JP5312407B2 - 船外機の伝動装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのクランク軸に連結されるポンプ羽根車、このポンプ羽根車にオイル循環回路を介して連結されるタービン羽根車、並びにポンプ羽根車及びタービン羽根車の内周部間に配置されてオイル循環回路における作動オイルの流れを制御するステータ羽根車よりなるトルクコンバータと、前記ポンプ羽根車及びタービン羽根車間を連結し得るロックアップクラッチとを備えてなり、前記タービン羽根車に連結されるタービン軸をプロペラ軸に連結した船外機の伝動装置の改良に関する。

かゝる船外機の伝動装置は、下記特許文献１に開示されているように既に知られている。

特開２００７−３１５４９８号公報

従来のかゝる船外機の伝動装置では、エンジンの低速運転時にロックアップクラッチをオフ状態にしてトルクコンバータを作動させ、クランク軸の回転トルクを増幅してプロペラ軸へ伝達し、トルクコンバータがカップリング状態になるころ、ロックアップクラッチをオン状態にして、クランク軸の回転トルクをプロペラ軸に機械的に伝達し、伝動効率を高めるようにしている。

しかしながら、船外機の場合、ロックアップクラッチをオン状態にした後に、エンジンの急加速運転を行うと、プロペラの過回転により、プロペラ周りにキャビテーションが発生して充分な推力が発生せず、船の加速性が低下することになる。

本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、ロックアップクラッチ及びトルクコンバータをを利用してエンジンの低燃費性及び船の加速性の両方を向上させ得る船外機の伝動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、エンジンのクランク軸に連結されるポンプ羽根車、このポンプ羽根車にオイル循環回路を介して連結されるタービン羽根車、ポンプ羽根車及びタービン羽根車の内周部間に配置されてオイル循環回路における作動オイルの流れを制御するステータ羽根車、並びにポンプ羽根車のシェル外周端部に液密に結合されてタービン羽根車の外側面を覆う伝動カバーよりなるトルクコンバータと、前記ポンプ羽根車及びタービン羽根車間を連結し得るロックアップクラッチとを備えてなり、前記タービン羽根車に連結されるタービン軸をプロペラ軸に連結した船外機の伝動装置において、前記ロックアップクラッチが、前記伝動カバーの外側面を水平な平坦面に形成して構成される受圧面と、この受圧面に進退可能に対置される加圧板と、これら受圧面及び加圧板間に挟まれる乾式のクラッチ板と、前記加圧板を前記受圧面側に押圧して該加圧板と受圧面との間でクラッチ板を挟圧するダイヤフラムスプリングと、前記クラッチ板の内周端部に連結されて前記タービン軸に軸方向摺動可能且つ相対回転不能に嵌合されるクラッチハブとを備え、前記ロックアップクラッチを通常、前記ダイヤフラムスプリングの押圧力でオン状態に保持されるように構成すると共に、このロックアップクラッチに、これを前記ダイヤフラムスプリングの押圧力に抗してオフ状態にするように作動し得るアクチュエータを接続し、このアクチュエータを、エンジンの運転中、急加速運転時に作動するようにしたことを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴に加えて、前記アクチュエータに、エンジンの急加速運転状態を判断して該アクチュエータを作動する電子制御ユニットを接続したことを第２の特徴とする。

さらに本発明は、第１の特徴に加えて、船外機における前後進切換ギヤ装置の切換時に前記アクチュエータを作動して前記ロックアップクラッチを前記ダイヤフラムスプリングの押圧力に抗してオフ状態にするようにしたことを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、急加速運転状態を除くエンジンの通常運転時においては、ロックアップクラッチをダイヤフラムスプリングの押圧力でオン状態にして、エンジンのクランク軸の回転トルクをタービン軸からプロペラ軸へ機械的に伝達するので、低速から高速に亙る広い運転領域において低燃費性の向上を図ることができる。

一方、エンジンの急加速運転時には、ロックアップクラッチをダイヤフラムスプリングの押圧力に抗してオフにしてトルクコンバータを作動状態にすることで、プロペラの過回転を抑えてキャビテーションの発生を防ぐと共に、プロペラは高トルクをもって水を確実に掻き、推進力を効率良く発揮して、船の加速性を効果的に高めることができる。

本発明の第２の特徴によれば、電子制御ユニットがエンジンの急加速運転状態を判断してアクチュエータを作動し、ロックアップクラッチをオフ状態にするので、急加速運転時にはトルクコンバータを自動的に作動状態にすることができ、したがって操縦者は、特別な操作をすることなく、船を良好に加速させることができる。

