KR102426805B1 - 선외기 및 이의 사용 방법 - Google Patents

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Abstract

전반적으로 선외기 및 이의 사용 방법은 보트의 트랜섬에 분리 가능하게 부착된 파워 헤드와 프로펠러 샤프트에 회전 가능하게 연결된 기어 케이스를 포함하고, 상기 선외기는 텔레스코픽 구동축(telescopic drive shaft), 상기 텔레스코픽 구동축은 모터에 회전 가능하게 연결된 제1샤프트 섹션(shaft section)과 상기 기어 케이스(gear case)에 회전 가능하게 연결된 제2샤프트 섹션을 포함하며, 텔레스코픽 구동축 하우징(telescopic drive shaft housing), 상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 내부로 이를 관통하여 상기 텔레스코픽 구동축을 지지하도록 구성되고, 이로써 상기 텔레스코픽 구동축 및 상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 상기 기어 케이스 및 프로펠러 샤프트에 대해 깊이 조절을 제공하도록 구성되고, 따라서 추진 효율을 향상시키기 위하여 프로펠러가 추진 중에 상승 및 하강할 수 있게 한다.

Description

선외기 및 이의 사용 방법
본 발명은 선외기(outboard motor) 및 그 사용 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 회전식 하부 유닛을 갖는 선외기 모터에 관한 것이다.
선외기(outboard motor)는 소형, 중형 및 대형 선박용 추력 또는 추진 시스템의 가장 일반적인 모터 구동 방식이다. 발명가인 Ole Evinrude가 그의 2기통 모터-ELTO(Evinrude Light Twin Outboard)를 소개한 이래로 선외기의 주요 구성 요소는 크게 변하지 않았다. 예를 들어, 선외기는 엔진 또는 파워 헤드, 배기 하우징, 기어 박스 및 구동축을 포함하는 중간부, 그리고 프로펠러, 배기 포트 및 스케그를 포함하는 하부 유닛을 포함하는 독립형 유닛이며, 상기 선외기는 보트 또는 선박의 선미에 위치하는 트랜섬의 외측에 부착되도록 설계된다. 추진력을 제공하는 것 외에도, 아웃보드(outboard)는 조종 장치를 중심으로 회전하도록 설계되어 보트의 추력 또는 추진력 방향을 제어하기 때문에 조향 제어 기능을 제공한다. 선외기는 2행정에서 4행정으로, 연료 분사, 전자 타이밍 및 연비, 로우 엔드 토크 및 원활한 작동을 향상시키기 위한 기타 노력이 추가된 2, 3 및 4기통 모델로 발전했다.
엔진 디자인의 발전에도 불구하고, (이러한 발전은 다른 형태의 동력 운송 수단에서 크게 차용되었다), 현대 아웃보더는 모순이며, 우리와 함께한 지난 1세기 동안 사실 거의 변하지 않았다. 마지막으로 큰 발전(사실상 현재 문제가 됨)은 머큐리 마린의 칼 키퀘퍼(Carl Keikhaefer)가 프로펠러 허브 배기 시스템을 통해 발명했을 때인 50년 전에 일어났으며, 사실상 모든 현대의 선외기 모터는 미처리된 머플되지 않은(unmuffled) 배기를 수생 환경으로 배출할 수 있었다. 현대식 아웃보더, 특히 2행정 모터의 한 가지 단점은 오일과 가스 혼합물을 태우는 것이 비효율적이어서 많은 양의 공해(특히 물속에 있는 기름)가 발생한다는 것이다. 더욱이, 2-행정에서 4-행정까지의 모든 선외기는 처리되지 않은 오염 물질(가스 및 석유 미립자의 형태로)을 중간부(midsection)로 배출하고 프로펠러 배기 섹션에서 직접 물과 해양 생물을 오염시키는 물로 배출한다. 게다가 현대의 아웃보더의 또 다른 단점은 모터가 처리되지 않은 소음 공해를 중간부로 배출하고 프로펠러 구역에서 소음 공해로 오염되어 해양 생물이 서식지에서 벗어나거나 보트 소음에서 벗어나거나 방향을 잃게 된다는 것이다. 최근에야 물의 표면 아래서 우리의 존재가 실제로 인식되기 시작한 진정한 영향력을 가지고 있다(참고 다큐멘터리 Sonic Seas).
이 방법의 또 다른 단점은 고정된 구성으로, 파워 헤드, 중간부 및 프로펠러는 고정식 강성 유닛으로 설계되고 상기 고정식 강성 유닛은 보트의 추력 또는 추진 방향을 제어하거나 선박의 방향 제어를 제공하기 위해 그 장착부를 중심으로 회전하거나 그 주위에서 연결된다. 고정된 파워 헤드, 중간부 및 프로펠러는 모든 유닛 중량 및 토크를 피봇핀 및 조향 장치에 놓고 따라서 모터의 크기를 제한한다. 즉, 너는 보트를 돌리기 위해 전체 선외기 모터를 돌려야 한다. 단지 바퀴를 돌리는 것보다 차량의 전체 프론트 엔드가 조향을 위해 오른쪽에서 왼쪽으로 움직일 필요가 있다고 상상해보아라.
현대의 아웃보드 및 프로펠러 전방의 물표면 아래에 변속기 케이스 및 배기 매니폴드를 위치시키는 고정식 구성의 또 다른 단점은, 이것은 엄청난 항력을 일으키고 속도 증가가 증가함에 따라서 진공 포켓이 잠긴 하부 유닛 주위에서 형성되기에 충분한 충격파를 생성함으로써 조종면(control surface)과 프로펠러 블레이드로부터 물을 사실상 차단하기 시작한다. 속도가 증가함에 따라, 이 바람직하지 않은 상태는 물이 조종면 및 프로펠러 자체와 완전히 접촉하지 않는 포인트로 확대될 수 있다. 이 상태는 하부 유닛을 "분출(blowing out)" 상태로 간주하며 고속에서 제어를 완전히 상실할 수 있다. 또한, 완전히 잠긴, 미끄러지는 타입의 프로펠러는 물이 센터에서 방사형으로 방출되어 프로펠러 유닛 주위에 회전하는 물의 토네이도가 발생하기 때문에 강력한 소용돌이를 발생시킨다. 또한 방사형으로 분사된 물은 추력 또는 제어를 제공하지 않기 때문에 완전한 에너지 낭비이다. 사실상 잠수된 프로펠러 소용돌이의 중심에는 거의 항상 진공 포켓이 있다; 사실상 모든 선외기는 이 소용돌이에 의존하여 처리되지 않은 배출물을 해양 서식지에 버린다. 그러나 회전의 속도가 증가함에 따라, 원심력은 중앙의 진공 캐비티(vacuum cavity)가 성장하도록 할 것이고, 프로펠러의 회전이 2000 RPM에 접근함에 따라 진공 포켓이 프로펠러의 블레이드에 도달할 때까지 커지며 이 시점에서 캐비테이션(cavitation)이 발생하기 시작한다. 캐비테이션은 프로펠러 블레이드에 도달하는 진공 포켓으로 정의된다. 블레이드와 접촉할 때 이러한 진공 주머니는 매우 바람직하지 않은 상황이다. 프로펠러가 이러한 조건에서 추진력을 거의 또는 전혀 발생시키지 않으며, 선박 제어가 손상되고, 프로펠러 블레이드는 캐비테이션 버블의 정련(scouring) 작용이 블레이드의 표면상에 축적됨에 따라 빠르게 악화할 것이다. 이것에 추가하여, 사실상 모든 아웃 보드에는 이 수중 기어(submerged gear) 케이스에 배기 매니폴드가 있어 시간당 몇 마일 이상에서 이 조립체를 물에 밀어 넣는 것의 수력 항력은 매우 높다. 그러므로 완전히 잠긴 프로펠러는 저속에서 효과적이고 심지어 바람직한 반면 더 빠른 속도에서는 골칫거리가 된다.
길이가 50피트 미만인 대다수의 보트는 평평한 유형의 선체이다. 이 선체는 보트가 진행되는 동안 보트가 물의 "최상부(on top)"로 올라설 수 있도록 설계되었으며, 물의 "최상부" 선체와 함께, 보트는 더 먼 목적지로 순항하는 속도를 얻을 수 있다. 일이나 즐거움에 관계없이 당신이 가능한 한 빨리 어디로 가는지는 항상 요구된다. 이것은 현재의 선외기의 단점이 눈에 띄게 분명해지는 것이다. 현대식 보트는 50MPH 이상의 속도로 안전하게 여행할 수 있지만 연료 효율은 25mph 이상의 속도에서 엄청나게 빠르게 변한다. 현대 엔진 기술은 엔진 자체의 연료 효율성이 큰 진보를 이루도록 한다. 그러나 언급된 비교적 낮은 속도에서 현재의 선외기 모터는 기술적으로 진보된 최신 엔진을 사용하더라도 효율성을 크게 떨어뜨린다. 항력 계수와 같은 잘 설명된 요인 때문에 속도가 증가함에 따라 일부 연료 효율은 항상 손실되지만, 선외기 모터의 경우, 절충안은 받아들일 수 없을 만큼 심오하다.
선박이 움직이기 시작하면 수력 항력은 표면 아래에 위치한 하부 장치, 배기관 및 변속기(기어 박스)에 의해 만들어지므로 가장 현대적인 선외기 모터조차도 매우 낮은 속도에서 극적으로 비효율적이다. 아웃보더는 오늘날 항력을 극복하고 연료 소비, 막대한 연료 소비를 가져올 때까지 단순히 힘을 추가함으로써 설계에서 내재된 문제를 극복한다. 선외기의 성능과 다용도성을 추구하는 대형 보트는 이국적이고 값 비싼 다중 엔진 주입을 필요로한다. 이 솔루션은 다수의 제어 장치 및 지지 장치의 무게와 복잡성뿐만 아니라 물을 통해 2개 이상의 기생(parasitic) 하부 장치를 밀어야 하므로 비용이 많이 들고 본질적으로 비효율적이다. 이러한 아웃 보드는 좁고 키가 큰 프로파일을 가지고 있다.
