| 【発明の名称】 |
舶用多段減速逆転機の油圧制御方法及び油圧制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】三竿 秀夫
【氏名】原田 和好
【氏名】沖田 雅一
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| 【要約】 |
【課題】舶用減速逆転機において、変速比切換時の嵌入ショックをなくし、かつ、通常運転時には機械効率を良好に維持することを目的とする。
【解決手段】切換弁１４，１５,２０により各変速段用油圧クラッチＦ1,Ｆ2,Ｒへの作動油供給経路を切り換えることにより変速を行なう舶用多段減速逆転機において、中,高速の機関回転数域で変速比を切り換える時に、クラッチ作動用の作動油圧を一時的に規定値よりも上昇させる。作動油圧調整弁２２には、作動油受圧面積が大きい主受圧ピストンと小さい受圧面積を有する副受圧ピストンを備え、副受圧ピストンの受圧面へ作動油を断続自在に供給する圧力上昇用電磁切換弁２５を備え、圧力上昇用電磁切換弁２５を、作動油供給位置からドレン位置に切り換えて作動油調圧面積を減少させることにより作動油圧を規定値よりも上昇させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 各変速段用の油圧クラッチを備え、切換弁により油圧クラッチへの作動油供給経路を切り換えることにより変速を行なう舶用多段減速逆転機において、中,高速の機関回転数域で変速比を切り換える時に、クラッチ用の作動油圧を一時的に規定値よりも上昇させることを特徴とする舶用多段減速逆転機の油圧制御方法。
【請求項２】 各変速段用の油圧クラッチを備え、切換弁により油圧クラッチへの作動油供給経路を切り換えることにより変速を行なう舶用多段減速逆転機において、作動油供給経路に作動油圧調整弁を備え、該作動油圧調整弁には、作動油調圧用の受圧面積が大きい主受圧体と、該主受圧体に結合されると共に主受圧体の受圧面積よりも小さい受圧面積を有する副受圧体を備え、副受圧体の受圧面へ作動油を断続自在に供給する圧力上昇用弁を備え、圧力上昇用弁を、作動油供給位置からドレン位置に切り換えて作動油圧調整弁の作動油調圧面積を減少させることにより作動油圧を規定値よりも上昇させるようにしていることを特徴とする舶用多段減速逆転機の油圧制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、舶用多段減速逆転機の油圧制御方法及び油圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種舶用減速逆転機は、通常、手動切換弁あるいは電磁弁により、各変速段用油圧クラッチの作動油室への作動油供給を切り換えるようになっており、切換弁と作動油ポンプとの間に、作動油圧を規定値に調整する作動油圧調整弁を配置している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】変速比（減速比）を切り換える際に、切換操作後、変速先の油圧クラッチの作動油室（クラッチパック）に作動油が充満するまでの間、作動油圧が一時低下し、変速元の油圧クラッチにおいては負荷によりクラッチスリップが生じる。そのため、エンジン回転数が上昇し、各クラッチ間に回転数差が生じて、変速先の油圧クラッチに作動油が充満した時点で、嵌入ショックが発生する。機関の低速回転数域では、両クラッチ間の回転数差はあまり大きくはならないので、嵌入ショックは小さいが、中速回転数域及び高速回転数域になるに従い、嵌入ショックは大きくなる。
【０００４】図６は、前進２速状態から前進１速状態に切り換える際の作動油圧の変化を示しており、破線Ｙ２は前進２速用クラッチの油圧変化、破線Ｙ１は前進１速用クラッチの油圧変化を示している。すなわち、前進２速用クラッチＹ２が規定値Ｐ０で接続した前進２速状態において、時点Ｔ２で前進１速用クラッチＹ１を嵌入すると、前進１速用クラッチに作動油が充満するまでの間（Ｔ２〜Ｔ３）、前進２速用クラッチＹ２の作動油圧は、クラッチスリップ開始圧Ｐsよりも低い圧Ｐ１まで低下し、前進２速用クラッチがスリップし、前進２速用クラッチの回転数が上昇する。その後、前進１速用クラッチの嵌入が完了する際に、両クラッチ間の回転数差により、嵌入ショックが生じるのである。なお、上記嵌入ショックを低減する方法としては、従来、たとえば特許２８０５２３４号のように、緩嵌入弁を備え、該嵌入弁の作動を待機させる方法等がある。
