JP2019196061A - 電動式船外機 - Google Patents

Abstract

【課題】船体に対する船外機の取り付け高さの調整が容易で、かつ、推進用モータの冷却性能に優れ、環境にやさしい電動式船外機を提供する。【解決手段】電動式船外機１０は、電動モータ１９及びプロペラシャフト２０が収容されたモータケース２１と、モータケース２１を操作ハンドルに連結するシャフト１７と、シャフト１７を船体に固定する固定部材１４と、シャフト１７に設けられてモータケース２１とクランプ機構１４との距離を調整するシャフトアジャスタ１６と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、電動式の船外機に関する。

従来、船を推進する船外機のプロペラは、内燃式機関をその駆動源にしてきた。
近年では、水質汚染対策及び騒音対策など環境対策の観点から、小型の船を中心に、内燃式機関に代えて電動モータを駆動源にする電動式船外機も採用されている。従来の電動式船外機は、駆動源となる推進用モータが電動式船外機の頭頂部に取り付けられたものが大半である。
ところで、電動式船外機においても、内燃式船外機と同様に、船に対する船外機の取り付け高さは、船の仕様に合わせて調整する必要がある。

特開２００３−１３７１８６号公報 特開平８−２４９４号公報

しかしながら、上述した従来の電動式船外機では、推進用モータが、発熱により、駆動時間の経過に伴いその出力が低下するという課題があった。
また、従来の電動式船外機では、船に対する取り付け高さの調整、いわゆるトランサム高さの調整に手間がかかるという課題もあった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、船体に対する船外機の取り付け高さの調整が容易で、かつ、推進用モータの冷却性能に優れ、環境にやさしい電動式船外機を提供することを目的とする。

本実施形態に係る電動式船外機は、電動モータ及びプロペラシャフトが収容されたモータケースと、前記モータケースを操作ハンドルに連結するシャフトと、前記シャフトを船体に固定する固定部材と、前記シャフトに設けられて前記モータケースと前記固定部材との距離を調整するシャフトアジャスタと、を備えるものである。

本発明により、船に対する船外機の取り付け高さの調整が容易で、かつ、推進用モータの冷却性能に優れ、環境にやさしい電動式船外機が提供される。

実施形態に係る電動式船外機の概略側面図。 実施形態に係る電動式船外機の概略側面断面図。 図１のＩ−Ｉ線に沿ったモータケースの縦断面図。 実施形態に係る電動式船外機の概略正面図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、以下の実施形態において、鉛直・水平及び上下の表現は、電動式船外機が船体に取り付けられた状態を基準にしたものである。また、「進行方向」とは、船の進行方向を指す。さらに、「前」の表現は、正運転時の船の進む向き、「後」の表現は、正運転時の船の進む向きとは逆向きを示す。
なお、各図では、簡単のため、一部の構成を適宜省略する。

まず、図１を用いて、実施形態に係る電動式船外機１０（以下、単に「船外機１０」という）を概説する。
図１は、実施形態に係る船外機１０の概略側面図である。

船外機１０は、一般に、船体の後端部において、船外に突出するように設けられる。船外機１０は、その下端部付近に取り付けられたプロペラ１２を水中で回転させることで、船を推進する。

実施形態に係る船外機１０においては、図１に示されるように、モータケース２１と操作ハンドル１８とがシャフト１７で接続されて、船外機１０の主要部分を構成する。操作ハンドル１８を水平方向に旋回操作すると、モータケース２１に設けられたプロペラ１２が、モータケース２１ごと連動して旋回されて、船の進路が変更される。また、船体後端部のトランサム１３にシャフト１７がクランプ機構（固定部材）１４を介して取り付けられることで、船外機１０が船体に設置される。

次に、船外機１０のより詳細な構成を、図１に加えて図２を用いて説明する。
図２は、実施形態に係る船外機１０の概略側面断面図である。
モータケース２１の後側の外面には、キャビテーションプレート２２が水平に設けられる。キャビテーションプレート２２の下方には、プロペラ１２が配置される。キャビテーションプレート２２は、プロペラ１２の回転によるキャビテーションの発生を抑制して、エネルギーを無駄なく推進力に変換する。

