複速度変速装置
【課題】トルク遮断があることを許容し、船のギヤの嵌脱の際の「鈍い音の発生」の問題を回避する複速度変速装置を提供する。
【解決手段】入力シャフトを同軸の出力シャフト３４に接続するための第１クラッチ４４、入力シャフトおよび出力シャフトに対して平行である副シャフト５６、入力シャフトを副シャフトに接続する第１ギヤトレイン、副シャフトを出力シャフトに接続する第２ギヤトレインを含む、海洋使用の２速度変速装置システム。第１クラッチは、入力シャフトを出力シャフトに接続する。第２クラッチはより高速のギヤ噛み合いを提供するように選択される。制御システムは、クラッチ圧力センサー６２、入力シャフトおよび出力シャフトの速度をそれぞれ測定するセンサー８２，６４、およびギヤトレインにおけるギヤの位置に関する情報を提供するセンサー６６を含むセンサーからの入力値を受け、ソレノイドを制御してクラッチの滑りを可能にする。
【解決手段】入力シャフトを同軸の出力シャフト３４に接続するための第１クラッチ４４、入力シャフトおよび出力シャフトに対して平行である副シャフト５６、入力シャフトを副シャフトに接続する第１ギヤトレイン、副シャフトを出力シャフトに接続する第２ギヤトレインを含む、海洋使用の２速度変速装置システム。第１クラッチは、入力シャフトを出力シャフトに接続する。第２クラッチはより高速のギヤ噛み合いを提供するように選択される。制御システムは、クラッチ圧力センサー６２、入力シャフトおよび出力シャフトの速度をそれぞれ測定するセンサー８２，６４、およびギヤトレインにおけるギヤの位置に関する情報を提供するセンサー６６を含むセンサーからの入力値を受け、ソレノイドを制御してクラッチの滑りを可能にする。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は変速装置に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、特に海洋用途における使用に適しているが、他の用途、特にコンパクトな変速装置が望ましい用途にも使用することのできる２速度複クラッチ自動手動型変速装置に関するものである。
【関連出願への相互参照】
【０００２】
本発明は、オーストラリア仮出願第２００３９０３７７１号からの、さらにまた米国仮出願第６０／５０６９４７号からの優先権を主張するものである。両方の文書の全内容は参照として組み入れられている。同一の出願人／譲受人により提出された関連仮出願であるオーストラリア仮出願第２００４９０１１６７号もまた言及される。この全内容もまた参照として組み入れられている。
【発明の背景】
【０００３】
船舶における現行の大部分の海洋用駆動装置にあっては、海洋用エンジンが、単一ギヤ比を提供するギヤボックスを介してプロペラに連結されている。船舶の速度は、スロットルを介してエンジン速度を制御することによって制御される。一般的に言えば、船舶は、それらがそれらの所期巡航速度で最も効率的に動くようにギヤが噛み合わされている。大きいヨットは、３５〜４０ノットで巡航するように設計することができ、したがって、その速度であるいはその速度前後で最も効率的かつ制御可能であるようにギヤが噛み合わされている。しかしながら、この構成に伴う問題は、そのような船舶を、例えば船舶をドックに入れるときに必要である低い速度で作動させることが極めて難しいということである。例えば、船が満足のいくように進む最低速度が１０ノット前後であるときには、船を安全にドックに入れることは極めて難しい。いくつかの場合には、高速作動のためのより高いギヤ比とともに、増大したトルクが必要である用途のための低いギヤ比を有することもまた望ましい。
【０００４】
いくつかの多段速度駆動変速装置が船舶のために提案されてきたが、それらにはいくつかの問題が含まれている。例えば、米国特許第６，３５０，１６５号には、２つの前進速度に加え１つの後退速度の変速装置を組み入れている船舶が開示されている。この変速装置は、遊星ギヤ器具に基づいており、その結果、コストが比較的高い。この変速装置には、ギヤの噛み合いが構成されている方式のせいでさらに別の問題があり、すべてのギヤホイールを変更しなければならないため、ギヤ比を簡単に変えることはできない。したがって、相異なる用途、エンジン寸法などに適する遊星ギヤ噛み合いシステムをまとめるとともに適合させることは、いっそう困難である。
【０００５】
船舶でのさらに別の問題となる区域は「トルク遮断」に関係がある。トルク遮断は、変速装置システムのギヤ比が変わって変速装置システムが一時的に係合解除されたときに生じる。トルク遮断の１つの共通例は、運転手が自動車両におけるギヤを変えるときに生じる。自動車では、変速装置が一時的に係合解除されたときにその車両の運動量がその時間帯の間、車両を移動させるので、トルク遮断があることは許容することができるが、船舶では、船舶の船体における抗力が自動車両における摩擦抗力よりも極めて大きいために変速装置が係合解除されたときの時間帯の間、船舶はそれとわかるほどに速度が落ちることから、トルク遮断はいっそう深刻な問題である。
【０００６】
船舶で生じるさらに別の問題は、船舶が前進ギヤあるいは後退ギヤに入れられるために生じる「鈍い音の発生」である。それは操作上の観点からは深刻な問題ではないが、明らかなことには、船舶を購入するために大金を費やす人は、とりわけ市場でより高価なものにおいては、その船舶にギヤが入れられるときに「鈍い音の発生する」ことがない変速装置システムを手に入れることを期待するであろう。
【０００７】
本発明の例は、従来技術の諸問題の一つ以上を扱うかあるいは軽減することを目的とする。
【０００８】
この明細書に含まれた、文書、作用、材料、装置、物品などについてのどのような検討も、本発明についての状況を提供する目的のためだけのものである。それは、これらの事柄のうちのどれかあるいはすべてが、従来技術の基礎の一部を形成するか、あるいはそれがこの出願のそれぞれの請求項の優先日以前に存在したように本発明に関連した分野における一般常識であるということの承認と受け止めるべきではない。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の一態様によれば、
海洋用船舶のための２速度変速装置システムであって、
入力シャフトと、
前記入力シャフトと同軸の出力シャフトと、
第１ギヤ比で前記入力シャフトから前記出力シャフトに駆動力を伝達する第１ギヤトレインと、
第２ギヤ比で前記入力シャフトから前記出力シャフトに駆動力を伝達する第２ギヤトレインと、
前記第１ギヤトレインを係合・係合解除するよう作動可能な第１摩擦クラッチと、
前記第２ギヤトレインを係合・係合解除するよう作動可能な第２摩擦クラッチと
を備え、
前記入力シャフトが、前記第１摩擦クラッチおよび前記第２摩擦クラッチの係合解除により前記出力シャフトとの駆動相互接続から分離され、
前記第１ギヤ比と前記第２ギヤ比との間のシフト時に、前記第１摩擦クラッチおよび前記第２摩擦クラッチの一方が、制御された滑りを用いることで係合解除され、前記第１摩擦クラッチおよび前記第２摩擦クラッチの他方が、制御された滑りを用いることで係合されるようになっている、２速度変速装置システムが提供される。
本発明の他の態様によれば、
入力シャフトと、
前記入力シャフトと同軸の出力シャフトと、
前記入力シャフトおよび前記出力シャフトと平行に配置された副シャフトと、
前記入力シャフトを介して前記副シャフトを駆動するよう前記入力シャフトを前記副シャフトに接続する第１ギヤトレインと、
前記副シャフトを前記出力シャフトに接続する第２ギヤトレインと、
前記副シャフトを介して前記入力シャフトを前記出力シャフトに接続すると共に、１対１以外の第１ギヤ比を与える第１クラッチ手段と、
前記入力シャフトを前記出力シャフトに第２ギヤ比で接続する第２クラッチ手段と
を備え、
