JP4313295B2 - 船外機のシフト装置 - Google Patents

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Description

この発明は、船外機のシフト装置に関する。
従来、特許文献1に記載されるように、シフトロッドをアクチュエータで駆動することによってクラッチを動作させ、船外機のシフトチェンジを行うようにしたシフト装置が提案されている。
また、特許文献1に記載される技術にあっては、アクチュエータやその制御系の万一の故障に備え、アクチュエータの出力をシフトロッドに伝達する減速ギヤ機構に、手動操作自在なエマージェンシーギヤを設けるように構成している。これにより、シフトロッドをアクチュエータで駆動できなくなった場合であっても、操船者がエマージェンシーギヤを手動で回転させることによってその回転が減速ギヤ機構を介してシフトロッドに伝達されるため、シフトチェンジが可能となって装置の信頼性を向上させることができる。
特開2004−245350号公報(段落0048から0050、図10、図11など)
上記したエマージェンシーギヤの回転は、シフトロッドに伝達されるのと同時に、アクチュエータにも伝達される。そのため、従来技術にあっては、エマージェンシーギヤの操作荷重、即ち、シフトロッドを手動で駆動する際の操作荷重が大きいという不具合があった。
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、シフトチェンジをアクチュエータと手動の両方で実行できるようにして装置の信頼性を向上させると共に、手動でシフトチェンジする際の操作荷重を低減するようにした船外機のシフト装置を提供することにある。
上記の目的を解決するために、請求項1にあっては、シフトロッドを回転させて船外機のシフトチェンジを行う船外機のシフト装置において、アクチュエータと、前記アクチュエータの出力を減速して前記シフトロッドに伝達する減速ギヤ機構と、操船者によって手動操作自在とされると共に、前記手動操作によって前記減速ギヤ機構の出力伝達経路を遮断しつつ前記シフトロッドを回転させる手動操作機構とを備え、前記手動操作機構は、前記減速ギヤ機構の一部を構成すると共に、歯幅方向にスライド自在なスライドギヤと、前記スライドギヤをスライドさせて回転させる手動操作自在とされるレバーとからなると共に、前記スライドギヤは、前記レバーの手動操作によってスライドさせられたとき、前記減速ギヤ機構において上流側のギヤとの噛合が解除されるように構成した。
請求項1に係る船外機のシフト装置にあっては、シフトロッドを回転させるアクチュエータと、アクチュエータの出力を減速してシフトロッドに伝達する減速ギヤ機構と、操船者に手動操作されることによって減速ギヤ機構の出力伝達経路を遮断しつつシフトロッドを回転させる手動操作機構とを備えるように構成したので、シフトチェンジをアクチュエータと手動の両方で実行でき、装置の信頼性を向上させることができる。また、シフトチェンジを手動で行う際、減速ギヤ機構の出力伝達経路が遮断される(別言すれば、アクチュエータとシフトロッドの機械的な接続が断たれる)ため、操作荷重を低減することができる。
また、手動操作機構を、減速ギヤ機構の一部を構成するギヤであって歯幅方向にスライド自在なスライドギヤと、スライドギヤをスライドさせて回転させる手動操作自在とされるレバーとから構成すると共に、レバーの手動操作によってスライドギヤがスライドさせられたとき、減速ギヤ機構において上流側のギヤとスライドギヤの噛合が解除されるように構成したので、上記した効果に加え、手動によるシフトチェンジを容易に行うことができる。
以下、添付図面に即してこの発明に係る船外機のシフト装置を実施するための最良の形態について説明する。
図1は、この発明の第1実施例に係る船外機のシフト装置を船体も含めて全体的に示す概略図であり、図2は、図1に示す船外機の側面図である。
図1および図2において、符号10は船外機を示す。船外機10は、図示の如く、船体12の後尾に装着される。
図1に示す如く、船体12において操縦席14の付近には、ステアリングホイール16が配置される。また、ステアリングホイール16の回転軸(図示せず)の付近には、回転角センサ18が設けられる。回転角センサ18は、操船者によって操作されたステアリングホイール16の回転角に応じた信号を出力する。
