(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦式の動力伝達クラッチにより、機関回転数をプロペラ回転数に減速する、舶用減速逆転機の制御方法において、
機関回転数が、前記クラッチの接続状態がいかなる場合においても、前記クラッチが焼け付く恐れのない機関回転数Ｎ１より大きい範囲において、
前記クラッチの発熱量が基準値を超えないプロペラ回転数領域Ｓ２及びＳ３を予め設定し、
該プロペラ回転数領域となるように、クラッチの接続加減を制御することを特徴とする舶用減速逆転機の制御方法。
【請求項２】
摩擦式の動力伝達クラッチにより、機関回転数をプロペラ回転数に減速する、舶用減速逆転機の制御方法において、
機関回転数が、前記クラッチの接続状態がいかなる場合においても、前記クラッチが焼け付く恐れのない機関回転数Ｎ１より大きい範囲において、
前記クラッチの発熱量が基準値を超えないプロペラ回転数領域Ｓ２及びＳ３を超える領域であって、いかなるスリップ回転数でも、また僅かな時間でもスリップさせるとクラッチが焼け付いてしまう領域Ｄを含まない、領域Ｓ４及びＳ５において、
クラッチの接続時間を制御することを特徴とする舶用減速逆転機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦式の動力伝達クラッチにより、機関回転数をプロペラ回転数に減速する、舶用減速逆転機の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、クラッチをスリップさせる舶用減速逆転機はあったが、図３における機関回転数の高回転域でのスリップにおいて、スリップがない場合の減速比は、右上がりの直線上におけるプロペラ回転数を機関回転数で除算した値であり固定されている。この直線上のある機関回転数に対応するプロペラ回転数から、油圧クラッチの油圧を下げてやることによりその機関回転数よりも小さい機関回転数に設定することができる。例えば、機関回転数５００で減速比が２ならプロペラ回転数は５００／２＝２５０回転となるが、それを半クラッチ（油圧を下げる）にすることにより下は０回転から設定することができる。安全領域の範囲のプロペラ回転数は、半クラッチにすることにより設定することができる。トローリングをＯＮにした状態でトローリングダイヤルによる指令値によってクラッチをスリップさせ、プロペラ回転数を決定する。旋網船などでは高い機関回転数での微速航行が必要とされるため、機関回転数が高い領域（従来ならスリップ禁止域とされている領域）におけるスリップ（半クラッチ）も可能にしたいという要望が従来からあった。高速でスリップすると発熱量が多くなるため、クラッチの摩擦板が焼け付く恐れがある。したがって、従来は所定の機関回転数以上でのスリップは禁止していた。
【０００３】
しかし、従来のスリップ禁止域における機関回転数に対する所定範囲のプロペラ回転数ではクラッチが焼け付くほど発熱する恐れはなく、それにも関わらず従来は、プログラム上の制約や、ソフトウェアを簡単にするために、ある所定の機関回転数以上では一律にスリップを禁止することによりクラッチの摩擦板の焼け付きを防止していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、スリップ安全領域を拡大し、高い機関回転数での微速航行を可能にする舶用減速逆転機を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、摩擦式の動力伝達クラッチにより、機関回転数をプロペラ回転数に減速する、舶用減速逆転機の制御方法において、機関回転数が、前記クラッチの接続状態がいかなる場合においても、前記クラッチが焼け付く恐れのない機関回転数Ｎ１より大きい範囲において、前記クラッチの発熱量が基準値を超えないプロペラ回転数領域Ｓ２及びＳ３を予め設定し、該プロペラ回転数領域となるように、クラッチの接続加減を制御することによって、クラッチの焼け付きを防止した。
