JP4584086B2

JP4584086B2 - 船外機

Info

Publication number: JP4584086B2
Application number: JP2005261659A
Authority: JP
Inventors: 武石川; 好寿廣瀬; 亜希子市川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2025-09-09
Also published as: US20070068163A1; US7381107B2; JP2007069840A

Description

この発明は、船外機に関し、より具体的には、内燃機関と電動モータとをプロペラの駆動源として備えたハイブリッド型の船外機に関する。

従来より、内燃機関と電動モータとをプロペラの駆動源として備えたハイブリッド型の船外機が広く知られている。ハイブリッド型の船外機は、例えば特許文献１に記載される如く、内燃機関に接続されてその出力をプロペラに伝達する第１の出力軸と、電動モータに接続されてその出力をプロペラに伝達する第２の出力軸とを備えると共に、第１の出力軸と第２の出力軸がそのまま連結される。
特開昭５９−２３０８９４号公報（第２頁左上欄第９行目から第１３行目、第１図など）

ところで、船外機は、操作性や運搬性などを考慮すると、小型で軽量であることが望ましい。しかしながら、特許文献１のように構成すると、第１の出力軸と第２の出力軸とを合わせた長さのスペースが必要となり、船外機の小型化や軽量化を十分に図ることができなかった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、小型化や軽量化を図って、操作性や運搬性などを向上するようにした船外機を提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、内燃機関と電動モータとを１個のプロペラの駆動源として備えると共に、前記内燃機関に接続されて前記内燃機関の出力を前記プロペラに伝達する第１の出力軸と、前記電動モータに接続されて前記電動モータの出力を前記プロペラに伝達する第２の出力軸とを備えたハイブリッド型の船外機において、前記第１の出力軸と前記第２の出力軸を共軸に配置すると共に、前記第１の出力軸をクラッチを介して前記第２の出力軸に接続するように構成した。

請求項２に係る船外機にあっては、前記第２の出力軸が、前記第１の出力軸の外側に配置されるように構成した。

請求項３に係る船外機にあっては、前記第１の出力軸に、前記内燃機関の出力の前記プロペラへの伝達を断接する第２のクラッチを備えるように構成した。

請求項４に係る船外機にあっては、前記第２のクラッチが遠心クラッチであると共に、前記クラッチが前記電動モータの出力の前記プロペラへの伝達を断接する電磁クラッチであるように構成した。

請求項５に係る船外機にあっては、前記第２のクラッチが遠心クラッチであると共に、前記クラッチが前記電動モータの出力の前記プロペラへの伝達を断接する遠心クラッチであるように構成した。

請求項１に係る船外機にあっては、内燃機関に接続されて内燃機関の出力をプロペラに伝達する第１の出力軸と、電動モータに接続されて電動モータの出力をプロペラに伝達する第２の出力軸とを共軸に配置すると共に、第１の出力軸をクラッチを介して第２の出力軸に接続するように構成したので、第１の出力軸と第２の出力軸とをそのまま連結する従来技術に比して、第１、第２の出力軸を配置するためのスペースを、共軸にした部分の長さだけ減少することができる。それにより、船外機を小型化や軽量化でき、船外機の操作性や運搬性などを向上することができる。

請求項２に係る船外機にあっては、第２の出力軸が第１の出力軸の外側に配置されるように構成したので、上記した効果に加え、第２の出力軸の外側に電動モータを配置することで、電動モータと第２の出力軸との離間距離を減少させる、即ち、それらを最短距離で接続できるため、船外機をより一層小型化や軽量化することができる。

請求項３に係る船外機にあっては、第１の出力軸に内燃機関の出力のプロペラへの伝達を断接する第２のクラッチを備えるように構成したので、上記した効果に加え、内燃機関の始動時において、電動モータと第１の出力軸を第２のクラッチを介して接続し、第１の出力軸を電動モータで回転させることで内燃機関を始動でき、よってリコイルスタータやスタータモータなどを不要とすることができる。また、内燃機関とプロペラとの接続を第２のクラッチによって断つことで、騒音が比較的少ない電動モータのみでプロペラを駆動させることも可能となる。

請求項４に係る船外機にあっては、第２のクラッチが遠心クラッチであるように構成したので、請求項３で述べた効果に加え、内燃機関の回転数が所定回転数（例えばアイドル回転数）以下のとき、内燃機関とプロペラとの接続を断つことができ、不要な（無駄な）負荷が内燃機関からプロペラの駆動軸（具体的には、ドライブシャフトやプロペラシャフト）に作用するのを防止することができる。

