JP2023125742A - 船外機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの冷却オイルを効率よく冷却することのできる船外機を提供する。【解決手段】トップカバー１１に収容されたモータ１４と、エクステンションケース１２に収容されモータ１４により回転駆動されるバーティカルシャフト１８と、ギアケース１３に設けられバーティカルシャフト１８により回転駆動されるプロペラ２１と、を備えている。アンチキャビテーションプレート３７の下方であってプロペラ２１を回転駆動するプロペラシャフト２０より上方に位置する熱交換部材４０を設け、熱交換部材４０の内部に、モータ１４を冷却する冷却オイルが流れる冷却オイル流路部材５５を設けた。【選択図】図４

Description

本発明は、船外機に係り、特に、電動モータにより駆動される船外機に関する。

従来から、船外機の冷却のため、冷却オイルなどの冷却媒体を水中で熱交換して冷却する熱交換部を備えた船外機が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

米国特許第１０５３３４８４号公報

しかしながら、従来の技術では、冷却媒体を熱交換する熱交換部が船外機の後方に設置されているので、船外機が発生する熱の影響を受けるため、冷却媒体を効率よく冷却することができないという課題がある。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、モータの冷却オイルを効率よく冷却することのできる船外機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係る船外機は、トップカバーに収容されたモータと、エクステンションケースに収容され前記モータにより回転駆動されるバーティカルシャフトと、ギアケースに設けられ前記バーティカルシャフトにより回転駆動されるプロペラと、を備えた船外機において、アンチキャビテーションプレートの下方であって前記プロペラを回転駆動するプロペラシャフトより上方に位置する熱交換部材を設け、前記熱交換部材の内部に、前記モータを冷却する冷却オイルが流れる冷却オイル流路部材を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、熱交換部材を常に水中に位置させることができ、船外機により船舶が走行する際に、流水により熱交換部材を冷却することができる。そのため、熱交換部材にオイル流路を形成することで、オイル流路を流れる冷却オイルを効率よく冷却することができる。また、プロペラシャフトより上方に熱交換部材を配置することで、走行時における抵抗を低減させることができる。

本発明に係る船外機の第１実施の形態を示す縦断面図である。 船外機のトップカバー部分の横断面図である。 モータ部分の縦断面図である。 第１実施の形態による熱交換部材の一部を断面とした斜視図である。 第１実施の形態による熱交換部材の回動軸部分の断面図である。 第１実施の形態による熱交換部材のアーム部材部分の断面図である。 第２実施の形態による船外機を示す縦断面図である。 第２実施の形態による熱交換部材の回動軸部分の断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［第１実施の形態］
図１は、船外機の実施の形態を示す縦断面図である。図２は、船外機のトップカバー部分の横断面図である。図３は、モータ部分の縦断面図である。図４は、熱交換部材の一部を断面とした斜視図である。図５は、熱交換部材の回動軸部分の断面図である。図６は、熱交換部材のアーム部材部分の断面図である。

船外機１０は、船体の船尾に取り付けられる。
図１に示すように、船外機１０は、トップカバー１１と、エクステンションケース１２と、ギアケース１３とを備えている。

トップカバー１１の内側には、モータ１４が収容されている。モータ１４は水面上に位置している。モータ１４は、バッテリなどの蓄電池からの電力供給により回転駆動される電動モータである。
モータ１４は、ロータの回転により一体に駆動される出力軸１５を備えている。出力軸１５は、略垂直方向に延在し、モータ１４の下方に延びている。

トップカバー１１の下面は、エクステンションケース１２に対して封止されており、トップカバー１１の下面は、オイルパン２２とされている。
出力軸１５のモータ１４の下方近傍には、出力軸１５の回転駆動により駆動されるオイルポンプ１６が設けられている。
出力軸１５のオイルポンプ１６の下方には、減速用のプラネタリギア１７が設けられている。
プラネタリギア１７には、下方に延び、エクステンションケース１２の内部を通るバーティカルシャフト１８が接続されている。

バーティカルシャフト１８の下端部は、ギアケース１３の内部に収容された伝達ギア１９を介してプロペラシャフト２０に接続されている。
プロペラシャフト２０の先端部には、プロペラ２１が取り付けられている。