請求項２の発明では、摩擦式の動力伝達クラッチにより、機関回転数をプロペラ回転数に減速する、舶用減速逆転機の制御方法において、機関回転数が、前記クラッチの接続状態がいかなる場合においても、前記クラッチが焼け付く恐れのない機関回転数Ｎ１より大きい範囲において、前記クラッチの発熱量が基準値を超えないプロペラ回転数領域Ｓ２及びＳ３を超える領域であって、いかなるスリップ回転数でも、また僅かな時間でもスリップさせるとクラッチが焼け付いてしまう領域Ｄを含まない、領域Ｓ４及びＳ５において、クラッチの接続時間を制御することによって、クラッチの焼け付きを防止した。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１及び請求項２の発明を実施するのに適した舶用減速逆転機の油回路図である。図１の油回路図において、前進クラッチ１０と後進クラッチ９０が並列に設置されており、前後進切換弁２を操作することにより圧油の供給先を前進クラッチ１０又は後進クラッチ９０のいずれかに切り換える。
【０００７】
油圧ピストン１内には、摩擦板とスチールプレートとが交互に配置されており、摩擦板は内側ギア（ピニオンギア）につながっており、スチールプレートは常時回転している外側ギアにつながっている。それらを油圧ピストン１で押し付けることにより外側ギアと内側ギアとが一体になって回転し、内側ギアと噛み合う大ギアを回転させ、大ギアから出力軸６を介してプロペラ７に動力が伝達される。その油圧ピストン１の押付け力を加減することにより摩擦板とスチールプレートとをスリップさせる、つまり半クラッチにすることができる。この油圧ピストン１は、図１に二点鎖線で囲った電子トローリング装置２０により制御される。
【０００８】
低速弁５及び前後進切換弁２を介して圧油が供給され前進クラッチ１０又は後進クラッチ９０の油圧ピストン１を押し付ける。低速弁５にはまた、比例電磁弁４の油圧とばねによってバランスされて制御された圧力が入力されている。
【０００９】
図１は、直結電磁弁３を直結した状態を示している。クラッチを前進又は後進に切り換えた場合に高い圧力で完全に油圧ピストン１を押圧して動力を完全に伝達し、このときはスリップは発生しない。
【００１０】
比例電磁弁４で制御された油圧、デューティ制御したものが低速弁５のバルブの小さい方の面を備えた室へ入る。ばねの押圧力と油圧の面積差で低速弁５の油圧ピストン１（図１）を左側へ押す。比例電磁弁４の圧力に反比例した油圧が制御圧として低速弁５へ出力される。
【００１１】
図２は、請求項１又は請求項２の発明を実施するのに適した舶用減速逆転機の油圧制御式クラッチの外形図である。図２において、検出装置８には機関に掛かる負荷の大きさを示す負荷信号，燃料のラック位置信号，黒煙発生信号及び機関回転数信号が入力される。各々の信号がそれぞれの閾値を超えると、検出装置８は検出信号をメインコントローラ１１へ入力する。
【００１２】
メインコントローラ１１は、これらの検出信号によりここでは説明を省略する数々の制御を行うが、本実施の形態においては、さらにトローリング用コントローラ１２へ検出信号を伝達する。この検出信号の伝達は、例えば無線等のデータ通信で行われる。トローリング用コントローラ１２にはトローリングダイヤル９によりプロペラ回転数の設定値を決定する信号が入力される。トローリング用コントローラ１２には、その他、クラッチの嵌入信号と出力回転数（プロペラ回転数）信号が入力される。
【００１３】
トローリング用コントローラ１２から出力される信号としては、トローリングのＯＮ，ＯＦＦ信号（トローリングするかしないかの信号），デューティー値（比例電磁弁４を動かすための信号であり、デューティー値を変更することで比例電磁弁４の油圧が変化する）がある。前進クラッチ１０又は後進クラッチ９０は、これらの入出力信号で制御される油圧クラッチを利用している。
【００１４】