また、操縦席14の付近にはリモートコントロールボックス(以下「リモコンボックス」という)20が配置される。リモコンボックス20には、操船者に操作されるレバー22が設けられる。レバー22は、初期位置から前後方向(操船者の手前方向と奥方向)に揺動操作自在とされ、操船者からのシフトチェンジ指示とエンジン回転数の調整指示を入力する。
また、リモコンボックス20は、レバー位置センサ24を備える。レバー位置センサ24は、操船者によって操作されたレバー22の位置に応じた信号を出力する。回転角センサ18とレバー位置センサ24の出力は、船外機10に搭載された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)26に入力される。
図2に示すように、船外機10は、その上部にエンジン28を備える。エンジン28は火花点火式のガソリンエンジンである。エンジン28は水面上に位置し、エンジンカバー30で覆われる。また、エンジンカバー30の内部においてエンジン28の付近には、前記したECU26が配置される。
一方、船外機10の下部にはプロペラ32が配置される。プロペラ32は、エンジン28の出力がシフト機構(後述)などを介して伝達されて回転し、船体12を前進あるいは後進させる推力を生じる。
また、船外機10は、船外機10を左右に操舵する操舵用電動モータ34と、エンジン28のスロットルバルブ(図2で図示せず)を開閉するスロットル用電動モータ36と、シフトロッド(図2で図示せず)を回転させてシフト機構(後述)を動作させることによってシフトチェンジを行うシフト用電動モータ(アクチュエータ)38とを備える。
シフト用電動モータ38の付近には、シフト位置センサ40とニュートラルスイッチ42が配置される。シフト位置センサ40は、シフトポジションに応じた信号を出力する。また、ニュートラルスイッチ42は、シフトがニュートラルポジションにあるときにオン信号を出力し、シフトがフォワードポジションあるいはリバースポジションにあるときにオフ信号を出力する。シフト位置センサ40とニュートラルスイッチ42の出力は、ECU26に入力される。
ECU26は、ニュートラルスイッチ42がオン信号を出力しているとき、即ち、シフトがニュートラルポジションであることが検知されているときにのみ、エンジン28の始動を許可する。これは、エンジン始動時に船体12が誤って発進するのを防止するためである。
また、ECU26は、回転角センサ18の出力に基づいて操舵用電動モータ34の駆動を制御し、船外機10を左右に操舵させる。さらにECU26は、レバー位置センサ24によって検出されたレバー22の位置(具体的にはレバー22の操作方向)に基づいてシフト用電動モータ38の駆動を制御し、シフトチェンジを行う。そして、シフト位置センサ40の出力に基づいてフォワードポジションあるいはリバースポジションのいずれかが確立されたことが検知されたとき、レバー22の操作角(具体的には操作量の大きさ)に基づいてスロットル用電動モータ36の駆動を制御し、エンジン回転数を調整する。
次いで、図3以降を参照し、船外機10の構造について詳説する。図3は、船外機10の部分断面図である。
図3に示すように、船外機10はスターンブラケット50を備える。スターンブラケット50は、船体12の後尾に固定される。また、スターンブラケット50には、チルティングシャフト52を介してスイベルケース54が接続される。
また、船外機10は、マウントフレーム56を備える。マウントフレーム56はシャフト部58を備え、シャフト部58はスイベルケース54の内部に鉛直軸回りに回転自在に収容される。マウントフレーム56は、その上端が船外機10のフレームに固定される。また、マウントフレーム56の下端は、ロアマウントセンターハウジング60を介して船外機10のフレームに固定される。
スイベルケース54の上部には、前記した操舵用電動モータ34が配置される。操舵用電動モータ34の出力軸は、減速ギヤ機構64を介してマウントフレーム56に接続される。即ち、操舵用電動モータ34を駆動することにより、その回転出力が減速ギヤ機構64を介してマウントフレーム56に伝達され、よって船外機10がシャフト部58を回転軸として左右に(鉛直軸回りに)操舵される。
