(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航走用内燃機関と、該内燃機関に接続される動力伝達装置との間に、船内電力供給を行う発電用機器を設置し、航走駆動可能な電動機を動力伝達装置に配設した機構において、動力伝達装置のクラッチをシフト操作する際に、シフト操作を検知手段により検知し、クラッチの嵌入動作に先行して、電動機を駆動することを特徴とする船舶の発電及び推進システム。
【請求項２】
航走用内燃機関と、該内燃機関に接続される動力伝達装置との間に、船内電力供給を行う発電用機器を設置し、航走駆動可能な電動機を動力伝達装置に配設した機構において、動力伝達装置のクラッチをシフト操作する際に、シフト操作を検知手段により検知し、クラッチの嵌脱動作時に、内燃機関側にかかる負荷を電動機により分担することを特徴とする船舶の発電及び推進システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航走用内燃機関と、該内燃機関に接続される動力伝達装置との間に、船内電力供給を行う発電用機器を設置し、航走駆動可能な電動機を動力伝達装置に配設した機構を有する、船舶の発電及び推進システムの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船舶の推進装置は、内燃機関及び動力伝達装置等により構成されており、内燃機関の駆動力を動力伝達装置により減速した後に、動力伝達装置に接続されるプロペラを駆動するものである。また、動力伝達装置にはクラッチが設けられ、内燃機関出力のプロペラへの伝達を断接し、又は正転・逆転の切り換えを行うように構成されている。該クラッチは、ドグクラッチやコーンクラッチ等の機械式クラッチ、又は油圧式クラッチに構成され、運転操作部等に配置されるシフトチェンジレバーにより操作するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のように、クラッチを機械式クラッチや油圧式クラッチに構成した場合、嵌入時には、プロペラの慣性マス等の影響で発生した急激なトルクにより、衝撃が発生する場合があった。また、クラッチの嵌脱時には、機関出力の伝達トルク（負荷）が大きくなると、該クラッチの嵌脱操作力が大きくなってしまうという問題があった。そこで、本発明においては、プロペラの慣性マス等に起因するクラッチ嵌入時の衝撃、及びクラッチ嵌脱時の操作力を低減する方法の確立を図ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく、本発明は次のような手段を用いる。
請求項１に記載のごとく、航走用内燃機関と、該内燃機関に接続される動力伝達装置との間に、船内電力供給を行う発電用機器を設置し、航走駆動可能な電動機を動力伝達装置に配設した機構において、動力伝達装置のクラッチをシフト操作する際に、シフト操作を検知手段により検知し、クラッチの嵌入動作に先行して電動機を駆動する。
【０００５】
請求項２に記載のごとく、航走用内燃機関と、該内燃機関に接続される動力伝達装置との間に、船内電力供給を行う発電用機器を設置し、航走駆動可能な電動機を動力伝達装置に配設した機構において、動力伝達装置のクラッチをシフト操作する際に、シフト操作を検知手段により検知し、クラッチの嵌脱動作時に、内燃機関側にかかる負荷を電動機により分担する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
図１は本発明の発電および推進システムにかかる船舶の推進装置を示す図、図２はクラッチの切換制御にかかるタイミングチャートを示す図である。
【０００７】
本発明の、発電および推進システムにかかる、船舶の推進装置について説明する。図１に示す推進装置１は、内燃機関２、及びセイルドライブに構成された動力伝達装置３を有しており、動力伝達装置３にはプロペラ４が接続されている。該内燃機関２からの駆動力は動力伝達装置３により減速されながらプロペラ４に伝達され、その結果プロペラ４が回転駆動される。また、推進装置１においては、内燃機関２と動力伝達装置３との間に、発電機や発電機特性を有する機器である、発電用機器１０を介装している。そして、内燃機関２により発電用機器１０を駆動して、該発電用機器１０により発電された電力は、後述の電動機９の駆動用に用いたり、船内電力として供給したりするようにしている。
【０００８】
内燃機関２からプロペラ４までの動力伝達経路について説明すると、まず、内燃機関２のクランク軸２ａと、略水平方向に配置される動力伝達装置３の入力軸３ａとが接続されている。動力伝達装置３内においては、入力軸３ａは、略垂直方向に配置される伝達軸３ｂの上端部と、クラッチ３ｄを介して第一ベベルギア部３ｅにより連結され、伝達軸３ｂの下端部と出力軸３ｃとが第二ベベルギア部３ｆにより連結されている。
