JPS6344992B2

JPS6344992B2 -

Info

Publication number: JPS6344992B2
Application number: JP60149018A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yasushiro; Hiroshi Takano
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 1985-07-06
Filing date: 1985-07-06
Publication date: 1988-09-07
Also published as: JPS629062A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は船舶、特に中、小型船舶用の発電制御
システムに係り、詳しくは、エンジンを動力源と
する船舶で、エンジンと発電機の回転が共に変化
するような場合において、発電機の回転数がエン
ジン回転数の各変化に対応して常に適当な回転数
をもつて回転し得るよう自動的に制御する発電制
御システムに関するものである。

（従来の技術）一般に、中、小型漁船等における発電システム
としては、エンジン軸側より多板クラツチ、電磁
クラツチ、デイスククラツチ等のクラツチを介し
て設けたプーリと、発電機側に設けたＶプーリと
の間にＶベルトを懸架した通常のベルト式伝動機
構を用いて、これにより発電機を駆動し、電力の
要否によりクラツチチをON、OFFし、発電機を
ON、OFFしている。

第６図は従来のかかる発電システムの１例を示
し、エンジン１０１より左右（図においては上
下）に発電用出力軸S₁、スクリユー駆動用メイン
出力軸S₂が延び、発電用出力軸S₁側において該出
力軸S₁よりカツプリング１０５を介してクラツチ
１０３に入力し、その出力軸S₃に駆動Ｖプーリ１
０７を取着し、これに対向して発電機１０４の軸
S₅に設けられた従動プーリ１０８との間にベルト
１０９を巻き着けている一方、メイン出力軸S₂側
においてはカツプリング１０６を介しマリンクラ
ツチ１０２の出力軸S₄を通じてこれによりスクリ
ユーを駆動せしめている。なお、その他、補機と
して別途プーリ、スプロケツト、キー等が軸S₁，
S₂に付けられているが、これらについては図示を
省略している。

ところで、上記の如き従来方式にあつては、停
船し、集漁ランプを点灯するとき、マリンクラツ
チ１０２をOFFとし、エンジン１０１よりの動
力が軸S₁よりカツプリング１０５を介してクラツ
チ１０３に伝達される。

このとき、クラツチがONであれば更に軸S₃よ
り駆動プーリ１０７に伝わり、それに対向的に設
けた従動プーリ１０８との間にベルトを介して動
力が伝達され発電機１０４が駆動される。

従つて、発電機の大小に拘らず発電機の発電周
波数を一定にさせるためにはそれに見合つたエン
ジン回転数を必要とする。

そこで、通常は、発電機の最大出力に合わせて
エンジン回転数を設定するように両プーリ１０
７，１０８間のレシオレンジ（変速比の幅）を設
定している。

これは電力消費量が極めて小さい場合において
も過剰なエンジン出力回転数で駆動することであ
り、殊にデイーゼルエンジンの如く燃料消費がそ
の回転数に比例するものでは燃費ロスは莫大とな
るを免れない。

又、上記方式では、航行中に電力を必要とする
とき、図におけるクラツチ１０３，１０２をON
とするが、そのときのエンジンの回転数は発電機
に必要な回転数、換言すれば周波数を一定にさせ
るための回転数によつて規制されることから、エ
ンジン回転数を一定にして航行する羽目となり、
スピードコントロールができないという欠点を有
している。

