(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッチ開放時には低圧に、クラッチ結合時には高圧に調圧するクラッチ油圧調整弁で調整された油圧ポンプからの圧油を、クラッチ嵌脱弁を介して油圧クラッチに供給すると共に、前記クラッチ油圧調整弁の排出油を潤滑油として使用するクラッチ油圧制御回路において、クラッチ嵌脱弁出口側の作動油供給回路に、入口ポートと出口ポートの開口度合いを変化させるスプールの一方端にオリフィスを通過した出口ポートの圧油を作用させる油室を、他方端にばねを介して入口ポートの圧油を作用させる背圧室を備えた減圧弁を設置し、該減圧弁の入口側から分岐した背圧回路に小径のオリフィスを設け、該オリフィス下流側の背圧回路に、前記クラッチ嵌脱弁の開閉と連動して背圧回路とドレンポートとの接続を開閉するドレン開閉弁とボリューム弁とを設け、該ボリューム弁のピストン戻しばね力を、ボリューム弁に圧油が充満したのち前記クラッチ油圧調整弁の背圧側ピストンが移動開始するよう設定すると共に、このオリフィス下流側の背圧回路を分岐して、減圧弁の入口ポートを開く方向に付勢するばねに弾性力を付加する減圧弁背圧室に接続し、クラッチ結合時の押圧力をクラッチピストン戻し力相当の低圧からゆるやかに上昇させるようにしたことを特徴とするクラッチ油圧制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転数上昇と共に負荷トルクが急激に上昇するような被動機械、例えば消防ポンプ等を、船舶主機関の前側駆動装置等を介して駆動する場合に使用する、油圧式クラッチのクラッチ油圧制御回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
舶用減速逆転機や補機駆動用増速機等の油圧クラッチを結合して主機関からプロペラや消防ポンプ等を駆動する場合、油圧クラッチを滑らかに結合するために油圧クラッチの作動油圧を緩やかに上昇させる油圧制御回路が取られ、被動機械を駆動する際のショックを緩和することが行われている。このクラッチ結合時のショックを緩和するために、従来より図４に示すような制御回路が広く用いられている。すなわち、この制御回路では、クラッチ作動油と潤滑油とを単独の油圧ポンプ３０で供給し、油圧ポンプからクラッチ嵌脱弁３５に至るポンプ出口油路３１から分岐した一次油圧回路３２に、油圧クラッチ３８への供給油圧を調整するクラッチ油圧調整弁３３が設けられている。更に、クラッチ嵌脱弁３５の出口側の作動油供給回路３６を分岐してクラッチ油圧調整弁３３の背圧室３９に圧油を供給する背圧回路３７が設けられ、背圧回路３７にはオリフィス４０と逆止弁４１が並列に設けられている。
【０００３】
この制御回路によれば、クラッチ嵌脱弁３５をオフ（遮断）にすると作動油供給回路３６が閉鎖され、一次油圧回路３２の圧力はクラッチ油圧調整弁３３のばね４３によって設定された中立油圧に調整され、油圧ポンプ３０から吐出された圧油は全量潤滑油回路３４に流れる。クラッチ嵌脱弁３５をオン（連通）にすると、作動油供給回路３６に圧油が供給され、油圧クラッチのピストン室４２に圧油が供給されると共に、オリフィス４０を通過してクラッチ油圧調整弁の背圧室３９にも供給される。背圧室３９に供給された圧油は、昇圧ピストン４４を押してばね４３を圧縮するのでばね４３の抗力が高まり、ドレンポート４５の開口度合いが小さくなるので一次油圧回路３２の圧力が高まり、油圧クラッチ３８に供給される圧油は中立油圧から定格のクラッチ作動油圧まで上昇する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記制御回路において、クラッチ嵌脱弁３５をオンにすると、クラッチ油圧調整弁３３の背圧回路３７及び作動油供給回路３６には中立油圧、すなわち、“潤滑油圧力（装置の末端で３ｋｇ／ｃｍ２程度が必要）＋油圧機器を含めた回路の圧力損失分”に相当する油圧が作用する。