JP4342955B2 - 調節可能なパワー伝達クラッチ及び船舶変速機 - Google Patents

Description

本発明は、調節可能なパワー伝達クラッチ、特に、回転駆動部材と回転被動部材間に配置されたクラッチ板に作用する流体駆動スプリング抑制ピストンを操作するクラッチに関するものである。

米国特許第４，４５１，２３８号明細書には前進軸と、後進軸と、これらの軸間のギヤ列とを有する複数伝達クラッチと、運転の間に生ずる推進システムに対するショックによるダメージが説明されている。

また、米国特許第４，４５９，８７３号明細書には船舶推進システムと、プロペラを前進方向に駆動するため遊星ギヤ部分の一部を固定するブレーキが示されている。このブレーキはトルクコンバータによって後進方向に推進軸を駆動するとき釈放する。このような手段では船舶を後進せしめるため前進駆動クラッチを後進方向に操作するときに失敗する場合がある。

米国特許第４，８３６，８０９号明細書には完全係合、完全不係合及び中間係合となし得る前進及び後進クラッチを有する船舶推進システムが示されている。

米国特許第４，１８６，８２９号明細書には調節可能なパワー伝達クラッチが示されている。この公知例にはピストンハウジング内でクラッチを支持する中心パワー伝達軸から半径方向外方に設けたスプリング抑制トリガ弁が示されている。

米国特許出願第７６５，１１７／０９にはトリガ弁またはシーケンス弁を変速機の中心パワー軸内に設けたものが示されている。

米国特許第４，４５１，２３８号明細書 米国特許第４，４５９，８７３号明細書 米国特許第４，８３６，８０９号明細書 米国特許第４，１８６，８２９号明細書 米国特許出願第７６５，１１７／０９号

本発明は調節可能なパワー伝達クラッチ及び二重面積クラッチピストンを有する可変速度船舶用変速システムを提供する。クラッチ容量はクラッチの大，小の互いに分離した流体面積によって変えられる。船舶変速クラッチは、選択的に可変推進速度に制御される小面積ピストン部分によって制御される。比例弁を制御することによって小面積ピストン部分に加圧流体を加える。クラッチの調節により船舶のドック入り及び位置決めがなされる。ピストンに加える圧力を所定値とし、スプリング抑制トリガ弁によって大面積ピストン部分に対し流体を加えクラッチを全クラッチ容量とする。このシステムによればクラッチの調節を継ぎ目なしにできエンジン速度をクラッチの全係合から僅かに増大できる。

本発明の二重面積クラッチによれば初期ドック入りモードから滑らかに変化でき、ドック入り操作で操縦する際正確で急速な前，後進速度切り換えをなし得る。

本発明の弁は伝達ハウジングのケースの外側に設けることによって弁の調節及びサービスのため弁に対するアクセスが容易となる。

以下図面によって本発明の実施例を説明する。

図１は本発明のパワー伝達ハウジングＨに接続したエンジンＥと、上記ハウジングＨから延びる出力軸３と、この出力軸３の端部に既知の手段で取り付けたプロペラＰとを用いた船舶の側面図を示す。

図１及び図４に示す手動操作制御カドラントＱを図４に示す電子ソレノイドＳに接続し、ポンプ７４等の従来既知の流体圧力源から加圧流体をライン１５を介して２個のトリガ弁ＳＶの何れかに加える。（これらトリガ弁を図２，４，５及び６に示す）。図２に示すように本発明のパワー伝達ハウジングはギヤ１０と１３を介して互いに噛合する前進クラッチＦと後進クラッチＲとを含む。上記ギヤ１０と１３は、既知の手段でプロペラＰを駆動するため出力軸３に固定した大出力ギヤ１５′（図３）に常時噛合せしめる。

これらクラッチのための軸をパワー伝達ハウジングＨに設けた適当な軸受によって支持せしめる。

図２に示す２個のトリガ弁ＳＶを夫々前進クラッチＦと後進クラッチＲに関連せしめる。図５と図６に拡大したトリガ弁ＳＶを示す。図５のクラッチは最大係合位置であり、図６のクラッチは中立位置である。

