JP2717978B2

JP2717978B2 - 船舶用推進機のプロペラ装置

Info

Publication number: JP2717978B2
Application number: JP63313028A
Authority: JP
Inventors: 泰昭小濱; 大介中村
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 1988-12-13
Filing date: 1988-12-13
Publication date: 1998-02-25
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: JPH02158494A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は船外機あるいは船内機等の船舶用推進機の
プロペラ装置に関する。

（従来の技術）船舶用推進機のうち、特に船体の外側に装着して船体
を推進させる船外機は、第４図に示すように、ドライブ
シャフトハウジング１の上部にエンジン２が搭載され、
このエンジン２がエンジンカバー３によって覆われる。
ドライブシャフトハウジング１の下部にギアケース４が
接合されて、このギアケース４内にプロペラシャフト５
が軸支される。エンジン２からの回転駆動力は、ドライ
ブシャフトハウジング１およびギアケース４内の回転伝
達機構（ドライブシャフト4A等）を介してプロペラシャ
フト５に伝達され、プロペラ６を回転させて船体を推進
させるようになっている。

この船外機には、スイベルブラケット７およびクラン
プブラケット８が設けられ、このクランプブラケットに
よって船外機は船体のトランサムに取り付けられる。ク
ランプブラケット８は、スイベルシャフト９を介してス
イベルブラケット７に支持される。また、ドラブシャフ
トハウジング１にはパイロットシャフト（図示せず）が
取り付けられ、このパイロットシャフトはスイベルブラ
ケット７内に回転自在に収納される。したがって、ドラ
イブシャフトハウジング１は、パイロットシャフトを中
心にしてスイベルブラケット７に対し回動可能に設けら
れる。

上述の船外機においては、一般にプロペラ６はギアケ
ース４の後方に配設されている。また、ギアケース４の
水平断面形状は、第８図に示すように対称翼支柱形状で
あり、ギアケース４がプロペラ６の前方にあっても、水
中でギアケース４の側面にキャビテーションが極力発生
しないように考慮されている。

（発明が解決しようとする課題）ところが、船にスピードを上昇させていくと、キャビ
テーション係数σがある値以下になった時点で、ギアケ
ース４の側面等にキャビテーションが発生する。ここ
で、キャビテーション係数σは、水の圧力をＰ、水の飽
和蒸気圧をPv、船の速度をＶ、水の比重量をγとする
と、によって求められる。

このキャビテーションが発生すると、水中に空洞11が
生じ、この空洞11がプロペラ６に巻き込まれる。空洞11
が生ずると、水の圧縮性が低下するので、プロペラ６に
よる推進効率が著しく低下してしまう。

この発明は、上記事情を考慮してなされたものであ
り、いかなる速度においてもプロペラの推進効率を向上
させることができる船舶用推進機のプロペラ装置を提供
することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）この発明に係る船舶用推進機のプロペラ装置は、上述
した課題を解決するために、エンジンからの駆動力をド
ライブシャフトを介してギアケース下部のギアケース砲
弾部内のプロペラシャフトに伝達し、このギアケース砲
弾部の前方側に配設されたプロペラを回転して船体を推
進可能とするとともに、上記ギアケース上部のギアケー
ス支柱部およびギアケース砲弾部に前記エンジンからの
排気を導く排気通路を形成し、この排気通路にギアケー
ス砲弾部後端の排気口を連通させて排気を行なう船舶用
推進機のプロペラ装置において、前記ギアケース支柱部
の水平断面形状を走行時にキャビテーションを発生する
前縁部を備えたスーパーキャビテーション支柱形状に形
成するとともに、上記キャビテーションを発生させるギ
アケース支柱部前縁の近傍両側面に分岐排気口をそれぞ
れ形成し、上記分岐排気口を分岐通路を介して前記排気
通路に連通し、走行時に上記分岐排気口から排気を排出
させるように構成したものである。

（作用）したがって、この発明に係る船舶用推進機のプロペラ
装置によれば、プロペラがギアケースの前方側に配設さ
れたので、このプロペラはギアケース側面等において発
生するキャビテーションの影響を受けることなく、プロ
ペラの推進効率が良好になる。