図１および図２に示すように、トップカバー１１の内部には、上下方向に延びるオイル吸込管３０が設けられている。オイル吸込管３０の下端部は、オイルパン２２に貯留される冷却オイルに浸るようにオイルパン２２の底部近傍に配置されている。オイル吸込管３０には、ストレーナ３１を介してオイル吸込口３２が設けられている。
図３に示すように、モータ１４の外周部には、上下方向に延在するオイル噴出管３３が設けられている。オイル噴出管３３は、モータ１４の周方向に複数（本実施の形態においては、６つ）設けられている。
オイル吸込管３０の上端部には、オイル噴出管３３の上端部に冷却オイルを送る分岐管３４が接続されている。
オイル噴出管３３のモータ１４の外周面に対応する位置には、冷却オイルを噴出するオイル噴出口３５が設けられている。オイル噴出口３５は、オイル噴出管３３の上下方向に沿って複数設けられている。

モータ１４を冷却した後の冷却オイルは、モータ１４の下部に集められ冷却オイル送り配管４３を介して熱交換部材４０に送られる。一方、熱交換部材４０で冷却された冷却オイルは、冷却オイル戻り配管（図示せず）を介して上部の分岐管３４に送られモータ１４の冷却を行った後、オイルパン２２に戻される。

図１に示すように、オイルパン２２の下面両側には、前方斜め下方に延在する一対のアーム部材３６が取付けられている。
各アーム部材３６の内部には、オイルの流路が形成されている。一方のアーム部材３６の内部には、冷却オイル送り配管４３が形成されており、他方のアーム部材３６の内部には、冷却オイル戻り配管（図示せず）が形成されている。
なお、冷却オイル送り配管４３と冷却オイル戻り配管とは左右対称に構成されているため、以下、主として冷却オイル送り配管４３側の構成について説明する。

各アーム部材３６の下端部には、熱交換部材４０が取付けられている。
熱交換部材４０は、前端部が曲面状に形成されるとともに、後端部が鋭角状に形成された断面形状略翼状に形成されている。
熱交換部材４０は、ギアケース１３の前側にエクステンションケース１２とギアケース１３との境界付近に設けられるアンチキャビテーションプレート３７の下方であってプロペラ２１を回転駆動するプロペラシャフト２０より上方に配置されている。

熱交換部材４０の両側には、各アーム部材３６に回動自在に係合される円筒状の回動軸５０が設けられている。
各アーム部材３６に対する熱交換部材４０の回動軸５０は、プロペラ２１のプロペラシャフト２０の回転軸に対して直交する方向に延在しており、回動軸５０は、船外機の左右方向に延在している。

冷却オイル送り配管４３が収容されたアーム部材３６に係合される回動軸５０の内部には、冷却オイル流入側流路５１が形成されている。当該回動軸５０には、冷却オイル流入側流路５１から回動軸５０の外周面に連通する冷却オイル流入側連通流路５２が回動軸５０の周方向の複数箇所に形成されている。
冷却オイル戻り配管が形成されたアーム部材３６に係合される回動軸５０の内部には、冷却オイル流出側流路５３が形成されている。当該回動軸５０には、冷却オイル流出側流路５３から回動軸５０の外周面に連通する冷却オイル流出側連通流路５４が周方向の複数箇所に形成されている。

冷却オイル流入側流路５１および冷却オイル流出側流路５３は、熱交換部材４０の内部に連通している。
熱交換部材４０の内部には、冷却オイル流路部材５５が収容されている。冷却オイル流路部材５５は、熱交換部材４０の内部の全域に設けられており、冷却オイル流路部材５５には、冷却オイル流入側流路５１と冷却オイル流出側流路５３とを連通する複数の冷却オイル流路５６が形成されている。
これにより、冷却オイル送り配管４３から送られた冷却オイルは、冷却オイル流入側連通流路５２、冷却オイル流入側流路５１、冷却オイル流路部材５５の冷却オイル流路５６、冷却オイル流出側流路５３、冷却オイル流出側連通流路５４を流れ、冷却オイル戻り配管から上部の分岐管３４に送られモータ１４の冷却を行った後、オイルパン２２に戻されるように構成されている。

そして、熱交換部材４０は、ギアケース１３の前側に形成され、船外機１０により船舶が走行している際に、流水がギアケース１３より先に熱交換部材４０部分に当たることになる。そのため、熱交換部材４０の流出側オイル流路４６を流れる冷却オイルと流水とが熱交換されることで、効率よく冷却オイルを冷却することが可能となる。

次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態においては、モータ１４を駆動することにより、モータ１４の駆動力は、回転軸、減速用のプラネタリギア１７およびバーティカルシャフト１８を介してプロペラシャフト２０に伝達され、これにより、プロペラ２１を回転させて船舶の前進または後進が行われる。
モータ１４を駆動すると、同時にオイルポンプ１６も駆動される。

