JP5176164B2 - 船舶用推進システム、その制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態に係る船舶1の船尾11部分を側面視した際の部分断面図である。図1に示すように、船舶1は、船体10と、船舶用推進システムとしての船外機20とを備えている。船外機20は、船体10の船尾11に取り付けられている。
船外機20は、船外機本体21と、チルト・トリム機構22と、ブラケット23とを備えている。
次に、主として図3を参照しながら、本実施形態におけるシフト機構34の構造について詳細に説明する。なお、図3は、シフト機構34を模式化して表している。このため、図3に示すシフト機構34の構造は、実際のシフト機構34の構造と厳密には一致しない。
変速比切り替え機構35は、入力軸としての第1の動力伝達軸50と、出力軸としての第2の動力伝達軸51と、遊星歯車機構52と、変速比切り替え用油圧式クラッチ53とを備えている。第1の動力伝達軸50と第2の動力伝達軸51とは、同軸上に配置されている。第1の動力伝達軸50は、第1のケース45aによって回転可能に支持されている。第2の動力伝達軸51は、第2のケース45bと第3のケース45cとによって回転可能に支持されている。第1の動力伝達軸50は、クランクシャフト31に接続されている。また、第1の動力伝達軸50は、遊星歯車機構52に接続されている。
シフトポジション切り替え機構36は、入力軸としての第2の動力伝達軸51と、出力軸としての第3の動力伝達軸59と、遊星歯車機構60と、第1のシフト切り替え用油圧式クラッチ61と、第2のシフト切り替え用油圧式クラッチ62とを備えている。第3の動力伝達軸59は、第3のケース45cと第4のケース45dとにより回転可能に支持されている。第2の動力伝達軸51と、第3の動力伝達軸59とは同軸上に配置されている。本実施形態では、油圧式クラッチ61,62は湿式多板式クラッチである。なお、第2の動力伝達軸51は、変速比切り替え機構35とシフトポジション切り替え機構36とが共有する部材である。
次に、シフト機構34の変速動作について、主として図3と図6を参照しつつ詳細に説明する。図6は、油圧式クラッチ53,61,62の接続状態と、シフト機構34のシフトポジションとを表す表である。シフト機構34では、第1〜第3の油圧式クラッチ53,61,62の断続によって、シフトポジションが切り替えられる。
低速変速比と高速変速比との切り替えは変速比切り替え機構35において行われる。具体的には、変速比切り替え用油圧式クラッチ53の操作によって低速変速比と高速変速比とが切り替えられる。詳細には、変速比切り替え用油圧式クラッチ53が切断状態にある場合に「低速変速比」となる。一方、変速比切り替え用油圧式クラッチ53が接続状態である場合に「高速変速比」となる。
フォワード、リバース及びニュートラルの切り替えは、シフトポジション切り替え機構36において行われる。具体的には、第1のシフト切り替え用油圧式クラッチ61と第2のシフト切り替え用油圧式クラッチ62との操作によってフォワード、リバース及びニュートラルの切り替えが行われる。
次に主として図5を参照しながら船舶1の制御ブロックについて説明する。
次に、船舶1の制御について説明する。
船舶1の操船者によりコントロールレバー83が操作されると、アクセル開度センサ84とシフトポジションセンサ85とによってコントロールレバー83の状況に応じたアクセル開度とシフトポジションとが検出される。ここで、アクセル開度は、コントロールレバー83の操作量に相当する。検出されたアクセル開度とシフトポジションとは、LAN80に送信される。制御装置86は、LAN80を介して出力されたアクセル開度信号とシフトポジション信号とを受信する。制御装置86は、アクセル開度信号に応じてスロットルボディ87を制御する。制御装置86は、これによってエンジン30の出力制御を行う。
(1)フォワード及びリバースの一方から他方へのシフトポジションの切り替え
本実施形態では、フォワード及びリバースの一方から他方へとシフトポジションが切り替えられる際において、シフト切り替え用油圧式クラッチ61,62の接続力が漸増される。具体的には、例えば、操船者によりコントロールレバー83が操作され、シフトポジションセンサ85によって検出されるシフトポジションがフォワードからリバースに切り替えられる場合を例に挙げて説明する。シフトポジションセンサ85によって検出されるシフトポジションがフォワードからリバースに変わると、シフトポジションセンサ85は、リバースのシフトポジション信号を、LAN80を介して制御装置86に送信する。
(場合1)フォワード及びリバースの一方からニュートラルで保持されることなくフォワード及びリバースの他方へと連続的にシフトチェンジされる場合。
(場合2)フォワード及びリバースの一方から一旦ニュートラルにシフトチェンジされ、所定期間(例えば10秒)にわたってニュートラルを保持した後に、フォワード及びリバースの他方へと段階的にシフトチェンジされる場合。
また、本実施形態では、フォワード及びリバースの一方から他方へとシフトポジションが切り替えられる際と同様に、フォワード及びリバースの一方から一旦ニュートラルにシフトチェンジされた後に、ニュートラルからフォワード及びリバースの一方へシフトチェンジされる際にも、シフト切り替え用油圧式クラッチ61,62の接続力が漸増される。
高速フォワード及び高速リバースの一方から逆方向のシフトポジションへシフトポジションが切り替えられる場合、第1のシフト切り替え用油圧式クラッチ61または第2のシフト切り替え用油圧式クラッチ62の接続が開始される前に、変速比切り替え機構35の変速比が高速側から低速側に切り替えられる。
