JP2005162055A

JP2005162055A - 電動式船外機

Info

Publication number: JP2005162055A
Application number: JP2003404792A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shimizu; 隆司清水
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2023-12-03
Also published as: JP4193683B2

Abstract

【課題】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にある。
【解決手段】船外機１Ａを上下方向に三分割し、その中間部に位置するミドルユニット３の上下を、マウント装置１０，１１を介して船体２１に取り付けると共に、電動モータ１４と、この電動モータ１４に電力を供給するバッテリ４３と、電動モータ１４の回転数等を制御する制御ユニット４４とを備え、マウント装置１０，１１間の、ミドルユニット３を構成するミドルケース８内に電動モータ１４を配置したものである。
【選択図】図１

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１に記載したように、船外機を上下方向に三分割し、その中間部に位置するミドルユニットの上下を、マウント装置を介して船体に取り付けると共に、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、上記電動モータの回転数等を制御する制御ユニットとを備え、上記マウント装置間の、上記ミドルユニットを構成するミドルケース内に上記電動モータを配置したものである。

また、上述した課題を解決するために、請求項２に記載したように、上記ミドルケースを隔壁で上下に区画し、この隔壁より上方のミドルケース内部に上記電動モータを収納したものである。

さらに、上述した課題を解決するために、請求項３に記載したように、上記電動モータの出力軸と、この電動モータの出力をプロペラに伝達するドライブシャフトとを連結する減速ギヤの収納スペースを上記隔壁の上側に設けたものである。

そして、上述した課題を解決するために、請求項４に記載したように、上記電動モータの周囲に冷却ジャケットを形成し、この冷却ジャケットと上記減速ギヤの収納スペースを連通させたものである。

さらにまた、上述した課題を解決するために、請求項５に記載したように、三分割された上記船外機の上部に位置するアッパーユニットの内部に上記バッテリおよび制御ユニットを上下方向に配置したものである。

そしてまた、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、上記アッパーユニットは上記バッテリ着脱用の蓋部材を開閉自在に備えると共に、この蓋部材の前面に表示パネルを一体に設けたものである。

そして、上述した課題を解決するために、請求項７に記載したように、上記蓋部材に、この蓋部材のロック開閉操作兼用のキーを用いるメインスイッチを設けたものである。

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第一実施形態を示す縦断面図である。図１に示すように、この船外機１Ａは上下方向に上からアッパーユニット２、ミドルユニット３、そしてロアーユニット４に大きく三分割されて構成される。

上部に位置するアッパーユニット２はその最上部が開口された左右二分割構造の合成樹脂製アッパーケース５と、このアッパーケース５の開口を塞ぐ蓋部材６とから構成され、この蓋部材６はアッパーケース５開口部の後縁に設けられたヒンジ７を介して開閉自在に取り付けられる。

一方、中間部に位置するミドルユニット３を構成するミドルケース８はその上部にマウントケース９が設けられ、このマウントケース９にマウント装置を構成するアッパーマウント１０が収納されると共に、このマウントケース９上に上記アッパーケース５が載置される。また、ミドルケース８の下部には他のマウント装置を構成するロアーマウント１１が取り付けられる。

ロアーマウント１１の上方にはミドルケース８の内部を上下に区画する隔壁１２が一体または一体的に設けられる。なお、この隔壁１２は別体でもよい。そして、この隔壁１２より上方のミドルケース８内部はモータルーム１３として設定され、このモータルーム１３にこの船外機１Ａの動力源としての電動モータ１４が収納される。

ミドルケース８の下部にはロアーユニット４を構成するロアーケース１５が設けられる。ロアーケース１５の内部にはプロペラシャフト１６が軸支され、その後端にプロペラ１７が設けられる。そして、アッパーマウント１０およびロアーマウント１１が船外機１Ａを船体２１へ支持するブラケット装置１８のスイベル部１９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１８のクランプ部２０が船体２１のトランサム２１ａに固定され、スイベル部１９はこのクランプ部２０にチルト軸２２を介して上下方向にチルト可能に軸支される。

さらに、アッパーマウント１０が取り付けられたスイベル部１９上部にはステアリングブラケット２３が形成され、このステアリングブラケット２３にハンドルブラケット２４を介して操舵ハンドル２５が取り付けられる。操舵ハンドル２５は前方（図における左方）に向かって延び、この操舵ハンドル２５を水平方向に振ることにより船外機１Ａ全体の向きを変えて船体２１の操舵を行うことができるように構成される。

