(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンの駆動により回転されるプロペラと、
前記エンジンの駆動力を少なくとも低速の減速比と高速の減速比とに変速した状態で前記プロペラに伝達可能な変速機構部と、
前記エンジンの負荷および前記エンジンの回転数に基づいて前記変速機構部の変速を制御するための信号を出力する制御部と、
前記プロペラが回転するのに伴って発生するキャビテーションを検出するキャビテーション検出部とを備え、
前記制御部は、前記キャビテーション検出部により前記キャビテーションが検出された際に、前記変速機構部に対して前記高速の減速比に変速する信号を出力する制御を行うように構成されている、舶用推進システム。
【請求項２】
前記キャビテーション検出部は、前記エンジンの回転数が所定時間内に所定の回転数分以上に上昇した場合に、前記キャビテーションが発生したと認定するように構成されている、請求項１に記載の舶用推進システム。
【請求項３】
前記キャビテーション検出部は、前記エンジンの回転数が所定の上昇割合以上の割合で上昇している状態が所定期間にわたって継続している場合に、前記キャビテーションが発生したと認定するように構成されている、請求項１に記載の舶用推進システム。
【請求項４】
前記キャビテーション検出部は、前記エンジンの回転数を時間により微分するように構成されているとともに、所定の値を超える微分値を前記所定期間の間に複数回算出した場合に、前記キャビテーションが発生したと認定するように構成されている、請求項３に記載の舶用推進システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記エンジンの回転数と前記エンジンの負荷とを用いて前記変速機構部の減速比を変速する基準が表わされた変速制御マップに基づいて、前記変速機構部の減速比の変速を制御するように構成されている、請求項１に記載の舶用推進システム。
【請求項６】
前記変速制御マップは、前記低速の減速比を規定する第１領域と、前記高速の減速比を規定する第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との境界に設けられる第３領域とを含み、
前記制御部は、前記変速制御マップ上における前記エンジンの負荷および前記エンジンの回転数の軌跡が、前記変速制御マップの前記第２領域から前記第３領域を介して前記第１領域に入った場合に、前記低速の減速比に変速する制御を行うように構成されている、請求項５に記載の舶用推進システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記変速制御マップ上における前記エンジンの負荷および前記エンジンの回転数の軌跡が、前記変速制御マップの前記第１領域から前記第３領域を介して前記第２領域に入った場合に、前記高速の減速比に変速する制御を行うように構成されている、請求項６に記載の舶用推進システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記キャビテーション検出部により前記キャビテーションが発生したと認定された際の前記エンジンの回転数と前記エンジンの負荷とを用いて、前記変速制御マップを補正するように構成されている、請求項５に記載の舶用推進システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記キャビテーション検出部により認定された前記キャビテーション発生の起点に基づいて前記変速制御マップを補正するとともに、前記補正された変速制御マップに基づいて前記変速機構部の減速比の変速を制御するように構成されている、請求項８に記載の舶用推進システム。
【請求項１０】
前記変速制御マップは、前記低速の減速比を規定する第１領域と、前記高速の減速比を規定する第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との境界に設けられる第３領域とを含み、
前記変速制御マップの第３領域は、前記低速の減速比を規定する第１領域側に設けられた第１基準線と、前記高速の減速比を規定する第２領域側に設けられた第２基準線との間に帯状に設けられており、
前記制御部は、前記第１基準線を前記キャビテーション検出部により認定された前記キャビテーション発生の起点近傍を含む線に変更する補正を行うように構成されている、請求項８に記載の舶用推進システム。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第１基準線を前記変速制御マップ上における点を含む線に変更する補正を行う際に、前記第２基準線を前記補正された第１基準線と略同様な形状の線に変更する補正を行うように構成されている、請求項１０に記載の舶用推進システム。
【請求項１２】
前記変速制御マップが記憶された記憶部をさらに備える、請求項５に記載の舶用推進システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、舶用推進システムに関し、特に、エンジンを備えた舶用推進システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンを備えた舶用の推進機（舶用推進システム）が知られている（たとえば、特許文献１参照）。上記特許文献１には、エンジンと、エンジンの駆動力を所定の固定的な減速比によりプロペラに伝達する動力伝達機構とを備えた舶用の推進機が開示されている。この舶用の推進機は、エンジンの駆動力を、動力伝達機構を介して直接的にプロペラに伝達するように構成されており、エンジンの回転数が上昇するのに比例して、プロペラの回転数が上昇するように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２６３２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された舶用の推進機（舶用推進システム）では、最高速度を大きくするように動力伝達機構の減速比を構成した場合には、低速度における加速度性能を向上させることが困難になるという不都合がある。反対に、低速度における加速度性能を向上させるように動力伝達機構の減速比を構成した場合には、最高速度を大きくするのが困難になるという不都合がある。つまり、上記特許文献１に開示された舶用の推進機では、加速度と最高速度との両方の性能を操船者が所望する性能に近づけるのが困難であるという問題点がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、加速度と最高速度との両方の性能を操船者が所望する性能に近づけることが可能な舶用推進システムを提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による舶用推進システムは、エンジンと、エンジンの駆動により回転されるプロペラと、エンジンの駆動力を少なくとも低速の減速比と高速の減速比とに変速した状態でプロペラに伝達可能な変速機構部と、エンジンの負荷およびエンジンの回転数に基づいて変速機構部の変速を制御するための信号を出力する制御部と、プロペラが回転するのに伴って発生するキャビテーションを検出するキャビテーション検出部とを備え、制御部は、キャビテーション検出部によりキャビテーションが検出された際に、変速機構部に対して高速の減速比に変速する信号を出力する制御を行うように構成されている。
【０００７】
この一の局面による舶用推進システムでは、上記のように、エンジンにより発生される駆動力を少なくとも低速の減速比と高速の減速比とに変速された状態でプロペラに伝達可能な変速機構部を設ける。このように、変速機構部を、低速の減速比に変速した状態でエンジンにより発生される駆動力をプロペラに伝達可能に構成することによって、低速度における加速度性能を向上させることができる。また、変速機構部を、高速の減速比に変速した状態でエンジンにより発生される駆動力をプロペラに伝達可能に構成することによって、最高速度を大きくすることができる。その結果、加速度と最高速度との両方の性能を操船者が所望する性能に近づけることができる。
【０００８】
また、プロペラが回転するのに伴って発生するキャビテーションを検出するキャビテーション検出部を設けることによって、キャビテーション検出部によりキャビテーションが発生したことを容易に検知することができる。なお、キャビテーションとは、液中（水中）においてプロペラが回転するのに伴ってプロペラ近傍に発生した泡が大量に発生することにより、プロペラによる推進力が小さくなったり、小さくなる予兆が生じたりする現象のことである。
【０００９】
