JP4848542B2 - 船舶用推進装置 - Google Patents

Description

本発明は、前進・後進・停止の3状態をシフト軸の手動操作により選択する船舶用推進装置に関するものである。

従来、船舶用エンジンとしての船外機には前進・後進・ニュートラル（停止）の3状態を選択的に切り換えるためのクラッチ装置を設けたものがある。船外機としては、エンジンにより駆動される駆動軸の軸端に固着された駆動ベベルギアと、駆動軸の軸端外方で駆動軸と直交して設けられたプロペラ軸と、プロペラ軸に相対回転自在に支持されかつ駆動ベベルギアに噛み合って互いに逆回転する一対の被動ベベルギアと、プロペラ軸と一体回転可能であり、かつ一対の被動ベベルギアのいずれか一方との噛み合いを任意に選択するためのクラッチ機構とを有する船外機の推進装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−２０５８９１号公報

上記特許文献１のクラッチ機構は、多板式クラッチを用いており、その駆動源を油圧としているため、油圧ポンプおよび油路を必要としていると共に、一対の被動ベベルギアのそれぞれに多板の摩擦板を並べており、全体が大型化するという問題がある。

一方、プロペラ軸と一体回転しかつ一対の被動ベベルギア間を変位自在なクラッチ部材を設けたものがあり、そのクラッチ部材と一体のロッドの一部をプロペラ軸の軸端から突出させると共に、手動操作により軸線回りに回転可能なシフト軸の軸線方向端にロッドと係合する偏心ロッドピンを設け、シフト軸の回転に応じて変位する偏心ロッドピンに連動するロッドにより変位するようにしたものがある。

そのようなクラッチ機構において、切り換え時のクリック感をもたせるために、ロッドの外周面に出没可能なボールとそのボールを突出方向に付勢するスプリングとを設けると共に、プロペラ軸のロッドを外囲する内周面にボールに対して上記３状態に対応する位置に係合凹部を設けたものがある。この場合のスプリング力ではロッドを変位させるための大きな作用力は得られない。

このような課題を解決して、シフト操作を楽に行うことができると共に大型化を抑制し得るクラッチ機構を有する船外機の推進装置を実現するために本発明に於いては、船舶用エンジン（６）の駆動力が伝達される駆動軸（１７）に固着された駆動ベベルギア（２２）と、前記駆動軸（１７）と同軸の軸線に直交して設けられたプロペラ軸（２０）と、前記プロペラ軸（２０）に同軸にそれぞれ回動自在に設けられかつ互いに逆回転するように前記駆動ベベルギア（２２）に噛み合わされた一対の被動ベベルギア（２３ａ・２３ｂ）と、前記プロペラ軸と前記駆動ベベルギアおよび前記被動ベベルギアとを受容するギアケース（１ａ）と、前記プロペラ軸（２０）と一体回転しかつ前記プロペラ軸（２０）の軸線方向に変位することにより前記一対の被動ベベルギア（２３ａ・２３ｂ）に対して一方に選択的に係合または両方に非係合可能に設けられたクラッチ部材（３１）と、前進・後進・停止の3状態を手動操作により選択することにより前記クラッチ部材（３１）当該選択状態に応じて前記係合または前記被係合の対応する位置に変位させるべく設けられたシフト軸（１９）とを有する船舶用推進装置であって、前記エンジンの出力軸により駆動されかつ潤滑油供給用に用いられているオイルポンプ（４２）と、前記ギアケース内に設けられ、前記クラッチ部材に固着されかつ前記プロペラ軸と同軸的に変位自在に設けられたスライドロッド（３２）を有し、前記オイルポンプからの油圧により当該スライドロッドを変位させることにより前記クラッチ部材（３１）を変位させる補助駆動力を発生する油圧アクチュエータ（３６）とを有し、前記スライドロッドの前記プロペラ軸側とは相反する前端から軸線方向前方に突出するラック（３４）が設けられ、前記シフト軸が、前記ギアケース内で上下に延在しかつ回動自在に設けられていると共に、下端に前記ラックに噛合するピニオン（３５）を備え、前記シフト軸（１９）に、前記オイルポンプから前記油圧アクチュエータ（３６）に至る油路（３７ａ・３７ｂ・３８ａ・３８ｂ・４０ａ・４０ｂ）の一部（４０ａ・４０ｂ）と、前記手動操作による前記シフト軸（１９）の回動により前記油路（３７ａ・３７ｂ・３８ａ・３８ｂ・４０ａ・４０ｂ）の連通と非連通との２状態を選択する切替油路（３７ｂ・３８ｂ）とが設けられているものとした。

