JP2016222108A - マリンギア装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチをスリップ係合することなく微速航行が可能になり、クラッチの長寿命化を図ることができるマリンギア装置を提供する。【解決手段】船舶に搭載した主機関１０の出力回転を減速してプロペラ軸６に伝達する前進クラッチ１４及び後進クラッチ１５を有する前後進切換機構と、ＨＳＴ７０と、前進クラッチ１４と油圧モータ７２の間に配設されたＨＳＴクラッチ８０とを備える。船舶の微速走行時は、ＨＳＴクラッチ８０を介して油圧モータ７２の出力回転をプロペラ軸６に出力するように構成する。ＨＳＴ７０の油圧モータ７２の回転を減速する減速手段を更に備える。【選択図】図３

Description

本願発明は、船舶に搭載した主機関の回転動力をプロペラに伝達するマリンギア装置に関するものである。

近年、プレジャーボートといった船舶ではエンジンが高回転化している。この種の船舶でトローリング等の微速航行をする際は低回転を必要とするが、高回転型エンジンを低回転で駆動させると、ハンチングやエンジンストールを引き起こすおそれがある。このため、エンジンとプロペラ軸との間に設けた油圧クラッチをスリップ係合（半クラッチ係合）させることによって、エンジンを定回転に保持しながらプロペラを低回転させて微速航行を可能にしている（例えば特許文献１）。

実開平６−７８６３７号公報

しかし、トローリング運転を長時間に亘って継続すると油圧クラッチのクラッチ板同士の摺動に伴う発熱が大きくなり、クラッチ板の摩耗が促進されて油圧クラッチの長寿命化を図ることができないという課題があった。また、半クラッチ係合によるトルク不足により、微速航行での操作性が悪くなるという課題もあった。

本願発明は、上記の問題を解消したマリンギア装置を提供することを技術的課題としている。

請求項１の発明は、船舶に搭載した主機関の出力回転を減速してプロペラ軸に伝達する前進クラッチ及び後進クラッチを有する前後進切換機構と、油圧ポンプ及び油圧モータを有する静油圧式トランスミッションと、前記前進クラッチと前記油圧モータの間に配設されたＨＳＴクラッチとを備えたマリンギア装置において、前記船舶の微速走行時は、前記ＨＳＴクラッチを介して前記油圧モータの出力回転を前記プロペラ軸に出力するように構成し、前記静油圧式トランスミッションの前記油圧モータの回転を減速する減速手段を備えているというものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載のマリンギア装置において、前記静油圧式トランスミッションの前記油圧ポンプの回転を増速する増速手段を備えているというものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のマリンギア装置において、前記前進クラッチと前記ＨＳＴクラッチとを同一軸線上に位置させているというものである。

請求項４の発明は、請求項３に記載のマリンギア装置において、前記前進クラッチと前記ＨＳＴクラッチとを一括してリバーサクラッチ装置として構成しているというものである。

請求項１の発明によると、船舶に搭載した主機関の出力回転を減速してプロペラ軸に伝達する前進クラッチ及び後進クラッチを有する前後進切換機構と、油圧ポンプ及び油圧モータを有する静油圧式トランスミッションと、前記前進クラッチと前記油圧モータの間に配設されたＨＳＴクラッチとを備えたマリンギア装置において、前記船舶の微速走行時は、前記ＨＳＴクラッチを介して前記油圧モータの出力回転を前記プロペラ軸に出力するように構成し、前記静油圧式トランスミッションの前記油圧モータの回転を減速する減速手段を備えているから、微速航行時には前記減速手段で前記油圧モータの出力回転を減速でき、前記静油圧式トランスミッションの効率よい利用が可能になる。従って、前記静油圧式トランスミッションを小型化でき、製造コストの抑制を図れる。

特に請求項２の発明によると、前記静油圧式トランスミッションの前記油圧ポンプの回転を増速する増速手段を備えているから、微速航行時には前記増速手段で前記油圧ポンプへの入力回転を増速でき、前記静油圧式トランスミッションをより一層効率よく利用できる。

