JPH02256592A - 船外機用変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 、〔産業上の利用分野〕 本発明は、船外機用変速装置に関するものである。

【従来の技術〕

一般に、船外機においては、エンジンの回転出力が歯車
により減速されてプロペラシャフトに伝達されるように
なっている。従来は、この減速段数が前進−段、後進−
段のものが殆どであった。

こめため、船の航行速度はエンジン回転数の増減により
決定され、例えばプロペラをトローリングに必要な回転
数に低下させた場合には、エンジンの安定した回転が得
られなかった。

近時になって、この問題を解決するものとして、遊星歯
車機構を介してドライブシャフトの回転力をプロペラシ
ャフトに減速して伝達させる方式の前進二段、後進−段
の変速装置が同一出願人により提案されている（特開昭
５５−１９６８１号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来例の前進−段、後進−段のもの
は、ギヤ比が一定となっていることから、例えば最高速
にギヤ比を合わせた場合は、低速から中速までの加速性
能が低下することとなる。また、加速性能の向上を図る
ためエンジン出力を中速馬力型としたり或いは加速性能
を重視したギヤ比を設定したりする場合があるが、これ
らの場合最高速の性能低下を来たすという不都合を有し
ている。更に、船によっては加重量が大きく変わる場合
があるが、かかる場合、全開エンジン回転数が大きく変
わるためエンジン出力の低下を招くこととなる。これを
防止するには、プロペラを交換してピッチを変えなけれ
ばならないが、海上ではこの交換作業が困難であるとい
う不都合があった。

更にまた、ギヤ比選択の余地がないため燃費も悪かった
。

一方、上記従来の特開昭５５−１９６８１号公報記載の
発明にあっては、確かにエンジンの回転数を安定回転域
に保った状態でプロペラの回転数を十分に低下させるこ
とができるが、シフタードッグの断続で変速操作を行う
手法（クラッチにより動力を一旦切ってから変速する）
が採用されていることから、走行抵抗の関係（船は自動
車等と異なり走行抵抗が非常に大きく慣性走行が出来な
い）で、船速か実際に加速されている状態で変速をなし
得ないという不都合がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、かかる従来例の有する不都合を改善し
、とくに、適切な変速時期に自動的に変速を行うことを
可能とし、船速か実際に加速されている状態にあっても
容易に変速を行うことができる船外機用変速装置を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、エンジン出力軸の回転力伝達用の第１のド
ライブシャフト及び第２のドライブシャフトと、これら
両者間に介装されると七もに前記第１のドライブシャフ
トに伝達された回転力を第２のドライブシャフトに伝達
する第１の減速手段と、第２のドライブシャフトに伝達
された回転力をプロペラシャフトに伝達する第２の減速
手段とを備えている。この内の第１の減速手段が、出力
軸が同軸の第１．第２の遊星歯車列からなる結合遊星歯
車機構と、第１．第２の遊星歯車列の回転を必要に応じ
て制御するワンウェイクラッチ及びブレーキとを備えて
いる。そして、このブレーキをブレーキ駆動手段を介し
て開閉制御する制御部を設け、この制御部にＰＴＴ装置
の油圧回路に介装された圧力センサを併設するとともに
、制御部が当該圧力センサの出力信号に応じてブレーキ
を開閉せしめる制御機能を有している、という構成を採
っている。これによって、前述した目的を達成しようと
するものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第１０図に基づ
いて説明する。

本実施例の変速装置が装備される船外機本体５０を、第
１図に示す。

この船外機本体５０は、エンジン用ロワーカバー５１と
、このロワーカバー５１に上方から被冠され図示しない
ロック手段により係止されたアッパーカバー５２とから
なるカウリング部５３と、このカウリング部５３内に配
設された図示しないエンジンを上端に装備するとともに
カウリング部５３に連結されたドライブシャフトハウジ
ング５４と、このドライブシャフトハウジング５４の下
端に連結されたロワーユニット５５とにより構成されて
いる。

