JP4298203B2 - 船外機のクラッチ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧クラッチ機構により前後進を切り換える船外機のクラッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の小型船舶に搭載される船外機では、機体上部のハウジ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駆動軸と、プロペラの回転軸であるプロペラ軸との間に、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た。
【０００３】
このシフト変換機構では、駆動軸の下端に固定した駆動歯車に、プロペラ軸上に回転自在に配置した前進用ギアと後進用ギアをそれぞれ噛合させ、これら前進用ギアと後進用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、駆動軸と連動して回転する前進用ギア又は後進用ギアの回転を、ドッグクラッチを介して選択的にプロペラ軸に伝達させる、あるいは全く伝達させないようにしている。
【０００４】
このように、従来の船外機の前後進切換は、前進用と後進用との２系統の駆動系を、それぞれの駆動系に設けたドッグクラッチによって機械的な連結で切り換えて行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のものにあっては、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機械的に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、ニュートラルから前進（又は後進）にシフト操作した瞬間、停止状態であったプロペラがプロペラ軸も含めて急激に回転を始めることによる衝撃や騒音等のシフト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っていた。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、前後進切換時における衝撃や騒音を軽減した船外機のクラッチ装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、ロアケースの内部で上下方向に沿い、エンジンのクランク軸と連動回転する駆動軸の下端に駆動歯車を結着し、該駆動歯車と常時噛合し互いに逆方向に回転する前進用ギアと後進用ギアとを、ロアケースの内部で前後方向に延びるプロペラ軸に回転自在に軸支した船外機のクラッチ装置において、前記前進用ギアと前記プロペラ軸との間の動力伝達経路上に、該動力伝達経路を接続又は切断する前進用油圧クラッチ機構を配設すると共に、前記後進用ギアと前記プロペラ軸との間の動力伝達経路上に、該動力伝達経路を接続又は切断する後進用油圧クラッチ機構を配設し、前記前進用油圧クラッチ機構と前記後進用油圧クラッチ機構とに、油圧を各々別個に供給するための油路の一部を前記プロペラ軸の内部前端部に設けるとともに、前記ロアケース内部の、前記駆動軸前方に位置する部分に、前記プロペラ軸の内部に形成した前記油路に連通する油供給路を設け、前記前進用油圧クラッチ機構及び前記後進用油圧クラッチ機構の構成部材であって前記プロペラ軸に一体となって回転するように設けられる一対の回転体を、それぞれベアリングによって前記ロアケース内に軸支すると共に、前記プロペラ軸に一対のクラッチボスを形成し、該各クラッチボスを前記各回転体に係止させて、前進時及び後進時にプロペラからの反力により前記プロペラ軸に作用するスラスト力が、前記一方のクラッチボスから前記一方の回転体と前記一方のベアリングとを介してロアケースに作用するように構成した船外機のクラッチ装置としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記前進用油圧クラッチ機構を、前記前進用ギアの前記後進用ギヤとは反対側に配設すると共に、前記後進用油圧クラッチ機構を、前記後進用ギアの前記前進用ギヤとは反対側に配設することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の構成に加え、前記前進用油圧クラッチ機構及び後進用油圧クラッチ機構を多板式クラッチで構成すると共に、前記前進用ギア及び前記後進用ギアの背面部に連続して多板式クラッチの外輪部を形成し、該外輪部内に前記多板式クラッチのピストンを配設することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
［発明の実施の形態１］
以下、この発明の実施の形態１について説明する。
【００１３】
図１には、この発明の実施の形態１に係る船外機の側面図を示す。
【００１４】
まず、船外機１の構成を説明すると、図１に示す船外機１は、クランプブラケット５によって図示しない船体に取り付けられており、この船外機１のハウジング６内には、図示しないエンジンが収納されている。また、船外機１の下部には、この発明に係るクラッチ装置２が設けられており、不図示のエンジンの駆動力により、このクラッチ装置２を介してプロペラ７が回転駆動されるように構成されている。なお、クラッチ装置２が配設されたロアケース３はアッパーケース４に対して脱着自在に取り付けられている。
【００１５】
以下に、クラッチ装置２の構成を説明する。
【００１６】
図２は、図１の船外機下部の縦断面図であり、図２に示すように、３はロアケースであり、このロアケース３の下部にはプロペラ軸１２が前後方向（図２の左右方向）に水平に、かつ、回転自在に支持されている。そして、プロペラ軸１２のロアケース３から後方へ延出する後端部には前記プロペラ７が結着されている。
【００１７】
そのプロペラ軸１２の外周には、前進用ギア１４及び後進用ギア１５が回転自在に設けられており、これらギヤ１４，１５と、上下方向に沿う駆動軸１０の下端に結着された駆動歯車としてのドライブピニオン１３とが噛合している。この駆動軸１０は、前記エンジンのクランク軸と連動回転するように構成されている。そして、それらのギア１４，１５とプロペラ軸１２との間の動力伝達経路上に、この動力伝達経路を接続又は切断する油圧クラッチ機構１１を構成する、前進用油圧クラッチ機構１６及び後進用油圧クラッチ機構１７が配設されている。
【００１８】
以下に、油圧クラッチ機構１１の構成の詳細を、図２及び図３に基づいて説明する。
【００１９】
この油圧クラッチ機構１１は、駆動軸１０の駆動歯車１３に常時噛み合って交互に逆方向に回転する前進用ギア１４及び後進用ギア１５と、前進用油圧クラッチ機構１６及び後進用油圧クラッチ機構１７と、油圧ピストン１６ｄ，１７ｄと、スプリング１６ｅ，１７ｅとを有して構成されている。
【００２０】
その前進用ギア１４及び後進用ギア１５は、プロペラ軸１２に回転可能に嵌合され、その前進用ギア１４とプロペラ軸１２との間の動力伝達経路上に、この動力伝達経路を接続又は切断する前進用油圧クラッチ機構１６が配設されると共に、後進用ギア１５とプロペラ軸１２との間の動力伝達経路上には、この動力伝達経路を接続又は切断する後進用油圧クラッチ機構１７が配設されている。位置関係としては、前進用油圧クラッチ機構１６が前進用ギア１４の前方側に配設され、後進用油圧クラッチ機構１７が後進用ギア１５の後方側に配設されている。
【００２１】
これら前進用・後進用の油圧クラッチ機構１６、１７は多板式クラッチで構成されている。すなわち、前進用ギア１４と後進用ギア１５の背面部には、連続して環状の外輪部１６ａ，１７ａ及び内輪部１６ｂ，１７ｂが形成され、この外輪部１６ａ，１７ａと内輪部１６ｂ，１７ｂとの間に、油圧ピストン１６ｄ，１７ｄ、スプリング１６ｅ，１７ｅ及び多板式クラッチ１６ｃ，１７ｃが配設されている。
【００２２】
これら多板式クラッチ１６ｃ，１７ｃは、それぞれ外側摩擦板１６ｃ１，１７ｃ１と、内側摩擦板１６ｃ２，１７ｃ２とが交互に配置されている。これら外側摩擦板１６ｃ１，１７ｃ１は、外輪部１６ａ，１７ａに軸方向にスライド可能で、この外輪部１６ａ，１７ａと一体に回転するように支持されている。また、内側摩擦板１６ｃ２，１７ｃ２は、プロペラ軸１２にスプライン結合されてプロペラ軸に一体となって回転するように設けられた回転体７１，７２に軸方向にスライド可能で、この回転体７１，７２と一体に回転するように支持されている。
【００２３】