현대 아웃보드의 또 다른 단점은 실제 성능이 실제로 동력을 추력으로 변환하는 시스템의 열악한 효율로 인해 제한된다는 것이다. 대부분의 중대형 어선은 시간당 60마일을 초과할 수 없으며 갤런 당 3마일 미만을 얻는다. 성능 향상은 절실한 비용으로 발생한다; 보통 여러 개의 엔진과 연료 마일리지는 갤런에 대해 1마일에 이른다. 실제로 25MPH 이하에서 작동하는 일부 소형 4행정 보트는 10MPG에 도달할 수 있는데, 이 선박이 작동하는 속도가 약간 빠르고 연료 연비가 급격히 떨어지는 경우이다. 표준 크기 어선의 작은 일부를 제외하고는 모두 한 자리 연비가 평균이다. 17피트 이상의 보트, 듀얼 엔진을 포함하는 보트, 시간당 50마일을 초과하여 작동하는 보트는 대부분 1MPG이하로 떨어지고, 수백만 명이 수로를 채우는 이 보트는 가장 자주 비효율적인 형태의 교통 수단 중 하나이다.
현대의 아웃보드의 또 다른 단점은 거의 독점적으로 토크 컨버터 및 변속기로 작동하는 프로펠러와 함께 전진 기어 1개를 가지고 있으며, 자동차가 낮은 기어에 걸리거나 높은 상태에서 시동해야 한다는 것을 상상해보시오. 어느 조건에서든지 성능과 연료 효율이 매우 낮다. 이러한 방식으로 프로펠러는 저속 슬립과 고속 추력 사이의 절충점이 되어야 하며, 그 결과는 특히 좋지 않은 단위이며, 25 MPH 이상의 속도로 운행되는 보트는 매우 비효율적이다.
현재의 선외기는 프로펠러가 물속에서 "미끄러지듯(slip)" 움직여 "유체 커플링" 동작을 하도록 한다. 　일종의 "토크 컨버터(torque converter)" 효과는 일반적으로 선박 추진 시스템 및 특히 선외기가 프로펠러 자체 이외에 거의 개발되지 않을 수 있게 해주었다.
Arneson 표면 구동 장치와 같은 고속 구동 장치는 프로펠러 블레이드가 물 표면을 부술(break) 수 있도록 설계된 선박용 특수 추진 장치이며, 이는 표면 피어싱 프로펠러(surface-piercing propeller)라고 한다. 상기 표면 구동 장치는 완전히 잠긴 프로펠러가 있는 표준 프로펠러 구동 시스템과 마찬가지로 전체 기어 케이스를 물에 노출시키지 않는다. 이 구동 장치는 고속에서 뛰어난 성능과 효율성을 제공한다. 그러나 이러한 시스템은 주로 큰 선박에만 국한됩니다. 왜냐하면, 이러한 표면 구동 장치의 큰 단점은 비싸고 엔진이 선박 안쪽(내부)에 있어야 하기 때문이다. 따라서 이 뛰어난 장치는 고성능 스피드 보트, 성능 요트, 군대 또는 해안 경비정 보트와 같은 맞춤형 또는 특수 파워 보트에서만 활용된다. 또한 프로펠러 플레이드는 잠수된 프로펠러에서 발견되는 낮은 프로펠러 속도에서 큰 추력을 발생시키기 위하여 물에 접촉하는 블레이드 표면적이 부족하기 때문에 표면 구동 장치는 도킹과 같은 저속 기동성을 더욱 어렵게 만든다. 따라서 이러한 장치는 일반적으로 항구와 같은 가까운 곳에서 도킹 및 기동을 위해 별도의 저속 스러스터(thruster)를 사용해야 한다.
그러므로 중간부 및/또는 프로펠러를 포함하는 피처들의 조합이 파워 헤드 둘레에서 회전할 수 있도록, 모터 배출을 처리하고 대기로 방출하여 물과 물로 배출되어 수 마일 이상 퍼지는 잡음 유독성 수질 오염을 제거하고, 추진 중에 프로펠러 깊이를 높여서 표면 피어싱(surface-piercing)을 하고 추진 중에 완전히 잠긴 프로펠러로 낮추어 고속 및 저속에서 각각 추진 효율을 향상시키고, 심한 수력 항력의 원인을 줄이기 위해 하부 장치 및 기어 박스 크기를 줄이고, 따라서 선외기 모터의 성능과 연비를 향상시키는 기능을 하는 선외기 및 그 사용 방법에 대한 필요성이 있음이 명백하다.
예시적인 실시 예에서, 간단히 설명하면, 본 발명은 전술한 단점을 극복하고, 일반적으로 선외기(outboard motor) 및 그 사용 방법에 대한 인식된 요구를 충족시키며, 이는 보트의 트랜섬(transom)에 분리 가능하게 부착된 파워 헤드(powerhead)와, 프로펠러 샤프트(propeller shaft)에 회전 가능하게 연결된 기어 케이스(gear case)를 포함하며, 상기 선외기는 다음과 같은 특징들의 조합을 포함한다: 중간부(midsection) 및/또는 하부 유닛(기어 케이스, 프로펠러 샤프트 및 프로펠러)은 파워 헤드 둘레에서 독립적으로 360도 회전하도록 구성되고, 따라서 상기 조향기구로부터 모터 중량 및 토크를 제거하는 단계; 배기가스를 촉매 컨버터 및 머플러를 통해 대기로 배출한 후에 물 및 소음 공해 및 물로의 독성 배출을 제거하고, 조향 장치(steering mechanism)에서 모터 중량과 토크를 제거하고, 배기가스를 대기로 배출하기 전에 촉매(catalytic) 컨버터 및 머플러를 통해 물 및 소음 공해 및 물로 배출되는 독성을 제거하고, 텔레스코픽 구동축(telescopic drive shaft), 상기 텔레스코픽 구동축은 모터에 회전 가능하게 연결된 제1샤프트 섹션(shaft section)과 상기 기어 케이스(gear case)에 회전 가능하게 연결된 제2샤프트 섹션을 포함하며, 텔레스코픽 구동축 하우징(telescopic drive shaft housing), 상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 내부로 이를 관통하여 상기 텔레스코픽 구동축을 지지하도록 구성되고, 이로써 상기 프로펠러 깊이를 표면-피어싱(surface-piercing)으로 높이고 추진 중에 완전히 잠긴 상태로 낮추기 위해 상기 텔레스코픽 구동축 및 상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 상기 기어 케이스 및 프로펠러 샤프트에 대해 깊이 조절을 제공하도록 구성되고, 따라서 고속 및 저속 모두에서 추진 효율을 개선하고, 프로펠러 샤프트와 프로펠러의 분당 회전 수를 높이기 위한 다중-속도 변속기(multi-speed transmission), 및 프로펠러가 물 표면을 파괴(breach) 유독한 독성 일산화탄소 및 기타 석유 부산물을 수 마일 이상 퍼뜨리기 때문에 표면 피어싱 프로펠러는 다량의 산소를 수중 환경에 주입 또는 용해한다.
이것은 열, 난류(turbulence) 및 진공에 의해 강화되고, 프롭 배출(prop exhaust), 디자인을 통하여 본질적으로, 배기가스 배출, 설계, 독성 일산화탄소 및 기타 석유 부산물을 분해한 다음이 오염을 수 마일에 걸쳐 퍼뜨리는 현재 설계와는 대조적이다.
이의 주요 양태 및 넓게 말하는 것에 따르면, 본 발명의 예시적인 형태는 모터 및 프로펠러 샤프트에 회전 가능하게 연결된 기어 케이스를 포함하는 선외기 및 사용 방법이며, 상기 선외기는 텔레스코픽 구동축(telescopic drive shaft) 및 텔레스코픽 구동축 하우징(telescopic drive shaft housing)을 포함하고, 상기 텔레스코픽 구동축은 모터에 회전 가능하게 연결된 제1샤프트 섹션(shaft section)과 기어 케이스(gear case)에 회전 가능하게 연결된 제2샤프트 섹션을 포함하며, 및 상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 내부로 이를 관통하여 상기 텔레스코픽 구동축을 지지하도록 구성되며, 이로써 상기 텔레스코픽 구동축 및 상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 모터를 지지하는 모터 구조와 독립적으로 360도의 회전을 제공하고, 및 따라서 중간부 및/또는 프로펠러가 파워 헤드를 중심으로 회전할 수 있도록 하고, 모터 배기가스를 처리하고 물 및 소음 공해를 제거하여 물속으로 배출하고, 및 하부 유닛(lower unit) 및 기어 박스(gear box) 크기를 줄이고 및 무력화된(crippling) 수력 항력(hydrostatic drag)의 근원을 줄이기 위해 그것을 표면에 올리고 및 따라서 선외 모터의 연료 효율을 향상시킨다.
모터 및 프로펠러 샤프트에 회전 가능하게 연결된 기어 케이스를 포함하는 선외기를 포함하는 선외기 및 이의 사용 방법의 예시적인 실시 예에서, 상기 선외기는 텔레스코픽 구동축 및 텔레스코픽 구동축 하우징을 포함하고, 상기 텔레스코픽 구동축은 모터에 회전 가능하게 연결된 제1구동축 단부(drive shaft end) 및 기어 케이스(gear case)에 회전 가능하게 연결된 제2구동축 단부를 포함하고, 상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 내부로 이를 관통하여 상기 구동축을 지지하도록 구성되고, 이로써 상기 텔레스코픽 구동축 및 상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 기어 케이스 및 프로펠러 샤프트에 대해 깊이 조절을 제공하도록 구성된다.
모터 및 프로펠러 샤프트에 회전 가능하게 연결된 기어 케이스를 포함하는 선외기를 포함하는 선외기 및 이의 사용 방법의 또 다른 예시적인 실시 예에서, 상기 선외기는 구동축(drive shaft) 및 구동축 하우징(drive shaft housing)을 포함하고, 상기 구동축은 모터에 회전 가능하게 연결된 제1구동축 단부(drive shaft end) 및 기어 케이스(gear case)에 회전 가능하게 연결된 제2구동축 단부를 포함하고, 상기 구동축 하우징은 내부로 이를 관통하여 상기 구동축을 지지하도록 구성되며, 이로써 상기 구동축 및 구동축 하우징은 모터를 지지하는 모터 구조와 무관하게 360도의 회전을 제공하도록 구성된다.
