JP3014651B2 - ウォータジェット推進機の軸受給油構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願に係る発明は、高速
船等に用いられるウォータジェット推進機の軸受給油構
造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高速船の推進装置としてウォータ
ジェット推進機（以下「ＷＪＰ」ともいう）が多用され
ている。図５はその一例の概略構成を示す縦断面図であ
り、駆動軸ｄよって駆動するインペラｐの後部にステー
タハウジングｓが設けられ、このステータハウジングｓ
の後端は噴出ノズルｖに形成されている。このステータ
ハウジングｓ内にはガイドベーンｇを介してノズルコー
ンｎが設けられている。このステータハウジングｓが船
尾端ｈに固定されてウォータジェット推進機ｗを支持し
ている。なお、駆動軸ｄは保護パイプｕ内に設けられて
いる。

【０００３】そして、上記インペラｐを駆動することに
より、船底に設けられた取水口５１から海水を吸い込ん
で管路５２を通じて昇圧し、ガイドベーンｇで整流する
とともにノズルコーンｎで増速して噴出ノズルｖから後
方に噴出し、その反力によって推力を得て船体を推進さ
せるように構成されている。

【０００４】図６は上記ウォータジェット推進機ｗの駆
動軸ｄ後端における支持構造の詳細を示す断面図であ
り、駆動軸ｄにはインペラ支持部材５３を介してインペ
ラｐが設けられており、このインペラｐが駆動軸ｄとと
もに一体的に回転するように連結されている。また、イ
ンペラ支持部材５３の後端にはノズルコーンｎの先端が
位置しており、このインペラ支持部材５３の後端とほぼ
同径の前端から後方に向けて縮径するように形成されて
いる。インペラ支持部材５３は回転体であり、ノズルコ
ーンｎはガイドベーンｇによってステータハウジングｓ
と一体的に固定された固定体である。そして、この駆動
軸ｄの後端はノズルコーンｎ内に設けられたラジアル軸
受ｒとスラスト軸受ｔとによって支持されており、スラ
スト軸受ｔによってインペラｐに作用する軸方向反力
（スラスト荷重）を支持している。これら軸受ｒ，ｔの
潤滑は、ノズルコーンｎ内の軸受室に封入した潤滑油に
よって行われている。

【０００５】なお、この種の従来技術として、特開平８
−２３９０９１号公報記載の発明があるが、この発明は
ウォータジェット推進機のシール装置に関するものであ
り、この出願に係る発明のように駆動軸を支持する軸受
の潤滑や冷却を効果的に行えるものではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＷＪＰを装
備した高速船は高速で航走する必要性から、船体はもと
より搭載する推進機であるＷＪＰや、その他機器を含め
小型・軽量化を強く要求される。通常、回転機械を小型
・軽量化するためには高速回転化することが最も効果が
大きく、例えば、ＷＪＰでは、回転数と寸法・重量の間
に次の関係が成り立つ。

【０００７】

【数１】ＴＨ∝Ｎ² ＊Ｄ⁴

【０００８】

【数２】Ｗ∝Ｄ³ なお、ＴＨ：ＷＪＰの発生スラスト、Ｎ：ＷＪＰの回転
数、Ｄ：ＷＪＰの径寸法、Ｗ：ＷＪＰの重量、である。

【０００９】ここで同じ大きさの発生スラストを出すＷ
ＪＰを考える場合、回転数を２倍にした時のＷＪＰの寸
法および重量の変化を考えてみると、上記〔数１〕よ
り、

【００１０】

【数３】

【００１１】となり、さらに上記〔数２〕から、

【００１２】

【数４】Ｗ＝（０．７０７）³ ＝０．３５ → ３５％ となる。つまり、回転数を２倍にした時には、径寸法は
ベースのＷＪＰに対し寸法で約７１％、重量は約３５％
に低減する。なお、実際には回転数が２倍になれば遠心
力は４倍になり、設計応力を同じとすれば寸法を大きく
する必要があるため、重量は計画通り３５％にはならな
いが、回転数を高くすることで重量低減の効果が大きい
ことが分かる。

【００１３】一方、上記スラスト軸受ｔとして用いられ
るスラスト自動調心コロ軸受は、大スラスト荷重を受け
ることができるとともに自動調心機能を有しているが、
図７のスラスト軸受に作用する力を説明するための断面
図に示すように、スラスト荷重ａが作用すると、その反
力ｂによって発生する分力ｂ₁ によりコロｔa が内輪ｔ
b のつばｔe に押し付けられることになる。ここでコロ
ｔa は、固定側である外輪ｔc と、駆動軸ｄとともに回
転する内輪ｔb との間で転がりながら自転する。また、
同時に保持器ｔd とともに内輪ｔb の回転数の約１／２
の回転数で公転もする。これらの動きによって、コロｔ
a は内輪つばｔe との間で相対速度に差が生じた状態で
自転し滑りを生じることとなる。

