JP5320137B2 - 船外機のクラッチディテント構造 - Google Patents

Description

本発明は、船外機のクラッチディテント構造の改良に関するものである。

従来の船外機のクラッチディテント構造として、クラッチ部材とこのクラッチ部材の軸方向移動に伴って噛み合い可能な２つのベベルギヤとの噛み合い状態に節度感を与えるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１の図２によれば、エンジンのクランクシャフトに連結された駆動軸１５の下端部に駆動ベベルギヤ１６が取付けられ、この駆動ベベルギヤ１６が、プロペラ軸２３に回転可能に取付けられた２つの被動ベベルギヤ２０ａ，２０ｂに噛み合い、これらの被動ベベルギヤ２０ａ，２０ｂの間にプロペラ軸２３にスプライン結合されるとともに軸方向移動可能に取付けられたクラッチ部材２４が配置されている。

プロペラ軸２３の一端部に連結されたスライドロッド２６には、クラッチ部材２４の両端に設けられたクラウンギヤ２５ａ，２５ｂが被動ベベルギヤ２０ａ，２０ｂに設けられたクラウンギヤ２１ａ，２１ｂのいずれか一方に噛み合う状態、又はいずれとも噛み合わない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３０が設けられている。

特開平１１−２２２１９６号公報

例えば、クラッチ部材２４が軸方向に移動してクラウンギヤ２５ａ（又はクラウンギヤ２５ｂ）が被動ベベルギヤ２０ａのクラウンギヤ２１ａ（又は被動ベベルギヤ２０ｂのクラウンギヤ２１ｂ）に噛み合ったときに、エンジンのクランクシャフトに発生する回転変動によってクラウンギヤ２５ａとクラウンギヤ２１ａ（又はクラウンギヤ２５ｂとクラウンギヤ２１ｂ）とが周方向に当たって打音が発生することがある。

このような打音の発生を防止するには、例えば、クランクシャフトに取付けられるフライホイールの重量を増したり、動力伝達経路にトーショナルダンパーを介在させる等の技術があるが、構造の複雑化によるコストアップ、重量増、スペース不足等を招く。

本発明の目的は、簡単な構造でクラッチからの騒音の発生を防止可能な船外機のクラッチディテント構造を提供することにある。

請求項１に係る発明は、船外機の駆動部からプロペラへ動力を伝達するプロペラシャフトの途中にドグクラッチ部が軸方向移動可能に設けられ、このドグクラッチ部の両側に前進用ギヤと後進用ギヤとが回転可能に設けられ、ドグクラッチが軸方向に移動して、これらの前進用ギヤ又は後進用ギヤにかみ合う前進位置又は後進位置に、あるいは前進用ギヤ及び後進用ギヤに噛み合わないニュートラル位置に保持されるクラッチディテント構造において、クラッチディテント構造は、ドグクラッチ部と一体的に移動するボールと、このボールを所定位置に保持するためにプロペラシャフト側に設けられたボール保持部と、このボール保持部にボールを押し付ける付勢部材とを備え、ボールは、向かい合う２つの第１ボールと、この第１ボール間に配置された２つの第２ボールとからなり、付勢部材は、第１ボールを近接する方向に付勢する２つの圧縮コイルバネであり、ボール保持部は、第２ボールを保持する部材であり、ボール保持部は、第２ボールをニュートラル位置に保持する窪み部と、この窪み部の一側方に第２ボールを前進位置方向に押し出し、且つ前進位置に保持するために設けられた前傾斜部と、窪み部の他側方に第２ボールを後進位置方向に押し出し、且つ後進位置に保持するために設けられた後傾斜部とを備え、第２ボールが窪み部に位置する際には、ドグクラッチ部により動力が遮断され、第２ボールが前傾斜部に位置する際には、第２ボールが圧縮コイルバネにより前傾斜部に押し付けられたときにこの第２ボールに発生する軸方向の付勢力によってドグクラッチ部が前進用ギヤに押し付けられながら噛み合い、第２ボールが後傾斜部に位置する際には、第２ボールが圧縮コイルバネにより後傾斜部に押し付けられたときに第２ボールに発生する軸方向の付勢力によってドグクラッチ部が後進用ギヤに押し付けられながら噛み合うことを特徴とする。

