1.本发明涉及一种船用舷外马达。尽管本技术涉及船用舷外马达，但本教导也可以适用于任何其它内燃机。


背景技术：

2.为了推进船舶，舷外马达经常附接到船只的尾部。舷外马达一般由三个部分形成：包括内燃机的上动力头；包括经由驱动轴连接到内燃机的螺旋桨毂的下部分；以及，限定用于将排放气体从上部分输送到下部分的排放气体流动路径的中间部分。
3.整流罩中有限的可用空间能够导致对于内燃机的增大的冷却要求。这主要是因为整流罩的紧邻能够限制发动机生成的热量向周围环境的消散。发动机中的高运行温度能够对发动机性能和耐久性有害。由此，确保为发动机提供足够的冷却是重要的。
4.船用舷外马达的壳体包括旨在在使用时浸没到船用舷外马达在其中操作的水体中的一个或更多个开口。这导致在运作时，水被吸入到壳体内(即中间部分内)的腔室中。为了确保足够的冷却，船用舷外马达通常包括开路冷却系统。设置水泵以将至少一些吸入到船用舷外壳体内的腔室中的水沿着流动路径传送到内燃机中的至少一个冷却剂通道，以在经由一个或更多个排水管道回到水体之前从发动机吸取热量。
5.在已知系统中，吸入到壳体内的腔室中的水在驱动轴的表面上流动，这能够导致驱动轴例如由于腐蚀而受损。为了最小化该受损，驱动轴的不同部分可由不同材料形成，这些不同材料焊接在一起。驱动轴暴露于水的部分经常由耐腐蚀材料(例如不锈钢)形成，其未暴露部分由更高强度的材料(例如高强度钢)形成。驱动轴的该复合焊接结构增大驱动轴的制造成本，并可能会导致次优的驱动轴机械特性。
6.本发明旨在提供克服或缓解一个或更多个与现有技术相关联的问题的经改善的船用舷外马达。


技术实现要素：

7.根据本发明的第一方面，提供一种用于船舶的船用舷外马达，该船用舷外马达包括：壳体，其包括室和布置为在使用时浸没在该船用舷外马达在其中操作的水体中以将水吸入腔室中的至少一个入口；包括内燃机的发动机组件；布置在壳体中的驱动轴，其中，驱动轴联接到内燃机以驱动推进装置；用于冷却内燃机的冷却系统，该冷却系统配置为将吸入的水沿着冷却剂流动路径传送通过壳体以将吸入的水输送到内燃机；以及，套筒，驱动轴通过该套筒与壳体内的吸入的水进行密封，该套筒具有第一和第二端部，其中，驱动轴至少一部分封装在套筒内。
8.传统地，驱动轴沿着冷却剂流动路径来设置。本布置确保将驱动轴与冷却剂流动路径密封开，由此减少驱动轴与吸入的水之间的相互作用。
9.通过设置与冷却剂流动路径密封开的驱动轴，防止在使用时来自船用舷外马达在其中操作的水体的水与驱动轴之间的相互作用，这减少了由于吸入的水与驱动轴的相互作
用所造成的驱动轴腐蚀。这则允许使用更大范围内的材料来制造驱动轴，这能够允许使用成本更低的材料。
10.在现有系统中，为了防止在使用时来自船用舷外马达在其中操作的水体的水泄露到发动机的其它部分，例如转动装置，在驱动轴上要求有动态密封件。将驱动轴与冷却剂流动路径密封消除了对于在驱动轴上设置动态密封件的要求。
11.套筒在壳体内固定固定成使得驱动轴能够相对于套筒转动。
12.在壳体内设置固定套筒(驱动轴在其中转动)消除了对于套筒与壳体之间的动态密封件的要求，并且比动态密封件更加可靠。
13.套筒可以包括多个套筒段，每个套筒段封装驱动轴的不同部分。
14.该布置有利地允许套筒的材料沿着驱动轴的不同部分改变。这降低套筒的成本并使其制造简单。
15.壳体可以包括通过转接板连接到发动机组件的排放系统。套筒的第一端部可密封地联接到转接板。
16.将套筒的第一端部(即上端部)密封到转接板的布置防止吸入的水泄露到发动机组件中。
17.第一套筒段可以将壳体密封地联接到转接板。
18.第一套筒段可以与壳体整体形成，例如整体铸造。
19.设置与壳体整体形成的套筒部件减小船用舷外马达的重量。
20.可在泵驱动机构壳体内设置有水泵驱动机构。第二套筒段可密封地联接在第一套筒段与泵驱动机构壳体之间。
21.该布置有利地确保用于驱动水泵(即叶轮)的布置也与流动穿过冷却剂流动路径的水进行密封。
22.该船用舷外马达可以包括用于推进装置的驱动传动装置，该驱动传动装置设置在驱动传动装置壳体内。套筒的第二端部可以安装到传动装置壳体以使得在它们之间形成密封。