図４に示すように、加圧流体をライン１５を介して図４〜図６に示すようにトリガ弁ＳＶの下端に連通したハウジング通路１７に加える。

トリガ弁ＳＶはハウジングＨ内にねじ２０を介して着脱自在に取り付ける。

図５に示すようにクラッチの小面積ピストン部分３５からの流体圧によってトリガ弁ＳＶのスプール３０を十分に上昇せしめ、加圧流体が開口３１を介してハウジング内の通路３２に流れ得るようにする。上述のように加圧流体はライン１５から通路１７に流れる。パワー伝達軸１１内のリリーフ通路３３の延長部３３Ａはクラッチの小面積ピストン部分３５に連通しており、（図３，図５）リリーフ通路３３を介して連通される通路１７内では流体圧が常に維持される。従って、トリガ弁ＳＶによって加圧流体が開口３１、通路３２を介して流れているときは、圧力流体は更に通路３３の延長部３３Ａを介して小面積ピストン部分３５に加わる。

大面積ピストン部分３７と小面積ピストン部分３５の双方に加圧流体が加わった場合、クラッチは最大係合位置となる。

上記大面積と小面積の比は好ましくは４対１である。

即ち、スプール３０が上昇している図５の状態では加圧流体は同時に上記小面積ピストン部分３５と大面積ピストン部分３７に加わり、クラッチは最大係合位置となる。小面積ピストン部分３５に十分な圧力が加わるクラッチの最大係合位置ではクラッチ復帰スプリング４０に抗してピストン９が左方に移動する。この小面積ピストン部分３５の圧力が増大すればこれがスプール３０の底部に加わりスプール３０が上昇し、その結果、スプール弁の下部開口５０が増大し、加圧流体が開口３１、通路３２、中心パワー伝達軸１１内の通路３２Ａを介して大面積ピストン部分３７に加わるようになる。大面積ピストン部分３７上の圧力が増大すればピストン９は図５において左方に移動し、クラッチは最大係合位置となる。

小面積ピストン部分が受ける圧力が十分な値となりトリガ弁ＳＶが上昇し、その結果大面積ピストン部分３７に対する通路が開口すれば、加圧流体が大面積ピストン部分３７に加わるようになる。

図５と図６に示すように、弁のスプール３０はスプリング６０によって下方に押されている。このスプリング６０の強さは弁体６２に螺合した螺合部材６１によって調節する。ロックナット６３を弁体６２の上端において螺合部材６１に螺合し、上記調節を迅速容易になし得るようにする。図４に示すように液留めの通路６９を弁体６２から延ばし、必要に応じて加圧流体を液留めライン６８に排出できるようにする。

パワー伝達ハウジングＨの外側にトリガ弁ＳＶを設ければトリガ弁の調節、修理のための着脱を迅速容易に行なうことができる。

図３に示すようにギヤ１０，１３及び１５′は常時噛合せしめる。後進クラッチＲは後進用に用いる。

図４の制御システムに示すように、前進及び後進クラッチを選択的に操作するため制御レバーＬと電子制御器ＥＣとを用いる。レバーＬを右方に移動すれば前進クラッチが付勢されるようにする。また、レバーＬを左方に移動すれば後進クラッチが付勢されるようにする。レバーは前進または後進の何れかでトロール位置を有する。レバーを中立位置からトロール位置に移動すれば、クラッチはトロールモードで操作される。レバーを更に移動すればエンジン速度が上昇する。

図４と図７に示すようにレバーが４０度マーク位置に移動されたときエンジン／クラッチ回転数が増加する。また、図７のグラフの右側に示されるようにクラッチ圧が上昇する。前進クラッチＦのため比例弁７０を設け、後進クラッチＲのため比例弁７２を設ける。比例弁７０と７２は同様のものであり、流体源７３から加圧流体を引き出しクラッチＦまたはＲに夫々加えるためのものである。加圧流体は更に既知の方法で図４に示すメインレギュレータ７５に加え、更にクラッチの駆動板と軸受循滑のため循滑通路７６に加える。

一般に電子制御器（ＥＣ）はマイクロプロセッサをベースとするものであり、各クラッチのための比例弁７０と７２にこれを制御するためのパルス幅変調信号（ＰＷＭ）を送る。比例弁に送られるＰＷＭ信号のレベルはレバーＬの位置に直接関連せしめる。クラッチの小面積ピストン部分３５を用いることによってクラッチを調節するための幅広い圧力差を作り得る。従って、クラッチ同期のため選択した駆動力にマッチするためのエンジン速度を電子制御器（ＥＣ）によってプログラム可能となる。

本発明においては、電子制御システムと二重面積クラッチピストンを有する可変速制御のための船舶変速機システムを提供する。クラッチ容量は互いに分離した大，小の面積ピストン部分によって変えられる。船舶変速クラッチは小面積ピストンによって選択的に調節され可変推進速度が得られる。比例弁の調節によって小面積ピストン部分に流体が加えられる。この調節によってドック入れ制御と船舶位置決めが改良される。所定のレベルでスプリング抑制トリガ弁によって大面積ピストン部分に対する流体を全係合クラッチ容量ならしめる。

