JP2004276726A - 船外機の動力伝達装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】シフトチェンジのギヤイン時に発生する衝撃を低減し、よって船外機に振動が発生するのを防止すると共に、動力伝達系を損傷させないようにした船外機の動力伝達装置を提供する。
【解決手段】エンジン18の出力を前進ギヤ76Fおよび後進ギヤ76Rに伝達するバーチカルシャフトを、同軸上に配置された第1のシャフト70aと第2のシャフト70bの2本のシャフトに分割し、それらを電磁クラッチ56を介して接続すると共に、シフトチェンジに応じて前記電磁クラッチ56を作動させる。具体的には、第1のシャフト70aと第2のシャフト70bの間の接続を断つように電磁クラッチ56を作動させてエンジン18の出力が前進ギヤ76Fおよび後進ギヤ76Rに伝達されないようにしつつ、前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rのいずれかをシンクロメッシュ機構78を介してプロペラシャフト72に係合させる。
【選択図】 図4
【解決手段】エンジン18の出力を前進ギヤ76Fおよび後進ギヤ76Rに伝達するバーチカルシャフトを、同軸上に配置された第1のシャフト70aと第2のシャフト70bの2本のシャフトに分割し、それらを電磁クラッチ56を介して接続すると共に、シフトチェンジに応じて前記電磁クラッチ56を作動させる。具体的には、第1のシャフト70aと第2のシャフト70bの間の接続を断つように電磁クラッチ56を作動させてエンジン18の出力が前進ギヤ76Fおよび後進ギヤ76Rに伝達されないようにしつつ、前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rのいずれかをシンクロメッシュ機構78を介してプロペラシャフト72に係合させる。
【選択図】 図4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関の出力をプロペラに伝達する船外機の動力伝達装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
船外機に搭載された内燃機関の出力は、バーチカルシャフトを介して前進ギヤおよび後進ギヤに伝達されると共に、前記前進ギヤと後進ギヤのいずれかを介してプロペラシャフトに伝達される。
【0003】
前進、後進の各ギヤとプロペラシャフトの係合、即ち、シフトチェンジは、通常、先端にカムを備えたシフトロッドをその軸線方向(上下方向)に駆動してシフトスライダをその軸線方向(水平方向)にスライドさせ、プロペラシャフトと一体に回転するシフタークラッチを前進ギヤあるいは後進ギヤのいずれかに係合させることによって行われる。
【0004】
あるいは、シフトロッドの先端において、その中心軸から偏芯した位置にロッドピンを設け、シフトロッドを回動させてロッドピンを変位させることによってシフトスライダをスライドさせ、シフタークラッチを前進ギヤあるいは後進ギヤのいずれかに係合させることによって行われる。
【0005】
ところで、シフタークラッチと前進、後進の各ギヤの係合は、一般に、シフタークラッチに形成された爪部と、前進、後進の各ギヤに形成された爪部を噛合させることによって行われる。即ち、シフタークラッチと前進、後進の各ギヤに形成された爪部によって構成された噛合式のクラッチ(いわゆるドッグクラッチ)によって行われる。
【0006】
噛合式のクラッチは、主動側(前進、後進の各ギヤ)と従動側(シフタークラッチと一体に回転するプロペラシャフト)の回転が同期していないと、ギヤイン時に各爪部の噛合がスムーズに成立しないため、衝撃が生じ、船外機に振動が発生するおそれがある。また、かかる衝撃により、噛合式のクラッチを形成する爪部やバーチカルシャフトなどを含む動力伝達系に過大な応力が作用し、それらを損傷させるおそれもある。このため、例えば特許文献1に記載される技術にあっては、バーチカルシャフト(ドライブシャフト)を2分割し、それらを弾性体を介して接続することにより、ギヤイン時に動力伝達系に作用する応力を緩和させることを提案している。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−280983号公報(段落0040から0050、図2など)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特許文献1に係る技術は、動力伝達系に作用する応力を弾性体で緩和させることを提案するに止まり、ギヤイン時に発生する衝撃自体を低減するものではなかった。このため、主動側と従動側の回転数差が大きい場合など、かかる衝撃を吸収しきれず、船体に振動が発生するおそれがあると共に、駆動系を損傷させるおそれがあり、改良の余地を残していた。
【0009】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、シフトチェンジのギヤイン時に発生する衝撃を低減し、よって船外機に振動が発生するのを防止すると共に、動力伝達系を損傷させないようにした船外機の動力伝達装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を解決するために、この発明は請求項1項において、内燃機関の出力をバーチカルシャフトを介して前進ギヤおよび後進ギヤに伝達すると共に、前記前進ギヤと後進ギヤのいずれかをプロペラシャフトに係合させてシフトチェンジを行い、前記プロペラシャフトに取り付けられたプロペラを回転させて船体を前進あるいは後進させる船外機の動力伝達装置において、前記バーチカルシャフトを同軸上に配置される2本のシャフトに分割し、前記2本のシャフトを電磁クラッチを介して接続すると共に、前記シフトチェンジに応じて前記電磁クラッチを作動させるように構成した。
【0011】
このように、内燃機関の出力を前進ギヤおよび後進ギヤに伝達するバーチカルシャフトを、同軸上に配置される2本のシャフトに分割し、前記2本のシャフトを電磁クラッチを介して接続すると共に、シフトチェンジに応じて前記電磁クラッチを作動させるように構成したので、シフトチェンジする際、分割された2本のシャフトの間の接続を断つように電磁クラッチを作動させることで内燃機関の出力を前進ギヤと後進ギヤに伝達させないようにすることができる。これにより、主動側である前進、後進の各ギヤと従動側であるプロペラシャフトの回転を早期に同期させることができるため、ギヤイン時に発生する衝撃を低減することができ、よって船外機に振動が発生するのを防止することができると共に、動力伝達系の損傷を防止できる。また、かかる衝撃の伝達を動力伝達系の途中、即ち、バーチカルシャフトの途中で遮断することができるため、船外機に発生する振動と動力伝達系の損傷を一層効果的に防止することができる。
【0012】
また、請求項2項にあっては、前記前進ギヤと後進ギヤのいずれかを前記プロペラシャフトに係合させるとき、前記2本のシャフトの間の接続を断つように前記電磁クラッチを作動させるように構成した。
【0013】
前進ギヤと後進ギヤのいずれかをプロペラシャフトに係合させるとき、分割された2本のシャフトの間の接続を断つように電磁クラッチを作動させるように構成したので、請求項1項の効果で述べたように、主動側である前進、後進の各ギヤと従動側であるプロペラシャフトの回転を早期に同期させることができるため、ギヤイン時に発生する衝撃を低減することができ、よって船外機に振動が発生するのを防止することができると共に、動力伝達系の損傷を防止できる。
【0014】
また、請求項3項にあっては、前記前進ギヤと後進ギヤを、シンクロメッシュ機構を介して前記プロペラシャフトに係合させるように構成した。
【0015】
前進ギヤと後進ギヤをシンクロメッシュ機構を介してプロペラシャフトに係合させる、より具体的には、請求項1項および2項で述べたように、シフトチェンジする際、分割された2本のシャフトの間の接続を断つように電磁クラッチを作動させて前進ギヤと後進ギヤに内燃機関の出力が伝達されないようにしつつ、前進ギヤと後進ギヤをシンクロメッシュ機構を介してプロペラシャフトに係合させるように構成したので、シンクロメッシュ機構の同期作用によって主動側である前進、後進の各ギヤと従動側であるプロペラシャフトの回転をより早期に同期させることができる。このため、ギヤイン時に発生する衝撃を一層低減することができ、よって船外機に振動が発生するのをより効果的に防止することができると共に、動力伝達系の損傷を防止できる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の一つの実施の形態に係る船外機の動力伝達装置を説明する。