オイルポンプ１６が駆動されると、オイルパン２２に貯留された冷却オイルは、オイル吸込管３０およびストレーナ３１を介してオイル吸込口３２から、冷却オイル送り配管４３を介して熱交換部材４０に向けて送られる。
冷却オイル送り配管４３から送られた冷却オイルは、冷却オイル流入側連通流路５２、冷却オイル流入側流路５１を介して冷却オイル流路部材５５の冷却オイル流路５６に送られる。
そして、熱交換部材４０は、水中に位置しており、熱交換部材４０が冷却されるので、冷却オイルは、冷却オイル流路５６を流れる際に、流水の温度に効率よく冷却される。
その後、冷却された冷却オイルは、冷却オイル流出側流路５３、冷却オイル流出側連通流路５４を流れ、冷却オイル戻り配管から分岐管３４を介してオイル噴出管３３に送られ、オイル噴出口３５からモータ１４の外周面に吐出される。
これにより、モータ１４の外周を冷却オイルにより冷却する。

また、熱交換部材４０は、アーム部材３６に対して回動自在に取付けられている。
これにより、船舶が走行する際のピッチにより船外機に傾きが発生した場合でも、流水の抵抗により、熱交換部材４０は、ほぼ水平を保持することができ、熱交換部材４０による走行抵抗を低減させることができ。

以上述べたように、本実施の形態においては、トップカバー１１に収容されたモータ１４と、エクステンションケース１２に収容されモータ１４により回転駆動されるバーティカルシャフト１８と、ギアケース１３に設けられバーティカルシャフト１８により回転駆動されるプロペラ２１と、を備えている。アンチキャビテーションプレート３７の下方であってプロペラ２１を回転駆動するプロペラシャフト２０より上方に位置する熱交換部材４０を設け、熱交換部材４０の内部に、モータ１４を冷却する冷却オイルが流れる冷却オイル流路部材５５を設けた。
これにより、熱交換部材４０を常に水中に位置させることができ、船外機１０により船舶が走行する際に、流水により熱交換部材４０を冷却することができる。そのため、熱交換部材４０にオイル流路を形成することで、オイル流路を流れる冷却オイルを効率よく冷却することができる。また、プロペラシャフト２０より上方に熱交換部材４０を配置することで、走行時における抵抗を低減させることができる。

また、本実施の形態においては、熱交換部材４０は、ギアケース１３より前方に配置されている。
これにより、熱交換部材４０がプロペラ２１の回転と干渉することを抑制することができる。また、熱交換部材４０をギアケース１３より前方に配置することで、常に、冷たい流水が熱交換部材４０に当たることになり、熱交換部材４０による冷却オイルの冷却効率を高めることができる。

また、本実施の形態においては、熱交換部材４０は、オイルパン２２に連結され、斜め下方に延在するアーム部材３６を介して取付けられている。
これにより、熱交換部材４０がプロペラ２１と干渉することを抑制することができる。

また、本実施の形態においては、熱交換部材４０は、アーム部材３６に対して回動自在に取付けられている。
これにより、船外機１０に対して傾きが生じた場合でも、熱交換部材４０をほぼ水平に保持することができ、熱交換部材４０による走行抵抗を低減することができる。

また、本実施の形態においては、熱交換部材４０のアーム部材３６に対する回動軸５０は、プロペラ２１の回転軸に対して直交する方向に延在している。
これにより、プロペラ２１の推進力により生じる水の変化に対して対応することができる。

また、本実施の形態においては、熱交換部材４０の回動軸５０は、左右方向に延在している。
これにより、船舶の加減速時における船体のピッチ方向の傾きに対する対応が可能となる。

次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［第２実施の形態］
図７は、船外機の第２実施の形態を示す縦断面図である。
本実施の形態においては、熱交換部材４０により、モータを冷却するの冷却オイルと、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）を冷却する冷却水とを一緒に冷却するようにしたものである。

図７に示すように、トップカバー１１の側面には、モータの制御を行うためのＰＣＵ（図示せず）が収容されたＰＣＵケース６０が取付けられている。ＰＣＵケース６０には、ＰＣＵを冷却する冷却媒体である冷却水が循環する冷却水流路（図示せず）が形成されている。
ＰＣＵケース６０には、冷却水流路に冷却水を供給する冷却水ポンプ６１が取り付けられている。また、ＰＣＵケース６０には、余分な冷却水を貯留する冷却水タンク６２が取付けられている。

