特開 2024-39747 船舶の油圧駆動システム

(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】P2024039747

(43)【公開日】2024-03-25

(54)【発明の名称】船舶の油圧駆動システム

(51)【国際特許分類】

   B63J 3/02 20060101AFI20240315BHJP

【ＦＩ】

B63J3/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022144339

(22)【出願日】2022-09-12

(71)【出願人】

【識別番号】591005693

【氏名又は名称】ボッシュ・レックスロス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100177839

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 玲児

(74)【代理人】

【識別番号】100172340

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 始

(72)【発明者】

【氏名】本間 義和

(72)【発明者】

【氏名】進藤 健

(57)【要約】

【課題】エンジン回転数の変動に応じて油圧ポンプ及び油圧モータの押しのけ容積を制御し発電機の回転数を制御するシステムにおいて、発電機の回転数の変動を低減する。
【解決手段】船舶の推進力を生成するエンジン（１１）と、エンジン（１１）の出力軸（１３）に連結されてエンジン（１１）の出力によって駆動される油圧ポンプ（１４）と、油圧ポンプ（１４）から供給される油圧によって駆動される可変容量型の油圧モータ（１５）と、油圧モータ（１５）の回転力を利用して発電する発電機（１７）と、を備えた船舶の油圧駆動システム（１０）は、油圧モータ（１５）と発電機（１７）とを連結する回転軸（１６）にフライホイール（１７）を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

船舶の推進力を生成するエンジン（１１）と、
前記エンジン（１１）の出力軸（１３）に連結されて前記エンジン（１１）の出力によって駆動される油圧ポンプ（１４）と、
前記油圧ポンプ（１４）から供給される油圧によって駆動される可変容量型の油圧モータ（１５）と、
前記油圧モータ（１５）の回転力を利用して発電する発電機（１７）と、
を備えた船舶の油圧駆動システム（１０）において、
前記油圧モータ（１５）と前記発電機（１７）とを連結する回転軸（１６）にフライホイール（１７）を備える、
ことを特徴とする、船舶の油圧駆動システム。

【請求項2】

前記油圧モータ（１５）が斜板式の油圧モータであり、
前記油圧モータ（１５）を制御する制御装置（３０）は、
前記発電機（１７）の回転速度が所定の目標回転速度となるように前記油圧モータ（１５）の傾転量を制御する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の船舶の油圧駆動システム。

【請求項3】

前記油圧ポンプ（１４）と前記油圧モータ（１５）とを接続する油圧回路（２４，２５）に接続されたアキュムレータ（２６，２７）を有する、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の船舶の油圧駆動システム。

【請求項4】

前記油圧ポンプ（１４）又は前記油圧モータ（１５）の少なくともいずれか一方が両傾転可変容量型の構成を有する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の船舶の油圧駆動システム。

【請求項5】

前記両傾転可変容量型の前記油圧ポンプ（１４）又は前記油圧モータ（１５）を制御する制御装置（３０）は、
前記エンジン（１１）の出力軸（１３）が正回転（Ｆ）及び逆回転（Ｒ）のいずれの場合であっても、前記発電機（１７）の回転方向を一定方向に維持するために前記油圧ポンプ（１４）又は前記油圧モータ（１５）の傾転方向を反転させる、
ことを特徴とする、請求項４に記載の船舶の油圧駆動システム。

【請求項6】

前記船舶の油圧駆動システム（１０）は、
前記エンジン（１１）の出力を利用して前記発電機（１７）により発電する発電モードと、前記発電機（１７）から駆動トルクを出力して前記エンジン（１１）の出力をアシストするアシストモードと、に切り替え可能に構成され、
前記アシストモードでは、
前記発電機（１７）は、供給電流により駆動されて駆動トルクを出力し、
前記油圧モータ（１５）は、前記駆動トルクにより駆動されて前記油圧ポンプ（１４）に油圧を供給し、
前記油圧ポンプ（１４）は、前記油圧により駆動されて前記エンジン（１１）の出力軸にアシスト力を付与する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の船舶の油圧駆動システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、船舶の油圧駆動システムに関する。