また、制御部を、キャビテーション検出部によりキャビテーションが検出された際に、変速機構部に対して高速の減速比に変速する信号を出力する制御を行うように構成することによって、キャビテーションが発生することにより負荷の大きさに対応するエンジンの回転数よりもエンジンの回転数が上昇した場合に、変速機構部を高速の減速比に変速することができる。この場合、プロペラが受ける水の抵抗が同じ状態のままでエンジンのトルクが低下するので、エンジンおよびプロペラの回転数を低下させることができる。その結果、キャビテーションが収束する方向に向かうので、プロペラによる推進力が低下するのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態による舶用推進システムが搭載された船舶を示した斜視図である。図２は、本発明の一実施形態による舶用推進システムの構成を示すブロック図である。図３〜図７は、本発明の一実施形態による舶用推進システムの構成を詳細に説明するための図である。図中、ＦＷＤは、船舶の前進方向を示しており、ＢＷＤは、船舶の後進方向を示している。まず、図１〜図７を参照して、本実施形態による船舶１および船舶１に搭載された舶用推進システムの構成について説明する。
【００１２】
本実施形態による船舶１には、図１に示すように、水面に浮かべられる船体２と、船体２の後部に取り付けられた船体２を推進するための２機の船外機３と、船体２を操舵するための操舵部４と、操舵部４の近傍に配置され、前後方向に回動可能なレバー部５ａを含むコントロールレバー部５と、コントロールレバー部５の近傍に配置された表示部６とが設けられている。また、船外機３とコントロールレバー部５と表示部６とは、図２に示すように、それぞれ、共通ＬＡＮケーブル７および共通ＬＡＮケーブル８により接続されている。なお、船外機３、操舵部４、コントロールレバー部５、表示部６、共通ＬＡＮケーブル７および共通ＬＡＮケーブル８によって、舶用推進システムが構成されている。
【００１３】
２機の船外機３は、図１に示すように、それぞれ、船体２の幅方向（矢印Ｘ１方向および矢印Ｘ２方向）の中心に対して対称に配置されている。また、船外機３はケース部３００に覆われている。このケース部３００は樹脂により形成されており、船外機３の内部を水などから保護する機能を有する。また、船外機３は、図２に示すように、エンジン３１と、エンジン３１の駆動力を船舶１の推力に変換する２つのプロペラ３２ａおよび３２ｂ（図４参照）と、エンジン３１により発生される駆動力を低速の減速比（約１．３３：約１．００）と高速の減速比（約１．０：約１．０）とに変速した状態でプロペラ３２ａおよび３２ｂに伝達可能な変速機構部３３と、エンジン３１および変速機構部３３を電気的に制御するためのＥＣＵ（エンジン電子制御器）３４とを含んでいる。ＥＣＵ３４には、エンジン３１の回転数を検出するエンジン回転センサ３５が接続されているとともに、後述するアクセル開度信号に基づいてエンジン３１のスロットル（図示せず）のスロットル開度を制御する電子スロットル３６が接続されている。なお、スロットル開度は、本発明の「エンジンの負荷」の一例であり、本発明のエンジン負荷とは、図示しないスロットル弁の開度、すなわち、スロットル開度の他、吸気通路の圧力なども含む。
【００１４】
エンジン回転センサ３５は、エンジン３１のクランク軸３０１（図４参照）近傍に配置されており、クランク軸３０１の回転数を検出するとともに、検出されたクランク軸３０１の回転数をＥＣＵ３４に伝達する機能を有する。なお、本実施形態のクランク軸３０１の回転数は、本発明の「エンジンの回転数」の一例である。また、電子スロットル３６は、ＥＣＵ３４からのアクセル開度信号に基づいてエンジン３１のスロットル（図示せず）のスロットル開度を制御するのみならず、スロットル開度信号をＥＣＵ３４および後述する制御部５２に伝達する機能を有する。
【００１５】
ＥＣＵ３４は、後述するコントロールレバー部５の制御部５２により送信された変速ギヤ切替信号とシフト位置信号とに基づいて電磁油圧制御バルブ駆動信号を生成する機能を有する。また、ＥＣＵ３４には電磁油圧制御バルブ３７が接続されており、ＥＣＵ３４は電磁油圧制御バルブ３７に電磁油圧制御バルブ駆動信号を送信する制御を行うように構成されている。そして、この電磁油圧制御バルブ駆動信号に基づいて電磁油圧制御バルブ３７が駆動されることにより、変速機構部３３が制御される。なお、変速機構部３３の構造および動作については、後に詳細に説明する。
【００１６】
また、コントロールレバー部５には、後述する変速制御マップが記憶された記憶部５１と、ＥＣＵ３４に送信する信号（変速ギヤ切替信号、シフト位置信号、アクセル開度信号）の生成などを行う制御部５２とが内蔵されている。なお、制御部５２は、本発明の「キャビテーション検出部」の一例である。また、コントロールレバー部５には、さらに、レバー部５ａのシフト位置を検出するシフトポジションセンサ５３と、レバー部５ａが操作されることにより開閉されるレバー開度（アクセル開度）を検知するアクセルポジションセンサ５４とが内蔵されている。シフトポジションセンサ５３は、レバー部５ａが中立の位置に位置している場合、中立の位置よりも前方に位置している場合および中立の位置よりも後方に位置している場合のいずれのシフト位置であるかを検出するために設けられている。また、記憶部５１と制御部５２とは互いに接続されており、制御部５２は記憶部５１に記憶されている変速制御マップなどを読み出し可能に構成されている。また、制御部５２は、シフトポジションセンサ５３およびアクセルポジションセンサ５４の両方と接続されている。これにより、制御部５２は、シフトポジションセンサ５３により検出された検出信号（シフト位置信号）およびアクセルポジションセンサ５４により検知されたアクセル開度信号を取得することが可能である。
【００１７】
また、制御部５２は、共通ＬＡＮケーブル７と共通ＬＡＮケーブル８との両方にそれぞれ接続されている。これら共通ＬＡＮケーブル７および８は、それぞれ、ＥＣＵ３４に接続されており、制御部５２により生成された信号をＥＣＵ３４に伝達するとともに、ＥＣＵ３４により生成された信号を制御部５２に伝達する機能を有する。つまり、共通ＬＡＮケーブル７および８は、それぞれ、制御部５２とＥＣＵ３４との間を通信可能に構成されている。また、共通ＬＡＮケーブル８は、共通ＬＡＮケーブル７とは電気的に別個独立に設けられている。
【００１８】
具体的には、制御部５２は、シフトポジションセンサ５３により検出されたレバー部５ａのシフト位置信号を、共通ＬＡＮケーブル７を介して表示部６とＥＣＵ３４とに伝達するように構成されている。なお、制御部５２は、シフト位置信号を、共通ＬＡＮケーブル８を介さずに共通ＬＡＮケーブル７を介してのみ伝達するように構成されている。また、制御部５２は、アクセルポジションセンサ５４により検知されたアクセル開度信号を、共通ＬＡＮケーブル７を介さずに共通ＬＡＮケーブル８のみを介してＥＣＵ３４に伝達するように構成されている。また、制御部５２は、ＥＣＵ３４から送信されるエンジン回転信号およびスロットル開度信号を、共通ＬＡＮケーブル８を介して受信可能に構成されている。
【００１９】
ここで、本実施形態では、制御部５２は、操船者によるコントロールレバー部５の操作に基づいて変速機構部３３の減速比を変速するように電気的に制御する機能を有する。具体的には、制御部５２は、記憶部５１に記憶されたスロットル開度とエンジン回転数とにより規定される変速制御マップに基づいて、変速機構部３３を低速の減速比に変速するように制御する変速ギヤ切替信号を生成する機能を有する。なお、変速制御マップについては、後に詳細に説明する。そして、制御部５２は、生成した変速ギヤ切替信号を共通ＬＡＮケーブル７および８を介して、ＥＣＵ３４に送信するように構成されている。
【００２０】
また、コントロールレバー部５のレバー部５ａが前方（図３の矢印ＦＷＤ方向）に回動された場合に、変速機構部３３は、船体２が前進可能なように制御されるように構成されている。また、コントロールレバー部５のレバー部５ａのように、レバー部５ａが前後方向に回動されていない場合に（図３の実線参照）、変速機構部３３は、船体２を前進および後進のいずれにも推進させないニュートラル中立状態に制御されるように構成されている。また、コントロールレバー部５のレバー部５ａが後方（図３の矢印ＦＷＤ方向とは反対方向）に回動された場合に、変速機構部３３は、船体２が後進可能なように制御されるように構成されている。
【００２１】
また、コントロールレバー部５のレバー部５ａが図３のＦＷＤ１まで回動された際に、エンジン３１の図示しないスロットルが全閉状態（アイドリング状態）でシフトイン（ニュートラル状態の解除）するように構成されている。また、コントロールレバー部５のレバー部５ａが図３のＦＷＤ２まで回動された際に、エンジン３１の図示しないスロットルが全開状態になるように構成されている。
【００２２】
また、コントロールレバー部５のレバー部５ａが矢印ＦＷＤ方向に回動された場合と同様に、レバー部５ａが矢印ＦＷＤ方向とは反対方向である図３のＢＷＤ１まで回動された場合には、エンジン３１の図示しないスロットルが全閉状態（アイドリング状態）でシフトイン（ニュートラル状態の解除）するように構成されている。また、コントロールレバー部５のレバー部５ａが図３のＢＷＤ２まで回動された際に、エンジン３１の図示しないスロットルが全開状態になるように構成されている。
【００２３】