【００１４】そのため、ＷＪＰを小型・軽量化するため
に高速回転化しようとした場合、この内輪つばｔe とコ
ロｔa との接触面での摩擦によって熱を発生して焼き付
きのおそれを生じてしまう。しかも、上記したようにス
ラスト軸受ｔの潤滑をノズルコーンｎ内に封入した潤滑
油によって行う軸受給油構造の場合、高速回転時には潤
滑油の攪拌抵抗によっても潤滑油温度が上昇し、この点
からもＷＪＰの回転数を高くすることができない。

【００１５】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するために、この出願に係る発明は、固定体であるステ
ータハウジングからノズルコーンに連通する潤滑油供給
路を設け、この潤滑油供給路の潤滑油吐出口からスラス
ト軸受に向けて潤滑油を吐出してスラスト軸受を潤滑
し、潤滑した潤滑油はノズルコーンに形成した潤滑油排
出路から排出するよう強制潤滑経路を形成している。

【００１６】このように潤滑油を潤滑油供給路の潤滑油
吐出口からスラスト軸受に向けて吐出し、潤滑後の潤滑
油は潤滑油排出路から排出して強制循環させることによ
り、効果的なスラスト軸受の潤滑と冷却が可能となっ
て、駆動軸を高速回転させて運転できる小型・軽量化し
たウォータジェット推進機を提供することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】この出願に係る発明は、ステータ
ハウジングからノズルコーンに連通する潤滑油供給路を
設け、この潤滑油供給路の潤滑油吐出口をスラスト軸受
に向けて開口させ、この潤滑油吐出口から吐出してスラ
スト軸受を潤滑した潤滑油を、ノズルコーン内からステ
ータハウジングに形成した潤滑油排出路を介して排出す
るよう強制潤滑経路を形成している。このように、ステ
ータハウジングからノズルコーンに連通する潤滑油供給
路に潤滑油を供給して潤滑油吐出口からスラスト軸受に
向けて吐出させることにより軸受の潤滑をし、潤滑した
潤滑油をノズルコーン内からステータハウジングに形成
した潤滑油排出路を介して排出して、強制循環させるこ
とによってスラスト軸受の効果的な潤滑と冷却ができ
る。

【００１８】上記潤滑油供給路を、ガイドベーンの内部
に形成した潤滑油通路とベアリングハウジングの内部に
形成した潤滑油通路とで構成し、潤滑油排出路を、ガイ
ドベーンの内部に形成した潤滑油通路で構成すれば、潤
滑油を供給・排出するための通路を流体内に設けること
なく固定部内に形成することができる。

【００１９】また、潤滑油吐出口に潤滑油吐出量を調節
する絞り部材を設ければ、潤滑油をコロに多量に流せば
潤滑性や冷却効果は高いが、その反面、コロによって潤
滑油を攪拌することによる発熱が増加する問題や、ま
た、同時に損失トルクも増加することになり、機械の効
率低下にもつながる、という問題を抑止するように、最
適量の潤滑油を絞り部材から噴出させてスラスト軸受の
効果的な潤滑と冷却ができる。

【００２０】さらに、潤滑油吐出口に円周状の油溝を形
成し、該油溝の潤滑油吐出側に複数個の絞り孔を形成し
た円形絞り部材を設けることにより、潤滑油供給路から
円周状の油溝に供給された潤滑油を複数の絞り孔からス
ラスト軸受に向けて噴出することができ、スラスト軸受
のほぼ全周で同時に効果的な潤滑と冷却ができる。

【００２１】また、潤滑油吐出口をスラスト軸受のコロ
内輪側に向けて開口させれば、発熱量の最も高い内輪と
コロとの間に効果的な潤滑油の供給ができる。

【００２２】その上、スラスト軸受を潤滑した潤滑油を
排出する潤滑油排出口を、ラジアル軸受の反スラスト軸
受側に設けてラジアル軸受の潤滑を行うようにすれば、
スラスト軸受を潤滑した潤滑油でラジアル軸受を潤滑し
てから排出することができる。

【００２３】

【実施例】以下、この出願に係る発明の一実施例を図面
に基づいて説明する。図１はこの出願に係る発明の第１
実施例を示す軸受給油構造Ｍ₁ の縦断面図であり、図２
は図１のＡ−Ａ断面図である。

