JP2013121840A - 船舶用推進システム - Google Patents

Abstract

【課題】プロペラ回転速度の微調整を容易に行えることができる船舶用推進システムを提供する。
【解決手段】制御装置は、シフトポジションがフォワードまたはリバースである第１のモードにおいて、クラッチ６１，６２の目標接続力を１００％とし、シフトポジションがフォワードまたはリバースである第２のモードにおいて、クラッチ６１，６２の目標接続力をアクセル開度に応じた値に設定する。
【選択図】図１０

Description

本発明は船舶用推進システムに関する。

従来、例えば特許文献１に記載のように、船外機のシフト機構を電動アクチュエータで駆動することでシフトポジションを切り替える技術が提案されている。特許文献１に記載のシフト機構では、電動アクチュエータでドッグクラッチを断続させることでフォワード、リバース及びニュートラルの間でシフトチェンジが行われる。

特開２００６−２６４３６１号公報

特許文献１に開示された船外機では、プロペラ回転速度を微調整することが難しい。このため、船舶の推進速度を微調整することが難しい。特に、例えば、離着岸時や、トローリング時の低速領域、極低速領域において、船舶の推進速度を微調整することが難しい。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、プロペラ回転速度の微調整を容易に行えることができる船舶用推進システムを提供することにある。

本発明に係る船舶用推進システムは、プロペラの回転によって推進する船舶用の船舶用推進システムである。本発明に係る船舶用推進システムは、回転力を発生させる動力源と、動力源からの回転力が入力される入力軸と、プロペラ側に回転力を出力する出力軸と、入力軸と出力軸との間を断続するクラッチとを有し、フォワード、リバース、及びクラッチが切断されたニュートラルの間でシフトポジションを切り替えるシフトポジション切り替え機構と、シフトポジション切り替え機構を制御する制御装置と、操船者の操作によって操作されるコントロールレバーと、コントロールレバーの位置を検出し、コントロールレバーの位置に応じたアクセル開度を検出して制御装置に出力するアクセル開度検出部とを備える。制御装置は、シフトポジションがフォワードまたはリバースである第１のモードにおいて、クラッチの目標接続力を１００％とし、シフトポジションがフォワードまたはリバースである第２のモードにおいて、クラッチの目標接続力をアクセル開度に応じた値に設定する。

本発明によれば、プロペラ回転速度の微調整を容易に行えることができる船舶用推進システムを実現することができる。

第１の実施形態に係る船舶の船尾部分を側面視した際の部分断面図である。 第１の実施形態における推進力発生装置の構成を表す模式的構成図である。 第１の実施形態におけるシフト機構の模式的断面図である。 第１の実施形態におけるオイル回路図である。 船舶の制御ブロック図である。 第１〜第３の油圧式クラッチの接続状態と、シフト機構のシフトポジションとを表す表である。 シフト切り替え用油圧クラッチの接続力と、入力軸の回転速度に対する出力軸の回転速度の比との関係を表すグラフである。 コントロールレバーを表す概念図である。 コントロールレバーの操作角度とアクセル開度との関係を表すグラフである。図中、Ｍ１は、第１のモードにおけるコントロールレバーの操作角度とアクセル開度との関係を表す。図中、Ｍ２は、第２のモードにおけるコントロールレバーの操作角度とアクセル開度との関係を表す。 第１のモードと第２のモードとにおけるプロペラ回転速度の制御を表すフローチャートである。 第２のモードにおけるプロペラ回転速度の制御を表すフローチャートである。 アクセル開度とプロペラ回転速度との関係を規定したマップである。 アクセル開度と、スロットル開度及びシフト切り替え用油圧式クラッチの接続力との関係を規定したマップである。実線で示すグラフはスロットル開度を規定している。破線で示すグラフはシフト切り替え用油圧式クラッチの接続力を規定している。 スロットル開度とシフト切り替え用油圧式クラッチの接続力がそれぞれの目標値通りに制御された場合の、第２及び第３の動力伝達軸の回転速度とアクセル開度との関係を表すグラフである。 シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２がシフトポジションに合わせて切断状態または接続状態に制御される場合のアクセル開度と、第２及び第３の動力伝達軸の回転速度との関係を表すグラフである。 第２の実施形態における第１のモードと第２のモードとにおけるプロペラ回転速度の制御を表すフローチャートである。 第２の実施形態における第２のモードにおけるプロペラ回転速度の制御を表すフローチャートである。 ステップＳ３３において行われるクラッチの接続力の調整制御の具体例を表す制御ブロック図である。 クラッチの接続力の調整量を算出するためのマップである。 ステップＳ３３において行われる制御を説明するためのタイムチャートの一例である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について、図１に示す船舶用推進システムとしての船外機２０を例に挙げて説明する。但し、以下の実施形態は、本発明を実施した好ましい形態の単なる例示である。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。本発明に係る船舶用推進システムは、例えば、所謂船内機や、所謂スタンドライブであってもよい。スタンドライブは、船内外機ともいう。なお、「スタンドライブ」とは、少なくとも動力源が船体上に載置される船舶用推進システムをいう。「スタンドライブ」には、推進部以外のものが船体上に載置されているものも含まれる。

《第１の実施形態》
図１は、第１の実施形態に係る船舶１の船尾１１部分を側面視した際の概略的な部分断面図である。図１に示すように、船舶１は、船体１０と、船外機２０とを備えている。船外機２０は、船体１０の船尾１１に取り付けられている。

（船外機２０の概略構成）
船外機２０は、船外機本体２１と、チルト・トリム機構２２と、ブラケット２３とを備えている。

ブラケット２３は、マウントブラケット２４とスイベルブラケット２５とを備えている。マウントブラケット２４は、船体１０に固定されている。スイベルブラケット２５は、マウントブラケット２４に対して、旋回軸２６を中心として揺動可能である。

チルト・トリム機構２２は、船外機本体２１をチルト操作及びトリム操作するためのものである。具体的には、スイベルブラケット２５をマウントブラケット２４に対して揺動操作するためのものである。

船外機本体２１は、ケーシング２７と、カウリング２８と、推進力発生装置２９とを備えている。推進力発生装置２９は、後述する推進部３３の一部を除いて、ケーシング２７とカウリング２８との内部に配置されている。

図１及び図２に示すように、推進力発生装置２９は、エンジン３０と、動力伝達機構３２と、推進部３３とを備えている。

なお、本実施形態では、船外機２０が動力源としてエンジン３０を有する例について説明する。但し、動力源は、回転力を発生させることができるものである限り、特に限定されない。例えば、動力源は、電動モーターであってもよい。

エンジン３０は、図５に示すスロットルボディ８７を有する燃料噴射式のエンジンである。エンジン３０では、スロットル開度を調節することで、エンジン回転速度及びエンジン出力が調節される。エンジン３０は、回転力を発生させる。図１に示すように、エンジン３０は、クランクシャフト３１を備えている。エンジン３０は、発生した回転力を、クランクシャフト３１を通じて出力する。

動力伝達機構３２は、エンジン３０と推進部３３との間に配置されている。動力伝達機構３２は、エンジン３０において発生した回転力を推進部３３に伝達する。動力伝達機構３２は、シフト機構３４と、減速機構３７と、連動機構３８とを備えている。

シフト機構３４は、エンジン３０のクランクシャフト３１に接続されている。図２に示すように、シフト機構３４は、変速比切り替え機構３５と、シフトポジション切り替え機構３６とを備えている。