【背景技術】

【0002】

主に中型及び大型の船舶として、一般にプロペラを回転駆動して船舶を推進させる動力を出力する２ストロークエンジンと、船内で使用する電力を供給するための発電機を駆動する４ストロークエンジンとを備えた船舶が知られている。このような船舶で用いられる２ストロークエンジンは、４ストロークエンジンと比較して効率が良いため、船舶の燃料消費量の低減を目的として２ストロークエンジンの出力の一部を発電用の動力として利用する主軸発電機を備えた船舶がある。

【0003】

例えば特許文献１には、船舶のエンジンによって駆動される第１油圧ポンプと、発電機に接続される第１油圧モータと、第１油圧ポンプと第１油圧モータとを連結する第１油圧回路と、第１油圧ポンプの押しのけ容積を制御する第１油圧ポンプ制御器と、第１油圧モータの押しのけ容積を制御する第１油圧モータ制御器と、第１油圧ポンプ制御器及び第１油圧モータ制御器を制御して第１油圧モータの回転数を制御する発電機制御装置とを備えて発電機の回転数を制御する船舶の発電装置及び推進装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－１１２０８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、発電機による発電電力を船内で使用するには、船内の電力系統に適合した電圧及び周波数とする必要がある。発電機の出力を交流から直流に変換し、再び交流に変換して所望の電圧及び周波数に変換することが考えられるが、交流から直流、そして再び交流に変換する変換器は高価であり、実用上の障害となっている。

【0006】

一方、特許文献１に記載の船舶の発電装置及び推進装置は、油圧ポンプ及び油圧モータそれぞれの押しのけ容積を制御することで、発電機の回転数を制御し、所望の発電電圧及び周波数に制御している。しかしながら、エンジンの回転数の変動に合わせて油圧ポンプ及び油圧モータの押しのけ容積を制御したとしても、エンジン回転数の変動タイミングと、押しのけ容積の変化タイミングとにずれが生じ、発電機の回転数が不安定になるおそれがある。

【0007】

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、エンジン回転数の変動に応じて油圧ポンプ及び油圧モータの押しのけ容積を制御し発電機の回転数を制御するシステムにおいて、発電機の回転数の変動を低減可能な油圧駆動システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のある観点によれば、
船舶の推進力を生成するエンジンと、
前記エンジンの出力軸に連結されて前記エンジンの出力によって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから供給される油圧によって駆動される可変容量型の油圧モータと、
前記油圧モータの回転力を利用して発電する発電機と、
を備えた船舶の油圧駆動システムにおいて、
前記油圧モータと前記発電機とを連結する回転軸にフライホイールを備える、
ことを特徴とする、船舶の油圧駆動システムが提供される。

【発明の効果】

【0009】

以上説明したように本発明によれば、エンジン回転数の変動に応じて油圧ポンプ及び油圧モータの押しのけ容積を制御し発電機の回転数を制御するシステムにおいて、発電機の回転数の変動を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態に係る油圧駆動システムの構成例を示す模式図である。

【図2】同実施形態に係る両傾転型の斜板式可変容量型のポンプモータの構成例を示す説明図である。

【図3】同実施形態の変形例に係る油圧駆動システムの構成例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0012】

＜油圧駆動システムの構成＞
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る油圧駆動システムの構成例を説明する。
図１は、油圧駆動システム１０の全体構成を模式的に示した説明図である。油圧駆動システム１０は、エンジン１１、プロペラ１２、油圧ポンプ１４、油圧モータ１５、主軸発電機１７、同期調相機（ロータリコンデンサ）１８及び制御装置３０を備えて構成される。

【0013】

エンジン１１は、例えば２ストロークのディーゼルエンジンであり、制御装置３０により駆動制御され、出力軸１３を回転駆動する。エンジン１１は、ガソリンエンジンあるいは４ストロークエンジン等の他の形式のエンジンであってもよいが、２ストロークエンジンは燃料消費量が少なく済むことから中型あるいは大型の船舶用のエンジンとして好適である。

【0014】

出力軸１３の一端側には、回転により船舶を推進させるプロペラ１２が取り付けられている。エンジン１１は、出力軸１３を介してプロペラ１２を回転させて船舶を推進させる推進力を生成する。なお、本実施形態の油圧駆動システム１０では、羽根の角度（ピッチ）が固定された固定ピッチプロペラが採用され、この分生産コストが抑制されている。