本発明の第３の特徴によれば、前後進切換ギヤ装置の切換時には、ロックアップクラッチをオフにしてトルクコンバータを作動状態にすることで、前後進切換ギヤ装置の切換衝撃をトルクコンバータに吸収させることができ、これにより伝動系の耐久性及び船の乗り心地性の向上に寄与し得る。

本発明に係る船外機の伝動装置の縦断側面図。

本発明の実施の形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

図１において、船外機のエンジンのクランク軸１は、その軸線を鉛直方向に向けた縦置きに配置され、このクランク軸１の下端に形成される軸受ボス２に、同じく縦置きのタービン軸３の上端部が軸受ブッシュ４を介して相対回転自在に支承される。またタービン軸３の中間部は、船外機の図示しないケーシングに設けられる軸受に支承される。このタービン軸３の下端には、後端にプロペラ７を付設する水平方向のプロペラ軸５が前後進切換ギヤ装置６を介して連結される。

タービン軸３を囲むようにして、クランク軸１及びタービン軸３間を連結するトルクコンバータＴが配設される。このトルクコンバータＴは、ポンプ羽根車１０と、このポンプ羽根車１０にオイル循環回路１１を介して連結されるタービン羽根車１２と、それらの内周部間に配置されてオイル循環回路１１における作動オイルの流れを制御するステータ羽根車１３とより構成される。

ポンプ羽根車１０のシェルの外周端部には、タービン羽根車１２の外側面を覆う伝動カバー１４とが嵌合されると共に、その嵌合部周縁が全周に亙り液密に溶接され、ポンプ羽根車１０及び伝動カバー１４は相互に液密に結合される。また伝動カバー１４の外周面には、その半径方向に延びる駆動板１５が嵌合、溶接され、この駆動板１５の外周にエンジン始動用のリングギヤ１６が溶接により取り付けられる。

さらに駆動板１５は、クラッチカバー１７を介してクランク軸１に連結される。クラッチカバー１７は、クランク軸１の下端面にボルト１８により固着される上部カバー１７ａと、駆動板１５にボルト１９により固着される下部カバー１７ｂとよりなっており、この両カバー１７ａ，１７ｂは、相互に重ねられてボルト２０により一体に連結される。

前記タービン軸３はトルクコンバータＴの中心部を貫通して上下外方に突出しており、これにタービン羽根車１２のハブ１２ａがスプライン嵌合されると共に、伝動カバー１４のハブ１４ａがボールベアリング２２を介して回転自在に支承される。そのボールベアリング２２の上方において、伝動カバー１４のハブ１４ａの内周には、タービン軸３の外周面に密接オイルシール２３が装着される。

ステータ羽根車１３のハブ１３ａと、その内周側に同心配置されるステータ短軸２４ａとの間には一方向クラッチ２５が介装され、そのステータ短軸２４ａの内周にステータ長軸２４ｂがスプライン嵌合され、このステータ長軸２４ｂは、タービン軸３の外周面でニードルベアリング３３を介して支承される。ステータ長軸２４ｂの外端部は船外機のケーシングに回転不能に支持される。

ステータ羽根車１３のハブ１３ａと、これに対向するポンプ羽根車１０及びタービン羽根車１２の各ハブ１０ａ，１２ａとの間にはスラストベアリング２６，２６′が介裝される。

またポンプ羽根車１０のハブ１０ａには補機駆動軸２７が連設され、この補機駆動軸２７によってオイルポンプ２８が駆動される。このオイルポンプ２８は、船外機のケーシング内のオイル溜め２９に貯留するオイルを汲み上げ、エンジンの潤滑部３０に連なる潤滑油路３１と前記オイル循環回路１１に連なる作動油路３２とへ供給するようになっており、潤滑部３０及びオイル循環回路１１を出たオイルはオイル溜め２９に還流するようになっている。したがって、オイルポンプ２８及びオイル溜め２９は、エンジンの潤滑とトルクコンバータＴの作動に共用される。

前記クラッチカバー１７内には、ポンプ羽根車１０及びタービン羽根車１２間を直結し得るロックアップクラッチＬが配設される。このロックアップクラッチＬは、伝動カバー１４の外側面を水平な平坦面に形成してなる受圧面３５と、この受圧面３５に進退可能に対置される加圧板３６と、これら受圧面３５及び加圧板３６間に挟圧されるように配置される乾式のクラッチ板３７とを備える。このクラッチ板３７は、受圧面３５及び加圧板３６に圧接可能な摩擦ライニング３７ａを両面に備えている。またクラッチ板３７の内周端部には、トルクダンパスプリング３８を介してクラッチハブ３９が連結されており、このクラッチハブ３９は、クランク軸１及び伝動カバー１４間に露出したタービン軸３にスプライン嵌合される。