また、ギアケースの水平断面がスーパーキャビテーシ
ョン支柱形状に形成されたので、特に高速時においてギ
アケースの大部分がスーパーキャビテーションによって
生ずる空洞内に収まり、このため、ギアケースの流体摩
擦抵抗が低減して、プロペラの推進効率を向上させるこ
とができる。

さらに、排気通路を流れる排気が分岐通路を経て分岐
排気口からも強制的に排出されるので、特に低〜中速度
において、ギアケースの側面を流れる水流が上記分岐排
気口からの排気によってギアケース側面から剥離され
る。このため、低〜中速度においてもギアケースの流体
摩擦抵抗を低減でき、プロペラの推進効率を向上させる
ことができる。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明に係る船舶用推進機のプロペラ装置
の一実施例が適用された船外機を示す全体図、第２図は
第１図の要部を一部破断して示す拡大図である。この一
実施例において前記従来例と同様な部分は、同一の符号
を付すことにより説明を省略する。

ドライブシャフトハウジング１の下部に固着されたギ
アケース21には、プロペラシャフト22を軸支するギアケ
ース砲弾部23が形成され、プロペラシャフト22にプロペ
ラ24が取り付けられる。このプロペラ24は、ギアケース
21の前方側に配設される。

ギアケース21におけるギアケース砲弾部23の上方部分
は、プロペラシャフト22を支持するギアケース支柱部25
となっている。また、ギアケース21におけるギアケース
砲弾部23の下部にはスケッグ26が取り付けられ、このス
ケッグ26およびギアケース支柱部25により、プロペラ24
で生じた水流の捩れが整流される。

ギアケース支柱部25は、その断面形状が第３図に示す
ようにスーパーキャビテーション支柱形状（SC支柱形
状）に形成される。ここでスーパーキャビテーションと
は、キャビテーションが物体の長さを超えて物体の後方
まで伸びるように成長した状態のキャビテーションを総
括的に呼ぶものである。SC支柱はこの現象を利用したも
のであり、ギアケース支柱部25の前縁27の小部分だけが
水流に接し、この前縁部を除いたギアケース支柱部25の
大部分はキャビテーションによって生じた空洞28内に収
まるようにしたものである。これにより、特に高速時に
ギアケース支柱部25のスーパーキャビテーションが発生
し、ギアケース支柱部25の略全側面から境界層が剥離す
る。その結果、水流とギアケース支柱部25との流体摩擦
抵抗が減少し、ギアケース支柱部25の抗力が著しく減少
する。なお、第１図中符号29はキャビテーションプレー
トを示す。

次に、第２図を用いてギアケース21内を詳説する。

ギアケース21のギアケース砲弾部23内にはプロペラシ
ャフト22が、プロペラシャフトベアリング30A,30Bによ
って回転自在に支持される。このプロペラシャフト22の
前方部にプロペラ24がスプライン結合される。このプロ
ペラ24は、プロペラストッパ31によって位置決めされ、
プロペラシャフト27の前方先端に螺装されたプロペラナ
ット32によりプロペラシャフト22に固定される。プロペ
ラ24のボス部24Aとプロペラナット32とは、連続した流
線形に形成される。

プロペラシャフト22の長手方向略中央部には、フォワ
ードギア33およびリバースギア34がプロペラシャフト22
に対し回転自在に挿通される。これらのフォワードギア
33およびリバースギア34は、フォワードギアベアリング
35およびリバースギアベアリング36によってそれぞれギ
アケース21に支持される。フォワードギア33およびリバ
ースギア34は、エンジン２の回転力を伝達するドライブ
シャフト37のピニオンギア38に常時噛合されている。

また、第１図に示すスイベルブラケット７内のパイロ
ットシャフト内に、クラッチロッド10が挿通され、この
クラッチロッド10が、第２図に示すバーチカルロッド39
に連結される。このシフトロッド39およびピボットシャ
フト40は、シフトハウジング41に支持され、それらの先
端部がギアケース21内に嵌挿される。ピボットシャフト
40の先端部にはシフトヨーク41が回転自在に軸支され
る。このシフトヨーク41はＬ字形状であり、その一端が
バーチカルロッド39先端の穴に嵌入される。シフトヨー
ク41の他端は、プロペラシャフト22に摺動自在に装着さ
れたスライダ41の周溝に嵌入される。したがって、シフ
トロッド39を上下させることによりシフトヨーク41が回
動し、スライダ42がプロペラシャフト22の長手方向前後
にスライドするよう設けられる。

