JP3695647B2

JP3695647B2 - 船外機

Info

Publication number: JP3695647B2
Application number: JP2001383395A
Authority: JP
Inventors: 秀昭高田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: JP2002201000A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶をプロペラにより推進する船外機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の船外機として、船体の船尾板に取り付けられる船外機が一般によく知られている。船外機はエンジンを搭載しており、その出力軸に直結されたプロペラ軸を駆動することによりプロペラを旋回させて推進力を得るものである。こうした船外機はエンジン直結型であることから、その最低速度つまりプロペラ軸の回転速度はエンジンのアイドル回転により一義的に決まっており、それ以下の速度に変更することはできない。このため、トローリングや離着岸時に適した極低速度で航行できる船外機の開発が望まれていた。
【０００３】
こうした船外機の要求に対して、例えばプロペラ軸の端部に装着されるプロペラそのもので減速を行なえるようにプロペラのピッチを可変にしておき、プロペラ軸の回転速度はそのままでも推進力を可変にすることで、従来より遅い航行速度を実現したものが提案されている。また、特開昭６２−１９１２９８号公報にはエンジンの出力軸と駆動軸の間に変速機を設け、この変速機によりエンジンの出力を高速、低速の２段階に切り替える船外機が示されている。変速機を高速側にセットすれば、プロペラ軸は高速度で回転して船体の高速航行が可能となり、また、低速側にセットすれば、プロペラ軸は比較的低速で回転して船体の極低速航行が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者においてはプロペラ軸に装着されるプロペラが限定されてしまい汎用性に欠けるという問題があった。また、後者においては減速比の設定は固定であり、しかもエンジンのアイドル回転から一気に極低速回転に切り替わってしまうことによるショックが発生していた。
【０００５】
そこで、本発明は船体の航行を極低速域で長時間、連続的に行えるとともに高速域から極低速域にまで滑らかに移行できる船外機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の船外機は、船体の外側に取り付けられる船外機であって、船舶を推進するためのプロペラが取り付けられたプロペラ軸と、粘性流体を介して駆動軸の動力を前記プロペラ軸が連結された従動軸に伝達する流体継手と、機関の出力軸の動力を前記流体継手の駆動軸に伝達する伝達装置とを備え、前記伝達装置は、前記機関の出力軸側の垂直軸に設けられたかさ歯車と、このかさ歯車と歯合し、水平軸上で互いに反転する一対のかさ歯車とを備え、前記一対のかさ歯車のいずれか一方を前記流体継手の駆動軸に選択的に係合し、前記船舶の航行方向に前記伝達装置、前記流体継手および前記プロペラ軸を順にギヤケース内に設け、前記船舶が航行する際、前記ギヤケースが水中に没するようにするとともに、前記機関を前記ギヤケース上方の水中に没しないエンジンカバーに収納したことを特徴とする。
【０００７】
本発明の船外機は、機関の出力軸から伝達装置を介して流体継手の駆動軸に動力を伝達し、さらに、流体継手の駆動軸から粘性流体を介して従動軸に動力を伝達し、この従動軸に連結されたプロペラ軸に取り付けられたプロペラにより船舶を推進する。
【０００８】