【００２４】図示するように、船体の後端である船尾端
Ｈにウォータジェット推進機ＷのステータハウジングＳ
がボルト１によって固定されており、このステータハウ
ジングＳの内部にガイドベーンＧを介して円錐形のノズ
ルコーンＮが一体的に形成されている。このノズルコー
ンＮには、前部ベアリングハウジング２がボルト２ａに
よって固定され、この前部ベアリングハウジング２の後
部には、後部ベアリングハウジング３がボルト３ａによ
って固定されている。

【００２５】上記後部ベアリングハウジング３の内周部
にはラジアル軸受Ｒが設けられ、上記前部ベアリングハ
ウジング２の内周部にはスラスト軸受Ｔが設けられてい
る。これらラジアル軸受Ｒとスラスト軸受Ｔとの間には
ベアリング支持部材４が設けられている。このラジアル
軸受Ｒおよびスラスト軸受Ｔは自動調心コロ軸受であ
る。これらラジアル軸受Ｒとスラスト軸受Ｔとによって
駆動軸Ｄの後端が支持されており、駆動軸Ｄの後端には
ベアリング押え５が設けられている。

【００２６】この駆動軸Ｄの所定位置には、上記前部ベ
アリングハウジング２を覆うようにインペラ支持部材６
が設けられており、このインペラ支持部材６の外面には
複数のインペラＰが設けられ、駆動軸Ｄを回転させるこ
とによってインペラＰが海水をステータハウジングＳ後
端のノズルから後方に噴出して前進推力を得るように構
成されている。

【００２７】また、インペラ支持部材６内の駆動軸Ｄに
はスリーブ７が設けられ、このスリーブ７と上記前部ベ
アリングハウジング２との間にシール装置Ｆを設けるこ
とにより、インペラ支持部材６の内側から前部ベアリン
グハウジング２内への海水の浸入を防止している。

【００２８】さらに、この実施例では、ステータハウジ
ングＳの下部に設けられたガイドベーンＧ内に潤滑油通
路８が形成されており、この潤滑油通路８と連通するよ
うに前部ベアリングハウジング２内にも潤滑油通路９が
設けられ、この潤滑油通路９の潤滑油吐出口９ａをスラ
スト軸受Ｔの前部である船首側からスラスト軸受Ｔに向
けて開口させている。これらの潤滑油通路８，９によっ
てステータハウジングＳからノズルコーンＮまでの潤滑
油供給路Ｉが形成されている。９ｂはシール材である。

【００２９】一方、軸受室となるノズルコーンＮの内部
には、ノズルコーンＮの下部に潤滑油排出口１０ａが設
けられ、この排出口１０ａからノズルコーンＮ内とガイ
ドベーンＧ内に形成された潤滑油通路１０を介してステ
ータハウジングＳ上方の外部へと形成されている。この
潤滑油通路１０が、スラスト軸受Ｔを潤滑した潤滑油を
排出する潤滑油排出路Ｏである。

【００３０】この実施例では、スラスト軸受Ｔを潤滑し
た潤滑油を前部ベアリングハウジング２内からラジアル
軸受Ｒのコロ部を介してノズルコーンＮ内へと流れるよ
うに潤滑油排出口１０ａをラジアル軸受Ｒの反スラスト
軸受側とすることにより、スラスト軸受Ｔを潤滑した潤
滑油でラジアル軸受Ｒも潤滑できるようにしている。

【００３１】以上のように構成された第１実施例のウォ
ータジェット推進機Ｗの軸受給油構造Ｍ₁ によれば、以
下のようにしてスラスト軸受Ｔの効果的な潤滑と冷却が
行える。

【００３２】すなわち、ステータハウジングＳの下部に
設けられた潤滑油供給路Ｉから潤滑油を供給すると、ガ
イドベーンＧの内部に形成された潤滑油通路８を介して
前部ベアリングハウジング２内の潤滑油通路９へと流
れ、船首側から後方に向けて開口した潤滑油吐出口９ａ
からスラスト軸受Ｔに向けて潤滑油が吐出される。この
実施例では、潤滑油吐出口９ａからスラスト軸受Ｔのコ
ロＴａに向けて潤滑油を吐出するようにして、回転する
コロＴａの効果的な潤滑ができるようにしている。そし
て、スラスト軸受Ｔを潤滑した潤滑油は、前部ベアリン
グハウジング２内を通ってラジアル軸受Ｒのコロ間へ流
れて潤滑した後、ノズルコーンＮ内へと流れる。このよ
うにしてノズルコーンＮ内に流れた潤滑油は、排出口１
０ａから潤滑油排出路Ｏを介してウォータジェット推進
機Ｗの外部へと排出される。