そして、この船外機本体５０はスイベルブラケット５６
を介してクランプブラケット５７により船体の船尾部に
設けられたトランサムプレート１００に支持されている
。

第１図に点線で示すように、ロワーユニット５５には、
通常と同様前後進切換機能を備えた第２の減速手段とし
てのベベルギヤ機構である減速逆転機構１０が装備され
ている。この減速逆転機構１０は、第２のドライブシャ
フトとしてのドライブシャフトロワー４Ｂに伝達された
回転力をロワーユニット５５の上端部後方に装備された
プロペラ５８のプロペラシャフト１１に予め設定された
減速率で減速して伝達する機能を有している。

ロワーユニット５５上端のドライブシャフトハウジング
５４内部にはエンジン冷却用のウォータポンプ８５が設
置されている。このウォーターポンプ８５の上方には第
１の減速手段としての変速ユニット６が設けられている
。

この変速ユニット６は後述する結合遊星歯車機構２０を
内蔵している。この変速ユニット６はエンジン側の第１
のドライブシャフトとしてのドライブシャフトアッパー
４Ａに入力された回転力を予め設定された減速率で減速
してドライブシャフトロワー４Ｂから出力する二段の変
速機である。

この変速ユニット６は、具体的には、第５図に示すよう
に第１．第２の遊星歯車列３０．４０からなる結合遊星
歯車機構２０．ワンウェイクラッチ２２．ブレーキ２３
とから構成されている。

これをさらに詳述すると、入力軸であるドライブシャフ
トアッパー４Ａに腕３ａを介して内歯歯車２４が固定さ
れている。

一方、出力軸であるドライブシャフトロワー４Ｂに固定
された腕４ａには遊星歯車２５．２６が回転自在に且つ
前述した内歯歯車２４に噛合した状態で装備されている
。さらに、遊星歯車２５及び２６間に挟装され且つこれ
らの遊星歯車２５゜２６に噛合する太陽歯！２７が設け
られている。

そして、これらの内歯歯車２４．遊星歯車２５゜２６、
太陽歯車２７によって第１の遊星歯車列３０が構成され
ている。

前記太陽歯車２７の軸２８には別の太陽歯車２９が一体
的に装備されており、軸２８の周囲には前述したブレー
キ２３が設置されている。

一方、出力軸であるドライブシャフトロワー４Ｂには腕
４ｂを介して内歯歯車３５が固定されている。そして、
前述した太陽歯車２９とこの内歯歯車３５との間にこれ
ら両者に噛合する遊星歯車３１．３２が挟装されている
。これらの遊星歯車３１．３２は腕３３により連結され
且つ該腕３３に回転自在に装備されており、太陽歯車２
９．遊星歯車３１．３２．及び内歯歯車３５によって第
２の遊星歯車列４０が構成されている。

更に、本実施例では、腕３３の回転を制御するため前述
したワンウェイクラッチ２．２が該腕３３部分に配置さ
れている。

ここで、ブレーキ２３の具体的構造を第２図に基づいて
説明する。

この第２図において、ブレーキ取、付は用の凸部７には
、ボルト１２にて同図（３）に示すように形成されたス
プリング材１５の一端が固定されている。このスプリン
グ材１５は中央部が前記太陽歯車２７．２９の軸２８の
外周に沿って曲折され且つその上下方向の断面形は同図
（２）に示すよう中央部が幾分外方に突設した曲面状に
形成されている。このスプリング材１５は、その他端側
か同図（３）に実線でようにブレーキカム１３に圧接し
た状態で装備されている。このスプリング材１５の中央
曲折部の内面には、ブレーキライニング１６が貼着され
ている。

前記ブレーキカム１３は、中部及び上方部が切除され平
面部１３ａが形成された円柱状部材からなり、平面部１
３ａと下部との境の部分は傾斜面状に形成され、当該ブ
レーキカム１３の上下方向く図に示すＹ、　Ｙ’力方向
の移動が円滑になされるように考慮されている。

このブレーキカム１３には、ブレーキロッド１４の一端
が連結され、このブレーキロッド１４の他端は第１図に
示すカウリング部５３内に装備されたブレーキ駆動手段
としてのブレーキソレノイド１７のプランジ中に連結さ
れている。このブレーキソレノイド１７のプランジャに
は、図示しない原位置復帰用のバネ手段が装備されてい
る。このため、このブレーキソレノイド１７のｒオン（
ＯＮ）Ｊ又は「オフ（ＯＦＦ）Ｊに応じてブレーキロッ
ド１４が上下動し、スプリング材１５を介してブレーキ
ライニング１６が、軸２８に対し圧接又は離隔すること
により当該ブレーキ２３の「開・閉」が行われるように
なっている。本実施例では、後述するように、このブレ
ーキ２３の「開・閉」に連動して前述したワンウェイク
ラッチ２２が「オフ・オン」するようになっている。

