JP4201234B2

JP4201234B2 - 船外機のシフトショック軽減制御方法

Info

Publication number: JP4201234B2
Application number: JP34158599A
Authority: JP
Inventors: 良文岩田
Original assignee: ヤマハマリン株式会社
Priority date: 1999-12-01
Filing date: 1999-12-01
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2019-12-01
Also published as: JP2001152897A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドッグクラッチによりエンジン側とプロペラ側を接続するシフト変換機構を備えた船外機において、シフトＩＮの瞬間に発生するショックを軽減するためのエンジン運転制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型船舶に搭載される船外機では、機体上部のトップカウリング内に駆動源となるエンジンが設置され、機体下部のロアーケースに推進器となるプロペラが装着されていて、エンジンのクランク軸に連結されたドライブシャフトと、プロペラの回転軸であるプロペラシャフトとの間に、動力の伝達をニュートラルと前進と後進の何れかに切り換えるためのシフト変換機構が設置されている。
【０００３】
このシフト変換機構では、ドライブシャフトの下端に固定した駆動ギアに、プロペラシャフト上に回動自在に配置した前進ギアと後進ギアをそれぞれ噛合させ、前進ギアと後進ギアの間に配置したドッグクラッチをニュートラルと前進と後進の何れかの位置にシフトさせることにより、ドライブシャフトと連動して回転する前進ギア又は後進ギアの回転を、ドッグクラッチを介して、選択的にプロペラシャフトに伝達させる（或いは全く伝達させない）ようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなシフト変換機構を備えた船外機では、通常、エンジンからプロペラまでの動力系統に滑りクラッチをもたず、シフト変換機構でのエンジン側とプロペラ側の接続がドッグクラッチを介して瞬時に行われるため、エンジンをアイドリングしている状態で、シフトをニュートラルから前進（又は後進）にシフトＩＮした瞬間、停止状態であったプロペラがプロペラシャフトも含めて急激に回転を始めることによるショックが発生することとなり、特に、エンジン回転力が安定している４サイクルエンジンでは、そのようなシフトショックが顕著なものとなる。
【０００５】
このシフトショックを軽減するために、通常のアイドル回転速度を低く設定することで、シフトＩＮする時のエンジン回転力が低くなるようにしておくことも考えられるが、アイドル回転速度をあまり低く設定すると、例えば、船を減速するためにアイドル運転にして進行方向とは逆転側にシフトＩＮした際に、プロペラからエンジンに逆伝達されるエンジン回転方向とは逆方向の回転力によりエンストが発生し易くなるというような問題が起きることから、通常のアイドル回転速度をあまり低く設定することはできない。
【０００６】
本発明は、上記のような問題の解消を課題とするものであり、具体的には、ドッグクラッチによりエンジン側とプロペラ側を接続するシフト変換機構を備えた船外機において、通常のアイドル回転速度を低く設定することなく、シフトＩＮの瞬間に発生するショックを軽減することができるようにすることを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような課題を解決するために、ドッグクラッチによりエンジン側とプロペラ側を接続するシフト変換機構を備えた船外機において、ドッグクラッチが前進ギアに噛み込む前進位置とドッグクラッチが後進ギアに噛み込む後進位置との間のニュートラル領域における中心部をニュートラル位置と定めて、エンジンがアイドリング状態でシフトがニュートラル位置にある状態から、シフトがニュートラル位置から外れることを検知したら、エンジン回転速度を低下させるように制御し、ドッグクラッチが前進ギアか後進ギアの何れかに噛み込んでシフトＩＮしたことを検知したら、前記のエンジン回転速度を低下させる制御を解除するようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