その外輪部１６ａ，１７ａの端部とロアケース３との間にギアスラストベアリング３０が配設され、両ギヤ１４，１５の間に介在されたスプリング２４により、外輪部１６ａ，１７ａの端部がギアスラストベアリング３０に圧接する方向に付勢されている。
【００２４】
また、回転体７１，７２とロアケース３との間にベアリング２０が配設されると共に、この回転体７１，７２に、プロペラ軸１２に形成されたクラッチボス２５ａ，２５ｂが係止している。
【００２５】
そして、前記油圧ピストン１６ｄ，１７ｄと、前記両ギヤ１４，１５との間にそれぞれ油圧室３１，３２が形成され、これら油圧室３１，３２に選択的に油圧が作用することにより、油圧ピストン１６ｄ又は１７ｄがスプリング１６ｅ又は１７ｅの付勢力に抗してスライドされて、この油圧ピストン１６ｄ又は１７ｄにて、外側摩擦板１６ｃ１，１７ｃ１及び内側摩擦板１６ｃ２，１７ｃ２が押されて圧接されることにより、外側摩擦板１６ｃ１，１７ｃ１及び内側摩擦板１６ｃ２，１７ｃ２に所定の摩擦力が発生して、前進用ギヤ１４又は後進用ギヤ１５の駆動力が回転体７１又は７２を介してプロペラ軸１２に伝達されるようになっている。
【００２６】
これら油圧室３１，３２内はプロペラ軸１２に形成した前進用油路３３，後進用油路３４を介して油圧源たる油圧ポンプ４１へ連通されている。
【００２７】
それら前進用油路３３及び後進用油路３４は、プロペラ軸１２内部の前端部に、プロペラ軸１２の軸芯に対して対称位置に配設され、回転時の重量バランスが損なわれないようになっている。
【００２８】
また、図３に示すように、プロペラ軸１２の前端部は軸受け６０を介してロアケース３に支持され、このプロペラ軸１２先端には貯油室２１が設けられ、この貯油室２１にリーク圧力が蓄積されるのを防ぐために、油抜路２３がプロペラ軸１２前端部に形成され、この油抜路２３を介して貯油室２１側と油溜まり側とが連通されている。このように油抜路２３を設けることによって、貯油室２１にリーク圧力が蓄積され、シフトＯＦＦ時の油圧低下が阻害されるのを防止している。これによれば、ロアケース３側に油抜路を形成する場合よりも簡単な加工で構成できる。
【００２９】
さらに、駆動軸１０の後方には、エンジンの排気ガスを排出する排気通路９が形成されており、この排気通路９は不図示のエンジンの排気系に接続されている。
【００３０】
さらにまた、ロアケース３の上部には、前進用油供給路５１及び後進用油供給路５２が前記ロアケース３の壁内に略上下方向に直線的に延設されており、前進用油路３３の上流端と前進用油供給路５１の下流端が連通され、同様に後進用油路３４の上流端と後進用油供給路５２の下流端が連通されている。
【００３１】
詳しくは、前記軸受け６０には、２ヶ所にリング状の溝６０ａ，６０ｂが形成されると共に、この溝６０ａ，６０ｂの底部には数ヶ所に連通孔６０ｃが形成され、この連通孔６０ｃを介してプロペラ軸１２の外周面部に形成された溝１２ａ，１２ｂに連通している。そして、この一方の溝１２ａが前進用油路３３に連通し、他方の溝１２ｂが後進用油路３４に連通している。
【００３２】
そして、この油供給路５１，５２及び油圧クラッチ機構１１の上流側で、かつ駆動軸１０の前方に、ポンプユニット４０が配設されている。
【００３３】
次に、ポンプユニット４０の構成について説明する。
【００３４】
図４にはポンプユニット４０付近の断面図、図５にはポンプユニット４０の拡大断面図、図６にはポンプユニット４０の平面図、図７には図６の拡大図、図９には作動油の流れを表す模式図を示す。
【００３５】
図４に示すように、ロアケース３の上部には前記油圧クラッチ機構１１を作動させるためのポンプユニット４０が設けられており、ロアケース３の上部開口部から着脱できるようになっている。
【００３６】
このポンプユニット４０は、ギアポンプからなる油圧ポンプ４１、オイルフィルタ４２、電磁ソレノイド４３、リリーフ弁４４及び油圧センサ４５等がユニット化され、図６に示す複数のボルト孔４６にボルトを差し込んでロアケース３に螺合させることによりボルト止めされている。
【００３７】
その油圧ポンプ４１は、駆動軸１０にスプライン結合された駆動歯車４７に被動歯車４８が噛合されて外接しており、駆動歯車４７と被動歯車４８とが直接噛合して回転することで作動されるようになっている。
【００３８】
この油圧ポンプ４１が駆動されると、図７に示す油圧ポンプ４１のポンプ吸入室４９には、図５に示すオイルストレーナ５６より吸入された作動油が流入し、図７に示すように、ポンプ吸入室４９側からポンプ突出室５０側に向けて矢印に示すように作動油が圧送され、このポンプ吐出室５０からは、ポンプユニット４０内の油路を経由してオイルフィルタ４２側に送られるようになっている。
【００３９】
このオイルフィルタ４２の上流側には、図５に示すように、リリーフ弁４４が設けられ、油圧が所定値以上になると、リリーフ通路を介してオイルストレーナ５６側の通路にオイルが循環されるようになっている。そして、フィルター４２を通過したオイルは、電磁ソレノイド４３の駆動ピストン４３ａ側に送られ、この駆動ピストン４３ａが上下動されて所定の位置に設定されることにより、前進用油供給路５１及び後進用油供給路５２の一方にオイルが流れ、又は、何れの供給路５１，５２へもオイルが流れないように切り換えられる。
【００４０】
これにより、前進用油供給路５１、プロペラ軸１２内に設けられた前進用油路３３、前進用油圧室３１、前進用油圧クラッチ機構１６の経路か、又は、後進用油供給路５２、プロペラ軸１２内に設けられた後進用油路３４、後進用油圧室３２、後進用油圧クラッチ機構１７の経路に作動油が流れるように切り換えられる。
【００４１】
また、このポンプユニット４０には、油圧を計測する油圧センサ４５が備えられていると共に、オイルフィルタ４２はカートリッジ式を用い、オイルフィルタ４２の交換はフィルタ脱着キャップ５７を外して行えるようになっている。
【００４２】
なお、この発明の実施の形態においては、外接式の油圧ポンプ４１を用いたが、図８に示すように、内接式の油圧ポンプ４１を用いても良い。この油圧ポンプ４１は、被動歯車４８にポンプ室４８ａが偏心して形成され、このポンプ室４８ａ内にポンプ回転体４８ｂが回転自在に配設されている。これにより、偏心したポンプ室４８ａ内をポンプ回転体４８ｂが移動することで、オイルストレーナ側から作動油が吸入され、油圧クラッチ機構側に圧送されるようになっている。
【００４３】
そして、ポンプユニット４０が収容されたロアケース３の上部開口部は、図４に示すように蓋体６０で閉じられており、この蓋体６０の上方には、駆動軸１０によって駆動される冷却水ポンプ６１が設けられている。
【００４４】
また、前記蓋体６０の上面に図４及び図１０に示すように凹部６０ａが形成されると共に、この凹部６０ａに下方から連通する開口６０ｂが形成されている。また、この上側には冷却水ポンプ６１の下面を形成する板金プレート６１ａが配設され、この板金プレート６１ａには、図４及び図１１に示すように、前記蓋体６０の凹部６０ａに臨む吸水孔６１ｂが形成されている。これにより、その凹部６０ａと板金プレート６１ａとで冷却水通路６２の一部が形成されるようになっている。そして、冷却水ポンプ６１が作動されると図４中矢印に示すように、冷却水が開口６０ｂから凹部６０ａ内に流入した後、板金プレート６１ａの吸水孔６１ｂから冷却水ポンプ６１内に吸い込まれるようになっている。
【００４５】
次に、この発明の実施の形態に係る船外機１のクラッチ装置２の作用について説明する。
【００４６】
不図示のエンジンが駆動され、このエンジンによって駆動軸１０が一方向に回転駆動されると、冷却水ポンプ６１が回転駆動されると共に、この駆動軸１０の回転は駆動歯車１３、前進用ギア１４及び後進用ギア１５に伝達され、これらの前後一対のギア１４，１５が互いに逆方向に常時回転駆動される。
【００４７】
また、油圧ポンプ４１においては、駆動軸１０と共に回転駆動される駆動歯車４７の回転によって、この駆動歯車４７に噛合した被動歯車４８が回転し、ポンプ吐出室５０から吐出された作動油はオイルフィルタ４２によって異物が取り除かれ、リリーフ弁４４によって所定の圧力に調圧される。ここで、不図示のシフトレバーを「中立位置」に操作すると、電磁ソレノイド４３の駆動ピストン４３ａが中立の位置におかれ、作動油は油供給路５１，５２に流出しない。このため、油圧クラッチ機構１１に油圧が作用せず、前進用ギア１４及び後進用ギア１５はプロペラ軸１２上で空転し、駆動軸１０の回転はプロペラ軸１２に伝達されない。従って、プロペラ軸１２及びこれに取り付けられたプロペラ７は回転せず、中立状態においては船外機のクラッチ装置２は推力を発生しない。