加圧板３６は、前記下部カバー１７ｂに板ばね製の複数のドライブストラップ４０を介して連結され、受圧面３５に対して進退移動が許容されつゝ、下部カバー１７ｂ、即ちクラッチカバー１７と一体となって回転し得るようになっており、この加圧板３６を受圧面３５側に押圧して、これと受圧面３５との間でクラッチ板３７を挟圧するダイヤフラムスプリング４１が下部カバー１７ｂに次のように取り付けられる。

即ち、下部カバー１７ｂの内周端には、上下一対の支点リング４３，４３を支持する環状のリング支持部４２が形成されており、上記支点リング４３，４３によりダイヤフラムスプリング４１の半径方向内方に延びる多数の脚片４１ａの根元が挟持される一方、ダイヤフラムスプリング４１の外周端部は、加圧板３６の背面に隆起した環状の当接部３６ａに当接し、その当接状態を保持するリテーナ４４が加圧板３６に固着される。またダイヤフラムスプリング４１の多数の脚片４１ａの先端部上面には、上部カバー１７ａの中間部の円筒部４５に軸方向（上下方向）摺動自在に支持される押圧部材４６が当接する。而して、押圧部材４６は、上昇位置を占めるときは（図示の状態）、ダイヤフラムスプリング４１に加圧板３６に対する弾発力を発揮させてロックアップクラッチＬをオン状態にし、また下降位置を占めるときは、ダイヤフラムスプリング４１の脚片４１ａを支点リング４３，４３周り下方へ揺動させて、ダイヤフラムスプリング４１とリテーナ４４と協働により加圧板３６を上方へ後退させ、ロックアップクラッチＬをオフ状態にするようになっている。

この押圧部材４６は、ダイヤフラムスプリング４１の脚片４１ａの先端部上面に当接する筒状部４６ａと、この筒状部４６ａの上端から半径方向外方に延びるフランジ部４６ｂとよりなっており、このフランジ部４６ｂの外周側半部は、前記円筒部４５に設けられた複数の軸方向スリット４８を貫通する複数の支持片４７で構成され、これら支持片４７はスリット４８に沿って軸方向に摺動可能である。これら支持片４７の前記円筒部４５外方への突出端部上面には、円筒部４５の外周に配設される環状のベアリングホルダ４９が当接し、このベアリングホルダ４９に保持されるレリーズベアリング５０の上端に、クランク軸１の下端部を跨ぐように配設されるフォーク状のレリーズレバー５１が当接する。

レリーズレバー５１は、長手方向中間部に半円筒状の支点凹部５１ａが形成されており、これに係合してレリーズレバー５１を揺動自在に支持する支点軸５２が船外機のケーシングＣに固設される。またレリーズレバー５１の先端部には受圧凹部５１ｂが形成されており、それを電動式又は電磁式のアクチュエータ５３の出力杆５３ａの先端が係合し、このアクチュエータ５３には、その作動を制御する電子制御ユニット５４が接続される。この電子制御ユニット５４は、船の加速度を検出する加速度センサ５５の検出信号からエンジンの急加速運転状態と判断したときにアクチュエータ５３を作動して、ロックアップクラッチＬをオフ状態にするようになっている。

また電子制御ユニット５４は、前後進切換ギヤ装置６のシフトセンサ５６が前後進切換ギヤ装置６の中立位置を検出したとき、アクチュエータ５３を作動してロックアップクラッチＬをオフ状態にし、前後進切換ギヤ装置６の前進位置及び後進位置を検出したときは、所定時間経過後、アクチュエータ５３を不作動にしてロックアップクラッチＬを通常のオン状態に戻すようになっている。したがって、ロックアップクラッチＬは、前後進切換ギヤ装置６の切換時、所定時間オフ状態となる。

次に、この実施形態の作用について説明する。

急加速運転状態を除くエンジンの通常運転時においては、電子制御ユニット５４がアクチュエータ５３を非作動状態にしておくので、レリーズレバー５１は不作動状態にあり、それに対応して押圧部材４６は上昇位置を占める。したがって、ロックアップクラッチＬでは、ダイヤフラムスプリング４１の弾発力をもって加圧板３６が受圧面３５との間にクラッチ板３７を挟圧してその間を摩擦連結するので、ロックアップクラッチＬはクラッチオン状態を呈し、伝動カバー１４及びタービン軸３間を直結状態にする。換言すれば、伝動カバー１４に一体に連結したポンプ羽根車１０と、タービン軸３にスプライン結合したタービン羽根車１２との間が直結される。