第２ボールが中立位置であるボール保持部の窪み部から前傾斜部又は後傾斜部に位置する場合には、第２ボールが圧縮コイルバネの付勢力によって窪み部から脱出して保持部材の前傾斜部又は後傾斜部に押し付けられたときに発生する軸方向の分力が付勢力になり、この付勢力によって、第２ボールと一体的にドグクラッチ部が軸方向に移動して前進用ギヤ又は後進用ギヤに押し付けられながら噛み合い、駆動部側の動力が前進用ギヤ又は後進用ギヤからドグクラッチ部を介してプロペラシャフトに伝わり、プロペラが駆動される。

ドグクラッチ部が、前進用ギヤ又は後進用ギヤに軸方向に押し付けられると、ドグクラッチ部の歯部（又は凹部）と、このクラッチ部の歯部（又は凹部）に噛み合う前進用ギヤ又は後進用ギヤの凹部（歯部）との周方向の相対移動が発生しにくくなり、歯部と凹部とが周方向に当たりにくくなって、打音が発生しにくくなる。

請求項１に係る発明では、クラッチディテント構造が、ドグクラッチ部と一体的に移動するボールと、このボールを所定位置に保持するためにプロペラシャフト側に設けられたボール保持部と、このボール保持部にボールを押し付ける付勢部材とを備え、ボールは、向かい合う２つの第１ボールと、この第１ボール間に配置された２つの第２ボールとからなり、付勢部材は、第１ボールを近接する方向に付勢する２つの圧縮コイルバネであり、ボール保持部は、第２ボールを保持する部材であり、ボール保持部は、第２ボールをニュートラル位置に保持する窪み部と、この窪み部の一側方に第２ボールを前進位置方向に押し出し、且つ前進位置に保持するために設けられた前傾斜部と、窪み部の他側方に第２ボールを後進位置方向に押し出し、且つ後進位置に保持するために設けられた後傾斜部とを備え、第２ボールが窪み部に位置する際には、ドグクラッチ部により動力が遮断され、第２ボールが前傾斜部に位置する際には、第２ボールが圧縮コイルバネにより前傾斜部に押し付けられたときにこの第２ボールに発生する軸方向の付勢力によってドグクラッチ部が前進用ギヤに押し付けられながら噛み合い、第２ボールが後傾斜部に位置する際には、第２ボールが圧縮コイルバネにより後傾斜部に押し付けられたときに第２ボールに発生する軸方向の付勢力によってドグクラッチ部が後進用ギヤに押し付けられながら噛み合うので、特別な構造を採用することなく、前・後傾斜部にボールを位置させることで、ドグクラッチ部を前進用ギヤ又は後進用ギヤに押し付け、ドグクラッチ部と前進用ギヤ、ドグクラッチ部と後進用ギヤとの間で発生する騒音を、簡単な構造によりコストアップ、重量増を抑えながら低減することができる。

本発明に係る船外機のクラッチディテント構造を示す動力伝達経路の要部断面図である。 本発明に係るクラッチディテント構造を示す要部断面図である。 本発明に係るクラッチディテント構造のボール保持部を示す断面図である。 本発明に係るクラッチディテント構造の作用を示す第１作用図である。 本発明に係るクラッチディテント構造の作用を示す第２作用図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中の左、右、前、後は船体に乗車した運転者を基準にした向きを示している。また、図面は符号の向きに見るものとする。

本発明の実施例を説明する。
図１に示すように、船外機の下部を構成するギヤケース１０は、船外機の上部に配置されたエンジンから船外機の下部後部に配置されたプロペラへ動力を伝達する動力伝達機構１１を内蔵している。図中に示す矢印（ＦＲＯＮＴ）はギヤケース１０を含む船外機の前方（船体の前方）を示している（以下同じ。）。