特に、前記油圧アクチュエータ（３６）が、前記駆動ベベルギア（２２）および前記被動ベベルギア（２３ａ・２３ｂ）を受容するギアケース（１ａ）内に設けられていると良く、また、前記油圧源（４２）が、前記エンジン（６）の出力軸（６ａ）により駆動されかつ潤滑油供給用に用いられているオイルポンプであると良い。

このように本発明によれば、シフト軸の手動操作により前進・後退・停止の３状態を選択し、そのシフト軸の操作力を油圧アクチュエータで補助するようにしたことから、軽い操作力でシフト操作を行うことができるようにすると共に、油路がシフト軸を通るように設け、かつシフト軸の変位により油路の連通・非連通を切り換えるようにしたことから、油圧アクチュエータを設けたことによるレイアウトの拡張を抑制し得る。

特に、油圧アクチュエータが駆動ベベルギア等を受容するギアケース内に設けられていることにより、ギアケースのスペースを利用してレイアウトすることができ、大幅なスペース確保を必要とせずに油圧アクチュエータを配設することができる。また、油圧アクチュエータの油圧源としてエンジンの潤滑油供給用オイルポンプを用いることにより、別途オイルポンプを追加することなく油圧源を確保することができ、装置の大型化を抑制し得る。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用される船外機の全体を示す側面図である。この船外機は、主に、船外機本体１と、船外機本体１に組み付けられた舵取りのためのティラーハンドル２と、この船外機本体１を船体３に取り付けるための取付ブラケット４とにより構成されている。船外機本体１には、推進用プロペラ５と、これを駆動するエンジン６とが設けられている。

取付ブラケット４には、船体３への取り付け状態において船外機本体１を船体３の左右方向（横方向）に延在するチルト軸８を中心に回動自在にするためのスイベルケース（取付ブラケット側の部材）９が連結されている。このスイベルケース９には、船体３の上下方向（縦方向）に延在するように設けられた筒部によりスイベル軸が回動自在に支持され、スイベル軸の上端には船外機本体１と一体のマウントフレーム１０が連結され、スイベル軸の可鍛にはロアマウントハウジング１１が連結されている。マウントフレーム１０並びにロアマウントハウジング１１は、後方に延びるボルト部分に設けた弾性体による防振装置１３・１４を介して船外機本体１に連結されており、これにより船外機本体１がスイベル軸の中心線（操舵軸）１２回りで舵取りのための回動運動可能になっている。

ティラーハンドル２は、ブラケット１５を介してマウントフレーム１０に連結されており、ティラーハンドル２をスイベル軸の中心線１２回りに操作すると、スイベル軸の中心線１２を中心にして船外機本体１が左右に回動して所要の舵角に調整される。ティラーハンドル２にはシフトレバー１６が設けられている。

図示例では、エンジン６から垂下したクランク軸６ａに駆動軸１７が平行に配設されかつギア結合されており、駆動軸１７にはギア・クラッチ機構１８が連結されている。ギア・クラッチ機構１８は、駆動軸１７の延長線に対して直交する向きに延在するプロペラ軸２０と連結されている。プロペラ軸２０にはプロペラ５が同軸に固着されている。

上記シフトレバー１６にはプロペラ軸２０の推進プロペラ５とは相反する側の軸端部側に至るシフトロッド１９が連結されており、シフトロッド１９にはラックアンドピニオン機構２１が連結されている。シフトレバー１６のニュートラル位置からの前後方向の傾動操作に応じてシフトロッド１９が回動し、シフトロッド１９の回動に応じてラックアンドピニオン機構２１を介してギア・クラッチ機構１８が切り替わり、プロペラ軸２０の回転方向が切り替えられて、船体３が前後進し得る。

上記ギア・クラッチ機構１８やラックアンドピニオン機構２１は、船外機本体１の下部に設けられたギアケース１ａ内に受容されている。そのギアケース１ａの内部構造について図２を参照して説明する。

駆動軸１７の下端部には、駆動ベベルギア２２が固着されている。そして駆動ベベルギア２２の直径線上の両側には、一対の被動ベベルギア２３ａ・２３ｂが駆動ベベルギア２２に常時噛み合った状態で配設されている。一方の被動ベベルギア２３ａはギアケース１ａと一体のベアリングホルダ２４に組み付けられた転動軸受２５を介して、他方の被動ベベルギア２３ｂは転動軸受２６を介してそれぞれギアケース１ａに支持されている。

