JP4213354B2 - 油圧式摩擦クラッチの制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、船舶などにおいて油圧式摩擦クラッチを介して機関からの動力をプロペラに伝達する際に、その動力の伝達を変化させるためにクラッチのすべりを利用するところの油圧式摩擦クラッチの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の高速船は、高速機関を用いているためにアイドル回転数が高く、また、スリムな船体形状をしているために、機関の回転数をアイドル回転の状態にまで下げても、船の速度を充分に落とすことができなかったり、また、クラッチ結合の際に思わぬ急発進をすることがある。したがって、船舶に低速が求められる離、接岸や漁労時における操船性に問題があった。
【０００３】
すなわち、従来は、クラッチ切換弁の切換レバーの嵌、脱を頻繁に行うか、もしくは、ハンドルまたはダイヤルで操作できる、クラッチのスリップを制御するスリップ制御装置（トローリング装置）を備えることにより、所要の微速を得ていた。後者の油圧式摩擦クラッチのスリップを制御する制御装置としては、例えば、実公昭５５−３９１４８号公報に記載された「クラッチ制御装置」などが知られ、各種の漁船において既に利用されており、また、微速運転を行う機会の少ない船舶では、トローリング装置の価格が高いこともあり、前者の手法が採用されている。
【０００４】
このような油圧式摩擦クラッチのスリップ制御装置を採用していない舶用減速逆転機の油圧回路の例が図３に示され、採用している舶用減速逆転機の例が図４に示されている。図３および４において、図示されていない機関からの動力は、同じく図示されていない歯車機構を介して油圧式摩擦クラッチである前進クラッチ１または後進クラッチ２の入力側１ａまたは２ａに伝達され、いずれかのクラッチ１，２が結合されると、クラッチの出力側と一体に回転する小歯車３が回転し、この小歯車３とかみ合う大歯車４を介して出力軸５を回転し、この出力軸５に取り付けられたプロペラ６を前進方向もしくは後進方向に回転させる。
【０００５】
今、作動油ポンプ７により、舶用減速逆転機のサンプタンク８から吸い上げられた作動油は、油圧調整弁９で所定の圧力に調整された後、前後進切換弁１１を経由し、この前後進切換弁１１で選択されたクラッチのピストン室１２または１３に供給される。かくして、圧力を調整された作動油は、押圧装置を構成するピストン１４または１５を押し、クラッチ板１６、１６を圧着して摩擦結合させる。したがって、ピストン室１２または１３に供給される作動油の圧力を調節することにより、直結運転とスリップ運転とに分けることができる。
【０００６】
直結運転とスリップ運転とを選択するための作動油の圧力変更の設定は、図４に示される定速度制御弁１０の操作レバーＨにより行われ、図３に示される、このような定速度制御弁１０を有しない油圧式摩擦クラッチでは作動油の圧力変更の設定を行うことができず、ピストン室１２または１３に供給される圧力は直結結合となる高圧のみである。したがって、図３に示される場合には、前進後進切換弁１１の操作レバーＬの操作によりクラッチの嵌脱を繰り返えし、直結運転を断続してプロペラの回転速度が高くなり過ぎるのを抑えることにより微速運転が行われる。
【０００７】
これに対し、図４に示される定速度制御弁１０を有する油圧式摩擦クラッチにおいては、定速度制御弁１０の操作レバーＨ（図５参照）の操作により所要の微速運転が行われる。すなわち、図５に示されるように、操作レバーＨのキー溝Ｈａに大ピストン１７に形成された径方向のピン孔１７ａに収容されているピン１８が係合しているので、操作レバーＨを低速位置に回動すると、操作レバーＨとともに大ピストン１７が回動する。大ピストン１７が回動すると、大ピストン１７に形成された斜めの切欠溝１７ｂが弁本体Ｂに設けられたドレン孔１９につながり、大ピストン室２０とドレン孔１９とが連通するので、大ピストン室２０に供給される作動油の圧力は低下する。