動力伝達機構１１は、ギヤケース１０に上下に延びるように且つ回転自在に取付けられた駆動軸１３と、この駆動軸１３の下端に取付けられた駆動用ベベルギヤ１４と、ギヤケース１０側に回転自在に取付けられるとともに駆動用ベベルギヤ１４に噛み合うフォワードベベルギヤ１６及びリバースベベルギヤ１７と、ギヤケース１０内に設けられたプロペラシャフトホルダ１８及びフォワードベベルギヤ１６に回転自在に支持され且つ前後に延びるように配置されたプロペラシャフト２１と、上記のフォワードベベルギヤ１６及びリバースベベルギヤ１７のそれぞれの間に配置されるとともにプロペラシャフト２１にスプライン結合されて軸方向移動自在に取付けられたドグクラッチ部２２とからなる。

駆動軸１３は、ギヤケース１０に開けられた縦穴１０ａに複列のテーパローラベアリング２５及びニードルベアリング２６で回転自在に取付けられている。
フォワードベベルギヤ１６は、ギヤケース１０に開けられた横穴１０ｂ（詳しくは、横穴１０ｂの前部穴１０ｃ）にテーパローラベアリング２７を介して回転自在に取付けられている。

リバースベベルギヤ１７は、ギヤケース１０の横穴１０ｂ（詳しくは、後部穴１０ｄ）に嵌合されたプロペラシャフトホルダ１８の端部に複列のアンギュラボールベアリング２８を介して回転自在に支持されている。

プロペラシャフトホルダ１８は、中空部１８ａにニードルベアリング（不図示）が取付けられ、このニードルベアリングを介してプロペラシャフト２１の一端部側が回転自在に支持されている。

プロペラシャフト２１は、上記したプロペラシャフトホルダ１８側のニードルベアリングと、フォワードベベルギヤ１６の内周面に取付けられたニードルベアリング１９とを介して回転自在に取付けられている。

プロペラシャフト２１の前端部には、船体の前進、後進及び停止、即ち、プロペラの正回転、逆回転及び停止を切り換えるシフト機構３１が付設されている。
シフト機構３１は、ギヤケース１０に回動自在に取付けられるとともに上下方向に延びるシフトロッド３３と、このシフトロッド３３の下端部に連結されたシフト片３４と、このシフト片３４に前部連結ピン３６を介して連結されるとともにプロペラシャフト２１の後端部内に挿入され且つ前端部が後部連結ピン３７を介してドグクラッチ部２２に連結されたシフトスライダ３８と、このシフトスライダ３８及びドグクラッチ部２２を各シフト位置に保持するディテント機構４１とからなる。
シフトロッド３３は、下端部に軸直角方向に延びるアーム部（不図示）を備え、このアーム部の先端に設けられたピンがシフト片３４の溝部３４ａに係合している。

従って、シフト操作に伴ってシフトロッド３３を回動させると、アーム部及びピンを介してシフト片３４が軸方向に移動し、これによってシフトスライダ３８及びドグクラッチ部２２が軸方向に移動する。

図２に示すように、フォワードベベルギヤ１６は、ドグクラッチ部２２側の面にフォワード側歯部１６ａを備え、リバースベベルギヤ１７は、ドグクラッチ部２２側の面にリバース側歯部１７ａを備える。

プロペラシャフト２１は、端部に、小径部２１ａと、この小径部２１ａよりも外形寸法が大きいおすスプライン２１ｂとが形成され、このおすスプライン２１ｂを貫通するように軸方向に長い長穴２１ｃが開けられ、端面２１ｄにシフトスライダ３８が移動自在に挿入されるスライダ挿入穴２１ｅが開けられ、このスライダ挿入穴２１ｅの開口側にスライダ挿入穴２１ｅよりも内径の大きい端部大径穴２１ｆが開けられ、この端部大径穴２１ｆにボール保持部材４３が圧入されている。

ドグクラッチ部２２は、プロペラシャフト２１のおすスプライン２１ｂに結合するめすスプライン２２ａと、後部連結ピン３７を通す後部ピン挿入穴２２ｂ，２２ｃと、フォワードベベルギヤ１６のフォワード側歯部１６ａに噛み合うクラッチ側歯部２２ｄと、リバースベベルギヤ１７のリバース側歯部１７ａに噛み合うクラッチ側歯部２２ｅとを備える。

