JP2001088784A - プロペラ - Google Patents

プロペラ

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JP2001088784A
JP2001088784A JP2000255378A JP2000255378A JP2001088784A JP 2001088784 A JP2001088784 A JP 2001088784A JP 2000255378 A JP2000255378 A JP 2000255378A JP 2000255378 A JP2000255378 A JP 2000255378A JP 2001088784 A JP2001088784 A JP 2001088784A
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radius
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J Eivarudo Michael
マイケル・ジェイ・エイヴァルド
J Kuroiru Daniel
ダニエル・ジェイ・クロイル
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Outboard Marine Corp
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Outboard Marine Corp
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    • B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
    • B63H1/14—Propellers
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B61/00—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing
    • F02B61/04—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers
    • F02B61/045—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers for marine engines

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベンチレーションを避け、効率と速度の損失
を避ける有効な構造の船外機エンジン用プロペラを提供
すること。 【解決手段】 周期的な形状を有しプロペラハブ（５
２）の前端（５６）から延びるプロペラフレア（６０）
が示されている。各フレア部分（６２）は、螺旋形の断
面形状を有し、傾斜部分（６４）が、フレア部分（６
２）に隣接して中間に配置される。各傾斜部分は、プロ
ペラ羽根の１枚に整列している。各傾斜部分は、羽根の
ピッチに少なくともほぼ等しいピッチを有する。切欠き
（６６）が各傾斜部分に隣接して配置され、各切欠きは
フレアリングの後端からフレアリングの先端に向かって
延びている。各傾斜部分は推力面（７２）を有し、推力
面は、各羽根の位置と角度に整列している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンに関し、
さらに詳細には、排気ガスがプロペラのハブに逆流する
ことを防止する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】船外機のエンジンは、パワーヘッドから
延びる排気ケーシングと、前記排気ケーシングに取り付
けられた下方ユニットを含む。下方ユニットは、プロペ
ラ軸を支持する歯車ケースを有し、プロペラは軸に係合
している。プロペラは排気ガスが排出される外側ハブを
有する。
【０００３】動作中に、低圧の領域がプロペラの後方に
広がる。ハブの周りに薄い低圧の境界層が形成される。
ハブの後方の低圧の境界層は、低圧境界層と接合する傾
向を有する。排気ガスは、羽根の間のプロペラハブに沿
って及びプロペラ羽根の前面に沿って前方に進み、それ
によって、「キャビテーション」または「ベンチレーシ
ョン」の状態を生じる。キャビテーションのこのような
条件によってプロペラの羽根が水をかみ、効率の損失が
生じる。さらに、プロペラハブの後方の領域の大きな低
圧は、水を通るエンジンの前方への動きに抗力を生じ
る。
【０００４】ベンチレーションを防止する公知のプロペ
ラ構造は、プロペラハブの後端に広がる形のフレアリン
グと収束する形のフレアリングを有する。このフレアリ
ングは、ハブ上の水の流れに影響を与え、ハブに沿って
排気ガスが移動することを防止する。公知のフレアリン
グ形状がベンチレーションを防止する際に有効である
が、このようなフレアリングは、抗力が増大することに
よって、効率の損失と速度の損失を生じる。
【０００５】ベンチレーションを避け、効率の損失と速
度の損失を避ける有効な構造の装置を提供することが望
ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】これら及び他の目的は、
