(57)【要約】【課題】本発明は、船舶の操船において機関の高回転域での迅速な前後進切り換えを可能とする、小型で、簡素でブレーキ作用を有する舶用減速逆転装置を提供することである。【解決手段】この発明は、機関からの動力が入力される入力軸（３）と、この入力軸（３）の回転運動を減速し、必要に応じて、その回転方向を逆転する歯車列と、歯車列の運動伝達経路を切り換える多板油圧式の前進クラッチ（３９）および後進クラッチと、出力軸（６）とからなる舶用減速逆転装置（１）において、機関からの入力を遮断するためのメインクラッチ（１９）を入力軸（３）に設けるとともに、これらのメインクラッチ（１９）、前進クラッチ（３９）および後進クラッチのうちのいずれか２つのクラッチを同時に結合する作動手段を設け、伝達される出力軸（６）の負荷を２つのクラッチに分担させたものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関からの動力を入力する入力軸と、この入力軸の回転運動を減速し、必要に応じて、その回転方向を逆転する歯車列と、歯車列の運動伝達を断続する多板油圧式の前進クラッチおよび後進クラッチと、出力軸とからなる舶用減速逆転装置において、機関からの入力を断続するメインクラッチを入力軸に設けるとともに、このメインクラッチ、前記前進クラッチおよび後進クラッチのうちのいずれか２つのクラッチを同時に結合する作動手段を設け、伝達される出力軸の負荷を２つのクラッチに分担させることを特徴とする舶用減速逆転装置。
【請求項２】
上記作動手段により同時に結合する２つのクラッチが、メインクラッチと前進クラッチおよびメインクラッチと後進クラッチの組合せであることを特徴とする請求項１記載の舶用減速逆転装置。
【請求項３】
上記作動手段により同時に結合する２つのクラッチが、前進クラッチと後進クラッチであることを特徴とする請求項１記載の舶用減速逆転装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、舶用減速逆転装置、特に、機関からの動力を入力する入力軸と、この入力軸の回転運動を減速し、必要に応じて、その回転方向を逆転する歯車列と、歯車列の運動伝達を断続する多板油圧式の前進クラッチおよび後進クラッチと、出力軸とからなる舶用減速逆転装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固定羽根付スクリュープロペラ（固定ピッチプロペラ）を使用する船舶においては、航行中の船舶を緊急停止させる際に、その減速逆転装置のクラッチを前進側から後進側に短時間で切り換える、いわゆるクラッシュアスターンと呼ばれる操作が一般的に行われている。このような場合、クラッチを前進側から後進側に急激に切り換えると、機関（エンジン）に大きな負荷がかかって、その回転速度が急速に低下し、エンストを起こす可能性があった。したがって、このようなエンストを防止するために、クラッチを中立位置で所定時間保持し、プロペラの回転速度が低下し、プロペラトルクを機関〈エンジン）出力トルクに見合ったところまで低下させてから、クラッチを後進側に切り換え、プロペラの回転方向を逆転させて船体に制動を与えている。
【０００３】
しかし、この種の制動では、クラッチを一旦中立位置で保持する際のプロペラ軸の遊転時間が長く、かつプロペラ軸には遊転トルクが発生する。この遊転トルクは船速の低下に伴なって減少するが、船速の低下度合いは緩慢でプロペラの回転速度は徐々に低下するに過ぎない。このため、固定ピッチプロペラを用いた船舶にあっては、可変ピッチプロペラを用いた船舶に比べて停船までの時間が長くなるという欠点があった。
【０００４】
このような欠点を補うために、減速逆転装置に軸ブレーキを設け、クラッチを中立位置に切り換えて軸ブレーキを作動させ、プロペラ軸の回転を速やかに制動、減速し、機関にかかる負荷を小さくした状態で後進クラッチを結合させて、機関をエンストさせることなく速やかにプロペラを逆転させ、船舶を急停止させる方法が採用されている。
【０００５】
例えば、舶用減速逆転機の出力軸に歯車を介して連結された中間軸の後端に出力ブレーキを同心的に固着し、この出力ブレーキを係合することによりプロペラ軸に制動力を作用させるもの（特許文献１参照。）、および、舶用減速逆転機の後進駆動軸と前進駆動軸に可変係合可能なクラッチ、すなわち滑りクラッチを採用すると共に、後進駆動軸に、後進ピニオンを介してプロペラ軸を制動させるブレーキを設置し、ブレーキが作動している間に原動機の出力を増大できるように、後進駆動軸に配置した前記可変係合可能なクラッチを滑らした状態で結合させ、ブレーキを解放したときにエンストしないようにするもの（特許文献２参照。）がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５９−６７１９８号公報