このような状態では、エンジンのクランク軸１の回転トルクは、クラッチカバー１７から伝動カバー１４を介してクラッチ板３７へ、またクラッチカバー１７からドライブストラップ４０及び加圧板３６を介してクラッチ板３７へ伝達し、このクラッチ板３７からタービン軸３へと伝達し、さらに前後進切換ギヤ装置６を介してプロペラ軸５へと伝達し、プロペラ７を回転駆動する。こうしてクランク軸１の回転トルクは、トルクコンバータＴを迂回してタービン軸３に機械的に伝達されるので、トルクコンバータＴの伝動効率に影響されることなく、クランク軸１の回転トルクを高伝動効率をもってタービン軸３に伝達することができるので、低速から高速に亙る広い運転領域において、低燃費性の向上を図ることができる。

しかもトルコンバータＴ外に突出したタービン軸３の上端部は、クランク軸１の下端に形成される軸受ボス２に軸受ブッシュ４を介して相対回転自在に支承されるので、タービン軸３の支持をクランク軸１により安定させることができる。

一方、エンジンの急加速運転時には、電子制御ユニット５４が前述のようにしてその状態を判断してアクチュエータ５３を作動するので、アクチュエータ５３は、レリーズレバー５１及びレリーズベアリング５０を介して押圧部材４６を下降させ、ダイヤフラムスプリング４１を、加圧板３６の後退方向へ変形させることで、ロックアップクラッチＬをオフ状態にする。

その結果、トルコンバータＴは作動状態となるので、クランク軸１の回転トルクは、クラッチカバー１７から駆動板１５及び伝動カバー１４を介してポンプ羽根車１０に伝達し、これを回転させることで、オイル循環回路１１において矢印の方向に作動オイルの流れが生じ、ポンプ羽根車１０のトルクはステータ羽根車１３により増幅されながらタービン羽根車１２へ、そしてプロペラ軸５へと伝達される。これによりプロペラ７は、過度な回転上昇を抑えられることでキャビテーションの発生を防ぐと共に、高トルクをもって水を確実に掻き、推進力を効率良く発揮して、船の加速性を効果的に高めることができる。その際、特に上記のように、電子制御ユニット５４がエンジンの急加速運転状態を判断してアクチュエータ５３を作動し、ロックアップクラッチＬをオフ状態にするので、急加速運転時にはトルクコンバータＴを自動的に作動状態にすることができ、したがって操縦者は、特別な操作をすることなく、船を良好に加速させることができる。

また前後進切換ギヤ装置６の切換時にも、所定時間、アクチュエータ５３を作動してロックアップクラッチをオフ状態にし、トルクコンバータＴを作動状態にするので、トルクコンバータＴの振動減衰機能の働きにより、前後進切換ギヤ装置６の切換衝撃を吸収することができ、これにより伝動系の耐久性の向上を図ると共に、船の乗り心地を良好にすることができる。

ところで、ロックアップクラッチＬでは、長期間の使用のうちにクラッチ板３７のライニング３７ａが受圧面３５や加圧板３６との摩擦により多少とも摩耗するが、そのロックアップクラッチＬは乾式に構成されて、伝動カバー１４の外周部とクランク軸１の下端部との間を一体に連結するクラッチカバー１７内に収容されるので、ロックアップクラッチで摩耗粉が発生しても、その摩耗粉は、トルクコンバータ内に侵入することはない。したがって、上記摩耗粉がトルクコンバータの循環回路やエンジンの潤滑油路に侵入するのを未然に防ぐことができる。しかもロックアップクラッチＬは、クランク軸１及びトルクコンバータＴ間のスペースを利用して配置することができ、船外機の大型化を回避できる。

またロックアップクラッチＬを、伝動カバー１４の上面を水平な平坦面に形成してなる受圧面３５と、前記クラッチカバー１７に軸方向移動可能に支持されて前記受圧面３５に対向配置される加圧板３６と、前記クランク軸１及び伝動カバー１４間のタービン軸３にスプライン結合されるクラッチハブ３９を有して受圧面３５及び加圧板３６間に配置されるクラッチ板３７と、クラッチカバー１７に支持されて加圧板３６を前記受圧面３５に向かって付勢してクラッチ板３７を加圧板３６及び受圧面３５に圧接させ得るダイヤフラムスプリング４１とで構成されるので、トルクコンバータＴに干渉されることなく、クラッチ板３７、加圧板３６及びダイヤフラムスプリング４１の大径化が可能となる。特に、伝動カバー１４の外周部より半径方向外方に延びる駆動板１５を連設し、この駆動板１５にクラッチカバー１７を連結することにより、クラッチカバーの一層の大径化が可能となり、ロックアップクラッチＬのトルク容量を充分に増加させることができる。しかも伝動カバーの外側面を受圧面とすることで、ロックアップクラッチの構造の簡素化を図ることができる。

