JP3765019B2 - パワーチルトシリンダ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は船舶推進機のパワーチルトシリンダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船外機、船内外機等の船舶推進機のパワーチルトシリンダ装置として、船体と推進ユニットの間にシリンダ装置を介装し、シリンダ装置に圧力流体を給排して推進ユニットを船体に対し傾動可能に支持し、シリンダ装置は、シリンダと、このシリンダ内に挿入されるとともにロッドガイドを介してシリンダ外に延びるピストンロッドと、シリンダ内のピストンロッド端部に固定されてシリンダ内にピストンロッド収容側の第１室とピストンロッド非収容側の第２室とを区画形成するピストンと、第２室をピストン側室と反ピストン側室に区画するフリーピストンとから構成されてなるものがある。
【０００３】
パワーチルトシリンダ装置では、ポンプが吐出する圧力流体をシリンダの第２室に供給するチルトアップ時に、ピストンがロッドガイドに当接することにより上限位置が決まる。このとき、シリンダを保護するため、シリンダの内圧上昇を抑える必要がある。
【０００４】
チルトアップ操作時にシリンダの内圧上昇を抑える従来技術として、シリンダの第２室にフリーピストンがない油圧回路の場合、ピストンに第１室と第２室とを連絡する開閉弁と、この開閉弁を開放操作する操作部材を配設し、操作部材が、チルトアップ時にロッドガイドに当接することにより押動されてピストンの開閉弁を開放するように動作し、第１室と第２室とを導通させるものがある。これによれば、チルトアップの上限位置において、ピストンに設けた操作部材がロッドガイドに当接すると、開閉弁が開いて第１室と第２室とが導通するものとなる結果、第２室に供給されていた流体が第１室に逃げ、ひいては第１室からシリンダ外に排出され、シリンダの内圧上昇を抑えることができるものとなる。ところが、この従来技術では、シリンダの第２室にフリーピストンを設けると、ピストンの開閉弁を開いても、第２室におけるフリーピストンの反ピストン側室に供給された流体の流れを該フリーピストンが遮断するものとなり、この流体を上述の如くに第１室の側に逃がすことができないものとなるから、フリーピストンを備えることができない。
【０００５】
そして、上述の従来技術では、航走中の推進ユニットに水中障害物が衝突して推進ユニットが跳ね上がる跳ね上がり時のように、シリンダの第１室の圧力が急激に上昇したとき、この圧力流体を第１室から第２室に逃がすショック弁をピストンに設けてあるが、この衝突後に第２室から第１室に圧力流体を戻すリターン弁をピストンに設けることができない。何故ならば、このようなリターン弁をフリーピストンを伴わないピストンに設けると、チルトアップのために第２室に供給した流体がリターン弁から第１室に逃げてチルトアップ不能となるからである。即ち、この従来技術では、ピストンにリターン弁を設けることができないから、推進ユニットが障害物との衝突による跳ね上がり後にすぐに元の位置に戻ることができないという不都合がある。
【０００６】
この不都合を解消するものとして、特開昭60-1097 号公報に記載の如く、シリンダの第２室にフリーピストンを設け、ピストンにショック弁とリターン弁とを併せ備えたものが提案されている。これによれば、ピストンにリターン弁を備えたから、推進ユニットが障害物との衝突による跳ね上がり後にすぐに元の位置に戻ることができるものとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、特開昭60-1097 号公報に記載の如くのフリーピストンを備えるパワーチルトシリンダ装置では、前述した如く、チルトアップの上限位置において開かれて第１室と第２室とを導通する開閉弁をピストンに設けることにより、第２室の流体を第１室側に逃がし、シリンダの内圧上昇を抑えることができない。
【０００８】
従って、この特開昭60-1097 号公報に記載の従来技術では、ポンプと第２室とをつなぐ管路に、チルトアップ時の第２室の内圧上昇をリザーバに逃がすリリーフ弁を設けることとしている。このリリーフ弁の開放圧力は、チルトアップ時の第２室圧力（ポンプ吐出圧力）で開かず、推進ユニットの通常航走姿勢を安定維持するに足る第２室圧力よりも高い圧力に設定する必要がある。このため、チルトアップの上限位置に達する度に、リリーフ弁は、ポンプの吐出圧力がリリーフ弁の高い開放圧力を越えるまで上昇するのを待ってから開くものとなり、電力の消耗、ポンプの耐久性の点で改良が求められる。
【０００９】
