JP2015081054A - 変速機切換制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このように構成されているため、原動機の回転速度及び船舶のプロペラの回転速度の双方に基づいて前記ギヤ切換制御手段による変速ギヤの切換が行われる。これにより、必要以上に原動機の回転速度を低下させることなく、安全にしかも素早く前記減速機の変速ギヤを切り換えることが可能になる。
(2) 前記複数の変速ギヤは、低速回転時に用いられる第1変速ギヤと、高速回転時に用いられる第2変速ギヤである。この場合、前記ギヤ切換制御手段は、前記第1変速ギヤから前記第2変速ギヤへの切換信号が入力されたときに、前記プロペラの回転速度が予め定められた第1回転速度以上であることを条件に、前記第1変速ギヤを脱離し前記第2変速ギヤを嵌入する。
これにより、第1変速ギヤから第2変速ギヤに切換可能な程にプロペラの回転速度が十分に上昇している場合は、原動機の回転速度を低下させずに変速ギヤが切り換えられる。これにより、第1変速ギヤから第2変速ギヤに切り換えて船速を増速させる場合でも、安全にしかも素早く変速ギヤが切り換えられる。
(3) 前記第1回転速度は、前記第2変速ギヤによって前記原動機が前記プロペラに伝達可能な下限回転数に対応する前記プロペラの回転速度であることが好ましい。
(4) 本発明の変速機切換制御装置は、前記プロペラの回転速度が前記第1回転速度未満である場合に前記原動機の回転速度を増速させる増速制御手段を更に備える。この場合、前記ギヤ切換制御手段は、前記増速制御手段による増速によって前記プロペラの回転速度が前記第1回転速度以上となったことを条件に、前記第1変速ギヤを脱離し前記第2変速ギヤを嵌入する。
これにより、前記プロペラの回転速度が前記第1回転速度未満であっても、前記第1回転速度まで増速されるため、前記原動機をアイドリング回転速度まで低下させることなく、前記ギヤ切換制御手段は、安全でしかも素早く変速ギヤを切り換えることができる。
(5) 前記複数の変速ギヤは、船舶の低速航行時に用いられる第1変速ギヤと、船舶の高速航行時に用いられる第2変速ギヤである。この場合、前記ギヤ切換制御手段は、前記第2変速ギヤから前記第1変速ギヤへの第2切換信号が入力されたときに、前記原動機の回転速度が予め定められた第2回転速度未満であることを条件に前記第2変速ギヤを脱離し、更に前記プロペラの回転速度が予め定められた第3回転速度未満であることを条件に前記第1変速ギヤを嵌入する。
このように構成されているため、第2変速ギヤを脱離可能な程に原動機の回転速度が十分に低下している場合に第2変速ギヤが脱離される。そして、変速ギヤが嵌入されていない状態でプロペラの回転速度が徐々に低下して、第1変速ギヤを嵌入可能な前記第3回転速度未満になると、前記第1変速ギヤが嵌入される。これにより、第2変速ギヤから第1変速ギヤに切り換えて船速を減速させる場合でも、安全にしかも素早く変速ギヤが切り換えられる。
(6) 前記第2回転速度は、前記第1変速ギヤ又は前記第2変速ギヤが嵌入又は脱離可能な前記原動機の上限回転速度であることが好ましい。また、前記第3回転速度は、前記第1変速ギヤによって前記原動機が前記プロペラに伝達可能な下限回転速度に対応する前記プロペラの回転速度であることが好ましい。
(7) 本発明の変速機切換制御装置は、前記原動機の回転速度が前記第2回転速度以上である場合に前記原動機の回転速度を減速させる減速制御手段を更に備える。この場合、前記ギヤ切換制御手段は、前記減速制御手段による減速によって前記原動機の回転速度が前記第2回転速度未満となったことを条件に前記第2変速ギヤを脱離する。
これにより、前記原動機の回転速度が前記第2回転速度以上であっても、前記第2回転速度未満まで減速されるため、素早く第2減速ギヤを脱離させることができる。