請求項３の発明によると、前記前進クラッチと前記ＨＳＴクラッチとを同一軸線上に位置させているから、前記前進クラッチと前記ＨＳＴクラッチとを集約化してコンパクトに配置できる。ひいてはマリンギア装置のコンパクト化を図れ、コスト高を回避できる。

また、請求項４の発明によると、前記前進クラッチと前記ＨＳＴクラッチとを一括してリバーサクラッチ装置として構成しているから、装置のユニット化が図れてメンテナンス及び組立が容易になる。

第１実施形態に係るマリンギア装置を備えたプレジャーポートの概略側面図である。 第１実施形態に係るマリンギア装置の斜視図である。 第１実施形態に係るマリンギア装置の構成を示すスケルトン図である。 第２実施形態に係るマリンギア装置の構成を示すスケルトン図である。 第３実施形態に係るマリンギア装置の構成を示すスケルトン図である。 第４実施形態に係るマリンギア装置の構成を示すスケルトン図である。

以下に、本願発明を具体化した実施形態を図面（図１〜図６）に基づき説明する。

１．第１実施形態
第１実施形態をマリンギア装置の基本的構成、特徴的構成及び操船方法の順に説明する。

（１）基本的構成
図１は、第１実施形態に係るマリンギア装置を備えたプレジャーポートの概略側面図である。図１に示すように、船舶であるプレジャーボート１は、船体２と、船体の上面中央側に配置したキャビン３と、船体２の船底後尾側に設けた舵４と、船体２の船底後尾側のうち舵４の前方に配置したプロペラ５とを備えている。キャビン３内は操縦部になっている。キャビン３内には、操舵によって船体２の進行方向を左右に変更させる操舵ハンドル（図示省略）と、船体２の進行方向を前進と後進とに切り換える前後進レバー（図示省略）と、船体２を微速航行させる微速航行手段としてのトローリングレバー（図示省略）とを設けている。船体２の船底後尾側に、プロペラ５を回転させる推進軸６（プロペラ軸）を軸支している。推進軸６の突出端側にプロペラ５を取り付けている。なお、微速航行手段としてはレバー式のものに限らず、ダイヤル式のものでもよい。

船体２内には、プロペラ５の駆動源である主機関としてのエンジン１０と、エンジン１０の回転動力を推進軸６経由でプロペラ５に伝達するマリンギア装置１１（減速逆転装置）とを設けている。エンジン１０からマリンギア装置１１を介して推進軸６に伝達された回転動力によって、プロペラ５は回転する。

図３は第１実施形態に係るマリンギア装置の構成を示すスケルトン図である。図３に示すように、マリンギア装置１１は、エンジン１０のフライホイール（図示省略）に連結される入力軸１２と、推進軸６に連結される出力軸１３と、入力軸１２から出力軸１３に向かう前進方向の動力を伝達・遮断する前進クラッチ１４と、入力軸１２から出力軸１３に向かう後進方向の動力の動力を伝達・遮断する後進クラッチ１５とを備えている。前進クラッチ１４と後進クラッチ１５とで前後進切換機構１６を構成している。入力軸１２と出力軸１３とは、マリンギア装置１１を構成するハウジング１７に互いに逆向きに突き出すように設けている。入力軸１１はハウジング１７の正面上部に回転可能に軸支している。出力軸１３はハウジング１７の背面下部に回転可能に軸支している（図２に出力軸１３側のみ示す）。ハウジング１７のうち出力軸１３の上方には、後述する静油圧式トランスミッション（Hydro static transmission；「ＨＳＴ」）７０を構成する油圧ポンプ７１及び油圧モータ７２を装着している。

前後進レバーを操作することにより作動油の供給先を前進クラッチ１４、後進クラッチ１５又は中立のいずれかに切り換えることができる。

前進クラッチ１４及び後進クラッチ１５は、摩擦板とスチールプレートとが交互に配置された油圧摩擦クラッチである。

前進クラッチ１４は、スチールプレートを有するアウターケース１４ａと、スチールプレートに押し付けられる摩擦板を有するインナーハブ１４ｄと、作動油圧で押付け力（クラッチ圧）を発生させる油圧ピストン１４ｆとを備えており、アウターケース１４ａにはクラッチ軸１４ｂが固設され、クラッチ軸１４ｂには小ギア１４ｅが固設され、インナーハブ１４ｄにはクラッチギア１４ｃが固設されることにより、クラッチギア１４ｃと小ギア１４ｅとの間での動力の伝達・遮断が行われる。

