DE3135556C2

DE3135556C2 -

Info

Publication number: DE3135556C2
Application number: DE3135556A
Authority: DE
Inventors: Wallace R. Mundelein Il. Us Johnson
Original assignee: Outboard Marine Corp
Current assignee: Outboard Marine Corp
Priority date: 1980-09-25
Filing date: 1981-09-08
Publication date: 1992-01-23
Also published as: IT8149322A0; GB2084098B; BE890484A; CA1167706A; GB2142492B; DE3135556A1; US4362512A; GB2142492A; GB2084098A; IT1142866B; HK25685A; JPS5787792A; JPH0247397B2; GB8334429D0

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Außenbordmotor, umfassend eine Welle, die einen Hohlraum aufweist, eine Einrichtung zur Verbindung der Welle mit einem Boot, derart, daß sich die Welle in im wesentlichen vertikaler Richtung erstreckt, und ein Gehäuse mit einem einen Elektromotor enthaltenden und einen Propeller tragenden Motorgehäuseabschnitt und mit einem einerseits mit dem - in der Montageanordnung der Welle am Boot - unteren Ende der Welle und andererseits mittels Verbindungsorganen mit dem Motorgehäuseabschnitt verbundenen Adapterabschnitt, der eine in einem axialen Abstand von dem Elektromotor liegende, mit dem Hohlraum der Welle verbundene innere Ausnehmung aufweist, die durch eine radiale Fläche, eine sich von der radialen Flächen erstreckende Bohrung und eine sich an die Bohrung anschließende Senkbohrung defi niert ist, und eine in der Ausnehmung angeordnete elek trische Widerstandsanordnung.

Bei elektrischen Außenbordmotoren der vorstehend genann ten Art besteht das Problem der Abführung der bei Strom fluß durch die elektrische Widerstandsanordnung in nicht unerheblichem Maße erzeugten Joule′schen Wärme. Die Wärme soll möglichst direkt von der Widerstandsanordnung an das Gehäuse, insbesondere an den Adapterabschnitt, und von dem Gehäuse an das den Außenbordmotor umgebende Wasser abgegeben werden.

Bei einem aus der US-PS 40 75 970 bekannten Außenbordmotor der eingangs genannten Art ist die Widerstandsanordnung in einer elektrisch isolierenden Epoxy-Masse eingebettet, die zu einem in die innere Ausnehmung des Adapterabschnit tes einpaßbaren Körper geformt ist. Ein Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, daß der Epoxy-Körper einen vergleichsweise großen Wärmewiderstand zwischen der elektrischen Widerstandsanordnung und dem Adapterabschnitt bildet, so daß ein Wärmestau mit entsprechender Tempera turerhöhung im Bereich der Widerstandsanordnung unvermeid lich ist. Daher ist die Widerstandsanordnung im Betrieb einer vergleichsweise hohen Temperatur ausgesetzt, was sich ungünstig auf die Lebensdauer der Widerstandsanord nung und deren elektrischen Anschlüsse auswirkt.

Aus der US-PS 35 93 050 ist ein elektrischer Außenbordmo tor bekannt, welcher eine in einer an einem Motorgehäuse abschnitt angeschraubten Gehäusekappe untergebrachte elektrische Widerstandsanordnung aufweist. Die Widerstands anordnung ist aus einer Hohlwicklung gebildet, deren Windungen mittels einer Klebemasse zusammengehalten sind. Die Hohlwicklung ist in einer zylindrischen Bohrung in der Gehäusekappe angeordnet und liegt mit ihrer äußeren Umfangsfläche an der zylindrischen Wand an. Ein Nachteil dieser bekannten Konstruktion besteht darin, daß die Hohlwicklung nicht sehr stabil aufgebaut ist und daher beim Einsetzen in die zylindrische Bohrung leicht verformt werden kann, so daß sie in der zylindrischen Bohrung Spiel hat. Dadurch ist jedoch eine großflächige Anlage ihrer Außenfläche an der zylindrischen Fläche der Bohrung nicht immer gewährleistet, so daß die in der Spule erzeug te Wärme nicht in jedem Fall gut an das Gehäuse abgegeben wird. Die Innenfläche der Hohlwicklung ist thermisch nur über die Luft und somit schlecht an das Gehäuse angekop pelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Außenbord motor der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die in der Widerstandsanordnung erzeugte Wärme mit einfa chen Mitteln zuverlässig und effizient an das Gehäuse abgegeben wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine in der Bohrung angeordnete Wicklungsanordnung vorge sehen ist, die einen als Hülse mit einer inneren und einer äußeren Fläche ausgebildeten Spulenkörper und eine die Widerstandsanordnung bildende, auf der äußeren Fläche des Spulenkörpers angeordnete, in enger Passung mit der Bohrung sitzende Wicklung aufweist, daß ferner ein in den Spulenkörper eingesetztes, an der inneren Fläche des Spulenkörpers anliegendes Element vorgesehen ist, das einen über ein erstes Ende des Spulenkörpers radial nach außen und in die Senkbohrung abstehenden Flansch aufweist, und daß zudem ein zwischen dem Flansch und dem Motorgehäu seabschnitt angeordnetes, kompressibles Element vorgese hen ist, das beim Verbinden des Motorgehäuseabschnittes mit dem Adapterabschnitt zusammengedrückt wird, so daß es den Flansch gegen das erste Ende des Spulenkörpers drückt, um das dem ersten Ende gegenüberliegende Ende des Spulen körpers in Anlage mit der radialen Fläche der Ausnehmung zu bringen.

