JP3247559B2 - 船用の可変プロペラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、推進機本体に支持され
てその後方へ突出するプロペラ軸にプロペラボスを嵌合
して連結し、このプロペラボスには、その軸線を囲むよ
うに配置される複数のブレード軸を介して複数のプロペ
ラブレードを、これらによりプロペラ直径を変化させる
べく回動可能に取付けた、船用の可変プロペラに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】かゝる可変プロペラは、例えば米国特許
第３，５６５，５４４号明細書に開示されているよう
に、既に知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記文献に開示された
可変プロペラは、各プロペラブレードが独立していて、
それに働く遠心力と水の抗力とのバランスによりプロペ
ラ直径を変化させるように回動するものであり、こうし
たものでは、走航中の部分的な条件変化、例えば浅瀬走
航時や急旋回時などに生じる部分的なキャビテーション
により、各プロペラブレードの開き角度がばらついた
り、その開き角度の増減を繰返すようにふらついたりし
て、プロペラの回転円滑性を損なうことが懸念される。

【０００４】本発明は、かゝる点に鑑みてなされたもの
で、走航中の部分的な条件変化に拘らず、遠心力を利用
しながら全てのプロペラブレードを常に均等に制御し
て、プロペラ直径を的確に調節し得る、構造簡単で安価
な可変プロペラを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、プロペラボスに回動自在に支承される複
数のブレード軸に複数のプロペラブレードのボスをそれ
ぞれ結合して、プロペラブレードに働く遠心力の増大に
応じてプロペラ直径を増加すべくプロペラブレードがブ
レード軸と共に回動するようにし、これらブレード軸
を、各ブレード軸の一端に連設したクランクと、各クラ
ンクのクランクピンに係合してプロペラボスの軸線周り
に回動し得る共通の同期リングとからなる同期装置を介
して相互に同期連動させ、前記同期リングのプロペラボ
スの軸線周りの回動を案内すべく、該同期リングには、
プロペラボスの軸線を囲んでブレード軸と平行となるよ
うプロペラボスに植設された複数の取付ボルトに摺動自
在に嵌合する複数の円弧状長孔を設けたことを特徴とす
る。

【０００６】

【作用】上記特徴によれば、プロペラの回転時、各プロ
ペラブレードに作用する遠心力の利用により、特別なア
クチュエータを用いることなくプロペラ直径を自動的に
制御することができる。しかも、構造簡単な同期装置に
より各プロペラブレードの開き角度を、走航中の部分的
な条件変化に拘らず、均等に制御することができる。そ
の際、同期リングの取付ボルトが該リングの同期回動を
正確に案内する。

【０００７】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例について
説明する。

【０００８】先ず、図１ないし図７に示す本発明の第１
実施例より説明する。図１において、船のトランサムに
取付けられる船外機の推進機本体１には、図示しないエ
ンジンから駆動される鉛直配置の駆動軸２と、この駆動
軸２の前、後進歯車機構３を介して連結する水平配置の
プロペラ軸４とが支承され、このプロペラ軸４の、推進
機本体１から後方へ突出した部分に可変直径型のプロペ
ラ５が装着される。

【０００９】前、後進歯車機構３は公知のベベルギヤ式
のもので、駆動軸２と平行な切換操作杆６の昇降によ
り、駆動軸２からプロペラ軸４を前進方向に駆動し得る
前進態様と後進方向へ駆動し得る後進態様とに切換えら
れる。

【００１０】図１及び図２において、推進機本体１の後
面に開口する取付孔７には、プロペラ軸４を支承する前
後一対のベアリング８，９を保持するためのベアリング
ホルダ１０が嵌合されると共に、それを後方より押える
リングナット１１が螺着される。ベアリングホルダ１０
は前部のボールベアリング８を保持する大径筒部１０ａ
と、後部のニードルベアリング９を保持する小径筒部１
０ｂとを備え、両筒部１０ａ，１０ｂはテーパ状筒部１
０ｃを介して互いに一体に連結される。また小径筒部１
０ｂには、その外周面から突出してリングナット１１で
押えられるフランジ１０ｄが一体に形成されており、こ
のフランジ１０ｄには、エンジンの排気ポートに推進機
本体１の中空部１ａを介して連通する複数の排気出口１
３が設けられる。

【００１１】さて、可変直径型のプロペラ５の構成につ
いて図２ないし図７により説明する。

【００１２】図２において、プロペラ軸４には、ベアリ
ングホルダ１０の後端に隣接してスラストリング１４が
スプライン１５を介して嵌合される。このスラストリン
グ１４はプロペラ軸４のテーパ面４ａに当接して前方移
動が阻止される。