上記実施形態では、フォワードまたはリバースの一方から他方へとシフトチェンジされる際において、第1のシフト切り替え用油圧式クラッチ61または第2のシフト切り替え用油圧式クラッチ62の接続が開始されてから完了するまでの間にわたって接続力が漸増される例について説明した。より具体的には、図8に示すように、クラッチの接続力の変化速度が徐々に小さくなるようにクラッチの接続力が徐変される例について説明した。但し、本発明はこれに限定されない。
上記第1の実施形態では、シフトポジション切り替え機構36がひとつの遊星歯車機構60と2つのクラッチ61,62とによって構成されている例について説明した。但し、本発明において、シフトポジション切り替え機構の構成はこれに限定されない。本発明において、シフトポジション切り替え機構は、フォワードとリバースとの切り替えが可能で、且つシフトチェンジの際に断続され、接続力を漸増させることが可能なクラッチを有する限りにおいて特に限定されない。例えば、図21に示すように、連動機構部分に配置された前進/後進切り替え機構101と、前進/後進切り替え機構101とエンジン30との間を断続するクラッチ102とによってシフトポジション切り替え機構36を構成してもよい。
上記実施形態では、変速比切り替え機構35を制御するためのマップと、シフトポジション切り替え機構36を制御するためのマップとを船外機20に搭載されたECU86内のメモリ86bに記憶させている。また、電磁バルブ72,73,74を制御するための制御信号を船外機20に搭載されたECU86内のCPU86aから出力させている。
30 エンジン(動力源)
33 推進部
35 変速比切り替え機構
36 シフトポジション切り替え機構
41 プロペラ
53 変速比切り替え用油圧式クラッチ
61 第1のシフト切り替え用油圧式クラッチ(第1のクラッチ)
62 第2のシフト切り替え用油圧式クラッチ(第2のクラッチ)
70 アクチュエータ
71 オイルポンプ
72 変速比切り替え用電磁バルブ
73 後進シフト接続用電磁バルブ
74 前進シフト接続用電磁バルブ
86 制御装置(制御部)
88 エンジン回転速度センサ(動力源回転速度用センサ)
89 トルクセンサ
90 プロペラ回転速度センサ
101 前進/後進切り替え機構
102 油圧式クラッチ
Claims (16)
- 回転力を発生させる動力源と、
前記動力源の回転力により駆動されるプロペラを有し、推進力を発生させる船舶用の推進部と、
前記動力源と前記推進部との間に配置され、前記動力源と前記推進部との間の接続状態を変化させる第1のクラッチ及び第2のクラッチを有し、前記第1のクラッチが接続される一方、前記第2のクラッチが切断されており、前記動力源の回転力を第1の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第1のシフトポジションと、前記第1のクラッチが切断される一方、前記第2のクラッチが接続されており、前記動力源の回転力を前記第1の回転方向とは逆の第2の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第2のシフトポジションと、前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとの両方が切断され、前記動力源の回転力を前記推進部に伝達させないニュートラルとを切り替えるシフトポジション切り替え機構と、
前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとのそれぞれを断続させるクラッチ用アクチュエータと、
前記クラッチ用アクチュエータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされる際において、前記クラッチ用アクチュエータに前記第2のクラッチの接続力を漸増させ、
前記動力源の回転速度を検出する動力源用回転速度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされるときの前記動力源の回転速度に応じて前記第2のクラッチの接続が開始されてから完了するまでの時間を変更する船舶用推進システム。 - 回転力を発生させる動力源と、
前記動力源の回転力により駆動されるプロペラを有し、推進力を発生させる船舶用の推進部と、
前記動力源と前記推進部との間に配置され、前記動力源と前記推進部との間の接続状態を変化させる第1のクラッチ及び第2のクラッチを有し、前記第1のクラッチが接続される一方、前記第2のクラッチが切断されており、前記動力源の回転力を第1の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第1のシフトポジションと、前記第1のクラッチが切断される一方、前記第2のクラッチが接続されており、前記動力源の回転力を前記第1の回転方向とは逆の第2の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第2のシフトポジションと、前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとの両方が切断され、前記動力源の回転力を前記推進部に伝達させないニュートラルとを切り替えるシフトポジション切り替え機構と、
前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとのそれぞれを断続させるクラッチ用アクチュエータと、
前記クラッチ用アクチュエータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされる際において、前記クラッチ用アクチュエータに前記第2のクラッチの接続力を漸増させ、