これにより、船体の航行を高速域から極低速域に滑らかに移行できる。また、特別の冷却装置を設けなくとも流体継手を冷却することができ、放熱効果を向上できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の船外機の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態の船外機の構造を示す断面図である。船外機１０はエンジンカバー１３、エクステンションケース２０およびギヤケース３０から本体１０ａを構成し、エクステンションケース２０にはエンジンカバー１３の内側に収納されたエンジン７の出力軸１４に直結された垂直駆動軸１５およびウォータポンプ８３を収納する。また、砲弾形のギヤケース３０には伝達軸としての垂直駆動軸１５から水平駆動軸２３に動力を伝達する伝達装置１８、水平駆動軸２３または分割された一方のプロペラ軸２５に連結されたビスカスカップリング３５、およびプロペラ３９が取り付けられたプロペラ軸２５が収納されている。エクステンションケース２０は前部にスターンブラケット１６を備えており、このスターンブラケット１６を船尾板に固定することによって船外機１０は船体に取り付けられる。
【００１１】
図２はギヤケース３０に収納された伝達装置１８の構成を示す断面図である。伝達装置１８は垂直駆動軸１５の先端に嵌合されたかさ歯車１７、このかさ歯車１７と歯合するかさ歯車２１ａ、２１ｂ、かさ歯車２１ａ、２１ｂを回転自在に支持する水平駆動軸２３、水平駆動軸２３の外側面に設けられたスプラインに沿って軸方向に摺動自在なクラッチシフタ３８を備える。
【００１２】
クラッチシフタ３８の外周には環状の溝３８ｃが形成されており、この溝３８ｃにはレバー４１が係合している。レバー４１が軸４１ｃを中心に揺動することによってクラッチシフタ３８が軸方向に移動し、かさ歯車２１ａ、２１ｂと選択的に係合する。このレバー４１はリンク機構４２等を介してシフトロッド４６に連結されており、このシフトロッド４６はエクステンションケース２０の外部に設けられた操作レバー（図示せず）に接続される。したがって、エクステンションケース２０の外部からの操作により、クラッチシフタ３８を軸方向に移動することができる。また、水平駆動軸２３はビスカスカップリング３５の入力軸としての駆動軸５２に連結されており、その従動軸としてのカップリングケース５８は分割された他方のプロペラ軸２５に連結されている。図３はビスカスカップリング３５の構造を示す断面図である。ビスカスカップリング３５の駆動軸５２は水平駆動軸２３の先端部２３ａが例えばスプラインに嵌合されたチェンバーを形成するシリンダ５２ａを有している。このシリンダ５２ａの外周には軸受５６、５７が設けられており、従動側のカップリングケース５８に回転自在に支持されている。従動軸としてのカップリングケース５８の内側には溝５８ｃが形成されており、この溝５８ｃにはその底部から突起した多数のケースプレート５８ａが一定の間隔に設けられている。また、シリンダ５２ａの外周にも前記各ケースプレート５８ａと間隙を介して対向するハブプレート５２ｂが一定の間隔に形成されている。さらに、シリンダ５２ａの側面には孔５２ｃが形成されており、この孔５２ｃを通じてシリンダ５２ａの内部は溝５８ｃと連通する。また、シリンダ５２ａにはピストン５９が摺動自在に挿通されており、コイルばね６１によってピストン５９の頭部５９ａは水平駆動軸２３側に付勢されている。頭部５９ａの側面には溝が形成されており、この溝にはＯリング５９ｃがシリンダ５２ａの内壁に当接して設けられている。また、カップリングケース５８の内側に形成された溝にはＯリング５８ｄが設けられており、シリンダ５２ａの外周面に当接する。したがって、シリンダ５２ａの内側から孔５２ｃを通じて溝５８ｃにいたる室内は油密状態に保たれる。この室内に粘性流体が満たされた状態で、ピストン５９の軸方向の位置を変更すると粘性流体の体積率は変化する。これにより、駆動軸５２からカップリングケース５８へのトルクの伝達率も変化することになる。図２に示すように、ピストン５９の前部５９ｂは水平駆動軸２３の端部から突出しており、コイルバネ６１に付勢されて制御カム７２に当接する。制御カム７２の当接する面には段差７２ａが３段階に形成されている。また、制御カム７２はロッド７４に接続されており、不図示の外部操作装置に接続される。したがって、外部操作装置により制御カム７２は上昇すると、ピストン５９の前部５９ｂは奥まった段差７２ａの面に当接することになる。こうしてピストン５９が前方に位置決めされると、室内の粘性流体の体積率は下がりトルクの伝達効率は低くなる。また、反対に制御カム７２は下降すると、ピストン５９の前部５９ｂは浅い段差７２ａの面に当接することになる。こうしてピストン５９は後方に位置決めされて室内の粘性流体の体積率は上昇し、トルクの伝達効率は高まることになる。