また、前記クラッチが電動モータの出力のプロペラへの伝達を断接する電磁クラッチであるように構成したので、内燃機関でプロペラを駆動させているとき、電動モータとプロペラとを電磁クラッチを介して接続すると、電動モータを内燃機関の駆動によって回転させて発電機として機能させることができ、バッテリの充電などを行うことができる。さらに、電動モータが駆動していないとき、電動モータとプロペラとの接続を電磁クラッチによって断つことで、不要な負荷が電動モータからプロペラの駆動軸に作用するのを防止することができる。

請求項５に係る船外機にあっては、第２のクラッチが遠心クラッチであると共に、前記クラッチが電動モータの出力のプロペラへの伝達を断接する遠心クラッチであるように構成したので、請求項３で述べた効果に加え、内燃機関の回転数が所定回転数以下のとき、内燃機関とプロペラとの接続を断つことができ、また電動モータの回転数が所定回転数以下のとき、電動モータとプロペラとの接続を断つことができるため、内燃機関あるいは電動モータからの不要な負荷がプロペラの駆動軸に作用するのを防止することができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る船外機を実施するための最良の形態について説明する。

図１はこの発明の第１実施例に係る船外機の部分断面図である。

図１において、符号１０は船外機を示す。船外機１０は、ねじ式のクランプ機構１２を備えた２個のスターンブラケット（図１で１個のみ示す）１４を介して船体１６の後部（トランサム）１８に取り付けられて固定される。

図１に示すように、船外機１０の重力方向において上方位置には、内燃機関（駆動源。以下「エンジン」という）２０が配置される。エンジン２０は排気量５０ｃｃ程度の単気筒ガソリンエンジンであり、出力１．５ｋＷ（約２ＰＳ）を発生する。エンジン２０は、クランクシャフト２２が重力方向と平行、即ち、垂直方向となるように配置される。エンジン２０およびクランクシャフト２２は、エンジンカバー２４で被覆される。

エンジン２０の近傍には燃料タンク２６が配置される。燃料タンク２６にはエンジン２０に供給されるべき燃料（ガソリン燃料）２８が貯留される。図示の如く、船外機１０の最下方位置には、エンジン２０などの出力によって駆動させられるプロペラ３０が配置される。

図２は、図１に示すクランクシャフト２２の下方付近を拡大して表す拡大断面図である。

クランクシャフト２２の下方には、エンジン２０の出力（回転出力）をプロペラ３０に伝達する第１の出力軸３４が垂直方向において重力方向軸回りに回転自在に支持される。クランクシャフト２２と第１の出力軸３４の間には、エンジン２０の出力のプロペラ３０への伝達を断接するクラッチ、より詳しくは遠心クラッチ３６が配置される。具体的には、クランクシャフト２２の下端２２ａと第１の出力軸３４の上端３４ａは、遠心クラッチ３６を介して接続される。遠心クラッチ３６のクラッチスプリング（図示せず）は、エンジン２０が所定回転数（例えばアイドル回転数）を超えて回転されたとき、クランクシャフト２２を第１の出力軸３４に接続（連結）させるような特性に設定される。

船外機１０においてエンジン２０よりも下方位置、別言すれば、遠心クラッチ３６よりも下方位置には、電動モータ（駆動源。発電電動機）４０が配置される。電動モータ４０はステータ４０ａとロータ４０ｂとからなるＤＣブラシレスモータであり、図示しないバッテリから電圧が供給されて数百Ｗの出力を発生する。ロータ４０ｂの内周側には、電動モータ４０の出力（回転出力）をプロペラ３０に伝達する第２の出力軸４４が接続される。上記した如く、船外機１０は、エンジン２０と電動モータ４０とをプロペラ３０の駆動源として備えたハイブリッド型で比較的小型のものである。

第２の出力軸４４は、図示の如く、垂直方向となるように配置されると共に、重力方向軸回りに回転自在に支持される。また、第２の出力軸４４は中空に製作され、第２の出力軸４４の内部には略円筒形状（より具体的には、第１の出力軸３４の直径より僅かに大きい略円筒形状）を呈する空間４５が形成される。

空間４５には、前記した第１の出力軸３４が第２の出力軸４４と同心となるように配置される。このように、第１の出力軸３４と第２の出力軸４４は共軸に配置される。また、第２の出力軸４４は第１の出力軸３４の外側に配置されると共に、第２の出力軸４４の外側には電動モータ４０が配置される。