【0015】

エンジン１１は、正回転（矢印Ｆの回転方向）及び逆回転（矢印Ｒの方向）可能な構成を有している。エンジン１１が正回転することにより、プロペラ１２が正回転し、船舶が前進方向に推進する。エンジン１１が逆回転することにより、プロペラ１２が逆回転し、船舶が後進方向に推進する。

【0016】

油圧ポンプ１４は、出力軸１３の他端側に連結されてエンジン１１の出力によって駆動され、作動油を吐出する。本実施形態において、油圧ポンプ１４は、出力軸１３の回転力により駆動される斜板式可変容量型のピストンポンプであり、斜板の傾きである傾転量（押しのけ容積）を制御することによって、エンジン１１の回転数に対する油圧ポンプ１４からの吐出流量を調整可能に構成されている。斜板の傾き（傾転量）は、制御装置３０により駆動されるアクチュエータ１４ａにより調節可能になっている。なお、油圧ポンプ１４は、出力軸１３に対して直接組付けられていてもよく、ギヤ機構を介して組付けられていてもよい。

【0017】

油圧モータ１５は、油圧ポンプ１４から供給される油圧によって駆動され、油圧モータ１５と主軸発電機１７とを連結するモータ軸（回転軸）１６を回転駆動する。油圧モータ１５は、油圧により回転駆動される斜板式可変容量型のポンプモータであり、斜板の傾きである傾転量（押しのけ容積）を制御することによって、油圧ポンプ１４からの吐出流量に対するモータ軸１６の回転速度を調整可能に構成されている。斜板の傾き（傾転量）は、制御装置３０により駆動されるアクチュエータ１５ａにより調節可能になっている。

【0018】

油圧モータ１５は、第１の油路２４及び第２の油路２５を介して油圧ポンプ１４と接続されている。第１の油路２４には、第１のアキュムレータ２６が接続されている。第２の油路２５には、第２のアキュムレータ２７が接続されている。

【0019】

本実施形態の油圧駆動システム１０では、油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５いずれも、ポンプ及びモータのいずれとしても機能し得るポンプモータが用いられている。この場合、油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５は、基本的に同一の構成であってよい。

【0020】

ここで、図２を参照して、油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５として用いられる斜板式可変容量型のポンプモータの構成の一例を簡単に説明する。図２は、可変容量型のポンプモータの一例を示す断面図である。

【0021】

図２に示した可変容量型のポンプモータ１００は、カバー１０１と、ポンプハウジング１０２と、カバー１０１及びポンプハウジング１０２に軸支される駆動軸１０３とを備えている。駆動軸１０３は、上記の油圧ポンプ１４におけるエンジン１１の出力軸１３に相当し、上記の油圧モータ１５におけるモータ軸１６に相当する。

【0022】

カバー１０１には、ポンプモータ１００が油圧ポンプとして機能する場合に吸入される作動油が流れるとともに、ポンプモータ１００が油圧モータとして機能する場合に排出される作動油が流れる第１の給排通路１０４が設けられる。また、カバー１０１には、ポンプモータ１００が油圧ポンプとして機能する場合に吐出される作動油が流れるとともに、ポンプモータ１００が油圧モータとして機能する場合に導入される作動油が流れる第２の給排通路１０５が設けられる。

【0023】

ポンプモータ１００を上記の油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５として機能させる場合のいずれにおいても、第１の給排通路１０４は第２の油路２５に連通する。一方、ポンプモータ１００を上記の油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５として機能させる場合のいずれにおいても、第２の給排通路１０５は第１の油路２４に連通する。

【0024】

駆動軸１０３にはシリンダブロック１０６が連結され、シリンダブロック１０６は駆動軸１０３と一体に回転する。シリンダブロック１０６の一端側にはポートプレート１０７が設けられ、他端側には斜板１０８が設けられる。シリンダブロック１０６の一端側の面は、ポートプレート１０７に摺接する。シリンダブロック１０６には、駆動軸１０３の軸方向に沿って複数のシリンダ１０９が画成されている。各シリンダ１０９にはピストン１１０が軸方向移動可能に挿入されており、シリンダ１０９とピストン１１０とにより容積室１１１が画成される。容積室１１１は、ポートプレート１０７に設けられた油圧ポート１１２，１１３を介してカバー１０１に形成された第１の給排通路１０４及び第２の給排通路１０５と連通可能になっている。