しかも、従来方式における変速装置などでは、
固定プーリ片延長上の軸と可動プーリ片間の摺動
部などにスプラインやキー溝等による廻り止めが
設けられているため漁船など、塩水の付着を始め
とする悪環境下では使用条件の許では溝部に塩水
やダストが溜まり易いのみならず、スプラインや
キーの噛合部に衝撃荷重と摩擦とを同時に生じて
焼付などの故障を起こし、あるいは電磁クラツ
チ、デイスククラツチなども塩水により故障を起
こし勝ちであつて充分、機能を発揮するに至らな
い難もある。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は叙上の如き実状に対処し、発電機側の
回転数がエンジンの回転数の各変化に対応して常
に最適な回転数をもつて回転し得るよう自動的に
制御することを課題とし、特にエンジンの回転数
に対応してベルト変速装置の変速比をコントロー
ルし、発電機の必要な回転数を保持せしめること
を目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）即ち、上記目的を適合する本発明の特徴とする
ところは、エンジンを動力源とする船舶におい
て、ベルトクラツチを有するベルト変速装置を用
い、エンジン側と発電機側を該ベルト変速装置に
より連結し、発電力を必要としない場合はベルト
クラツチをOFFとしてて、エンジンよりの動力
伝達をカツトし、発電力を必要とするときはベル
トクラツチをONにし、かつ任意に変化するエン
ジンの回転数に対応してベルト変速装置の変速比
をコントロールして発電機の必要なる回転数を保
持せしめる如くなした点にある。

ここで、エンジン側回転数に応じた発電機側の
回転数のコントロールをベルト変速装置に対し行
う具体的手段としては変速装置駆動側変速プーリ
の可動プーリ片をベヤリングを介して手動による
外力によつてあるいは検出による自動操作によつ
てカム等により移動させ変速プーリのＶ溝幅を変
化させることによる。

そして、エンジン側の回転数に対応する発電機
の回転制御は以下の如き電子制御方式によつて行
われる。

即ち、 (イ) 消費電力又は発電機に生ずる負荷を検出し、
その信号により、それに対応する経済的なエン
ジン回転数、いわば負荷を担持するに必要かつ
充分なる回転数をセンサーにより検出されるエ
ンジン側回転数と比較演算し、その信号により
サーボアンプ等を介してその出力による外力に
よつてエンジンのスロツトル、即ち、燃料の噴
射量をコントロールする装置を自動調整する方
式 (ロ) 発電機側の回転数をセンサーにより検出し、
その信号と予め設定された所要発電機の回転数
とを比較演算し、サーボアンプ等を介してその
出力による外力によつて変速プーリの可動プー
リ片を移動させ、変速比を自動的に調整して前
記発電機の回転数を一定に保つ方式であり、これらは併用することによつて行われ
る。

なお、ベルト変速装置については、それ自体は
既知であるが、以下の如き構造からなる。即ち、
変速プーリはスプリングロツク方式（実公昭59−
39234号公報参照）あるいはスプリング両端をピ
ンで係止した方式で固定プーリ片と、該固定プー
リ片の延長軸上に摺動可能に配設された可動プー
リ片からなり、固定プーリ片の延長軸上における
前記摺動する可動プーリ片との摺動部にスプライ
ンやキー等を有せず、固定プーリ片に対して可動
プーリ片が回転方向に自由に廻り、かつ、摺動方
向に自由に移動する構造を基本構成とし、その可
動プーリ片の側面と固定プーリ片延長軸上に固定
したスプリング押さえとの間にコイルスプリング
を反撥弾性的に挿入し、該スプリング端末を前記
可動プーリ片の側部及びスプリング押さえとに係
止し、スプリングの捩り力により固定プーリ片と
可動プーリ片とを回転方向にスプリングの捩り力
を介して一体になしたプーリを駆動側、従動側に
配設すると共に、更にそのうちの駆動側のプーリ
の固定プーリ片と可動プーリ片の間のＶ溝底部及
び固定プーリ片延長軸上の可動プーリ片ボス部外
周にベヤリングを設けた構成である。

（作用）しかして、叙上の如き構成からなる本発明装置
を用いるときは、エンジン軸−駆動側変速プーリ
−ベルト−発電機側変速プーリ−発電機へと動力
を伝達するが、カム等の作用により可動プーリ片
をＶ溝巾が拡がる方向又は狭くなる方向に動かせ
ば、その溝巾の変化に伴つてそれに追従してＶベ
ルトが溝中を上下する。