【００４８】
次に、不図示のシフトレバーを「前進位置」に操作すると、電磁ソレノイド４３の駆動ピストン４３ａが作動油を前進用油供給路５１に送る方向に動き、さらに前進用油路３３、前進用油圧室３１に送られ、前進用油圧クラッチ機構１６の油圧ピストン１６ｄに圧力が作用し、外側摩擦板１６ｃ１と内側摩擦板１６ｃ２とが互いに圧接されることにより、前進用ギア１４とプロペラ軸１２との動力伝達経路が接続されて、プロペラ７が前進方向に回転する。
【００４９】
この際には、プロペラ軸１２にはプロペラ７からの反力により、図３中左方向に移動しようとするスラスト力が作用するが、この力は、クラッチボス２５ａを介して回転体７１に作用し、この回転体７１からベアリング２０を介してロアケース３に作用する。してみれば、そのスラスト力が、ドライブピニオン１３と前進用ギヤ１４との噛合い部分や前進用油圧クラッチ機構１６等に作用することがないため、それらの部分に悪影響を与えることがない。
【００５０】
次に、減速しながら不図示のシフトレバーを「後進位置」に操作すると、電磁ソレノイド４３の駆動ピストン４３ａが作動油を後進用油供給路５２に送る方向に動き、さらに後進用油路３４、後進用油圧室３２に送られ、後進用油圧クラッチ機構１７の油圧ピストン１７ｄに圧力がかけられて、後進用ギア１５とプロペラ軸１２との動力伝達経路が接続されて、プロペラ７が後進方向に回転する。
【００５１】
この際には、プロペラ軸１２にはプロペラ７からの反力により、図３中右方向に移動しようとするスラスト力が作用するが、この力は、クラッチボス２５ｂを介して回転体７２に作用し、この回転体７２からベアリング２０を介してロアケース３に作用する。してみれば、そのスラスト力が、ドライブピニオン１３と後進用ギヤ１５との噛合い部分や後進用油圧クラッチ機構１７等に作用することがないため、それらの部分に悪影響を与えることがない。
【００５２】
なお、エンジンからの排気ガスは、ロアケース３に形成された排気通路９及びプロペラ７の外筒内に形成された排気通路を流れ、プロペラ７の後端部から水中に排出される。
【００５３】
このように前進用ギア１４とプロペラ軸１２との間の動力伝達経路上に、この動力伝達経路を接続又は切断する前進用油圧クラッチ機構１６を配設すると共に、後進用ギア１５とプロペラ軸１２との間の動力伝達経路上に、この動力伝達経路を接続又は切断する後進用油圧クラッチ機構１７を配設することにより、ドッグクラッチで前後進を切り換える場合に比較して、シフト操作時の衝撃や騒音の防止ができる。また、油圧クラッチ機構１６，１７は、航行中は水面よりも下方に位置するので、油圧クラッチ機構１６，１７及び作動油が効果的に冷却されることとなる。
【００５４】
また、前進用油圧クラッチ機構１６と後進用油圧クラッチ機構１７とに、油圧を各々別個に供給するための油路３３，３４をプロペラ軸１２の内部に設けたため、特別な配管が不要となると共に、プロペラ軸１２を軽量化することができる。しかも、小径のプロペラ軸１２内部の油路３３，３４から油圧室３１，３２に油圧伝達を行えるので、油路３３，３４と油圧室３１，３２との接続部を小さくすることができ、油漏れの量を減らすことができる。さらに、油圧クラッチ機構１６，１７へ供給される作動油を、前進用ギア１４及び後進用ギア１５とプロペラ軸１２との潤滑油として兼用する際に、簡単な構造で構成できる。
【００５５】
さらにまた、油路３３，３４をプロペラ軸１２の前端部の内部に設けることにより、油路３３，３４の上流側に接続される油供給路５１，５２をロアケース３前方に設けられるので、レイアウト上の制約が少なく、設計し易い。
【００５６】
しかも、前進用油圧クラッチ機構１６と後進用油圧クラッチ機構１７とは、前進用ギア１４と後進用ギア１５とを挟んで離間配置されているため、前・後進用油圧クラッチ機構１６，１７から発生した熱の冷却性が良い。また、前・後進用油圧クラッチ機構１６，１７に油圧を供給する油路３３，３４をプロペラ軸１２の内部に設けているので、プロペラ軸１２の内部の油路３３，３４とクラッチ機構１６，１７の油圧室３１，３２とを連通接続する部位も互いに離間するため、この部位同士の油漏れによる影響を少なくできる。
【００５７】
また、前進用油圧クラッチ機構１６及び後進用油圧クラッチ機構１７を多板式クラッチで構成すると共に、前進用ギア１４及び後進用ギア１５の背面部に連続して多板式クラッチの外輪部１６ａ，１７ａを形成し、外輪部１６ａ，１７ａ内に多板式クラッチの油圧ピストン１６ｄ，１７ｄを配設しているため、各ギア１４，１５の後面部外周部から軸方向に外輪部１６ａ，１７ａを延設するだけで、大径の外輪部１６ａ，１７ａを容易に形成できる。これに伴って、油圧ピストン１６ｄ，１７ｄの断面積も大きくでき、油圧ピストン１６ｄ，１７ｄの押圧力を容易に大きくすることができる。
【００５８】
さらに、油圧クラッチ機構１１をプロペラ軸１２の軸芯方向に設けたので、ロアケース３を左右方向に突出させずに済み、航行時の水の抵抗を少なくできる。
【００５９】
しかも、前進用ギア１４及び後進用ギア１５に油圧ピストン１６ｄ，１７ｄ及びスプリング１６ｅ，１７ｅ等を予め組み付け、ユニット化するようにしているので、部品点数の多い油圧クラッチ機構１１をサブラインで組んでからプロペラ軸１２に組み付ることができ、ラインの作業行程に影響を与えることがない。
【００６０】
また、スプリング２４を前後進ギア１４，１５間に設け、前後進ギア１４，１５をギアスラストベアリング３０に押しつけることで、前後進ギア１４，１５の姿勢を安定させる構造としている。すなわち、航走時にプロペラ軸１２にかかる推力（プロペラスラスト）を、前後進ギア１４，１５を介さず、プロペラ軸１２のクラッチボス２５ａ，２５ｂ側で強固に受ける構造にしている。このように、前後進ギア１４，１５の姿勢をプロペラスラストをかけることなくスプリング２４と前後進ギア１４，１５反発力との合力及び油圧によって制御することで、安定した制御が可能となり、特別な構造が不要となる。
【００６１】
さらに、油供給路５１，５２をロアケース３の壁内に設けることによって、特別な配管が不要となり、また油供給路５１，５２の作動油を効果的に冷却できる。また、油供給路５１，５２と油路３３，３４とのレイアウト上の制約が少ないので、油供給路５１，５２と油路３３，３４をあまり屈曲させずに済み、設計し易い。
【００６２】
また、前進用油圧クラッチ機構１６と後進用油圧クラッチ機構１７への油圧切換を電磁ソレノイド４３を用いて行うことで、油圧切換操作を容易にすることができる。
【００６３】
さらに、前記油圧センサ４５の検出値に基づいて電磁ソレノイド４３の駆動ピストン４３ａの位置を適宜調整したり、電磁ソレノイド４３への電力供給を単にＯＮ・ＯＦＦするデューティ制御を行うようにすれば、各油圧クラッチ機構１６，１７への油圧を段階的に増減することができ、クラッチの伝達トルクを段階的に増減することができる。これによって、トローリング速度を低速にできると共に、エンジン回転数を効率の良い高回転数に一定にしたまま、クラッチの伝達トルクを段階的に増減するようにすれば自動変速も可能である。
【００６４】
以上のように、スプリング２４や油圧等の力によって前後進用ギア１４，１５を安定させるギア構造と、油圧クラッチ機構１１とを組み合わせることによって、電磁ソレノイド４３の制御信号を変えるだけで、正転、逆転の切換が可能な船外機のクラッチ装置２を提供することが可能となる。
【００６５】
［発明の実施の形態２］
図１２には、この発明の実施の形態２に係る油圧クラッチ機構１１の拡大断面図を示す。
【００６６】
この発明の実施の形態１では、プロペラスラストを被駆動側のクラッチボス２５ａ，２５ｂで受けるようにしたが、この発明の実施の形態２では、プロペラスラストを前後進ギア１４，１５で受け、これらギヤ１４，１５から受け部材８１，８２、ベアリング２０を介してロアケース３で受けるようにしている。
【００６７】
但し、プロペラスラストを各ギヤ１４，１５に与えるようにすると、プロペラスラストによってかかる負荷は０〜２０００ｋｇｆのレベルで変化するために、前後進ギア１４，１５の姿勢の制御が難しくなる。
【００６８】
［発明の実施の形態３］
図１３には、この発明の実施の形態３に係るポンプユニット４０における作動油の流れの模式図を示す。
【００６９】
この発明の実施の形態１においては、オイルフィルタ４２をリリーフ弁４４より上流に配設したが、この発明の実施の形態３においては、リリーフ弁４４の下流にオイルフィルタ４２を設けている。
【００７０】
図１４には、この発明の実施の形態３に係る作動油の流れの説明図を示す。