前記プロペラの回転速度を検出するプロペラ用回転速度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされるときの前記プロペラの回転速度に応じて前記第2のクラッチの接続が開始されてから完了するまでの時間を変更する船舶用推進システム。 - 請求項2に記載された船舶用推進システムにおいて、
前記制御部は、前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされる際において、シフトチェンジ前後における予測される前記プロペラの回転速度の変化量が大きいほど前記第2のクラッチの接続が開始されてから完了するまでの時間を長くする船舶用推進システム。 - 回転力を発生させる動力源と、
前記動力源の回転力により駆動されるプロペラを有し、推進力を発生させる船舶用の推進部と、
前記動力源と前記推進部との間に配置され、前記動力源と前記推進部との間の接続状態を変化させる第1のクラッチ及び第2のクラッチを有し、前記第1のクラッチが接続される一方、前記第2のクラッチが切断されており、前記動力源の回転力を第1の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第1のシフトポジションと、前記第1のクラッチが切断される一方、前記第2のクラッチが接続されており、前記動力源の回転力を前記第1の回転方向とは逆の第2の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第2のシフトポジションと、前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとの両方が切断され、前記動力源の回転力を前記推進部に伝達させないニュートラルとを切り替えるシフトポジション切り替え機構と、
前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとのそれぞれを断続させるクラッチ用アクチュエータと、
前記クラッチ用アクチュエータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされる際において、前記クラッチ用アクチュエータに前記第2のクラッチの接続力を漸増させ、
前記動力源の回転速度を検出する動力源用回転速度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされる際において、前記第2のクラッチの接続中における前記動力源の回転速度の低下速度に応じて前記第2のクラッチの接続が完了するまでの時間を調節する船舶用推進システム。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載された船舶用推進システムにおいて、
前記駆動源と前記プロペラとの間に配置され、前記駆動源と前記プロペラとの間にかかるトルクを測定するトルクセンサと、
前記動力源の回転速度を検出する動力源用回転速度センサと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記トルク及び前記動力源の回転速度と前記第2のクラッチの接続力との関係を定めたマップを記憶しており、前記第2のクラッチの接続力が漸増される際において、前記マップから算出される前記第2のクラッチの接続力が前記第2のクラッチの実際の接続力よりも小さいときに、前記クラッチ用アクチュエータに前記第2のクラッチの接続力を低下させる船舶用推進システム。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載された船舶用推進システムにおいて、
前記動力源と前記推進部との間に配置され、前記動力源と前記推進部との間の変速比を低速変速比と高速変速比との間で切り替える変速比切り替え機構と、
前記変速比切り替え機構を駆動する変速比切り替え用アクチュエータと、
を備え、
前記制御部は、前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされる際において、前記第2のクラッチの接続が開始される前に、前記変速比切り替え用アクチュエータに前記動力源と前記推進部との間の変速比を前記低速変速比とする船舶用推進システム。 - 請求項6に記載された船舶用推進システムにおいて、
前記制御部は、前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされる際において、少なくとも前記第2のクラッチの接続が完了するまでの期間にわたって、前記変速比切り替え用アクチュエータに前記動力源と前記推進部との間の変速比を前記低速変速比に維持させる船舶用推進システム。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載された船舶用推進システムにおいて、
前記第2のクラッチは、多板式クラッチである船舶用推進システム。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載された船舶用推進システムにおいて、
前記クラッチ用アクチュエータは、
油圧を発生させ、前記油圧により前記クラッチを断続させるオイルポンプと、
前記オイルポンプと前記クラッチとの間に配置され、前記クラッチに供給される油圧を徐変可能なバルブと、
を有し、
前記制御部は、前記バルブを駆動させることによって前記クラッチの接続力を変化させる船舶用推進システム。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の船舶用推進システムであって、
前記制御部は、前記第1のシフトポジションから一旦ニュートラルにシフトチェンジされた後に、シフトポジションがニュートラルから前記第1のシフトポジションにシフトチェンジされた際において、前記クラッチ用アクチュエータに前記第1のクラッチの接続力を漸増させる船舶用推進システム。 - 回転力を発生させる動力源と、