また伝動カバー１４の外周から半径方向外方に延びる駆動板１５の外周にエンジン始動用のリングギヤ１６を嵌合して、溶接により固着したので、大径のリングギヤ１６の内径の大径化を可能にし、リングギヤ１６の軽量化を図ることができる。而して、始動モータにより減速ギヤ（何れも図示せず。）を介してリングギヤ１６を駆動するときは、リングギヤ１６から駆動板１５及びクラッチカバー１７を介してクランク軸１に駆動トルクが伝達して、それをクランキングし、エンジンを始動することができる。

さらにタービン軸３の上端部は、クランク軸１の下端部の軸受ボス２に相対回転自在に支承させるので、クランク軸１によりタービン軸３の支持を安定させることができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。エンジンの急加速運転状態の判定は、エンジンの回転数から演算して得た加速度に基づいて行うこともできる。またエンジンの急加速運転時や前後進切換装置６の切換時には、手動でロックアップクラッチをオフ状態にし得るよう、アクチュエータ５３を手動式に構成することもできる。

Ｌ・・・・・ロックアップクラッチ
Ｔ・・・・・トルクコンバータ
３・・・・・タービン軸
５・・・・・プロペラ軸
１０・・・・ポンプ羽根車
１１・・・・オイル循環回路
１２・・・・タービン羽根車
１３・・・・ステータ羽根車
３５・・・・受圧面
３６・・・・加圧板
３７・・・・クラッチ板
３９・・・・クラッチハブ
４１・・・・ダイヤフラムスプリング
５３・・・・アクチュエータ
５４・・・・電子制御ユニット

Claims (3)

1. エンジンのクランク軸（１）に連結されるポンプ羽根車（１０）、このポンプ羽根車（１０）にオイル循環回路（１１）を介して連結されるタービン羽根車（１２）、ポンプ羽根車（１０）及びタービン羽根車（１２）の内周部間に配置されてオイル循環回路（１１）における作動オイルの流れを制御するステータ羽根車（１３）、並びにポンプ羽根車（１０）のシェル外周端部に液密に結合されてタービン羽根車（１２）の外側面を覆う伝動カバー（１４）よりなるトルクコンバータ（Ｔ）と、前記ポンプ羽根車（１０）及びタービン羽根車（１２）間を連結し得るロックアップクラッチ（Ｌ）とを備えてなり、前記タービン羽根車（１２）に連結されるタービン軸（３）をプロペラ軸（５）に連結した船外機の伝動装置において、
   前記ロックアップクラッチ（Ｌ）が、前記伝動カバー（１４）の外側面を水平な平坦面に形成して構成される受圧面（３５）と、この受圧面（３５）に進退可能に対置される加圧板（３６）と、これら受圧面（３５）及び加圧板（３６）間に挟まれる乾式のクラッチ板（３７）と、前記加圧板（３６）を前記受圧面（３５）側に押圧して該加圧板（３６）と受圧面（３５）との間でクラッチ板（３７）を挟圧するダイヤフラムスプリング（４１）と、前記クラッチ板（３７）の内周端部に連結されて前記タービン軸（３）に軸方向摺動可能且つ相対回転不能に嵌合されるクラッチハブ（３９）とを備え、
   前記ロックアップクラッチ（Ｌ）を通常、前記ダイヤフラムスプリング（４１）の押圧力でオン状態に保持されるように構成すると共に、このロックアップクラッチ（Ｌ）に、これを前記ダイヤフラムスプリング（４１）の押圧力に抗してオフ状態にするように作動し得るアクチュエータ（５３）を接続し、
   このアクチュエータ（５３）を、エンジンの運転中、急加速運転時に作動するようにしたことを特徴とする船外機の伝動装置。
2. 請求項１記載の船外機の伝動装置において、
   前記アクチュエータ（５３）に、エンジンの急加速運転状態を判断して該アクチュエータ（５３）を作動する電子制御ユニット（５４）を接続したことを特徴とする船外機の伝動装置。
3. 請求項１記載の船外機の伝動装置において、
   船外機における前後進切換ギヤ装置（６）の切換時に前記アクチュエータ（５３）を作動して前記ロックアップクラッチ（Ｌ）を前記ダイヤフラムスプリング（４１）の押圧力に抗してオフ状態にするようにしたことを特徴とする船外機の伝動装置。

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