(57)【要約】【課題】無段変速機を備えた動力伝達装置の制御装置及び制御方法であって、船舶の抵抗変化に応じて無段変速機の変速比を最適に自動制御して常に最大船速で航行を行うことを可能にした制御装置及び制御方法を提供する。【解決手段】エンジンからの動力が入力される入力軸１と、プロペラ軸３６に接続された出力軸２と、これら入力軸１と出力軸２との間に設けられた無段変速機２８とを備えた船舶用動力伝達装置１０の制御装置であって、上記無段変速機の変速比を制御する制御手段３３と、船舶の航行モードを通常モードと常に最大船速で航行する最大船速モードとの間で切り換えるためのモード切換手段４３とを備え、上記制御手段３３は、上記モード切換手段４３が上記最大船速モード側に切り換えられたときに、船舶の総重量や風量などによって決まる船舶抵抗に対して最大船速を得られる変速比に上記無段変速機２８の変速比を制御するものである。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの動力が入力される入力軸と、プロペラ軸に接続された出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に設けられた無段変速機とを備えた船舶用動力伝達装置の制御装置であって、
上記無段変速機の変速比を制御する制御手段と、船舶の航行モードを通常モードと常に最大船速で航行する最大船速モードとの間で切り換えるためのモード切換手段とを備え、
上記制御手段は、上記モード切換手段が上記最大船速モード側に切り換えられたときに、船舶の総重量や風量などによって決まる船舶抵抗に対して最大船速を得られる変速比に上記無段変速機の変速比を制御することを特徴とする船舶用動力伝達装置の制御装置。
【請求項２】
上記プロペラ軸の回転速度を検出する検出手段を更に備え、
上記制御手段は、上記モード切換手段が上記最大船速モード側に切り換えられたときに、上記無段変速機の変速比を変化させると共にその間上記検出手段により検出される上記プロペラ軸の回転速度をモニタリングし、上記プロペラ軸の回転速度が最大となったときの変速比に上記無段変速機の変速比を制御する請求項１記載の船舶用動力伝達装置の制御装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記モード切換手段が上記最大船速モード側に切り換えられている間、上記プロペラ軸の回転速度のモニタリング及び上記無段変速機の変速比制御を所定期間毎に実行する請求項２記載の船舶用動力伝達装置の制御装置。
【請求項４】
上記無段変速機は、太陽歯車と、太陽歯車に噛合する複数の遊星歯車と、これら遊星歯車を軸支すると共に上記出力軸が接続されたキャリアと、上記遊星歯車に噛合すると共に上記入力軸の回転が入力される内歯車とを有する遊星歯車機構と、該遊星歯車機構の上記太陽歯車の回転を変化させて変速比を変化させる回転装置とを備え、
上記制御手段は上記回転装置の回転を制御して上記無段変速機の変速比を制御する請求項１〜３いずれかに記載の船舶用動力伝達装置の制御装置。
【請求項５】
エンジンからの動力が入力される入力軸と、プロペラ軸に接続された出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に設けられた無段変速機とを備えた船舶用動力伝達装置の制御方法であって、
上記無段変速機の変速比を制御する制御手段と、船舶の航行モードを通常モードと常に最大船速で航行する最大船速モードとの間で切り換えるためのモード切換手段とを備え、
上記制御手段は、上記モード切換手段が上記最大船速モード側に切り換えられたときに、船舶の総重量や風量などによって決まる船舶抵抗に対して最大船速を得られる変速比に上記無段変速機の変速比を制御することを特徴とする船舶用動力伝達装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機を備えた船舶用動力伝達装置の制御装置及び制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、船舶用の動力伝達装置として変速機を備えたものが知られている。例えば、特許文献１及び特許文献２には２段変速機を備えた船舶用動力伝達装置が開示されている。この２段変速機を備えた動力伝達装置によれば、加速性と高速性との二つの要求を満たすことができる。即ち、低速航行時や加速時には低速段で航行し、高速航行時には高速段で航行すればよい。
【０００３】
ところが、２段変速機を備えた船舶用動力伝達装置では変速の際のショックが大きいことや、船舶の総重量や風向き・風量などの各種条件によって様々に変化する船舶抵抗（より詳しくは船舶の航行に対する抵抗）に対応しきれない等の問題があった。
【０００４】
そこで、最近では無段変速機を備えた動力伝達装置が提案されている。
【０００５】
