JPH0531024B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、たとえば船外機などに用いられる
船舶の自動変速機、より詳しくは、エンジンなど
の回転数が所定値になつたときに、自動的に変速
段が切り替わる自動変速機に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、車両などの自動変速機においては、遠
心力によりシユーがドラムに圧接して、変速段が
切り替わるとともに、切り替わつた変速段におけ
る動力を伝達している。このように、摩擦力で動
力を伝達することによつて、変速段が切り替わる
時に、エンジンおよび変速機などの負荷が急激に
増大するのを防止している。この種の摩擦式の自
動変速機は、たとえば船外機などにも用いられて
いる（たとえば、米国特許第4173939号公報参
照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記従来技術では、摩擦力を利用し
ているため、摩擦ロスおよび摩擦熱が発生するば
かりでなく、摩擦面積を大きくする必要があるか
ら、変速機が大型化する。

このことは、実開昭58−094944号公報、実開昭
51−096183号公報および特開昭49−096153号公報
に開示された変速機や減速機をこの種の船舶の変
速機に適応してもほぼ同様の課題がある。

この発明は、上記従来の点に鑑みてなされたも
ので、動力源などに対する負荷が急激に増大する
のを防止し得るとともに、摩擦熱および摩擦ロス
の生じるおそれがなく、しかも、変速機の小型化
を図り得る船舶の自動変速機を提供することを目
的としている。

〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、この発明は、ま
ず、動力源に接続された入力軸と、推進装置に接
続された出力軸と、上記入出力軸に平行に配設さ
れた変速歯車軸と、上記３軸のそれぞれに設けら
れ上記入出力軸の間を変速段に応じて連結する変
速ギヤを備えている。

上記３軸のいずれかに装着されて軸方向に移動
するシフタは、上記複数の変速ギヤのうち対応す
る１つの変速ギヤに係脱自在で、回転方向に爪係
合する。上記シフタが装着された軸の外周に設け
られた遠心おもりは、この軸の回転による遠心力
を受けて、シフタを軸方向へ移動させる。

〔作用〕

この発明によれば、シフタは変速ギヤに対し、
回転方向に爪係合するものであり、摩擦係合する
ものではないから、摩擦ロスおよび摩擦熱の生じ
るおそれがない。また、爪係合するから、動力を
伝達する部品は摩擦係合の場合よりも小型化でき
るので、変速機が小型になる。

また、船舶に用いられるものであるから、推進
装置の回転速度の急激な増大が、船舶の速度の増
加に臨時に比例しないので、爪係合により急激に
変速段が切り替わつても、動力源などの負荷が急
激に増大するおそれがない。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面にしたがつて説
明する。

第１の実施例を示す第１図において、Ｓは舟艇
（船舶）、１は船外機、２はエンジン（動力源）、
３は自動変速機（以下、単に変速機という）、４
は推進装置、８ｄはプロペラである。５は入力軸
で、エンジン２のクランク軸６に接続され、その
下部が変速機３内に挿入されている。７は出力軸
で、その下部に、第２図の水平ベベルギヤ７ａが
固定されている。８ａ，８ｂは垂直ベベルギヤ
で、上記水平ベベルギヤ７ａにかみ合つており、
プロペラ軸８のまわりに回転自在に装着されてい
る。８ｃはカム軸、９はスライダ、１０はスプリ
ング、１１はカム部材で、これらにより、出力軸
７が、プロペラ軸８と前進接続または後進接続さ
れ、あるいは、プロペラ軸８と切放される。

上記カム部材１１は、その上部に伸びるチエン
ジロツド１２に固定されている。このチエンジロ
ツド１２は、変速機３内の変速歯車軸１３の貫通
孔１３ｄ（第３図）を貫通しており、周知のよう
に、運転室からの操作によつて、ケーブル（図示
せず）を介して、上下動される。上記変速歯車軸
１３は、入出力軸５，７よりも前方Ａに、かつ、
入出力軸５，７に平行に配設されている。

上記変速機３を明示する第３図において、入力
軸５の下端部の外周には、変速駆動ギヤ５ａが圧
入されている。一方、出力軸７の上部には、大き
な凹所７ｃが形成され、この凹所７ｃに入力軸５
が挿入されるとともに、この入力軸５との間にワ
ンウエイクラツチ１４が設けられている。このワ
ンウエイクラツチ１４により、通常航行時に入力
軸５の回転が出力軸７に伝達される。

