(57)【要約】【課題】船舶の加速時に無段変速機の変速比を最適に制御する制御装置及び制御方法を提供する。【解決手段】入力軸１と、プロペラ軸３６に接続された出力軸２と、無段変速機２８とを備えた動力伝達装置の制御装置であって、エンジンＥの回転速度を手動調整するためのエンジン回転調整手段４０と、エンジン回転調整手段４０の位置に応じてエンジン回転速度を制御すると共に、無段変速機２８の変速比を制御する制御手段３３とを備え、制御手段３３は、エンジン回転調整手段がエンジン回転速度上昇側に変化したとき、まず、無段変速機２８の変速比を最低速比に制御し、その後、プロペラ軸３６の回転速度が所定値となったならば、無段変速機２８の変速比を最低速比から最高速比へと徐々に変更していくものである。【選択図】        図１
2004210033.tif 000002
【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動力伝達装置の制御装置であって、
上記エンジンの回転速度を調整するため手動により操作されるレバー等からなるエンジン回転調整手段と、
上記エンジン回転調整手段の位置を検出する第１検出手段と、
上記第１検出手段により検出された上記エンジン回転調整手段の位置に応じて上記エンジンの回転速度を制御すると共に、上記無段変速機の変速比を制御する制御手段と、
上記プロペラ軸の回転速度を検出する第２検出手段とを備え、
上記制御手段は、上記第１検出手段により検出された上記エンジン回転調整手段の位置がエンジン回転速度上昇側に変化したとき、その変化に応じてエンジン回転速度を制御する一方で、まず上記無段変速機の変速比を最低速比に制御し、その後、上記第２検出手段により検出されたプロペラ軸の回転速度が所定値となったならば、上記無段変速機の変速比を上記最低速比から最高速比へと徐々に変更していくことを特徴とする動力伝達装置の制御装置。
【請求項２】
上記制御手段は、上記第２検出手段により検出されたプロペラ軸の回転速度が上記所定値となった後、上記無段変速機の変速比を上記最低速比から最高速比へと所定期間で変更する請求項１記載の動力伝達装置の制御装置。
【請求項３】
上記プロペラ軸の回転速度の上記所定値が、上記無段変速機の変速比を最低速比としたときの最大船速時のプロペラ軸回転速度に設定される請求項１又は２記載の動力伝達装置の制御装置。
【請求項４】
上記エンジン回転調整手段の位置に応じた上記プロペラ軸の回転速度の上記所定値を予めマップとして上記制御手段に入力しておき、
上記制御手段は、上記第１検出手段により検出されたエンジン回転調整手段の位置がエンジン回転速度上昇側に変化したとき、その変化後のエンジン回転調整手段の位置に応じて上記マップから上記所定値を選択する請求項１〜３記載の動力伝達装置の制御装置。
【請求項５】
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、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１〜４いずれかに記載の動力伝達装置の制御装置。
【請求項６】
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動力伝達装置の制御方法であって、
上記エンジンの回転速度を調整するため手動により操作されるレバー等からなるエンジン回転調整手段と、
上記エンジン回転調整手段の位置を検出する第１検出手段と、
上記第１検出手段により検出された上記エンジン回転調整手段の位置に応じて上記エンジンの回転速度を制御すると共に、上記無段変速機の変速比を制御する制御手段と、
上記プロペラ軸の回転速度を検出する第２検出手段とを備え、
上記制御手段は、上記第１検出手段により検出された上記エンジン回転調整手段の位置がエンジン回転速度上昇側に変化したとき、その変化に応じてエンジン回転速度を制御する一方で、まず上記無段変速機の変速比を最低速比に制御し、その後、上記第２検出手段により検出されたプロペラ軸の回転速度が所定値となったならば、上記無段変速機の変速比を上記最低速比から最高速比へと徐々に変更していくことを特徴とする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。
【０００３】
また、最近では無段変速機を備えた動力伝達装置も知られている。
【０００４】
例えば、特許文献２には油圧式動力伝達経路と機械式動力伝達経路とを併設した無段変速機を備えたものが開示されている。更に、特許文献３には、プーリー及びＶベルトを備えた無段変速機を備えたものが開示されている。
【０００５】
また、本出願人らは特許文献４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発明している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−１０５１９１号公報
【特許文献２】
特開平５−７７７８８号公報
【特許文献３】
特開平５−８７２０１号公報
【特許文献４】
特開２００２−２２１２６０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特許文献２〜４には、動力伝達装置の無段変速比の変速比を制御するための制御装置及び制御方法については何等記載されていない。
【０００８】
船舶の操縦者は、エンジンの回転速度（船速）を例えばレバー等を手動操作して調節するのであるが、エンジン回転速度を手動調節しつつ、船速に応じて無段変速機の変速比を手動調節することは非常に困難である。また、操縦者の感覚により無段変速機を船速に対して最適な変速比に調節することは非常に困難である。
【０００９】
このため、無段変速機の変速比を自動制御する制御装置が望まれていた。
【００１０】