【００１３】
図３はビスカスカップリング３５の構造を示す断面図である。ビスカスカップリング３５の水平駆動軸２３側にはクラッチ６５が設けられている。このクラッチ６５は、シリンダ５２ａにロックナット６３によって締め付けられスプラインを介して固定されるクラッチアウタ６４、このクラッチアウタ６４と対向し従動軸５８にスプラインを介して軸方法に摺動自在に設けられたクラッチプレート６６、従動軸としてのカップリングケース５８の前部を外嵌し内側に窪み６７ａを有するカバー６７、およびこのカバー６７とクラッチプレート６６の間に挟まれたスチールボール６９から構成される。従動軸５８の回転数が低いときにはスチールボール６９はカバー６７内側の窪み６７ａに位置する（図３に示す状態）。このとき、クラッチプレート６６はクラッチアウタ６４と間隙を介して対向することになり、駆動軸５２はビスカスカップリング３５の粘性流体を介して従動軸５８と結合されることになる。従動軸５８の回転が所定回転数に達すると、スチールボール６９は遠心力によりカバー６７の表面に沿って内側の窪み６７ａから外側の面に移動して、クラッチプレート６６をクラッチアウタ６４側に押し付けるようになる。クラッチプレート６６がクラッチアウタ６４と係合し始めると、駆動軸５２は直接に従動軸５８にクラッチ結合される。これにより、従動軸５８の回転はロックアップされる。
【００１４】
また、ギヤケース３０の水平翼としてのキャビデーションプレート８９には第２吸水口８６および排気口８７が設けられており、排気口８７は排水口を兼ねており、プロペラ３９の上方から後方に位置している。排水口および排気口８７は偏平な形状に形成されており、排出される冷却水や排気による乱れは軽減される。エンジン７の出力軸１４の回転につれてウォーターポンプ８３は作動し、吸水口８５から取り込まれた冷却水はエンジンを循環して排水口８７から排出される。また、エンジン７の排気はエクステンションケース２０内の排気管２０ａを通って排気口８７から排出される。
【００１５】
以上示した構造を有する船外機１０の動作について説明する。伝達装置１８を前進または後進の状態とし、エンジン７を始動させると、エンジン７の出力軸１４に連結された垂直駆動軸１５、伝達装置１８、ビスカスカップリング３５を経てプロペラ軸２５に取り付けられたプロペラ３９は旋回する。このとき、操作レバー７６を手前に持ち上げておくと、ピストン５９はコイルバネ６１に付勢されて制御カム７２の奥まった段差７２ａを有する面にその前部５９ｂが当接することになってシリンダ５２ａを含む室内の容積は最大となるので、粘性流体の体積率は低く水平駆動軸２３が嵌合された駆動軸５２のトルクはカップリングケース５８およびプロペラ軸２５に十分に伝達されない。したがって、この状態では、プロペラ軸２５は極低速回転することになり、トローリングや離着岸時に適した航行を行なうことができる。
【００１６】
つぎに、操作レバー７６を徐々に押し下げていくとピストン５９は制御カム７２の浅い段差７２ａの面にその前部５９ｂが当接することとなり、シリンダ５２ａを含む室内の容積は小さくなっていくので、粘性流体の体積率が高くなり水平駆動軸２３が嵌合された駆動軸５２のトルクはカップリングケース５８およびプロペラ軸２５に十分に伝達されるようになる。したがって、カップリングケース５８およびプロペラ軸２５は徐々に回転を高めていく。さらに、カップリングケース５８の回転が高まって所定回転数を越えるようになると、スチールボール６９は遠心力により外側に移動し始めて、外側に移動したスチールボール６９により押されたクラッチプレート６６はクラッチアウタ６４とクラッチ結合する。したがって、駆動軸５２のトルクはカップリングケース５８に直接に伝達されることとなり、プロペラ軸２５の回転はロックアップされる。