後進クラッチ１５は、スチールプレートを有するアウターケース１５ａと、スチールプレートに押し付けられる摩擦板を有するインナーハブ１５ｄと、作動油圧で押付け力（クラッチ圧）を発生させる油圧ピストン１５ｆとを備えており、アウターケース１５ａにはクラッチギア１５ｃが固設され、クラッチギア１５ｃにはクラッチ軸１５ｂが固設され、インナーハブ１５ｄには小ギア１５ｅが固設されることにより、クラッチギア１５ｃと小ギア１５ｅとの間での動力の伝達・遮断が行われる。

また、前進クラッチ１４と後進クラッチ１５は並列に設置されており、前進クラッチ１４のクラッチギア１４ｃと後進クラッチ１５のクラッチギア１５ｃとは常時噛み合っている。

入力軸１２は後進クラッチ１５のクラッチ軸１５ｂに連結され、入力軸１２と後進クラッチ１５のクラッチ軸１５ｂとは互いに同一軸線上に位置している。出力軸１３は大ギア７に固設されており、大ギア７は前進クラッチ１４の小ギア１４ｅ及び後進クラッチ１５の小ギア１５ｅと常時噛み合っている。

そして、前進クラッチ１４を接続して後進クラッチ１５を遮断することによって大ギア７を正転させて入力軸１２の回転動力を前進方向の出力として出力軸１３に伝達する前進状態になり、前進クラッチ１４を遮断して後進クラッチ１５を接続することによって大ギア７を逆転させて入力軸１２の回転動力を後進方向の出力として出力軸１３に伝達する後進状態になり、前進クラッチ１４及び後進クラッチ１５を両方共遮断することによって、出力軸１３に動力伝達しない中立状態になる。

（２）特徴的構成
図３に示すように、マリンギア装置１１は、静油圧式トランスミッション（Hydro static transmission；「ＨＳＴ」）７０と、ＨＳＴクラッチ８０とをさらに備えている。

ＨＳＴ７０は、周知のようにアキシャルプランジャ型の入力側の油圧ポンプ７１と、同様にアキシャルプランジャ型の出力側の油圧モータ７２とを、油圧閉回路７３によって流体的に接続したものであり、油圧ポンプ７１から吐出される作動油の流れを変更することにより、前進（油圧モータ７２の正転）、後進（油圧モータ７２の逆転）及び中立状態に切り換えると共に、油圧ポンプ７１（又は／及び油圧モータ７２）の斜板角を変更することにより変速比を変更して、モータ回転数すなわちプロペラ５回転数を調整し、設定することができるようになっている。油圧閉回路７３には、図外のチェック弁を介してチャージング用分岐油路に接続しており、この分岐通路から油圧閉回路７３内へと作動油を補充するようになっている。

ＨＳＴクラッチ８０は、前進クラッチ１４とＨＳＴ７０の油圧モータ７２との間に配設されている。

ＨＳＴクラッチ８０は、摩擦板とスチールプレートとが交互に配置された油圧摩擦クラッチであって、スチールプレートを有するアウターケース８０ａと、スチールプレートに押し付けられる摩擦板を有するインナーハブ８０ｄと、作動油圧で押付け力（クラッチ圧）を発生させる油圧ピストン８０ｆとを備えている。前進クラッチ１４のクラッチ軸１４ｂはＨＳＴクラッチ８０の方まで延出していて、ＨＳＴクラッチ８０のアウターケース８０ａが前進クラッチ１４のクラッチ軸１４ｂに固設されている。従って、前進クラッチ１４とＨＳＴクラッチ８０とは同一軸線上（クラッチ軸１４ｂ上）に位置している。インナーハブ８０ｄにはクラッチギア８０ｃが固設される。

また、ＨＳＴ７０の油圧モータ７２のモータ軸７２ａには小ギア７２ｂが固設され、この小ギア７２ｂはＨＳＴクラッチ８０のクラッチギア８０ｃとは常時噛み合って、減速手段としての減速ギア機構８１を構成している。