変速比切り替え機構３５は、エンジン３０と推進部３３との間の変速比を高速変速比（ＨＩＧＨ）と低速変速比（ＬＯＷ）との間で切り替える。ここで、「高速変速比」とは、出力側回転速度の入力側回転速度に対する比が比較的大きい変速比をいう。一方、「低速変速比」とは、出力側回転速度の入力側回転速度に対する比が比較的小さい変速比をいう。

シフトポジション切り替え機構３６は、シフトポジションをフォワード、リバース及びニュートラルとの間で切り替える。

減速機構３７は、シフト機構３４と推進部３３との間に配置されている。減速機構３７は、シフト機構３４からの回転力を、回転速度を減速して推進部３３側に伝達する。なお、減速機構３７の構造は、特に限定されない。減速機構３７は、例えば、遊星歯車機構を有するものであってもよい。また、減速機構３７は、例えば、減速ギア対を有するものであってもよい。

連動機構３８は、減速機構３７と推進部３３との間に配置されている。連動機構３８は、図示しないベベルギア組を備えている。連動機構３８は、減速機構３７からの回転力を、方向を変えて推進部３３に伝達させる。

推進部３３は、プロペラ軸４０と、プロペラ４１とを備えている。プロペラ軸４０は、連動機構３８からの回転力をプロペラ４１に伝達する。推進部３３は、エンジン３０において発生した回転力を推進力に変換する。

図１に示すように、プロペラ４１は、第１のプロペラ４１ａと第２のプロペラ４１ｂとの２つのプロペラを含んでいる。第１のプロペラ４１ａの螺旋方向と、第２のプロペラ４１ｂの螺旋方向とは相互に逆方向である。動力伝達機構３２から出力される回転力が正転方向であるとき、第１のプロペラ４１ａと第２のプロペラ４１ｂとは互いに逆方向に回転し、前進方向の推進力が発生する。よって、シフトポジションがフォワードとなる。一方、動力伝達機構３２から出力される回転力が逆転方向であるとき、第１のプロペラ４１ａと第２のプロペラ４１ｂとのそれぞれは、前進時とは逆方向に回転する。これによって、後進方向の推進力が発生する。よって、シフトポジションがリバースとなる。

なお、プロペラ４１は、単一のプロペラまたは３つ以上のプロペラにより構成されていてもよい。

（シフト機構３４の詳細構造）
次に、主として図３を参照しながら、本実施形態におけるシフト機構３４の構造について詳細に説明する。なお、図３は、シフト機構３４を模式化して表している。このため、図３に示すシフト機構３４の構造は、実際のシフト機構３４の構造と厳密には一致しない。

シフト機構３４は、シフトケース４５を備えている。シフトケース４５は、外観視略円柱状である。シフトケース４５は、第１のケース４５ａと、第２のケース４５ｂと、第３のケース４５ｃと、第４のケース４５ｄとを備えている。第１のケース４５ａと、第２のケース４５ｂと、第３のケース４５ｃと、第４のケース４５ｄとは、ボルトなどによって一体に固定されている。

＜変速比切り替え機構３５＞
変速比切り替え機構３５は、入力軸としての第１の動力伝達軸５０と、出力軸としての第２の動力伝達軸５１と、変速ギア群としての遊星歯車機構５２と、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３とを備えている。

遊星歯車機構５２は、第１の動力伝達軸５０の回転を、低速変速比（ＬＯＷ）または高速変速比（ＨＩＧＨ）で第２の動力伝達軸５１に伝達する。遊星歯車機構５２の変速比は、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３の断続により切り替えられる。

第１の動力伝達軸５０と第２の動力伝達軸５１とは、同軸上に配置されている。第１の動力伝達軸５０は、第１のケース４５ａによって回転可能に支持されている。第２の動力伝達軸５１は、第２のケース４５ｂと第３のケース４５ｃとによって回転可能に支持されている。第１の動力伝達軸５０は、クランクシャフト３１に接続されている。また、第１の動力伝達軸５０は、遊星歯車機構５２に接続されている。

遊星歯車機構５２は、サンギア５４と、リングギア５５と、キャリア５６と、複数のプラネタリギア５７とを備えている。リングギア５５は、略円筒状に形成されている。リングギア５５の内周面に、プラネタリギア５７と噛合する歯が形成されている。リングギア５５は、第１の動力伝達軸５０に接続されている。リングギア５５は、第１の動力伝達軸５０と共に回転する。

サンギア５４は、リングギア５５の内部に配置されている。サンギア５４とリングギア５５とは同軸で回転する。サンギア５４は、ワンウェイクラッチ５８を介して、第２のケース４５ｂに取り付けられている。ワンウェイクラッチ５８は、正転方向の回転を許容する一方、逆転方向の回転を規制する。このため。サンギア５４は、正転可能である一方、逆転不能である。

サンギア５４とリングギア５５との間には、複数のプラネタリギア５７が配置されている。各プラネタリギア５７は、サンギア５４とリングギア５５との両方と噛合している。各プラネタリギア５７は、キャリア５６によって回転可能に支持されている。このため、複数のプラネタリギア５７は、各々が回転しながら、第１の動力伝達軸５０の軸心回りを相互に同速度で旋回する。

なお、本明細書において、「回転」とは、部材が、その部材内に位置する軸を中心として回ることをいう。一方、「旋回」とは、部材が、その部材の外に位置する軸を中心として回ることをいう。

キャリア５６は、第２の動力伝達軸５１に接続されている。キャリア５６は、第２の動力伝達軸５１と共に回転する。

キャリア５６とサンギア５４との間には、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３が配置されている。本実施形態では、この変速比切り替え用油圧式クラッチ５３は、湿式多板式クラッチである。但し、本発明において、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３は、湿式多板式クラッチに限定されない。変速比切り替え用油圧式クラッチ５３は、乾式多板式クラッチであってもよく、所謂ドッグクラッチであってもよい。

なお、本明細書において「多板式クラッチ」とは、相互に回転可能な第１の部材及び第２の部材と、第１の部材と共に回転する１または複数の第１のプレートと、第２の部材と共に回転する１または複数の第２のプレートとを備え、第１のプレートと第２のプレートとが圧接されることによって第１の部材と第２の部材との回転が規制されるクラッチをいう。本明細書において「クラッチ」は、回転力が入力される入力軸と、回転力が出力される出力軸との間に配置され、前記入力軸と前記出力軸との間を断続させるものに限定されない。

変速比切り替え用油圧式クラッチ５３は、油圧式のピストン５３ａと、クラッチプレート及びフリクションプレートを含むプレート群５３ｂとを備えている。ピストン５３ａが駆動されることで、プレート群５３ｂが圧接状態となる。このため、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３が接続状態となる。一方、ピストン５３ａが非駆動状態のときは、プレート群５３ｂが非圧接状態となる。このため、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３が切断状態となる。

変速比切り替え用油圧式クラッチ５３が接続状態となると、サンギア５４とキャリア５６とが相互に固定された状態となる。このため、プラネタリギア５７の旋回に伴って、サンギア５４とキャリア５６とが一体に回転する。

＜シフトポジション切り替え機構３６＞
シフトポジション切り替え機構３６は、フォワードと、リバースと、ニュートラルとを切り替える。シフトポジション切り替え機構３６は、入力軸としての第２の動力伝達軸５１と、出力軸としての第３の動力伝達軸５９と、回転方向切り替え機構としての遊星歯車機構６０と、第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１と、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２とを備えている。