前記動力源の回転力により駆動されるプロペラを有し、推進力を発生させる船舶用の推進部と、
前記動力源と前記推進部との間に配置され、前記動力源と前記推進部との間の接続状態を変化させる第1のクラッチ及び第2のクラッチを有し、前記第1のクラッチが接続される一方、前記第2のクラッチが切断されており、前記動力源の回転力を第1の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第1のシフトポジションと、前記第1のクラッチが切断される一方、前記第2のクラッチが接続されており、前記動力源の回転力を前記第1の回転方向とは逆の第2の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第2のシフトポジションと、前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとの両方が切断され、前記動力源の回転力を前記推進部に伝達させないニュートラルとを切り替えるシフトポジション切り替え機構と、
前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとのそれぞれを断続させるクラッチ用アクチュエータと、
を備えた船舶用推進システムの制御装置であって、
前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされる際において、前記クラッチ用アクチュエータに前記第2のクラッチの接続力を漸増させ、
前記動力源の回転速度を検出する動力源用回転速度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされるときの前記動力源の回転速度に応じて前記第2のクラッチの接続が開始されてから完了するまでの時間を変更する船舶用推進システムの制御装置。 - 回転力を発生させる動力源と、
前記動力源の回転力により駆動されるプロペラを有し、推進力を発生させる船舶用の推進部と、
前記動力源と前記推進部との間に配置され、前記動力源と前記推進部との間の接続状態を変化させる第1のクラッチ及び第2のクラッチを有し、前記第1のクラッチが接続される一方、前記第2のクラッチが切断されており、前記動力源の回転力を第1の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第1のシフトポジションと、前記第1のクラッチが切断される一方、前記第2のクラッチが接続されており、前記動力源の回転力を前記第1の回転方向とは逆の第2の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第2のシフトポジションと、前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとの両方が切断され、前記動力源の回転力を前記推進部に伝達させないニュートラルとを切り替えるシフトポジション切り替え機構と、
前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとのそれぞれを断続させるクラッチ用アクチュエータと、
を備えた船舶用推進システムの制御装置であって、
前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされる際において、前記クラッチ用アクチュエータに前記第2のクラッチの接続力を漸増させ、
前記プロペラの回転速度を検出するプロペラ用回転速度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされるときの前記プロペラの回転速度に応じて前記第2のクラッチの接続が開始されてから完了するまでの時間を変更する船舶用推進システムの制御装置。 - 回転力を発生させる動力源と、
前記動力源の回転力により駆動されるプロペラを有し、推進力を発生させる船舶用の推進部と、
前記動力源と前記推進部との間に配置され、前記動力源と前記推進部との間の接続状態を変化させる第1のクラッチ及び第2のクラッチを有し、前記第1のクラッチが接続される一方、前記第2のクラッチが切断されており、前記動力源の回転力を第1の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第1のシフトポジションと、前記第1のクラッチが切断される一方、前記第2のクラッチが接続されており、前記動力源の回転力を前記第1の回転方向とは逆の第2の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第2のシフトポジションと、前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとの両方が切断され、前記動力源の回転力を前記推進部に伝達させないニュートラルとを切り替えるシフトポジション切り替え機構と、
前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとのそれぞれを断続させるクラッチ用アクチュエータと、
を備えた船舶用推進システムの制御装置であって、
前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされる際において、前記クラッチ用アクチュエータに前記第2のクラッチの接続力を漸増させ、
前記動力源の回転速度を検出する動力源用回転速度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされる際において、前記第2のクラッチの接続中における前記動力源の回転速度の低下速度に応じて前記第2のクラッチの接続が完了するまでの時間を調節する船舶用推進システムの制御装置。 - 回転力を発生させる動力源と、