本発明の課題は、パワーチルトシリンダ装置において、フリーピストンを備えながら、チルトアップの上限位置でシリンダの内圧上昇を速やかに抑えることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、船体と推進ユニットの間にシリンダ装置を介装し、圧力供給装置からシリンダ装置に圧力流体を給排して推進ユニットを船体に対し傾動可能に支持し、シリンダ装置は、シリンダと、このシリンダ内に挿入されるとともにロッドガイドを介してシリンダ外に延びるピストンロッドと、シリンダ内のピストンロッド端部に固定されてシリンダ内にピストンロッド収容側の第１室とピストンロッド非収容側の第２室とを区画形成するピストンと、第２室をピストン側室と反ピストン側室に区画するフリーピストンとから構成され、ピストンには、第１室が急激に圧縮されたときに開くショック弁と、推進ユニットの自重でピストン側室の流体を第１室に戻すリターン弁を配設してなるパワーチルトシリンダ装置において、圧力供給装置と第１室とを連絡する第１管路と、圧力供給装置とフリーピストンの反ピストン側室とを連絡する第２管路と、第２管路から分岐しロッドガイド内の開閉弁を介して第１室に連絡可能とされる開閉管路とを備え、圧力供給装置が第２管路からシリンダ内のフリーピストンの反ピストン側室に圧力流体を供給し、これによって上昇する反ピストン側室の圧力がフリーピストンとピストンを介してピストンロッドをシリンダ外に押し出し、ピストンがロッドガイドに当接するチルトアップの上限にて、上記開閉弁が該ピストンにより押動されて開放され、圧力供給装置が第２管路に供給した流体をこの開放された開閉弁により第１室に導き、ひいては第１室からシリンダ外に排出可能にするようにしたものである。
【００１１】
請求項１に記載の本発明によれば下記▲１▼、▲２▼の作用がある。
▲１▼チルトアップの上限位置で、ロッドガイドに当接するピストンがロッドガイド内の開閉弁を押動して開放し、圧力供給装置が第２管路に供給している流体を開閉管路を介して第１室に導く。これにより、第２管路から第２室に供給されていた流体は、開閉管路、開閉弁を通って第１室に逃げ、ひいては第１室からシリンダ外に排出され、シリンダの内圧上昇を抑える。
【００１２】
▲２▼上記▲１▼の開閉弁は、チルトアップの上限位置で必ずピストンにより押動され、直ちに開放せしめられるから、シリンダの内圧上昇は速やかに抑えられ、電力の消耗を低減し、ポンプの耐久性を向上できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１はパワーチルトシリンダ装置を示す回路図、図２はパワーチルトシリンダ装置の要部を示す模式図、図３はパワーチルトシリンダ装置の動作状態を示す模式図、図４は船舶推進機を示す模式図である。
【００１４】
船体１１の船尾板１１Ａには、図４に示す如く、クランプブラケット１２が固定され、クランプブラケット１２にはチルト軸１３を介してスイベルブラケット１４が略水平軸まわりに傾動可能に、即ちチルトアップ及びチルトダウン可能に、枢着されている。スイベルブラケット１４には、図示されない操舵軸を介して、推進ユニット１５が操舵軸まわりに回動可能に枢着されている。推進ユニット１５の上部にはエンジンユニット１６が搭載され、推進ユニット１５の下部にはプロペラ１７が備えられている。即ち、船外機１０は、以下に述べるチルトシリンダ装置１００により、推進ユニット１５を傾動可能としている。
【００１５】
クランプブラケット１２にはチルトシリンダ装置１００のシリンダ１８の基端部がピン結合され、スイベルブラケット１４には、シリンダ１８の内部に挿入されるとともにロッドガイド１８Ａを介してシリンダ１８の外部に延びるピストンロッド１９の先端部がピン結合されている。シリンダ１８の内部は、ピストンロッド１９の端部に固定されるピストン２０により、ピストンロッド１９収容側の第１室２１と、ピストンロッド１９非収容側の第２室２２とに区画されている。
【００１６】
ピストン２０には、ショック弁２３とリターン弁２４が相互に並設されている。ショック弁２３は、ばね２３Ａにより閉弁せしめられており、障害物との衝突による衝撃力作用下におけるように、第１室２１内の圧力が異常に上昇し、その上昇圧力が所定の圧力値以上に達した時点で開弁し、第１室２１内の作動油を第２室２２（ピストン側室２２Ａ）に移送可能としている。リターン弁２４は、障害物との衝突による衝撃力吸収後、チルトアップされた推進ユニット１５の自重作用下で第２室２２（ピストン側室２２Ａ）内の圧力が所定の圧力値以上にまで達した時点で開弁可能とされている。
【００１７】
尚、第２室２２には、フリーピストン２５がピストン２０に近接配置されている。フリーピストン２５は、第２室２２をピストン側室２２Ａと反ピストン側室２２Ｂに区画する。フリーピストン２５は、上記障害物との衝突による衝撃吸収の前後で一定位置に停留し、従ってショック弁２３を経て第１室２１から第２室２２（ピストン側室２２Ａ）に移送される作動油の量と、リターン弁２４を経て第２室２２（ピストン側室２２Ａ）から第１室２１に返送される作動油の量とを同一とすることを可能とし、シリンダ１８に対するピストンロッド１９の衝撃吸収後における復帰位置を衝撃吸収前におけるピストンロッド１９の停留位置に確実に一致させることを可能としている。
【００１８】