例えば、船舶のドック入れ及び位置決めのためクラッチが初期付勢または調節される。図４に示す流体ポンプ７４によって比例弁７０または７２に加圧流体が供給される。図４のカドラントに示す、中立位置からデテント位置と前進位置に移動可能なレバーＬによって弁が付勢される。同様にしてレバーを反対方向に移動すれば変速機の後進操作のため流体が他の比例弁７２に加えられる。何れの方向でも、初めに加圧流体が小面積ピストン部分３５に加えられ、加圧流体は次いで所定の圧力に達し、ピストンがスプリング４０に抗して移動して弁が開かれ、加圧流体が大面積ピストン部分３７に加えられるようになる。この構成は可変速度制御のためのものであり、クラッチ容量が、互いに分離した大，小２つの面積ピストン部分によって変化される。変速機クラッチは、選択的可変速制御のため小面積ピストン部分を介して調節される。

クラッチ調節によりドック入り制御と船舶位置決めがなされる。次いで所定の圧力レベルでスプリング抑制トリガ弁またはシーケンス弁が大面積ピストン部分に対する流体を制御し、全係合クラッチ容量に達せしめる。このシステムは完全係合迄継ぎ目なしの制御を達成する。調節の間エンジン速度を少しづつ増加できる。調節の後、エンジンスロットが制御される。

本発明を適用した船舶の側面図である。 前進クラッチと、入力軸の周りで正常位置から前進クラッチに並ぶ位置に回動した後進クラッチとを含む、本発明のパワー伝達ハウジングの縦断側面図である。 図２に示す２つのクラッチと出力軸を縮少簡略して示す縦断正面図である。 図２に示す前進クラッチＦの一部と、トリガ弁に対する流体圧を形成するための制御カドラント及びソレノイド電子制御弁とを示す部分的拡大縦断側面図である。 トリガ弁と、最大係合位置のクラッチとを示す、図４と同様の部分拡大縦断側面図である。 トリガ弁と、中立位置のクラッチとを示す、図５と同様の部分拡大縦断側面図である。 エンジン回転数と、クラッチ回転数と、エンジン／クラッチ回転数とを制御レバーの位置に応じて示した、クラッチの特性線図である。

Claims (4)