【0025】

シリンダ１０９から突出するピストン１１０の端部は、斜板１０８に摺接する。ピストン１１０は、駆動軸１０３とともにシリンダブロック１０６が回転したときに、斜板１０８に摺接しながら、駆動軸１０３を中心に回転する。斜板１０８が駆動軸１０３に直交する面に対して傾いている状態では、この回転に伴い、ピストン１１０がシリンダ１０９内を往復動し、容積室１１１が拡縮する。

【0026】

ポンプモータ１００を上記の油圧ポンプ１４として機能させる場合、容積室１１１が拡張する領域においてカバー１０１の第１の給排通路１０４が容積室１１１に連通し、容積室１１１が収縮する領域において第２の給排通路１０５が容積室１１１に連通するよう、斜板１０８が傾けられる。これにより、ポンプモータ１００の回転に伴い、第２の油路２５から第１の給排通路１０４を介して作動油が容積室１１１に吸入されるとともに、容積室１１１内で加圧された後、第２の給排通路１０５を介して第１の油路２４へ吐出される。吐出流量は、傾転量を制御することによって調節される。

【0027】

ポンプモータ１００を上記の油圧モータ１５として機能させる場合、容積室１１１が収縮する領域において第１の給排通路１０４が容積室１１１に連通し、容積室１１１が拡大する領域において第２の給排通路１０５が容積室１１１に連通するよう、斜板１０８が傾けられる。これにより、第１の油路２４を介して油圧ポンプ１４から吐出される油圧によってポンプモータ１００が回転駆動し、駆動軸１０３（モータ軸１６）に出力トルクが発生する。

【0028】

斜板１０８の傾き（傾転量）は、アクチュエータ１１４によって調節可能になっている。図２に示したポンプモータ１００は、両傾転型（オーバーセンター型）の可変容量式のポンプモータであり、斜板１０８は、一方向だけでなく両方向に傾斜可能に構成されている。アクチュエータ１１４は、方向切換弁等を備えた油圧回路により構成され、二つの圧力室のうちのいずれか一方の圧力室に供給される作動油の圧力を選択的に大きくすることにより、斜板１０８をいずれか一方向に傾斜させることができる。また、二つの圧力室に対して所定のバランスで作動油を供給することにより、傾転量をゼロにすることができる。これにより、ポンプモータ１００の油圧ポンプ又は油圧モータとしての機能を停止させることができる。アクチュエータ１１４は、制御装置３０により制御される。

【0029】

本実施形態の油圧駆動システム１０において、油圧ポンプ１４は、エンジン１１の出力を利用して主軸発電機１７に発電させる発電モード中に油圧モータ１５へ作動油を供給し油圧モータ１５を回転駆動させるポンプとしての機能を有する。発電モード中、油圧ポンプ１４は、制御装置３０により、吐出圧力が一定となるように傾転量が制御される。また、油圧ポンプ１４は、主軸発電機１７から出力される駆動トルクによりエンジン１１の出力軸１３にアシスト力を付与するアシストモード中に油圧モータ１５から供給される作動油により回転駆動して出力軸１３に回転トルクを付与するモータとしての機能を有する。

【0030】

また、油圧モータ１５は、上記の発電モード中に、油圧ポンプ１４から供給される作動油により回転駆動してモータ軸１６に回転トルクを付与するモータとしての機能を有する。また、油圧モータ１５は、上記のアシストモード中に、油圧ポンプ１４へ作動油を供給し油圧ポンプ１４を回転駆動させるポンプとしての機能を有する。