次に、上記チルトシリンダ装置１００の作動回路について説明する。３１はリザーバであり、作動油を貯留可能としている。３２は可逆式直流モータ、３３は可逆式ギヤポンプであり、ポンプ３３はモータ３２によって選択的に正転もしくは逆転可能とされている。３４は開閉装置であり、シャトルピストン３５、第１チェック弁３６及び第２チェック弁３７を有し、シャトルピストン３５の第１チェック弁３６側に第１シャトル室３８を区画形成し、シャトルピストン３５の第２チェック弁３７側に第２シャトル室３９を区画形成している。即ち、第１チェック弁３６は、ポンプ３３の正転時に管路４２を介して供給される送油圧力によって開作動され、第２チェック弁３７はポンプ３３の逆転時に管路４３を介して供給される送油圧力によって開作動される。また、シャトルピストン３５は、ポンプ３３の正転による送油圧力によって第２チェック弁３７を開作動し、ポンプ３３の逆転による送油圧力によって第１チェック弁３６を開作動する。
【００１９】
開閉装置３４の第１チェック弁３６と、シリンダ１８の第２室２２（反ピストン側室２２Ｂ）とは第２管路４４によって連通されている。また、開閉装置３４の第２チェック弁３７と、シリンダ１８の第１室２１とは第１管路４５によって連通されている。
【００２０】
管路４２に連なる管路４２Ａの中間部には逆止弁４８が介装されている。即ち、船外機１０のチルトダウン操作時に、シリンダ１８のピストンロッド１９が最大収縮位置に達し、シリンダ１８の第２室２２からポンプ３３への返油がなくなった時点で、なおポンプ３３が作動する場合に、上記逆止弁４８が開作動し、リザーバ３１からポンプ３３に作動油を供給可能としている。
【００２１】
また、管路４３に連なる管路４３Ａの中間部には逆止弁４９が介装されている。即ち、船外機１０のチルトアップ操作時に、シリンダ１８のシリンダ内容積は、ピストンロッド１９のシリンダ１８からの退出容積だけ増加することとなり、作動油の循環油量が不足することから、上記逆止弁４９が開作動し、リザーバ３１からポンプ３３に循環油量の不足油量を補償可能としている。
【００２２】
また、管路４３の中間部には管路４３Ｂを介してダウンリリーフ弁５０が接続されている。即ち、船外機１０のチルトダウン操作時に、シリンダ１８の容積はピストンロッド１９のシリンダ１８への侵入容積だけ減少することとなり、作動油の循環油量に余りを生ずることから、上記ダウンリリーフ弁５０が開作動して、ポンプ３３の吐出油をリザーバ３１に戻すことを可能としている。
【００２３】
また、第２管路４４の中間部には第２室用リリーフ弁５１が接続されている。即ち、推進ユニット１５が任意のアップ位置に保持される状態での後進航走下で、推進ユニット１５が障害物に衝突し、シリンダ１８の第２室２２における圧力が異常に上昇すると、上記第２室用リリーフ弁５１が開作動し、圧力上昇した作動油をリザーバ３１に逃すことを可能としている。
【００２４】
また、シリンダ１８の第１室２１に連通されている第１管路４５と、第２室２２に連通されている第２管路４４との間にはバイパス管路４６を介して手動弁５２が介装されている。即ち、手動弁５２を開操作することにより、シリンダ１８の第１室２１と第２室２２とが連通可能となり、ピストンロッド１９を手動操作によって伸縮させ、推進ユニット１５をそのダウン位置と最大チルトアップ位置との間で揺動することが自在となる。
【００２５】
然るに、チルトシリンダ装置１００にあっては、船外機１０のチルトアップの上限位置で、第２室２２に供給される圧力油を逃がしてシリンダ１８を保護するため、以下の構造を備えている。
【００２６】
即ち、チルトシリンダ装置１００は、前述した、ポンプ３３と第１室２１とを連絡する第１管路４５と、ポンプ３３とフリーピストン２５の反ピストン側室２２Ｂとを連絡する第２管路４４の他に、開閉管路６０を備えている。開閉管路６０は、第２管路４４から分岐し、ロッドガイド１８Ａ内の開閉弁６１を介して第１室２１に連絡可能とされている。開閉弁６１は、推進ユニット１５が水中障害物と衝突したときに圧力上昇する第１室２１の作動油圧力では開かないように、ばね６２により閉弁されている。
【００２７】
従って、図３（Ａ）に示す如く、ポンプ３３が管路４２、第１チェック弁３６を経由して第２管路４４からシリンダ１８内のフリーピストン２５の反ピストン側室２５Ｂに圧力油を供給し、これによって上昇する反ピストン側室２５Ｂの圧力がフリーピストン２５とピストン２０を介してピストンロッド１９をシリンダ１８の外部に押し出し、ピストン２０がロッドガイド１８Ａに当接するチルトアップの上限にて、開閉弁６１が該ピストン２０によりロッド状突出部６１Ａを押動されて開放され、ポンプ３３が第２管路４４に供給した圧力油を第２室２２でなく、開閉管路６０からこの開放された開閉弁６１により第１室２１に導くことを可能とする。尚、ロッドガイド１８Ａはピストン２０が当接する内面に、開閉管路６０と第１管路４５とを連通可能とする溝状流路６３を備えている。これにより、第２管路４４から第２室２２に供給されていた圧力油は、開閉管路６０、開閉弁６１を通って第１室２１に逃げ、ひいては第１室２１（溝状流路６３）からシリンダ１８の外部（第１管路４５）へと排出される。