大ピストン室２０の作動油の圧力が低下すると、スプリング２２により付勢されている大ピストン１７は図４の右方向に移動し、同時に小ピストン２１も右方向に移動し、作動油路２７を通るポンプ７からの作動油は、小ピストン２１の環状溝２８への通路が狭まり、環状溝２８とドレン孔２９が連通することとなるので、作動油路３０から切換弁１１および作動油路３１を経由してクラッチ１または２のピストン室１２または１３に供給される作動油の圧力は低下し、各ピストン１４または１５のクラッチ板１６、１６に対する押圧力が低下する。かくして、クラッチ１または２はスリップ運転状態となる。
【０００８】
この時の大ピストン１７の位置は、大ピストン室２０への背圧回路３８からの供給油量とドレン孔１９からの排出油量とのバランスで決まり、小ピストン２１は、小ピストン２１の側面に作用するスプリング２２の付勢力と小室２３および環状溝２８に供給される圧油による押圧力とがバランスする位置で静止する。なお、ドレン孔１９の開口面積は、操作レバーＨの回動角度により変化するので、大ピストン室２０内の作動油の圧力は操作レバー１６の回動角度すなわち操作角度に依存する。
【０００９】
また、操作レバーＨを直結位置に操作すると、大ピストン１７が回転し、大ピストン１７に形成された切欠溝１７ｂがドレン孔１９とつながらなくなるので、大ピストン室２０の作動油の圧力は油圧調整弁９で調整された作動油の圧力となる。かくして、大ピストン１７が左方に移動すると共に小ピストン２１も左方に移動し、環状溝２８の通路が低速位置の場合より広まるので、作動油ポンプ７からの作動油は作動油路２７から小ピストン２１の環状溝２８を介して作動油路３０，３１からクラッチ１，２のピストン室１２，１３に入り、大きな押圧力を油圧式押圧装置であるピストン１４，１５に与え、前後進クラッチ１および２はスリップのない直結運転状態となる。
【００１０】
さらに、舶用減速逆転機の出力軸５には、歯車２４および２５を介して油圧式回転速度検出器としての遠心式ガバナ２６が取付けられ、ここで出力軸５の回転速度に応じた圧油が作り出され、この圧油が定速度制御弁１０の小ピストン２１の小室２３に供給されるので、小室２３内の圧力による小ピストン２１の移動によって、環状溝２８の位置が変わり、作動油路２７から環状溝２８を通って油路３０へ供給される作動油の量が変化し、クラッチ１，２におけるピストン１４，１５に対する作動油の圧力が調整されて、クラッチのスリップ度合いが自動的に変化し、常に、一定のプロペラ６の回転数を維持することができる。
【００１１】
なお、出力軸５の回転速度を検出する遠心式ガバナ２６については、上述の実公昭５５−３９１４８号公報にも記載されているように、段付き筒体３２内に小鍔部３３ａと大鍔部３３ｂとを有する弁体３４を嵌挿し、小歯車２５の軸を中心として回転し、回転数が多いときには、遠心力が大きいので、大鍔部３３がドレン孔３６を閉鎖して油路３７からの作動油をそのまま油路３５を介して、小ピストンの側面の小室２３に供給し、小ピストン２１を右方に移動させる。かくして、環状溝２８とドレン孔２９の連通する面積が増大し、作動油路３０、３１を介して押圧装置に供給される作動油の圧力は下がり、各クラッチ１または２のクラッチ板１６はすべることとなる。また、回転数が少ないときには、遠心力が小さいので、逆の作用を奏するものである。したがって、定速度制御弁１０（の操作レバーＨ）で設定された出力軸５の回転速度を維持することができる。
【００１２】
また、５６はオイルクーラで、クラッチ用の油圧調整弁９を通過した圧油を所定の温度に冷却し、潤滑用油圧調整弁５７で所定の油圧に調整されて、例えば、潤滑用油路５８を経てクラッチを潤滑し、その他軸受けや歯車等の潤滑に利用される。また、５９は前後進切換弁１１を中立から前進もしくは後進に切り換えた際に、作動油の圧力を緩やかに上昇させるための油路である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、定速度制御弁を有しない舶用減速逆転機を備えた船舶にあっては、機関回転速度をアイドル回転数に下げた状態で、前後進切換弁を中立から前進もしくは後進に頻繁に切り換えて低速のプロペラ回転を得る外なく、非常に煩わしい操作を必要とする。