上記のような船外機のシフトショック軽減制御方法によれば、アイドル回転速度を通常より低く設定しなくても、シフトＩＮする直前には、エンジン回転速度が通常よりも低下していることで、シフトＩＮの際に発生するショックが低く抑えられ、また、シフトＩＮすると、少なくとも元に戻るまでエンジン回転速度が上昇することで、エンジン回転速度が低下し過ぎたり、エンストが発生したりするのが防止される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の船外機のシフトショック軽減制御方法の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本発明のシフトショック軽減制御方法が適用される船外機の一例について概略的に示すもので、船外機１は、スイベルブラケット２により水平方向で回動可能に支持され、スイベルブラケット２の上部が水平方向のチルト軸３によりクランプブラケット４に対して上下方向で回動可能に支持され、クランプブラケット４が船体の後尾板に着脱可能に固定されることで、船体に対して水平方向（操舵方向）と上下方向（チルト方向）のそれぞれに回動可能な状態で取り付けられる。
【００１１】
船外機１のハウジングは、トップカウリング５とアッパケース６とロアケース７とで構成されており、機体上部のトップカウリング５内には、駆動源となるエンジン８がそのクランク軸の軸線が上下方向となるように設置され、機体下部のロアケース７の下部後側には、推進器となるプロペラ９が回転自在に装着されていて、トップカウリング５とロアケース７の間のアッパーケース６内には、エンジン８内で使用された潤滑オイルを一時貯留するためのオイルパン１１が設置され、オイルパン１１の下方に、エンジン８から延びる排気管１２の末端から排出された排気ガスを下方のロアーケース７内にまで導くための排気通路１３が設置されている。
【００１２】
また、エンジン８のクランク軸下端に連結される動力伝達用のドライブシャフト１４が、オイルパン１１や排気通路１３と隔離された状態で、上下方向にアッパケース６内を通ってロアケース７内にまで延びており、このドライブシャフト１４に対して、エンジン８に冷却水を送給するためのウォーターポンプ１５が、ロアーケース７の近傍でドライブシャフト１４の回転力により駆動されるように設置されている。
【００１３】
ロアケース７内には、プロペラ９の回転軸であるプロペラシャフト１６が水平方向に通されており、ロアーケース７内に延ばされたドライブシャフト１４の下端は、ベベルギア１７ａ，１７ｂ，１７ｃとドッグクラッチ１７ｄによるシフト変換機構１７を介してプロペラシャフト１６に連係されていて、ドライブシャフト１４と平行に上下方向に延びるシフトロッド１８の回動によりシフト変換機構１７を作動させることで、ニュートラルか前進か後進かの何れかに随時変換した状態で、ドライブシャフト１４からプロペラシャフト１６に回転力が伝達される（ニュートラルでは伝達されない）。
【００１４】
すなわち、このシフト変換機構１７は、ドライブシャフト１４の下端に固定した駆動ギア１７ａに、プロペラシャフト１６上に回動自在に配置した前進ギア１７ｂと後進ギア１７ｃをそれぞれ噛合させ、プロペラシャフト１６に対して摺動自在で回動不能に設置したドッグクラッチ１７ｄを、前進ギア１７ｂと後進ギア１７ｃの間に配置して、シフトロッド１８の回動（シフトロッド下端のカム面の回動）に連動させてドッグクラッチ１７ｄをプロペラシャフト１６上で摺動させるようにしたものである。
【００１５】
そのようなシフト変換機構１７により、運転者がリモコンレバー操作でシフトロッド１８をその軸周りに回動させることでドッグクラッチ１７ｄを移動させて、前進ギア１７ｂと後進ギア１７ｃの何れかに噛合させるか、或いは、その中間部で何れとも噛合させないようにすることで、ドライブシャフト１４の回転を前進ギア１７ｂか後進ギア１７ｃの何れかを介してプロペラシャフト１６に伝達させるか、或いは、ドライブシャフト１４の回転をプロペラシャフト１６に伝達させないニュートラルの状態となるようにしている。
【００１６】
上記のような船外機１について、図２は、シフト変換機構１７を作動させるためのシフトロッド１８の上端部に連係されるシフト操作用リンク機構を上方から見た状態を示すものであり、図３は、トップカウリング５内に設置されているエンジン８の制御系統を示すものである。
【００１７】
シフトロッド１８の上端部に連係されるシフト操作用リンク機構については、図２に示すように、シフトロッド１８の上端部に一体的に固定されている連結レバー部１８ａと、位置が固定されたスライダー保持枠１９ｂの枠内に摺動自在に設けられたスライダー１９ａとを、連結ロッド１９ｃを介して可動的に連結すると共に、運転者が操作するシフト操作レバー（図示せず）から延びるシフトワイヤー２０の末端をスライダー１９ａに連結したものである。
【００１８】