【０００５】
【発明の目的】簡単な方法あるいは構造により、中、高速回転数域での変速比切換時の嵌入ショックを緩和できるようにすると共に、通常の走行時には、機械効率を保てるようにすることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願請求項１記載の発明による油圧制御方法は、各変速段用の油圧クラッチを備え、切換弁により油圧クラッチへの作動油供給経路を切り換えることにより変速を行なう舶用多段減速逆転機において、中,高速の機関回転数域で変速比を切り換える時に、クラッチ用の作動油圧を一時的に規定値よりも上昇させることを特徴とする舶用多段減速逆転機の油圧制御方法である。
【０００７】請求項２記載の発明は、各変速段用の油圧クラッチを備え、切換弁により油圧クラッチへの作動油供給経路を切り換えることにより変速を行なう舶用多段減速逆転機において、作動油供給経路に作動油圧調整弁を備え、該作動油圧調整弁には、作動油調圧用の受圧面積が大きい主受圧体と、該主受圧体に結合されると共に主受圧体の受圧面積よりも小さい受圧面積を有する副受圧体を備え、副受圧体の受圧面へ作動油を断続自在に供給する圧力上昇用弁を備え、圧力上昇用弁を、作動油供給位置からドレン位置に切り換えて作動油圧調整弁の作動油調圧面積を減少させることにより作動油圧を規定値よりも上昇させるようにしていることを特徴とする舶用多段減速逆転機の油圧制御装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１〜図４は、前進２段、後進１段の変速比を有する舶用多段変速逆転機に本願発明を適用した例であり、油圧回路図を示す図１において、プロペラ軸１に連結する出力軸３とエンジンとの間の動力伝達経路に、前進１速クラッチＦ1、前進２速クラッチＦ2及び後進クラッチＲを配置しており、各クラッチＦ1、Ｆ2、Ｒは多板式の油圧摩擦クラッチであり、各作動油路５，６，７から選択的に各クラッチＦ1、Ｆ2、Ｒの作動油室に作動油を供給することにより、摩擦板を挟圧し、接続（嵌入）するようになっている。すなわち、前進１速クラッチＦ1を接続し、前進２速及び後進クラッチＦ2，Ｒを切断することにより前進１速状態となり、前進２速クラッチＦ2を接続し、前進１速及び後進クラッチＦ1，Ｒを切断することにより前進２速状態となり、両前進クラッチＦ1，Ｆ2を切断し、後進クラッチＲを接続することにより後進状態となり、全クラッチＦ1，Ｆ2，Ｒを切断することにより、中立状態となるように構成してある。各クラッチＦ1、Ｆ2、Ｒには、前記作動油を供給するための作動油路５，６，７とは別に、潤滑油路１０，１１，１２もそれぞれ接続している。
【０００９】前進１速用の作動油路５と前進２速用の作動油路６は、それぞれ電磁切換弁１４，１５を介して１本の前進用作動油路１８に集合し、該前進用作動油路１８と後進用作動油路７は、それぞれ前後進切換弁２０のポートに接続している。
【００１０】前後進切換弁２０は、前進位置と、後進位置と、中立位置の３位置に切換自在であり、９つのポートを有しており、そのうち２つは前記前進用作動油路１８と後進用作動油路７に接続している。残り７つのポートのうち、図面上、上記作動油路１８、７と同じ側（スプールの上側）に位置する３つのポートは、作動油圧調整弁２２の油室２３に至る油路２４と、各前進クラッチ用の潤滑油路１０，１１に至る潤滑油路２６と、後進クラッチ用の潤滑油路１２に至る潤滑油路２７にそれぞれ接続している。反対側（スプールの下側）に位置する４つのポートのうち、２つは、抵抗弁２９を介して作動油ポンプ３０に至る作動元油路３１に接続し、残りは、直接油溜９に至るドレン油路３３と、潤滑元油路３４に接続している。