通常、船体が水面を滑走するプレーニング走行時には、水面の位置は、このキャビテーションプレート２２の位置になる。つまり、モータケース２１は、プレーニング走行時には、キャビテーションプレート２２より上側がほぼ水面上に維持され、キャビテーションプレート２２より下側がほぼ水面下に維持される。

モータケース２１の内部では、このキャビテーションプレート２２よりも高い位置、すなわち操作ハンドル１８側に推進用モータ１９がモータケース２１に面接触して取り付けられる。推進用モータ１９で発生した熱Ｑは、主にモータケース２１との接触面から金属製のモータケース２１に伝導し、モータケース２１の壁中を熱伝導によって伝播する。

モータケース２１は、キャビテーションプレート２２よりも下部の水中に浸漬されている箇所で水冷される。また、モータケース２１のうち、キャビテーションプレート２２よりも上部では、大気中に露出し、主に走行風によって空冷される。

モータケース２１は、例えば、前後方向に２分割されたリヤケースメンバ２１ａ及びフロントケースメンバ２１ｂで構成される。これらリヤケースメンバ２１ａ及びフロントケースメンバ２１ｂの合わせ面３５は、進行方向に垂直な方向と一致する。この合わせ面３５に、Ｏリングやガスケットなどのシール部材３９が付与されてボルト等の締結具で締結されることで、モータケース２１内部の水密性が確保される。

推進用モータ１９は、その出力軸２４が進行方向前方を向くように横置きにされる。推進用モータ１９の出力軸２４は、モータ本体の巻線部２６よりも前側であっても後側であってもよい。つまり、推進用モータ１９が、図２の図示とは異なり、船体側のフロントケースメンバ２１ｂに収容されて、巻線部２６が、その出力軸２４より船体側になるように配置されてもよい。

推進用モータ１９の下部空間には、プロペラシャフト２０が、この推進用モータ１９の出力軸２４と平行に配置される。プロペラシャフト２０は、ベアリング２５を介し回転可能にモータケース２１に支持され、ブッシュ等で水密性を維持されながら、モータケース２１の後方に突出している。プロペラシャフト２０の後端部には、プロペラ１２が軸支される。

推進用モータ１９の出力軸２４にはドライブプーリ２７、プロペラシャフト２０にはドリブンプーリ２９が設けられる。これらドライブプーリ２７とドリブンプーリ２９との間には、歯付ベルト２８が巻装される。そして、推進用モータ１９のモータ出力が、出力軸２４からドライブプーリ２７、歯付ベルト２８、ドリブンプーリ２９、及びプロペラシャフト２０に伝達され、プロペラ１２を回転させる。
なお、推進用モータ１９とドライブシャフト２０間は、歯付ベルト２８の代わりにスプロケットを用いたチェン駆動としてもよい。

ここで、図３は、図１のＩ−Ｉ線に沿ったモータケース２１の縦断面図である。
推進用モータ１９及びプロペラシャフト２０は、図３に示されるように、モータケース２１内で鉛直方向に沿って並置される。

推進用モータ１９の直径は、ドライブプーリ２７及びドリブンプーリ２９の直径よりも大きい。よって、船体側から見た場合、モータケース２１の断面形状は、キャビテーションプレート２２を境界とした略Ｔ字形状になる。つまり、モータケース２１のうち水上に位置する推進用モータ１９の収容部分が、その下部の水没部分よりも幅広な形状に構成される。

図１及び図２に戻って、船外機１０の構成の説明を続ける。
モータケース２１の頭頂部には、シャフト１７が固定される。
シャフト１７は、例えば内部に中空空間１１を有する同一径を維持したパイプである。操作ハンドル１８に設けられた電源スイッチ３１と推進用モータ１９とを接続する電源ケーブル（図示せず）は、例えば、この中空空間１１に通される。このシャフト１７は、シャフトアジャスタ１６を介して、クランプ機構１４に取り付けられる。

シャフトアジャスタ１６は、例えば筒状ホルダ３３及びロック機構３４で構成される。筒状ホルダ３３は、シャフト１７の外径と同程度の内径を有する円筒の一部で構成される。そして、この筒状ホルダ３３にシャフト１７が摺動可能に保持される。

シャフト１７は、筒状ホルダ３３に設けられたロック機構３４で固定される。ロック機構３４は、例えば、シャフト１７に設けられた複数の留孔に嵌まる止めピンを備える。このピンが、留孔のいずれかに嵌り込むことで、筒状ホルダ３３に対するシャフト１７の相対位置が固定される。