【００１３】このスラストリング１４の後方において、
プロペラ軸４には、トルク制限装置１６を介してプロペ
ラボス１２のボス本体１７が連結される。これらトルク
制限装置１６及びボス本体１７は、プロペラ軸４を中心
とした同心状に重合して配置される。

【００１４】トルク制限装置１６は、プロペラ軸４にス
プライン１９を介して着脱可能に嵌合されるスリーブ１
８と、このスリーブ１８の外周面に焼付けられると共に
ボス本体１７の内周面に圧入されるダンパゴム２０とか
ら構成される。而して、ダンパゴム２０は所定の摩擦力
をもってボス本体１７と連結され、所定値以上の回転ト
ルクを受けるとボス本体１７との間に滑りを生じるよう
になっている。

【００１５】またプロペラ軸４には、スリーブ１８の後
端に当接する延長カラー２１がスプライン嵌合され、こ
の延長カラー２１の後端を、それより大径のスラストワ
ッシャ２２を介して押えるナット２３がプロペラ軸４の
後端部に螺着される。そして、ナット２３及びプロペラ
軸４には、緩み止めの割りピン２４が挿入される。尚、
延長カラー２１はスリーブ１８と一体化させてもよい。

【００１６】ボス本体１７は、ダンパゴム２０の後端を
覆う端壁から後方へ突出して延長カラー２１に回転可能
に嵌合する位置決めボス１７ａを備えており、これによ
りボス本体１７のプロペラ軸４に対する同心位置が保持
される。この位置決めボス１７ａは、前記スラストワッ
シャ２２を囲繞するように円筒状に形成されると共に、
その内周面には、スラストワッシャ２２の前面に対向す
る肩部２５が設けられ、ボス本体１７に加わる後方スラ
ストを、この肩部２５を介してスラストワッシャ２２に
受止めさせるようになっている。この場合、延長カラー
２１の後端外周にフランジを形成し、このフランジを前
記肩部２５に当接させてもよい。

【００１７】またボス本体１７の前端面は、前記スラス
トリング１４の外周に形成されたフランジ１４ａに対向
していて、ボス本体１７に加わる前方スラストをこのフ
ランジ１４ａに受止めさせるようになっている。

【００１８】図２及び図３において、ボス本体１７に
は、その外周面に開口すると共に底面を前記ダンパゴム
２０の外周面に近接させて周方向等間隔置きに並ぶ３つ
の凹部２６と、各凹部２６の前後方向両端壁に開口する
一対の軸受孔２８，２９と、相隣る凹部２６間に挟まれ
るランド部２７を軸方向に貫通する３本の排気路３０
と、これら排気路３０及び前記排気出口１３間を連通さ
せる円筒部３１とが設けられる。この円筒部３１は、前
記取付孔７の後方開口部に回転可能に挿入される。

【００１９】ボス本体１７の各凹部２６にはプロペラブ
レード３２のボス３２ａが収容され、このボス３２ａに
スプライン嵌合するブレード軸３３の前後両端部が前記
軸受孔２８，２９に合成樹脂製のブッシュ３４，３５を
介して回転自在に支承される。こうして３本のブレード
軸３３は、プロペラ軸４と平行に且つそれを取囲むよう
に配置される。

【００２０】各ブレード軸３３には、後部軸受孔２９の
後方開口部に形成された円形凹部３６に回転可能に収め
られるフランジ３３ａが設けられており、このフランジ
３３ａを後方より押えてブレード軸３３の軸方向位置を
固定する、各軸共通の押え板３７がボス本体１７の後端
面に重ねられる。押え板３７には、排気路３０と整合す
る排気孔３０ａが設けられている。

【００２１】ボス本体１７の後端には、その軸線を中心
とする同一円上に等間隔を置いて並ぶ複数本のステンレ
ス鋼製の取付ボルト４８（図示例では３本、図５参照）
がブレード軸３３と平行に植設され、これら取付ボルト
４８によって前記押え板３７が支持される。 而して、
各プロペラブレード３２は、図３に示すように、プロペ
ラ直径Ｄを最小にする閉じ位置Ａと、それを最大にする
開き位置Ｂとの間をブレード軸３３と共に回動するもの
で、その閉じ位置Ａ及び開き位置Ｂは、プロペラブレー
ド３２が凹部２６の内側壁に当接することにより規制さ
れる。

