特開 2015-81054 変速機切換制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-81054(P2015-81054A)

(43)【公開日】2015年4月27日

(54)【発明の名称】変速機切換制御装置

(51)【国際特許分類】

   B63H 23/06 20060101AFI20150331BHJP

   B63H 23/30 20060101ALI20150331BHJP

   B63H 21/21 20060101ALI20150331BHJP

   F16H 61/02 20060101ALI20150331BHJP

【ＦＩ】

   B63H23/06

   B63H23/30

   B63H21/21

   F16H61/02

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2013-221013(P2013-221013)

(22)【出願日】2013年10月24日

(71)【出願人】

【識別番号】390033042

【氏名又は名称】ダイハツディーゼル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135817

【弁理士】

【氏名又は名称】華山 浩伸

(74)【代理人】

【識別番号】100167302

【弁理士】

【氏名又は名称】種村 一幸

(72)【発明者】

【氏名】川野 修司

(72)【発明者】

【氏名】川内 博史

(72)【発明者】

【氏名】大塚 友和

【テーマコード（参考）】

3J552

【Ｆターム（参考）】

3J552MA04

3J552MA13

3J552MA26

3J552NA10

3J552NB01

3J552PA20

3J552SA26

3J552SB02

3J552SB35

3J552UA03

3J552UA04

3J552VA37W

3J552VC01W

3J552VD14W

3J552VD17Z

(57)【要約】      （修正有）

【課題】複数の変速ギヤを備えた減速機に対して安全に素早く変速ギヤを切り換えることが可能な変速機切換制御装置及び変速機切換方法を提供する。
【解決手段】操縦ハンドル１５が前進低速領域から前進高速領域に操作されると、制御部は、プロペラ回転が前進１９０［ｍｉｎ^−１］である場合に、前進低速クラッチ８３Ａを脱離して、その後、前進高速クラッチ８３Ｂを嵌入する。操縦ハンドル１５が前進高速領域から前進低速領域に操作されると、制御部は、エンジン回転数が５５０［ｍｉｎ^−１］未満である場合に前進高速クラッチ８３Ｂを脱離する。そして、制御部は、プロペラ回転が前進１４０［ｍｉｎ^−１］である場合に前進低速クラッチ８３Ａを嵌入する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

変速比の異なる複数の変速ギヤのいずれかを介して原動機の回転力をプロペラに伝達する船舶用変速機に対して前記変速ギヤの切換制御を行う変速機切換制御装置であって、
前記原動機の回転速度を検知する第１検知手段と、
前記プロペラの回転速度を検知する第２検知手段と、
いずれかの変速ギヤを介して前記原動機の回転力が前記プロペラに伝達された状態で船舶の操縦装置から切換信号が入力されたときに、前記第１検知手段により検知された前記原動機の回転速度及び前記第２検知手段により検知された前記プロペラの回転速度に基づいて他の変速ギヤに切り換えるギヤ切換制御手段と、を備える変速機切換制御装置。

【請求項2】

前記複数の変速ギヤは、船舶の低速航行時に用いられる第１変速ギヤと、船舶の高速航行時に用いられる第２変速ギヤであり、
前記ギヤ切換制御手段は、前記第１変速ギヤから前記第２変速ギヤへの第１切換信号が入力されたときに、前記プロペラの回転速度が予め定められた第１回転速度以上であることを条件に、前記第１変速ギヤを脱離し前記第２変速ギヤを嵌入する請求項１に記載の変速機切換制御装置。

【請求項3】

前記第１回転速度は、前記第２変速ギヤによって前記原動機が前記プロペラに伝達可能な下限回転速度に対応する前記プロペラの回転速度である請求項２に記載の変速機切換制御装置。

【請求項4】

前記プロペラの回転速度が前記第１回転速度未満である場合に前記原動機の回転速度を増速させる増速制御手段を更に備え、
前記ギヤ切換制御手段は、前記増速制御手段による増速によって前記プロペラの回転速度が前記第１回転速度以上となったことを条件に、前記第１変速ギヤを脱離し前記第２変速ギヤを嵌入する請求項２又は３に記載の変速機切換制御装置。

【請求項5】

前記複数の変速ギヤは、船舶の低速航行時に用いられる第１変速ギヤと、船舶の高速航行時に用いられる第２変速ギヤであり、
前記ギヤ切換制御手段は、前記第２変速ギヤから前記第１変速ギヤへの第２切換信号が入力されたときに、前記原動機の回転速度が予め定められた第２回転速度未満であることを条件に前記第２変速ギヤを脱離し、更に前記プロペラの回転速度が予め定められた第３回転速度未満であることを条件に前記第１変速ギヤを嵌入する請求項１から４のいずれかに記載の変速機切換制御装置。

【請求項6】

前記第２回転速度は、前記第１変速ギヤ又は前記第２変速ギヤが嵌入又は脱離可能な前記原動機の上限回転速度であり、前記第３回転速度は、前記第１変速ギヤによって前記原動機が前記プロペラに伝達可能な下限回転速度に対応する前記プロペラの回転速度である請求項５に記載の変速機切換制御装置。

【請求項7】

前記原動機の回転速度が前記第２回転速度以上である場合に前記原動機の回転速度を減速させる減速制御手段を更に備え、
前記ギヤ切換制御手段は、前記減速制御手段による減速によって前記原動機の回転速度が前記第２回転速度未満となったことを条件に前記第２変速ギヤを脱離する請求項５又は６に記載の変速機切換制御装置。

【請求項8】

変速比の異なる複数の変速ギヤのいずれかを介して原動機の回転力をプロペラに伝達する船舶用変速機に対して前記変速ギヤの切換制御を行う変速機切換方法であって、
いずれかの変速ギヤを介して前記原動機の回転力が前記プロペラに伝達された状態で船舶の操縦装置から切換信号が入力されたときに、前記原動機の回転速度及び前記プロペラの回転速度を検知する第１ステップと、
前記第１ステップにより検知された前記原動機の回転速度及び前記プロペラの回転速度に基づいて他の変速ギヤに切り換える第２ステップと、を含む変速機切換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、変速比の異なる複数の変速ギヤのいずれかを介して原動機の回転力をプロペラに伝達する船舶用変速機に対して前記変速ギヤの切換制御を行う変速機切換制御装置及び変速機切換方法に関する。

【背景技術】

【0002】

プロペラを回転駆動させて船舶を推進させる推進装置として、ディーゼルエンジンなどの内燃機関の出力軸から回転力を得て前記プロペラを回転させる構成が公知である。この種の推進装置は、内燃機関の出力軸に減速機を介してプロペラ軸が連結されており、内燃機関から得られた回転力が減速機を介してプロペラに伝達されるように構成されている。エンジンテレグラフ信号などの船速信号に応じて内燃機関がガバナによって制御されることによりプロペラは任意の回転速度に変更される。

【0003】

前記推進装置に用いられる前記減速機として、低速且つ高トルクで船舶を運航させるべく、前進側の減速比を２段に切り換えることができるように構成された減速機が公知である（特許文献１及び特許文献２参照）。また、特許文献３には、前進を２段に変速可能な減速機に対して、油圧クラッチを制御してエンジンの運転状態に応じて前進１速又は前進２速に切り換えることができる油圧制御方法が開示されている。また、特許文献４には、小減速クラッチと大減速クラッチとを備えた減速機に対して、小減速クラッチが嵌入している状態で、機関回転速度が設定回転速度以上になった場合に大減速側へ切換できないように制御する制御装置が開示されている。また、特許文献４には、従来技術として、オペレータの変速操作によって機関回転速度が設定回転速度になった場合に、その回転速度に見合った減速段となるように減速機を自動的に制御することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平８−２００４０５号公報

【特許文献2】特開２００２−４８１９９号公報

【特許文献3】特開平１０−２９１４９６号公報

【特許文献4】特開平５−１４９４２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、前掲の各特許文献に記載の従来の技術では、変速比の切換後にエンジンにかかる負荷の増加や黒煙の発生を防止するため、或いはクラッチや変速ギヤの破損などを防止するために、例えば、低速ギヤの１速から高速ギヤの２速に切り換えられる際に、エンジンの回転速度がアイドリング回転速度などの十分に低い回転速度に下げられる。このため、従来の技術は、操舵室から船速指令が出力されてから実際に減速機が変速されるまでに時間がかかり、応答性が悪いという問題がある。また、従来の技術は、操縦士の操船操作に対して船舶が素早く追従しないため、操船性が悪いという問題がある。

【0006】

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の変速ギヤを備えた減速機に対して安全に素早く変速ギヤを切り換えることが可能な変速機切換制御装置及び変速機切換方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