例えば、本出願人らは特許文献３に記載されているように、遊星歯車機構を用いた無段変速機を備えた動力伝達装置を提案している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−１０５１９１号公報
【特許文献２】
特開平１０−２９１４９６号公報
【特許文献３】
特開２００２−２２１２６０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この無段変速機を備えた動力伝達装置によれば、変速ショックをほとんど無くすことができると共に、様々に変化する船舶抵抗に対応することが可能となる。
【０００８】
ところが、この動力伝達装置の無段変速比の変速比を自動制御するための制御装置及び制御方法については提案されていなかった。
【０００９】
船舶は、航行開始後、最大船速まで加速し、その後は最大船速で航行をつづけることが多い。例えば、漁船が漁場に行く場合などでは、漁場に最短期間で到達するために最大船速で航行しつづけることが好ましい。しかしながら、最大船速が得られる変速比は、船舶の総重量や風量などによって決まる船舶抵抗によって変化するため、無段変速機の変速比を適宜調整する必要がある。
【００１０】
このため、船舶抵抗に応じて無段変速機の変速比を最適に自動制御して、常にその時点における最大船速で航行することを可能にする制御装置及び制御方法が望まれていた。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、無段変速機を備えた動力伝達装置の制御装置及び制御方法であって、船舶の抵抗変化に応じて無段変速機の変速比を最適に自動制御して常に最大船速で航行を行うことを可能にした制御装置及び制御方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、エンジンからの動力が入力される入力軸と、プロペラ軸に接続された出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に設けられた無段変速機とを備えた船舶用動力伝達装置の制御装置であって、上記無段変速機の変速比を制御する制御手段と、船舶の航行モードを通常モードと常に最大船速で航行する最大船速モードとの間で切り換えるためのモード切換手段とを備え、上記制御手段は、上記モード切換手段が上記最大船速モード側に切り換えられたときに、船舶の総重量や風量などによって決まる船舶抵抗に対して最大船速を得られる変速比に上記無段変速機の変速比を制御するものである。
【００１３】
ここで、上記プロペラ軸の回転速度を検出する検出手段を更に備え、上記制御手段が、上記モード切換手段が上記最大船速モード側に切り換えられたときに、上記無段変速機の変速比を変化させると共にその間上記検出手段により検出される上記プロペラ軸の回転速度をモニタリングし、上記プロペラ軸の回転速度が最大となったときの変速比に上記無段変速機の変速比を制御するようにしても良い。
【００１４】
また、上記制御手段は、上記モード切換手段が上記最大船速モード側に切り換えられている間、上記プロペラ軸の回転速度のモニタリング及び上記無段変速機の変速比制御を所定期間毎に実行することが好ましい。
【００１５】
また、上記無段変速機が、太陽歯車と、太陽歯車に噛合する複数の遊星歯車と、これら遊星歯車を軸支すると共に上記出力軸が接続されたキャリアと、遊星歯車に噛合すると共に上記入力軸の回転が入力される内歯車とを有する遊星歯車機構と、該遊星歯車機構の上記太陽歯車の回転を変化させて変速比を変化させる回転装置とを備え、上記制御手段が上記回転装置の回転を制御して上記無段変速機の変速比を制御するようにしても良い。
【００１６】
更に本発明は、エンジンからの動力が入力される入力軸と、プロペラ軸に接続された出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に設けられた無段変速機とを備えた船舶用動力伝達装置の制御方法であって、
上記無段変速機の変速比を制御する制御手段と、船舶の航行モードを通常モードと常に最大船速で航行する最大船速モードとの間で切り換えるためのモード切換手段とを備え、
上記制御手段は、上記モード切換手段が上記最大船速モード側に切り換えられたときに、船舶の総重量や風量などによって決まる船舶抵抗に対して最大船速を得られる変速比に上記無段変速機の変速比を制御するようにしたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
まず、図１を用いて本実施形態に係る動力伝達装置について説明する。図１は本実施形態の動力伝達装置のスケルトン図である。
【００１９】
動力伝達装置１０は、エンジンの動力が入力される入力軸１と、プロペラ軸（船舶推進装置）に接続された出力軸２と、これら入力軸１と出力軸２との間に設けられた遊星歯車機構１１を有する無段変速機２８とを備える。
【００２０】