後部ピン挿入穴２２ｂ，２２ｃに通された後部連結ピン３７は、プロペラシャフト２１の長穴２１ｃに通されるとともに、シフトスライダ３８を貫通している。なお、符号４５はドグクラッチ部２２から後部連結ピン３７が抜けるのを防止するピン抜け止め用リングである。

ディテント機構４１は、シフトスライダ３８内に開けられたスライダ穴３８ａ内に一端がそれぞれ止め輪５１で位置決めされた圧縮コイルばね５２，５２と、これらの圧縮コイルばね５２，５２の他端に当てられた第１ボール５３，５３と、これらの第１ボール５３，５３に当てられるとともにシフトスライダ３８の外周面側とスライダ穴３８ａとを貫通する貫通穴３８ｂ、３８ｂ内に配置された第２ボール５４，５４と、これらの第２ボール５４，５４を所定位置（後述する３カ所）に保持するボール保持部材４３とからなる。

ボール保持部材４３は、内周面に、環状の窪み部４３ａと、この窪み部４３ａの前後に設けられた前テーパ部４３ｂ及び後テーパ部４３ｃとが形成され、図２では、第２ボール５４，５４は、圧縮コイルばね５２，５２ｂの弾性力により第１ボール５３，５３を介して上下方向に付勢されて、窪み部４３ａに保持された状態にある。

この状態では、ドグクラッチ部２２は、フォワードベベルギヤ１６、リバースベベルギヤ１７のどちらとも噛み合っていないから、駆動部側の動力はプロペラシャフト２１に伝達されない。

図３に示すように、ボール保持部材４３は、筒部４３ｅと、この筒部４３ｅの一端に一体に形成されたフランジ４３ｆとからなる。
筒部４３ｅは、内周面４３ｇに、前後のテーパ面４３ｊ，４３ｋ及びこれらのテーパ面４３ｊ，４３ｋの間に設けられた底部内周面４３ｍからなる環状の窪み部４３ａと、この窪み部４３ａの前端から前方にいくにつれて内径が次第に大きくなるように形成された前テーパ部４３ｂと、窪み部４３ａの後端から後方にいくにつれて内径が次第に大きくなるように形成された後テーパ部４３ｃとが形成されている。なお、符号４３ｐはフランジ４３ｆの内側に形成された面取り部、４３ｑは面取り部４３ｐと前テーパ部４３ｂとの間に形成された前側内周面、４３ｒは後テーパ面４３ｃの後方に形成された後側内周面である。

以上に述べたディテント機構４１の作用を次に説明する。
図４において、第２ボール５４が窪み部４３ａから、例えば、前テーパ部４３ｂに移動すると、第２ボール５４には、圧縮コイルばね５２，５２（図２参照）から第１ボール５３，５３（図２参照）を介して伝わる弾性力Ｆ１が半径方向外側（図の下方）に作用する。

この弾性力Ｆ１の分力がＦ２及びＦ３であり、分力Ｆ２は前テーパ部４３ｂに垂直に作用し、分力Ｆ３は前テーパ部４３ｂに沿って作用する。従って、第２ボール５４は分力Ｆ３によって前テーパ部４３ｂを前側に転がろうとする。この分力Ｆ３の軸方向成分はＦ４であり、この成分Ｆ４は、第２ボール５４を前方に押し出す力（押し付け力）となる。
上記の作用は、第２ボール５４が後テーパ部４３ｃ上に位置していても同様である。

図５（ａ）に示すように、図２の状態から、白抜き矢印で示すように、シフト片３４を前方に移動させ、シフトスライダ３８を前方に移動させると、シフトスライダ３８に後部連結ピン３７を介して連結されたドグクラッチ部２２も前方に移動し、ドグクラッチ部２２のクラッチ側歯部２２ｄがフォワードベベルギヤ１６のフォワード側歯部１６ａに噛み合う。

第２ボール５４は、図中に「移動範囲」として示す通り、前テーパ部４３ｂと前側内周面４３ｑとの境より窪み部４３ａ寄りの位置から、後テーパ部４３ｃと後側内周面４３ｒとの境より窪み部４３ａ寄りの位置までが移動範囲となる。

更に、シフトスライダ３８と共に第２ボール５４，５４が窪み部４３ａから前テーパ部４３ｂに移動する。この状態が、船体を前進させるような回転をプロペラに与える前進シフト位置を示している。

