JP5575548B2

JP5575548B2 - アウトドライブ装置

Info

Publication number: JP5575548B2
Application number: JP2010123029A
Authority: JP
Inventors: 純一常陸; 英輝遠藤
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-05-28
Also published as: JP2011246044A

Description

本発明は、アウトドライブ装置の技術に関する。

従来より、船体内部にエンジンを配置し、船体外部に配置されたアウトドライブ装置へ動力を伝達する船内外機（インボートエンジン・アウトボートドライブ）が知られている。アウトドライブ装置は、スクリュープロペラを回転することによって船体を推進させる推進装置であり、船体の進行方向に対して回動することによって該船体を旋回させる舵装置でもある。

このようなアウトドライブ装置は、該アウトドライブ装置に設けられた操舵用油圧アクチュエータによって自在に回動される（例えば特許文献１参照。）。そして、アウトドライブ装置の回動角度、即ち、舵角度は、このアウトドライブ装置を構成するリンク機構に取り付けられた角度検出センサ等の検出結果に基づいて把握される。

しかし、アウトドライブ装置を構成するリンク機構に角度検出センサ等を配置する構成においては、例えば摩耗によってリンク機構にガタつきが生じた場合に舵角度を正確に把握することが困難となる。そのため、リンク機構を介さずとも高い精度で舵角度を把握できるアウトドライブ装置が求められていた。

また、アウトドライブ装置を構成するリンク機構に角度検出センサ等を配置する構成においては、比較的に大きなリンク機構が必要となり、ひいてはアウトドライブ装置が大型化するという問題を生じていた。そのため、リンク機構を廃することによって小型化を図り、搭載性を向上できるとしたアウトドライブ装置が求められていた。

特開平１−２８５４８６号公報

本発明はかかる問題を解決すべくなされたものであり、舵角度を高い精度で把握でき、且つ、小型化によって搭載性を向上させることが可能となるアウトドライブ装置を提供することを目的としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１においては、シリンダスリーブと、前記シリンダスリーブに摺動可能に内設されたピストンとから構成される操舵用油圧アクチュエータを備えたアウトドライブ装置であって、前記アウトドライブ装置は、船体に複数取り付けられ、複数のアウトドライブ装置によって発生した推進力の合力方向へ船体が進行する構成とし、前記シリンダスリーブの外周面に検出装置を配置し、前記検出装置が、該シリンダスリーブの内部を摺動するピストンの位置を検出することによって舵角度を把握する構成とし、前記検出装置は、該ピストンに設けられた磁力部材を検出する磁気センサよりなる非接触式センサとし、該磁気センサは、少なくともピストンが摺動する範囲内において、前記シリンダスリーブの外周面に、該ピストンの摺動方向に対して平行に取り付け固定し、前記ピストンは、前記シリンダスリーブの内部を摺動する略円筒形状の部材とし、該ピストンの外周面の周方向に複数のシールリングを環装し、該複数のシールリングの間の外周面に、磁力部材としての永久磁石を取り付けたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明によれば、アウトドライブ装置の舵角度を高い精度で把握できる。

また、小型化によって搭載性を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るアウトドライブ装置を示す図。アウトドライブ装置を備えた船体の挙動を示す一の図。アウトドライブ装置を備えた船体の挙動を示す他の図。操舵用油圧アクチュエータの構成を示す一の図。操舵用油圧アクチュエータの構成を示す他の図。

まず、図１を用いてアウトドライブ装置１０の全体構成について簡単に説明する。なお、図１に示す矢印Ａの方向は、船体１の進行方向を示している。

アウトドライブ装置１０は、スクリュープロペラ１５を回転させることによって船体１を推進させる推進装置である。また、アウトドライブ装置１０は、船体１の進行方向に対して回動することによって該船体１を旋回させる舵装置でもある。アウトドライブ装置１０は、主に入力軸１１と、切換クラッチ１２と、駆動軸１３と、出力軸１４と、スクリュープロペラ１５と、から構成される。

