JP4639090B2 - 船外機のシフト装置 - Google Patents

Description

この発明は、船外機のシフト装置に関する。

従来、船外機のクラッチをアクチュエータで駆動することによってシフトチェンジを行うようにした船外機のシフト装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。クラッチをアクチュエータで駆動する場合、アクチュエータの出力を出力伝達機構（リンクやギヤ、ケーブルなど）でクラッチに伝達し、クラッチをニュートラルポジションからフォワードギヤあるいはリバースギヤに係合する位置に変位させる。尚、船外機のクラッチは、フォワードギヤとリバースギヤの間に配置され、変位方向を切り替えることで各ギヤのいずれかに係合させられるのが一般的である。
特開平４−９５５９８号公報

クラッチとそれを駆動するアクチュエータの間には、上記したように出力伝達機構が介在することから、機械的な遊びが少なからず生じる。

図１０は、アクチュエータの動作とそれに伴うクラッチの変位を模式的に表す説明図である。図１０において、出力伝達機構を符号２００で示し、その機械的な遊びを符号Ｐで表す。また、クラッチを符号２０２で示す。尚、アクチュエータ位置とは、アクチュエータの動作量を変位と見做して示すものであり、アクチュエータが例えば電動モータであるときはその出力回転角度を表し、油圧シリンダであるときはピストンの位置を表す。

図１０に示すように、シフトポジションがニュートラルにあり、出力伝達機構２００の遊びＰがフォワード側とリバース側に均等に（「Ｐ／２」ずつ）分配されていたとする。このとき、インギヤ（フォワードあるいはリバース）にシフトチェンジするには、クラッチの実際の変位量ｄに遊び「Ｐ／２」を加算した値に基づき、アクチュエータの動作量を決定すれば良い。

インギヤにシフトチェンジされると、フォワード側とリバース側に均等に分配されていた遊びが一方に集約される。そのため、インギヤからニュートラルにシフトチェンジするときに必要とされるアクチュエータの動作量は、インギヤにシフトチェンジするときのそれよりも大きくなる（図１０の例では「Ｐ／２」だけ大きくなる）。

また、例えばフォワード、ニュートラル、フォワードの順でシフトチェンジした場合（即ち、クラッチがシフトチェンジの度に異なる方向に変位する場合）、シフトチェンジを実行する度に遊びを解消する（詰める）必要がある。これに対し、リバース、ニュートラル、フォワードの順でシフトチェンジした場合、リバースからニュートラルにシフトチェンジしたときにフォワード側の遊びが解消されることから、ニュートラルからフォワードにシフトチェンジする際には解消すべき遊びは存在しない。従って、前者と後者では、ニュートラルからフォワードにシフトチェンジするのに必要なアクチュエータの動作量が異なる。

このように、クラッチとアクチュエータの間には機械的な遊びが存在することから、クラッチをある地点からある地点まで変位させるのに必要なアクチュエータの動作量は、クラッチの変位方向や以前のクラッチ位置に応じて変化する（かかる現象をこの明細書では「ヒステリシス」と呼ぶ）。そのため、アクチュエータの動作量をクラッチの変位量に基づいて一義的に決定したのでは、シフトミスを生じる可能性があり、信頼性の点で改善の余地を残していた。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、クラッチとそれを駆動するアクチュエータの間の機械的な遊びに起因するシフトミスを防止し、信頼性を向上させ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、船外機のクラッチをアクチュエータで駆動してシフトチェンジを行う船外機のシフト装置において、操船者に操作されてシフトチェンジ指示を入力するシフトレバーと、前記シフトレバーの位置に応じた出力を生じるシフトレバー位置センサと、前記シフトレバー位置センサの出力に基づいて前記アクチュエータの目標動作量を決定する目標動作量決定手段と、前記クラッチと前記アクチュエータの間の機械的な遊びに基づいて前記目標動作量を補正する目標動作量補正手段と、前記補正された目標動作量に基づいて前記アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御手段と、を備えると共に、前記アクチュエータ制御手段は、インギヤからニュートラルへのシフトチェンジのとき、前記補正された目標動作量に基づいて前記アクチュエータの動作を制御した後、前記補正される前の目標動作量に基づいて前記アクチュエータの動作を制御するように構成した。