【００７１】
図１４（ａ）は、実施の形態３に係る作動油の流れの説明図であり、（ｂ）は実施の形態１に係る作動油の流れの説明図である。
【００７２】
図１４において、リリーフ弁４４より下流に流れる作動油の量は、基本的にクラッチ動作に伴う油圧ピストン１６ｄ，１７ｄの行程容積分と各部スキマからのリーク（数ｃｃ／分）だけであり、油圧ポンプ４１の吐出量に対して小さい。
【００７３】
すなわち、作動油がリリーフ弁４４を通るときにかなりの油量がリークするので、図１４（ｂ）のように、オイルフィルタ４２をリリーフ弁４４より上流に配設した場合、油圧ポンプ４１から吐出された作動油は全てオイルフィルタ４２をで濾過されるため、濾過面積の大きいオイルフィルタ４２が必要となるが、この濾過された作動油の大部分はリリーフ弁４４でリークしてしまうので無駄が生じる。
【００７４】
これに対して、図１４（ａ）のように、リリーフ弁４４の下流にオイルフィルタ４２を設けることによって、オイルフィルタ４２を通る作動油の量を必要量のみにすることができるため、油圧オイルフィルタ４２の濾過面積も小さくて済み、オイルフィルタ４２の小型化、若しくはフィルタ交換サイクルの延長が可能となる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載の発明によれば、前記前進用ギアと前記プロペラ軸との間の動力伝達経路上に、該動力伝達経路を接続又は切断する前進用油圧クラッチ機構を配設すると共に、前記後進用ギアと前記プロペラ軸との間の動力伝達経路上に、該動力伝達経路を接続又は切断する後進用油圧クラッチ機構を配設し、前記前進用油圧クラッチ機構と前記後進用油圧クラッチ機構とに、油圧を各々別個に供給するための油路の一部を前記プロペラ軸の内部前端部に設けるとともに、前記ロアケース内部の、前記駆動軸前方に位置する部分に、前記プロペラ軸の内部に形成した前記油路に連通する油供給路を設け、前記前進用油圧クラッチ機構及び前記後進用油圧クラッチ機構の構成部材であって前記プロペラ軸に一体となって回転するように設けられる一対の回転体を、それぞれベアリングによって前記ロアケース内に軸支すると共に、前記プロペラ軸に一対のクラッチボスを形成し、該各クラッチボスをそれぞれ前記回転体に係止させて、前進時及び後進時にプロペラからの反力により前記プロペラ軸に作用するスラスト力が、前記一方のクラッチボスから前記一方の回転体と前記一方のベアリングとを介してロアケースに作用するように構成したため、ドッグクラッチで前後進を切り換える場合に比較して、シフト操作時の衝撃や騒音の防止ができると共に、油圧クラッチ機構は、航行中は水面よりも下方に位置するので、油圧クラッチ機構及び作動油が効果的に冷却される。
また、油路の一部をプロペラ軸の内部に設けたので、特別な配管が不要となると共に、プロペラ軸を軽量化することができ、しかも小径のプロペラ軸内部の油路から油圧室に油圧伝達を行えるので、油路と油圧室との接続部を小さくすることができ、油漏れの量を減らすことができる。さらに、油圧クラッチ機構へ供給される作動油を、前進用ギア及び後進用ギアとプロペラ軸との潤滑油として兼用する際に、簡単な構造で構成できる。
その上、油路の一部をプロペラ軸の前端部の内部に設けているので、プロペラ軸の前端部付近は部品が少なくレイアウト上の制約が少ないことから設計がし易い。また、油路の上流側に接続される油供給路をロアケース前方に設けられるので、レイアウト上の制約が少なく、設計し易い。
さらに、前進用油圧クラッチ機構及び後進用油圧クラッチ機構の構成部材であってプロペラ軸に一体となって回転するように設けられる一対の回転体を、それぞれベアリングによってロアケース内に軸支すると共に、プロペラ軸に一対のクラッチボスを形成し、該各クラッチボスを前記各回転体に係止させて、前進時及び後進時にプロペラからの反力によりプロペラ軸に作用するスラスト力が、一方のクラッチボスから一方の回転体と一方のベアリングとを介してロアケースに作用するように構成したため、プロペラからの反力によりプロペラ軸に作用するスラスト力が、ドライブピニオンと前進用ギヤ又は後進用ギヤとの噛合い部分や、前進用油圧クラッチ機構又は後進用油圧クラッチ機構等に作用することがなく、それらの部分に悪影響を与えることがない。
【００７８】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、前進用油圧クラッチ機構を前進用ギアの後進用ギヤとは反対側に配設すると共に、後進用油圧クラッチ機構を後進用ギアの前進用ギヤとは反対側に配設することを特徴とするので、前・後進用油圧クラッチ機構は離間配置されるため、前・後進用油圧クラッチ機構から発生した熱の冷却性が良い。また、前・後進用油圧クラッチ機構に油圧を供給する油路をプロペラ軸の内部に設けているので、プロペラ軸の内部の油路とクラッチ機構の油圧室とを連通接続する部位も互いに離間するため、この部位同士の油漏れによる影響を少なくできる。
【００７９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加えて、前進用油圧クラッチ機構及び後進用油圧クラッチ機構を多板式クラッチで構成すると共に、前進用ギア及び後進用ギアの背面部に連続して多板式クラッチの外輪部を形成し、外輪部内に多板式クラッチのピストンを配設することを特徴とするので、各ギアの後面部外周部から軸方向に外輪部を延設するだけで、大径の外輪部を容易に形成できる。これに伴って、ピストンの断面積も大きくでき、ピストンの押圧力を容易に大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る船外機の側面図である。
【図２】同実施の形態１に係る図１の船外機下部の側断面図である。
【図３】同実施の形態１に係る船外機のクラッチ装置の油圧クラッチ機構の拡大断面図である。
【図４】同実施の形態１に係るポンプユニット付近の断面図である。
【図５】同実施の形態１に係るポンプユニットの拡大断面図である。
【図６】同実施の形態１に係るポンプユニット等を示す平面図である。
【図７】同実施の形態１に係る図６の拡大平面図である。
【図８】同実施の形態１に係る内接式の油圧式ポンプである。
【図９】同実施の形態１に係る作動油の流れの模式図である。
【図１０】同実施の形態１に係る蓋体の平面図である。
【図１１】同実施の形態１に係る板金プレートの平面図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に係る油圧クラッチ機構の拡大断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態３に係るポンプユニットにおける作動油の流れの模式図である。
【図１４】（ａ）はこの発明の実施の形態３に係る作動油の流れの説明図であり、（ｂ）はこの発明の実施の形態１に係る作動油の流れの説明図である。
【符号の説明】
１ 船外機
２ クラッチ装置
３ ロアケース
１０ 駆動軸
１２ プロペラ軸
１３ 駆動歯車
１４ 前進用ギア
１５ 後進用ギア
１６ 前進用油圧クラッチ機構
１６ａ 外輪部
１６ｃ 多板式クラッチ
１６ｄ 油圧ピストン（ピストン）
１７ 後進用油圧クラッチ機構
１７ａ 外輪部
１７ｃ 多板式クラッチ
１７ｄ 油圧ピストン（ピストン）
２０ ベアリング
２５ａ，２５ｂ クラッチボス
３３ 前進用油路（油路）
３４ 後進用油路（油路）
５１ 前進用油供給路
５２ 後進用油供給路
７１，７２ 回転体
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧クラッチ機構により前後進を切り換える船外機のクラッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の小型船舶に搭載される船外機では、機体上部のハウジ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駆動軸と、プロペラの回転軸であるプロペラ軸との間に、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た。
【０００３】
このシフト変換機構では、駆動軸の下端に固定した駆動歯車に、プロペラ軸上に回転自在に配置した前進用ギアと後進用ギアをそれぞれ噛合させ、これら前進用ギアと後進用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、駆動軸と連動して回転する前進用ギア又は後進用ギアの回転を、ドッグクラッチを介して選択的にプロペラ軸に伝達させる、あるいは全く伝達させないようにしている。