【0031】

図１に戻り、油圧モータ１５のモータ軸１６の他端側には主軸発電機１７が連結されている。主軸発電機１７は、モータ軸１６を介して伝達される油圧モータ１５の回転力を利用して発電する。主軸発電機１７は、モータ軸１６の回転とともにロータが回転することによる磁界の変化により発電可能な発電機であればよいが、例えば三相交流式の発電機を用いることができる。本実施形態では、主軸発電機１７は、アシストモード中に主軸発電機１７に電流を供給して回転電機として機能させ、モータ軸１６を回転駆動させて駆動トルクを出力可能な発電モータとして構成されている。

【0032】

主軸発電機１７は、主軸発電機１７の回転速度を検出する回転速度検出器２８を備えている。回転速度検出器２８は、主軸発電機１７の回転速度に相関する回転速度を検出することができれば、油圧モータ１５に設けられていてもよく、モータ軸１６の任意の位置に設けられていてもよい。

【0033】

発電モード中、回転速度検出器２８により検出される主軸発電機１７の回転速度が所定の目標回転速度となるように油圧モータ１５の傾転量が調節され、主軸発電機１７による発電電力が、船内の電力系統２０に適合した電圧及び周波数となるように制御される。斜板式の可変容量型の油圧モータ１５は、質量及び慣性質量の小さな斜板のみを制御することによって、モータ軸１６の回転速度を無段階で、かつ、速い応答速度で制御することができる。制御装置３０は、検出される回転速度が指令された目標回転速度に対して遅い場合、アクチュエータ１５ａを駆動して油圧モータ１５の傾転量を増加する。また、制御装置３０は、検出される回転速度が指令された目標回転速度に対して速い場合、アクチュエータ１５ａを駆動して油圧モータ１５の傾転量を減少する。

【0034】

モータ軸１６にはフライホイール２９が取り付けられている。フライホイール２９は、モータ軸１６の回転時の慣性力を利用して、モータ軸１６の回転速度を安定させる機能を有する。なお、油圧モータ１５と主軸発電機１７は、モータ軸１６上に同軸に設けられていてもよく、モータ軸１６に対してギヤ機構を介して接続された回転軸上に設けられていてもよい。この場合、フライホイール２９は、モータ軸１６又は所定の回転軸のいずれに設けられてもよい。上記の回転速度検出器２８についても同様に、所定の回転軸の任意の位置に設けられていてもよい。

【0035】

同期調相機１８は、主軸発電機１７を無負荷のままで電力系統に接続し、界磁電流を調整することにより、電力系統に供給される電圧を調整する。同期調相機１８と船内の電力系統２０とは、リレースイッチ１９により接続及び遮断が切り換え可能になっている。また、電力系統２０には、リレースイッチ２１ａ，２１ｂを介して一つ又は複数の補助発電システム２２ａ，２２ｂが接続されている。補助発電システム２２ａ，２２ｂとしては、例えば船内で使用する電力を供給するための発電機、あるいは、燃料電池などが例示されるが、これらの発電システムに限定されるものではない。

【0036】

主軸発電機１７による発電電力を船内の電力系統２０に供給する発電モード中、リレースイッチ１９により同期調相機１８と電力系統２０とが接続される。発電モード中には、リレースイッチ２１ａ，２１ｂにより電力系統２０と補助発電システム２２ａ，２２ｂの少なくとも一つが接続され、補助発電システム２２ａ，２２ｂによる発電電力と併せて主軸発電機１７による発電電力が船内で使用されてもよい。

【0037】

また、主軸発電機１７を回転電機として駆動してエンジン１１にアシスト力を付与するアシストモード中においても、リレースイッチ１９により同期調相機１８と電力系統２０とが接続される。アシストモード中には、リレースイッチ２１ａ，２１ｂにより電力系統２０と補助発電システム２２ａ，２２ｂの少なくとも一つが接続され、補助発電システム２２ａ，２２ｂによる発電電力が主軸発電機１７に供給されてもよい。

【0038】

制御装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置を含む処理部３１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶メモリを含む記憶部３３とを備えている。制御装置３０は、回転速度検出器２８から出力される回転速度に応じた信号を取得可能に構成されている。また、制御装置３０は、補助発電システム２２ａ，２２ｂの動作を制御する補助発電制御装置４０との間で信号を送受信可能に構成されている。記憶部３３には、演算処理装置により実行されるコンピュータプログラムや、演算処理装置による演算に用いられる種々のパラメータ及び参照データ、演算結果等が記録される。