また、請求項２にあっては、前記目標動作量決定手段は、前記クラッチの全変位量の２分の１に相当する値から前記目標動作量を決定すると共に、前記目標動作量補正手段は、前記遊びの２分の１に相当する値から前記目標動作量の補正量を決定するように構成した。

請求項１に係る船外機のシフト装置にあっては、操船者によって操作されるシフトレバーの位置に基づき、クラッチを駆動するアクチュエータの目標動作量を決定すると共に、クラッチとアクチュエータの間の機械的な遊びに基づいて前記目標動作量を補正し、補正した目標動作量に基づいてアクチュエータの動作を制御すると共に、インギヤからニュートラルへのシフトチェンジのとき、補正された目標動作量に基づいてアクチュエータの動作を制御した後、補正される前の目標動作量に基づいてアクチュエータの動作を制御するように構成したので、クラッチとアクチュエータの間の機械的な遊びに起因するシフトミスを防止でき、信頼性を向上させることができる。また、ニュートラル時の遊びをフォワード側とリバース側に均等に分配することができる。そのため、ニュートラルからインギヤへのシフトチェンジに必要なアクチュエータの動作量を常に一定にすることができ、シフトミスをより効果的に防止することができると共に、シフトフィーリングを向上させることができる。

請求項２に係る船外機のシフト装置にあっては、クラッチの全変位量の２分の１に相当する値からアクチュエータの目標動作量を決定すると共に、遊びの２分の１に相当する値から前記目標動作量の補正量を決定するように構成したので、上記した効果を簡素な構成で得ることができる。

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、操船者によって回転操作自在なステアリングホイール１６が配置され、ステアリングホイール１６の回転軸（図示せず）には、舵角センサ１８が設けられる。舵角センサ１８は、操船者によって入力されたステアリングホイール１６の舵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、操船者によって操作されるレバー２０ａが設けられる。レバー２０ａは、初期位置から前後方向（操船者の手前方向と奥方向）に回動操作自在とされ、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２２を備える。レバー位置センサ２２は、レバー２０ａの位置Si、即ち、操船者によるレバー２０ａの操作角に応じた信号を出力する。

操縦席１４の付近には、さらにシステム・スイッチ２４が配置される。システム・スイッチ２４は、操船者の操作に応じてオン・オフ信号を出力する。舵角センサ１８、レバー位置センサ２２およびシステム・スイッチ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の出力によって回転させられ、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、クラッチ（図２で図示せず）を駆動し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、回転角センサ４０が配置される。回転角センサ４０は、シフト用電動モータ３８の出力回転角度（動作量）に応じた信号を出力し、その出力はＥＣＵ２６に入力される。

ＥＣＵ２６は、上記したシステム・スイッチ２４が操作されてオン信号が出力されたときに起動し、各センサの出力に従って以下の処理を行う。

具体的には、舵角センサ１８の出力に基づいて操舵用電動モータ３４の動作を制御し、船外機１０を左右に操舵させる。また、レバー位置センサ２２の出力Si（具体的にはその値から求められるレバー２０ａの操作方向）に基づいてシフト用電動モータ３８の動作を制御し、シフトチェンジを行う。そして、回転角センサ４０の出力に基づいてシフトチェンジが完了したか否か判断する。シフトチェンジが完了したと判断されたときは、シフト用電動モータ３８の動作を終了すると共に、レバー位置センサ２２の出力Si（具体的にはその値の大きさ）に基づいてスロットル用電動モータ３６の動作を制御し、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（シャフト部５８の下端）は、ロアマウントセンターハウジング６０を介して船体１２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、さらにフォワードベベルギヤ９８、リバースベベルギヤ１００、クラッチ１０２、シフトスライダ１０４およびシフトロッド１０６などが収容される。