入力軸１１は、回転動力の伝達を行なうものである。詳細には、入力軸１１は、ユニバーサルジョイント４を介して伝達されたエンジン３の回転動力を切換クラッチ１２に伝達する回転軸である。入力軸１１の一端部は、エンジン３の出力軸に取り付けられたユニバーサルジョイント４と連結され、その他端部は、アッパーハウジング１０ｕの内部に配置された切換クラッチ１２と連結される。

切換クラッチ１２は、回転動力の回転方向を切り換えるものである。詳細には、切換クラッチ１２は、入力軸１１等を介して伝達されたエンジン３の回転動力を正回転方向又は逆回転方向に切換可能とする回転方向切換装置である。切換クラッチ１２は、ディスクプレートを備えたインナードラムと連結された正回転用ベベルギア、ならびに、逆回転用ベベルギアを有し、入力軸１１に連結されたアウタードラムのプレッシャープレートをいずれのディスクプレートに押し付けるかによって回転方向の切り換えが行なわれる。

駆動軸１３は、回転動力の伝達を行なうものである。詳細には、駆動軸１３は、切換クラッチ１２等を介して伝達されたエンジン３の回転動力を出力軸１４に伝達する回転軸である。駆動軸１３の一端部に設けられたベベルギアは、切換クラッチ１２に設けられた正回転用ベベルギア、ならびに、逆回転用ベベルギアと歯合され、その他端部に設けられたベベルギアは、ロアハウジング１０ｒの内部に配置された出力軸１４のベベルギアと歯合される。

出力軸１４は、回転動力の伝達を行なうものである。詳細には、出力軸１４は、駆動軸１３等を介して伝達されたエンジン３の回転動力をスクリュープロペラ１５に伝達する回転軸である。出力軸１４の一端部に設けられたベベルギアは、上述したように駆動軸１３のベベルギアと歯合され、その他端部には、スクリュープロペラ１５が取り付けられている。

スクリュープロペラ１５は、回転することによって推進力を発生させるものである。詳細には、スクリュープロペラ１５は、出力軸１４等を介して伝達されたエンジン３の回転動力によって駆動され、回転軸周りに配置された複数枚のブレード１５ａが周囲の水をかくことによって推進力を発生させる。

次に、図１を用いてアウトドライブ装置１０を船体１の進行方向に対して回動させる機構について簡単に説明する。

アウトドライブ装置１０は、船体１の船尾板（トランサムボード）に取り付けられたジンバルハウジング５に支持されている。具体的には、アウトドライブ装置１０は、該アウトドライブ装置１０のジンバルリング１６が喫水線ｗｌから略垂直方向となるようにジンバルハウジング５に支持されている。なお、ジンバルリング１６とは、アウトドライブ装置１０に取り付けられた略円筒形状の回動軸であり、アウトドライブ装置１０は、該ジンバルリング１６を中心として回動することが可能とされる。

また、ジンバルリング１６の上方側端部には、船体１の内部へ延設された操舵アーム１７が取り付けられている。そして、操舵アーム１７は、ジンバルリング１６を中心にアウトドライブ装置１０を回動させる。なお、操舵アーム１７は、図示しない操舵ハンドルの操作に応じて連動する操舵用油圧アクチュエータ２０によって駆動される。

ここで、図２、図３を用いてアウトドライブ装置１０を備えた船体１の挙動について簡単に説明する。なお、図２、図３に示す矢印Ａの方向は、船体１の進行方向を示し、矢印Ｂの方向は、アウトドライブ装置１０によって発生した推進力の方向を示している。また、ここでは、アウトドライブ装置１０を二台備えた、いわゆる二軸推進方式を採用した船体１について説明しているが、当該推進方式に限定するものではない。

図２（Ａ）に示すように、右舷側のアウトドライブ装置１０（右舷側アウトドライブ装置１０Ｒとする。）と左舷側のアウトドライブ装置１０（左舷側アウトドライブ装置１０Ｌとする。）の推進力を船体１の船首方向に対して平行とした場合、船体１は、各推進力の合力方向である前方へ進行することとなる。一方、図２（Ｂ）に示すように、右舷側アウトドライブ装置１０Ｒと左舷側アウトドライブ装置１０Ｌの推進力を船体１の船尾方向に対して平行とした場合、船体１は、各推進力の合力方向である後方へ進行することとなる。