【0017】
図1はその船外機の動力伝達装置を全体的に示す概略図であり、図2は図1の部分説明側面図である。
【0018】
図1および図2において、符合10は、内燃機関、プロペラシャフト、プロペラなどが一体化された船外機を示す。船外機10は、図2に示す如く、スイベルシャフトおよびシフトロッド(共に後述)が回動自在に収容されるスイベルケース12と、スイベルケース12が接続されるスターンブラケット14を介し、船体(船舶)16の後尾に重力軸回りおよび水平軸回りに転舵自在に取り付けられる。
【0019】
船外機10は、その上部に内燃機関(以下「エンジン」という)18を備える。エンジン18は火花点火式の直列4気筒で2200ccの排気量を備える4サイクルガソリンエンジンからなる。エンジン18は水面上に位置し、エンジンカバー20で覆われて船外機10の内部に配置される。エンジンカバー20で被覆されたエンジン18の付近には、マイクロコンピュータからなる電子制御ユニット(以下「ECU」という)22が配置される。
【0020】
また、船外機10は、その下部にプロペラ24と、その付近に設けられたラダー26を備える。プロペラ24は、図示しないクランクシャフト、ドライブシャフト、ギヤ機構およびシフト機構を介してエンジン18の動力が伝達され、船体16を前進あるいは後進させる。
【0021】
図1に示す如く、船体16の操縦席付近にはステアリングホイール28が配置される。ステアリングホイール28の付近には舵角センサ30が配置され、操縦者によって入力されたステアリングホイール28の操舵(操作)角に応じた信号を出力する。また、操縦席の右側にはスロットルレバー32が配置されると共に、その付近にはスロットルレバー位置センサ34が配置され、操縦者によって操作されるスロットルレバー32の位置に応じた信号を出力する。
【0022】
スロットルレバー32に隣接した位置にはシフトレバー36が配置されると共に、その付近にはシフトレバー位置センサ38が配置され、操縦者によって操作(シフト)されたシフトレバー36の位置、具体的には、中立、前進および後進のいずれかに応じた信号を出力する。
【0023】
さらに、操縦席付近には、船外機10のチルト角を調整するためのパワーチルトスイッチ40と、トリム角を調整するためのパワートリムスイッチ42が配置され、操縦者によって入力されるチルトのアップ・ダウンおよびトリムのアップ・ダウンの指示に応じた信号を出力する。上記した舵角センサ30、スロットルレバー位置センサ34、シフトレバー位置センサ38、パワーチルトスイッチ40およびパワートリムスイッチ42の出力は、それぞれ信号線30L,34L,38L,40Lおよび42Lを介してECU22に送られる。
【0024】
また、前記したスイベルケース12とスターンブラケット14の付近には、船外機10の転舵軸であるスイベルシャフト(図示せず)を回動させる操舵用の電動モータ46(以下「操舵用電動モータ」という)と、船外機10のチルト角およびトリム角を調整するための公知のパワーチルトトリムユニット48が配置され、それぞれ信号線46Lおよび48Lを介してECU22に接続される。また、エンジンケース20の内部には、シフトロッド(後述)を回動させるシフトチェンジ用の電動モータ50(以下「シフト用電動モータ」という)と、スロットルバルブ(図示せず)を開閉させる電動モータ52(以下「スロットル用電動モータ」という)が配置され、それぞれ信号線50L,52Lを介してECU22に接続される。
【0025】
さらに、船外機10の下部に位置するギヤケース54の内部において、バーチカルシャフト(後述)の途中には、電磁クラッチ56が介挿され、信号線56Lを介してECU22に接続される。尚、ギヤケース54は、前記したラダー26を一体的に備える。
【0026】
ECU22は、上記した各センサおよびスイッチの出力に基づき、操舵用電動モータ46を駆動して船外機10を操舵すると共に、パワーチルトトリムユニット48を動作させて船外機10のチルト角およびトリム角を調整する。また、スロットル用電動モータ52を駆動してエンジン18の回転数を調整する共に、シフト用電動モータ50と電磁クラッチ56を作動させてシフトチェンジを行う。
【0027】
図3は、図2を拡大して示す説明側面図である。尚、図3において、図の一部を断面で示す。
【0028】
図3に示すように、パワーチルトトリムユニット48は、1本のチルト角度調整用の油圧シリンダ(以下「チルト用油圧シリンダ」という)48aと、2本の(図では1本のみ表れる)トリム角度調整用の油圧シリンダ(以下「トリム用油圧シリンダ」という)48bを一体的に備える。
【0029】
チルト用油圧シリンダ48aは、そのシリンダボトムがスターンブラケット14に固定されて船体16に取り付けられると共に、ピストンロッドのロッドヘッドがスイベルケース12に当接させられる。トリム用油圧シリンダ48bも、そのシリンダボトムがスターンブラケット14に固定されて船体16に取り付けられると共に、ピストンロッドのロッドヘッドがスイベルケース12に当接させられる。
【0030】
スイベルケース12は、チルティングシャフト62を介してスターンブラケット14に接続される。換言すれば、スイベルケース12は、チルティングシャフト62を中心として船体16と相対角度変位自在に接続される。また、スイベルケース12は、その内部にスイベルシャフト64が回動自在に収容される。スイベルシャフト64は、その上端がマウントフレーム66に固定されると共に、下端がロアマウントセンターハウジング(図示せず)に固定される。マウントフレーム66とロアマウントセンターハウジングは、それぞれエンジン18などが載置されるフレームに固定される。
【0031】
また、スイベルケース12の上部には、前記した操舵用電動モータ46が配置され、操舵用電動モータ46は、ギヤボックス68を介してマウントフレーム66に接続される。即ち、操舵用電動モータ46の回転出力によってマウントフレーム66が回動させられることにより、船外機10の水平方向の転舵がパワーアシストされ、よってプロペラ24およびラダー26が転舵される。尚、船外機10の全舵角量は、左転舵30度、右転舵30度の合計60度である。
【0032】
また、エンジン18(図3で図示せず)の出力は、クランクシャフト(図示せず)とバーチカルシャフト70(ドライブシャフト)などを介し、ギヤケース54の内部に収容されたプロペラシャフト72に伝達され、それに取り付けられたプロペラ24を回転させる。
【0033】
図4は、図3に示すギヤケース54の部分拡大図である。
【0034】
図4に良く示すように、バーチカルシャフト70は、第1のシャフト70aと第2のシャフト70bに分割される。第1のシャフト70aと第2のシャフト70bは、同軸上に配置されると共に、前記した電磁クラッチ56を介して断続自在に接続される。第1のシャフト70aは、その上端にクランクシャフトが接続され、エンジン18の出力によって常に回転させられる。これに対し、第2のシャフト70bは、電磁クラッチ56によって第1のシャフト70aと接続されたときにのみ回転させられる。
【0035】
ここで、電磁クラッチ56について詳説すると、電磁クラッチ56は、クラッチ部56aと、電磁石56bと、前記クラッチ部56aおよび電磁石56bを取り囲むように配置されたロータ56cとからなる。ロータ56cは、第1のシャフト70aに接続され、それと一体に回転させられる。
【0036】
図5は、図4のV−V線断面図である。尚、図5に示す矢印は、ロータ56cの回転方向(即ち、第1のシャフト70aの回転方向)を表す。
【0037】
図4および図5に良く示すように、ロータ56cの内周面のうち第2のシャフト70bの外方に位置する内周面56c1と、第2のシャフト70bの外周面70b1の間には、クラッチ部56aが配置される。
【0038】
クラッチ部56aは、具体的には、第2のシャフト70bの外周面70b1に固定されたカムリング56a1と、スイッチばね56a2と、カムリング56a1とロータ56cの内周面56c1の間に回転自在に配置された10個のローラ56a3と、ローラ56a3を保持するリテーナ56a4と、リテーナ56a4に接続されてロータ56cの近傍に配置されたアーマチュア56a5とからなる。
【0039】
カムリング56a1は、断面視正10角形を呈し、その各辺とロータ56cの内周面56c1との離間距離の最大値、即ち、各辺の中点と内周面56c1の離間距離がローラ56a3の直径より僅かに大きい値となり、かつ、各頂点と内周面56c1との離間距離がローラ56a3の直径より僅かに小さい値となるように設定される。
【0040】