一方、油圧式摩擦クラッチの制御装置として定速度制御弁を有する舶用減速逆転機を備えた船舶にあっては、定速度制御弁で設定された作動油の圧力により所定のプロペラ回転速度を維持できるが、機関の回転速度の変化に追随して作動油の設定圧力が切り換わるのではなく、機関の回転速度がアイドル回転状態に低下したことを確認後に、定速度制御弁の操作レバーをスリップ位置に操作して結合中のクラッチをスリップ運転に変更する必要があり、さらに、通常の船速に戻す場合には、定速度制御弁の操作レバーを直結位置に戻した後、機関回転速度を上昇させる必要がある。したがって、このような手動による操作レバーの操縦の際に、機関回転速度の確認を行う必要があるので、操作が非常に煩わしいという欠陥があった。
【００１４】
この発明は、このような欠陥を解消するためになされたもので、定速度制御弁の操作レバーを操作することなく、機関の回転速度がアイドル回転状態に低下すると自動的に作動油の圧力が低下してスリップ運転を開始し、機関の回転速度がアイドル回転状態より上昇すると自動的に作動油の圧力が上昇して直結運転に切り替わる、油圧式摩擦クラッチの制御装置を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、機関からの動力を伝達する入力軸と出力軸の間に設けられた油圧式摩擦クラッチの油圧式押圧装置と、この油圧式押圧装置に作動油を送るためのポンプおよび作動油路と、前記出力軸の回転速度を検出する油圧式回転速度検出器と、この油圧式回転速度検出器からの圧油により制御される定速度制御弁とを備え、この定速度制御弁により制御された作動油を油圧式押圧装置に送る油圧式摩擦クラッチの制御装置において、定速度制御弁の一方には、油圧式回転速度検出器からの圧油を供給するとともに、他方には、作動油路から分岐する背圧回路に設けられた、機関の回転速度に応じて作動する電磁弁により制御される減圧弁からの圧油を供給するものである。
【００１６】
なお、機関の回転速度を電気的センサーにより検出し、この電気的センサーからの信号により電磁弁を作動することが好ましく、また、電磁弁が配置された電気回路には、手動スイッチが配置されていることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の態様】
以下、図１に示された舶用減速逆転機の油圧回路を参考例として説明し、この発明の実施例を図２に示された舶用減速逆転機の油圧式摩擦クラッチの制御装置の油圧回路について説明する。なお、図１において１点鎖線で囲まれた部分以外の部分は、上述の図３に示された従来の舶用減速逆転機の油圧回路と同じであり、図２において１点鎖線で囲まれた部分以外の部分は、同様に図４に示された舶用減速逆転機に適用される油圧式摩擦クラッチの油圧回路と同じであるから、それらの部分の説明は省略する。
【００１８】
図１に示される舶用減速逆転機は、作動油ポンプ７からの作動油路２７に減圧弁３９を設け、この減圧弁３９で油圧調整弁９により所定圧力に調整された作動油を減圧し、油圧調整弁９で調整された圧力とは異なる圧力の作動油を作り出すものである。そして、この減圧弁３９の作動は、電磁弁５０により制御されている。
【００１９】
減圧弁３９は、バルブケース４０内を摺動するバルブステム４１、バルブステム４１の両端面に形成されたスプリング室６３およびステム室４３、ステム室４３内に設置されてバルブステム４１を右方に押圧するスプリング６２、スプリング室６３内のバルブステム４１を左方に押圧するスプリング４４、バルブピストン６０とエンドカバー６１によって区画されたバルブ室４２、バルブピストン６０を介してスプリング４４の取付荷重を設定するための調整スクリュー４５、そして、バルブケース４０に形成された入口ポート４６、出口ポート４７およびドレンポート４８からなっている。
【００２０】