【０００４】
このように、従来の船外機の前後進切換は、前進用と後進用との２系統の駆動系を、それぞれの駆動系に設けたドッグクラッチによって機械的な連結で切り換えて行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のものにあっては、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機械的に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、ニュートラルから前進（又は後進）にシフト操作した瞬間、停止状態であったプロペラがプロペラ軸も含めて急激に回転を始めることによる衝撃や騒音等のシフト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っていた。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、前後進切換時における衝撃や騒音を軽減した船外機のクラッチ装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、ロアケースの内部で上下方向に沿い、エンジンのクランク軸と連動回転する駆動軸の下端に駆動歯車を結着し、該駆動歯車と常時噛合し互いに逆方向に回転する前進用ギアと後進用ギアとを、ロアケースの内部で前後方向に延びるプロペラ軸に回転自在に軸支した船外機のクラッチ装置において、前記前進用ギアと前記プロペラ軸との間の動力伝達経路上に、該動力伝達経路を接続又は切断する前進用油圧クラッチ機構を配設すると共に、前記後進用ギアと前記プロペラ軸との間の動力伝達経路上に、該動力伝達経路を接続又は切断する後進用油圧クラッチ機構を配設し、前記前進用油圧クラッチ機構と前記後進用油圧クラッチ機構とに、油圧を各々別個に供給するための油路の一部を前記プロペラ軸の内部前端部に設けるとともに、前記ロアケース内部の、前記駆動軸前方に位置する部分に、前記プロペラ軸の内部に形成した前記油路に連通する油供給路を設け、前記前進用油圧クラッチ機構及び前記後進用油圧クラッチ機構の構成部材であって前記プロペラ軸に一体となって回転するように設けられる一対の回転体を、それぞれベアリングによって前記ロアケース内に軸支すると共に、前記プロペラ軸に一対のクラッチボスを形成し、該各クラッチボスを前記各回転体に係止させて、前進時及び後進時にプロペラからの反力により前記プロペラ軸に作用するスラスト力が、前記一方のクラッチボスから前記一方の回転体と前記一方のベアリングとを介してロアケースに作用するように構成した船外機のクラッチ装置としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記前進用油圧クラッチ機構を、前記前進用ギアの前記後進用ギヤとは反対側に配設すると共に、前記後進用油圧クラッチ機構を、前記後進用ギアの前記前進用ギヤとは反対側に配設することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の構成に加え、前記前進用油圧クラッチ機構及び後進用油圧クラッチ機構を多板式クラッチで構成すると共に、前記前進用ギア及び前記後進用ギアの背面部に連続して多板式クラッチの外輪部を形成し、該外輪部内に前記多板式クラッチのピストンを配設することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
［発明の実施の形態１］
以下、この発明の実施の形態１について説明する。
【００１３】
図１には、この発明の実施の形態１に係る船外機の側面図を示す。
【００１４】
まず、船外機１の構成を説明すると、図１に示す船外機１は、クランプブラケット５によって図示しない船体に取り付けられており、この船外機１のハウジング６内には、図示しないエンジンが収納されている。また、船外機１の下部には、この発明に係るクラッチ装置２が設けられており、不図示のエンジンの駆動力により、このクラッチ装置２を介してプロペラ７が回転駆動されるように構成されている。なお、クラッチ装置２が配設されたロアケース３はアッパーケース４に対して脱着自在に取り付けられている。
【００１５】
以下に、クラッチ装置２の構成を説明する。
【００１６】
図２は、図１の船外機下部の縦断面図であり、図２に示すように、３はロアケースであり、このロアケース３の下部にはプロペラ軸１２が前後方向（図２の左右方向）に水平に、かつ、回転自在に支持されている。そして、プロペラ軸１２のロアケース３から後方へ延出する後端部には前記プロペラ７が結着されている。
【００１７】
そのプロペラ軸１２の外周には、前進用ギア１４及び後進用ギア１５が回転自在に設けられており、これらギヤ１４，１５と、上下方向に沿う駆動軸１０の下端に結着された駆動歯車としてのドライブピニオン１３とが噛合している。この駆動軸１０は、前記エンジンのクランク軸と連動回転するように構成されている。そして、それらのギア１４，１５とプロペラ軸１２との間の動力伝達経路上に、この動力伝達経路を接続又は切断する油圧クラッチ機構１１を構成する、前進用油圧クラッチ機構１６及び後進用油圧クラッチ機構１７が配設されている。
【００１８】
以下に、油圧クラッチ機構１１の構成の詳細を、図２及び図３に基づいて説明する。
【００１９】
この油圧クラッチ機構１１は、駆動軸１０の駆動歯車１３に常時噛み合って交互に逆方向に回転する前進用ギア１４及び後進用ギア１５と、前進用油圧クラッチ機構１６及び後進用油圧クラッチ機構１７と、油圧ピストン１６ｄ，１７ｄと、スプリング１６ｅ，１７ｅとを有して構成されている。
【００２０】
その前進用ギア１４及び後進用ギア１５は、プロペラ軸１２に回転可能に嵌合され、その前進用ギア１４とプロペラ軸１２との間の動力伝達経路上に、この動力伝達経路を接続又は切断する前進用油圧クラッチ機構１６が配設されると共に、後進用ギア１５とプロペラ軸１２との間の動力伝達経路上には、この動力伝達経路を接続又は切断する後進用油圧クラッチ機構１７が配設されている。位置関係としては、前進用油圧クラッチ機構１６が前進用ギア１４の前方側に配設され、後進用油圧クラッチ機構１７が後進用ギア１５の後方側に配設されている。
【００２１】
これら前進用・後進用の油圧クラッチ機構１６、１７は多板式クラッチで構成されている。すなわち、前進用ギア１４と後進用ギア１５の背面部には、連続して環状の外輪部１６ａ，１７ａ及び内輪部１６ｂ，１７ｂが形成され、この外輪部１６ａ，１７ａと内輪部１６ｂ，１７ｂとの間に、油圧ピストン１６ｄ，１７ｄ、スプリング１６ｅ，１７ｅ及び多板式クラッチ１６ｃ，１７ｃが配設されている。
【００２２】
これら多板式クラッチ１６ｃ，１７ｃは、それぞれ外側摩擦板１６ｃ１，１７ｃ１と、内側摩擦板１６ｃ２，１７ｃ２とが交互に配置されている。これら外側摩擦板１６ｃ１，１７ｃ１は、外輪部１６ａ，１７ａに軸方向にスライド可能で、この外輪部１６ａ，１７ａと一体に回転するように支持されている。また、内側摩擦板１６ｃ２，１７ｃ２は、プロペラ軸１２にスプライン結合されてプロペラ軸に一体となって回転するように設けられた回転体７１，７２に軸方向にスライド可能で、この回転体７１，７２と一体に回転するように支持されている。
【００２３】
その外輪部１６ａ，１７ａの端部とロアケース３との間にギアスラストベアリング３０が配設され、両ギヤ１４，１５の間に介在されたスプリング２４により、外輪部１６ａ，１７ａの端部がギアスラストベアリング３０に圧接する方向に付勢されている。
【００２４】
また、回転体７１，７２とロアケース３との間にベアリング２０が配設されると共に、この回転体７１，７２に、プロペラ軸１２に形成されたクラッチボス２５ａ，２５ｂが係止している。
【００２５】
そして、前記油圧ピストン１６ｄ，１７ｄと、前記両ギヤ１４，１５との間にそれぞれ油圧室３１，３２が形成され、これら油圧室３１，３２に選択的に油圧が作用することにより、油圧ピストン１６ｄ又は１７ｄがスプリング１６ｅ又は１７ｅの付勢力に抗してスライドされて、この油圧ピストン１６ｄ又は１７ｄにて、外側摩擦板１６ｃ１，１７ｃ１及び内側摩擦板１６ｃ２，１７ｃ２が押されて圧接されることにより、外側摩擦板１６ｃ１，１７ｃ１及び内側摩擦板１６ｃ２，１７ｃ２に所定の摩擦力が発生して、前進用ギヤ１４又は後進用ギヤ１５の駆動力が回転体７１又は７２を介してプロペラ軸１２に伝達されるようになっている。
【００２６】