上記変速歯車軸１３には、変速駆動ギヤ５ａに
かみ合う第１の変速従動ギヤ１３ａと、後述する
シフタ装置５０とが、スプライン１３ｂを介し
て、装着されている。上記シフタ装置５０の下方
には、第２の変速従動ギヤ１３ｃが、変速歯車軸
１３に回転自在に装着されている。上記第２の変
速従動ギヤ１３ｃには、上記出力軸７に一体形成
された第３の変速従動ギヤ７ｂがかみ合つてい
る。上記変速駆動ギヤ５ａと３つの変速従動ギヤ
１３ａ，１３ｃ，７ｂとで、入出力軸５，７間を
変速段に応じて連結している。

第４図は、この発明の要部であるシフタ装置５
０を示す。この図において、シフタ装置５０は、
主に、シフタ５１と、遠心おもり５２と、カム５
３と、リミツタ機構５４とか構成されている。

上記シフタ５１は、変速歯車軸１３の軸方向に
移動自在で、このシフタ５１が対応している第２
の変速従動ギヤ１３ｃに係脱自在である。このシ
フタ５１は、その下部に圧縮状態で設けられた復
帰ばね５４ａにより、軸方向の上方に押圧され
て、第３図のように、第２の変速従動ギヤ１３ｃ
に係合していない離脱位置に保たれている。この
シフタ５１の下部に形成された爪５１ａと、第２
の変速従動ギヤ１３ｃに形成された凹部５５と
は、後述するように、たとえばオーバドライブ時
に、回転方向に爪係合する。

第４図において、上記遠心おもり５２は、変速
歯車軸１３の外周に複数個設けられ、上記復帰ば
ね５４ａにより、シフト５１とカム５３との間に
挟持されている。この遠心おもり５２は、変速歯
車軸１３の回転による遠心力を受けて、カム５３
に沿つて径方向および軸方向へ移動して、シフタ
５１を軸方向の下方へ移動させるものである。な
お、この実施例では、上記遠心おもり５２は鋼球
である。

上記リミツタ機構５４は、上記遠心おもり５２
によるシフタ５１の所定の移動力に抗して、シフ
タ５１を上記離脱位置に位置決めして保持するこ
とにより、上記シフタ５１の移動の速度を大きく
するものである。第４図の上記リミツタ機構５４
は、変速歯車軸１３に形成された位置決め凹部５
４ｂと、この凹部５４ｂに嵌まり込むボール５４
ｄと、このボール５４ｄを変速歯車軸１３に押圧
するリミツタばね５４ｅと、シフタ５１に圧入さ
れた圧入リング５４ｆと、上記復帰ばね５４ａと
から構成されている。上記ボール５４ｄは、シフ
タ５１の半径方向に穿設された摺動孔５１ｂに摺
動自在で、上記リミツタばね５４ｅにより押圧さ
れて、位置決め凹部５４ｂに嵌り込んで、遠心お
もり５２の移動力が大きくなるまでシフタ５１を
上記離脱位置に保持するものである。

つぎに、潤滑装置について説明する。

第２図において、船外機１（第１図）のロアケ
ース１６に固定されたプロペラハウジング１７
と、プロペラ軸８との間には、オイルシール１
が介装されている。一方、上記ロアケース１６に
締付けられるミツシヨンケース１８と、入力軸
５、チエンジロツド１２との間には、オイルシー
ル２，３が介装されている。したがつて、プ
ロペラハウジング１７より前方Ａと、ミツシヨン
ケース１８よりも下方との空間には、オイルが封
入されており、後述する各オイル経路が設けられ
ている。

２０はトロコイドポンプで、推進装置４の左側
の垂直ベベルギヤ８ａに内歯車（図示せず）が固
定されており、推進装置４内のオイルを吸入し
て、このオイルを変速機３へ供給するものであ
る。つまり、トロコイドポンプ２０は、右側の推
進装置４内から、テーパローラベアリング２１の
間を通して、矢印のように、オイルを吸入して、
左側のカム部材１１の下方へオイルを吐出する。