プロペラシャフト22の内部にはコネクトロッド43が収
納され、このコネクトロッド43の前方端にスライドピン
44が直径方向に装着される。このスライドピン44にスラ
イダ42が一体的に取り付けられる。また、コネクトロッ
ド43の後方端にはドッグピン45が直径方向に装着され、
このドッグピン45にシフトドッグ46が取り付けられる。
シフトドッグ46は、プロペラシャフト22の長手方向に摺
動自在に挿通されて、フォーワードギア33およびリバー
スギア34の各ドッグ47A,47Bに選択的に噛合されるよう
設けられる。

したがって、バーチカルロッド39を上下させると、こ
の上下運動はシフトヨーク41に伝達されて、シフトヨー
ク41が回動し、スライダ42がプロペラシャフト22上を前
後方向にスライドする。このスライダ42のスライドは、
スライドピン44、コネクトロッド43およびドッグピン45
を介してシフトドッグ46へ伝達され、シフトドッグ46が
プロペラシャフト22上をスライドする。

バーチカルロッド39が上方へ移動する場合には、シフ
トドッグ46が前方へスライドしてドッグ47Aに噛み合
い、ピニオンギア38からのエンジン駆動力がフォワード
ギア38へ伝達されて、プロペラ24が正転する。逆に、バ
ーチカルロッド39が下方へ移動した場合には、シフトド
ッグ46がドッグ47Bに噛み合い、リバースギア34を介し
てピニオンギア38からのエンジン駆動力がプロペラシャ
フト22へ伝達され、プロペラ24が逆転する。

一方、ギアケース21には吸水通路48が形成される。こ
の吸水通路48はウォータポンプ49に連通され、このウォ
ータポンプ49はドライブシャフト37により駆動される。
また、プロペラナット32に先端部には、吸水口50が形成
される。この吸水口50と連通して、プロペラシャフト22
にその長手方向に延びる冷却水通路51が穿設される。吸
水口50には吸水口フィルタ52が取り付けられる。また、
冷却水通路51の後方端はプロペラシャフト22の直径方向
に分岐され、冷却水通路51は、この分岐部52を介してプ
ロペラボス部24Aの内部空間53に連通される。

ギアケース21には、上記内部空間53および吸水通路48
に連通する連絡通路54が形成されて、内部空間52および
吸水通路48が連通状態にされる。この連絡通路54は、バ
ーチカルロッド39およびピボットシャフト40を挟んで左
右方向両側に形成される。特に、この連絡通路54は機械
加工による加工穴でもよいが、鋳抜き穴が望ましい。

したがって、船の航行中に、プロペラナット32の吸水
口50からの吸水は、動圧によってプロペラシャフト22の
冷却水通路51内を後方へ向って流れる。そしてこの吸水
は、冷却水通路51の分岐部52において、プロペラシャフ
ト22の回転に伴う遠心ポンプの作用で、分岐部52から内
部空間53および連絡通路54を経て吸水通路48へ至り、ウ
ォータポンプ49へ導かれる。吸水は、このウォータポン
プ49の作用によって、ウォータチューブ55を経てエンジ
ン２等へ至り、これらエンジン２等を冷却する。

また、ギアケース21の後方には、トリムタブ56の近傍
に補助吸水口57が形成される。この補助吸水口57は下方
に向って開口するとともに、図示しないフィルタが取り
付けられる。また、補助吸水口57は、補助吸水通路とし
ての補助吸水チューブ58を経てウォータポンプ49に連通
される。したがって、補助吸水口57からも補助吸水チュ
ーブ58を介してウォータポンプ49へ補助吸水が導かれ
る。特にこの補助吸水は、プロペラナット32の吸水口50
における吸水フィルタ52が水中の異物等によって詰って
しまった場合等に、その機能を好適に発揮する。