前記ブレーキソレノイド１７には、コントロールユニッ
ト１８が併設されている。このコントロールユニット１
８には、第３図に示すようにリード線１９を介してスラ
ストセンサ部１が併設されている。このスラストセンサ
部１は、同図に示すように、ＰＴＴ（ＰＯＷＥＲＴＲＩ
Ｍ　　ＡＮＤＴ　Ｉ　ＬＴ）装置の油圧回路を構成する
管路５の一部に介装されたセンサケース本体２と、この
センサケース本体２に装着された圧力センサ３とを備え
ている。この管路５は、左右のトリムシリンダ２１．２
１からＰＴＴモータアッセンブリ７１に向かう管路であ
る。このため、この管路５内の作動油の圧力を圧力セン
サ３により検出することによりトリムシリンダ２１．２
１に作用する力を検出することができる。

このトリムシリンダ２１には、第４図に示すように係止
用雌ネジ部２１ａ、２１ｂ、２１ｃが形成されており、
これらの係止用雌ネジ部２１ａ。

２１ｂ、２１ｃを介して前述したクランプブラケット５
７（実際には、図示しないレフトブラケット及び第４図
に示すライトブラケッ）５７ａから構成される。）に固
定されている。また、左右のトリムシリンダ２１．２１
は、第３図に示すように一体に連結され、その中央部に
は、チルトシリンダ７２が装備されている。このチルト
シリンダ７２は、実際には、第４図に示す支軸７４を中
心に回動し得るようにトリムシリンダ２１に連結されて
いる。またチルトシリンダ７２に装備されたピストン７
３の端部は支軸７５に回動自在に支持されている。この
支軸７５は、スイベルブラケット５６に両端を支持され
ている。このため、ＰＴＴモータアッセンブリ７１を駆
動して当該油圧回路を介してトリムシリンダ２１のピス
トン２１Ｄを第４図の矢印Ｃ方向に伸長せしめることに
より、当該ピストン２１０によりスイベルブラケット５
６が矢印Ｃ方向に押圧される。これにより、スイベルブ
ラケット５６が支軸７６を中心に第４図の反時計方向に
回動し、当該スイベルブラケット５６を介して取りつけ
られた船外機５０の取付は角度を変え得るようになって
いる。一方、トリムシリンダ２１には、走行中、ピスト
ン２１Ｅｌを介゛してプロペラ推力Ｔ（船体の前進推力
）が加わるようになっている。このため、圧力センサ３
により当該油圧回路の圧力を検出することにより、当該
プロペラ推力Ｔを容易に算出することが可能になってい
る。ここで、点検等のため船外機５０の取付は角度を大
きく変化させたい場合には、トリムシリンダ２１を作動
させてスイベルブラケット５６を僅かに回動させた後、
チルトシリンダ７２に装備されたピストン７３を作動せ
しめることにより素早く希望の取付は角度に設定できる
構造となっている。

次に、上記実施例の変速時の動力伝達動作を説明する。

まず、図示しないエンジンの出力軸の回転力が図示しな
いカップリングを介して該出力軸に連結されたドライブ
シャフトアッパー４Ａに伝達される。ここで変速ユニッ
ト６のブレーキ２３が「開」に設定された第６図に示す
第１速時（ローギヤ走行時）には、ドライブシャフトア
ッパー４Ａに伝達された回転力が腕３ａを介して内歯歯
車２４に伝達され、これにより遊星歯車２５．２６が回
転し、次いで太陽歯車２７．２９が一体的に回転する。

さらに、この回転により遊星歯車３１゜３２が回転する
が、その腕３３の回転（荷重の）方向によりワンウェイ
クラッチ２２がｒオン」になり、遊星歯車３１．３２の
腕３３が固定されるため、遊星歯車３１．３２の回転が
内歯歯車３５゜腕４ｂを介してドライブシャフトロワー
４Ｂに伝達される。

