JP4337522B2

JP4337522B2 - 電動式船外機

Info

Publication number: JP4337522B2
Application number: JP2003395834A
Authority: JP
Inventors: 卓弥佐藤; 秀一三嶋; 隆司清水
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2023-11-26
Also published as: JP2005153727A

Description

本発明は、電動式船外機に関する。

一般に、船外機はその動力源としてガソリン等を用いる内燃機関、いわゆるガソリンエンジン等を用いている。ガソリンエンジンは、燃料系統や吸・排気系統、電気系統、潤滑系統、さらには駆動系統と、構造が複雑であり部品点数も多く、さまざまな問題の原因となる箇所が多く含まれている。

さらに、近年においては環境問題がクローズアップされており、ガソリンや潤滑オイルの漏れ、排気ガスの水中への排出など、ガソリンエンジン搭載の船外機には問題点が多い。

そこで、これらの問題点を鑑み、動力源に電動モータを備えた船外機が考案されている（例えば特許文献１参照）。このような船外機は、水中のプロペラ前方に電動モータを配置して船内に配置したバッテリから電源を供給するようにしている。
特開昭５９−４５２９６号公報（第三頁〜第四頁、および第２図）

しかしながら、従来の電動式船外機は発熱する電動モータを冷却するためにこの電動モータを水中に配置しているため、水中での抵抗を考慮すると電動モータの大型化、すなわちガソリンエンジンの代替は困難である。また、大型の電動モータを水中に配置するにはこの電動モータの支持部材も大型化しなければならないなどの問題があり、電動式船外機は小型小出力の電動モータしか用いられなかった。

以上のことから、従来の電動式船外機はトローリングや接岸時等に用いられる補機としての使い道しかなかった。

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、高出力のガソリンエンジンを代替可能な且つコンパクトな電動式船外機を提供することを目的とする。

本発明に係る電動式船外機は、上述した課題を解決するために、請求項６に記載したように、船外機を船体へ支持する支持部と、この支持部の上方にモータカバーによって覆われて形成されるモータルームとを備え、このモータルーム内に電動モータと、この電動モータに電力を供給するバッテリと、上記電動モータを制御する制御ユニットとを設け、上記電動モータの周囲にオイルジャケットを形成すると共に、上記モータルーム下部のロアケースまたはエクステンションケースにオイルタンクおよびオイルポンプを配置し、上記オイルジャケットと上記オイルタンクとを連結して上記オイルポンプによって冷却油を循環させたものである。

本発明に係る電動式船外機によれば、電動モータを大型化できて高出力のガソリンエンジンを代替可能となる。また、船外機全体をコンパクトにまとめることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る船外機の一例を示す左側面図である。また、図２は同船外機の第一実施形態を示す縦断面図である。図１および図２に示すように、この船外機１はその最上部に箱状のモータカバー２を有し、その内部に形成されたモータルーム３にこの船外機１の動力源としての電動モータ４が収納される。モータカバー２は例えば上下に分割可能に形成され、例えば船外機１側に固定されるロアモータカバー５と、このロアモータカバー５に上方から着脱自在に覆い被さるアッパーモータカバー６とから構成される。ロアモータカバー５の前下部（図における左側）からは操舵ハンドル７が前方（図における左方）に向かって延び、その先端に電動モータ４出力調整用のスロットルグリップ８が設けられる。また、操舵ハンドル７には電動モータ４の正・逆転を切り替えるシフトスイッチ９が設けられる。

ロアモータカバー５の下部にはエクステンションケース１０が下方に向かって延設され、このエクステンションケース１０の下部にロアケース１１が設けられる。ロアケース１１の内部にはプロペラシャフト１２が軸支され、その後端にプロペラ１３が設けられる。

モータルーム３内において、エクステンションケース１０の上部に一体または一体的に形成されたモータマウント１４に電動モータ４はその出力軸１５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、例えばボルト１６によって固定される。