特に、船舶は航行開始後、最大船速まで加速し、その後はほぼ一定船速で航行することが多いので、船舶が最大船速まで加速するときに無段変速機の変速比を最適に制御して短期間で最大船速に達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、船舶の加速時に無段変速機の変速比を最適に制御する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動力伝達装置の制御装置であって、上記エンジンの回転速度を調整するため手動により操作されるレバー等からなるエンジン回転調整手段と、上記エンジン回転調整手段の位置を検出する第１検出手段と、上記第１検出手段により検出された上記エンジン回転調整手段の位置に応じて上記エンジンの回転速度を制御すると共に、上記無段変速機の変速比を制御する制御手段と、上記プロペラ軸の回転速度を検出する第２検出手段とを備え、上記制御手段は、上記第１検出手段により検出された上記エンジン回転調整手段の位置がエンジン回転速度上昇側に変化したとき、その変化に応じてエンジン回転速度を制御する一方で、まず上記無段変速機の変速比を最低速比に制御し、その後、上記第２検出手段により検出されたプロペラ軸の回転速度が所定値となったならば、上記無段変速機の変速比を上記最低速比から最高速比へと徐々に変更していくものである。
【００１３】
ここで、上記制御手段は、上記第２検出手段により検出されたプロペラ軸の回転速度が上記所定値となった後、上記無段変速機の変速比を上記最低速比から最高速比へと所定期間で変更するようにしても良い。
【００１４】
また、上記プロペラ軸の回転速度の所定値を、上記無段変速機の変速比を最低速比としたときの最大船速時のプロペラ軸回転速度に設定するようにしても良い。
【００１５】
また、上記エンジン回転調整手段の位置に応じた上記プロペラ軸の回転速度の所定値を予めマップとして上記制御手段に入力しておき、上記制御手段が、上記第１検出手段により検出されたエンジン回転調整手段の位置がエンジン回転速度上昇側に変化したとき、その変化後のエンジン回転調整手段の位置に応じて上記マップから上記所定値を選択するようにしても良い。
【００１６】
また、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、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、その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。
【００１７】
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動力伝達装置の制御方法であって、上記エンジンの回転速度を調整するため手動により操作されるレバー等からなるエンジン回転調整手段と、上記エンジン回転調整手段の位置を検出する第１検出手段と、上記第１検出手段により検出された上記エンジン回転調整手段の位置に応じて上記エンジンの回転速度を制御すると共に、上記無段変速機の変速比を制御する制御手段と、上記プロペラ軸の回転速度を検出する第２検出手段とを備え、上記制御手段は、上記第１検出手段により検出された上記エンジン回転調整手段の位置がエンジン回転速度上昇側に変化したとき、その変化に応じてエンジン回転速度を制御する一方で、まず上記無段変速機の変速比を最低速比に制御し、その後、上記第２検出手段により検出されたプロペラ軸の回転速度が所定値となったならば、上記無段変速機の変速比を上記最低速比から最高速比へと徐々に変更していくようにしたものである。
【００１８】
【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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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ギヤ１２を停止させた時に変速比は最高速比となり、太陽ギヤ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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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（第２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。
【００３３】
また、本実施形態ではエンジン（図示せず）がディーゼルエンジンであり、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が備わる。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。また、ステッピングモータの役割をコントローラにもたせることもできる。
【００３４】
船舶の操縦室には、エンジン回転速度を操縦者が調整するため手動により操作されるエンジン制御レバー４０（エンジン回転調整手段、以下ＥＣＬ（Engine Control Lever）という）と、動力伝達装置１０の無段変速機２８の変速比を調整するため手動により操作される変速機制御レバー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により調整するためのホバーリングレバー４２が設けられる。
【００３５】
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る。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。なお、ＥＣＬ４０に設けられたエンコーダ４０ａが請求項における「第１検出手段」に相当する。なお、検出手段４０ａ，４１ａ，４２ａはポテンショメータ等、他の手段を用いても良い。
【００３６】
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とを有している。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。
【００３７】
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。
【００３８】
船舶の操縦室には更に、無段変速機２８の変速比調整モードを手動モードと後述する自動加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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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により選択される無段変速機２８の変速比調整モードが手動モードであるかを判定する。自動加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）。変速比調整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）。