前記入力シャフトが、前記第１クラッチ手段および前記第２クラッチ手段の係合解除により前記出力シャフトとの駆動相互接続から分離され、
前記第１ギヤ比と前記第２ギヤ比との間のシフト時に、前記第１クラッチ手段および前記第２クラッチ手段の一方が、制御された滑りを用いることで係合解除され、前記第１クラッチ手段および前記第２クラッチ手段の他方が、制御された滑りを用いることで係合されるようになっている、２速度変速装置システムが提供される。
また、海洋用船舶のためのコンパクトな２速度変速装置システムは、
入力シャフトと、
出力シャフトと、
入力シャフトを出力シャフトに接続して第１ギヤにおける出力シャフトを駆動するための第１ギヤトレインと、
入力シャフトを出力シャフトに接続して第２ギヤにおける出力シャフトを駆動するための第２ギヤトレインと、
入力シャフトを出力シャフトに１対１以外のギヤ比で接続するためのクラッチ手段と、
を備える。
【００１０】
出力シャフトおよび入力シャフトは、平行であってもよく、かつ第１ギヤおよび第２ギヤのためのギヤトレインによってつながれてもよい。
【００１１】
代わりに、出力シャフトおよび入力シャフトは、同軸であって、入力シャフトおよび出力シャフトに対して平行に延びている副シャフトを介してつながれていてもよい。
【００１２】
ギヤトレインは、より高速のギヤ噛み合い、すなわち反対の構成が可能であっても第２クラッチが係合するときに副シャフトのより速い高速回転を提供するように選択されているのが好ましい。
【００１３】
好ましい例では、第２ギヤが係合されると第１ギヤがオーバーランするように、第１ギヤトレインにワンウェイクラッチ手段が組み込まれている。
【００１４】
クラッチ手段は摩擦クラッチであってもよい。
【００１５】
第１ギヤを出力シャフトに接続するさらに別の摩擦クラッチ手段が設けられてもよい。
【００１６】
摩擦クラッチは、第１ギヤと第２ギヤとの間か、そのクラッチと出力シャフトの出力端部との間に位置決めされた第１ギヤと第２ギヤとともにかのいずれかで、出力シャフトにおいて位置決めされていてもよい。
【００１７】
第１クラッチおよび第２クラッチを制御するために制御システムが設けられていてもよい。その制御システムは、他の入力値の中でもとりわけ、クラッチ圧力センサー、入力シャフトおよび出力シャフトの速度をそれぞれ測定するセンサー、およびギヤトレインにおけるギヤの位置に関する情報を提供するセンサーを含むさまざまなセンサーからの入力値を受けることができる。
【００１８】
２〜３ノット程度の極めて低い速度が望ましいドック入れおよび他の機能のための制御されたクラッチ滑りを提供するために、１つ以上の制御バルブと電子油圧ソレノイドとを使用することができる。
【００１９】
この制御システムは、船舶の移動を開始するときに船のギヤが入れられるかあるいはギヤが外される際の「鈍い音の発生」の問題を回避するために、ソレノイドを制御してクラッチの滑りを可能にするために使用することもできる。
【００２０】
さらに、２速度変速装置システムは、
入力シャフトを同軸の出力シャフトに接続するための第１クラッチ手段と、
典型的には入力シャフトおよび出力シャフトに対して平行である副シャフトと、
入力シャフトを副シャフトに接続して入力シャフトを介して前記のものを駆動する第１ギヤトレインと、
副シャフトを出力シャフトに接続する第２ギヤトレインと
を含み、
第１クラッチ手段は入力シャフトを出力シャフトに接続し、かつ、
第２クラッチ手段が、入力シャフトを、１対１以外のギヤ比を与える副シャフトを介して出力シャフトに接続するようになっている。
【００２１】
ギヤトレインは、より高速のギヤ噛み合い、すなわち反対の構成が可能であっても第２クラッチが係合するときに副シャフトのより速い高速回転を提供するように選択されているのが好ましい。
【００２２】
本発明を使用すると、トルク遮断の問題は、第１クラッチが第２クラッチの係合と同時に係合解除するようにまたその逆になるように変速装置を操作することで、克服することができる。
【００２３】
第１クラッチおよび第２クラッチを制御するために制御システムが設けられていてもよい。その制御システムは、他の入力値の中でもとりわけ、クラッチ圧力センサー、入力シャフトおよび出力シャフトの速度をそれぞれ測定するセンサー、およびギヤトレインにおけるギヤの位置に関する情報を提供するセンサーを含むさまざまなセンサーからの入力値を受けることができる。
【００２４】
２〜３ノット程度の極めて低い速度が望ましいドック入れおよび他の機能のための制御されたクラッチ滑りを提供するために、１つ以上の制御バルブと電子油圧ソレノイドとを使用することができる。
【００２５】
この制御システムは、船舶の移動を開始するときに船のギヤが入れられるかあるいはギヤが外される際の「鈍い音の発生」の問題を回避するために、ソレノイドを制御してクラッチの滑りを可能にするために使用することもできる。
【００２６】
本発明のさまざまな態様を具体化する変速装置は、船舶、とりわけ船尾駆動ユニットに使用することができるが、限定的なものではない。
【００２７】
以下、本発明を、例示としてだけ、かつ、添付図面を参照して、説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】当分野においてブラボー型と広く称されている型の船尾駆動変速装置を有する船舶の船尾の模式図である。
【図２】図１の船舶についての第１の船尾駆動変速装置の模式図である。
【図３】図２の上に重ね合わされた制御システムの備わった図２の模式図を再現している。
【図４】第２の船尾駆動変速装置の模式図である。
【図５】図４の上に重ね合わされた制御システムの備わった図４の模式図を再現している。
【図６】当分野においてアルファ型と広く称されている型の船尾駆動変速装置を有する船舶の船尾の模式図である。
【図７】単一摩擦クラッチを有する２速度変速装置であって、出力ギヤがこの変速装置の出力部に近接して位置決めされている２速度変速装置の模式図である。
【図８】単一摩擦クラッチのある２速度変速装置であって、そのクラッチが出力部に近接して位置決めされている２速度変速装置を示している。
【図９】シャフトの出力端部に位置決めされた出力ギヤの備わった複クラッチの備わった２速度変速装置を示している。
【図１０】クラッチが変速装置の出力端部の近くに位置決めされた２つのクラッチを有する２速度変速装置を示している。
【図１１】海洋用船舶におけるスイミングプラットフォームに対する変速装置の位置を図示している。
【詳細な説明】
【００２９】
図面を参照すれば、図１は船体１２を有する船舶１０の船尾を示している。複クラッチ自動手動型変速装置１８を組み入れている船尾駆動ユニット１６が、船舶の船尾梁２０の後方に位置決めされ、エンジン（図示略）が船体の内側に位置決めされているとともに、エンジンからの出力シャフト２２が船舶の船尾からほぼ水平に突出して、船尾駆動ユニット１６へ動力が提供されるようになっている。この型の海洋用推進システムは、「船内／船外駆動装置」としても広く称されている。
【００３０】
_
船舶１０の出力シャフト２２は、ほぼ水平な軸の周りに回転する。出力シャフト２２の先端部にはベベルギヤ２４が固定されている。出力シャフト２２の端部に画成されたベベルギヤ２４は、前進および後退ベベルギヤ２６，２８にそれぞれ噛み合っており、また、ドッグクラッチ（あるいはコーンクラッチ、摩擦クラッチ、などの類似した装置）は、右ねじプロペラが嵌められているか左ねじプロペラが嵌められているかによって決まるが、矢印「Ａ」の方向へ移動して垂直な出力シャフト３２を前進ベベルギヤ２６に接続し、あるいは方向「Ｂ」へ移動して垂直な出力シャフト３２を後退ベベルギヤ２８に接続するように、またはその逆となるように作用する。垂直な出力シャフトの下部３４はさらに、出力シャフト３２の下部３４の垂直軸の移動をプロペラまたは複数のプロペラ４２の駆動のためのほぼ水平なシャフト４０の回転へ変換する一対の噛み合いベベルギヤ３６，３８に作動可能に接続されている。上記構成は、現行の海洋用船尾駆動システムの典型的なものであり、一部の企業では「ブラボー」型駆動装置として広く知られている。本発明は、船舶のための２速度駆動装置を提供するだけでなく現行の海洋用変速装置システムに勝る他のいくつかの利点をも提供する変速装置システムと制御手段とに関するものである。