エクステンションケース１０内には電動モータ４の出力軸１５下端にカップリング１７を介して連結されたドライブシャフト１８が下方に向かって延び、ドライブシャフト１８の下端がベベルギヤ１９を介してプロペラシャフト１２に連結される。電動モータ４の出力、すなわち出力軸１５の回転はドライブシャフト１８およびベベルギヤ１９を経てプロペラシャフト１２に伝達され、プロペラ１３を回転させる。

エクステンションケース１０の上部は、船外機１を船体２０へ支持する支持部であるブラケット装置２１のスイベル部２２に水平方向に回転自在に支持されると共に、ブラケット装置２１のクランプ部２３が船体２０のトランサム２０ａに固定され、スイベル部２２はこのクランプ部２３にチルト軸２４を介して上下方向にチルト可能に軸支される。すなわち、船外機１は船体２０に対しほぼ３６０°に亘って回転可能に設けられ、操舵ハンドル７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２０の操舵を行うことができるように構成される。

モータルーム３内には電動モータ４の他に、この電動モータ４に電力を供給する例えばリチウムイオンバッテリ等の充電式バッテリ２５と、電動モータ４の回転数等を制御する制御ユニット２６とが設けられ、この第一実施形態においては電動モータ４の後方にバッテリ２５が、電動モータ４の前方に制御ユニット２６がそれぞれ配置される。なお、バッテリ２５は図示しない充電器付きとしてもよいが、船外機１以外の場所（例えばマリーナや自宅）で充電作業できるよう、着脱可能とした方が好適である。

さらに、アッパーモータカバー６の前面にはバッテリ２５の残量等を示す表示パネル２７が設けられると共に、この表示パネル２７にはメインの電源スイッチ２８も設けられる。そして、上記制御ユニット２６はモータルーム３内にてこの表示パネル２７の後方に近接配置される。

電動モータ４の前方に制御ユニット２６を配置したことにより、操舵ハンドル７先端のスロットルグリップ８やシフトスイッチ９、表示パネル２７等との配線２９が短くて済む。また、電動モータ４はシフトスイッチ９によって簡単に正・逆転を切り替えることができるので、従来必要であったドライブシャフト１８とプロペラシャフト１２とを連結するシフト機構が不要となり、図１に二点鎖線で示したガソリンエンジン搭載の船外機のロアケースやエクステンションケースより小型化が可能となる。船外機１の下部は通常水中に没しているため、ロアケース１１やエクステンションケース１０の小型化により水中抵抗が低減して推進効率が向上する。

同様に、電動モータ４は排気ガスを排出しないので、ロアケース１１やエクステンションケース１０内に排気通路を設ける必要がなく、ドライブシャフト１８と後述する冷却水パイプ３０や冷却油パイプ３１が通るスペースさえ確保できればよいので、ロアケース１１やエクステンションケース１０の小型化が図れる。

また、電動モータ４は排気ガスを排出しないので、従来排気ガスが排出されていたプロペラ１３のハブ３２を小さくできる。その結果、プロペラ１３の翼面積を大きくできるので、推進効率が向上する。

ところで、この船外機１の動力源である電動モータ４は高回転で連続運転をすると電動モータ４そのものが発熱するといった特性がある。そこで、本発明に係る船外機１には電動モータ４から発生する熱を除去したり緩和したりする冷却装置３３が備えられる。

図３は、本発明の第一実施形態である船外機１の冷却装置３３Ａを示す拡大縦断面図である。図２および図３に示すように、この冷却装置３３Ａは水冷式であって、電動モータ４の周囲には冷却水が流れる、冷却水通路であるウォータジャケット３４が形成される。一方、例えばロアケース１１内にはドライブシャフト１８の回転によって駆動される例えば容積変動型冷却水ポンプ３５が設けられる。そして、この冷却水ポンプ３５からは上方のウォータジャケット３４に向かって上記冷却水パイプ３０がドライブシャフト１８に沿ってエクステンションケース１０内を延びる。