【００１１】作動油ポンプ３０はこし器３６を介して油溜９に接続している。抵抗弁２９より上流側の作動元油路３１部分には、安全弁３７が接続すると共に、ブレーキ弁３８を介して中立ブレーキ３９が接続し、抵抗弁２９の下流側には作動油圧調整用油路４０が接続している。
【００１２】作動油圧調整弁２２は、圧力上昇用電磁弁２５と組み合わせることにより、圧力上昇可能な作動油圧調整機構２１を構成している。前記作動油圧調圧用油路４０は作動油圧調整弁２２の弁ポート４４に至ると共に、途中から圧力上昇用補助油路４２が分岐しており、該補助油路４２は圧力上昇用電磁弁２５の入口ポート４５に接続している。作動油圧調整弁２２の排出ポート４６は、排出油路４７、オイルクーラ４８、こし器４９及び潤滑油圧調整弁５０を介して前記潤滑元油路３４に接続すると共に、絞りを介して前記前進用潤滑油路１０，１１及び後進用潤滑油路１２にそれぞれ接続し、さらに中立ブレーキ用油路５２にも絞りを介して接続している。７３は警報スイッチ、７４はそれぞれ圧力計である。
【００１３】図３は、作動油圧調整機構２１の詳しい構造を示しており、矢印Ｓは作動油圧調整弁２２の閉弁方向、矢印Ｏは開弁方向を示している。作動油圧調整弁２２は、有底筒形のばね受体６１と、作動油圧調圧用油路４０と排出ポート４６の間に形成された弁ポート４４を開閉する大径の主受圧ピストン６２と、該大径の主受圧ピストン６２より小径の副受圧ピストン６３等を備えている。ばね受体６１は、大径の受圧ピストン６２よりもさらに大径に形成されると共に、円筒形の前記油室２３内に摺動自在に嵌合し、該油室２３内の作動油圧Ｐにより矢印Ｓ側に押圧され、油室２３の環状段部２３ａに係止されている。
【００１４】両受圧ピストン６２，６３は、連結ロッド６６を介して同一軸芯上で一体に結合され、主受圧ピストン６２は、油室２３と同軸芯に形成された嵌合孔６０に摺動自在に嵌合すると共に、前記ばね受体６１との間に縮設した圧力設定用のコイルばね６７により矢印Ｓ側へと加圧されており、矢印Ｓ側の受圧面６２ａは、弁ポート４４を介して前記作動油圧調圧用油路４０に面し、作動油圧調圧用油路４０内の作動油圧Ｐが矢印Ｏ方向に作用するようになっている。作動油圧調圧用油路４０と前記油室２３の作動油圧Ｐは常に等しい値である。
【００１５】連結ロッド６６は作動油圧調圧用油路４０を直角に横切っている。副受圧ピストン６３は、弁ポート４４と対向する壁に形成されたピストン孔７０に摺動自在に嵌合している。矢印Ｏ側の環状端面６３ｂは作動油圧調圧用油路４０に面し、油路４０内の作動油圧Ｐが作用しており、一方、矢印Ｓ側の円形の受圧面６３ａはピストン孔７０内の油室７１に面している。
【００１６】上記油室７１は、油路７２を介して圧力上昇用電磁弁２５のポートに接続し、図３のように圧力上昇用電磁弁２５が非励磁時（オフ時）にはスプールが作動油圧供給位置となり、油路４２，７２を介して油室７１内に作動油圧Ｐが供給される。したがって、油室７１の作動油圧Ｐは、前記油路４０及び油室２３と同じ作動油圧値となる。一方、図４のように圧力上昇用電磁弁２５が励磁時（オン時）にはスプールがドレン位置となり、油室７１内には作動油圧Ｐが供給されないようになっている。
【００１７】
【作用】まず、作動油圧調整機構２１の作動を説明する。図３は圧力上昇用電磁弁２５を非励磁状態（オフ状態）として作動油圧供給位置にすることにより、作動油圧Ｐを規定値Ｐ0に維持した状態であり、この状態で通常の前進運転を行なっており、油室２３、油路４０及び油室７１の各作動油圧Ｐは規定値Ｐ0となっている。主受圧ピストン６２の軸芯と直角な切断面による断面積をＡ0、同様に連結ロッド６６の断面積をＡ2、副受圧ピストン６３の断面積をＡ1とすると、主受圧ピストン６２の油路４０に面する環状受圧面６２ａの面積は（Ａ0−Ａ2）、副受圧ピストン６３の油路４０に面する環状受圧面６３ｂの面積は（Ａ1−Ａ2）、副受圧ピストン６３の油室７１に面する受圧面６２ａの面積はＡ1である。したがって、上記環状受圧面６２ａ及び受圧面６３ａには矢印Ｏ側へと作動油圧Ｐが作用し、環状受圧面６３ｂには矢印Ｓ側へと作動油圧Ｐが作用するので、矢印Ｏ側への油圧を正とすると、受圧ピストン６２，６３全体としては、Ｐ（Ａ0−Ａ2）＋ＰＡ1−Ｐ（Ａ1−Ａ2）＝ＰＡ0の力が、ばね６７に抗して矢印Ｏ側へとかかることになる。すなわち、矢印Ｏ側へと作用する力ＰＡ0がコイルばね６７の力と釣り合い、弁ポート４４を開いて余剰の作動油を排出ポート４６へと逃がし、それにより油路４０内の圧力Ｐを規定値Ｐ0に保っている。