冷却水ポンプ６１には、冷却水送り配管６３（図８参照）が接続されている。冷却水送り配管６３は、熱交換部材４０に接続されている。
また、熱交換部材４０に接続された冷却水戻り配管（図示せず）は、ＰＣＵケース６０の冷却水流路に接続されている。
すなわち、冷却水ポンプ６１を駆動することで、冷却水送り配管６３、熱交換部材４０、冷却水戻り配管、冷却水流路、冷却水タンク６２を順次介して冷却水が流れる。

図８は、第２実施の形態の熱交換部材４０の回転軸部分の断面図である。なお、図８においては、冷却オイル、冷却水の流入側のみを示しているが、冷却オイル、冷却水の流出側についても同様の構成であるため、以下、冷却オイルおよび冷却水の流入側についてのみ説明する。
図８に示すように、本実施の形態においては、一方のアーム部材３６の内部には、冷却オイル送り配管４３と冷却水送り配管６３とが収容されている。

熱交換部材４０の内部には、冷却オイル流路部材５５および冷却水流路部材６４が収容されている。本実施の形態においては、冷却オイル流路部材５５は、熱交換部材４０の前側に配置され、冷却水流路部材６４は、熱交換部材４０の後側に配置されている。
回動軸５０の内部には、冷却オイル流路部材５５に接続された冷却オイル流入側流路５１および冷却水流路部材６４に接続された冷却水流入側流路６５がそれぞれ形成されている。

回動軸５０には、冷却オイル送り配管４３と、冷却オイル流入側流路５１とを連通する冷却オイル流入側連通流路５２が形成されている。
回動軸５０には、冷却水送り配管６３と、冷却水流入側流路６５とを連通する冷却水流入側連通流路６６が形成されている。

冷却オイル冷却オイル流入側連通流路５２と、冷却水流入側連通流路６６とは、回動軸５０の軸方向に対して異なる位置に形成されており、冷却オイル冷却オイル流入側連通流路５２と冷却水流入側連通流路６６とを仕切るための、例えば、Ｏリングなどの封止部材６７が設けられている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態においては、モータ１４を駆動することで、オイルポンプ１６を駆動するとともに、冷却水ポンプ６１を駆動する。
オイルポンプ１６が駆動されると、オイルパン２２に貯留された冷却オイルは、冷却オイル送り配管４３を介して熱交換部材４０に向けて送られる。

一方、冷却水ポンプ６１の駆動により、ＰＣＵケース６０の冷却水流路に冷却水が送られ、ＰＣＵケース６０の冷却が行われる。冷却後の冷却水は、冷却水送り配管６３を熱交換部材４０に送られる。

そして、熱交換部材４０は、水中に位置しており、熱交換部材４０が冷却されるので、熱交換部材４０に送られ冷却オイルおよび冷却水は、冷却オイル流路部材５５および冷却水流路部材６４を流れる際に、流水の温度に効率よく冷却される。
その後、冷却された冷却オイルは、冷却オイル戻り配管を介してモータ１４を冷却した後、オイルパン２２に戻される。
冷却された冷却水は、冷却水戻り配管を介してＰＣＵケース６０に戻される。

以上述べたように、本実施の形態においては、熱交換部材４０の内部には、冷却オイルが流れる冷却オイル流路部材５５と、ＰＣＵを冷却する冷却水が流れる冷却水流路部材６４とが設けられている。
これにより、モータを冷却する冷却オイルと、ＰＣＵを冷却する冷却水とを１つの熱交換部材４０により冷却することができる。

なお、前記実施の形態において、本発明を説明したが、本発明は、前述の実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更、置き換え、付加、省略などが可能である。

［上記実施形態によりサポートされる構成］
上記実施形態は、以下の構成をサポートする。

（構成１）
トップカバーに収容されたモータと、エクステンションケースに収容され前記モータにより回転駆動されるバーティカルシャフトと、ギアケースに設けられ前記バーティカルシャフトにより回転駆動されるプロペラと、を備えた船外機において、アンチキャビテーションプレートの下方であって前記プロペラを回転駆動するプロペラシャフトより上方に位置する熱交換部材を設け、前記熱交換部材の内部に、前記モータを冷却する冷却オイルが流れる冷却オイル流路部材を設けたことを特徴とする船外機。
この構成によれば、熱交換部材を常に水中に位置させることができ、船外機により船舶が走行する際に、流水により熱交換部材を冷却することができる。そのため、熱交換部材にオイル流路を形成することで、オイル流路を流れる冷却オイルを効率よく冷却することができる。また、プロペラシャフトより上方に熱交換部材を配置することで、走行時における抵抗を低減させることができる。