一方、上記隔壁１２の上側にはドリブンギヤ２６およびドライブギヤ２７から構成される減速ギヤの収納スペース２８が凹設される。この収納スペース２８の前側にはドリブンギヤ２６が、後側にはドライブギヤ２７がそれぞれ収納され、収納スペース２８の上面はモータ取り付けベース２９Ａによって塞がれることにより減速ギヤ室を形成する。

モータルーム１３内のアッパーマウント１０とロアーマウント１１との間において、電動モータ１４はモータ取り付けベース２９Ａの上部にその出力軸３０がほぼ鉛直方向を向くよう縦置きに設けられ、例えばボルト３１によって固定される。また、電動モータ１４の出力軸３０は上記ドライブギヤ２７に例えばスプライン結合される。

一方、上記ドリブンギヤ２６はその中心軸３２がオイルシール３３を介して下方に突出し、この中心軸３２にドライブシャフト３４が例えばスプライン結合されてミドルケース８およびロアーケース１５の内部を下方に向かって延びる。そして、このドライブシャフト３４の下端がベベルギヤ３５を介してプロペラシャフト１６に連結される。電動モータ１４の出力、すなわち出力軸３０の回転はドライブギヤ２７、ドリブンギヤ２６、ドライブシャフト３４およびベベルギヤ３５を経てプロペラシャフト１６に伝達され、プロペラ１７を回転させる。上述した電動モータ１４出力の伝達構造により、減速ギヤ２６，２７の収納スペース２８をコンパクトな形に配設でき、電動モータ１４の出力を効率よくプロペラ１７に伝達することができる。

図２は前記操舵ハンドル２５の平面図である。図１および図２に示すように、操舵ハンドル２５を構成するハンドルハウジング３６の先端には上記電動モータ１４出力調整用のスロットルグリップ３７が設けられると共に、ハンドルハウジング３６内にはスロットルグリップ３７の回動を電気信号に変換する可変抵抗器３８が配置される。また、ハンドルハウジング３６の上面には電動モータ１４の正・逆転を切り替えるシフトスイッチ３９が設けられる。（図中、Ｆボタン４０は正転（前進）、Ｒボタン４１は逆転（後進）を示す）。さらに、これらのシフトスイッチ３９は、例えばＦボタン４０を押すと内蔵された図示しないＬＥＤが点灯して操船者にシフト状態を示すように構成される。さらにまた、Ｒボタン４１はスロットルグリップ３７が全閉状態（図２における「全閉」位置）、すなわち電動モータ１４が停止している状態でなければ切り替えられないように制御される。

ハンドルハウジング３６の上面にはシフトスイッチ３９に隣接してトローリングスイッチ４２（Ｔボタン）が設けられる。トローリングスイッチ４２は、スロットルグリップ３７を図２における「トローリング」位置にあるときに使用可能であり、トローリングスイッチ４２を押すことにより電動モータ１４を予め設定された極低回転数で駆動するように制御される。また、トローリングスイッチ４２を押す毎に所定の回転数、例えば２００ｒｐｍづつ回転数を上昇させるように設定することも可能である。さらに、この回転数の上限を、例えば１０００ｒｐｍに設定してもよい。そして、このトローリング状態はスロットルグリップ３７を全閉状態（図２における「全閉」位置）に戻すことにより解除されるよう設定してもよい。

従来のガソリンエンジン搭載の船外機では、トローリング回転数をエンジンが停止しないよう所定の回転数以下には落とせないが、電動モータ１４搭載の船外機１Ａはその特徴の一つとして極低速の回転数を選択でき、トローリング回転数の設定幅が広がる。

アッパーケース５内のマウントケース９上には電動モータ１４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４３と、電動モータ１４の回転数等を制御する制御ユニット４４とが上下方向に配置される。なお、バッテリ４３は制御ユニット４４の上方に配置される。また、バッテリ４３は図示しない充電器付きとしてもよいが、船外機１Ａ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、着脱可能に設定される。

バッテリ４３は例えばバッテリベース４５に取り付けられる。このバッテリベース４５は図示しないリンク機構を介して前記蓋部材６に作動連結され、この蓋部材６の開操作に連動してバッテリ４３を前上がりに傾斜させてバッテリ４３の着脱を容易にする。なお、蓋部材６を開操作した状態におけるバッテリ４３の位置を図１に二点鎖線で示す。さらに、蓋部材６の前面には表示パネル４６が一体に設けられる。

