(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルクラッチを収容する上部オイル室と、該上部オイル室にオイルを圧送するオイルポンプと、上記オイルクラッチの出力側に連結されたギヤ機構を収容する下部オイル室と、該下部オイル室内のギヤ機構と該オイル室内で結合され、該ギヤ機構を介して回転するプロペラ軸と、上部オイル室から下部オイル室にオイルを供給する送り側オイル通路と、下部オイル室内のオイルを上記オイルポンプに戻すための戻り側オイル通路とを有する油圧クラッチ式スターンドライブ構造において、前記下部オイル室内に前記プロペラ軸を支持する軸受けハウジングが備わり、該軸受けハウジングは前記下部オイル室に固定され、前記軸受けハウジングの外周部に環状溝が形成され、該環状溝と前記戻り側オイル通路が連通し、前記戻り側オイル通路の吸込口は前記環状溝に設けられ且つ前記プロペラ軸の軸心より下方に位置していることを特徴とする油圧クラッチ式スターンドライブ構造。
【請求項２】
前記下部オイル室内の上方位置の戻り側オイル通路にエア吸入用の小穴を設けたことを特徴とする請求項１に記載の油圧クラッチ式スターンドライブ構造。
【請求項３】
前記下部オイル室に開口する送り側オイル通路の供給口は、前記プロペラ軸の軸芯より上方に位置していることを特徴とする請求項１に記載の油圧クラッチ式スターンドライブ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、小型船舶等の船尾に装着するプロペラ駆動用のスターンドライブに関し、特にエンジンからの回転力を油圧クラッチを介してプロペラ側に伝達する油圧クラッチ式スターンドライブにおける油圧駆動用オイルの循環構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
小型船舶の推進機として、エンジンとともにクラッチ等の伝達機構を船外に取付けてプロペラを駆動する船外機型や、エンジンを船内に設けこのエンジンに連結されたクラッチ等の伝達機構を船外に設けてプロペラを駆動する船内外機型等が用いられている。エンジンを船内に設けたスターンドライブにおいては、船外でオイル室を構成する上部ユニット内にギヤポンプを含む油圧クラッチを収容し、この上部ユニットに連通する下部ユニット内に油圧クラッチの出力側に連結されたかさ歯車等の伝達機構を収容し、このかさ歯車にプロペラ軸を連結した油圧クラッチ式スターンドライブ構造が実用化されている。
【０００３】
図１２は、本発明が適用されるスターンドライブの全体構造の概略を示す構成図である。エンジン１は船内に設置され、その出力軸１ａはユニバーサルジョイント３を介して、船外に設けた上部ユニット４の入力軸２に連結される。上部ユニット４内には油圧駆動源となるギヤポンプ５および油圧クラッチ機構６が収納される。この油圧クラッチ機構６の出力側に、入力軸２に対しほぼ直角方向に出力伝達軸９が結合される。伝達軸９の端部には下部ユニット７が設けられ、その内部にかさ歯車からなる伝達ギヤ機構８が収納される。伝達ギヤ機構８の出力側には、伝達軸９に対しほぼ直角方向に中空軸内に中実軸を設けた実質上に２本のプロペラ軸１０が結合され各軸上にプロペラ１１が装着される。上部ユニット４と下部ユニット７によりドライブユニット９０が構成される。このドライブユニット９０はユニバーサルジョイント３を介して上下に揺動する。
【０００４】
このようなスターンドライブ（ドライブユニット９０）における従来のオイル循環構造を図１１に示す。油圧クラッチ機構６を構成するオイルクラッチは上部ユニット４内に形成された上部オイル室８０内に設けられ、ギヤポンプ５から高圧のオイルが圧送されクラッチ作動を行う。クラッチ作動を行ったオイルは低圧となり、一旦上部オイル室８０内に入り、さらにこのオイルは送り側オイル通路７２を通して、矢印Ｑのように下部オイル室８１内に供給される。下部オイル室８１には戻り側オイル通路７３が接続され、オイルが矢印Ｒのようにギヤポンプ５により吸引されて戻される。これらの送り側および戻り側のオイル通路７２、７３は、それぞれ下部オイル室８１の上面に開口する供給口７２ａおよび吸込口７３ａを有する。