また、エンジン28の吸気管70には、スロットルボディ72が接続される。スロットルボディ72は、その内部にスロットルバルブ74を備えると共に、前記したスロットル用電動モータ36が一体的に取り付けられる。スロットル用電動モータ36の出力軸は、スロットルボディ72に隣接して配置された減速ギヤ機構(図示せず)を介し、スロットルバルブ74を支持するスロットルシャフト76に接続される。即ち、スロットル用電動モータ36を駆動することで、その回転出力がスロットルシャフト76に伝達されてスロットルバルブ74が開閉し、よってエンジン28の吸気が調量されてエンジン回転数が調整される。
エンジン28を覆うエンジンカバー30の下方には、エクステンションケース80が取り付けられ、エクステンションケース80の下方には、さらにギヤケース82が取り付けられる。
エクステンションケース80とギヤケース82の内部には、鉛直軸回りに回転自在に支持されたドライブシャフト(バーチカルシャフト)84が配置される。ドライブシャフト84は、その上端にエンジン28のクランクシャフト(図示せず)が接続される一方、下端にはピニオンギヤ86が設けられる。
また、ギヤケース82の内部には、水平軸回りに回転自在に支持されたプロペラシャフト90が収容される。プロペラシャフト90の一端はギヤケース82から船外機10の後方に向けて突出され、そこにボス部92を介して前記したプロペラ32が取り付けられる。
エンジン28から排出された排気は、図に矢印で示すように、排気管94からエクステンションケース80の内部に放出される。エクステンションケース80の内部に放出された排気は、さらにギヤケース82の内部とプロペラのボス部92の内部を通過し、プロペラ32の後方の水中へと排出される。
ギヤケース82の内部には、さらにシフト機構96が収容される。シフト機構96は、前進ベベルギヤ98、後進ベベルギヤ100、クラッチ102およびシフトスライダ104とからなる。
前進ベベルギヤ98と後進ベベルギヤ100は、プロペラシャフト90の外周に配置されると共に、上記したピニオンギヤ86と噛合して相反する方向に回転させられる。前進ベベルギヤ98と後進ベベルギヤ100の間には、プロペラシャフト90と一体に回転するクラッチ102が配置される。
また、船外機10の内部には、その上部から下部に亘ってシフトロッド106が挿通される。シフトロッド106は、具体的には、エンジンカバー30からスイベルケース54(より詳しくは、そこに収容されたシャフト部58の内部)を経てギヤケース82に至るまでの空間に、鉛直軸回りに回転自在に支持される。上記したクラッチ102は、シフトスライダ104を介してシフトロッド106の底面に設けられたロッドピン106aに接続される。
ここで、ロッドピン106aは、シフトロッド106の底面の中心から所定距離だけ偏心した位置に形成される。従って、シフトロッド106を回転させることにより、ロッドピン106aは、前記した所定距離(偏芯量)を半径とする円弧状の移動軌跡を描きながら変位する。
このロッドピン106aの変位は、シフトスライダ104を介し、プロペラシャフト90の軸方向と平行な変位としてクラッチ102に伝達される。これにより、クラッチ102は、前進ベベルギヤ98および後進ベベルギヤ100のいずれかと係合する位置、あるいはそれらのいずれとも係合しない位置にスライドさせられる。
クラッチ102が前進ベベルギヤ98に係合させられると、ドライブシャフト84の回転がピニオンギヤ86と前進ベベルギヤ98を介してプロペラシャフト90に伝達され、プロペラ32が回転して船体12を前進させる方向の推力を生じる。これにより、フォワードポジションが確立される。
一方、クラッチ102が後進ベベルギヤ100に係合させられると、ドライブシャフト84の回転がピニオンギヤ86と後進ベベルギヤ100を介してプロペラシャフト90に伝達され、プロペラ32が前進時とは逆方向に回転して船体12を後進させる方向の推力を生じる。これにより、リバースポジションが確立される。