Der Spulenkörper stabilisiert die Wicklung zuverlässig, so daß sich diese ohne Gefahr von Deformationen leicht so in die Bohrung einbringen läßt, daß sie großflächig an der Bohrungswand anliegt und ihre Wärme effizient unmit telbar an die Bohrungswand abgeben kann. Andererseits gibt die Wicklung auch an den Spulenkörper Wärme ab, die dieser über die radiale Fläche der Ausnehmung und über das in dem Spulenkörper eingesetzte Element an das Gehäuse abgibt. Auf diese Weise ist mit einfachen Mitteln eine ausgezeichnete Wärmeankopplung der Widerstandsanordnung an das Gehäuse des Außenbordmotors gewährleistet. Der Außen bordmotor gibt die Wärme an das ihn umgebende Wasser ab.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das in den Spulenkörper eingesetzte Element zylindrisch und weist in seinem Inneren einen Anschlußblock auf.

Nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine fragmentarische, teilweise schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht eines Außen bordmotors nach der Erfindung und

Fig. 2 ein Schaltbild einer Drehzahlsteuerung, in der die Widerstandsanordnung elektrisch integriert ist.

Fig. 1 zeigt einen Außenbordmotor 11, der eine Welle oder einen Zapfen 13 mit einem Hohlraum 15 aufweist und steuer beweglich um eine sich unter normalen Betriebsbedingungen in Längsrichtung der Welle 13 erstreckende Achse, sowie kippbeweglich um eine horizontale Achse durch irgendeine geeignete, in Fig. 1 mit 16 bezeichnete Einrichtung gehalten ist. Bei der Einrichtung 16 kann es sich bei spielsweise um eine in der US-PS 38 70 258 beschriebene Halterungseinrichtung handeln, so daß auf diese Bezug genommen werden kann.

An ihrem unteren Ende ist die Welle 13 in geeigneter Weise, zum Beispiel durch eine Schraubverbindung oder dergleichen, mit einem Unterwassergehäuse 17 verbunden, das einen aus Aluminium gebildeten Adapterabschnitt 21 umfaßt, der eine nach hinten sich öffnende Ausnehmung oder einen Raum 23 aufweist, der mit dem Hohlraum 15 der Welle 13 in Verbindung steht. Die Ausnehmung 23 hat eine radial sich erstreckende, ringförmige Fläche 24, eine sich davon erstreckende Bohrung 25 und eine sich daran anschließende Senkbohrung 26. Der Adapterabschnitt 21 hat eine hintere Fläche 27, die sich von dem äußeren oder rückseitigen Ende der Senkbohrung 26 erstreckt.

Die hintere Fläche 27 des Adapterabschnitts 21 ist mit einem Motorgehäuseabschnitt 31 verbunden, der eine Kammer 32 und einen darin aufgenommenen Gleichstrommotor umfaßt. Der Gleichstrommotor umfaßt eine Ankerwicklung 35 und eine Abtriebswelle 37, die sich aus dem Motorgehäuseab schnitt 31 nach hinten erstreckt und an der ein Propeller 39 zur gemeinsamen Drehung mit der Abtriebswelle 37 befestigt werden kann. Der Motorgehäuseabschnitt 31 umfaßt ferner eine vor dem Anker 35 des Elektromotors angeordnete Motorendkappe oder Trennwand 41, die an dem Motorgehäuseabschnitt 31 befestigt ist und die Ausnehmung 23 von der Kammer 32 trennt. Die Motorendkappe 41 kann mit dem Adapterabschnitt 21 in irgendeiner geeigneten Weise verbunden sein. Bei der dargestellten Konstruktion erfolgt die Verbindung durch eine Vielzahl von Schrauben 43, die sich durch Teile des Adapterabschnitts 21 erstrecken und in die End kappe 41 eingeschraubt sind.