第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１と、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２とは、入力軸としての第２の動力伝達軸５１と、出力軸としての第３の動力伝達軸５９との間を断続する。具体的には、第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１と、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２とが断続されることによって、第２の動力伝達軸５１と第３の動力伝達軸５９との間の接続状態が変化する。言い換えれば、第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１と、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２とは、第２の動力伝達軸５１と第３の動力伝達軸５９との間の接続状態を変化させるためのものである。具体的には、第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１と、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２との接続力が調整されることによって、第２の動力伝達軸５１の回転速度に対する第３の動力伝達軸５９の回転速度が調節される。より具体的には、第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１と、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２との接続力が調整されることによって、第２の動力伝達軸５１の回転方向に対する第３の動力伝達軸５９の回転方向、及び第２の動力伝達軸５１の回転速度の絶対値に対する第３の動力伝達軸５９の回転速度の絶対値の比が調節される。

遊星歯車機構５２は、第２の動力伝達軸５１の回転方向に対する第３の動力伝達軸５９の回転方向を切り替える。具体的には、遊星歯車機構５２は、第２の動力伝達軸５１の回転力を、正転方向または逆転方向の回転力として第３の動力伝達軸５９に伝達する。遊星歯車機構５２が伝達する回転力の回転方向は、第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１と、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２との断続によって切り替えられる。

第３の動力伝達軸５９は、第３のケース４５ｃと第４のケース４５ｄとにより回転可能に支持されている。第２の動力伝達軸５１と、第３の動力伝達軸５９とは同軸上に配置されている。本実施形態では、油圧式クラッチ６１，６２は湿式多板式クラッチである。但し、油圧式クラッチ６１，６２は、それぞれドッグクラッチであってもよい。

なお、第２の動力伝達軸５１は、変速比切り替え機構３５とシフトポジション切り替え機構３６とが共有する部材である。

遊星歯車機構６０は、サンギア６３と、リングギア６４と、複数のプラネタリギア６５と、キャリア６６とを備えている。

キャリア６６は、第２の動力伝達軸５１に接続されている。キャリア６６は、第２の動力伝達軸５１と共に回転する。このため、第２の動力伝達軸５１の回転に伴って、キャリア６６が回転すると共に、複数のプラネタリギア６５が相互に同じ速度で旋回する。

複数のプラネタリギア６５は、リングギア６４と、サンギア６３とに噛合している。リングギア６４と第３のケース４５ｃとの間には、第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１が配置されている。第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１は、油圧式のピストン６１ａと、クラッチプレートとフリクションプレートとを含むプレート群６１ｂとを備えている。この油圧式のピストン６１ａが駆動されることで、プレート群６１ｂが圧接状態となる。このため、第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１が接続状態となる。その結果、リングギア６４が第３のケース４５ｃに対して固定され、回転不能となる。一方、油圧式のピストン６１ａが非駆動状態のときは、プレート群６１ｂが非圧接状態となる。このため、第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１が非接続状態となる。その結果、リングギア６４が第３のケース４５ｃに対して非固定状態となり、回転可能となる。

キャリア６６とサンギア６３との間には、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２が配置されている。第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２は、油圧式のピストン６２ａと、クラッチプレート及びフリクションプレートを含むプレート群６２ｂとを備えている。この油圧式のピストン６２ａが駆動されることで、プレート群６２ｂが圧接状態となる。このため、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２が接続状態となる。その結果、キャリア６６とサンギア６３とが一体に回転する。一方、油圧式のピストン６２ａが非駆動状態のときは、プレート群６２ｂが非圧接状態となる。このため、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２が非接続状態となる。その結果、リングギア６４とサンギア６３とが相互に回転可能となる。

なお、遊星歯車機構６０の減速比は、１：１に限定されない。遊星歯車機構６０は、１：１とは異なる減速比を有するものであってもよい。また、遊星歯車機構６０が正転方向の回転として回転力を伝達する場合と、逆転方向の回転として回転力を伝達させる場合とで、遊星歯車機構６０の減速比は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

本実施形態では、遊星歯車機構６０が１：１とは異なる減速比を有し、且つ遊星歯車機構６０が正転方向の回転として回転力を伝達する場合と、逆転方向の回転として回転力を伝達させる場合とで減速比が異なる場合について説明する。

具体的に、本実施形態では、第１の動力伝達軸５０の回転速度と、第３の動力伝達軸５９の回転速度との比は、以下のようになっている。

高速フォワード ： １：１、減速比１
高速リバース ： １：１．０８、減速比０．９３
低速フォワード ： １：０．７７、減速比１．３
低速リバース ： １：０．８３、減速比１．２１

図２に示すように、シフト機構３４は、制御装置９１によって制御される。具体的には、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３と、第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１と、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２との断続が制御装置９１によって制御される。

制御装置９１は、アクチュエータ７０と、電子コントロールユニットとしてのelectronic control unit（ＥＣＵ）８６とを備えている。アクチュエータ７０は、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３と、第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１と、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２とを断続させる。Electronic controlunit８６は、アクチュエータ７０を制御する。

具体的には、図４に示すように、油圧式シリンダ５３ａ、６１ａ、６２ａは、アクチュエータ７０によって駆動される。アクチュエータ７０は、オイルポンプ７１と、オイル経路７５と、変速比切り替え用電磁バルブ７２と、後進シフト接続用電磁バルブ７３と、前進シフト接続用電磁バルブ７４とを備えている。

オイルポンプ７１は、オイル経路７５によって油圧式シリンダ５３ａ、６１ａ、６２ａに接続されている。変速比切り替え用電磁バルブ７２は、オイルポンプ７１と油圧式シリンダ５３ａとの間に配置されている。この変速比切り替え用電磁バルブ７２によって油圧式シリンダ５３ａの油圧が調節される。後進シフト接続用電磁バルブ７３は、オイルポンプ７１と油圧式シリンダ６１ａとの間に配置されている。後進シフト接続用電磁バルブ７３によって油圧式シリンダ６１ａの油圧が調節される。前進シフト接続用電磁バルブ７４は、オイルポンプ７１と油圧式シリンダ６２ａとの間に配置されている。前進シフト接続用電磁バルブ７４によって油圧式シリンダ６２ａの油圧が調節される。

変速比切り替え用電磁バルブ７２と、後進シフト接続用電磁バルブ７３と、前進シフト接続用電磁バルブ７４とのそれぞれは、オイル経路７５の経路面積を徐変可能である。このため、変速比切り替え用電磁バルブ７２と、後進シフト接続用電磁バルブ７３と、前進シフト接続用電磁バルブ７４とを用いることによって、油圧式シリンダ５３ａ、６１ａ、６２ａの押圧力を徐変させることができる。従って、油圧式クラッチ５３，６１，６２の接続力の徐変が可能となっている。よって、図７に示すように、第２の動力伝達軸５１の回転速度に対する第３の動力伝達軸５９の比を調節することができる。その結果、入力軸としての第２の動力伝達軸５１の回転速度に対する出力軸としての第３の動力伝達軸５９の回転速度の比を実質的に連続的に調節することができる。

本実施形態では、変速比切り替え用電磁バルブ７２と、後進シフト接続用電磁バルブ７３と、前進シフト接続用電磁バルブ７４とのそれぞれは、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御されるソレノイドバルブにより構成されている。但し、変速比切り替え用電磁バルブ７２と、後進シフト接続用電磁バルブ７３と、前進シフト接続用電磁バルブ７４とのそれぞれは、ＰＷＭ制御されるソレノイドバルブ以外のバルブにより構成されていてもよい。例えば、変速比切り替え用電磁バルブ７２と、後進シフト接続用電磁バルブ７３と、前進シフト接続用電磁バルブ７４とのそれぞれは、オン−オフ制御されるソレノイドバルブによって構成されていてもよい。

