JP2005201224A - 船外機の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却水ポンプの吸水過程における空気の吸い込みを抑制して、冷却水ポンプの揚水効率を向上させる。
【解決手段】 エンジンカバー２の下方にはドライブシャフトハウジング６、ギヤケース７が順に設けられる。ギヤケース７の翼部の上下方向略中間位置に仕切り板３０が固定され、ドライブシャフト１１によって駆動されるウォータポンプ２３が、仕切り板３０上に固定される。すなわち、ウォータポンプ２３は、ギヤケース７内において、外部の水が浸入する水溜まり部３２に配置される。航走中には、水面位置２５が、ほぼギヤケース７のキャビテーションプレート２６の位置にくるので、ウォータポンプ２３のほぼ全体が、水が満たされている水溜まり部３２内に位置して水面下にあることから、吸水過程で空気を吸い込むことが少ない。
【選択図】 図２

Description

本発明は、外部から取り入れた水をエンジン各部に供給する冷却水ポンプを備えた船外機の冷却構造に関する。

従来、船外機において、冷却水ポンプを設け、外部から取り入れた水でエンジン各部等を冷却することが行われている。例えば、下記特許文献１、２に例示されるように、縦置きエンジンを搭載する船外機の冷却構造においては、ドライブシャフトハウジングの下方にギヤケースが配置され、冷却水ポンプが、ギヤケース上端に固定される。すなわち、ギヤケースの胴体部である翼部の断面形状が、抵抗軽減のため細い流線型となっていること、及び、ギヤケース内にギヤオイルの溜まり部を設ける必要があること等から、ギヤケース内の空間が狭く、冷却水ポンプをギヤケース内に収容するのが困難である。そのため、通常、冷却水ポンプは、その全体が、ドライブシャフトハウジング内に配置される。

また、吸水口がギヤケースの側部等に設けられ、冷却水ポンプがこの吸水口から負圧により冷却水を取り入れる。
特開２００３−１０６１５０号公報 特開２００１−９７２８１号公報

しかしながら、上記特許文献１、２等の従来の船外機の冷却構造においては、冷却水ポンプがギヤケースとドライブシャフトハウジングとの合わせ面より上方に位置する。一方、航走中においては、ギヤケースのキャビテーションプレートの位置がほぼ水面位置となる。そのため、航走中においては、冷却水ポンプ全体が常にキャビテーションプレートより上方、すなわち、水面より上方に位置することから、冷却水ポンプのポンプケースとギヤケースとの合わせ面等のシール機構を確実なものにしないと、冷却水ポンプが吸水過程で空気を吸い込み、揚水量不足になって、揚水能力が低下するおそれがあるという問題があった。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、冷却水ポンプの吸水過程における空気の吸い込みを抑制して、冷却水ポンプの揚水効率を向上させることができる船外機の冷却構造を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の請求項１の船外機の冷却構造は、縦置きに搭載されたエンジンと、上下方向に延設されたドライブシャフトと、前記エンジンより下方に配置されたドライブシャフトハウジングと、前記ドライブシャフトハウジングの下方に配置されたギヤケースと、前記ドライブシャフトにより駆動される冷却水ポンプとを有し、前記冷却水ポンプは、前記ギヤケース内に収容されたことを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明の請求項６の船外機の冷却構造は、縦置きに搭載されたエンジンと、上下方向に延設されたドライブシャフトと、前記ドライブシャフトにより駆動される冷却水ポンプとを有する船外機の冷却構造であって、航走時において外部の水が浸入して溜まる水溜まり部を設け、該水溜まり部内に、前記冷却水ポンプを収容したことを特徴とする。

本発明によれば、冷却水ポンプの吸水過程における空気の吸い込みを抑制して、冷却水ポンプの揚水効率を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る船外機の冷却構造が適用される船外機の左側面図である。

同図に示すように、この船外機１はその最上部に箱状のエンジンカバー２を有し、その内部にエンジン３が収納される。エンジン３内にはクランクシャフト１０がほぼ鉛直方向を向くよう縦置き（バーティカル）に設けられる。以降、船外機１について、同図左方（船体側）を「前方」、右方を「後方」、上方を「上方」と呼称する。

エンジン３は、例えば４サイクル単気筒エンジンであり、エンジンカバー２内の前部に配置される上下分割式のクランクケース１５と、このクランクケース１５の後方に配置され該クランクケース１５の上部と一体に形成されるシリンダブロック１６と、このシリンダブロック１６の後方に配置されるシリンダヘッド１７とから構成される。