この減圧弁３９においては、バルブステム４１の両端面に作用する荷重によって、バルブステム４１がバルブケース４０内を摺動し、入口ポート４６およびドレンポート４８の開口度合いを変化させることができる。すなわち、バルブステム４１が図１の左方に移動すると、入口ポート４６が開き、ドレンポート４８が閉じられるので、出口ポート４７における減圧度合いが小さくなり、入口ポート４６と出口ポート４７の圧力差が少なくなる。逆に、バルブステム４１が右方に移動すると、入口ポート４６の開口面積が減少し、ドレンポート４８が開くので、出口ポート４７における減圧度合いが大きくなる。また、バルブ室４２内の圧油が排出された状態における出口ポート４７の作動油の圧力調整は、スプリング４４の取付荷重を変更する調整スクリュー４５を回すことにより可能である。
【００２１】
電磁弁５０は、作動油路２７をオリフィス４９を介して分岐した制御用油路３８ａに設けられ、減圧弁３９のバルブ室４２に送られる作動油の供給をオン・オフ制御するものである。この電磁弁５０をオン・オフ制御するための電気回路５１には、直流電源５２、手動で電気回路５１をオン・オフする手動の直結スイッチ５３、そして、スピードスイッチ５４が設けられ、直結スイッチ５３は、自動スリップ運転を適用する場合と通常運転の場合とを切り換えるためのスイッチで、スリップ運転を必要としない場合にはオフにしておくものである。また、機関の出力側軸系には、機関の回転速度を電気的、例えば、電圧や電流の変化で検出することのできる電気的センサー５５が設けられ、スピードスイッチ５４は、電気的センサー５５からの電気信号に応じて電気回路５１の開閉を行い、電磁弁５０のオン・オフ制御を行う。
【００２２】
この電磁弁５０がオフ（非励磁）の時には、作動油路２７からの作動油が、オリフィス４９を介して制御用回路３８ａから減圧弁３９のバルブ室４２に供給され、減圧弁３９においては、スプリング４４および６２の付勢力と作動油の圧力との荷重により、バルブステム４１は、バブルケース４０の左方に移動し、ドレンポート４８が完全に閉じられると同時に入口ポート４６が完全に開かれる。出口ポート４７からは、クラッチ１または２のピストン室１２，１３に、油圧調整弁９で調整された圧力の作動油がそのまま供給され、クラッチ１または２は直結運転となる。なお、この状態では、減圧弁３９を備えていない図３の従来の舶用減速逆転機と全く同様の作用を奏するものである。
【００２３】
電磁弁５０がオン（励磁）の時には、バルブ室４２の圧油は（電磁弁５０のドレン孔から）排出され、バルブステム４１の右端面に作用する荷重はスプリング４４の付勢力のみとなる。したがって、スプリング４４の付勢力と反対側のステム室４３に作用する圧油の圧力およびスプリング６２の付勢力とのバランスにより、入口ポート４６の開口度合いが定まる。この場合、バルブ室４２内の圧油が排出された状態で、出口ポート４７の圧力が所定の低圧（油圧調整弁９で調整された作動油の圧力より低い）となるようにスプリング４４の取り付け荷重が設定される。
【００２４】
かくして、クラッチ１または２の押圧装置であるピストン１４，１５のそれぞれの室１２，１３には低圧の作動油が送られて、各クラッチ１または２はスリップ運転となる。したがって、機関の回転速度を検出する電気的センサー５５からの電気信号に応じてスピードスイッチ５４が、電気回路５１の開閉を行い、電磁弁５０のオン・オフ制御を行うので、機関回転速度が予め設定されたアイドル回転速度以下になると、減圧弁３９の作用によりスリップ運転に移行し、アイドル回転速度より大の場合には直結運転となる。
【００２５】
図２に示されるこの発明の実施例である舶用減速逆転機は、油圧調整弁９で調整された、作動油ポンプ７からの作動油を定速度制御弁１０の小ピストン２１の環状溝２８に送る作動油路２７を分岐し、作動油を定速度制御弁１０の大ピストン室２０に導く分岐油路である背圧油路３８に減圧弁３９を設けたもので、大ピストン室２０に作用する作動油の圧力を２つの設定圧（１つは油圧調整弁９で調整された圧力）に分けるものである。図１に示される参考例と同様に、減圧弁３９においては油圧調整弁９により調整された作動油の圧力より低い圧力の圧油が作り出される。