（シフト機構３４の変速動作）
次に、シフト機構３４の変速動作について、主として図３と図６を参照しつつ詳細に説明する。図６は、油圧式クラッチ５３，６１，６２の接続状態と、シフト機構３４のシフトポジションとを表す表である。シフト機構３４では、第１〜第３の油圧式クラッチ５３，６１，６２の断続によって、シフトポジションが切り替えられる。

＜低速変速比と高速変速比との切り替え＞
低速変速比と高速変速比との切り替えは変速比切り替え機構３５において行われる。具体的には、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３の操作によって低速変速比と高速変速比とが切り替えられる。詳細には、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３が切断状態にある場合に、変速比切り替え機構３５の変速比が「低速変速比」となる。一方、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３が接続状態である場合に、変速比切り替え機構３５の変速比が「高速変速比」となる。

図３に示すように、リングギア５５は第１の動力伝達軸５０に接続されている。このため、第１の動力伝達軸５０の回転に伴って、リングギア５５が正転方向に回転する。ここで、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３が切断状態にある場合、キャリア５６とサンギア５４とは相互に回転可能となっている。よって、プラネタリギア５７が回転すると共に旋回する。その結果、サンギア５４が逆転方向に回転しようとする。

しかしながら、図６に示すように、ワンウェイクラッチ５８は、サンギア５４の逆転方向回転を阻止する。このため、サンギア５４はワンウェイクラッチ５８によって固定される。その結果、リングギア５５の回転に伴ってサンギア５４とリングギア５５との間でプラネタリギア５７が旋回することで、キャリア５６と共に第２の動力伝達軸５１が回転する。この場合、プラネタリギア５７は旋回すると共に回転するため、第１の動力伝達軸５０の回転は、減速されて第２の動力伝達軸５１に伝達される。従って、変速比切り替え機構３５の変速比が「低速変速比」となる。

一方、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３が接続状態にある場合、プラネタリギア５７とサンギア５４とが一体に回転する。よって、プラネタリギア５７の回転が禁止される。従って、プラネタリギア５７とキャリア５６とサンギア５４とがリングギア５５の回転に伴ってリングギア５５と同じ回転速度で正転方向に回転する。ここで、図６に示すように、ワンウェイクラッチ５８は、サンギア５４の正転を許容する。その結果、第１の動力伝達軸５０と第２の動力伝達軸５１とが実質的に同じ回転速度で正転方向に回転する。言い換えれば、第２の動力伝達軸５１に第１の動力伝達軸５０の回転力が同じ回転速度且つ同じ回転方向で伝達される。従って、変速比切り替え機構３５の変速比が「高速変速比」となる。

＜フォワード、リバース及びニュートラルの切り替え＞
フォワード、リバース及びニュートラルの切り替えは、シフトポジション切り替え機構３６において行われる。具体的には、第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１と第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２との操作によってフォワード、リバース及びニュートラルの切り替えが行われる。

第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１が切断状態である一方、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２が接続状態である場合に、シフトポジション切り替え機構３６のシフトポジションが「フォワード」となる。第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１が切断状態である場合、リングギア６４は、シフトケース４５に対して回転可能である。第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２は接続状態にある場合、キャリア６６とサンギア６３及び第３の動力伝達軸５９とは一体に回転する。このため、第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１が接続状態である一方、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２は接続状態にある場合、第２の動力伝達軸５１とキャリア６６とサンギア６３と第３の動力伝達軸５９とが一体に正転方向に回転する。従って、シフトポジション切り替え機構３６のシフトポジションが「フォワード」となる。

第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１が接続状態である一方、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２が切断状態である場合に、シフトポジション切り替え機構３６のシフトポジションが「リバース」となる。第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１が接続状態である一方、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２は切断状態にある場合、リングギア６４はシフトケース４５によって回転規制される。一方、サンギア６３は、キャリア６６に対して回転可能となる。従って、第２の動力伝達軸５１が正転方向に回転するにともなって、プラネタリギア６５が回転しながら旋回する。その結果、サンギア６３と第３の動力伝達軸５９とが逆転方向に回転する。従って、シフトポジション切り替え機構３６のシフトポジションが「リバース」となる。

また、第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１と第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２との両方が切断状態である場合に、シフトポジション切り替え機構３６のシフトポジションが「ニュートラル」となる。第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１と第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２との両方が切断状態にある場合、遊星歯車機構６０は空転状態となる。このため、第２の動力伝達軸５１の回転は第３の動力伝達軸５９へと伝達されない。従って、シフトポジション切り替え機構３６のシフトポジションが「ニュートラル」となる。

以上説明したように、低速変速比と高速変速比との間の切り替え、及びシフトポジションの切り替えが行われる。従って、図６に示すように、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３及び第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１が切断状態にある一方、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２が接続状態にある場合に、シフト機構３４のシフトポジションが「低速フォワード」となる。

変速比切り替え用油圧式クラッチ５３と第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２とが接続状態である一方、第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１が切断状態である場合に、シフト機構３４のシフトポジションが「高速フォワード」となる。

第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１及び第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２との両方が切断状態の場合に、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３の接続状態に関わらず、シフト機構３４のシフトポジションが「ニュートラル」となる。

変速比切り替え用油圧式クラッチ５３と第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２とが切断状態にある一方、第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１が接続状態にある場合に、シフト機構３４のシフトポジションが「低速リバース」となる。

また、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３と第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１とが接続状態にある一方、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２が切断状態にある場合に、シフト機構３４のシフトポジションが「高速リバース」となる。

（船舶１の制御ブロック）
次に主として図５を参照しながら船舶１の制御ブロックについて説明する。

まず、図５を参照して、船外機２０の制御ブロックについて説明する。船外機２０には、ＥＣＵ８６が配置されている。ＥＣＵ８６は、図２に描画された制御装置９１の一部を構成している。このＥＣＵ８６によって、船外機２０の各機構が制御される。

ＥＣＵ８６は、演算部としてのＣＰＵ（central processing unit）８６ａとメモリ８
６ｂとを備えている。メモリ８６ｂには、後述するマップなどの各種設定などが記憶されている。メモリ８６ｂは、ＣＰＵ８６ａに接続されている。ＣＰＵ８６ａは、各種演算を行う際に、メモリ８６ｂに格納された必要な情報を読み出す。また、ＣＰＵ８６ａは、必要に応じて、演算結果をメモリ８６ｂに出力し、メモリ８６ｂに演算結果などを記憶させる。

ＥＣＵ８６には、エンジン３０のスロットルボディ８７が接続されている。スロットルボディ８７は、このＥＣＵ８６によって制御される。これにより、エンジン３０のスロットル開度が制御される。具体的には、コントロールレバー８３の操作量と、感度切り替え信号とに基づいてエンジン３０のスロットル開度が制御される。その結果、エンジン３０の出力が制御される。

また、ＥＣＵ８６には、エンジン回転速度センサ８８が接続されている。エンジン回転速度センサ８８は、図１に示すエンジン３０のクランクシャフト３１の回転速度を検出する。エンジン回転速度センサ８８は、検出したエンジン回転速度をＥＣＵ８６に出力する。

推進部３３には、プロペラ回転速度センサ９０が配置されている。プロペラ回転速度センサ９０は、プロペラ４１の回転速度を検出する。プロペラ回転速度センサ９０は、検出した回転速度をＥＣＵ８６に対して出力する。なお、プロペラ４１の回転速度とプロペラ軸４０の回転速度とは相互に実質的に同じである。従って、プロペラ回転速度センサ９０は、プロペラ軸４０の回転速度を検出するものであってもよい。

