JP2011001055A - 舶用減速逆転機 - Google Patents

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Yoshiaki Terasawa
美明 寺沢
Naoyuki Oga
直行 大賀
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Abstract

【課題】エンジンの出力部に対する舶用減速逆転機の入力軸の径が一致しなくても容易に接続でき、さらにこれら軸の接続をスプラインにより行う場合に、接続時に発生する切削屑の発生を抑えることのできる舶用減速逆転機の技術を提供する。
【解決手段】エンジン側前端部に入力用接続部32を有し、入力ギヤ33の設けられた入力軸31を備えた舶用減速逆転機3において、入力軸31のエンジン側前端部に、内周が入力用接続部32と嵌合し、外周がエンジンの出力用接続孔25と嵌合するスリーブ10が嵌合され、このスリーブ10の肉厚によってエンジン側の出力接続部25内径と入力軸31の外径との差による隙間が埋められるようにされてなる。
【選択図】図1

Description

本発明は、舶用減速逆転機に関する。
従来、モーターボートや漁船など小型船舶の推進装置は、エンジン出力を、舶用減速逆転機で回転方向や速度を調整してプロペラシャフトへ伝えるようにしたものが一般的である。
例えば、図11は船体1の機関室内にエンジン2と、エジン2の後側に減速逆転機3とを搭載したモーターボートなどの一例を示す側面略図であり、減速逆転機3内の下半部には出力大ギヤ4を有する出力軸5が配置され、出力軸5の後部にカップリング継手50を介してプロペラシャフト6が結合されている(特許文献1)。
図12は、上記減速逆転機3の一例の拡大断面図を示し、エンジンの出力軸21にはフライホィール22が設けられ、このフライホィール22に、外輪23a、トルク変動緩衝用の弾性ブロック23b、及び中心部に出力用接続孔25が設けられた内輪23cからなる弾性継手23等の継手部材を介して、入力軸31が連結されている。
舶用減速逆転機3の入力軸31には、出力用接続孔25に嵌入接続される入力用接続部32が設けられ、他端側に入力ギヤ33が設けられている。この入力ギヤ33の紙面背側に隠れ図12には描かれていないが、同図のA−A断面である図13の部分平面断面図に示されているように、入力ギヤ33に噛み合う中間ギヤ34を有するサポート軸35が入力軸31と平行に支持されている。
入力軸31上には入力ギヤ33に対してクラッチ36fを介してピニオン37fが回転自在に支持され、クラッチ36fによって前進方向の回転伝動が断続されるようにされている。そしてピニオン37fに出力大ギヤ4が噛み合わされ、クラッチ36fにより前進方向の回転伝動が接となったときに出力大ギヤ4に前進方向の回転が伝えられ、出力軸5からカップリング継手50を介してプロペラシャフト6が回転されるようにされている。
一方サポート軸35上には中間ギヤ34に対してクラッチ36aを介してピニオン37aが回転自在に支持され、クラッチ36aによって後進方向の回転伝動が断続されるようにされている。そしてピニオン37aに出力大ギヤ4が噛み合わされ、クラッチ36aにより後進方向の回転伝動が接となったときに出力大ギヤ4に後進方向の回転力が伝えられるようにされている。
そして、前進方向のクラッチ36fが接とされるとピニオン37fが回転され出力大ギヤ4が前進方向へ回転されプロペラシャフト6が前進方向へ回転される。なお、このときは後進方向のクラッチ36aは断とされるので、ピニオン37aは出力大ギヤ4と噛み合ったまま空転している。
これとは逆に後進方向のクラッチ36aが接とされたときは、ピニオン37aが回転され出力大ギヤ4が後進方向へ回転されプロペラシャフト6が後進方向へ回転される。なお、このときは前進方向のクラッチ36fは断とされるので、ピニオン37fは出力大ギヤ4と噛み合ったまま空転している。