【００２２】図２、図６及び図７に示すように、プロペ
ラボス１２は、Ａｌ合金製ボス本体１７の後端部にステ
ンレス鋼製の薄肉のディフューザ管３９を、両者の外周
面が連続するように嵌合して構成される。このディフュ
ーザ管３９の内周壁には取付板４６が溶接されており、
この取付板４６は、ボス本体１７の後端面との間に同期
室４０を画成する。この同期室４０において、全てのプ
ロペラブレード３２相互を同期連動させる同期装置４１
が構成される。

【００２３】即ち、図２，図４，図５及び図７に示すよ
うに、同期装置４１は、各ブレード軸３３の後端に一体
に連設されたクランク４２と、前記位置決めボス１７ａ
を囲繞してクランク４２相互を連結する１個の同期リン
グ４３とから構成される。クランク４２のクランクアー
ム４２ａはブレード軸３３からプロペラ軸４に向って屈
曲しており、その先端のクランクピン４２ｂは、前記位
置決めボス１７ａの外周に形成された円弧状の逃げ４４
に揺動可能に受容される。一方、同期リング４３には、
内周面に開口する３つのＵ字状係合溝４５が設けられて
おり、それらに前記クランクピン４２ｂが摺動自在に嵌
合される。また同期リング４３は、３本の排気路３０を
後方から塞がないように外形が設定される。而して、全
てのブレード軸３３は、それぞれのクランク４２及び共
通の同期リング４３を介して互いに回動角を規制し合う
ことにより、同期して回動することができる。

【００２４】同期リング４３には、プロペラボス１２の
軸線を中心とする同一円上を延びつゝ等間隔を置いて並
ぶ複数（図示例では３個）の円弧状長孔５が穿設され、
これら長孔５２は、前記取付ボルト４８に摺動自在に嵌
合される。したがって、同期リング４３は、取付ボルト
４８に案内されてプロペラボス１２の軸線周りに正確に
回動することが可能である。このことは、ダンパゴム２
０の歪みによりプロペラボス１２の軸線がプロペラ軸４
の軸線に対し傾いた場合でも、同期リング４３の回動軸
線はプロペラボス１２においては不変であることを意味
し、これによって円滑な同期作用が得られると共に、同
期リング４３の芯出し構造が簡単となる。

【００２５】また各取付ボルト４８には、前記押え板３
７及び同期リング４３間に介在して該リング４３を前記
ディフューザ管３９の取付板４６内面に当接させるディ
スタンスカラー４７が嵌合され、そして、上記取付板４
６を貫通する取付ボルト４８の後端にダブルナット５３
が螺締される。こうして、取付ボルト４８及びダブルナ
ット５３により押え板３７、同期リング４３及びディフ
ューザ管３９はボス本体１７に取付けられる。

【００２６】同期室４０には、また、同期装置４１を介
して全プロペラブレード３２を前記閉じ位置Ａに向って
回動付勢する戻しばね４９が収容される。この戻しばね
４９は捩じりコイルばねをもって構成され、そのコイル
部４９ａは、全てのクランク４２を囲繞するようディフ
ューザ管３９の内周面に沿って配置され、このコイル部
４９ａの前後両端に形成した係止爪４９ｂ，４９ｃは、
前記押え板３７及び同期リング４３に形成された係止溝
５０，５１にそれぞれ係合される。

【００２７】次にこの実施例の作用について説明する。
駆動軸２から前、後進歯車機構３を介してプロペラ軸４
が駆動されると、その駆動トルクは、スリーブ１８、ダ
ンパゴム２０を経てプロペラボス１２へ、更にブレード
軸３３からプロペラブレード３２へと伝達するので、プ
ロペラブレード３２群がプロペラボス１２と共に回転し
て推力を発生する。

【００２８】而して、プロペラボス１２の低速回転域で
は、全てのプロペラブレード３２は、戻しばね４９の力
と水の抗力により同期装置４１を介して閉じ位置Ａに保
持されて、プロペラ直径Ｄを最小にしているので、発生
する推力が比較的小さく、トローリングを容易に行うこ
とができる。

【００２９】その後、プロペラボス１２の回転速度が一
定値を超えて上昇していくと、全てのプロペラブレード
３２は、それらに作用する遠心力が水の抗力及び戻しば
ね４９の反発力と釣合うところまで開いていく。そして
所定の高速回転域に入ると最大の開き位置Ｂに達してプ
ロペラ直径Ｄを最大にするので、大なる推力を発生して
高速クルージングを可能にする。