また、ＥＣＵ８６には、変速比切り替え用電磁バルブ７２と、前進シフト接続用電磁バルブ７４と、後進シフト接続用電磁バルブ７３とが接続されている。変速比切り替え用電磁バルブ７２と、前進シフト接続用電磁バルブ７４と、後進シフト接続用電磁バルブ７３との開閉及び開度調整は、このＥＣＵ８６によって制御される。

図５に示すように、船舶１は、local area network (ＬＡＮ)８０を備えている。ＬＡ
Ｎ８０は、船体１０に巡らされている。船舶１では、このＬＡＮ８０を介して装置間の信号の送受信が行われている。

ＬＡＮ８０には、船外機２０のＥＣＵ８６、コントローラー８２及び表示装置８１などが接続されている。表示装置８１は、ＥＣＵ８６から出力された情報や、後述するコントローラー８２から出力された情報を表示させる。具体的には、表示装置８１は、船舶１の現在のスピード、シフトポジションなどを表示させる。

コントローラー８２は、コントロールレバー８３と、アクセル開度センサ８４と、シフトポジションセンサ８５と、モード切り替えスイッチ９２とを備えている。

コントロールレバー８３には、船舶１の操船者の操作によってシフトポジションやアクセル開度が入力される。具体的に、操船者がコントロールレバー８３を操作すると、コントロールレバー８３の位置に応じたアクセル開度及びシフトポジションが、アクセル開度センサ８４とシフトポジションセンサ８５とのそれぞれによって検出される。アクセル開度センサ８４とシフトポジションセンサ８５とのそれぞれは、ＬＡＮ８０に接続されている。アクセル開度センサ８４とシフトポジションセンサ８５とは、それぞれアクセル開度信号とシフトポジション信号とをＬＡＮ８０に対して送信する。ＥＣＵ８６は、アクセル開度センサ８４とシフトポジションセンサ８５とから出力されたアクセル開度信号やシフトポジション信号を、ＬＡＮ８０を介して受信する。

具体的には、コントロールレバー８３の操作部８３ａが図８において「Ｎ」で示された中立領域に位置するときに、シフトポジションセンサ８５は、ニュートラルに対応したシフトポジション信号を出力する。コントロールレバー８３の操作部８３ａが図８において「Ｆ」で示された前進領域に位置するときに、シフトポジションセンサ８５は、フォワードに対応したシフトポジション信号を出力する。コントロールレバー８３の操作部８３ａが図８において「Ｒ」で示された後進領域に位置するときに、シフトポジションセンサ８５は、リバースに対応したシフトポジション信号を出力する。

アクセル開度センサ８４は、操作部８３ａの操作量を検出する。具体的には、アクセル開度センサ８４は、操作部８３ａが中央位置からどれだけ操作されたかを表す操作角度θを検出する。操作部８３ａは、その操作角度θをアクセル開度信号として出力する。

図５に示すモード切り替えスイッチ９２には、操船者の操作によって第１のモードと第２のモードとのいずれかが入力される。ここで、「第１のモード」では、図９のＭ１に示すように、コントロールレバー８３の操作角度θに対するアクセル開度の大きさが比較的大きなモードである。一方、「第２のモード」とは、図９のＭ２に示すように、コントロールレバー８３の操作角度θに対するアクセル開度の大きさが比較的小さなモードである。すなわち、第１のモードと第２のモードとは、コントロールレバー８３の操作角度θに対するアクセル開度の大きさが相互に異なるモードである。

モード切り替えスイッチ９２は、第１のモード及び第２のモードのうちの入力されたモードに応じた信号をＥＣＵ８６に対して出力する。本実施形態では、この「入力されたモードに応じた信号」が感度切り替え信号となる。

操船者がモード切り替えスイッチ９２を操作することによって第１のモードが選択されると、ＣＰＵ８６ａは、入力されたアクセル開度信号に基づいて、メモリ８６ｂに記憶された図９に示すマップＭ１を参照してアクセル開度を決定する。一方、操船者がモード切り替えスイッチ９２を操作することによって第２のモードが選択されると、ＣＰＵ８６ａは、入力されたアクセル開度信号に基づいて、メモリ８６ｂに記憶された図９に示すマップＭ２を参照してアクセル開度を決定する。

（船舶１の制御）
次に、船舶１の制御について説明する。

＜船舶１の基本的制御＞
船舶１の操船者によりコントロールレバー８３が操作されると、アクセル開度センサ８４とシフトポジションセンサ８５とによってコントロールレバー８３の操作状況に応じたアクセル開度とシフトポジションとが検出される。検出されたアクセル開度とシフトポジションとは、ＬＡＮ８０に送信される。ＥＣＵ８６は、ＬＡＮ８０を介して出力されたアクセル開度信号とシフトポジション信号とを受信する。ＥＣＵ８６は、アクセル開度信号と図９に示すマップとから得られるアクセル開度に基づいてスロットルボディ８７及び油圧式クラッチ６１，６２を制御する。ＥＣＵ８６は、これによってプロペラ回転速度の制御を行う。

また、ＥＣＵ８６は、シフトポジション信号に応じてシフト機構３４を制御する。具体的には、「低速フォワード」のシフトポジション信号を受信した場合は、変速比切り替え用電磁バルブ７２を駆動させて変速比切り替え用油圧式クラッチ５３を切断すると共に、支部と接続用電磁バルブ７３，７４を駆動させて第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１を切断させる一方、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２を接続させる。これにより、シフトポジションが「低速フォワード」に切り替えられる。

＜船舶１の具体的制御＞
（１）第１のモードと第２のモードとにおけるプロペラ回転速度の制御
船外機２０が稼働している際には、図１０に示す制御が繰り返し行われる。図１０に示すように、船外機２０が稼働されているとき、まずステップＳ１において、モードが判断される。ステップＳ１において、第１のモードであると判断された場合は、ステップＳ２に進む。ステップＳ２において、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力は調節されず、アクセル開度に基づいてエンジン出力が調節される。シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２は、選択されているシフトポジションに応じて切断状態または接続状態にされている。より具体的には、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力が実質的に０％または実質的に１００％とされる。

このため、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の一方が接続された状態では、入力軸としての第２の動力伝達軸５１の回転速度の大きさと、出力軸としての第３の動力伝達軸５９の回転速度の大きさとが実質的に同じになるように制御される。具体的には、入力軸としての第２の動力伝達軸５１の回転速度と、出力軸としての第３の動力伝達軸５９の回転速度とが実質的に同じになるように制御される。なお、「回転速度の大きさが実質的に同じ」とは、回転速度の絶対値が同じであることを意味し、回転方向は同じであっても逆であってもよい。

但し、上述のように、遊星歯車機構６０の減速比は、減速比が１：１でなくてもよい。遊星歯車機構６０の減速比が１：１ではない場合は、入力軸としての第２の動力伝達軸５１の回転速度の大きさと、出力軸としての第３の動力伝達軸５９の回転速度の大きさとが完全に同じにはならない。本実施形態において、「回転速度の大きさが実質的に同じ」には、回転速度の大きさの差が１割程度であることが含まれるものとする。

一方、ステップＳ１において、第２のモードであると判断された場合は、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、アクセル開度に応じてエンジン回転速度と共にシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力が調節される。以下、ステップＳ３において行われる第２のモードにおけるプロペラ回転速度の具体的な制御内容について、図１１を主として参照しながら詳細に説明する。

図１１に示すように、第２のモードでは、まず、ステップＳ３１において、目標プロペラ回転速度、目標スロットル開度及びシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の目標接続力が算出される。

