Brevet FR3081014A1 — publié le 20191115

Description Titre de l'invention : MOTEUR HORS-BORD ÉLECTRIQUE [0001] Des modes de réalisation de la présente invention concernent un moteur hors-bord électrique. [0002] Classiquement, une hélice de moteur hors-bord propulsant un bateau est entraînée par un moteur à combustion interne. [0003] Au cours des dernières années, du point de vue des mesures environnementales telles que la lutte contre la pollution de l'eau et le contrôle du bruit, les moteurs hors-bords électriques qui utilisent des moteurs électriques comme sources d'entraînement plutôt que des moteurs à combustion interne sont aussi adoptés principalement pour de petites embarcations. La plupart des moteurs hors-bord électriques conventionnels ont des moteurs de propulsion comme éléments d'entraînement montés sur le dessus des moteurs hors-bords électriques. [0004] La hauteur de fixation du moteur hors-bord électrique par rapport au bateau doit être ajustée en fonction des caractéristiques du bateau, de la même manière que le moteur hors-bord du type à combustion interne (par exemple, publication des demandes de brevet japonais non examinées n° 2003-137186 et H08-2494). [0005] Cependant, dans le moteur hors-bord électrique classique décrit ci-dessus, un problème est que la puissance de sortie du moteur de propulsion chute avec la durée de conduite en raison de la génération de chaleur. [0006] En outre, dans le moteur hors-bord électrique conventionnel, un autre problème tient au fait que l'ajustement de la hauteur de fixation par rapport au bateau, c'est-à-dire le réglage de la hauteur sur le tableau arrière, demande également du temps et des efforts. Résumé de l'invention [0007] Au vu des problèmes décrits ci-dessus, un objet de la présente invention est de proposer un moteur hors-bord électrique respectueux de l'environnement qui puisse être facilement ajusté en hauteur de montage par rapport à une coque et pouvant présenter d'excellentes performances de refroidissement d'un moteur de propulsion. [0008] Afin d'améliorer la situation, il est proposé conformément à l'invention un moteur hors-bord électrique qui comprend : un carter de moteur dans lequel sont logés un moteur électrique et un arbre d'hélice ; un arbre configuré pour relier le carter de moteur à une poignée d'actionnement ; un élément de fixation configuré pour fixer l'arbre à une coque ; et un ajusteur d'arbre prévu sur l'arbre et configuré pour ajuster une distance entre le carter de moteur et l'élément de fixation. [0009] Selon la présente invention, il est possible de proposer un moteur hors-bord électrique respectueux de l'environnement qui puisse être facilement ajusté en hauteur de montage par rapport à une coque et qui présente d'excellentes performances de re- 2 froidissement d'un moteur de propulsion. [0010] Il est prévu en outre que le moteur hors-bord électrique présente l'une au moins des caractéristiques suivantes : - le moteur électrique est disposé en une position plus haute qu'une plaque de cavitation prévue sur une surface extérieure du carter de moteur. - le carter de moteur est configuré en forme de "T" lorsqu'il est vu depuis un côté de la coque (ce qui peut correspondre à sa forme selon des vues en coupe suivant un plan, typiquement vertical, perpendiculaire à l'arbre d'hélice). - l'élément de fixation et le carter de moteur sont configurés pour être en contact avec un sol, à un moment de stockage. - le moteur hors-bord électrique est configuré pour adopter une posture dans laquelle la poignée d'actionnement est déplacée jusqu'en une position ne touchant pas le sol, à un moment de stockage. - le carter de moteur est composé d'au moins deux éléments ayant une surface de raccordement qui est perpendiculaire à un sens de déplacement de la coque dans un état monté. - le moteur électrique est disposé à l'intérieur de l'un au moins des deux éléments, l'un des au moins deux éléments étant positionné en face d'une hélice reliée à l'arbre d'hélice. - le moteur de propulsion