図４は、図３に示すクラッチ１０２付近の拡大断面図である。

図４に示すように、フォワードベベルギヤ９８とリバースベベルギヤ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。フォワードベベルギヤ９８とリバースベベルギヤ１００には、それぞれ爪部９８ａと爪部１００ａが設けられる。

フォワードベベルギヤ９８とリバースベベルギヤ１００の間には、クラッチ１０２が配置される。クラッチ１０２は、プロペラシャフト９０と一体に回転する。図示の如く、クラッチ１０２はプロペラシャフト９０と同軸の円筒状を呈し、フォワードベベルギヤ９８と対向する側面には、爪部９８ａと係合（噛合）される爪部１０２Ｆが設けられる。また、リバースベベルギヤ１００と対向する側面には、爪部１００ａと係合（噛合）される爪部１０２Ｒが設けられる。

このように、クラッチの爪部１０２Ｆ，１０２Ｒと各ギヤの爪部９８ａ，１００ａとから、噛合式のクラッチ（いわゆるドグクラッチ）が構成される。

シフトロッド１０６は、鉛直軸回りに回転自在とされると共に、その底面にはロッドピン１０６ａが設けられる。シフトロッド１０６の下方には、シフトスライダ１０４が配置される。シフトスライダ１０４は、その一端がクラッチ１０２に接続され、クラッチ１０２と一体にスライドおよび回転自在とされる。

また、シフトスライダ１０４の外周には溝部１０４ａが形成され、かかる溝部１０４ａには上記したロッドピン１０６ａが挿入される。ここで、ロッドピン１０６ａは、シフトロッド１０６の回転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、フォワードベベルギヤ９８と係合する位置（フォワード位置）、リバースベベルギヤ１００と係合する位置（リバース位置）およびそれらのいずれとも係合しない位置（ニュートラル位置）のいずれかにスライドさせられる。

具体的には、クラッチ１０２がフォワードベベルギヤ９８に向けてスライドさせられると、クラッチ１０２の爪部１０２Ｆがフォワードベベルギヤ９８の爪部９８ａに係合される。爪部１０２Ｆと爪部９８ａが係合することで、ドライブシャフト８４の回転がピニオンギヤ８６、フォワードベベルギヤ９８およびクラッチ１０２を介してプロペラシャフト９０に伝達され、よってプロペラ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がリバースベベルギヤ１００に向けてスライドさせられると、クラッチ１０２の爪部１０２Ｒがリバースベベルギヤ１００の爪部１００ａに噛合される。爪部１０２Ｒと爪部１００ａが噛合することで、ドライブシャフト８４の回転がピニオンギヤ８６、リバースベベルギヤ１００およびクラッチ１０２を介してプロペラシャフト９０に伝達され、よってプロペラ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がフォワードベベルギヤ９８とリバースベベルギヤ１００の間で停止させられる（即ち、クラッチ１０２の爪部１０２Ｆ，１０２Ｒがフォワードベベルギヤ９８の爪部９８ａおよびリバースベベルギヤ１００の爪部１００ａのいずれとも係合されない）ときは、ドライブシャフト８４とプロペラシャフト９０の接続が断たれる。これにより、ニュートラルポジションが確立される。尚、ニュートラルポジションからフォワードポジションが確立するまでのクラッチ１０２の変位量は、ニュートラルポジションからリバースポジションが確立するまでのそれと同じである。

図３の説明に戻ると、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を動作させることにより、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に伝達される。そして、シフトロッド１０６の回転に応じてシフトスライダ１０４とクラッチ１０２がスライドされることにより、前記したフォワード、ニュートラルおよびリバースのいずれかのシフトポジションが選択される。このように、シフト用電動モータ３８の出力は、減速ギヤ機構１１０、シフトロッド１０６およびシフトスライダ１０４からなる出力伝達機構（符号１１２で示す）を介してクラッチ１０２に伝達される。