（構成２）
前記熱交換部材は、前記ギアケースより前方に配置されていることを特徴とする構成１に記載の船外機。
この構成によれば、熱交換部材がプロペラの回転と干渉することを抑制することができる。また、熱交換部材をギアケースより前方に配置することで、常に、冷たい流水が熱交換部材に当たることになり、熱交換部材による冷却オイルの冷却効率を高めることができる。

（構成３）
前記熱交換部材は、オイルパンに連結され、斜め下方に延在するアーム部材を介して取付けられていることを特徴とする構成１または構成２に記載の船外機。
この構成によれば、熱交換部材がプロペラと干渉することを抑制することができる。

（構成４）
前記熱交換部材は、前記アーム部材に対して回動自在に取付けられていることを特徴とする構成３に記載の船外機。
この構成によれば、船外機に対して傾きが生じた場合でも、熱交換部材をほぼ水平に保持することができ、熱交換部材による走行抵抗を低減することができる。

（構成５）
前記熱交換部材の前記アーム部材に対する回動軸は、前記プロペラの回転軸に対して直交する方向に延在してることを特徴とする構成４に記載の船外機。
この構成によれば、プロペラの推進力により生じる水の変化に対して対応することができる。

（構成６）
前記熱交換部材の回動軸は、左右方向に延在していることを特徴とする構成５に記載の船外機。
この構成によれば、船舶の加減速時における船体のピッチ方向の傾きに対する対応が可能となる。

（構成７）
ＰＣＵを備え、前記熱交換部材の内部には、前記冷却オイルが流れる冷却オイル流路部材と、前記ＰＣＵを冷却する冷却水が流れる冷却水流路部材とが設けられていることを特徴とする構成１から構成６のいずれか一項に記載の船外機。
この構成によれば、モータを冷却する冷却オイルと、ＰＣＵを冷却する冷却水とを１つの熱交換部材により冷却することができる。

１０ 船外機
１１ トップカバー
１２ エクステンションケース
１３ ギアケース
１４ モータ
１５ 出力軸
１６ オイルポンプ
１８ バーティカルシャフト
１９ 伝達ギア
２１ プロペラ
２２ オイルパン
３０ オイル吸込管
３２ オイル吸込口
３３ オイル噴出管
３４ 分岐管
３５ オイル噴出口
３６ アーム部材
３７ アンチキャビテーションプレート
４０ 熱交換部材
４２ 流入側オイル流路
４３ 冷却オイル送り配管
４６ 流出側オイル流路
５０ 回動軸
５１ 冷却オイル流入側流路
５２ 冷却オイル流入側連通流路
５３ 冷却オイル流出側流路
５４ 冷却オイル流出側連通流路
５５ 冷却オイル流路部材
５６ 冷却オイル流路
６０ ＰＣＵケース
６１ 冷却水ポンプ
６２ 冷却水タンク
６３ 冷却水送り配管
６４ 冷却水流路部材
６５ 冷却水流入側流路
６６ 冷却水流入側連通流路
６７ 封止部材

Claims (7)

1. トップカバーに収容されたモータと、エクステンションケースに収容され前記モータにより回転駆動されるバーティカルシャフトと、ギアケースに設けられ前記バーティカルシャフトにより回転駆動されるプロペラと、を備えた船外機において、
   アンチキャビテーションプレートの下方であって前記プロペラを回転駆動するプロペラシャフトより上方に位置する熱交換部材を設け、
   前記熱交換部材の内部に、前記モータを冷却する冷却オイルが流れる冷却オイル流路部材を設けたことを特徴とする船外機。
2. 前記熱交換部材は、前記ギアケースより前方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の船外機。
3. 前記熱交換部材は、オイルパンに連結され、斜め下方に延在するアーム部材を介して取付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の船外機。
4. 前記熱交換部材は、前記アーム部材に対して回動自在に取付けられていることを特徴とする請求項３に記載の船外機。
5. 前記熱交換部材の前記アーム部材に対する回動軸は、前記プロペラの回転軸に対して直交する方向に延在してることを特徴とする請求項４に記載の船外機。
6. 前記熱交換部材の回動軸は、左右方向に延在していることを特徴とする請求項５に記載の船外機。
7. ＰＣＵを備え、
   前記熱交換部材の内部には、前記冷却オイルが流れる冷却オイル流路部材と、
   前記ＰＣＵを冷却する冷却水が流れる冷却水流路部材とが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の船外機。

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