これら油圧室３１，３２内はプロペラ軸１２に形成した前進用油路３３，後進用油路３４を介して油圧源たる油圧ポンプ４１へ連通されている。
【００２７】
それら前進用油路３３及び後進用油路３４は、プロペラ軸１２内部の前端部に、プロペラ軸１２の軸芯に対して対称位置に配設され、回転時の重量バランスが損なわれないようになっている。
【００２８】
また、図３に示すように、プロペラ軸１２の前端部は軸受け６０を介してロアケース３に支持され、このプロペラ軸１２先端には貯油室２１が設けられ、この貯油室２１にリーク圧力が蓄積されるのを防ぐために、油抜路２３がプロペラ軸１２前端部に形成され、この油抜路２３を介して貯油室２１側と油溜まり側とが連通されている。このように油抜路２３を設けることによって、貯油室２１にリーク圧力が蓄積され、シフトＯＦＦ時の油圧低下が阻害されるのを防止している。これによれば、ロアケース３側に油抜路を形成する場合よりも簡単な加工で構成できる。
【００２９】
さらに、駆動軸１０の後方には、エンジンの排気ガスを排出する排気通路９が形成されており、この排気通路９は不図示のエンジンの排気系に接続されている。
【００３０】
さらにまた、ロアケース３の上部には、前進用油供給路５１及び後進用油供給路５２が前記ロアケース３の壁内に略上下方向に直線的に延設されており、前進用油路３３の上流端と前進用油供給路５１の下流端が連通され、同様に後進用油路３４の上流端と後進用油供給路５２の下流端が連通されている。
【００３１】
詳しくは、前記軸受け６０には、２ヶ所にリング状の溝６０ａ，６０ｂが形成されると共に、この溝６０ａ，６０ｂの底部には数ヶ所に連通孔６０ｃが形成され、この連通孔６０ｃを介してプロペラ軸１２の外周面部に形成された溝１２ａ，１２ｂに連通している。そして、この一方の溝１２ａが前進用油路３３に連通し、他方の溝１２ｂが後進用油路３４に連通している。
【００３２】
そして、この油供給路５１，５２及び油圧クラッチ機構１１の上流側で、かつ駆動軸１０の前方に、ポンプユニット４０が配設されている。
【００３３】
次に、ポンプユニット４０の構成について説明する。
【００３４】
図４にはポンプユニット４０付近の断面図、図５にはポンプユニット４０の拡大断面図、図６にはポンプユニット４０の平面図、図７には図６の拡大図、図９には作動油の流れを表す模式図を示す。
【００３５】
図４に示すように、ロアケース３の上部には前記油圧クラッチ機構１１を作動させるためのポンプユニット４０が設けられており、ロアケース３の上部開口部から着脱できるようになっている。
【００３６】
このポンプユニット４０は、ギアポンプからなる油圧ポンプ４１、オイルフィルタ４２、電磁ソレノイド４３、リリーフ弁４４及び油圧センサ４５等がユニット化され、図６に示す複数のボルト孔４６にボルトを差し込んでロアケース３に螺合させることによりボルト止めされている。
【００３７】
その油圧ポンプ４１は、駆動軸１０にスプライン結合された駆動歯車４７に被動歯車４８が噛合されて外接しており、駆動歯車４７と被動歯車４８とが直接噛合して回転することで作動されるようになっている。
【００３８】
この油圧ポンプ４１が駆動されると、図７に示す油圧ポンプ４１のポンプ吸入室４９には、図５に示すオイルストレーナ５６より吸入された作動油が流入し、図７に示すように、ポンプ吸入室４９側からポンプ突出室５０側に向けて矢印に示すように作動油が圧送され、このポンプ吐出室５０からは、ポンプユニット４０内の油路を経由してオイルフィルタ４２側に送られるようになっている。
【００３９】
このオイルフィルタ４２の上流側には、図５に示すように、リリーフ弁４４が設けられ、油圧が所定値以上になると、リリーフ通路を介してオイルストレーナ５６側の通路にオイルが循環されるようになっている。そして、フィルター４２を通過したオイルは、電磁ソレノイド４３の駆動ピストン４３ａ側に送られ、この駆動ピストン４３ａが上下動されて所定の位置に設定されることにより、前進用油供給路５１及び後進用油供給路５２の一方にオイルが流れ、又は、何れの供給路５１，５２へもオイルが流れないように切り換えられる。
【００４０】
これにより、前進用油供給路５１、プロペラ軸１２内に設けられた前進用油路３３、前進用油圧室３１、前進用油圧クラッチ機構１６の経路か、又は、後進用油供給路５２、プロペラ軸１２内に設けられた後進用油路３４、後進用油圧室３２、後進用油圧クラッチ機構１７の経路に作動油が流れるように切り換えられる。
【００４１】
また、このポンプユニット４０には、油圧を計測する油圧センサ４５が備えられていると共に、オイルフィルタ４２はカートリッジ式を用い、オイルフィルタ４２の交換はフィルタ脱着キャップ５７を外して行えるようになっている。
【００４２】
なお、この発明の実施の形態においては、外接式の油圧ポンプ４１を用いたが、図８に示すように、内接式の油圧ポンプ４１を用いても良い。この油圧ポンプ４１は、被動歯車４８にポンプ室４８ａが偏心して形成され、このポンプ室４８ａ内にポンプ回転体４８ｂが回転自在に配設されている。これにより、偏心したポンプ室４８ａ内をポンプ回転体４８ｂが移動することで、オイルストレーナ側から作動油が吸入され、油圧クラッチ機構側に圧送されるようになっている。
【００４３】
そして、ポンプユニット４０が収容されたロアケース３の上部開口部は、図４に示すように蓋体６０で閉じられており、この蓋体６０の上方には、駆動軸１０によって駆動される冷却水ポンプ６１が設けられている。
【００４４】
また、前記蓋体６０の上面に図４及び図１０に示すように凹部６０ａが形成されると共に、この凹部６０ａに下方から連通する開口６０ｂが形成されている。また、この上側には冷却水ポンプ６１の下面を形成する板金プレート６１ａが配設され、この板金プレート６１ａには、図４及び図１１に示すように、前記蓋体６０の凹部６０ａに臨む吸水孔６１ｂが形成されている。これにより、その凹部６０ａと板金プレート６１ａとで冷却水通路６２の一部が形成されるようになっている。そして、冷却水ポンプ６１が作動されると図４中矢印に示すように、冷却水が開口６０ｂから凹部６０ａ内に流入した後、板金プレート６１ａの吸水孔６１ｂから冷却水ポンプ６１内に吸い込まれるようになっている。
【００４５】
次に、この発明の実施の形態に係る船外機１のクラッチ装置２の作用について説明する。
【００４６】
不図示のエンジンが駆動され、このエンジンによって駆動軸１０が一方向に回転駆動されると、冷却水ポンプ６１が回転駆動されると共に、この駆動軸１０の回転は駆動歯車１３、前進用ギア１４及び後進用ギア１５に伝達され、これらの前後一対のギア１４，１５が互いに逆方向に常時回転駆動される。
【００４７】
また、油圧ポンプ４１においては、駆動軸１０と共に回転駆動される駆動歯車４７の回転によって、この駆動歯車４７に噛合した被動歯車４８が回転し、ポンプ吐出室５０から吐出された作動油はオイルフィルタ４２によって異物が取り除かれ、リリーフ弁４４によって所定の圧力に調圧される。ここで、不図示のシフトレバーを「中立位置」に操作すると、電磁ソレノイド４３の駆動ピストン４３ａが中立の位置におかれ、作動油は油供給路５１，５２に流出しない。このため、油圧クラッチ機構１１に油圧が作用せず、前進用ギア１４及び後進用ギア１５はプロペラ軸１２上で空転し、駆動軸１０の回転はプロペラ軸１２に伝達されない。従って、プロペラ軸１２及びこれに取り付けられたプロペラ７は回転せず、中立状態においては船外機のクラッチ装置２は推力を発生しない。
【００４８】
次に、不図示のシフトレバーを「前進位置」に操作すると、電磁ソレノイド４３の駆動ピストン４３ａが作動油を前進用油供給路５１に送る方向に動き、さらに前進用油路３３、前進用油圧室３１に送られ、前進用油圧クラッチ機構１６の油圧ピストン１６ｄに圧力が作用し、外側摩擦板１６ｃ１と内側摩擦板１６ｃ２とが互いに圧接されることにより、前進用ギア１４とプロペラ軸１２との動力伝達経路が接続されて、プロペラ７が前進方向に回転する。
【００４９】
この際には、プロペラ軸１２にはプロペラ７からの反力により、図３中左方向に移動しようとするスラスト力が作用するが、この力は、クラッチボス２５ａを介して回転体７１に作用し、この回転体７１からベアリング２０を介してロアケース３に作用する。してみれば、そのスラスト力が、ドライブピニオン１３と前進用ギヤ１４との噛合い部分や前進用油圧クラッチ機構１６等に作用することがないため、それらの部分に悪影響を与えることがない。
【００５０】