エンジンカバー２の下方にはドライブシャフトハウジング６が設けられ、このドライブシャフトハウジング６の下方にギヤケース７が設けられる。エンジン３は、ドライブシャフトハウジング６の上端部に設けられたエンジンホルダ１８上に固定される。

ギヤケース７の内部においてプロペラシャフト８が軸支され、その後端にプロペラ９が設けられる。ドライブシャフトハウジング６内にはクランクシャフト１０の下端に連結されたドライブシャフト１１が下方に向かって延び、ドライブシャフト１１の下端がギヤケース７内のベベルギヤ１２を介してプロペラシャフト８に連結される。エンジン３の出力、すなわちクランクシャフト１０の回転は、ドライブシャフト１１及びベベルギヤ１２を介してプロペラシャフト８に伝達され、プロペラ９が回転する。

エンジン３の前部下部からはステアリングハンドル４が前方に向かって延び、その先端にエンジン出力調整用のスロットルグリップ５が設けられる。ドライブシャフトハウジング６の上部には、回転支持部１９が回転自在に支持されると共に、クランプブラケット１３が、回転支持部１９に対してチルト軸２０を介して上下方向に回動可能に支持される。クランプブラケット１３を不図示の船体のトランサム１４に固定することで、船外機１が、水平方向（操舵方向）と上下方向（チルト方向）とに回動可能な状態となる。ステアリングハンドル４を水平方向に振ることにより船外機１全体の向きを変えて船体の操舵を行うことができる。

ところで、このエンジン３は、水冷式のエンジン冷却方式を採用しており、ギヤケース７内には、外部の水（海水、湖水、河水等）を冷却水として取り入れ、この冷却水をエンジン３各部に冷却用に圧送するウォータポンプ２３が設置される（詳細は後述）。

図２は、船外機１の下部の縦断面図である。

ウォータポンプ２３は、ギヤケース７内に配置される。すなわち、ギヤケース７内において、ギヤケース７の翼部の上下方向略中間位置に仕切り板３０が固定され、ウォータポンプ２３は、この仕切り板３０上に固定される。また、ギヤケース７の、ドライブシャフトハウジング６に対する合わせ面の位置には、板状の蓋部材２９が設けられる。

ギヤケース７における蓋部材２９と仕切り板３０との間の空間には、航走中において、後述する吸水用の開口部７ｂから外部の水が浸入するため、ここが水溜まり部３２となっている。ギヤケース７における仕切り板３０より下方の空間は、ギヤ類の潤滑のためのオイルが満たされるため、ここがオイル溜まり部３３となっている。仕切り板３０とドライブシャフト１１との間はオイルシール３６でシールされている。従って、仕切り板３０によって、水溜まり部３２とオイル溜まり部３３とが仕切られる。ウォータポンプ２３は、そのポンプケース２４全体が水溜まり部３２内に収容され、ギヤケース７のキャビテーションプレート２６よりも下方に位置している。

また、蓋部材２９は、ドライブシャフトハウジング６内の空間３１と水溜まり部３２とを仕切り、排気ガスがウォータポンプ２３側に浸入しないようにしている。排気ガスは、空間３１から排気口２７を通じて外部に放出される。

ウォータポンプ２３にはドライブシャフト１１が貫通している。ウォータポンプ２３はドライブシャフト１１によって駆動され、ウォータポンプ２３に接続されるウォータチューブ２８を介して、冷却水がエンジン３に向かって圧送される。

図３（ａ）は、ウォータポンプ２３のポンプケース２４の左側面図、同図（ｂ）はポンプケース２４の背面図、同図（ｃ）はポンプケース２４の下面図である。図４は、ポンプケース２４の平面図である。図４の左方が前方である。

図３（ｃ）、図４に示すように、ポンプケース２４には、ドライブシャフト１１、ウォータチューブ２８がそれぞれ挿通される挿通孔２４ａ、２４ｂが形成されている。ポンプケース２４の前後にはまた、仕切り板３０に螺着されるための締め付け用穴２４ｃ、２４ｄが設けられている。さらに、図３（ａ）に示すように、ポンプケース２４には、左方に延設される吸水部３４が一体に形成され、吸水部３４の先端面３４ａには、複数の小孔からなるフィルタ部３５が一体に形成される。

図４に示すように、ギヤケース７の左側部７ａには、上記した開口部７ｂが形成されている。ポンプケース２４が仕切り板３０に固定されたとき、ポンプケース２４の吸水部３４は、開口部７ｂに係合し、吸水部３４の先端面３４ａは、ギヤケース７の左側面７ａａと略面一になっている。吸水部３４と開口部７ｂとの間には間隙が生じており、この間隙から外部の水が水溜まり部３２内に浸入し得るようになっている。