【０００５】
このような上部オイル室８０および下部オイル室８１からなるユニット容積の約８５％がオイルで充填される。このオイルがギヤポンプ５により、上部オイル室８０のオイルクラッチに供給され、上部オイル室８０→送り側オイル通路７２→下部オイル室８１→戻り側オイル通路７３→ギヤポンプ５→上部オイル室８０のように循環する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の油圧クラッチ機構のオイル循環構造においては、戻り側オイル通路７３のオイル吸込口７３ａが下部オイル室８１の上面に開口しているため、下部オイル室８１内に溜まった空気塊８２が戻り側オイル通路７３に吸込まれこれを通して上昇し、ギヤポンプ５内に吸込まれる。このように空気塊（泡）を一時に吸引することにより、ポンプ出力が低下し、ポンプから送り出される油量および油圧が低下してクラッチの繋がりに要する時間が長引くとともにスリップや伝達トルクの低下等の問題を起こすおそれがある。
【０００７】
本発明は上記従来技術に基づいてこれを改善し、空気塊を一時に吸引することによるギヤポンプの吐出油量や油圧の低下を防止したオイル循環構造を有する油圧クラッチ式スターンドライブ構造の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、オイルクラッチを収容する上部オイル室と、該上部オイル室にオイルを圧送するオイルポンプと、上記オイルクラッチの出力側に連結されたギヤ機構を収容する下部オイル室と、該下部オイル室内のギヤ機構と該オイル室内で結合され、該ギヤ機構を介して回転するプロペラ軸と、上部オイル室から下部オイル室にオイルを供給する送り側オイル通路と、下部オイル室内のオイルを上記オイルポンプに戻すための戻り側オイル通路とを有する油圧クラッチ式スターンドライブ構造において、前記下部オイル室内に前記プロペラ軸を支持する軸受けハウジングが備わり、該軸受けハウジングは前記下部オイル室に固定され、前記軸受けハウジングの外周部に環状溝が形成され、該環状溝と前記戻り側オイル通路が連通し、前記戻り側オイル通路の吸込口は前記環状溝に設けられ且つ前記プロペラ軸の軸心より下方に位置していることを特徴とする油圧クラッチ式スターンドライブ構造を提供する。好ましい実施例においては、前記下部オイル室内の上方位置の戻り側オイル通路にエア吸入用の小穴を設けたことを特徴としている。
【０００９】
別の好ましい実施例においては、前記下部オイル室に開口する送り側オイル通路の供給口は、前記プロペラ軸の軸芯より上方に位置している。
【００１０】
上記本発明の基本構成を図４に示す。油圧クラッチ機構を構成するオイルクラッチ６は上部ユニット４内に形成された上部オイル室８０内に設けられ、ギヤポンプ５から高圧のオイルが圧送されクラッチ作動を行う。クラッチ作動を行ったオイルは低圧となり、一旦上部オイル室８０内に入り、さらにこのオイルは送り側オイル通路７２を通して、矢印Ｑのように下部オイル室８１内に供給される。下部オイル室８１には戻り側オイル通路７３が接続され、オイルが矢印Ｒのようにギヤポンプ５により吸引されて戻される。
【００１１】
このような構成において、戻り側オイル通路７３の吸込口７３ａはプロペラ軸１０の軸芯より下方に位置している。また、好ましくは、下部オイル室８１内の上方位置の戻り側オイル通路７３にエア吸入用の小穴６２を設けている。また、送り側オイル通路７２の供給口７２ａはプロペラ軸１０の軸芯より上方に位置している。
【００１２】
【作用】