カムリング56a1とリテーナ56a4には、それぞれ切り欠き56a11と切り欠き56a41が形成されると共に、それら切り欠き56a11,56a41の端面にはスイッチばね56a2が当接され、スイッチばね56a2の付勢力によってカムリング56a1とリテーナ56a4の位置合わせがなされる。具体的には、カムリング56a1の各辺の中点にそれぞれ1個ずつのローラ56a3が配置されるように、カムリング56a1とリテーナ56a4の位置合わせがなされる。
【0041】
前述したように、カムリング56a1の各辺の中点とロータ56cの内周面56c1の離間距離はローラ56a3の直径より僅かに大きい値に設定されていることから、ローラ56a3がカムリング56a1の各辺の中点に配置された場合、ローラ56a3は自由に回転することができ、よって第1のシャフト70aの回転は第2のシャフト70bに伝達されない。
【0042】
ここで、電磁石56bが通電されると、アーマチュア56a5はロータ56cに吸着され、ロータ56cと一体に回転させられる。アーマチュア56a5が回転させられると、それに接続されたリテーナ56a4も回転し、図6に示すように、スイッチばね56a2の付勢力に抗してローラ56a3をカムリング56a1の各頂点に向けて移動させる。カムリング56a1の各頂点とロータ56cの内周面56c1との離間距離は、ローラ56a3の直径より僅かに小さい値となるように設定されていることから、ローラ56a3をカムリング56a1の各頂点に向けて移動させることにより、内周面56c1とカムリング56a1の各頂点がローラ56a3を介して係合(ロック)され、よって第1のシャフト70aの回転が第2のシャフト70bに伝達される。
【0043】
また、電磁石56bが通電されてから内周面56c1とカムリング56a1の各頂点がローラ56a3を介して係合されるまでの間、ローラ56a3が回転する(滑る)ことによって内周面56c1の回転(即ち、第1のシャフト70aの回転)がカムリング56a1(即ち、第2のシャフト70b)に徐々に伝達される。このため、クラッチ部56aは、シフトチェンジの初期において、一時的に半クラッチの状態となる。従って、第1のシャフト70aの回転数と第2のシャフト70bの回転数の差が大きいときであっても、それらの係合をスムーズに行うことができる。
【0044】
また、減速時、即ち、エンジン18の回転数の低下に伴って第1のシャフト70aの回転数が低下し、第1のシャフト70aの回転数を第2のシャフト70bの回転数が上回ったときは、図7に示す如く、ローラ56a3はスイッチばね56a2の付勢力に抗してカムリング56a1の反対側の頂点に向けて移動され、ロータ56cの内周面56c1とカムリング56a1の各頂点が係合される。換言すれば、第2のシャフト70bによって第1のシャフト70aが回転させられる。このように、電磁クラッチ56は、2ウェイクラッチとして機能する。尚、図6および図7において、ロータ56cの外方に示す矢印はロータ56cの回転方向(即ち、第1のシャフト70aの回転方向)を表し、第2のシャフト70bの内方に示す矢印は第2のシャフト70bの回転方向を表す。
【0045】
図4の説明に戻ると、第2のシャフト70bの下端には、ピニオンギヤ74が固定される。また、プロペラシャフト72の外周には、前進ギヤ76F(べベルギヤ)と後進ギヤ76R(べベルギヤ)が回転自在に支持され、それらは前記したピニオンギヤ74と噛合して相反する方向に回転させられる。また、前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rの間には、プロペラシャフト72と一体に回転するシンクロメッシュ機構78が配置される。
【0046】
ギヤケース54の内部には、さらにシフトロッド80が回動自在に収容される。シフトロッド80は、図3に示す如く、ギヤケース54とスイベルケース12(具体的には、そこに収容されるスイベルシャフト64の内部空間)を貫通し、その上端がエンジンカバー20の内部に達する。シフトロッド80の上端は、エンジンカバー20の内部に配置された複数個のリダクションギヤ82を介してシフト用電動モータ50に接続される。
【0047】
一方、シフトロッド80の下端面には、図4に良く示すように、ロッドピン80aが設けられる。ロッドピン80aは、シフトロッド80の下方に配置されたスライダ84の凹部86に挿入される。スライダ84は、プロペラシャフト72およびシンクロメッシュ機構78の延長軸方向にスライド自在に配置されると共に、スプリング88を介してシンクロメッシュ機構78に接続される。
【0048】
図8は、シフトロッド80の底面図である。図8に示すように、ロッドピン80aは、シフトロッド80の下端面80bにおいてその中心から所定距離偏芯した位置に設けられる。このため、ロッドピン80aは、シフトロッド80が回動されることによって前記したプロペラシャフト72およびシンクロメッシュ機構78の延長軸方向に変位を生じる。かかるロッドピン80aの変位は、前記した凹部86、スライダ84およびスプリング88を介してシンクロメッシュ機構78に伝達される。
【0049】
シンクロメッシュ機構78は、より詳しくは図4に示す如く、スリーブ78aと、前記スリーブに接続されたピン78bと、前進ギヤ76Fに近接して配置された前進用ブロッキングリング78cfと、後進ギヤ76Rに近接して配置された後進用ブロッキングリング78crと、スリーブ78aと前進用ブロッキングリング78cfの間に配置された前進用シンクロばね78dfと、スリーブ78aと後進用ブロッキングリング78crの間に配置された後進用シンクロばね78drとを備える。
【0050】
シフトロッド80が回動されることによって生じたロッドピン80aの変位は、凹部86、スライダ84およびスプリング88を介してピン78bに伝達され、スリーブ78aを前進ギヤ76Fあるいは後進ギヤ76Rのいずれかの方向に移動させる。
【0051】
より具体的には、ロッドピン80aが前進ギヤ76F方向への変位を生じると、スリーブ78aは、前進用シンクロばね78dfの付勢力に抗して前進用ブロッキングリング78cfの上部へと移動させられる。このとき、前進用ブロッキングリング78cfは、前進ギヤ76Fの側面に押圧され、摩擦力によってそれらの回転が同期する。そして、ロッドピン80aが前進ギヤ76F方向へさらに変位することにより、スリーブ78aと前進ギヤ76Fの爪部が噛合され、よって主動側である前進ギヤ76Fと従動側であるプロペラシャフト72の係合がスムーズに成立する。
【0052】
後進ギヤ76Rをプロペラシャフト72に係合させる場合も同様である。即ち、ロッドピン80aが後進ギヤ76R方向への変位を生じると、スリーブ78aは後進用シンクロばね78drの付勢力に抗して後進用ブロッキングリング78crの上部へと移動させられ、後進用ブロッキングリング78crと後進ギヤ76Rの摩擦力によってそれらの回転が同期する。そして、ロッドピン80aが後進ギヤ76R方向へさらに変位することにより、スリーブ78aと後進ギヤ76Rの爪部が噛合され、よって主動側である後進ギヤ76Rと従動側であるプロペラシャフト72の係合がスムーズに成立する。
【0053】
ECU22は、前述の如く、操縦者によって操作されたシフトレバー36の位置に基づいてシフト用電動モータ50と電磁クラッチ56を作動させることにより、シフトチェンジを行う。具体的には、操縦者によって中立位置が選択された場合、ECU22は、電磁クラッチ56の電磁石56bに対する電流の供給を遮断して第1のシャフト70aと第2のシャフト70bの間の接続を断つと共に、ロッドピン80aの位置が中立位置となるように、換言すれば、スリーブ78aが前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rのいずれとも噛合しない位置となるようにシフト用電動モータ50を駆動してシフトロッド80を回動させ、よってエンジン18の出力がプロペラシャフト72に伝達されないようにする。
【0054】
一方、操縦者によって前進位置が選択された場合、ECU22は、電磁石56bに対する電流の供給を遮断しつつ、即ち、第1のシャフト70aと第2のシャフト70bの間の接続を断つように電磁クラッチ56を作動させつつ、ロッドピン80aの位置が前進位置となるように、換言すれば、スリーブ78aが前進ギヤ76Fと噛合する位置となるようにシフト用電動モータ50を駆動してシフトロッド80を回動させる。このとき、前進ギヤ76Fにはエンジン18の出力が伝達されていないことから、シンクロメッシュ機構78の同期作用、具体的には、前進用ブロッキングリング78cfとの摩擦力により、前進ギヤ76Fの回転速度をスリーブ78aの回転速度まで早期に低下させることができる。即ち、主動側である前進ギヤ76Fと従動側であるプロペラシャフト72の回転(スリーブ78aの回転)を早期に同期させることができる。