また、変速ユニット６内のブレーキ２３が「閉」に設定
された第７図に示す第２速時（トップギヤ走行時）には
、ドライブシャフトアッパー４Ａに伝達された回転力が
前述した第１速時と同様腕３ａを介して内歯歯車２４に
伝達される。この場合太陽歯車２７がブレーキ２３によ
り固定されているため、内歯歯車の回転により遊星歯車
２５゜２６が太陽歯車２７の回りを公転しながら自転す
る。このため腕４ａが回転して、この回転力がドライブ
シャフトロワー４Ｂに伝達される。この時、腕３３の回
転方向はワンウェイクラッチ２２が「オフ」となる方向
のため、第２の遊星歯車列４０は出力に何ら関与しない
。

次いで、上記第１速時、第２速時いずれの場合でも、ド
ライブシャフトロワー４Ｂに伝達された回転力が減速逆
転機構１０に伝達され、最終的にプロペラシャフト１１
に伝達され、これによりプロペラ５８が減速逆転機構１
０の前後進設定に応じて回転し、推力が得られるように
なっている。

前記コントロールユニット１８内には、第８図に示す制
御部としての制御回路６０が内蔵されている。この制御
回路６０は、バッテリ７０にスイッチ６１を介して接続
された定電圧回路６２から電圧を供給されるＣＰＵ６３
と、このＣＰＵ６３に併設されたｌ１０６４及びＲＯＭ
／ＲＡＭ６５とを有している。ｌ１０６４の出力信号線
は、ブレーキソレノイド１７のオン・オフ制御用のスイ
ッチング・トランジスタ６６のベースに接続されている
。このスイッチング・トランジスタ６６のコレクタ側は
、スイッチ６１を介してバッテリ７０に接続されるとと
もに、エミッタ側はブレーキソレノイド１７のコイル１
７ａに接続されている。

１１０６４には前述した圧力センサ３からの出力信号が
入力され、Ａ／Ｄ変換されてＣＰＵ６３に送られるよう
になっている。ＲＯＭ／ＲＡＭ６５には、後述する第９
図に示すフローチャートに係るプログラムが書き込まれ
ている。

スイッチ６１の接点を閉成するとバッテリ７０から定電
圧回路６２を介して各部に電源電圧が供給される０次に
、プログラムがＣＰＵ６３に読み込まれ、圧力センサ３
からの信号とともに演算処理され、必要な場合にｌ１０
６４を介して前述したスイッチング・トランジスタ６６
のベースに信号電流を流す、このため当該スイッチング
・トランジスタ６６が導通してブレーキソレノイド１７
のコイル１７ａにバッテリ７０から電流が流れ、該コイ
ル１７ａが励磁されてブレーキソレノイド１７がオンと
なり、ブレーキロッド１４が第２図の矢印Ｙ方向に移動
してブレーキ２３が作動する。

反対に、スイッチング・トランジスタ６６のベースに信
号電流が流れない場合には０、スイッチング・トランジ
スタ６６がオフとなり、ブレーキソレノイド１７がオフ
となって、ブレーキロッド１４が第２図の矢印Ｙ°力方
向移動してブレーキ２３が非作動状態となる。

船外機を滑走艇に装備した場合、プロペラ推力（スラス
ト力）Ｔは、時間とともに第１０図に示す変化を示す。

即ち、滑走状態に入るまでに最高推力Ｔ□、になり、そ
の後滑走状態に入るとＴ、、、よりも小さいＴ、となる
、また、減速から停止状態になれば当然Ｔζ０となる。

一方、変速操作が必要な時期は、ＴＮＡＸから、Ｔ３に
到る途中である。これは、滑走状態までは、走行抵抗が
大きく、所謂ローギヤ（第−速）走行が必要であり、又
、ＴＮＡＸ超えれば、走行抵抗が減るため、プロペラ回
転を上げて最高速の向上を図ることが必要となる。この
ため、本実施例では、プロペラ推力Ｔ−Ｔ、（最高推力
Ｔｔｔａｘの９０％）の位置（同図のＡ点）で第−速か
ら第二速に切り換える。即ち、ブレーキ２３を作動させ
るようになっている。