そして、Ｖ溝巾が拡がるときは、Ｖ溝底部に設
けたベヤリングの外周部にＶベルトの底部が接触
し、更にベルト側面とＶ溝との間に隙間を生じ、
クラツチOFFの状態となる。

一方、逆にクラツチOFFの状態より可動プー
リ片を狭める方向に移動させるとクラツチOFF
よりベルトとプーリ片側面が接圧してクラツチ
ONとなり、更に移動させてゆくと次第に増速す
る。

そこで、船を停め、発電機のみ駆動するときは
クラツチをOFFにして発電機に負荷される電力
に応じてそれを担持するに必要なエンジン出力回
転数により運転し、その回転数に応じて両変速プ
ーリ間のレシオレンジ（変速比の幅）をコントロ
ールし、必要な発電機の回転数を得る。

従つて、消費電力にマツチしたエンジン出力に
て運転できることになり、燃費ロスを最小限に抑
えることができる。

次に、航行中は走行に必要なエンジン回転数に
対応して両変速プーリ間のレシオレンジをコント
ロールして発電機の回転数を制御出来ることから
航行速度、即ち、エンジン回転数を自由に選定す
ることができる。

（実施例）以下、更に添付図面にもとづき本発明発電制御
システムの具体的実施例を説明する。

第１図は本発明制御システムの概要を示し、エ
ンジン１より発電力出力軸S₁、スクリユー駆動用
メイン出力軸S₂が延び、メイン出力軸側において
カツプリング３を介しマリンクラツチ２の出力軸
S₄を通じ、スクリユーを駆動せしめていることは
従前と同様である。

しかし、一方、発電用出力軸S₁においては該出
力軸S₁より変速プーリP₁へ、そして変速プーリ
P₁よりベルト５及び変速プーリP₂を介して発電
機４に動力が伝達されている。そして、変速プー
リP₁にはそのＶ溝巾を拡げ、又は狭くするため
の作動用アーム６が付設されている。

第２図は上記発電用出力軸S₁と発電機４の軸S₅
の間に配設される変速プーリP₁，P₂を含む変速
装置例の１例を示し、特願昭58−106968号に提示
される如きもので、第３図、第４図はその駆動側
（エンジン側）及び従動側（発電機側）変速プー
リの詳細断面図である。

先ず、第２図において、P₁は第３図でその詳
細を示す駆動側変速プーリで、一端に軸を一体に
して回転する歯車８を有しており、この歯車８に
近接して駆動側変速プーリ１の回転、即ち、エン
ジン側の発電用出力軸S₁の回転をとり出すマグネ
テイツク回転ピツクアツプ９が設けられている。

そして、一方、前記駆動側変速プーリP₁に対
向して発電機４に連結された従動側変速プーリ
P₂が設けられ、前記駆動側変速プーリP₁と従動
側変速プーリP₂との間にわたつてＶベルト５が
掛架されている。

なお、特に、図示していないが、必要に応じて
アイドラープーリを設けることも可能である。

しかして、上記構成における前記駆動側変速プ
ーリP₁は第３図に図示する如く可動プーリ片１
５と固定プーリ片１４の両者によりなつており、
両者により形成されるＶ溝の底部にベヤリング１
９が設けられ、かつ、可動プーリ片１５のボス部
延設部分と、その側方でキー２１、ストツプリン
グ２２で同軸に固定されたスプリング押さえ１７
との間に反撥弾性スプリング１６がその両端を係
止ピン１８に止着して介装されていて軸上で自由
に移動可能であると共に、可動プーリ片１５のボ
ス部外周にもベヤリング２０を介してガイドリン
グ１３が取り付けられ、該ガイドリング１３に可
動プーリ片作動用アーム６の先端が係着し、ガイ
ドリング１３に対し外部よりアーム先端にて外力
をかけることにより可動プーリ片１５を移動せし
めるようになしている。