また、表示部６は、船舶１の航行速度を示す速度表示部６１と、コントロールレバー部５のレバー部５ａが位置しているシフト位置を示すシフト位置表示部６２と、変速機構部３３が接続されているギヤを示すギヤ表示部６３とを含んでいる。速度表示部６１に表示される船舶１の航行速度は、エンジン回転センサ３５およびエンジン３１の吸気状態などに基づいてＥＣＵ３４により算出される。そして、算出された船舶１の航行速度のデータは、共通ＬＡＮケーブル７および８を介して表示部６に伝達されるように構成されている。また、シフト位置表示部６２に表示されるシフト位置は、コントロールレバー部５の制御部５２より送信されるシフト位置信号に基づいて表示されるように構成されている。また、ギヤ表示部６３に表示される変速機構部３３が接続されているギヤは、コントロールレバー部５の制御部５２より送信される変速ギヤ切替信号に基づいて表示されるように構成されている。つまり、表示部６は、操船者に対して船舶１の航行状況を把握させる機能を有する。
【００２４】
次に、エンジン３１および変速機構部３３の構造について説明する。図４に示すように、エンジン３１には軸線Ｌ１を中心に回転するクランク軸３０１が設けられている。エンジン３１は、このクランク軸３０１が回転されることにより駆動力が発生されるように構成されている。また、クランク軸３０１には変速機構部３３の上部伝達軸３１１の上側部分が接続されている。この上部伝達軸３１１は、軸線Ｌ１上に配置されているとともに、クランク軸３０１が回転するのに伴って軸線Ｌ１を中心に回転するように構成されている。
【００２５】
変速機構部３３は、エンジン３１の駆動力が入力される上記した上部伝達軸３１１を含み、船舶１を高速航行および低速航行のいずれか一方で航行可能に変速される上部変速部３１０と、船舶１が前進航行および後進航行のいずれか一方で航行可能に変速する下部変速部３３０とにより構成されている。つまり、変速機構部３３は、エンジン３１により発生される駆動力を、前進航行において低速の減速比（１．３３：１）と高速の減速比（１：１）とに変速された状態でプロペラ３２ａおよび３２ｂに伝達可能に構成されているとともに、後進航行において低速の減速比と高速の減速比とに変速された状態でプロペラ３２ａおよび３２ｂに伝達可能に構成されている。
【００２６】
上部変速部３１０は、図５に示すように、上記した上部伝達軸３１１と、上部伝達軸３１１の駆動力を減速可能な遊星歯車部３１２と、遊星歯車部３１２の回転を制御するクラッチ部３１３およびワンウェイクラッチ３１４と、上部伝達軸３１１の駆動力が遊星歯車部３１２を介して伝達される中間軸３１５と、複数の部材により上部変速部３１０の外形部を構成する上部ケース部３１６とを含んでいる。そして、クラッチ部３１３が接続状態である場合に、中間軸３１５は上部伝達軸３１１の回転数と比べて実質的に減速されることなく回転するように構成されている。その一方、クラッチ部３１３が切断状態である場合には、遊星歯車部３１２が回転されるので、中間軸３１５は上部伝達軸３１１の回転数よりも減速された回転数で回転されるように構成されている。
【００２７】
具体的には、上部伝達軸３１１の下側部分にはリングギヤ３１７が設けられている。また、中間軸３１５の上部にはフランジ部材３１８がスプライン嵌合されている。このフランジ部材３１８はリングギヤ３１７の内側（軸線Ｌ１側）に配置されており、フランジ部材３１８のフランジ部３１８ａには、図５および図６に示すように、４つの軸部材３１９が固定されている。これら４つの軸部材３１９には、それぞれ、４つのプラネタリアギヤ３２０が回転可能に取り付けられており、これら４つのプラネタリアギヤ３２０は、それぞれ、リングギヤ３１７に噛合されている。また、４つのプラネタリアギヤ３２０は、それぞれ、軸線Ｌ１を中心に回転可能なサンギヤ３２１に噛合されている。このサンギヤ３２１は、図５に示すように、ワンウェイクラッチ３１４により支持されている。また、ワンウェイクラッチ３１４は、上部ケース部３１６に取り付けられているとともに、Ａ方向のみに回転可能に構成されている。これにより、サンギヤ３２１は一方向（Ａ方向）のみに回転されるように構成されている。
【００２８】
また、クラッチ部３１３は湿式多板クラッチにより構成されている。クラッチ部３１３は、ワンウェイクラッチ３１４にＡ方向のみに回転可能に支持されている外ケース部３１３ａと、外ケース部３１３ａの内周部分に互いに所定の間隔を隔てて配置された複数のクラッチプレート３１３ｂと、少なくとも一部が外ケース部３１３ａの内側に配置された内ケース部３１３ｃと、内ケース部３１３ｃに取り付けられ、複数のクラッチプレート３１３ｂのそれぞれの間の空間に配置された複数のクラッチプレート３１３ｄとにより主に構成されている。そして、クラッチ部３１３は、外ケース部３１３ａのクラッチプレート３１３ｂと、内ケース部３１３ｃのクラッチプレート３１３ｄとが互いに接触している場合に、外ケース部３１３ａと内ケース部３１３ｃとが一体的に回転する接続状態になるように構成されている。その一方、クラッチ部３１３は、外ケース部３１３ａのクラッチプレート３１３ｂと、内ケース部３１３ｃのクラッチプレート３１３ｄとが互いに離間している場合に、外ケース部３１３ａと内ケース部３１３ｃとが一体的に回転しない切断状態になるように構成されている。
【００２９】
具体的には、外ケース部３１３ａには外ケース部３１３ａの内周面に対して摺動可能なピストン部３１３ｅが配置されている。このピストン部３１３ｅは、外ケース部３１３ａの内周面に対して摺動された際に、外ケース部３１３ａの複数のクラッチプレート３１３ｂをそれぞれピストン部３１３ｅの摺動方向に移動するように構成されている。また、外ケース部３１３ａには圧縮コイルばね３１３ｆが配置されている。この圧縮コイルばね３１３ｆは、外ケース部３１３ａのクラッチプレート３１３ｂと内ケース部３１３ｃのクラッチプレート３１３ｄとが離間する方向にピストン部３１３ｅを付勢するように配置されている。また、ピストン部３１３ｅは、上述した電磁油圧制御バルブ３７により上部ケース部３１６のオイル通路３１６ａを流通するオイルの圧力が上昇された際に、圧縮コイルばね３１３ｆの反力に抗して外ケース部３１３ａの内周面に対して摺動するように構成されている。これにより、上部ケース部３１６のオイル通路３１６ａを流通するオイルの圧力を上昇および降下させることにより、外ケース部３１３ａのクラッチプレート３１３ｂと、内ケース部３１３ｃのクラッチプレート３１３ｄとを接触および離間させることが可能となるので、クラッチ部３１３を接続および切断することが可能となる。
【００３０】
また、内ケース部３１３ｃの上側部分には４つの軸部材３１９の下端部が取り付けられている。つまり、内ケース部３１３ｃは、４つの軸部材３１９の各上部が取り付けられているフランジ部材３１８と４つの軸部材３１９を介して接続されている。これにより、内ケース部３１３ｃとフランジ部材３１８および軸部材３１９とを、軸線Ｌ１を中心に同時に回転させることが可能である。
【００３１】
上記のように遊星歯車部３１２およびクラッチ部３１３を構成することによって、クラッチ部３１３が切断されている場合、上部伝達軸３１１がＡ方向に回転するのに伴ってリングギヤ３１７がＡ方向に回転される。この際、サンギヤ３２１はＡ方向とは反対のＢ方向に回転されないので、各プラネタリアギヤ３２０は、図６に示すように、軸部材３１９を中心にＡ１方向に回転されながら軸部材３１９と共に軸線Ｌ１を中心にＡ２方向に移動される。これにより、フランジ部材３１８（図５参照）は、軸部材３１９がＡ２方向に移動されるのに伴って、軸線Ｌ１を中心にＡ方向に回転される。その結果、フランジ部材３１８にスプライン嵌合されている中間軸３１５を、上部伝達軸３１１の回転数よりも減速された状態で、軸線Ｌ１を中心にＡ方向に回転させることが可能となる。
【００３２】
また、上記のように遊星歯車部３１２およびクラッチ部３１３を構成することによって、クラッチ部３１３が接続されている場合、上部伝達軸３１１がＡ方向に回転するのに伴ってリングギヤ３１７がＡ方向に回転される。この際、サンギヤ３２１はＡ方向とは反対のＢ方向に回転されないので、各プラネタリアギヤ３２０は、軸部材３１９を中心にＡ１方向に回転されながら軸部材３１９と共に軸線Ｌ１を中心にＡ２方向に移動される。このとき、クラッチ部３１３が接続されているため、クラッチ部３１３の外ケース部３１３ａ（図５参照）がワンウェイクラッチ３１４（図５参照）と共にＡ方向に回転される。これにより、サンギヤ３２１が軸線Ｌ１を中心にＡ方向に回転されるため、プラネタリアギヤ３２０が軸部材３１９を中心に実質的に回転されずに、軸部材３１９は、軸線Ｌ１を中心にＡ方向に移動される。これにより、フランジ部材３１８は、プラネタリアギヤ３２０により実質的に減速されることなく上部伝達軸３１１と略同じ回転数で回転される。その結果、上部伝達軸３１１と略同じ回転数で、中間軸３１５を軸線Ｌ１を中心にＡ方向に回転させることが可能となる。
【００３３】