【００３１】
図２は、第１変速装置１８をいっそう詳しく示している。大部分の現行の船尾駆動装置のように、より低速のベベルギヤ３６に直接連結される代わりに、垂直な出力シャフト３２（変速装置１８のための入力シャフトである）が、第１摩擦クラッチ４４を介して同軸の下部出力シャフト４６に接続されている。第１クラッチ４４が係合すると、下部出力シャフト４６が垂直出力シャフト３２と同じ速度で高速回転する。第２摩擦クラッチ４８も設けられている。第２摩擦クラッチ４８が係合すると、副シャフト５６が、構成要素５２，５４を介して駆動され、次には、ギヤ５７および５８を介して下部出力シャフト４６を駆動する。記載された例では、ギヤ噛み合いは、より高速のギヤ噛み合い、すなわち第２クラッチが係合するときの下部シャフト４６のより速い高速回転を提供するように選択されたが、しかしながら、このことはすべての例の場合に必ずしも必要ではなく、ギヤは増速駆動装置あるいは減速駆動装置として使用することができる。前進および後退はさらに、ベベルギヤの噛み合いと出力シャフト３２の頭部でのドッグクラッチ３０（あるいは類似装置）とによって選択され、このシステムは前進方向および後退方向の両方において２速度を提供することができる。
【００３２】
図３に図示された制御システムは、この複クラッチ（デュアル・クラッチ）４４，４８を制御するために提供されている。この制御システムには、クラッチの位置／圧力に関するＥＣＵに情報を提供するセンサーを含むさまざまなセンサーにつながれた電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０が含まれている。このシステムには、変速装置１８の入力シャフト３２および変速装置１８の出力シャフト３４の速度をそれぞれ測定するセンサー６２および６４、ギヤの位置についての情報を提供するセンサー６６、エンジンのスロットル位置についての情報を提供するセンサー６８、およびこのシステムの油圧流体の温度に関する情報を提供するセンサー７０もまた含まれている。代わりに、この情報のいくつかは、共通の槽／エンジンＢＵＳあるいはＣＡＮ１００から収集することができる。
【００３３】
この制御システムは、電子油圧ソレノイド８２へ送られた電気信号を介するピストン圧力の制御を通して出力速度を制御する。このシステムは、このシステムがボタン、レバー、無線操縦装置などのような任意の適切な入力手段から、ドック入れ、トローリング、進水のエネルギーのようなもので作動するさまざまなモードについての電子的要求を受けることもできる。
【００３４】
図３は、制御バルブを収容するバルブ本体８０と、以下でさらに詳しく説明されるように制御されたクラッチ滑りを活動的にする（２つ以上を使用してもよい）電子油圧ソレノイド８２もまた示している。ソレノイド８２の圧力はＥＣＵにも送り込むことができる。図３は、このシステムの油圧制御における油圧を維持するために使用される油圧ポンプ８４もまた図示している。
【００３５】
この制御システムは、船のギヤが入れられるかあるいはギヤが外される際の「鈍い音の発生」の問題を回避するために、クラッチの滑りを可能にするために構成されている。ドッグクラッチ（あるいは類似した装置）３０は、出力シャフト３４を係合解除させた状態で、シャフト２２を前進ベベルギヤ２６かあるいは後退ベベルギヤ２８かのいずれかに係合させる。この制御システムは、入力シャフト３２から出力シャフト３４へ動力を滑らかに伝達するために、電子油圧ソレノイドを使用してクラッチを徐々に適用するように構成されている。
【００３６】
このクラッチ滑りのシステムは、２〜３ノット程度の極めて低い速度が望ましいドック入れ機能のためにも使用することができ、クラッチ滑りは、出力シャフト３４の過剰な回転速度を消散させて、スロットル速度を維持しながら船のいっそうゆっくりした移動を可能にする。加えて、滑り速度の制御によって、クラッチが任意の速度あるいはトルクで滑ることが可能になり、高エネルギー進水が達成されるとともに、船舶のプロペラが海底、枝、岩などのような障害物に接触したときに船舶の動力伝達系統の保護もなされる。
【００３７】
トルク遮断の問題は、船が移動するときに、制御された滑りを利用した第２クラッチの係合と同時に、制御された滑りを利用して第１クラッチが係合解除するように、またその逆になるように、変速装置を操作することで、克服することができる。
【００３８】
図４および図５は、図２および図３の変速装置の変形例１８ａを図示している。両方の例に共通である構成要素には同じ参照符号が付けられている。変速装置１８ａには、副シャフト５６と入力シャフト３２との間にワンウェイクラッチ１００が設けられている。これによって、どのギヤが選択されるかによって左右されるがワンウェイクラッチ１００がつかむかあるいは解放するかのいずれかであるので、クラッチ切換に時間を要することなく滑らかなギヤシフトの利点がもたらされる。これの欠点は、後退ギヤが低速ギヤにおいてだけ操作することができることである。この例では、制御システムは共通の槽／エンジンＢＵＳあるいはＣＡＮ１１０に接続されている。
【００３９】
図６は、図１に示されたブラボー「型」駆動装置の代わりに、「アルファ」型駆動装置とともに使用するシステムを図示している。この場合において、出力シャフト２２はベベルギヤ２４および２８を介してシャフト３２へ直接接続されており、また、この駆動装置の下端には、ドッグクラッチ１２０あるいは類似物を介して選択されたプロペラ４２に隣接して前進および後退ベベルギヤが設けられている。
【００４０】
上で説明されたシステムには２つの湿式クラッチが組み入れられているが、乾式クラッチもまた湿式クラッチに取って代わることができる、ということは認識されるであろう。
【００４１】
図７は、海洋用変速装置のさらに別の例であり、この場合は単一摩擦クラッチ自動手動型変速装置１００を示している。先に説明した変速装置の場合と同じように、この変速装置もまた、船内／船外海洋用駆動装置の一部として示されている。
【００４２】
図示されていない船舶の出力シャフトは、ほぼ水平な軸の周りに回転するとともに、ベアリング１０３に取り付けられた変速装置の入力シャフト１０２と同軸であってこれを駆動させる。この海洋用変速装置の出力シャフト１０４は、ベアリング１０５に支持されており、また、入力シャフト１０２に対して平行であって入力シャフト１０２から間隔を置いて配置されている。
【００４３】
出力シャフト１０４の出力端部１０４ａに画成されたベベルギヤ１０６は、前進および後退ベベルギヤ１０８，１１０にそれぞれ噛み合っており、また、ドッグクラッチ１１２（あるいは類似した装置）は、右ねじプロペラが嵌められているか左ねじプロペラが嵌められているかによって決まるが、垂直方向へ移動して垂直な出力シャフト１１４を後退ベベルギヤ１１０かあるいは前進ベベルギヤ１０８かのいずれかに接続するように、またはその逆となるように作用する。
【００４４】
この海洋用船舶のプロペラの、前進あるいは後退の方向の選択は、この海洋用変速装置の出力の後にドッグクラッチ１１２によって実行され、それゆえ、海洋用変速装置の入力シャフトおよび出力シャフトは、常に同じ向きに回転し、また、変速装置１０１は、入力シャフトあるいは出力シャフトを２つ以上の方向に回転させるように対処することを要求されない。
【００４５】