電動モータ４の回転に伴ってドライブシャフト１８が回転すると、冷却水ポンプ３５内の図示しないインペラが回転してロアケース１１に設けられた図示しない取水口から外部の水を冷却水として取り込み、この冷却水を電動モータ４の周囲に形成されたウォータジャケット３４に圧送して電動モータ４を強制的に冷却する。また、電動モータ４を冷却した後の冷却水は、図示しない冷却水排出口から外部に排出されるようになっている。

なお、詳細には図示しないが、ウォータジャケット３４の外部ハウジング（図示せず）にはウォータフラッシュ用の栓（図示せず）が設けられており、例えば船外機１の使用後に水道水のホース等をこの栓に接続すれば、ウォータジャケット３４の洗浄が容易に行われ、冷却効率の低下を防止できる。

図４は、本発明の第二実施形態である船外機１の冷却装置３３Ｂを示す拡大縦断面図である。図２および図４に示すように、この冷却装置３３Ｂも水冷式であって、電動モータ４の周囲にはウォータジャケット３４とは異なって冷却水が流れる他の冷却水通路である冷却水チューブ３６が設けられる。なお、冷却水チューブ３６は電動モータ４の周囲に直付けされる。そして、上記第一実施形態の冷却装置３３Ａ同様、ロアケース１１内に設けられた冷却水ポンプ３５が冷却水を電動モータ４の周囲に設けられた冷却水チューブ３６に圧送して電動モータ４を強制的に冷却する。

この水冷式の冷却装置３３Ｂは、電動モータ４内にウォータジャケット３４が設けられていないので、ウォータジャケット３４内に塩分やごみが溜まったり、腐食したりするといったことがない。また、冷却水チューブ３６の場合はウォータジャケット３４の場合に比べて冷却水の流れがより均一となってよどみが生じず、冷却性能が高い。さらに、冷却水チューブ３６は電動モータ４と別体に設けられるので、電動モータ４への水浸入防止のシール構造が不要となり、構造が簡素化する。そして、詳細には図示しないが、冷却水チューブ３６はバッテリ２５や制御ユニット２６の周囲にまでも延設配置が可能であり、必要であればこれらの電装部品の冷却も容易に行える。

そして、これらの水冷式の冷却装置３３Ａ，３３Ｂは、航走時の冷却水を電動モータ４に送ることによって確実に電動モータ４の過熱を抑えることができると共に、従来ガソリンエンジン等に用いられていたものと同様の揚水構造を有するため、信頼性が高く、メンテナンスも容易である。また流用部品も多いため、経済的である。さらに、冷却水ポンプ３５をロアケース１１内に配置する場合、このロアケース１１の隔壁を冷却水ポンプ３５のケーシングとして利用可能なので、部品点数の削減が図れる。さらにまた、ロアケース１１は走行中も水中に位置するため、ポンプロスが少ない。なお、冷却水ポンプ３５はエクステンションケース１０内に設けてもよい。

そして、電動モータ４の冷却が冷却水によって行われるため、モータカバー２に換気用の外気取り入れ口を設ける必要がない。その結果、航走時の飛沫や雨水等の外部からの水分がモータルーム３内に浸入しないので、電動モータ４やバッテリ２５、制御ユニット２６等の電装品の耐久性が向上する。

図５は、本発明の第三実施形態である船外機１の冷却装置３３Ｃを示す拡大縦断面図である。図５に示すように、この冷却装置３３Ｃは空冷式であって、電動モータを覆うアッパーモータカバー６の前上面に外気取り入れ口３７Ａを、アッパーモータカバー６の後面に外気排出口３８Ａを備える。また、電動モータ４の出力軸１５上端には冷却ファン３９が回転一体に設けられる。