【0055】
そして、前進ギヤ76Fとプロペラシャフト72が係合した後、電磁クラッチ56の電磁石56bに対する電流の供給を実行して第1のシャフト70aと第2のシャフト70bを接続し、よってエンジン18の出力が前進ギヤ76Fを介してプロペラシャフト72に伝達されるようにする。これにより、船体16は、前進方向への推進力を得る。
【0056】
また、操縦者によって後進位置が選択された場合、ECU22は、電磁石56bに対する電流の供給を遮断しつつ、即ち、第1のシャフト70aと第2のシャフト70bの間の接続を断つように電磁クラッチ56を作動させつつ、ロッドピン80aの位置が後進位置となるように、換言すれば、スリーブ78aが後進ギヤ76Rと噛合する位置となるようにシフト用電動モータ50を駆動してシフトロッド80を回動させる。このとき、後進ギヤ76Rにはエンジン18の出力が伝達されていないことから、後進用ブロッキングリング78crとの摩擦力により、後進ギヤ76Rの回転速度をスリーブ78aの回転速度まで早期に低下させることができる。即ち、主動側である後進ギヤ76Rと従動側であるプロペラシャフト72の回転(スリーブ78aの回転)を早期に同期させることができる。
【0057】
そして、後進ギヤ76Rとプロペラシャフト72が係合した後、電磁クラッチ56の電磁石56bに対する電流の供給を実行して第1のシャフト70aと第2のシャフト70bを接続し、よってエンジン18の出力が後進ギヤ76Rを介してプロペラシャフト72に伝達されるようにする。これにより、船体16は、後進方向への推進力を得る。
【0058】
このように、この実施の形態にあっては、エンジン18の出力を前進ギヤ76Fおよび後進ギヤ76Rに伝達するバーチカルシャフト70を、同軸上に配置された第1のシャフト70aと第2のシャフト70bの2本のシャフトに分割し、それらを電磁クラッチ56を介して接続すると共に、シフトチェンジに応じて前記電磁クラッチ56を作動させる、具体的には、前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rのいずれかをプロペラシャフト72に係合させるとき、第1のシャフト70aと第2のシャフト70bの間の接続を断つように電磁クラッチ56を作動させるように構成したので、シフトチェンジの際、エンジン18の出力を前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rに伝達させないようにすることができる。
【0059】
これにより主動側である前進、後進の各ギヤ76F,76Rと従動側であるプロペラシャフト72の回転を早期に同期させることができるため、ギヤイン時に発生する衝撃を低減することができ、よって船外機10に振動が発生するのを防止することができると共に、動力伝達系の損傷を防止できる。さらに、かかる衝撃の伝達を動力伝達系の途中、即ち、エンジン18との接続が断たれて回転自在とされた第2のシャフト70bで遮断することができため、船外機に発生する振動と動力伝達系の損傷を一層効果的に防止することができる。尚、「動力伝達系」とは、エンジン18の出力をプロペラ24まで伝達するための全ての構成を意味し、具体的には、図示しないクランクシャフトやバーチカルシャフト70、ピニオンギヤ74や前進、後進の各ギヤ76F,76R、プロペラシャフト72などを意味する。
【0060】
さらに、この実施の形態にあっては、第1のシャフト70aと第2のシャフト70bの間の接続を断つように電磁クラッチ56を作動させてエンジン18の出力が前進ギヤ76Fおよび後進ギヤ76Rに伝達されないようにしつつ、前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rのいずれかをシンクロメッシュ機構78を介してプロペラシャフト72に係合させるように構成したので、シンクロメッシュ機構78の同期作用(前進用ブロッキングリング78cfと前進ギヤ76Fの摩擦力、および後進用ブロッキングリング78crと後進ギヤ76Rの摩擦力)によって主動側(前進、後進の各ギヤ76F,76R)と従動側(プロペラシャフト72)の回転をより早期に同期させることが可能となってギヤイン時に発生する衝撃を一層低減することができ、よって船外機10に振動が発生するのをより効果的に防止することができると共に、動力伝達系の損傷を防止できる。
【0061】
上記の如く、この発明の一つの実施の形態においては、内燃機関(エンジン18)の出力をバーチカルシャフト70を介して前進ギヤ76Fおよび後進ギヤ76Rに伝達すると共に、前記前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rのいずれかをプロペラシャフト72に係合させてシフトチェンジを行い、前記プロペラシャフト72に取り付けられたプロペラ24を回転させて船体16を前進あるいは後進させる船外機10の動力伝達装置において、前記バーチカルシャフト70を同軸上に配置される2本のシャフト(第1のシャフト70aと第2のシャフト70b)に分割し、前記2本のシャフトを電磁クラッチ56を介して接続すると共に、前記シフトチェンジに応じて前記電磁クラッチ56を作動させるように構成した。
【0062】
また、前記前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rのいずれかを前記プロペラシャフト72に係合させるとき、前記2本のシャフトの間の接続を断つように前記電磁クラッチ56を作動させるように構成した。
【0063】
また、前記前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rを、シンクロメッシュ機構78を介して前記プロペラシャフト72に係合させるように構成した。
【0064】
【発明の効果】
請求項1項にあっては、内燃機関の出力を前進ギヤおよび後進ギヤに伝達するバーチカルシャフトを、同軸上に配置される2本のシャフトに分割し、前記2本のシャフトを電磁クラッチを介して接続すると共に、シフトチェンジに応じて前記電磁クラッチを作動させるように構成したので、シフトチェンジする際、分割された2本のシャフトの間の接続を断つように電磁クラッチを作動させることで内燃機関の出力を前進ギヤと後進ギヤに伝達させないようにすることができる。これにより、主動側である前進、後進の各ギヤと従動側であるプロペラシャフトの回転を早期に同期させることができるため、ギヤイン時に発生する衝撃を低減することができ、よって船外機に振動が発生するのを防止することができると共に、動力伝達系の損傷を防止できる。また、かかる衝撃の伝達を動力伝達系の途中、即ち、バーチカルシャフトの途中で遮断することができるため、船外機に発生する振動と動力伝達系の損傷を一層効果的に防止することができる。
【0065】
請求項2項にあっては、前進ギヤと後進ギヤのいずれかをプロペラシャフトに係合させるとき、分割された2本のシャフトの間の接続を断つように電磁クラッチを作動させるように構成したので、請求項1項の効果で述べたように、主動側である前進、後進の各ギヤと従動側であるプロペラシャフトの回転を早期に同期させることができるため、ギヤイン時に発生する衝撃を低減することができ、よって船外機に振動が発生するのを防止することができると共に、動力伝達系の損傷を防止できる。
【0066】
請求項3項にあっては、前進ギヤと後進ギヤをシンクロメッシュ機構を介してプロペラシャフトに係合させる、より具体的には、請求項1項および2項で述べたように、シフトチェンジする際、分割された2本のシャフトの間の接続を断つように電磁クラッチを作動させて前進ギヤと後進ギヤに内燃機関の出力が伝達されないようにしつつ、前進ギヤと後進ギヤをシンクロメッシュ機構を介してプロペラシャフトに係合させるように構成したので、シンクロメッシュ機構の同期作用によって主動側である前進、後進の各ギヤと従動側であるプロペラシャフトの回転をより早期に同期させることができる。このため、ギヤイン時に発生する衝撃を一層低減することができ、よって船外機に振動が発生するのをより効果的に防止することができると共に、動力伝達系の損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一つの実施の形態に係る船外機の動力伝達装置を全体的に示す説明図である。
【図2】図1に示す装置の部分説明側面図である。
【図3】図2の拡大部分断面図である。
【図4】図3に示すに示すギヤケースの部分拡大断面図である。
【図5】図4のV−V線断面図である。
【図6】図4に示す電磁クラッチが作動させられているとき(加速時)の図4と同様な断面図である。