具体的に、ＣＰＵ９８６ａは、メモリ８６ｂに記憶された図１２に示すマップを読み出す。図１２に示すマップは、プロペラ回転速度とアクセル開度との関係を規定したものである。ＣＰＵ８６ａは、この図１２に示すマップにアクセル開度信号から算出されたアクセル開度を当てはめることによってプロペラ４１の目標回転速度を算出する。

ＣＰＵ８６ａは、メモリ８６ｂに記憶された図１３に示すマップを読み出す。図１３に示すマップは、アクセル開度と、スロットル開度及びシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力との関係を規定したものである。具体的に、図１３に実線で示すグラフがスロットル開度を規定している。図１３に破線で示すグラフがシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力を規定している。ＣＰＵ８６ａは、この図１３に示すマップに算出されたアクセル開度を当てはめることによって目標スロットル開度及びシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の目標接続力を算出する。

なお、図１３に示すように、アクセル開度が所定のアクセル開度Ａ１以下の場合は、アクセル開度に関わらず目標スロットル開度はＴ１となる。なお、Ｔ１は、エンジン３０がアイドル状態にあるときのスロットル開度Ｔａよりも若干大きな値に設定されている。このため、アクセル開度が所定のアクセル開度Ａ１以下のときは、エンジン回転速度は略一定に保持される。

一方、アクセル開度が所定のアクセル開度Ａ１以上の場合は、アクセル開度の増大に伴って目標スロットル開度が大きくなるように設定されている。このため、アクセル開度が所定のアクセル開度Ａ１以上のときはアクセル開度に応じてエンジン回転速度が調節される。

また、アクセル開度が所定のアクセル開度Ａ１以下のときは、アクセル開度の増大に伴って、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の目標接続力が大きくなるように設定されている。アクセル開度が所定のアクセル開度Ａ１より大きくＡ２よりも小さいときもアクセル開度の増大に伴って、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の目標接続力が大きくなるように設定されている。但し、アクセル開度が所定のアクセル開度Ａ１より大きくＡ２よりも小さいときのアクセル開度に対するシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の目標接続力の変化率は、アクセル開度が所定のアクセル開度Ａ１以下のときのアクセル開度に対するシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の目標接続力の変化率よりも小さく設定されている。アクセル開度が所定のアクセル開度Ａ２より大きいときは、アクセル開度に関わらずシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力は一定となる。

このため、スロットル開度とシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力とがそれぞれの目標値通りに制御された場合、第２の動力伝達軸５１の回転速度と第３の動力伝達軸５９の回転速度とは、図１４に示すようになる。

なお、図１４及び図１５において、符号「５１」で示された線が第２の動力伝達軸５１の回転速度を示している。符号「５９」で示された線が第３の動力伝達軸５９の回転速度を示している。

また、図１４及び図１５に示すグラフは、説明の便宜上、プロペラ４１の負荷状態などが一定であると仮定した模式的なグラフである。実際にはプロペラ４１の負荷状態などが随時変化するため、必ずしも図１４や図１５に示すようになるとは限らない。また、以下の説明においても、説明の便宜上、プロペラ４１の負荷状態などがないものと仮定して説明する。

具体的には、図１４に示すように、アクセル開度が所定のアクセル開度Ａ１以下のときは、第２の動力伝達軸５１の回転速度は、所定の回転速度ｒ２でほぼ一定となる。アクセル開度が所定のアクセル開度Ａ１以上のときに、第２の動力伝達軸５１の回転速度は、アクセル開度の増大に伴って高くなる。

一方、アクセル開度がゼロであるときは、第３の動力伝達軸５９は実質的に回転しない。第３の動力伝達軸５９の回転速度は、アクセル開度がゼロから増大すると共に高くなる。アクセル開度が所定のアクセル開度Ａ１となったときに、第２の動力伝達軸５１の回転速度と第３の動力伝達軸５９の回転速度とがほぼ等しくなる。アクセル開度が所定のアクセル開度Ａ２となったときに、第２の動力伝達軸５１の回転速度と第３の動力伝達軸５９の回転速度とが実質的に等しくなる。

すなわち、アクセル開度が所定のアクセル開度Ａ２となったときに、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２が実質的に完全に接続される。アクセル開度が所定のアクセル開度Ａ２となるまでは、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２は、所謂半クラッチ制御される。これによって、第３の動力伝達軸５９の回転速度の大きさが第２の動力伝達軸５１の回転速度の大きさよりも低くなるように調整される。

本実施形態では、図１１に示すように、ステップＳ３１に続いてステップＳ３２が行われる。ステップＳ３２では、ＣＰＵ８６ａによって、算出された目標スロットル開度にスロットル開度が調節される。

次に、ステップＳ３３において、ＣＰＵ８６ａによって、プロペラ回転速度センサ９０によって検出される実際のプロペラ回転速度に応じてシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力が調節される。以下、ステップＳ３３において行われるシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力の調整制御の具体的な内容について、図１８を主として参照しながら詳細に説明する。

上述のように、ＣＰＵ８６ａは、ステップＳ３１において、図１２におけるアクセル開度とプロペラ回転速度との関係を示すマップを用いてプロペラ回転速度目標値を求める。次に、ＣＰＵ８６ａは、図１８に示すように、プロペラ回転速度目標値と実際のプロペラ回転速度との偏差を求める。この偏差に制御ゲインをかけた値に基づいて、目標とするシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力の調整量が求められる。具体的には、算出された（偏差）×（ゲイン（Ｇ））を、図１９に示すシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力の調節量と（偏差）×（ゲイン（Ｇ））との関係を示すマップに当てはめることによって、ＣＰＵ８６ａは、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力の調整量を算出する。ＣＰＵ８６ａは、算出されたシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力の調整量と、ステップＳ３１において算出されたシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の目標接続力とを加算することによって、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力を求める。そして、ＣＰＵ８６ａは、求められたシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力に基づいて、シフト接続用電磁バルブ７３，７４を調節する。

ここで、求められたシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力が０〜１００％の間である場合は、ＣＰＵ８６ａは、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力が求められた接続力となるようにシフト接続用電磁バルブ７３，７４を調節する。求められたシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力が０％未満である場合は、ＣＰＵ８６ａは、逆側のクラッチの接続力が増大するようにシフト接続用電磁バルブ７３，７４を調節する。また、求められたシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力が１００％を超える場合は、ＣＰＵ８６ａは、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１または６２の接続力が１００％となるようにシフト接続用電磁バルブ７３，７４を調節する。

なお、制御ゲインは、比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインの中から、油圧応答性や機械的慣性力などに応じて、選択される。制御ゲインとして、比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインの中から選ばれた２つ以上のゲインを組み合わせたものを使用してもよい。

以下、図２０に示すタイムチャートの一例を参照しつつ、具体的に説明する。

図２０に示す例では、時間ｔ１において、シフトポジション切り替え機構３６のシフトポジションがニュートラルにされ、次いで、時間ｔ２において、第２のモードが開始されている。このため、ステップＳ３によって、時間ｔ２以降は、アクセル開度に応じて、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続状態及びエンジン回転速度が制御される。

時間ｔ２〜ｔ３の期間は、目標プロペラ回転速度がゼロに近づく。時間ｔ２〜ｔ３の期間は、目標プロペラ回転速度と実際のプロペラ回転速度との偏差が大きい。このため、図１８に示す演算によって求められる第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２の制御量が０％未満となる。よって、目標プロペラ回転速度がフォワード側であるにもかかわらず、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１の接続力の増大が行われている。その結果、プロペラ回転速度が低下し、実際のプロペラ回転速度が目標プロペラ回転速度に近づいている。