また、クラッチ102が前進ベベルギヤ98および後進ベベルギヤ100のいずれとも係合させられなければ、ドライブシャフト84の回転はプロペラシャフト90に伝達されない。これにより、ニュートラルポジションが確立される。
図3の説明を続けると、前記したシフト用電動モータ38は、エンジンカバー30の内部に配置され、その出力軸は減速ギヤ機構110を介してシフトロッド106の上端に接続される。即ち、シフト用電動モータ38を駆動することにより、その回転出力が減速ギヤ機構110を介してシフトロッド106に伝達され、シフトロッド106が回転させられる。そして、シフトロッド106の回転に応じてシフト機構96が動作する(具体的には、クラッチ102がスライドする)ことで、前記したフォワード、ニュートラルおよびリバースの各ポジションの間でシフトチェンジが行われる。
図4は、図3に示すシフト用電動モータ38の付近を部分的に透視して表す拡大平面図である。また、図5は、図4のV−V線断面図である。
図4および図5に示すように、シフト用電動モータ38の出力軸38aは、減速ギヤ機構110を介してシフトロッド106の上端に接続される。減速ギヤ機構110は、複数個のギヤ、具体的には、第1から第9のギヤ110a〜110iによって構成される。
具体的に説明すると、第1のギヤ110aは、シフト用電動モータの出力軸38aに設けられ、第1のギヤ110aよりも径大の第2のギヤ110bに噛合される。第2のギヤ110bと同軸上には、第2のギヤ110bよりも径小の第3のギヤ110cが設けられ、第3のギヤ110cは、それよりも径大の第4のギヤ110dに噛合される。第4のギヤ110dと同軸上には、第4のギヤ110dよりも径小の第5のギヤ110eが設けられ、第5のギヤ110eは、それよりも径大の第6のギヤ110fに噛合される。また、第6のギヤ110fは、それよりも径大の第7のギヤ110gに噛合される。
図5に示すように、第7のギヤ110gと同軸上には、第8のギヤ110hが設けられる。第8のギヤ110hは、シフトロッド106の上端に設けられた第9のギヤ110iに噛合される。これにより、シフト用電動モータ38の出力は、減速ギヤ機構110によって減速されつつシフトロッド106に伝達される。
また、第7のギヤ110gの回転軸110jには、前記したシフト位置センサ40が取り付けられる。シフト位置センサ40は、シフトポジションを表す信号として、回転軸110jの回転角を出力する。
また、第7のギヤ110gの上方には、前記したニュートラルスイッチ42が配置される。ニュートラルスイッチ42は、図示の如く、検出部42aを備える。第7のギヤ110gの上面には凸部110kが突設され、かかる凸部110kは、シフトがニュートラルポジションのときにニュートラルスイッチ42の検出部42aに当接される。ニュートラルスイッチ42は、検出部42aに凸部110kが当接されたとき、シフトがニュートラルポジションにあることを示す信号としてオン信号を出力する。シフト位置センサ40とニュートラルスイッチ42の出力は、それぞれ図示しない信号線を介してECU26に送出される。
また、第6のギヤ110fは、その回転軸110mと共に歯幅方向にスライド自在とされる。以下、第6のギヤ110fを「スライドギヤ」と呼ぶ。
減速ギヤ機構110の出力伝達経路(第1のギヤ110aから第9のギヤ110iに至るまでの経路)においてスライドギヤ110fの上流側と下流側のギヤ、即ち、第5のギヤ110eと第7のギヤ110gは、図5に示すように、歯幅が相違させられる。具体的には、第7のギヤ110gの歯幅は、第5のギヤ110eのそれよりも大きく設定され、その差分(超過分)は、第5のギヤ110eよりも上方に位置させられる。スライドギヤ110fは、スプリング112によって下方に付勢される、別言すれば、第5のギヤ110eと第7のギヤ110gの両方に噛合する位置に付勢される。
また、スライドギヤ110fの回転軸110mは、その上部が減速ギヤ機構110のケーシング110nよりも上方に突出されると共に、ケーシング110nから突出した部位にはマニュアルレバー120が取り付けられる。マニュアルレバー120は、操船者によって操作自在な位置に配置される。
上記したスライドギヤ110fとマニュアルレバー120により、シフトロッド106を手動で回転させるための手動操作機構が構成される。以下、マニュアルレバー120の構造と手動操作機構の動作について詳説する。