そのようなシフト操作用リンク機構により、運転者がシフト操作レバー（図示せず）を操作すると、シフトワイヤー２０を介して、スライダー保持枠１９ｂ内でスライダー１９ａがニュートラル位置Ｎと前進位置Ｆと後進位置Ｒの何れかに移動するのに連れ、連結ロッド１９ｃと連結レバー部１８ａを介して、シフトロッド１８が回動されることとなり、それによって、既に述べたように、図１に示した船外機１のシフト変換機構１７のドッグクラッチ１７ｄが移動して、シフトが変換されることとなる。
【００１９】
なお、本実施形態では、このシフト操作用リンク機構に対し、シフト変換状態を検出するためのシフトセンサーとなるニュートラルスイッチ３３が、スライダー保持枠１９ｂのニュートラル位置Ｎ（前進に噛み込む前進位置Ｆと後進に噛み込む後進位置Ｒとの間のニュートラル領域における中心部）に対応して設置されており、このニュートラルスイッチ３３は、ニュートラル位置Ｎにスライダー１９ａが位置するとＯＮとなり、スライダー１９ａのニュートラル位置Ｎから外れると（前進位置Ｆや後進位置Ｒに入っていないニュートラル状態であっても）ＯＦＦとなる。
【００２０】
トップカウリング５内に設置されているエンジン８は、燃料噴射式４サイクル多気筒エンジンであって、図３に示すように、サージタンク（図示せず）から点火プラグ２２を備えた燃焼室２３に至る吸気管２４の途中にスロットルバルブ２５や燃料インジェクター２６が配設されており、スロットル開度センサー３１がスロットルバルブ２５の回動軸に対して設置され、エンジン回転数センサー（パルサーコイル）３２がクランク軸の周囲に設置されていると共に、シフトロッド１８の上端部に対して、上記のようにシフト変換状態を検出するためのシフトセンサー（ニュートラルスイッチ）３３が設置されている。
【００２１】
なお、その他のセンサーとして、エンジン温度を検出するための温度センサー３４、スロットルバルブよりも下流側で吸気管内の気圧を検出するための吸気圧センサー３５、燃焼ガスの酸素濃度を検出するためのＯ2 センサー３６、潤滑オイルの温度や圧力を検出するための油温センサー３７や油圧センサー３８、大気圧を検出するための大気圧センサー３９、船外機の傾斜角度を検出するためのトリムセンサー４０等がそれぞれ適所に設置されている。
【００２２】
それらの各センサーは、ＣＰＵやタイマーおよびＲＡＭとＲＯＭからなる記憶部等を内蔵したＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）３０にそれぞれ接続されており、ＥＣＵ３０では、各センサーから入力される検出データーと記憶部に予め記憶させた各マップとに基づいてＣＰＵで演算処理がなされ、その結果が制御信号としてＥＣＵ３０から点火プラグ２２や燃料インジェクター２６に向けて出力されている。
【００２３】
図４は、上記のような船外機１によって実施される本発明のシフトショック軽減制御方法の一実施形態についての概略をフローチャートにより示すものであり、図５は、そのようなシフトショック軽減制御方法で使用されるニュートラルスイッチのＯＮ／ＯＦＦとシフト位置の関係を示すものであり、また、図６（Ａ）（Ｂ）は、本発明のシフトショック軽減制御方法を実施した場合とそうでない場合とのシフトショックの比較を示すものである。
【００２４】
本発明のシフトショック軽減制御方法は、停止状態であったプロペラ（及びプロペラシャフト）がシフトＩＮした瞬間に急激に回転を始めることにより発生するショックを軽減するためのものであり、そのため、本実施形態では、図４に示すように、現時点でのエンジンのアイドリング状態（エンジンがアイドル運転でシフトがニュートラル位置）がそれまでに所定時間以上継続していたかどうかを判定して、所定時間以上継続していない場合には、この制御を行わないようにしている。
【００２５】
すなわち、例えば、航走している船を減速するためにエンジンをアイドル運転にして進行方向とは逆転側にシフトＩＮするような場合には、逆転側にシフトＩＮする前にシフトは一旦ニュートラル位置に戻されるが、そのような場合にこのシフトショック軽減制御を行うと、プロペラ（及びプロペラシャフト）が船体の進行により未だ回転している状態では、エンジン回転速度の低下によりエンストが発生する虞があるからである。
【００２６】
そのような虞を回避するために、本実施形態では、上記のようにエンジンのアイドリング状態が所定時間以上継続しているときにのみこの制御を行うようにしているが、そのような方法以外の方法として、エンジンがアイドリング状態であっても、船速が有る（船体が所定速度以上で進行している）と判定される場合には、この制御を行わないようにすることで、同様な効果を得ることができる。
【００２７】