この結果、図４で説明したように、第２ボール５４に前方へ向かう押し付け力が発生し、この押し付け力が、図５（ａ）に示す第２ボール５４からシフトスライダ３８及び後部連結ピン３７を介してドグクラッチ部２２に伝わり、ドグクラッチ部２２のクラッチ側歯部２２ｄがフォワードベベルギヤ１６のフォワード側歯部１６ａに押し付けられながら噛み合う。

従って、クラッチ側歯部２２ｄとフォワード側歯部１６ａとに回転方向のクリアランスが存在する場合でも、このクリアランスが駆動力でゼロになった後は、クラッチ側歯部２２ｄとフォワード側歯部１６ａとが噛み合った状態では、回転変動時の変動トルクでは相対回転しにくくなるので、例えば、駆動軸１３（図１参照）側からフォワードベベルギヤ１６に伝わる回転に回転変動が生じていても、クラッチ側歯部２２ｄとフォワード側歯部１６ａとが周方向に当たりにくくなり、クラッチ側歯部２２ｄとフォワード側歯部１６ａとの打音が発生しにくくなる。

図５（ｂ）に示すように、図２の状態から、白抜き矢印で示すように、シフト片３４を後方に移動させ、シフトスライダ３８を後方に移動させると、シフトスライダ３８に後部連結ピン３７を介して連結されたドグクラッチ部２２も後方に移動し、ドグクラッチ部２２のクラッチ側歯部２２ｅがリバースベベルギヤ１７のリバース側歯部１７ａに噛み合う。

更に、シフトスライダ３８と共に第２ボール５４，５４が窪み部４３ａから後テーパ部４３ｃに移動する。この状態が、船体を後進させるような回転をプロペラに与える後進シフト位置を示している。

この結果、図５（ａ）で説明した作用と同様に、ドグクラッチ部２２のクラッチ側歯部２２ｅがリバースベベルギヤ１７のリバース側歯部１７ａに押し付けられながら噛み合うため、クラッチ側歯部２２ｅとリバース側歯部１７ａとの打音が発生しにくくなる。

上記の図１、図２に示したように、船外機の駆動部からプロペラへ動力を伝達するプロペラシャフト２１の途中にドグクラッチ部２２が軸方向移動可能に設けられ、このドグクラッチ部２２の両側に前進用ギヤとしてのフォワードベベルギヤ１６と後進用ギヤとしてのリバースベベルギヤ１７とが回転可能に設けられ、ドグクラッチ部２２が軸方向に移動して、これらのフォワードベベルギヤ１６又はリバースベベルギヤ１７に噛み合う前進位置又は後進位置に、あるいはフォワードベベルギヤ１６及びリバースベベルギヤ１７に噛み合わないニュートラル位置に保持されるクラッチディテント構造において、クラッチディテント構造が、ドグクラッチ部２２と一体的に移動するボールとしての第２ボール５４と、この第２ボール５４を所定位置に保持するためにプロペラシャフト２１側に設けられたボール保持部としてのボール保持部材４３と、このボール保持部材４３に第２ボール５４を押し付ける付勢部材としての圧縮コイルばね５２とを備え、ボール保持部材４３が、第２ボール５４をニュートラル位置に保持する窪み部４３ａと、この窪み部４３ａの一側方に第２ボール５４を前進位置に保持するために設けられた前傾斜部としての前テーパ部４３ｂと、窪み部４３ａの他側方に第２ボール５４を後進位置に保持するために設けられた後傾斜部としての後テーパ部４３ｃとを備え、第２ボール５４が窪み部４３ａに位置する際には、ドグクラッチ部２２により動力が遮断され、第２ボール５４が前テーパ部４３ｂに位置する際には、第２ボール５４が圧縮コイルばね５２により前テーパ部４３ｂに押し付けられたときに第２ボール５４に発生する軸方向の付勢力によってドグクラッチ部２２がフォワードベベルギヤ１６に押し付けられながら噛み合い、第２ボール５４が後テーパ部４３ｃに位置する際には、第２ボール５４が圧縮コイルばね５２により後テーパ部４３ｃに押し付けられたときに第２ボール５４に発生する軸方向の付勢力によってドグクラッチ部２２がリバースベベルギヤ１７に押し付けられながら噛み合うので、特別な構造を採用することなく、前・後テーパ部４３ｂ，４３ｃに第２ボール５４を位置させることで、ドグクラッチ部２２をフォワードベベルギヤ１６又はリバースベベルギヤ１７に押し付け、ドグクラッチ部２２とフォワードベベルギヤ１６との間、ドグクラッチ部２２とリバースベベルギヤ１７との間で発生する騒音を、簡単な構造によりコストアップ、重量増を抑えながら低減することができる。