この種の駆動装置では、油圧ポンプの駆動源を主機関とする場合が殆どであり、その場合、油圧ポンプの吐出量は機関回転速度に比例して増加するので、被動機械を定格回転速度で起動するときにはポンプ吐出量が最大の状態にあり、このときの油圧回路の圧力損失は１．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ２に達する。このため、クラッチ油圧調整弁３３の中立油圧は、所要の潤滑油圧に２ｋｇ／ｃｍ２程度プラスした値に設定される。かくして、クラッチ嵌脱弁３５をオンにすると、作動油供給回路３６に供給されるクラッチ作動油圧は、油圧クラッチのピストン室４２に圧油が充満し、ピストンが移動してクラッチプレートを押しはじめると、図５に示される如く、作動油圧力はＰ１（この例では約１ｋｇ／ｃｍ２）から中立油圧Ｐ２（この例では約６ｋｇ／ｃｍ２）まで瞬時に上昇する。
【０００５】
このように、ピストン室充満時の圧力（Ｐ１）と中立油圧（Ｐ２）との差が大きいと結合時のショック油圧として作用するので、中立油圧をできるだけ低く設定することが望ましいが、消防ポンプのように、慣性は小さいが回転数の上昇とともに負荷トルクが急激に増大する、いわゆる３乗負荷特性の被動機械は、速やかに回転を上昇させるために定格回転速度で油圧クラッチを結合する必要があり、しかも、機関駆動の１個の油圧ポンプでクラッチ作動油と潤滑油を供給することから中立油圧を低く設定することが難しく、クラッチ結合時のショックトルクが大きくなる。その結果、クラッチ結合時に駆動側機関の回転速度が低下してエンジンガバナや過給機が追従しきれなくなり、黒煙の排出量が増加するという問題があった。
【０００６】
この発明は、このような欠点を解決するためになされたもので、駆動側機関や駆動装置を結合時のショックから保護するために、結合完了までの時間を延長することなく油圧クラッチを滑らかに結合する、クラッチ油圧制御回路を提供することを目的としている。
【０００７】
【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、  クラッチ開放時には低圧に、クラッチ結合時には高圧に調圧するクラッチ油圧調整弁で調整された油圧ポンプからの圧油を、クラッチ嵌脱弁を介して油圧クラッチに供給すると共に、前記クラッチ油圧調整弁の排出油を潤滑油として使用するクラッチ油圧制御回路において、クラッチ嵌脱弁出口側の作動油供給回路に、入口ポートと出口ポートの開口度合いを変化させるスプールの一方端にオリフィスを通過した出口ポートの圧油を作用させる油室を、他方端にばねを介して入口ポートの圧油を作用させる背圧室を備えた減圧弁を設置し、該減圧弁の入口側から分岐した背圧回路に小径のオリフィスを設け、該オリフィス下流側の背圧回路に、前記クラッチ嵌脱弁の開閉と連動して背圧回路とドレンポートとの接続を開閉するドレン開閉弁とボリューム弁とを設け、該ボリューム弁のピストン戻しばね力を、ボリューム弁に圧油が充満したのち前記クラッチ油圧調整弁の背圧側ピストンが移動開始するよう設定すると共に、このオリフィス下流側の背圧回路を分岐して、減圧弁の入口ポートを開く方向に付勢するばねに弾性力を付加する減圧弁背圧室に接続し、クラッチ結合時の押圧力をクラッチピストン戻し力相当の低圧からゆるやかに上昇させるようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の態様】
以下、この発明の実施例を図１に示されたクラッチ油圧制御回路および図２に示された減圧弁の断面図をもとに説明する。なお、従来のクラッチ油圧制御回路と同様の部分については詳しい説明を省略する。