(8) 本発明は、変速比の異なる複数の変速ギヤのいずれかを介して原動機の回転力をプロペラに伝達する船舶用変速機に対して前記変速ギヤの切換制御を行う変速機切換方法である。この変速機切換方法は、第1ステップと、第2ステップとを含む。前記第1ステップは、いずれかの変速ギヤを介して前記原動機の回転力が前記プロペラに伝達された状態で船舶の操縦装置から切換信号が入力されたときに、前記原動機の回転速度及び前記プロペラの回転速度を検知する。前記第2ステップは、前記第1ステップにより検知された前記原動機の回転速度及び前記プロペラの回転速度に基づいて他の変速ギヤに切り換える。
このような変速機切換方法であっても、必要以上に原動機の回転速度を低下させることなく、安全にしかも素早く前記減速機の変速ギヤを切り換えることが可能になる。
前記待機状態から操縦ハンドル15が中立位置から前進低速領域まで操作されると、制御部50は、前進スイッチ56及びポテンショメーター55からの船速信号に基づいて操縦ハンドル15が前進低速領域に移動されたと判定する(S11)。その後、制御部50は、速度センサー25からの信号に基づいて、プロペラ31の回転速度が後進60[min−1]未満であるかどうかを判定する(S12)。そして、後進60[min−1]未満であると判定されると、続いて、プロペラ31の回転速度が前進140[min−1]未満であるかどうかを判定する(S13)。なお、エンジン33が前記待機状態になる前に船舶が後進するように制御されていた場合、プロペラ31の回転速度が後進60[min−1]を越えている場合がある。この場合に前進低速クラッチ83Aが嵌入されるとクラッチやギヤが故障する。このため、ステップS12における判定処理が行われている。また、エンジン33が前記待機状態になる前に船舶が前進するように制御されていた場合、プロペラ31の回転速度が前進140[min−1]を越えている場合がある。この場合に、機関回転数がプロペラ31の実際の回転速度に適合していないことがある。この状態で前進低速クラッチ83Aが嵌入されるとオーバーレブが生じてエンジン33が故障する場合がある。このため、ステップS13における判定処理が行われている。なお、前進140[min−1]は、エンジン33がオーバーレブを生じない上限回転数である。
ステップS13において、プロペラ31の回転速度が前進140[min−1]未満である場合は、制御部50は、ステップS14以降の処理と、ステップS16以降の処理とを並行して実行する。
その後、制御部50は、前進低速クラッチ83Aの油圧が十分に高いかどうか、具体的には、前記油圧が1.0[MPa]以上であるかどうかを判定する(S18)。ここで、前記油圧が十分に高い場合は、制御部50は、前進低速領域における操縦ハンドル15の操作に応じてエンジン33の回転速度を増減速制御する(S19)。つまり、制御部50は、前進低速領域425〜700[min−1]の範囲内でエンジン33の回転速度を制御する。これにより、プロペラ31の回転速度が132〜217[min−1]の範囲内で制御される。
一方、ステップS13において、プロペラ31の回転速度が前進140[min−1]以上である場合は、制御部50は、図6に示される回転数マッチング制御(ステップS21〜S25)を行う。回転数マッチング制御は、実際のプロペラ回転数に切換対象の減速ギヤ(R1又はR2)の減速比(T1又はT2)を乗じて逆算された目標回転速度Naとなるようにエンジン33の回転数を制御する制御である。具体的には、制御部50は、実際のプロペラ31の回転速度と第1減速ギヤR1の減速比T1とを乗じた値をエンジン33の目標回転速度Naに設定して、当該目標回転速度Naとなるように電子ガバナ34を制御する(S21)。なお、まだクラッチは繋がっていないのでプロペラ31の回転速度は徐々に低下することになるが、ステップS21では、低下するプロペラ31の回転速度に合わせて前記目標回転速度Naが随時変更されて、その変更後の目標回転速度Naとなるようにエンジン33の回転速度が制御される。