上記カム部材１１は、図示しない切欠部が形成
されて、チエンジロツド１２の収納されているオ
イル経路２２にオイルを導く。上記チエンジロツ
ド１２を支持する支持金具２３には、オイル経路
２２のオイルを、第３図の変速機３内に導く孔２
３ａが穿設されている。

上記変速歯車軸１３の貫通孔１３ｄは、変速歯
車軸１３の軸方向に設けられ、変速機３内に導入
されたオイルを、変速歯車軸１３の下端部から上
端部へ導く。なお、変速歯車軸１３の下部のベア
リングＢ１には、オイルシール５が設けられて
いる。

上記変速歯車軸１３における第２の変速従動ギ
ヤ１３ｃの内側には、径方向に小孔１３ｅが穿設
されている。この小孔１３ｅは上記貫通孔１３ｄ
に連通しており、第２の変速従動ギヤ１３ｃのメ
タル軸受１３ｆを潤滑している。

上記ミツシヨンケース１８における変速歯車軸
１３および入力軸５を軸支している軸受ハウジン
グ部１８ａには、ベアリングＢ２，Ｂ３よりも上
方の部分に、傾斜した傾斜孔１８ｂが設けられて
いる。一方、ベアリングＢ２の上部には、オイル
シール６が設けられている。したがつて、上記
傾斜孔１８ｂは、変速歯車軸１３の上端部のオイ
ルを、入力軸５のベアリングＢ３の上方へ導く。

上記変速駆動ギヤ５ａには、その軸方向に複数
の貫通孔５ｂが形成されている。したがつて、上
記ベアリングＢ３のオイルは、この貫通孔５ｂを
通つて、ワンウエイクラツチ１４へ導かれる。な
お、４はオイルシールである。

上記入力軸５と出力軸７との間には、ベアリン
グＢ４が介装されており、ワンウエイクラツチ１
４からのオイルが、出力軸７の凹所７ｃに導入さ
れる。この出力軸７には、上記凹所７ｃの下部か
ら、出力軸７の外径方向に行くに従い下方に傾斜
する傾斜孔７ｄが設けられている。この傾斜孔７
ｄは、凹所７ｃのオイルを出力軸７の外側へ導く
ものである。

上記出力軸７は、第３の変速従動ギヤ７ｂの下
方において、ベアリングＢ５に支持されている。
このベアリングＢ５は、メタル軸受１３ｆおよび
シフタ装置５０からのオイルを、出力軸７の外側
へ導く。

第２図の２５は粘性ポンプで、上記出力軸７の
外側へ導かれたオイルを、帰還通路２６を介し
て、推進装置４内へ吐出するものである。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

まず、第３図の入力軸５の回転速度が遅い通常
航行時には、変速歯車軸１３の回転数が遅いた
め、第４図の復帰ばね５４ａのばね力が、遠心お
もり５２の遠心力による軸方向の移動力よりも大
きいので、シフタ５１が第３図のように離脱位置
に保持される。このため、入力軸５の回転力が、
ワンウエイクラツチ１４を介して、出力軸７に伝
達されるので、入力軸５と出力軸７との回転数が
同一に保たれる。

一方、入力軸５の回転速度が所定値まで上昇す
ると、変速歯車軸１３の回転も速くなる。これに
より、遠心おもり５２の軸方向の移動力が、第４
図の復帰ばね５４ａのばね力と、リミツタばね５
４ｅのばね力によるボール５４ｄの軸方向の抗力
との和よりも大きくなつて、遠心おもり５２がカ
ム５３に沿つて実線の位置まで移動して、シフタ
５１が係合位置まで移動する。一方、この移動時
には、ボール５４ｄが位置決め凹部５４ｂに嵌り
込んでいないから、上記ボール５４ｄによる抗力
が零になる。このため、シフタ５１の上方への抗
力が急激に小さくなるので、シフタ５１の移動速
度が大きい。

上記シフタ５１の移動で、爪５１ａが第２の変
速従動ギヤ１３ｃの凹部５５に係入して、シフタ
５１が第２の変速従動ギヤ１３ｃと回転方向に爪
係合する。これにより、第３図の入力軸５の回転
力が、変速駆動ギヤ５ａ、第１の変速従動ギヤ１
３ａ、スプライン１３ｂ、シフタ５１、第２の変
速従動ギヤ１３ｃおよび第３の変速従動ギヤ７ｂ
を介して、出力軸７に伝達される。このため、出
力軸７の回転が入力軸５の回転よりも速くなる。