【００２６】
減圧弁３９は、図１の参考例と同様の構成を有し、相違する点は、図４に示される従来の油圧式摩擦クラッチの制御装置における背圧油路３８と同様に、大ピストン室２０への作動油の供給が徐々に行われてクラッチの押圧力が急激に上昇しないように、入口ポート４６に絞り４９が設けられている点と、出口ポート４７が定速度制御弁１０の大ピストン室２０に連結されている点である。
【００２７】
電磁弁５０は、背圧油路３８を絞り４９の手前で分岐した制御用油路３８ａに設けられ、減圧弁３９のバルブ室４２に送られる作動油の供給をオン・オフ制御する。すなわち、電磁弁５０がオフ（非励磁）の時には、背圧油路３８からの作動油が制御用回路３８ａを介してバルブ室４２に供給され、スプリング４４および６２の付勢力と作動油の圧力との荷重により、バルブステム４１は、バブルケース４０の左方に移動し、ドレンポート４８が完全に閉じられると同時に入口ポート４６が完全に開かれる。かくして、背圧油路３８の作動油が定速度制御弁１０の大ピストン室２０に供給され、定速度制御弁１０の大ピストン１７が図２において左方に移動し、作動油路２７の入口孔が小ピストン２１の環状溝２８に合致し、ドレン孔２９が閉じられるので、クラッチ１または２のピストン室１２，１３には、油圧調整弁９で調整された圧力の作動油がそのまま供給され、クラッチ１または２は直結運転となる。なお、この状態では、減圧弁３９を備えていない図４の従来の舶用減速逆転機と全く同様の作用を奏することとなるものである。
【００２８】
電磁弁５０がオン（励磁）の時には、バルブ室４２の圧油は（電磁弁５０のドレン孔から）排出され、バルブステム４１の右端面に作用する荷重はスプリング４４の付勢力のみとなる。したがって、スプリング４４の付勢力と反対側のステム室４３に作用する圧油の圧力およびスプリング６２の付勢力とのバランスにより、入口ポート４６の開口度合いが定まる。この場合、バルブ室４２内の圧油が排出された状態で、出口ポート４７の圧力が所定の低圧（油圧調整弁９で調整された作動油の圧力より低い）となるようにスプリング４４の取り付け荷重が設定される。
【００２９】
かくして、電磁弁５０がオンの場合、定速度制御弁１０の大ピストン室２０には、電磁弁５０がオフの場合に比して低い圧力の作動油が供給され、スプリング２２の付勢力により定速度制御弁１０の大ピストン１７が右方に移動し、作動油路２７からの作動油は小ピストン２１によって絞られ、さらに、環状溝２８とドレン孔２９とが連通することになるので、クラッチ１または２の押圧装置であるピストン１４，１５のそれぞれの室１２，１３には低圧の作動油が送られて、各クラッチ１または２はスリップ運転となる。
【００３０】
なお、図１の参考例と同様に、減圧弁３９におけるスプリング４４の取り付け荷重は、バルブピストン６０を介してスプリング端を押圧している調整スクリュ−４５によって変更することができ、船種や用途に応じて出口ポート４７の圧力を調整することができ、スリップ運転時のプロペラの回転速度を変更することができる。さらに、この実施例においては、定速度制御弁１０の操作レバーＨの操作角度を変えることによる油圧の変更によって、機関アイドル回転速度以下の任意のプロペラ回転速度を得ることができる。
【００３１】
電磁弁５０は参考例と同じ構成を有し、同様の作用を奏するものである。すなわち、スピードスイッチ５４には、機関の回転速度を検出する電気的センサー５５からの電気信号が入力され、スピードスイッチ５４は、機関の回転速度が予め設定されたアイドル回転速度値より小さい場合には電気回路５１を閉じ、予め設定されたアイドル回転速度値より大きい場合には電気回路５１を開くものである。
【００３２】