さて、第１図に示すようにギアケース21の後方側には
排気通路59が、船外機の上下方向に延在して形成され
る。この排気通路59は、エンジン２からの排気をギアケ
ース砲弾部23の排気口60に導くものである。

第２図に示すように、ギアケース21のギアケース支柱
部25における排気通路59には、分岐通路61が接続され
る。この分岐通路61は、ギアケース21の後方側から前方
側へ延在され、ギアケース21の前方側に開口された分岐
排気口62に連通される。上記分岐通路61は、第３図に示
すように、ドライブシャフト37およびバーチカルシャフ
ト39を避け、それらの両側に形成される。したがって、
エンジン２からの排気は、ギアケース砲弾部23の排気口
60から排出されるとともに、分岐通路61を経て分岐排気
口からも強制的に排出される。

上記実施例によれば、ギアケース21がSC支柱形状であ
り、プロペラ24がこのギアケース21の前方側に配設され
たことから、プロペラ24はギアケース21に発生したキャ
ビテーションの影響を受けることなく、一様な水流の中
で高い推進力を発生できる。

つまり、ギアケース21のギアケース支柱部25がSC支柱
形状であり、プロペラがギアケース21の後方側に配置さ
れたと仮定すると、ギアケース21の流体摩擦抵抗はギア
ケース支柱部25がSC支柱形状であるため低減できる。し
かし、プロペラ24の一部がギアケース支柱部25により生
じたキャビテーションの空洞28に入ってしまい、水の圧
縮性が低くなるので、好適な推進力を発揮できなくな
る。

これに対し、この一実施例の如く、ギアケース21のギ
アケース支柱部25がSC支柱形状で、プロペラ24がギアケ
ース21の前方側に配置されていると、プロペラ24は、ギ
アケース支柱部25によって生じたスーパーキャビテーシ
ョンの空洞28内に巻き込まれることがなく、特に高速域
（キャビテーション係数σが充分小さい領域）において
プロペラの推進効率を向上させることができる。この場
合、ギアケース支柱部24がSC支柱形状に形成されるの
で、ギアケース支柱部25の大部分がスーパーキャビテー
ション空洞28内に収まってギアケース支柱部25の流体摩
擦抵抗が減少し、プロペラ24の推進効率をさらに向上さ
せることができる。

また、エンジン２からの排気の一部が分岐通路61を経
て分岐排気口62から強制的に排出されるので、特に低〜
中速度において、ギアケース支柱部25の側面を流れる水
流が分岐排気口62からの排気によってギアケース支柱部
25の側面から剥離される。その結果、低〜中速度におい
てもギアケース支柱部25が水流から良好に分離され、従
来の対称翼支柱に比べ流体摩擦抵抗を低減でき、したが
ってプロペラ24の推進効率を向上させることができる。

また、キャビテーション支柱部25がSC支柱形状であ
り、プロペラ24がギアケース21の前方側に配置されてい
るので、ギアケース支柱部25において流体摩擦抵抗を減
少させる目的でキャビテーションを発生させることがで
き、その結果、キャビテーションによるギアケース21
（特にギアケース支柱部25）の壊食も抑制できる。

さらに、プロペラ24をギアケース21の前方側に配置し
たことによって操舵力を低減できる。つまり、まず第１
図および第４図においてｌ₁,l₂を舵軸（パイロットシャ
フトの軸）中心からプロペラ24,6までの距離を示すもの
とする。次に、船外機を推進方向に対し直角に動かすに
必要な力をＦとする。こうすると、プロペラ６がギアケ
ース４の後方に配置された従来の船外機において、この
従来の船外機を舵軸周りに回すに必要なモーメントＭ₂
と、この一実施例において船外機を舵軸周りに回転させ
るに必要なモーメントＭ₁とは、Ｍ₁＝Fl₁;M₂＝Fl₂ となる。ここで、ｌ₂＞ｌ₁からＭ₂＞Ｍ₁となる。したが
って、プロペラ24をギアケース21の前方に配置すること
によって、船外機を舵軸周りに回すに必要なモーメント
Ｍ₁が従来の船外機の場合Ｍ₂に比べ小さくなり、操舵力
を低減できる。