また、マリンギア装置１１には、エンジン１０の出力回転を増速してＨＳＴ７０の油圧ポンプ７１のポンプ軸７１ａに伝達する増速手段としての増速ギア機構６３を備えている。増速ギア機構６３は、大ギア６４と小ギア６５とが常時噛み合い、大ギア６４は後進クラッチ１５のクラッチ軸１５ｂのうち後進クラッチ１５よりも下流側に固設され、小ギア６５はＨＳＴ７０の油圧ポンプ７１のポンプ軸７１ａに固設されている。

（３）船舶の操船方法
（３−１）通常航行時
前記のように前進クラッチ１４を接続し後進クラッチ１５を遮断した状態（ＨＳＴクラッチ８０は遮断）で、大ギア７を正転させて入力軸１２の回転動力を前進方向の出力として出力軸１３に伝達することにより前進航行状態になる。

後進航行では、前進クラッチ１４を遮断して後進クラッチ１５を接続した状態（ＨＳＴクラッチ８０は遮断）では、大ギア７を逆転させて入力軸１２の回転動力を後進方向の出力として出力軸１３に伝達する後進航行状態になる。

（３−２）微速航行時（トローリング運転時）
前進クラッチ１４及び後進クラッチ１５を両方共遮断し、ＨＳＴクラッチ８０を接続した状態では、入力軸１２から後進クラッチ１５のクラッチ軸１５ｂに伝達された回転動力は、増速ギア機構６３で増速されてＨＳＴ７０の油圧ポンプ７１に伝達される。そして、油圧ポンプ７１（又は／及び油圧モータ７２）の斜板角変更によって変速比が変更され、油圧モータ７２の回転動力（モータ軸７２ａの回転数）が調節される。ＨＳＴ７０の油圧モータ７２の回転動力は減速ギア機構８１で減速されて小ギア１４ｅに伝達され、大ギア７を正転させて入力軸１２の回転動力を前進方向の出力として出力軸１３に伝達することにより微速航行状態になる。また、ＨＳＴ７０の油圧モータ７２のモータ軸７２ａの変速及び正逆転も実行可能である。さらに、増速ギア機構６３によりＨＳＴ７０の油圧ポンプ７１の回転数を上げて微速航行時のトルク不足を解消する。

なお、後進クラッチ１５のクラッチ軸１５ｂのうち後進クラッチ１５のクラッチギア１５ｃと増速ギア機構６３の大ギア６４との間に、前進クラッチ１４及び後進クラッチ１５が両方共遮断した状態で接続する伝動クラッチ６０を設けておけば、不要時にＨＳＴ７０の油圧ポンプ７１を駆動させずに済み、動力伝達ロスを低減できる。

２．第２実施形態
図４は第２実施形態に係るマリンギア装置の構成を示すスケルトン図である。図４に示すように、第２実施形態は、第１実施形態の増速ギア機構６３に代えて増速用の電動モータ６６を使用している点に特徴があり、ＨＳＴ７０の油圧ポンプ７１のポンプ軸７１ａを電動モータ６６に接続しており、ＨＳＴの油圧モータ７２の回転数を上げて微速航行時のトルク不足を解消する。これ以外の構成については第１実施形態の構成と同じであるため、第１実施形態の構成と同じ符号を図４に付すことによりこれらの説明を省略する。

３．第３実施形態
図５は第３実施形態に係るマリンギア装置の構成を示すスケルトン図である。図５に示すように、第３実施形態は、第１実施形態のＨＳＴ７０に代えて変速及び正逆回転が可能な電動モータ８２を使用している点に特徴があり、電動モータ８２のモータ軸８２ａに小ギア７２ｂが固設されている。第３実施形態の電動モータクラッチ８０Ａは、第１実施形態のＨＳＴクラッチ８０と同様の構成である。その他の構成については第１実施形態の構成と同じであるため、第１実施形態の構成と同じ符号を図５に付すことによりこれらの説明を省略する。

微速航行時には、電動モータ８２の回転動力は電動モータクラッチ８０Ａで減速されて小ギア１４ｅに伝達され、大ギア７を正転させて入力軸１２の回転動力を前進方向の出力として出力軸１３に伝達することにより微速航行状態になる。また、微速航行時には電動モータ８２の変速及び正逆転も実行可能である。

