JP2013141835A

JP2013141835A - 船外機の排気構造

Info

Publication number: JP2013141835A
Application number: JP2012001481A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Sakamoto; 弘樹坂本
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2013-07-22
Also published as: US9174716B2; US20130178121A1; EP2612810B1; EP2612810A1

Abstract

【課題】排気ガスの漏出し防止効果に優れ、排気性能を向上維持する船外機の排気構造を提供する。
【解決手段】エンジンからの排気ガスＧがロアユニットを経て、プロペラシャフト３６に結合するプロペラボス５７内を通って水中に排出される。プロペラボス５７の前端部５７ａの外径が、ロアユニットにおけるギアケース２５の後端部の外径以上に設定される。
【選択図】図８

Description

本発明は、動力源として内燃機関を搭載する船外機において燃焼後の排気ガスを外部に排出するための排気構造に関するものである。

この種の船外機においてエンジン出力トルクをドライブシャフトからプロペラシャフトに伝達させ、船外機後部に配置されたプロペラを回転させることで推力を得る。プロペラは円筒状のボスを有し、このボス部分でプロペラシャフトに取り付けられる。エンジンからの排気ガスはこのボス内を通って水中に排出される。

プロペラボスの前端部の外径とギアケース後端部の内径との隙間は、プロペラの振れによる接触を避けるために一般には一定値以下に設定することができない。この場合、プロペラボス内部を流れている排気ガスがその隙間から漏れ出す可能性がある。この漏れ出した排気ガスがプロペラに巻き込まれると、そのままではプロペラの推進効率を低下させる原因となる。

そこで、例えば特許文献１の記載の船外機では、プロペラボスの前側端部の内周と外周に重なるようにギアケースの後端部又はギアケース蓋を張り出させる構造としている。かかる構造により排気ガスの漏出しを防止するというものである。

実開昭５５−０８５９９９号公報

特許文献１に記載のものにおいてプロペラボスの前側端部とギアケースの後端部の間でラビリンス状構造が形成されるが、この場合でもプロペラシャフトの振れによる両者の接触を防ぐには少なからず隙間が必要になる。このため必ずしも十分な排気ガスの漏出し防止効果を得ることができなかった。

本発明はかかる実情に鑑み、排気ガスの漏出し防止効果に優れ、排気性能を向上維持する船外機の排気構造を提供することを目的とする。

本発明の船外機の排気構造は、エンジンからの排気ガスがロアユニットを経て、プロペラシャフトに結合するプロペラボス内を通って水中に排出されるようにした船外機の排気構造であって、前記プロペラボスの前端部の外径が、前記ロアユニットにおけるギアケースの後端部の外径以上に設定されたことを特徴とする。

また、本発明の船外機の排気構造において、前記プロペラボスの前端部の端面が、プロペラ回転軸線の直交方向から前記ギアケースの後端部側に傾斜して、又はその直交方向に沿って形成されることを特徴とする。

また、本発明の船外機の排気構造において、前記プロペラボスは内側ボスと外側ボスとにより構成され、前記外側ボスの前端部の外径が、前記ギアケースの後端部の外径よりも大きく設定されることを特徴とする。

また、本発明の船外機の排気構造において、前記プロペラボスの前端部はプロペラボス本体とは別体に構成され、このプロペラボス本体の所定部位に嵌合固定されてなることを特徴とする。

本発明によれば、プロペラボスの前端部の外径が典型的にはギアケースの後端部の外径よりも大きく設定され、半径方向外方へ張り出している。この張出し部分に当たる水流を受けることで動圧が発生し、前端部前側の領域に正圧が誘導され、この領域に形成されているクリアランスから排気ガスが漏れ出すのを確実に防止することができる。これにより回転するプロペラが、漏れ出した排気ガスを巻き込むのを抑止して、プロペラの高い推進効率を確保、維持することができる。