【０００９】
動力伝達装置３の出力軸３ｃは、プロペラ４の駆動軸４ａと接続されている。そして、内燃機関２の駆動出力は、クランク軸２ａから動力伝達装置３の入力軸３ａに伝達され、その後、クラッチ３ｄ、伝達軸３ｂ及び出力軸３ｃを通じて、プロペラ４の駆動軸４ａに伝えられる。クラッチ３ｄは、入力軸３ａと伝達軸３ｂとの連結・非連結を切り換えるとともに、入力軸３ａの回転を伝達軸３ｂへ伝達する際に、その回転方向を切り換える機能を有している。
【００１０】
即ち、内燃機関２からの出力のプロペラ４への伝達は、クラッチ３ｄにより断接し、又は正転・逆転（前進・後進）の切り換えを行うことが可能である。この場合、クラッチ３ｄの切換操作は、シフトチェンジレバー２６により行われる。シフトチェンジレバー２６はコントローラ１５に接続されており、コントローラ１５がシフトチェンジレバー２６の操作に基づいてシフトアクチュエータを制御し、クラッチ３ｄを作動させるように構成している。また、クラッチ３ｄは、ドグクラッチやコーンクラッチ等の機械式クラッチに構成されている。
【００１１】
前記発電用機器１０の出力部には、リレー（電磁開閉器）１１、整流機器１２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、バッテリ１４が、順に接続されており、該バッテリ１４はコントローラ１５を介して前記電動機９に接続されている。そして、発電用機器１０により発電された交流電力は、整流機器１２により整流・平滑化されて直流に変換された後、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３により所定の電圧に変圧されてバッテリ１４に充電される。この発電用機器１０を駆動しての発電、及びバッテリ１４への充電は、主に内燃機関２の出力の一部を用いて行うようにしている。また、リレー１１は、コントローラ１５により開閉制御することで、発電用機器１０の出力を、船内へ供給するか否か、及びバッテリ１４への充電を行うか否かの切り換えができる。
【００１２】
また、動力伝達装置３の上端部には電動機９が設置されている。電動機９は、バッテリ１４に充電された電力により駆動され、該電動機９の駆動はコントローラ１５により制御されている。そして、電動機９の出力軸９ａは伝達軸３ｂと接続されており、推進装置１は、プロペラ４の駆動を、（１）内燃機関２のみにより駆動する、（２）内燃機関２により駆動しつつ、電動機９により駆動をアシストする、（３）電動機９のみにより駆動する、の３種類のパターンにより行うことが可能となっている。また、整流機器１２により整流・平滑化された発電用機器１０からの電力は、インバータ１６により交流に変換され、交流電力として船内供給可能とされている。
【００１３】
尚、本推進装置１は、本例においては、動力伝達装置３が内燃機関２の下方へ大きく延出し、動力伝達装置３に直接プロペラ４が取り付けられたセイルドライブに構成されているが、動力伝達装置３の後端部に、プロペラ４のプロペラ軸が装着されるマリンギアに構成することもできる。
【００１４】
次に、クラッチ３ｄの切換制御について説明する。本発電及び推進システムにおけるクラッチ３ｄの切換制御は、クラッチ３ｄのシフトチェンジレバー２６を操作する際に、このレバー操作をコントローラ１５により検知し、クラッチ３ｄの嵌入動作に先行して電動機９を駆動するものである。
【００１５】
即ち、図２に示すように、クラッチ３ｄを中立状態から前進方向へ切り換える場合、シフトチェンジレバー２６には遊びがある等のために、シフトチェンジレバー２６の操作を開始してから所定時間ｔａが経過した後にクラッチ３ｄが前進側へ嵌入した状態となる。そして、シフトチェンジレバー２６の操作を開始すると、該シフトチェンジレバー２６に付設されるセンサ２６ａが、シフトチェンジレバー２６の作動を検出して、その旨がコントローラ１５に入力される。
【００１６】
シフトチェンジレバー２６の操作が開始された旨が入力されると、コントローラ１５は、シフトアクチュエータ２７に対しクラッチ３ｄを前進側へシフトさせる旨の信号を出力するとともに、電動機９を駆動する。この場合、電動機９の駆動は、クラッチ３ｄがシフトアクチュエータ２７により作動され前進側へ嵌入するよりも、所定時間ｔ１だけ早く開始される。
【００１７】
内燃機関２により回転駆動される動力伝達装置３の入力軸３ａと、回転停止状態にある伝達軸３ｂとを接続する場合、クラッチ３ｄが接続されると、プロペラ４の慣性マス等により、急激なショックトルクが発生する。
【００１８】