【特許文献２】
特表平５−５０４３１６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、固定ピッチプロペラを使用する船舶においては、従来から減速逆転装置にブレーキを設け、減速逆転装置の出力軸を介してプロペラの回転を停止させることが行われている。しかしながら、従来の減速逆転装置はプロペラの回転を停止させるために専用ブレーキを必要とし、そのブレーキ単独でプロペラの回転を停止させようとするものである。すなわち、従来のプロペラ軸固定用ブレーキは、前進クラッチおよび後進クラッチを断（非係合）の状態で係合し、ブレーキ単独でプロペラの回転を停止させようとするもので、大きなブレーキ能力のものが必要となり、大型で高価な装置となる。
【０００８】
さらに、後進クラッチを滑り状態に保持したままで切り換えるため、スリップ運転による発熱を冷却する手段が必要になると同時に、クラッチ摺動面が受ける熱負荷（クラッチの熱負荷）の限界の大きい前進クラッチおよび後進クラッチを備える必要があり、クラッチが大型化して減速逆転機自体も大型になる欠点があった。
【０００９】
この発明は、上記欠点を解消するためになされたもので、船舶の操船において機関の高回転域で迅速な前後進切り換えを可能とする、小型で、簡素で、有効なブレーキ作用を有する舶用減速逆転装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【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、機関からの動力が入力される入力軸と、この入力軸の回転運動を減速し、必要に応じて、その回転方向を逆転する歯車列と、歯車列の運動伝達経路を切り換える多板油圧式の前進クラッチおよび後進クラッチと、出力軸とからなる舶用減速逆転装置において、機関からの入力を断続するためのメインクラッチを入力軸に設けるとともに、これらのメインクラッチ、前進クラッチおよび後進クラッチのうちのいずれか２つのクラッチを同時に結合する作動手段を設け、伝達される出力軸の負荷を２つのクラッチに分担させたものである。
【００１１】
また、この発明において、上記作動手段により同時に結合する２つのクラッチの組合せは、メインクラッチと前進クラッチおよびメインクラッチと後進クラッチの組合せであり、または、前進クラッチと後進クラッチの組合せである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を、図に示された舶用減速逆転装置について説明する。なお、図中、同一または相当する部分については同一符号が付されている。
【００１３】
図１は、この発明の実施例である舶用減速逆転装置の要部断面図を示したものである。減速逆転装置１は、一体に形成された継手部２を介して、図示されてない推進用の機関に連結される入力軸３と、この入力軸３と直列で同心に配置された前進軸４と、この前進軸４と平行に配置された後進軸５（図２参照。）と、これらの前進軸４および後進軸５と平行に配置された出力軸６とからなっている。
【００１４】
入力軸３の一端部は、ギヤケーシング７にボルトにより一体に固着されているクラッチケーシング８に設けられた軸受９に回転可能に支持され、入力軸３の他端部は、隣接する前進軸４の一端部に形成される凹部に設けられた軸受１０により相対回転可能に支持されている。また、前進軸４の一端部は、ギヤケーシング７に設けられた軸受１１により回転可能に支持され、その他端部は、ギヤケーシング７に固着されたシールカバー１２に設けられる軸受１３に支持されている。なお、後進軸５も、前進軸４と同様に、その一端部は、ギヤケーシング７に設けられた図示しない軸受に回転可能に支持され、その他端部は図示しない他のシールカバーに回転可能に支持されている。
【００１５】
出力軸６の一端部は、ギヤケーシング７に設けられた、スラスト軸受１４と軸受１５に回転可能に支持され、その他端部は、ギヤケーシング７に設けられた軸受１６に回転可能に支持されている。また、出力軸の他端には、プロペラ軸と連結するための継手部１８が、入力軸の一端に形成された継手部２と同様に形成されている。なお、１７はスラストカバーである。
【００１６】
