1.本发明涉及一种具有润滑剂过滤器的船用舷外发动机。虽然本技术涉及船用舷外发动机，但该教导也可适用于任何其他内燃机。


背景技术：

2.目前，舷外发动机市场以汽油发动机为主。汽油发动机通常比柴油发动机轻。然而，从军事操作员到超级游艇所有者的一系列用户已经开始因为柴油燃料由于其较低的挥发性而提高的安全性青睐柴油舷外发动机，并允许实现与母船的燃料兼容性。此外，柴油是一种更经济的燃料源，其具有更容易获得的用于船舶应用基础设施。
3.在舷外发动机中，为了延长舷外发动机的生命周期，需要润滑驱动轴和其中安装有推进器轴的传动齿轮箱。通常，油被用作舷外发动机的润滑剂。通过对舷外发动机的部件的持续润滑，从部件上冲走的固体污染物开始在油中积聚。已知舷外发动机的问题在于它们的部件(诸如齿轮传动装置)可能具有相对较短的使用寿命，这能够至少部分归因于该润滑油中的固体污染物或碎屑的积累。
4.本发明寻求提供一种改进的船用舷外发动机，其克服或减轻与现有技术相关联的一个或更多个问题。


技术实现要素：

5.根据本发明的第一方面，提供了一种用于船舶的船用舷外发动机，该船用舷外发动机包括：发动机组件，其包括内燃机；驱动轴，其被配置成传递来自内燃机的驱动力；推进器轴；驱动传动装置，其被配置成将驱动力从驱动轴传递到推进器轴；润滑系统，其被配置成沿润滑剂流动路径输送润滑剂以润滑驱动传动装置和驱动轴中的一个或两者；以及润滑剂过滤器，其沿着润滑剂流动路径设置并且被配置成当润滑剂沿着润滑剂流动路径流动时从其中去除固体污染物，其中，润滑剂过滤器被配置成被驱动轴驱动。
6.这种布置是有利的，因为当润滑剂(例如油)沿着润滑剂流动路径流动时，利用了驱动轴的运动从其中主动过滤碎屑。这种配置通过主动减少润滑剂中的污染物，提高了传动装置的部件以及舷外发动机的使用寿命。
7.润滑剂过滤器可被配置为经由联接到驱动轴的驱动机构被驱动轴间接驱动。
8.这种布置提供了过滤器系统的紧凑封装，其更容易封装在马达内，因为它能够使过滤器从驱动轴偏移并定位在更方便的位置，而不需要将过滤器直接安装到驱动轴上。
9.驱动机构可具有大于1:1的齿轮比。
10.对于给定的驱动轴转速，使用这种“升压”驱动允许增加在过滤器内产生的离心力。这能够提高过滤器从润滑剂中去除较小污染物的效率。
11.润滑系统可以被配置成沿润滑剂流动路径输送润滑剂以润滑驱动机构。
12.船用舷外发动机可以包括用于冷却内燃机的冷却系统。冷却系统可以包括水泵，该水泵被配置为沿着冷却剂流动路径推进被抽出的水以冷却内燃机。水泵可以被配置为经
由驱动机构被驱动轴驱动，并且其中，润滑剂过滤器被配置为被水泵驱动。
13.通过这种布置，水泵和润滑剂过滤器被相同的驱动机构驱动。这避免了对单独的驱动机构的需要，并因此有利地导致传动损失的减少，这能够提高船用舷外发动机的效率。
14.水泵包括离心式水泵。
15.水泵可以包括水泵输出轴，并且润滑剂过滤器可以包括过滤器驱动轴，该过滤器驱动轴被配置为被水泵输出轴驱动。
16.这种布置有利地导致传动损失的进一步减少，这提高了船用舷外发动机的效率。
17.过滤器驱动轴可以与水泵输出轴同轴并直接连接到该水泵输出轴。
18.驱动机构可以包括与水泵输出轴同轴并直接连接到该水泵输出轴的水泵驱动轴。
19.水泵驱动轴、水泵输出轴和过滤器驱动轴都可以由单个轴限定。
20.润滑剂过滤器可以经由机械保险装置连接到水泵。