【図7】図4に示す電磁クラッチが作動させられているとき(減速時)の図4と同様な断面図である。
【図8】図4に示すピストンロッドの底面図である。
【符号の説明】
10 船外機
16 船体
18 エンジン(内燃機関)
24 プロペラ
56 電磁クラッチ
70 バーチカルシャフト
70a 第1のシャフト
70b 第2のシャフト
72 プロペラシャフト
76F 前進ギヤ
76R 後進ギヤ
78 シンクロメッシュ機構
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関の出力をプロペラに伝達する船外機の動力伝達装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
船外機に搭載された内燃機関の出力は、バーチカルシャフトを介して前進ギヤおよび後進ギヤに伝達されると共に、前記前進ギヤと後進ギヤのいずれかを介してプロペラシャフトに伝達される。
【0003】
前進、後進の各ギヤとプロペラシャフトの係合、即ち、シフトチェンジは、通常、先端にカムを備えたシフトロッドをその軸線方向(上下方向)に駆動してシフトスライダをその軸線方向(水平方向)にスライドさせ、プロペラシャフトと一体に回転するシフタークラッチを前進ギヤあるいは後進ギヤのいずれかに係合させることによって行われる。
【0004】
あるいは、シフトロッドの先端において、その中心軸から偏芯した位置にロッドピンを設け、シフトロッドを回動させてロッドピンを変位させることによってシフトスライダをスライドさせ、シフタークラッチを前進ギヤあるいは後進ギヤのいずれかに係合させることによって行われる。
【0005】
ところで、シフタークラッチと前進、後進の各ギヤの係合は、一般に、シフタークラッチに形成された爪部と、前進、後進の各ギヤに形成された爪部を噛合させることによって行われる。即ち、シフタークラッチと前進、後進の各ギヤに形成された爪部によって構成された噛合式のクラッチ(いわゆるドッグクラッチ)によって行われる。
【0006】
噛合式のクラッチは、主動側(前進、後進の各ギヤ)と従動側(シフタークラッチと一体に回転するプロペラシャフト)の回転が同期していないと、ギヤイン時に各爪部の噛合がスムーズに成立しないため、衝撃が生じ、船外機に振動が発生するおそれがある。また、かかる衝撃により、噛合式のクラッチを形成する爪部やバーチカルシャフトなどを含む動力伝達系に過大な応力が作用し、それらを損傷させるおそれもある。このため、例えば特許文献1に記載される技術にあっては、バーチカルシャフト(ドライブシャフト)を2分割し、それらを弾性体を介して接続することにより、ギヤイン時に動力伝達系に作用する応力を緩和させることを提案している。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−280983号公報(段落0040から0050、図2など)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特許文献1に係る技術は、動力伝達系に作用する応力を弾性体で緩和させることを提案するに止まり、ギヤイン時に発生する衝撃自体を低減するものではなかった。このため、主動側と従動側の回転数差が大きい場合など、かかる衝撃を吸収しきれず、船体に振動が発生するおそれがあると共に、駆動系を損傷させるおそれがあり、改良の余地を残していた。
【0009】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、シフトチェンジのギヤイン時に発生する衝撃を低減し、よって船外機に振動が発生するのを防止すると共に、動力伝達系を損傷させないようにした船外機の動力伝達装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を解決するために、この発明は請求項1項において、内燃機関の出力をバーチカルシャフトを介して前進ギヤおよび後進ギヤに伝達すると共に、前記前進ギヤと後進ギヤのいずれかをプロペラシャフトに係合させてシフトチェンジを行い、前記プロペラシャフトに取り付けられたプロペラを回転させて船体を前進あるいは後進させる船外機の動力伝達装置において、前記バーチカルシャフトを同軸上に配置される2本のシャフトに分割し、前記2本のシャフトを電磁クラッチを介して接続すると共に、前記シフトチェンジに応じて前記電磁クラッチを作動させるように構成した。
【0011】
このように、内燃機関の出力を前進ギヤおよび後進ギヤに伝達するバーチカルシャフトを、同軸上に配置される2本のシャフトに分割し、前記2本のシャフトを電磁クラッチを介して接続すると共に、シフトチェンジに応じて前記電磁クラッチを作動させるように構成したので、シフトチェンジする際、分割された2本のシャフトの間の接続を断つように電磁クラッチを作動させることで内燃機関の出力を前進ギヤと後進ギヤに伝達させないようにすることができる。これにより、主動側である前進、後進の各ギヤと従動側であるプロペラシャフトの回転を早期に同期させることができるため、ギヤイン時に発生する衝撃を低減することができ、よって船外機に振動が発生するのを防止することができると共に、動力伝達系の損傷を防止できる。また、かかる衝撃の伝達を動力伝達系の途中、即ち、バーチカルシャフトの途中で遮断することができるため、船外機に発生する振動と動力伝達系の損傷を一層効果的に防止することができる。
【0012】
また、請求項2項にあっては、前記前進ギヤと後進ギヤのいずれかを前記プロペラシャフトに係合させるとき、前記2本のシャフトの間の接続を断つように前記電磁クラッチを作動させるように構成した。
【0013】
前進ギヤと後進ギヤのいずれかをプロペラシャフトに係合させるとき、分割された2本のシャフトの間の接続を断つように電磁クラッチを作動させるように構成したので、請求項1項の効果で述べたように、主動側である前進、後進の各ギヤと従動側であるプロペラシャフトの回転を早期に同期させることができるため、ギヤイン時に発生する衝撃を低減することができ、よって船外機に振動が発生するのを防止することができると共に、動力伝達系の損傷を防止できる。
【0014】
また、請求項3項にあっては、前記前進ギヤと後進ギヤを、シンクロメッシュ機構を介して前記プロペラシャフトに係合させるように構成した。
【0015】
前進ギヤと後進ギヤをシンクロメッシュ機構を介してプロペラシャフトに係合させる、より具体的には、請求項1項および2項で述べたように、シフトチェンジする際、分割された2本のシャフトの間の接続を断つように電磁クラッチを作動させて前進ギヤと後進ギヤに内燃機関の出力が伝達されないようにしつつ、前進ギヤと後進ギヤをシンクロメッシュ機構を介してプロペラシャフトに係合させるように構成したので、シンクロメッシュ機構の同期作用によって主動側である前進、後進の各ギヤと従動側であるプロペラシャフトの回転をより早期に同期させることができる。このため、ギヤイン時に発生する衝撃を一層低減することができ、よって船外機に振動が発生するのをより効果的に防止することができると共に、動力伝達系の損傷を防止できる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の一つの実施の形態に係る船外機の動力伝達装置を説明する。
【0017】
図1はその船外機の動力伝達装置を全体的に示す概略図であり、図2は図1の部分説明側面図である。
【0018】
図1および図2において、符合10は、内燃機関、プロペラシャフト、プロペラなどが一体化された船外機を示す。船外機10は、図2に示す如く、スイベルシャフトおよびシフトロッド(共に後述)が回動自在に収容されるスイベルケース12と、スイベルケース12が接続されるスターンブラケット14を介し、船体(船舶)16の後尾に重力軸回りおよび水平軸回りに転舵自在に取り付けられる。
【0019】
船外機10は、その上部に内燃機関(以下「エンジン」という)18を備える。エンジン18は火花点火式の直列4気筒で2200ccの排気量を備える4サイクルガソリンエンジンからなる。エンジン18は水面上に位置し、エンジンカバー20で覆われて船外機10の内部に配置される。エンジンカバー20で被覆されたエンジン18の付近には、マイクロコンピュータからなる電子制御ユニット(以下「ECU」という)22が配置される。
【0020】
また、船外機10は、その下部にプロペラ24と、その付近に設けられたラダー26を備える。プロペラ24は、図示しないクランクシャフト、ドライブシャフト、ギヤ機構およびシフト機構を介してエンジン18の動力が伝達され、船体16を前進あるいは後進させる。
【0021】