23.将套筒的第二端部(即下端部)密封到驱动传动装置的该布置防止吸入的水泄露到驱动传动装置中。
24.可在泵驱动机构壳体内设置有水泵驱动机构。第三套筒段可密封地联接在传动装置壳体与泵驱动机构壳体之间。
25.冷却系统可以包括配置为沿着冷却剂流动路径推进吸入的水的水泵。
26.该布置确保有足够水流来冷却内燃机。
27.水泵可以与驱动轴分离，并配置为由驱动轴驱动。
28.该布置允许泵推进器由驱动轴驱动，而无需泵直接安装到驱动轴上。
29.水泵可包括泵驱动机构，该泵驱动机构包括水泵驱动轴。水泵驱动轴可以与驱动轴分离，并可以配置为通过驱动轴驱动。
30.水泵可以通过传动比大于1:1的泵驱动机构来联接到驱动轴。
31.设置增速传动装置允许推进器的转速高于驱动轴的转速，从而增大吸入的水穿过冷却系统的流速，由此改善对内燃机的冷却。
32.泵驱动机构包括同心地安装在驱动轴上的驱动齿轮和同心地安装在水泵驱动轴
上的从动齿轮，其中，驱动齿轮和从动齿轮啮合。
33.设置可转动地固定到驱动轴的驱动齿轮确保了通过驱动轴传输的动力能够用于驱动冷却系统。
34.驱动轴可以在垂直方向上延伸。
35.内燃机可以是柴油发动机。
36.发动机缸体可包括单气缸。优选地，发动机缸体包括多个气缸。
37.如在本文中所用的，术语“发动机缸体”指其中设置有发动机的至少一个气缸的固体结构。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发动机缸体铸件形成。发动机缸体可由例如使用螺栓连接在一起的多个分开的发动机缸体铸件形成。
38.发动机缸体可以包括单气缸组。
39.发动机缸体可以包括第一气缸组和第二气缸组。第一和第二气缸组可以布置为v形构造。
40.发动机缸体可以包括三个气缸组。三个气缸组可以布置为宽箭头构造。发动机缸体可以包括四个气缸组。四个气缸组可以布置为w形或双v形构造。
41.内燃机可以沿任何合适的定向来布置。优选地，内燃机是竖直轴内燃机。在这样的发动机中，内燃机包括竖直地安装在发动机中的曲轴。
42.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。
43.根据本发明的第二方面，提供一种包括第一方面的船用舷外马达的船舶。
44.在本技术范围内，在以上段落、权利要求书和/或以下说明和附图中说明的各个方面、实施例、示例和替代方案，尤其是其个体特征，明确旨在可以独立或组合地采用。即所有实施例和/或任何实施例的特征可以以任何方式和/或组合地组合，除非这样的特征不兼容。本技术人保留相应地改变任何初始提交的权利要求或提交任何新权利要求的权利，包括修改任何初始提交的权利要求以从属于和/或包括任何其它权利要求的任何特征的权利，尽管没有在初始权利要求书中如此地要求。
附图说明
45.以下将参照附图示例性地进一步说明本发明的其它特征和优点，在附图中：
46.图1是设置有船用舷外马达的轻型船舶的示意性侧视图；
47.图2a示出处于其倾斜位置的船用舷外马达的示意图；
48.图2b至2d示出船用舷外马达的各个调整位置和船舶在水体中的相应定向；
49.图3示出根据一个实施例的船用舷外马达的示意性横截面；
50.图4示出图3的船用舷外马达的中间部分和下部分的示意性横截面；
51.图5示出图4的区域a的放大视图。
具体实施方式
52.首先参照图1，示出具有船用舷外马达2的船舶1的示意性侧视图。船舶1可以是适于与船用舷外马达一起使用的任何类型的船只，例如小船或水肺潜水船。图1示出的船用舷
外马达2附接到船只1的尾部。船用舷外马达2连接到通常容纳在船舶1的船体内的燃料储箱3。来自储箱3或容器的燃料经由燃料线路4提供给船用舷外马达2。燃料线路4可代表布置在燃料储箱3与船用舷外马达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马达2)的组合布置。