なお、図12において、符号41で示す部材は入力軸31内に貫設された作動油路を示し、クラッチ36f(図12)、36a(図13)を作動させるために設けられている。
特開2002−96796号公報、段落0001、図1
ところで上記の舶用減速逆転機を製造するメーカーは、様々な種類のエンジンに搭載される様々な継手部材の出力用接続孔のスプライン形状に気をつけなければならない。
この場合、図12に示されたエンジン2と舶用減速逆転機3の場合、継手部材の出力用接続孔25と、舶用減速逆転機3の入力軸31前端部の入力用接続部32とが両者共に同じ規格とされていれば問題がないが、両者の径やスプライン要目が相違していて接続ができない場合がある。
この場合、継手部材の出力用接続孔に合わせて舶用減速逆転機の入力軸の径を変更しなければならないが、このように設計変更しようとすると、入力軸31外周に取り付けられている入力ギヤ33やピニオン37f、さらにはこれに付属する油圧クラッチ36fの中心孔の径までも変更しなければならなくなり、変更作業が非常に面倒となる問題があった。
また、出力用接続孔25と入力用接続部32との接続、または舶用減速逆転機3の出力軸5外周とカップリング継手50内面との接続をスプラインによる接続とする場合、通常は、高馬力伝達のために相互間の接続面の接触状態がきわめて緻密な構造とされる。
従って、内周スプラインを有する接続孔内に外周スプラインを有する接続軸を軸方向へ押し込んでいくと、一方のスプラインの歯先端面が相手側スプラインの歯谷部表面を切削することがあり、その削り屑が図12に矢印P、Qで示すようにエンジン2や舶用減速逆転機3のケーシング内に侵入する恐れがあった。
また、挿入されるスプラインの中心軸線が相手側スプラインの中心軸線に対しわずかでも傾斜していると、スプラインの嵌合が非常に困難となる上、挿入作業を強行すると切削屑の発生も激しくなり、ひいてはスプラインの異常切削や焼き付けを起こし、装置そのものが使い物にならなくなってしまう問題があった。
本発明は上記問題を解決することを目的としてなされたものであり、エンジンの出力部に対する舶用減速逆転機の入力軸の径が一致しなくても容易に接続でき、さらにこれら軸の接続をスプラインにより行う場合に、接続時に発生する切削屑の発生を抑えることを目的としてなされたものである。
本発明は上記問題を解消するため、前端部に入力用接続部を有し入力ギヤの設けられた入力軸と、前記入力ギヤに噛み合う中間ギヤを有し前記入力軸と平行に支持されたサポート軸と、前記入力軸およびサポート軸上に回転自在に支持され前記入力ギヤ又は前記中間ギヤのそれぞれとクラッチを介して断続可能に接続されるピニオンと、このピニオンに噛み合う出力大ギヤを有する出力軸であってプロペラ側後端部に出力用接続部を備えた舶用減速逆転機であって、前記入力用接続部に、内周が前記入力用接続部外周に嵌合し、外周がエンジンの出力用接続孔内面に嵌合するスリーブが嵌合され、このスリーブの肉厚によって前記入力軸の外径と前記エンジン側の出力用接続孔内径との差による隙間が埋められるようにしたことを特徴とする。
なお、上記において前記スリーブを、前記入力軸のエンジン側前端部に締まり嵌めにより固定し、このスリーブの外周を前記エンジンの出力用接続孔にスプラインにより嵌合する構造としてもよく、あるいは前記スリーブの内外周面に、前記入力軸の入力用接続部外周及びエンジンの出力用接続孔内周のそれぞれに設けられたスプラインと嵌合する接続用スプラインを設け、この接続用スプラインにより前記エンジンの出力接続部と前記入力軸のエンジン側前端部とを前記スリーブを介して接続する構造としてもよい。
さらには前記スリーブの内外周面にキーを設け、前記入力軸の入力用接続部及びエンジン側出力用接続孔に設けたキー溝に前記キーを嵌合させることで前記エンジン側出力用接続孔と前記入力軸の入力用接続部とを接続する構造としても良い。