図３は、機関回転数とプロペラ回転数の関係を示したグラフである。図３において、右上がりの直線８０は、クラッチ（特に前進クラッチ１０）を完全に接続した状態の機関回転数とプロペラ回転数との関係を示している。クラッチ（特に前進クラッチ１０）の接続を加減することによりプロペラ回転数を加減することができるが、この直線８０よりも下側の領域が、その機関回転数に対して設定し得るプロペラ回転数となる。
【００１５】
図３に示す機関回転数Ｎ1より小さい機関回転数においては、クラッチ（特に前進クラッチ１０）の接続状態がいかなる場合においてもクラッチの摩擦板（図示せず）が焼け付く恐れはなく、直線８０を上限としていかなるプロペラ回転数でも任意に設定可能である。この機関回転数Ｎ1より機関回転数の小さい領域を安全領域Ｓ1と呼ぶ。
【００１６】
縦軸に平行な線分７０の両端が、横軸（プロペラ回転数＝０）の点Ｎ1（機関回転数Ｎ1）及び直線８０上の点Ｌ1と交叉している。また、曲線Ｃ1が点Ｋ（線分７０を３等分した点のうちの上側の点）を通過し、かつ直線８０上の点Ｌ2及び横軸の点Ｎ2と交叉している。また、曲線Ｃ2，Ｃ3が、それぞれ直線８０上の点Ｌ3，Ｌ4及び横軸の点Ｎ3，Ｎ4と交叉している。
【００１７】
直線８０，線分７０及び曲線Ｃ1で領域Ｓ3が形成されている。横軸（プロペラ回転数＝０），線分７０及び曲線Ｃ1で領域Ｓ2が形成されている。
【００１８】
曲線Ｃ1，Ｃ2，直線８０及び横軸（プロペラ回転数＝０）で領域Ｓ4が形成されている。曲線Ｃ2，Ｃ3，直線８０及び横軸（プロペラ回転数＝０）で領域Ｓ5が形成されている。また、曲線Ｃ3，直線８０及び横軸（プロペラ回転数＝０）で領域Ｄが形成されている。領域Ｄは、いかなるスリップ回転数（スリップさせる際の機関回転数）でも，また僅かな時間でもスリップさせるとクラッチが焼け付いてしまう領域であり、スリップ禁止領域である。
【００１９】
線分７０上においては点Ｋで最も発熱量が多く、これはクラッチを６７％接続した状態が最も発熱し易いことを意味している。従来は、安全領域Ｓ1のみしか使用できなかったが、本実施の形態では、例えば領域Ｓ2及びＳ3においてはプロペラ回転数が領域Ｓ2又は領域Ｓ3内に収まるように設定すれば発熱を抑え、クラッチ（前進クラッチ１０，後進クラッチ９０）の焼け付きを防止することができる。また、領域Ｓ4及び領域Ｓ5も、クラッチの接続時間を制限することにより使用可能となる。したがって従来は、機関回転数Ｎ1までしか使用できなかったが、本実施の形態では、機関回転数Ｎ4までは上述した条件付で使用可能となる。
【００２０】
図４は、機関回転数とプロペラ回転数との関係を示すグラフである。図４において、プロペラ設定回転数として、定数ＰmとＰ0とを以下のようにして設定する。
クラッチの損失は、スリップ時の機関馬力とプロペラ馬力の差であり、下記のとおり算出する。ここで、スリップ時における機関回転数をＮｅ，プロペラ回転数をＮｐ，機関馬力をＨｅ，プロペラ馬力をＨｐとし、スリップのない場合のプロペラ回転数をＮｐ0，プロペラ馬力をＨｐ0とし、さらに定格時における機関回転数をＮ，機関馬力をＨとする。
プロペラにかかる負荷を舶用３乗負荷とすると
Ｈｐ0／Ｈｐ＝（Ｎｐ0／Ｎｐ）3
Ｈｐ＝Ｈｐ0×（Ｎｐ／Ｎｐ0）3
クラッチの伝達トルクをＴとすると、
Ｔ＝716.2×Ｈｐ／Ｎｐ×１／ｉ・・・・（１）
また、
Ｔ＝716.2×Ｈｅ／Ｎｅ        ・・・・（２）
式（１），（２）より
Ｈｅ＝Ｈｐ×Ｎｅ／Ｎｐ×１／ｉ
損失をHlossとすると、
Hloss＝Ｈｅ−Ｈｐ
＝Ｈｐ×Ｎｅ／Ｎｐ×１／ｉ−Ｈｐ0×（Ｎｐ／Ｎｐ0）3
＝Ｈｐ0×Ｎｐ2／Ｎｐ03×（Ｎｅ／ｉ−Ｎｐ）・・・・（３）
ｄ（Hloss）／ｄ（Ｎｐ）＝Ｈｐ0／Ｎｐ03×｛２Ｎｐ×（Ｎｅ／ｉ）−３Ｎｐ2｝
したがって、Hlossの最大値は、Ｎｐ＝２／３×Ｎｅ／ｉの時であり、これを式（３）に代入すると、
Hloss＝４／２７×Ｈｐ0・・・・（４）