53.船用舷外马达2设置有在其中容置发动机2的各个部件的壳体6。如将在下文更详细地说明的，船用舷外马达2一般分为三个部分：上部分21、中间部分22，和下部分23。中间部分22和下部分23通常一起被称作腿部段，并且腿部容置排放系统。设置包括螺旋桨8的推进装置。螺旋桨8可转动地布置在船用舷外马达2的下部分23处的也称作变速箱的螺旋桨轴上。当然，在操作时，螺旋桨8至少部分地浸没在水中，并且可以以不同的转速操作以推进船舶1。
54.通常，船用舷外马达2借助于枢转销来枢转地连接到船舶1的尾部。围绕枢转销的枢转运动以现有技术已知的方式允许操作员将船用舷外马达2围绕水平轴线倾斜和调整。而且，如在现有技术中已知的，船用舷外马达2还枢转地安装到船舶1的尾部以能够围绕大体直立的轴线枢转以操纵船舶1。
55.倾斜是一种将船用舷外马达抬高到足够远的运动以使得整个船用舷外马达2能够完全抬升出水面。使船用舷外马达2倾斜可以在船用舷外马达2关闭或处于空档时进行。然而，在一些情况下，船用舷外马达2可配置为允许船用舷外马达2在倾斜范围中有限地操作，以使得能够在浅水中操作。船用发动机组件因此主要通过处于基本上垂直方向的腿部的纵向轴线来操作。由此，船用舷外马达2中的发动机的大致平行于船用舷外马达2的腿部的纵轴线的曲轴在船用舷外马达2正常操作期间通常会沿垂直方向定向，但也可义在某些操作条件下沿非垂直方向定向，尤其是当在浅水中的船只上操作时。船用舷外马达2的曲轴基本上平行于发动机组件的腿部的纵向轴线来定向也能够称为垂直曲轴布置。船用舷外马达2的曲轴基本上垂直于发动机组件的腿部的纵向轴线来定向也能够称为水平曲轴布置。
56.如前所述，为了正常工作，船用舷外马达2的下部分23需要伸入水中。然而，在极其浅的水中，或当从拖车发动船只时，如果处于向下倾斜的位置，则船用舷外马达2的下部分23可能会在海床或船斜坡上拖拽。使得船用舷外马达2倾斜到其向上倾斜的位置(例如图2a示出的位置)防止了对下部分23和螺旋桨8这种损坏。
57.相反地，调整是使得船用舷外马达2在从完全向下的位置到向上几度的较小范围上移动的机制，如在图2b至2d的三个示例中所示。调整有助于使得螺旋桨8的推进方向指向会提供船舶1的最佳的燃料效率、加速度和高速运作的组合的方向。
58.当船只1处于平面中时(即当船只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)，船头向上的配置导致更小的阻力、更高的稳定性和效率。当船或船舶1的龙骨线向上大约三至五度，例如如在图2b中所示，则一般是这样的情况。
59.过于向外调整使得船只1的头部在水中过高，例如图2c中所示的位置。在该配置下，性能和经济性下降，这是因为船只1的船体推动水并且导致更大的空气阻力。过于向外调整还能够导致螺旋桨通风，导致性能进一步下降。在甚至更加严重的情况下，船舶1可能会在水中跳跃，这可能会将操作员和乘客扔到船外。
60.向内调整会导致船只1的头部降低，这会有助于从静止开始加速。图2d所示的过于向内调整导致船舶1“犁”过水、降低燃料经济性并使得难以增大速度。在高速下，向内调整
甚至可能会导致船舶1的不稳定性。
61.参照图3，示出根据本发明一个实施例的舷外马达2的示意性横截面。舷外马达2包括用于实施上述倾斜和调整操作的倾斜和调整机构10。在该实施例中，倾斜和调整机构10包括液压致动器11，能够通过电气控制系统操作该液压执行器11来倾斜和调整舷外马达2。替代地，还可行的是设置手动倾斜和调整机构，其中，操作员手动地，而不是使用液压致动器，来使舷外马达2枢转。
62.如上所述，舷外马达2一般分为三个部分。也称作动力头的上部分21容置包括发动机组件，该发动机组件包括用于给船舶1提供动力的内燃机100。围绕发动机100设置有整流罩。整流罩25可形成壳体6的一部分。整流罩25可设置为可拆卸地连接到壳体6的离散构件。壳体6可以形成围绕腿部段的外壳，而整流罩则容置发动机2的上部分21。