【００４２】
変速比調整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）。
【００４３】
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）。
【００４４】
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）。
【００４５】
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）。
【００４６】
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）。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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により選択される無段変速機２８の変速比調整モードが手動モードであるかを判定する。変速比調整モードが自動加速モードである場合は後述する自動加速モード用のフローチャートへ移行する。
【００５１】
変速比調整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）。
【００５２】
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）。
【００５３】
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）。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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）。
【００６０】
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）。
【００６１】
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。
【００６２】
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）。
【００６３】
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。
【００６４】
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）。
【００６５】
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。
【００６６】
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）。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
さて、本発明の要点は船舶の加速時に無段変速機２８の変速比を最適に自動制御する自動加速モードにあるので、以下、自動加速モードについて説明する。
【００７１】
まず、図７を用いてプロペラの出力特性の一例を説明する。図中ラインＡ及びラインＢは、ＥＣＬ４０のレバーポジションを最大位置としたとき（つまり最大加速時）のプロペラ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Ｂは最低速比とした場合を示している。ラインＣは船舶にかかる抵抗を示しており、通常、プロペラ軸３６の回転速度の約３乗の値となる。
【００７２】
図から分かるように、無段変速機２８の変速比が最高速比であるときは、最低速比であるときと比べて、同一プロペラ回転速度におけるプロペラ出力が低く、同一プロペラ出力におけるプロペラ軸３６の回転速度（船速）が高くなる。
【００７３】
プロペラ出力が船の抵抗（ラインＣ）よりも大きいときは船舶は加速し、プロペラ出力と船の抵抗とが等しくなるポイントで加速ゼロとなる。それ以上プロペラ軸３６の回転速度が上昇するとプロペラ出力よりも船の抵抗が大きくなるため船速は低減する。従って、プロペラ出力と船の抵抗とが等しくなるポイントで船速は最大となる。
【００７４】
一般的に、船の最大船速を速くできるように、無段変速機２８を最高速比としたときの最高プロペラ出力点（図中点Ａ１）で船速最大となるようにプロペラのマッチングが行われる。従って、船舶が最大船速で航行する場合、プロペラ回転速度（エンジン回転速度）はＡ１点に維持される。
【００７５】
ところで、船舶が最大船速まで加速しようとする場合、プロペラ出力と船の抵抗との差（余裕出力）Ｘが大きいほど船は大きな加速度で加速することができる。従って、船舶を加速する際には無段変速機１１の変速比を最低速比とすれば、余裕出力Ｘが最大となり最大加速度で加速することができる。即ち、最大船速へ短時間で到達することが可能となる。ところが、上述したように変速比が最高速比より低い低速側であるとプロペラ軸３６の最大回転速度が最高速比の場合と比べて低下するため、最低速比のまま加速しても最大船速（Ａ１点）に到達することはできない。従って、船速がある程度上昇したら変速比を高速側へと変更していく必要がある。
【００７６】
本実施形態の自動加速モードとは、操縦者が加速の意志を示したときに、まず無段変速機２８の変速比を自動的に最低速比に制御し、その後、プロペラ軸３６の回転速度が所定値に達したならば無段変速機１１の変速比を最高速比へと徐々に変更していくものである。
【００７７】
図８のフローチャートを用いて、本実施形態の自動加速モード時のコントローラ３３による制御方法について説明する。
【００７８】
モード切換スイッチ４３により無段変速機２８の変速比調整モードが自動加速モードに切り換えられた場合、まず、ステップＳ４０１でエンコーダ（第１検出手段）４０ａにより検出されるＥＣＬ（エンジン回転調整手段）４０のレバーポジションが任意の位置からエンジン回転速度上昇側に変化したかを判定する。ＥＣＬ４０のレバーポジションが変化していない、あるいはエンジン回転速度下降側に変化したときは、再度ステップＳ４０１の判定を繰り返す。
【００７９】