したがって、機関の回転速度が予め設定されたアイドル回転状態の場合には、電気回路５１が閉じ、電磁弁５０が励磁されてオンとなり、減圧弁３９からの作動油の圧力が下がり、出力軸５の回転速度も低速に維持される。また、機関の回転速度が予め設定されたアイドル回転速度値を超える場合には、電気回路５１が開き、電磁弁５０は作用しない。したがって、減圧弁３９からは油圧調整弁９で調整されたままの作動油が定速度制御弁１０の大ピストン室２０に供給され、クラッチ１または２の押圧装置にも作動油路２７、３０および３１を経て作動油が供給され、クラッチ１または２は直結されて、直結運転が行われる。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、機関からの動力を伝達する入力軸と出力軸の間に設けられた油圧式摩擦クラッチの油圧式押圧装置と、前記出力軸の回転速度を検出する油圧式回転速度検出器と、この油圧式回転速度検出器からの圧油により制御される定速度制御弁とを備え、この定速度制御弁により制御された作動油を油圧式押圧装置に送る油圧式摩擦クラッチの制御装置において、定速度制御弁の一方には、油圧式回転速度検出器からの圧油を供給するとともに、他方には、前記作動油路から分岐する背圧回路に設けられた、機関の回転速度に応じて作動する電磁弁により制御される減圧弁からの圧油を供給するので、機関の回転速度に応じて自動的に油圧式摩擦クラッチのスリップ運転が開始されて所定の微速が得られ、あるいは自動的にクラッチが直結運転となって通常の運転に復帰することができる。したがって、船舶における微速航行の操作が極めて簡素化されるとともに、従来のクラッチの制御装置に容易に追設することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 スリップ制御装置を採用していない油圧式摩擦クラッチの油圧回路の説明図である。
【図２】 この発明の実施例を示す油圧式摩擦クラッチの制御装置の油圧回路の説明図である。
【図３】 従来の油圧式摩擦クラッチの油圧回路の説明図である
【図４】 従来の油圧式摩擦クラッチの制御装置の油圧回路の説明図である。
【図５】 図４の油圧式摩擦クラッチの制御装置の定速度制御弁の要部断面図である。
【符号の説明】
１，２ クラッチ
５ 出力軸
７ ポンプ
９ 油圧調整弁
１０ 定速度制御弁
１１ 前後進切換弁
１２，１３ ピストン室
１４，１５ ピストン
１６ クラッチ板
１７ 大ピストン
１９，２９ ドレン孔
２０ 大ピストン室
２１ 小ピストン
２２ スプリング
２３ 小室
２６ 回転速度検出器（遠心力ガバナー）
２７，３０，３１ 作動油路
２８ 環状溝
３８ 背圧回路
３８ａ 制御用回路
３９ 減圧弁
４１ バルブステム
４２ バルブ室
４３ ステム室
４５ 調整スクリュー
４６ 入口ポート
４７ 出口ポート
４８ ドレンポート
５０ 電磁弁
５１ 電気回路
５２ 電源
５３ 手動スイッチ
５４ スピードスイッチ
５５ 電気的センサー
Ｂ 弁本体
Ｈ、Ｌ 操作レバー

Claims (3)

1. 機関からの動力を伝達する入力軸と出力軸の間に設けられた油圧式摩擦クラッチの油圧式押圧装置と、この油圧式押圧装置に作動油を送るための作動油ポンプおよび作動油路と、前記出力軸の回転速度を検出する油圧式回転速度検出器と、この油圧式回転速度検出器からの圧油により制御される定速度制御弁とを備え、この定速度制御弁により制御された作動油を油圧式押圧装置に送る油圧式摩擦クラッチの制御装置において、前記定速度制御弁の一方には、油圧式回転速度検出器からの圧油を供給するとともに、他方には、前記作動油路から分岐する背圧回路に設けられた、機関の回転速度に応じて作動する電磁弁により制御される減圧弁からの圧油を供給することを特徴とする油圧式摩擦クラッチの制御装置。
2. 上記機関の回転速度を電気的センサーにより検出し、この電気的センサーからの信号により上記電磁弁を作動することを特徴とする請求項１に記載の油圧式摩擦クラッチの制御装置。
3. 上記電磁弁が配置された電気回路には、手動スイッチが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の油圧式摩擦クラッチの制御装置。

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