周期的な形状を有し、プロペラハブの船尾側の端部、す
なわち後端に取り付けられた形状のプロペラフレアによ
って達成される。このフレアの周期的な形状は、プロペ
ラハブの後縁または後端が所定の場所、すなわわち、排
気ガスが、羽根の吸引側の低圧領域に到達することを防
止しなければならない場所でのみ増大するようにする。
このような選択された場所においてハブの後端を増大す
ることによってのみ、抗力の増大による効率及び速度の
損失が最小限になる。
【０００７】さらに詳細には、１つの実施形態におい
て、３つの羽根のプロペラにおけるフレアが構成され、
３つのフレア断面を含む。各フレア部分は、螺旋形の断
面形状を有し、隣接するフレア断面の中間に傾斜部分が
配置されている。各傾斜部分は、１つの羽根と整列し、
各傾斜部分は、羽根のピッチに少なくとも等しいピッチ
を有する。切欠きが各傾斜部分に隣接して配置され、各
切欠きは、フレアリングの船尾端部からフレアの前方端
部に延びている。
【０００８】各傾斜部分は、推力面を有し、この推力面
は、羽根の位置及び角度に整列している。この切欠き
は、排気ガスを通して流すことができ、推力面はエンジ
ンの動作中の推力を向上させる。傾斜部分は、局部的に
圧力を増大させ、排気ガスがプロペラの羽根に入ること
を妨げる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して詳細に説明する。本発明は、特定のエンジンと
関連して実施されるようには制限されず、また特定のプ
ロペラ形状を実施することにも制限されない。本発明
は、多数のエンジン及びプロペラ形状とともに使用する
ことができる。例えば、３枚の羽根を持つプロペラが説
明されているが、本発明は、多数の羽根を有するプロペ
ラと関連して使用することもできる。したがって、本発
明は、例示的な船外エンジン及びプロペラ構成に関する
実施の形態を説明するが、このようなエンジン及びプロ
ペラと形態するようには制限されない。
【００１０】さらに、個々に説明する特定の実施の形態
は、プロペラのハブに取り付けられるフレアリングの形
態である。しかしながら、フレアは、分離したフレアリ
ングとしてではなく、プロペラハブと一体的である。し
たがって、本発明は、分離したフレアリングとして実施
することには制限されず、ハブと一体的なフレアを含
む。
【００１１】特に図面を参照すると、図１は、イリノイ
州、オークガンのOutboard Marine社から市販されてい
る例示的な船外エンジンの斜視図である。エンジン１０
は、動力ヘッド（図示せず）を包囲するカバーと、排気
ハウジング１４と、動力ユニット１６とを有する。下方
ユニット１６は、プロペラ軸２０を支持する歯車ケース
１８を含む。プロペラ２２は軸２０に係合する。プロペ
ラ２２は、外側ハブ２４を含み、この外側ハブ２４を通
って排気ガスが放出される。歯車ケース１８は、弾丸形
状、魚雷形部分及びこの魚雷形部分から下方に垂直に垂
下しているスケグ２８を含む。
【００１２】上述したように、作動中、低圧領域は、プ
ロペラ２２の後方に生成され、薄い低圧境界層がプロペ
ラハブ２４の周りに形成される。プロペラ２２の後方の
低圧状態は、低圧境界層と結合し、これにより、排気ガ
スがプロペラの羽根の間のプロペラのハブ２４に沿って
及びプロペラ羽根の前面に沿って前方に流れ、ベンチレ
ーションを生じる。このようなベンチレーションは、プ
ロペラの羽根が水を「かむ」ことを妨げる。さらに、も
し、大きな低圧がプロペラハブ２４の後方の領域に生成
される場合には、このような大きな低圧は、エンジン１
０が水中を前方に進むときに抗力を生じる。
【００１３】図２は、本発明の１つの実施の形態によっ
て製造されたプロペラ５０の斜視図である。プロペラ５
０は、前端５４及び後端５６を備えた中央ハブ５２を有
する。フレアリング６０は、中央ハブの後端５６から延
びている。再び述べるが、それとは別に、フレアリング
６０によって示されたフレアは、ハブ５２と一体的に鋳
造することができる。
【００１４】フレアリング６０のフレアは、周期的な形
状を有する。特に、このフレアは、フレア部分またはウ
イング６２によって形成され、各フレア部分６２は、螺
旋形の断面形状を有する。傾斜部分６４は、隣接したフ
レア部分６２の中間に配置され、各傾斜部分６４は、１
枚の羽根５８と整列している。各傾斜部分６４は、羽根
５８のピッチに少なくともほぼ等しいピッチを有する。
例えば、もし、プロペラの羽根５８が１９のピッチを有
する場合には、傾斜部分６４は１９のピッチを有する。
切欠き６６が各傾斜部分６４に隣接している。各切欠き
６６は、フレアリング６０の後端からフレアリング６０
の前端７０に向かって延びている。
【００１５】図３は、図２に示すフレアリング６０の斜
視図である。図３に示すように、各傾斜部分６４は、推
力面を有する。推力面７２は、各羽根の位置と角度に整
列し、動作中に推力の向上を行う。また傾斜部分６４
は、局所的に圧力を増大し、排気ガスがプロペラの羽根
５８に入ることを妨げる。
【００１６】図４及び図５を参照すると、フレアリング
６０の正面図及び後面図が示されている。通常、フレア
リング６０のフレアは、後縁のハブの直径を増大し、こ