また、図５に示すように、下部変速部３３０は上部変速部３１０の下方に設けられている。下部変速部３３０は、中間軸３１５に接続された中間伝達軸３３１と、中間伝達軸３３１の駆動力を減速可能な遊星歯車部３３２と、遊星歯車部３３２の回転を制御する前後切替クラッチ部３３３および前後切替クラッチ部３３４と、中間伝達軸３３１の駆動力が遊星歯車部３３２を介して伝達される下部伝達軸３３５と、下部変速部３３０の外形部を構成する下部ケース部３３６とを含んでいる。そして、下部変速部３３０は、前後切替クラッチ部３３３が接続状態で、かつ、前後切替クラッチ部３３４が切断状態である場合に、下部伝達軸３３５が中間軸３１５（上部伝達軸３１１）の回転方向（Ａ方向）とは反対方向（Ｂ方向）に回転するように構成されている。この場合、下部変速部３３０は、船舶１を後進させることが可能なように、プロペラ３２ｂを回転させずにプロペラ３２ａのみを回転させるように構成されている。その一方、下部変速部３３０は、前後切替クラッチ部３３３が切断状態で、かつ、前後切替クラッチ部３３４が接続状態である場合には、下部伝達軸３３５が中間軸３１５（上部伝達軸３１１）の回転方向（Ａ方向）と同じ方向に回転するように構成されている。この場合、下部変速部３３０は、船舶１を前進させることが可能なようにプロペラ３２ａを船舶１を後進させる場合とは反対方向に回転させるように構成されているとともに、プロペラ３２ｂをプロペラ３２ａとは反対方向に回転させるように構成されている。なお、下部変速部３３０は、前後切替クラッチ部３３３および３３４の両方が接続状態になることがないように構成されている。また、下部変速部３３０は、前後切替クラッチ部３３３および３３４の両方が切断状態である場合に、中間軸３１５（上部伝達軸３１１）の回転が下部伝達軸３３５に伝達されない（ニュートラル状態になる）ように構成されている。
【００３４】
具体的には、中間伝達軸３３１は、中間軸３１５と共に回転するように構成されており、中間伝達軸３３１の下部には、フランジ部３３７が設けられている。このフランジ部３３７には、図５および図７に示すように、３つの内側軸部材３３８および３つの外側軸部材３３９が固定されている。これら３つの内側軸部材３３８には、それぞれ、３つの内側プラネタリアギヤ３４０が回転可能に取り付けられており、これら３つの内側プラネタリアギヤ３４０は、それぞれ、後述するサンギヤ３４３に噛合されている。また、３つの外側軸部材３３９には、それぞれ、３つの外側プラネタリアギヤ３４１が回転可能に取り付けられている。これら３つの外側プラネタリアギヤ３４１は、それぞれ、内側プラネタリアギヤ３４０に噛合されているとともに、後述するリングギヤ３４２に噛合されている。
【００３５】
また、前後切替クラッチ部３３３は下部ケース部３３６の内部の上部に設けられている。この前後切替クラッチ部３３３は湿式多板クラッチにより構成されており、その一部が下部ケース部３３６の凹部３３６ａにより構成されている。また、前後切替クラッチ部３３３は、凹部３３６ａの内周部分に互いに所定の間隔を隔てて配置された複数のクラッチプレート３３３ａと、少なくとも一部が凹部３３６ａの内側に配置された内ケース部３３３ｂと、内ケース部３３３ｂに取り付けられ、複数のクラッチプレート３３３ａのそれぞれの間の空間に配置された複数のクラッチプレート３３３ｃとにより主に構成されている。また、前後切替クラッチ部３３３は、凹部３３６ａのクラッチプレート３３３ａと、内ケース部３３３ｂのクラッチプレート３３３ｃとが互いに接触している場合に、内ケース部３３３ｂの回転が下部ケース部３３６により規制されるように構成されている。その一方、前後切替クラッチ部３３３は、凹部３３６ａのクラッチプレート３３３ａと、内ケース部３３３ｂのクラッチプレート３３３ｃとが互いに離間している場合に、内ケース部３３３ｂが下部ケース部３３６に対して自由に回転されるように構成されている。
【００３６】
具体的には、下部ケース部３３６の凹部３３６ａには凹部３３６ａの内周面に対して摺動可能なピストン部３３３ｄが配置されている。このピストン部３３３ｄは、凹部３３６ａの内周面に対して摺動された際に、凹部３３６ａのクラッチプレート３３３ａをピストン部３３３ｄの摺動方向に移動するように構成されている。また、下部ケース部３３６の凹部３３６ａには圧縮コイルばね３３３ｅが配置されている。この圧縮コイルばね３３３ｅは、ピストン部３３３ｄを凹部３３６ａのクラッチプレート３３３ａと内ケース部３３３ｂのクラッチプレート３３３ｃとが離間する方向に付勢するように配置されている。また、ピストン部３３３ｄは、上述した電磁油圧制御バルブ３７により下部ケース部３３６のオイル通路３３６ｂを流通するオイルの圧力が上昇された際に、圧縮コイルばね３３３ｅの反力に抗して凹部３３６ａの内周面に対して摺動するように構成されている。これにより、下部ケース部３３６のオイル通路３３６ｂを流通するオイルの圧力を上昇および降下させることにより、前後切替クラッチ部３３３を接続および切断することが可能となる。
【００３７】
また、前後切替クラッチ部３３３の内ケース部３３３ｂには環状のリングギヤ３４２が取り付けられている。このリングギヤ３４２は、図５および図７に示すように、３つの外側プラネタリアギヤ３４１に噛合されている。
【００３８】
また、図５に示すように、前後切替クラッチ部３３４は、下部ケース部３３６の内部の下部に設けられているとともに湿式多板クラッチにより構成されている。また、前後切替クラッチ部３３４は、外ケース部３３４ａと、外ケース部３３４ａの内周部分に互いに所定の間隔を隔てて配置された複数のクラッチプレート３３４ｂと、少なくとも一部が外ケース部３３４ａの内側に配置された内ケース部３３４ｃと、内ケース部３３４ｃに取り付けられ、複数のクラッチプレート３３４ｂのそれぞれの間の空間に配置された複数のクラッチプレート３３４ｄとにより主に構成されている。そして、前後切替クラッチ部３３４は、外ケース部３３４ａのクラッチプレート３３４ｂと、内ケース部３３４ｃのクラッチプレート３３４ｄとが互いに接触している場合に、内ケース部３３４ｃと外ケース部３３４ａとが軸線Ｌ１を中心に一体的に回転されるように構成されている。その一方、前後切替クラッチ部３３４は、外ケース部３３４ａのクラッチプレート３３４ｂと、内ケース部３３４ｃのクラッチプレート３３４ｄとが互いに離間している場合に、内ケース部３３４ｃが外ケース部３３４ａに対して自由に回転されるように構成されている。
【００３９】
具体的には、外ケース部３３４ａには外ケース部３３４ａの内周面に対して摺動可能なピストン部３３４ｅが配置されている。このピストン部３３４ｅは、外ケース部３３４ａの内周面に対して摺動された際に、外ケース部３３４ａの複数のクラッチプレート３３４ｂをピストン部３３４ｅの摺動方向に移動するように構成されている。また、外ケース部３３４ａの内部には圧縮コイルばね３３４ｆが配置されている。この圧縮コイルばね３３４ｆは、ピストン部３３４ｅを外ケース部３３４ａのクラッチプレート３３４ｂと内ケース部３３４ｃのクラッチプレート３３４ｄとが離間する方向に付勢するように配置されている。また、ピストン部３３４ｅは、上述した電磁油圧制御バルブ３７により下部ケース部３３６のオイル通路３３６ｃを流通するオイルの圧力が上昇された際に、圧縮コイルばね３３４ｆの反力に抗して外ケース部３３４ａの内周面に対して摺動するように構成されている。これにより、下部ケース部３３６のオイル通路３３６ｃを流通するオイルの圧力を上昇および降下させることにより、前後切替クラッチ部３３４を接続および切断することが可能となる。
【００４０】
また、前後切替クラッチ部３３４の内ケース部３３４ｃには３つの内側軸部材３３８および３つの外側軸部材３３９が固定されている。つまり、内ケース部３３４ｃは、３つの内側軸部材３３８および３つの外側軸部材３３９によりフランジ部３３７と接続されており、フランジ部３３７と共に軸線Ｌ１を中心に回転するように構成されている。また、前後切替クラッチ部３３４の外ケース部３３４ａは、下部伝達軸３３５に取り付けられており、下部伝達軸３３５と共に軸線Ｌ１を中心に回転するように構成されている。
【００４１】
また、下部伝達軸３３５の上部にはサンギヤ３４３が一体的に形成されている。図７に示すように、このサンギヤ３４３は上記したように内側プラネタリアギヤ３４０と噛合されており、内側プラネタリアギヤ３４０はリングギヤ３４２に噛合されている外側プラネタリアギヤ３４１に噛合されている。そして、サンギヤ３４３は、前後切替クラッチ部３３３が接続されることによりリングギヤ３４２が回転しない場合に、中間伝達軸３３１が軸線Ｌ１を中心にＡ方向に回転されるのに伴ってフランジ部３３７がＡ方向に回転された際に、内側プラネタリアギヤ３４０および外側プラネタリアギヤ３４１を介して軸線Ｌ１を中心にＢ方向に回転されるように構成されている。
【００４２】