電動モータ４の回転に伴って冷却ファン３９が回転すると、外気取り入れ口３７Ａからモータルーム３内に新鮮な外気（矢印Ａ）が取り入れられ、電動モータ４を始めバッテリ２５や制御ユニット２６を冷却し、外気排出口３８Ａよりモータルーム３外に排出されていわゆるベンチレーションを行う。この空冷式冷却装置３３Ｃは、冷却ファン３９によって強制的に外気を取り込むため、常時新鮮な空気がモータルーム３内に流入して電動モータ４の過熱を抑える。また、モータカバー２に外気取り入れ口３７Ａおよび外気排出口３８Ａが形成されているので、確実なベンチレーションが可能である。

さらに、水冷式のものに比べて冷却水を汲み上げて圧送するポンプや配管が不要になるなど、構造が極めてシンプルであり、部品点数も少なく、また、ロアケース１１やエクステンションケース１０も簡素化でき、軽量でコンパクトな船外機１を提供できる。さらにまた、メカニカルロスもなく、故障の発生も極めて低いので、信頼性が高い。

図６は、本発明の第四実施形態である船外機１の冷却装置３３Ｄを示す拡大縦断面図であり、図７は図６の平面図である（アッパーモータカバー６が取り外された状態）。図６および図７に示すように、この冷却装置３３Ｄは油冷式であって、電動モータ４の周囲には冷却油が流れるオイルジャケット４０が形成される。一方、モータルーム３内には電動モータ４に隣接して、この実施形態においては左前方にオイルタンク４１Ａが設置されると共に、例えば電動モータ４が設置されるモータマウント１４の内部にはオイルポンプ４２Ａが配置される。

また、このオイルポンプ４２Ａは、電動モータ４の出力軸１５とドライブシャフト１８とを連結するカップリング１７に回転一体に設けられたポンプドライブギヤ４３によって駆動される。

電動モータ４の回転に伴ってその出力軸１５が回転すると、オイルポンプ４２Ａがオイルタンク４１Ａ内の冷却油を電動モータ４の周囲に形成されたオイルジャケット４０に圧送して電動モータ４を強制的に冷却する。また、電動モータ４を冷却した後の冷却油は、オイルジャケット４０上部に設けられたオイル排出口４４からオイルタンク４１Ａに戻されるように、すなわち冷却油が循環されるようになっている。

オイルタンク４１Ａは、そのもの自体が熱交換器の機能を有し、モータカバー２の一部もしくはモータカバー２に近接して配置され、例えばその外表面に冷却フィン４５形状が形成される。そして、電動モータおよびオイルタンク４１Ａを覆うアッパーモータカバー６のオイルタンク４１Ａ前面に外気取り入れ口３７Ｂを、オイルタンク４１Ａの上面に外気排出口３８Ｂを備え、走行風（矢印Ｂ）によってオイルタンク４１Ａ内の冷却油を冷却する。

図８は、本発明の第五実施形態である船外機１の冷却装置３３Ｅを示す平面図である（アッパーモータカバー６が取り外された状態）。図８に示すように、この冷却装置３３Ｅは、上述した冷却装置３３Ｄと基本的には同様の構造を有するが、オイルポンプ４２Ｂが例えばオイルタンク４１Ａ上に配置されており、バッテリ２５によって駆動されるものである。

これらの油冷式冷却装置３３Ｄ，３３Ｅは、オイルジャケット４０の近くにオイルポンプ４２Ａ，４２Ｂを配置しているため、冷却水を外部から汲み上げるよりメカニカルロスが少なく、よって電動モータ４の冷却効率が向上すると共に、同等の冷却効率でよければ、ポンプを小型化できる。また、モータルーム３内にオイルタンク４１Ａを設けたため、モータルーム３下方のロアケース１１やエクステンションケース１０を小型化でき、特にこれらはその一部が水中に没しているため、小型化により水中抵抗が低減して推進効率が向上する。