また、従来の、ウォータポンプがドライブシャフトハウジング内に収容されている船外機では、一般に、スペース上の制約から、ウォータポンプは高さが抑えられているが、本実施の形態においては、ウォータポンプ２３をギヤケース７内に収容したことで、ウォータポンプ２３の形状上の自由度が高くなっていることから、ポンプケース２４は縦長形状とされており、十分なポンプ容量が確保されている。

かかる構成において、船外機１がチルトダウンされた船体の停泊中においては、ギヤケース７が完全に水中に没し、水溜まり部３２は水で満たされている。一方、航走中においては、水面位置２５が、ギヤケース７のキャビテーションプレート２６近傍にまで下がるが（図２参照）、水溜まり部３２は依然として水でほぼ満たされている。従って、航走中、ウォータポンプ２３は、ほぼ全体が常に水中に位置することになる。

ドライブシャフト１１の回転により、ウォータポンプ２３に負圧が発生すると、吸水部３４のフィルタ部３５から吸水される。ウォータポンプ２３のシール機構は特に設けられていないが、ウォータポンプ２３が水中にあることから、吸水時にウォータポンプ２３が空気を吸い込むことがほとんどない。その後、ウォータポンプ２３から、冷却水がウォータチューブ２８を介してエンジン３各部に送られ、冷却を果たした後、所定の経路で外部に排出される。

本実施の形態によれば、航走中にはウォータポンプ２３のほぼ全体が、水が満たされている水溜まり部３２内に位置する、すなわち、ほとんど水面下にあることから、ポンプケース２４のシール機構が強固なものでなくても、あるいはシール機構がなくても、吸水過程で空気を吸い込むことが少ない。よって、ウォータポンプ２３の吸水過程における空気の吸い込みを抑制して、ウォータポンプ２３の揚水効率を向上させることができる。

また、ギヤケース７の開口部７ｂに吸水部３４が位置することから、ウォータポンプ２３に外部の水を導くためのウォータジャケットを設ける必要がないので、ギヤケース７において、駄肉が少なくなり、船外機１の軽量化に寄与する。それだけでなく、ギヤケース７の開口部７ｂがウォータポンプ２３の冷却水の取り入れ口になるので、ウォータポンプ２３をギヤケース７内に収容する上で、ギヤケース７の大型化を回避することができる。また、ポンプケース２４にフィルタ部３５が一体に形成されるので、構成が簡単で組み付けも容易になるだけでなく、例えば、ギヤケース７に設けた吸水口からウォータジャケットを経由して吸水する場合に比し、吸水から吐出までのロスが少ない。

さらに、ギヤケース７の開口部７ｂがギヤケース７の側部（左側部７ａ）に設けられたので、航走時における動圧を利用して冷却水を効率よく取り込むことができ、吸水効率を向上させることができる。なお、開口部７ｂは左右いずれの側部、あるいは両側部に設けてもよいが、いずれか片側にのみに設けた場合、反対側の側部については、航走中の側部表面における水の流れが円滑となり、流体抵抗が減少するという利点もある。

また、ウォータポンプ２３のポンプケース２４が縦長形状に形成されたので、ウォータポンプ２３をギヤケース７内に収容する上で、ギヤケース７の大型化を回避しつつ、且つ適正なポンプ容量を確保することができる。

また、仕切り板３０をギヤケース７内に設けた付随的効果として、ギヤケース７内のオイル溜まり部３３の容積が小さくて済むので、オイルの削減にも寄与する。

ところで、本実施の形態では、本発明の冷却構造が適用される船外機として、比較的小型の船外機１を例示したが、中、大型の船外機にも同様に適用可能である。特に、中、大型の船外機においては、従来、ドライブシャフトハウジング内にウォータポンプが位置することで、ドライブシャフトハウジングに設けられるロアーマウントは、ウォータポンプとの干渉を避けるべく、ドライブシャフトハウジング内において最低位置に配置することができない。そのため、アッパーマウントとロアーマウントとの距離が近くなり、船外機の制振性及び操安性の観点からは改善の余地があった。ところが、本実施の形態のように、中、大型の船外機においても、ウォータポンプをギヤケース７内に収容すれば、ロアーマウントの位置を下げることが可能になるので、船外機の制振性及び操安性を向上させることが可能になる。