【００２８】
そして、チルトシリンダ装置１００がチルトアップの上限位置からチルトダウンするときには、図３（Ｂ）に示す如く、第１室２１に供給される圧力油がピストン２０のリターン弁２４を閉じ、ピストン２０を下方へと押し下げる。尚、開閉弁６１は、このチルトダウン操作時の第１室２１の内圧では開かない。
【００２９】
次に、チルトシリンダ装置１００の作動について説明する。
（チルトアップ動作）
船外機１０のアップ動作は以下の通りである。
即ち、モータ３２をアップ側に作動し、ポンプ３３を正転すると、ポンプ３３からの吐出油は、管路４２、第１チェック弁３６、第２管路４４を経てシリンダ１８の第２室２２の反ピストン側室２２Ｂに入り、ピストンロッド１９を押し上げ、推進ユニット１５を第１図に実線で示すダウン位置から２点鎖線で示すアップ位置にまで傾動可能とする。シリンダ１８の第１室２１の油は、第１管路４５、第２チェック弁３７、管路４３を経てポンプ３３に戻る。
【００３０】
このチルトアップ時に、ピストンロッド１９が最大伸長位置に達するチルトアップの上限位置では、ロッドガイド１８Ａに当接するピストン２０が開閉弁６１を押動してこれを開放することにより開閉管路６０を開く。これにより、第２管路４４から第２室２２に供給されていた圧力油は、開閉管路６０、開閉弁６１を通って第１室２１に逃げ、ひいては第１室２１からシリンダ１８の外部へと排出され、シリンダ１８の内圧上昇を抑える。
【００３１】
このとき、上述の開閉弁６１は、チルトアップの上限位置で必ずピストン２０により押動され、直ちに開放せしめられるから、シリンダ１８の内圧上昇は速やかに抑えられ、電力の消耗を低減し、ポンプの耐久性を向上できる。
【００３２】
（チルトダウン操作）
船外機１０のダウン動作は以下の通りである。
即ち、モータ３２をダウン側に作動し、ポンプ３３を逆転すると、ポンプ３３からの吐出油は管路４３、第２チェック弁３７、管路４５を経て、シリンダ１８の第１室２１に入り、ピストンロッド１９を押し下げる。シリンダ１８の第２室２２の油は、管路４４、第１チェック弁３６、管路４２を経てポンプ３３に戻る。
【００３３】
（跳ね上がり動作）
船外機１０の障害物との衝突にともなう跳ね上り動作は以下の通りである。
即ち、推進ユニット１５に障害物が衝突すると、ピストンロッド１９に大なる引張力が作用し、シリンダ１８の第１室２１の圧力が上昇し、ショック弁２３が開作動し、第１室２１の作動油が第２室２２のピストン側室２２Ａに移送され、ピストンロッド１９が伸長して推進ユニット１５が跳ね上り、衝撃力が吸収される。上記衝撃力の吸収後、推進ユニット１５の自重によってピストン側室２２Ａ内の圧力が上昇すると、リターン弁２４が開き、ピストン側室２２Ａ内の作動油が第１室２１に返送され、ピストンロッド１９を収縮させることによって推進ユニット１５を跳ね上がり前の位置に復帰させる。尚、前述の通りこの実施例においては、第２室２２にフリーピストン２５を備えていることから、衝撃吸収の前後で、第１室２１から第２室２２に移送される作動油の量と、第２室２２から第１室２１に返送される作動油の量とが同一となり、ピストンロッド１９の衝撃吸収後における復帰位置を衝撃吸収前におけるダウン位置に確実に一致させることが可能となっている。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、パワーチルトシリンダ装置において、フリーピストンを備えながら、チルトアップの上限位置でシリンダの内圧上昇を速やかに抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はパワーチルトシリンダ装置を示す回路図である。
【図２】図２はパワーチルトシリンダ装置の要部を示す模式図である。
【図３】図３はパワーチルトシリンダ装置の動作状態を示す模式図である。
【図４】図４は船舶推進機を示す模式図である。
【符号の説明】
１００ パワーチルトシリンダ装置
１１ 船体
１５ 推進ユニット
１８ シリンダ
１９ ピストンロッド
２０ ピストン
２１ 第１室
２２ 第２室
２２Ａ ピストン側室
２２Ｂ 反ピストン側室
２３ ショック弁
２４ リターン弁
２５ フリーピストン
６０ 開閉管路
６１ 開閉弁
【発明の属する技術分野】
本発明は船舶推進機のパワーチルトシリンダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船外機、船内外機等の船舶推進機のパワーチルトシリンダ装置として、船体と推進ユニットの間にシリンダ装置を介装し、シリンダ装置に圧力流体を給排して推進ユニットを船体に対し傾動可能に支持し、シリンダ装置は、シリンダと、このシリンダ内に挿入されるとともにロッドガイドを介してシリンダ外に延びるピストンロッドと、シリンダ内のピストンロッド端部に固定されてシリンダ内にピストンロッド収容側の第１室とピストンロッド非収容側の第２室とを区画形成するピストンと、第２室をピストン側室と反ピストン側室に区画するフリーピストンとから構成されてなるものがある。