【０００９】
図１において、油圧クラッチ９の圧油は、油圧ポンプ３０からクラッチ嵌脱弁５を介して供給される。クラッチ嵌脱弁５の入口から分岐した一次油圧回路２には、油圧クラッチ９への供給油圧を調整するクラッチ油圧調整弁３が設けられ、クラッチ嵌脱弁５をオフにすると、作動油供給回路６が遮断されて一次油圧回路２の圧力はクラッチ油圧調整弁３によって中立油圧に調整され、油圧ポンプ３０から吐出された圧油は全量潤滑油回路４に流れる。なお、図示されていないが、この潤滑油回路４の末端には潤滑油圧力調整弁が設けられている。また、クラッチ嵌脱弁５をオンにすると、一次油圧回路２の圧油は作動油供給回路６に供給されると共に、作動油供給回路６から分岐された背圧回路１０のオリフィス１１を通過してクラッチ油圧調整弁３の背圧室８に供給され、作動油供給回路６の圧力は中立油圧から漸次上昇し、定格のクラッチ作動油圧に達する。なお、これらの制御回路の構成は従来と同様である。
【００１０】
クラッチ嵌脱弁５の出口側の作動油供給回路６には背圧機構を備えた減圧弁７が設けら、減圧弁７を通過した圧油は油圧クラッチ９のピストン室１５に供給される。また、減圧弁７の入口側から分岐された背圧回路１０には、小径のオリフィス１１を介してボリューム弁１２が設けられている。この背圧回路１０はオリフィス１１の下流で複数に分岐され、それらはクラッチ油圧調整弁３の背圧室８及び減圧弁７の背圧室５８、並びに背圧回路１０の圧油をタンクＴに排出または遮断するドレン開閉弁１３に接続される。このドレン開閉弁１３の一方には、パイロット流の流入によってドレンポート１４を閉じる方向に作用するパイロット回路１７が、背圧回路１０のオリフィス入口側から分岐されて接続され、他方にはドレンポート１４を連通方向に付勢するばねが設けられている。
【００１１】
図２には、このクラッチ油圧制御回路に使用される背圧機構を備えた減圧弁７の具体的な構造が断面図で示されている。減圧弁７のカバー５７には、背圧回路１０のオリフィス１１を通過した圧油が流入する背圧ポート５９が設けられ、本体５５には背圧ポート５９に連通する背圧室５８と、クラッチ嵌脱弁５を通過した圧油が流入する入口ポート６ａと、油圧クラッチ９へ接続される出口ポート６ｂと、出口ポート６ｂ及びパイロット室５４の圧油をタンクに解放するドレンポート５２と、軸方向に摺動して入ロポート６ａと出口ポート６ｂの開口度合いを変化させるスプール５１とが設けられている。さらに、スプール５１の一方の端部には、ばね１８を介してピストン５６が設けられ、他方の端部にはカバー６４に支えられたばね受け６０とばね６２が設けられている。
【００１２】
ばね６２の周囲には、カバー６３，６４によってパイロット室５４が形成され、本体５５には出口ポート６ｂと前記パイロット室５４とを連通するパイロット孔５０が設けられていて、出口ポート６ｂの圧油をカバー６３，６４の油路に固定されたオリフィス５３ａ，５３ｂを介してパイロット室５４に導くよう形成されている。前記パイロット室５４の圧油は、カバー６３に設けられた別のオリフィス５３ｃを通過して、本体５５のドレンポート５２に連通するよう形成されている。なお、オリフィス５３ａ，５３ｂの孔径はオリフィス５３ｃの孔径より大きく設定されているので、油圧クラッチ結合中、すなわち、クラッチ嵌脱弁５をオンしているとき、パイロット室５４内には減圧弁の出口ポート６ｂからの圧油が充満している。
【００１３】