また、出力軸とプロペラシャフトとの接合部について、前記出力大ギヤを有する出力軸の軸端外周にスプラインが設けられ、プロペラシャフトの接続用フランジ部を有するカップリングの軸端内周に前記スプラインと嵌合するスプラインが設けられ、このスプラインを前記軸端外周のスプラインへ軸方向に挿入嵌合させることで前記出力軸と前記カップリングを互いに接続する構成としても良い。
また、スプラインによる接合の場合、スプラインの歯の厚さが、軸端部のみ相手側スプラインの歯間の間隔より薄く、さらにこの場合、歯の厚さが薄くされたスプラインの歯の硬さを相手側スプラインの歯の硬さよりも硬く構成しても良い。
また、前記ピニオンと前記出力大ギヤの歯が斜歯とされている場合、前記入力軸およびサポート軸上で前記ピニオンを支持するスラスト軸受に設けられる摺動材の低摩擦ライニングを、スラストの加わる側にのみ設ける構造、あるいは前記入力軸およびサポート軸上で前記ピニオンを支持するスラスト軸受における摺動材が、スラストの加わる側にのみ設ける構造としても良い。
また、前記スラスト軸受けに設けられる摺動材の前記ピニオンに対面する面を、微粒子ピーニング表面処理を施した面としても良い。
本発明によれば、継手部材の出力用接続孔と舶用減速逆転機の入力軸との間に径の差があっても、その間の隙間を埋めるスリーブの肉厚を変更することによって接続が可能となり、あらかじめ予想される径の相違やスプライン要目の相違に対応する雄スプラインと雌スプラインとを備えるこれらスリーブを用意しておけば、種類の異なる継手部材と舶用減速逆転機であっても相互の接続が簡単に可能となる。
また、スリーブの構造も簡単な構造であるので実施も容易にできる。
そしてこの場合、接続用スプラインの歯の厚さを、軸端部のみ相手側接続用スプラインの歯間の間隔より薄くしておけば、最初の軸方向挿入時の作業が非常にやり易くなる上、軸方向へ挿入していく際の削り屑発生量も飛躍的に少なくすることができる。
この場合厚さを薄くされた側のスプラインの歯の硬さを相手側スプラインの歯の硬さより硬くしておくと、相手側の歯が削られることなく圧縮変形させることもできるので、削り屑の発生をそれだけ抑えることができる。
なお、ピニオンと出力大ギヤとの歯を斜歯とした場合、スラスト軸受けに設けられる摺動材の低摩擦ライニング材あるいは摺動材そのものをスラスト力の加わる側のみに設ければそれだけ構造が簡単となる。
この発明の実施の形態である舶用減速逆転機の断面図である。 図1に示した舶用減速逆転機の分解断面図である。 スリーブの斜視図である。 スリーブの他の構成例を示す斜視図である。 スリーブのさらに他の構成例を示す斜視図である。 出力軸とカップリングとの接続構造を示す部分拡大断面図である。 図6に示した出力軸とカップリングとの接続構造の分解断面図である。 スリーブのスプラインを示す平面図である。 ピニオンと出力大ギヤとの噛み合い部分を示す部分拡大断面図である。 図1のA-A線矢視断面図であって、サポート軸上のピニオンと出力大ギヤとの噛み合い部分を示す部分拡大断面図である。 この発明の対象とする船舶の側面略図である。 従来の舶用減速逆転機の断面図である。 図12のA-A線の矢視断面図である。
以下、この発明の実施の形態である舶用減速逆転機について説明する。
図1はこの発明の実施の形態である舶用減速逆転機の要部断面図、図2はエンジンと舶用減速逆転機との接続部の分解説明断面図である。
この実施の形態である舶用減速逆転機3の構造は、図12、図13に示したものと基本的に同じであり、同一部分には同一符号を付すことで詳細な説明を省略する。
この発明の実施の形態である舶用減速逆転機3は、エンジン出力を舶用減速逆転機3に伝える弾性継手23のハブ状の内輪23cの出力用接続孔25の径rが、舶用減速逆転機3の入力軸31の外径dよりも大とされている。
前記出力用接続孔25には雌スプラインが、弾性継手23の製造メーカーの採用する規格に沿って形成されている。
一方、舶用減速逆転機3の入力軸31の外端には雄スプラインが、該逆転機の製造メーカーの採用する規格に沿って形成されている。
そして、出力用接続孔25内面と入力軸31の入力用接続部32外面との間の隙間が、この隙間と同じ肉厚とされた筒状のスリーブ10により埋められている。