また、筒状ホルダ３３は、クランプ機構１４のスイベルブラケット３６に、水平方向に回転自在に支持される。スイベルブラケット３６は、スイベル軸３７を介してクランプブラケット３８に回転自在に支持される。クランプブラケット３８は、トランサム１３を把持する。

このようなクランプ機構１４との接続構造により、シャフト１７は、旋回可能になる。また、船外機１０は、トランサム１３に対してトリム、チルト動作が可能になる。

また、シャフト１７の頭頂部には、シャフト１７を特定の角度内で水平回転させて船を操舵する操作ハンドル１８が接続される。これら操作ハンドル１８とシャフト１７との接続部には、シャフト１７に対する操作ハンドル１８の接続角度を変更するためのリンク機構３２が設けられている。

ここで、船外機１０を船体から取り外して倉庫等に収容する収納時の船外機１０の姿勢について、図２及び図４を用いて説明する。
図４は、実施形態に係る船外機１０の概略正面図である。
船外機１０は、収納時には、クランプブラケット３８に設けられた固定レバー４０が取り外されて、プロペラ１２と反対側の面が接地されるように横置きにされる。

このとき、操作ハンドル１８は、図２に示されるように、リンク機構３２を中心に地面から離れる方向に折り曲げられる。この結果、収納時には、図４に示されるように、左右のクランプブラケット３８及びモータケース２１が、支持面４１で地面に３点接触して船外機１０を支持する。

以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果（１）〜（９）を奏する。

（１）推進用モータ１９を、プロペラシャフト２０付近に配置して一部が水中に浸漬されるモータケース２１内に収容する構成にした。
この構成によって、自らの発熱によって温度上昇する推進用モータ１９が、モータケース２１を介した水冷により効率的に冷却される。
また、推進用モータ１９の巻線部２６を船体側のフロントケースメンバ２１ｂ側に収容する場合、さらに走行風、風又は飛沫によっても冷却され、推進用モータ１９の冷却効率をより向上させることができる。
また、キャビテーションプレート２２が冷却フィンとしても機能するため、モータケース２１自体も放熱効率が向上されており、冷却効率が高い構造になっている。

（２）推進用モータ１９からプロペラシャフト２０に動力を伝える歯付ベルト２８又はチェンの全長の半分以上がモータケース２１内の水面下部分に配置されている。よって、モータケース２１内の雰囲気も水冷により冷却されやすく、熱劣化による寿命低下が防止される。

（３）推進用モータ１９とプロペラシャフト２０とが、シャフトアジャスタ１６に対して同じ側に配置されている。このため、推進用モータ１９及びプロペラシャフト２０の重量を、ほぼ上方においてシャフト１７が支え、シャフト１７に対して曲げモーメントが発生しにくい構造となる。よって、操作ハンドル１８とモータケース２１との接続構造をシャフト１７に簡素化することができる。従って、シャフト１７上を筒状ホルダ３３がスライドする簡素な方法で、モータケース２１とクランプ機構１４との距離を調整することができる。すなわち、トランサム高さを容易に調整することができる。

（４）リヤケースメンバ２１ａとフロントケースメンバ２１ｂとの合わせ面３５を、進行方向に対して垂直にした。よって、断熱性の高いシール部材３９で推進用モータ１９で発生した熱Ｑが遮断されることなくモータケース２１の下部に伝熱することができる。
例えば、対照的に、合わせ面を水平方向に沿って設けた場合、合わせ面での断熱により熱遮断され、熱Ｑがモータケース２１の下部に到達することが阻害される。

（５）キャビテーションプレート２２の位置を推進用モータ１９の位置よりも低くした。よって、プレーニング走行時には、モータケース２１の推進用モータ１９の収容部分は、水面より上に維持されて、水抵抗ではなく、空気抵抗を受けることになる。推進用モータ１９の収容部分は、進行方向に垂直な方向に大きな表面積を有するため、水抵抗と比較して小さい空気抵抗を受けさせることで、全体の走行抵抗を低減させることができる。すなわち、推進用モータ１９の収容部分を水面より上にすることで、少ないエネルギーで走行することができる。
また、推進用モータ１９の収容部分は、水抵抗と比較して小さい空気抵抗を受けるのみである。従って、推進用モータ１９の大出力化に伴いモータ径が大型化した場合も、この大型化による走行抵抗全体への影響を小さくなる。

