２油圧ポートとともにシリンダ、ピストン、およびピストンロッドを一般に含む任意の油圧シリンダ装置においても、押出し状態の維持を提供する手段として同様の孔部を備えてもよいことは当業者には理解されるであろう。たとえば本明細書に記載されたシリンダ装置に同様の孔部を設けてもよい。

トリムチルトシリンダ装置１８はさらに、トリムシリンダユニット２６および２６．１の１つを構成する１組のトリム収容部を含む。図９および図１０に示されるように、各トリム収容部６０は凹面を有する。各トリム収容部６０は、孔部６２を有し、図１３ないし図１５に示されるように、各枢接部６３によってスイベルブラケット１４に連結される。枢接部６３は以下にさらに詳細に記載するように、各トリム収容部の回転運動を可能にし、これにより各トリムロッド３８および３８．１の噛合を可能にする。

図９および図１０を参照すると、本実施形態で各トリム収容部６０は、第１表面６４と、第２表面６６と、その間に受器６８と、を含む。第１表面６４および第２表面６６は互いに傾斜し、凹面の頭頂を形成する受器６８を有して配置される。図１３ないし図１５に示されるように、第１のトリムシリンダユニット２６では、各トリム収容部がトリムシリンダユニットの各トリムロッドと作用関係にある。他の実施形態では、トリム収容部は図１１に示すように球状円錐形状を形成してもよく、ここでＲが最小半径で、ｘ＝１、２、３、４などである方程式ｒ＝Ｒ＋ｘにしたがって半径は変化する。また他の実施形態において、トリム収容部は各トリムロッドを収容するために３次元の凹面形状または放物線の受器であってもよい。

図２に示されるように、本実施形態ではトリムチルトシリンダ装置１８はさらに、第１のトリムシリンダユニット２６の１組のパッド７４および７６と、第２のトリムシリンダユニット２６．１の１組のパッド７４．１および７６．１と、を含んで構成される。本実施形態ではパッド７４、７６、７４．１、７６．１はアルミニウムパッドであるが、他の実施形態では弾性パッド、たとえば非線形ばね、非線形ゴムバンパーまたはポリウレタンパッドであってもよい。パッドはまた、組込や除去が可能な挿入物であってもよい。パッド７４、７６、７４．１、７６．１は、トリムシリンダユニット２６および２６．１が、各枢接部４２および４２．１を中心に回転運動することを制限するために作動する。トリムロッド３８および３８．１はトリム収容部と作用噛合して保持され、これにより以下にさらに詳細に記載するように、枢接部４２および４２．１の回転運動が制限される。

動作状態において舟艇１２の推進装置１３が下方位置から上方位置まで移動すると、ポンプ装置５０は、チルトシリンダユニット２４とトリムシリンダユニット２６および２６．１を、図１３に示される位置から動かす。チルトロッド３０はチルトシリンダ２８から押し出され、これによりスイベルブラケット１６は、接続部２２を中心として上方に回転運動する。第１のトリムシリンダユニット２６を図示すると、トリムロッド３８は各トリムシリンダ３６から押し出され、これによりトリムロッド３８のボールベアリング４４は、スイベルブラケット１６の各トリム収容部６０と作用噛合し、結果としてスイベルブラケット１６は接続部２０を中心に回転駆動する。動作のこの段階は調整段階である。

第１のトリムシリンダユニット２６では図１４に示されるように、トリムロッド３８がトリムシリンダ３６から完全に押し出されると、調整段階が終了する。さらに第１のトリムシリンダユニット２６では図１５に示されるように、トリムロッド３８がトリムシリンダ３６から完全に押し出された後、チルトロッド３０はスイベルブラケット１６を回転駆動し続け、トリム収容部６０はトリムロッド３８のボールベアリング４４から離れる。動作のこの段階は傾斜段階である。スイベルブラケット１６は、チルトロッド３０がチルトシリンダ２８から完全に押し出されるまで接続部２０で回転駆動し続ける。