図1に示す如く、船体16の操縦席付近にはステアリングホイール28が配置される。ステアリングホイール28の付近には舵角センサ30が配置され、操縦者によって入力されたステアリングホイール28の操舵(操作)角に応じた信号を出力する。また、操縦席の右側にはスロットルレバー32が配置されると共に、その付近にはスロットルレバー位置センサ34が配置され、操縦者によって操作されるスロットルレバー32の位置に応じた信号を出力する。
【0022】
スロットルレバー32に隣接した位置にはシフトレバー36が配置されると共に、その付近にはシフトレバー位置センサ38が配置され、操縦者によって操作(シフト)されたシフトレバー36の位置、具体的には、中立、前進および後進のいずれかに応じた信号を出力する。
【0023】
さらに、操縦席付近には、船外機10のチルト角を調整するためのパワーチルトスイッチ40と、トリム角を調整するためのパワートリムスイッチ42が配置され、操縦者によって入力されるチルトのアップ・ダウンおよびトリムのアップ・ダウンの指示に応じた信号を出力する。上記した舵角センサ30、スロットルレバー位置センサ34、シフトレバー位置センサ38、パワーチルトスイッチ40およびパワートリムスイッチ42の出力は、それぞれ信号線30L,34L,38L,40Lおよび42Lを介してECU22に送られる。
【0024】
また、前記したスイベルケース12とスターンブラケット14の付近には、船外機10の転舵軸であるスイベルシャフト(図示せず)を回動させる操舵用の電動モータ46(以下「操舵用電動モータ」という)と、船外機10のチルト角およびトリム角を調整するための公知のパワーチルトトリムユニット48が配置され、それぞれ信号線46Lおよび48Lを介してECU22に接続される。また、エンジンケース20の内部には、シフトロッド(後述)を回動させるシフトチェンジ用の電動モータ50(以下「シフト用電動モータ」という)と、スロットルバルブ(図示せず)を開閉させる電動モータ52(以下「スロットル用電動モータ」という)が配置され、それぞれ信号線50L,52Lを介してECU22に接続される。
【0025】
さらに、船外機10の下部に位置するギヤケース54の内部において、バーチカルシャフト(後述)の途中には、電磁クラッチ56が介挿され、信号線56Lを介してECU22に接続される。尚、ギヤケース54は、前記したラダー26を一体的に備える。
【0026】
ECU22は、上記した各センサおよびスイッチの出力に基づき、操舵用電動モータ46を駆動して船外機10を操舵すると共に、パワーチルトトリムユニット48を動作させて船外機10のチルト角およびトリム角を調整する。また、スロットル用電動モータ52を駆動してエンジン18の回転数を調整する共に、シフト用電動モータ50と電磁クラッチ56を作動させてシフトチェンジを行う。
【0027】
図3は、図2を拡大して示す説明側面図である。尚、図3において、図の一部を断面で示す。
【0028】
図3に示すように、パワーチルトトリムユニット48は、1本のチルト角度調整用の油圧シリンダ(以下「チルト用油圧シリンダ」という)48aと、2本の(図では1本のみ表れる)トリム角度調整用の油圧シリンダ(以下「トリム用油圧シリンダ」という)48bを一体的に備える。
【0029】
チルト用油圧シリンダ48aは、そのシリンダボトムがスターンブラケット14に固定されて船体16に取り付けられると共に、ピストンロッドのロッドヘッドがスイベルケース12に当接させられる。トリム用油圧シリンダ48bも、そのシリンダボトムがスターンブラケット14に固定されて船体16に取り付けられると共に、ピストンロッドのロッドヘッドがスイベルケース12に当接させられる。
【0030】
スイベルケース12は、チルティングシャフト62を介してスターンブラケット14に接続される。換言すれば、スイベルケース12は、チルティングシャフト62を中心として船体16と相対角度変位自在に接続される。また、スイベルケース12は、その内部にスイベルシャフト64が回動自在に収容される。スイベルシャフト64は、その上端がマウントフレーム66に固定されると共に、下端がロアマウントセンターハウジング(図示せず)に固定される。マウントフレーム66とロアマウントセンターハウジングは、それぞれエンジン18などが載置されるフレームに固定される。
【0031】
また、スイベルケース12の上部には、前記した操舵用電動モータ46が配置され、操舵用電動モータ46は、ギヤボックス68を介してマウントフレーム66に接続される。即ち、操舵用電動モータ46の回転出力によってマウントフレーム66が回動させられることにより、船外機10の水平方向の転舵がパワーアシストされ、よってプロペラ24およびラダー26が転舵される。尚、船外機10の全舵角量は、左転舵30度、右転舵30度の合計60度である。
【0032】
また、エンジン18(図3で図示せず)の出力は、クランクシャフト(図示せず)とバーチカルシャフト70(ドライブシャフト)などを介し、ギヤケース54の内部に収容されたプロペラシャフト72に伝達され、それに取り付けられたプロペラ24を回転させる。
【0033】
図4は、図3に示すギヤケース54の部分拡大図である。
【0034】
図4に良く示すように、バーチカルシャフト70は、第1のシャフト70aと第2のシャフト70bに分割される。第1のシャフト70aと第2のシャフト70bは、同軸上に配置されると共に、前記した電磁クラッチ56を介して断続自在に接続される。第1のシャフト70aは、その上端にクランクシャフトが接続され、エンジン18の出力によって常に回転させられる。これに対し、第2のシャフト70bは、電磁クラッチ56によって第1のシャフト70aと接続されたときにのみ回転させられる。
【0035】
ここで、電磁クラッチ56について詳説すると、電磁クラッチ56は、クラッチ部56aと、電磁石56bと、前記クラッチ部56aおよび電磁石56bを取り囲むように配置されたロータ56cとからなる。ロータ56cは、第1のシャフト70aに接続され、それと一体に回転させられる。
【0036】
図5は、図4のV−V線断面図である。尚、図5に示す矢印は、ロータ56cの回転方向(即ち、第1のシャフト70aの回転方向)を表す。
【0037】
図4および図5に良く示すように、ロータ56cの内周面のうち第2のシャフト70bの外方に位置する内周面56c1と、第2のシャフト70bの外周面70b1の間には、クラッチ部56aが配置される。
【0038】
クラッチ部56aは、具体的には、第2のシャフト70bの外周面70b1に固定されたカムリング56a1と、スイッチばね56a2と、カムリング56a1とロータ56cの内周面56c1の間に回転自在に配置された10個のローラ56a3と、ローラ56a3を保持するリテーナ56a4と、リテーナ56a4に接続されてロータ56cの近傍に配置されたアーマチュア56a5とからなる。
【0039】
カムリング56a1は、断面視正10角形を呈し、その各辺とロータ56cの内周面56c1との離間距離の最大値、即ち、各辺の中点と内周面56c1の離間距離がローラ56a3の直径より僅かに大きい値となり、かつ、各頂点と内周面56c1との離間距離がローラ56a3の直径より僅かに小さい値となるように設定される。
【0040】
カムリング56a1とリテーナ56a4には、それぞれ切り欠き56a11と切り欠き56a41が形成されると共に、それら切り欠き56a11,56a41の端面にはスイッチばね56a2が当接され、スイッチばね56a2の付勢力によってカムリング56a1とリテーナ56a4の位置合わせがなされる。具体的には、カムリング56a1の各辺の中点にそれぞれ1個ずつのローラ56a3が配置されるように、カムリング56a1とリテーナ56a4の位置合わせがなされる。
【0041】
前述したように、カムリング56a1の各辺の中点とロータ56cの内周面56c1の離間距離はローラ56a3の直径より僅かに大きい値に設定されていることから、ローラ56a3がカムリング56a1の各辺の中点に配置された場合、ローラ56a3は自由に回転することができ、よって第1のシャフト70aの回転は第2のシャフト70bに伝達されない。
【0042】
ここで、電磁石56bが通電されると、アーマチュア56a5はロータ56cに吸着され、ロータ56cと一体に回転させられる。アーマチュア56a5が回転させられると、それに接続されたリテーナ56a4も回転し、図6に示すように、スイッチばね56a2の付勢力に抗してローラ56a3をカムリング56a1の各頂点に向けて移動させる。カムリング56a1の各頂点とロータ56cの内周面56c1との離間距離は、ローラ56a3の直径より僅かに小さい値となるように設定されていることから、ローラ56a3をカムリング56a1の各頂点に向けて移動させることにより、内周面56c1とカムリング56a1の各頂点がローラ56a3を介して係合(ロック)され、よって第1のシャフト70aの回転が第2のシャフト70bに伝達される。