即ち、第３図イにおいて可動プーリ片作動用ア
ーム６（カム状となつている）の動きでベヤリン
グ２０を介して可動プーリ片１５が図中、右側に
移動してＶ溝幅が開き、それによつてベルト５は
下方へ移動し、ベヤリング１９の外周面上にその
底面が接圧し、更にその位置より僅かに可動プー
リ片１５が図の右方に移動しベルト側面が両プー
リ片１４，１５に対し接圧を生じない状態でクラ
ツチOFFの状態にある。

そして、この状態より可動プーリ片作動用アー
ム６による外力によつてベヤリング２０を介して
可動プーリ片１５を図の左方向に移動せしめると
第３図ロの如くベルト５の側面を両プーリ片１
４，１５の側面とが接圧し、クラツチONの状態
となり、プーリより伝達力がベルト５に伝わる。

更に可動プーリ片１５を前記アーム６の作用力
により左方へ移動してゆくとＶ溝巾は次第に狭く
なり、それによつてプーリ中のベルトのピツチ径
が大きくなり増速となる。

なお、上記作動用アーム６の他方端は第２図に
見られるように軸受７に支承されたシヤフト１２
に軸着されており、該シヤフト１２にはその一端
において軸受７を中心としてシヤフト１２の回転
と連動して回転する可変抵抗器１０を取り付けて
あり、他端にはシヤフト１２と一体に回転するギ
ヤードモータ１１を有している。

従つて、前記作動用アーム６のシヤフト１２に
対する相対回動は一方において可変抵抗器１０と
連動し、他方においてギヤードモータ１１と連動
する。

以上は駆動側の変速プーリP₁であり、次にこ
れに対向する従動側変速プーリP₂は第４図に示
す如く固定プーリ片３１の延長軸上に可動プーリ
片３２を配し、スプラインや滑りキー等を設けず
回転方向及びスラスト方向、即ち摺動方向に自由
に動くようになつており、固定プーリ片３１延長
軸上にキー３６でスプリング押さえ３３を一体に
設け、それと可動プーリ片３２側面との間に駆動
側変速プーリP₁と同じく反撥弾性スプリング３
４を介設し、スプリング３４両端末部を可動プー
リ片３２及びスプリング押さえ３３に設けた係止
ピン３５により係止し、スプリングの捩り力によ
つて固定プーリ片３１と可動プーリ片３２とがス
プリングの捩れ反撥力によつて一体に回る如く構
成されている。

かくして、叙上の如き両変速プーリP₁，P₂よ
りなるベルト変速伝動機構は、その駆動側変速プ
ーリP₁がエンジンの発電機用出力軸S₁に連結さ
れ、一方、従動側変速プーリP₂が発電機の軸S₅
に連結されて本発明における発電制御システムを
形成する。

以下、上記の如き変速装置を用いて駆動側変速
プーリP₁の駆動軸回転数（エンジン回転数）に
対して従動側変速プーリP₂の軸回転（発電機の
回転数）を自動的に制御するための制御システム
の概要を第２図を対照しつつ説明する。

即ち、今、駆動軸の回転信号をマグネテイツク
回転ピツクアツプ９によりとり出し、その信号を
回転アンプを介して電圧変化として差動アンプに
導く。一方、可動プーリ片作動用アーム６の位置
変化と連動して作動する可変抵抗器１２によつて
生ずる電圧変化を差動アンプに導き駆動軸回転よ
りの電圧信号と可変抵抗器１０より発生する電圧
信号の電位差をもとに差動アンプよりのアウトプ
ツト信号をサーボアンプに与え、それにより発生
する正転、逆転、停止の電力をギヤードモータ１
１に与え、ギヤードモータ１１の回転によつて可
動プーリ片１５を動かす作動用アーム６を作動さ
せる。このときそれによつて可変抵抗器１０側の
電圧も連動して変化し、駆動軸の回転よりとり出
す電圧信号と可変抵抗器１０側よりの電圧信号で
差動アンプ内においてバランスのとれる位置まで
ギヤードモータ１１を働かせ、駆動側と、従動側
間の各プーリ回転比率を適切に保持することがで
きる。