第２の出力軸４４の下方位置には、電動モータ４０の出力のプロペラ３０への伝達を断接する電磁クラッチ４６が配置される。電磁クラッチ４６は、図示の如く、第１の出力軸３４にキー４８を介して接続されるロータ４６ａと、ロータ４６ａの近傍に配置されると共に、樹脂材から製作されるボビン４６ｂと、ボビン４６ｂに巻回されるコイル４６ｃと、ロータ４６ａの上面４６ａ１に対向して配置されるアーマチュア４６ｄと、第２の出力軸４４の下端４４ａにスプライン５０を介して接続され、第２の出力軸４４と前記したアーマチュア４６ｄとを接続する接続部材４６ｅとを備える。

上記のように構成された電磁クラッチ４６において、コイル４６ｃが通電されると、コイル４６ｃ、ロータ４６ａおよびアーマチュア４６ｄの間に磁路が形成され、その磁力によってアーマチュア４６ｄがロータ４６ａに吸引され、それらが連結される。即ち、コイル４６ｃが通電されると、第２の出力軸４４は、スプライン５０、接続部材４６ｅ、アーマチュア４６ｄ、ロータ４６ａおよびキー４８を介して第１の出力軸３４に接続（連結）される。一方、コイル４６ｃへの通電が遮断される、即ち、非通電とすると、アーマチュア４６ｄとロータ４６ａの連結が解除されて第２の出力軸４４と第１の出力軸３４との接続が断たれる。

従って、エンジン２０の始動時において、第１の出力軸３４と第２の出力軸４４を電磁クラッチ４６によって接続させた状態で電動モータ４０が通電されると、第２の出力軸４４、電磁クラッチ４６、第１の出力軸３４、遠心クラッチ３６およびクランクシャフト２２が回転させられる。即ち、電動モータ４０はスタータモータとして作用し、エンジン２０をクランキングして始動させる。

また、第１の出力軸３４と第２の出力軸４４を電磁クラッチ４６によって接続させた状態において、電動モータ４０は、通電されないときはエンジン２０の回転に伴って空転すると共に、それによって生じた運動エネルギを電気エネルギに変換して出力する回生機能を有する、即ち、電動モータ４０は発電機（ジェネレータ）として機能し、バッテリの充電などを行う。

モータケース５４はエンジンカバー２４から連続するように形成されると共に、モータケース５４の内部には、上記した電動モータ４０、第１、第２の出力軸３４，４４、電磁クラッチ４６などが収容される。

図１の説明に戻ると、第１の出力軸３４の下端３４ｂには、ドライブシャフト（バーチカルシャフト）５８の上端５８ａがスプライン（図示せず）を介して接続される。ドライブシャフト５８は、図示の如く垂直方向となるように配置され、ドライブシャフトケース６０に収容されつつ、重力方向軸回りに回転自在に支持される。

ドライブシャフト５８の下端には、ギヤ機構６２を介してプロペラシャフト６４が接続される。ギヤ機構６２は、ドライブシャフト５８の下端に設けられるピニオンギヤ６８と、プロペラシャフト６４の端部に設けられるベベルギヤ７０とからなり、それらが噛合することで、ドライブシャフト５８とプロペラシャフト６４とを接続させる。

ギヤ機構６２とプロペラシャフト６４は、ドライブシャフトケース６０の下方に配置されたギヤケース７２に収容されると共に、プロペラシャフト６４は、ギヤケース７２の内部に水平方向軸回りに回転自在に支持される。また、プロペラシャフト６４において、ベベルギヤ７０が設けられる端部と反対側の端部、即ち、プロペラシャフト６４の後端は、ギヤケース７２から船外機１０の後方に向けて突出され、そこに前述したプロペラ３０が取り付けられる。尚、この明細書において重力方向と直交する水平方向の内、船外機１０から見て船体１６の操縦席側（即ち、進行方向）を「前方」、その逆を「後方」とする。

このように、駆動源であるエンジン２０および電動モータ４０に接続されたドライブシャフト５８は、ギヤ機構６２を介してプロペラ３０に接続される。

これにより、電動モータ４０の出力は、第２の出力軸４４、電磁クラッチ４６、第１の出力軸３４、ドライブシャフト５８およびギヤ機構６２（ピニオンギヤ６８、ベベルギヤ７０）を介してプロペラシャフト６４に伝達され、プロペラ３０を回転させて推力を生じさせ、船体１６を前進あるいは後進させる。

また、エンジン２０の出力は、遠心クラッチ３６を介して第１の出力軸３４に伝達された後、ドライブシャフト５８およびギヤ機構６２を介してプロペラシャフト６４に伝達され、プロペラ３０を回転させて推力を生じさせ、船体１６を前進させる。即ち、プロペラ３０は、エンジン２０の出力と電動モータ４０の出力の少なくともいずれかによって回転させられる。