次に、減速しながら不図示のシフトレバーを「後進位置」に操作すると、電磁ソレノイド４３の駆動ピストン４３ａが作動油を後進用油供給路５２に送る方向に動き、さらに後進用油路３４、後進用油圧室３２に送られ、後進用油圧クラッチ機構１７の油圧ピストン１７ｄに圧力がかけられて、後進用ギア１５とプロペラ軸１２との動力伝達経路が接続されて、プロペラ７が後進方向に回転する。
【００５１】
この際には、プロペラ軸１２にはプロペラ７からの反力により、図３中右方向に移動しようとするスラスト力が作用するが、この力は、クラッチボス２５ｂを介して回転体７２に作用し、この回転体７２からベアリング２０を介してロアケース３に作用する。してみれば、そのスラスト力が、ドライブピニオン１３と後進用ギヤ１５との噛合い部分や後進用油圧クラッチ機構１７等に作用することがないため、それらの部分に悪影響を与えることがない。
【００５２】
なお、エンジンからの排気ガスは、ロアケース３に形成された排気通路９及びプロペラ７の外筒内に形成された排気通路を流れ、プロペラ７の後端部から水中に排出される。
【００５３】
このように前進用ギア１４とプロペラ軸１２との間の動力伝達経路上に、この動力伝達経路を接続又は切断する前進用油圧クラッチ機構１６を配設すると共に、後進用ギア１５とプロペラ軸１２との間の動力伝達経路上に、この動力伝達経路を接続又は切断する後進用油圧クラッチ機構１７を配設することにより、ドッグクラッチで前後進を切り換える場合に比較して、シフト操作時の衝撃や騒音の防止ができる。また、油圧クラッチ機構１６，１７は、航行中は水面よりも下方に位置するので、油圧クラッチ機構１６，１７及び作動油が効果的に冷却されることとなる。
【００５４】
また、前進用油圧クラッチ機構１６と後進用油圧クラッチ機構１７とに、油圧を各々別個に供給するための油路３３，３４をプロペラ軸１２の内部に設けたため、特別な配管が不要となると共に、プロペラ軸１２を軽量化することができる。しかも、小径のプロペラ軸１２内部の油路３３，３４から油圧室３１，３２に油圧伝達を行えるので、油路３３，３４と油圧室３１，３２との接続部を小さくすることができ、油漏れの量を減らすことができる。さらに、油圧クラッチ機構１６，１７へ供給される作動油を、前進用ギア１４及び後進用ギア１５とプロペラ軸１２との潤滑油として兼用する際に、簡単な構造で構成できる。
【００５５】
さらにまた、油路３３，３４をプロペラ軸１２の前端部の内部に設けることにより、油路３３，３４の上流側に接続される油供給路５１，５２をロアケース３前方に設けられるので、レイアウト上の制約が少なく、設計し易い。
【００５６】
しかも、前進用油圧クラッチ機構１６と後進用油圧クラッチ機構１７とは、前進用ギア１４と後進用ギア１５とを挟んで離間配置されているため、前・後進用油圧クラッチ機構１６，１７から発生した熱の冷却性が良い。また、前・後進用油圧クラッチ機構１６，１７に油圧を供給する油路３３，３４をプロペラ軸１２の内部に設けているので、プロペラ軸１２の内部の油路３３，３４とクラッチ機構１６，１７の油圧室３１，３２とを連通接続する部位も互いに離間するため、この部位同士の油漏れによる影響を少なくできる。
【００５７】
また、前進用油圧クラッチ機構１６及び後進用油圧クラッチ機構１７を多板式クラッチで構成すると共に、前進用ギア１４及び後進用ギア１５の背面部に連続して多板式クラッチの外輪部１６ａ，１７ａを形成し、外輪部１６ａ，１７ａ内に多板式クラッチの油圧ピストン１６ｄ，１７ｄを配設しているため、各ギア１４，１５の後面部外周部から軸方向に外輪部１６ａ，１７ａを延設するだけで、大径の外輪部１６ａ，１７ａを容易に形成できる。これに伴って、油圧ピストン１６ｄ，１７ｄの断面積も大きくでき、油圧ピストン１６ｄ，１７ｄの押圧力を容易に大きくすることができる。
【００５８】
さらに、油圧クラッチ機構１１をプロペラ軸１２の軸芯方向に設けたので、ロアケース３を左右方向に突出させずに済み、航行時の水の抵抗を少なくできる。
【００５９】
しかも、前進用ギア１４及び後進用ギア１５に油圧ピストン１６ｄ，１７ｄ及びスプリング１６ｅ，１７ｅ等を予め組み付け、ユニット化するようにしているので、部品点数の多い油圧クラッチ機構１１をサブラインで組んでからプロペラ軸１２に組み付ることができ、ラインの作業行程に影響を与えることがない。
【００６０】
また、スプリング２４を前後進ギア１４，１５間に設け、前後進ギア１４，１５をギアスラストベアリング３０に押しつけることで、前後進ギア１４，１５の姿勢を安定させる構造としている。すなわち、航走時にプロペラ軸１２にかかる推力（プロペラスラスト）を、前後進ギア１４，１５を介さず、プロペラ軸１２のクラッチボス２５ａ，２５ｂ側で強固に受ける構造にしている。このように、前後進ギア１４，１５の姿勢をプロペラスラストをかけることなくスプリング２４と前後進ギア１４，１５反発力との合力及び油圧によって制御することで、安定した制御が可能となり、特別な構造が不要となる。
【００６１】
さらに、油供給路５１，５２をロアケース３の壁内に設けることによって、特別な配管が不要となり、また油供給路５１，５２の作動油を効果的に冷却できる。また、油供給路５１，５２と油路３３，３４とのレイアウト上の制約が少ないので、油供給路５１，５２と油路３３，３４をあまり屈曲させずに済み、設計し易い。
【００６２】
また、前進用油圧クラッチ機構１６と後進用油圧クラッチ機構１７への油圧切換を電磁ソレノイド４３を用いて行うことで、油圧切換操作を容易にすることができる。
【００６３】
さらに、前記油圧センサ４５の検出値に基づいて電磁ソレノイド４３の駆動ピストン４３ａの位置を適宜調整したり、電磁ソレノイド４３への電力供給を単にＯＮ・ＯＦＦするデューティ制御を行うようにすれば、各油圧クラッチ機構１６，１７への油圧を段階的に増減することができ、クラッチの伝達トルクを段階的に増減することができる。これによって、トローリング速度を低速にできると共に、エンジン回転数を効率の良い高回転数に一定にしたまま、クラッチの伝達トルクを段階的に増減するようにすれば自動変速も可能である。
【００６４】
以上のように、スプリング２４や油圧等の力によって前後進用ギア１４，１５を安定させるギア構造と、油圧クラッチ機構１１とを組み合わせることによって、電磁ソレノイド４３の制御信号を変えるだけで、正転、逆転の切換が可能な船外機のクラッチ装置２を提供することが可能となる。
【００６５】
［発明の実施の形態２］
図１２には、この発明の実施の形態２に係る油圧クラッチ機構１１の拡大断面図を示す。
【００６６】
この発明の実施の形態１では、プロペラスラストを被駆動側のクラッチボス２５ａ，２５ｂで受けるようにしたが、この発明の実施の形態２では、プロペラスラストを前後進ギア１４，１５で受け、これらギヤ１４，１５から受け部材８１，８２、ベアリング２０を介してロアケース３で受けるようにしている。
【００６７】
但し、プロペラスラストを各ギヤ１４，１５に与えるようにすると、プロペラスラストによってかかる負荷は０〜２０００ｋｇｆのレベルで変化するために、前後進ギア１４，１５の姿勢の制御が難しくなる。
【００６８】
［発明の実施の形態３］
図１３には、この発明の実施の形態３に係るポンプユニット４０における作動油の流れの模式図を示す。
【００６９】
この発明の実施の形態１においては、オイルフィルタ４２をリリーフ弁４４より上流に配設したが、この発明の実施の形態３においては、リリーフ弁４４の下流にオイルフィルタ４２を設けている。
【００７０】
図１４には、この発明の実施の形態３に係る作動油の流れの説明図を示す。
【００７１】
図１４（ａ）は、実施の形態３に係る作動油の流れの説明図であり、（ｂ）は実施の形態１に係る作動油の流れの説明図である。
【００７２】
図１４において、リリーフ弁４４より下流に流れる作動油の量は、基本的にクラッチ動作に伴う油圧ピストン１６ｄ，１７ｄの行程容積分と各部スキマからのリーク（数ｃｃ／分）だけであり、油圧ポンプ４１の吐出量に対して小さい。
【００７３】
すなわち、作動油がリリーフ弁４４を通るときにかなりの油量がリークするので、図１４（ｂ）のように、オイルフィルタ４２をリリーフ弁４４より上流に配設した場合、油圧ポンプ４１から吐出された作動油は全てオイルフィルタ４２をで濾過されるため、濾過面積の大きいオイルフィルタ４２が必要となるが、この濾過された作動油の大部分はリリーフ弁４４でリークしてしまうので無駄が生じる。
【００７４】