【００１８】図４は、圧力上昇用電磁弁２５を励磁（オン）してスプールをドレン位置にすることにより、作動油圧Ｐを上記規定値Ｐ0よりも高い値Ｐhまで上昇させた状態である。上記図３の場合と比べると、油室７１内の作動油がドレンされることから、作動油圧調節面積は、前記図３の場合よりも副受圧ピストン６３の受圧面６３ａに対応するＡ1だけ減少している。すなわち、作動油圧調節面積は、Ａ0−Ａ1となり、コイルばね６７の力とＰ（Ａ0−Ａ1）が釣り合うことになるため、作動油圧Ｐは規定値Ｐ0よりも高い値Ｐhまで上昇している。この上昇量Ｌ＝（Ｐh−Ｐ0）は、たとえば図６のＴ1の時点で示しており、変速比切換時にＴ2のように作動油圧Ｐが低下しても、クラッチスリップ開始圧Ｐｓよりも大きい値Ｐ2で留まることができる上昇量Ｌであり、かかる上昇量Ｌとなるように副受圧ピストン６３の受圧面積Ａ1等を設定する。
【００１９】次に変速方法を説明する。
（１）図２は、前進２速で通常運転している状態を示しており、前後進切換弁２０は前進位置、前進２速用電磁切換弁１５はオン位置（作動油供給位置）、前進１速用電磁切換弁１４はオフ位置（ドレン位置）となっており、また機関回転数は中又は高速回転数域となっている。したがって、前進２速クラッチＦ２が接続し、前進１速クラッチＦ１と後進クラッチＲは切断している。圧力上昇用電磁弁２５は、図３に示す作動油供給位置となっており、作動油圧Ｐを規定値Ｐ0に保っている。
【００２０】（２）図２の前進２速状態から前進１速用電磁切換弁１４をオン位置に切り換える前に、圧力上昇用電磁弁２５を図４のようにドレン位置に切り換え、作動油圧Ｐを規定値Ｐ0よりも所定量Ｌだけ高い値Ｐhまで上昇させておく。
【００２１】（３）これを図６で説明すると、実線で示すグラフＸ１は前進１速クラッチＦ1内の作動油圧Ｐの圧力変化、実線で示すグラフＸ２は前進２速クラッチＦ2内の作動油圧Ｐの圧力変化、Ｔは時間を示している。Ｔ1の時点において、前記のように作動油圧Ｐを規定値Ｐ0よりも所定量Ｌだけ高い値Ｐhまで上昇させておき、その後、Ｔ2の時点において、図２の前進１速用電磁切換弁１４をオン位置に切り換えることにより、前進１速クラッチＦ1の嵌入を開始する。すなわち、前進１速クラッチＦ1の作動油室内に作動油を供給し始める。
【００２２】（４）ところが上記のように前進１速クラッチＦ1に作動油を供給開始することにより、供給開始時点Ｔ2から前進１速クラッチＦ1に作動油が充満する時点Ｔ3までの間は、一時的に作動油圧Ｐが圧力値Ｐ2まで低下する。しかし、予め作動油圧Ｐを規定値Ｐ0よりも高い値Ｐhまで上昇させてあるので、上記低下後の圧力値Ｐ2はクラッチスリップ開始圧力Ｐｓよりも高い値で留まる。したがって、前進２速クラッチＦ2にクラッチスリップが生じることはなく、エンジン回転数が上昇することもない。
【００２３】（５）時点Ｔ3において前進１速クラッチＦ1の作動油室に作動油が充満すると、前進第２速クラッチＦ２の作動油圧Ｐは高圧値Ｐhまで戻り、その後、Ｔ4の時点において、図２の前進２速用電磁切換弁１５がオフ位置に切り換えられ、続いて前進１速クラッチＦ1の作動油圧が高圧値Ｐｈまで達する。
【００２４】（６）そして前進２速クラッチＦ2の作動油圧が概ね０付近まで低下した時点Ｔ5で、圧力上昇用電磁弁２５が図３の作動油供給位置に戻り、図６のように前進１速用クラッチＦ1の作動油圧Ｐは、規定値Ｐ0に戻る。
【００２５】図５は、上記制御を自動化した場合のフロー図を示している。該図５において、Ｎは機関回転数、Ｎ1は手動モードと自動モードに切換可能な機関上限回転数、Ｎ2は前進２速から前進１速への切換時の設定回転数、ｔはタイマー時間、ｔ1は設定ラップ時間である。
【００２６】（１）スタートは、たとえばコントローラの変速レバーを、前進２速から前進１速へとシフトする。