上記のように遊星歯車部３３２、前後切替クラッチ部３３３および３３４を構成することによって、前後切替クラッチ部３３３が接続されている場合、内ケース部３３３ｂに取り付けられているリングギヤ３４２は下部ケース部３３６に対して固定される。なお、この時、前後切替クラッチ部３３４は上記したように切断されているので、前後切替クラッチ部３３４の外ケース部３３４ａと内ケース部３３４ｃとは別々に回転可能な状態である。この場合、中間伝達軸３３１が軸線Ｌ１を中心にＡ方向に回転されるのに伴ってフランジ部３３７が軸線Ｌ１を中心にＡ方向に回転された際に、３つの内側軸部材３３８および３つの外側軸部材３３９は、それぞれ、軸線Ｌ１を中心にＡ方向に移動される。この際、外側軸部材３３９に取り付けられている外側プラネタリアギヤ３４１は外側軸部材３３９を中心にＢ１方向に回転される。また、外側プラネタリアギヤ３４１の回転に伴って、内側プラネタリアギヤ３４０は内側軸部材３３８を中心にＡ３方向に回転される。これにより、サンギヤ３４３は、軸線Ｌ１を中心にＢ方向に回転される。その結果、下部伝達軸３３５は、図５に示すように、内ケース部３３４ｃが軸線Ｌ１を中心にＡ方向に回転するのに係わらず、外ケース部３３４ａと共に軸線Ｌ１を中心にＢ方向に回転される。これにより、前後切替クラッチ部３３３が接続状態で、かつ、前後切替クラッチ部３３４が切断状態である場合に、下部伝達軸３３５を中間軸３１５（上部伝達軸３１１）の回転方向（Ａ方向）とは反対方向（Ｂ方向）に回転させることが可能となる。
【００４３】
また、上記のように遊星歯車部３３２、前後切替クラッチ部３３３および３３４を構成することによって、前後切替クラッチ部３３３が切断されている場合、内ケース部３３３ｂに取り付けられているリングギヤ３４２は下部ケース部３３６に対して自由に回転することが可能である。なお、この時、前後切替クラッチ部３３４は、上記したように接続および切断のいずれの状態も取り得るように構成されている。
【００４４】
次に、前後切替クラッチ部３３４が接続されている場合について説明する。中間伝達軸３３１が軸線Ｌ１を中心にＡ方向に回転されるのに伴ってフランジ部３３７がＡ方向に回転された場合、図７に示すように、３つの内側軸部材３３８および３つの外側軸部材３３９はそれぞれ軸線Ｌ１を中心にＡ方向に回転される。この際、外側プラネタリアギヤ３４１に噛合されているリングギヤ３４２は自由に回転されるので、内側プラネタリアギヤ３４０および外側プラネタリアギヤ３４１は空転される。つまり、サンギヤ３４３には中間伝達軸３３１の駆動力が伝達されない。その一方、前後切替クラッチ部３３４が接続されているので、図５に示すように、３つの内側軸部材３３８および３つの外側軸部材３３９と共に軸線Ｌ１を中心にＡ方向に回転可能な内ケース部３３４ｃが軸線Ｌ１を中心にＡ方向に回転されるのに伴って、外ケース部３３４ａは軸線Ｌ１を中心にＡ方向に回転される。これにより、下部伝達軸３３５は外ケース部３３４ａと共に軸線Ｌ１を中心にＡ方向に回転される。その結果、前後切替クラッチ部３３３が切断状態で、かつ、前後切替クラッチ部３３４が接続状態である場合に、下部伝達軸３３５を中間軸３１５（上部伝達軸３１１）の回転方向（Ａ方向）と同じ方向に回転させることが可能となる。
【００４５】
また、図４に示すように、変速機構部３３の下方には減速装置３４４が設けられている。この減速装置３４４には変速機構部３３の下部伝達軸３３５が入力されている。減速装置３４４は下部伝達軸３３５により入力された駆動力を減速する機能を有する。また、減速装置３４４の下方にはドライブ軸３４５が設けられている。このドライブ軸３４５は下部伝達軸３３５と同方向に回転されるように構成されており、ドライブ軸３４５の下部にはベベルギヤ３４５ａが設けられている。
【００４６】
また、ドライブ軸３４５のベベルギヤ３４５ａには内側出力軸部３４６のベベルギヤ３４６ａと外側出力軸部３４７のベベルギヤ３４７ａとが噛合されている。内側出力軸部３４６は後方（矢印ＢＷＤ方向）に延びるように配置されており、内側出力軸部３４６の矢印ＢＷＤ方向側には上記したプロペラ３２ｂが取り付けられている。また、内側出力軸部３４６と同様に、外側出力軸部３４７も矢印ＢＷＤ方向に延びるように配置されており、外側出力軸部３４７の矢印ＢＷＤ方向側には上記したプロペラ３２ａが取り付けられている。また、外側出力軸部３４７は中空状に形成されており、外側出力軸部３４７の中空部分には内側出力軸部３４６が挿入されている。そして、内側出力軸部３４６および外側出力軸部３４７は、それぞれ、別個独立に回転可能に構成されている。
【００４７】
また、ベベルギヤ３４６ａはベベルギヤ３４５ａの矢印ＦＷＤ方向側に噛合されており、ベベルギヤ３４７ａはベベルギヤ３４５ａの矢印ＢＷＤ方向側に噛合されている。これにより、ベベルギヤ３４６ａが回転した際に、内側出力軸部３４６および外側出力軸部３４７は、互いに、異なる方向に回転される。
【００４８】
具体的には、ドライブ軸３４５がＡ方向に回転した場合に、ベベルギヤ３４６ａは、Ａ４方向に回転されるように構成されている。また、ベベルギヤ３４６ａがＡ４方向に回転するのに伴って、プロペラ３２ｂは内側出力軸部３４６を介してＡ４方向に回転される。また、ドライブ軸３４５がＡ方向に回転した場合に、ベベルギヤ３４７ａはＢ２方向に回転されるように構成されており、ベベルギヤ３４７ａがＢ２方向に回転するのに伴って、外側出力軸部３４７を介してプロペラ３２ａはＢ２方向に回転される。そして、船舶１は、プロペラ３２ａがＢ２方向に回転されるとともにプロペラ３２ｂがＡ４方向（Ｂ２方向と反対方向）に回転されることによって、矢印ＦＷＤ方向（前進方向）に航行される。
【００４９】
また、ドライブ軸３４５がＢ方向に回転した場合に、ベベルギヤ３４６ａはＢ２方向に回転されるように構成されており、ベベルギヤ３４６ａがＢ２方向に回転するのに伴って、内側出力軸部３４６を介してプロペラ３２ｂはＢ２方向に回転される。また、ドライブ軸３４５がＢ方向に回転した場合に、ベベルギヤ３４７ａはＡ４方向に回転されるように構成されている。この時、外側出力軸部３４７はＡ４方向に回転されないように構成されており、プロペラ３２ａはＡ４方向およびＢ２方向のいずれの方向にも回転されない。つまり、プロペラ３２ｂのみがＡ４方向に回転される。そして、船舶１は、プロペラ３２ｂがＢ２方向に回転されることによって、矢印ＢＷＤ方向（後進方向）に航行される。
【００５０】
図８は、本発明の一実施形態による舶用推進システムの記憶部に記憶されている変速制御マップを示した図である。次に、図２、図３および図８を参照して、本発明の一実施形態による舶用推進システムの変速制御マップについて説明する。
【００５１】
本実施形態による変速制御マップは、図８に示すように、エンジン３１の回転数と、図示しないエンジン３１のスロットルのスロットル開度との関係により表わされている。この変速制御マップの縦軸には、エンジン３１の回転数が示されているとともに、横軸には、エンジン３１のスロットル開度が示されている。なお、変速制御マップは、本発明の「キャビテーション検出部」の一例である。
【００５２】
また、変速制御マップは、低速の減速比を規定する低速領域Ｒ１と、高速の減速比を規定する高速領域Ｒ２と、低速領域Ｒ１と高速領域Ｒ２との境界に設けられる不感帯領域Ｒ３とを含んでいる。なお、低速領域Ｒ１、高速領域Ｒ２および不感帯領域Ｒ３は、それぞれ、本発明の「第１領域」、「第２領域」および「第３領域」の一例である。また、本実施形態による変速制御マップは、前進および後進動作に共通に用いられる。
【００５３】
また、変速制御マップの不感帯領域Ｒ３は、頻繁な変速の切り替えを防止するために設けられている。つまり、ユーザがコントロールレバー部５のレバー部５ａ（図３参照）を操作することにより変化するエンジン３１のスロットル開度とＥＣＵ３４から送信されるエンジン３１（図３参照）の回転数との軌跡が不感帯領域Ｒ３に位置する場合には、減速比が変速されない。この不感帯領域Ｒ３は、低速の減速比を規定する低速領域Ｒ１側に設けられたシフトダウン基準線Ｄと、高速の減速比を規定する高速領域Ｒ２側に設けられたシフトアップ基準線Ｕとの間に帯状に設けられている。また、不感帯領域Ｒ３は、スロットル開度が大きくなるのに従って、シフトダウン基準線Ｄのエンジン３１の回転数と、シフトアップ基準線Ｕのエンジン３１の回転数との差が大きくなるように構成されている。なお、シフトダウン基準線Ｄは、本発明の「第１基準線」の一例であり、シフトアップ基準線Ｕは、本発明の「第２基準線」の一例である。
【００５４】
ここで、本実施形態では、制御部５２は、変速制御マップにおけるエンジン３１のスロットル開度およびＥＣＵ３４（図２参照）から送信されるエンジン３１の回転数の軌跡に基づいて、プロペラ３２ａおよび３２ｂ（図３参照）が回転するのに伴って発生するキャビテーションを検出可能に構成されている。すなわち、本実施形態では、制御部５２と変速制御マップとにより、本発明の「キャビテーション検出部」が構成されている。なお、キャビテーションとは、液中（水中）においてプロペラ３２ａおよび３２ｂが回転するのに伴ってプロペラ３２ａおよび３２ｂ近傍に発生した泡が大量に発生することにより、船舶１の推進力が小さくなったり、小さくなる予兆が生じたりする現象のことである。
【００５５】
図９および図１０は、本発明の一実施形態による舶用推進システムのエンジン回転数と時間との関係を示したタイミングチャートである。次に、図２、図３、図５および図８〜図１０を参照して、本実施形態による変速制御マップを用いた変速動作の処理について説明する。
【００５６】