(1) 本発明は、変速比の異なる複数の変速ギヤのいずれかを介して原動機の回転力をプロペラに伝達する船舶用変速機に対して前記変速ギヤの切換制御を行う変速機切換制御装置である。この変速機切換制御装置は、第１検知手段と、第２検知手段と、ギヤ切換制御手段とを備える。前記第１検知手段は、前記原動機の回転速度を検知する。前記第２検知手段は、前記プロペラの回転速度を検知する。前記ギヤ切換制御手段は、いずれかの変速ギヤを介して前記原動機の回転力が前記プロペラに伝達された状態で船舶の操縦装置から切換信号が入力されたときに、前記第１検知手段により検知された前記原動機の回転速度及び前記第２検知手段によって検知された前記プロペラの回転速度に基づいて他の変速ギヤに切り換える。
このように構成されているため、原動機の回転速度及び船舶のプロペラの回転速度の双方に基づいて前記ギヤ切換制御手段による変速ギヤの切換が行われる。これにより、必要以上に原動機の回転速度を低下させることなく、安全にしかも素早く前記減速機の変速ギヤを切り換えることが可能になる。
(2) 前記複数の変速ギヤは、低速回転時に用いられる第１変速ギヤと、高速回転時に用いられる第２変速ギヤである。この場合、前記ギヤ切換制御手段は、前記第１変速ギヤから前記第２変速ギヤへの切換信号が入力されたときに、前記プロペラの回転速度が予め定められた第１回転速度以上であることを条件に、前記第１変速ギヤを脱離し前記第２変速ギヤを嵌入する。
これにより、第１変速ギヤから第２変速ギヤに切換可能な程にプロペラの回転速度が十分に上昇している場合は、原動機の回転速度を低下させずに変速ギヤが切り換えられる。これにより、第１変速ギヤから第２変速ギヤに切り換えて船速を増速させる場合でも、安全にしかも素早く変速ギヤが切り換えられる。
(3) 前記第１回転速度は、前記第２変速ギヤによって前記原動機が前記プロペラに伝達可能な下限回転数に対応する前記プロペラの回転速度であることが好ましい。
(4) 本発明の変速機切換制御装置は、前記プロペラの回転速度が前記第１回転速度未満である場合に前記原動機の回転速度を増速させる増速制御手段を更に備える。この場合、前記ギヤ切換制御手段は、前記増速制御手段による増速によって前記プロペラの回転速度が前記第１回転速度以上となったことを条件に、前記第１変速ギヤを脱離し前記第２変速ギヤを嵌入する。
これにより、前記プロペラの回転速度が前記第１回転速度未満であっても、前記第１回転速度まで増速されるため、前記原動機をアイドリング回転速度まで低下させることなく、前記ギヤ切換制御手段は、安全でしかも素早く変速ギヤを切り換えることができる。
(5) 前記複数の変速ギヤは、船舶の低速航行時に用いられる第１変速ギヤと、船舶の高速航行時に用いられる第２変速ギヤである。この場合、前記ギヤ切換制御手段は、前記第２変速ギヤから前記第１変速ギヤへの第２切換信号が入力されたときに、前記原動機の回転速度が予め定められた第２回転速度未満であることを条件に前記第２変速ギヤを脱離し、更に前記プロペラの回転速度が予め定められた第３回転速度未満であることを条件に前記第１変速ギヤを嵌入する。
このように構成されているため、第２変速ギヤを脱離可能な程に原動機の回転速度が十分に低下している場合に第２変速ギヤが脱離される。そして、変速ギヤが嵌入されていない状態でプロペラの回転速度が徐々に低下して、第１変速ギヤを嵌入可能な前記第３回転速度未満になると、前記第１変速ギヤが嵌入される。これにより、第２変速ギヤから第１変速ギヤに切り換えて船速を減速させる場合でも、安全にしかも素早く変速ギヤが切り換えられる。
(6) 前記第２回転速度は、前記第１変速ギヤ又は前記第２変速ギヤが嵌入又は脱離可能な前記原動機の上限回転速度であることが好ましい。また、前記第３回転速度は、前記第１変速ギヤによって前記原動機が前記プロペラに伝達可能な下限回転速度に対応する前記プロペラの回転速度であることが好ましい。
(7) 本発明の変速機切換制御装置は、前記原動機の回転速度が前記第２回転速度以上である場合に前記原動機の回転速度を減速させる減速制御手段を更に備える。この場合、前記ギヤ切換制御手段は、前記減速制御手段による減速によって前記原動機の回転速度が前記第２回転速度未満となったことを条件に前記第２変速ギヤを脱離する。
これにより、前記原動機の回転速度が前記第２回転速度以上であっても、前記第２回転速度未満まで減速されるため、素早く第２減速ギヤを脱離させることができる。
(8) 本発明は、変速比の異なる複数の変速ギヤのいずれかを介して原動機の回転力をプロペラに伝達する船舶用変速機に対して前記変速ギヤの切換制御を行う変速機切換方法である。この変速機切換方法は、第１ステップと、第２ステップとを含む。前記第１ステップは、いずれかの変速ギヤを介して前記原動機の回転力が前記プロペラに伝達された状態で船舶の操縦装置から切換信号が入力されたときに、前記原動機の回転速度及び前記プロペラの回転速度を検知する。前記第２ステップは、前記第１ステップにより検知された前記原動機の回転速度及び前記プロペラの回転速度に基づいて他の変速ギヤに切り換える。
このような変速機切換方法であっても、必要以上に原動機の回転速度を低下させることなく、安全にしかも素早く前記減速機の変速ギヤを切り換えることが可能になる。

【0008】

また、上述の変速機切換制御装置において、前記複数の変速ギヤは、船舶の前進低速航行時に用いられる第１変速ギヤと、船舶の前進高速航行時に用いられる第２変速ギヤと、船舶の後進航行時に用いられる第３変速ギヤであり、前記ギヤ切換制御手段は、前記第２変速ギヤから前記第３変速ギヤへの第３切換信号が入力されたときに、前記第２変速ギヤの脱離後に前記第１変速ギヤの嵌入及び脱離を経たのちに前記第３変速ギヤに切り換える。つまり、前記ギヤ切換制御手段は、前記第３切換信号が入力されると、前記第２変速ギヤを脱離させた後に前記第１変速ギヤを嵌入し、その後、前記第１変速ギヤを脱離させた後に前記第３変速ギヤを嵌入する。これにより、前進から後進への切換時に、第２変速ギヤによるエンジンブレーキのみならず、第１変速ギヤによるエンジンブレーキをも利用できる。これにより、船舶の緊急停止を迅速に短時間で行うことが可能になる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、複数の変速ギヤを備えた減速機に対して、安全に素早く変速ギヤを切り換えることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る推進装置及び推進システムの概略構成を模式的に示す構成図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係る推進装置が備える減速機の構成を模式的に示す模式図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態に係る機関制御装置の制御部の構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、本発明の実施形態に係る推進装置におけるハンドル位置とエンジン回転速度及びプロペラ回転速度との関係を示すグラフ図である。

【図5】図５は、本発明の実施形態に係る制御部によって実行される減速機のクラッチ切換制御の手順の一例を示すフローチャートである。

【図6】図６は、本発明の実施形態に係る制御部によって実行される回転数マッチング制御の手順の一例を示すフローチャートである。

【図7】図７は、本発明の実施形態に係る制御部によって実行される減速機のクラッチ切換制御の手順の一例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、本発明の実施形態に係る制御部によって実行される減速機のクラッチ切換制御の手順の一例を示すフローチャートである。

【図9】図９は、本発明の実施形態に係る制御部によって実行される減速機のクラッチ切換制御の手順の一例を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、クラッチ切換制御中のエンジンの回転状態とプロペラの回転状態を示すグラフ図である。

【図11】図１１は、クラッチ切換制御中のエンジンの回転状態とプロペラの回転状態を示すグラフ図である。

【図12】図１２は、本発明の実施形態に係る制御部によって実行される減速機のクラッチ切換制御の手順の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態は、本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【0012】

まず、本発明の一実施形態に係る推進システム１１について説明する。推進システム１１は、２つのプロペラ３１を回転させて船舶を前進又は後進に推進させる所謂二機二軸の推進システムであって、図１に示されるように、２つの推進装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）が並列に配置されたものである。推進装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）は、船舶の推進機構であるプロペラ３１を回転させて船舶の推進力を発生させるものである。推進装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）は、主として、ディーゼルエンジン３３（本発明の原動機の一例、以下「エンジン３３」と略称する。）と、機関制御装置３５（本発明の変速機切換制御装置の一例）と、減速機４１（本発明の船舶用変速機の一例）、操縦ハンドル１５（１５Ａ，１５Ｂ）とを備えている。また、推進装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）は、エンジン３３の回転速度を検知する速度センサー２４（２４Ａ，２４Ｂ）と、プロペラ３１の回転速度を検知する速度センサー２５（２５Ａ，２５Ｂ）とを備えている。なお、機関制御装置３５は、２つの推進装置１０に対して共通して用いられるものであるが、各推進装置１０それぞれに機関制御装置３５が設けられていてもよい。