本発明に係る船外機の概略構成例を示す左側面図である。本発明に係る船外機のロアユニットの後方斜視図である。本発明に係る船外機のロアユニットのプロペラ軸方向に沿った縦断面図である。本発明に係る船外機におけるロアユニットのケーシングまわりの分解斜視図である。本発明に係る船外機のギアケース内の主要構成を示す分解斜視図である。本発明に係る船外機のギアケース内の主要構成を示す分解斜視図である。本発明に係るベアリングハウジングの構成例を示す（ａ）は前方斜視図、（ｂ）は後方斜視図である。本発明に係る船外機の排気構造における要部構成を示すプロペラボスまわりの断面図である。本発明に係るストッパの構成例を示す（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のII−II線に沿う断面図である。本発明に係るプロペラボス前端部まわりの構成例を示す、それぞれ図８のＭ部拡大図である。本発明の作用を示すプロペラボス前端部まわりの拡大図である。本発明に係るプロペラボスの変形例を示すそれぞれ側面図である。

以下、図面に基づき、本発明による船外機の排気構造における好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る船外機１０の概略構成例を示す左側面図である。この場合、船外機１０は図示のように、その前部側にて船体の後尾板Ｐに固定されている。なお、以下の説明中で各図において必要に応じて、船外機１０の前方を矢印Ｆｒにより、また後方を矢印Ｒｒにより示し、また船外機１０の側方右側を矢印Ｒにより、側方左側を矢印Ｌによりそれぞれ示す。

船外機１０の全体構成において、上部から下部へエンジンユニットもしくはパワーユニット１１、ミッドユニット１２及びロアユニット１３が順に配置構成される。エンジンユニット１１においてエンジン１４はエンジンベースを介して、そのクランクシャフト１５が鉛直方向を向くように縦置きに搭載支持される。なお、エンジン１４としては、例えばＶ型多気筒エンジンを採用可能である。ミッドユニット１２は、アッパマウント１６及びロアマウント１７を介して、スイベルブラケット１８に設定された支軸１９のまわりに一体に回動可能となるように支持される。スイベルブラケット１８の左右両側にはクランプブラケット２０が設けられ、このクランプブラケット２０を介して船体の後尾板Ｐに固定される。スイベルブラケット１８は、左右方向に設定されたチルト軸２１のまわりに上下方向に回動可能に支持される。

ミッドユニット１２において、クランクシャフト１５の下端部に連結するドライブシャフト２２が上下方向に貫通配置され、このドライブシャフト２２の駆動力が、ロアユニット１３のギアケース内の後述するプロペラシャフトに伝達されるようになっている。ドライブシャフト２２の前側には、前後進の切換等を行うためのシフトロッド２３が上下方向に平行配置される。シフトロッド２３は、上部シフトロッド３０と下部シフトロッド３１を含む。なお、ミッドユニット１２は、ドライブシャフト２２を収容するドライブシャフトハウジングを有している。また、ミッドユニット１２にはエンジンユニット１１を潤滑するためのオイルを貯留するオイルパンが配設される。

ロアユニット１３において、ドライブシャフト２２の駆動力によりプロペラ２４を回転駆動する複数のギア等を含むギアケース２５を有する。ミッドユニット１２からそれぞれ下方へ延出したドライブシャフト２２はそれ自体に取り付けたギアが、ギアケース２５内のギアと噛合することで最終的にプロペラ２４を回転させるが、シフトロッド２３の作用でギアケース２５内のギア装置の動力伝達経路を切り換える、即ちシフトするようになっている。