모터 및 프로펠러 샤프트에 회전 가능하게 연결된 기어 케이스를 포함하는 선외기를 포함하는 선외기 및 이의 사용 방법의 또 다른 예시적인 실시 예에서, 상기 방법은 텔레스코픽 구동축을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 텔레스코픽 구동축은 모터에 회전 가능하게 연결된 제1구동축 단부 및 및 기어 케이스에 회전 가능하게 연결된 제2구동축 단부를 포함하고, 텔레스코픽 구동축 하우징, 상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 내부로 이를 관통하여 상기 텔레스코픽 구동축을 지지하도록 구성되며, 이로써 상기 텔레스코픽 구동축 및 상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 상기 기어 케이스 및 프로펠러 샤프트에 대해 깊이 조절을 제공하도록 구성되고, 다중-속도 변속기는 상기 모터 및 상기 제1샤프트 섹션 사이에 위치하며, 시간당 약 20마일 이하의 물속도(water speed)를 감지하고 상기 변속기를 저속 기어로 작동시키고, 여기서 상기 프로펠러 샤프트는 프로펠러를 0 내지 약 2,000 rpm으로 회전시키고, 및 상기 기어 케이스와 프로펠러 샤프트의 깊이 조절을 통해 수면 아래에 잠긴 프로펠러 샤프트 및 프로펠러와 함께 모터를 작동시킨다.
모터 및 프로펠러 샤프트에 회전 가능하게 연결된 기어 케이스를 포함하는 선외기를 포함하는 선외기 및 이의 사용 방법의 또 다른 예시적인 실시 예에서, 상기 방법은 텔레스코픽 구동축을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 텔레스코픽 구동축은 모터에 회전 가능하게 연결된 제1구동축 단부 및 및 기어 케이스에 회전 가능하게 연결된 제2구동축 단부를 포함하고, 텔레스코픽 구동축 하우징, 상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 내부로 이를 관통하여 상기 텔레스코픽 구동축을 지지하도록 구성되며, 이로써 상기 텔레스코픽 구동축 및 상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 상기 기어 케이스 및 프로펠러 샤프트에 대해 깊이 조절을 제공하도록 구성되고, 다중-속도 변속기는 상기 모터 및 상기 제1샤프트 섹션 사이에 위치하며, 시간당 약 20마일 이상의 물속도(water speed)를 감지하고 상기 변속기를 고속 기어로 작동시키고, 여기서 상기 프로펠러 샤프트는 프로펠러를 약 2,000 내지 약 8,000 rpm으로 회전시키고, 및 기어 케이스와 프로펠러 샤프트의 깊이 조절을 통해 수면 근처에서 프로펠러 샤프트 및 프로펠러와 함께 모터를 작동시킨다.
선외기 및 이의 사용 방법의 특징은 촉매 컨버터(catalytic converter), 소음기, 머플러 또는 임의의 다른 가스 또는 미립자 감소기(reducer) 및/또는 소음 감소기를 통해 처리된 촉매화된 배기가스를 배출하는 능력이고, 및 이후에 해양 생물이 그들의 서식지에서 떠나거나 수 마일에 걸쳐 퍼지는 보트 배기 소음 공해로부터의 도망을 야기하는 유독한 독성 화학 물질과 가스 및 소음 공해로 수중 환경을 오염시키지 않으면서 대기로 처리된 배기가스를 방출한다. 물에 소음이나 배기가스가 배출되지 않는다. 따라서 현재 과학이 현재 입증되고 있는, 수중 환경에서 소음 발생 장치를 작동시키는 것의 재앙적인 효과를 제거하는데 도움이 된다.
선외기 및 이의 사용 방법의 특징은 배기관, 배관 또는 배기 매니폴드(exhaust manifold)가 잠긴 하부 장치 또는 기어 케이스에서 제거되었기 때문에, 소형(reduced size) 하부 유닛, 기어 박스 및/또는 프로펠러를 제공하고, 따라서 더 작거나 감소한 크기의 하부 유닛은 하부의 대형 배기 장치와 비교하여 수력 항력 계수(hydrostatic drag coefficient)를 감소시키는 능력이다.
선외기 및 이의 사용 방법의 또 다른 특징은 파워 헤드로부터 독립적인 회전 중간부 및/또는 하부 유닛을 생성하여, 따라서 보트의 추력 또는 추진 방향을 제어하거나 선박의 방향 제어를 제공하기 위해 360도를 제공하고, 따라서 조향 메커니즘에서 모터의 중량과 토크를 제거함으로써, 선외기 전체가 보트 트랜섬(transom)에 대해 회전하는 것이 아니라 파워 헤드와 독립적으로(하부 장치로부터 파워 헤드가 분리됨) 360도 회전하는 중간부 및/또는 하부 유닛, 프로펠러 하우징, 구동축, 구동축 하우징 및/또는 기어 케이스 및 프로펠러를 제공할 수 있는 능력이다.
선외기 및 이의 사용 방법의 또 다른 특징은 텔레스코픽 구동축 하우징을 통해 저속 완전 잠수(fully submerged) 프로펠러와 고속 표면 피어싱(surface-piercing) 프로펠러 사이에서 상기 프로펠러 또는 프로펠러 샤프트 높이를 수직으로 조정하는 능력으로, 상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 내부로 이를 관통하여 텔레스코픽 구동축을 지지하도록 구성되고, 이로써 상기 프로펠러 깊이가 표면 피어싱(surface-piercing)으로 상승하고 추진 중에 완전히 잠긴 상태로 하강하여, 따라서 고속 및 저속 각각에서 추진 효율을 향상시키도록 상기 텔레스코픽 구동축 및 상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 상기 기어 케이스 및 프로펠러 샤프트에 대해 깊이 조절을 제공하도록 구성된다. 이름에서 알 수 있듯이, 이 프로펠러는 표면 아래에서 물의 강한 소용돌이(thrusting vortex) 또는 기둥을 형성하는 대신에 한 번에 한 블레이드(blade)를 물속에 담그거나 한 번에 한 블레이드가 수면을 관통(pierce)하도록 허용하여 효과적으로 물의 표면에서 작동하고, 상기 표면 피어싱 프로펠러는 말 그대로 물의 상부를 가로질러 노를 젓는다(paddle).
이것은 현저한 차이이다. 물에서 날아오르는 오리를 관찰하면, 그들의 발(feet)을 주목하면, 그들이 날아오르는 것은 물의 표면을 가로질러 패들링하는(paddling), 그의 표면 피어싱(surface piercing) 발(feet) 에 크게 도움을 받는다. 또 다른 예는 로잉 스컬(rowing scull)이며, 카덴스(cadence)라 불리는 콕스웨인(coxswain)과 함께, 로잉 팀은 패들(paddle)을 물속에 넣고 잡아당기며, 너는 로잉 스컬이 로어 패들(rowers paddle)의 움직임으로 거의 인치(inch for inch) 정도 움직이는 것을 볼 수 있다. 패들이 움직이고 보트는 거의 미끄러지지 않고 매우 효율적으로 움직인다. 표면 피어싱 프롭(surface piercing prop)은 글자 그대로 물 표면을 노로 젓는 것과 거의 똑같다. 물의 표면에 매우 가깝게 달리면 소용돌이가 제거되어 다음 블레이드가 신선한 물의 "물림(bite)"을 얻을 수 있다. 문자 그대로 "패들링(paddling)", 하지만 초당 250회와 같이 실제로는 패들링이 매우 빠릅니다. 표면 피어싱 프로펠러 디자인의 이점은 고속에서도 없어서는 안되는 요소이다; 그러나 저속 및 무거운 하중 하에서는 잠수(submerged) 프로펠러가 정지 상태에서 더 많은 추력을 발생시켜 두 작동 모드를 단일 장치로 통합할 수 있기 때문에 훨씬 바람직하다.
그러나 선외기 및 이의 사용 방법의 또 다른 특징은 배기 매니폴드가 없는 소형 또는 감소한 크기의 하부 유닛을 사용하여 달성되는 연료 효율, 및 고속 표면 피어싱 상승된 프로펠러 설계 및 무거운 하중에서 저속 하강된 또는 잠수된 프로펠러 추력의 이중효율적인 작동 모드이다.
그러나 선외기 및 이의 사용 방법의 또 다른 특징은 다중 속도 변속기(multi-speed transmission)를 통해 다수의 고속 전진 기어를 적용하여 더 높은 보트 속도를 달성하기 위하여 상승될 수 있는 고속 표면-피어싱 프로펠러와 결합된 프로펠러 샤프트 및 프로펠러의 분당 회전 수를 높인다.
그러나 선외기 및 이의 사용 방법의 또 다른 특징은 역방향 기어가 프로펠러를 반대 방향으로 회전시킬 필요성을 없애는 능력이다. 더 정확히 말하면 180도 회전 및 반대 방향으로 당기거나 밀기 위하여 360도 회전하는 하부 유닛, 프로펠러 하우징, 구동축 및/또는 기어 케이스와 프로펠러를 180도 회전시켜 반대로 보트를 당기거나 밀기 위해 사용한다.
그러나 선외기 및 이의 사용 방법의 또 다른 특징은 다가오는 EPA(Environmental Protection Agency) Clean Air Act 및/또는 California Air Resources Board 해양 엔진 오염 및 배출 기준을 충족시킬 수 있는 능력이다.
또한 EPA는 낮은 용존 산소(DO) 조건의 부작용으로부터 유기체와 그 용도를 보호하기 위하여 신선한, 소금 및 소금기가 있는 물, 및 폐수, 오수 및 동일한 수역으로 방출되는 산업 폐수와 같은 액체의 DO 기준을 공개하였다. 저신소증(hypoxia)(낮은 용존 산소)은 영양 염류(예를 들어 질소 및 인 및 기타 산소 요구량이 많은 생물학적 폐기물)를 포함하는 대량의 유출수를 수용하는 호수, 하천, 강 및 연안 해수면에서 중요한 문제이기 때문에 상기 기관은 이러한 기준을 개발했다. 수중 시스템의 과도한 영양분은 해조류의 성장을 촉진시켜 건강한 어류, 갑각류 및 기타 수생 생물 개체군을 유지하는 데 필요한 산소를 소모한다.
호수, 하천, 강 및 연안 해역에 대한 EPA의 환경 모니터링 및 평가 프로그램(EMAP, Environmental Monitoring and Assessment Program)은 5mg/L 미만의 용존 산소 농도에 노출된 지역을 보여준다. 5mg/L 이하의 장기간의 DO는 많은 어류, 갑각류 및 기타 수생 생물 개체의 유생(larva life) 단계를 해칠 수 있다.
그러나 선외기 및 이의 사용 방법의 또 다른 특징은 호수, 하천, 강 및 연안 해역에 다량의 산소(DO)를 분사 또는 용해시키는 고속 표면 피어싱 프로펠러 및 작동 중 수 마일 퍼지는 독성이 높은 일산화탄소 및 다른 석유 부산물의 수면 아래로의 방출을 막고 용존 산소의 레벨을 높이는데 도움이 되는 처리된 배기가스의 대기로의 방출이다.