戻り側オイル通路７３の吸込口７３ａは、下部オイル室８１内の下方でプロペラ軸１０の軸芯より下側に設けれているため、下部オイル室８１内の上方に溜まった多量の空気塊８２が一時にオイル通路７３の吸込口７３ａから吸上げられることが防止される。即ち、ドライブユニット９０はユニバーサルジョイント３を中心に上下に揺動する。この場合ドライブユニット９０が上方に揺動した際、下部オイル室８１内の油面変化に伴って空気塊８２が図中右方に移動したとしても、吸込口７３ａはプロペラ軸の軸芯より下方に位置しているので、空気塊が吸込口から戻り側オイル通路内に流入することを防止できる。また、船体の揺れ等により空気塊８２が下方の吸込口７３ａ方向に移動しても、プロペラ軸１０の回転により空気塊８２は細かく砕かれるため、多量の空気塊８２が一度に戻り側オイル通路７３を通してポンプ５内に吸入されることが防止される。
【００１３】
また、下部オイル室８１内の上方位置の戻り側オイル通路７３にエア吸入用の小穴６２を設けておくことにより、下部オイル室８１内の上方に溜まった空気塊８２を、ポンプ出力に影響を与えない程度に少量づつ戻り側オイル通路７３を通してポンプ側に循環させる。これにより、多量の空気塊が下部オイル室８１内に溜まることを防止し、多量の空気塊の吸引によるギヤポンプ５の出力低下を防止する。
【００１４】
また、送り側オイル通路の供給口をプロペラの軸芯より上方に、戻り側オイル通路の吸込口をプロペラの軸芯より下方に位置させたので、オイルに混じって送り側オイル通路の供給口から下部オイル室内に流入した空気が戻り側オイル通路の吸込口に流れたとしても、これは移動中にプロペラ軸により細かく粉砕されるため、前記空気が一時に戻り側オイル通路の吸込口から吸われることを防止できる。
【００１５】
【実施例】
図１は、本発明の実施例に係る油圧クラッチ式スターンドライブ構造の下部オイル室部分の断面図である。前述の上部オイル室内の油圧クラッチ６（図４）の出力側に連結された出力伝達軸９の下端にかさ歯車５０が装着される。このかさ歯車５０の歯５０ａと相互に対向する位置で噛み合う歯５１ａ，５３ａを有する第１および第２の２つのかさ歯車５１、５３が下部オイル室８１内に設けられる。第１かさ歯車５１はローラベアリング（またはボールベアリング）５７を介してハウジング５５に支持される。第２かさ歯車５３はローラベアリング（またはボールベアリング）５８を介して第１かさ歯車５１のシャフト５２上に支持される。第２かさ歯車５３のシャフト５４は中空軸であり、この中空シャフト５４内に第１かさ歯車５１のシャフト５２がベアリング６８およびオイルシール６９を介して回転可能に装着される。第１かさ歯車５１のシャフト５２の端部にはプロペラ７０が装着され、第２かさ歯車５３の中空シャフト５４の端部にはプロペラ７１が装着される。駆動側のかさ歯車５０の回転により、第１および第２のかさ歯車５１、５３はそれぞれ逆方向に回転する。このとき各シャフト５２、５４上のプロペラ７０、７１の推進力方向が同じになるように、各プロペラの羽根が形成される。
【００１６】
２重のシャフト５２、５４は筒状の軸受けハウジング５９に支持される。この軸受けハウジング５９は、その前端部（図の左側端部）で、ローラベアリング（またはボールベアリング）６３を介して第２かさ歯車５３を回転可能に支持するとともに、その後端部でベアリング６５およびオイルシール６６を介して中空シャフト５４を回転可能に支持する。このような軸受けハウジング５９が下部オイル室８１の後端部側にＯ−リング６０を介して装着され、固定部材６７によりドライブユニットのハウジング５５に固定される。
【００１７】
軸受けハウジング５９の前端部側の外周部には、溝６１が環状に形成される。この環状溝６１の上端部に戻り側オイル通路７３が連通する。この軸受けハウジング５９の前面側の上端部には、図２に示すように、環状溝６１に連通する小穴６２が形成される。また、環状溝６１の下端部の軸受けハウジングには、切欠き７５が形成される。この切欠き７５が戻り側オイル通路７３の吸込口７３ａを構成する。小穴６２の開口面積は吸込口７３ａの開口面積よりも十分に小さい。
【００１８】