従つて、駆動側変速プーリP₁の回転数が変化
した場合においても、これに応じて従動側プーリ
P₂には、その場合の適切な、バランスのとれた
回転数が得られ、予め、決められている駆動側と
従動側との特性曲線があるときは、これに適合し
た両者の回転比率を保持した制御を行うことがで
きる。

なお、前記第２図に図示する機構においては、
駆動側回転検出器としてマグネテイツク回転ピツ
クアツプ、可動プーリ片作動用アーム６に連動す
るものとして可変抵抗器１０が利用されている
が、前者に代わり発電式回転計等、直接アナログ
信号をとり出す方式、又、後者に代わり差動トラ
ンス、バリアブルコンデンサー、磁気センサー等
を使用することも考えられ、何れも同様の効果を
奏し得る。

次に、上記の如き変速装置を用いて具体的に発
電をコントロールする制御方式の各例について述
べる。

第５図にその例を示しているが (a) 先ず、発電機の消費電力をセンサX₁により
検出し、 (b) 次にその検出信号によつて演算回路M₁によ
り前記消費電力に適応する所要エンジン所要出
力回転数を求め、エンジン側の回転数を検出す
るセンサX₂による検出信号と対比演算し、エ
ンジンスロツトル作動用パワーアンプM₂によ
り所要のエンジン回転数になる如くスロツトル
を例えばサーボモータSM₁等により作動してコ
ントロールする。

(c) 一方、上記(b)と並行して発電機の回転数をセ
ンサX₃により検出し、それと予め設定した発
電機の所要回転数との差を検出する回転偏差検
出アンプM₃によりその偏差を検出し、その信
号をもとに変速プーリの作動用アームを作動さ
せるパワーアンプM₄の出力により通常、カム
作動である該カム作動用の例えばサーボモータ
の作動用アームを作動せしめる。

そして、上記(a)(b)(c)を同時に進行せしめること
によつて全自動で制御することが可能となる。

かくして、上記方式により漁船その他小型タン
カーなどの船舶において１つのエンジンで船のメ
イン駆動と発電の動力を担持せしめることが出来
る。

（発明の効果）本発明は以上の如くエンジンを動力源とする船
舶において、ベルトクラツチを有するベルト変速
装置を用い、エンジン側と発電機側を該変速装置
により連結し、発電力を必要としない場合はベル
トクラツチをOFFとしてエンジンよりの動力伝
達をカツトし、発電力を必要とするとき、ベルト
変速装置のクラツチをONとし、任意に変化する
エンジンの回転数に対応してベルト変速装置の変
速比をコントロールし、発電機の必要な回転数を
保持せしめる一連のシステムであり、漁船等、
小、中型船舶において、出港して漁場まで航行す
るとき発電機の駆動が必要である場合、不要であ
る場合も必要な船の航行速度に合わせてエンジン
回転数を自由に選択でき、しかも、電力を必要と
しない場合はベルトクラツチにより発電機の回転
をOFFにして航行できるので、発電機の消費電
力に対してより経済的なエンジン回転出力にて駆
動が可能となり、従来方式によるものに比し、大
幅な燃費節減を実現し、顕著な実効を奏する。

又、本発明システムによればベルト変速装置に
スプラインやキー溝を設ける必要もないため、溝
部に塩水の塩分やダストが溜まることがなく、更
に必要によつては可動プーリ片摺動部両端部にス
クレーパ等によりダストシールが容易にでき、耐
久性の点でも極めて実用上、有益である。