上記構成において、この発明は、第４図のシフ
タ５１が第２の変速従動ギヤ１３ｃに対し、回転
方向に爪係合するから、つまり、摩擦力によつて
回転力を伝達するものではないので摩擦ロスおよ
び摩擦熱の生じるおそれがない。しかも、爪係合
するものであるから、動力を伝達する部品である
シフタ５１および第２の変速従動ギヤ１３ｃは、
摩擦係合の場合よりも小型化でき、その結果、第
３図の変速機３が小型になる。

また、第１図の舟艇Ｓに用いられる変速機３で
あるから、水中で回転するプロペラ８ｄの回転速
度の増大は、舟艇Ｓの推進速度の増加に瞬時に比
例しない。したがつて、上記爪係合により、急激
に変速段が切り替わつても、エンジン２などの負
荷が急激に増大するおそれがない。

ところで、この実施例では、第４図のリミツタ
機構５４を設けているから、シフタ５１の爪５１
ａが、第２の変速従動ギヤ１３ｃの凹部５５に瞬
間的に入り込むので、上記シフタ５１と第２の変
速従動ギヤ１３ｃの摩擦ロスが、より一層小さく
なる。

また、この実施例では、遠心おもり５２とし
て、歯車軸１３のまわりに回転する鋼球を用いた
から、遠心おもり５２を変速歯車軸１３に近接し
て配設できるので、シフタ装置５０が径方向に小
型になる。

しかし、この発明は、遠心おもり５２が上記の
ような鋼球でなくても良い。この一例を第５図の
第２の実施例に示す。

第２の実施例の要部を示す第５図において、シ
フタ５１の上部には、アーム５６が上下に回転自
在に支持されている。このアーム５６は、下端側
に遠心おもり５２が設けられ、上端側にカム５３
が形成されている。なお、５７は固定部材でカム
５３が当接している。その他の構成は第１の実施
例と同様であり、同一部分または相当部分に同一
符号を附して、その説明を省略する。

ところで、上記２つの実施例では、遠心おもり
５２が変速歯車軸１３の径方向および軸方向に移
動する。しかし、この発明は、遠心おもり５２が
上記径方向にのみ移動するものであつても良い。
この一例を第６図の第３の実施例に示す。

第６図において、シフタ５１の上面には、すり
鉢状のカム５３が形成されている。上記遠心おも
り５２は、このカム５３と上方の固定部材５７と
の間に挟持されている。したがつて、遠心おもり
５２は変速歯車軸１３の回転にともなつて、径方
向にのみ移動して、シフタ５１を下方へ移動させ
る。なお、その他の構成は第１の実施例と同様で
あり、同一部分または相当部分に同一符号を附し
て、その説明を省略する。

ところで、上記３つの実施例では、シフタ５１
および第２の変速従動ギヤ１３ｃ（シフタ５１に
対応するギヤ）が、変速歯車軸１３に設けられて
いる。しかし、この発明は、シフタ５１およびこ
のシフタ５１に対応するギヤが、他の軸５，７
（第３図）に設けられていても良い。この一例を
第７図の第４の実施例に示す。

第７図において、入力軸５には、変速駆動ギヤ
５ａおよびシフタ装置５０がスプライン５ｅによ
り係合して設けられている。一方、出力軸７は、
上記入力軸５内に挿入されているとともに、この
出力軸７に第３の変速従動ギヤ７ｂがスプライン
７ｅにより係合し、かつ固定されている。この第
３の変速従動キヤ７ｂは、この発明におけるシフ
タ５１に対応するギヤであり、爪５１ａが係脱す
る凹部５５を有している。

一方、変速歯車軸１３には、メタル軸受１３ｇ
および１３ｆを介して、第１および第２の変速従
動ギヤ１３ａ，１３ｃが、それぞれ回転自在に装
着されている。この第１の変速従動ギヤ１３ａと
第２の変速従動ギヤ１３ｃとの間には、通常航行
時に動力を伝達するワンウエイクラツチ１４が介
装されている。