当分野において標準であるように、垂直な出力シャフト１１４の下部（図示略）が、垂直な出力シャフト１１４の垂直軸の移動をプロペラ駆動用水平シャフトのほぼ水平軸の移動に変換するさらに別の一対の噛み合いベベルギヤに作動可能に接続されている。
【００４６】
第１ギヤのためのギヤホイール１２０が出力シャフト１１４に取り付けられ、これは次には、入力シャフト１０２に取り付けられたワンウェイクラッチを組み入れるギヤホイール１２２に噛み合っている。第２ギヤおよび関連クラッチ１２６のためのギヤホイール１２４が、第１ギヤに隣接する出力シャフト１０４に、かつ、第１ギヤ１２０の、出力シャフトの出力端部１０４ａとは反対側に取り付けられている。第２ギヤ１２４は、ワンウェイクラッチを組み込んだギヤホイール１２２に隣接する入力シャフト１０２に取り付けられたギヤホイール１２８に噛み合っている。
【００４７】
クラッチ１２６が係合しないときには、それは海洋用船舶がクラッチ１２６の故障の場合に第１ギヤで進むことができるような初期設定状態であるが、入力シャフト１０２は、ドック入れおよび低速操作のために使用される第１ギヤ１２０を介して出力シャフトを駆動する。ギヤが回転すると、第１クラッチパックを横切って滑りが生じる。クラッチ１２６の主要部は出力シャフトとともに回転する。
【００４８】
クラッチ１２６が係合すると、第２ギヤ１２４が係合し、かつ、クラッチ１２６と第２ギヤ１２４とが出力シャフト１０４とともに回る。第１ギヤ１２０は、第２ギヤ１２４と同じ速度、同じ角速度で回転させられ、また、ワンウェイクラッチ１２２はオーバーランする。
【００４９】
現行の海洋用変速装置とは対照的に、ギヤ比を２つのギヤホイールであるいは第１比および第２比の両方が変更される（第２ギヤ比が通常は１：１であっても）ときには４つのギヤホイールで単に置き換えることによって変更することは比較的簡単な事柄である、ということは認識される。
【００５０】
さらに別の利点は、この駆動装置が、２つの相異なるギヤを提供するためにはただ１つの摩擦クラッチだけを使用し、また、それゆえ、いっそうコンパクトであるということである。
【００５１】
この変速装置には、電子制御部１３０、油圧ポンプ１３２および先に説明された例に関して説明されたものと同じ型のセンサーを含む制御システムが組み入れられている。
【００５２】
図８には、図７に示されているものに類似した構成が示されているが、ただし、この構成では、第１ギヤホイール１２０および第２ギヤホイール１２４の相対位置は入力シャフト１０２および出力シャフト１０４において逆になっており、また、クラッチ１２６は出力シャフト１０４の出力端部に隣接して位置決めされている。この構成には、全体の変速装置が上部でいっそう短くされており、図１１を参照して以下でいっそう詳しく検討するように、変速装置がスイミングプラットフォームを取り除くことができるということを保証するのに役立つという利点がある。図８では、および、続いて記載される変速装置システムでは、図７の変速装置システムと共通である構成要素には同じ参照符号が付けられている。
【００５３】
図９および図１０は、２つの摩擦クラッチが組み入れられている海洋用２速度変速装置を示している。図９に示されたように、入力シャフト１５０はこれもまた、出力シャフト１５２に対して平行にかつ出力シャフト１５２から間隔を置いて配置され、出力シャフトの出力端部１５２ａはこれもまた、図７および図８の構成について説明されたものに類似した構成で、垂直な軸を介して船のプロペラを駆動するためのベベルギヤおよびドッグクラッチ構成に接続されている。
【００５４】
入力シャフト１５０は、第１ギヤ１５４および第２ギヤ１５６を介して出力シャフト１５２に接続されている。第１ギヤ１５４は、ワンウェイクラッチを含むギヤホイール１５８に噛み合っている。第２ギヤ１５６は、ギヤホイール１６０に噛み合っている。摩擦クラッチ１６２および１６４が、第２ギヤおよび第１ギヤにそれぞれ係合するために設けられている。
【００５５】
第２ギヤがクラッチ１６２を使用することで係合されると、ワンウェイクラッチがオーバーランし、ギヤホイール１５８は入力シャフト１５０に対して単に回転する。第２ギヤでは、第１ギヤ１５４とこの第１ギヤに関連したクラッチ１６４とは、第２ギヤ１５２よりも低速で回転する。
【００５６】
この構成によれば、摩擦クラッチを制御するために電子空気圧ソレノイドあるいは電子油圧ソレノイドを使用することで、図１〜図６に示された例に関連して上で説明されたような現行の海洋用駆動装置に勝るいくつかの利点が提供される。この構成は、前進および後退の選択が出力シャフトの端部１５２ａの後で行われるため、逆回転感知性のものではない。
【００５７】
代わりの構成が図１０に示されている。この型のものでは、２つのクラッチパック１６２，１６４が、ギヤと出力シャフト１５２の出力部との間において、ギヤの反対側に位置決めされている。図１０の構成と比べると、図９は最上部でいっそう短いものである。この構成によれば、全体の変速装置が最上部でいっそう短くなる。船尾駆動装置が使用されないときには、それは水の外へ上げられるが、その駆動装置がきれいにしなければならないスイミングプラットフォームが存在する。この設計は、最上部の軸でいっそう短くて、スイミングプラットフォームをきれいにするための多くの部屋が可能になる。図１１へ移ると、変速およびプロペラアセンブリー２００は、このアセンブリーを矢印Ａで表したように時計回り方向へ回転させることによって、水の外へ引き上げることができる。アセンブリー２００の最上部２０２はこの船の後部へ向かって移動し、後部２０４はスイミングプラットフォーム２０６へ向かって移動する。この変速装置が短ければ短いほど、それがスイミングプラットフォームにぶつかるおそれはより少ない。
【００５８】
また、図１０において、ワンウェイクラッチは、入力シャフトにおける噛み合い用ギヤホイール１５８にではなく出力シャフト１５２における第１ギヤ１５４に設けられている。この構成では、出力シャフト１５２は第２ギヤ比でより速く回転し、その後に、ワンウェイクラッチが第１ギヤ比の異なる速度でオーバーランする。
【００５９】
さらに、このシステムは、船内／船外海洋用推進システムの船尾駆動ユニットに組み入れられて説明されているが、このシステムはエンジンおよび変速装置システムがそのコンパクトな寸法と軽い重量とに起因して船尾梁の後方にすべて位置決めされている船外機付きボートシステムに組み入れることもできる、ということは認識される。このシステムは、エンジンとプロペラとの間におけるシャフト駆動、ｖ駆動、ジェット駆動および表面駆動の海洋用推進システムの変形例にもまた使用することができる。
【００６０】
この変速装置は、フォークリフトまたは工業用変速装置のような、寸法、コストおよび重量が課題である非海洋用途に使用することもできる。
【００６１】
広く説明されたように本発明の精神あるいは範囲から逸脱することなく特定の例に関して多数の変更および／または修正を本発明に行うことができるということは、当業者に明らかである。これらの例はそれゆえ、すべての点で例示的なものであって限定的なものではないとみなされる。
【発明の分野】
【０００１】
本発明は変速装置に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、特に海洋用途における使用に適しているが、他の用途、特にコンパクトな変速装置が望ましい用途にも使用することのできる２速度複クラッチ自動手動型変速装置に関するものである。
【関連出願への相互参照】
【０００２】
本発明は、オーストラリア仮出願第２００３９０３７７１号からの、さらにまた米国仮出願第６０／５０６９４７号からの優先権を主張するものである。両方の文書の全内容は参照として組み入れられている。同一の出願人／譲受人により提出された関連仮出願であるオーストラリア仮出願第２００４９０１１６７号もまた言及される。この全内容もまた参照として組み入れられている。