【００１７】
以上示したように、本実施形態の船外機１０によれば、高速域にあわせて固定されたギヤ比の設定による減速ではなく、ビスカスカップリング３５の粘性流体を介した減速を行なうことで、トローリングや離着岸時に適した微低速の航行に滑らかに移行できる。
【００１８】
また、船外機１０を使用するときには、ビスカスカップリング３５を収納するギヤケース３０は水中に没するので、ギヤケース３０が水に直接に触れることにより放熱効果を向上させ、特別の冷却装置を設けなくてもビスカスカップリング３５を冷却することができる。
【００１９】
尚、制御カム７２の段差７２ａは無段階に調整されることが望ましいが、これをより複数段に形成することでよりトルクの伝達率を細かく設定するようにしてもよい。
【００２０】
［第２の実施形態］
つぎに、第２の実施形態の船外機１００について説明する。図４は第２の実施形態の船外機１００の構造を示す断面図である。第２の実施形態の船外機１００では、前記第１の実施形態の船外機１０と較べてビスカスカップリングの位置が大きく変更されている。すなわち、ビスカスカップリング１３５をウォータポンプ１８３の上方に設けている。これにより、水平駆動軸１２３はプロペラ軸としてプロペラ１３９に直結されている。
【００２１】
ビスカスカップリング１３５およびウォータポンプ１８３は防水用のハウジング１９０に収納されている。図５はハウジング１９０に収納されたビスカスカップリング１３５の構造を示す断面図である。ハウジング１９０のカバー１９０ａには伝達軸１８２が挿通されており、その先端部１８２ａはビスカスカップリング１３５の駆動軸１５２のシリンダ１５２ａに嵌合されている。ビスカスカップリングの構造は前記第１の実施形態と同じである。伝達軸１８２の先端部１８２ａの内側にはピストン１５９が摺動自在に設けられている。先端部１８２ａは軸方向にスリット２０１が形成されており、このスリット２０１には軸方向に摺動自在なブッシュ２０３が設けられている。また、先端部１８２ａにはラジアル玉軸受２０５が設けられており、その内輪２０５ａはブッシュ２０３に嵌合されている。したがって、ラジアル玉軸受２０５はブッシュ２０３と一体に先端部１８２ａを軸方向に移動する。ブッシュ２０３には内側に窪み２０３ａが形成されており、この窪み２０３ａにコイルバネに付勢されたピストン１５９の後部１５９ａが当接される。
【００２２】
また、ラジアル玉軸受２０５の外輪２０５ｂにはアウタフォロワ２０８が嵌合されており、その軸周には溝２０８ａが形成されている。この溝２０８ａにはアーム２１２の先端部２１２ａが係合しており、アーム２１２はピボット軸２１５に摺動自在に挿通されている。さらに、アーム２１２の中程には斜面部２１２ｂが形成されており、この斜面部２１２ｂはカバー１９０ａに回転自在に設けられた操作レバー２２３の終端に形成された係合部２２３ａと係合し、操作レバー２２３を揺動させると係合部２２３ａが斜面部２１２ｂを沿うことによって斜面部２１２ｂを押下げてアーム２１２は軸方向に移動する。
【００２３】
したがって、操作レバー２２３によりアーム２１２がピボット軸２１５に沿って摺動すると、アーム２１２の先端部２１２ａと係合するアウタフォロワ２０８も上下に摺動し、ラジアル玉軸受２０５は先端部１８２ａとともに回転する内輪２０５ａの回転を吸収しながら上下することになる。
【００２４】