次に、トリムチルトシステム１０が船外推進装置１３を上方位置から下方位置まで移動する、上述とは反対の運動を考える。ポンプ装置５０は、チルトシリンダユニット２４を作動させてチルトロッド３０をチルトシリンダ２８に後退させることにより、スイベルブラケット１６を接続部２２を中心として下方に回転駆動させる。最終的にスイベルブラケット１６のトリム収容部６０は、各トリムロッド３８の各ボールベアリング４４に接触することとなる。

本実施形態ではボールベアリング４４は、各トリム収容部６０の第１の表面６４または第２の表面６６のうちのいずれかと接触し、次いでトリムロッド３８を受器６８に向かって導くこととなる。トリムロッド３８のボールベアリング４４は通常、まず各トリム収容部６０の表面６４と接触する。次いでトリム収容部６０は、トリムロッド３８のトリム収容部６０によりかけられた力が、トリムシリンダユニット２６の長手方向の軸１００に沿うように回転駆動する。

ポンプ装置５０は図１３に示されるように、チルトロッド３０とトリムロッド３８の双方が各チルトシリンダ２８とトリムシリンダ３６に完全に後退されるまでトリムロッド３８が各トリムシリンダ３６に後退するように、チルトシリンダユニット２４とさらにトリムシリンダユニット２６とを作動させ続ける。

本発明のトリム収容部６０は、船外推進装置１３が下方位置と上方位置との間を移動するように、トリムロッド３８がトリム収容部６０と自己調心することを可能にするという利点をもたらし、トリムロッド３８のトリム収容部６０を介して推進装置１３によって加えられた力は、トリムシリンダ３６とトリムロッド３８の長手方向の軸１００に実質的に沿う。これにより、船外推進装置１３が下方位置と上方位置との間を移動すると、トリムシリンダユニット２６にかけられた応力が最小限に抑えられ、さらに、トリムシリンダユニット２６はより大きな負荷を処理することが可能となる。

本発明の他の利点は、枢接部４２の回転運動動の範囲を制限するパッド７４によって達成される。枢接部４２の所定の範囲により、トリムロッド３８は常にトリム収容部６０の第１表面６４、トリム収容部６０の第２表面６６、またはトリム収容部６０の受器６８に直接、のいずれかに確実に作用噛合されることとなる。

他の実施形態において回転運動可能なトリム収容部は、トリムシリンダユニットの噛合とスイベルブラケット１５の突起を可能にするようにトリムロッドの開口部でねじ切られて収容されてもよいことを当業者なら理解されるであろう。

上述された詳細の多くは実施形態としてのみ提供されるものであって、請求項を参照して明らかにされる本発明の範囲を限定する意図はないことを当業者ならさらに理解されるであろう。

船舶艇とモータ間との作業配列におけるトリムチルトシステムの斜視図である。 図１のトリムチルトシステムのトリムチルトシリンダ装置の正面図である。 図２のトリムチルトシリンダ装置の第１側面の側面図である。 は図２のトリムチルトシリンダ装置の第２側面の側面図である。 図２のトリムチルトシリンダ装置の頂部平面図である。 図２のトリムチルトシリンダ装置のトリムシリンダユニットの側面断面図であり、トリムシリンダ内に配置されたトリムロッドを示す。 図６のトリムシリンダユニットの側面断面図であり、トリムロッドがトリムシリンダ外に部分的に押し出されていることを示す。 図６のトリムシリンダユニットの側面断面図であり、トリムロッドがトリムシリンダ外に完全に押し出されていることを示す。 図１のトリムチルトシリンダ装置のトリム収容部の斜視図である。 図９のトリム収容部の側面図である。 Ｒが最小半径であり、ｘが正の整数である方程式ｒ＝Ｒ＋ｘにしたがって半径ｒが変化する球状円錐のグラフ図である。 図１のトリムチルトシステムの側面図である。 図１のトリムチルトシステムを下方位置で示す側面断面図である。 図１のトリムチルトシステムを中間位置で示す側面断面図である。 図１のトリムチルトシステムを上方位置で示す側面断面図である。