４．第４実施形態
図６は第４実施形態に係るマリンギア装置の構成を示すスケルトン図である。図６に示すように、本実施形態は、第１実施形態の前進クラッチ１４とＨＳＴクラッチ８０とを一括してリバーサクラッチ装置９０として構成した点に特徴がある。これ以外の構成については第１実施形態の構成と同じであるため、第１実施形態の構成と同じ符号を図７に付すことによりこれらの説明を省略する。

リバーサクラッチ装置９０は、前進クラッチ部９１とＨＳＴクラッチ部９２とで構成されており、前進用およびＨＳＴ用のケース部９１ａ，９２ａを有するアウターケース９０ａと、アウターケース９０ａに固設されるクラッチ軸１４ｂとを備えており、クラッチ軸１４ｂには小ギア１４ｅが固設されている。

前進クラッチ部９１は、前進用ケース部９１ａと、前進用インナーハブ９１ｄと、前進用油圧ピストン９１ｆとを備えており、前進用インナーハブ９１ｄにはクラッチギア１４ｃが固設されている。ＨＳＴクラッチ部９２は、ＨＳＴ用ケース部９２ａと、ＨＳＴ用インナーハブ９２ｄと、ＨＳＴ用油圧ピストン９２ｆとを備えており、ＨＳＴ用インナーハブ９２ｄにはクラッチギア８０ｃが固設されている。

そして、通常の前進航行時には、リバーサクラッチ装置９０の前進クラッチ部９１を接続し後進クラッチ１５を遮断した状態（リバーサクラッチ装置９０のＨＳＴクラッチ部９２は遮断）で、大ギア７を正転させて入力軸１２の回転動力を前進方向の出力として出力軸１３に伝達する。

微速航行時には、リバーサクラッチ装置９０の前進クラッチ部９１及び後進クラッチ１５を両方共遮断し、リバーサクラッチ装置９０のＨＳＴクラッチ部９２を接続した状態で、ＨＳＴ７０の油圧モータ７２の回転動力は減速ギア機構８１で減速されて小ギア１４eに伝達され、大ギア７を正転させて入力軸１２の回転動力を正転（前進）方向の出力として出力軸１３に伝達する。

なお、本願発明における各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

１ プレジャーボート（船舶）
２ 船体
３ キャビン
４ 舵
５ プロペラ
６ 推進軸
７ 大ギア
１０ エンジン（主機関）
１１ マリンギア装置
１２ 入力軸
１３ 出力軸
１４ 前進クラッチ
１４ｂ クラッチ軸
１５ 後進クラッチ
１５ｂ クラッチ軸
６３ 増速ギア機構
７０ 静油圧式トランスミッション（ＨＳＴ）
７１ 油圧ポンプ
７１ａ ポンプ軸
７２ 油圧モータ
７２ａ モータ軸
８０ ＨＳＴクラッチ
８１ 減速ギア機構

Claims (4)

1. 船舶に搭載した主機関の出力回転を減速してプロペラ軸に伝達する前進クラッチ及び後進クラッチを有する前後進切換機構と、油圧ポンプ及び油圧モータを有する静油圧式トランスミッションと、前記前進クラッチと前記油圧モータの間に配設されたＨＳＴクラッチとを備えたマリンギア装置において、
   前記船舶の微速走行時は、前記ＨＳＴクラッチを介して前記油圧モータの出力回転を前記プロペラ軸に出力するように構成し、前記静油圧式トランスミッションの前記油圧モータの回転を減速する減速手段を備えている、
   マリンギア装置。
2. 前記静油圧式トランスミッションの前記油圧ポンプの回転を増速する増速手段を備えている、
   請求項１に記載のマリンギア装置。
3. 前記前進クラッチと前記ＨＳＴクラッチとを同一軸線上に位置させている、
   請求項１又は２に記載のマリンギア装置。
4. 前記前進クラッチと前記ＨＳＴクラッチとを一括してリバーサクラッチ装置として構成している、
   請求項３に記載のマリンギア装置。

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