（６）船外機１０は、内燃機関に代えて電動モータを駆動源として使用するため、排気ガスを発生させず環境へ及ぼす影響が少ない。

（７）推進用モータ１９とプロペラシャフト２０とを同一のモータケース２１に収容し、かつ、軸を平行にして並置した。よって、推進用モータ１９からプロペラシャフト２０への動力伝達手段に、歯付ベルト２８又はチェンを用いることができる。従って、歯付ベルト２８又はチェンは、従来の傘歯車又は遊星ギアと比較して騒音が小さいことに加えて、動力を効率的に伝達することができる。
また、推進用モータ１９又は歯付ベルト２８等の駆動機構を操舵者から離れた場所に配置することでも、体感する騒音を低減させることができる。

（８）格納時の姿勢は、左右のクランプ機構１４及びモータケース２１を地面に３点で接触させる姿勢とした。よって、クランプ機構１４とモータケース２１との距離が調整可能であり、格納時の姿勢に自由度があるため、安定性が確保しやすい姿勢を選択することができる。

（９）収納時に地面と接触する３点を結ぶ範囲内に推進用モータ１９を配置した。よって、推進用モータ１９が大出力化して重量が増加した場合にも、この範囲外に推進用モータ１９を配置したときのように重心位置が高くなることを防止することができる。つまり、推進用モータ１９が重量化しても、収納時における船外機１０の姿勢の安定性を確保することができる。
また、収納時、重量の集中部分であるモータケース２１が地面に接触するため、格納時の姿勢が安定する。

以上のように、実施形態に係る船外機１０によれば、船体に対する船外機１０の取り付け高さの調整が容易で、かつ、推進用モータ１９の冷却性能に優れ、環境を配慮することができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
例えば、モータケースの分割数は、３つ以上であってもよい。
また、ベルト又はチェンの代わりに、一般的なギア列、つまり歯車列で推進用モータからプロペラシャフトに動力を伝達させても、動力伝達方法としては問題はない。
さらに、モータケース内に推進用モータを制御するECU（Electronic Control Unit）を設けてもよい。

１０…電動式船外機（船外機）、１１…中空空間、１２…プロペラ、１３…トランサム、１４…クランプ機構（固定部材）、１６…シャフトアジャスタ、１７…シャフト、１８…操作ハンドル、１９…推進用モータ、２０…プロペラシャフト、２１（２１ａ，２１ｂ）…モータケース、２１ａ…リヤケースメンバ、２１ｂ…フロントケースメンバ、２２…キャビテーションプレート、２４…出力軸、２５…ベアリング、２６…巻線部、２７…ドライブプーリ、２８…歯付ベルト、２９…ドリブンプーリ、３１…電源スイッチ、３２…リンク機構、３３…筒状ホルダ、３４…ロック機構、３５…合わせ面、３６…スイベルブラケット、３７…スイベル軸、３８…クランプブラケット、３９…シール部材（ガスケット）、４０…固定レバー、４１…支持面、Ｑ…熱。

Claims (6)

1. 電動モータ及びプロペラシャフトが収容されたモータケースと、
   前記モータケースを操作ハンドルに連結するシャフトと、
   前記シャフトを船体に固定する固定部材と、
   前記シャフトに設けられて前記モータケースと前記固定部材との距離を調整するシャフトアジャスタと、を備えることを特徴とする電動式船外機。
2. 前記電動モータは、前記モータケースの外表面に設けられるキャビテーションプレートよりも高い位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電動式船外機。
3. 前記モータケースは、前記船体側から見た場合にＴ字形状に構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動式船外機。
4. 格納時において、
   前記固定部材及び前記モータケースが地面に接触し、
   前記操作ハンドルが前記地面に触れない位置まで移動された姿勢とすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動式船外機。
5. 前記モータケースは、取り付け状態で前記船体の進行方向に対して垂直な合わせ面を有する少なくとも２つの部材から構成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電動式船外機。
6. 前記電動モータは、前記プロペラシャフトに接続されるプロペラとは反対側の前記部材内に配置されることを特徴とする請求項５に記載の電動式船外機。

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