このスリーブ10の外周面と内周面のそれぞれには雄・雌スプラインが刻設され、弾性継手23の種類の組み合わせから算出される隙間にあわせて肉厚が異なり、スプライン要目がそれぞれの規格に対応した何種類かのものがあらかじめ用意される。
従って、舶用減速逆転機3の製造メーカーが減速逆転機3に組み付けられる弾性継手23の種類や出力用接続孔25さえ前もってわかれば、その差に合致したスリーブ10を用意してその入力軸に装備させておくことで、弾性継手23の出力用接続孔25の径rと舶用減速逆転機側の入力用接続部32の径が一致しなくても直ちに接続が可能となる。
このスリーブ10は、高トルク伝動のため、スリーブ10の外面は出力用接続孔25内面と、内面は入力用接続部32外面とそれぞれ緊密に接している必要がある。
図3は、そのための構造を示す分解斜視図であって、スリーブ10は入力用接続部32外面に締まり嵌めにより嵌合されるようにされている。この締まり嵌めは、内径が入力用接続部32より小さいスリーブ10を加熱膨張させ、内径が入力用接続部32外径と同等以上になったときにスリーブ10を入力用接続部32上に強制的に外嵌し、次いで常温に冷却した時の熱収縮を利用して締まり嵌めとすることなどが行われる。
このスリーブ10の外面にスプライン11…11が設けられ、このスプライン11が内輪23cの中心部に設けられた出力用接続孔25の接続スプライン26…26に嵌合するように構成されている。
図4はスリーブ10の他の構成例を示す斜視図であって、このスリーブ10は、入力用接続部32外面に形成されたスプライン38…(図2)に嵌合するスプライン12が内面に形成され、外面に出力用接続孔25内面に設けられた接続スプライン26…26に嵌合するスプライン11…11が設けられて構成されている。
この場合は、入力用接続部32外面にスリーブ10を軸方向へ強制的に勘合し、スプライン38とスプライン12同士を嵌合させて強固に固着した後に、スリーブ10を出力用接続孔25に挿入し、スプライン11、スプライン26同士を嵌合させて、スリーブ10を介してエンジン2側の出力用接続孔25と入力用接続部32とを接続するのである。
図5は、スリーブ10のさらに他の構成例を示すものであって、スリーブ10の内外面にはそれぞれキー13が軸方向に形成され、このキー13を出力用接続孔25内面に形成されたキー溝(図示省略)および入力用接続部32外面に形成されたキー溝(図示省略)に嵌合することによって出力用接続孔25と入力軸31とを接続するのである。
従って、エンジン2側の出力用接続孔25内径と舶用減速逆転機3側の入力用接続部32外径との間に差があってもスリーブ10により容易に接続ができる。
ところで、舶用減速逆転機3の軸の接続部は、上述の弾性継手23と入力用接続部32の間のほか出力軸5とプロペラシャフト6との間にも存在する。
図6は出力軸5とプロペラシャフト6との接続部分の要部拡大断面図、図7は同じく分解した状態を示す断面図である。
図6、図7において、出力軸5とプロペラシャフト6との接続は、カップリング50を介して行われる。出力軸5とカップリング50との接続は、前述と同様高トルク伝動に備え、出力軸5の軸端外周に設けたスプライン51と、内面にスプライン52を設けたカップリング50を軸方向に嵌合させ、カップリング50が出力軸5から抜け出ないよう座金56をあてがってボルト54を出力軸5端面に締め付けることで出力軸5に固定されている。
そして、このカップリング50に形成したフランジ53にプロペラシャフト6のフランジ61をボルト62およびナット63により止着するようにされている。なお、図中62はナット63用の座金を示す。
図8は上記カップリング50を出力軸5にスプラインにより接合する場合、切削屑が発生するのを防止するためのスプラインの歯形状を示す平面図である。
図8において、前述したカップリング50の接続部分に設けられたスプライン52…は、歯Tの厚さsが、スプライン52…の軸端から範囲Lの部分だけ相手側出力軸5のスプライン12…の歯間の隙間wより薄くされ、歯側面40、40が相手側歯谷部内面40b、40bに接するようにされている。