et l'arbre d'hélice sont disposés du même côté par rapport à l'ajusteur d'arbre. Brève description des dessins [0011] Dans les dessins annexés : [fig.1] La figure 1 est une vue de côté schématique d'un moteur hors-bord électrique selon un mode de réalisation non limitatif ; [0012] [fig.2] La figure 2 est une vue en coupe schématique de côté du moteur hors-bord électrique selon le mode de réalisation ; [0013] [fig.3] La figure 3 est une vue en coupe longitudinale du carter de moteur prise le long de la ligne I-I de la figure 1 ; et [0014] [fig.4] La figure 4 est une vue de face schématique du moteur hors-bord électrique selon le mode de réalisation. Description des modes de réalisation [0015] Des modes de réalisation de la présente invention vont à présent être décrits en référence aux dessins annexés. [0016] Dans la suite de la description, les termes directionnels tels que vertical, horizontal, supérieur, vers le haut, inférieur, vers le bas, au-dessus et au-dessous sont utilisés en référence à l'état dans lequel un moteur hors-bord électrique est monté sur une coque. 3 De plus, "sens de déplacement" désigne le sens de déplacement du bateau. En outre, les termes « avant » et « vers l'avant » désignent le sens de déplacement du bateau en conduite normale et les termes « arrière » et « vers l'arrière » désignent le sens opposé au sens de déplacement du bateau en conduite normale. [0017] Dans chacune des figures 1 à 4, certains composants sont omis de manière arbitraire pour des raisons de simplicité. [0018] Tout d'abord, en se référant à la figure 1, une description du moteur hors-bord électrique 10 (ci-après appelé plus brièvement « moteur hors-bord 10 ») sera faite selon le présent mode de réalisation. [0019] La figure 1 est une vue de côté schématique du moteur hors-bord 10 selon le mode de réalisation. [0020] Le moteur hors-bord 10 est généralement prévu au niveau de la partie d'extrémité arrière de la coque de manière à faire saillie à l'extérieur du bateau. Le moteur hors-bord 10 comprend une hélice 12 attachée près de son extrémité inférieure et propulse le bateau en faisant tourner l'hélice 12 sous l'eau. [0021] Dans le moteur hors-bord 10 selon le mode de réalisation représenté en figure 1, un carter de moteur 21 et une poignée d'actionnement 18 sont reliés par un arbre 17 et cette configuration constitue la partie principale du moteur hors-bord 10. Lorsque la poignée d'actionnement 18 est pivotée dans la direction horizontale, l'hélice 12 prévue dans le carter de moteur 21 est pivotée conjointement avec le carter de moteur 21 et, de ce fait, la course, c'est-à-dire le sens de déplacement du bateau est modifié. En outre, l'arbre 17 est attaché à un tableau arrière 13 à l'extrémité arrière de la coque via un mécanisme de serrage (élément de fixation) 14, grâce à quoi le moteur hors-bord 10 est monté sur la coque. [0022] Ensuite, la configuration du moteur hors-bord 10 sera décrite plus en détail en référence à la Fig. 2 en plus de la Fig. 1. [0023] La figure 2 est une vue en coupe schématique de côté du moteur hors-bord 10 selon le mode de réalisation. [0024] Sur la surface extérieure du côté arrière du carter de moteur 21, une plaque de ca- vitation 22 est prévue horizontalement. Une hélice 12 est disposée en dessous de la plaque de cavitation 22 à extension horizontale. La plaque de cavitation 22 supprime l'occurrence de la cavitation due à la rotation de l'hélice 12 afin de convertir l'énergie en force de propulsion sans perte. [0025] Normalement, au cours de la navigation pendant laquelle la coque glisse sur la surface de l'eau, la position de la surface de l'eau est la position de la plaque de cavitation 22. En d'autres termes, au cours de la navigation, le côté supérieur du carter de moteur 21 situé au-dessus de la plaque de cavitation 22 est maintenu sur la surface de l'eau et le côté inférieur du carter de moteur 21 situé sous la plaque de cavitation 22 est 4 maintenu sensiblement sous la surface de l'eau. [0026] Le moteur de propulsion 19 