Die Senkbohrung 26 dient als Führungsteil, und vorzugs weise umfaßt die Motorendkappe einen Führungsvorsprung 45, der von der Senkbohrung 26 aufgenommen wird, um den Motorgehäuseabschnitt 31 genau relativ zum Adapterabschnitt 21 auszurichten. Eine Dichtung 47 in Form von einem O-Ring ist ferner vorgesehen und verhindert einen Eintritt von Wasser in den von der Adapterausnehmung 23 gebildeten Raum 23 (die Endkappe 41 dichtet den Motor 32 ab). In der Adapterausnehmung 23 ist ein Teil von einer in Fig. 2 gezeigten Motorsteuerschaltung untergebracht.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform von einer Motorsteuer schaltung 110, die eine Spannung von entweder 12 oder 24 V vorsehen kann. Die Steuerschaltung 110 kann automatisch geöffnet werden, um einen Motorbetrieb bei einer Überhitzung des Gehäuses 17 zu unterbinden. Die Steuerschaltung 110 umfaßt ein Paar in Reihe geschaltete 12 V Batterien 112 oder 114 mit einer zwischenliegenden Anschlußklemme 116, die mit beiden Batterien verbunden ist, eine positive Klemme 118 und eine negative an Masse 122 anliegende Klemme 120. In der Schaltung 110 ist ein Batteriesteuer schalter 130 mit einem Kontakt oder Element 132 enthalten, das zwischen zwei beabstandeten Stellungen bewegbar ist und abwechselnd mit der positiven Klemme 118 und der zwischenliegenden Klemme 116 der in Reihe geschalteten Batterien 112 und 114 in Verbindung gebracht werden kann. Wenn daher der Kontakt 132 mit der positiven Klemme 118 in Verbindung steht, ist ein Spannungspotential von 24 V verfügbar. Wenn dagegen der Kontakt 132 mit der zwischenliegenden Klemme 116 verbunden ist, beträgt das verfügbare Spannungspotential 12 V.

Der Batteriesteuerschalter 130 ist über einen Aus/Ein- Schalter 134, bei dem es sich um einen Kurzschließer oder einen Fußschalter handeln kann, mit einem Motorsteuer schalter 140 elektrisch verbunden, der in Verbindung mit dem Batteriesteuerschalter 130 die an den Klemmen der Ankerwicklung 35 im Motor 33 anliegende Spannung steuert.

Der Motorsteuerschalter 140 umfaßt einen beweglichen Kontakt oder ein Element 141, das gezielt mit einer Neben schlußleitung 142 , die mit einer Motorklemme 144 ver bunden ist, und mit einem Widerstand 146 verknüpft werden kann, der parallel zur Nebenschlußleitung 142 mit der Motorklemme 144 verbunden ist. Des weiteren kann das Element 141 in Verbindung mit einer Klemme 148 gebracht werden, die mit dem Aus/Ein-Schalter 134 parallel zum Motorsteuer schalter 140 und mit einem Nebenschlußwiderstand 150 verbunden ist, der mit der Motorklemme 144 in Verbindung steht. Die andere Motorklemme 152 liegt an Masse 122 an. Wenn erwünscht, kann eine Leitung 154 (gestrichelt darge stellt) zwischen der Motorklemme 152 und der negativen Batterieklemme 120 vorgesehen sein, um einen geschlossenen Kreis zu bilden.

Wie nachfolgend noch erläutert wird, stellen die Wider stände 146 und 150 eine geschlossene Wicklung mit einem zentralen Abgreifpunkt 151 dar (vgl. Fig. 2), der mit der Ankerwicklungsklemme 144 parallel zur Leitung 142 ver bunden ist.

Wenn daher der Motorsteuerschalter 140 mit der Neben schlußleitung 142 verbunden ist, liegt an dem Motor 33 das durch den Batteriesteuerschalter 130 vorgegebene Potential an. Wenn der Motorsteuerschalter 140 mit dem Widerstand 146 in Verbindung steht, liegt an dem Motor 33 das durch den Batteriesteuerschalter 130 vorgegebene Potential, modifiziert durch den Spannungsabfall, an, der infolge der parallelen Verbindung der Widerstände 146 und 150 auftritt. Wenn der Motorsteuerschalter 140 mit der Klemme 148 verbunden ist, liegt an dem Motor das durch den Batteriesteuerschalter 130 vorgegebene Potential modifiziert um den Spannungsabfall an, der an dem Widerstand 150 auftritt. Der Motorsteuerschal ter 140 sieht somit einen Motorbetrieb mit sechs unter schiedlichen Spannungen, d. h. mit drei unterschiedlichen Spannungshöhen für jede Stellung des Batteriesteuerschal ters 130 vor. Wenn erwünscht, könnte der Motorsteuerschal ter 140 auch so ausgelegt sein, daß der Schalter in eine elektrisch nicht verbundene Stellung mit dem gleichen Er gebnis wie die Verbindung mit der Klemme 148 zu liegen kommt.