本実施形態では、制御部５２は、図８に示すように、エンジン３１の回転数とエンジン３１のスロットル開度とを用いて変速機構部３３の減速比を変速する基準が表わされた変速制御マップ（図８参照）に基づいて、変速機構部３３の減速比の変速を制御する。具体的には、制御部５２は、変速制御マップ上におけるユーザの操作に基づくエンジン３１のスロットル開度（スロットル開度信号）とＥＣＵ３４から送信されるエンジン３１の回転数（エンジン回転信号）との軌跡Ｐ１およびＰ２に応じて、異なる変速制御を行う。
【００５７】
まず、図８の軌跡Ｐ１に示すように、ユーザがコントロールレバー部５のレバー部５ａをゆっくりと操作することにより、スロットル開度がゆっくりと全開位置（図３のＦＷＤ２）まで開かれた場合の変速機構部３３の変速動作について説明する。この場合、ユーザには、船体２をゆっくりと加速を行いたいという意図があると考えられる。
【００５８】
この場合、まず、図８に示すスロットル開度が全閉開度の状態に至るまでの動作としては、図９に示すように、時間ｔ１のニュートラル（中立）の状態からコントロールレバー部５のレバー部５ａが、ユーザの操作により全閉位置（図３のＦＷＤ１）まで回動されて全閉開度（時間ｔ２）の状態になる。なお、この際、変速機構部３３は、一時的（時間ｔ２〜時間ｔ３）に低速の減速比に変速される。この場合、制御部５２は、図２に示すように、変速機構部３３を低速の減速比に変速させるための変速ギヤ切替信号をＥＣＵ３４に送信する。そして、変速ギヤ切替信号を受信したＥＣＵ３４は、下部変速部３３０の前後切替クラッチ部３３４（図５参照）のみが接続されるように電磁油圧制御バルブ３７に電磁油圧制御バルブ駆動信号を送信する。これにより、電磁油圧制御バルブ３７によりオイル通路３３６ｃ（図５参照）のオイルの圧力が上昇されるのに伴って、クラッチプレート３３４ｂ（図５参照）とクラッチプレート３３４ｄ（図５参照）とが接触するようにピストン部３３４ｅ（図５参照）が摺動されるので、前後切替クラッチ部３３４（図５参照）が接続状態になる。その結果、変速機構部３３は、船舶１が低速の減速比により前進を行うことが可能なように変速される。
【００５９】
そして、図９に示すように、時間ｔ３の時点において、変速機構部３３は、高速の減速比に変速される。具体的には、制御部５２は、図２に示すように、変速機構部３３を高速の減速比に変速させるための変速ギヤ切替信号をＥＣＵ３４に送信する。そして、変速ギヤ切替信号を受信したＥＣＵ３４は、上部変速部３１０のクラッチ部３１３（図５参照）と下部変速部３３０の前後切替クラッチ部３３４（図５参照）との両方が接続されるように電磁油圧制御バルブ３７に電磁油圧制御バルブ駆動信号を送信する。これにより、電磁油圧制御バルブ３７によりオイル通路３１６ａ（図５参照）のオイルの圧力が上昇されるのに伴って、クラッチプレート３１３ｂ（図５参照）とクラッチプレート３１３ｄ（図５参照）とが接触するようにピストン部３１３ｅ（図５参照）が摺動されるので、クラッチ部３１３（図５参照）が接続状態になる。なお、この時、前後切替クラッチ部３３４は、接続状態であるので、前後切替クラッチ部３３４の接続状態が維持されるように制御されている。その結果、変速機構部３３は、船舶１が高速の減速比により前進を行うことが可能なように変速される。
【００６０】
その後、時間ｔ３から時間ｔ４にかけて、レバー部５ａが、ユーザの操作により、全閉位置から全開位置（図３のＦＷＤ２）までゆっくりと回動される。すなわち、スロットル開度が全閉位置（図３のＦＷＤ１）から全開位置（図３のＦＷＤ２）までゆっくりと回動される。この際、図８に示すように、エンジン３１のスロットル開度とエンジン３１の回転数とは、変速制御マップ上の軌跡Ｐ１のように変更される。この軌跡Ｐ１は、高速領域Ｒ２のみを移動するため、変速機構部３３は、高速の減速比の状態のままで、減速比が変速されない。これにより、船舶１は、エンジン３１の回転数が大きくなるのを抑制しながら、前進加速することが可能となる。この場合、船舶１は、ゆっくり加速を行いたいというユーザの意図に沿った加速が行われる。
【００６１】
次に、図８の軌跡Ｐ２に示すように、ユーザがコントロールレバー部５のレバー部５ａをスロットル開度の全閉位置（図３のＦＷＤ１）と全開位置（図３のＦＷＤ２）との間の位置までゆっくりと回動した後、スロットル開度の全閉位置と全開位置との間の位置から全開位置側に急峻に回動した場合の変速機構部３３の変速動作について説明する。この場合、ユーザには、船体２をゆっくり加速させた後、急加速させたいという意図があると考えられる。
【００６２】
この場合、まず、図８に示すスロットル開度の全閉開度の状態に至るまでの動作としては、図１０に示すように、時間ｔ１ａのニュートラル（中立）の状態からコントロールレバー部５のレバー部５ａが、ユーザの操作によりスロットル開度の全閉位置（図３のＦＷＤ１）まで回動されて全閉開度（時間ｔ２ａ）の状態になる。なお、この際、変速機構部３３は、一時的（時間ｔ２ａ〜時間ｔ３ａ）に低速の減速比に変速される。その結果、変速機構部３３は、船舶１が低速の減速比により前進を行うことが可能なように変速される。なお、この場合における詳細な説明は、図９に示した軌跡Ｐ１に対応するタイミングチャートの場合と同様なので、省略する。
【００６３】
そして、時間ｔ３ａの時点において、変速機構部３３は、高速の減速比に変速される。これにより、変速機構部３３は、船舶１が高速の減速比により前進を行うことが可能なように変速される。なお、この場合における詳細な説明は、図９に示した軌跡Ｐ１に対応するタイミングチャートの場合と同様なので、省略する。
【００６４】
その後、時間ｔ３ａから時間ｔ４ａにかけて、ユーザの操作により、レバー部５ａの位置がスロットル開度の全閉位置と全開位置との間でゆっくりとＦＷＤ２方向（図３参照）に回動される。この際、図８に示すように、エンジン３１のスロットル開度とエンジン３１の回転数とは、変速制御マップ上の軌跡Ｐ２に沿って変更される。この軌跡Ｐ２は、時間ｔ３ａから時間ｔ５ａにかけて、高速領域Ｒ２のみを移動するため、変速機構部３３は、高速の減速比の状態のままで、減速比が変速されない。したがって、この状態では、船体２は、ゆっくりと加速される。
【００６５】
そして、図１０に示すように、時間ｔ４ａから時間ｔ６ａにかけて、ユーザの操作により、レバー部５ａの位置がスロットル開度の全閉位置と全開位置との間に位置する状態から全開位置（図３のＦＷＤ２）に向かって急峻に回動される。この場合、時間ｔ５ａにおいて、図８に示すように、軌跡Ｐ２は、高速領域Ｒ２から不感帯領域Ｒ３を横切るとともに、シフトダウン基準線Ｄを跨ぐ。これにより、変速機構部３３は、高速の減速比から低速の減速比に変速される。その結果、変速機構部３３は、船舶１が低速の減速比により前進を行うことが可能なように変速され、船舶１を急峻に加速させることが可能となる。
【００６６】
ここで、本実施形態では、図８および図１０に示すように、スロットル開度が時間ｔ６ａから時間ｔ７ａにかけて、エンジン３１の回転数が急激に上昇する場合がある。この場合、図８に示すように、時間ｔ７ａにおいて、エンジン３１の回転数が上昇され、軌跡Ｐ２は、低速領域Ｒ１から不感帯領域Ｒ３を横切るとともに、シフトアップ基準線Ｕを跨ぐ。これにより、変速機構部３３は、低速の減速比から高速の減速比に変速される。その結果、変速機構部３３は、船舶１が高速の減速比により前進を行うことが可能なように変速される。なお、この場合における詳細な説明は、図９に示した軌跡Ｐ１に対応するタイミングチャートの場合と同様なので、省略する。
【００６７】
上記時間ｔ６ａから時間ｔ７ａの間においてエンジン３１の回転数が急激に上昇した現象は、プロペラ３２ａおよび３２ｂが回転するのに伴って発生するキャビテーションにより引き起こされた現象と考えられ、制御部５２は、上記現象をキャビテーションにより引き起こされる現象であることを認定するように構成されている。すなわち、制御部５２は、上記のように変速機構部３３が低速の減速比の状態である場合においてキャビテーションを検出した際に、変速機構部３３が高速の減速比に変速するようにＥＣＵ３４に変速ギヤ切替信号を送信するように構成されている。
【００６８】
図１１は、本発明の一実施形態による舶用推進システムの制御部により補正された変速制御マップを示した図である。次に、制御部５２が上記現象がキャビテーションにより引き起こされた現象であると認定する際の処理について説明する。
【００６９】
本実施形態では、制御部５２は、エンジン３１の回転数が所定の上昇割合以上の割合で上昇している状態が所定期間（ｔ７ａ〜ｔ６ａ）にわたって継続している場合に、キャビテーションが発生したと認定するように構成されている。具体的には、制御部５２は、図１０に示すように、エンジン３１の回転数が所定期間の起点ｔ６ａから終点ｔ７ａにかけて回転数ｎ１から回転数ｎ２以上に上昇した場合に、キャビテーションが発生したと認定するように構成されている。たとえば、本実施形態の場合、制御部５２は、エンジン３１の回転数が約１秒以内に約３０００回転／分から５０００回転／分に上昇した場合に、キャビテーションが発生したと認定するように構成されている。ただし、船体２の重量が本実施形態と異なる重量である場合、および、プロペラ３２ａおよび３２ｂの大きさが本実施形態と異なる大きさである場合には、所定時間および所定の回転数に上記の値とは異なる値が適用される。