est monté à l'intérieur du carter de moteur 21 de telle sorte que le moteur de propulsion 19 soit en contact de surface avec le carter de moteur 21 en une position plus haute que la plaque de cavitation 22, c'est-à-dire du côté de la poignée d'actionnement 18. La chaleur Q générée dans le moteur de propulsion 19 passe principalement depuis la surface de contact avec le carter de moteur 21 au carter métallique de moteur 21 et se propage à travers la paroi du carter de moteur 21 par conduction thermique. [0027] Le carter de moteur 21 est refroidi à l'eau au niveau de la partie immergée dans l'eau sous la plaque de cavitation 22. La partie supérieure du carter de moteur 21 au-dessus de la plaque de cavitation 22 est exposée à l'atmosphère et est refroidie à l'air principalement par le vent lié à l'avancement. [0028] Le carter de moteur 21 est composé d'un élément de carter arrière 21a et d'un élément de carter avant 21b de manière à être divisé en deux dans la direction avant-arrière, par exemple. La surface de raccordement 35 de l'élément de carter arrière 21a et de l'élément de carter avant 21b coïncide avec la direction perpendiculaire au sens de déplacement. Un élément d'étanchéité 39, tel qu'un joint torique ou un joint, est appliqué sur la surface de raccordement 35, et les éléments de carter 21a et 21b sont assemblés l'un contre l'autre par un moyen de fixation telle qu'une vis, de sorte que l'étanchéité à l'eau à l'intérieur du carter de moteur 21 est assurée. [0029] Le moteur de propulsion 19 est placé horizontalement de sorte que son arbre de sortie 24 soit tourné vers l'avant dans le sens du déplacement. L'arbre de sortie 24 du moteur de propulsion 19 peut se trouver du côté avant ou du côté arrière d'une partie d'enroulement 26 du corps principal de moteur. En d'autres termes, le moteur hors-bord 10 peut être configuré d'une manière différente de celle de la figure 2, de telle sorte que le moteur de propulsion 19 soit logé dans l'élément de carter avant 21b du côté de la coque et que la partie d'enroulement 26 soit disposée de manière à être plus proche du côté de la coque que son arbre de sortie 24. [0030] Dans l'espace inférieur du moteur de propulsion 19, un arbre d'hélice 20 est disposé parallèlement à l'arbre de sortie 24 du moteur de propulsion 19. L'arbre d'hélice 20 est supporté de manière rotative par le carter de moteur 21 via un roulement 25 et fait saillie vers l'arrière du carter de moteur 21 tandis que son étanchéité à l'eau est maintenue, par exemple, par une bague. Au niveau de la partie d'extrémité arrière de l'arbre d'hélice 20, une hélice 12 est supportée de manière pivotante. [0031] L'arbre de sortie 24 du moteur de propulsion 19 est muni d'une poulie d'entraînement 27 et l'arbre d'hélice 20 est muni d'une poulie entraînée 29. Entre la poulie d'entraînement 27 et la poulie entraînée 29, une courroie crantée 28 est enroulée. La puissance de sortie de moteur du moteur de propulsion 19 est transmise depuis l'arbre de sortie 24 à la poulie d'entraînement 27, à la courroie crantée 28, à la poulie entraînée 29 et à l'arbre d'hélice 20, et ainsi l'hélice 12 est entraînée en rotation. [0032] Au lieu de la courroie crantée 28, un pignon peut être mis en oeuvre pour un en- traînement par chaîne entre le moteur de propulsion 19 et l'arbre d'hélice 20. [0033] La figure 3 est une vue en coupe longitudinale du carter de moteur 21 prise le long de la ligne I-I de la figure 1. [0034] Comme le montre la figure 3, le moteur de propulsion 19 et l'arbre d'hélice 20 sont juxtaposés le long de la direction verticale à l'intérieur du carter de moteur 21. [0035] Le moteur de propulsion 19 est plus grand en diamètre que la poulie d'entraînement 27 et que la poulie entraînée 29. Ainsi, en vue depuis le côté coque, la forme en coupe transversale du carter de moteur 21 est sensiblement en forme de T avec la plaque de cavitation 22 formant limite horizontale entre la partie supérieure et la partie inférieure. Autrement dit, pour ce qui relève des parties