船外機１０の適宜位置には、バーハンドル（ティラー）７６がモータケース５４から、その先端を前方、即ち、船体１６の操縦席に向けて突出され、操船者によって操作自在とされる。前記したドライブシャフトケース６０は、スターンブラケット１４に重力方向軸回りに回転自在に支持され、よって操船者は、バーハンドル７６を左右方向に操作することによって船外機１０を左右に操舵（操作）することができる。

バーハンドル７６の先端には、スロットルグリップ７８が設けられる。スロットルグリップ７８は、操船者によって回転操作自在とされると共に、その内部には回転角センサ（ボリュームセンサ）８０が配置される。回転角センサ８０は、スロットルグリップ７８の回転角（操作量）に応じた信号を、マイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（Electronic Control Unit。以下「ＥＣＵ」という）８２へ出力する。ＥＣＵ８２は、入力された信号に応じて電動モータ４０の出力を制御し、よって船体１６の船速が調整される。

スロットルグリップ７８は、プッシュプルケーブルを介してエンジン２０のスロットルバルブ（共に図示せず）にも接続される。これにより、スロットルグリップ７８が操作されると、スロットルバルブが開閉してエンジン回転数が調整され、船体１６の船速が調整される。

スロットルグリップ７８の近傍には、操船者による駆動源（エンジン２０と電動モータ４０）の始動あるいは停止指示、バッテリの充電指示などの入力を可能とするモードスイッチ８４が設けられる。モードスイッチ８４は、入力された始動あるいは停止指示などに応じた信号を前記したＥＣＵ８２へ出力する。ＥＣＵ８２は、入力された信号に応じてエンジン２０、電動モータ４０および電磁クラッチ４６の動作を制御する。

このように、第１実施例に係る船外機１０にあっては、第１の出力軸３４と第２の出力軸４４を共軸に配置したので、第１、第２の出力軸３４，４４を配置するためのスペースを、共軸にした部分の長さだけ減少することができ、船外機１０を小型で軽量にし、船外機１０の操作性や運搬性などを向上することができる。

次いで、この発明の第２実施例に係る船外機について説明する。

図３は、第２実施例に係る船外機のクランクシャフト２２の下方付近、即ち、第１および第２の出力軸３４，４４付近を拡大して表す、図２と同様な拡大断面図である。尚、以下の説明において、第１実施例と共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

第２実施例に係る船外機にあっては、第１実施例の電磁クラッチ４６に代えて、第２の遠心クラッチ９０を備えるように構成した。具体的には、第１の出力軸３４と第２の出力軸４４は、第２の遠心クラッチ９０を介して接続される。尚、第２の遠心クラッチ９０のクラッチスプリング（図示せず）は、電動モータ４０が所定回転数（例えば２０００ｒｐｍ）を超えて回転されるとき、第２の出力軸４４を第１の出力軸３４に接続（連結）させるような特性に設定される。

このように、第２実施例に係る船外機１０にあっては、第２の出力軸４４に、電動モータ４０の出力のプロペラ３０への伝達を断接する第２の遠心クラッチ９０を備えるように構成したので、電動モータ４０の回転数が所定回転数以下のとき、電動モータ４０とプロペラ３０との接続を断つことができるため、不要な負荷が電動モータ４０からプロペラ３０の駆動軸に作用するのを防止することができる。

以上の如く、この発明の第１および第２実施例にあっては、内燃機関（エンジン２０）と電動モータ４０とを１個のプロペラ３０の駆動源として備えると共に、前記内燃機関に接続されて前記内燃機関の出力を前記プロペラ３０に伝達する第１の出力軸３４と、前記電動モータ４０に接続されて前記電動モータ４０の出力を前記プロペラ３０に伝達する第２の出力軸４４とを備えたハイブリッド型の船外機１０において、前記第１の出力軸３４と前記第２の出力軸４４を共軸に配置すると共に、前記第１の出力軸３４をクラッチ（電磁クラッチ４６、第２の遠心クラッチ９０）を介して前記第２の出力軸４４に接続したので、第１の出力軸と第２の出力軸とをそのまま連結する従来技術に比して、第１、第２の出力軸３４，４４を配置するためのスペースを、共軸にした部分の長さだけ減少することができる。それにより、船外機１０を小型化や軽量化でき、船外機１０の操作性や運搬性などを向上することができる。

また、第１および第２実施例に係る船外機１０にあっては、前記第２の出力軸４４が、前記第１の出力軸３４の外側に配置されるように構成したので、第２の出力軸４４の外側に電動モータ４０を配置することで、電動モータ４０と第２の出力軸４４との離間距離を減少させる、即ち、それらを最短距離で接続できるため、船外機１０をより一層小型化や軽量化することができる。