63.设置与上部分21或动力头相邻并在其下方延伸的中间部分22和下部分23。下部分23与中间部分22相邻并在其下方延伸，并且中间部分22将上部分21连接到下部分23。中间22容置在内燃机100与螺旋桨轴29之间延伸的驱动轴27。驱动轴27在其上端部处经由浮动连接器33(例如花键连接)连接到内燃机的曲轴31。在驱动轴27的下端部处设置有将驱动轴27的转动能量在水平方向上供应给螺旋桨8的变速箱/驱动传动装置。变速箱/驱动传动装置包括传动装置壳体61。更详细地说，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，该锥齿轮对转动地连接到螺旋桨8螺旋桨轴29。
64.中间部分22和下部分23形成限定用于将排放气体从内燃机100输送到舷外马达2外的排放气体流动路径的排放系统。排放系统通过转接板41连接到发动机组件，内燃机100安装到该转接板。
65.如在图3中示意性地示出的，船用舷外马达2设置有用于沿着穿过壳体6延伸到燃机100的冷却剂流动路径43传送从船用舷外马达2在使用时在其中操作的水体吸入的水的冷却系统。通过至少一个水泵(参见图4和5)使水围绕冷却剂流动路径43推进，以冷却发动机100。
66.船用舷外马达2的壳体6包括旨在在使用时浸没在船用舷外马达2在其中操作的水体中的一个或更多个开口。换句话说，在使用时，来自船用舷外马达2在其中操作的水体的水经由壳体6中的当船用船只1静止时定位在水体的水位线之下的一个或更多个开口进入到壳体6中。如将在下文中讨论的，在所示布置中，该一个或更多个开口设置在下部分23上。
67.在所示实施例中，壳体6在下部分23中包括第一入口45和第二入口47。尽管没有示出，壳体6在壳体6的相对侧上，在与第一入口45和第二入口47大致相同的位置处，设置有第三和第四入口。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)和/或该一个或更多个入口可以设置在中间部分22上。
68.这种在使用时定位在水位线之下的开口的布置导致船用舷外马达2在其中操作的水被吸入到壳体6内的腔室52、53中。由此，壳体6内的腔室52、53连续地被供应从船用舷外马达2在其中操作的水体中吸入的水。如将在下文中更详细地讨论的，驱动轴27的表面在壳体6内密封成使得驱动轴27的表面不暴露于被吸入到壳体6内的所吸入的水。
69.现在参照图4和5，示出中间部分22和下部分23。
70.在使用时，来自船用舷外马达2在其中使用的水体的水经由入口45、47进入到壳体6的腔室52、53中。水泵49包括配置为围绕其中轴线在泵壳体77内旋转的叶轮75。经由泵入
口79给水泵49供给来自腔室52、53的所吸入的水。
71.随着吸入的水移动穿过叶轮75，转动的叶轮75使得吸入的水加速，从而生成跨水泵49的压强差。这导致经由水泵49沿着冷却剂流动路径43将吸入的水的受压流引导至内燃机100。为了吸收来自内燃机100的热量，吸入的水沿着内燃机100中的至少一个冷却剂通道(未示出)流动，然后经由一个或更多个排水管道(未示出)回到水体。由此，冷却系统配置为将水吸入到壳体6中并沿着冷却剂流动路径43将吸入的水推进至内燃机100。
72.在所示实施例中，水泵49是布置为与驱动轴27分离(即不直接安装到其上)并配置为通过驱动轴27驱动的离心泵。也就是说，通过驱动轴27的转动，使得水泵49的叶轮75转动。可以理解的是，在船用舷外马达2中可以使用替代类型的水泵，例如柔性叶轮泵。还以可理解的是，在替代布置中，水泵49直接安装到驱动轴27或围绕驱动轴27的套筒，下面将对此进行更详细的讨论。
73.为了驱动水泵49，船用舷外马达2包括连接到驱动轴27的泵驱动机构63。泵驱动机构63配置为将驱动轴27的转动能量供应给水泵49以驱动叶轮75。泵驱动机构63设置在泵驱动机构壳体73中。
74.在所示布置中，水泵49包括水泵驱动轴71。水泵驱动轴71与驱动轴27分离(即轴向偏置)并配置为通过驱动轴27驱动。
75.在该示例中，水泵49通过驱动齿轮65形式的泵驱动机构来联接到驱动轴27，该驱动齿轮配置为将驱动力从驱动轴27传输到泵49。驱动齿轮65同心地安装在驱动轴27上。泵驱动机构63还包括同心地安装在水泵驱动轴71上的从动齿轮66。驱动齿轮65和从动齿轮66相啮合使得能够将驱动力从驱动轴27传输到泵49。