【0039】

処理部３１は、記憶部３３に記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、エンジン１１、油圧ポンプ１４のアクチュエータ１４ａ、油圧モータ１５のアクチュエータ１５ａ、主軸発電機１７及び同期調相機１８の動作を制御する。処理部３１は、エンジン１１、アクチュエータ１４ａ，１５ａ、主軸発電機１７及び同期調相機１８をそれぞれ制御する複数の演算処理装置を備えて構成されていてもよい。

【0040】

＜作用及び効果＞
続いて、本実施形態に係る油圧駆動システム１０の作用効果を説明する。

【0041】

（主軸発電機の負荷変動時の発電電力の安定化）
主軸発電機１７の負荷は、船内で使用される必要電力や補助発電システム２２ａ，２２ｂによる発電される供給電力量の変化に応じて変動する。主軸発電機１７の負荷が増加した場合、主軸発電機１７を駆動する軸回転トルクが増加し、主軸発電機１７の回転速度が一時的に低下する。これに伴って、モータ軸１６を介して主軸発電機１７に連結された油圧モータ１５の回転速度も低下するため、制御装置３０は、油圧モータ１５の回転速度を維持するために傾転量を増加させて、主軸発電機１７の回転速度を目標回転速度に維持するために必要な軸回転トルクを出力させる。

【0042】

このとき、油圧モータ１５に導入される作動油の必要流量の一時的な増加は、第１のアキュムレータ２６に貯留された作動油が供給されることにより補填される。また、本実施形態では、油圧ポンプ１４も傾転式可変容量型のポンプであることから、その後の定常的な必要流量は、制御装置３０により油圧ポンプ１４の傾転量を増加させて油圧ポンプ１４の吐出流量を増加させることにより維持される。

【0043】

一方、主軸発電機１７の負荷が減少した場合、主軸発電機１７を駆動する軸回転トルクが低下し、主軸発電機１７の回転速度が一時的に増加する。これに伴って、モータ軸１６を介して主軸発電機１７に連結された油圧モータ１５の回転速度も増加するため、制御装置３０は、油圧モータ１５の回転速度を維持するために傾転量を減少させて出力トルクを低下させ、主軸発電機１７の回転速度を目標回転速度に維持するために必要な軸回転トルクを出力させる。

【0044】

このとき、油圧モータ１５に導入される作動油の必要流量の一時的な減少は、第１のアキュムレータ２６に作動油が貯留されることにより担保される。また、本実施形態では、油圧ポンプ１４も傾転式可変容量型のポンプであることから、その後の定常的な必要流量は、制御装置３０により油圧ポンプ１４の傾転量を減少させて油圧ポンプ１４の吐出流量を減少させることにより維持される。

【0045】

このように、船内の必要電力や補助発電システム２２ａ，２２ｂによる発電電力の変化に応じて主軸発電機１７の負荷が変動することに応じて、制御装置３０は、油圧モータ１５の傾転量を制御して主軸発電機１７の回転速度を所定の目標回転速度に維持しようとする。ただし、制御装置３０は、回転速度検出器２８により検出される主軸発電機１７の回転速度の増減に合わせて油圧モータ１５の傾転量を制御することから、主軸発電機１７の回転速度が変化してから油圧モータ１５に供給される作動油が増減するまでに時間差が生じる。

【0046】

一方、本実施形態に係る油圧駆動システム１０では、モータ軸１６にフライホイール２９が取り付けられている。フライホイール２９は、回転運動エネルギを蓄積することで、主軸発電機１７の駆動に必要な軸回転トルクの変動を緩和し、モータ軸１６の回転速度を維持させやすくする。つまり、モータ軸１６の回転時の慣性力により回転速度のばらつきを吸収することができ、主軸発電機１７の負荷が変動する場合であっても、油圧モータ１５に供給される作動油が増減するまでの間、モータ軸１６の回転速度を安定させることができる。したがって、主軸発電機１７による発電電力の電圧及び周波数を安定させることができる。また、主軸発電機１７による発電電力を安定させるために必要な動力の消費を低減することができる。