【０００３】
パワーチルトシリンダ装置では、ポンプが吐出する圧力流体をシリンダの第２室に供給するチルトアップ時に、ピストンがロッドガイドに当接することにより上限位置が決まる。このとき、シリンダを保護するため、シリンダの内圧上昇を抑える必要がある。
【０００４】
チルトアップ操作時にシリンダの内圧上昇を抑える従来技術として、シリンダの第２室にフリーピストンがない油圧回路の場合、ピストンに第１室と第２室とを連絡する開閉弁と、この開閉弁を開放操作する操作部材を配設し、操作部材が、チルトアップ時にロッドガイドに当接することにより押動されてピストンの開閉弁を開放するように動作し、第１室と第２室とを導通させるものがある。これによれば、チルトアップの上限位置において、ピストンに設けた操作部材がロッドガイドに当接すると、開閉弁が開いて第１室と第２室とが導通するものとなる結果、第２室に供給されていた流体が第１室に逃げ、ひいては第１室からシリンダ外に排出され、シリンダの内圧上昇を抑えることができるものとなる。ところが、この従来技術では、シリンダの第２室にフリーピストンを設けると、ピストンの開閉弁を開いても、第２室におけるフリーピストンの反ピストン側室に供給された流体の流れを該フリーピストンが遮断するものとなり、この流体を上述の如くに第１室の側に逃がすことができないものとなるから、フリーピストンを備えることができない。
【０００５】
そして、上述の従来技術では、航走中の推進ユニットに水中障害物が衝突して推進ユニットが跳ね上がる跳ね上がり時のように、シリンダの第１室の圧力が急激に上昇したとき、この圧力流体を第１室から第２室に逃がすショック弁をピストンに設けてあるが、この衝突後に第２室から第１室に圧力流体を戻すリターン弁をピストンに設けることができない。何故ならば、このようなリターン弁をフリーピストンを伴わないピストンに設けると、チルトアップのために第２室に供給した流体がリターン弁から第１室に逃げてチルトアップ不能となるからである。即ち、この従来技術では、ピストンにリターン弁を設けることができないから、推進ユニットが障害物との衝突による跳ね上がり後にすぐに元の位置に戻ることができないという不都合がある。
【０００６】
この不都合を解消するものとして、特開昭60-1097 号公報に記載の如く、シリンダの第２室にフリーピストンを設け、ピストンにショック弁とリターン弁とを併せ備えたものが提案されている。これによれば、ピストンにリターン弁を備えたから、推進ユニットが障害物との衝突による跳ね上がり後にすぐに元の位置に戻ることができるものとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、特開昭60-1097 号公報に記載の如くのフリーピストンを備えるパワーチルトシリンダ装置では、前述した如く、チルトアップの上限位置において開かれて第１室と第２室とを導通する開閉弁をピストンに設けることにより、第２室の流体を第１室側に逃がし、シリンダの内圧上昇を抑えることができない。
【０００８】
従って、この特開昭60-1097 号公報に記載の従来技術では、ポンプと第２室とをつなぐ管路に、チルトアップ時の第２室の内圧上昇をリザーバに逃がすリリーフ弁を設けることとしている。このリリーフ弁の開放圧力は、チルトアップ時の第２室圧力（ポンプ吐出圧力）で開かず、推進ユニットの通常航走姿勢を安定維持するに足る第２室圧力よりも高い圧力に設定する必要がある。このため、チルトアップの上限位置に達する度に、リリーフ弁は、ポンプの吐出圧力がリリーフ弁の高い開放圧力を越えるまで上昇するのを待ってから開くものとなり、電力の消耗、ポンプの耐久性の点で改良が求められる。
【０００９】
本発明の課題は、パワーチルトシリンダ装置において、フリーピストンを備えながら、チルトアップの上限位置でシリンダの内圧上昇を速やかに抑えることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、船体と推進ユニットの間にシリンダ装置を介装し、圧力供給装置からシリンダ装置に圧力流体を給排して推進ユニットを船体に対し傾動可能に支持し、シリンダ装置は、シリンダと、このシリンダ内に挿入されるとともにロッドガイドを介してシリンダ外に延びるピストンロッドと、シリンダ内のピストンロッド端部に固定されてシリンダ内にピストンロッド収容側の第１室とピストンロッド非収容側の第２室とを区画形成するピストンと、第２室をピストン側室と反ピストン側室に区画するフリーピストンとから構成され、ピストンには、第１室が急激に圧縮されたときに開くショック弁と、推進ユニットの自重でピストン側室の流体を第１室に戻すリターン弁を配設してなるパワーチルトシリンダ装置において、圧力供給装置と第１室とを連絡する第１管路と、圧力供給装置とフリーピストンの反ピストン側室とを連絡する第２管路と、第２管路から分岐しロッドガイド内の開閉弁を介して第１室に連絡可能とされる開閉管路とを備え、圧力供給装置が第２管路からシリンダ内のフリーピストンの反ピストン側室に圧力流体を供給し、これによって上昇する反ピストン側室の圧力がフリーピストンとピストンを介してピストンロッドをシリンダ外に押し出し、ピストンがロッドガイドに当接するチルトアップの上限にて、上記開閉弁が該ピストンにより押動されて開放され、圧力供給装置が第２管路に供給した流体をこの開放された開閉弁により第１室に導き、ひいては第１室からシリンダ外に排出可能にするようにしたものである。