【発明の背景】
【０００３】
船舶における現行の大部分の海洋用駆動装置にあっては、海洋用エンジンが、単一ギヤ比を提供するギヤボックスを介してプロペラに連結されている。船舶の速度は、スロットルを介してエンジン速度を制御することによって制御される。一般的に言えば、船舶は、それらがそれらの所期巡航速度で最も効率的に動くようにギヤが噛み合わされている。大きいヨットは、３５〜４０ノットで巡航するように設計することができ、したがって、その速度であるいはその速度前後で最も効率的かつ制御可能であるようにギヤが噛み合わされている。しかしながら、この構成に伴う問題は、そのような船舶を、例えば船舶をドックに入れるときに必要である低い速度で作動させることが極めて難しいということである。例えば、船が満足のいくように進む最低速度が１０ノット前後であるときには、船を安全にドックに入れることは極めて難しい。いくつかの場合には、高速作動のためのより高いギヤ比とともに、増大したトルクが必要である用途のための低いギヤ比を有することもまた望ましい。
【０００４】
いくつかの多段速度駆動変速装置が船舶のために提案されてきたが、それらにはいくつかの問題が含まれている。例えば、米国特許第６，３５０，１６５号には、２つの前進速度に加え１つの後退速度の変速装置を組み入れている船舶が開示されている。この変速装置は、遊星ギヤ器具に基づいており、その結果、コストが比較的高い。この変速装置には、ギヤの噛み合いが構成されている方式のせいでさらに別の問題があり、すべてのギヤホイールを変更しなければならないため、ギヤ比を簡単に変えることはできない。したがって、相異なる用途、エンジン寸法などに適する遊星ギヤ噛み合いシステムをまとめるとともに適合させることは、いっそう困難である。
【０００５】
船舶でのさらに別の問題となる区域は「トルク遮断」に関係がある。トルク遮断は、変速装置システムのギヤ比が変わって変速装置システムが一時的に係合解除されたときに生じる。トルク遮断の１つの共通例は、運転手が自動車両におけるギヤを変えるときに生じる。自動車では、変速装置が一時的に係合解除されたときにその車両の運動量がその時間帯の間、車両を移動させるので、トルク遮断があることは許容することができるが、船舶では、船舶の船体における抗力が自動車両における摩擦抗力よりも極めて大きいために変速装置が係合解除されたときの時間帯の間、船舶はそれとわかるほどに速度が落ちることから、トルク遮断はいっそう深刻な問題である。
【０００６】
船舶で生じるさらに別の問題は、船舶が前進ギヤあるいは後退ギヤに入れられるために生じる「鈍い音の発生」である。それは操作上の観点からは深刻な問題ではないが、明らかなことには、船舶を購入するために大金を費やす人は、とりわけ市場でより高価なものにおいては、その船舶にギヤが入れられるときに「鈍い音の発生する」ことがない変速装置システムを手に入れることを期待するであろう。
【０００７】
本発明の例は、従来技術の諸問題の一つ以上を扱うかあるいは軽減することを目的とする。
【０００８】
この明細書に含まれた、文書、作用、材料、装置、物品などについてのどのような検討も、本発明についての状況を提供する目的のためだけのものである。それは、これらの事柄のうちのどれかあるいはすべてが、従来技術の基礎の一部を形成するか、あるいはそれがこの出願のそれぞれの請求項の優先日以前に存在したように本発明に関連した分野における一般常識であるということの承認と受け止めるべきではない。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の一態様によれば、
海洋用船舶のための２速度変速装置システムであって、
入力シャフトと、
前記入力シャフトと同軸の出力シャフトと、
第１ギヤ比で前記入力シャフトから前記出力シャフトに駆動力を伝達する第１ギヤトレインと、
第２ギヤ比で前記入力シャフトから前記出力シャフトに駆動力を伝達する第２ギヤトレインと、
前記第１ギヤトレインを係合・係合解除するよう作動可能な第１摩擦クラッチと、
前記第２ギヤトレインを係合・係合解除するよう作動可能な第２摩擦クラッチと
を備え、
前記入力シャフトが、前記第１摩擦クラッチおよび前記第２摩擦クラッチの係合解除により前記出力シャフトとの駆動相互接続から分離され、
前記第１ギヤ比と前記第２ギヤ比との間のシフト時に、前記第１摩擦クラッチおよび前記第２摩擦クラッチの一方が、制御された滑りを用いることで係合解除され、前記第１摩擦クラッチおよび前記第２摩擦クラッチの他方が、制御された滑りを用いることで係合されるようになっている、２速度変速装置システムが提供される。
本発明の他の態様によれば、
入力シャフトと、
前記入力シャフトと同軸の出力シャフトと、
前記入力シャフトおよび前記出力シャフトと平行に配置された副シャフトと、
前記入力シャフトを介して前記副シャフトを駆動するよう前記入力シャフトを前記副シャフトに接続する第１ギヤトレインと、
前記副シャフトを前記出力シャフトに接続する第２ギヤトレインと、
前記副シャフトを介して前記入力シャフトを前記出力シャフトに接続すると共に、１対１以外の第１ギヤ比を与える第１クラッチ手段と、
前記入力シャフトを前記出力シャフトに第２ギヤ比で接続する第２クラッチ手段と
を備え、
前記入力シャフトが、前記第１クラッチ手段および前記第２クラッチ手段の係合解除により前記出力シャフトとの駆動相互接続から分離され、
前記第１ギヤ比と前記第２ギヤ比との間のシフト時に、前記第１クラッチ手段および前記第２クラッチ手段の一方が、制御された滑りを用いることで係合解除され、前記第１クラッチ手段および前記第２クラッチ手段の他方が、制御された滑りを用いることで係合されるようになっている、２速度変速装置システムが提供される。
また、海洋用船舶のためのコンパクトな２速度変速装置システムは、
入力シャフトと、
出力シャフトと、
入力シャフトを出力シャフトに接続して第１ギヤにおける出力シャフトを駆動するための第１ギヤトレインと、
入力シャフトを出力シャフトに接続して第２ギヤにおける出力シャフトを駆動するための第２ギヤトレインと、
入力シャフトを出力シャフトに１対１以外のギヤ比で接続するためのクラッチ手段と、
を備える。
【００１０】
出力シャフトおよび入力シャフトは、平行であってもよく、かつ第１ギヤおよび第２ギヤのためのギヤトレインによってつながれてもよい。
【００１１】
代わりに、出力シャフトおよび入力シャフトは、同軸であって、入力シャフトおよび出力シャフトに対して平行に延びている副シャフトを介してつながれていてもよい。
【００１２】
ギヤトレインは、より高速のギヤ噛み合い、すなわち反対の構成が可能であっても第２クラッチが係合するときに副シャフトのより速い高速回転を提供するように選択されているのが好ましい。
【００１３】
好ましい例では、第２ギヤが係合されると第１ギヤがオーバーランするように、第１ギヤトレインにワンウェイクラッチ手段が組み込まれている。
【００１４】
クラッチ手段は摩擦クラッチであってもよい。
【００１５】
第１ギヤを出力シャフトに接続するさらに別の摩擦クラッチ手段が設けられてもよい。
【００１６】
摩擦クラッチは、第１ギヤと第２ギヤとの間か、そのクラッチと出力シャフトの出力端部との間に位置決めされた第１ギヤと第２ギヤとともにかのいずれかで、出力シャフトにおいて位置決めされていてもよい。
【００１７】
第１クラッチおよび第２クラッチを制御するために制御システムが設けられていてもよい。その制御システムは、他の入力値の中でもとりわけ、クラッチ圧力センサー、入力シャフトおよび出力シャフトの速度をそれぞれ測定するセンサー、およびギヤトレインにおけるギヤの位置に関する情報を提供するセンサーを含むさまざまなセンサーからの入力値を受けることができる。
【００１８】