入力軸１にはエンジン回転入力クラッチ７が接続される。クラッチ７の入力側は入力軸１に設けられた入力歯車４で構成され、出力側には駆動歯車９が設けられる。
【００２１】
遊星歯車機構１１は、機構中心部に位置する太陽歯車１２と、太陽歯車１２の外周側に噛合される複数の遊星歯車１３と、これら遊星歯車１３を遊転可能に軸支するキャリア１４と、遊星歯車１３の外周側に噛合される内歯車１５とを備える。キャリア１４の中心部に出力軸２が接続される。内歯車１５の外周部にも歯１５ａが設けられ、これにエンジン回転入力クラッチ７の出力側である駆動歯車９が噛合される。
【００２２】
内歯車１５の外周側には固定軸１６回りに回転可能なロック歯車１７も噛合される。ロック歯車１７はロッククラッチ１８の入力側に設けられ、ロッククラッチ１８の出力側は固定系に固定されている。ロッククラッチ１８は内歯車１５を選択的に固定するためのものであり、ロッククラッチ１８を接とすれば内歯車１５を固定（ロック）でき、ロッククラッチ１８を断とすれば内歯車１５を自由に回転させることができる。
【００２３】
太陽歯車１２は、可変可逆モータ（油圧モータ）１９により回転駆動制御される。即ち、油圧モータ１９のモータ軸にモータ駆動歯車２０が取り付けられ、モータ駆動歯車２０にはモータ中間歯車２１が噛合され、モータ中間歯車２１にはモータ従動歯車２２が噛合される。モータ従動歯車２２は連結軸２３を介して太陽歯車１２と同軸に連結される。油圧モータ１９が可変可逆式であり、回転速度を停止も含めて無段階に変更できるので、油圧モータ１９を制御することで太陽歯車１２の回転速度及び回転方向を自由に制御できる。
【００２４】
油圧モータ１９を駆動する油圧装置としては、油圧ポンプ２４及びこれと油圧モータ１９とを相互に接続して双方向にオイル循環可能な油圧配管２５から構成される。油圧ポンプ２４のポンプ軸２６にポンプ歯車２７が取り付けられ、ポンプ歯車２７が入力歯車４に噛合される。これにより油圧ポンプ２４が入力歯車４及びポンプ歯車２７を介して入力軸１によって駆動され、オイルを圧送可能となる。油圧ポンプ２４も可変可逆式が採用される。なお、ここでは油圧モータ１９、油圧ポンプ２４ともにアキシャル型が採用される。
【００２５】
これら、油圧モータ１９、油圧ポンプ２４及び油圧配管２５などにより、太陽歯車１２の回転を制御する回転装置が構成され、無段変速機２８は遊星歯車機構１１とこの回転装置とで構成される。
【００２６】
この無段変速機２８において、油圧モータ１９により太陽歯車１２の回転速度を変化させると、これに応じて出力軸２の回転速度が変化する。言い換えれば、太陽歯車１２の回転速度を無段階で変化させることで変速比を無段階で変化させることができる。即ち、太陽歯車１２を停止させた状態を基準状態とし、その基準状態から太陽歯車１２を出力軸２と同方向（正方向）に回転させると、出力軸回転速度は基準状態より高速となり、太陽歯車１２の回転速度を増加させるほど出力軸回転速度も増加する。つまり、太陽歯車１２を正方向に回転させれば変速比を高速側に変化させることができる。逆に、太陽歯車１２を出力軸２と反対方向（逆方向）に回転させると、出力軸回転速度は基準状態よりも低速となり、太陽歯車１２の回転速度を増加するほど出力軸回転速度は低下する。つまり、太陽歯車１２を逆方向に回転させれば変速比を低速側に変化させることができる。
【００２７】
なお、本実施形態では変速比の制御において油圧モータ１９は太陽歯車１２を逆方向のみに回転させるものとする。従って、本実施形態では太陽歯車１２を停止させた時に変速比は最高速比となり、太陽歯車１２を出力軸２と逆方向に最大回転速度で回転させたときに変速比は最低速比となる。
【００２８】
本実施形態の動力伝達装置１０では、駆動方式をエンジン駆動から油圧駆動に切り換えて、油圧装置による航行も可能である。即ち、このときはロッククラッチ１８を接として内歯車１５をロックし、エンジン回転入力クラッチ７を断としてエンジン入力を断つ。そして油圧モータ１９を回転させ、太陽歯車１２を回転駆動する。これにより遊星歯車１３及びキャリア１４が回転し、出力軸２が駆動される。この場合、油圧モータ１９は太陽歯車１２を正・逆のどちらにも回転させることができ、油圧モータ１９の正転・逆転を切り換えることにより船舶の前進・後進を切り換えることができる。この駆動方法は、微速或いは低速で航行するホバーリング時及び後進時に主に行われる。
【００２９】
さて、以上説明したような動力伝達装置１０の制御装置の概略構成を図２を用いて説明する。
【００３０】
まず、動力伝達装置１０は、エンジン回転入力クラッチ７（図１参照）の断接を行うエンジンクラッチ用電磁弁３０と、ロッククラッチ１８（図１参照）の断接を行うロッククラッチ用電磁弁３１と、油圧ポンプ２４による油圧モータ１９への圧送油量及び圧送方向を調節するための油圧ポンプ用電磁弁３２とを備えており、これら各電磁弁３０，３１，３２がコントローラ（制御手段）３３により制御される。
【００３１】