【0047】

（エンジン逆回転時の主軸発電機の発電電力の安定化）
例えば小型の船舶等には、エンジンの出力軸とプロペラの回転軸との間に反転ギヤを設け、エンジンの回転方向を一定方向にしつつ船舶を後進させる際には反転ギヤを接続してプロペラを逆回転させるように構成される場合がある。しかしながら、中型あるいは大型の船舶のエンジンとプロペラの回転軸との間に反転ギヤを設けるとすると、コストの増大が避けられない。このため、本実施形態の油圧駆動システム１０では、船舶の推進方向（前進又は後進）に応じてエンジン１１の回転が正回転（Ｆ）又は逆回転（Ｒ）に切り替えられる。

【0048】

その際に、主軸発電機１７の回転方向も反転することになると、主軸発電機１７の発電電力の相回転が逆転することになるため、例えば三相のうちの二相を入れ替える相反転断路器等を備えるなどの対策が必要となる。しかしながら、相反転断路器を用いる場合、部品点数が増えるとともに生産コストの増加にもつながる。

【0049】

このため、油圧駆動システム１０では、油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５のうちの少なくとも一方が、両傾転型の斜板式可変容量ポンプにより構成される。本実施形態の油圧駆動システム１０では、油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５がともに両傾転型の斜板式可変容量ポンプにより構成されている。船舶を後進させる際にエンジン１１の回転が逆回転Ｒとなった場合、制御装置３０は、油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５のいずれか一方の傾転方向を、傾転量がゼロの状態を超えた反対方向に制御する。これにより、エンジン１１の回転方向が反転し、油圧ポンプ１４の回転方向が反転した場合であっても、油圧モータ１５の回転方向を一定に維持することができる。

【0050】

具体的に、図１において、船舶を前進させる際にエンジン１１の出力軸１３を正回転Ｆさせた場合、油圧ポンプ１４から吐出される作動油は、第１の油路２４を矢印Ａ１の方向に流れて油圧モータ１５に供給される。また、油圧モータ１５から排出される作動油は、第２の油路２５を矢印Ａ２の方向に流れて油圧ポンプ１４に吸入される。この状態で、モータ軸１６は、矢印Ｆｍの方向に回転するとする。

【0051】

一方、船舶を後進させる際にエンジン１１の出力軸１３を逆回転Ｒさせた場合、例えば油圧ポンプ１４の傾転方向を反転させたとすると、油圧ポンプ１４から吐出される作動油は、第１の油路２４を矢印Ａ１の方向に流れて油圧モータ１５に供給される。また、油圧モータ１５から排出される作動油は、第２の油路２５を矢印Ａ２の方向に流れて油圧ポンプ１４に吸入される。このとき、油圧モータ１５の傾転方向は変わっていないため、モータ軸１６の回転方向は矢印Ｆｍで維持される。

【0052】

また、船舶を後進させる際にエンジン１１の出力軸１３を逆回転Ｒさせた場合、例えば油圧モータ１５の傾転方向を反転させたとすると、油圧ポンプ１４から吐出される作動油は、第２の油路２５を矢印Ｂ２の方向に流れて油圧モータ１５に供給される。また、油圧モータ１５から排出される作動油は、第１の油路２４を矢印Ｂ１の方向に流れて油圧ポンプ１４に吸入される。このとき、油圧モータ１５の傾転方向が反転していることから、モータ軸１６の回転方向は矢印Ｆｍで維持される。

【0053】

なお、油圧ポンプ１４又は油圧モータ１５のいずれか一方のみが両傾転型の斜板式可変容量ポンプにより構成されている場合であっても、上記のとおりエンジン１１を逆回転Ｒさせた際に油圧ポンプ１４又は油圧モータ１５の傾転方向を反転させることにより、モータ軸１６の回転方向を一定方向に維持することができる。

【0054】

このように、本実施形態の油圧駆動システム１０は、油圧ポンプ１４又は油圧モータ１５の少なくとも一方を両傾転型の斜板式可変容量ポンプとすることで、相反転断路器等の追加部品を用いることなく、エンジン１１の回転方向にかかわらずモータ軸１６の回転方向を一定方向に維持することができる。したがって、部品点数を減らすことができるとともに、生産コストの増加を抑制することができる。