この場合、スプライン52…を相手側スプライン51の歯谷部内面に推進していく時、スプライン52…の歯端面40aが相手側スプライン51の歯谷部内面40bを削り取るのが防止され、それだけ切削屑の発生が抑えられる。
また、スプライン52、51…同士を軸方向へかみ合わせる際に、肉厚sを薄くした部分がガイドとなって挿入が容易になり、両スプライン52、51の中心軸にずれがあっても挿入途中で軸線のずれの修正も容易にでき、それまでの異常な切削屑の発生も防げる。
なお、上記Lの範囲はスプライン全長の3〜15%程度とされる。3%より少ないと切削防止の効果があまり得られず、15%より長くするとスプラインのトルク伝動に対する有効長が減少し伝動のための強度が不足する恐れがあるからである。
さらに、上記の場合、肉厚sを薄くしたスプライン52…の歯の硬さを、相手側接続用スプライン51の歯Tの硬さよりも硬くしても良い。
この場合は歯の硬くされたスプラインを挿入していく過程で、相手側スプライン51…の歯を周方向へ圧縮変形させつつ接合していくことも可能となり、切削屑を発生されることなく、より高いトルク伝動に耐え得る接合構造とすることができる。
上記スプライン52、51の構造は出力軸5とカップリング50との間に限らずエンジンの出力用接続孔25と入力軸31の入力用接続部32との間に介挿されるスリーブ10のスプライン11、12についても同様に適用可能である。
次に、上記した舶用減速逆転機3の各歯車のスラスト軸受43について説明する。
図1、図1の部分拡大図である図9、図10に示したピニオン37f(図9)、 ピニオン37a(図10)をはじめ舶用減速逆転機3内に設けられる歯車4、33、34などはいずれも滑らかに回転を伝動するため斜歯歯車とされることが多い。図中歯車部分に示した斜線fは斜歯歯車の歯筋の向きを表している。
従って、図9に示すようにピニオン37fより出力大ギヤ4へとトルクが伝動される際、歯車の回転方向Xに対して歯筋fの傾き角に応じて軸方向のスラスト力Yが発生する。このスラスト力Yに対抗させるためピニオン37fは摺動材としてのスラストカラー42を介してスラスト軸受43、43で支持されている。
この場合、エンジン2の出力回転が船尾から見て左周りで、プロペラが船尾から見て右回り前進とされている場合、図9に示す前進用ピニオン37fの歯Tは矢印Xで示すように図の上から下へ向けて平行移動し、一方プロペラシャフト6にはプロペラの水に対する回転抵抗が常に加わっているので、ピニオン37fに作用するスラスト力は矢印Yで示すようにもっぱら図の左方へと生じ、右方向へのスラスト力はほとんど発生しない。
これとは逆に後進用ピニオン37aの場合は、図10に示すように歯Tが矢印Xで示すように図の下から上へ向けて平行移動し、プロペラシャフト6にはプロペラの水に対する回転抵抗が常に加わっているので、ピニオン37aに作用するスラスト力は矢印Yで示すようにもっぱら図の右方へと生じ、左方向へのスラスト力はほとんど発生しない。
小型船舶の場合、使用目的によっては上述のようにスラスト力が常時一定方向へ作用する場合があり、このような場合には、ピニオン37fに対する図の右方のスラストカラー42とピニオン37aに対する図の左方のスラストカラー42の摩擦防止のライニングを省略することができる。
したがって、スラストカラー42の低摩擦処理がそれだけ省略される。
なお、この場合において、ライニングの設けられない側のスラストカラー42そのものも省略することが可能である。
なお、上記スラスト軸受43のスラストカラー42の低摩擦処理としてスラストカラー42の表面に微粒子ピーニング表面処理を施してもよい。
この微粒子ピーニング表面処理は、粒径が10〜20ミクロンといった細かい鋼球粒を金属表面に高圧圧縮空気により吹き付ける表面処理をいい、細かい鋼球粒により金属表面に形成された無数の微小凹凸によって、表面の保油性が良くなり、また微小な鋼球粒の衝撃により金属表面の残留圧縮応力を増加させ、金属の疲労時間を伸ばし、表面強度を増す効果がある。