【0043】
また、電磁石56bが通電されてから内周面56c1とカムリング56a1の各頂点がローラ56a3を介して係合されるまでの間、ローラ56a3が回転する(滑る)ことによって内周面56c1の回転(即ち、第1のシャフト70aの回転)がカムリング56a1(即ち、第2のシャフト70b)に徐々に伝達される。このため、クラッチ部56aは、シフトチェンジの初期において、一時的に半クラッチの状態となる。従って、第1のシャフト70aの回転数と第2のシャフト70bの回転数の差が大きいときであっても、それらの係合をスムーズに行うことができる。
【0044】
また、減速時、即ち、エンジン18の回転数の低下に伴って第1のシャフト70aの回転数が低下し、第1のシャフト70aの回転数を第2のシャフト70bの回転数が上回ったときは、図7に示す如く、ローラ56a3はスイッチばね56a2の付勢力に抗してカムリング56a1の反対側の頂点に向けて移動され、ロータ56cの内周面56c1とカムリング56a1の各頂点が係合される。換言すれば、第2のシャフト70bによって第1のシャフト70aが回転させられる。このように、電磁クラッチ56は、2ウェイクラッチとして機能する。尚、図6および図7において、ロータ56cの外方に示す矢印はロータ56cの回転方向(即ち、第1のシャフト70aの回転方向)を表し、第2のシャフト70bの内方に示す矢印は第2のシャフト70bの回転方向を表す。
【0045】
図4の説明に戻ると、第2のシャフト70bの下端には、ピニオンギヤ74が固定される。また、プロペラシャフト72の外周には、前進ギヤ76F(べベルギヤ)と後進ギヤ76R(べベルギヤ)が回転自在に支持され、それらは前記したピニオンギヤ74と噛合して相反する方向に回転させられる。また、前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rの間には、プロペラシャフト72と一体に回転するシンクロメッシュ機構78が配置される。
【0046】
ギヤケース54の内部には、さらにシフトロッド80が回動自在に収容される。シフトロッド80は、図3に示す如く、ギヤケース54とスイベルケース12(具体的には、そこに収容されるスイベルシャフト64の内部空間)を貫通し、その上端がエンジンカバー20の内部に達する。シフトロッド80の上端は、エンジンカバー20の内部に配置された複数個のリダクションギヤ82を介してシフト用電動モータ50に接続される。
【0047】
一方、シフトロッド80の下端面には、図4に良く示すように、ロッドピン80aが設けられる。ロッドピン80aは、シフトロッド80の下方に配置されたスライダ84の凹部86に挿入される。スライダ84は、プロペラシャフト72およびシンクロメッシュ機構78の延長軸方向にスライド自在に配置されると共に、スプリング88を介してシンクロメッシュ機構78に接続される。
【0048】
図8は、シフトロッド80の底面図である。図8に示すように、ロッドピン80aは、シフトロッド80の下端面80bにおいてその中心から所定距離偏芯した位置に設けられる。このため、ロッドピン80aは、シフトロッド80が回動されることによって前記したプロペラシャフト72およびシンクロメッシュ機構78の延長軸方向に変位を生じる。かかるロッドピン80aの変位は、前記した凹部86、スライダ84およびスプリング88を介してシンクロメッシュ機構78に伝達される。
【0049】
シンクロメッシュ機構78は、より詳しくは図4に示す如く、スリーブ78aと、前記スリーブに接続されたピン78bと、前進ギヤ76Fに近接して配置された前進用ブロッキングリング78cfと、後進ギヤ76Rに近接して配置された後進用ブロッキングリング78crと、スリーブ78aと前進用ブロッキングリング78cfの間に配置された前進用シンクロばね78dfと、スリーブ78aと後進用ブロッキングリング78crの間に配置された後進用シンクロばね78drとを備える。
【0050】
シフトロッド80が回動されることによって生じたロッドピン80aの変位は、凹部86、スライダ84およびスプリング88を介してピン78bに伝達され、スリーブ78aを前進ギヤ76Fあるいは後進ギヤ76Rのいずれかの方向に移動させる。
【0051】
より具体的には、ロッドピン80aが前進ギヤ76F方向への変位を生じると、スリーブ78aは、前進用シンクロばね78dfの付勢力に抗して前進用ブロッキングリング78cfの上部へと移動させられる。このとき、前進用ブロッキングリング78cfは、前進ギヤ76Fの側面に押圧され、摩擦力によってそれらの回転が同期する。そして、ロッドピン80aが前進ギヤ76F方向へさらに変位することにより、スリーブ78aと前進ギヤ76Fの爪部が噛合され、よって主動側である前進ギヤ76Fと従動側であるプロペラシャフト72の係合がスムーズに成立する。
【0052】
後進ギヤ76Rをプロペラシャフト72に係合させる場合も同様である。即ち、ロッドピン80aが後進ギヤ76R方向への変位を生じると、スリーブ78aは後進用シンクロばね78drの付勢力に抗して後進用ブロッキングリング78crの上部へと移動させられ、後進用ブロッキングリング78crと後進ギヤ76Rの摩擦力によってそれらの回転が同期する。そして、ロッドピン80aが後進ギヤ76R方向へさらに変位することにより、スリーブ78aと後進ギヤ76Rの爪部が噛合され、よって主動側である後進ギヤ76Rと従動側であるプロペラシャフト72の係合がスムーズに成立する。
【0053】
ECU22は、前述の如く、操縦者によって操作されたシフトレバー36の位置に基づいてシフト用電動モータ50と電磁クラッチ56を作動させることにより、シフトチェンジを行う。具体的には、操縦者によって中立位置が選択された場合、ECU22は、電磁クラッチ56の電磁石56bに対する電流の供給を遮断して第1のシャフト70aと第2のシャフト70bの間の接続を断つと共に、ロッドピン80aの位置が中立位置となるように、換言すれば、スリーブ78aが前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rのいずれとも噛合しない位置となるようにシフト用電動モータ50を駆動してシフトロッド80を回動させ、よってエンジン18の出力がプロペラシャフト72に伝達されないようにする。
【0054】
一方、操縦者によって前進位置が選択された場合、ECU22は、電磁石56bに対する電流の供給を遮断しつつ、即ち、第1のシャフト70aと第2のシャフト70bの間の接続を断つように電磁クラッチ56を作動させつつ、ロッドピン80aの位置が前進位置となるように、換言すれば、スリーブ78aが前進ギヤ76Fと噛合する位置となるようにシフト用電動モータ50を駆動してシフトロッド80を回動させる。このとき、前進ギヤ76Fにはエンジン18の出力が伝達されていないことから、シンクロメッシュ機構78の同期作用、具体的には、前進用ブロッキングリング78cfとの摩擦力により、前進ギヤ76Fの回転速度をスリーブ78aの回転速度まで早期に低下させることができる。即ち、主動側である前進ギヤ76Fと従動側であるプロペラシャフト72の回転(スリーブ78aの回転)を早期に同期させることができる。
【0055】
そして、前進ギヤ76Fとプロペラシャフト72が係合した後、電磁クラッチ56の電磁石56bに対する電流の供給を実行して第1のシャフト70aと第2のシャフト70bを接続し、よってエンジン18の出力が前進ギヤ76Fを介してプロペラシャフト72に伝達されるようにする。これにより、船体16は、前進方向への推進力を得る。
【0056】
また、操縦者によって後進位置が選択された場合、ECU22は、電磁石56bに対する電流の供給を遮断しつつ、即ち、第1のシャフト70aと第2のシャフト70bの間の接続を断つように電磁クラッチ56を作動させつつ、ロッドピン80aの位置が後進位置となるように、換言すれば、スリーブ78aが後進ギヤ76Rと噛合する位置となるようにシフト用電動モータ50を駆動してシフトロッド80を回動させる。このとき、後進ギヤ76Rにはエンジン18の出力が伝達されていないことから、後進用ブロッキングリング78crとの摩擦力により、後進ギヤ76Rの回転速度をスリーブ78aの回転速度まで早期に低下させることができる。即ち、主動側である後進ギヤ76Rと従動側であるプロペラシャフト72の回転(スリーブ78aの回転)を早期に同期させることができる。
【0057】
そして、後進ギヤ76Rとプロペラシャフト72が係合した後、電磁クラッチ56の電磁石56bに対する電流の供給を実行して第1のシャフト70aと第2のシャフト70bを接続し、よってエンジン18の出力が後進ギヤ76Rを介してプロペラシャフト72に伝達されるようにする。これにより、船体16は、後進方向への推進力を得る。