その場合の船速の有無の判定については、船外機１にスピードセンサーを取り付けて実際の船体の走行速度の検出することで判定するようにしても良いが、エンジン回転数が設定値以上、或いは、スロットル開度が設定値以上の状態が、所定時間以上継続している場合には、船速有りとして判定することもできる。
【００２８】
上記のようにエンジンのアイドリング状態が所定時間以上継続している（或いは船速が無い）と判定される時点で、シフトがニュートラル位置から外れることを検知したら、点火時期を遅角させることで、エンジン回転速度を低下させるように制御し、その後で所定時間内にシフトＩＮしたことを検知したら、少なくとも前記の制御を解除して、点火時期を少なくとも元の状態以上に進角させることで、エンジン回転速度を少なくとも元に戻る（元の状態に戻すか、或いはそれ以上の状態とする）まで上昇させるように制御する。
【００２９】
なお、本実施形態では、エンジン回転速度を制御するために、上記のように点火時期（点火タイミング）を制御しているが、そのような方法に限らず、例えば、（１）短時間点火を停止する、（２）点火を間引きする、（３）短時間インジェクターからの燃料噴射を停止する、（４）インジェクターからの燃料噴射を間引きする、等の適宜の制御方法によりエンジン回転速度を制御することが可能である。
【００３０】
また、本実施形態では、シフトセンサーとして、図２および図５に示すように、スライダー１９ａがニュートラル位置Ｎ（前進に噛み込む前進位置Ｆと後進に噛み込む後進位置Ｒとの間のニュートラル領域における中心部）に位置するとＯＮとなり、スライダー１９ａがニュートラル位置Ｎから外れると（前進位置Ｆや後進位置Ｒに未だ入っていない状態であっても）ＯＦＦとなるようなニュートラルスイッチ３３を使用している。
【００３１】
そのため、シフトがニュートラル位置から外れることは、ニュートラルスイッチ３３がＯＮからＯＦＦに変わることで検知できるものの、シフトＩＮしたこと（前進位置Ｆ又は後進位置Ｒに入った時点）については、ニュートラルスイッチ３３によっては検知することができない。
【００３２】
そこで、シフトＩＮの検知については、前進ギア又は後進ギアとドッグクラッチが噛合するシフトＩＮの時点では、エンジン側とプロペラ側が接続されることにより、エンジン回転速度（エンジン回転数）が更に低下することから、エンジン回転数センサーの信号により、ある回転速度以下で急激な回転速度低下を検知したらシフトＩＮされたと判定するようにしている。
【００３３】
しかしながら、シフトがニュートラル位置から外れることを検知したり、シフトＩＮしたことを検知したりするには、上記の実施形態に示したような検知手段及び方法に限らず、例えば、ニュートラル位置と前進位置と後進位置のそれぞれにポジションスイッチを設けたシフトポジションスイッチや、或いは、シフトストロークセンサー等の適宜のシフトセンサー（なお、シフトセンサーはシフト変換機構１７の部分に設置しても良い）を使用することで、エンジン回転数センサーの検知によることなく、シフトセンサーのみによって、シフトがニュートラル位置から外れることを検知すると共にシフトＩＮしたことを検知することも可能である。
【００３４】
上記のような本実施形態の船外機のシフトショック軽減制御方法によれば、アイドル回転速度を通常より低く設定しなくても、プロペラ（及びプロペラシャフト）が停止状態でエンジンが回転しているアイドリング状態（エンジンがアイドル運転でシフトがニュートラル位置）から、前進（又は後進）にシフトＩＮされるときには、エンジン回転速度を通常のアイドル回転速度よりも低下させていることから、図６（Ａ）に示した通常のエンジン運転の場合と比べて、図６（Ｂ）に示すように、シフトＩＮの際にプロペラ（及びプロペラシャフト）が瞬間に急激に回転を始めることにより発生するショックを低く抑えることができる。
【００３５】
また、シフトＩＮした後では、少なくとも元に戻る（元の状態に戻すか、或いはそれ以上の状態とする）まで点火時期を制御していることにより、エンジン回転速度が低下し過ぎるのを防止することができ、エンストが発生するのを防止することができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、シフトがニュートラル位置から外れることをニュートラルスイッチにより検知し、シフトＩＮしたことをエンジン回転数センサーによるエンジン回転速度の低下の状態から検知するようにしていることで、シフトセンサーを簡単な構造のニュートラルスイッチで済ますことができる。
【００３７】