【００１１】
請求項１に記載の本発明によれば下記▲１▼、▲２▼の作用がある。
▲１▼チルトアップの上限位置で、ロッドガイドに当接するピストンがロッドガイド内の開閉弁を押動して開放し、圧力供給装置が第２管路に供給している流体を開閉管路を介して第１室に導く。これにより、第２管路から第２室に供給されていた流体は、開閉管路、開閉弁を通って第１室に逃げ、ひいては第１室からシリンダ外に排出され、シリンダの内圧上昇を抑える。
【００１２】
▲２▼上記▲１▼の開閉弁は、チルトアップの上限位置で必ずピストンにより押動され、直ちに開放せしめられるから、シリンダの内圧上昇は速やかに抑えられ、電力の消耗を低減し、ポンプの耐久性を向上できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１はパワーチルトシリンダ装置を示す回路図、図２はパワーチルトシリンダ装置の要部を示す模式図、図３はパワーチルトシリンダ装置の動作状態を示す模式図、図４は船舶推進機を示す模式図である。
【００１４】
船体１１の船尾板１１Ａには、図４に示す如く、クランプブラケット１２が固定され、クランプブラケット１２にはチルト軸１３を介してスイベルブラケット１４が略水平軸まわりに傾動可能に、即ちチルトアップ及びチルトダウン可能に、枢着されている。スイベルブラケット１４には、図示されない操舵軸を介して、推進ユニット１５が操舵軸まわりに回動可能に枢着されている。推進ユニット１５の上部にはエンジンユニット１６が搭載され、推進ユニット１５の下部にはプロペラ１７が備えられている。即ち、船外機１０は、以下に述べるチルトシリンダ装置１００により、推進ユニット１５を傾動可能としている。
【００１５】
クランプブラケット１２にはチルトシリンダ装置１００のシリンダ１８の基端部がピン結合され、スイベルブラケット１４には、シリンダ１８の内部に挿入されるとともにロッドガイド１８Ａを介してシリンダ１８の外部に延びるピストンロッド１９の先端部がピン結合されている。シリンダ１８の内部は、ピストンロッド１９の端部に固定されるピストン２０により、ピストンロッド１９収容側の第１室２１と、ピストンロッド１９非収容側の第２室２２とに区画されている。
【００１６】
ピストン２０には、ショック弁２３とリターン弁２４が相互に並設されている。ショック弁２３は、ばね２３Ａにより閉弁せしめられており、障害物との衝突による衝撃力作用下におけるように、第１室２１内の圧力が異常に上昇し、その上昇圧力が所定の圧力値以上に達した時点で開弁し、第１室２１内の作動油を第２室２２（ピストン側室２２Ａ）に移送可能としている。リターン弁２４は、障害物との衝突による衝撃力吸収後、チルトアップされた推進ユニット１５の自重作用下で第２室２２（ピストン側室２２Ａ）内の圧力が所定の圧力値以上にまで達した時点で開弁可能とされている。
【００１７】
尚、第２室２２には、フリーピストン２５がピストン２０に近接配置されている。フリーピストン２５は、第２室２２をピストン側室２２Ａと反ピストン側室２２Ｂに区画する。フリーピストン２５は、上記障害物との衝突による衝撃吸収の前後で一定位置に停留し、従ってショック弁２３を経て第１室２１から第２室２２（ピストン側室２２Ａ）に移送される作動油の量と、リターン弁２４を経て第２室２２（ピストン側室２２Ａ）から第１室２１に返送される作動油の量とを同一とすることを可能とし、シリンダ１８に対するピストンロッド１９の衝撃吸収後における復帰位置を衝撃吸収前におけるピストンロッド１９の停留位置に確実に一致させることを可能としている。
【００１８】
次に、上記チルトシリンダ装置１００の作動回路について説明する。３１はリザーバであり、作動油を貯留可能としている。３２は可逆式直流モータ、３３は可逆式ギヤポンプであり、ポンプ３３はモータ３２によって選択的に正転もしくは逆転可能とされている。３４は開閉装置であり、シャトルピストン３５、第１チェック弁３６及び第２チェック弁３７を有し、シャトルピストン３５の第１チェック弁３６側に第１シャトル室３８を区画形成し、シャトルピストン３５の第２チェック弁３７側に第２シャトル室３９を区画形成している。即ち、第１チェック弁３６は、ポンプ３３の正転時に管路４２を介して供給される送油圧力によって開作動され、第２チェック弁３７はポンプ３３の逆転時に管路４３を介して供給される送油圧力によって開作動される。また、シャトルピストン３５は、ポンプ３３の正転による送油圧力によって第２チェック弁３７を開作動し、ポンプ３３の逆転による送油圧力によって第１チェック弁３６を開作動する。
【００１９】