図３は図１のＩＩＩ矢視図であり、表示パネル４６の正面図を示す。この表示パネル４６にはバッテリ４３の残量表示灯４７や電動モータ１４の温度警告灯４８、さらにはキー式のメインスイッチ４９が設けられる。キー（図示せず）は中央のＯＦＦ位置で抜き差し可能に設定され、ＯＮ位置に回すと運転可能に、ＯＰＥＮ位置に回すと蓋部材６のロック（図示せず）が解除されるように構成される。すなわちメインスイッチ４９のキーは蓋部材６のロック開閉操作キーを兼ねており、また、メインスイッチ４９がＯＦＦ位置でなければバッテリ４３の着脱（交換）ができない構造とされる。

電動モータ１４はシフトスイッチ３９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３４とプロペラシャフト１６とを連結するシフト機構が不要となり、電動モータ１４搭載の船外機１Ａの下部はガソリンエンジン搭載の船外機の下部より小型化が可能となる。船外機１Ａの下部は通常水中に没しているため、ミドルケース８やロアーケース１５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１４は排気ガスを排出しないので、ミドルケース８やロアーケース１５に排気通路を設ける必要がなく、ドライブシャフト３４や後述する冷却水パイプ５０が通るスペースさえ確保できればよいので、ミドルケース８やロアーケース１５の小型化が図れる。

また、電動モータ１４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１７のハブ１７ａを小さくできる。その結果、プロペラ１７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、上述した本発明に係る船外機１Ａの第一実施形態においては電動モータ１４の出力軸３０とドライブシャフト３４との間にドライブギヤ２７およびドリブンギヤ２６からなる減速ギヤを設けた例を示したが、図４に示す本発明に係る電動船外機の第二実施形態のように、負荷の小さい小型の船外機１Ｂにおいては電動モータ１４の出力軸３０とドライブシャフト３４とを直結してもよい。この場合、モータ取り付けベース２９Ｂがミドルケース８の内部を上下に区画する隔壁を兼ね、モータルーム１３を液密に保つ。なお、第二実施形態において、第一実施形態に示す船外機１Ａと同一の構成部材には同一の符号を付して説明を省く。

本発明に係る船外機１Ａの動力源である電動モータ１４は高回転で連続運転をすると電動モータ１４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１Ａには電動モータ１４から発生する熱を除去したり緩和したりする冷却装置が備えられる。

本発明の第一および第二実施形態に示す船外機１Ａ，１Ｂの冷却装置は水冷式である。電動モータ１４の周囲にはモータカバー５１が取り付けられ、電動モータ１４とモータカバー５１との間に冷却水が流れる、冷却ジャケットであるウォータジャケット５２が形成される。一方、例えばミドルケース８内のロアーケース１５上面にはドライブシャフト３４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５３が設けられ、この冷却水ポンプ５３から上方の隔壁１２下面に向かって前記冷却水パイプ５０がドライブシャフト３４に沿ってミドルケース８内を延びる。そして、隔壁１２およびモータ取り付けベース２９Ａ（第二実施形態においてはモータ取り付けベース２９Ｂ）内には冷却水パイプ５０と電動モータ１４のウォータジャケット５２とを連通する連通路５４が形成される。

電動モータ１４の回転に伴ってドライブシャフト３４が回転すると、冷却水ポンプ５３内の図示しないインペラが回転してロアーケース１５に設けられた取水口５５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１４の周囲に形成されたウォータジャケット５２に圧送して電動モータ１４を強制的に冷却する。また、電動モータ１４を冷却した後の冷却水は、例えば隔壁１２およびモータ取り付けベース２９Ａ（第二実施形態においてはモータ取り付けベース２９Ｂ）に形成される図示しない冷却水排出通路からミドルケース８内に排出され、ロアーケース１５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、例えばモータカバー５１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１Ａ，１Ｂ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５２の洗浄が容易に行われ、冷却効率の低下を防止できる。

そして、これらの水冷式の冷却装置は、航走時の冷却水を電動モータ１４に送ることによって確実に電動モータ１４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。

そして、電動モータ１４の冷却が冷却水によって行われるため、アッパーケース５やミドルケース８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アッパーケース５内やモータルーム１３内に浸入しないので、電動モータ１４やバッテリ４３、制御ユニット４４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電動船外機１Ｃの縦断面図であり、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。なお、第三実施形態において、第一実施形態に示す船外機１Ａと同一の構成部材には同一の符号を付して説明を省く。