入力軸３の動力を前進軸４に伝達するために、両者の間には、多板油圧式のメインクラッチ１９が設けられている。すなわち、メインクラッチ１９は、入力軸３の一端部の外周に固定されるクラッチキャリア２０と、このクラッチキャリア２０にスプライン係合する多数のアウタープレート２１と、そして、このアウタープレート２１と１枚づつ交互に配置されたインナープレート２２と、このインナープレート２２がスプライン係合しているクラッチハブ２４と、このクラッチハブ２４がスプライン係合するためのスプライン２３が形成された前進軸４の一端と、そして、上記アウタープレート２１とインナープレート２２を押圧するためのピストン２５を備えたピストン室２６とからなっている。なお、ピストン室２６には、シールカバー１２に設けられた供給口２７から前進軸４に設けられた作動油孔２８、連結管２９、入力軸３の作動油孔３０を通って作動油が供給される。
【００１７】
前進軸４の一端部には、その外周に駆動歯車３１が形成されたクラッチキャリア３２が固定され、その内部にはスプライン係合する多数のアウタープレートが配置されている。このアウタープレートと係合するインナープレートは、その両端部をギヤケーシング７に設けられた軸受３３、３４に回転可能に支持された中空円筒でその外周に歯車３５を有する前進ピニオン３６の一端部のスプライン３７に係合するクラッチハブ３８にスプライン係合している。この前進クラッチ３９の構成は上記メインクラッチ１９と同様であり、その伝達能力も同じである。なお、この前進クラッチ３９への作動油の供給は、シールカバー１２の供給口４０から作動油孔４１を通して行われる。また、図には示されていないが、前進軸４にはクラッチ潤滑用の油孔も設けられ、各クラッチ１９、３９のプレート部に潤滑油が供給されている。
【００１８】
前進ピニオン３６は、出力軸６に一体に固定された大ギヤ４２と噛み合い、機関からの動力を、その回転速度を減速して、出力軸６に連結されたプロペラ軸に伝達する。図２に示されるように、前進軸４と同様に構成された後進軸５が、前進軸４と平行に配置されている。すなわち、後進軸５の一端部には、後進クラッチ４３が設けられ、その軸に固定されているクラッチキャリアの外周には、前進軸４の駆動歯車３２と噛み合う被動歯車４４が形成されている。また、後進軸５の他端部には、後進ピニオン４５が設けられ、出力軸６の大ギヤ４２と噛み合っている。なお、後進軸５は、メインクラッチを有しない点で前進軸４と相違するが、その余の点では一致し、その動力伝達能力も前進軸４と同じである。例えば、後進軸５の被動歯車４４と前進軸４の駆動歯車３１は、歯数を同一に設定してあるので、両軸４、５は同じ速度で回転する。しかしながら、後進ピニオン４５の歯数は前進ピニオン３６の歯数に比して少なく、大ギヤ４２に対する後進側の減速比は前進側の減速比の約１．２倍に設定されている。したがって、機関回転速度が同じであれば、後進時のプロペラ回転速度は前進時の８３％になる。また、上記のように、本発明による舶用減速逆転装置は、ブレーキ機能を備えていない標準型の舶用減速逆転装置の入力側に、多板油圧式のメインクラッチを増設する構成なので、ギヤケーシングを含めて標準型減速逆転装置の構成部品を共用することができる。
【００１９】
次に、各クラッチの作動手段について説明する。この発明の各多板油圧式クラッチ１９、３９および４３の作動手段は、図３に示されるように、油ポンプ４６によりタンク４７から吸い上げられた圧油は、一次油圧調整弁４８で、各クラッチ作動油圧より少し高い圧力に設定され、前後進切換弁４９の作動油ポート５０および制動用電磁弁５１に供給される。この制動用電磁弁５１に供給された圧油は、この電磁弁５１がオフ（非通電時）の時に、前後進切換弁４９の制動用ポート５２に連通し、この電磁弁５１がオンの時に、遮断される。なお、この前後進切換弁４９には、各クラッチ１９，３９および４３に供給された作動油を排出するためのドレンポート５３が設けられている。一次油圧調整弁４８から排出された圧油は、潤滑油圧調整弁５４で低圧に調整され、潤滑油ライン５５を通って各クラッチ１９、３９および４３の潤滑油として供給される。
【００２０】
前後進切換弁４９は、中立位置で制動用ポート５２を前進クラッチポートおよび後進クラッチポートに、前進位置で作動油ポート５０を前進クラッチポートおよびメインクラッチポートに、後進位置で作動油ポート５０を後進クラッチポートおよびメインクラッチポートにそれぞれ連通するように構成されている。この時、各操作位置における残りの一つのクラッチポートは、ドレンポート５３に連通する。