그러나 선외기 및 이의 사용 방법의 또 다른 특징은 보트나 선박을 평면(plane)에 위치시킬 수 있는 0 ~ 2,000 RPM의 프로펠러 속도의 속도 설정 포인트 또는 약 20-25 MPH까지 무거운 하중 보트 또는 선박을 추진하기 위한 깊이 또는 잠수된 프로펠러의 효율적인 작동이다.
그러나 선외기 및 이의 사용 방법의 또 다른 특징은 단일 엔진이 텔레스코픽 하부 유닛의 추가와 낮고 넓은 프로파일을 가질 수 있는 단일 엔진의 마력의 양에 제한이 없다는 것이다.
그러나 선외기 및 이의 사용 방법의 또 다른 특징은 극적으로 감소된 환경적 특성이 있는 단일 엔진이며 사실상 무제한의 마력은 훨씬 더 큰 선박에 선외기의 엄청난 보상(expiation)을 허용할 것이다.
그러나 선외기 및 이의 사용 방법의 또 다른 특징은 낮고 넓은 프로파일을 제공하고 따라서 보트나 선박의 전반적인 안정성을 촉진하는 트랜섬(transom)의 넓은 부분(broader section)에 걸쳐 모터 무게와 토크를 분산시키는 것이다.
그러나 선외기 및 이의 사용 방법의 또 다른 특징은 선외기의 연료 효율을 향상시키는 수력 항력을 감소시키기 위해 작은 "레이싱 스타일(racing style)"의 하부 유닛을 제공하는 능력이다.
그러나 선외기 및 이의 사용 방법의 또 다른 특징은 표면 피어싱 프로펠러를 통해 물에 산소 및/또는 용존 산소를 추가할 수 있다는 것이다.
그러나 선외기 및 이의 사용 방법의 또 다른 특징은 해양 모터가 물과 인터페이스할 수 있는 새로운 방법을 제공할 수 있다는 것이다.
이러한 및 선외기 및 이의 사용 방법의 다른 특징은 이전의 요약 및 첨부된 도면 또는 도면에 비추어 읽은 도면의 간단한 설명, 예시적인 실시 예의 상세한 설명 및 청구 범위로부터 당업자에게보다 명백해질 것이다.
본 발명의 선외기 및 그 사용 방법은 첨부된 도면을 참조하여 바람직하고 및 선택된 대체 실시 예의 상세한 설명을 읽음으로써보다 잘 이해될 것이고, 유사한 참조 번호는 유사한 구조를 나타내고 전체적으로 동일한 구성 요소를 지칭하며:
도 1은 종래의 선외기의 측면도이다;
도 2는 선외기 및 그 사용 방법의 예시적인 실시 예의 측면도이다;
도 3은 도 2에 따른 구동축 하우징 하부 유닛의 예시적인 실시 예의 측면도이다;
도 4는 도 2에 따른 구동축 하우징 상부 유닛의 예시적인 실시 예의 측면도이다;
도 5는 도 2에 따른 텔레스코핑 구동축 및 텔레스코핑 구동축 하우징 하부 및 상부 유닛의 예시적인 실시 예의 측면도이다;
도 6은 도 2에 따른 연장된 잠수 라인을 도시한 텔레스코핑 구동축 및 텔레스코핑 구동축 하우징 하부 유닛 및 프로펠러를 포함하는 선외기의 예시적인 실시 예의 측면도이다;
도 7은 도 2에 따른 텔레스코핑 구동축 및 텔레스코핑 구동축 하우징 하부 유닛 및 프로펠러를 포함하는 선외기의 예시적인 실시 예의 측면도로 상기 프로펠러가 수면을 표면 피어싱하기 위하여 수축된 모습을 도시한다;
도 8은 도 2에 따른 텔레스코핑 구동축 및 구동축 하우징 하부 유닛, 360도 회전하는 구동축 하우징 및 하부 유닛, 및 보트를 역방향으로 추진하기 위해 180도 회전된 프로펠러를 포함하는 선외기의 예시적인 실시 예의 측면도이다;
도 9는 도 2에 따른 텔레스코핑 구동축 및 구동축 하우징 하부 유닛, 360도 회전하는 구동축 하우징, 및 레이싱 스타일 하부 유닛을 포함하는 선외기의 예시적인 실시 예의 측면도이다;
도 10은 보트 속도에 기초한 프로펠러 샤프트의 제어된 깊이 조절 방법의 흐름도이다.
이제 도 1을 참조하면, 선외기(10)와 같은 종래의 아웃보드 해양 모터가 도시되어있다. 선외기(10)는 섹션(11)에서 수직으로 지정된 파워 헤드(20)와 같은 엔진 또는 모터, 배기 하우징(25)을 포함하는 섹션(12)으로 지정된 중간부, 및 구동축 및 배기 포트 또는 배기 매니폴드(26), 및 하부 파편으로부터 프로펠러를 보호하기 위한 스케그(skeg)(24)를 포함하는 섹션(13)으로 지정된 대형 "클럽 풋" 하부 유닛을 포함하는 독립형 유닛이다. 섹션(11)에서 수직으로 지정된 파워 헤드(20) 및/또는 섹션(12)에서 지정된 중간부는 보트 또는 선박의 선미에 위치된 트랜섬(T)의 외부에 제거 가능하게 고정되는 단일 유닛을 형성한다. 섹션(11)에서로 수직으로 지정된 파워 헤드(power head)(20), 섹션(12)에 지정된 중간부 및 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛은 함께 단일 또는 고정 유닛을 형성한다. 단일 또는 고정 유닛인 선외기(10)는 스티어링 암(21)과 같은 회전 메커니즘을 통해 보트 또는 선박의 조향 제어를 가능하게 하기 위하여 트랜섬(T)에 대한 피봇 및 선회 메커니즘(P&R)의 중심(도시됨)의 양측에서 약 45도만큼 회전(R)하고, 따라서 보트의 추력 또는 추진 방향을 제어한다. 단일 또는 고정 유닛인 선외기(10)는 섹션(12)으로 지정된 중간부 및 수면(WL) 또는 수면(WL)의 위 및 상부에 대하여 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛의 들어올림 또는 상승을 가능하게 하기 위하여 트랜섬(T)에 대하여 피봇 및 선회 메커니즘(P&R)에 대하여 P를 약 90도 회전된다. 따라서, 단일 또는 고정 유닛인 선외기(10)는 회전 메커니즘(RM)의 중심의 양 측면에서 약 45도 미만의 회전(R)으로 제한된다.
또한, 고정된 섹션(11), 섹션(12) 및 섹션(13)의 이 단일 유닛은 모든 모터 토크 및 중량을 모터 피봇 및 조향 메커니즘에 위치시키므로, 파워 헤드(20)의 크기를 제한한다. 또한, 단일 또는 고정 유닛은 매우 한정된 운동 범위에서 프로펠러(23)를 위치시켜, 상기 프로펠러를 효과적으로 올리거나 내리기 위해 전체 엔진 어셈블리의 이동을 요구하며, 수면(WL) 아래로 프로펠러 위치를 효과적으로 제한하고, 프로펠러(23) 및 섹션(12)으로 지정된 중간부의 일부는 고속 회전 프로펠러(23)의 전방에 물 생성 저항 및 압축 유형 충격파(shock wave)를 통해 비효율적으로 항력 또는 푸싱된다.
파워 헤드(20)로부터의 모터 배기가스(E)는 배기관(25)을 따라 섹션(12)으로 지시된 중간부를 통해 그리고 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛 내로 이동하며, 유독성 가스, 오일 및 소음 공해를 포함하는 배기가스(E)가 배출 포트 또는 배기 매니폴드(26)를 통해 수면(WL) 아래에서 물로 배출되어 다량의 오염(특히 오일, 잔류물, 탄소 가스 및 소음)이 직접 물속으로 방출되고 물과 해양 환경을 오염시키고 소음에서 벗어나는 해양 생물을 내보낸다.
도 2-10에 따른, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 명확한 설명을 위해 특정 용어가 사용된다. 그러나 본 발명은 그렇게 선택된 특정 용어에만 한정되는 것은 아니며, 각각의 특정 요소는 유사한 기능을 수행하기 위해 유사한 방식으로 동작하는 모든 기술적 등가물을 포함한다는 것을 이해해야 한다. 그러나 청구 범위의 실시 예들은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에 설명된 실시 예들로 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본원에 기재된 실시 예는 비 제한적인 실시 예이며, 다른 가능한 예 중에서 단지 예에 불과하다.
이제 도 2를 참조하면, 선외기(100)와 같은 예시적인 실시 예의 선박용 전동 모터가 도시되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 선외기(100)는 보트 또는 선박의 선미에 위치된 트랜섬(T)의 외부에 제거 가능하게 부착될 수 있다. 본 명세서에서, 선외기(100)는 섹션(12)로 지정된 중간부 및 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛을 수면(WL)에 대해 하향으로 또는 수면(WL) 위로 기울이거나 또는 회전하도록 트랜섬(T)과 관련하여 수퍼 구조체(SS)와 같은 모터 구조를 갖는 피봇 메커니즘(PM)에 대해 약 90도 회전될 수 있다는 것이 고려될 수 있다. 본 명세서에서, 선외기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 트랜섬(T)에 대한 회전 메커니즘(RM)을 중심으로 회전(R)시키지 않는다는 것이 인식된다.
선외기(100)는 블록도에 도시된 바와 같이 컴퓨터 또는 엔진 제어 유닛(112), 연료 분사 시스템(114), 엔진 배기 매니폴드 및 배기 배관(116), 터보 과급기 또는 다중 터보 과급기(118), 물-공기 인터쿨러(120), 엔진 워터 및 인터쿨러 냉각용 열교환기(122), 드라이브 결합 클러치가 있고 또는 없는, 순방향 및 역방향 변속기(130), 구동축 및/또는 구동축 하우징(132), 기어 케이스 및 기어 케이스 하우징(134), 프로펠러 샤프트(136) 및 프로펠러(138) 등의 서브 시스템을 포함하는 파워 헤드, 엔진 또는 모터(110)와 같은 표준 선외기 특징, 시스템 및 기능을 포함할 수 있다.