【0055】

＜変形例＞
ここまで、本実施形態に係る油圧駆動システム１０を説明したが、上記実施形態の油圧駆動システム１０は種々の変形が可能である。以下、油圧駆動システム１０の変形例の幾つかを説明する。

【0056】

（油圧ポンプを固定容量型のポンプとする例）
上記実施形態では、油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５がともに可変容量型のポンプであったが、油圧ポンプが固定容量型のポンプであってもよい。油圧ポンプ１４が固定容量型のポンプである場合、主軸発電機１７の負荷が増加したときに、制御装置３０は、補助発電制御装置４０に対して補助発電システム２２ａ，２２ｂによる発電量を増加するよう指令信号を出力する。また、油圧ポンプ１４が固定容量型のポンプである場合、主軸発電機１７の負荷が減少したときに、制御装置３０は、補助発電制御装置４０に対して補助発電システム２２ａ，２２ｂによる発電量を減少するよう指令信号を出力する。

【0057】

これにより、主軸発電機１７の負荷の変動が抑制され、主軸発電機１７の負荷が維持される。この場合においても、補助発電システム２２ａ，２２ｂによる発電量が増加又は減少するまでに時間差が生じることによりモータ軸１６の回転速度が変動し得る。ただし、モータ軸１６にフライホイール２９が取り付けられていることによって、モータ軸１６の回転速度を安定化させることができる。

【0058】

なお、油圧ポンプ１４が固定容量型のポンプである場合においても、油圧モータ１５が両傾転型の斜板式可変容量ポンプであれば、上述のとおりエンジン１１の回転方向が反転した場合であってもモータ軸１６の回転方向を一定方向に維持することができる。

【0059】

（油圧ポンプを可変容量型のポンプ及び固定容量型のポンプの組み合わせとする例）
上記実施形態では、油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５がともに可変容量型のポンプであったが、油圧ポンプが、固定容量型のポンプ及び可変容量型のポンプの組み合わせであってもよい。

【0060】

図３に示した油圧駆動システム５０では、エンジン１１の出力軸１３に、固定容量型の油圧ポンプ５５が連結されている。出力軸１３には第１のギヤ５１が固定され、当該第１のギヤ５１に噛み合う第２のギヤ５２が設けられている。第２のギヤ５２の回転軸５３には可変容量型のポンプ５４が連結されている。可変容量型のポンプ５４には、第１の油路２４に接続される第３の油路５６と、第２の油路２５に接続される第４の油路５７とが接続されている。

【0061】

かかる油圧駆動システム５０では、固定容量型の油圧ポンプ５５として、例えば主軸発電機１７による発電電力が船内で必要とされる所定の基準電力量に相当する発電量となるモータ軸１６の回転速度を実現可能な容量のポンプが用いられる。また、可変容量型のポンプ５４は、発電モード中に、油圧モータ１５に供給される作動油の圧力（吐出圧力）が一定となるように、制御装置３０によりアクチュエータ５４ａが動作される。

【0062】

このように構成された油圧駆動システム５０であっても、主軸発電機１７の負荷変動時の発電電力の安定化、及び、エンジン逆回転時の主軸発電機の発電電力の安定化の効果を得ることができる。また、油圧駆動システム５０は、油圧モータ１５に供給される作動油の圧力（吐出圧力）を一定とする可変容量型のポンプ５４の容量を小さくすることができ、可変容量型のポンプ５４のコストを低下させることができる。

【0063】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0064】

１０：油圧駆動システム、１１：エンジン、１２：プロペラ、１３：出力軸、１４：油圧ポンプ、１４ａ：アクチュエータ、１５：油圧モータ、１５ａ：アクチュエータ、１６：モータ軸（回転軸）、１７：主軸発電機、１８：同期調相機、２０：電力系統、２２ａ・２２ｂ：補助発電システム、２４：第１の油路、２５：第２の油路、２６：第１のアキュムレータ、２７：第２のアキュムレータ、２８：回転速度検出器、２９：フライホイール、３０：制御装置、４０：補助発電制御装置

【図1】

【図2】

【図3】