図２〜図６は、ロアユニット１３の具体的な構成例を示している。図２はロアユニット１３の後方斜視図、図３はロアユニット１３のプロペラ軸方向に沿った縦断面図、図４はロアユニット１３のケーシングまわりの分解斜視図、図５及び図６はギアケース２５内の主要構成をそれぞれ示す図である。なお、図５及び図６において、※印にて相互に接続されるものとする。先ず、図２あるいは図４のように一体形成されたケーシング２６においてミッドユニット１２との合せ面付近にて上下に配置されたアンチスプラッシュプレート２７及びアンチキャビテーションプレート２８を有し、これらの下方へ延出した脚部２９の下部には、前後方向に弾丸状を呈するように配置されたギアケース２５を有する。

ケーシング２６におけるギアケース２５の弾丸状の尖端部側にシフトロッド２３が上下に挿通支持される。なお、シフトロッド２３はエンジンユニット１１からミッドユニット１２までの領域に延設される上部シフトロッド３０と、図３のようにロアユニット１３内に配置される下部シフトロッド３１とで実質的に２分割構成される。なお、上部シフトロッド３０は、エンジンユニット１１側に設けた図示しないアクチュエータの駆動力によりリンク機構を介して回転駆動され、その回転が更に一対のドライブギア３２及びドリブンギア３３からなる連結ギア３４を介して下部シフトロッド３１に伝達される。上部シフトロッド３０及び下部シフトロッド３１相互の連結部は、ケーシング２６の上面に固定されるシフトロッドハウジング３５によって保持されるようになっている。図３に示されるようにシフトロッド２３、即ち下部シフトロッド３１は、プロペラシャフト３６の軸線延長線と交差する位置まで垂設される。

また、図３に示されるようにケーシング２６における脚部２９の前後方向略中央部付近には、ドライブシャフト２２が挿通支持される。この場合、ドライブシャフト２２は、脚部２９の上部付近にて例えば背合せ型テーパローラベアリング３７を介して、ケーシング２６内で回転自在に支持され、その下端部がギアケース２５内に到達するように垂設される。ドライブシャフト２２におけるテーパローラベアリング３７の下方部位には、螺旋状もしくはスパイラル状の凹溝３８が刻設されており、この凹溝３８の周囲にはドライブシャフト２２の外周面との間に微少隙間をあけてカラー３９が嵌着する。

ドライブシャフト２２が回転することでスパイラル状の凹溝３８は、オイル送給もしくはオイルポンプ機能を有し、ケーシング２６内の潤滑を要する主要部位、部材に潤滑オイルを供給すべくオイル循環経路が形成される。なお、エンジンユニット１１に対する潤滑用オイルポンプは、この凹溝３８によるものとは別個に配置構成される。

ケーシング２６の上面においてドライブシャフト２２に軸着するかたちで、冷却水ポンプ４０が取り付けられる。この冷却水ポンプ４０は、船外機１０外部の水中から水を取り込んで、エンジンユニット１１側に冷却水を供給する。この場合、図４のようにケーシング２６の下部前側付近に水取入口４１が設けられ、詳細な図示は省略するが、ケーシング２６内部において冷却水ポンプ４０及び水取入口４１間が冷却水路によって接続される。なお、水取入口４１には異物等に対するフィルタ機能を有するカバー４２が被着する。水取入口４１は図３に示されるように、前後方向でドライブシャフト２２と下部シフトロッド３１との間に配置される。

冷却水ポンプ４０において図３及び図４に示すように、ドライブシャフト２２にインペラ４３が固定され、インペラ４３はポンプケース４４内に収容される。ドライブシャフト２２が回転することで冷却水ポンプ４０から加圧した冷却水が吐出され、その冷却水は冷却水パイプ４５を介して送給され、最終的にエンジンユニット１１側に供給される。

ギアケース２５において、図３のようにプロペラシャフト３６が前後方向に沿って配置され、複数のベアリング４６，４７，４８を介して回転自在に支持される。なお、これらのうちベアリング４７，４８はベアリングハウジング４９内に保持される。ドライブシャフト２２の下端部下方にて、プロペラシャフト２１と同心且つ遊嵌状態で前後一対のフォワード（前進）ギア５０及びリバース（後進）ギア５１が、それぞれベアリング５２，５３を介して回転自在に支持される。これらは、ドライブシャフト２２の下端部に固定されたドライブギア５４と常時噛合している。この例ではフォワードギア５０は前方Ｆｒ側に、リバースギア５１は後方Ｒｒ側にそれぞれ配置され、これらの間にドッグクラッチ５５が配設される。