또한 선외기(100)는 촉매 변환기, 소음기, 머플러 시스템 및 엔진 배기 매니폴드 및 배기 배관(116)에 연결되어 모터(110)로부터 방출된 유해 배기 화합물을 상기 수면(WL) 이전에 무해한 또는 덜 유해한 화합물로 전환 또는 포획하고 테일 파이프(124)로부터 대기(A)로 배출시키기 위한 배기 시스템(140)을 포함할 수 있으며, 이는 Environmental Protection Agency's(EPA) Clean Air Act 및/또는 California Air Resources Board 해양 엔진 오염 및 배출 기준을 충족시킬 수 있다. 촉매 작용한 배기가스를 대기(A)로 방출시키는 것은 1) 수면(WL) 아래에서 방출된 소음 공해로 수중 매체를 통해 전달되는 과도한 소음 공해로 인한 해양 및 수생 생물의 지출(disbursement) 및 2) 수면(WL)상에 석유 제품의 표면 막을 형성시키는 수면(WL) 아래에서 유해 가스, 화합물, 연소된 또는 부분적으로 연소된 석유 연료 및 오일을 포함하는 미처리 배기가스의 배출이 감소된다.
다시 도 2를 참조하면, 섹션(12)로 지정된 중간부 및 모터(110)에 대해 또는 독립적 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛과 같은 구동축 하우징(drive shaft housing)의 분리(또는 독립 회전 R1)를 가능하게 하도록 내부 부품의 360도 회전(또는 회전, 회전하는 또는 회전의 R1)을 갖는 선외기(100)와 같은 예시적인 실시 예의 선외 해양 모터가 예시적으로 도시되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 섹션(12)으로 지정된 중간부는 제1샤프트 하우징 단부 또는 상부 중간부 단부(12.1) 및 제2샤프트 하우징 단부 또는 하부 중간부 단부(12.2)를 포함할 수 있다. 섹션(12)로 지정된 중간부는 변속기(130) 또는 모터(110)와 구동축(132) 사이의 회전 조인트 또는 커플러(150)를 포함할 수 있고, 가동 부품들 사이의 감소된 마찰 억제 메커니즘을 포함하고, 섹션(12)로 지정된 중간부가 예를 들어 상부 중간부 단부(12.1)에 인접하게 위치된 제1하우징 베어링 또는 상부 중간부 섹션 베어링(152A/B) 및 하부 중간부 단부(12.2)에 인접하여 위치된 제2하우징 베어링 또는 하부 중간부 베어링(154A/B)이 360도 회전하며, 구동축 하우징(132), 구동축 및/또는 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛은 모터(110), 변속기(130), 지지부, 엔진 장착 하드웨어, 모터 구조체 또는 수퍼 구조체(SS) 및/또는 트랜섬(T)에 대해 360도 회전(R1)이 가능하다.
구동축 하우징(132) 및/또는 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛의 회전을 제어하기 위해, 구동축 하우징(132)은 구동축 하우징(132)에 형성, 부착 또는 분리 가능하게 부착된 링 기어(162)와 같은 칼라(collar) 또는 성형 기어를 포함할 수 있다. 링 기어(162)는 피니언 기어(166)와 같은 구동 기어에 기계적으로 연결될 수 있다. 피니언 기어(166)는 구동 모터(164)와 같은 압축 공기 또는 유압 또는 전기 모터 등을 통해 어느 방향으로 기계적으로 회전되거나 회전될 수 있다. 여기서 구동축 하우징(132) 및/또는 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛의 회전은 제어되고, 구동축 하우징(132)은 임의의 종래의 구조일 수 있다는 것을 알아야 한다.
링 기어(162)는 구동축 하우징(132)에 부착되거나 제거 가능하게 부착된 칼라(collar)일 수 있으며, 하나 이상의 기계적 아암(arm) 또는 부재(member) 또는 케이블이 링 기어(162) 또는 구동축 하우징(132)과 같은 칼라의 측면 또는 반대 측면에 회전식으로 부착될 수 있으며, 링 기어(162) 또는 구동축 하우징(132)이 모터(110), 변속기(130), 수퍼 구조체(SS) 및/또는 트랜섬(T)에 대해 약 360도 회전(R1)하도록 하나 이상의 기계적 부재(예를 들어 스티어링 로드)는 직선 운동으로 움직이도록 구성되는 것이 대안적으로 고려될 수 있다.
또한, 벨트(162)가 구동축 하우징(132)에 부착되거나 제거 가능하게 부착될 수 있음을 본 명세서에서 대안적으로 고려하며, 풀리(pulley)(166)는 구동 모터(164)에 의해 회전되어 구동축 하우징(132)이 모터(110), 변속기(130), 수퍼 구조체(SS) 및/또는 트랜섬(T)에 대해 약 360도 회전(R1)시킨다. 본 명세서에서 당업자에게 공지된 다른 회전 또는 조향 수단이 고려되며, 이는 본 명세서에 포함된 모터(110), 변속기(130), 수퍼 구조체(SS) 및/또는 트랜섬(T)과 관련하여 약 360도로 구동축 하우징(132) 및/또는 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛을 회전(R1)시키도록 구성된다.
파워 스티어링 조립체(160)의 작동시, 구동 모터(164)의 회전은 링 기어(162)를 회전시키는 피니언 기어(166)를 회전시키고, 구동축 하우징(132) 및/또는 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛, 특히 프로펠러(138)를 회전(R1)시킨다. 따라서, 구동 모터(164)의 회전은 섹션(13)으로 지정된 기계적으로 결합된 하부 유닛의 스티어링(steering) 회전을 초래하며, 특히 프로펠러(138)로부터 프로펠러(138) 및 추진기(P1)를 360도 회전(R1)하는 임의의 방향으로 변화시키며, 상기 추진기(P1)는 보트 또는 선박의 트랜섬(T)을 실질적으로 반대 방향으로 밀거나 당길 것이다. 본 명세서에서 파워 스티어링 조립체(160)의 180도의 회전(R1)은 프로펠러(138)로부터 트램섬(T)을 향해 추진력(P1)을 제공하고, 이러한 추진기(P1)는 실질적으로 역(Re)방향(도 2에 도시된 바와 같이 전방(F)의 반대 위치)으로 보트 또는 선박의 트랜섬(T)을 밀거나 당길 것이고, 변속기(130) 내에 역회전(후진 기어)을 제공할 필요가 없다.
본 명세서에서 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛으로부터 추진기(P1)의 360을 가능하게 하고, 보다 구체적으로는 360도 방향으로 선박 모터(100)를 조종하는 것을 가능하게 하기 위하여 드라이브 샤프트 하우징(132) 및/또는 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛은 섹션(12)으로 지정된 중간부 및/또는 모터(110), 수퍼 구조체(SS) 및 트랜섬(T)에 대해 약 360도 회전(R)시킬 수 있다.
또한, 변속기(130)는 결합/해제 클러치, 2개 이상의 전진 기어로 구성된 다중 비(multi-ratio), 다중 속도(multispeed) 변속기를 포함할 수 있고, 선외기(100)의 후진 기어 가능 모터(110)일 수 있으며, 단일 전진 기어 변속기보다 더 높은 회전 속도 또는 분당 회전 수(RPM)로 프로펠러(138)를(구동축 및 기어 박스를 통해) 회전시킨다. 더욱이, 프로펠러(138)의 보다 높은 회전 속도 및 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛으로부터의 배기 하우징(25)의 제거는 섹션(13)으로 지정된 낮은 하부 유닛의 얇은 소형 디자인 및 감소된 수력 항력 계수(hydrostatic drag coefficient) 설계를 가능하게 한다.
이제 도 3, 도 4, 도 5를 참조하면, 수면(WL)에 대해 선외기(100)의 작동 중에 프로펠러(138)를 들어올리고 내리는 수직 조정을 가능하기 위하여 섹션(12)로 지정된 왕복 운동 중간부 및/또는 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛, 텔레스코핑 구동축(330), 텔레스코픽 구동축(300), 기어 케이스 하우징(134) 및 프로펠러(138)의 예시적인 실시 예를 도시하며, 그러나 이에 제한되지 않는다. 텔레스코핑 구동축(330) 및 텔레스코픽 구동축 하우징(300)은 내부에 위치된 텔레스코핑 구동축(330)과 함께 텔레스코픽 하부 하우징(310) 및 상부 하우징(360)을 포함한다.
다시 도 3을 참조하면, 텔레스코픽 구동축 하우징(300)의 하부 하우징(310)은 기어 케이스 및 기어 케이스 하우징(134)(유체 역학적으로 효율적으로 설계됨), 프로펠러 샤프트(136), 프로펠러(138)를 포함할 수 있다. 또한, 기어 케이스 하우징(134)은 제1하부 연장 부재(311), 제2하부 연장 부재(312) 및 제3하부 연장 부재(313)를 포함할 수 있다.
제1하부 연장 부재(311)는 기어 케이스 하우징(134)으로부터 일체로 연장될 수 있다. 본 명세서에서 제1하부 연장 부재(311)는 기어 케이스 하우징(134)보다 더 좁은 직경 또는 단면을 가질 수 있는 것으로 고려될 수 있다. 제1하부 연장 부재(311)는 (상부 하우징(360) 암(female) 스플라인(362A) 또는 이와 반대로, 제1결합 가능한 스플라인 또는 임의의 유사한 선형 슬라이딩식 비 회전식 장치와의 결합, 맞물림 또는 얽힘 또는 제어하기 위해) 제1하부 연장 부재(311)의 외부면(312B) 상에 형성된 하부 하우징 수 스플라인(male spline)(312A)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 수 스플라인(312A)은 기어 케이스 하우징(134)보다 직경이 좁거나 단면이 좁을 수 있는 것으로 고려될 수 있다. 제1하부 연장 부재(311)는 제1하부 연장 부재(311)에 일체형이고 이로부터 연장되는 제2하부 연장 부재(312)를 포함할 수 있다. 제1하부 연장 부재(311)는 제1하부 연장 부재(311)와 제2하부 연장 부재(312) 사이의 제1레지(317)와 같은 변이 표면(transition surface)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 제2하부 연장 부재(312)는 제1하부 연장 부재(311)보다 더 좁아 지거나 단면이 더 좁을 수 있는 것으로 추가로 고려될 수 있다. 제2하부 연장 부재(312)는 제2하부 연장 부재(312)에 부착된 제어 피스톤(316) 및 상부 하우징(360)에 부착되고 상부 하우징(360) 내의 유압 챔버(364)의 바닥부(364.1) 및 상부(364.2)을 형성하는 제2하부 연장 부재(312)에 슬라이딩 가능하게 부착되는 벌크 헤드(314)를 포함할 수 있다.
제3하부 연장 부재(313)는 기어 케이스 하우징(134)을 제1하부 연장 부재(311)와 일체로 연결할 수 있다. 제3하부 연장 부재(313)는 제3하부 연장 부재(313)와 제1하부 연장 부재(311) 사이의 제2레지(ledge)(315)와 같은 변이 표면(transition surface)을 포함할 수 있다.