これに対して、図１４（ａ）のように、リリーフ弁４４の下流にオイルフィルタ４２を設けることによって、オイルフィルタ４２を通る作動油の量を必要量のみにすることができるため、油圧オイルフィルタ４２の濾過面積も小さくて済み、オイルフィルタ４２の小型化、若しくはフィルタ交換サイクルの延長が可能となる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載の発明によれば、前記前進用ギアと前記プロペラ軸との間の動力伝達経路上に、該動力伝達経路を接続又は切断する前進用油圧クラッチ機構を配設すると共に、前記後進用ギアと前記プロペラ軸との間の動力伝達経路上に、該動力伝達経路を接続又は切断する後進用油圧クラッチ機構を配設し、前記前進用油圧クラッチ機構と前記後進用油圧クラッチ機構とに、油圧を各々別個に供給するための油路の一部を前記プロペラ軸の内部前端部に設けるとともに、前記ロアケース内部の、前記駆動軸前方に位置する部分に、前記プロペラ軸の内部に形成した前記油路に連通する油供給路を設け、前記前進用油圧クラッチ機構及び前記後進用油圧クラッチ機構の構成部材であって前記プロペラ軸に一体となって回転するように設けられる一対の回転体を、それぞれベアリングによって前記ロアケース内に軸支すると共に、前記プロペラ軸に一対のクラッチボスを形成し、該各クラッチボスをそれぞれ前記回転体に係止させて、前進時及び後進時にプロペラからの反力により前記プロペラ軸に作用するスラスト力が、前記一方のクラッチボスから前記一方の回転体と前記一方のベアリングとを介してロアケースに作用するように構成したため、ドッグクラッチで前後進を切り換える場合に比較して、シフト操作時の衝撃や騒音の防止ができると共に、油圧クラッチ機構は、航行中は水面よりも下方に位置するので、油圧クラッチ機構及び作動油が効果的に冷却される。
また、油路の一部をプロペラ軸の内部に設けたので、特別な配管が不要となると共に、プロペラ軸を軽量化することができ、しかも小径のプロペラ軸内部の油路から油圧室に油圧伝達を行えるので、油路と油圧室との接続部を小さくすることができ、油漏れの量を減らすことができる。さらに、油圧クラッチ機構へ供給される作動油を、前進用ギア及び後進用ギアとプロペラ軸との潤滑油として兼用する際に、簡単な構造で構成できる。
その上、油路の一部をプロペラ軸の前端部の内部に設けているので、プロペラ軸の前端部付近は部品が少なくレイアウト上の制約が少ないことから設計がし易い。また、油路の上流側に接続される油供給路をロアケース前方に設けられるので、レイアウト上の制約が少なく、設計し易い。
さらに、前進用油圧クラッチ機構及び後進用油圧クラッチ機構の構成部材であってプロペラ軸に一体となって回転するように設けられる一対の回転体を、それぞれベアリングによってロアケース内に軸支すると共に、プロペラ軸に一対のクラッチボスを形成し、該各クラッチボスを前記各回転体に係止させて、前進時及び後進時にプロペラからの反力によりプロペラ軸に作用するスラスト力が、一方のクラッチボスから一方の回転体と一方のベアリングとを介してロアケースに作用するように構成したため、プロペラからの反力によりプロペラ軸に作用するスラスト力が、ドライブピニオンと前進用ギヤ又は後進用ギヤとの噛合い部分や、前進用油圧クラッチ機構又は後進用油圧クラッチ機構等に作用することがなく、それらの部分に悪影響を与えることがない。
【００７８】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、前進用油圧クラッチ機構を前進用ギアの後進用ギヤとは反対側に配設すると共に、後進用油圧クラッチ機構を後進用ギアの前進用ギヤとは反対側に配設することを特徴とするので、前・後進用油圧クラッチ機構は離間配置されるため、前・後進用油圧クラッチ機構から発生した熱の冷却性が良い。また、前・後進用油圧クラッチ機構に油圧を供給する油路をプロペラ軸の内部に設けているので、プロペラ軸の内部の油路とクラッチ機構の油圧室とを連通接続する部位も互いに離間するため、この部位同士の油漏れによる影響を少なくできる。
【００７９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加えて、前進用油圧クラッチ機構及び後進用油圧クラッチ機構を多板式クラッチで構成すると共に、前進用ギア及び後進用ギアの背面部に連続して多板式クラッチの外輪部を形成し、外輪部内に多板式クラッチのピストンを配設することを特徴とするので、各ギアの後面部外周部から軸方向に外輪部を延設するだけで、大径の外輪部を容易に形成できる。これに伴って、ピストンの断面積も大きくでき、ピストンの押圧力を容易に大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る船外機の側面図である。
【図２】同実施の形態１に係る図１の船外機下部の側断面図である。
【図３】同実施の形態１に係る船外機のクラッチ装置の油圧クラッチ機構の拡大断面図である。
【図４】同実施の形態１に係るポンプユニット付近の断面図である。
【図５】同実施の形態１に係るポンプユニットの拡大断面図である。
【図６】同実施の形態１に係るポンプユニット等を示す平面図である。
【図７】同実施の形態１に係る図６の拡大平面図である。
【図８】同実施の形態１に係る内接式の油圧式ポンプである。
【図９】同実施の形態１に係る作動油の流れの模式図である。
【図１０】同実施の形態１に係る蓋体の平面図である。
【図１１】同実施の形態１に係る板金プレートの平面図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に係る油圧クラッチ機構の拡大断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態３に係るポンプユニットにおける作動油の流れの模式図である。
【図１４】（ａ）はこの発明の実施の形態３に係る作動油の流れの説明図であり、（ｂ）はこの発明の実施の形態１に係る作動油の流れの説明図である。
【符号の説明】
１ 船外機
２ クラッチ装置
３ ロアケース
１０ 駆動軸
１２ プロペラ軸
１３ 駆動歯車
１４ 前進用ギア
１５ 後進用ギア
１６ 前進用油圧クラッチ機構
１６ａ 外輪部
１６ｃ 多板式クラッチ
１６ｄ 油圧ピストン（ピストン）
１７ 後進用油圧クラッチ機構
１７ａ 外輪部
１７ｃ 多板式クラッチ
１７ｄ 油圧ピストン（ピストン）
２０ ベアリング
２５ａ，２５ｂ クラッチボス
３３ 前進用油路（油路）
３４ 後進用油路（油路）
５１ 前進用油供給路
５２ 後進用油供給路
７１，７２ 回転体
Claims (3)
- ロアケースの内部で上下方向に沿い、エンジンのクランク軸と連動回転する駆動軸の下端に駆動歯車を結着し、該駆動歯車と常時噛合し互いに逆方向に回転する前進用ギアと後進用ギアとを、ロアケースの内部で前後方向に延びるプロペラ軸に回転自在に軸支した船外機のクラッチ装置において、
前記前進用ギアと前記プロペラ軸との間の動力伝達経路上に、該動力伝達経路を接続又は切断する前進用油圧クラッチ機構を配設すると共に、前記後進用ギアと前記プロペラ軸との間の動力伝達経路上に、該動力伝達経路を接続又は切断する後進用油圧クラッチ機構を配設し、前記前進用油圧クラッチ機構と前記後進用油圧クラッチ機構とに、油圧を各々別個に供給するための油路の一部を前記プロペラ軸の内部前端部に設けるとともに、前記ロアケース内部の、前記駆動軸前方に位置する部分に、前記プロペラ軸の内部に形成した前記油路に連通する油供給路を設け、
前記前進用油圧クラッチ機構及び前記後進用油圧クラッチ機構の構成部材であって前記プロペラ軸に一体となって回転するように設けられる一対の回転体を、それぞれベアリングによって前記ロアケース内に軸支すると共に、前記プロペラ軸に一対のクラッチボスを形成し、該各クラッチボスをそれぞれ前記各回転体に係止させて、前進時及び後進時にプロペラからの反力により前記プロペラ軸に作用するスラスト力が、前記一方のクラッチボスから前記一方の回転体と前記一方のベアリングとを介してロアケースに作用するように構成したことを特徴とする船外機のクラッチ装置。 - 前記前進用油圧クラッチ機構を、前記前進用ギアの前記後進用ギヤとは反対側に配設すると共に、前記後進用油圧クラッチ機構を、前記後進用ギアの前記前進用ギヤとは反対側に配設することを特徴とする請求項１に記載の船外機のクラッチ装置。
- 前記前進用油圧クラッチ機構及び後進用油圧クラッチ機構を多板式クラッチで構成すると共に、前記前進用ギア及び前記後進用ギアの背面部に連続して多板式クラッチの外輪部を形成し、該外輪部内に前記多板式クラッチのピストンを配設することを特徴とする請求項２に記載の船外機のクラッチ装置。
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