【００３３】したがって、潤滑油を潤滑油供給路Ｉから
供給して潤滑油排出路Ｏから排出させる強制潤滑経路に
より、スラスト軸受Ｔおよびラジアル軸受Ｒの効果的な
潤滑と冷却を行うことができる。これによって、インペ
ラＰを高速回転させることが可能となり、ウォータジェ
ット推進機Ｗの小型・軽量化を実現することが可能とな
る。

【００３４】図３はこの出願に係る発明の第２実施例を
示す軸受給油構造Ｍ₂ の拡大図面であり、(a) は一部拡
大縦断面図、(b) は絞り部材の他の例を示す断面図であ
る。なお、上記第１実施例と同一の構成には同一符号を
付してその説明は省略する。

【００３５】この第２実施例では、前部ベアリングハウ
ジング２に形成した潤滑油吐出口９ａに油溝１１を形成
し、この油溝１１のスラスト軸受側に潤滑油吐出量を調
節する絞り孔１２ａを形成した絞り部材１２を設けてい
る。この油溝１１を設けることによって、１本の潤滑油
通路９から導いた潤滑油を円周上の全周に導くことが可
能となる。このように絞り部材１２を設けることによ
り、潤滑油吐出口９ａから吐出する潤滑油吐出量を任意
に調節することができるとともに、スラスト軸受Ｔに向
けて潤滑油を噴出させることもでき、スラスト軸受Ｔの
摩擦部へ効果的な潤滑油の供給をして発生した熱を冷却
する。

【００３６】また、(b) に示す絞り孔の断面図のよう
に、所定角度に傾斜させた絞り孔１２ｂを設けることに
より、吐出する潤滑油をスラスト軸受Ｔの任意の位置、
例えばコロＴａの摩擦部に向けて効果的に噴出させるこ
とができるので、軸受に応じて効果的な潤滑および冷却
効果を向上させることができる。

【００３７】図４はこの出願に係る発明の第３実施例を
示す軸受給油構造Ｍ₃ の絞り部材を示す図３のＢ−Ｂ矢
視図である。この実施例でも上記第１，第２実施例と同
一の構成には同一符号を付してその説明は省略する。こ
の第３実施例では、上記第２実施例における油溝１１を
潤滑油吐出口９ａと連結するよう円周上に形成し、この
油溝１１の潤滑油吐出側に複数個の絞り孔１３ａを形成
した円形絞り部材１３を設けている。この円形絞り部材
１３は、スラスト軸受Ｔに対向して設けられる。

【００３８】このように複数個の絞り孔１３ａを形成し
た円形絞り部材１３を設けて潤滑油を吐出することによ
り、回転するスラスト軸受Ｔの全周で同時に潤滑するこ
とができるので、軸受全周において安定した潤滑油の供
給が行え潤滑効果および冷却効果をより高くした軸受給
油構造Ｍ₃ を構成することができる。

【００３９】なお、この絞り孔１３ａの個数や、図３
(b) に示すような傾斜は、軸受径や回転数、あるいは他
の使用条件に応じて適宜設定すればよく、また傾斜角度
を上下左右位置で変化させてもよく、上記した実施例に
限定されるものではない。

【００４０】

【発明の効果】この出願に係る発明は、以上説明したよ
うな形態で実施され、以下に記載するような効果を奏す
る。

【００４１】強制潤滑経路によって、駆動軸を支持する
スラスト軸受に向けて開口した潤滑油供給路の潤滑油吐
出口から潤滑油を吐出してスラスト軸受を潤滑し、潤滑
後の潤滑油はノズルコーン内から潤滑油排出路を介して
排出しているので、スラスト軸受を強制潤滑によって効
果的に潤滑するとともに、潤滑した潤滑油を排出して効
果的な冷却もでき、駆動軸を高速回転させることにより
ウォータジェット推進機の小型．軽量化を図ることが可
能となる。

【００４２】また、潤滑油供給路をガイドベーンとベア
リングハウジングの内部に形成し、潤滑油排出路をガイ
ドベーンの内部に形成すれば、潤滑油を供給・排出する
ための通路を固定部内に形成することができ、特別な構
成部材を増やすことなく潤滑油供給路を設けることが可
能となる。

【００４３】さらに、潤滑油吐出口に潤滑油吐出量を調
節する絞り部材を設ければ、適量の潤滑油を吐出口から
噴出させてスラスト軸受の効果的な潤滑と冷却を行うこ
とが可能となる。