제2하부 연장 부재(312)는 제1하부 연장 부재(311), 제2하부 연장 부재(312) 및 제3하부 연장 부재(313)를 관통하는 통로를 형성하는 하부 하우징 도관(320)과 같은 내부 중공 내부 또는 튜브를 포함할 수 있으며 이를 통해 기어 케이스 하우징(134)에의 접근을 제공한다. 하부 하우징 도관(320)은 하부 하우징 단부 캡(324), 여기서 하부 하우징 베어링(332)과 같은 이동 부품들 사이의 감소된 마찰 억제 메커니즘은 텔레스코픽 구동축(330)이 제1하부 연장 부재(311) 내에서 360도까지 회전할 수 있게 하며, 제2하부 연장 부재(312) 및 제3하부 연장 부재(313)를 포함하고, 여기서 텔레스코픽 구동축(330)은 하부 하우징 도관(320)에 연결된 하부 하우징 구멍(326)을 통해 연장되고 제2하부 연장 부재(312)에 비해 작은 반경 또는 크기를 갖는다.
다시 도 4를 참조하면, 텔레스코픽 구동축 하우징(300)의 상부 하우징(360)은 제1상부 하우징 섹션(361A), 제2상부 하우징 섹션(361B), 제3상부 하우징 섹션(361C) 및 제4상부 하우징 섹션(361D)을 포함하는 텔레스코핑 구동축 하우징(361)을 포함할 수 있다. 제1상부 하우징 섹션(361A), 제2상부 하우징 섹션(361B), 제3상부 하우징 섹션(361C) 및 제4상부 하우징 섹션(361D)은 상부 하우징(360)을 관통하는 통로를 형성하는 상부 하우징 내부 튜브(366)와 같은 튜브, 공동 내부 또는 통로를 포함할 수 있다. 제1상부 하우징 도관(362)은 수 스플라인(312A)을 포함하는 제2하부 연장 부재(312)의 연장 및 수축을 수용하고 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 제1상부 하우징 도관(362)은 제2하부 연장 부재(312)의 연장 및 수축을 수용하고 제어하기 위해 (제2하부 연장 부재(312), 제1 또는 수 스플라인(312A) 또는 그 반대와 결합/결합 가능)(제2하부 연장 부재(312), 제1 또는 수 스플라인(312A) 또는 그 반대, 제2결합 가능 스플라인 또는 임의의 유사한 선형 슬라이드 가능한 비 회전식 장치와의 선형 슬라이드를 결합, 맞물림 또는 얽힘 또는 제어하기 위해) 제1상부 하우징 도관(362)의 외부 표면(362B) 상에 형성된 제2 또는 암 스플라인(362A)을 갖는 하부 하우징을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 제2암 스플라인(362A)은 제3상부 하우징 섹션(361C)보다 직경이 더 좁을 수도 있고 단면이 더 좁을 수도 있는 것으로 고려될 수 있다. 또한, 제2상부 하우징 도관(363)은 제3하부 연장 부재(313)의 연장 및 수축을 수용하고 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 제2상부 하우징 도관(363)은 제2하부 연장 부재(312)가 제1상부 하우징 도관(362) 내의 선형 이동을 제어할 수 있게 하는 유압 실린더로서 작용하도록 압축 유체 또는 가스의 삽입(유입) 또는 해제(유출)를 수용하도록 제1액세스 포트(381) 및 제2액세스 포트(382)와 같은 그 내부의 제2상부 하우징 도관(363)의 내부에 2개 이상의 액세스 포트를 포함하고, 제2상부 하우징 도관(363) 내부에서 제어된 선형 이동을 갖도록 일체적으로 연결된 제3하부 연장 부재(313)와 연결된다. 상부 하우징(360)은 제1상부 하우징 섹션(361A), 제2상부 하우징 섹션(361B) 또는 그 사이에 근접 배치된 링 기어(162)를 더 포함할 수 있다. 상부 하우징(360)은 제1상부 하우징 섹션(361A)에 인접하게 위치된 상부 하우징 엔드 캡(364)으로부터 연장되는 제1상부 연장 부재(372)를 더 포함할 수 있다. 제1상부 연장 부재(372)는 상부 하우징 내부 튜브(366)에 연결되고 제1상부 연장 부재(372)에 비해 감소된 반경 또는 크기를 갖는 상부 하우징 개구(376)를 포함하여 텔레스코핑 구동축(330)의 제어된 선형 이동을 수용 할 수 있는 상부 하우징 구멍(376)을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 상부 하우징(360)의 제1상부 하우징 도관(362)의 제2 또는 암 스플라인(362A)을 그 내부로 미끄러지도록 하부 하우징(310)의 제2하부 연장 부재(312)의 제1 또는 수 스플라인(312A)의 제어된 선형 이동은 상부 하우징(360)의 하부 단부(365)가 하부 하우징(310)의 제1레지(315)와 접촉하거나 또는 제3하부 연장 부재(313)에 부착된 제어 피스톤(316)이 제2상부 하우징 도관(363)의 상단부(374) 등과 접촉할 때 붕괴(collapsing)되거나 끌어 당겨진 또는 높아진 프로펠러 허용치(limit)를 갖고, 제1선형 부재(318)에 부착된 제어 피스톤(316)이 벌크 헤드(314) 또는 제2상부 하우징 도관(363)의 하단부(367) 등과 접촉할 때 연장된, 인출된 또는 낮아진 프로펠러 허용치(limit)를 갖는 것으로 추가로 고려될 수 있다.
본 명세서에서 하부 하우징(310)과 상부 하우징(360)은 다른 것 내에서 미끄럼 이동 가능하고 수 또는 암(male or female) 선형 미끄럼 가능 수단을 갖는 것에 대해 상호 교환 가능할 수 있는 것으로 고려될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 텔레스코픽 구동축 하우징(300)의 텔레스코핑 구동축(330)은 암 샤프트 또는 제1샤프트 섹션(333) 및 수 또는 제2샤프트 섹션(343)을 포함할 수 있다. 제1샤프트 섹션(333)은 내부에 형성된 제1샤프트 내부 튜브(336)와 같은 중공 내부를 포함하고, 제1암 샤프트 단부(331) 근방으로부터 제2 암 샤프트 단부(332)까지의 제1샤프트 섹션(333)을 관통하는 통로를 형성할 수 있다. 제2샤프트 섹션(343)은 제1수 샤프트 단부(341) 및 제2 수 샤프트 단부(342)를 포함할 수 있다. 또한, 제1암 샤프트 단부(331)는 제2샤프트 섹션(343)의 제어된 선형 이동을 수용하도록 제1샤프트 내부 튜브(336)에 연결된 제1암 샤프트 구멍(334)을 포함할 수 있다.
이와 유사하게, 제1수 스플라인(312A)을 갖는 제2하부 연장 부재(312)의 연장 및 수축을 수용하고 제어하도록 구성된 제2 암 스플라인(362A)을 갖는 제1상부 하우징 도관(362); 제1샤프트 섹션(333)의 제1샤프트 내부 튜브(336)는 제1샤프트 섹션(333)으로부터 제2샤프트 섹션(343)의 신장 및 수축을 수용하고 제어하기 위해 제2샤프트 섹션(343)의 외부 표면(344) 상에 형성된 제4 또는 암 스플라인(336A)을 (제3 또는 수 스플라인(341A)을 갖는 제2 샤프트 섹션(343)과 선형 슬라이드를 결합, 맞물림 또는 얽힘 또는 제어하기 위해 또는 그 반대 또는 임의의 유사한 선형 슬라이드식 비 회전식 장치) [하부 하우징의 제1수 스플라인(312A)과 유사(상단 하우징(360) 또는 암 스플라인(362A)과 선형 슬라이드를 결합/결합 가능하게 또는 얽힘 또는 제어하기 위해)] 갖는 샤프트 튜브를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 제2샤프트 섹션(343)은 제1샤프트 섹션(333)보다 더 좁은 직경 또는 단면을 가질 수 있는 것으로 고려될 수 있다. 본 명세서에서 수 스플라인(312A)은 제3상부 하우징 섹션(361C)보다 직경이 더 좁거나 단면이 더 좁을 수 있는 것으로 고려될 수 있다.
자유 회전 신축 구동축(330)을 가능하게 하기 위해, 텔레스코픽 구동축(330)이 하부 하우징(310) 내에서 360도까지 회전할 수 있도록 텔레스코핑 구동축(330)은 가동 부분, 예를 들어 제1샤프트 섹션(333)의 제2 암 샤프트 단부(332)에 근접하여 회전 가능하게 부착되고 하부 하우징(310)에 부착된 제1하부 하우징 베어링(352) 및 제1샤프트 섹션(333)의 제1암 샤프트 단부(331) 근방에 회전 가능하게 부착되고 하부 하우징(310)에 부착된 제2하부 하우징 베어링(322) 사이에서 하나 이상의 감소된 마찰 억제 메커니즘을 포함할 수 있다. 또한, 텔레스코픽 구동축(330)이 하부 하우징(310) 내에서 360도까지 회전할 수 있도록 텔레스코핑 구동축(330)은 제1샤프트 섹션(333)의 제1암 샤프트 구멍(334)에 근접하여 회전 가능하게 부착되고 상부 하우징(360)에 부착된 제1상부 하우징 베어링(354) 및 제2샤프트 섹션(343)의 제2 수 샤프트 단부(342)에 근접하여 회전 가능하게 부착되고 제1상부 연장 부재(372) 또는 제1상부 하우징 섹션(361A)에 근접한 상부 하우징(360)에 부착된 제2상부 하우징 베어링(356)을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 상부 하우징(360)의 제1상부 하우징 도관(362)을 선형적으로 연장 및 수축(단축)하는 하부 하우징(310)의 제2하부 연장 부재(312)로 둘러싸인 및 그 안에서 텔레스코핑 구동축(330)으로서 자유롭게 회전하면서 제2샤프트 섹션(343)은 제1샤프트 섹션(333) 내에서 선형으로 연장 및 수축(단축)될 수 있는 것으로 추가로 고려될 수 있다.
본 명세서에서, 선형적으로 연장 및 수축(단축)하는 하부 하우징(310)의 제2하부 연장 부재(312)로 둘러싸인 및 그 안에서 텔레스코핑 구동축(330)은 엔진 제어 유닛(112)에 위치 피드백을 제공하기 위한 상부 한계 스위치(317A) 및 하부 한계 스위치(315A) 스위치를 포함할 수 있는 것으로 추가로 고려될 수 있다.