また、図６は水平駆動軸１２３に動力を伝達する伝達装置の構造を示した断面図である。水平駆動軸１２３にはコイルばね１２５により付勢されたシフトスライダ１２８が内挿されており、このシフトスライダ１２８にはクラッチシフタ１３８が設けられている。クラッチシフタ１３８には貫通孔１３８ｃが形成されており、この貫通孔１３８ｃと係合するピン１３１は水平駆動軸１２３を貫通する孔１２３ａを通してシフトスライダ１２８に取り付けられている。また、コイルばね１２５により付勢されたシフトスライダ１２８はシフトカム１７２と当接する。シフトカム１７２の当接する面にはカム面１７２ａが形成されている。また、シフトカム１７２にはロッド１７４が接続されており、このロッド１７４は不図示の外部操作装置に接続される。したがって、シフトカム１７２のカム面１７２ａを有する面に当接するロッド１７４の軸方向の位置を移動させることによってクラッチシフタ１３８は移動して選択的にかさ歯車１２１ａ、１２１ｂと係合することになる。このように、本実施形態のシフトカム１７２、ロッド１７４、操作レバー１７６は前記第１の実施形態と異なり水平駆動軸１２３の正転、逆転に使用される。さらに、水平駆動軸１２３はプロペラ軸としてプロペラ１３９に直結されているので、水平駆動軸１２３からプロペラ１３９に向けて排気通路が形成されてプロペラ１３９のボスの周囲から排気を行なえる。
【００２５】
このように、本実施形態においても前記第１の実施形態と同様にビスカスカップリング１３５を介して動力を伝達するので、プロペラ軸１２５の回転を高速から微低速に滑らかに移行させることができる。しかも、前記第１の実施形態では砲弾形のギヤケース３０内にビスカスカップリング３５が設けられているのでプロペラ側の限られた大きさの開口部からしかビスカスカップリング３５を組み付けできなかったが、本実施形態ではエクステンションケース１２０内にビスカスカップリング１３５を設けているのでその組み付けを容易にできる。さらに、操作レバー２２３の揺動量を調節することによってブッシュ２０３に当接されるピストン１５９の位置を上下に連続的に移動できるようにしているので、無段階に粘性流体の体積率を変更することができる。
【００２６】
尚、本発明を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、船舶推進装置は船外機に限らず、船内機に適用してもよい。また、ビスカスカップリングをギヤミッションの変速機と併用する構成にしてもよい。さらに、エンジンは内燃機関に限らず、外燃機関であってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、船体の航行を高速域から極低速域に滑らかに移行できる。また、特別の冷却装置を設けなくとも流体継手を冷却することができ、放熱効果を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の船外機１０の構造を示す断面図である。
【図２】ギヤケース３０に収納された伝達装置１８の構造を示す断面図である。
【図３】ビスカスカップリング３５の構造を示す断面図である。
【図４】第２の実施形態の船外機１００の構造を示す断面図である。
【図５】ハウジング１９０に収納されたビスカスカップリング１３５の構造を示す断面図である。
【図６】水平駆動軸１２３に動力を伝達する伝達装置の構造を示した断面図である。
【符号の説明】
１０船外機
１５垂直駆動軸
２３水平駆動軸
２５プロペラ軸
３５ビスカスカップリング

Claims

船体の外側に取り付けられる船外機であって、
船舶を推進するためのプロペラが取り付けられたプロペラ軸と、
粘性流体を介して駆動軸の動力を前記プロペラ軸が連結された従動軸に伝達する流体継手と、
機関の出力軸の動力を前記流体継手の駆動軸に伝達する伝達装置とを備え、
前記伝達装置は、前記機関の出力軸側の垂直軸に設けられたかさ歯車と、このかさ歯車と歯合し、水平軸上で互いに反転する一対のかさ歯車とを備え、前記一対のかさ歯車のいずれか一方を前記流体継手の駆動軸に選択的に係合し、
前記船舶の航行方向に前記伝達装置、前記流体継手および前記プロペラ軸を順にギヤケース内に設け、前記船舶が航行する際、前記ギヤケースが水中に没するようにするとともに、前記機関を前記ギヤケース上方の水中に没しないエンジンカバーに収納したことを特徴とする船外機。