また、入力軸１にはエンジンの回転速度を検出するエンジン回転センサ３５が設けられ、出力軸２に接続されたプロペラ軸３６にはプロペラ回転速度を検出するプロペラ回転センサ３７（検出手段）が設けられる。これら各センサ３５，３７の検出値はコントローラ３３に入力される。
【００３２】
また、本実施形態ではエンジン（図示せず）が燃料噴射ポンプの燃料制御レバー３８とそれを作動するステッピングモータ３９とを備える。これは電子ガバナに置き換える事もできる。ステッピングモータ３９はコントローラ３３により制御される。なお、本発明はエンジンの種類に制約はなく、ガソリンエンジン等、他のタイプのエンジンにも適用できるものである。
【００３３】
船舶の操縦室には、エンジン回転速度を操縦者が手動調節するためのエンジン制御レバー４０（以下ＥＣＬ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｌｅｖｅｒ）という）と、動力伝達装置１０の無段変速機２８の変速比を操縦者が手動調節するための変速機制御レバー４１（以下ＨＭＴＣＬ（Ｈｙｄｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｌｅｖｅｒ）という）と、ホバーリング時に船速及び前進・後退の切り換えを手動調整するためのホバーリングレバー４２とが設けられる。
【００３４】
これら各レバー４０，４１，４２にはレバーポジションを検出するための検出手段（ここではロータリーエンコーダ）４０ａ，４１ａ，４２ａがそれぞれ設けられ、各エンコーダ４０ａ，４１ａ，４２ａの検出値はコントローラ３３に入力される。
【００３５】
ＨＭＴＣＬ４１及びホバーリングレバー４２は、レバーポジションとして中立位置（ニュートラル）、前進位置及び後進位置を有している。また、前進位置及び後進位置において、無段変速機１１の変速比を上記最低速比と最高速比との間で無段階で調節できるようになっている。
【００３６】
コントローラ３３は、エンコーダ４０ａにより検出されたＥＣＬ４０の位置とエンジン回転センサ３５により検出されたエンジンの回転速度とに応じてステッピングモータ３９に信号を出力してエンジン回転速度を制御し、エンコーダ４１ａにより検出されたＨＭＴＣＬ４１の位置に応じて油圧ポンプ用電磁弁３２に信号を出力して無段変速機２８の変速比を制御し、エンコーダ４２ａにより検出されたホバーリングレバー４２の位置に応じてエンジンクラッチ用電磁弁３０、ロッククラッチ用電磁弁３１及び油圧ポンプ用電磁弁３２に信号を出力してホバーリング時の航行を制御する。また、コントローラ３３はエンコーダ４１ａにより検出されたＨＭＴＣＬ４１及びエンコーダ４２ａにより検出されたホバーリングレバー４２の位置が中立位置である場合は、エンジンクラッチ用電磁弁３０に信号を出力してエンジン回転入力クラッチ７を断し、エンジン入力を断つ。
【００３７】
船舶の操縦室には更に、船舶の運転モードを通常モードと後述する最大船速モードとの間で切り換えるためのモード切換スイッチ（モード切換手段）４３と、船舶の運転モードを通常モードとホバーリングモードとの間で切り換えるためのホバーリングスイッチ４４とが設けられ、これらスイッチ４３，４４の状態（ＯＮ／ＯＦＦ）がコントローラ３３に入力される。
【００３８】
次に、コントローラ３３による動力伝達装置１０の基本的な制御について説明する。
【００３９】
１．エンジン始動時の制御
図３にエンジン始動時のフローチャートを示す。
【００４０】
まず、図示しない２段階式のエンジン始動キーが１段階ＯＮされると、ステップＳ１でモード切換スイッチ４３により選択される運転モードが手動モードであるかを判定する。最大船速モードである場合は図示しないランプやブザーなどの警報手段をＯＮして操縦者に知らせる（ステップＳ２）。運転モードが手動モードに切り換えられれば警報手段をＯＦＦする（ステップＳ３）。
【００４１】
運転モードが手動モードであるならば、ステップＳ４でエンコーダ４１ａにより検出されるＨＭＴＣＬ４１のレバーポジションが中立位置（ニュートラル）であるかを判定する。ＨＭＴＣＬ４１のレバーポジションが中立位置以外である場合は警報手段をＯＮして操縦者に知らせる（ステップＳ２）。ＨＭＴＣＬ４１が中立位置に切り換えられれば警報手段をＯＦＦする（ステップＳ５）。
【００４２】
ＨＭＴＣＬ４１のレバーポジションが中立位置であるならば、ステップＳ６でロッククラッチ１８が断状態であるかを判定する。ロッククラッチ１８が接状態である場合はロッククラッチ用電磁弁３１に信号を出力してロッククラッチ１８を断する（ステップＳ７）。
【００４３】
ロッククラッチ１８が断状態であるならば、ステップＳ８で油圧ポンプ２４が油圧モータ１９へ油を圧送していない状態、即ち、油圧モータ１９が停止状態であるかを判定する。油圧モータ１９が回転している場合は油圧ポンプ用電磁弁３２に信号を出力して油圧ポンプ２４による圧送を停止して油圧モータ１９を停止する（ステップＳ９）。
【００４４】