油圧駆動源となるオイルは、上部オイル室８０（図４）から送り側オイル通路７２を通して下部オイル室８１上面の供給口７２ａを介して矢印のように送り込まれる。このオイルは、水面下にある下部オイル室８１内で冷却される。冷却されたオイルは下部オイル室８１内のかさ歯車５０、５１、５３の外周すきまを通過して移動してこれらを潤滑し、ポンプ吸引力により、矢印Ａのように、軸受けハウジング５９の下端部の切欠き７５を通して環状溝６１内に吸込まれる。環状溝６１内に吸込まれたオイルは、矢印Ｂ（図２）のように、左右両側から環状溝６１内を上昇し、戻り側オイル通路７３内に吸上げられる（矢印Ｃ）。このとき、環状溝６１の上端部の小穴６２を通して、下部オイル室８１の上部に溜まったエアを少量ずつ吸引する。小穴６２の径は、この小穴６２を通して吸引されたエアがポンプ出力を低下させない程度に小さく形成しておく。なお、このような小穴６２は環状溝６１の上端部の複数位置に設けてもよい。また、オイルの吸込口を構成する環状溝６１の切欠き７５は、プロペラシャフト５２、５４の軸芯より下側の位置で複数ヵ所に設けてもよい。
【００１９】
このようなスターンドライブの外側ケーシングを構成するハウジング５５はアルミニウム合金により形成される。このハウジング５５の船尾側の２つのプロペラ７０、７１の間の位置には、アノード７４が取付けられる。このアノード７４は、亜鉛合金あるいはマグネシウム合金等からなり、アルミニウム合金のドライブユニットのハウジングより先に腐食してハウジングを保護するものであり、定期的に交換される。このアノード７４は、図３に示すように、矩形板の背面にリブ７８を有し、ボルト７６によりハウジングに固定される。ドライブユニットに取付けられたアノード７４の表面には、腐食生成物である酸化皮膜が形成され、また貝類や藻等の生物が付着する。このような酸化皮膜や貝類等が表面に付着すると、アノードとしてのハウジング保護機能が低下するため、このような表面付着物は除去する必要がある。
【００２０】
本実施例においては、アノード７４が２枚のプロペラの中間部上方の位置に設けられているため、前進時および後進時のいずれの場合においても、いずれか一方のプロペラによる水流がアノード表面に乱流を形成して表面を攪拌し表面の付着物を除去する。即ち、前進時には、前側のプロペラ７１による水流がアノード７４の表面を攪拌して付着物を除去し、後進時には、後側のプロペラ７０による水流がアノード７４の表面を攪拌して付着物を除去する。これにより、アノード表面は常に清浄に保たれるため、機能低下が防止されハウジングの劣化防止作用が効果的に持続される。なお、アノードは他の適当な位置の複数ヵ所のハウジング表面にも取付けられる。
【００２１】
本発明に係るスターンドライブについてさらに具体的な実施例に即した図５〜図１０を参照して以下に説明する。図５はスターンドライブの全体構成図であり、図６〜図１０はこのスターンドライブ全体構成の内のＡ〜Ｅ部分の詳細構成図である。図６〜図１０は、このスターンドライブを実際に作成する場合の実施上の構成を詳しく示す図である。従って、図面を分かりやすくするため及び説明の都合上細部において縮尺や形状、位置等について若干の相違はあるが、実質上前述の図１〜図４をを用いて説明した例と構成およびその作用効果は同じである。図５に示すように、このスターンドライブ１００は、上部ユニット１０１と下部ユニット１０２からなり、船内のエンジン（図示しない）に対しユニバーサルジョイント１０３を介して上部ユニット１０１内の入力軸１０６が連結される。上部ユニット１０１はアッパーケーシング１０４からなり、その上部にケーシングカバー１０５が装着される。このケーシングカバー１０５の頂部は開閉可能な別体構造の蓋として構成される。上部ユニット１０１内に前進用クラッチ１０７および後進用クラッチ１０８からなる油圧クラッチ機構１０９が備る。前進用クラッチ１０７は前進用ギヤ１１０を駆動し、後進用クラッチ１０８は後進用ギヤ１１１を駆動する。各ギヤ１１０、１１１は動力伝達ギヤ１１４と噛み合う。前述のように、油圧ポンプ１１７の油圧切り換え機構１１９の作用により、一方のクラッチが選択され他方が空転状態となって、前進または後進方向の回転力がギヤ１１４を介して駆動シャフト１２０に伝達される。１１８はポンプカバーである。１１５はベアリングカバーであり、上部ユニット１０１の前方部のユニバーサルジョイント１０３の連結部分を封止する。１１６はオイルシールである。