以下、図7のフローチャートを参照して、操縦ハンドル15が前進低速領域から中立位置に戻されたときのクラッチ切換制御について説明する。制御部50は、操縦ハンドル15が前進低速領域から中立位置まで操作されたと判定すると、エンジン33の回転速度をアイドリング回転速度425[min−1]となるように電子ガバナ34を制御する(S31,S32)。次に、制御部50は、エンジン33が前進低速クラッチ83Aを嵌脱させることが可能な回転速度550[min−1]未満であるかどうかを判定する(S33(S16))。ここで、エンジン33の回転速度が550[min−1]未満である場合は、制御部50は、前進低速クラッチ83Aを脱離させる指令を出す(S34)。具体的には、制御部50は、電磁切換弁67を閉状態にする信号を出力して、前進低速クラッチ83Aへの作動オイルの供給を止める。これにより、エンジン33が前記待機状態に戻される。
以下、図8のフローチャート及び図10のグラフを参照して、操縦ハンドル15が前進低速領域から前進高速領域まで操作されたときのクラッチ切換制御について説明する。操縦ハンドル15が前進低速領域から前進高速領域まで操作されると、制御部50は、前進スイッチ56及びポテンショメーター55からの船速信号に基づいて操縦ハンドル15が前進高速領域に移動されたと判定する(S41)。なお、ステップS41において操縦ハンドル15から入力された前記船速信号は、第1減速ギヤR1から第2減速ギヤR2に切り換えるための信号であって、本発明の第1切換信号に相当する。その後、制御部50は、速度センサー25からの信号に基づいて、プロペラ31の回転速度が後進60[min−1]未満であるかどうかを判定する(S42(S12))。そして、後進60[min−1]未満であると判定されると、続いて、プロペラ31の回転速度が前進190[min−1]未満であるかどうかを判定する(S43)。
ステップS43において、プロペラ31の回転速度が前進190[min−1]未満である場合は、制御部50は、エンジン33の回転速度を前進低速領域における最大回転速度700[min−1]となるように電子ガバナ34を制御して増速させる(S44)。このステップS44の増速制御を行うときの制御部50が本発明の増速制御手段の一例である。その後、制御部50は、ステップS44における増速制御中に、プロペラ31の回転速度が前進210[min−1]以上であるかどうかを判定する(S45)。なお、前進210[min−1]に第1減速ギヤR1の減速比T1を乗じて得られる回転速度は約678[min−1]である。したがって、ステップS45における判定時(S45のYes)においてエンジン33の回転速度は700[min−1]に達していないが、次の処理が行われるまでにエンジン33の回転速度は700[min−1]に達する。
次に、制御部50は、前進低速クラッチ83Aを脱離させる指令を出す(S46(S34))。その後、制御部50は、プロペラ31の回転速度210[min−1]に第2減速ギヤR2の減速比T2を乗じて得られる回転速度501[min−1]となるようにエンジン33の回転速度を制御する(S47)。次に、制御部50は、前進低速クラッチ83Aの油圧が十分に低くなったかどうか、具体的には、前記油圧が1.0[MPa]未満であるかどうかを判定する(S48)。ここで、前記油圧が十分に低い場合は、制御部50は、前進高速クラッチ83Bを嵌入させることができると判定し、前進高速クラッチ83Bを嵌入させる指令を出す(S49)。具体的には、制御部50は、電磁切換弁68を開状態にする信号を出力して、前進高速クラッチ83Bに作動オイルを供給する。
その後、制御部50は、前進高速クラッチ83Bの油圧が十分に高いかどうか、具体的には、前記油圧が1.0[MPa]以上であるかどうかを判定する(S50)。ここで、前記油圧が十分に高い場合は、制御部50は、ステップS51において、前進高速領域における操縦ハンドル15の操作に応じてエンジン33の回転速度を増減速制御する。つまり、制御部50は、前進高速領域518〜850[min−1](図10参照)の範囲内でエンジン33の回転速度を制御する。これにより、プロペラ31の回転速度が217〜356[min−1](図10参照)の範囲内で制御される。