時間ｔ３〜ｔ４の期間では、目標プロペラ回転速度と実際のプロペラ回転速度との偏差が小さい。このため、図１８に示す演算によって求められる第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２の制御量が０〜１００％の範囲となる。従って、第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ６１の接続力が求められた制御量に従って増大されている。

時間ｔ４以降は、図１８に示すフィードバック制御が平衡した状態となっている。時間ｔ４以降は、第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ６２の接続力は、目標接続力よりも少し小さい値で保持されている。

以上説明したように、本実施形態では、第２のモードにおいて、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続状態が制御される。これによって、第２の動力伝達軸５１の回転速度に対する第３の動力伝達軸５９の回転速度の比を微調整することができる。よって、第３の動力伝達軸５９の回転速度をより細かに制御することができる。従って、推進力、推進速度の微調整を容易に行うことができる。特に、離着岸時やトローリング時などの低速領域または極低速領域において、推進力、推進速度の微調整を容易に行うことができる。

なお、「低速領域」とは、例えば、１０〜２０ｋｍ／ｈ程度の速度領域をいう。「極低速領域」とは、例えば、０〜１０ｋｍ／ｈ程度の速度領域をいう。但し、これらの数値範囲は単なる例示である。低速領域及び極低速領域の定義は、船舶用推進システムが搭載される船舶の種類によって異なる。

本実施形態では、図１４に示すように、第３の動力伝達軸５９の回転速度が実質的にゼロから第２の動力伝達軸５１の回転速度まで連続的に変化するようにシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続状態を制御可能である。このため、推進力、推進速度の微調整が特に容易である。

例えば、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２がシフトポジションに合わせて切断状態または接続状態のいずれかに制御されていると、シフトポジションがフォワードまたはリバースにある場合は、図１５に示すように、入力軸としての第２の動力伝達軸５１の回転速度と出力軸としての第３の動力伝達軸５９の回転速度とが実質的に同じに制御される。このため、図１５に示すように、第３の動力伝達軸５９の回転速度をエンジン３０がアイドル回転状態にあるときの第２の動力伝達軸５１の回転速度ｒ２よりも低くすることが困難である。従って、プロペラ回転速度を所定の回転速度以下にすることが困難である。その結果、小さな推進力を発生させることが困難である。

それに対して本実施形態では、ＥＣＵ８６によって、第２のモードにおいて第３の動力伝達軸５９の回転速度の大きさが第２の動力伝達軸５１の回転速度の大きさよりも低くなるようにシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続状態が制御される。このため、図１４に示すように、第３の動力伝達軸５９の回転速度をエンジン３０がアイドル回転状態にあるときの第２の動力伝達軸５１の回転速度ｒ２よりも低くすることができる。従って、プロペラ回転速度を所定の回転速度以下にすることができる。その結果、より小さな推進力を発生させることが可能となる。よって、船舶１を低速で推進させることが容易となる。

また、本実施形態では、上述のように、第３の動力伝達軸５９の回転速度が実質的にゼロから第２の動力伝達軸５１の回転速度まで連続的に変化するようにシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続状態を制御可能である。このため、特に小さな推進力を発生させることも可能である。従って、船舶１を極低速で推進させることも可能となる。

なお、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続状態の制御方法は、特に限定されない。例えば、本実施形態のように、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力を調節することで、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続状態を制御してもよい。また、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続時間を調節することで、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続状態を制御してもよい。具体的には、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２が接続される時間とシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２が接続されない時間との比率を変更することで、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続状態を制御してもよい。言い換えれば、ある一定周期あたりに占めるシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続時間を変更することで、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続状態を制御してもよい。

なお、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力を調節する場合は、本実施形態のように、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２が多板式クラッチであることが好ましい。また、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２を油圧式のクラッチとして、油圧を徐変可能なバルブ７２〜７４を用いることがより好ましい。これによれば、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続力を容易に調節することができる。

一方、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続時間を調節する場合は、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２は、ドッククラッチまたは多板式クラッチのいずれであってもよい。

《第２の実施形態》
上記第１の実施形態では、第２のモードにおいて、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続状態とエンジン回転速度との両方が制御される場合について説明した。但し、第２のモードは、エンジン回転速度が制御されずに、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続状態が制御されるモードであってもよい。以下、本実施形態では、第２のモードにおいて、エンジン回転速度が制御されずに、シフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続状態が制御される場合について説明する。

なお、以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に同じ機能を有する部材については同じ符号を用い、詳細な説明を省略する。また、図１〜図９は、本実施形態においても、上記第１の実施形態と共通して参照する。

本実施形態では、図１６に示すように、ステップＳ１において第２のモードであると判断された場合は、ステップＳ４に進む。そして、ステップＳ４において、アクセル開度に応じてシフト切り替え用油圧式クラッチ６１，６２の接続状態が制御される。このため、図１７に示すように、図１１に示すステップＳ３２は行われず、ステップＳ３１に続いてステップＳ３３が行われる。

この場合においても、船舶１の推進力の微調整、小さな推進力の発生が可能となる。

《その他の変形例》
上記実施形態では、第１のモードと第２のモードとを切り替えるモード切り替えスイッチ９２を設ける例について説明した。但し、本発明においてモード切り替えスイッチ９２は必須ではない。

例えば、アクセル開度が所定の開度以下であるときに自動的に第２のモードとなり、アクセル開度が所定の開度より大きいときに自動的に第１のモードとなるようにＥＣＵ８６によって制御してもよい。

上記実施形態では、コントロールレバー８３の操作角度θに対するアクセル開度の大きさが異なる２つのモードが選択可能な例について説明した。但し、モードの種類は２種類に限定されない。例えば、コントロールレバー８３の操作角度θに対するアクセル開度の大きさが異なる３つ以上のモードが選択可能であってもよい。具体的には、例えば、極低速モードと、低速モードと、通常モードとが選択可能であってもよい。極低速モードは、離着岸時などの極低速時に使用される。極低速モードでは、コントロールレバー８３の操作角度θに対するアクセル開度の大きさが最も小さい。低速モードは、トローリング時などの低速時に使用される。低速モードでは、コントロールレバー８３の操作角度θに対するアクセル開度の大きさが比較的小さい。通常モードは、コントロールレバー８３の操作角度θに対するアクセル開度の大きさが低速モードや極低速モードと較べて大きく設定されている。

上記実施形態では、シフトポジション切り替え機構３６がひとつの遊星歯車機構６０と２つのクラッチ６１，６２とによって構成されている例について説明した。但し、本発明において、シフトポジション切り替え機構の構成はこれに限定されない。例えば、連動機構部分に配置された前進／後進切り替え機構と、前進／後進切り替え機構とエンジン３０との間を断続するクラッチとによってシフトポジション切り替え機構を構成してもよい。

上記実施形態では、変速比切り替え機構３５を制御するためのマップと、シフトポジション切り替え機構３６を制御するためのマップとを船外機２０に搭載されたＥＣＵ８６内のメモリ８６ｂに記憶させている。また、電磁バルブ７２，７３，７４を制御するための制御信号を船外機２０に搭載されたＥＣＵ８６内のＣＰＵ８６ａから出力させている。

但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、船体１０に搭載したコントローラー８２に、記憶部としてのメモリと、演算部としてのＣＰＵとを、メモリ８６ｂ及びＣＰＵ８６ａと共に、またはメモリ８６ｂ及びＣＰＵ８６ａに替えて設けてもよい。この場合、コントローラー８２に設けられたメモリに変速比切り替え機構３５を制御するためのマップと、シフトポジション切り替え機構３６を制御するためのマップとを記憶させてもよい。また、コントローラー８２に設けられたＣＰＵから電磁バルブ７２，７３，７４を制御するための制御信号を出力させてもよい。