の場所でのみ排気ガスが羽根の吸引側の低圧領域に到達
することを防止するためにこのような増大が必要にな
る。フレアリング６０は、ハブの後縁または前端で、ま
たはその近傍で可変のハブの半径及び／又は長さを提供
する。
【００１７】さらに詳細には、フレアリング６０は、フ
レアリングの後端６８で、フレアリング６０の中心Ｃか
ら傾斜部分６４のフレアリング６０の外径まで測定され
た第１の半径Ｒ１（図５）を有する。またフレアリング
６０は、フレアリングの後端６４で、中心Ｃから傾斜部
分６４と対向する切欠き６６の縁部７４のフレアリング
６０の外径まで測定された第２の半径Ｒ２（図５参照）
を有する。半径Ｒ１は半径Ｒ２より大きい。螺旋形状の
フレア部分６２は、第１の半径部分Ｒ１から第２の半径
部分Ｒ２に円滑に移行する。また第１の半径部分Ｒ１
は、フレアリングの中心Ｃからフレアリング６０の外径
までフレアリングの前端で測定された半径Ｒ３（図４参
照）より大きい。
【００１８】図６は、図３に示すフレアリング６０の側
面図である。１つの特定の実施の形態において、各フレ
ア部分６２は、約２．５４ｃｍ（１インチ）の長さを有
する。フレアリング６０は、例えば、公知の鋳造技術を
使用して４３１ステンレススチールから鋳造することが
できる。製造後、フレアリング６０は、プロペラハブに
固定することができる。特に、傾斜部分６４は、各羽根
と整列し、フレアリング６０の（図３に示す）前端７０
は、（図２に示す）ハブ５２の（図２に示す）後端５６
に固定される。例えば、フレアリング６０の前端７０
は、ハブ５２の後端５６に溶接される。
【００１９】図７は、フレアリング１００の他の実施形
態の斜視図である。フレアリング１００は周期的な形状
を有し、フレア部分１０２を含む。各フレア部分１０２
は、螺旋の断面形状を有する。傾斜部分１０６は、フレ
ア部分１０２に隣接した中間部分に配置され、各傾斜部
分１０６は、図２に示すように１枚の羽根５８と整列す
るように構成されている。各傾斜部分１０６は、羽根５
８のピッチにほぼ等しいピッチを有する。例えば、も
し、プロペラの羽根５８が１９のピッチを有する場合に
は、傾斜部分１０６は、１９のピッチを有する。各傾斜
部分１０６は、推力面１０８を有し、この推力面１０８
は、フレアリング１００の前端に向かって後端から延び
ている。推力面１０８は、各羽根の位置と角度に整列
し、作動中の推力を向上する。また、傾斜部分１０６
は、圧力を局所的に増大し、排気ガスがプロペラの羽根
５８から出ることを妨げる。
【００２０】フレアリング１００はフレアリング６０と
同じ寸法である。しかしながら、フレアリング１００
は、切欠き６６を含まない。通常、フレアリング１００
は、後縁ハブの直径を増大し、これは、排気ガスが羽根
５８の吸引側の低圧領域に到達することを必要とする所
でのみ増加する。
【００２１】フレアリング６０及び１００は、多数の異
なるプロペラとともに使用するために変形することがで
きる。例えば、フレアリングのフレア部分及び傾斜部分
の数は、特定のプリペラの羽根の数に合致するように選
択することができる。例えば、５つの羽根のプロペラの
フレアリングは、５つのフレア部分及び５つの傾斜部分
を含む。
【００２２】本発明の種々の説明から本発明の目的を達
成することは明らかである。本発明を詳細に説明し図示
したが、一例として示すもので制限を目的とするもので
はないことを理解すべきである。したがって、本発明の
精神及び範囲は、請求の範囲によってのみ制限されるも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図１】船外機の斜視図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態によって製造された
プロペラの斜視図である。
【図３】図２に示すフレアリングの斜視図である。
【図４】図３に示すフレアリングの正面図である。
【図５】図３に示すフレアリングの後面図である。
【図６】図３に示すフレアリングの側面図である。
【図７】本発明によるフレアリングの他の実施形態の斜
視図である。
【符号の説明】
５０ プロペラ ５８ 羽根 ６０ フレア ６２ フレア部分 ６４ 傾斜部分 ６６ 切欠き ６８ 後端 ７０ 前端
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・ジェイ・エイヴァルド アメリカ合衆国ウィスコンシン州53143, ケノーシャ，セヴンティシックスス・スト リート 2416 (72)発明者 ダニエル・ジェイ・クロイル アメリカ合衆国イリノイ州60096，ウィン スロップ・ハーバー，メドウ・コート 616

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 前端（７０）と前記前端から延びる複数
    のフレア部分（６２）とを備えたフレアを有し、前記フ
    レア部分は、螺旋形の断面形状を有するプロペラ（５
    ０）。
  2. 【請求項２】 前記フレア（６０）は、第１のフレア部
    分（６２）と、第２のフレア部分（６２）と、前記第１
    のフレア部分と第２のフレア部分との中間の傾斜部分
    （６４）と、を有し、前記傾斜部分は前記前端から延び