【００２２】
図６は油圧クラッチ機構の詳細構造を示す。頂部のケーシングカバー１０５ａは下部のケーシングカバー１０５ｂに対し着脱可能である。入力軸１０６と一体的にそれぞれ複数枚の前進用クラッチ板１３５および後進用クラッチ板１３７が設けられる。各前進用クラッチ板１３５に対向して被駆動クラッチ板１３４が前進用ギヤ１１０側の円筒部Ａに設けられる。また、各後進用クラッチ板１３７に対向して被駆動クラッチ板１３６が後進用ギヤ１１１側の円筒部Ｂに設けられる。前進用および後進用のクラッチ板１３５および１３７はそれぞれ前進用および後進用の押圧板１３９、１４０により被駆動クラッチ板１３４、１３６に押し付けられてクラッチの接続動作が行われる。油圧切り換え機構１１９の作用によって入力軸１０６内に形成したオイル通路１４１、１４２を選択することにより、一方の押圧板１３９または１４０を選択して前進用または後進用のクラッチを接続する。図は前進用オイル通路１４２よりオイルを前進用クラッチの押圧板１３９側に供給した状態を示す。被駆動クラッチ板１３４は圧力を受けるクラッチ保持板１４４に対し押圧され、この押圧力はサークリップ１４３で受けられ、各クラッチ板１３５と被駆動クラッチ板１３４が圧接して回転力が前進用ギヤ１１０に伝達される。これにより、このギヤ１１０と噛み合う動力伝達ギヤ１１４が前進方向に回転し、駆動シャフト１２０を前進方向に回転させる。
【００２３】
下部ユニット１０２はロアケーシング本体（ハウジング）１３３からなり、このロアケーシング本体１３３内に上記駆動シャフト１２０が装着される。この駆動シャフト１２０の下端部はベアリングを介してハウジング１３３に支承され（図８参照）、その端部に、ギヤ１２１が設けられる。このギヤ１２１は、２つのギヤ１２２および１２３と噛み合う。両ギヤ１２２および１２３はそれぞれ逆方向に回転する。一方のギヤ１２２はプロペラ軸１２４の端部に直接結合され、他方のギヤ１２３はこのプロペラ軸１２４上に回転可能に装着された中空シャフト１２５に結合される。この中空シャフト１２５は、ロアケーシング本体１３３に固定したベアリングカバー（軸受ハウジング）１２６に対し回転可能に装着される。プロペラ軸１２４の後端部には、図１０に示すように、固定スリーブ１４７を介してプロペラ１２７が固定され、中空シャフト１２５には固定スリーブ１４８を介してプロペラ１２８が固定される。これらのプロペラ１２７、１２８は同時に逆方向に回転するが、推進方向が同じになるようにプロペラのねじれ形状が相互に逆に形成されている。
【００２４】
下部ユニット１０２の所定の数ヵ所の位置にアノード１３１、１３２が取付けられる。これらのアノード１３１、１３２はそれ自体がユニットのハウジング（ケーシング本体）より先に腐食してハウジングの腐食を防止するためのものであり、適宜交換される。
【００２５】
オイルポンプ１１７から圧送されたオイルはクラッチ機構１０９を通過して駆動シャフト１２０の外側に沿ったオイル通路１２９を通り、ギヤ１２１、１２２、１２３の組体部分に供給される。このオイルはさらにベアリングカバー（軸受ハウジング）１２６の入口部分に設けたオイル吸込口となる切欠き（図８）を通して環状溝１４６（図７、図１１）を通り、オイル戻り通路１３０に流入し、これを通ってギヤポンプ１１７に戻る。この環状溝１４６の上部には、前述のように、空気抜き用の小穴６２が形成されている。このような軸受ハウジング（ベアリングカバー）１２６の構造は図２のものと同じである。
【００２６】