従って、これらの処理によって摺動材としてのスラストカラー42の低摩擦のための処理が簡略化され、また寿命を延ばすことが可能となる。
以上説明したように、この発明の舶用減速逆転機によれば、エンジンの継手部材に対し舶用減速逆転機の入力軸の径寸法が異なることがあっても、予め用意された各種内外径とスプライン要目を有するスリーブを前記入力軸に装備させることにより継手部材を簡単に接続できる。
また、上記の舶用減速逆転機においてスプライン接続を行う際、従来発生していた切削屑の発生を著しく抑えることができ、また、スラストに対する低摩擦材の省略や処理の簡素化によりより安価に舶用減速逆転機を提供できるなどの効果を有する。
1 船体
2 エンジン
3 舶用減速逆転機
4 出力大ギヤ
5 出力軸
6 プロペラシャフト
10 スリーブ
11 スプライン
12 スプライン
13 キー
21 エンジン出力軸
22 フライホィール
23 弾性ブロック
24 接続部材
25 出力用接続孔
26 スプライン
31 入力軸
32 入力用接続部
33 入力ギヤ
34 中間ギヤ
35 サポート軸
36f 前進クラッチ
36a 後進クラッチ
37f 前進ピニオン
37a 後進ピニオン
38 スプライン
40 歯面側面
42 スラストカラー
43 スラスト軸受け
50 カップリング継手
51 スプライン
52 スプライン
53 フランジ

Claims (6)

  1. 前端部に入力用接続部を有し入力ギヤの設けられた入力軸と、前記入力ギヤに噛み合う中間ギヤを有し前記入力軸と平行に支持されたサポート軸と、前記入力軸およびサポート軸上に回転自在に支持され前記入力ギヤ又は前記中間ギヤのそれぞれとクラッチを介して断続可能に接続されるピニオンと、このピニオンに噛み合う出力大ギヤを有する出力軸であってプロペラ側後端部に出力用接続部を備えた舶用減速逆転機であって、
    前記出力大ギヤを有する出力軸の軸端外周にスプラインが設けられ、プロペラシャフトの接続用フランジ部を有するカップリングの軸端内周に前記スプラインと嵌合するスプラインが設けられ、この内周スプラインを前記軸端外周のスプラインへ軸方向に挿入嵌合させることで前記出力軸と前記カップリングが接続されていることを特徴とする舶用減速逆転機。
  2. スプラインの歯の厚さが、軸端部のみ相手側スプラインの歯間の間隔より薄くされていることを特徴とする請求項1に記載の舶用減速逆転機。
  3. 前記歯の厚さが薄くされたスプラインの歯の硬さが相手側スプラインの歯の硬さよりも硬くされていることを特徴とする請求項2記載の舶用減速逆転機。
  4. 前端部に入力用接続部を有し入力ギヤの設けられた入力軸と、前記入力ギヤに噛み合う中間ギヤを有し前記入力軸と平行に支持されたサポート軸と、前記入力軸およびサポート軸上に回転自在に支持され前記入力ギヤ又は前記中間ギヤのそれぞれとクラッチを介して断続可能に接続されるピニオンと、このピニオンに噛み合う出力大ギヤを有する出力軸であってプロペラ側後端部に出力用接続部を備えた舶用減速逆転機であって、
    前記ピニオンと前記出力大ギヤの歯が斜歯とされ、前記入力軸およびサポート軸上で前記ピニオンを支持するスラスト軸受に設けられる摺動材の低摩擦ライニングが、スラスト力の加わる側にのみ設けられていることを特徴とする舶用減速逆転機。
  5. 前記ピニオンと前記出力大ギヤの歯が斜歯とされ、前記入力軸およびサポート軸上で前記ピニオンを支持するスラスト軸受における摺動材が、スラストの加わる側にのみ設けられていることを特徴とする請求項4に記載の舶用減速逆転機。
  6. 前記スラスト軸受けに設けられる摺動材の前記ピニオンに対面する面に、微粒子ピーニング表面処理が施されていることを特徴とする請求項4又は5に記載の舶用減速逆転機。
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