油圧モータ１９が停止状態であるならば、ステップＳ１０でエンコーダ４０ａにより検出されるＥＣＬ４０のレバーポジションが第１設定値（ここでは最大値の５０％）以下であるかを判定する。ＥＣＬ４０のレバーポジションが５０％よりも大きい場合は警報手段をＯＮして操縦者に知らせる（ステップＳ２）。ＥＣＬ４０が５０％以下に切り換えられれば警報手段をＯＦＦする（ステップＳ１１）。
【００４５】
以上のステップを全て満たすと、エンジン始動キーを２段階ＯＮすることが可能となり、操縦者がキーを２段階ＯＮする（ステップＳ１２）ことによってエンジンが始動される（ステップＳ１３）。
【００４６】
２．船舶前進時の制御
図４に船舶前進時のフローチャートを示す。
【００４７】
今、エンジンが既に始動済み（ステップＳ１０１）でＨＭＴＣＬ４１のレバーポジションが中立位置（ステップ１０２）である状態からＨＭＴＣＬ４１が前進側に手動操作されたとする。まず、ステップＳ１０３でホバーリングスイッチ４４により選択される運転モードが通常モードであるかを判定する。運転モードがホバーリングモードであれば後述するホバーリングモード用のフローチャートへ移行する。
【００４８】
運転モードが通常モードであるならば、ステップＳ１０４でＨＭＴＣＬ４１のレバーポジションが前進位置であるかを判定する。レバーポジションが後進位置である場合、後述する後進用のフローチャートへ移行する。
【００４９】
ＨＭＴＣＬ４１のレバーポジションが前進位置であるならば、ステップＳ１０５でモード切換スイッチ４３により選択される運転モードが手動モードであるかを判定する。運転モードが最大船速モードである場合は後述する最大船速モード時の制御を実行する。
【００５０】
運転モードが手動モードであるならば、ステップＳ１０６でＥＣＬ４０のレバーポジションが予め定めた第２設定値以下のエンジンアイドル領域であるかを判定する。ＥＣＬ４０のレバーポジションがアイドル領域外である場合は警報手段をＯＮして操縦者に知らせる（ステップＳ１０７）。ＥＣＬ４０がアイドル領域に切り換えられれば警報手段をＯＦＦする（ステップＳ１０８）。
【００５１】
ＥＣＬ４０のレバーポジションがアイドル領域であるならば、ステップＳ１０９でロッククラッチ１８が断状態であるかを判定する。ロッククラッチ１８が接状態である場合はロッククラッチ用電磁弁３１に信号を出力してロッククラッチ１８を断する（ステップＳ１１０）。
【００５２】
ロッククラッチ１８が断状態であるならば、ステップＳ１１１で油圧ポンプ２４が油圧モータ１９へ油を圧送していない状態、即ち、油圧モータ１９が停止状態であるかを判定する。油圧モータ１９が回転している場合は油圧ポンプ用電磁弁３２に信号を出力して油圧ポンプ２４の圧送を停止して油圧モータ１９を停止する（ステップＳ１１２）。
【００５３】
油圧モータ１９が停止状態であるならば、ステップＳ１１３でエンジンクラッチ用電磁弁３０に信号を出力してエンジン回転入力クラッチ７を接する。これにより、エンジン駆動力が出力軸２へと伝達される。
【００５４】
そして、ステップＳ１１５でＨＭＴＣＬ４１のレバーポジション（前進範囲）を読み込むと共にステップＳ１１６で予めコントローラ３３に入力されたデータから現在のＨＭＴＣＬ４１のレバーポジションに応じた変速比に制御するために必要な油圧ポンプ用電磁弁３２への出力信号を読み取り、ステップＳ１１４でその出力信号を油圧ポンプ用電磁弁３２に出力する。これによって油圧モータ１９及び太陽歯車１２の回転（正回転）が制御され、無段変速機２８の変速比がＨＭＴＣＬ４１のレバーポジションに応じた変速比に制御される。
【００５５】
なお、ステップＳ１１５において、ＨＭＴＣＬ４１のレバーポジションが中立位置に切り換えられたと判定された場合、ステップＳ１１７でエンジン回転センサ３５により検出されるエンジン回転速度が設定値（ここでは１０００ｒｐｍ）以下であるかを判定する。
【００５６】
エンジン回転速度が１０００ｒｐｍよりも大きい場合、ＨＭＴＣＬ４１を中立位置で固定（ロック）する（ステップＳ１１８）。エンジン回転速度が設定値以下であれば、ＨＭＴＣＬ４１のロックを解除（ステップＳ１１９）し、ステップＳ１２０で油圧モータ１９が停止状態であるかを判定する。油圧モータ１９が回転している場合は油圧ポンプ用電磁弁３２に信号を出力して油圧ポンプ２４の圧送を停止して油圧モータ１９を停止する（ステップＳ１２１）。油圧モータ１９が停止状態であるならば、ステップＳ１２２でエンジンクラッチ用電磁弁３０に信号を出力してエンジン回転入力クラッチ７を断し、エンジン入力を断つ。
【００５７】
３．船舶後進時の制御
図５に船舶後進時のフローチャートを示す。
【００５８】
今、エンジンが既に始動済み（ステップＳ２０１）でＨＭＴＣＬ４１のレバーポジションが中立位置（ステップＳ２０２）である状態からＨＭＴＣＬ４１が後進側に手動操作されたとする（ステップＳ２０３）。まず、ステップＳ２０４でＥＣＬ４０のレバーポジションが上記アイドル領域であるかを判定する。ＥＣＬ４０のレバーポジションがアイドル領域外である場合は警報手段をＯＮして操縦者に知らせる（ステップＳ２０５）。ＥＣＬ４０がアイドル領域に切り換えられれば警報手段をＯＦＦする（ステップＳ２０６）。