1. ケースと、上記ケース内に配置した重ねられたクラッチ板を含む調節可能なパワー伝達クラッチと、外部からアクセス可能となるよう上記ケースの外側に配置されたスプリング抑制常閉シーケンス弁と、
   より成り、
   上記パワー伝達クラッチが、軸方向に延びる中心パワー伝達軸と、上記クラッチ板を圧縮するため流体により操作される、小面積及び大面積部分を有する可動ピストンと、上記小面積ピストン部分に圧力を加える流体のため上記パワー伝達軸に設けた第１の圧力流体通路と、上記大面積ピストン部分に圧力を加える流体のため上記パワー伝達軸に設けた第２の圧力流体通路とを有し、
   上記常閉シーケンス弁が閉じた状態では、上記第２の圧力流体通路を閉じ、上記クラッチを調節するため上記小面積ピストン部分に加えられる上記可変流体圧が所定値以上となったとき上記常閉シーケンス弁を開き、上記第２の圧力流体通路が開かれ上記大面積ピストン部分に流体圧を加え、上記クラッチを全クラッチ容量である調節できない最大係合状態とすることを特徴とするパワー伝達ハウジング。
2. ケースと、上記ケース内に配置した船舶用変速機と、
   上記ケースの外側に配置したスプリング抑制常閉シーケンス弁と、
   より成り、
   上記船舶用変速器が、プロペラを有する船舶のドック入りと位置決めの間前進及び後進速度を低く調節し、且つ調節可能なパワー伝達クラッチを有し、このクラッチが、重ねられたクラッチ板と、軸方向に延びる中心パワー伝達軸と、上記クラッチ板を圧縮するため流体により操作される、互いに分離された小面積及び大面積部分を有する可動ピストンと、上記小面積ピストン部分に圧力を加える流体のため上記パワー伝達軸に設けた第１の圧力流体通路と、上記大面積ピストン部分に圧力を加える流体のため上記パワー伝達軸に設けた第２の圧力流体通路とを有し、上記船舶のドック入りの際上記クラッチを調節するため上記小面積ピストン部分が可変流体圧を受け、上記船舶推進の際上記クラッチを調節できない最大係合状態とするため上記大面積ピストン部分が流体圧を受け、
   上記シーケンス弁が閉じた状態では閉じた状態では、上記第２の圧力流体通路を閉じ、上記クラッチを調節するため上記小面積ピストン部分に可変流体圧が加えられ、
   上記シーケンス弁が開いたとき、上記第２の圧力流体通路が開かれ上記大面積ピストン部分に流体圧が加わり、船舶推進のため上記クラッチが全クラッチ容量である調節できない最大係合状態とされることを特徴とするパワー伝達ハウジング。
3. ケースと、上記ケース内に配置したパワー伝達手段と、
   外部からアクセス可能となるよう上記ケースの外側に配置したスプリング抑制常閉シーケンス弁と
   より成り、
   上記パワー伝達手段が、調節可能な前進及び後進パワー伝達クラッチを有し、上記前進パワー伝達クラッチが駆動すべき負荷と原動機に連結され、上記後進パワー伝達クラッチが上記負荷を後進方向に駆動するため上記前進パワー伝達クラッチに連結され、上記両クラッチが夫々クラッチ板と、軸方向に延びる中心パワー伝達軸と、上記クラッチ板を圧縮するため流体により操作される、互いに分離された小面積及び大面積部分を有する可動ピストンと、上記小面積ピストン部分に圧力を加える流体のため上記パワー伝達軸に設けた第１の圧力流体通路と、上記大面積ピストン部分に圧力を加える流体のため上記パワー伝達軸に設けた第２の圧力流体通路とを有し、上記クラッチを調節するため上記小面積ピストン部分が可変流体圧を受け、上記クラッチを調節できない最大係合状態とするため上記大面積ピストン部分が流体圧を受け、
   上記シーケンス弁が閉じた状態では上記第２の圧力流体通路を閉じ、上記クラッチを調節するため上記小面積ピストン部分に可変流体圧が加えられ、上記シーケンス弁が開いたとき上記第２の圧力流体通路が開かれ上記大面積ピストン部分に流体圧が加わり、上記クラッチが全クラッチ容量である調節できない最大係合状態とされることを特徴とするパワー伝達ハウジング。
4. ケースと、上記ケース内に配置した船舶用変速機と、
   外部からアクセス可能となるよう上記ケースの外側に配置したスプリング抑制常閉トリガ弁と、
   電子制御回路と、
   より成り、
   上記船舶用変速機が、プロペラを有する船舶のドック入りと位置決めの間前進及び後進速度を低く調節し、船舶推進速度を次第に増大し、且つ調節可能な前進及び後進パワー伝達クラッチを有し、上記前進パワー伝達クラッチが、駆動すべき負荷と原動機に連結され、上記後進パワー伝達クラッチが上記負荷を後進方向に駆動するため上記前進パワー伝達クラッチに連結され、上記両クラッチが夫々クラッチ板と、軸方向に延びる中心パワー伝達軸と、上記クラッチ板を圧縮するため流体により操作される、互いに分離された小面積及び大面積部分を有する可動ピストンと、上記小面積ピストン部分に圧力を加える流体のため上記パワー伝達軸に設けた第１の圧力流体通路と、上記大面積ピストン部分に圧力を加える流体のため上記パワー伝達軸に設けた第２の圧力流体通路とを有し、上記船舶のドック入りの際上記クラッチを調節するため上記小面積ピストン部分が可変流体圧を受け、上記船舶推進の際上記クラッチを調節できない最大係合状態とするため上記大面積ピストン部分が流体圧を受け、上記トリガ弁が、上記前進及び後進パワー伝達クラッチに夫々設けられており、各トリガ弁が、上記小面積ピストン部分に加わる上記伝達軸内の流体の流体圧に応じて上記大面積ピストン部分に加えられる流体圧を制御し、上記常閉トリガ弁が閉じた状態では上記クラッチを調節するため上記小面積ピストン部分に可変流体圧が加えられ、上記常閉トリガ弁が閉じられているとき上記大面積ピストン部分に加わる流体圧を所定値以下とし、上記常閉トリガ弁が開いたとき、上記大面積ピストン部分に加わる流体圧を上記所定値以上とし、上記クラッチを全クラッチ容量である調節できない最大係合状態とし、上記電子制御回路が、流体圧源と、上記後進クラッチに圧力流体を供給するため上記流体圧源に連通せしめた一方の比例弁と、上記前進クラッチに圧力流体を供給するため上記流体圧源に連通せしめた他方の比例弁と、上記船舶を選択的に前進及び後進せしめるため上記比例弁に連結せしめた制御レバーとを有することを特徴とするパワー伝達ハウジング。

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