２〜３ノット程度の極めて低い速度が望ましいドック入れおよび他の機能のための制御されたクラッチ滑りを提供するために、１つ以上の制御バルブと電子油圧ソレノイドとを使用することができる。
【００１９】
この制御システムは、船舶の移動を開始するときに船のギヤが入れられるかあるいはギヤが外される際の「鈍い音の発生」の問題を回避するために、ソレノイドを制御してクラッチの滑りを可能にするために使用することもできる。
【００２０】
さらに、２速度変速装置システムは、
入力シャフトを同軸の出力シャフトに接続するための第１クラッチ手段と、
典型的には入力シャフトおよび出力シャフトに対して平行である副シャフトと、
入力シャフトを副シャフトに接続して入力シャフトを介して前記のものを駆動する第１ギヤトレインと、
副シャフトを出力シャフトに接続する第２ギヤトレインと
を含み、
第１クラッチ手段は入力シャフトを出力シャフトに接続し、かつ、
第２クラッチ手段が、入力シャフトを、１対１以外のギヤ比を与える副シャフトを介して出力シャフトに接続するようになっている。
【００２１】
ギヤトレインは、より高速のギヤ噛み合い、すなわち反対の構成が可能であっても第２クラッチが係合するときに副シャフトのより速い高速回転を提供するように選択されているのが好ましい。
【００２２】
本発明を使用すると、トルク遮断の問題は、第１クラッチが第２クラッチの係合と同時に係合解除するようにまたその逆になるように変速装置を操作することで、克服することができる。
【００２３】
第１クラッチおよび第２クラッチを制御するために制御システムが設けられていてもよい。その制御システムは、他の入力値の中でもとりわけ、クラッチ圧力センサー、入力シャフトおよび出力シャフトの速度をそれぞれ測定するセンサー、およびギヤトレインにおけるギヤの位置に関する情報を提供するセンサーを含むさまざまなセンサーからの入力値を受けることができる。
【００２４】
２〜３ノット程度の極めて低い速度が望ましいドック入れおよび他の機能のための制御されたクラッチ滑りを提供するために、１つ以上の制御バルブと電子油圧ソレノイドとを使用することができる。
【００２５】
この制御システムは、船舶の移動を開始するときに船のギヤが入れられるかあるいはギヤが外される際の「鈍い音の発生」の問題を回避するために、ソレノイドを制御してクラッチの滑りを可能にするために使用することもできる。
【００２６】
本発明のさまざまな態様を具体化する変速装置は、船舶、とりわけ船尾駆動ユニットに使用することができるが、限定的なものではない。
【００２７】
以下、本発明を、例示としてだけ、かつ、添付図面を参照して、説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】当分野においてブラボー型と広く称されている型の船尾駆動変速装置を有する船舶の船尾の模式図である。
【図２】図１の船舶についての第１の船尾駆動変速装置の模式図である。
【図３】図２の上に重ね合わされた制御システムの備わった図２の模式図を再現している。
【図４】第２の船尾駆動変速装置の模式図である。
【図５】図４の上に重ね合わされた制御システムの備わった図４の模式図を再現している。
【図６】当分野においてアルファ型と広く称されている型の船尾駆動変速装置を有する船舶の船尾の模式図である。
【図７】単一摩擦クラッチを有する２速度変速装置であって、出力ギヤがこの変速装置の出力部に近接して位置決めされている２速度変速装置の模式図である。
【図８】単一摩擦クラッチのある２速度変速装置であって、そのクラッチが出力部に近接して位置決めされている２速度変速装置を示している。
【図９】シャフトの出力端部に位置決めされた出力ギヤの備わった複クラッチの備わった２速度変速装置を示している。
【図１０】クラッチが変速装置の出力端部の近くに位置決めされた２つのクラッチを有する２速度変速装置を示している。
【図１１】海洋用船舶におけるスイミングプラットフォームに対する変速装置の位置を図示している。
【詳細な説明】
【００２９】
図面を参照すれば、図１は船体１２を有する船舶１０の船尾を示している。複クラッチ自動手動型変速装置１８を組み入れている船尾駆動ユニット１６が、船舶の船尾梁２０の後方に位置決めされ、エンジン（図示略）が船体の内側に位置決めされているとともに、エンジンからの出力シャフト２２が船舶の船尾からほぼ水平に突出して、船尾駆動ユニット１６へ動力が提供されるようになっている。この型の海洋用推進システムは、「船内／船外駆動装置」としても広く称されている。
【００３０】
_
船舶１０の出力シャフト２２は、ほぼ水平な軸の周りに回転する。出力シャフト２２の先端部にはベベルギヤ２４が固定されている。出力シャフト２２の端部に画成されたベベルギヤ２４は、前進および後退ベベルギヤ２６，２８にそれぞれ噛み合っており、また、ドッグクラッチ（あるいはコーンクラッチ、摩擦クラッチ、などの類似した装置）は、右ねじプロペラが嵌められているか左ねじプロペラが嵌められているかによって決まるが、矢印「Ａ」の方向へ移動して垂直な出力シャフト３２を前進ベベルギヤ２６に接続し、あるいは方向「Ｂ」へ移動して垂直な出力シャフト３２を後退ベベルギヤ２８に接続するように、またはその逆となるように作用する。垂直な出力シャフトの下部３４はさらに、出力シャフト３２の下部３４の垂直軸の移動をプロペラまたは複数のプロペラ４２の駆動のためのほぼ水平なシャフト４０の回転へ変換する一対の噛み合いベベルギヤ３６，３８に作動可能に接続されている。上記構成は、現行の海洋用船尾駆動システムの典型的なものであり、一部の企業では「ブラボー」型駆動装置として広く知られている。本発明は、船舶のための２速度駆動装置を提供するだけでなく現行の海洋用変速装置システムに勝る他のいくつかの利点をも提供する変速装置システムと制御手段とに関するものである。
【００３１】
図２は、第１変速装置１８をいっそう詳しく示している。大部分の現行の船尾駆動装置のように、より低速のベベルギヤ３６に直接連結される代わりに、垂直な出力シャフト３２（変速装置１８のための入力シャフトである）が、第１摩擦クラッチ４４を介して同軸の下部出力シャフト４６に接続されている。第１クラッチ４４が係合すると、下部出力シャフト４６が垂直出力シャフト３２と同じ速度で高速回転する。第２摩擦クラッチ４８も設けられている。第２摩擦クラッチ４８が係合すると、副シャフト５６が、構成要素５２，５４を介して駆動され、次には、ギヤ５７および５８を介して下部出力シャフト４６を駆動する。記載された例では、ギヤ噛み合いは、より高速のギヤ噛み合い、すなわち第２クラッチが係合するときの下部シャフト４６のより速い高速回転を提供するように選択されたが、しかしながら、このことはすべての例の場合に必ずしも必要ではなく、ギヤは増速駆動装置あるいは減速駆動装置として使用することができる。前進および後退はさらに、ベベルギヤの噛み合いと出力シャフト３２の頭部でのドッグクラッチ３０（あるいは類似装置）とによって選択され、このシステムは前進方向および後退方向の両方において２速度を提供することができる。
【００３２】
図３に図示された制御システムは、この複クラッチ（デュアル・クラッチ）４４，４８を制御するために提供されている。この制御システムには、クラッチの位置／圧力に関するＥＣＵに情報を提供するセンサーを含むさまざまなセンサーにつながれた電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０が含まれている。このシステムには、変速装置１８の入力シャフト３２および変速装置１８の出力シャフト３４の速度をそれぞれ測定するセンサー６２および６４、ギヤの位置についての情報を提供するセンサー６６、エンジンのスロットル位置についての情報を提供するセンサー６８、およびこのシステムの油圧流体の温度に関する情報を提供するセンサー７０もまた含まれている。代わりに、この情報のいくつかは、共通の槽／エンジンＢＵＳあるいはＣＡＮ１００から収集することができる。