開閉装置３４の第１チェック弁３６と、シリンダ１８の第２室２２（反ピストン側室２２Ｂ）とは第２管路４４によって連通されている。また、開閉装置３４の第２チェック弁３７と、シリンダ１８の第１室２１とは第１管路４５によって連通されている。
【００２０】
管路４２に連なる管路４２Ａの中間部には逆止弁４８が介装されている。即ち、船外機１０のチルトダウン操作時に、シリンダ１８のピストンロッド１９が最大収縮位置に達し、シリンダ１８の第２室２２からポンプ３３への返油がなくなった時点で、なおポンプ３３が作動する場合に、上記逆止弁４８が開作動し、リザーバ３１からポンプ３３に作動油を供給可能としている。
【００２１】
また、管路４３に連なる管路４３Ａの中間部には逆止弁４９が介装されている。即ち、船外機１０のチルトアップ操作時に、シリンダ１８のシリンダ内容積は、ピストンロッド１９のシリンダ１８からの退出容積だけ増加することとなり、作動油の循環油量が不足することから、上記逆止弁４９が開作動し、リザーバ３１からポンプ３３に循環油量の不足油量を補償可能としている。
【００２２】
また、管路４３の中間部には管路４３Ｂを介してダウンリリーフ弁５０が接続されている。即ち、船外機１０のチルトダウン操作時に、シリンダ１８の容積はピストンロッド１９のシリンダ１８への侵入容積だけ減少することとなり、作動油の循環油量に余りを生ずることから、上記ダウンリリーフ弁５０が開作動して、ポンプ３３の吐出油をリザーバ３１に戻すことを可能としている。
【００２３】
また、第２管路４４の中間部には第２室用リリーフ弁５１が接続されている。即ち、推進ユニット１５が任意のアップ位置に保持される状態での後進航走下で、推進ユニット１５が障害物に衝突し、シリンダ１８の第２室２２における圧力が異常に上昇すると、上記第２室用リリーフ弁５１が開作動し、圧力上昇した作動油をリザーバ３１に逃すことを可能としている。
【００２４】
また、シリンダ１８の第１室２１に連通されている第１管路４５と、第２室２２に連通されている第２管路４４との間にはバイパス管路４６を介して手動弁５２が介装されている。即ち、手動弁５２を開操作することにより、シリンダ１８の第１室２１と第２室２２とが連通可能となり、ピストンロッド１９を手動操作によって伸縮させ、推進ユニット１５をそのダウン位置と最大チルトアップ位置との間で揺動することが自在となる。
【００２５】
然るに、チルトシリンダ装置１００にあっては、船外機１０のチルトアップの上限位置で、第２室２２に供給される圧力油を逃がしてシリンダ１８を保護するため、以下の構造を備えている。
【００２６】
即ち、チルトシリンダ装置１００は、前述した、ポンプ３３と第１室２１とを連絡する第１管路４５と、ポンプ３３とフリーピストン２５の反ピストン側室２２Ｂとを連絡する第２管路４４の他に、開閉管路６０を備えている。開閉管路６０は、第２管路４４から分岐し、ロッドガイド１８Ａ内の開閉弁６１を介して第１室２１に連絡可能とされている。開閉弁６１は、推進ユニット１５が水中障害物と衝突したときに圧力上昇する第１室２１の作動油圧力では開かないように、ばね６２により閉弁されている。
【００２７】
従って、図３（Ａ）に示す如く、ポンプ３３が管路４２、第１チェック弁３６を経由して第２管路４４からシリンダ１８内のフリーピストン２５の反ピストン側室２５Ｂに圧力油を供給し、これによって上昇する反ピストン側室２５Ｂの圧力がフリーピストン２５とピストン２０を介してピストンロッド１９をシリンダ１８の外部に押し出し、ピストン２０がロッドガイド１８Ａに当接するチルトアップの上限にて、開閉弁６１が該ピストン２０によりロッド状突出部６１Ａを押動されて開放され、ポンプ３３が第２管路４４に供給した圧力油を第２室２２でなく、開閉管路６０からこの開放された開閉弁６１により第１室２１に導くことを可能とする。尚、ロッドガイド１８Ａはピストン２０が当接する内面に、開閉管路６０と第１管路４５とを連通可能とする溝状流路６３を備えている。これにより、第２管路４４から第２室２２に供給されていた圧力油は、開閉管路６０、開閉弁６１を通って第１室２１に逃げ、ひいては第１室２１（溝状流路６３）からシリンダ１８の外部（第１管路４５）へと排出される。
【００２８】
そして、チルトシリンダ装置１００がチルトアップの上限位置からチルトダウンするときには、図３（Ｂ）に示す如く、第１室２１に供給される圧力油がピストン２０のリターン弁２４を閉じ、ピストン２０を下方へと押し下げる。尚、開閉弁６１は、このチルトダウン操作時の第１室２１の内圧では開かない。
【００２９】
次に、チルトシリンダ装置１００の作動について説明する。
（チルトアップ動作）
船外機１０のアップ動作は以下の通りである。
即ち、モータ３２をアップ側に作動し、ポンプ３３を正転すると、ポンプ３３からの吐出油は、管路４２、第１チェック弁３６、第２管路４４を経てシリンダ１８の第２室２２の反ピストン側室２２Ｂに入り、ピストンロッド１９を押し上げ、推進ユニット１５を第１図に実線で示すダウン位置から２点鎖線で示すアップ位置にまで傾動可能とする。シリンダ１８の第１室２１の油は、第１管路４５、第２チェック弁３７、管路４３を経てポンプ３３に戻る。