【００７０】
また、本実施形態では、制御部５２は、エンジン３１の回転数を時間により微分するように構成されている。この計算は、一定時間（約１０ｍｓｅｃ〜約１００ｍｓｅｃ）毎に実行され、上記所定期間（ｔ６ａ〜ｔ７ａ）の間に複数回実行される。これにより、上記所定期間（ｔ６ａ〜ｔ７ａ）の間におけるエンジン３１の回転数の傾き（微分値）を複数算出することが可能となる。そして、制御部５２は、上記所定期間の起点ｔ６ａから終点ｔ７ａにわたって所定の値を超える微分値を複数回算出した場合に、キャビテーションが発生したと認定するように構成されている。なお、この起点（ｔ６ａ）は、所定の値を超えた複数の微分値のうち最初に所定の値を超えた微分値を算出した点に基づいて、制御部５２により認定される。このように所定期間にわたって所定の値を超える微分値を複数回算出したことは、エンジン３１の回転数が所定の上昇割合以上の割合で上昇している状態が所定期間にわたって継続して発生していることを意味する。そして、制御部５２は、このような場合に、キャビテーションが発生したと認定するように構成されている。
【００７１】
また、本実施形態では、制御部５２は、上記のようにキャビテーションが発生したと認定された際のエンジン３１の回転数とエンジン３１のスロットル開度とを用いて、記憶部５１に記憶されている変速制御マップを補正するように構成されている。この補正は、制御部５２により認定されたキャビテーション発生の起点（ｔ６ａ）に基づいて変速制御マップのシフトダウン基準線Ｄとシフトアップ基準線Ｕとを変更することにより変速機構部３２の減速比を制御する補正である。
【００７２】
具体的には、本実施形態では、図１１に示すように、制御部５２は、シフトダウン基準線Ｄをキャビテーション発生の起点（ｔ６ａ）を含む線Ｄ１に変更する補正を行うように構成されている。この補正された線Ｄ１は、シフトダウン基準線Ｄの起点（ｔ６ａ）よりもスロットル開度が小さい側から起点（ｔ６ａ）に向かって湾曲する線Ｄ１ａと、シフトダウン基準線Ｄの起点（ｔ６ａ）よりもスロットル開度が大きい側から起点（ｔ６ａ）に向かって湾曲する線Ｄ１ｂとを含んでいる。そして、線Ｄ１ａと線Ｄ１ｂとは、起点（ｔ６ａ）において互いに接続されている。
【００７３】
また、本実施形態では、制御部５２は、シフトダウン基準線Ｄに上記の補正を行う際に、シフトアップ基準線Ｕを補正されたシフトダウン基準線Ｄと実質的に同様な形状の線Ｕ１に変更する補正を行うように構成されている。つまり、この補正された線Ｕ１は、エンジン３１の回転数が小さい方向に突出する形状を有している。
【００７４】
本実施形態では、上記のように、エンジン３１により発生される駆動力を少なくとも低速の減速比と高速の減速比とに変速された状態でプロペラ３２ａおよび３２ｂに伝達可能な変速機構部３３を設ける。このように、変速機構部３３を、低速の減速比に変速した状態でエンジン３１により発生される駆動力をプロペラ３２ａおよび３２ｂに伝達可能に構成することによって、低速度における加速度性能を向上させることができる。また、変速機構部３３を、高速の減速比に変速された状態でエンジン３１により発生される駆動力をプロペラ３２ａおよび３２ｂに伝達可能に構成することによって、最高速度を大きくすることができる。その結果、加速度と最高速度との両方性能をユーザが所望する性能に近づけることができる。
【００７５】
また、制御部５２を、プロペラ３２ａおよび３２ｂが回転するのに伴って発生するキャビテーションを検出するように構成することによって、制御部５２によりキャビテーションが発生したことを容易に検知することができる。
【００７６】
また、制御部５２を、キャビテーションを検出した際に、変速機構部３３が高速の減速比に変速するように変速制御マップの軌跡に基づいてＥＣＵ３４に変速ギヤ切替信号を送信するように構成することによって、キャビテーションが発生することによりスロットル開度の大きさに対応するエンジン３１の回転数よりもエンジン３１の回転数が上昇した場合に、変速機構部３３を高速の減速比に変速することができる。この場合、プロペラ３２ａおよび３２ｂが受ける水の抵抗が同じ状態のままでエンジン３１のトルクが低下するので、エンジン３１およびプロペラ３２ａおよび３２ｂの回転数を低下させることができる。その結果、キャビテーションが収束する方向に向かうので、プロペラ３２ａおよび３２ｂによる推進力が低下するのを抑制することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、上記のように、制御部５２を、エンジン３１の回転数が所定の上昇割合以上の割合で上昇している状態が所定期間（起点ｔ６ａから終点ｔ７ａ）にわたって継続している場合に、キャビテーションが発生したと認定するように構成することによって、プロペラ３２ａおよび３２ｂが水面よりも上方に移動された場合にエンジン３１の回転数が一時的（瞬間的）に上昇した場合などと区別することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、上記のように、制御部５２を、エンジン３１の回転数を時間により微分するように構成することによって、エンジン３１の回転数の微分値を算出することができる。また、所定の値を超える微分値を上記所定期間の起点ｔ６ａから終点ｔ７ａの間に複数回算出した場合にキャビテーションが発生したと認定することによって、容易に、キャビテーションが発生したか否かを認識することができる。
【００７９】
また、本実施形態では、上記のように、制御部５２を、エンジン３１の回転数とスロットル開度とを用いて変速機構部３３の減速比を変速する基準が表わされた変速制御マップに基づいて、変速機構部３３の減速比の変速を制御するように構成することによって、ユーザにより操作されるエンジン３１のスロットル開度の大きさに対してエンジン３１の回転数が小さい時、エンジン３１の回転数を上昇させるために変速機構部３３の減速比を低速の減速比に変速するように制御することができる。すなわち、ユーザが急加速することを意図してレバー部５ａのレバー開度を急激に大きくすることによりスロットル開度を急激に大きくした場合に、加速度性能を向上させるために変速機構部３３の減速比を低速の減速比に変速することにより、プロペラ３２ａおよび３２ｂの回転数を迅速に大きくすることができる。また、ユーザがゆっくりと加速することを意図して、レバー部５ａのレバー開度をゆっくりと大きくすることによりスロットル開度をゆっくりと大きくした場合には、プロペラ３２ａおよび３２ｂの回転数をゆっくりと大きくするために、変速機構部３３の減速比を高速の減速比に変速するように制御することができる。これにより、エンジン３１の回転数が大きくなるのを抑制することができるので、エンジン３１により燃料が消費されるのを抑制することができる。
【００８０】
また、本実施形態では、上記のように、制御部５２を、変速制御マップ上におけるエンジン３１のスロットル開度およびエンジン３１の回転数の軌跡Ｐ２が、変速制御マップの高速領域Ｒ２から不感帯領域Ｒ３を介して低速領域Ｒ１に入った場合に、低速の減速比に変速する制御を行うように構成している。これにより、変速機構部３３が高速の減速比のままの場合と比べて、エンジン３１の回転数を再上昇させることができるので、船舶１の加速度が低下するのを抑制することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、上記のように、制御部５２を、変速制御マップ上におけるエンジン３１のスロットル開度およびエンジン３１の回転数の軌跡Ｐ２が、変速制御マップの低速領域Ｒ１から不感帯領域Ｒ３を介して高速領域Ｒ２に入った場合に、高速の減速比に変速する制御を行うように構成している。これにより、変速機構部３３が低速の減速比のままの場合と比べて、船舶１の最高速度を向上させることができる。
【００８２】
また、本実施形態では、上記のように、制御部５２を、キャビテーション発生の起点（ｔ６ａ）に基づいて変速制御マップを補正するとともに、補正された変速制御マップに基づいて変速機構部３３の減速比の変速を制御するように構成することによって、キャビテーション発生の起点（ｔ６ａ）近傍で変速機構部３３を変速可能な変速制御マップを得ることができる。
【００８３】
また、本実施形態では、上記のように、シフトダウン基準線Ｄをキャビテーション発生の起点（ｔ６ａ）を含む線Ｄ１に変更する補正を行うように構成することによって、たとえば、エンジン３１のスロットル開度およびエンジン３１の回転数の軌跡が高速領域Ｒ２に存在している状態において軌跡がキャビテーション発生の起点（ｔ６ａ）近傍に低下した場合にも、軌跡が低速領域Ｒ１に侵入するのを抑制することができる。これにより、キャビテーションが発生した起点（ｔ６ａ）よりもエンジン３１の回転数が小さい領域で変速機構部３３を低速の減速比に変速することができる。その結果、キャビテーションが発生するのを抑制することができる。
【００８４】