Wenn erwünscht, könnten weitere Widerstände zur gezielten Verbindung mit dem Motorsteuerschalter 140 vorgesehen werden, um einen Motorbetrieb mit weiteren Spannungen zu erhalten.

Obgleich der Motorsteuerschalter in Fig. 2 in Verbindung mit der positiven Batterieklemme 118 gezeigt ist, könnte die Schaltung 110 auch so ausgelegt werden, daß der Motorsteuerschalter 140 und der Widerstand 150 in Verbin dung mit der negativen Batterieklemme 120 in einem ge schlossenen Kreis stehen.

Um eine Erhitzung des Gehäuses 17 zu verhindern, die zu einem Verbrennen der Haut eines Verwenders führen kann, wenn sich das Gehäuse 17 außerhalb des Wassers befindet und in Berührung mit der Haut kommt, umfaßt die Steuerschaltung 110 ferner einen Thermoschalter 172, der in der Ausnehmung 23 im Gehäuse 17 angeordnet und zwischen dem zentralen Abgreifpunkt 151 und der Klemme 144 der Ankerwicklung 35 parallel zu der Leitung 142 angeschlossen ist. Wenn die Temperatur des Gehäuses 17 einen bestimmten Wert überschreitet, öffnet sich der Schalter 172, was einen weiteren Motorbetrieb so lange verhindert, bis die Wärmeabschaltung wieder in ihre Ausgangslage zurückkommt. Darauf hinzuweisen ist, daß der Thermoschalter 172 während Erregung des Motors 33 über einen oder beide Widerstände 146 und 150 in Be trieb steht, jedoch sich außer Betrieb befindet, wenn der Motor 33 durch die Nebenschlußleitung 142 erregt wird.

Der Thermoschalter 172 befindet sich in dem zuinnerst liegenden Teil 221 der Ausnehmung 23 und wird in Eingriff mit einer Oberfläche des Gehäuses 17, die den zuinnerst liegenden Teil 221 der Ausnehmung bildet, durch irgendeine geeignete schematisch angedeutete Klemmeinrichtung 225 gehalten.

Um die Wärmeableitung zu maximieren, sind die Widerstände 146 und 150, wie erwähnt, auf einem einzelnen Spulenkörper 180 zu einer einzelnen Wicklung 182 aufgewickelt, die einen zentralen Abgriffpunkt 151 aufweist, der sich durch eine nicht gezeigte radiale Bohrung in dem Spulenkörper 180 erstreckt und mit der Ankerwicklungsklemme 144 verbunden ist. Die Wicklung 182 besteht aus einem mit einer hochtemperatur beständigen Isolierung beschichteten Kupferdraht, während es sich bei dem Spulenkörper 180 um eine Aluminiumhülse oder um ein anderes gut wärmeleitendes Bauteil handelt. Die Anordnung aus Spulenkörper und Wicklung ist so dimensioniert, daß sie in die erste Bohrung 25 eingesetzt werden kann, wobei die Wicklung 182 in sehr naher Beziehung zu der ringförmigen Fläche der Bohrung 25 zu liegen kommt.

Eine Einrichtung ist vorgesehen, um die Anordnung aus Spulenkörper und Wicklung in der Bohrung 25 zu hal ten und einen Anschlußblock 190 vorzusehen. Obschon verschiedene Konstruktionen verwendet werden können, umfaßt die gezeigte Einrichtung ein zylindrisches Element 192, das Teil des Anschlußblockes 190 ist und eine äußere Oberfläche hat, die eng in Berührung mit der inneren Oberfläche des Spulenkörpers in dem Spulenkörper 180 einsitzt. Das zylindrische Element hat ferner an einem Ende einen radial nach außen sich erstrecken den Flansch 194. Der Flansch 194 erstreckt sich über das benachbarte Ende 196 des Spulenkörpers 180 in die Senkbohrung 26 hinein, so daß er zwischen der ring förmigen Absatzfläche 198, die zwischen der Bohrung 25 und der Senkbohrung 26 gebildet ist, und dem benach barten Ende des Führungsvorsprunges 45 zu liegen kommt.