また、図２（Ｃ）に示すように、右舷側アウトドライブ装置１０Ｒの推進力を船体１の船首方向に対して左舷側斜め方向とし、左舷側アウトドライブ装置１０Ｌの推進力を船体１の船首方向に対して平行とした場合、船体１は、各推進力の合力方向である左斜め方向へ進行する。一方、図２（Ｄ）に示すように、左舷側アウトドライブ装置１０Ｌの推進力を船体１の船首方向に対して右舷側斜め方向とし、右舷側アウトドライブ装置１０Ｒの推進力を船体１の船首方向に対して平行とした場合、船体１は、各推進力の合力方向である右斜め方向へ進行する。

なお、図２（Ｃ）、図２（Ｄ）に示すような操船においては、船体１の回頭性が抑えられるため、特に低船速時において船首方向を一定とした横滑り機動を実現することが可能となる。

更に、図３（Ａ）に示すように、右舷側アウトドライブ装置１０Ｒの推進力を船体１の船首方向に対して左舷側斜め方向とし、左舷側アウトドライブ装置１０Ｌの推進力を船体１の船尾方向に対して左舷側斜め方向とした場合、船体１は、各推進力の合力方向である左方向へ進行する。一方、図３（Ｂ）に示すように、左舷側アウトドライブ装置１０Ｌの推進力を船体１の船首方向に対して右舷側斜め方向とし、右舷側アウトドライブ装置１０Ｒの推進力を船体１の船尾方向に対して右舷側斜め方向とした場合、船体１は、各推進力の合力方向である右方向へ進行する。

なお、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すような操船においては、船体１に回頭モーメントが発生しないため、船首方向を一定とした平行機動を実現することが可能となる。このような平行機動を行なう場合、左右のアウトドライブ装置の方向角度を精度よく合わせる必要がある。

そして、図３（Ｃ）に示すように、右舷側アウトドライブ装置１０Ｒの推進力を船体１の船首方向に対して平行とし、左舷側アウトドライブ装置１０Ｌの推進力を船体１の船尾方向に対して平行とした場合、船体１は、回頭モーメントの発生方向である左方向へ旋回する。一方、図３（Ｄ）に示すように、左舷側アウトドライブ装置１０Ｌの推進力を船体１の船首方向に対して平行とし、右舷側アウトドライブ装置１０Ｒの推進力を船体１の船尾方向に対して平行とした場合、船体１は、回頭モーメントの発生方向である右方向へ旋回する。

なお、図３（Ｃ）、図３（Ｄ）に示すような操船においては、船体１に回頭モーメントのみが発生するため、船体１は移動せずに船首方向のみを変更するとした旋回機動を実現することが可能となる。

以上のように船体１の挙動は、アウトドライブ装置１０による推進力の方向を適宜に調節することによって自在に制御できる。そのため、アウトドライブ装置１０の回動角度、即ち、舵角度を正確に把握できることが重要となっていたのである。

以下に、図４を用いてアウトドライブ装置１０を回動する操舵用油圧アクチュエータ２０の構成について説明する。なお、本実施形態において操舵用油圧アクチュエータ２０は、いわゆる片ロッド型の油圧アクチュエータとされるが、図５に示す操舵用油圧アクチュエータ２０のように両ロッド型であっても良い。

操舵用油圧アクチュエータ２０は、アウトドライブ装置１０の操舵アーム１７を駆動して該アウトドライブ装置１０を回動させる油圧装置である。操舵用油圧アクチュエータ２０は、主にシリンダスリーブ２１と、ピストン２２と、ロッド２３と、第一シリンダキャップ２４と、第二シリンダキャップ２５と、検出装置２６と、から構成される。