また、本実施形態では、上記のように、制御部５２を、シフトアップ基準線Ｕを補正された線Ｄ１と実質的に同様な形状の線Ｕ１に変更する補正を行うように構成することによって、エンジン３１のスロットル開度およびエンジン３１の回転数の軌跡がキャビテーションが発生した起点（ｔ６ａ）近傍を通過した際に、変速機構部３３を変速することができる。これにより、キャビテーションが発生した後、直ちに、変速機構部３３を変速することができる。
【００８５】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８６】
たとえば、上記実施形態では、舶用推進システムの一例としてエンジンおよびプロペラが船体の外側に配置された２機の船外機を備えた例を示したが、本発明はこれに限らず、エンジンが船体に固定されたスタンドライブ、エンジンおよびプロペラが船体に固定された船内機などを備えた他の舶用推進システムにも適用可能である。
【００８７】
また、上記実施形態では、本発明のキャビテーション検出部を、変速制御マップと制御部５２とにより構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、キャビテーションの発生を検出するセンサなどによりキャビテーション検出部を構成してもよいし、変速制御マップを用いずに、制御部５２のみによりキャビテーションの発生を検出するようにしてもよい。
【００８８】
また、上記実施形態では、変速制御マップの補正を行う一例として、シフトダウン基準線をキャビテーション発生の起点を含む線に補正した例について示したが、本発明はこれに限らず、シフトアップ基準線をキャビテーション発生の起点を含む点に補正するようにしてもよい。
【００８９】
また、上記実施形態では、変速制御マップの補正を行う一例として、シフトダウン基準線とシフトアップ基準線との両方の基準線を補正した例について示したが、本発明はこれに限らず、シフトダウン基準線とシフトアップ基準線とのいずれか一方の基準線のみを補正するようにしてもよい。
【００９０】
また、上記実施形態では、舶用推進システムの一例として２つのプロペラが設けられた船外機を備えた例について示したが、本発明はこれに限らず、１つ、または、３つ以上のプロペラが設けられた船外機などを備えた他の舶用推進システムにも適用可能である。
【００９１】
また、上記実施形態では、２つの船外機を備えた例を示したが、本発明はこれに限らず、１つ、または、３つ以上の船外機を備えてもよい。また、船外機が複数ある場合には、全ての船外機で変速のタイミングを合わせるように構成してもよい。この場合、１つの船外機をメイン機とし、メイン機の変速機構部が変速制御されると同時に他の船外機の変速制御を行うように構成してもよい。また、複数の船外機のそれぞれのＥＣＵが自己の変速機構部のみならず、他の船外機の変速機構部にも変速制御信号を出すように構成するとともに、各変速機構部を、複数のＥＣＵからの変速制御信号のうち、最も早く送られてきた変速制御信号に基づいて変速するように構成してもよい。
【００９２】
また、上記実施形態では、船舶が後進する際の変速制御マップを、船舶が前進する際の変速制御マップと同様の構成にした例について示したが、本発明はこれに限らず、前進専用の変速制御マップおよび後進専用の変速制御マップの２つの変速制御マップを設けるようにしてもよい。
【００９３】
また、上記実施形態では、制御部とＥＣＵとを共通ＬＡＮケーブルにより接続することにより通信可能に構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、制御部とＥＣＵとを無線通信により通信可能に構成してもよい。
【００９４】
また、上記実施形態では、エンジンの回転数の一例としてクランク軸の回転数を用いたが、本発明はこれに限らず、たとえば、プロペラおよび出力軸など、エンジン内のクランク軸が回転するのに伴って回転するクランク軸以外の部材（軸）の回転数をエンジンの回転数として用いてもよい。
【００９５】
また、上記実施形態では、コントロールレバー部５のレバー部５ａを操作することにより、電気的に（電子制御により）アクセル開度および変速機構部３３の減速比などを制御するように構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、レバー部５ａにワイヤを接続するとともに、レバー部５ａの開度をワイヤの操作量および操作方向として船外機３に機械的に伝達するように構成することにより、アクセル開度および変速機構部３３の減速比を制御するようにしてもよい。なお、この場合、ワイヤの操作量および操作方向は、レバー部５ａと船外機３内のＥＣＵ３４との間で電気信号に変換されるとともに、変換された電気信号は、ＥＣＵ３４に伝達される。また、この場合、変速制御マップは、船外機３内に設けられたＥＣＵ３４に記憶されるとともに、ＥＣＵ３４から変速制御部３３を制御するための制御信号（たとえば電磁油圧制御バルブ駆動信号）が出力される。
【００９６】
また、上記実施形態では、コントロールレバー部５に内蔵した記憶部５１に、変速制御マップが記憶されるとともに、変速機構部３３に対して減速比を変速するための制御信号は、コントロールレバー部５に内蔵された制御部５２から出力されるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、船外機３内に設けたＥＣＵ３４に変速制御マップを記憶させてもよい。また、この場合には、変速制御マップが記憶されたＥＣＵ３４から制御信号を出力するように構成してもよい。なお、この場合、エンジンを制御するＥＣＵ３４とは別のＥＣＵを船外機内に設け、このＥＣＵに変速制御マップを記憶させたり、このＥＣＵから制御信号を出力するようにしてもよい。また、本変形例は、コントロールレバー部５のレバー部５ａが上記のようにワイヤにより機械的にアクセル開度および変速機構部３３の減速比などを制御する構成の場合にも、適用可能である。
【００９７】
また、上記実施形態では、前進、中立、後進の切り替えをＥＣＵによって電気的に制御された下部変速部３３０によって行うようにした例を示したが、本発明はこれに限らず、前進、中立、後進の切り替えを、上記特許文献１に開示された船外機のように、一対のベベルギヤとドッグクラッチとから構成される機械式の前後進切換機構によって行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の一実施形態による舶用推進システムが搭載された船舶を示した斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による舶用推進システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による舶用推進システムのコントロールレバー部の構成を説明するための側面図である。
【図４】本発明の一実施形態による舶用推進システムの舶用推進システム本体の構成を説明するための断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による舶用推進システムの舶用推進システム本体の変速機構部の構成を説明するための断面図である。
【図６】図５の１００−１００線に沿った断面図である。
【図７】図５の２００−２００線に沿った断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による舶用推進システムの記憶部に記憶されている変速制御マップを示した図である。
【図９】本発明の一実施形態による舶用推進システムのエンジン回転数と時間との関係を示したタイミングチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態による舶用推進システムのエンジン回転数と時間との関係を示したタイミングチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態による舶用推進システムの制御部により補正された変速制御マップを示した図である。
【符号の説明】
【００９９】
３  船外機
４  操舵部
５  コントロールレバー部
６  表示部
７、８  共通ＬＡＮケーブル
３１  エンジン
３２ａ、３２ｂ  プロペラ
３３  変速機構部
５１  記憶部
５２  制御部（キャビテーション検出部）
Ｄ  シフトダウン基準線（第１基準線）
Ｄ１  線
ｎ１、ｎ２  回転数
ｔ６ａ  起点
ｔ７ａ  終点
Ｐ１、Ｐ２  軌跡
Ｒ１  低速領域（第１領域）
Ｒ２  高速領域（第２領域）
Ｒ３  不感帯領域（第３領域）
Ｕ  シフトアップ基準線（第２基準線）
Ｕ１  線
【図１】
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【図２】
0004980949.tif 000003
【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】
0004980949.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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