respectives du carter de moteur 21, la partie de logement destinée à loger le moteur de propulsion 19 positionné au-dessus de l'eau est configurée pour avoir une forme plus large que la partie immergée située sous la partie de logement. [0036] La description de la configuration du moteur hors-bord 10 se poursuit ici en revenant aux figures 1 et 2. [0037] L'arbre 17 est fixé à la partie supérieure de tête du carter de moteur 21. [0038] L'arbre 17 est, par exemple, un tuyau qui présente en son intérieur un espace creux 11 et qui conserve le même diamètre sur toute sa longueur. Par exemple à travers l'espace creux 11, il est permis de passer un câble d'alimentation en puissance non illustré pour connecter au moteur de propulsion 19 un interrupteur de puissance 31 prévu sur la poignée d'actionnement 18. Une partie ou manchon de préhension 15 peut être prévue sur la poignée d'actionnement 18, de sorte que l'interrupteur 31 se situe entre le manchon 15 et un mécanisme de liaison 32 entre l'arbre 17 et la poignée d'actionnement 18. L'arbre 17 est monté sur le mécanisme de serrage 14 via un ajusteur d'arbre 16. [0039] L'ajusteur d'arbre 16 présente une configuration avec, par exemple, un support cy- lindrique 33 et un mécanisme de verrouillage 34. Le support cylindrique 33 est constitué par une partie d'un cylindre qui présente un diamètre interne sensiblement égal au diamètre externe de l'arbre 17. L'arbre 17 est maintenu à coulissement par le support cylindrique 33. [0040] L'arbre 17 (ici sous la forme d'une tige) est fixé en position par un mécanisme de verrouillage 34 prévu dans le support cylindrique 33. Le mécanisme de verrouillage 34 comprend, par exemple, une goupille de verrouillage qui peut être insérée dans un trou quelconque parmi plusieurs trous prévus dans l'arbre 17. Cette goupille de verrouillage est insérée dans l'un des trous, ce qui permet de fixer la position relative de l'arbre 17 6 par rapport au support cylindrique 33. [0041] En outre, le support cylindrique 33 est supporté par un support pivotant 36 du mécanisme de serrage 14, de manière à pouvoir tourner horizontalement. Le support pivotant 36 est supporté de manière rotative par les supports de serrage droit et gauche 38 via l'arbre pivotant 37. Les crochets de serrage 38 maintiennent (par exemple, enserrent) le tableau arrière 13. [0042] Une telle structure de liaison avec le mécanisme de serrage 14 permet la rotation de l'arbre 17. De plus, le moteur hors-bord 10 peut être incliné et basculer par rapport au tableau arrière 13 du bateau. [0043] La poignée d'actionnement 18 pour diriger le bateau en faisant tourner l'arbre 17 selon un angle spécifique est reliée au sommet de l'arbre 17. Au niveau de la partie reliée entre la poignée d'actionnement 18 et l'arbre 17, un mécanisme de liaison 32 est prévu pour changer l'angle de liaison de la poignée d'actionnement 18 par rapport à l'arbre 17. [0044] Ci-après il est fait référence à la Fig. 2 et à la Fig. 4 pour une description de la posture du moteur hors-bord 10 lors de son détachement de la coque et de son stockage dans, par exemple, un entrepôt. La figure 4 est une vue de face schématique du moteur hors-bord 10 selon le mode de réalisation. [0045] Dans le cas du stockage du moteur hors-bord 10, les leviers de fixation respectifs 40 prévus sur les supports de serrage droit et gauche 38 sont détachés et le moteur hors-bord 10 est placé horizontalement (c'est-à-dire latéralement) de telle sorte que sa surface du côté opposé à l'hélice 12 est à terre. [0046] A ce moment-là, la poignée d'actionnement 18 est pliée dans la direction opposée au sol autour du mécanisme de liaison 32, tel qu'illustré en figure 2. En conséquence, au moment du stockage tel qu'illustré en figure 4, les supports de serrage droit et gauche 38 et le carter de moteur 21 supportent le moteur hors-bord 10 en amenant la surface de support 41 en contact avec le sol en trois points. [0047] Etant donné que le moteur hors-bord 10 du présent mode de réalisation présente la