一方、プロペラ推力が充分小さくなった場合には、第二
速から第−速への変速操作を行い次の加速に備える必要
がある。このため、本実施例では、プロペラ推力Ｔ＝Ｔ
ｙ　　（最高推力Ｔ、１Ａ１１の１０％）の位置（同図
のＢ点）でブレーキを開放するようになっている。

次に、変速時におけるＣＰＵ６３の制御機能を第９図の
フローチャートに基づき説明する。

まず、ＣＰＵ６３では、圧力センサ３からの出力信号を
読み込み（実際には連続的に読み込まれ、る）、予め定
めた演算を行いスタートから１時間後のプロペラ推カフ
１を算出する（ステップＳ１０１）。次に、ＣＰＵ６３
では、前回算出した推力の値Ｔ、−１よりもその時点で
読み込み算出した推力の値Ｔ１が小さいか否かを判断す
る（Ｓ１０２）、そして、小さくなければ、ステップ３
１０１に戻り、同様にしてプロペラ推力Ｔ！、、を算出
する。

反対に、小さい場合には、最高推力Ｔｈａｗを過ぎたと
判断して、ステップ５１０３に進み、ＲＯＭ／ＲＡＭ６
５に記憶されたＴ＋−＋の値に基づきＴＸ　＝０．９Ｘ
ＴＭＩＩＸ−０，９ＸＴ！−１を計算する０本実施例で
は、前述したように、Ｔｌ４Ｍ！の９θ％まで推力Ｔが
低下した時点で変速を行うようにしているため、この計
算を行うものである。

次いで、ＣＰＵ６３では、圧力センサ３からの出力信号
を読み込み、同様にしてプロペラ推力Ｔ！１を算出しく
５１０４）、Ｔ直＊ｌ　Ｌｆ’ｒＸか否かを判断する（
Ｓ１０５）、そして、Ｔ１．１−Ｔ×となるまでステッ
プ５１０４から１０５を繰り返す。一定時間経過後、ス
タートから１時間経過後の時点でＴｊζＴ、ｌとなった
とすると、この時点で、ＣＰＵ６３では、前述したｌ１
０６４を介してスイッチング・トランジスタ６６のベー
スに信号電流を流す（３１０６）、これにより、第−速
から第二速に、即ち「ローギヤ」から「トップギヤ」に
シフトアップされる。

次に、ＣＰＵ６３では、Ｔｙ　−０、Ｉ　Ｘ　ＴＭＡ）
１＝０．ＩＸＴｔ−ｔを計算する（ＳｉＯ２）、次いで
、圧力センサ３からの出力信号を読み込み、同様にして
プロペラ推力Ｔｊ、１を算出しく８１０８）、ＴＪ＋Ｉ
≦Ｔｖとなるか否かを判断する（Ｓ１０９）、一定時間
経過後、スタートからに時間経過後の時点でＴ１≦ＴＶ
となったとすると、この時点で、ＣＰＵ６３では、ｌ１
０６５からスイッチング・トランジスタ６６のベースへ
の信号の送出を停止する（３１１０）、これにより、第
二速から第−速に、即ち「トップギヤ」から「ローギヤ
」にシフトダウンされる。

以後、ストップからスタートへ回帰して、同様の制御動
作を繰り返す。

以上説明したように、本実施例によると、動力をクラッ
チ機構で断つ動作がないため、加速途中でも変速が可能
であり、変速機構の機能を十分発揮することが出来ると
いう利点がある。又、１速から２速への変速はブレーキ
２３の「閉」動作とワンウェイクラッチ２２の「オフ」
動作であるため変速の際のショックがワンウェイクラッ
チ２２に加わらず、信頼性の向上と小型化が期待できる
という利点がある。第１の減速手段としての変速ユニッ
ト６が出力軸が同軸の第１．第２遊星歯車列３０．４０
からなる結合遊星歯車機構２０を備えているため、装置
全体のコンパクト化が出来る。