一方、ステップS43において、プロペラ31の回転速度が前進190[min−1]以上である場合は、制御部50は、実際のプロペラ31の回転速度と第2減速ギヤR2の減速比T2とを乗じた値をエンジン33の目標回転速度Nbに設定して、当該目標回転速度Nbとなるように電子ガバナ34を制御する(S52)。次に、制御部50は、前進低速クラッチ83Aを脱離させる指令を出す(S53(S46,S34))。その後、制御部50は、ステップS48以降の処理を実行する。
以下、図9のフローチャート及び図11のグラフを参照して、操縦ハンドル15が前進高速領域から前進低速領域まで戻されたときのクラッチ切換制御について説明する。操縦ハンドル15が前進高速領域から前進低速領域まで操作されると、制御部50は、前進スイッチ56及びポテンショメーター55からの信号に基づいて操縦ハンドル15が前進低速領域に移動されたと判定する(S61)。なお、ステップS61において操縦ハンドル15から入力された前記船速信号は、第2減速ギヤR2から第1減速ギヤR1に切り換えるための信号であって、本発明の第2切換信号に相当する。次に、制御部50は、エンジン33の回転速度を前進高速領域における最低回転速度518[min−1]となるように電子ガバナ34を制御して減速させる(S62)。このステップS62の減速制御を行うときの制御部50が本発明の減速制御手段の一例である。なお、図11に示されるように、エンジン33の回転速度が前記最低回転速度518[min−1]まで下がると、プロペラ31の回転速度は217[min−1]になる。その後、制御部50は、エンジン33が前進高速クラッチ83Bを嵌脱させることが可能な回転速度550[min−1]未満であるかどうかを判定する(S63(S16))。なお、ステップS63における回転速度が550[min−1]が本発明の第2回転速度の一例である。
ステップS63においてエンジン33の回転速度が550[min−1]未満になると、次のステップS64では、制御部50は、前進高速クラッチ83Bを脱離させる指令を出力する。具体的には、制御部50は、電磁切換弁68を閉状態にする信号を出力して、前進高速クラッチ83Bへの作動オイルの供給を止める。なお、ステップS63におけるエンジンの回転速度550[min−1]は、本発明の第2回転速度の一例である。
次に、制御部50は、前進高速クラッチ83Bの油圧が十分に低くなったかどうか、具体的には、前記油圧が1.0[MPa]未満であるかどうかを判定する(S65)。ここで、前記油圧が十分に低い場合は、プロペラ31の回転速度が後進60[min−1]未満であり(S66(S12))、プロペラ31の回転速度が前進140[min−1]未満であり(S67(S13))、更に、エンジン33の回転速度が550[min−1]未満である(S68(S16))ことを条件に、制御部50は、前進低速クラッチ83Aを嵌入させる指令を出す(S69(S17))。ここで、図9には示されていないが、ステップS67においてYESと判定された場合は、ステップS68以降の処理と並行して、図5のステップS14及びS15のガバナブースト制御が行われる。つまり、制御部50は、エンジン33の回転速度が450[min−1]未満になった場合に、エンジン33の回転速度を強制的に455[min−1]となるように増速するブーストアップ制御をT秒間(T=4s)だけ行う。
その後、制御部50は、前進低速クラッチ83Aの油圧が十分に高いかどうかを判定し(S70(S18))、前記油圧が十分に高い場合は、制御部50は、前進低速領域における操縦ハンドル15に操作に応じてエンジン33の回転速度を増減速制御する(S71(S19))。