さらに詳しく言うと、駆動ベベルギア２２に対してプロペラ軸２０の軸線方向で船外機１の後側に位置する被動ベベルギア２３ａは、前側の傘歯車部Ｇ１と後側の基部Ｂ１とからなる。プロペラ軸２０に設けられたフランジ部２０ａと、ベアリングホルダ２４と一体の内向フランジ部の後向きの面Ｓ１との間に前進方向の推進力を受けるテーパーローラベアリングからなる転動軸受２５が支持されている。また、駆動ベベルギア２２に対してプロペラ軸２０の軸線方向で船外機本体１の前側に位置する被動ベベルギア２３ｂは、前側の基部Ｂ２と後側の傘歯車部Ｇ２とからなる。傘歯車部Ｇ１の前向きの面と、ギアケース１ａの後向きの面を持つ段部Ｓ２との間に後進方向の推進力を受けるボールベアリングからなる転動軸受２６が支持されている。

なお、ベアリングホルダ２４は、ギアケース１ａの後面に開口する開口端にボルト止めされている。これら２つの被動ベベルギア２３ａ・２３ｂの内周側の互いの対向内面には、それぞれクラウンギア２７ａ・２７ｂが形成されている。

プロペラ軸２０は、これら２つの被動ベベルギア２３ａ・２３ｂと同軸上に、かつ各被動ベベルギア２３ａ・２３ｂと相対回転可能にニードル軸受２８ａ・２８ｂで支持されている。なお、プロペラ軸２０のプロペラ５側とは相反する軸線方向端は前側被動ベベルギア２３ｂの基部Ｓ１に対応する位置まで延在している。

プロペラ軸２０における２つの被動ベベルギア２３ａ・２３ｂの互いの対向内面間に位置する部分には、プロペラ軸２０と一体回転可能にかつ軸線方向移動自在なように、プロペラ軸２０の外周面に嵌装されかつスプライン結合した円筒状のクラッチ部材３１が設けられている。このクラッチ部材３１におけるプロペラ軸２０の軸線方向両端部であって各クラウンギア２７ａ・２７ｂと対向する部分には、それぞれ対向するクラウンギア２７ａ・２７ｂと噛み合い可能なクラウンギア３１ａ・３１ｂが形成されている。

プロペラ軸２０における両被動ベベルギア２３ａ・２３ｂに対応する部分には前側軸線方向端面から突出するスライドロッド３２がプロペラ軸２０と同軸的に変位自在に設けられている。なお、図示例では２部材を同軸に結合してスライドロッド３２が形成されている。また、プロペラ軸２０における両被動ベベルギア２３ａ・２３ｂ間には径方向に開通しかつ軸線方向に延在するスロット２０ｃが設けられており、スロット２０ｃ内をプロペラ軸２０の軸線方向にスライドロッド３２が横切っている。スライドロッド３２における上記スロット２０ｃ内に露出する部分にはプロペラ軸２０の径方向に延在するピン３３の中間部が固着されている。ピン３３の軸線方向両端部はクラッチ部材３１の周壁部分に突入して固着されている。

次に、ラックアンドピニオン機構２１について説明する。スライドロッド３２における船外機本体１の前側にはスライドロッド３２の軸線方向に延在するスロットを有する角棒状のラック部３２ａが同軸に突出するように形成されている。そのスロットの一方の内壁面にラック３４が設けられ、シフトロッド１９に同軸に設けられたピニオン３５とラック３４とが噛み合わされている。なお、ピニオン３５は、シフトロッド１９のギアケース１ａ内側の端部に固着された拡径部材１９ａに形成されている。

例えば図３（a）は停止（ニュートラル）状態を示しており、ピニオン３５がラック３４との噛み合い範囲の中間点に位置している。この状態では、同じくニュートラル状態を示す図２に示されるように、クラッチ部材３１はその両クラウンギア３１ａ・３１ｂがいずれもクラウンギア２７ａ・２７ｂと噛み合わない中間位置にある。

本発明によれば、上記ラック部３２ａにピストン型の油圧アクチュエータ３６のピストン３６ａと一体の駆動ロッド３６ｂが同軸的に連結されている。ピストン３６ａを受容するシリンダ３６ｃは、ギアケース１ａの前側部分の壁内に設けられている。図２および図３（ａ）に示されるニュートラル状態で、シリンダ３６ｃにおけるピストン３６ａに対して船外機本体１の前側となる前側室には前進側油圧供給路３７ａが開口し、後側となる後側室には後進側油圧供給路３８ａが開口するようになっている。