尚、前述した回転角センサ４０は、具体的には減速ギヤ機構１１０に取り付けられる。回転角センサ４０は、シフト用電動モータ３８の出力回転角度を表す値として、出力伝達機構１１２の動作量、より詳しくは、減速ギヤ機構１１０の任意のギヤの回転角度に応じた信号を出力する。

次いで、ＥＣＵ２６で実行されるシフト用電動モータ３８の動作制御について詳説する。図５は、その処理を表すフローチャートである。図示のプログラムは、システム・スイッチ２４からオン信号が出力されてＥＣＵ２６が起動したとき（船外機１０の制御システムが起動したとき）に実行される。

図５フローチャートを説明する前に、図６を参照し、図５フローチャートの処理で使用するパラメータの一部について説明する。図６は、シフト用電動モータ３８の動作とそれに伴うクラッチ１０２の変位を模式的に表す説明図である。

図６において「クラッチ位置Xo」とは、クラッチ１０２の位置（スライド位置）を表す。クラッチ位置Xoは、回転角センサ４０の出力（即ち、シフト用電動モータ３８の出力回転角度）と出力伝達機構１１２の減速比に基づき、図示しないルーチンで算出される。

また、「Ｘ」とは、クラッチ１０２の全変位量を表す。上記したように、ニュートラルポジションからフォワードポジションが確立するまでのクラッチ１０２の変位量は、ニュートラルポジションからリバースポジションが確立するまでのそれと同じである。従って、ニュートラルポジションからフォワードポジションあるいはリバースポジションが確立するまでのクラッチ１０２の変位量は、ともに全変位量の２分の１に相当する値、即ち、「Ｘ／２」で表される。以下では、全変位量Ｘの中点（ニュートラルポジションが確立しているときのクラッチ位置Xo）を「０」とし、ニュートラルポジションからフォワードポジションに向かう方向を「＋」方向、リバースポジションに向かう方向を「−」方向とする。従って、フォワードポジションが確立しているときのクラッチ位置Xoは「Ｘ／２」で表され、リバースポジションが確立しているときのクラッチ位置Xoは「−Ｘ／２」で表される。

また、シフト用電動モータ３８とクラッチ１０２の間、具体的には出力伝達機構１１２には、機械的な遊びＰが設けられる。遊びＰは、設計値として、あるいは、船外機１０が組み上がったときの測定値として、予め所定の値に設定される。また、遊びＰは、フォワード側とリバース側で等しくなる、即ち、フォワード側とリバース側のそれぞれに遊び「Ｐ／２」が設けられるように、初期設定される。

また、「アクチュエータ位置」とは、シフト用電動モータ３８の動作量を変位と見做して示すものであり、具体的には、回転角センサ４０によって検出された出力回転角度を表す。また、「レバー位置Si」とは、レバー位置センサ２２によって検出されたレバー２０ａの位置を表す。

以上を前提に図５フローチャートを説明する。ＥＣＵ２６が起動されると、先ずＳ１０において、目標クラッチ位置Xiとヒステリシスによる位相差の予測値ｈの値を「０」に初期化する。次いでＳ１２でレバー位置Siとクラッチ位置Xoの値を読み込み、Ｓ１４で目標シフトポジションがフォワード、ニュートラルおよびリバースのいずれであるか判断する。Ｓ１４の判断は、レバー位置Siに基づいて行われる。

Ｓ１４で目標シフトポジションがフォワードであると判断されるときはＳ１６に進み、クラッチ位置Xoが「Ｘ／２」以上か否か、即ち、フォワードポジションが確立しているか否か判断する。

Ｓ１６で肯定されるときはＳ１２に戻る一方、Ｓ１６で否定されるときはＳ１８に進み、目標クラッチ位置Xiの値を「Ｘ／２」に設定（決定）する。そしてＳ２０に進み、目標クラッチ位置Xiに遊び「Ｐ／２」を加算して得た値にクラッチ位置Xoが達するように、シフト用電動モータ３８の動作を制御する。