【００３０】ところで、プロペラブレード３２と一体回
転するブレード軸３３の各クランクピン４２ｂは同期リ
ング４３を介して相互に連結しており、しかも同期リン
グ４３は取付ボルト４８に案内されてプロペラボス１２
の軸線周りに正確に回転し得るので、全てのプロペラブ
レード３２は的確に連動して開閉することができ、した
がって走航中の部分的な条件変化による各プロペラブレ
ード３２の開き角度のばらつきを無くして、プロペラ５
の性能や安定化を図ることができる。

【００３１】走航中、浮流物等の小障害物が或るプロペ
ラブレード３２に当った場合には、衝撃力が同期装置４
１を介して他の全てのプロペラブレード３２に分散し、
そしてダンパゴム２０に捩り変形が生じて、プロペラブ
レード３２に加わる衝撃力を緩和することができる。ま
た岩等の大障害物がプロペラブレード３２に当った場合
は、ダンパゴム２０とボス本体１７ａとの間に滑りが生
じ、プロペラ軸４がプロペラボス１２に対して空転する
ので、プロペラ５の各部、並びに動力伝達系の過負荷を
遮断することができる。

【００３２】また図示しないエンジンの排ガスは推進機
本体１の中空部１ａに排出されるもので、その排ガスは
ベアリングホルダ１０の排気出口１３からボス本体１７
の円筒部３１へ排出され、そこから３本の排気路３０に
分流し、押え板３７の排気孔３０ａ、同期室４０及び取
付板４６の排気孔３０ｂを順次通って、即ちディフュー
ザ管３９内を通って水中に排出される。上記のように、
推進機本体１からボス本体１７の３本の排気路３０への
排ガスの受渡しは、ボス本体１７前端の円筒部３１内で
行われるので、プロペラボス１２の回転中にも拘らず、
３本の排気路３０への排ガスの均等分配を行うことがで
きる。

【００３３】しかも、各排気路３０は、ボス本体１７の
ランド部２７を、即ち、プロペラブレード３２のボス３
２ａを収容する３つの凹部２６の間を通るように形成さ
れているので、ボス３２ａ及びそれを支持するブレード
軸３３に邪魔されることなく、しかもプロペラボス１２
の大径化を伴うことなく必要且つ充分な断面積を確保す
ることができ、排ガスの均等分配と相俟って排気抵抗の
低減に寄与し得る。

【００３４】一方、ブレード軸３３は、排気路３０に邪
魔されることなく、前後一対の軸受孔２８，２９による
両端支持が可能となり、プロペラブレード３２を強固に
支持することができる。

【００３５】またトルク制限装置１６のダンパゴム２０
は、ボス本体１７と同心状に重合配置されるので、ボス
本体１７は、固定ブレードを持つ通常型プロペラと略同
等の軸方向長さに形成することができる。したがって、
通常型プロペラを取付けていた比較的短いプロペラ軸へ
の装着も可能となる。しかも、プロペラブレード３２
は、そのボス３２ａを、ボス本体１７外周面の凹部２６
に収容すると共に、プロペラ軸４と平行なブレード軸３
３で支持して、可変直径型に構成したので、トルク制限
装置１６の容量を充分確保しつゝ、ボス本体１７の大径
化を極力抑えることができる。

【００３６】また同期装置４１では、クランクアーム４
２ａをブレード軸３３の後端からプロペラ軸４に向って
屈曲させて、クランクピン４２ｂをプロペラボス１２の
位置決めボス１７ａ外周の逃げ凹部４４に受容させ、こ
のクランクピン４２ｂに共通の同期リング４３を係合さ
せたので、同期リング４３の小径化、延いては同期装置
４１全体のコンパクト化を達成でき、これをディフュー
ザ管３９内の狭小な同期室４０に容易に収容することが
できる。

【００３７】さらに、同期室４０には、クランクアーム
４２ｂを囲繞しながら同期リング４３を全プロペラブレ
ード３２の閉じ方向へ付勢する共通の戻しばね４９を収
容したので、全てプロペラブレード３２に対して戻しば
ね４９は１個で足り、しかも同期装置４１と共に障害物
から保護される。

【００３８】また、従来の可変直径プロペラでは、各プ
ロペラブレードの開き特性をそのブレード形状によって
のみ設定していたが、本発明の実施例によれば、１個の
戻しばね４９のばね定数やセット荷重を選定するだけで
両プロペラブレードの開き特性を自由に設定することが
できる。したがって、メーカー側では、諸元の異なる複
数種類の戻しばね４９を使用することにより、特性の異
なる各種プロペラを用意することが容易であり、またユ
ーザー側では、プロペラの戻しばね４９を諸元の異なる
ものと交換することにより、推進機の変更や使用条件の
変化に対応したプロペラを容易に得ることができる。