21.经由机械保险装置连接两者确保该连接被配置为在超过预定扭矩水平时失效。这种布置确保在过滤器被卡住时在水泵驱动轴和过滤器驱动轴之间的连接断开，以防止损坏水泵和/或泵驱动传动装置。
22.驱动机构可以包括同心安装在驱动轴上的驱动齿轮和同心安装在水泵驱动轴上的从动齿轮。驱动齿轮与从动齿轮可以啮合。
23.提供可旋转地固定到驱动轴上的驱动齿轮确保通过驱动轴传递的动力能够用于驱动冷却系统。
24.润滑剂过滤器可以是被配置成被驱动轴驱动的离心式润滑剂过滤器。
25.船用舷外发动机可以包括传动装置外壳，推进器轴和传动驱动装置驱动器至少部分地容纳在该传动装置外壳内。传动装置外壳可以限定润滑系统的润滑剂储存器。
26.润滑系统可以包括润滑剂泵，该润滑剂泵被配置为在使用期间从流体储存器抽出润滑剂并且沿着润滑剂流动路径将被抽出的润滑剂泵送到位于流体储存器上方的至少一个旋转部件。
27.当船用舷外发动机竖直时，驱动轴可以在竖直方向上延伸。
28.发动机缸体可以包括单个气缸。优选地，发动机缸体包括多个气缸。
29.如本文所使用的，术语“发动机缸体”是指其中提供发动机的至少一个气缸的实心结构。该术语可以指气缸体与气缸盖和曲轴箱的组合，或仅指气缸体。发动机缸体可以由单个发动机缸体铸件形成。发动机缸体可以由例如使用螺栓连接在一起的多个单独的发动机缸体铸件形成。
30.发动机缸体可以包括单个气缸组。
31.发动机缸体可以包括第一气缸组和第二气缸组。第一气缸组和第二气缸组可以布置成v形结构。
32.发动机缸体可以包括三个气缸组。三个气缸组可以以宽箭头结构布置。发动机缸体可以包括四个气缸组。四个气缸组可以以w形或双v形结构布置。
33.内燃机可以以任何合适的方向布置。优选地，内燃机是立轴内燃机。在这种发动机中，内燃机包括竖直安装在发动机中的曲轴。
34.内燃机可以是汽油发动机。优选地，内燃机是柴油发动机。内燃机可以是涡轮增压柴油发动机。
35.根据本发明的第二方面，提供了一种包括第一方面的船用舷外发动机的船舶。
36.在本技术的范围内，明确意在前述段落中、权利要求中和/或以下说明书和附图中阐述的各个方面、实施例、示例和替代方案，尤其是其单独的特征，可以独立使用或任意组合。即，所有实施例和/或任何实施例的特征能够以任何方式和/或组合进行组合，除非这些特征不兼容。申请人保留相应地更改任何最初提交的权利要求或提交任何新权利要求的权利，包括修改任何最初提交的权利要求以依赖和/或合并任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管最初未以这种方式要求保护。
附图说明
37.本发明的另外的特征和优点将参考附图在下文中仅以示例的方式进一步描述，其中：
38.图1是设置有船用舷外发动机的轻型船舶的示意性侧视图；
39.图2a示出了处于其倾斜位置的船用舷外发动机的示意表示；
40.图2b至图2d示出了船用舷外发动机的各种微调位置以及船舶在水体内的相应方向；
41.图3示出了根据实施例的船用舷外发动机的示意性截面图；以及
42.图4示出了图3的船用舷外发动机的中部和下部的示意性截面图。
具体实施方式
43.首先参照图1，其示出了具有船用舷外发动机2的船舶1的示意性侧视图。船舶1可以是适合与船用舷外发动机一起使用的任何种类的船舶，诸如小船或潜水艇。图1中所示的船用舷外发动机2附接到船舶1的船尾。船用舷外发动机2连接到燃料箱3，该燃料箱通常容纳在船舶1的船体内。来自储液器或箱3的燃料经由燃料管线4提供给船用舷外发动机2。燃料管线4可以表示布置在燃料箱3与船用舷外发动机2之间的一个或更多个过滤器、低压泵和分离罐(用于防止水进入船用舷外发动机2)的集合布置。