【００２１】
前後進切換弁４９によってそれぞれのクラッチポートに供給された圧油は、それぞれのクラッチラインに設けられた開閉弁５６ａ，５６ｂおよび５６ｃを通って各クラッチ１９、３９および４３のピストン室に導かれ、そのクラッチを結合させる。前後進切換弁４９を出た各クラッチポートの圧油は、開閉弁５６の手前で分岐され、一方の圧油はオリフィス５７ａ、５７ｂおよび５７ｃを介して開閉弁５６の入口ポートに導かれ、他方の圧油は各開閉弁５６に作用して開閉弁５６を開方向に作動させる。なお、各開閉弁５６の手前のオリフィス５７ａ、５７ｂおよび５７ｃはそれぞれ同一の絞り径に設定されていて、各クラッチに供給される油量と油圧が均等になるように考慮されており、２つのクラッチは同時に結合が完了する。
【００２２】
開閉弁５６を通過した圧油は、クラッチ油圧調整弁５８ａ、５８ｂおよび５８ｃによって所定の作動油圧に調整される。このクラッチ油圧調整弁５８では、最初に、クラッチピストン戻し力程度の低圧に設定され、背圧ライン５９ａ、５９ｂおよび５９ｃに設けられたオリフィス６０ａ、６０ｂおよび６０ｃを通過してクラッチ油圧調整弁５８の背圧室に圧油が導入されると徐々に設定圧力が大きくなり、極めて低い油圧から緩やかに所定のクラッチ作動油圧に上昇するので、前進クラッチ３９と後進クラッチ４３とを同時に結合させても、結合時のギヤ音発生が防止される。
【００２３】
【操作】
上記のように構成された本発明に従う舶用減速逆転装置１は、次のように操作される。先ず、図４には、減速逆転装置１が有するメインクラッチ１９、前進クラッチ３９及び後進クラッチ４３の３つの多板油圧式クラッチの結合状態と操作内容との関係が示されており、○印はクラッチの結合を表している。即ち、常に、２つのクラッチを同時に結合して使用するものである。
【００２４】
船舶に制動をかける場合の操作について説明する。クラッシュアスターンを行うためにプロペラ軸を固定する場合には、メインクラッチ１９を遮断（非係合）した状態、すなわち、機関からの動力が遮断された状態で、前進クラッチ３９と後進クラッチ４３を同時に結合するものである。前記３つのクラッチは同じ伝達能力（熱負荷能力）を備えた多板油圧式クラッチであり、その作動手段によれば、図３に示されるように、２つのクラッチには同時にピストン室に作動油が供給され、同時に結合するように構成されている。したがって、従来、単独のクラッチで負担していた結合時の仕事量を、この減速逆転装置１では２つのクラッチで負担することとなり、一つのクラッチ当たりの総仕事量は１／２になる。
【００２５】
すなわち、従来と同じ仕事をする場合には、その半分の負荷能力を備えたクラッチで済み、逆に、従来と同じ負荷能力のクラッチであれば２倍の仕事量を負担することが可能である。よって、メインクラッチを入力軸３に設けることによって、標準型の減速逆転装置に内蔵された前／後進クラッチ３９、４３の負荷能力に余裕が生ずることになり、クラッシュアスターン時のブレーキとして使用することが可能になる。なお、ブレーキとして使用するときには、メインクラッチ１９が遮断されているので、プロペラの負荷トルクは機関に伝達されることがなく、船速の大きい時点でこの操作を行ってもエンストすることはない。
【００２６】
次に、機関高速回転域での前／後進切り換えについて説明する。後進へ切り換える場合には、前進クラッチ３９が遮断された状態でメインクラッチ１９と後進クラッチ４３を同時に結合させる。同様に、前進へ切り換える場合は、後進クラッチ４３が遮断された状態でメインクラッチ１９と前進クラッチ３９を同時に結合させる。このような場合も、上述したように、従来は１つのクラッチで負担していた仕事量を２つのクラッチで負担することになるので、１つのクラッチ当りの仕事量が１／２となり、また、従来より総仕事量を増加させることも可能になり、切り換え時における機関の回転速度を従来より高く設定することができる。
【００２７】
具体的には、従来は、機関定格回転速度の６０％程度まで機関回転速度が低下した時点で、前進と後進を切り換えていたが、この切り換え回転速度を機関定格回転速度の８０％付近までアップさせることが可能になる。これにより、頻繁に前後進クラッチを切り換え操作する船種、例えば、延縄漁船では揚縄時間が短縮され操船性が改善される。
【００２８】