제2샤프트 섹션(343)의 제2 수 샤프트 단부(342)는 변속기(130) 또는 모터(110)에 부착되거나 기계적으로 연결될 수 있고, 다른 단부, 제1샤프트 섹션(333)의 제1암 샤프트 단부(331)는 프로펠러 샤프트(136), 프로펠러(138)에 기계적으로 연결되고 텔레스코픽 구동축(330)과 같이 수면(WL)에 대해 360도 회전하고 상승 및 하강하도록 구성된 기어 케이스 하우징(134)에 부착되거나 기계적으로 연결될 수 있다.
텔레스코핑 구동축(330) 및 텔레스코픽 구동축 하우징(300)은 프로펠러 샤프트(136) 및 프로펠러(138)에 기계적으로 연결된 기어 케이스 하우징(134)의 (수면(WL)에 대해 상승 및 하강을 위한) 텔레스코픽 깊이 조정을 제공할 수 있다. 또한, 텔레스코픽 구동축(330) 및 텔레스코픽 구동축 하우징(300)은 예를 들어 정사각형 튜빙 또는 다른 결합 가능한 연결부 등과 같이 뽑았다 넣을 수 있고(telescopically) 회전 가능하게 연결된 및/또는 확장 가능하고 수축 가능한 섹션으로 구성될 수 있는 임의의 종래의 구조일 수 있다.
이제 실시 예로 도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 이는 제한적인 것은 아니며, 선외기(100)와 같은 예시적인 실시 예의 저속 선외 해양 모터가 도시되어 있으며, 예를 들어, 가압된 유압 유체(HF)는 유압 챔버(364)에 연결된 제1유압 유체 포트(381)에 진입하고, 유압 챔버(364)에 연결된 제2유압 유체 포트(382)를 빠져나간다. 이러한 가압된 유압 유체의 유동은 보트 또는 선박의 트램섬(T)을 밀거나 당기기 위한 느린 속도(트롤) 기동성을 위하여 제3하부 연장 부재(313)에 부착된 제어 피스톤(316)의 상부 측면(316T) 상에 가압된 힘을 생성하고, 제어 피스톤(316) 및 제3하부 연장 부재(313) 및 일체형으로 결합된 기어 케이스 하우징(134) 및 프로펠러(138)를 수면(WL) 아래 잠긴 위치로 밀어낸다. 본 명세서에서, 섹션(13)로 지정된 하부 유닛, 기어 케이스 하우징(134) 및 프로펠러(138)가 보트의 저속 추력 및/또는 플레이닝(plaining)을 최대화하기 위해 미세 조정의 임의의 증가로 수면(WL) 아래로 하향 조절될 수 있다는 것이 고려될 수 있다. 저속 작동시, 무거운 하중의 보트 또는 선박을 약 20-25 MPH 또는 속도 설정 포인트(또는 엔진 제어 유닛(112)에 프로그래밍되거나 사전 설정된 소정의 속도, 보트 속도 설정 포인트)까지 추진하기 위해 깊이에서 평면에서 위치된 보트 또는 선박의 0 ~ 2,000 RPM의 회전 속도로 프로펠러 샤프트(136)와 함께 효율적으로(적절한 토크를 제공함) 작동하기 위해서 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛은 수면(WL) 아래에 잠긴 위치로 연장되거나 또는 하강되며, 다중 속도 변속기(130)는 저속 기어, 표면 피어싱 스타일 프로펠러(138)에서 작동될 수 있다. 또한, 하부 하우징(310)이 360도까지 회전할 수 있는 능력은 표면 피어싱 스타일 프로펠러(138)가 보트 또는 선박의 조향 제어를 제공할 수 있게 한다.
본 명세서에서 텔레스코픽 구동축(330) 및 텔레스코픽 구동축 하우징(300)은 내부에 위치된 텔레스코핑 구동축(330)과 함께 텔레스코픽 하부 하우징(310) 및 상부 하우징(360)을 포함할 수 있으며 그것을 통하여 하부 한계를 포함하고, 제어 피스톤(316)의 바닥면(316B)은 상기 하부 하우징(310)의 벌크 헤드(314) 또는 하우징(36) 위에서 제2상부 하우징 도관(363)과 접촉하는 것으로 고려될 수 있다.
이제 실시 예로 도 2, 도 5 및 도 7을 참조하면, 이는 제한적인 것은 아니며, 선외기(100)와 같은 예시적인 실시 예의 선외 해양 모터가 도시되어 있으며, 예를 들어 가압된 유압 유체(HF)는 유압 챔버(364)에 연결된 제2유압 유체 포트(382)에 진입하고 유압 챔버(364)에 연결된 제1유압 유체 포트(381)로 빠져나간다. 이러한 가압된 유압 유체의 유동은 보트 또는 선박의 트램섬(T)을 밀거나 당기기 위한 느린 속도(트롤) 기동성을 위하여 제3하부 연장 부재(313)에 부착된 제어 피스톤(316)의 하부 측면(316B) 상에 가압된 힘을 생성하고, 제어 피스톤(316) 및 제3하부 연장 부재(313) 및 일체형으로 결합된 기어 케이스 하우징(134) 및 프로펠러(138)를 수면(WL)에 인접한 위치로 밀어낸다. 본 명세서에서 섹션(13)로 지정된 하부 유닛, 기어 케이스 하우징(134) 및 프로펠러(138)가 보트(B)의 고속 추력 및/또는 플레이닝(plaining)을 최대화하기 위해 미세 조정의 임의의 증가로 수면(WL) 위를 향해 또는 부분적으로 위로 조절될 수 있다는 것이 고려될 수 있다. 고속 작동에서, 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛은 프로펠러 샤프트(136)가 수면(WL)에 근접하게 위치될 수 있은 위치로 수축되거나 상승되고,　다중 속도 변속기(130)는 효율적으로(적절한 토크를 제공) 작동하기 위해 높은 기어, 표면 피어싱 스타일 프로펠러(138)로 작동될 수 있으며, 표면 피어싱(프로펠러(138)가 실제로 표면, 수면(WL)을 깨뜨림)은 무거운 하중의 보트 또는 선박을 약 30 MPH 또는 속도 설정 포인트(또는 엔진 제어 유닛(112)에 프로그래밍되거나 사전 설정된 소정의 속도, 보트 속도 설정 포인트)까지 선박을 추진하기 위해 또는 프로펠러(138)를 도 7에 도시된 바와 같이 표면 피어싱 프로펠러 위치로의 조정(DA)을 개시하고 보다 높은 프로펠러 샤프트(136)의 회전 속도는 2,000 ~ 8,000 RPM이며, 선외기(100)는 보다 빠른 속도로 보트 또는 선박을 효율적으로 추진할 수 있다. 더욱이, 기어 케이스 하우징(134) 및 프로펠러(138)와 같은 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛을 수축시킴으로써, 이것은 물을 통해 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛을 끌어 당기는(물을 통해 잡아당기기 위해 그것의 적은) 수력 항력 계수를 감소시킨다.
본 명세서에서 텔레스코픽 구동축(330) 및 텔레스코픽 구동축 하우징(300)은 내부에 위치된 텔레스코핑 구동축(330)과 함께 텔레스코픽 하부 하우징(310) 및 상부 하우징(360)을 포함할 수 있으며 그것을 통하여 상부 한계를 포함하고,　상기 하부 하우징(310)의 제1레지(315)는 상부 하우징(360)의 하부 단부(365)와 접촉하는 것으로 고려될 수 있다.
이제 실시 예로 도 2, 및 도 8을 참조하면, 이는 제한적인 것은 아니며, 선외기(100)와 같은 예시적인 실시 예의 저속 선외 해양 모터가 도시되며, 파워 스티어링 조립체(160), 구동 모터(164)의 회전은 링 기어(162)를 회전시키는 피니언 기어(166)를 회전시키고, 구동축 하우징(132) 및/또는 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛, 특히 프로펠러(138)를 회전(R1)시킨다.
또한 구동 모터(164)의 회전은 섹션(13)으로 지정된 기계적으로 결합된 하부 유닛의 조향 회전, 특히 프로펠러(138) 및 프로펠러(138)로부터의 추진력(P1)의 임의의 방향으로 360도 회전(R1)의 변화를 초래하며, 그러한 추진력(P1)은 보트 또는 선박의 트랜섬(T)을 실질적으로 반대 방향(역방향)으로 밀거나 당길 것이다.
이제 실시 예로 도 9를 참조하면, 이는 제한적인 것은 아니며, 보트 또는 선박의 전반적인 안정성을 증진시키는 낮고 넓은 프로파일 모터(110)로 구성된 선외기(100)와 같은 예시적인 실시 예의 선외 해양 모터가 도시되어 있다. 또한, 넓은 선외기(100) 프로파일은 선박 또는 선박의 전반적인 안정성을 증진하는 트랜섬(T)의 넓은 부분에 걸쳐 모터 중량 및 토크를 분산시킨다. 또한, 섹션(13)으로 지정된 작은 프로파일 "레이싱 스타일" 하부 하우징(310) 또는 하부 유닛은 선외기(100)의 연료 효율을 향상시키는 수력(hydrostatic) 항력을 감소시킨다.