【0058】
このように、この実施の形態にあっては、エンジン18の出力を前進ギヤ76Fおよび後進ギヤ76Rに伝達するバーチカルシャフト70を、同軸上に配置された第1のシャフト70aと第2のシャフト70bの2本のシャフトに分割し、それらを電磁クラッチ56を介して接続すると共に、シフトチェンジに応じて前記電磁クラッチ56を作動させる、具体的には、前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rのいずれかをプロペラシャフト72に係合させるとき、第1のシャフト70aと第2のシャフト70bの間の接続を断つように電磁クラッチ56を作動させるように構成したので、シフトチェンジの際、エンジン18の出力を前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rに伝達させないようにすることができる。
【0059】
これにより主動側である前進、後進の各ギヤ76F,76Rと従動側であるプロペラシャフト72の回転を早期に同期させることができるため、ギヤイン時に発生する衝撃を低減することができ、よって船外機10に振動が発生するのを防止することができると共に、動力伝達系の損傷を防止できる。さらに、かかる衝撃の伝達を動力伝達系の途中、即ち、エンジン18との接続が断たれて回転自在とされた第2のシャフト70bで遮断することができため、船外機に発生する振動と動力伝達系の損傷を一層効果的に防止することができる。尚、「動力伝達系」とは、エンジン18の出力をプロペラ24まで伝達するための全ての構成を意味し、具体的には、図示しないクランクシャフトやバーチカルシャフト70、ピニオンギヤ74や前進、後進の各ギヤ76F,76R、プロペラシャフト72などを意味する。
【0060】
さらに、この実施の形態にあっては、第1のシャフト70aと第2のシャフト70bの間の接続を断つように電磁クラッチ56を作動させてエンジン18の出力が前進ギヤ76Fおよび後進ギヤ76Rに伝達されないようにしつつ、前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rのいずれかをシンクロメッシュ機構78を介してプロペラシャフト72に係合させるように構成したので、シンクロメッシュ機構78の同期作用(前進用ブロッキングリング78cfと前進ギヤ76Fの摩擦力、および後進用ブロッキングリング78crと後進ギヤ76Rの摩擦力)によって主動側(前進、後進の各ギヤ76F,76R)と従動側(プロペラシャフト72)の回転をより早期に同期させることが可能となってギヤイン時に発生する衝撃を一層低減することができ、よって船外機10に振動が発生するのをより効果的に防止することができると共に、動力伝達系の損傷を防止できる。
【0061】
上記の如く、この発明の一つの実施の形態においては、内燃機関(エンジン18)の出力をバーチカルシャフト70を介して前進ギヤ76Fおよび後進ギヤ76Rに伝達すると共に、前記前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rのいずれかをプロペラシャフト72に係合させてシフトチェンジを行い、前記プロペラシャフト72に取り付けられたプロペラ24を回転させて船体16を前進あるいは後進させる船外機10の動力伝達装置において、前記バーチカルシャフト70を同軸上に配置される2本のシャフト(第1のシャフト70aと第2のシャフト70b)に分割し、前記2本のシャフトを電磁クラッチ56を介して接続すると共に、前記シフトチェンジに応じて前記電磁クラッチ56を作動させるように構成した。
【0062】
また、前記前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rのいずれかを前記プロペラシャフト72に係合させるとき、前記2本のシャフトの間の接続を断つように前記電磁クラッチ56を作動させるように構成した。
【0063】
また、前記前進ギヤ76Fと後進ギヤ76Rを、シンクロメッシュ機構78を介して前記プロペラシャフト72に係合させるように構成した。
【0064】
【発明の効果】
請求項1項にあっては、内燃機関の出力を前進ギヤおよび後進ギヤに伝達するバーチカルシャフトを、同軸上に配置される2本のシャフトに分割し、前記2本のシャフトを電磁クラッチを介して接続すると共に、シフトチェンジに応じて前記電磁クラッチを作動させるように構成したので、シフトチェンジする際、分割された2本のシャフトの間の接続を断つように電磁クラッチを作動させることで内燃機関の出力を前進ギヤと後進ギヤに伝達させないようにすることができる。これにより、主動側である前進、後進の各ギヤと従動側であるプロペラシャフトの回転を早期に同期させることができるため、ギヤイン時に発生する衝撃を低減することができ、よって船外機に振動が発生するのを防止することができると共に、動力伝達系の損傷を防止できる。また、かかる衝撃の伝達を動力伝達系の途中、即ち、バーチカルシャフトの途中で遮断することができるため、船外機に発生する振動と動力伝達系の損傷を一層効果的に防止することができる。
【0065】
請求項2項にあっては、前進ギヤと後進ギヤのいずれかをプロペラシャフトに係合させるとき、分割された2本のシャフトの間の接続を断つように電磁クラッチを作動させるように構成したので、請求項1項の効果で述べたように、主動側である前進、後進の各ギヤと従動側であるプロペラシャフトの回転を早期に同期させることができるため、ギヤイン時に発生する衝撃を低減することができ、よって船外機に振動が発生するのを防止することができると共に、動力伝達系の損傷を防止できる。
【0066】
請求項3項にあっては、前進ギヤと後進ギヤをシンクロメッシュ機構を介してプロペラシャフトに係合させる、より具体的には、請求項1項および2項で述べたように、シフトチェンジする際、分割された2本のシャフトの間の接続を断つように電磁クラッチを作動させて前進ギヤと後進ギヤに内燃機関の出力が伝達されないようにしつつ、前進ギヤと後進ギヤをシンクロメッシュ機構を介してプロペラシャフトに係合させるように構成したので、シンクロメッシュ機構の同期作用によって主動側である前進、後進の各ギヤと従動側であるプロペラシャフトの回転をより早期に同期させることができる。このため、ギヤイン時に発生する衝撃を一層低減することができ、よって船外機に振動が発生するのをより効果的に防止することができると共に、動力伝達系の損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一つの実施の形態に係る船外機の動力伝達装置を全体的に示す説明図である。
【図2】図1に示す装置の部分説明側面図である。
【図3】図2の拡大部分断面図である。
【図4】図3に示すに示すギヤケースの部分拡大断面図である。
【図5】図4のV−V線断面図である。
【図6】図4に示す電磁クラッチが作動させられているとき(加速時)の図4と同様な断面図である。
【図7】図4に示す電磁クラッチが作動させられているとき(減速時)の図4と同様な断面図である。
【図8】図4に示すピストンロッドの底面図である。
【符号の説明】
10 船外機
16 船体
18 エンジン(内燃機関)
24 プロペラ
56 電磁クラッチ
70 バーチカルシャフト
70a 第1のシャフト
70b 第2のシャフト
72 プロペラシャフト
76F 前進ギヤ
76R 後進ギヤ
78 シンクロメッシュ機構
Claims (3)
- 内燃機関の出力をバーチカルシャフトを介して前進ギヤおよび後進ギヤに伝達すると共に、前記前進ギヤと後進ギヤのいずれかをプロペラシャフトに係合させてシフトチェンジを行い、前記プロペラシャフトに取り付けられたプロペラを回転させて船体を前進あるいは後進させる船外機の動力伝達装置において、前記バーチカルシャフトを同軸上に配置される2本のシャフトに分割し、前記2本のシャフトを電磁クラッチを介して接続すると共に、前記シフトチェンジに応じて前記電磁クラッチを作動させるように構成したことを特徴とする船外機の動力伝達装置。
- 前記前進ギヤと後進ギヤのいずれかを前記プロペラシャフトに係合させるとき、前記2本のシャフトの間の接続を断つように前記電磁クラッチを作動させることを特徴とする請求項1項記載の船外機の動力伝達装置。
- 前記前進ギヤと後進ギヤを、シンクロメッシュ機構を介して前記プロペラシャフトに係合させることを特徴とする請求項1項または2項記載の船外機の動力伝達装置。
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