【0013】

本実施形態の推進システム１１及び推進装置１０は、様々なタイプの船舶に適用可能であり、例えば、コンテナ船やタンカーなどの貨物船、フェリーや客船などの旅客船、タグボートや海洋調査船などのような海上作業又は海中作業を行う特殊船、漁業に用いられる漁船、潜水船などの船舶に幅広く適用可能である。

【0014】

エンジン３３は、船舶において減速機４１及びプロペラ３１に回転駆動力を供給する駆動源として使用されるものであり、例えば、機関出力が数百ｋＷ〜数千ｋＷの大型のディーゼルエンジンである。エンジン３３は、操舵室１４の操縦ハンドル１５（１５Ａ，１５Ｂ）から送られてきたテレグラフ信号などの船速信号に応じた回転速度となるように機関制御装置３５の制御部５０（図３参照）によって制御される。なお、本実施形態では、原動機の一例としてエンジン３３を例示するが、これに限られず、エンジン３３に代えてガスエンジンやガスタービンなどのように、回転駆動力を出力可能な内燃機関であれば様々なタイプの内燃機関が適用可能である。また、内燃機関、発電機、及び電動機によって構成される電動式の駆動源を本発明の原動機として適用することも可能である。

【0015】

減速機４１は、減速比（変速比）の異なる複数の減速ギヤ（変速ギヤ）のいずれかを介してエンジン３３の回転駆動力をプロペラ３１に伝達する船舶用の変速機である。減速機４１は、エンジン３３の回転速度を減速比Ｔ１で減速させる第１減速ギヤＲ１（本発明の第１変速ギヤの一例）と、エンジン３３の回転速度を減速比Ｔ２で減速させる第２減速ギヤＲ２（本発明の第２変速ギヤの一例）とを有する。第１減速ギヤＲ１は、船舶を前進方向へ低速で航行させる低速航行時に用いられる。また、第２減速ギヤＲ２は、船舶を前進方向へ高速で航行させる高速航行時に用いられる。そのため、減速比Ｔ１は減速比Ｔ２よりも大きい。

【0016】

図２に示されるように、減速機４１は、エンジン３３の出力軸４８に連結されている。減速機４１は、第１減速ギヤＲ１及び第２減速ギヤＲ２を含む複数のギヤや複数のクラッチを有している。具体的には、減速機４１は、入力ギヤ８０、伝達ギヤ８１Ａ〜８１Ｃ、クラッチ８３Ａ〜８３Ｃ、第１減速ギヤＲ１、第２減速ギヤＲ２、後進減速ギヤ８７（第３変速ギヤ）、及び出力ギヤ９０Ａ，９０Ｂを有する。なお、以下において、クラッチ８３Ａは前進低速クラッチ８３Ａ、クラッチ８３Ｂは前進高速クラッチ８３Ｂ、クラッチ８３Ｃは後進クラッチ８３Ｃと称する。

【0017】

入力ギヤ８０は出力軸４８に連結されている。エンジン３３の回転駆動力は、入力ギヤ８０にダイレクトに伝達される。また、出力ギヤ９０Ａ，９０Ｂはプロペラ軸９３に連結されている。減速機４１によって減速された回転速度は出力ギヤ９０Ａ又は出力ギヤ９０Ｂのいずれかを介してプロペラ軸９３からプロペラ３１に伝達される。入力ギヤ８０は、船舶を前進させる回転速度を伝達するために、伝達ギヤ８１Ａ、前進低速クラッチ８３Ａ、第１減速ギヤＲ１、及び出力ギヤ９０Ａに順次噛み合っている。これらの伝達ギヤなどを介してプロペラ軸９３にエンジン３３の回転速度が伝達される。また、入力ギヤ８０は、船舶を前進させる回転速度を伝達するために、伝達ギヤ８１Ｂ、前進高速クラッチ８３Ｂ、第１減速ギヤＲ２、及び出力ギヤ９０Ｂに順次噛み合っている。これらの伝達ギヤなどを介してプロペラ軸９３にエンジン３３の回転速度が伝達される。

【0018】

伝達ギヤ８１Ａ及び伝達ギヤ８１Ｂは、いずれも、同形同大であり同ピッチに形成された伝達ギヤである。第１減速ギヤＲ１の直径は第２減速ギヤＲ２より大きく、出力ギヤ９０Ａの直径は出力ギヤ９０Ｂよりも小さく形成されている。このように構成された減速機４１では、第１減速ギヤＲ１及び出力ギヤ９０Ａによってエンジン３３の回転速度が減速比Ｔ１で減速される。また、第２減速ギヤＲ２及び出力ギヤ９０Ｂによってエンジン３３の回転速度が減速比Ｔ２で減速される。なお、本実施形態では、第１減速ギヤＲ１等による減速比Ｔ１は例えば「３．２２９」であり、第２減速ギヤＲ２等による減速比Ｔ２は例えば「２．３８８」である。もちろん、減速比Ｔ１，Ｔ２の数値はこれらに限定されない。

【0019】

また、入力ギヤ８０は、船舶を後進させる回転速度を伝達するために、伝達ギヤ８１Ａ、伝達ギヤ８１Ｃ、後進クラッチ８３Ｃ、後進減速ギヤ８７、及び出力ギヤ（不図示）に順次噛み合っている。これらの伝達ギヤなどを介してプロペラ軸９３にエンジン３３の回転速度が伝達される。なお、本実施形態では、後進減速ギヤ８７等による減速比Ｔ３は例えば「２．９７３」である。もちろん、減速比Ｔ３の数値はこれらに限定されない。

【0020】

前進低速クラッチ８３Ａは、入力ギヤ８０から第１減速ギヤＲ１を経て出力ギヤ９０Ａに至る伝達経路に設けられている。前進高速クラッチ８３Ｂは、入力ギヤ８０から第２減速ギヤＲ２を経て出力ギヤ９０Ｂに至る伝達経路に設けられている。これらのクラッチ８３Ａ，８３Ｂは、いずれも、船舶を前進させる回転速度を伝達するために用いられる。後進クラッチ８３Ｃは、入力ギヤ８０から後進減速ギヤ８７を経てプロペラ軸９３の出力ギヤ（不図示）に至る伝達経路に設けられている。後進クラッチ８３Ｃは、船舶を後進させる回転速度を伝達するために用いられる。クラッチ８３Ａ〜８３Ｃは、いずれも、油圧によって嵌入又は脱離が切り換えられる所謂油圧クラッチであり、より詳細には、回転駆動力の入力側と出力側との間に複数の円板（フリクションディスク）が設けられた多重板クラッチ構造の摩擦クラッチである。

【0021】

クラッチ８３Ａ〜８３Ｃを動作させる駆動機構としては、油圧を制御することによって前記複数の円板同士を接触させたり離間させたりする油圧作動方式が採用されている。前進低速クラッチ８３Ａの油圧経路には、電磁切換弁６７が設けられている。電磁切換弁６７は、機関制御装置３５から入力された制御信号によって開状態又は閉状態のいずれかに切り換えられる。電磁切換弁６７の開閉が制御されることによって、作動用オイルが供給される流路が開閉されて、前進低速クラッチ８３Ａの嵌入又は脱離が制御される。具体的には、電磁切換弁６７が開状態にされると、前進低速クラッチ８３Ａに所定圧力以上の作動オイルが供給されて、前進低速クラッチ８３Ａが嵌入する。また、電磁切換弁６７が閉状態にされると、前進低速クラッチ８３Ａ内の作動オイルが抜けて、前進低速クラッチ８３Ａが脱離する。また、前進高速クラッチ８３Ｂの油圧経路には電磁切換弁６８が設けられており、後進クラッチ８３Ｃの油圧経路には電磁切換弁６９が設けられている。これらの電磁切換弁６８，６９が制御されることにより、前進高速クラッチ８３Ｂ及び後進クラッチ８３Ｃの嵌入又は脱離が切り換えられる。なお、電磁切換弁６７〜６９は、推進装置１０Ａ，１０Ｂそれぞれの減速機４１に共通して用いられるものであり、電磁切換弁６７〜６９それぞれの二次側の油圧経路はもう一方の減速機４１の油圧経路に接続されている。なお、クラッチ８３Ａ〜８３Ｃの駆動機構として、前記油圧作動方式に代えて、圧縮空気圧、電動アクチュエータなどによって作動する方式が適用されてもよい。また、上述の油圧クラッチに限られず、前記伝達経路を接続又は遮断することが可能なクラッチであれば如何なる構成のものであっても適用可能である。