이제 실시 예로 도 10을 참조하면, 저속(트롤링), 중간 및 높은 속도로 효율적인 작동을 위해 다중-속도 변속기 및 섹션(12)로 지정된 깊이 조정 가능한 중간부 및/또는 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛을 포함하는 선외기(100)의 사용 방법의 흐름도(1000)가 도시되어 있다. 블록 또는 단계(1010)는, 다중 속도 변속기(130), 텔레스코핑 구동축(330), 텔레스코픽 구동축 하우징(300), 기어 케이스 하우징(134) 및 프로펠러(138)의 깊이 조정(DA)을 제공하도록 구성된 프로펠러(138) 및/또는 섹션(12)로 지정된 중간부 및/또는 섹션(13)으로 지정된 하부 유닛을 포함하는 선외기(100)를 제공하는 단계. 블록 또는 단계(1015)는, 수면(WL) 아래에 잠긴 상태의 프로펠러(138) 위치를 갖는 선외기(100)를 작동하는 단계, 다중 속도 변속기(130)는 무거운 하중 보트 또는 선박을 약 20 ~ 25 MPH 또는 속도 설정 포인트(또는 프로그램된 또는 엔진 제어 유닛(112)에서 미리 설정된 소정의 속도, 보트 속도 설정 포인트)까지 추진하기 위한 깊이에서 효과적으로 작동(적절한 토크를 제공)하기 위하여 표면 피어싱 스타일 프로펠러(138)를 평면에서 보트 또는 선박을 배치할 수 있는 0 ~ 2,000 RPM의 회전 속도의 프로펠러 샤프트(136)와 함께 낮은 기어에서 작동시킨다. 블록 또는 단계(1020)는, 엔진 제어 유닛(112)을 통해 선외기(100)를 감지하는 단계. 블록 또는 단계(1025)는, 작동하는 선외기(100)의 속도가 약 20 MPH 또는 속도 설정 (또는 프로그램된 또는 엔진 제어 유닛(112)에서 미리 설정된 소정의 속도, 보트 속도 설정 포인트)보다 더 높은지 결정하는 단계. 블록 또는 단계(1030)는, 만약 선외기(100)의 속도가 약 20MPH 또는 속도 설정 (또는 프로그램된 또는 엔진 제어 유닛(112)에서 미리 설정된 소정의 속도, 보트 속도 설정 포인트)보다 더 높다면, 도 7에 도시된 바와 같이 고속 프로펠러 샤프트(136) 위치 깊이 조절(DA)을 수면(WL) 또는 표면 피어싱 프로펠러 위치에 근접하게 개시하는 단계. 블록 또는 단계(1035)는, 2000 내지 8000 RPM 또는 그 이상의 프로펠러 샤프트(136)의 보다 높은 회전 속도를 달성하도록 다중-속도 변속기(130)를 변속시키는 단계. 블록 또는 단계(1040)는, 작동하는 선외기(100)의 속도가 약 20 MPH 또는 속도 설정 (또는 프로그램된 또는 엔진 제어 유닛(112)에서 미리 설정된 소정의 속도, 보트 속도 설정 포인트)보다 더 낮은지 결정하는 단계. 블록 또는 단계(1045)는, 만약 선외기(100)의 속도가 약 20MPH 또는 속도 설정 (또는 프로그램된 또는 엔진 제어 유닛(112)에서 미리 설정된 소정의 속도, 보트 속도 설정 포인트)보다 더 낮다면, 도 2에 도시된 바와 같이 저속 프로펠러 샤프트(136) 위치 깊이 조절(DA)을 잠수된 프로펠러 위치로 개시하는 단계. 블록 또는 단계(1050)는, 0 내지 2000 RPM 이하의 프로펠러 샤프트(136)의 보다 낮은 회전 속도를 달성하도록 다중-속도 변속기(130)를 낮은 기어로 변속시키는 단계. 단계(1025)로 돌아간다. 블록 또는 단계(1055)는, 수동 오버라이드(1055)에서 작동하도록 선택하는 단계.
수동 오버라이드(1055)는 0 내지 2000 RPM의 프로펠러 샤프트(136)의 보다 낮은 회전 속도를 달성하도록 다중-속도 변속기(130)를 낮은 기어로 변속하는 단계, 도 7에 도시된 바와 같이 고속 프로펠러 샤프트(136) 위치 깊이 조절(DA)을 수면(WL) 또는 표면 피어싱 프로펠러 위치에 근접하게 개시하는 단계를 포함하여 트롤링 또는 얕은 물 모드에서 선박 모터(100)를 작동시키는 것을 포함할 수 있다.
전술한 설명 및 도면은 본 개시의 예시적인 실시 예를 포함한다. 따라서, 예시적인 실시 예들을 설명하였지만, 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 그 내부의 설명은 단지 예시적인 것이며, 다양한 다른 대안, 개조 및 수정이 본 개시의 범위 내에서 이루어질 수 있음을 알아야 한다. 특정 순서로 방법의 단계를 나열하거나 번호를 매기는 것은 해당 방법의 단계 순서에 대한 제한을 구성하지 않는다. 본 발명의 많은 변형 및 다른 실시 예는 전술한 설명 및 관련 도면에 제시된 교시의 이점을 갖는 본 개시 내용과 관련된 당업자에게 떠오를 것이다. 본 명세서에서 특정 용어가 사용될 수 있지만, 이들은 제한적인 목적이 아닌 일반적이고 기술적인 의미로 사용된다. 또한, 본 개시 내용이 상세히 설명되었지만, 첨부된 청구 범위에 의해 정의된 바와 같은 개시 내용의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경, 대체 및 변형이 가능하다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 개시는 여기에 예시된 특정 실시 예들로 제한되지 않으며, 다음의 청구 범위들에 의해서만 제한된다.

Claims (25)

  1. 선박의 트랜섬(transom)에 부착하기 위한 선외기로,
    상기 선박의 트랜섬에 부착된 고정 파워헤드;
    텔레스코픽 구동축(telescopic drive shaft), 상기 텔레스코픽 구동축은 상기 고정 파워헤드에 회전 가능하게 연결된 제1샤프트 섹션(shaft section)과 기어 케이스(gear case)에 회전 가능하게 연결된 제2샤프트 섹션을 포함하며, 상기 제2샤프트 섹션은 상기 제1샤프트 섹션에 슬라이딩식으로 연결됨;및
    텔레스코픽 구동축 하우징(telescopic drive shaft housing), 상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 상기 고정 파워헤드 및 기어 케이스 하우징에 연결된 중간부에 포함되고, 상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 내부에서 이를 관통하여 상기 텔레스코픽 구동축을 지지하도록 구성됨;
    상기 중간부에서 상기 텔레스코픽 구동축을 회전 가능하게 지지하고 상기 기어 케이스 하우징에서 상기 텔레스코픽 구동축을 회전 가능하게 지지하기 위한 하우징 베어링 세트;
    상기 고정 파워헤드와 상기 기어 케이스 하우징 사이에 구성된 조향 장치;를 포함하고,
    상기 텔레스코픽 구동축 및 상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 상기 기어 케이스 및 이에 연결된 프로펠러 샤프트의 깊이 조절을 제공하도록 구성 되고,
    상기 조향 장치는 선박의 항해 제어를 용이하게 하기 위해 상기 기어 케이스 하우징을 통해 상기 고정 파워헤드에 대해 상기 프로펠러 샤프트의 독립적인 회전을 제공하도록 구성되는 선외기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 텔레스코픽 구동축 하우징은 하부 하우징 및 상부 하우징을 더 포함하는 선외기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하부 하우징은 기어 케이스 하우징을 더 포함하고, 상기 기어 케이스 하우징은 제1하부 연장 부재(lower extension member)를 구비하는 선외기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1하부 연장 부재는 제1결합 가능한 스플라인(mateable spline)을 더 포함하는 선외기.
  5. 제4항에 있어서,
    상부 하우징을 더 포함하고, 상기 상부 하우징은 하우징 내부 튜브(interior tube)를 포함하도록 구성되는 선외기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하우징 내부 튜브는 상기 제1결합 가능한 스플라인과 얽히도록(interlace) 구성된 제2결합 가능한 스플라인을 더 포함하는 선외기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1샤프트 섹션은 제1샤프트 내부 튜브를 포함하도록 구성된 선외기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1샤프트 내부 튜브는 제3결합 가능한 스플라인을 더 포함하는 선외기.
  9. 제8항에 있어서,
    제2샤프트 섹션은 상기 제3결합 가능한 스플라인과 얽히도록 구성된 제4결합 가능한 스플라인을 더 포함하는 선외기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하부 하우징 및 상기 상부 하우징은 유압 실린더로서 구성되고,
    상기 유압 실린더는 상기 기어 케이스 및 상기 프로펠러 샤프트의 깊이 조절을 위해 상기 상부 하우징에 대해 상기 하부 하우징을 선형적으로(linearly) 연장 또는 수축하도록 추가로 구성되는 선외기.
  11. 제10항에 있어서,
    고정 파워헤드와 제1샤프트 섹션 사이에 위치된 다중-속도 변속기(multi-speed transmission)를 더 포함하는 선외기.
  12. 제11항에 있어서,
    수력 항력(hydrostatic drag)을 감소시키도록 구성된 하부 유닛을 더 포함하는 선외기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하부 유닛은 고정 파워헤드와 독립적으로 텔레스코픽 구동축 하우징의 회전을 위한 수단(mean)을 더 포함하는 선외기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 고정 파워헤드에 연결된 배기(exhaust) 시스템을 더 포함하며, 상기 배기 시스템은 수면(waterline) 위로 배출하도록 구성되는 선외기.
  15. 제6항에 있어서,
    상승된 한계(raised limit), 여기서 상기 하부 하우징의 제1레지(ledge)는 상기 상부 하우징의 하단과 접촉함; 및 하강된 한계(lowered limit), 여기서 제어 피스톤(control piston)은 상기 하부 하우징의 벌크 헤드(bulk head)에 접촉함;을 더 포함하는 선외기.
  16. 선박의 트랜섬(transom)에 부착하기 위한 선외기로,
    선박의 트랜섬에 부착된 고정 파워헤드;
    내부에서 회전 가능한 구동축을 지지하도록 구성된 구동축 하우징, 상기 구동축 하우징은 상기 고정 파워헤드와 기어 케이스 하우징에 연결된 중간부에 포함됨;
    상기 중간부에서 상기 회전 가능한 구동축 및 상기 기어 케이스 하우징을 지지하는 적어도 하나의 하우징 베어링; 및
    상기 선박의 방향 제어를 용이하게 하기 위해 상기 고정 파워헤드에 대해 상기 기어 케이스 하우징 및 프로펠러 샤프트의 독립적인 회전을 제공하도록 구성된 조향 장치를 포함하는 선외기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 조향 장치는 상기 고정 파워헤드와 독립적으로 상기 기어 케이스 하우징 및 상기 프로펠러 샤프트의 적어도 30도 회전을 제공하도록 구성되는 선외기.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 파워헤드에 연결된 배기 시스템을 더 포함하고, 상기 배기 시스템은 상기 구동축 하우징과 독립적으로 수면 위로 배출(discharge)되도록 구성된 선외기.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 파워헤드와 상기 회전 가능한 구동축 사이에 위치된 다중-속도 변속기를 더 포함하는 선외기.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 파워헤드에 연결된 상기 배기 시스템은 기어 케이스 하우징의 감소된 크기를 통해 수력 항력 계수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 선외기.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 조향 장치는 상기 기어 케이스 하우징에 부착된 기어 및 상기 중간부에 부착된 구동 모터를 더 포함하고, 상기 구동 모터는 상기 기어에 기계적으로 결합된 피니언 기어를 포함하는 선외기.
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