Zwischen dem Ende des Führungsvorsprunges 45 und dem Flansch 194 ist ein zusammendrückbarer Gummiring 201 angeordnet, der bei Anziehen der Schrauben 43 den Flansch 194 gegen das benachbarte Ende 196 des Spulenkörpers 180 preßt, so daß das andere Ende 203 des Spulenkörpers 180 in fester An lage mit der ringförmigen Absatzfläche 24 am Ende der ersten Senkbohrung 25 zu liegen kommt und damit zwischen dem Aluminiumspulenkörper 180 und dem Aluminiumgehäuse 17 eine gute Wärmeübertragung oder Verbindung erhalten wird. Die Wärme von der die beiden Widerstände 146 und 150 bildenden Wicklung 182 wird daher direkt von der Wicklung 182 auf das Gehäuse 17 und von der Wicklung 182 auf den Spulenkörper 180 und damit auf das Gehäuse 17 infolge der Eingriffnahme des Endes 203 des Spulenkörpers 180 mit der ringförmigen Absatzfläche 24 übertragen. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, daß der Thermo schalter 172 nahe der radialen Fläche 24 angeordnet ist, über die die Wärme von dem Spulenkörper 180 zu dem Adapterabschnitt oder Teil 21 strömt.

Inwärtig ist an dem zylindrischen Element 192 der An schlußblock 190 angeformt, an dem der zentrale Abgreif punkt 151 und die endseitigen Abgreifpunkte der Wicklung 182 angeschlossen sind, mit dem die drei Stromleiter 211, 213 und 215 (vgl. Fig. 1) im Hohlraum 15 der Welle 13 verbunden werden können und mit dem die Motorklemmen 144 und 152 verbunden werden können, um die Schaltung 110 zu vervollständigen.

Die drei in die Welle 13 sich erstreckenden Stromleiter sind in Fig. 2 ebenfalls eingetragen, und es versteht sich, daß der Drehzahlsteuerschalter 140 außerhalb und oberhalb des Gehäuses 31 angeordnet ist, um für den Verwender des Außenbordmotors 11 zugänglich zu sein.

Claims

1. Außenbordmotor, umfassend

- eine Welle (13), die einen Hohlraum (15) aufweist,
- eine Einrichtung (16) zur Verbindung der Welle (13) mit einem Boot, derart, daß sich die Welle (13) in im wesentlichen vertikaler Richtung erstreckt,
- ein Gehäuse (17) mit einem einen Elektromotor (33) enthaltenden und einen Propeller (39) tragenden Motorgehäuseabschnitt (31) und mit einem einerseits mit dem - in der Montageanordnung der Welle (13) am Boot - unteren Ende der Welle (13) und andererseits mittels Verbindungsorganen mit dem Motorgehäuseab schnitt (31) verbundenen Adapterabschnitt (21), der eine in einem axialen Abstand von dem Elektromotor (33) liegende, mit dem Hohlraum (15) der Welle (13) verbundene innere Ausnehmung (23) aufweist, die durch eine radiale Fläche (24), eine sich von der radialen Fläche (24) erstreckende Bohrung (25) und eine sich an die Bohrung (25) anschließende Senkboh rung (26) definiert ist, und
- eine in der Ausnehmung (23) angeordnete elektrische Widerstandsanordnung (182),

gekennzeichnet durch

- eine in der Bohrung (25) angeordnete Wicklungsanord nung (180, 182), die einen als Hülse mit einer inneren und einer äußeren Fläche ausgebildeten Spulenkörper (180) und eine die Widerstandsanordnung bildende, auf der äußeren Fläche des Spulenkörpers (180) angeordnete, in enger Passung mit der Bohrung (25) sitzende Wicklung (182) aufweist,
- ein in den Spulenkörper (180) eingesetztes, an der inneren Fläche des Spulenkörpers anliegendes Element (192), das einen über ein erstes Ende des Spulenkör pers (180) radial nach außen und in die Senkbohrung (26) abstehenden Flänsch (194) aufweist, und
- ein zwischen dem Flansch (194) und dem Motorge häuseabschnitt (31) angeordnetes kompressibles Element (201), das beim Verbinden des Motorgehäuseab schnittes (31) mit dem Adapterabschnitt (21) zusam mengedrückt wird, so daß es den Flansch (194) gegen das erste Ende des Spulenkörpers (180) drückt, um das dem ersten Ende gegenüberliegende Ende des Spulenkörpers (180) in Anlage mit der radialen Fläche (24) der Ausnehmung (23) zu bringen.

2. Außenbordmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Spulenkörper (180) eingesetzte Element (192) zylindrisch ist und in seinem Inneren einen Anschlußblock (190) aufweist.