また、本実施形態では、シフトショック軽減制御を、エンジンのアイドリング状態が所定時間以上続いたときにのみ行うか、或いは、船速があると判定されるときには行わないようにしているため、例えば、船を減速するためにエンジンをアイドル運転して直ちに進行方向とは逆転側にシフトＩＮするような際に、このシフトショック軽減制御が行なわれることでエンストが発生するというような不都合が生じることはない。
【００３８】
以上、本発明の船外機のシフトショック軽減制御方法の一実施形態について説明したが、本発明は、上記のような実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記の実施形態では燃料噴射式４サイクル多気筒エンジンに対して適用されており、そのようなエンジン回転数が安定した４サイクルにおいてシフトショック軽減の効果は顕著であるが、必ずしもそのような４サイクルエンジンに限らずその他の船外機用エンジンについても適用可能である等、適宜変更可能なものである。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したような本発明の船外機のシフトショック軽減制御方法によれば、通常のアイドル回転速度を低く設定することなく、シフトＩＮする前のエンジン回転速度を低くすることができて、シフトＩＮの瞬間に発生するショックを軽減することができると共に、シフトＩＮした後でエンジン回転速度が低下し過ぎたり、エンストが発生したりするのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシフトショック軽減制御方法を実施するための船外機の一例を示す側面図。
【図２】図１に示した船外機においてシフトロッドの上端部に連係されるシフト操作用リンク機構を示す上面図。
【図３】図１に示した船外機に設置されているエンジンの制御系統を示す説明図。
【図４】本発明の船外機のシフトショック軽減制御方法についての概略を示すフローチャート。
【図５】図４に示したシフトショック軽減制御方法を実施するために使用されるニュートラルスイッチのＯＮ／ＯＦＦとシフト位置の関係を示す説明図。
【図６】船外機のシフトショックについて、（Ａ）通常のエンジン運転の場合、および（Ｂ）本発明のシフトショック軽減制御方法を実施した場合のそれぞれについて示す説明図。
【符号の説明】
１船外機
８エンジン
９プロペラ
１７シフト変換機構
１７ｄドッグクラッチ

Claims

ドッグクラッチによりエンジン側とプロペラ側を接続するシフト変換機構を備えた船外機において、ドッグクラッチが前進ギアに噛み込む前進位置とドッグクラッチが後進ギアに噛み込む後進位置との間のニュートラル領域における中心部をニュートラル位置と定めて、エンジンがアイドリング状態でシフトがニュートラル位置にある状態から、シフトがニュートラル位置から外れることを検知したら、エンジン回転速度を低下させるように制御し、ドッグクラッチが前進ギアか後進ギアの何れかに噛み込んでシフトＩＮしたことを検知したら、前記のエンジン回転速度を低下させる制御を解除するようにしたことを特徴とする船外機のシフトショック軽減制御方法。
シフトがニュートラル位置に位置するとＯＮとなり、シフトがニュートラル位置から外れるとＯＦＦになるニュートラルスイッチを使用して、シフトがニュートラル位置から外れることをニュートラルスイッチにより検知すると共に、前進位置又は後進位置にシフトＩＮしたことを、エンジン回転速度の低下の状態から検知するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の船外機のシフトショック軽減制御方法。
シフト変換機構のドッククラッチが、軸周りに回動するシフトロッドの回動に連動して移動するものであり、シフトロッドの上端部に固定された連結レバー部と、位置が固定された枠内に摺動自在に設けられたスライダーとが、連結ロッドを介して可動的に連結されているのに対して、上記のニュートラルスイッチは、シフトのニュートラル位置に相当するスライダーの位置でＯＮとなり、その位置からスライダーが外れるとＯＦＦになるように、スライダーに対応して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の船外機のシフトショック軽減制御方法。
エンジンのアイドリング状態が所定時間以上続いたときにのみ、上記のようなエンジン回転速度を低下させる制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の船外機のシフトショック軽減制御方法。
船速があると判定されるときは、上記のようなエンジン回転速度を低下させる制御を行わないようにしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の船外機のシフトショック軽減制御方法。