ＥＣＬ４０のレバーポジションが任意の位置からエンジン回転速度上昇側に変化したと判定されたならば、その変化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上昇させる一方で、ステップＳ４０３で予めコントローラ３３に入力されたデータから変速比を最低速比に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Ｓ４０２でその出力信号を油圧ポンプ用電磁弁３２に出力して無段変速機２８の変速比を最低速比に制御する。即ち、本実施形態では油圧モータ１９が太陽ギヤ１２を出力軸２と逆方向に最大回転速度で回転させるように油圧ポンプ２４を作動する。
【００８０】
次に、ステップＳ４０４でプロペラ回転センサ３７（第２検出手段）により検出されたプロペラ軸３６の回転速度が予め設定した所定値Ｄに達したかを判定する。この所定値Ｄは、本実施形態では無段変速機２８の変速比を最低速比としたときの最大船速時のプロペラ軸回転速度、即ち、図７の点Ｂ１におけるプロペラ軸回転速度に設定される。なお、ＥＣＬ４０のレバーポジションによってプロペラ出力特性が変化するため、最低速比における最大船速はＥＣＬ４０のレバーポジションにより変化する。例えば、ＥＣＬ４０のレバーポジションが最大値よりも若干低い場合、プロペラ出力特性は図７に示す破線Ｂ’となり、最大船速もＢ１’となる。従って、ＥＣＬ４０のレバーポジションに応じた上記所定値Ｄを試験などにより予め求めてコントローラ３３にマップとして入力しておく。そして、コントローラ３３はステップＳ４０１で判定した変化後のＥＣＬ４０のレバーポジションに応じてマップから所定値Ｄを選択する。
【００８１】
ステップＳ４０４でプロペラ軸３６の回転速度が所定値Ｄに達したと判定されたならば、ステップ４０５で無段変速機２８の変速比を最低速比から最高速比へと所定期間Ｔで変更する。この場合も、ステップＳ４０６で予めコントローラ３３に入力されたデータから変速比を最低速比から最高速比へと変更するために必要な油圧ポンプ用電磁弁３２への出力信号を連続的に読み取り、ステップＳ４０５でその出力信号を油圧ポンプ用電磁弁３２に出力する。
【００８２】
これによって、プロペラ軸３６の回転速度（船速）が上昇し最大船速へと到達することができる。船速が最大船速に達したならば自動加速モードを終了する。その後、ＥＣＬ４０及びＨＭＴＣＬ４１のレバーポジションが変化しなければ、無段変速機２８の変速比は最高速比に維持され、船舶は最大船速で航行を続ける。なお、ステップＳ４０５で無段変速機２８の変速比を変更している途中でＥＣＬ４０のレバーポジションがエンジン回転速度下降側に変化した場合は自動加速モードを終了する。
【００８３】
ここで、ステップＳ４０５において変速比を最低速比から最高速比へと所定期間Ｔかけて変更するとしたのは、変速比を最低速比から最高速比へと瞬時に切り換えるとプロペラ出力が大きく変化して変速ショックが発生するからである。従って、所定期間Ｔはエンジン出力特性や船の抵抗などを考慮して変速ショックの発生しないような値に適宜設定される。
【００８４】
なお、ステップＳ４０１におけるＥＣＬ４０のレバーポジションがエンジン回転速度上昇側に変化したときとは、ＥＣＬ４０が最低位置から最高位置へと操作されたときに限定はされない。つまり、ＥＣＬ４０のレバーポジションがエンジン回転速度上昇側に変化したのであれば、変化前後のレバーポジションに関わらず上記自動加速モードが実行される。
【００８５】
このように、本実施形態の動力伝達装置の制御装置及び制御方法によれば、船舶の加速時に無段変速機２８の変速比が最適に自動制御されるため、操縦者による煩わしい変速比調整作業が必要なくなると共に、短期間で最大船速に達することが可能となる。
【００８６】
なお、上記実施形態では無段変速機２８の変速比の変更を開始する基準となるプロペラ軸回転速度（所定値Ｄ）は最低変速比における最大船速時の回転速度であるとしたが、本発明はこの点において限定されない。例えば、上記所定値Ｄを最低変速比における最高出力時（図７のポイントＢ２）の回転速度としても良い。また、無段変速機２８の変速比の変更開始時期をプロペラ回転速度の代わりに船速から判断することも考えられる。
【００８７】
また、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。
【００８８】
例えば、上記実施形態の動力伝達装置１０は、太陽ギヤ１２を停止させた時に変速比が最高速比となり、太陽ギヤ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、太陽ギヤ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、太陽ギヤ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。
【００８９】
また、特許文献４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。
【００９０】
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。
【００９１】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、以下に示す如く優れた効果を発揮するものである。
１）船舶加速時に無段変速機の変速比を自動制御できる。
２）最大船速に短期間で到達できる。
【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】プロペラ出力特性を示すグラフである。
【図８】自動加速モード時の制御フローチャートである。
【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    第２検出手段（プロペラ回転センサ）
４０    エンジン回転調整手段（エンジン制御レバー）
４０ａ  第１検出手段（エンコーダ）
【図１】
2004210033.tif 000003
【図２】
2004210033.tif 000004
【図３】
2004210033.tif 000005
【図４】
2004210033.tif 000006
【図５】
2004210033.tif 000007
【図６】
2004210033.tif 000008
【図７】
2004210033.tif 000009
【図８】
2004210033.tif 000010