具体的には、目標クラッチ位置Xiに遊び「Ｐ／２」を加算して得た値からシフト用電動モータ３８の目標出力回転角度（目標動作量）を決定し、回転角センサ４０で検出した出力回転角度が目標出力回転角度となるようにシフト用電動モータ３８の動作を制御する。

図６に示すように、シフト用電動モータ３８の出力回転角度のうち、「Ｐ／２」に相当する回転角度は出力伝達機構１１２の遊び「Ｐ／２」を解消するのに用いられるため、クラッチ１０２は実際には変位しない。そして、出力伝達機構１１２の遊びが解消された後、残余の「Ｘ／２」に相当する回転角度が出力されることで、クラッチ１０２が「Ｘ／２」だけ変位させられる。

このように、図５フローチャートのＳ２０において、出力伝達機構１１２の遊びに基づいてシフト用電動モータ３８の目標出力回転角度（より詳しくは、その算出の基礎となる目標クラッチ位置Xi）の補正が行われると共に、補正値に基づいてシフト用電動モータ３８の動作が制御される。これにより、クラッチ１０２がフォワードポジションの確立位置に確実に変位される。

尚、上記から明らかなように、クラッチ位置Xoの変化量は、クラッチ１０２の実際の変位量とは必ずしも一致しない。そこで以下では、クラッチ位置Xoの変化量を「仮変位量」と呼び、クラッチ１０２の実際の変位量を「実変位量」と呼ぶ。

図５フローチャートの説明を続けると、クラッチ位置Xoが目標クラッチ位置Xiと遊び「Ｐ／２」の和に達したとき、即ち、フォワードポジションが確立したときはＳ２２に進み、前記した位相差予測値ｈの値を「−Ｐ／２」に設定した後、Ｓ２４でシステム・スイッチ２４の出力信号を確認する。システム・スイッチ２４がオフ信号を出力しているときは、ＥＣＵ２６の動作を停止して（制御システムの動作を停止して）処理を終了する一方、システム・スイッチ２４がオン信号を出力しているときはＳ１２に戻る。

Ｓ１４において目標シフトポジションがニュートラルであると判断されるときはＳ２６に進み、クラッチ位置Xoの値を確認する。Ｓ２６でクラッチ位置Xoがニュートラル範囲にあると判断されるときは、Ｓ１２に戻る。他方、Ｓ２６でニュートラル範囲外であると判断されるときはＳ２８に進み、目標クラッチ位置Xiの値を「０」に設定する。

次いでＳ３０に進み、目標クラッチ位置Xiと位相差予測値ｈの和にクラッチ位置Xoが達するようにシフト用電動モータ３８の動作を制御する。目標クラッチ位置XiはＳ２８で「０」に設定されていると共に、フォワードからニュートラルへのシフトチェンジであれば位相差予測値ｈはＳ２２で「−Ｐ／２」に設定されていることから、クラッチ位置Xoは「−Ｐ／２」となる。

図７は、フォワードからニュートラルへのシフトチェンジを実行したときのシフト用電動モータ３８の動作とそれに伴うクラッチ１０２の変位を模式的に表す、図６と同様な説明図である。

図７に示すように、クラッチ１０２がフォワード側に変位することにより、フォワード側の遊びが解消されて「０」になる一方、リバース側の遊びが「Ｐ／２」だけ増加されて「Ｐ」となる。従って、ニュートラルにシフトチェンジする際、クラッチ１０２の仮変位量をフォワードへのシフトチェンジと同様に「Ｘ／２＋Ｐ／２」とすると、クラッチ１０２の実変位量は「Ｘ／２−Ｐ／２」となり、元の位置まで戻りきらない。この遊びの増加分「Ｐ／２」を補償するのが、位相差予測値ｈである。