図５および図６に示すように、この船外機１Ｃの電動モータ１４に用いられる冷却装置は油冷式であって、電動モータ１４の周囲には冷却油が流れる、他の冷却ジャケットであるオイルジャケット５６が形成される。一方、上記隔壁１２内に設けられたドライブギヤ２７およびドリブンギヤ２６からなる減速ギヤはオイルポンプとして機能する。そして、これらの減速ギヤ２６，２７が収納される収納スペース２８がオイル溜まりとして利用される。

冷却油が吐出される側の隔壁１２内部には収納スペース２８（オイル溜まり）に繋がる第一オイル通路５７が形成される。また、隔壁１２の内部およびモータ取り付けベース２９Ａの内部には第一オイル通路５７の下流とオイルジャケット５６とを連通する第二オイル通路５８が形成される。そして、例えばドライブギヤ２７およびドリブンギヤ２６の中心を結ぶ線５９を挟んで第二オイル通路５８の反対側にはオイルジャケット５６と収納スペース２８（オイル溜まり）とを連通する第三オイル通路６０が形成される。さらに、隔壁１２の下面には放熱フィン６１が形成される。

電動モータ１４の回転に伴ってその出力軸３０が回転すると、ドライブギヤ２７およびドリブンギヤ２６がオイルポンプとして機能し、収納スペース２８（オイル溜まり）内の冷却油を電動モータ１４の周囲に形成されたオイルジャケット５６に圧送して電動モータ１４を強制的に冷却する。また、電動モータ１４を冷却した後の冷却油は収納スペース２８（オイル溜まり）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。

この油冷式冷却装置は、オイルジャケット５６の近くにオイルポンプとして機能する減速ギヤ２６，２７を配置しているため、部品点数の削減が図れると共に、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１４の冷却効率が向上する。また、従来の冷却水ポンプを使用しないため、モータルーム１３下方のミドルケース８やロアーケース１５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。

さらに、油冷式冷却装置は、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。さらにまた、隔壁１２の下面に形成した放熱フィン６１に走行時の動圧を利用して海水等の水が掛かるように構成すれば冷却油の冷却効率を向上させることができる。

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１４に冷却装置を備えたことにより、電動モータ１４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１Ａ，１Ｂ，１Ｃ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１Ａ，１Ｂ，１Ｃ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４３を着脱可能としたので、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１４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第一実施形態を示す縦断面図。操舵ハンドルの平面図。図１のＩＩＩ矢視図（表示パネルの正面図）。本発明に係る電動式船外機の第二実施形態を示す縦断面図。本発明に係る電動式船外機の第三実施形態を示す縦断面図。図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ電動式船外機
２アッパーユニット
３ミドルユニット
６蓋部材
８ミドルケース
１０アッパーマウント（マウント装置）
１１ロアーマウント（マウント装置）
１２隔壁
１４電動モータ
１７プロペラ
２１船体
２５操舵ハンドル
２６ドリブンギヤ（減速ギヤ）
２７ドライブギヤ（減速ギヤ）
２８減速ギヤの収納スペース
３０電動モータの出力軸
３４ドライブシャフト
４３バッテリ
４４制御ユニット
４６表示パネル
４９メインスイッチ
５２ウォータジャケット（冷却ジャケット）
５６オイルジャケット（冷却ジャケット）

Claims

船外機を上下方向に三分割し、その中間部に位置するミドルユニットの上下を、マウント装置を介して船体に取り付けると共に、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、上記電動モータの回転数等を制御する制御ユニットとを備え、上記マウント装置間の、上記ミドルユニットを構成するミドルケース内に上記電動モータを配置したことを特徴とする電動式船外機。
上記ミドルケースを隔壁で上下に区画し、この隔壁より上方のミドルケース内部に上記電動モータを収納した請求項１記載の電動式船外機。
上記電動モータの出力軸と、この電動モータの出力をプロペラに伝達するドライブシャフトとを連結する減速ギヤの収納スペースを上記隔壁の上側に設けた請求項２記載の電動式船外機。
上記電動モータの周囲に冷却ジャケットを形成し、この冷却ジャケットと上記減速ギヤの収納スペースを連通させた請求項３記載の電動式船外機。
三分割された上記船外機の上部に位置するアッパーユニットの内部に上記バッテリおよび制御ユニットを上下方向に配置した請求項１、２、３または４記載の電動式船外機。
上記アッパーユニットは上記バッテリ着脱用の蓋部材を開閉自在に備えると共に、この蓋部材の前面に表示パネルを一体に設けた請求項５記載の電動式船外機。
上記蓋部材に、この蓋部材のロック開閉操作兼用のキーを用いるメインスイッチを設けた請求項６記載の電動式船外機。