【００３３】
この制御システムは、電子油圧ソレノイド８２へ送られた電気信号を介するピストン圧力の制御を通して出力速度を制御する。このシステムは、このシステムがボタン、レバー、無線操縦装置などのような任意の適切な入力手段から、ドック入れ、トローリング、進水のエネルギーのようなもので作動するさまざまなモードについての電子的要求を受けることもできる。
【００３４】
図３は、制御バルブを収容するバルブ本体８０と、以下でさらに詳しく説明されるように制御されたクラッチ滑りを活動的にする（２つ以上を使用してもよい）電子油圧ソレノイド８２もまた示している。ソレノイド８２の圧力はＥＣＵにも送り込むことができる。図３は、このシステムの油圧制御における油圧を維持するために使用される油圧ポンプ８４もまた図示している。
【００３５】
この制御システムは、船のギヤが入れられるかあるいはギヤが外される際の「鈍い音の発生」の問題を回避するために、クラッチの滑りを可能にするために構成されている。ドッグクラッチ（あるいは類似した装置）３０は、出力シャフト３４を係合解除させた状態で、シャフト２２を前進ベベルギヤ２６かあるいは後退ベベルギヤ２８かのいずれかに係合させる。この制御システムは、入力シャフト３２から出力シャフト３４へ動力を滑らかに伝達するために、電子油圧ソレノイドを使用してクラッチを徐々に適用するように構成されている。
【００３６】
このクラッチ滑りのシステムは、２〜３ノット程度の極めて低い速度が望ましいドック入れ機能のためにも使用することができ、クラッチ滑りは、出力シャフト３４の過剰な回転速度を消散させて、スロットル速度を維持しながら船のいっそうゆっくりした移動を可能にする。加えて、滑り速度の制御によって、クラッチが任意の速度あるいはトルクで滑ることが可能になり、高エネルギー進水が達成されるとともに、船舶のプロペラが海底、枝、岩などのような障害物に接触したときに船舶の動力伝達系統の保護もなされる。
【００３７】
トルク遮断の問題は、船が移動するときに、制御された滑りを利用した第２クラッチの係合と同時に、制御された滑りを利用して第１クラッチが係合解除するように、またその逆になるように、変速装置を操作することで、克服することができる。
【００３８】
図４および図５は、図２および図３の変速装置の変形例１８ａを図示している。両方の例に共通である構成要素には同じ参照符号が付けられている。変速装置１８ａには、副シャフト５６と入力シャフト３２との間にワンウェイクラッチ１００が設けられている。これによって、どのギヤが選択されるかによって左右されるがワンウェイクラッチ１００がつかむかあるいは解放するかのいずれかであるので、クラッチ切換に時間を要することなく滑らかなギヤシフトの利点がもたらされる。これの欠点は、後退ギヤが低速ギヤにおいてだけ操作することができることである。この例では、制御システムは共通の槽／エンジンＢＵＳあるいはＣＡＮ１１０に接続されている。
【００３９】
図６は、図１に示されたブラボー「型」駆動装置の代わりに、「アルファ」型駆動装置とともに使用するシステムを図示している。この場合において、出力シャフト２２はベベルギヤ２４および２８を介してシャフト３２へ直接接続されており、また、この駆動装置の下端には、ドッグクラッチ１２０あるいは類似物を介して選択されたプロペラ４２に隣接して前進および後退ベベルギヤが設けられている。
【００４０】
上で説明されたシステムには２つの湿式クラッチが組み入れられているが、乾式クラッチもまた湿式クラッチに取って代わることができる、ということは認識されるであろう。
【００４１】
図７は、海洋用変速装置のさらに別の例であり、この場合は単一摩擦クラッチ自動手動型変速装置１００を示している。先に説明した変速装置の場合と同じように、この変速装置もまた、船内／船外海洋用駆動装置の一部として示されている。
【００４２】
図示されていない船舶の出力シャフトは、ほぼ水平な軸の周りに回転するとともに、ベアリング１０３に取り付けられた変速装置の入力シャフト１０２と同軸であってこれを駆動させる。この海洋用変速装置の出力シャフト１０４は、ベアリング１０５に支持されており、また、入力シャフト１０２に対して平行であって入力シャフト１０２から間隔を置いて配置されている。
【００４３】
出力シャフト１０４の出力端部１０４ａに画成されたベベルギヤ１０６は、前進および後退ベベルギヤ１０８，１１０にそれぞれ噛み合っており、また、ドッグクラッチ１１２（あるいは類似した装置）は、右ねじプロペラが嵌められているか左ねじプロペラが嵌められているかによって決まるが、垂直方向へ移動して垂直な出力シャフト１１４を後退ベベルギヤ１１０かあるいは前進ベベルギヤ１０８かのいずれかに接続するように、またはその逆となるように作用する。
【００４４】
この海洋用船舶のプロペラの、前進あるいは後退の方向の選択は、この海洋用変速装置の出力の後にドッグクラッチ１１２によって実行され、それゆえ、海洋用変速装置の入力シャフトおよび出力シャフトは、常に同じ向きに回転し、また、変速装置１０１は、入力シャフトあるいは出力シャフトを２つ以上の方向に回転させるように対処することを要求されない。
【００４５】
当分野において標準であるように、垂直な出力シャフト１１４の下部（図示略）が、垂直な出力シャフト１１４の垂直軸の移動をプロペラ駆動用水平シャフトのほぼ水平軸の移動に変換するさらに別の一対の噛み合いベベルギヤに作動可能に接続されている。
【００４６】
第１ギヤのためのギヤホイール１２０が出力シャフト１１４に取り付けられ、これは次には、入力シャフト１０２に取り付けられたワンウェイクラッチを組み入れるギヤホイール１２２に噛み合っている。第２ギヤおよび関連クラッチ１２６のためのギヤホイール１２４が、第１ギヤに隣接する出力シャフト１０４に、かつ、第１ギヤ１２０の、出力シャフトの出力端部１０４ａとは反対側に取り付けられている。第２ギヤ１２４は、ワンウェイクラッチを組み込んだギヤホイール１２２に隣接する入力シャフト１０２に取り付けられたギヤホイール１２８に噛み合っている。
【００４７】
クラッチ１２６が係合しないときには、それは海洋用船舶がクラッチ１２６の故障の場合に第１ギヤで進むことができるような初期設定状態であるが、入力シャフト１０２は、ドック入れおよび低速操作のために使用される第１ギヤ１２０を介して出力シャフトを駆動する。ギヤが回転すると、第１クラッチパックを横切って滑りが生じる。クラッチ１２６の主要部は出力シャフトとともに回転する。
【００４８】
クラッチ１２６が係合すると、第２ギヤ１２４が係合し、かつ、クラッチ１２６と第２ギヤ１２４とが出力シャフト１０４とともに回る。第１ギヤ１２０は、第２ギヤ１２４と同じ速度、同じ角速度で回転させられ、また、ワンウェイクラッチ１２２はオーバーランする。
【００４９】
現行の海洋用変速装置とは対照的に、ギヤ比を２つのギヤホイールであるいは第１比および第２比の両方が変更される（第２ギヤ比が通常は１：１であっても）ときには４つのギヤホイールで単に置き換えることによって変更することは比較的簡単な事柄である、ということは認識される。
【００５０】
さらに別の利点は、この駆動装置が、２つの相異なるギヤを提供するためにはただ１つの摩擦クラッチだけを使用し、また、それゆえ、いっそうコンパクトであるということである。
【００５１】
この変速装置には、電子制御部１３０、油圧ポンプ１３２および先に説明された例に関して説明されたものと同じ型のセンサーを含む制御システムが組み入れられている。
【００５２】