位相差予測値ｈは、フォワードからニュートラルにシフトチェンジするときの仮変位量を、フォワードにシフトチェンジするときのそれよりも「Ｐ／２」だけリバース側に増加させるように、フォワードへのシフトチェンジが完了した際にＳ２２で設定される。これにより、クラッチ１０２の仮変位量は「Ｘ／２＋Ｐ」となり、そこから遊び「Ｐ」を差し引いた「Ｘ／２」が実変位量となる。

クラッチ１０２がフォワードポジションから「Ｘ／２」だけリバース方向に変位してニュートラルポジションが確立されると、図５フローチャートのＳ３２に進み、クラッチ位置Xoが目標クラッチ位置Xiに達するようにシフト用電動モータ３８の動作を制御する。

目標クラッチ位置XiはＳ２８で「０」に設定されていることから、図７に示すように、シフト用電動モータ３８が「Ｐ／２」に相当する回転角度だけフォワード方向に動作させられる。これにより、リバース側の遊びが「Ｐ／２」だけ減少すると共に、フォワード側の遊びが「Ｐ／２」だけ増加し、フォワード側とリバース側のそれぞれに遊び「Ｐ／２」が設けられる（初期設定に戻される）。その後、Ｓ２４に進み、システム・スイッチ２４の出力がオン信号であればＳ１２に戻り、オフ信号であればシステムを停止する。

このように、Ｓ３０において目標クラッチ位置Xiが出力伝達機構１１２の遊びＰに基づいて補正されると共に、補正値に基づいてシフト用電動モータ３８の動作が制御される。これにより、クラッチ１０２がニュートラルポジションの確立位置まで確実に変位される。また、補正値に基づいてシフト用電動モータ３８の動作が制御された後、さらにＳ３２において補正前の目標クラッチ位置Xiに基づいてシフト用電動モータ３８の動作が制御されることにより、出力伝達機構１１２の遊びがフォワード側とリバース側に均等に分配される。

一方、Ｓ１４で目標シフトポジションがリバースであると判断されるときはＳ３４に進み、クラッチ位置Xoが「−Ｘ／２」以下か否か、即ち、リバースポジションが確立しているか否か判断する。

Ｓ３４で肯定されるときはＳ１２に戻る一方、Ｓ３４で否定されるときはＳ３６に進み、目標クラッチ位置Xiの値を「−Ｘ／２」に設定する。そしてＳ３８に進み、目標クラッチ位置Xiから遊び「Ｐ／２」を減算して得た値にクラッチ位置Xoが達するようにシフト用電動モータ３８の動作を制御する。

図８は、ニュートラルからリバースへのシフトチェンジを実行したときのシフト用電動モータ３８の動作とそれに伴うクラッチ１０２の変位を模式的に表す、図６と同様な説明図である。

図８に示すように、目標クラッチ位置Xi（即ち「−Ｘ／２」）から遊び「Ｐ／２」を減算することで、クラッチ１０２の仮変位量はリバース方向へ「Ｘ／２＋Ｐ／２」となる。そのうち、「Ｐ／２」はリバース方向の遊び「Ｐ／２」を解消するのに用いられることから、クラッチ１０２はリバース方向に「Ｘ／２」だけ変位させられる。これにより、リバースポジションが確立される。

リバースポジションが確立されると、Ｓ４０に進んで位相差予測値ｈの値を「Ｐ／２」に設定し、さらにＳ２４に進む。その後、目標シフトポジションがニュートラルに戻されると、Ｓ１４とＳ２６の判断を経てＳ２８に進み、目標クラッチ位置Xiを「０」に設定する。

次いでＳ３０に進み、目標クラッチ位置Xiと位相差予測値ｈの和にクラッチ位置Xoが達するようにシフト用電動モータ３８の動作を制御する。目標クラッチ位置XiはＳ２８で「０」に設定されていると共に、リバースからニュートラルへのシフトチェンジであれば位相差予測値ｈはＳ４０で「Ｐ／２」に設定されていることから、目標クラッチ位置Xiは「Ｐ／２」となる。