【００２７】（２）ステップＳ1において、機関回転数Ｎがモード切換可能な機関上限回転数Ｎ1より小さいか否かを判断し、ＮＯであれば再びステップＳ1に戻り、ＹＥＳであればステップＳ2に進む。
【００２８】（３）ステップＳ2において、自動モードであるか否かを判断し、ＮＯであればステップＳ4へと進み、圧力上昇弁用電磁弁２５をオフ（図３の作動油供給位置）とし、エンドへと至る。ＹＥＳであればステップＳ3に進み、圧力上昇用電磁弁２５をオン（図４のドレン位置）とし、ステップＳ5へと進む。図６の時点Ｔ1までの過程である。
【００２９】（４）図５のステップＳ5において、機関回転数Ｎが前進２速から前進１速への切換時の設定回転数Ｎ2以上か否かを判断し、ＮＯであればステップＳ5に戻り、ＹＥＳであればステップＳ6へと進み、前進１速クラッチＦ１を嵌入し、かつ、タイマーをｔ＝０にセットし、カウントを開始して、ステップＳ7へと進む。図６の時点Ｔ2までの過程である。
【００３０】（５）図５のステップＳ7において、タイマーカウントｔが設定ラップ時間ｔ1以上か否かを判断し、ＮＯの場合はステップＳ7に戻り、ＹＥＳであれば、ステップＳ8に進んで前進２速クラッチＦ2を切断（脱）し、続いてステップＳ9に進み、圧力上昇用電磁弁２１をオフ（作動油圧供給位置）として、エンドに至る。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本願請求項１及び２記載の発明によると、（１）変速比切換時に、一時的に作動油圧を上昇させておくことにより、切換先の油圧クラッチに作動油が充満するまでの間に、油圧が低下しても、切換元の油圧クラッチがクラッチスリップを生じない程度の作動油圧を確保することが可能となり、これにより、油圧クラッチ間に回転数の差が生じるのを無くし、嵌入ショックを防止することができる。
【００３２】（２）作動油圧を上昇させるのは変速比の切換時だけなので、通常の運転時あるいは切換動作が完了した後は、規定値の作動油圧により運転でき、機械効率を良好に保つことができる。
【００３３】（３）変速比切換時にクラッチ間の回転数差が顕著になり易い中、高速回転数域においてのみ、一時的に作動油圧を上昇させるようにし、変速比切換時の嵌入ショックがあまり生じない低速回転数域では、作動油の圧力上昇を行なわないようにしているので、変速比切換時の機械効率の低下を必要最小限に抑えることができる。
【００３４】（４）請求項２の発明では、作動油圧調整弁２２に、作動油受圧面積が大きい主受圧ピストン（主受圧体）６２と、小さい受圧面積を有する副受圧ピストン（副受圧体）６３を備え、副受圧ピストン６３の受圧面へ作動油を断続自在に供給する圧力上昇用電磁弁２５を備え、圧力上昇用電磁弁２５を、作動油供給位置からドレン位置に切り換えて作動油調圧面積を減少させることにより作動油圧を規定値よりも上昇させるようにしているので、簡単な構造で圧力上昇できると共に元の規定値に戻すようにすることもできる。また、嵌入ショックが生じ易い中、高速回転数域においてのみ、簡単に変速比切換時に圧力上昇させることができ、機械効率の低下を最小限に留めることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６７８１
【氏名又は名称】ヤンマーディーゼル株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年９月８日（１９９９．９．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６２１４４
【弁理士】
【氏名又は名称】青山 葆 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−８２６０１（Ｐ２００１−８２６０１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月３０日（２００１．３．３０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２５４１６３ |
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