【００４４】また、潤滑油吐出口に円周状の油溝と複数
個の絞り孔を形成した円形絞り部材を設けることによ
り、複数の絞り孔からスラスト軸受に向けて潤滑油を噴
出することができるので、スラスト軸受の全周で同時に
効果的な潤滑と冷却を行うことが可能となる。

【００４５】特に、潤滑油吐出口をスラスト軸受のコロ
内輪側に向けて開口させれば、発熱量の最も高いコロ内
輪側に向けて効果的な潤滑油の供給を行うことが可能と
なる。

【００４６】その上、スラスト軸受を潤滑した潤滑油を
排出する潤滑油排出口をラジアル軸受の反スラスト軸受
側に設ければ、スラスト軸受を潤滑した潤滑油でラジア
ル軸受を潤滑してから排出することができ、スラスト軸
受とともにラジアル軸受の効果的な潤滑と冷却を行い高
回転の運転が可能となるウォータジェット推進機の軸受
給油構造を構成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願に係る発明の第１実施例を示す軸受給
油構造の縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】(a) はこの出願に係る発明の第２実施例を示す
軸受給油構造の一部拡大縦断面図であり、(b) は同第２
実施例における絞り部材の他の例を示す断面図である。

【図４】この出願に係る発明の第３実施例における絞り
部材を示す図３のＢ−Ｂ矢視図である。

【図５】従来のウォータジェット推進機の概略構成を示
す縦断面図である。

【図６】図５に示すウォータジェット推進機の軸受給油
構造の縦断面図である。

【図７】図６におけるスラスト軸受に作用する力を説明
するための断面図である。

【符号の説明】

１…ボルト ２…前部ベアリングハウジング ３…後部ベアリングハウジング ４…ベアリング支持部材 ５…ベアリング押え ６…インペラ支持部材 ７…スリーブ ８，９…潤滑油通路 １０…潤滑油通路 １１…油溝 １２…絞り部材 １２ａ，１２ｂ…絞り孔 １３…円形絞り部材 Ｇ…ガイドベーン Ｓ…ステータハウジング Ｎ…ノズルコーン Ｐ…インペラ Ｄ…駆動軸 Ｆ…シール装置 Ｈ…船尾端 Ｉ…潤滑油供給路 Ｏ…潤滑油排出路 Ｒ…ラジアル軸受 Ｔ…スラスト軸受 Ｗ…ウォータジェット推進機 Ｍ_1,Ｍ_2,Ｍ₃ …軸受給油構造

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータハウジングにガイドベーンを介
   して設けたノズルコーンと、該ノズルコーンに固定した
   ベアリングハウジングと、該ベアリングハウジング内に
   設けたスラスト軸受と、該スラスト軸受によって支持す
   る駆動軸と、該駆動軸によって駆動するインペラとを有
   するウォータジェット推進機の軸受給油構造において、 前記ステータハウジングからノズルコーンに連通する潤
   滑油供給路を設け、該潤滑油供給路の潤滑油吐出口を前
   記スラスト軸受に向けて開口させ、該潤滑油吐出口から
   吐出してスラスト軸受を潤滑した潤滑油を、ノズルコー
   ン内からステータハウジングに形成した潤滑油排出路を
   介して排出するよう強制潤滑経路を形成したことを特徴
   とするウォータジェット推進機の軸受給油構造。
2. 【請求項２】 潤滑油供給路を、ガイドベーンの内部に
   形成した潤滑油通路とベアリングハウジングの内部に形
   成した潤滑油通路とで構成し、潤滑油排出路を、ガイド
   ベーンの内部に形成した潤滑油通路で構成したことを特
   徴とする請求項１記載のウォータジェット推進機の軸受
   給油構造。
3. 【請求項３】 潤滑油吐出口に潤滑油吐出量を調節する
   絞り部材を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項
   ２記載のウォータジェット推進機の軸受給油構造。
4. 【請求項４】 潤滑油吐出口に円周状の油溝を形成し、
   該油溝の潤滑油吐出側に複数個の絞り孔を形成した円形
   絞り部材を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいず
   れか１項に記載のウォータジェット推進機の軸受給油構
   造。
5. 【請求項５】 潤滑油吐出口をスラスト軸受のコロ内輪
   側に向けて開口させたことを特徴とする請求項１〜４の
   いずれか１項に記載のウォータジェット推進機の軸受給
   油構造。
6. 【請求項６】 駆動軸をスラスト軸受とラジアル軸受と
   によって支持し、該スラスト軸受を潤滑した潤滑油を排
   出する潤滑油排出口を、ラジアル軸受の反スラスト軸受
   側に設けてラジアル軸受の潤滑を行うようにしたことを
   特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のウォー
   タジェット推進機の軸受給油構造。