図6は、図5のVI−VI線断面図である。また、図7は、図5のVII−VII線拡大断面図である。
図5から図7に示すように、マニュアルレバー120は略円柱状に形成される。マニュアルレバー120は、その底面と側面に連続的に凹設されたL字状の溝部120aを備える。溝部120aは、具体的には、マニュアルレバー120の底面に形成された溝120bと、マニュアルレバー120の側面において長手方向(母線方向)と平行に形成された溝120cとからなる。回転軸110mは、溝部120aに挿入される共に、溝部120aの角部(溝120bと溝120cが直交する部位)において、ピン122を介してマニュアルレバー120に連結される。
これにより、マニュアルレバー120は、回転軸110mに対し、ピン122を回転軸として90度だけ回転自在とされる。より詳しくは、マニュアルレバー120は、その長手方向が回転軸110mの軸方向と平行となる位置から、回転軸110mの軸方向と直交する位置に傾倒操作自在とされる。前述した図4では、マニュアルレバー120が傾倒された状態を示している。
また、マニュアルレバー120の下端には、減速ギヤ機構110のケーシング110nに当接するカム部120dが形成される。カム部120dは、マニュアルレバー120の長手方向と直交する方向、より詳しくは、溝120cの開口方向とは逆方向(図5において右方)に拡幅されてなる。
従って、マニュアルレバー120をカム部120dの拡幅方向(図5において右方)に傾倒させると、図8に示す如く、カム部120dとケーシング110nの当接面からピン122までの距離が増大し、それに伴って回転軸110mが上方へとスライドされる。これにより、スライドギヤ110fも上方へスライドされ、第5のギヤ110eとの噛合が解除される。即ち、減速ギヤ機構110の出力伝達経路が、スライドギヤ110fと、それよりも上流側の第5のギヤ110eとの間で遮断される、換言すれば、シフト用電動モータ38とシフトロッド106の機械的な接続が断たれる。
一方、スライドギヤ110fよりも下流側の第7のギヤ110gは、歯幅が第5のギヤ110eよりも大きく設定されると共に、その差分(超過分)が第5のギヤ110eよりも上方に位置させられることから、スライドギヤ110fが上方にスライドしても、スライドギヤ110fと第7のギヤ110gの噛合は継続される。従って、マニュアルレバー120を図4に示す如く水平方向に左右に回動させることで、その回転を第7のギヤ110gから第9のギヤ110iを介してシフトロッド106に伝達させることができる。即ち、マニュアルレバー120を操作することにより、シフトロッド106を手動で回転させてシフトチェンジを行うことが可能となる。
図5から図7の説明に戻ると、マニュアルレバー120には、スライド部124が設けられる。スライド部124は、円筒状に形成され、マニュアルレバー120の側面を被覆するように配置されると共に、マニュアルレバー120の長手方向に操船者による手動操作によってスライド自在とされる。また、スライド部124は、封止部124aを備える。
図9は、スライド部124を図5に示す位置からスライドさせた状態を示す、図5と同様な断面図である。また、図10は、図9のX−X線断面図であり、図11は、図9のXI−XI線拡大断面図である。
図9から図11に示すように、スライド部124がマニュアルレバー120の下方にスライドされると、溝部120cが封止部124aによって封止される。これにより、回転軸110mは溝部120cの内部に拘束され、よってマニュアルレバー120の傾倒操作が実行できなくなる。
シフト用電動モータ38によってシフトチェンジを正常に行えるときは、手動によるシフトロッド106の誤操作を防止するため、マニュアルレバー120を直立させた状態でスライド部124を下方にスライドさせ、よってマニュアルレバー120を直立状態にロックする。一方、シフト用電動モータ38によるシフトチェンジが正常に行えなくなったときは、操船者はスライド部124を上方にスライドさせてロックを解除した後、マニュアルレバー120を90度傾倒すると共に、左右に回動させることで、シフトチェンジを手動で行うことが可能となる。