44.如将在下面更详细地描述的，船用舷外发动机2通常被分成三个部分，上部21、中部22和下部23。中部22和下部23通常统称为腿部，腿部装有排气系统。螺旋桨8可旋转地安装在船用舷外发动机2的下部23(也称为齿轮箱)的推进器轴上。当然，在运行中，螺旋桨8至少部分浸没在水中，可以在不同的转速下运行以推进船舶1。
45.通常，船用舷外发动机2借助于枢轴销枢转地连接到船舶1的船尾。围绕枢轴销的枢转运动使操作者能够以本领域已知的方式围绕水平轴线倾斜和微调船用舷外发动机2。此外，如本领域公知的，船用舷外发动机2也枢转地安装到船舶1的船尾，以便能够围绕大体竖直的轴线枢转以操纵船舶1。
46.倾斜是将船用舷外发动机2升高到足够远以使得整个船用舷外发动机2能够完全升出水面的运动。可以在船用舷外发动机2关闭或处于空档的情况下执行船用舷外发动机2的倾斜。然而，在一些情况下，船用舷外发动机2可以被配置为允许船用舷外发动机2在倾斜范围内有限地运转，以便能够在浅水中运行。因此，船用发动机组件主要在腿的纵轴基本竖直的情况下运行。因此，在船用舷外发动机2的正常运行期间，船用舷外发动机2的发动机的基本上平行于船用舷外发动机2的腿的纵轴的曲轴将通常在竖直方向上定向，但是在某些
运行条件下，尤其是在浅水中的船舶上运行时，也可以在非竖直方向上定向。船用舷外发动机2的基本上平行于发动机组件的腿的纵轴定向的曲轴也能够被称为竖直曲轴装置。船用舷外发动机2的基本上垂直于发动机组件的腿的纵轴定向的曲轴也能够被称为水平曲轴装置。
47.如前所述，为了正常工作，船用舷外发动机2的下部23需要延伸到水中。然而，在极浅的水域中，或者当使船舶从拖车上下水时，如果船用舷外发动机2的下部23处于向下倾斜的位置，则其可能在海床或船坡道上拖曳。将船用舷外发动机2倾斜到其向上倾斜的位置(诸如图2a中所示的位置)防止了对下部23和螺旋桨8的这种损坏。
48.相比之下，微调是在从完全向下位置到向上几度的较小范围内移动船用舷外发动机2的机制，如图2b至图2d的三个示例中所示。微调有助于将螺旋桨8的推力引导到将提供船舶1的燃料效率、加速度和高速运行的最佳组合的方向。
49.当船舶1在平面上时(即当船舶1的重量主要由流体动力升力而不是流体静力升力支撑时)，弓形结构导致更小的阻力、更高的稳定性和效率。当船或船舶1的龙骨线上升约3到5度时，通常会出现这种情况，诸如例如图2b所示。
50.过度向外微调会使船舶1的船头在水中过高，诸如图2c所示的位置。在该配置中，性能和经济性降低，因为船舶1的船体在推动水，导致更多的空气阻力。过度向外微调还能够致螺旋桨通风，从而进一步降低性能。在甚至更严重的情况下，船舶1可能会在水中跳跃，这可能会将操作员和乘客抛入海中。
51.向内微调将导致船舶1的船头向下，这将有助于从一开始就加速。如图2d所示，过度调整会导致船舶1“犁”过水面，从而降低燃料经济性并使其难以提高速度。在高速下，向内微调甚至可能导致船舶1的不稳定。
52.转向图3，其示出了根据本发明的实施例的舷外发动机2的示意性横截面。舷外发动机2包括用于执行上述倾斜和微调操作的倾斜和微调机构10。在该实施例中，倾斜和微调机构10包括液压致动器11，该液压致动器能够运行以经由电控制系统来倾斜和微调舷外发动机2。替代地，提供手动倾斜和微调机构也是可行的，其中操作者用手而不是使用液压致动器来枢转舷外发动机2。