例えば、通常、電動機９を駆動させずに入力軸３ａと伝達軸３ｂとを接続する場合、大きなショックトルクＴｉが生じて、これに起因する騒音や衝撃が発生する。これに対して、本例では、入力軸３ａと伝達軸３ｂとがクラッチ３ｄにより接続されるよりも所定時間ｔ１だけ早く、電動機９を駆動して伝達軸３ｂを回転させるように制御することで、プロペラ４の慣性マスや入力軸３ａと伝達軸３ｂとの回転数差を減少し、入力軸３ａと伝達軸３ｂとを接続するときのショックトルクをＴｃと低く抑えるようにしている。
【００１９】
これにより、クラッチ３ｄ部分にかかる負荷を減少するとともに、クラッチ３ｄ接続時に発生する騒音や衝撃を抑えることができ、動力伝達装置３の信頼性や航走時の快適性を向上することができる。
【００２０】
一方、クラッチ３ｄを嵌脱して、互いに接続されて回転駆動状態にある入力軸３ａと伝達軸３ｂとを分断する場合、クラッチ３ｄを嵌脱するには所定のシフト操作力が必要である。例えば、クラッチ３ｄを前進方向へ嵌入して接続された入力軸３ａと伝達軸３ｂとを、電動機９を駆動していない状態で分断する場合、大きなシフト操作力Ｐｉを必要とする。このシフト操作力Ｐｉは、内燃機関２からの出力のプロペラ４側への伝達トルク（クラッチ３ｄ部にかかる負荷）が大きくなると増大する。
【００２１】
従って、本例の場合は、クラッチ３ｄを前進方向へ嵌入して内燃機関２と電動機９とでプロペラ４を駆動している場合に、クラッチ３ｄを中立側へ戻して入力軸３ａと伝達軸３ｂと分断するときは、以下のように電動機９の駆動を制御するようにしている。即ち、シフトチェンジレバー２６の前進側から中立位置への操作が開始されると、センサ２６ａによりその旨が検出されコントローラ１５へ入力される。シフトチェンジレバー２６の操作が開始されてから所定時間ｔｂ後にクラッチ３ｄは嵌脱されるが、クラッチ３ｄが嵌脱される時点よりも、さらに所定時間ｔ２だけの間、電動機９の駆動が継続するようにコントローラ１５による制御が行われる。
【００２２】
このように、クラッチ３ｄが嵌脱する際に電動機９を駆動させておくことで、内燃機関２に接続される入力軸３ａと、プロペラ４側の伝達軸３ｂとの間のクラッチ３ｄ部にかかっている負荷を、回転駆動される電動機９により分担して小さくすることが可能となり、クラッチ３ｄを嵌脱して入力軸３ａと伝達軸３ｂとを分断するときのシフト操作力をＰｃと小さくすることができる。これにより、クラッチ３ｄ部分にかかる負荷を減少して動力伝達装置３の信頼性を向上することができる。
【００２３】
尚、クラッチ３ｄを中立位置から後進側へシフト操作する場合、及び後進側から中立位置へシフト操作する場合も、前述の前進側へシフト操作する場合、及び前進側から中立位置へシフト操作する場合と同様である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
即ち、請求項１に示すごとく、航走用内燃機関と、該内燃機関に接続される動力伝達装置との間に、船内電力供給を行う発電用機器を設置し、航走駆動可能な電動機を動力伝達装置に配設した機構において、動力伝達装置のクラッチをシフト操作する際に、シフト操作を検知手段により検知し、クラッチの嵌入動作に先行して電動機を駆動するので、プロペラの慣性マスや動力伝達装置の入力軸と伝達軸との回転数差を減少し、クラッチを嵌入するときに発生するショックトルクを低く抑えることができる。
これにより、クラッチ部分にかかる負荷を減少するとともに、クラッチ接続時に発生する騒音や衝撃を抑えることができ、動力伝達装置の信頼性や航走時の快適性を向上することができる。
【００２５】
請求項２に記載のごとく、航走用内燃機関と、該内燃機関に接続される動力伝達装置との間に、船内電力供給を行う発電用機器を設置し、航走駆動可能な電動機を動力伝達装置に配設した機構において、動力伝達装置のクラッチをシフト操作する際に、シフト操作を検知手段により検知し、クラッチの嵌脱動作時に、内燃機関側にかかる負荷を電動機により分担するので、内燃機関に接続される動力伝達装置の入力軸と、プロペラ側の伝達軸との間のクラッチ部にかかっている負荷を、回転駆動される電動機により分担して小さくすることが可能となり、クラッチを嵌脱して入力軸と伝達軸とを分断するときのシフト操作力を小さくすることができる。
これにより、クラッチ部分にかかる負荷を減少して動力伝達装置の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の発電および推進システムにかかる船舶の推進装置を示す図である。
【図２】  クラッチの切換制御にかかるタイミングチャートを示す図である。
【符号の説明】
１  推進装置
２  内燃機関
３  動力伝達装置
３ａ  入力軸
３ｂ  伝達軸
３ｄ  クラッチ
４  プロペラ
１０  発電用機器
１５  コントローラ
２６  シフトチェンジレバー
【図１】
0004495372.tif 000002
【図２】
0004495372.tif 000003