【0022】

なお、本実施形態では、本発明のギヤ切換制御手段である機関制御装置３５の制御部５０（図３参照）が必要なタイミングで電磁切換弁６７〜６９に制御信号を出力することによって、クラッチ８３Ａ〜８３Ｃそれぞれの嵌入又は脱離が切り換えられる。言い換えると、制御部５０は、第１減速ギヤＲ１又は第２減速ギヤＲ２のいずれかの減速ギヤを介してエンジン３３の回転駆動力がプロペラ３１に伝達された状態で、速度センサー２４から算出されたエンジン３３の回転速度、及び速度センサー２５から算出されたプロペラ３１の回転速度の双方に基づいて、減速ギヤを切り換える後述のクラッチ切換制御を行う。

【0023】

図１に示されるように、エンジン３３には、出力軸４８の回転速度を検知する速度センサー２４が設けられている。速度センサー２４の出力信号は機関制御装置３５にフィードバックされ、機関制御装置３５の制御部５０が速度センサー２４の出力信号に基づいてエンジン３３の回転速度を算出する。また、プロペラ軸９３には、プロペラ軸９３の回転速度を検知する速度センサー２５が設けられている。速度センサー２５の出力信号は機関制御装置３５にフィードバックされ、機関制御装置３５の制御部５０が速度センサー２５の出力信号に基づいてプロペラ３１の回転速度を算出する。制御部５０によって算出された各々の回転速度は、制御部５０によって実行される後述のクラッチ切換制御で用いられる。ここで、本実施形態では、制御部５０が速度センサー２４からの出力信号に基づいてエンジン３３の回転速度を算出することによって、本発明の第１検知手段が実現される。また、制御部５０が速度センサー２５からの出力信号に基づいてプロペラ３１の回転速度を算出することによって、本発明の第２検知手段が実現される。なお、速度センサー２４，２５が各回転速度を演算して算出するものである場合は、速度センサー２４によって本発明の第１検知手段が実現され、速度センサー２５によって本発明の第２検知手段が実現される。

【0024】

図３に示されるように、機関制御装置３５は、ＣＰＵ５１やＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、ＥＥＰＲＯＭ５４などで構成された制御部５０を有している。制御部５０は、推進装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）が備える速度センサー２４及び速度センサー２５と接続されており、各速度センサー２４，２５からの出力信号が入力される。また、制御部５０は、推進装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）が備える操縦ハンドル１５（１５Ａ，１５Ｂ）と接続されており、各操縦ハンドル１５から各種の船速信号が入力される。制御部５０は、操縦ハンドル１５から入力された船速信号に応じた回転速度となるように、エンジン３３を制御する。具体的には、制御部５０は、エンジン３３に設けられた電子ガバナ３４の燃料ラック位置を変更して、燃料噴射ポンプの噴射量を調整することにより、エンジン３３の回転速度を制御する。また、制御部５０は、速度センサー２４からの出力信号から実際のエンジン３３の回転速度を算出し、その回転速度に基づいて、エンジン３３の回転速度が前記船速信号に応じた回転速度となるように電子ガバナ３４をフィードバック制御する。また、制御部５０は、推進装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）の減速機４１が備える電磁切換弁６７〜６９と接続されており、制御部５０は、電磁切換弁６７〜６９に制御信号を出力することにより、電磁切換弁６７〜６９の開閉を制御する。これによりクラッチ８３Ａ〜８３Ｃの嵌入又は脱離が制御される。

【0025】

前記船速信号としては、例えば、操縦ハンドル１５の操作範囲におけるハンドル位置を示すハンドル位置信号や、ハンドル位置が前進範囲にあることを示す前進信号、ハンドル位置が後進範囲にあることを示す後進信号などがある。本実施形態では、操縦ハンドル１５にポテンショメーター５６が設けられており、前進範囲及び後進範囲におけるハンドル位置信号はポテンショメーター５６から出力される。つまりポテンショメーター５６から出力される信号が前記ハンドル位置信号である。具体的には、操縦ハンドル１５の前進側及び後進側それぞれの操作範囲が０ノッチから１０ノッチの１０段階に分けられており、制御部５０は、前進範囲（前進０〜前進１０の範囲）における操縦ハンドル１５のハンドル位置や後進範囲（後進０〜後進１０の範囲）における操縦ハンドル１５のハンドル位置を、ポテンショメーター５６からの出力信号によって判定できる。また、本実施形態では、前記前進範囲のうち、前進０ノッチから前進３．５ノッチが低速領域（以下「前進低速領域」という。）に定められており、前進３．５ノッチから前進１０ノッチが高速領域（以下「前進高速領域」という。）に定められている。そして、制御部５０は、ポテンショメーター５６からの出力信号によって、操縦ハンドル１５が低速領域にあるか、高速領域にあるかを判定できる。また、操縦ハンドル１５には前記前進信号を出力する前進スイッチ５６と、前記後進信号を出力する後進スイッチが設けられている。制御部５０は、前進スイッチ５６及び後進スイッチ５７からのスイッチ信号によって操縦ハンドル１５のハンドル位置が前進範囲にあるか、後進範囲にあるかを判定できる。

【0026】

本実施形態では、上述した構成の推進システム１１において、推進装置１０Ａ，１０Ｂそれぞれのエンジン３３の駆動制御、及びクラッチ切換制御における各種設定項目は表１に示される数値に設定されている。具体的には、エンジン３３のアイドリング回転速度は４２５［ｍｉｎ^−１］、エンジン３３の定格回転速度は８５０［ｍｉｎ^−１］、クラッチ８３Ａ〜８３Ｃの嵌入又は脱離が可能なエンジン３３の回転速度は５５０［ｍｉｎ^−１］未満、後進クラッチ８３Ｃを嵌入可能なプロペラ３３の回転速度は６０［ｍｉｎ^−１］未満、ブーストアップ制御時のエンジン３３の目標回転速度は４５５［ｍｉｎ^−１］、ブーストアップ制御時間は４［ｓ］、クラッチ８３Ａ〜８３Ｃを自動的に脱離させるエンジン３３の回転速度は２８０［ｍｉｎ^−１］に設定されている。また、前記前進低速領域でのエンジン３３の回転速度の制御範囲は４２５〜７００［ｍｉｎ^−１］に設定されている。なお、このときのプロペラ３１の回転速度は１３２〜２１７［ｍｉｎ^−１］である。また、前記前進高速領域でのエンジン３３の回転速度の制御範囲は５１８〜８５０［ｍｉｎ^−１］に設定されている。なお、このときのプロペラ３１の回転速度は２１７〜３５６［ｍｉｎ^−１］である。また、後進時のエンジン３３の回転速度の制御範囲は４２５〜７６５［ｍｉｎ^−１］に設定されている。なお、このときのプロペラ３１の回転速度は１４３〜２５７［ｍｉｎ^−１］である。また、前述したように、第１減速ギヤＲ１の減速比は３．２２９、第２減速ギヤＲ２の減速比は２．３３８、後進減速ギヤ８７の減速比は２．９７３である。

【0027】

【表1】

【0028】

このように設定された推進装置１０におけるエンジン３３の回転速度とプロペラ３１の回転速度とハンドル位置との関係は、図４のグラフに示されるとおりある。ここで、図４の太実線はハンドル位置とエンジン回転数との関係を示すグラフであり、図４の太破線はハンドル位置とプロペラ回転数との関係を示すグラフである。

【0029】

以下、図５〜図９のフローチャート、図１０及び図１１のグラフを参照して、機関制御装置３５の制御部５０によって実行されるクラッチ切換制御の手順の一例、及び本発明の変速機切換方法について説明する。ここで、図５は、操縦ハンドル１５が中立位置から前進低速領域まで操作されたときのクラッチ切換制御の手順を示すフローチャートである。図６は、プロペラ回転数から切換対象のクラッチの減速比（Ｔ１又はＴ２）で逆算された回転数となるように機関回転数を制御する回転数マッチング制御の手順を示すフローチャートである。図７は、操縦ハンドル１５が前進低速領域から中立位置に戻されたときのクラッチ切換制御の手順を示すフローチャートである。図８は、操縦ハンドル１５が前進低速領域から前進高速領域まで操作されたときのクラッチ切換制御の手順を示すフローチャートである。図９は、操縦ハンドル１５が前進高速領域から前進低速領域まで戻されたときのクラッチ切換制御の手順を示すフローチャートである。なお、図５〜図９におけるＳ１１、Ｓ１２、…は処理手順（ステップ）の番号を表している。また、図５〜図９において同じ処理手順には同じ処理手順番号を付している。