Claims (5)

1. シリンダと、
   前記シリンダ内に配置されたピストンと、
   前記ピストンに連結されシリンダ内に収容されるとともに、前記シリンダ内に配置される第１位置と、前記シリンダ外部へ完全に押し出される第２位置との間で往復移動可能なピストンロッドと、
   第１油圧ポートおよび第２油圧ポートであって、前記ピストンロッドを前記第１位置へ前進させる作動をするとき、前記第１油圧ポートは作動流体をシリンダ内に流入し、前記第２油圧ポートは放出し、かつ、前記ピストンロッドを前記第２位置に前進させる作動をするとき、前記第２油圧ポートは作動流体をシリンダ内に流入し、前記第１油圧ポートは放出し、これにより、油圧シリンダ内と液溜部との油圧を連結する第１油圧ポートおよび第２油圧ポートと、
   前記シリンダを下部ギャラリーに連結し、前記ピストンロッドが前記シリンダ外部へ完全に押し出されるとき、前記シリンダ内の作動流体が液溜部へ再循環することを可能とする孔部と、
   から構成される油圧シリンダユニット。
2. 前記油圧シリンダユニットは、トリムチルトシリンダ装置の一部を構成するチルトシリンダユニットである請求項１に記載される油圧シリンダユニット。
3. 前記油圧シリンダユニットは、トリムチルトシリンダ装置の一部を構成するトリムシリンダユニットである請求項１に記載される油圧シリンダユニット。
4. トリムチルトシリンダ装置の一部を構成するトリムシリンダユニットであって、
   トリムシリンダと、
   前記トリムシリンダ内部に配置されたピストンと、
   前記ピストンに連結され、前記トリムシリンダ内に収容され、前記トリムシリンダ内に配置される第１位置と、トリムシリンダ外部へ完全に押し出される第２位置との間で往復移動可能なトリムロッドと、
   第１油圧ポートおよび第２油圧ポートであって、トリムロッドを第１位置に前進させる作動をするとき、前記第１油圧ポートは作動流体をトリムシリンダ内に流入し、第２油圧ポートは放出し、トリムロッドを第２位置に前進させる作動をするとき、第２油圧ポートは作動流体をトリムシリンダ内に流入し、第１油圧ポートは放出し、トリムシリンダユニットと液溜部との油圧を連結する第１油圧ポートおよび第２油圧ポートと、
   トリムシリンダを下部ギャラリーに連結し、トリムロッドがトリムシリンダ外部へ完全に押し出されるとき、トリムシリンダ内の作動流体が液溜部を再循環可能にする孔部と、
   から構成されるトリムシリンダユニット。
5. トリムチルトシリンダ装置の一部を構成するチルトシリンダユニットであって、
   チルトシリンダと、
   前記チルトシリンダ内に配置されたピストンと、
   前記ピストンに連結され、前記チルトシリンダ内に収容され、チルトシリンダ内に配置される第１位置と、チルトシリンダ外部へ完全に押し出される第２位置との間で往復移動可動なチルトロッドと、
   第１油圧ポートおよび第２油圧ポートであって、チルトロッドを第１位置に前進させる作動をするとき、第１油圧ポートは作動流体をチルトシリンダ内に流入し、第２のポートは放出し、チルトロッドを第２位置に前進させる作動をするとき、第２油圧ポートは作動流体をチルトシリンダ内に流入し、第１油圧ポートは放出し、チルトシリンダユニットと液溜部との油圧を連結する第１油圧ポートおよび第２油圧ポートと、
   チルトシリンダを下部ギャラリーに連結し、チルトロッドがチルトシリンダ外部へ完全に押し出されるとき、チルトシリンダ内の作動流体が液溜部を再循環可能にする孔部と、
   から構成されるチルトシリンダユニット。

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