上記実施形態では、ＥＣＵ８６がエンジン３０と電磁バルブ７２，７３，７４との両方の制御を行う例について説明した。但し、本発明は、これに限定されない。例えば、エンジンを制御するＥＣＵと、電磁バルブを制御するＥＣＵとを別個に設けてもよい。

上記実施形態では、コントローラー８２が所謂「電子制御式コントローラー」である例について説明した。ここで、「電子制御式コントローラー」とは、コントロールレバー８３の操作量を電気信号に変換すると共に、その電気信号をＬＡＮ８０に出力するコントローラーをいう。

但し、本発明において、コントローラー８２は電子制御式コントローラーでなくてもよい。コントローラー８２は、例えば所謂機械式コントローラーであってもよい。ここで、「機械式コントローラー」とは、コントロールレバーと、コントロールレバーに接続されたワイヤを備え、コントロールレバーの操作量及び操作方向をワイヤの操作量及び操作方向という物理量として船外機に伝達するコントローラーをいう。

上記実施形態では、シフト機構３４が変速比切り替え機構３５を有する例について説明した。但し、シフト機構３４は、変速比切り替え機構３５を有さないものであってもよい。例えば、シフト機構３４は、シフトポジション切り替え機構３６のみを有するものであってもよい。

なお、本明細書において、クラッチの接続力とは、クラッチの接続状態を表す値である。すなわち、例えば、「変速比切り替え用油圧式クラッチ５３の接続力が１００％である」とは、プレート群５３ｂが完全な圧接状態となるように油圧式ピストン５３ａが駆動され、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３が完全に接続された状態を意味する。一方、例えば、「変速比切り替え用油圧式クラッチ５３の接続力が０％である」とは、油圧式ピストン５３ａが非駆動状態となることによって、プレート群５３ｂのプレート同士が離間して非圧接状態になり、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３が完全に切断された状態を意味する。また、例えば、「変速比切り替え用油圧式クラッチ５３の接続力が８０％である」とは、プレート群５３ｂが圧接状態となるように変速比切り替え用油圧式クラッチ５３が駆動され、変速比切り替え用油圧式クラッチ５３が完全に接続された状態に対して、入力軸としての第１の動力伝達軸５０から出力軸としての第２の動力伝達軸５１へ伝達される駆動トルクまたは、第２の動力伝達軸５１の回転速度が８０％となる状態で接続された、所謂半クラッチ状態であることを意味する。

２０ 船外機（船舶用推進システム）
３０ エンジン（動力源）
３４ シフト機構
４１ プロペラ
５０ 第１の動力伝達軸（シフト機構の入力軸）
５１ 第２の動力伝達軸（クラッチの入力軸）
５９ 第３の動力伝達軸（シフト機構の出力軸、クラッチの出力軸）
６０ 遊星歯車機構
６１ 第１のシフト切り替え用油圧式クラッチ（クラッチ）
６１ａ 油圧式シリンダ
６１ｂ プレート群
６２ 第２のシフト切り替え用油圧式クラッチ（クラッチ）
６２ａ 油圧式シリンダ
６２ｂ プレート群
７０ アクチュエータ
７１ オイルポンプ（油圧ポンプ）
７２ 変速比切り替え用電磁バルブ（バルブ）
７３ 後進シフト接続用電磁バルブ（バルブ）
７４ 前進シフト接続用電磁バルブ（バルブ）
７５ オイル経路
８３ コントロールレバー
８４ アクセル開度センサ（アクセル開度検出部）
９１ 制御装置

Claims (11)

1. プロペラの回転によって推進する船舶用の船舶用推進システムであって、
   回転力を発生させる動力源と、
   前記動力源からの回転力が入力される入力軸と、前記プロペラ側に回転力を出力する出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間を断続するクラッチとを有し、フォワード、リバース、及び前記クラッチが切断されたニュートラルの間でシフトポジションを切り替えるシフトポジション切り替え機構と、
   前記シフトポジション切り替え機構を制御する制御装置と、
   操船者の操作によって操作されるコントロールレバーと、
   前記コントロールレバーの位置を検出し、前記コントロールレバーの位置に応じたアクセル開度を検出して前記制御装置に出力するアクセル開度検出部と、
   を備え、
   前記制御装置は、シフトポジションがフォワードまたはリバースである第１のモードにおいて、前記クラッチの目標接続力を１００％とし、シフトポジションがフォワードまたはリバースである第２のモードにおいて、前記クラッチの目標接続力を前記アクセル開度に応じた値に設定する船舶用推進システム。
2. 請求項１に記載された船舶用推進システムにおいて、
   前記制御装置は、前記第２のモードにおいて、前記アクセル開度が所定のアクセル開度以下であるときは、前記アクセル開度が大きいほど前記目標接続力を大きくする船舶用推進システム。
3. 請求項１または２に記載の船舶用推進システムにおいて、
   前記第１のモードと前記第２のモードとで、前記コントロールレバーの位置に対して検出されるアクセル開度の大きさが相互に異なる船舶用推進システム。
4. 請求項３に記載の船舶用推進システムにおいて、
   前記コントロールレバーの位置が同じである場合に前記第２のモードにおいて検出されるアクセル開度の大きさが前記第１のモードにおいて検出されるアクセル開度の大きさよりも小さい船舶用推進システム。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の船舶用推進システムにおいて、
   前記制御装置は、前記第２のモードにおいて、前記クラッチの接続力が０％から１００％まで連続的に変化するように前記クラッチの目標接続力を設定可能である船舶用推進システム。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載された船舶用推進システムにおいて、
   前記制御装置は、前記第２のモードにおいて、前記出力軸の回転速度を前記動力源がアイドル回転状態であるときの前記入力軸の回転速度よりも低くなるように前記クラッチの目標接続力を設定する船舶用推進システム。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載された船舶用推進システムにおいて、
   前記制御装置は、前記第２のモードにおいて、前記動力源の回転速度を略一定に保ちつつ、前記アクセル開度に基づいて前記クラッチの目標接続力を変化させる船舶用推進システム。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載された船舶用推進システムにおいて、
   前記制御装置は、前記第１のモードにおいて、前記クラッチの目標接続力を１００％とすることにより前記入力軸の回転速度と前記出力軸の回転速度を実質的に同じに保ちつつ、前記アクセル開度に基づいて前記動力源の回転速度を変化させる船舶用推進システム。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載された船舶用推進システムにおいて、
   前記クラッチは、多板式クラッチである船舶用推進システム。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載された船舶用推進システムにおいて、
    前記制御装置は、
    前記クラッチの接続力を調節するアクチュエータと、
    前記アクチュエータを制御する電子コントロールユニットと、
    を有する船舶用推進システム。
11. 請求項１０に記載された船舶用推進システムにおいて、
    前記クラッチは、
    入力軸と、
    出力軸と、
    前記入力軸と共に回転する第１のプレート、及び前記第１のプレートと対向すると共に、対向する方向に変位可能に配置され、前記出力軸と共に回転する第２のプレートを含むプレート群と、
    前記プレート群を圧接させる油圧シリンダと、
    を有し、
    前記アクチュエータは、
    前記油圧シリンダに油圧を付与する油圧ポンプと、
    前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとを接続するオイル経路と、
    前記オイル経路の通路面積を徐変可能なバルブと、
    を備えた船舶用推進システム。

Images