上記変速歯車軸１３における第１の変速従動ギ
ヤ１３ａの内側には、径方向に小孔１３ｈが穿設
されている。上記第１の変速従動ギヤ１３ａに
は、径方向の貫通孔１３ｉが穿設されている。こ
の第１の変速従動ギヤ１３ａのメタル軸受１３ｆ
には、上記小孔１３ｈと貫通孔１３ｉとを断続的
に連通させる螺線状のオイル通路１３ｊが刻設さ
れている。したがつて、変速歯車軸１３の貫通孔
１３ｄ内に導入されたオイルは、上記小孔１３
ｈ、オイル通路１３ｊおよび貫通孔１３ｉを経由
して、ワンウエイクラツチ１４に供給される。

つぎに、上記構成の動作を簡単に説明する。

まず、通常航行時には、シフタ５１が図示の位
置に保持されて、入力軸５の回転力が、駆動ギヤ
５ａおよび３つの変速従動ギヤ１３ａ，１３ｃ，
７ｂを介して出力軸７に伝達される。これによ
り、出力軸７の回転が入力軸５の回転よりも遅く
なる。

一方、オーバドライブ時には、遠心おもり５２
が大きな遠心力を受けて、軸方向に移動して、シ
フタ５１が第３の変速従動ギヤ７ｂに対し、回転
方向に爪係合する。これにより、入力軸５の回転
力がスプライン５ｃ、シフタ５１および第３の変
速従動ギヤ７ｂを介して出力軸７に伝達される。
このため、出力軸７の回転が入力軸５の回転と同
一になる。なお、その他の構成は、第１の実施例
と同様であり、同一部分または相当部分に同一符
号を附して、図示およびその詳しい説明を省略す
る。

上記構成において、この実施例は、十分な潤滑
を要するワンウエイクラツチ１４が、オイル経路
の上流側である変速歯車軸１３の外周に設けら
れ、変速歯車軸１３の貫通孔１３ｄから小孔１３
ｈ、螺線状のオイル通路１３ｊおよび貫通孔１３
ｉを介して、ワンウエイクラツチ１４にオイルが
供給される。したがつて、圧力の高いオイルがワ
ンウエイクラツチ１４に供給されるので、ワンウ
エイクラツチ１４が十分に潤滑される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、シフ
タが変速ギヤに対して、回転方向に爪係合するか
ら、摩擦熱およびロスの生じるおそれがなく、し
かも、変速機の小型化を図り得る。また、船舶の
自動変速機であるから、車両などと異なり、動力
源および変速機などに対する負荷が急激に増大す
ることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を示す船外機
の概略構成図、第２図は潤滑装置を示す船外機の
縦断面図、第３図は変速機の縦断面図、第４図は
要部の縦断面図、第５図は第２の実施例を示す要
部の縦断面図、第６図は第３の実施例を示す要部
の縦断面図、第７図は第４の実施例を示す変速機
の縦断面図である。 ２……動力源（エンジン）、３……自動変速機、
４……推進装置、５……入力軸、７……出力軸、
１３……変速歯車軸、５ａ，７ｂ，１３ａ，１３
ｃ……変速ギヤ、５１……シフタ、５２……遠心
おもり、５４……リミツタ機構、Ｓ……船舶（舟
艇）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 動力源に接続された入力軸と、推進装置に接
   続された出力軸と、上記入出力軸に平行に配設さ
   れた変速歯車軸と、上記３軸のそれぞれに設けら
   れ上記入出力軸の間を変速段に応じて連結する複
   数の変速ギヤとを備えた船舶の自動変速機であつ
   て、上記３軸のうちのいずれかに軸移動可能に装
   着されかつ上記変速ギヤのうちの対応する１つの
   変速ギヤに係脱可能に回転方向へ爪係合するシフ
   タと、このシフタが装着された軸の回転による遠
   心力を受けて上記シフタを対応する変速ギヤに係
   脱可能に爪係合させる遠心おもりとを具備し、上
   記入出力軸の間の変速段における動力伝達を上記
   各変速ギヤの噛合と、上記シフタの爪係合のみで
   伝達するように構成したことを特徴とする船舶の
   自動変速装置。 ２ 上記シフタを対応する変速ギヤとの爪係合解
   除位置に保持するとともに、所定の回転数で上記
   シフタを上記変速ギヤに爪係合させるリミツタ機
   構を具備してなる特許請求の範囲第１項に記載の
   船舶の自動変速装置。