このように、この発明の第1実施例に係る船外機のシフト装置にあっては、シフト用電動モータ38の出力を減速してシフトロッド106に伝達する減速ギヤ機構110に、減速ギヤ機構110の出力伝達経路を遮断しつつシフトロッド106を回転させる手動操作自在な手動操作機構を設けるようにしたので、シフトチェンジをシフト用電動モータ38と手動の両方で実行でき、装置の信頼性を向上させることができる。また、シフトチェンジを手動で行う際、減速ギヤ機構110の出力伝達経路が遮断されるため、操作荷重を低減することができる。
また、手動操作機構を、減速ギヤ機構110の出力伝達経路に設けられた歯幅方向にスライド自在なスライドギヤ110fと、スライドギヤ110fをスライドさせて回転させる手動操作自在なマニュアルレバー120とからなる構成すると共に、マニュアルレバー120の手動操作によってスライドギヤ110fがスライドさせられたとき、出力伝達経路において上流側の第5のギヤ110eとスライドギヤ110fの噛合が解除されるようにしたので、手動によるシフトチェンジを容易に行うことができる。
以上の如く、この発明の第1実施例にあっては、シフトロッド(106)を回転させて船外機(10)のシフトチェンジを行う船外機のシフト装置において、アクチュエータ(シフト用電動モータ38)と、前記アクチュエータ(38)の出力を減速して前記シフトロッド(106)に伝達する減速ギヤ機構(110)と、操船者によって手動操作自在とされると共に、前記手動操作によって前記減速ギヤ機構(110)の出力伝達経路を遮断しつつ前記シフトロッド(106)を回転させる手動操作機構とを備え、前記手動操作機構は、前記減速ギヤ機構(110)の一部を構成すると共に、歯幅方向にスライド自在なスライドギヤ(110f)と、前記スライドギヤ(110f)をスライドさせて回転させる手動操作自在とされるレバー(マニュアルレバー120)とからなると共に、前記スライドギヤ(110f)は、前記レバー(120)の手動操作によってスライドさせられたとき、前記減速ギヤ機構において上流側のギヤ(第5のギヤ110e)との噛合が解除されるように構成した。
尚、上記において、シフトロッド106を回転させるアクチュエータを電動モータ(シフト用電動モータ38)としたが、他の形式のアクチュエータ(例えば油圧シリンダなど)を用いても良い。また、シフト用電動モータ38の出力をシフトロッド106に伝達する出力伝達機構をギヤのみから形成したが、リンク機構などを使用しても良い。
この発明の第1実施例に係る船外機のシフト装置を船体も含めて全体的に示す概略図である。 図1に示す船外機の側面図である。 図1に示す船外機の部分断面図である。 図3に示すシフト用電動モータの付近を部分的に透視して表す拡大平面図である。 図4のV−V線断面図である。 図5のVI−VI線断面図である。 図5のVII−VII線拡大断面図である。 図5と同様な断面図である。 図5と同様な断面図である。 図9のX−X線断面図である。 図9のXI−XI線拡大断面図である。
符号の説明
10 船外機、38 アクチュエータ(シフト用電動モータ)、106 シフトロッド、110 減速ギヤ機構、110f スライドギヤ(手動操作機構)、120 マニュアルレバー(レバー。手動操作機構)

Claims (1)

  1. シフトロッドを回転させて船外機のシフトチェンジを行う船外機のシフト装置において、アクチュエータと、前記アクチュエータの出力を減速して前記シフトロッドに伝達する減速ギヤ機構と、操船者によって手動操作自在とされると共に、前記手動操作によって前記減速ギヤ機構の出力伝達経路を遮断しつつ前記シフトロッドを回転させる手動操作機構とを備え、前記手動操作機構は、前記減速ギヤ機構の一部を構成すると共に、歯幅方向にスライド自在なスライドギヤと、前記スライドギヤをスライドさせて回転させる手動操作自在とされるレバーとからなると共に、前記スライドギヤは、前記レバーの手動操作によってスライドさせられたとき、前記減速ギヤ機構において上流側のギヤとの噛合が解除されるように構成したことを特徴とする船外機のシフト装置。
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