前記動力源の回転力により駆動されるプロペラを有し、推進力を発生させる船舶用の推進部と、
前記動力源と前記推進部との間に配置され、前記動力源と前記推進部との間の接続状態を変化させる第1のクラッチ及び第2のクラッチを有し、前記第1のクラッチが接続される一方、前記第2のクラッチが切断されており、前記動力源の回転力を第1の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第1のシフトポジションと、前記第1のクラッチが切断される一方、前記第2のクラッチが接続されており、前記動力源の回転力を前記第1の回転方向とは逆の第2の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第2のシフトポジションと、前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとの両方が切断され、前記動力源の回転力を前記推進部に伝達させないニュートラルとを切り替えるシフトポジション切り替え機構と、
前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとのそれぞれを断続させるクラッチ用アクチュエータと、
を備えた船舶用推進システムの制御方法であって、
前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされる際において、前記クラッチ用アクチュエータに前記第2のクラッチの接続力を漸増させ、
前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされるときの前記動力源の回転速度に応じて前記第2のクラッチの接続が開始されてから完了するまでの時間を変更する船舶用推進システムの制御方法。 - 回転力を発生させる動力源と、
前記動力源の回転力により駆動されるプロペラを有し、推進力を発生させる船舶用の推進部と、
前記動力源と前記推進部との間に配置され、前記動力源と前記推進部との間の接続状態を変化させる第1のクラッチ及び第2のクラッチを有し、前記第1のクラッチが接続される一方、前記第2のクラッチが切断されており、前記動力源の回転力を第1の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第1のシフトポジションと、前記第1のクラッチが切断される一方、前記第2のクラッチが接続されており、前記動力源の回転力を前記第1の回転方向とは逆の第2の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第2のシフトポジションと、前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとの両方が切断され、前記動力源の回転力を前記推進部に伝達させないニュートラルとを切り替えるシフトポジション切り替え機構と、
前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとのそれぞれを断続させるクラッチ用アクチュエータと、
を備えた船舶用推進システムの制御方法であって、
前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされる際において、前記クラッチ用アクチュエータに前記第2のクラッチの接続力を漸増させ、
前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされるときの前記プロペラの回転速度に応じて前記第2のクラッチの接続が開始されてから完了するまでの時間を変更する船舶用推進システムの制御方法。 - 回転力を発生させる動力源と、
前記動力源の回転力により駆動されるプロペラを有し、推進力を発生させる船舶用の推進部と、
前記動力源と前記推進部との間に配置され、前記動力源と前記推進部との間の接続状態を変化させる第1のクラッチ及び第2のクラッチを有し、前記第1のクラッチが接続される一方、前記第2のクラッチが切断されており、前記動力源の回転力を第1の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第1のシフトポジションと、前記第1のクラッチが切断される一方、前記第2のクラッチが接続されており、前記動力源の回転力を前記第1の回転方向とは逆の第2の回転方向の回転力として前記推進部に伝達させる第2のシフトポジションと、前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとの両方が切断され、前記動力源の回転力を前記推進部に伝達させないニュートラルとを切り替えるシフトポジション切り替え機構と、
前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとのそれぞれを断続させるクラッチ用アクチュエータと、
を備えた船舶用推進システムの制御方法であって、
前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされる際において、前記クラッチ用アクチュエータに前記第2のクラッチの接続力を漸増させ、
前記第1のシフトポジションから前記第2のシフトポジションへとシフトチェンジされる際において、前記第2のクラッチの接続中における前記動力源の回転速度の低下速度に応じて前記第2のクラッチの接続が完了するまでの時間を調節する船舶用推進システムの制御方法。
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