【００５９】
ＥＣＬ４０のレバーポジションがアイドル領域であるならば、ステップＳ２０７でエンジン回転入力クラッチ７が断状態であるかを判定する。エンジン回転入力クラッチ７が接状態である場合は、エンジンクラッチ用電磁弁３０に信号を出力してエンジン回転入力クラッチ７を断し、エンジン入力を断つ（ステップＳ２０８）。
【００６０】
エンジン回転入力クラッチ７が断状態であるならば、ステップＳ２０９でロッククラッチ１８が接状態であるかを判定する。ロッククラッチ１８が断状態である場合はロッククラッチ用電磁弁３１に信号を出力してロッククラッチ１８を接する（ステップＳ２１０）。これによって、船舶は油圧装置による航行が可能となる。
【００６１】
ロッククラッチ１８が接状態であるならば、ステップＳ２１１で油圧ポンプ２４が油圧モータ１９へ油を圧送していない状態、即ち、油圧モータ１９が停止状態であるかを判定する。油圧モータ１９が回転している場合は油圧ポンプ用電磁弁３２に信号を出力して油圧ポンプ２４による圧送を停止して油圧モータ１９を停止する（ステップＳ２１２）。
【００６２】
そして、ステップＳ２１４でＨＭＴＣＬ４１のレバーポジション（後進範囲）を読み込むと共にステップＳ２１５で予めコントローラ３３に入力されたデータから現在のＨＭＴＣＬ４１のレバーポジションに応じた変速比に制御するために必要な油圧ポンプ用電磁弁３２への出力信号を読み取り、ステップＳ２１３でその出力信号を油圧ポンプ用電磁弁３２に出力する。これによって油圧モータ１９及び太陽歯車１２の回転（逆回転）が制御され、無段変速機２８の変速比がＨＭＴＣＬ４１のレバーポジションに応じた変速比に制御される。
【００６３】
なお、ステップＳ２１４において、ＨＭＴＣＬ４１のレバーポジションが中立位置に切り換えられたと判定された場合、ステップＳ２１６で油圧モータ１９が停止状態であるかを判定する。油圧モータ１９が回転している場合は油圧ポンプ用電磁弁３２に信号を出力して油圧モータ１９を停止する（ステップＳ２１７）。油圧モータ１９が停止状態であるならば、ステップＳ２１８でロッククラッチ１８が断状態であるかを判定する。ロッククラッチ１８が接状態である場合はロッククラッチ用電磁弁３１に信号を出力してロッククラッチ１８を断する（ステップＳ２１９）。
【００６４】
４．ホバーリング時の制御
図６にホバーリング時のフローチャートを示す。
【００６５】
ホバーリングスイッチ４４により運転モードがホバーリングモードに切り換えられた場合、まず、ステップＳ３０１でホバーリングレバー４２のレバーポジションが中立位置（ニュートラル）であるかを判定する。ホバーリングレバー４２のレバーポジションが中立位置以外である場合は警報手段をＯＮして操縦者に知らせる（ステップＳ３０２）。ホバーリングレバー４２が中立位置に切り換えられれば警報手段をＯＦＦする（ステップＳ３０３）。
【００６６】
ホバーリングレバー４２のレバーポジションが中立位置であるならば、ステップＳ３０４でロッククラッチ用電磁弁３１に信号を出力してロッククラッチ１８を接する。これによって、船舶は油圧装置による航行が可能となる。
【００６７】
そして、ステップＳ３０６でホバーリングレバー４２のレバーポジションを読み込むと共にステップＳ３０７で予めコントローラ３３に入力されたデータから現在のホバーリングレバー４２のレバーポジションに応じた変速比に制御するために必要な油圧ポンプ用電磁弁３２への出力信号を読み取り、ステップＳ３０５でその出力信号を油圧ポンプ用電磁弁３２に出力する。これによって油圧モータ１９の回転が制御され、船速及び前進・後進の切り換えが制御される。
【００６８】
なお、ステップＳ３０８で運転モードが通常モードに切り換えられたと判定された場合、ステップＳ３０９で油圧モータ１９を停止し、ステップＳ３１０でロッククラッチ１８を断した後、上記前進時のフローチャートへと移行する。
【００６９】
さて、本発明の要点は船舶抵抗の変化に応じて無段変速機２８の変速比を最適に自動制御して常に最大船速で航行する最大船速モードにあるので、以下、最大船速モードについて説明する。
【００７０】
まず、図７を用いて、船舶抵抗と最大船速との関係について説明する。図中ラインＡ、ラインＢ及びラインＣは、ＥＣＬ４０のレバーポジションを最大位置としたときのプロペラ軸の出力特性を示しており、ラインＡは無段変速機２８の変速比を最高速比とした場合、ラインＣは最低速比とした場合、ラインＢは最高速比と最低速比との間のある一点とした場合を示している。ラインＤ及びラインＥは船舶抵抗（より詳しくは船舶の航行に対する抵抗）の例を示しており、ラインＤは空荷時の場合、ラインＥは所定重量の積荷を積載したときの場合を示している。
【００７１】