【００３９】さらに本発明の実施例では、必要に応じて
全プロペラブレード３２を任意の開閉位置でダブルナッ
ト５３の締付けにより固定することができる。こうする
ことは、積荷重や巡航速度などの使用条件が普段と変っ
たことに対応して、任意のプロペラ特性を全回転域で維
持させる場合に好都合である。

【００４０】上記実施例においては、本発明の要旨を逸
脱することなく、種々の設計変更が可能である。例え
ば、プロペラブレード３２の使用枚数を２枚や４枚にす
ることもできる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、プロペラ
ボスに回動自在に支承される複数のブレード軸に複数の
プロペラブレードのボスをそれぞれ結合して、プロペラ
ブレードに働く遠心力の増大に応じてプロペラ直径を増
加すべくプロペラブレードがブレード軸と共に回動する
ようにし、これらブレード軸を、各ブレード軸の一端に
連設したクランクと、各クランクのクランクピンに係合
してプロペラボスの軸線周りに回動し得る共通の同期リ
ングとからなる同期装置を介して相互に同期連動させた
ので、各プロペラブレードに作用する遠心力の利用によ
り、特別なアクチュエータを用いることなくプロペラ直
径を自動的に制御することができ、しかも構造簡単な同
期装置により全てのプロペラブレードの回動角度を、走
航中の部分的な条件変化に拘らず、均等に制御すること
ができる。

【００４２】特に、同期リングのプロペラボスの軸線周
りの回動を案内すべく、該同期リングには、プロペラボ
スの軸線を囲んでブレード軸と平行となるようプロペラ
ボスに植設された複数の取付ボルトに摺動自在に嵌合す
る複数の円弧状長孔を設けたので、同期リングの取付ボ
ルトが該リングの同期回動のための案内手段を兼ねるこ
とにより、構造の一層の簡素化を図ることができ、安価
で性能の安定した可変プロペラを提供し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る可変プロペラを備えた
船用推進機の要部の一部縦断側面図。

【図２】図１のプロペラ部の拡大縦断面図。

【図３】図２の３−３線断面図。

【図４】図２の４−４線断面図。

【図５】一部の部品を取除いて示した図４と同様の断面
図。

【図６】図２の６矢視図。

【図７】プロペラ要部の分解斜視図。

【符号の説明】

１・・・・・推進機本体 ４・・・・・プロペラ軸 ５・・・・・プロペラ １２・・・・プロペラボス １６・・・・トルク制限装置 ３２・・・・プロペラブレード ３２ａ・・・ボス ３３・・・・ブレード軸 ４１・・・・同期装置 ４２・・・・クランク ４２ａ・・・クランクアーム ４２ｂ・・・クランクピン ４３・・・・同期リング ４８・・・・取付ボルト ５２・・・・長孔 Ｄ・・・・・プロペラ直径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−127472（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−127195（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−103292（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B63H 1/12 B63H 3/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 推進機本体（１）に支持されてその後方
   へ突出するプロペラ軸（４）にプロペラボス（１２）を
   嵌合して連結し、このプロペラボス（１２）には、その
   軸線を囲むように配置される複数のブレード軸（３３）
   を介して複数のプロペラブレード（３２）を、これらに
   よりプロペラ直径（Ｄ）を変化させるべく回動可能に取
   付けた、船用の可変プロペラにおいて、 プロペラボス（１２）に回動自在に支承される複数のブ
   レード軸（３３）に複数のプロペラブレード（３２）の
   ボス（３２ａ）をそれぞれ結合して、プロペラブレード
   （３２）に働く遠心力の増大に応じてプロペラ直径
   （Ｄ）を増加すべくプロペラブレード（３２）がブレー
   ド軸（３３）と共に回動するようにし、これらブレード
   軸（３３）を、各ブレード軸（３３）の一端に連設した
   クランク（４２）と、各クランク（４２）のクランクピ
   ン（４２ｂ）に係合してプロペラボス（１２）の軸線周
   りに回動し得る共通の同期リング（４３）とからなる同
   期装置（４１）を介して相互に同期連動させ、前記同期
   リング（４３）のプロペラボス（１２）の軸線周りの回
   動を案内すべく、該同期リング（４３）には、プロペラ
   ボス（１２）の軸線を囲んでブレード軸（３３）と平行
   となるようプロペラボス（１２）に植設された複数の取
   付ボルト（４８）に摺動自在に嵌合する複数の円弧状長
   孔（５２）を設けたことを特徴とする、船用の可変プロ
   ペラ。