53.如上所述，船用舷外发动机2一般分为三个部分。上部21(也称为动力头)包括用于为船舶1提供动力的内燃机100。整流罩25设置在发动机100周围。中部22和下部23形成排气系统，该排气系统限定了用于将废气从内燃机100输送到舷外发动机2之外的废气流动路径。
54.邻近上部21或动力头并在其下方延伸，设置有中部22和下部23。下部23邻近中部22并在其下方延伸，中部22将上部21连接到下部23。中部22和下部23一起形成船用舷外发动机2的腿部。中部22容纳驱动轴27，该驱动轴在内燃机100与推进器轴29之间沿竖直方向延伸并且经由浮动连接器33(花键连接)连接到内燃机的曲轴31。以此方式，驱动轴27被配置成传递来自内燃机100的驱动力。在驱动轴27的下端处，设置有齿轮箱/驱动传动装置，其将驱动轴27的旋转能量在水平方向上供应到螺旋桨8。齿轮箱/驱动传动装置包括传动装置外壳61，推进器轴29的至少一部分容纳在该传动装置外壳中。齿轮箱/驱动传动装置被配置为将驱动力从驱动轴27传递到推进器轴29。更详细地，驱动轴27的底端可以包括连接到一对锥齿轮37、39的锥齿轮35，所述一对锥齿轮旋转地连接到螺旋桨8的推进器轴29。
55.如图3示意性所示，船用舷外发动机2设有冷却系统以将从水体中抽取的水沿着延伸穿过外壳6的冷却剂流动路径43输送到内燃机100，在使用中，船用舷外发动机在该水体中运行。水被至少一个水泵(参见图4和图5)围绕冷却剂流动路径43推进以冷却发动机100。
56.船用舷外发动机2的外壳6包括一个或更多个孔，这些孔在使用中用于浸入到船用舷外发动机2在其中运行的水体中。换句话说，在使用中，在船舶1处于静止状态的情况下，来自船用舷外发动机2在其中运行的水体的水经由外壳6中位于水体的吃水线以下的一个或更多个孔进入外壳6。如稍后将讨论的，在所示的布置中，在下部23上设有一个或更多个孔。
57.在图示的实施例中，外壳6包括下部23中的第一入口45。虽然未示出，但外壳6设有第二入口、第三入口和第四入口，其中在外壳6的相对侧上各有两个入口。在替代布置中，冷却剂流动路径43可以包括任何合适数量的入口(例如一个、两个、五个等)，并且/或者入口中的一个或更多个可以设置在中部22上。
58.在使用中，定位在吃水线下方的孔的这种布置导致船用舷外发动机2在其中运行的水被吸入到外壳6内的腔室52中。这样，外壳6内的腔室52被连续提供从船用舷外发动机2在其中运行的水体中抽取的水。
59.现在参考图4，示出了中部22和下部23。
60.冷却系统包括位于船用舷外发动机2的腿部21中的离心式水泵49。在使用中，来自船用舷外发动机2在其中使用的水体的水经由入口45进入到外壳6的腔室52中。与其他类型的离心泵一样，水泵49包括带叶片的圆盘或叶轮75，所述带叶片的圆盘或叶轮被同心地安装到水泵驱动轴71，并且叶轮75被配置为在泵外壳77内围绕其中心轴旋转。
61.当被抽出的水移动穿过叶轮75时，旋转的叶轮75使抽出的水加速，在水泵49两端产生压差。这导致被抽出的水的加压流经由水泵49沿着冷却剂流动路径43被引导到内燃机100。为了从内燃机100吸收热量，在经由一个或更多个排放管线(未示出)返回到水体之前，所抽出的水沿着内燃机100中的至少一个冷却剂通道(未示出)流动。以此方式，冷却系统被配置为将水抽到外壳6中并且将被抽出的水沿着冷却剂流动路径43推进到内燃机100。