両油圧供給路３７ａ・３８ａはシフトロッド１９の軸線方向に離間した状態で拡径部１９ａに至るように設けられており、拡径部１９ａには、図４（ａ）に併せて示されるように前進側切替油路３７ｂと後進側切替油路３８ｂとが設けられている。両切替油路３７ｂ・３８ｂは、拡径部材１９ａの軸心で共通の油路４０ａと連通していると共に、拡径部材１９ａの外周面にて周方向に所定角度離れて開口している。これにより、シフトロッド１９の回動に応じて油路４０ａが、前進側切替油路３７ｂを介して前進側油圧供給路３７ａと連通する状態と、後進側切替油路３８ｂを介して後進側油圧供給路３８ａと連通する状態とが選択される。

上記油路４０ａは、拡径部１９ａからシフトロッド19内に軸線方向に延在し、シフトロッド１９を隙間をもって受容する孔４１内に開口している。一方、クランク軸６ａのギアケース１ａ内への没入端部にはエンジン６の潤滑油圧送用であって良いオイルポンプ４２が連結されており、そのオイル吐出口と孔４１とが油路４０ｂを介して連通している。油圧アクチュエータ３６の油圧供給側はこのようにして構成されている。

一方、シリンダ室３６ｃのピストン３６ａを挟んだ各室にはピストン３６ａの変位により縮小する側の油を逃がすために、拡径部１９ａには、拡径部１９ａの回動角度に応じて各油圧供給路３７ａ・３８ａと選択的に連通し得る各周方向溝３７ｃ・３８ｃが設けられている。また、油圧アクチュエータ３６のケーシングにおける拡径部１９ａを受容する部分には、拡径部１９ａの回動角度に応じて各周方向溝３７ｃ・３８ｃと選択的に連通しかつギアケース１ａ内に開口する孔４３が設けられており、これによりシリンダ室３６ｃの油圧を逃がす側油を排出し得るようになっている。

なお、スライドロッド３２の中心部には、上記した３つの状態のそれぞれで節度感を与えるために、ばねとボールとを用いたディテント機構４４が設けられている。また、駆動軸１７はエンジン６のクランク軸６ａにギア結合されているので、エンジン６の運転中は常時回転している。そして駆動軸１７の軸端に固着された駆動ベベルギア２２に噛み合った２つの被動ベベルギア２３ａ・２３ｂも、エンジン９の運転中は常時互いに逆回転している。

このようにして構成された船外機１において前後進を切り替えるには上記したようにシフトロッド１９を時計回りまたは反時計回りに回動して切り替える。図３（ａ）の矢印Ａに示される反時計回りに拡径部材１９ａが回動すると、図３（ｂ）に示されるようにラック部３２ａすなわちスライドロッド３２が後方に変位して、クラッチ部材３１の後側クラウンギア３１ａが後側被動ベベルギア２３ａに噛み合う。それにより、駆動軸１７の回転トルクがプロペラ軸２０に伝達されてプロペラ５が回転し、その回転により前進方向の推進力が働く。

拡径部材１９ａは図４（ａ）のニュートラル状態から図４（ｂ）の状態を経て図４（ｃ）の状態に至る。その図４（ｂ）では前進側切替油路３７ｂと前進側油圧供給路３７ａとが連通してオイルポンプ４２による油圧がシリンダ３６ｃの前側室に作用する。それによりスライドロッド３２にはピストン３６ａからの推進力が加わり、その推進力がシフトロッド１９の回動力にアシスト力として加わるため、シフトレバー１６の操作力を低減することができる。特に、図４（ｂ）の両油路３７ａ・３７ｂの連通状態を両ギア３１ａ・２３ａの噛み合い始めから噛み合い終わりに至る間に対応させることにより、噛み合わせる時の大きな抵抗力に抗して噛み合わせる場合の大きな操作力を必要とせず、軽い操作力でクラッチの切り替えを行うことができる。

シフトロッド１９は図４（ｂ）の状態からさらに回動して図４（ｃ）の状態に至るようになっている。その状態では上記ディテント機構４４のばね付勢されているボールの溝に対する係合力による保持力が得られるが、さらに、ピストン３６ａに前側室内の油圧が作用しており、ピストン３６ａを介してスライドロッド３２の位置（前進側切り替え状態）がより強く保持される。