図から分かるように、同一のプロペラ回転速度におけるプロペラ出力は高速段になるほど低くなり、同一プロペラ出力におけるプロペラ回転速度（船速）は高速段になるほど高くなる。また、無段変速機２８の変速比が最低速比から最高速比へと変化すると、プロペラ最高出力点は図中ラインＦで示すように変化する。また、船舶抵抗はプロペラ回転速度が高いほど大きくなり、船舶の重量が重いほど大きくなる。
【００７２】
プロペラ出力（ラインＡ，Ｂ，Ｃ）が船舶抵抗（ラインＤ又はラインＥ）よりも大きいときは、プロペラ回転速度の上昇に伴って船速が上昇し、プロペラ出力と船舶抵抗とが等しくなるポイント（プロペラ出力線図と船舶抵抗線図との交点）で加速ゼロとなる。それ以上プロペラ回転速度が上昇するとプロペラ出力よりも船舶抵抗のほうが大きくなるため船速は減少する。従って、プロペラ出力と船舶抵抗とが等しくなるポイントで船速は最大となる。無段変速機２８の変速比が異なれば、プロペラ出力特性が変化するので、当然、変速比によって船速の最大値は異なる。
【００７３】
図７における船舶空荷状態の例では、変速比を最高速比としたときの船速の最大値が最も大きくなる。つまり最高速比ではプロペラの最高出力点Ａ１で船速最大となり、そのときのプロペラ回転速度は約１１５０ｒｐｍである。変速比が低速側に移動するにつれて船速最大値は低減する。例えば、最高速比と最低速比との間の一点であるラインＢの変速比としたときは船速最大値はプロペラ回転速度にして約１０９０ｒｐｍである（点Ｂ１）。また、最低速比としたときの船速最大値はプロペラ回転速度にして約９９０ｒｐｍである（点Ｃ１）。従って、最高速比における船速最大値が船舶空荷時の最大船速である。このように、船舶空荷状態で無段変速機２８の変速比を最高速比としたときに最大船速が得られるようにプロペラのマッチングが行われることが一般的である。
【００７４】
しかし、船舶に荷が積載されたり、風量が変化したりして船舶抵抗が変化した場合、無段変速機２８の変速比を最高速比としたままでは最大船速を得られなくなる。
【００７５】
例えば、漁船が漁場から帰るときなどのように、船舶に荷が積まれて総重量が増加した場合、船舶の抵抗はラインＤからラインＥへと変化する。その結果、最高速比の船速最大値はプロペラ回転速度にして約１０４０ｒｐｍ（点Ａ２）となる。このとき、ラインＢの変速比の船速最大値はプロペラ回転速度にして約１０７０ｒｐｍ（点Ｂ２）であるから、最高速比のときよりも大きくなる。
【００７６】
このように、船舶抵抗が変化すると、最大船速を得られる変速比も変化する。より具体的に述べると、船舶抵抗が上昇するにつれて最大船速を得られる変速比は低速側へと変化する。また通常は、船舶抵抗線図とプロペラ最高出力点で交差する出力特性をもつ変速比が、そのときの船舶抵抗における最大船速を得られる変速比となる。
【００７７】
本実施形態の最大船速モードは、船舶抵抗の変化に応じて無段変速機２８の変速比を最適に（つまり、最大船速を得られる変速比に）自動制御する。
【００７８】
具体的には、モード切換スイッチ（モード切換手段）４３によって運転モードが最大船速モードに切り換えられたとき、コントローラ（制御手段）３３は油圧ポンプ用電磁弁３２に信号を出力して無段変速機２８の変速比を最低速比と最高速比との間の全範囲に渡って変化させる。更に、コントローラ（制御手段）３３は無段変速機２８の変速比を変化させる間、プロペラ回転センサ３７（検出手段）によって検出されるプロペラ軸３６の回転速度をモニタリングする。そして、プロペラ軸３６の回転速度が最大値となった変速比に無段変速機２８の変速比を制御する。これによって、そのときの船舶抵抗における最大船速を得られる変速比に制御することができる。
【００７９】
図８を用いて、最大船速モード時の制御方法の一例について説明する。
【００８０】
ステップＳ４０１においてモード切換スイッチ（モード切換手段）４３が最大船速モードに切り換えられると、まず、コントローラ３３は油圧ポンプ用電磁弁３２に信号を出力して、無段変速機２８の変速比を最高速比にする（ステップＳ４０２）。次に、コントローラ３３は油圧ポンプ用電磁弁３２に信号を出力して、無段変速機２８の変速比を最低速比へと所定期間で変更する（ステップＳ４０３）。この変速比の変更は、連続的に行っても良いし、段階的に行っても良い。
【００８１】
無段変速機２８の変速比を最高速比から最低速比へと全範囲に渡って変更する間、コントローラ３３はプロペラ回転センサ３７から入力されるプロペラ軸３６の回転速度をモニタリングする（ステップＳ４０４）。
【００８２】
そして、ステップＳ４０５において、ステップＳ４０４のモニタリング結果に基づいてプロペラ軸３６の回転速度が最大となる変速比を算出し、ステップＳ４０６で油圧ポンプ用電磁弁３２に信号を出力して、無段変速機２８の変速比をステップＳ４０５で算出した最大プロペラ回転速度を得られる変速比に制御する。これによって、そのときの船舶抵抗に対する最大のプロペラ回転速度で航行することができる。つまり、最大船速で航行することが可能となる。