図８には、図７に示されているものに類似した構成が示されているが、ただし、この構成では、第１ギヤホイール１２０および第２ギヤホイール１２４の相対位置は入力シャフト１０２および出力シャフト１０４において逆になっており、また、クラッチ１２６は出力シャフト１０４の出力端部に隣接して位置決めされている。この構成には、全体の変速装置が上部でいっそう短くされており、図１１を参照して以下でいっそう詳しく検討するように、変速装置がスイミングプラットフォームを取り除くことができるということを保証するのに役立つという利点がある。図８では、および、続いて記載される変速装置システムでは、図７の変速装置システムと共通である構成要素には同じ参照符号が付けられている。
【００５３】
図９および図１０は、２つの摩擦クラッチが組み入れられている海洋用２速度変速装置を示している。図９に示されたように、入力シャフト１５０はこれもまた、出力シャフト１５２に対して平行にかつ出力シャフト１５２から間隔を置いて配置され、出力シャフトの出力端部１５２ａはこれもまた、図７および図８の構成について説明されたものに類似した構成で、垂直な軸を介して船のプロペラを駆動するためのベベルギヤおよびドッグクラッチ構成に接続されている。
【００５４】
入力シャフト１５０は、第１ギヤ１５４および第２ギヤ１５６を介して出力シャフト１５２に接続されている。第１ギヤ１５４は、ワンウェイクラッチを含むギヤホイール１５８に噛み合っている。第２ギヤ１５６は、ギヤホイール１６０に噛み合っている。摩擦クラッチ１６２および１６４が、第２ギヤおよび第１ギヤにそれぞれ係合するために設けられている。
【００５５】
第２ギヤがクラッチ１６２を使用することで係合されると、ワンウェイクラッチがオーバーランし、ギヤホイール１５８は入力シャフト１５０に対して単に回転する。第２ギヤでは、第１ギヤ１５４とこの第１ギヤに関連したクラッチ１６４とは、第２ギヤ１５２よりも低速で回転する。
【００５６】
この構成によれば、摩擦クラッチを制御するために電子空気圧ソレノイドあるいは電子油圧ソレノイドを使用することで、図１〜図６に示された例に関連して上で説明されたような現行の海洋用駆動装置に勝るいくつかの利点が提供される。この構成は、前進および後退の選択が出力シャフトの端部１５２ａの後で行われるため、逆回転感知性のものではない。
【００５７】
代わりの構成が図１０に示されている。この型のものでは、２つのクラッチパック１６２，１６４が、ギヤと出力シャフト１５２の出力部との間において、ギヤの反対側に位置決めされている。図１０の構成と比べると、図９は最上部でいっそう短いものである。この構成によれば、全体の変速装置が最上部でいっそう短くなる。船尾駆動装置が使用されないときには、それは水の外へ上げられるが、その駆動装置がきれいにしなければならないスイミングプラットフォームが存在する。この設計は、最上部の軸でいっそう短くて、スイミングプラットフォームをきれいにするための多くの部屋が可能になる。図１１へ移ると、変速およびプロペラアセンブリー２００は、このアセンブリーを矢印Ａで表したように時計回り方向へ回転させることによって、水の外へ引き上げることができる。アセンブリー２００の最上部２０２はこの船の後部へ向かって移動し、後部２０４はスイミングプラットフォーム２０６へ向かって移動する。この変速装置が短ければ短いほど、それがスイミングプラットフォームにぶつかるおそれはより少ない。
【００５８】
また、図１０において、ワンウェイクラッチは、入力シャフトにおける噛み合い用ギヤホイール１５８にではなく出力シャフト１５２における第１ギヤ１５４に設けられている。この構成では、出力シャフト１５２は第２ギヤ比でより速く回転し、その後に、ワンウェイクラッチが第１ギヤ比の異なる速度でオーバーランする。
【００５９】
さらに、このシステムは、船内／船外海洋用推進システムの船尾駆動ユニットに組み入れられて説明されているが、このシステムはエンジンおよび変速装置システムがそのコンパクトな寸法と軽い重量とに起因して船尾梁の後方にすべて位置決めされている船外機付きボートシステムに組み入れることもできる、ということは認識される。このシステムは、エンジンとプロペラとの間におけるシャフト駆動、ｖ駆動、ジェット駆動および表面駆動の海洋用推進システムの変形例にもまた使用することができる。
【００６０】
この変速装置は、フォークリフトまたは工業用変速装置のような、寸法、コストおよび重量が課題である非海洋用途に使用することもできる。
【００６１】
広く説明されたように本発明の精神あるいは範囲から逸脱することなく特定の例に関して多数の変更および／または修正を本発明に行うことができるということは、当業者に明らかである。これらの例はそれゆえ、すべての点で例示的なものであって限定的なものではないとみなされる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海洋用船舶のための２速度変速装置システムであって、
入力シャフトと、
前記入力シャフトと同軸の出力シャフトと、
第１ギヤ比で前記入力シャフトから前記出力シャフトに駆動力を伝達する第１ギヤトレインと、
第２ギヤ比で前記入力シャフトから前記出力シャフトに駆動力を伝達する第２ギヤトレインと、
前記第１ギヤトレインを係合・係合解除するよう作動可能な第１摩擦クラッチと、
前記第２ギヤトレインを係合・係合解除するよう作動可能な第２摩擦クラッチと
を備え、
前記入力シャフトが、前記第１摩擦クラッチおよび前記第２摩擦クラッチの係合解除により前記出力シャフトとの駆動相互接続から分離され、
前記第１ギヤ比と前記第２ギヤ比との間のシフト時に、前記第１摩擦クラッチおよび前記第２摩擦クラッチの一方が、制御された滑りを用いることで係合解除され、前記第１摩擦クラッチおよび前記第２摩擦クラッチの他方が、制御された滑りを用いることで係合されるようになっている、２速度変速装置システム。
【請求項１】
海洋用船舶のための２速度変速装置システムであって、
入力シャフトと、
前記入力シャフトと同軸の出力シャフトと、
第１ギヤ比で前記入力シャフトから前記出力シャフトに駆動力を伝達する第１ギヤトレインと、
第２ギヤ比で前記入力シャフトから前記出力シャフトに駆動力を伝達する第２ギヤトレインと、
前記第１ギヤトレインを係合・係合解除するよう作動可能な第１摩擦クラッチと、
前記第２ギヤトレインを係合・係合解除するよう作動可能な第２摩擦クラッチと
を備え、
前記入力シャフトが、前記第１摩擦クラッチおよび前記第２摩擦クラッチの係合解除により前記出力シャフトとの駆動相互接続から分離され、
前記第１ギヤ比と前記第２ギヤ比との間のシフト時に、前記第１摩擦クラッチおよび前記第２摩擦クラッチの一方が、制御された滑りを用いることで係合解除され、前記第１摩擦クラッチおよび前記第２摩擦クラッチの他方が、制御された滑りを用いることで係合されるようになっている、２速度変速装置システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１６２２５６（Ｐ２０１２−１６２２５６Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−３４４６９（Ｐ２０１２−３４４６９）
【出願日】平成２４年２月２０日（２０１２．２．２０）
【分割の表示】特願２００６−５２０６３１（Ｐ２００６−５２０６３１）の分割
【原出願日】平成１６年７月２０日（２００４．７．２０）
【出願人】（５１１２６５７７４）エヌティー コンサルティング インターナショナル ピーティーワイ リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月２０日（２０１２．２．２０）
【分割の表示】特願２００６−５２０６３１（Ｐ２００６−５２０６３１）の分割
【原出願日】平成１６年７月２０日（２００４．７．２０）
【出願人】（５１１２６５７７４）エヌティー コンサルティング インターナショナル ピーティーワイ リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]