    ている請求項１に記載のプロペラ（５０）。
  3. 【請求項３】 前記フレア（６０）は、前記傾斜部分
    （６４）に隣接した切欠き（６６）を有し、前記切欠き
    は、前記前記フレアの後端（６８）から前端（７０）に
    向かって延びる請求項２に記載のプロペラ（５０）。
  4. 【請求項４】 前記フレア（６０）は、前記後端（６
    ８）において前記フレアの中心から前記傾斜部分（６
    ４）における前記フレアの外径まで測定した第１の半径
    と、前記フレアの後端において前記フレアの中心から前
    記傾斜部分と対向する前記切欠き（６６）の縁部におけ
    る前記フレアの外径まで測定した第２の半径を有する請
    求項２に記載のプロペラ（５０）。
  5. 【請求項５】 前記第１の半径は前記第２の半径より大
    きい請求項４に記載のプロペラ（５０）。
  6. 【請求項６】 前記第１の半径は、前記フレアの中心か
    ら前記フレア（６０）の外径まで前記フレアの前端（７
    ０）において測定した半径より大きい請求項４に記載の
    プロペラ（５０）。
  7. 【請求項７】 前端（５４）及び後端（５６）を有する
    中央ハブ（５２）と、前記中央ハブから延びる複数の羽
    根（５８）と、前記中央ハブの後端から延び、周期的な
    形状を有するフレア（６０）とを有するプロペラ（５
    ０）。
  8. 【請求項８】 前記フレア（６０）は、複数のフレア部
    分（６２）を有する請求項７に記載のプロペラ。
  9. 【請求項９】 前記各フレア部分（６２）は、螺旋形の
    断面形状を有する請求項８に記載のプロペラ。
  10. 【請求項１０】 前記フレア（６０）は、第１のフレア
    部分（６２）と、第２のフレア部分（６２）と、前記第
    １のフレア部分と前記第２のフレア部分との中間の傾斜
    部分（６４）とを有する請求項８に記載のプロペラ（５
    ０）。
  11. 【請求項１１】 前記各羽根（５８）は、所定のピッチ
    を有し、前記傾斜部分は、前記羽根のピッチに少なくと
    もほぼ等しいピッチを有する請求項１０に記載のプロペ
    ラ。
  12. 【請求項１２】 前記傾斜部分（６４）は前記プロペラ
    羽根（５８）の１つに整列している請求項１１に記載の
    プロペラ（５０）。
  13. 【請求項１３】 前記傾斜部分（６４）に隣接した切欠
    き（６６）を有し、前記切欠きは、前記切欠きの後端
    （６８）から前記フレアの前端（７０）に向かって延び
    る請求項１０に記載のプロペラ（５０）。
  14. 【請求項１４】 前端（６８）と、前記前端から延びる
    複数のフレア部分（６２）とを有し、各前記フレア部分
    は螺旋形の断面形状を有するプロペラ（５０）用のフレ
    アリング（６０）。
  15. 【請求項１５】 前記フレアリングは、第１のフレア部
    分（６２）と、第２のフレア部分（６２）と、前記第１
    のフレア部分と前記第２のフレア部分との中間の傾斜部
    分（６４）とを有し、前記傾斜部分は、前記前端（７
    ０）から延びている請求項１４に記載のフレアリング
    （５０）。
  16. 【請求項１６】 前記プロペラ（５０）は、所定のピッ
    チを有する少なくとも１枚の羽根（５８）を有し、前記
    傾斜部分（６４）は、前記プロペラ羽根のピッチに少な
    くともほぼ等しいピッチを有する請求項１５に記載のフ
    レアリング。
  17. 【請求項１７】 前記傾斜部分（６４）は、前記プロペ
    ラ羽根（５８）と整列している請求項１６に記載のフレ
    アリング。
  18. 【請求項１８】 前記傾斜部分（６４）に隣接した切欠
    き（６６）を有し、前記切欠きは、前記フレアリング
    （６０）の後端（６８）から前端（７０）に向かって延
    びている請求項１５に記載のフレアリング（６０）。
  19. 【請求項１９】 前記後端（６８）において前記フレア
    リングの中心から前記傾斜部分（６４）における前記フ
    レアリングの外径まで測定される第１の半径部分と、前
    記フレアリングの後端において前記フレアリングの中心
    から前記傾斜部分に対向する前記切欠きの縁部における
    前記フレアリングの外径まで測定される第２の半径部分
    とを有する請求項１５に記載のフレアリング（６０）。
  20. 【請求項２０】 前記第１の半径部分は前記第２の半径
    部分より大きい請求項１９に記載のフレアリング（６
    ０）。
JP2000255378A 1999-09-07 2000-08-25 プロペラ Pending JP2001088784A (ja)

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US09/390880 1999-09-07
US09/390,880 US6267634B1 (en) 1999-09-07 1999-09-07 Propeller flare

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