configuration décrite ci-dessus, les effets suivants (1) à (9) sont obtenus. [0048] (1) Le moteur de propulsion 19 est disposé près de l'arbre d'hélice 20 et est logé dans le carter de moteur 21 qui est partiellement immergé dans l'eau. [0049] Cette configuration permet au moteur de propulsion 19, qui monte en température en raison de sa propre chaleur, d'être refroidi efficacement à l'eau via le carter de moteur 21. [0050] De plus, lorsque la partie d'enroulement 26 (partie à bobinage(s)) du moteur de propulsion 19 est logée du côté de l'élément de carter avant 21b du côté de la coque, le moteur de propulsion 19 est davantage refroidi par le vent lié à l'avancement, le vent ou les éclaboussures et l'efficacité de refroidissement du moteur de propulsion 19 peut 7 être encore amélioré. [0051] De plus, étant donné que la plaque de cavitation 22 fonctionne également comme une ailette de refroidissement, l'efficacité de la dissipation de chaleur du carter de moteur 21 est améliorée et donc l'efficacité du refroidissement du carter de moteur 21 augmente. [0052] (2) À l'intérieur du carter de moteur 21, plus de la moitié de la longueur totale de la courroie crantée 28 ou de la chaîne destinée à transmettre la puissance depuis le moteur de propulsion 19 à l'arbre d'hélice 20 est disposée dans la partie située en dessous de la surface de l'eau. Ainsi, l'atmosphère à l'intérieur du carter de moteur 21 est également facilement refroidie à l'eau, de sorte qu'une diminution de la durée de vie due à la dégradation thermique est évitée. [0053] (3) Le moteur de propulsion 19 et l'arbre d'hélice 20 sont disposés du même côté par rapport à l'ajusteur d'arbre 16. En conséquence, l'arbre 17 supporte les poids respectifs du moteur de propulsion 19 et de l'arbre d'hélice 20 sensiblement du côté supérieur, et ainsi le moteur hors-bord 10 est configuré de telle sorte que le moment de flexion par rapport à l'arbre 17 est moins susceptible d'apparaître. Ainsi, la structure de connexion entre la poignée d'actionnement 18 et le carter de moteur 21 peut être constituée par un arbre 17 dont la structure peut être simple/simplifiée. En conséquence, il est possible d'ajuster la distance entre le carter de moteur 21 et le mécanisme de serrage 14 par un procédé simple dans lequel le support cylindrique 33 coulisse sur l'arbre 17. C'est-à-dire que la hauteur du tableau arrière peut être facilement ajustée. [0054] (4) La surface de raccordement 35 entre les éléments de carter arrière et avant 21a et 21b est réalisée perpendiculaire au sens de déplacement. Ainsi, la chaleur Q générée dans le moteur de propulsion 19 peut être transférée à la partie inférieure du carter de moteur 21 sans être bloquée par l'élément d'étanchéité 39 à haute isolation thermique (typiquement un élément d'étanchéité annulaire). [0055] Par exemple, lorsque la surface de raccordement est prévue par contraste selon la direction horizontale, la chaleur est arrêtée par isolation thermique au niveau de la surface de raccordement, de sorte qu'il est empêché que la chaleur Q n'atteigne la partie inférieure du carter de moteur 21. [0056] (5) La position de la plaque de cavitation 22 est plus basse que la position du moteur de propulsion 19. Ainsi, pendant la navigation au cours de laquelle la coque glisse sur la surface de l'eau, la partie de logement du carter de moteur 21 destinée à loger le moteur de propulsion 19 est maintenue au-dessus de la surface de l'eau et subit une résistance de l'air plutôt qu'une résistance de l'eau. Etant donné que la partie de logement pour le moteur de propulsion 19 présente une grande surface dans la direction perpendiculaire au sens de déplacement, la résistance totale à l'avancement peut être réduite en faisant en sorte que cette partie de logement ne subisse qu'une résistance de l'air qui 8 soit bien inférieure à la résistance de l'eau. C'est-à-dire que le moteur hors-bord 10 est configuré de sorte que la partie de logement pour le moteur de propulsion 19 soit conçue pour être au-dessus de