11:推進システム
14:操舵室
15:操縦ハンドル
24:速度センサー
25:速度センサー
31:プロペラ
33:ディーゼルエンジン
35:機関制御装置
41:減速機
83A,83B,83C:クラッチ
87:後進減速ギヤ
R1:第1減速ギヤ
R2:第2減速ギヤ
Claims (8)
- 変速比の異なる複数の変速ギヤのいずれかを介して原動機の回転力をプロペラに伝達する船舶用変速機に対して前記変速ギヤの切換制御を行う変速機切換制御装置であって、
前記原動機の回転速度を検知する第1検知手段と、
前記プロペラの回転速度を検知する第2検知手段と、
いずれかの変速ギヤを介して前記原動機の回転力が前記プロペラに伝達された状態で船舶の操縦装置から切換信号が入力されたときに、前記第1検知手段により検知された前記原動機の回転速度及び前記第2検知手段により検知された前記プロペラの回転速度に基づいて他の変速ギヤに切り換えるギヤ切換制御手段と、を備える変速機切換制御装置。 - 前記複数の変速ギヤは、船舶の低速航行時に用いられる第1変速ギヤと、船舶の高速航行時に用いられる第2変速ギヤであり、
前記ギヤ切換制御手段は、前記第1変速ギヤから前記第2変速ギヤへの第1切換信号が入力されたときに、前記プロペラの回転速度が予め定められた第1回転速度以上であることを条件に、前記第1変速ギヤを脱離し前記第2変速ギヤを嵌入する請求項1に記載の変速機切換制御装置。 - 前記第1回転速度は、前記第2変速ギヤによって前記原動機が前記プロペラに伝達可能な下限回転速度に対応する前記プロペラの回転速度である請求項2に記載の変速機切換制御装置。
- 前記プロペラの回転速度が前記第1回転速度未満である場合に前記原動機の回転速度を増速させる増速制御手段を更に備え、
前記ギヤ切換制御手段は、前記増速制御手段による増速によって前記プロペラの回転速度が前記第1回転速度以上となったことを条件に、前記第1変速ギヤを脱離し前記第2変速ギヤを嵌入する請求項2又は3に記載の変速機切換制御装置。 - 前記複数の変速ギヤは、船舶の低速航行時に用いられる第1変速ギヤと、船舶の高速航行時に用いられる第2変速ギヤであり、
前記ギヤ切換制御手段は、前記第2変速ギヤから前記第1変速ギヤへの第2切換信号が入力されたときに、前記原動機の回転速度が予め定められた第2回転速度未満であることを条件に前記第2変速ギヤを脱離し、更に前記プロペラの回転速度が予め定められた第3回転速度未満であることを条件に前記第1変速ギヤを嵌入する請求項1から4のいずれかに記載の変速機切換制御装置。 - 前記第2回転速度は、前記第1変速ギヤ又は前記第2変速ギヤが嵌入又は脱離可能な前記原動機の上限回転速度であり、前記第3回転速度は、前記第1変速ギヤによって前記原動機が前記プロペラに伝達可能な下限回転速度に対応する前記プロペラの回転速度である請求項5に記載の変速機切換制御装置。
- 前記原動機の回転速度が前記第2回転速度以上である場合に前記原動機の回転速度を減速させる減速制御手段を更に備え、
前記ギヤ切換制御手段は、前記減速制御手段による減速によって前記原動機の回転速度が前記第2回転速度未満となったことを条件に前記第2変速ギヤを脱離する請求項5又は6に記載の変速機切換制御装置。 - 変速比の異なる複数の変速ギヤのいずれかを介して原動機の回転力をプロペラに伝達する船舶用変速機に対して前記変速ギヤの切換制御を行う変速機切換方法であって、
いずれかの変速ギヤを介して前記原動機の回転力が前記プロペラに伝達された状態で船舶の操縦装置から切換信号が入力されたときに、前記原動機の回転速度及び前記プロペラの回転速度を検知する第1ステップと、
前記第1ステップにより検知された前記原動機の回転速度及び前記プロペラの回転速度に基づいて他の変速ギヤに切り換える第2ステップと、を含む変速機切換方法。
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