上記構成において船体を例えば前進させる場合、シフト操作によりドッグクラッチ５５を介してフォワードギア５０からプロペラシャフト３６への動力伝達経路が形成される。エンジン１４が始動すると、その出力トルクがドイブシャフト２２に伝達され、フォワードギア５０を介してプロペラシャフト３６が回転し、これによりプロペラ２４が回転することで船外機１０、従ってこれを搭載する船体が前進する。このときエンジン１４から排出される排気ガスは、船外機１０内部を通って最終的にはプロペラ２４部分から排出されるようになっている。

即ち、図３に示されるようにミッドユニット１２からロアユニット１３にかけて、エンジン１４の排気マニホールドに連通する排気通路５６が形成されている。この排気通路５６はドイブシャフト２２の後側にて、ベアリングハウジング４９の上方から該ベアリングハウジング４９の後述する空隙へと流入するように形成される。この場合、プロペラ２４のプロペラボス５７は略円筒状で実質的に中空構造を有し、排気ガスＧは矢印で示すように排気通路５６からベアリングハウジング４９を経て、プロペラボス５７内を通ってその後方へ排出される。

ここで、図７はベアリングハウジング４９の構成例を示している。ベアリングハウジング４９は概して、軸方向もしくは長手方向に沿って径が変化する異径の筒状体を呈し、大径の前部４９ａ及び後部４９ｂとこれらを繋ぐ小径の円筒部４９ｃとを含む。後部４９ｂと円筒部４９ｃは、円筒部４９ｃから放射状に突出する複数のリブ４９ｄにより結合される。これらのリブ４９ｄは軸方向に延設され、リブ４９ｄ相互間には空隙もしくは中空スペースが形成される。この空隙が上述した排気通路５６として機能する。なお、前部４９ａにはベアリング５３やベアリング４７が装着され、また、円筒部４９ｃにはベアリング４８が装着される。なお、図３においてベアリングハウジング４９は、図７との関係では図７（ｂ）のＩ−Ｉ線に沿う断面で図示されている。図８等においても同様である。

次に、図８は本発明の排気構造の要部構成を示している。プロペラボス５７はプロペラブッシュ５８を介して、プロペラシャフト３６の後端部に軸着し、ロックナットで締着固定される。プロペラシャフト３６が挿通配置されるギアケース２５（ケーシング２６）の後部開口側には、ベアリングハウジング４９を収容するための収容部５９を有し、ベアリングハウジング４９はこの収容部５９に後方から挿嵌される。収容部５９に挿嵌されたベアリングハウジング４９は、ギアケース２５の後端部に螺着するストッパ６０によって固定される。なお、ベアリングハウジング４９とストッパ６０の間には、Ｏ（オー）リング６１が装着される。

ここで、図９はストッパ６０の構成例を示している。ストッパ６０は概してリング状を呈し、その外周部にはギアケース２５の後部開口部に形成したネジ部２５ａ（雌ネジ）と螺合するネジ部６０ａ（雄ネジ）が形成されている。ストッパ６０が図８のようにギアケース２５の後部開口部に螺着した際には、両者の後端は実質的に相互に面一化するように整合配置される。