また、中、大型の船外機においては、ウォータポンプをドライブシャフトハウジング内に配置する場合、ロアーマウントとの干渉を避けるべく、ポンプケースの形状については、高さを抑えた形状が採用されることが多い。ところが、上述のように、ウォータポンプ２３をギヤケース７内に収容したことでポンプケース２４を縦長形状に形成できる結果、ポンプ容量を大きくして十分な揚水能力を確保するのが容易となる。この点で、中、大型の船外機においては特に有用である。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る船外機の冷却構造が適用される船外機の下部の縦断面図である。

本船外機は、第１の実施の形態における船外機１に対し、ギヤケースの構成、及びウォータポンプの構成が異なるが、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。本船外機において、ギヤケース７７は、その先端部近傍であって側部に、第１の実施の形態におけるギヤケース７の開口部７ｂに代えて複数の吸水穴８０が形成されている点がギヤケース７と異なり、その他の構成はギヤケース７と同様である。吸水穴８０は片側の側部にのみ設ければ十分であるが、両側部に設けてもよい。また、ウォータポンプ７３については、第１の実施の形態におけるウォータポンプ２３に対し、吸水部（図示せず）がギヤケースの側部まで延びていない（例えばポンプケース外周面に設けられる）点が異なり、その他の構成はウォータポンプ２３と同様である。

第１の実施の形態における水溜まり部３２に相当する水溜まり部７２に、吸水穴８０から浸入する水が常に溜まるようになっており、この水溜まり部７２内にウォータポンプ７３が収容されている。ウォータポンプ７３の高さ方向の位置はウォータポンプ２３と同様である。吸水穴８０がギヤケース７７の先端部近傍に配置されていることから、ウォータポンプ２３の不図示の吸水部をギヤケース７７の側面に臨ませる構成を採らなくても、水溜まり部７２には、航走時における動圧により冷却水が効率よく溜まるようになっている。

かかる構成において、航走中には、ウォータポンプ７３のほぼ全体が、水が満たされている水溜まり部７２内に位置して水面下にある。ウォータポンプ７３は、水溜まり部７２内に満たされた冷却水を不図示のフィルタ部から取り込む。ウォータポンプ７３は水中に没しているので、吸水過程で空気を吸い込むことはほとんどない。

本実施の形態によれば、航走時における動圧を利用して冷却水をより効率よく取り込むことができ、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、吸水部を長く延設しなくてよいので、ウォータポンプ７３をよりコンパクトにすることができる。

（第３の実施の形態）
ウォータポンプをギヤケース内に配置する構成を適用できるのは、上記第１、第２の実施の形態で例示したような、内燃エンジンを設けた船外機に限定されない。例えば、電動モータを動力に利用した電動船外機等にも適用可能である。

図６は、本発明の第３の実施の形態に係る船外機の冷却構造が適用される電動船外機の縦断面図である。

同図に示すように、この電動船外機１００は、船外機カバー１０２内に、前方から順に、制御ユニット１０３、電動モータ１０１、バッテリ１０４が配置されて構成される。船外機カバー１０２の前部には表示パネル１０５が設けられる。船外機カバー１０２の下方にはドライブシャフトハウジング１０６が設けられ、このドライブシャフトハウジング１０６の下方にギヤケース１１０が設けられる。

ギヤケース１１０の内部においてプロペラシャフト１１６が軸支され、その後端にプロペラ１１７が設けられる。ドライブシャフトハウジング１０６内には、電動モータ１０１の出力軸１１８に連結されたドライブシャフト１０７が下方に向かって延び、ドライブシャフト１０７の下端がギヤケース１１０内のベベルギヤ１１５を介してプロペラシャフト１１６に連結される。電動モータ１０１の回転は、ドライブシャフト１０７及びベベルギヤ１１５を介してプロペラシャフト１１６に伝達され、プロペラ１１７が回転する。

また、スイベルブラケット１１１が、ドライブシャフトハウジング１０６の上部に対して水平方向に回動可能に支持され、スイベルブラケット１１１に対して、チルト軸１１９を介してクランプブラケット１１２が上下方向に回動可能に支持される。クランプブラケット１１２を不図示の船体のトランサムに固定することで、電動船外機１００が、水平方向（操舵方向）と上下方向（チルト方向）とに回動可能な状態となる。

また、電動船外機１００の上部前部からは、電動モータ１０１及びドライブシャフトハウジング１０６に対して固定的にされたステアリングハンドル１２０が前方に向かって延びている。ステアリングハンドル１２０を水平方向に振ることにより電動船外機１００全体の向きを変えて船体の操舵を行うことができる。ステアリングハンドル１２０には、前後進切換スイッチ１１４及び速度調整用グリップ１１３が設けられる。