上記構成において、船内のエンジンからの回転力は、ユニバーサルジョイント１０３を介して入力軸１０６に伝達され、クラッチ１０７または１０８（図５、図６、図９）の一方が選択されてこの回転力が前進用ギヤ１１０または後進用ギヤ１１１に伝達される。この回転力は動力伝達ギヤ１１４をクラッチの選択に応じて回転させ、駆動シャフト１２０を前進回転方向またはその逆の後進回転方向に回転させる。この駆動シャフト１２０の回転によりその下端部のギヤ１２１が回転し、これと噛み合う２つのギヤ１２２、１２３がそれぞれ逆方向に同時に回転する。これにより、プロペラ軸１２４および中空シャフト１２５が相互に逆方向に回転し、これらに結合されたプロペラ１２７および１２８が相互に逆方向（同じ推進力方向）に回転して前進方向または後進方向の回転力が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、エンジン駆動時には水面下に位置する下部オイル室に対し、プロペラ軸より下方からオイルを吸込む構成としているため、水によって冷却されたオイルを確実に吸込むことができるとともに、オイル室上方に溜まった空気塊を一時に吸引することによるギヤポンプの出力低下が防止される。また、船体の揺れ等により空気塊が下方のオイル吸引口方向に移動したときでも、移動中に空気塊がプロペラ軸により細かく粉砕されるため、多量のエアが一時にオイル通路を通してギヤポンプに吸上げられることはない。また、下部オイル室の上部の戻り側オイル通路に小穴を設けておくことにより、ギヤポンプの出力低下を来さない程度に少量づつ空気を吸引して多量のエアがオイル室内に溜まることを防止することができる。
【００２８】
また、送り側オイル通路の供給口をプロペラの軸芯より上方に、戻り側オイル通路の吸込口をプロペラの軸芯より下方に位置させたので、オイルに混じって送り側オイル通路の供給口から下部オイル室内に流入した空気が戻り側オイル通路の吸込口に流れたとしても、これは移動中にプロペラ軸により細かく粉砕されるため、前記空気が一時に戻り側オイル通路の吸込口から吸われることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る油圧クラッチ式スターンドライブの下部オイル室部分の断面構成図である。
【図２】オイル通路を構成する環状溝が形成された軸受けハウジングの正面図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ図１のスターンドライブに取付けられるアノードの縦断面図および底面図である。
【図４】本発明の基本構成説明図である。
【図５】本発明の実施例に係るスターンドライブ構造の全体構成図である。
【図６】図４のスターンドライブのＡ部詳細図である。
【図７】図４のスターンドライブのＢ部詳細図である。
【図８】図４のスターンドライブのＣ部詳細図である。
【図９】図４のスターンドライブのＤ部詳細図である。
【図１０】図４のスターンドライブのＥ部詳細図である。
【図１１】従来のスターンドライブの構成説明図である。
【図１２】本発明が適用される油圧クラッチ式スターンドライブ構造の全体構成図である。
【符号の説明】
１：エンジン
２：入力軸
３：ユニバーサルジョイント
４：上部ユニット
５：ギヤポンプ
６：油圧クラッチ機構（オイルクラッチ）
７：下部ユニット
１０：プロペラ軸
１１：プロペラ
５０、５１、５３：かさ歯車
５２、５４：プロペラが装着されるシャフト
５５：ハウジング
５９：軸受けハウジング
６１：オイル通路を構成する環状の溝
６２：小穴
７０、７１：プロペラ
７２：送り側オイル通路
７２ａ：オイルの供給口
７３：戻り側オイル通路
７３ａ：オイルの吸込口
７４：アノード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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