上記とは逆になる矢印Ａとは逆方向にシフトロッド１９を回動させた場合には図３（ｃ）に示されるようにラック部３２ａすなわちスライドロッド３２が前方に変位して、クラッチ部材３１の前側クラウンギア３１ｂが前側被動ベベルギア２３ｂに噛み合う。それにより、駆動軸１７の回転トルクがプロペラ軸２０に伝達されてプロペラ５が逆回転し、その回転により後進方向の推進力が働く。また拡径部材１９ａの回動に伴って、図５（ａ）の後進側切替油路３８ｂと後進側油圧供給路３８ａとの連通状態を経て図５（ｂ）の後進側切り替え状態に至る。この場合も上記と同様の作用効果を奏し得る。

上記した構造において、アシスト力を発生する油圧アクチュエータ３６の構成部品であるピストン３６ａおよびシリンダ３６ｃをギアケース１ａの壁内に設けており、その部分は従来公知の構造においても形成されている部分であり、特に大型化することなく油圧アクチュエータ３６をレイアウトすることができる。また、その油路の切り替えをシフトロッド１９（拡径部１９ａ）に切替油路３７ｂ・３８ｂ・４０を設けるという簡単な構造で実現しており、別途ソレノイドバルブ等を設ける必要が無く、油圧回路全体としての大型化も抑制し得る。さらに、油圧源としてエンジン６に必要な潤滑用オイルポンプ４２を流用することができ、装置の部品点数の増大も抑制し得る。

本発明が適用される船外機の全体を示す側面図である。 本発明に基づくクラッチ機構部分を示す要部破断拡大図である。 油圧アクチュエータの作用を示す図であり、（ａ）はクラッチのニュートラル状態であり、（ｂ）は前進側切替状態であり、（ｃ）は後進側切替状態である。 シフトロッドの回動を示す図であり、（ａ）はクラッチのニュートラル状態であり、（ｂ）は前進側アシスト状態であり、（ｃ）は前進側保持状態である。 （ａ）は後進側アシスト状態を示す図４（ｂ）に対応する図であり、（ｂ）は後進側保持状態を示す図４（ｃ）に対応する図である。

符号の説明

１ａ ギアケース
６ エンジン
６ａ 出力軸
１７ 駆動軸
１９ シフト軸
２０ プロペラ軸
２２ 駆動ベベルギア
２３ａ・２３ｂ 被動ベベルギア
３１ クラッチ部材
３６ 油圧アクチュエータ
３７ａ 前進側油圧供給路（油路）
３７ｂ 前進側切替油路(油路の一部）
３８ａ 後進側油圧供給路（油路）
３８ｂ 後進側切替油路(油路の一部）
４０ａ 油路(油路の一部）
４０ｂ 油路
４２ オイルポンプ（油圧源）

Claims (1)

1. 船舶用エンジンの駆動力が伝達される駆動軸に固着された駆動ベベルギアと、
   前記駆動軸と同軸の軸線に直交して設けられたプロペラ軸と、
   前記プロペラ軸に同軸にそれぞれ回動自在に設けられかつ互いに逆回転するように前記駆動ベベルギアに噛み合わされた一対の被動ベベルギアと、
   前記プロペラ軸と前記駆動ベベルギアおよび前記被動ベベルギアとを受容するギアケースと、
   前記プロペラ軸と一体回転しかつ前記プロペラ軸の軸線方向に変位することにより前記一対の被動ベベルギアに対して一方に選択的に係合または両方に非係合可能に設けられたクラッチ部材と、
   前進・後進・停止の3状態を手動操作により選択することにより前記クラッチ部材を当該選択状態に応じて前記係合または前記被係合の対応する位置に変位させるべく設けられたシフト軸とを有する船舶用推進装置であって、
   前記エンジンの出力軸により駆動されかつ潤滑油供給用に用いられているオイルポンプと、
   前記ギアケース内に設けられ、前記クラッチ部材に固着されかつ前記プロペラ軸と同軸的に変位自在に設けられたスライドロッドを有し、前記オイルポンプからの油圧により当該スライドロッドを変位させることにより前記クラッチ部材を変位させる補助駆動力を発生する油圧アクチュエータとを有し、
   前記スライドロッドの前記プロペラ軸側とは相反する前端から軸線方向前方に突出するラックが設けられ、
   前記シフト軸が、前記ギアケース内で上下に延在しかつ回動自在に設けられていると共に、下端に前記ラックに噛合するピニオンを備え、
   前記シフト軸に、前記オイルポンプから前記油圧アクチュエータに至る油路の一部と、前記手動操作による前記シフト軸の回動により前記油路の連通と非連通との２状態を選択する切替油路とが設けられていることを特徴とする船舶用推進装置。

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