【0030】

制御部５０は、操縦ハンドル１５が中立位置にあるときに、クラッチ８３Ａ〜８３Ｃ全てを脱離した状態で、エンジン３３の回転速度をアイドリング回転速度４２５［ｍｉｎ^−１］に維持するように電磁切換弁６７〜６９及び電子ガバナ３４を制御する。以下、このように制御された状態をエンジン３３の待機状態という。

【0031】

以下、図５及び図６のフローチャートを参照して、前記待機状態から操縦ハンドル１５が中立位置から前進低速領域まで操作されたときのクラッチ切換制御について説明する。

【0032】

（Ｓ１１〜Ｓ１３）
前記待機状態から操縦ハンドル１５が中立位置から前進低速領域まで操作されると、制御部５０は、前進スイッチ５６及びポテンショメーター５５からの船速信号に基づいて操縦ハンドル１５が前進低速領域に移動されたと判定する（Ｓ１１）。その後、制御部５０は、速度センサー２５からの信号に基づいて、プロペラ３１の回転速度が後進６０［ｍｉｎ^−１］未満であるかどうかを判定する（Ｓ１２）。そして、後進６０［ｍｉｎ^−１］未満であると判定されると、続いて、プロペラ３１の回転速度が前進１４０［ｍｉｎ^−１］未満であるかどうかを判定する（Ｓ１３）。なお、エンジン３３が前記待機状態になる前に船舶が後進するように制御されていた場合、プロペラ３１の回転速度が後進６０［ｍｉｎ^−１］を越えている場合がある。この場合に前進低速クラッチ８３Ａが嵌入されるとクラッチやギヤが故障する。このため、ステップＳ１２における判定処理が行われている。また、エンジン３３が前記待機状態になる前に船舶が前進するように制御されていた場合、プロペラ３１の回転速度が前進１４０［ｍｉｎ^−１］を越えている場合がある。この場合に、機関回転数がプロペラ３１の実際の回転速度に適合していないことがある。この状態で前進低速クラッチ８３Ａが嵌入されるとオーバーレブが生じてエンジン３３が故障する場合がある。このため、ステップＳ１３における判定処理が行われている。なお、前進１４０［ｍｉｎ^−１］は、エンジン３３がオーバーレブを生じない上限回転数である。

【0033】

（Ｓ１４〜Ｓ１７）
ステップＳ１３において、プロペラ３１の回転速度が前進１４０［ｍｉｎ^−１］未満である場合は、制御部５０は、ステップＳ１４以降の処理と、ステップＳ１６以降の処理とを並行して実行する。

【0034】

ステップＳ１３においてプロペラ３１の回転速度が前進１４０［ｍｉｎ^−１］未満であると判定され、処理がステップＳ１４に進むと、制御部５０は、エンジン３３の回転速度が４５０［ｍｉｎ^−１］未満であるかどうかを判定する。上述したように、エンジン３３が前記待機状態の場合は、エンジン３３の回転速度がアイドリング回転速度４２５［ｍｉｎ^−１］に維持されている。したがって、この場合は、制御部５０は、次のステップＳ１５において、エンジン３３の回転速度を強制的に増速するブーストアップ制御を行う。具体的には、制御部５０は、エンジン３３の回転速度が４５５［ｍｉｎ^−１］となるように電子ガバナ３４をＴ秒間（Ｔ＝４ｓ）だけ制御する。このブーストアップ制御は、前進低速クラッチ８３Ａが嵌入されたときに負荷が加えられてエンジン３３の回転速度が落ちないようにするめに行われる。なお、後述するように前進低速クラッチ８３Ａが嵌入される前後においてエンジン３３の回転速度が４５０［ｍｉｎ^−１］以上を維持している場合は、前記ブーストアップ制御は行われない。

【0035】

一方、処理がステップＳ１３からステップＳ１６に進むと、制御部５０は、エンジン３３の回転速度が５５０［ｍｉｎ^−１］未満であるかどうかを判定する（Ｓ１６）。つまり、制御部５０は、エンジン３３の回転速度が前進低速クラッチ８３Ａを嵌脱させることが可能な回転速度であるかどうかを判定する。仮に、エンジン３３が前記待機状態になる前に船舶が前進全速で航行しており、その後に操縦ハンドル１５が中立位置に戻されたとしても、機関回転数が５５０［ｍｉｎ^−１］を越えている場合がある。この状態で前進低速クラッチ８３Ａが嵌入されると、前進低速クラッチ８３Ａや連結部が故障することになる。このため、制御部５０は、ステップＳ１６において機関回転数が５５０［ｍｉｎ^−１］未満であるかどうかを判定し、そして、機関回転数が５５０［ｍｉｎ^−１］未満である場合に次のステップＳ１７に処理を進める。

【0036】

ステップＳ１６において、エンジン３３の回転速度が５５０［ｍｉｎ^−１］未満である場合は、前進低速クラッチ８３Ａを嵌入させることができると判定し、制御部５０は、前進低速クラッチ８３Ａを嵌入させる指令を出す（Ｓ１７）。具体的には、制御部５０は、電磁切換弁６７（図２参照）を開状態にする信号を出力して、前進低速クラッチ８３Ａに作動オイルを供給する。

【0037】

（Ｓ１８〜Ｓ１９）
その後、制御部５０は、前進低速クラッチ８３Ａの油圧が十分に高いかどうか、具体的には、前記油圧が１．０［ＭＰａ］以上であるかどうかを判定する（Ｓ１８）。ここで、前記油圧が十分に高い場合は、制御部５０は、前進低速領域における操縦ハンドル１５の操作に応じてエンジン３３の回転速度を増減速制御する（Ｓ１９）。つまり、制御部５０は、前進低速領域４２５〜７００［ｍｉｎ^−１］の範囲内でエンジン３３の回転速度を制御する。これにより、プロペラ３１の回転速度が１３２〜２１７［ｍｉｎ^−１］の範囲内で制御される。

【0038】

（Ｓ２１〜Ｓ２５）
一方、ステップＳ１３において、プロペラ３１の回転速度が前進１４０［ｍｉｎ^−１］以上である場合は、制御部５０は、図６に示される回転数マッチング制御（ステップＳ２１〜Ｓ２５）を行う。回転数マッチング制御は、実際のプロペラ回転数に切換対象の減速ギヤ（Ｒ１又はＲ２）の減速比（Ｔ１又はＴ２）を乗じて逆算された目標回転速度Ｎａとなるようにエンジン３３の回転数を制御する制御である。具体的には、制御部５０は、実際のプロペラ３１の回転速度と第１減速ギヤＲ１の減速比Ｔ１とを乗じた値をエンジン３３の目標回転速度Ｎａに設定して、当該目標回転速度Ｎａとなるように電子ガバナ３４を制御する（Ｓ２１）。なお、まだクラッチは繋がっていないのでプロペラ３１の回転速度は徐々に低下することになるが、ステップＳ２１では、低下するプロペラ３１の回転速度に合わせて前記目標回転速度Ｎａが随時変更されて、その変更後の目標回転速度Ｎａとなるようにエンジン３３の回転速度が制御される。

【0039】

次のステップＳ２２では、制御部５０は、エンジン３３の回転速度が目標回転速度Ｎａ±１０％になったかどうかを判定する。ここで、エンジン３３の回転速度が目標回転速度Ｎａ±１０％に達していないと判定された場合は、制御部５０は、プロペラ３１の回転速度が前進１４０［ｍｉｎ^−１］未満であるかどうかを判定する（Ｓ２５）。そして、ステップＳ２５においてプロペラ３１の回転速度が前進１４０［ｍｉｎ^−１］未満であると判定されると、処理はステップＳ１４及びステップＳ１６へ進む。つまり、当該回転数マッチング制御中にプロペラ３１の回転速度が前進１４０［ｍｉｎ^−１］未満になると、制御部５０は、回転数マッチング制御を中断して、ステップＳ１４及びステップＳ１６以降の処理を行う。