更に本発明システムはエンジン側の回転数に応
じた発電機側の回転数制御を前記の如き電子制御
方式によつて行うようにしているため応動動作が
過敏でなり、前記経済的エンジン回転出力により
燃費節減をより一層助長させる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明制御システムの概要を示す図、
第２図は同システムにおける変速装置の１例を示
す斜視図、第３図イ，ロは上記変速装置の駆動側
変速プーリ例を示す断面図で、イはクラツチ
OFFの場合、ロはクラツチONの場合である。
又、第４図は従動側変速プーリ例を示す断面図、
第５図は制御システムのブロツク配線図例、第６
図は従前の発電制御システム例を示す概要図であ
る。 P₁……駆動側変速プーリ、P₂……従動側変速
プーリ、S₁……発電用出力軸、S₅……発電機の
軸、１……エンジン、４……発電機、５……ベル
ト、６……可動プーリ片作動用アーム、１４，３
１……固定プーリ片、１５，３２……可動プーリ
片、１６，３４……スプリング、１７，３３……
スプリング押さえ、１８，３５……係止ピン、１
９，２０……ベヤリング。

Claims

【特許請求の範囲】１エンジンを動力源とする船舶において、駆動
プーリ及び駆動プーリに対向する従動プーリを備
え、それら両プーリを変速プーリとして両プーリ
間にベルトを掛架し、少なくとも何れか一方の変
速プーリの可動プーリ片を可動プーリ片作動用ア
ームにより固定プーリ片に対しベヤリングを介し
て移動可能となし、両プーリ片により形成される
Ｖ溝中のベルト有効ピツチ径を可変ならしめると
共に、それに対応して対向する他の変速プーリの
Ｖベルトの有効ピツチ径も可変ならしめ、かつ前
記Ｖ溝中にベルト底面が接圧するベヤリングを含
むベルトクラツチを備えたベルト変速機構を利用
し、エンジンのメイン出力軸とは別個に設けた発
電用出力軸と発電機の軸を前記ベルト変速機構で
連結し、発電力を必要としない場合は前記ベルト
クラツチをOFF状態としてエンジンよりの動力
伝達をカツトし、発電力を必要とするときは前記
ベルトクラツチをON状態として任意に変化する
エンジンの回転数に対応して前記ベルト変速機構
の変速比をコントロールし発電機の必要なる回転
数を保持せしめてなり、かつ、前記エンジン側の
回転数に応じた発電機側の回転数の制御が、 (イ) 消費電力又は発電機に生じる負荷を検出し、
その信号によりそれに対応する適切エンジン回
転数をセンサにより検出されるエンジン回転数
と比較演算し、その信号によりサーボアンプを
介してその出力による外力によつてエンジンの
スロツトルを調整保持し、 (ロ) その状態で、発電機側の回転数をセンサによ
り検出し、その信号と予め設定された所要発電
機の回転数とを比較演算し、サーボアンプを介
してその出力による外力によつて変速プーリの
可動プーリ片を移動させ、変速比を自動的に調
整して前記発電機の回転数を一定に保持せしめ
る制御手段によつて構成されてなることを特徴
とする船舶用発電制御システム。２ベルト変速機構における変速プーリが固定プ
ーリ片の延長軸上を摺動する可動プーリ片との摺
動部にスプラインやキーを有せず、固定プーリ片
に対して可動プーリ片が回転方向ならびに摺動方
向に自由に移動可能である構成を基本とし、可動
プーリ片の側面と固定プーリ片延長軸上に固定し
たスプリング押さえとの間に反撥弾性コイルスプ
リングを挿入し、該スプリング端末を前記可動プ
ーリ片側面及びスプリング押さえに夫々係止し、
スプリングの捩り力により固定プーリ片と可動プ
ーリ片とを回転方向にスプリングの捩り力を介し
て一体になしたプーリであり、該プーリは更にそ
の駆動側プーリにおいて固定プーリ片と可動プー
リ片の間のＶ溝底部と固定プーリ片延長軸上にベ
ヤリングを有している特許請求の範囲第１項記載
の船舶用発電制御システム。