62.在图示的实施例中，水泵49是离心泵，其被布置为与驱动轴27分离(即不直接安装到其上)并且被配置为被驱动轴27驱动。即，水泵49的叶轮75被驱动轴27的旋转间接驱动。应当理解，可以在船用舷外发动机2中使用替代类型的水泵，例如柔性叶轮泵。还应当理解，在替代布置中，水泵49可以直接安装到驱动轴27或安装到驱动轴27周围的套筒，这下面更详细地讨论。
63.为了驱动水泵49，船用舷外发动机2包括连接到驱动轴27的驱动机构63。驱动机构63被配置成将驱动轴27的旋转能量供应给水泵49以驱动叶轮75。驱动机构63设置在驱动机构外壳73中。
64.在该示例中，水泵49通过驱动机构联接到驱动轴27，该驱动机构被配置为将驱动力从驱动轴27传递到泵49。驱动机构63包括同心地安装在驱动轴27上的驱动齿轮65和同心地安装在水泵驱动轴71上的从动齿轮66，其中，驱动齿轮65与从动齿轮66啮合。
65.在一些实施例中，水泵49通过传动比大于1:1的驱动机构63联接到驱动轴27。在驱动轴27的典型旋转速度不能提供通过水泵49的足够流量的情况下(例如在水泵49的直径受可用空间限制的情况下)，这种“升压驱动”能够是有利的。
66.在使用中，在叶轮75经由驱动齿轮65通过驱动轴27旋转时，来自在其中使用发动机的水体的水经由泵入口端口79供应到泵叶轮75的中心区域。当水径向移动穿过叶轮75时，旋转的叶轮75使水加速，以在泵49的两端产生压差，并导致加压水流被引导到内燃机100的冷却剂通道。随着冷却剂水围绕内燃机100的冷却剂通道流动，它在经由冷却剂排放口(未示出)排出并返回到水体之前从发动机100吸收热量。
67.船用舷外发动机2设有用于润滑驱动传动装置的润滑系统。润滑系统被配置成沿润滑剂流动路径输送润滑剂(例如油)以润滑驱动传动装置和/或驱动轴27。润滑系统沿润滑剂流动路径设置有润滑剂过滤器83以从原位润滑剂去除固体污染物。
68.在船用舷外发动机2的运行期间，润滑剂沿着润滑剂流动路径流动以流过容纳在传动装置外壳61内的不同部件。除了润滑传动装置外壳61内的部件(诸如锥齿轮35、37、39)，润滑剂还通过冲洗掉固体污染物/碎屑来清洁部件。以此方式，润滑剂能够润滑和清洁容纳在传动装置外壳61内的部件。
69.随着时间的推移，这个过程会导致润滑剂中固体污染物的积累。为了减轻这种情况，润滑系统包括沿润滑剂流动路径设置的润滑剂过滤器83。润滑剂过滤器83被配置为在润滑剂沿着润滑剂流动路径流动时过滤该润滑剂，以去除悬浮在润滑剂内的固体污染物。
70.在所示的布置中，过滤器以离心式润滑剂过滤器83的形式提供。为了利用驱动轴27的动力，离心式润滑剂过滤器83被配置为被驱动轴27间接驱动。在所示的布置中，离心式润滑剂过滤器83被配置成经由联接到驱动轴27的驱动机构被驱动轴27间接驱动。这种布置消除了对润滑剂过滤器83的单独驱动布置的需要。
71.在图示的实施例中，离心式润滑剂过滤器83被配置为被水泵49驱动。这种布置通过仅为离心式润滑剂过滤器83和水泵49提供到驱动轴27的单一连接而减少了传输损失。
72.如上所述，水泵49包括同心地安装到水泵驱动轴71上的叶轮75。水泵驱动轴71与驱动轴27分离并且被配置为被驱动轴27驱动。如在该布置中所示，离心式润滑剂过滤器83被配置为被水泵驱动轴71驱动。