la surface de l'eau, et cette configuration permet de voyager avec moins d'énergie. [0057] De plus, la partie de logement pour le moteur de propulsion 19 ne reçoit que la ré- sistance à l'air qui est bien moindre que la résistance à l'eau. Ainsi, même lorsque le diamètre du moteur augmente avec l'augmentation de la puissance de sortie du moteur de propulsion 19, l'influence sur la résistance globale à l'avancement due à cette augmentation de taille est réduite. [0058] (6) Etant donné que le moteur hors-bord 10 utilise le moteur électrique comme source d'entraînement au lieu du moteur à combustion interne, le moteur hors-bord 10 ne génère aucun gaz d'échappement et a peu d'influence sur l'environnement. [0059] (7) Le moteur de propulsion 19 et l'arbre d'hélice 20 sont logés dans le même carter de moteur 21 et sont juxtaposés avec leurs axes parallèles entre eux. Ainsi, la courroie crantée 28 ou la chaîne peut être utilisée en tant que moyen de transmission de puissance depuis le moteur de propulsion 19 jusqu'à l'arbre d'hélice 20. Par conséquent, la courroie crantée 28 ou la chaîne peut transmettre efficacement la puissance en plus du fait que le bruit généré par la courroie crantée 28 ou la chaîne est plus faible par rapport à l'engrenage conique ou planétaire conventionnel. [0060] En outre, le bruit subi par l'opérateur peut être réduit en plaçant le mécanisme d'entraînement tel que le moteur de propulsion 19 ou la courroie crantée 28 à distance de l'opérateur. [0061] (8) En ce qui concerne la posture du moteur hors-bord 10 lors du stockage, les mé- canismes de serrage droit et gauche 14 et le carter de moteur 21 sont en contact avec le sol en trois points. En conséquence, la distance entre les mécanismes de serrage 14 et le carter de moteur 21 peut être ajustée et il existe un degré de liberté dans la posture au stockage et, par conséquent, il est possible de choisir les postures dans lesquelles la stabilité peut être facilement assurée. [0062] (9) Le moteur de propulsion 19 est placé dans la plage reliant les trois points qui entrent en contact avec le sol au moment du stockage. Ainsi, même lorsque le poids du moteur de propulsion 19 augmente du fait de l'augmentation de la puissance, il est possible d'empêcher le centre de gravité de s'élever tel que dans le cas où le moteur de propulsion 19 est disposé en dehors de cette plage. En d'autres termes, même lorsque le moteur de propulsion 19 augmente en poids, il est possible d'assurer la stabilité de la posture du moteur hors-bord 10 au stockage. [0063] Le carter de moteur 21, qui est la partie concentrée du poids, est amené au contact du sol au stockage et la posture au stockage est stabilisée. [0064] Selon le mode de réalisation décrit ci-dessus, il est possible de proposer le moteur 9 hors-bord électrique respectueux de l'environnement 10 qui puisse être facilement ajusté en hauteur de montage par rapport à la coque et qui présente d'excellentes performances de refroidissement du moteur de propulsion 19. [0065] Bien que certains modes de réalisation aient été décrits, ces modes de réalisation ont été présentés à titre d'exemple uniquement et ne sont pas destinés à limiter la portée de protection. [0066] D'autres formes de réalisation sont permises sans s'écarter du concept de l'invention, notamment en omettant certaines options, en opérant par des substitutions, ou en opérant des ajouts. Par exemple, le nombre de divisions du carter de moteur peut être de trois ou plus. [0067] En outre, même lorsque la transmission de puissance depuis le moteur de propulsion à l'arbre d'hélice est effectuée par un train d'engrenages général (c'est-à-dire un train d'engrenages) au lieu d'utiliser la courroie ou la chaîne, le procédé de transmission de puissance ne pose aucun problème. [0068] En outre, une unité de commande électronique (ECU, de l'anglais « Electronic Control Unit ») pour contrôler le moteur de propulsion peut être prévue dans le carter de moteur. [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6]