【0040】

一方、回転数マッチング制御中にエンジン３３の回転速度が目標回転速度Ｎａ±１０％になった場合は、制御部５０は、次のステップＳ２３において、プロペラ３１の回転速度が前進２１７［ｍｉｎ^−１］未満であるかどうかを判定する。図４に示されるように、第１減速ギヤＲ１によるプロペラ３１の回転速度の上限は２１７［ｍｉｎ^−１］である。そのため、制御部５０は、プロペラ３１の回転速度が２１７［ｍｉｎ^−１］未満になるまで次の処理を行わない。つまり、制御部５０は、プロペラ３１の回転速度が２１７［ｍｉｎ^−１］未満になるまでステップＳ２１〜Ｓ２３の処理を繰り返す。そして、プロペラ３１の回転速度が２１７［ｍｉｎ^−１］未満になると、制御部５０は、そのときの目標回転速度Ｎａにエンジン３３の回転速度を維持する（Ｓ２４）。その後、図５のステップＳ１７に進み、制御部５０は、前進低速クラッチ８３Ａを嵌入させる指令を出す。

【0041】

（Ｓ３１〜Ｓ３４）
以下、図７のフローチャートを参照して、操縦ハンドル１５が前進低速領域から中立位置に戻されたときのクラッチ切換制御について説明する。制御部５０は、操縦ハンドル１５が前進低速領域から中立位置まで操作されたと判定すると、エンジン３３の回転速度をアイドリング回転速度４２５［ｍｉｎ^−１］となるように電子ガバナ３４を制御する（Ｓ３１，Ｓ３２）。次に、制御部５０は、エンジン３３が前進低速クラッチ８３Ａを嵌脱させることが可能な回転速度５５０［ｍｉｎ^−１］未満であるかどうかを判定する（Ｓ３３（Ｓ１６））。ここで、エンジン３３の回転速度が５５０［ｍｉｎ^−１］未満である場合は、制御部５０は、前進低速クラッチ８３Ａを脱離させる指令を出す（Ｓ３４）。具体的には、制御部５０は、電磁切換弁６７を閉状態にする信号を出力して、前進低速クラッチ８３Ａへの作動オイルの供給を止める。これにより、エンジン３３が前記待機状態に戻される。

【0042】

（Ｓ４１〜Ｓ４３）
以下、図８のフローチャート及び図１０のグラフを参照して、操縦ハンドル１５が前進低速領域から前進高速領域まで操作されたときのクラッチ切換制御について説明する。操縦ハンドル１５が前進低速領域から前進高速領域まで操作されると、制御部５０は、前進スイッチ５６及びポテンショメーター５５からの船速信号に基づいて操縦ハンドル１５が前進高速領域に移動されたと判定する（Ｓ４１）。なお、ステップＳ４１において操縦ハンドル１５から入力された前記船速信号は、第１減速ギヤＲ１から第２減速ギヤＲ２に切り換えるための信号であって、本発明の第１切換信号に相当する。その後、制御部５０は、速度センサー２５からの信号に基づいて、プロペラ３１の回転速度が後進６０［ｍｉｎ^−１］未満であるかどうかを判定する（Ｓ４２（Ｓ１２））。そして、後進６０［ｍｉｎ^−１］未満であると判定されると、続いて、プロペラ３１の回転速度が前進１９０［ｍｉｎ^−１］未満であるかどうかを判定する（Ｓ４３）。

【0043】

（Ｓ４４〜Ｓ４５）
ステップＳ４３において、プロペラ３１の回転速度が前進１９０［ｍｉｎ^−１］未満である場合は、制御部５０は、エンジン３３の回転速度を前進低速領域における最大回転速度７００［ｍｉｎ^−１］となるように電子ガバナ３４を制御して増速させる（Ｓ４４）。このステップＳ４４の増速制御を行うときの制御部５０が本発明の増速制御手段の一例である。その後、制御部５０は、ステップＳ４４における増速制御中に、プロペラ３１の回転速度が前進２１０［ｍｉｎ^−１］以上であるかどうかを判定する（Ｓ４５）。なお、前進２１０［ｍｉｎ^−１］に第１減速ギヤＲ１の減速比Ｔ１を乗じて得られる回転速度は約６７８［ｍｉｎ^−１］である。したがって、ステップＳ４５における判定時（Ｓ４５のＹｅｓ）においてエンジン３３の回転速度は７００［ｍｉｎ^−１］に達していないが、次の処理が行われるまでにエンジン３３の回転速度は７００［ｍｉｎ^−１］に達する。

【0044】

ステップＳ４５において、プロペラ３１の回転速度が前進２１０［ｍｉｎ^−１］以上である場合は、制御部５０は、次のステップＳ４６の処理を実行する。なお、ステップＳ４３における前進１９０［ｍｉｎ^−１］、及びＳ４５における前進２１０［ｍｉｎ^−１］は、本発明の第１回転速度の一例である。これらの回転速度は、前進高速領域におけるエンジン３３の最低回転速度５１８［ｍｉｎ^−１］（図１０参照、本発明の下限回転速度に相当）に対応するプロペラ３１の回転速度２１７［ｍｉｎ^−１］の約８８％〜９６％の回転速度である。言い換えると、前進１９０［ｍｉｎ^−１］及び前進２１０［ｍｉｎ^−１］は、第２減速ギヤＲ２によってエンジン３３がプロペラ３１に伝達可能な最低回転速度５１８［ｍｉｎ^−１］に対応する回転速度である。

【0045】

（Ｓ４６〜Ｓ４９）
次に、制御部５０は、前進低速クラッチ８３Ａを脱離させる指令を出す（Ｓ４６（Ｓ３４））。その後、制御部５０は、プロペラ３１の回転速度２１０［ｍｉｎ^−１］に第２減速ギヤＲ２の減速比Ｔ２を乗じて得られる回転速度５０１［ｍｉｎ^−１］となるようにエンジン３３の回転速度を制御する（Ｓ４７）。次に、制御部５０は、前進低速クラッチ８３Ａの油圧が十分に低くなったかどうか、具体的には、前記油圧が１．０［ＭＰａ］未満であるかどうかを判定する（Ｓ４８）。ここで、前記油圧が十分に低い場合は、制御部５０は、前進高速クラッチ８３Ｂを嵌入させることができると判定し、前進高速クラッチ８３Ｂを嵌入させる指令を出す（Ｓ４９）。具体的には、制御部５０は、電磁切換弁６８を開状態にする信号を出力して、前進高速クラッチ８３Ｂに作動オイルを供給する。

【0046】

（Ｓ５０〜Ｓ５１）
その後、制御部５０は、前進高速クラッチ８３Ｂの油圧が十分に高いかどうか、具体的には、前記油圧が１．０［ＭＰａ］以上であるかどうかを判定する（Ｓ５０）。ここで、前記油圧が十分に高い場合は、制御部５０は、ステップＳ５１において、前進高速領域における操縦ハンドル１５の操作に応じてエンジン３３の回転速度を増減速制御する。つまり、制御部５０は、前進高速領域５１８〜８５０［ｍｉｎ^−１］（図１０参照）の範囲内でエンジン３３の回転速度を制御する。これにより、プロペラ３１の回転速度が２１７〜３５６［ｍｉｎ^−１］（図１０参照）の範囲内で制御される。

【0047】

（Ｓ５２〜Ｓ５３）
一方、ステップＳ４３において、プロペラ３１の回転速度が前進１９０［ｍｉｎ^−１］以上である場合は、制御部５０は、実際のプロペラ３１の回転速度と第２減速ギヤＲ２の減速比Ｔ２とを乗じた値をエンジン３３の目標回転速度Ｎｂに設定して、当該目標回転速度Ｎｂとなるように電子ガバナ３４を制御する（Ｓ５２）。次に、制御部５０は、前進低速クラッチ８３Ａを脱離させる指令を出す（Ｓ５３（Ｓ４６，Ｓ３４））。その後、制御部５０は、ステップＳ４８以降の処理を実行する。

【0048】

なお、図８におけるステップＳ４８とＳ４９との間に、所定時間に設定されたタイマーを設けてもよい。例えば、所定時間に設定されたタイマーを設け、前進低速クラッチ８３Ａの油圧が１．０［ＭＰａ］未満であると判定されてから、タイマーによる所定時間が経過した後に、前進高速クラッチ８３Ｂを嵌入させる指令を出すようにしてもよい。前記所定時間は、前進低速クラッチ８３Ａの油圧が１．０［ＭＰａ］未満であると判定されてから、実際に、前進低速クラッチ８３Ａが脱離されるまでに要する時間に設定されており、例えば、２［ｓ］に設定されている。これにより、前進低速クラッチ８３Ａが実際に脱離されてから、前進高速クラッチ８３Ｂを嵌入させることができる。