73.离心式润滑剂过滤器83包括被配置成被水泵驱动轴71驱动的过滤器驱动轴93。在所示的布置中，水泵49包括水泵输出轴，并且润滑剂过滤器83包括被配置成被水泵输出轴驱动的过滤器驱动轴93。
74.过滤器驱动轴89基本上居中定位在过滤器外壳94内，并且被配置为被水泵驱动轴驱动。过滤器驱动轴89与水泵驱动轴71轴向对齐并且相对于其旋转固定。过滤器外壳94充当润滑剂储存器，润滑剂能够流入到该润滑剂储存器中以使固体污染物能够从中过滤。
75.为了防止水泵49发生损坏，例如当润滑剂过滤器83被堵塞时，过滤器驱动轴89可以经由机械保险装置(未示出)安装到水泵驱动轴71。经由机械保险装置连接两个轴71、89确保了连接被配置为在超过预定扭矩水平时(即当轴之一被卡住时)失效。
76.离心式润滑剂过滤器83包括转子95，该转子安装到过滤器驱动轴89，使得转子95在外壳94内旋转以驱动离心式润滑剂过滤器83。离心式润滑剂过滤器83还设置有分离盘96，该分离盘被配置成过滤润滑剂中的固体污染物。分离盘96以从过滤器驱动轴89向外延伸的锥的形式提供并向上倾斜(它在朝向水泵49的方向上倾斜)。分离盘96的上表面与传动装置外壳61间隔开以限定离心式润滑剂过滤器83的出口97。
77.现在将讨论润滑剂沿着润滑剂流动路径的行进。
78.应当理解，可以为润滑剂提供各种不同的流动路径。
79.在所示的布置中，润滑剂沿着驱动轴27行进(例如远离推进器轴29)，该运动被输入轴27的径向外表面上的阿基米德式螺旋泵81驱动。
80.通过泵81的持续操作，润滑剂沿着驱动轴27的外表面朝向驱动机构外壳73被向上驱动。这样，润滑剂能够流入到驱动机构外壳73中以润滑驱动机构63的齿轮65、66。
81.随着润滑剂继续流入到驱动机构外壳73中，外壳73内的润滑剂的体积增加。
82.水泵驱动轴71设有从水泵驱动轴71的外表面延伸到沿水泵驱动轴71轴向延伸的中心孔72的轴孔74。随着润滑剂液位在驱动机构外壳73内建立，它将达到预定水平并流入到轴孔74中。
83.以此方式，润滑剂能够进入水泵驱动轴71的孔72以便流过润滑剂过滤器外壳94。在所示的布置中，过滤器驱动轴89相对于水泵驱动轴71轴向对齐并且相对其旋转固定，并且润滑剂从孔72流到且沿着延伸穿过过滤器驱动轴89的孔76流到过滤器外壳壳体94中。
84.在替代布置中，应当理解，润滑剂流动路径可以绕过驱动机构外壳73。在这样的布置中，如上所述，润滑剂可以沿着通过阿基米德式螺旋泵81驱动的驱动轴27在输入轴27的径向外表面上行进。可以设置入口通道，使得润滑剂能够直接从驱动轴27流入到润滑剂过滤器83中。
85.转子95的旋转用于将较重的固体污染物与较轻的润滑剂分离。通过转子95的旋转所施加的离心力，密度较大的固体污染物被径向向外推动。此外，由于它们的重量，污染物沉积在外壳94的底面上。这样，固体污染物被保留在润滑剂过滤器83内。润滑剂过滤器83包括分离盘96，其将分离的(或过滤的)润滑剂在经由出口97流出离心式润滑剂过滤器83之前径向向外转移。这样，与润滑剂分离的固体污染物被保留在润滑剂过滤器83内，并且过滤的润滑剂能够经由出口97离开离心式润滑剂过滤器83并朝向推进器轴29行进。
86.尽管上面已经参考一个或更多个优选实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离如所附权利要求限定的本发明范围的情况下，可以进行各种改变或修改。