また、ウォータポンプ１０９が、ギヤケース１１０内に収容され、ギヤケース１１０のキャビテーションプレート１２１よりも下方に位置している。電力を動力とする電動船外機１００においては、排気通路やシフト機構が不要なため、ギヤケース１１０内へのウォータポンプ１０９の配置が容易であるので、このような構成を採用するのに特に好適である。

ウォータポンプ１０９の構成は第１の実施の形態におけるウォータポンプ２３と同様で、ギヤケース１１０の側部には、吸水用の開口部７ｂと同様の開口部が設けられる（図示せず）。なお、ウォータポンプ１０９のフィルタ部、及びギヤケース１１０の側部に設ける吸水口については、第２の実施の形態で示した構成を採用してもよい。

また、船外機カバー１０２内において、電動モータ１０１、バッテリ１０４等の発熱する構成要素の近傍には、不図示のウォータジャケットが形成される。

かかる構成において、ウォータポンプ１０９は、第１の実施の形態と同様に、外部から冷却水を取り入れ、これをウォータチューブ１０８を介して上方に向かって圧送する。送られた冷却水は、上記不図示のウォータジャケットを満たし、電動モータ１０１、バッテリ１０４等を冷却した後、所定の経路で外部に排出される。

本実施の形態によれば、電動船外機において、ウォータポンプ１０９の吸水過程における空気の吸い込みを抑制して、ウォータポンプ１０９の揚水効率を向上させることに関し、第１、第２の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

なお、上記第１〜第３の実施の形態において、ウォータポンプ２３等としては、例えば、ポンプケースの内周面に対して摺動するゴム製のインペラを偏心させ回転させることで負圧を発生させるタイプのポンプが採用されるが、航走中に常時水中に没していることに着目すれば、ポンプケースとの摺動がないようなもの、例えば、軸流ポンプ等を採用することも可能である。軸流ポンプを採用すれば、メカロスを低減でき、インペラの交換が不要となる点で有利である。

本発明の第１の実施の形態に係る船外機の冷却構造が適用される船外機の左側面図である。 船外機の下部の縦断面図である。 ウォータポンプのポンプケースの左側面図（図（ａ））、ポンプケースの背面図（図（ｂ））、及びポンプケースの下面図（図（ｃ））である。 ポンプケースの平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る船外機の冷却構造が適用される船外機の下部の縦断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る船外機の冷却構造が適用される電動船外機の縦断面図である。

符号の説明

３ エンジン
６ ドライブシャフトハウジング
７、７７ ギヤケース
７ａ 左側部
７ｂ 開口部
１１ ドライブシャフト
２３、７３ ウォータポンプ（冷却水ポンプ）
２４ ポンプケース
２６ キャビテーションプレート
３２、７２ 水溜まり部
３５ フィルタ部（吸水フィルタ部）

Claims (6)

1. 縦置きに搭載されたエンジン（３）と、
   上下方向に延設されたドライブシャフト（１１）と、
   前記エンジンより下方に配置されたドライブシャフトハウジング（６）と、
   前記ドライブシャフトハウジングの下方に配置されたギヤケース（７、７７）と、
   前記ドライブシャフトにより駆動される冷却水ポンプ（２３、７３）とを有し、
   前記冷却水ポンプは、前記ギヤケース内に収容されたことを特徴とする船外機の冷却構造。
2. 前記冷却水ポンプは、前記ギヤケースのキャビテーションプレート（２６）より下方に配置されたことを特徴とする請求項１記載の船外機の冷却構造。
3. 前記ギヤケースには、吸水用の開口部（７ｂ）が設けられると共に、前記冷却水ポンプのポンプケース（２４）には、吸水フィルタ部（３５）が一体に形成され、該吸水フィルタ部を前記ギヤケースの前記開口部に係合させて、前記吸水フィルタ部から冷却用の水が前記冷却水ポンプ内に取り入れられるように構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の船外機の冷却構造。
4. 前記開口部は、前記ギヤケースの側部（７ａ）に形成されたことを特徴とする請求項３記載の船外機の冷却構造。
5. 前記冷却水ポンプのポンプケース（２４）は、縦長形状に形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の船外機の冷却構造。
6. 縦置きに搭載されたエンジン（３）と、
   上下方向に延設されたドライブシャフト（１１）と、
   前記ドライブシャフトにより駆動される冷却水ポンプ（２３、７３）とを有する船外機の冷却構造であって、
   航走時において外部の水が浸入して溜まる水溜まり部（３２、７２）を設け、該水溜まり部内に、前記冷却水ポンプを収容したことを特徴とする船外機の冷却構造。

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