図５は、本発明の舶用減速逆転装置１によって前進から後進に切り換え操作を行った場合の、各クラッチの仕事量を具体的に説明する表である。この発明の場合、前進から後進へ操船する場合、まず、前／後進クラッチ３９、４３の結合によるブレーキ作用によってプロペラを一旦停止させ、その後、メインクラッチと後進クラッチの結合によってプロペラを後進方向に回転させるため、総仕事量は２回の動作に分けられる。すなわち、プロペラの回転速度を前進回転方向の＋Ｎｍｉｎ−１から０  ｍｉｎ−１まで低下させた後、後進回転方向の−０．８３Ｎ  ｍｉｎ−１（前進側回転速度の８３％に相当する回転速度）まで上昇させた場合に、前進側の仕事量（ブレーキ作用を働かせて＋Ｎ  ｍｉｎ−１から０  ｍｉｎ−１まで低下させる仕事量）を１．０  とすると、後進の際の仕事量（０  ｍｉｎ−１から−０．８３Ｎ  ｍｉｎ−１まで上昇させる仕事量）は０．５８（前後進の負荷特性を同一と仮定した場合）となり、総仕事量は１．５８になる。従来の舶用減速逆転装置では、１つのクラッチ、すなわち、後進クラッチの結合によってこの仕事量を負担しているものである。
【００２９】
さらに、この発明による減速逆転装置１では、図４に示されるように、前進側の仕事であるブレーキの仕事は、前進クラッチ３９と後進クラッチ４３を同時に結合させることにより行うので、それぞれのクラッチ３９，４３が負担する仕事量は半分の０．５０になり、後進側の仕事はメインクラッチ１９と後進クラッチ４３を同時に結合させることにより行なうで、それぞれのクラッチ１９、４３が負担する仕事量は半分の０．２９になる。
【００３０】
上記切り換え時において各クラッチが負担する仕事量は、切り換え時の総仕事量１．５８をメインクラッチで０．２９、前進クラッチで０．５０、後進クラッチで０．７９を負担することになる。この場合、後進クラッチは２回仕事をするので３つのクラッチの中では総仕事量が最大になるが、それでも従来の後進クラッチが負担していた仕事量１．５８と比較すれば、１／２である。
【００３１】
したがって、従来と同じ負荷容量の後進クラッチを、この発明の装置に採用する場合には２倍の仕事量を負担させることが可能になり、中立位置で所定時間保持することなくクラッシュアスターンが可能になる。なお、この実施例では、各クラッチの構成部品を共通使用するため、上記３つのクラッチの伝達能力を同じに設定したが、異なる能力に設定しても同様の効果が得られるものであり、その場合には各クラッチが負担する仕事量の割合が上記と変わってくる。
【００３２】
【発明の効果】
舶用減速逆転装置に内蔵した前進クラッチと後進クラッチを同時結合してプロペラ軸を固定できるので、小型で簡素なブレーキ作用を有する減速逆転装置が得られる。また、前後進の切り換えを機関高回転域でも行えるようになるので、過給機付き機関の黒煙排出量やシリンダ内のカーボン付着量を削減することができると共に、操船性が改善される。
【００３３】
短時間にプロペラ停止状態が得られ、固定ピッチプロペラを用いた船舶の欠点とされていたクラッシュアスターン時における前進から後進への切替え時間が短縮され、可変ピッチプロペラの船舶と同等の制動力が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例である舶用減速逆転装置の要部を破断した側面図である。
【図２】図１の舶用減速逆転装置をプロペラ軸側から見た正面図である。
【図３】この発明の舶用減速逆転装置のクラッチの作動手段の説明図である。
【図４】この発明の舶用減速逆転装置の操作を示す表である。
【図５】この発明の舶用減速逆転装置の各クラッチの仕事量を説明する表である。
【符号の説明】
１    舶用減速逆転装置
２、１８    継手部
３    入力軸
４    前進軸
５    後進軸
６    出力軸
７    ギヤケーシング
８    クラッチケーシング
１２    シールカバー
１７    スラストカバー
１９    メインクラッチ
２７、４０    供給孔
２８、３０、４１    作動油孔
３１    駆動歯車
３６    前進ピニオン
３９    前進クラッチ
４２    大ギヤ
４３    後進クラッチ
４４    被動歯車
４５    後進ピニオン
４６    油ポンプ
４８    一次油圧調整弁
４９    前後進切換弁
５１    制動用電磁弁
５２    制動用ポート
５４    潤滑油調整弁
５５    潤滑油ライン
５６    開閉弁
５８    クラッチ油圧調整弁
【図１】
2004155310.tif 000003
【図２】
2004155310.tif 000004
【図３】
2004155310.tif 000005
【図４】
2004155310.tif 000006
【図５】
2004155310.tif 000007