このように構成されたクラッチ油圧制御回路において、クラッチ嵌脱弁５をオンにすると、クラッチ油圧調整弁３で調圧された中立油圧（この実施例では約６ｋｇ／ｃｍ２に設定）が減圧弁７に供給され、減圧弁７で中立油圧が減圧されて油圧クラッチ９のピストン室１５に供給される。一方、減圧弁７の入口側回路から分岐された背圧回路１０の圧油がボリューム弁１２と減圧弁の背圧室５８に供給されるが、クラッチ嵌脱弁５をオンにすると、オリフィス１１で流量が絞られるため、オリフィス下流側の背圧回路より先にパイロット回路１７に圧油が充満し、ドレン開閉弁１３のドレンポート１４を速やかに閉じて、小径のオリフィス１１を通過した圧油は徐々にボリューム弁１２と減圧弁７の背圧室５８に流入する。
【００１４】
クラッチ嵌脱弁５をオンにした直後は、減圧弁７の出口側回路に圧油が充満していないので、減圧弁７の出口ポート６ｂと連通するパイロット孔５０には圧油が供給されず、減圧弁のパイロット室５４は空の状態にあるので、図２におけるスプール５１の左端面にパイロット圧力は作用していない。また、スプール５１の左側に配置されたばね６２は、右側に配置されたばね１８より弾性力が弱く設定されているので、図の左方向にスプール５１が移動して、減圧弁の入口ポート６ａと出口ポート６ｂとは初期の状態で連通している。この状態から、さらに圧油が供給されて減圧弁の出口側回路に圧油が充満してくると、減圧弁のスプール５１の左端面にパイロット圧力が加わり、ばね１８の反力に抗してスプール５１を、入口ポート６ａを閉じる方向に押し、開口面積がパイロット圧力の上昇とともに減少するため、減圧弁出口側の圧力は少しづつ上昇する。
【００１５】
前記スプール５１の右側端面には、ばね１８の弾性力に加えて背圧ポート５９を通過した背圧回路１０の圧油が、ピストン５６を介してばね１８の弾性力を高める方向に作用する。一方、背圧回路１０に設けられたボリューム弁１２内のばねの弾性力は、クラッチ油圧調整弁３のばねより弱いものが使用されているので、油圧クラッチ９のピストン室１５に圧油が供給されると同時に、背圧回路１０のオリフィス１１を通過した圧油が徐々にボリューム弁１２の油室にも供給される。このボリューム弁１２は、油室に圧油が供給されるとピストンを介してばねを圧縮しながら、油室内及びそれに連なる背圧回路１０の圧力を徐々に高める。従って、ピストン室１５が充満してクラッチピストン１６がクラッチ板を押圧しはじめると、背圧回路１０の圧力も上昇して減圧弁７のばね１８に付加される荷重が少しづつ増加し、減圧弁のポートを開く方向に作用するので、前記パイロット圧力とバランスしながら減圧弁の出口側圧力はゆるやかに上昇して中立油圧に達する。
【００１６】
背圧回路１０の圧力が所定の油圧に達すると、クラッチ油圧調整弁３の背圧室８にも圧油が流入し、ピストンを介してばねが圧縮されて減圧弁７の入口側圧力が徐々に上昇する。それに伴って前記と同様に減圧弁出口側の圧力も漸次上昇し、定格のクラッチ作動油圧に達する。これにより、クラッチ作動油供給回路６の圧力は、クラッチピストン１６の戻し力相当の油圧から定格油圧まで滑らかに上昇する。
【００１７】
また、クラッチ嵌脱弁５をオフにすると、減圧弁７の入口側回路及びオリフィス入口側の背圧回路１０の圧油は、クラッチ嵌脱弁５を通過して直ちにタンクに排出されるので、パイロット回路１７の圧力は瞬時に低下し、ドレン開閉弁のドレンポートがつながってオリフィス下流の背圧回路１０の圧油が速やかにタンクＴに排出される。すなわち、減圧弁入口ポート６ａの圧油及び減圧弁の背圧室５８に作用する圧油が排出されるので、減圧弁７のパイロット室５４の圧油も排出される。これにより、減圧弁７の入口ポート６ａと出口ポート６ｂは初期の連通状態に復帰し、油圧クラッチのピストン室１５の圧油は、減圧弁７とクラッチ嵌脱弁５を通過して速やかにタンクに排出される。
【００１８】
なお、前記実施例のドレン開閉弁は、オリフィス入口側の圧油をパイロット流とし、該パイロット流の消失によりドレンポートを連通させるよう形成したが、ドレン開閉弁として電磁切換弁を用い、クラッチ嵌脱弁のオン・オフ信号と連動させて前記電磁切換弁を開閉させてもよく、同様の効果が得られるものである。