更に、予め設定した適切な時期（最高推力の９０％、１
０％等）に変速できるので、燃費の向上を図ることがで
き、自動変速なので、ステアリング操作、スロットル操
作を中断することなく、しかもこの変速制御が、ＰＴＴ
装置を構成するトリムシリングに加わるプロペラ推力を
、油圧回路に介装された圧力センサの検出値から算出す
ることに基づきなされることから、エンジン回転数その
他エンジン情報を必要とせず、構造が簡単で信頼性が高
いという利点がある。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように構成され機能するので、これに
よると、例えば上記実施例のように第２の減速手段とし
て通常の逆転減速機構を用いた場合に、これとは別に変
速機能を備えた第１の減速手段が設けられ、この変速動
作をブレーキの［開閉Ｊ　（及びワンウェイクラッチの
「オフ、オン」と）により行うことが出来ることから、
変速中にプロペラシャフトに常に動力を伝達することが
でき、更に、自動変速なのでステアリング操作、スロッ
トル操作を中断することがなく、予め設定した適切な時
期（例えば、最高推力の９０％、１０％等）に変速でき
るので、燃費の向上を図ることができ、しかもこの変速
制御が、プロペラ推力を。

ＰＴＴ装置の油圧回路に介装された圧力センサの検出値
から算出することに基づきなされることから、エンジン
回転数その他エンジン情報を必要とせず、構造が簡単で
高い信頼性を有することができる、これがため、適切な
変速時期に自動的に変速を行うことを可能とし、船速か
実際に加速されている状態にあっても容易に変速を行う
ことができるという従来にない優れた船外機用変速装置
を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の構成を示す一部破断した
側面図、第２図（１）は第１図のブレーキ部分を示す拡
大図、第２図（２）は同図（１）の矢印Ａ方向から見た
ブレーキカム及びスプリング材を示す説明図、第２図（
３）は同図（１）の■−■線に沿って見た断面の状態を
示す説明図、第３図は第１図の実施例の船外機に装備さ
れるＰＴＴ装置の駆□動部部分を示す説明図、第４図は
第３図の実際の取付けを示す説明図、第５図は第１図の
変速ユニットの内部構造を示す説明図、第６図ないし第
７図は第５図の動作説明図、第８図は第１図のコントロ
ールユニット内の制御回路の構成を示すブロック図、第
９図は第１図の実施例の変速時のＣＰＵの制御を示すフ
ローチャート、第１０図は変速時期を説明するための線
図である。 ３・・・・・・圧力センサ、４Ａ−・・・・・第１のド
ライブシャフトとしてのドライブシャフトアッパー、４
Ｂ・・・・・・第２のドライブシャフトとしてのドライ
ブシャフトロワー、５−−−−−−油圧回路の一部を成
す管路、６・・・・・・第１の減速手段としての変速ユ
ニット、ｌＯ・・・・・・第２の減速手段としての減速
逆転機構、１１・・・・・・プロペラシャフト、１７・
・・・・・ブレーキ駆動手段としてのブレーキソレノイ
ド、２０・・・・・・結合遊星歯車機構、２２・・・・
・・ワンウェイクラッチ、２３・・・・・・ブレーキ、
３０・旧・・第１の遊星歯車列、４０・・・・・・第２
の遊星歯車列、６０・・・・・・制御部としての制御回
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、エンジン出力軸の回転力伝達用の第１のドライ
   ブシャフト及び第２のドライブシャフトと、これら両者
   間に介装されるとともに前記第１のドライブシャフトに
   伝達された回転力を前記第２のドライブシャフトに伝達
   する第１の減速手段と、前記第２のドライブシャフトに
   伝達された回転力をプロペラシャフトに伝達する第２の
   減速手段とを有し、 前記第１の減速手段が、出力軸が同軸の第１、第２の遊
   星歯車列からなる結合遊星歯車機構と、前記第１、第２
   の遊星歯車列の回転を必要に応じて制御するワンウェイ
   クラッチ及びブレーキとを備え、 前記ブレーキをブレーキ駆動手段を介して開閉制御する
   制御部を設け、この制御部にＰＴＴ装置の油圧回路に介
   装された圧力センサを併設するとともに、前記制御部が
   当該圧力センサの出力信号に応じて前記ブレーキを開閉
   せしめる制御機能を有していることを特徴とした船外機
   用変速装置。