図９は、本発明の第六実施形態であり、オイルタンク４１Ｂの異なる配置例を示すロアケース１１の拡大縦断面図であるある。図９に示すように、このオイルタンク４１Ｂはロアケース１１内に設けられ、ドライブシャフト１８によって駆動されるタンク内装式のオイルポンプ４２Ｃを備える。そして、オイルタンク４１Ｂの上側からは、詳細には図示しないが、上方のオイルジャケット４０に向かって前記冷却油パイプ３１がドライブシャフト１８に沿ってエクステンションケース１０内を延びる。なお、オイルタンク４１Ｂはエクステンションケース１０内に設けてもよい。そして、このオイルタンク４１Ｂ内の冷却油は周囲の海水（または湖水、河水）によって冷却される。

これらの油冷式冷却装置３３Ｄ，３３Ｅは、冷却媒体として外部の水を取り込まないため、冷却経路内部の腐食が起こらない。また、油冷式は水冷式より冷却効率が高い。さらに、オイルタンク４１Ｂをロアケース１１内（またはエクステンションケース１０内）に設ければ、モータルーム３をコンパクトに形成できる。さらに、オイルタンク４１Ｂをロアケース１１内やエクステンションケース１０内に設けて周囲の水で冷却するようにすれば、冷却油の冷却効率が高まる。

以上説明したように、高回転で連続運転をすると発熱する電動モータ４に冷却装置３３を備えたことにより、電動モータ４を大型化できて高出力のガソリンエンジンを代替可能となる。また、船外機１の上部に主要な構成部材を集中して配置できるので、船外機１全体をコンパクトにまとめることができる。また、バッテリ２５を着脱可能とすれば、予備のバッテリを用意することにより簡単な交換作業で長時間の使用が可能となる。

そして、電動モータ４はガソリンエンジンと異なりガソリンや潤滑オイルの漏れ、排気ガスの水中への排出などがなく、また、振動や騒音も著しく低いため、ユーザーや環境にやさしい。

本発明に係る電動式船外機の一実施形態を示す左側面図。図１に示す船外機の第一実施形態を示す縦断面図。本発明の第一実施形態である船外機の冷却装置を示す拡大縦断面図。本発明の第二実施形態である船外機の冷却装置を示す拡大縦断面図。本発明の第三実施形態である船外機の冷却装置を示す拡大縦断面図。本発明の第四実施形態である船外機の冷却装置を示す拡大縦断面図。図６の平面図。本発明の第五実施形態である船外機の冷却装置を示す平面図。本発明の第六実施形態であるロアケースの拡大縦断面図。

符号の説明

１船外機
２モータカバー
３モータルーム
４電動モータ
１０エクステンションケース
１１ロアケース
１５電動モータの出力軸
１７カップリング
１８ドライブシャフト
２０船体
２１ブラケット装置（支持部）
２５バッテリ
２６制御ユニット
２７表示パネル
３０冷却水パイプ
３３Ａ〜３３Ｅ冷却装置
３４ウォータジャケット（冷却水通路）
３５冷却水ポンプ
３６冷却水チューブ（冷却水通路）
３７Ａ，３７Ｂ外気取り入れ口
３８Ａ，３８Ｂ外気排出口
３９冷却ファン
４０オイルジャケット
４１Ａ，４１Ｂオイルタンク
４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃオイルポンプ

Claims

船外機を船体へ支持する支持部と、この支持部の上方にモータカバーによって覆われて形成されるモータルームとを備え、
このモータルーム内に電動モータと、この電動モータに電力を供給するバッテリと、上記電動モータを制御する制御ユニットとを設け、
上記電動モータの周囲にオイルジャケットを形成すると共に、上記モータルーム下部のロアケースまたはエクステンションケースにオイルタンクおよびオイルポンプを配置し、
上記オイルジャケットと上記オイルタンクとを連結して上記オイルポンプによって冷却油を循環させたことを特徴とする電動式船外機。