【００１９】
図３は、図１に示されたこの発明の実施例を示すクラッチ油圧制御回路によって得られた、クラッチ作動油圧力の上昇過程を示す油圧特性図である。クラッチ嵌脱弁５をオンにすると、油圧クラッチ９のピストン室１５に圧油が供給され、ｔ１秒経過するとピストン室１５が充満し、クラッチ作動油圧はクラッチピストン１６の戻し力相当の油圧Ｐ１（この例では約１ｋｇ／ｃｍ２）になる。その後、減圧弁の背圧室及びアキュムレータにつながる背圧回路の圧力が上昇して減圧弁の出口側圧力をゆるやかに上昇させ、ｔ２秒経過すると中立油圧Ｐ２（この例では約６ｋｇ／ｃｍ２）に達する。
【００２０】
さらに、クラッチ油圧調整弁の背圧室側ピストンがばねを圧縮し、漸次クラッチ作動油圧が上昇してｔ３秒経過すると定格油圧（この例では２４ｋｇ／ｃｍ２）に達する。なお、クラッチ嵌脱弁５をオンにした直後は減圧弁の出入口ポートは開口しており、クラッチ嵌脱弁５の出口圧力は従来と同じなので、ピストン室１５の充満時間ｔ１は従来と変わらず、しかも、クラッチは定格油圧に上昇する前に結合を完了するので、被動機械の起動時間が延びることはない。
【００２１】
上記実施例から明らかなように、クラッチ嵌脱弁の出口側に背圧機構付きの減圧弁及びボリューム弁を設け、クラッチ油圧調整弁の中立油圧以下を制御するようにしたので、クラッチピストン戻し力相当の油圧からゆるやかに、かつ、滑らかに上昇させることが可能になった。
【００２２】
【発明の効果】
この発明によれば、クラッチピストン戻し力相当の低圧から中立油圧の間のクラッチ作動油圧をゆるやかに上昇させることができるので、消防ポンプのような回転数の上昇とともに急激に負荷トルクが増大する被動機械を駆動する際に、機関定格回転速度で油圧クラッチを結合しても、結合時のショックが発生せず駆動側機関に急激に負荷がかからないと同時に、被動機械の起動時間が延びることも無い。また、クラッチ嵌脱弁を遮断すると背圧回路の圧油が速やかに排出されるので、起動時にクラッチの嵌脱を瞬時に繰り返してもクラッチは滑らかに結合される。従って、動力伝達経路に配置された弾性継手の寿命を延ばすことができるとともに、エンジンガバナや過給機の追随が容易になり、クラッチ結合時の機関回転速度の低下がなくなって黒鉛の排出量が低減されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すクラッチ油圧制御回路の説明図である。
【図２】本発明のクラッチ油圧制御回路に使用される減圧弁の断面図である。
【図３】図１のクラッチ油圧制御回路を備えた油圧クラッチの作動油圧特性図である。
【図４】従来のクラッチ油圧制御回路の説明図である。
【図５】図４のクラッチ油圧制御回路を備えた油圧クラッチの作動油圧特性図である。
【符号の説明】
３，３３  クラッチ油圧調整弁
５，３５  クラッチ嵌脱弁
６，３６  作動油供給回路
６ａ  入口ポート
６ｂ  出口ポート
７    減圧弁
９，３８  油圧クラッチ
１０，３７  背圧回路
１１，４０  オリフィス
１２    ボリューム弁
１３    ドレン開閉弁
１４    ドレンポート
１７    パイロット回路
５０    パイロット孔
５１    スプール
５４    パイロット室
５６    ピストン
５８    減圧弁の背圧室
５９    背圧ポート
１８，６２  ばね
【図１】
0003584734.tif 000002
【図２】
0003584734.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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