図９は、リバースからニュートラルへのシフトチェンジを実行したときのシフト用電動モータ３８の動作とそれに伴うクラッチ１０２の変位を模式的に表す、図６と同様な説明図である。

図９に示すように、クラッチ１０２がリバース側に変位することにより、リバース側の遊びが解消されて「０」になる一方、フォワード側の遊びが「Ｐ／２」だけ増加されて「Ｐ」となる。

位相差予測値ｈは、リバースからニュートラルにシフトチェンジするときの仮変位量を、リバースにシフトチェンジするときのそれよりも「Ｐ／２」だけフォワード側に増加させるように、リバースへのシフトチェンジが完了した際にＳ４０で設定される。これにより、クラッチ１０２の仮変位量は「Ｘ／２＋Ｐ」となるため、遊びの増加分「Ｐ／２」が補償され、クラッチ１０２が「Ｘ／２」だけフォワード方向に変位してニュートラルポジションが確立される。

ニュートラルポジションが確立されると、図５フローチャートのＳ３２に進み、クラッチ位置Xoが目標クラッチ位置Xiに達するまで、シフト用電動モータ３８の動作を制御する。

目標クラッチ位置XiはＳ２８で「０」に設定されていることから、図９に示すように、シフト用電動モータ３８が「Ｐ／２」に相当する回転角度だけリバース方向に動作させられる。これにより、フォワード側の遊びが「Ｐ／２」だけ減少すると共に、リバース側の遊びが「Ｐ／２」だけ増加し、フォワード側とリバース側のそれぞれに遊び「Ｐ／２」が設けられる。従って、ニュートラルからインギヤ（フォワードあるいはリバース）にシフトチェンジするのに必要なシフト用電動モータ３８の動作量は、常に一定（具体的には、「±（Ｘ／２＋Ｐ／２）」に相当する出力回転角度）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、操船者によって操作されるレバー２０ａの位置に基づき、クラッチ１０２を駆動するシフト用電動モータ３８の目標動作量を決定する（より詳しくは、その算出の基礎となる目標クラッチ位置Xiを決定する）と共に、クラッチ１０２とシフト用電動モータ３８の間の機械的な遊び、即ち、出力伝達機構１１２の遊びＰに基づいて前記目標動作量を補正し、補正した目標動作量に基づいてシフト用電動モータ３８の動作を制御するように構成したので、遊びに起因するシフトミスを防止でき、信頼性を向上させることができる。

また、シフト用電動モータ３８の目標動作量の算出の基礎となる目標クラッチ位置Xiを、クラッチ１０２の全変位量Ｘの２分の１に相当する値から決定する（具体的には、「Ｘ／２」、「０」、「−Ｘ／２」のいずれかに設定する）と共に、遊びＰの２分の１に相当する値から前記目標動作量の補正量を決定する（具体的には、「Ｐ／２」および「−Ｐ／２」のいずれかに設定する）ように構成したので、上記した効果を簡素な構成で得ることができる。

さらに、インギヤ（フォワードあるいはリバース）からニュートラルへのシフトチェンジのとき、補正された目標動作量に基づいてシフト用電動モータ３８の動作を制御した後、補正される前の目標動作量に基づいてシフト用電動モータ３８の動作を制御するように構成したので、ニュートラル時の遊びをフォワード側とリバース側に均等に分配することができる。そのため、ニュートラルからインギヤへのシフトチェンジに必要なシフト用電動モータ３８の動作量を常に一定にすることができ、シフトミスをより効果的に防止することができると共に、シフトフィーリングを向上させることができる。