又、Ｈｐ0＝Ｈｅ＝Ｈ×（Ｎｅ／Ｎ）3
これを式（４）に代入すると、Hlossの最大値は、
Hloss＝４／２７×Ｈ×（Ｎｅ／Ｎ）3
となる。
損失が全て熱に変換されると仮定し、ヒートバランスの計算を行うと、
Ｈ0／（Ｋ×Ｆ）＝（ｔ1＋ｔ2）／ｌｎ｛（ｔｅ2−ｔｅ1）／（ｔｅ2−ｔ2−ｔａ1）｝・・・・（５）
となり、式（５）で算出された潤滑油の入口温度ｔｅ2が、基準値を超えないよう制御定数を決定する。
ここで、Ｈ0はクラッチ回転部からの発熱量（スリップによる損失），Ｋは熱貫流率，Ｆは潤滑油クーラ冷却面積，ｔ1は冷却水の上昇温度，ｔａ1は冷却水の出口温度，ｔｅ1は冷却水の入口温度，ｔ2は潤滑油の上昇温度，ｔａ2は潤滑油の出口温度及びｔｅ2は潤滑油の入口温度である。図３に示す安全領域Ｓ1が、図４では機関回転数がＮ1以下及びプロペラ設定回転数がＰm以下の面積Ｎ1×Ｐmの領域となる。
【００２１】
機関回転数Ｎ2におけるプロペラ設定回転数をＰ0に設定する。機関回転数がＮ1からＮ2の間では、図４に示す右下がりの直線８１より下方の領域において、プロペラ回転数は設定可能であり、この範囲のプロペラ回転数を実現させるようにクラッチの接続加減（スリップ回転数）を制御する。
【００２２】
図５は、図４においてさらに機関回転数がＮ4までの範囲についての機関回転数とプロペラ回転数との関係を示すグラフである。図３の曲線Ｃ2及び曲線Ｃ3で限定される領域Ｓ4及びＳ5が図５における領域Ｓ4及びＳ5に相当する。
【００２３】
以上のように、定数Ｐm及びＰ0を設定することにより、従来は危険領域で使用不能であった領域を使用可能な領域にすることができる。
【００２４】
図３において、理論的には領域Ｓ2と領域Ｓ3が使用可能であるが、領域Ｓ2と領域Ｓ3の境界が点Ｋの１点のみなので、ここでは領域Ｓ3は使用せず領域Ｓ2のみを使用する。同様に、領域Ｓ4及びＳ5においても、プロペラ回転数は、クラッチの完全接続である上限値（直線８０上の点）の６７％以下の領域のみを使用するようにする。
【００２５】
【発明の効果】
従来は、クラッチをスリップさせるかどうかを機関回転数のみで判断していたが、請求項１の発明によると、クラッチの発熱量が基準値を超えないプロペラ回転数で判断するので、スリップ制御可能領域を拡大することができる。したがって、高い機関回転数での微速航行が可能となる。
【００２６】
請求項２の発明によると、クラッチの接続時間を制限するので、クラッチの摩擦板の焼け付きを防止することができる。請求項１，２の発明により、高い機関回転数での微少スリップ制御のために容量の大きなクラッチを用いる必要がなく、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  請求項１及び請求項２の発明を実施するのに適した舶用減速逆転機の油回路図である。
【図２】  請求項１又は請求項２の発明を実施するのに適した舶用減速逆転機の油圧制御式クラッチの外形図である。
【図３】  機関回転数とプロペラ回転数との関係を示すグラフである。
【図４】  機関回転数とプロペラ設定回転数との関係を示すグラフである。
【図５】  機関回転数とプロペラ設定回転数との関係を示す別のグラフである。
【符号の説明】
１    油圧ピストン
２    前後進切換弁
３    直結電磁弁
４    比例電磁弁
５    低速弁
６    出力軸
７    プロペラ
８    検出装置
９    トローリングダイヤル
１０  前進クラッチ
１１  メインコントローラ
１２  トローリング用コントローラ
２０  電子トローリング装置
７０  線分
８０，８１  直線
９０  後進クラッチ
【図１】
0004174139.tif 000002
【図２】
0004174139.tif 000003
【図３】
0004174139.tif 000004
【図４】
0004174139.tif 000005
【図５】
0004174139.tif 000006