JP2013011355A - 舶用減速逆転機 - Google Patents

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、ピニオン３７ａ，３７ｆと出力大ギヤ４の歯が斜歯とされ、入力軸３１およびサポート軸上３５でピニオン３７ａ，３７ｆを支持するスラスト軸受４３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。
【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。

また、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が好ましい。

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に、微粒子ピーニング表面処理が施されていることが好ましい。

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 (3)

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。
2. 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１に記載の舶用減速逆転機。
3. 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１又は２に記載の舶用減速逆転機。

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