シリンダスリーブ２１は、ピストン２２が摺動可能に内設される略円管形状の部材である。シリンダスリーブ２１の両端部には、周方向に突設された鍔部２１ｂが設けられており、該鍔部２１ｂには、第一シリンダキャップ２４又は第二シリンダキャップ２５を固設するボルト穴が設けられている。

ピストン２２は、油圧を受けることによってシリンダスリーブ２１の内部を摺動する略円筒形状の部材である。ピストン２２には、該ピストン２２の中心軸と同軸に貫通孔２２ｈが設けられており、該貫通孔２２ｈには、ロッド２３が挿通されている。また、ピストン２２の外周面には、その周方向にリング溝２２ｇ・２２ｇが平行に設けられており、該リング溝２２ｇ・２２ｇには、シールリング２２１・２２１が環装されている。更に、各シールリング２２１・２２１の間であってピストン２２の外周面には、磁力部材として永久磁石２２２が取り付けられている。

ロッド２３は、ピストン２２の摺動を操舵アーム１７に伝達する略円筒形状の部材である。ロッド２３の一端部には、該ロッド２３の外径を縮径した縮径部２３ｔａが設けられている。そして、ロッド２３は、ピストン２２の貫通孔２２ｈに縮径部２３ｔａを挿通した状態でナット２３１が螺合されて該ピストン２２と固設される。また、ロッド２３の他端部には、該ロッド２３の外径を縮径した縮径部２３ｔｂが設けられている。そして、ロッド２３は、クレビス２９の貫通孔２９ｈに縮径部２３ｔｂを挿通した状態でナット２３２が螺合されて該クレビス２９と固設される。なお、クレビス２９とは、ロッド２３と操舵アーム１７とを連結する連結部材である。

第一シリンダキャップ２４は、シリンダスリーブ２１の一端部を密封する蓋部材である。第一シリンダキャップ２４には、シリンダスリーブ２１とピストン２２とで構成された第一油室Ｏｃ１に連通する第一油路２４ｐが設けられている。また、シリンダスリーブ２１に嵌入される周壁面には、その周方向にリング溝２４ｇが設けられてシールリング２４１が環装されている。これにより、第一油室Ｏｃ１は、所定の油圧に耐え得る耐圧室を構成している。

第二シリンダキャップ２５は、シリンダスリーブ２１の他端部を密封するとともに、ロッド２３を摺動可能に支持する軸受部材である。第二シリンダキャップ２５には、シリンダスリーブ２１とピストン２２とで構成された第二油室Ｏｃ２に連通する第二油路２５ｐが設けられている。また、シリンダスリーブ２１に嵌入される周壁面には、その周方向にリング溝２５ｇａが設けられてシールリング２５１が環装されている。更に、第二シリンダキャップ２５には、シリンダスリーブ２１の中心軸と同軸に貫通孔２５ｈが設けられており、該貫通孔２５ｈには、ロッド２３が摺動可能に挿通される。なお、貫通孔２５ｈの内周面には、その周方向にリング溝２５ｇｂが設けられており、該リング溝２５ｇｂには、シールリング２５２が嵌挿されている。これにより、第二油室Ｏｃ２は、所定の油圧に耐え得る耐圧室を構成している。

検出装置２６は、ピストン２２の位置を検出する非接触式センサである。本実施形態においては、ピストン２２に取り付けられた永久磁石２２２の位置を検出する磁気センサとしている。検出装置２６は、少なくともピストン２２が摺動できる範囲内において該ピストン２２の摺動方向に対して平行となるようにシリンダスリーブ２１の外周面に取り付けられている。磁気センサは、主に磁束密度の変化に応じて出力電圧を変換する、いわゆるホール素子から構成される。ホール素子は、磁界と電流の相互作用によって電子にローレンツ力が作用することを利用し、ローレンツ力に起因する電位差（ホール電圧）から磁界の強さを検出する。なお、本実施形態においては、磁気センサの主な構成要素としてホール素子を用いているが磁界の強さに応じて電気抵抗値が変化する磁気抵抗素子を用いたもの等であっても良く、これに限定するものではない。