また、第１および第２実施例に係る船外機１０にあっては、前記第１の出力軸３４に、前記内燃機関（エンジン２０）の出力の前記プロペラ３０への伝達を断接する第２のクラッチ（具体的には、遠心クラッチ３６）を備えるように構成したので、エンジン２０の始動時において、電動モータ４０と第１の出力軸３４を第２のクラッチを介して接続し、第１の出力軸３４を電動モータ４０で回転させることでエンジン２０を始動でき、よってリコイルスタータやスタータモータなどを不要とすることができる。また、エンジン２０とプロペラ３０との接続を遠心クラッチ３６によって断つことで、騒音が比較的少ない電動モータ４０のみでプロペラ３０を駆動させることも可能となる。

また、第１実施例に係る船外機１０にあっては、前記第２のクラッチが遠心クラッチ３６であるように構成したので、エンジン２０の回転数が所定回転数（例えばアイドル回転数）以下のとき、エンジン２０とプロペラ３０との接続を断つことができ、不要な負荷がエンジン２０からプロペラ３０の駆動軸（具体的には、ドライブシャフト５８やプロペラシャフト６４）に作用するのを防止することができる。

また、前記クラッチが前記電動モータ４０の出力の前記プロペラ３０への伝達を断接する電磁クラッチ４６であるように構成したので、エンジン２０でプロペラ３０を駆動させているとき、電動モータ４０とプロペラ３０とを電磁クラッチ４６を介して接続すると、電動モータ４０をエンジン２０の駆動によって回転させて発電機として機能させることができ、バッテリの充電などを行うことができる。さらに、電動モータ４０が駆動していないとき、電動モータ４０とプロペラ３０との接続を電磁クラッチ４６によって断つことで、不要な負荷が電動モータ４０からプロペラ３０の駆動軸に作用するのを防止することができる。

また、第２実施例に係る船外機１０にあっては、前記第２のクラッチが遠心クラッチ３６であると共に、前記クラッチが前記電動モータ４０の出力の前記プロペラ３０への伝達を断接する遠心クラッチ（第２の遠心クラッチ９０）であるように構成したので、エンジン２０の回転数が所定回転数以下のとき、エンジン２０とプロペラ３０との接続を断つことができ、また電動モータ４０の回転数が所定回転数以下のとき、電動モータ４０とプロペラ３０との接続を断つことができるため、エンジン２０あるいは電動モータ４０からの不要な負荷がプロペラ３０の駆動軸に作用するのを防止することができる。

尚、上記において、電動モータ４０をＤＣブラシレスモータとしたが、他の方式のモータを使用してもよい。

また、エンジン２０のクランクシャフト２２と第１の出力軸３４の間に遠心クラッチ３６を配置するように構成したが、電磁クラッチなどを用いてもよい。

この発明の第１実施例に係る船外機の部分断面図である。図１に示すクランクシャフトの下方付近を拡大して表す拡大断面図である。この発明の第２実施例に係る船外機のクランクシャフトの下方付近を拡大して表す、図２と同様な拡大断面図である。

符号の説明

１０船外機、２０エンジン（内燃機関）、３０プロペラ、３４第１の出力軸、３６遠心クラッチ（クラッチ）、４０電動モータ、４４第２の出力軸、４６電磁クラッチ、９０第２の遠心クラッチ（遠心クラッチ）

Claims

内燃機関と電動モータとを１個のプロペラの駆動源として備えると共に、前記内燃機関に接続されて前記内燃機関の出力を前記プロペラに伝達する第１の出力軸と、前記電動モータに接続されて前記電動モータの出力を前記プロペラに伝達する第２の出力軸とを備えたハイブリッド型の船外機において、前記第１の出力軸と前記第２の出力軸を共軸に配置すると共に、前記第１の出力軸をクラッチを介して前記第２の出力軸に接続したことを特徴とする船外機。
前記第２の出力軸が、前記第１の出力軸の外側に配置されることを特徴とする請求項１記載の船外機。
前記第１の出力軸に、前記内燃機関の出力の前記プロペラへの伝達を断接する第２のクラッチを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の船外機。
前記第２のクラッチが遠心クラッチであると共に、前記クラッチが前記電動モータの出力の前記プロペラへの伝達を断接する電磁クラッチであることを特徴とする請求項３記載の船外機。
前記第２のクラッチが遠心クラッチであると共に、前記クラッチが前記電動モータの出力の前記プロペラへの伝達を断接する遠心クラッチであることを特徴とする請求項３記載の船外機。