【００３０】
このチルトアップ時に、ピストンロッド１９が最大伸長位置に達するチルトアップの上限位置では、ロッドガイド１８Ａに当接するピストン２０が開閉弁６１を押動してこれを開放することにより開閉管路６０を開く。これにより、第２管路４４から第２室２２に供給されていた圧力油は、開閉管路６０、開閉弁６１を通って第１室２１に逃げ、ひいては第１室２１からシリンダ１８の外部へと排出され、シリンダ１８の内圧上昇を抑える。
【００３１】
このとき、上述の開閉弁６１は、チルトアップの上限位置で必ずピストン２０により押動され、直ちに開放せしめられるから、シリンダ１８の内圧上昇は速やかに抑えられ、電力の消耗を低減し、ポンプの耐久性を向上できる。
【００３２】
（チルトダウン操作）
船外機１０のダウン動作は以下の通りである。
即ち、モータ３２をダウン側に作動し、ポンプ３３を逆転すると、ポンプ３３からの吐出油は管路４３、第２チェック弁３７、管路４５を経て、シリンダ１８の第１室２１に入り、ピストンロッド１９を押し下げる。シリンダ１８の第２室２２の油は、管路４４、第１チェック弁３６、管路４２を経てポンプ３３に戻る。
【００３３】
（跳ね上がり動作）
船外機１０の障害物との衝突にともなう跳ね上り動作は以下の通りである。
即ち、推進ユニット１５に障害物が衝突すると、ピストンロッド１９に大なる引張力が作用し、シリンダ１８の第１室２１の圧力が上昇し、ショック弁２３が開作動し、第１室２１の作動油が第２室２２のピストン側室２２Ａに移送され、ピストンロッド１９が伸長して推進ユニット１５が跳ね上り、衝撃力が吸収される。上記衝撃力の吸収後、推進ユニット１５の自重によってピストン側室２２Ａ内の圧力が上昇すると、リターン弁２４が開き、ピストン側室２２Ａ内の作動油が第１室２１に返送され、ピストンロッド１９を収縮させることによって推進ユニット１５を跳ね上がり前の位置に復帰させる。尚、前述の通りこの実施例においては、第２室２２にフリーピストン２５を備えていることから、衝撃吸収の前後で、第１室２１から第２室２２に移送される作動油の量と、第２室２２から第１室２１に返送される作動油の量とが同一となり、ピストンロッド１９の衝撃吸収後における復帰位置を衝撃吸収前におけるダウン位置に確実に一致させることが可能となっている。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、パワーチルトシリンダ装置において、フリーピストンを備えながら、チルトアップの上限位置でシリンダの内圧上昇を速やかに抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はパワーチルトシリンダ装置を示す回路図である。
【図２】図２はパワーチルトシリンダ装置の要部を示す模式図である。
【図３】図３はパワーチルトシリンダ装置の動作状態を示す模式図である。
【図４】図４は船舶推進機を示す模式図である。
【符号の説明】
１００ パワーチルトシリンダ装置
１１ 船体
１５ 推進ユニット
１８ シリンダ
１９ ピストンロッド
２０ ピストン
２１ 第１室
２２ 第２室
２２Ａ ピストン側室
２２Ｂ 反ピストン側室
２３ ショック弁
２４ リターン弁
２５ フリーピストン
６０ 開閉管路
６１ 開閉弁
Claims (1)
- 船体と推進ユニットの間にシリンダ装置を介装し、圧力供給装置からシリンダ装置に圧力流体を給排して推進ユニットを船体に対し傾動可能に支持し、
シリンダ装置は、シリンダと、このシリンダ内に挿入されるとともにロッドガイドを介してシリンダ外に延びるピストンロッドと、シリンダ内のピストンロッド端部に固定されてシリンダ内にピストンロッド収容側の第１室とピストンロッド非収容側の第２室とを区画形成するピストンと、第２室をピストン側室と反ピストン側室に区画するフリーピストンとから構成され、
ピストンには、第１室が急激に圧縮されたときに開くショック弁と、推進ユニットの自重でピストン側室の流体を第１室に戻すリターン弁を配設してなるパワーチルトシリンダ装置において、
圧力供給装置と第１室とを連絡する第１管路と、圧力供給装置とフリーピストンの反ピストン側室とを連絡する第２管路と、第２管路から分岐しロッドガイド内の開閉弁を介して第１室に連絡可能とされる開閉管路とを備え、
圧力供給装置が第２管路からシリンダ内のフリーピストンの反ピストン側室に圧力流体を供給し、これによって上昇する反ピストン側室の圧力がフリーピストンとピストンを介してピストンロッドをシリンダ外に押し出し、ピストンがロッドガイドに当接するチルトアップの上限にて、上記開閉弁が該ピストンにより押動されて開放され、圧力供給装置が第２管路に供給した流体をこの開放された開閉弁により第１室に導き、ひいては第１室からシリンダ外に排出可能にすることを特徴とするパワーチルトシリンダ装置。
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