また、図１０は、プロペラボス５７の特に前端部５７ａまわり（図８、Ｍ部）の構成例を示している。プロペラボス５７は図１０（ａ）のように、前端部５７ａにてその径が最大となるように形成され、ここでその外径Ｄ₁とする。また、前端部５７ａの前側には段部５７ｂを介して、先端部５７ｃが付設形成される。先端部５７ｃの外径は前端部５７ａよりも小径であり、ストッパ６０の内周部に入り込むように配置される。一方、ギアケース２５の弾丸状の基端側、即ちギアケース２５の後端部に形成された後部開口部には上記のようにストッパ６０が螺着するが、この基端側の外径Ｄ₂よりもプロペラボス５７の前端部５７ａの外径Ｄ₁の方が大きく設定される。なお、図１０（ａ）に示されるように前端部５７ａに隣接する段部５７ｂから先端部５７ｃにかけての部位と、ギアケース２５の弾丸状の基端側及びこれに螺着するストッパ６０との間には適度な間隙もしくはクリアランスＳが形成される。

ここで、図示を省略するが、プロペラボス５７は内側ボスと外側ボスとにより分割構成される場合がある。それら内側ボス及び外側ボスが相互に一体的に結合して、プロペラボスとして機能するが、そのようなプロペラボスにおいては外側ボスの前端部の外径が、実質的に上記と同様にギアケース２５の後端部の外径Ｄ₂よりも大きく設定される。

更に、プロペラボス５７の前端部５７ａの端面を形成する段部５７ｂは、プロペラボス５７の半径方向、即ちプロペラ回転軸線に直交する方向に対してギアケース２５側に傾斜して形成される。この場合、図１０（ｂ）に示されるように段部５７ｂのギアケース２５側への傾斜角θは好適には、０＜θとする。なお、θ＝０とするも可能であり、その場合にも一定の効果は得られる。また、段部５７ｂ自体は基本的には平坦なフラット面で形成されるが、図１０（ｂ）において二点鎖線により示したように前方に向って凹状に形成することも可能である。

上記構成においてエンジン１４を始動すると、前述のように排気ガスはベアリングハウジング４９の空隙を含んで構成される排気通路５６を経て、プロペラボス５７内を通って後方へ排出される。この場合、プロペラ２４が回転することで図１１に示すようにその背面側の領域Ａは、基本的には負圧（−（マイナス））になる。一方、プロペラボス５７の特に前端部５７ａまわりにおいて、その外径Ｄ₁は典型的にはギアケース２５の後端部の外径Ｄ₂よりも大きい、即ち段部５７ｂの部位がギアケース２５の後端部から更に半径方向外方へ張り出している。この張出し部分に当たる水流を受けることで動圧が発生し、図１１に示すように段部５７ｂの前側の領域Ｂに正圧（＋（プラス））が誘導され、これにより領域Ｂに形成されているクリアランスＳから排気ガスＧが漏れ出すのを確実に防止することができる。従って、回転するプロペラ２４が、漏れ出した排気ガスを巻き込むことがないので、プロペラ２４の高い推進効率を確保、維持することができる。

なお、この種の船外機において一般には、ギアケースの後端部よりもプロペラボスの前端部が小径になっている場合が多く（例えば引用文献１のもの）、このような場合それらの間のクリアランスから排気ガスが漏れ出し易い。本実施形態において、上記説明では外径Ｄ₁が外径Ｄ₂よりも大きい例を説明したが、少なくともＤ₁＝Ｄ₂とすることで、ギアケースの後端部よりもプロペラボスの前端部が小径になっている場合に比べて、一定の排気ガスＧの漏出し防止効果が得られる。

更に上記の場合、プロペラボス５７の前端部５７ａの端面を形成する段部５７ｂがギアケース２５側に傾斜しているため、単に動圧を発生させるだけでなく前端部５７ａにて有効且つ的確に水流を受け止める。即ち、このように前端部５７ａで水流を確実に捕まえることにより、誘導された正圧が多少変動しても、常に排気ガスＧの漏出し防止効果を確保維持することができる。上述の領域Ｂに対する正圧誘導作用と相俟って、船外機１０の走行時常に、図１１のような圧力分布を保持し、プロペラ２４の推進性能を大幅に向上することができる。