さらに、吸水口50がプロペラナット32に形成されたこ
とから、船の航行中、ギアケース支柱部25に生じたスー
パーキャビテーションは、この吸水口50からの吸水によ
ってその一部が乱されることがない。したがって、ギア
ケース支柱部25におけるスーパーキャビテーションが安
定的に形成されるので、ギアケース支柱部25の流体摩擦
抵抗が確実に減少し、プロペラ24の推進効率を一層向上
させることができる。

また、吸水口50がプロペラナット32に形成されたの
で、ギアケース支柱部25にスーパーキャビテーションが
生じていても、吸水口50はその影響を受けることがな
く、吸水性能が低下しない。特に、吸水口50がプロペラ
ナット32の先端に形成されているので、動圧を積極的に
利用でき、この動圧によってウォータポンプ49の吸込効
率を上昇させることができる。

また、排気口60が、ギアケース21に形成されたスーパ
ーキャビテーションの空洞28内に有するため、排気口60
の圧力が低く、圧力の小さな領域に排気できるので排気
効率を一層向上させることができる。また、排気口60が
水中に有り、水中排気方式を採用できるので、騒音に対
する消音効果も高い。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、この発明に係る船舶用推進機の
プロペラ装置によれば、ギアケースのギアケース砲弾部
の前方側にプロペラが配設され、ギアケース支柱部の水
平断面形状を走行時にキャビテーションを発生する前縁
部を備えたスーパーキャビテーション支柱形状に形成す
るとともに、上記キャビテーションを発生させるギアケ
ース支柱部前縁の近傍両側面に分岐排気口をそれぞれ形
成し、上記分岐排気口を分岐通路を介して前記排気通路
に連通し、走行時に上記分岐排気口から排気を排出させ
るように構成したので、ギアケース側面に発生するキャ
ビテーションの影響を受けることなくプロペラを配設で
き、プロペラの推進効率を向上させる一方、ギアケース
支柱部の水平断面形状をスーパーキャビテーション支柱
形状に形成したので、特に高速度において少なくともギ
アケース支柱部がスーパーキャビテーションによって生
じる空洞内に収まり、ギアケースの流体摩擦抵抗が低減
し、また、低〜中速度においては、分岐排気口からの強
制的な排気によってギアケース支柱部側面に沿うキャビ
テーションの形成を補助でき、水流がギアケース側面か
ら良好に剥離されてギアケースの流体摩擦抵抗を低減さ
せることができ、いかなる速度においてもプロペラの推
進効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る船舶用推進機のプロペラ装置の
一実施例を適用した船外機を示す全体図、第２図は第１
図の要部一部破断して示す拡大図、第３図は第２図のII
I-III線に沿う断面図、第４図は従来の船外機を示す全
体図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。１……ドライブシャフトハウジング、２……エンジン、
4A……ドライブシャフト、21……ギアケース、24……プ
ロペラ、25……ギアケース支柱部、59……排気通路、60
……排気口、61……分岐通路、62……分岐排気口。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンからの駆動力をドライブシャフト
を介してギアケース下部のギアケース砲弾部内のプロペ
ラシャフトに伝達し、このギアケース砲弾部の前方側に
配設されたプロペラを回転して船体を推進可能とすると
ともに、上記ギアケース上部のギアケース支柱部および
ギアケース砲弾部に前記エンジンからの排気を導く排気
通路を形成し、この排気通路にギアケース砲弾部後端の
排気口を連通させて排気を行なう船舶用推進機のプロペ
ラ装置において、前記ギアケース支柱部の水平断面形状
を走行時にキャビテーションを発生する前縁部を備えた
スーパーキャビテーション支柱形状に形成するととも
に、上記キャビテーションを発生させるギアケース支柱
部前縁の近傍両側面に分岐排気口をそれぞれ形成し、上
記分岐排気口を分岐通路を介して前記排気通路に連通
し、走行時に上記分岐排気口から排気を排出させるよう
に構成したことを特徴とする船舶用推進機のプロペラ駆
動装置。