76.在一些实施例中，水泵49通过传动比大于1:1的泵驱动机构63来联接到驱动轴27。当驱动轴27通常的转速不能够提供穿过水泵49的足够流速时，例如当水泵49的直径受可用空间限制时，这样的“增速驱动”能够是有利的。
77.船用舷外马达2配置并布置为使得防止或至少最小化吸入的水(即腔室52、53内的吸入的水和沿着流动路径43流动的吸入的水)与驱动轴27的表面之间的相互作用。这允许整个驱动轴27由高强度材料(例如高强度钢)制成，而无需必须包括防腐蚀段。
78.在所示布置中，船用舷外马达2包括套筒59，驱动轴27通过该套筒与冷却剂流动路径43进行密封。为了使得驱动轴27与壳体6内(即腔室52、53内和冷却剂流动路径43内)的吸入的水进行密封，驱动轴27的至少一部分封装在套筒59内。
79.在所示实施例中，套筒59布置为固定在壳体6内。换句话说，当套筒59安装在壳体6内时，套筒59不相对于壳体6转动，并且驱动轴27在套筒59内相对于套筒59转动。由此，可以在套筒59与壳体6之间设置或形成静态密封以改善驱动轴27与冷却剂流动路径43的密封的可靠性。
80.套筒59在其下端部或“第二”端部处安装到传动装置壳体61以使得在套筒59与传动装置壳体61之间形成密封。在所示实施例中，套筒59在其下端部处经由螺纹安装到传动装置壳体61，但可理解的是，可使用任何合适的安装布置以提供套筒59与传动装置壳体61之间的密封。
81.套筒59在其上端部或“第一”端部处安装到转接板41以使得在套筒59与转接板41之间形成密封。在所示布置中，套筒59在其上端部处经由压配合(也称作过盈配合)安装到
转接板41并使用两个o形圈81来提供套筒59与转接板41之间的密封。可以理解的是，可以使用任何合适安装布置，例如螺纹配合，以提供套筒59与转接板41之间的密封。
82.在所示示例中，套筒59被设置为一系列分开的部段。套筒59被设置为第一或上套筒83、第二或中间套筒85和第三或下套筒87的形式。
83.第一套筒83在其上端部处安装到转接板41以使得在它们之间形成密封。第一套筒83集成在中间部分22的壳体6中。也就是说，第一套筒83由与中间部分22相同的铸件形成。在所示实施例中，中间部分22和第一套筒83由铝形成，但可以理解的是，材料可以改变以适合应用。
84.第二套筒85连接到第一套筒83。在所示布置中，第二套筒85经由过盈配合连接到第一套筒83。也就是说，第二套筒85的上端部经由过盈配合连接到第一套筒的下端部。可以理解的是，尽管没有示出，可设置o形圈以进一步密封第二套筒85与第一套筒83之间的连接。还可以理解的是，可以使用任何合适的安装布置，例如螺纹安装布置，以提供第二套筒85与第一套筒83之间的密封。
85.第二套筒85和第三套筒87连接到泵驱动机构壳体73以使得泵驱动机构壳体73插置于第二与第三套筒85、87之间。由此，驱动轴27和泵驱动机构壳体63与冷却剂流动路径43进行密封。
86.在所示实施例中，第二套筒85经由过盈配合连接到泵驱动机构壳体73以使得在泵驱动机构壳体73与第二套筒85之间形成密封。可以理解的是，尽管没有示出，可以设置o形圈以进一步密封第二套筒85与泵驱动机构壳体73之间的连接。还可以理解的是，可以使用任何合适的安装布置，例如螺纹安装布置，以提供第二套筒85与泵驱动机构壳体73之间的密封。在所示实施例中，第二套筒85由塑料形成，但可理解的是，可以使用任何合适的材料，例如基于铜的合金(例如青铜)或钢合金。
87.在所示实施例中，第三套筒87集成在变速箱/驱动传动装置中。第三套筒87经由螺纹来连接到泵驱动机构壳体73以使得在泵驱动机构壳体73与第三套筒87之间形成密封。可以理解的是，可以使用不同的连接布置，例如过盈配合。在所示示例中，第二套筒85由铝形成，但可以理解的是，可以使用任何合适的材料，例如基于铜的合金(例如青铜)或钢合金。
88.尽管以上是参照一个或更多个优选实施例来说明本发明的，可以理解的是，在不偏离所附权利要求书中所限定的本发明范围的情况下，可以进行各种更改或修改。