プロペラボス５７の前端部５７ａの端面は好適には上記のようにギアケース２５側に傾斜させることで、排気ガスの漏出し防止効果に有効に作用する。この場合、少なくとも該端面の傾斜角θ＝０とすることで、前端部５７ａの半径方向外方への張出し部分により水流を受けて、これにより動圧発生作用を得ることができる。また、段部５７ｂを前述のように前方に向って凹状にすることで（図１０（ｂ）、二点鎖線）、前端部５７ａで水流を捕まえる作用を更に助長することができる。

なお、プロペラ２４の回転時、プロペラ２４に対する負荷荷重の変動等の影響で、プロペラ２４、従ってプロペラシャフト３６に軸振れが生じることがある。このような軸振れが生じた場合でも、ギアケース２５側とプロペラボス５７側の間にクリアランスＳを有しているため、かかる軸振れに有効に対応することができる。そうした上で、上述したようにプロペラ２４の高い推進効率を確保、維持することができる。

ここで、本発明の変形例を説明する。この例では図１２に示すようにプロペラボス５７の前端部５７ａと実質的に同等な寸法・形状としたリング状部材５７Ａを別体に有し、このリング状部材５７Ａをプロペラボス５７における前端部５７ａの対応部位に嵌合固定するというものである。より具体的には図１２（ａ）に示されるようにプロペラボス５７（ここではプロペラボス本体とする）の前端部５７ａに対応する外周部に嵌合部５７ｄを形成すると共に、リング状部材５７Ａには嵌合孔５７ｅを形成する。嵌合部５７ｄの前側には、先端部５７ｃに相当する先端部５７Ｃが付設形成される。

プロペラボス５７の嵌合部５７ｄとリング状部材５７Ａの嵌合孔５７ｅとを相互に嵌合させることで、図１２（ｂ）のようにプロペラボス５７において前述の実施形態のものと実質的に同等に外径Ｄ₁及び傾斜角θを有する前端部５７ａが形成される。特にこの例では前端部５７ａの後側部位を例えば切削加工により形成する場合等に比べ、材料あるいは工数等を大幅に低減することが可能になる。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
例えば、前端部５７ａの外径Ｄ₁やギアケース２５の後端部の外径Ｄ₂、あるいは前端部５７ａの端面の傾斜角θ等の具体的数値は必要に応じて適宜選択可能である。

１０船外機、１１エンジンユニット、１２ミッドユニット、１３ロアユニット、１４エンジン、２０クランプブラケット、２２ドライブシャフト、２３シフトロッド、２４プロペラ、２５ギアケース、２６ケーシング、２９脚部、４０冷却水ポンプ、４６，４７，４８ベアリング、４９ベアリングハウジング、５０フォワードギア、５１リバースギア、５４ドライブギア、５５ドッグクラッチ、５６排気通路、５７プロペラボス、５７ａ前端部、５７ｂ段部、５７ｃ先端部、５８ブッシュ、５９収容部、６０ストッパ、６１Ｏリング。

Claims

エンジンからの排気ガスがロアユニットを経て、プロペラシャフトに結合するプロペラボス内を通って水中に排出されるようにした船外機の排気構造であって、
前記プロペラボスの前端部の外径が、前記ロアユニットにおけるギアケースの後端部の外径以上に設定されたことを特徴とする船外機の排気構造。
前記プロペラボスの前端部の端面が、プロペラ回転軸線の直交方向から前記ギアケースの後端部側に傾斜して、又はその直交方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１に記載の船外機の排気構造。
前記プロペラボスは内側ボスと外側ボスとにより構成され、前記外側ボスの前端部の外径が、前記ギアケースの後端部の外径よりも大きく設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の船外機の排気構造。
前記プロペラボスの前端部はプロペラボス本体とは別体に構成され、このプロペラボス本体の所定部位に嵌合固定されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の船外機の排気構造。