本発明のクラッチディテント構造は、船外機に好適である。

１６…前進用ギヤ（フォワードベベルギヤ）、１７…後進用ギヤ（リバースベベルギヤ）、２１…プロペラシャフト、２２…ドグクラッチ部、４１…ディテント機構、４３…ボール保持部（ボール保持部材）、４３ａ…窪み部、４３ｂ…前傾斜部（前テーパ部）、４３ｃ…後傾斜部（後テーパ部）、５２…付勢部材（圧縮コイルばね）、５３…第１ボール、５４…ボール（第２ボール）。

Claims (1)

1. 船外機の駆動部からプロペラへ動力を伝達するプロペラシャフト（２１）の途中にドグクラッチ部（２２）が軸方向移動可能に設けられ、このドグクラッチ部（２２）の両側に前進用ギヤ（１６）と後進用ギヤ（１７）とが回転可能に設けられ、前記ドグクラッチ（２２）が軸方向に移動して、これらの前進用ギヤ（１６）又は後進用ギヤ（１７）にかみ合う前進位置又は後進位置に、あるいは前進用ギヤ（１６）及び後進用ギヤ（１７）に噛み合わないニュートラル位置に保持されるクラッチディテント構造において、
   前記クラッチディテント構造は、前記ドグクラッチ部（２２）と一体的に移動するボールと、このボールを所定位置に保持するために前記プロペラシャフト（２１）側に設けられたボール保持部（４３）と、このボール保持部（４３）に前記ボールを押し付ける付勢部材とを備え、
   前記ボールは、向かい合う２つの第１ボール（５３，５３）と、この第１ボール（５３，５３）間に配置された２つの第２ボール（５４，５４）とからなり、前記付勢部材は、前記第１ボール（５３，５３）を近接する方向に付勢する２つの圧縮コイルバネ（５２，５２）であり、前記ボール保持部（４３）は、前記第２ボール（５４，５４）を保持する部材であり、
   前記ボール保持部（４３）は、前記第２ボール（５４，５４）を前記ニュートラル位置に保持する窪み部（４３ａ）と、この窪み部（４３ａ）の一側方に前記第２ボール（５４，５４）を前記前進位置方向に押し出し、且つ前進位置に保持するために設けられた前傾斜部（４３ｂ）と、前記窪み部（４３ａ）の他側方に前記第２ボール（５４，５４）を前記後進位置方向に押し出し、且つ後進位置に保持するために設けられた後傾斜部（４３ｃ）とを備え、
   前記第２ボール（５４，５４）が前記窪み部（４３ａ）に位置する際には、前記ドグクラッチ部（２２）により動力が遮断され、
   前記第２ボール（５４，５４）が前傾斜部（４３ｂ）に位置する際には、前記第２ボール（５４，５４）が前記圧縮コイルバネ（５２，５２）により前傾斜部（４３ｂ）に押し付けられたときにこの第２ボール（５４，５４）に発生する軸方向の付勢力によって前記ドグクラッチ部（２２）が前記前進用ギヤ（１６）に押し付けられながら噛み合い、
   前記第２ボール（５４，５４）が後傾斜部（４３ｃ）に位置する際には、前記第２ボール（５４，５４）が前記圧縮コイルバネ（５２，５２）により後傾斜部（４３ｃ）に押し付けられたときに第２ボール（５４，５４）に発生する軸方向の付勢力によって前記ドグクラッチ部（２２）が後進用ギヤ（１７）に押し付けられながら噛み合う、
   ことを特徴とする船外機のクラッチディテント構造。

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