このような操舵用油圧アクチュエータ２０によってアウトドライブ装置１０が回動される動作態様について詳細に説明する。

まず、オペレータが操舵ハンドルを一方向に操作した場合について説明する。

オペレータが操舵ハンドルを一方向に操作した場合、図示しない作動油ポンプによって加圧された作動油は、第一油路２４ｐを通って第一油室Ｏｃ１内に供給される。このとき、第二油室Ｏｃ２内にある作動油は、第二油路２５ｐを通って図示しない作動油タンクに戻される。

これにより、第一油室Ｏｃ１に掛かる油圧は、第二油室Ｏｃ２に掛かる油圧よりも高くなる。そして、第一油室Ｏｃ１と第二油室Ｏｃ２とを隔てるピストン２２は、第二油室Ｏｃ２側へ摺動するのである。こうして、ピストン２２に固設されたロッド２３は、操舵アーム１７を駆動することとなり、アウトドライブ装置１０を回動するのである。

一方、オペレータが操舵ハンドルを他方向に操作した場合について説明する。

オペレータが操舵ハンドルを他方向に操作した場合、図示しない作動油ポンプによって加圧された作動油は、第二油路２５ｐを通って第二油室Ｏｃ２内に供給される。このとき、第一油室Ｏｃ１内にある作動油は、第一油路２４ｐを通って図示しない作動油タンクに戻される。

これにより、第二油室Ｏｃ２に掛かる油圧は、第一油室Ｏｃ１に掛かる油圧よりも高くなる。そして、第二油室Ｏｃ２と第一油室Ｏｃ１とを隔てるピストン２２は、第一油室Ｏｃ１側へ摺動するのである。こうして、ピストン２２に固設されたロッド２３は、操舵アーム１７を駆動することとなり、アウトドライブ装置１０を回動するのである。

また、このときのピストン２２の位置は、検出装置２６によって検出される。詳細には、ピストン２２に取り付けられた永久磁石２２２が検出装置２６である磁気センサによって検出される。これにより、検出されたピストン２２の位置からロッド２３による操舵アーム１７の駆動量を算出することができ、角度検出センサ等を配置したリンク機構がなくともアウトドライブ装置１０の回動角度、即ち、舵角度を把握することができるのである。

以上のような構成により、本発明の一実施形態に係るアウトドライブ装置１０は、舵角度を高い精度で把握でき、且つ、小型化によって搭載性を向上させることが可能となる。

１０アウトドライブ装置
１１入力軸
１２切換クラッチ
１３駆動軸
１４出力軸
１５スクリュープロペラ
１６ジンバルリング
１７操舵アーム
２０操舵用油圧アクチュエータ
２１シリンダスリーブ
２２ピストン
２３ロッド
２４第一シリンダキャップ
２５第二シリンダキャップ
２６検出装置（磁気センサ）
２２２永久磁石（磁力部材）

Claims

シリンダスリーブと、前記シリンダスリーブに摺動可能に内設されたピストンとから構成される操舵用油圧アクチュエータを備えたアウトドライブ装置であって、
前記アウトドライブ装置は、船体に複数取り付けられ、複数のアウトドライブ装置によって発生した推進力の合力方向へ船体が進行する構成とし、
前記シリンダスリーブの外周面に検出装置を配置し、前記検出装置が、該シリンダスリーブの内部を摺動するピストンの位置を検出することによって舵角度を把握する構成とし、
前記検出装置は、該ピストンに設けられた磁力部材を検出する磁気センサよりなる非接触式センサとし、
該磁気センサは、少なくともピストンが摺動する範囲内において、前記シリンダスリーブの外周面に、該ピストンの摺動方向に対して平行に取り付け固定し、
前記ピストンは、前記シリンダスリーブの内部を摺動する略円筒形状の部材とし、該ピストンの外周面の周方向に複数のシールリングを環装し、該複数のシールリングの間の外周面に、磁力部材としての永久磁石を取り付けた
ことを特徴とするアウトドライブ装置。