以上の如く、この発明の第１実施例にあっては、船外機（１０）のクラッチ（１０２）をアクチュエータ（シフト用電動モータ３８）で駆動してシフトチェンジを行う船外機のシフト装置において、操船者に操作されてシフトチェンジ指示を入力するシフトレバー（レバー２０ａ）と、前記シフトレバーの位置（Si）に応じた出力を生じるシフトレバー位置センサ（レバー位置センサ２２）と、前記シフトレバー位置センサの出力に基づいて前記アクチュエータの目標動作量を決定する目標動作量決定手段（ＥＣＵ２６、図５フローチャートのＳ１８，２８，３６）と、前記クラッチと前記アクチュエータの間の機械的な遊び（出力伝達機構１１２の遊びＰ）に基づいて前記目標動作量を補正する目標動作量補正手段（ＥＣＵ２６、図５フローチャートのＳ２０，３０，３８）と、前記補正された目標動作量に基づいて前記アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御手段（ＥＣＵ２６、図５フローチャートのＳ２０，３０，３８）と、を備えると共に、前記アクチュエータ制御手段は、インギヤからニュートラルへのシフトチェンジのとき、前記補正された目標動作量に基づいて前記アクチュエータの動作を制御した後、前記補正される前の目標動作量に基づいて前記アクチュエータの動作を制御する（図５フローチャートのＳ３２）ように構成した。

また、前記目標動作量決定手段は、前記クラッチの全変位量の２分の１に相当する値（Ｘ／２）から前記目標動作量を決定すると共に、前記目標動作量補正手段は、前記遊びの２分の１に相当する値（Ｐ／２）から前記目標動作量の補正量を決定するように構成した。

尚、上記において、クラッチ１０２を駆動す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、油圧シリンダなど、他の形式のアクチュエータであっても良い。

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に示すクラッチ付近の拡大断面図である。 図３に示すシフト用電動モータの動作制御を表すフローチャートである。 図３に示すシフト用電動モータの動作とそれに伴うクラッチの変位を模式的に表す説明図である。 同様に、図３に示すシフト用電動モータの動作とそれに伴うクラッチの変位を模式的に表す説明図である。 同様に、図３に示すシフト用電動モータの動作とそれに伴うクラッチの変位を模式的に表す説明図である。 同様に、図３に示すシフト用電動モータの動作とそれに伴うクラッチの変位を模式的に表す説明図である。 従来技術に係るアクチュエータの動作とそれに伴うクラッチの変位を模式的に表す説明図である。

符号の説明

１０：船外機、２６：ＥＣＵ（目標動作量決定手段、目標動作量補正手段、アクチュエータ制御手段）、３８：シフト用電動モータ（アクチュエータ）、１０２：クラッチ、２０ａ：レバー（シフトレバー）、２２：レバー位置センサ（シフトレバー位置センサ）

Claims (2)

1. 船外機のクラッチをアクチュエータで駆動してシフトチェンジを行う船外機のシフト装置において、
   ａ．操船者に操作されてシフトチェンジ指示を入力するシフトレバーと、
   ｂ．前記シフトレバーの位置に応じた出力を生じるシフトレバー位置センサと、
   ｃ．前記シフトレバー位置センサの出力に基づいて前記アクチュエータの目標動作量を決定する目標動作量決定手段と、
   ｄ．前記クラッチと前記アクチュエータの間の機械的な遊びに基づいて前記目標動作量を補正する目標動作量補正手段と、
   ｅ．前記補正された目標動作量に基づいて前記アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御手段と、
   を備えると共に、前記アクチュエータ制御手段は、インギヤからニュートラルへのシフトチェンジのとき、前記補正された目標動作量に基づいて前記アクチュエータの動作を制御した後、前記補正される前の目標動作量に基づいて前記アクチュエータの動作を制御することを特徴とする船外機のシフト装置。
2. 前記目標動作量決定手段は、前記クラッチの全変位量の２分の１に相当する値から前記目標動作量を決定すると共に、前記目標動作量補正手段は、前記遊びの２分の１に相当する値から前記目標動作量の補正量を決定することを特徴とする請求項１記載の船外機のシフト装置。

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