【0049】

（Ｓ６１〜Ｓ６３）
以下、図９のフローチャート及び図１１のグラフを参照して、操縦ハンドル１５が前進高速領域から前進低速領域まで戻されたときのクラッチ切換制御について説明する。操縦ハンドル１５が前進高速領域から前進低速領域まで操作されると、制御部５０は、前進スイッチ５６及びポテンショメーター５５からの信号に基づいて操縦ハンドル１５が前進低速領域に移動されたと判定する（Ｓ６１）。なお、ステップＳ６１において操縦ハンドル１５から入力された前記船速信号は、第２減速ギヤＲ２から第１減速ギヤＲ１に切り換えるための信号であって、本発明の第２切換信号に相当する。次に、制御部５０は、エンジン３３の回転速度を前進高速領域における最低回転速度５１８［ｍｉｎ^−１］となるように電子ガバナ３４を制御して減速させる（Ｓ６２）。このステップＳ６２の減速制御を行うときの制御部５０が本発明の減速制御手段の一例である。なお、図１１に示されるように、エンジン３３の回転速度が前記最低回転速度５１８［ｍｉｎ^−１］まで下がると、プロペラ３１の回転速度は２１７［ｍｉｎ^−１］になる。その後、制御部５０は、エンジン３３が前進高速クラッチ８３Ｂを嵌脱させることが可能な回転速度５５０［ｍｉｎ^−１］未満であるかどうかを判定する（Ｓ６３（Ｓ１６））。なお、ステップＳ６３における回転速度が５５０［ｍｉｎ^−１］が本発明の第２回転速度の一例である。

【0050】

（Ｓ６４）
ステップＳ６３においてエンジン３３の回転速度が５５０［ｍｉｎ^−１］未満になると、次のステップＳ６４では、制御部５０は、前進高速クラッチ８３Ｂを脱離させる指令を出力する。具体的には、制御部５０は、電磁切換弁６８を閉状態にする信号を出力して、前進高速クラッチ８３Ｂへの作動オイルの供給を止める。なお、ステップＳ６３におけるエンジンの回転速度５５０［ｍｉｎ^−１］は、本発明の第２回転速度の一例である。

【0051】

（Ｓ６５〜Ｓ６９）
次に、制御部５０は、前進高速クラッチ８３Ｂの油圧が十分に低くなったかどうか、具体的には、前記油圧が１．０［ＭＰａ］未満であるかどうかを判定する（Ｓ６５）。ここで、前記油圧が十分に低い場合は、プロペラ３１の回転速度が後進６０［ｍｉｎ^−１］未満であり（Ｓ６６（Ｓ１２））、プロペラ３１の回転速度が前進１４０［ｍｉｎ^−１］未満であり（Ｓ６７（Ｓ１３））、更に、エンジン３３の回転速度が５５０［ｍｉｎ^−１］未満である（Ｓ６８（Ｓ１６））ことを条件に、制御部５０は、前進低速クラッチ８３Ａを嵌入させる指令を出す（Ｓ６９（Ｓ１７））。ここで、図９には示されていないが、ステップＳ６７においてＹＥＳと判定された場合は、ステップＳ６８以降の処理と並行して、図５のステップＳ１４及びＳ１５のガバナブースト制御が行われる。つまり、制御部５０は、エンジン３３の回転速度が４５０［ｍｉｎ^−１］未満になった場合に、エンジン３３の回転速度を強制的に４５５［ｍｉｎ^−１］となるように増速するブーストアップ制御をＴ秒間（Ｔ＝４ｓ）だけ行う。

【0052】

一方、ステップＳ６７において、プロペラ３１の回転速度が前進１４０［ｍｉｎ^−１］以上である場合は、制御部５０は、図６に示される回転数マッチング制御（ステップＳ２１〜Ｓ２５）を行う。なお、回転数マッチング制御については説明済みのため、ここでの説明は省略する。

【0053】

ステップＳ６７における前進１４０［ｍｉｎ^−１］は、前進低速領域におけるエンジン３３の最低回転速度４２５［ｍｉｎ^−１］（図１１参照、本発明の下限回転速度に相当）に対応するプロペラ３１の回転速度１３２［ｍｉｎ^−１］の１０６％の回転速度である。言い換えると、前記前進１４０［ｍｉｎ^−１］は、第１減速ギヤＲ１によってエンジン３３がプロペラ３１に伝達可能な最低回転速度４２５［ｍｉｎ^−１］に対応する回転速度であり、本発明の第３回転速度の一例である。

【0054】

なお、図９におけるステップＳ６５の次に、所定時間に設定されたタイマーを設けてもよい。例えば、所定時間に設定されたタイマーを設け、前進高速クラッチ８３Ｂの油圧が１．０［ＭＰａ］未満であると判定されてから、タイマーによる所定時間が経過した後に、ステップＳ６６以降の判定処理を行うようにしてもよい。前記所定時間は、前進高速クラッチ８３Ｂの油圧が１．０［ＭＰａ］未満であると判定されてから、実際に、前進高速クラッチ８３Ｂが脱離されるまでに要する時間に設定されており、例えば、２［ｓ］に設定されている。これにより、前進高速クラッチ８３Ｂが実際に脱離されてから、前進低速クラッチ８３Ａを嵌入させることができる。

【0055】

（Ｓ７０〜Ｓ７１）
その後、制御部５０は、前進低速クラッチ８３Ａの油圧が十分に高いかどうかを判定し（Ｓ７０（Ｓ１８））、前記油圧が十分に高い場合は、制御部５０は、前進低速領域における操縦ハンドル１５に操作に応じてエンジン３３の回転速度を増減速制御する（Ｓ７１（Ｓ１９））。

【0056】

上述したように、機関制御装置３５が構成されているため、推進システム１１における２つのエンジン３３の回転速度及びプロペラ３１の回転速度の双方に基づいて制御部５０によるギヤ切換制御が行われる。これにより、必要以上にエンジン３３の回転速度を低下させることなく、安全にしかも素早く減速機４１の第１減速ギヤＲ１を第２減速ギヤＲ２に切り換えることができ、また、逆に、第２減速ギヤＲ２を第１減速ギヤＲ１に切り換えることができる。

【0057】

特に、本実施形態のように二機二軸の推進システム１１においては、各推進装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）を個別に切換制御することなく、一度の操縦操作だけで各推進装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）それぞれにおいてクラッチ切換制御が行われるため、素早く切り換えることができる。

【0058】

以下、本発明の他の実施形態について説明する。本発明の他の実施形態として、上述の推進システム１１において操縦ハンドル１５が前進高速領域から後進範囲（後進０〜後進１０の範囲）まで操作されたときに、制御部５０によって行われるギヤの切換制御が考えられる。具体的には、制御部５０は、操縦ハンドル１５が前進高速領域から後進範囲まで操作されると、まず、第２減速ギヤＲ２を脱離させた後に第１減速ギヤＲ１を嵌入し、その後、第１減速ギヤＲ１を脱離させた後に後進減速ギヤ８７を嵌入させる。航行中の船舶を緊急停止させるために、操縦ハンドル１５を前進高速領域から後進範囲まで移動させてクラッチを前進側から後進側へ切り換える操作が行われる。このような操作はクラッシュアスターンと呼ばれている。クラッシュアスターンが行われた場合、船舶の船速を急激に減速させてクラッチを後進側に切り換える必要がある。以下に説明する本発明の他の実施形態によれば、第２減速ギヤＲ１の脱離後に第１減速ギヤＲ１の嵌入及び脱離が順次行われた後に後進減速ギヤ８７が嵌入される。このため、第２減速ギヤＲ１のエンジンブレーキを利用することにより、船速を急激に減速させて、短時間でクラッチを後進側に切り換えることができる。以下、図１２のフローチャートを参照して、操縦ハンドル１５が前進高速領域から後進範囲まで操作されたときのクラッチ切換制御について説明する。なお、上述の実施形態で説明した処理手順と同じ処理手順については、同じステップ番号を付し示すことにより、その詳細な説明を省略する。

【0059】

操縦ハンドル１５が前進高速領域から後進範囲まで操作されると、制御部５０は、前進スイッチ５６及びポテンショメーター５５からの信号や後進スイッチ５７からの信号に基づいて操縦ハンドル１５が後進範囲に移動されたと判定する（Ｓ８１）。なお、ステップＳ８１において操縦ハンドル１５から入力された前記船速信号は、第２減速ギヤＲ２から後進減速ギヤ８７に切り換えるための信号（第３切換信号）である。次に、制御部５０は、エンジン３３の回転速度をアイドリング回転速度４２５［ｍｉｎ^−１］となるように電子ガバナ３４を制御する（Ｓ８２（Ｓ３２））。そして、制御部５０は、エンジン３３の回転数が、前進高速クラッチ８３Ｂを嵌脱させることが可能な回転速度５５０［ｍｉｎ^−１］未満になった場合に（Ｓ８３（Ｓ６３，Ｓ１６））、前進高速クラッチ８３Ｂを脱離させる指令を出力する（Ｓ８４（Ｓ６４））。