【００８３】
なお、船舶抵抗は、船舶重量のみならず風量や風向き、波の状態など様々な条件によって変化するものであるので、モード切換スイッチ４３が最大船速モードに切り換えられている間は、Ｓ４０２〜Ｓ４０６のステップを定期的に繰り返すことが好ましい。その場合は、所定期間（例えば５分）を経過すると自動ＯＮされるタイマなどを設けるようにすれば良い。
【００８４】
なお、この最大船速モードは、ＥＣＬ４０のレバーポジションが最大位置にあるときに限られるものではなく、ＥＣＬ４０のレバーポジションは任意の位置であって良い。そして、そのときのＥＣＬ４０のレバーポジションに応じた最大船速を得られるように制御するものである。
【００８５】
次に図９にプロペラ軸３６の回転速度のモニタリング結果の一例を示す。
【００８６】
図例は、最低速比から最高速比までを８個の変速比に分割し、約１ｓｅｃの間隔で変速比を段階的に変更していったものである。
【００８７】
図から分かるように、無段変速機２８の変速比の変化に伴ってプロペラ軸３６の回転速度（船速）も変化する。図例では、無段変速機２８の変速比がＧとなったときにプロペラ軸３６の回転速度が最大となっている。従って、コントローラ３３は油圧ポンプ用電磁弁３２に信号を出力して、無段変速機２８の変速比がＧとなるように制御する。
【００８８】
なお、上記実施例では無段変速機２８の変速比を最高速比から最低速比へと変更するとして説明したが、本発明はこの点において限定されず、最低速比から最高速比へと変更するようにしても良い。要するに、無段変速機２８の変速比の全範囲に渡って変更できれば良いのである。
【００８９】
また、最大プロペラ回転速度となる変速比の決定方法は上記実施形態に限定はされない。例えば、プロペラ回転センサ３７（検出手段）によって検出されるプロペラ軸３６の回転速度をフィードバックしつつ無段変速機２８の変速比を制御して決定するようにしても良い。そうすれば、無段変速機２８の変速比を必ずしも全範囲に渡って変更する必要がなく、短期間で変速比の決定を行うことができる。
【００９０】
更に、動力伝達装置１０は一例として示したものであり、本発明は他の構造の動力伝達装置にも適用できるものである。
【００９１】
例えば、上記実施形態の動力伝達装置１０は、太陽歯車１２を停止させた時に変速比が最高速比となり、太陽歯車１２を出力軸２と逆回転に最大回転速度で回転させたときに変速比が最低速比となるものであるが、太陽歯車１２を出力軸と同方向に最大回転速度で回転させたときに最高速比となり、太陽歯車１２を停止あるいは出力軸２と逆方向に最大回転速度で回転させた時に変速比が最低速比となるものであっても良い。
【００９２】
また、特許文献３の図１に示されているように、入力軸１及び内歯車１５と噛合するカウンタ軸を備え、エンジン駆動による後進をも可能としたものであっても良い。
【００９３】
更に、動力伝達装置の無段変速機は遊星歯車機構によるものに限定はされず、プーリー及びＶベルトを備えたものなど他のタイプの無段変速機を備えたものにも適用可能である。
【００９４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、船舶の抵抗変化に応じて無段変速機の変速比を最適に自動制御でき、常に最大船速で航行を行うことが可能になるという優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る動力伝達装置のスケルトン図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る動力伝達装置の制御装置の概略図である。
【図３】エンジン始動時の制御フローチャートである。
【図４】船舶前進時の制御フローチャートである。
【図５】船舶後進時の制御フローチャートである。
【図６】ホバーリング時の制御フローチャートである。
【図７】プロペラ出力特性及び船舶抵抗を示すグラフである。
【図８】最大船速モード時の制御フローチャートである。
【図９】プロペラ軸の回転速度のモニタリング結果の一例である。
【符号の説明】
１    入力軸
２    出力軸
１０    動力伝達装置
１１    遊星歯車機構
１２    太陽歯車
１３    遊星歯車
１４    キャリア
１５    内歯車
１９    油圧モータ
２４    油圧ポンプ
２８    無段変速機
３３    制御手段（コントローラ）
３６    プロペラ軸
３７    検出手段（プロペラ回転センサ）
４３    モード切換手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004169818.tif 000009
【図８】
2004169818.tif 000010
【図９】
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