【0060】

次に、制御部５０は、前進高速クラッチ８３Ｂの油圧が十分に低くなったかどうか、具体的には、前記油圧が１．０［ＭＰａ］未満であるかどうかを判定する（Ｓ８５（Ｓ６５））。前記油圧が１．０［ＭＰａ］未満の場合は、次のステップＳ８７において、プロペラ３１の回転速度が前進１４０［ｍｉｎ^−１］未満であるかどうかを判定する。ここで、ステップＳ８７において、プロペラ３１の回転速度が前進１４０［ｍｉｎ^−１］以上である場合は、制御部５０は、前記回転数マッチング制御（ステップＳ２１〜Ｓ２５、図６参照）を行う。なお、回転数マッチング制御については説明済みのため、ここでの説明は省略する。

【0061】

前記回転数マッチング制御のステップＳ２４において、エンジン３３の回転速度を目標回転速度Ｎａに維持する処理が行われると、制御部５０は、前進低速クラッチ８３Ａの嵌入処理を行う。具体的には、制御部５０は、前進低速クラッチ８３Ａを嵌入させる指令を出す（Ｓ８８（Ｓ６９，Ｓ１７））。その後、制御部５０は、前進低速クラッチ８３Ａの油圧が十分に高いかどうかを判定する（Ｓ８９（Ｓ７０，Ｓ１８））。前記油圧が十分に高い場合は、制御部５０は、再び、プロペラ３１の回転速度が前進１４０［ｍｉｎ^−１］未満であるかどうかを判定する（Ｓ９０）。そして、ステップＳ９０において、制御部５０によって前記回転速度が前進１４０［ｍｉｎ^−１］未満であると判定されると、制御部５０は、前進低速クラッチ８３Ａを脱離させる指令を出す（Ｓ９１（Ｓ４６，Ｓ３４））。その後、制御部５０は、前進低速クラッチ８３Ａの油圧が十分に低くなったかどうか、具体的には、前記油圧が１．０［ＭＰａ］未満であるかどうかを判定し（Ｓ９２（Ｓ４８））、前記油圧が十分に低い場合は、制御部５０は処理を次のステップＳ９３に進める。

【0062】

一方、ステップＳ８７において、プロペラ３１の回転速度が前進１４０［ｍｉｎ^−１］未満であると判定された場合は、前記回転数マッチング制御およびステップＳ８８〜Ｓ９２の処理（前進低速クラッチの嵌入処理）が行われないまま、制御部５２は、処理を次のステップＳ９３に進める。

【0063】

処理がステップＳ９３に進むと、制御部５０は、プロペラ３１の回転速度が低下して、前進６０［ｍｉｎ^−１］未満になったかどうかを判定する。ステップＳ９３において、制御部５０によって前記回転速度が前進６０［ｍｉｎ^−１］未満であると判定されると、この判定を条件に、制御部５０は、後進クラッチ８３Ｃを嵌入させる指令を出す（Ｓ９４）。その後、制御部５０は、後進クラッチ８３Ｃの油圧が十分に高いかどうかを判定する（Ｓ９５）。そして、後進クラッチ８３Ｃの油圧が十分に高くなった場合、具体的には、前記油圧が１．０［ＭＰａ］以上になった場合に、制御部５０は、後進速度領域における操縦ハンドル１５の操作に応じてエンジン３３の回転速度を増減速制御する（Ｓ９６）。つまり、制御部５０は、後進速度領域４２５〜７６５［ｍｉｎ^−１］の範囲内でエンジン３３の回転速度を制御する。これにより、プロペラ３１の回転速度が１３２〜２５７［ｍｉｎ^−１］の範囲内で制御される。

【0064】

ここで、図１２には示されていないが、ステップＳ９３においてＹＥＳと判定された場合は、ステップＳ９４以降の処理と並行して、図５のステップＳ１４及びＳ１５のガバナブースト制御が行われる。つまり、制御部５０は、エンジン３３の回転速度が４５０［ｍｉｎ^−１］未満になった場合に、エンジン３３の回転速度を強制的に４５５［ｍｉｎ^−１］となるように増速するブーストアップ制御をＴ秒間だけ行う。なお、後進時のブーストアップ時間Ｔは、前進時のブーストアップ時間（４秒）よりも長く設定されており、具体的には、前記時間Ｔは７秒に設定されている。

【0065】

このように、クラッシュアスターン操作に対応するクラッチ切換制御が行われるため、第２減速ギヤＲ２によるエンジンブレーキのみならず、第１減速ギヤＲ１によるエンジンブレーキをも利用できる。これにより、船舶の船速を急激に減速させることができ、緊急停止を従来よりも迅速に短時間で行うことが可能になる。

【0066】

１０：推進装置
１１：推進システム
１４：操舵室
１５：操縦ハンドル
２４：速度センサー
２５：速度センサー
３１：プロペラ
３３：ディーゼルエンジン
３５：機関制御装置
４１：減速機
８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃ：クラッチ
８７：後進減速ギヤ
Ｒ１：第１減速ギヤ
Ｒ２：第２減速ギヤ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【手続補正書】

【提出日】2014年11月26日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

変速比の異なる複数の変速ギヤのいずれかを介して原動機の回転力をプロペラに伝達する船舶用変速機に対して前記変速ギヤの切換制御を行う変速機切換制御装置であって、
前記原動機の回転速度を検知する第１検知手段と、
前記プロペラの回転速度を検知する第２検知手段と、
いずれかの変速ギヤを介して前記原動機の回転力が前記プロペラに伝達された状態で船舶の操縦装置から切換信号が入力されたときに、前記第１検知手段により検知された前記原動機の回転速度及び前記第２検知手段により検知された前記プロペラの回転速度に基づいて他の変速ギヤに切り換えるギヤ切換制御手段と、
前記プロペラの回転速度が前記第１回転速度未満である場合に前記原動機の回転速度を増速させる増速制御手段と、を備え、
前記複数の変速ギヤは、船舶の低速航行時に用いられる第１変速ギヤと、船舶の高速航行時に用いられる第２変速ギヤであり、
前記ギヤ切換制御手段は、前記第１変速ギヤから前記第２変速ギヤへの第１切換信号が入力されたときに、前記プロペラの回転速度が予め定められた第１回転速度以上であることを条件に、前記第１変速ギヤを脱離し前記第２変速ギヤを嵌入し、前記増速制御手段による増速によって前記プロペラの回転速度が前記第１回転速度以上となったことを条件に、前記第１変速ギヤを脱離し前記第２変速ギヤを嵌入する変速機切換制御装置。

【請求項2】

前記第１回転速度は、前記第２変速ギヤによって前記原動機が前記プロペラに伝達可能な下限回転速度に対応する前記プロペラの回転速度である請求項１に記載の変速機切換制御装置。

【請求項3】

変速比の異なる複数の変速ギヤのいずれかを介して原動機の回転力をプロペラに伝達する船舶用変速機に対して前記変速ギヤの切換制御を行う変速機切換制御装置であって、
前記原動機の回転速度を検知する第１検知手段と、
前記プロペラの回転速度を検知する第２検知手段と、
いずれかの変速ギヤを介して前記原動機の回転力が前記プロペラに伝達された状態で船舶の操縦装置から切換信号が入力されたときに、前記第１検知手段により検知された前記原動機の回転速度及び前記第２検知手段により検知された前記プロペラの回転速度に基づいて他の変速ギヤに切り換えるギヤ切換制御手段と、
前記原動機の回転速度が前記第２回転速度以上である場合に前記原動機の回転速度を減速させる減速制御手段と、を備え、
前記複数の変速ギヤは、船舶の低速航行時に用いられる第１変速ギヤと、船舶の高速航行時に用いられる第２変速ギヤであり、
前記ギヤ切換制御手段は、前記第２変速ギヤから前記第１変速ギヤへの第２切換信号が入力されたときに、前記原動機の回転速度が予め定められた第２回転速度未満であることを条件に前記第２変速ギヤを脱離し、更に前記プロペラの回転速度が予め定められた第３回転速度未満であることを条件に前記第１変速ギヤを嵌入し、前記減速制御手段による減速によって前記原動機の回転速度が前記第２回転速度未満となったことを条件に前記第２変速ギヤを脱離する変速機切換制御装置。

【請求項4】

前記第２回転速度は、前記第１変速ギヤ又は前記第２変速ギヤが嵌入又は脱離可能な前記原動機の上限回転速度であり、前記第３回転速度は、前記第１変速ギヤによって前記原動機が前記プロペラに伝達可能な下限回転速度に対応する前記プロペラの回転速度である請求項３に記載の変速機切換制御装置。