JP3252042B2 - 船用の可変プロペラ - Google Patents

船用の可変プロペラ

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JP3252042B2 JP33160093A JP33160093A JP3252042B2 JP 3252042 B2 JP3252042 B2 JP 3252042B2 JP 33160093 A JP33160093 A JP 33160093A JP 33160093 A JP33160093 A JP 33160093A JP 3252042 B2 JP3252042 B2 JP 3252042B2
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孝夫 相原
太郎 福田
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    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H3/00Propeller-blade pitch changing
    • B63H3/008Propeller-blade pitch changing characterised by self-adjusting pitch, e.g. by means of springs, centrifugal forces, hydrodynamic forces

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  • Motor Power Transmission Devices (AREA)

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と、このプロペラ軸周
りに回転可能に配設されるプロペラボスとを、所定値以
上のトルクを受けると滑りを生じるトルク制限装置を介
して連結し、プロペラボスには複数のプロペラブレード
を変位可能に取付けた、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、例えば特開平2
−144287号公報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】一般にかゝる可変プロ
ペラは、プロペラブレード群とトルク制限装置とを軸方
向に並べて構成されるものであるから、その軸方向長さ
は、固定ブレードを持つ通常型プロペラに比し長い。し
たがって従来、通常型プロペラを可変プロペラと交換す
る場合には、推進機本体に支承されるプロペラ軸を可変
プロペラ専用の長いものと交換している。しかしなが
ら、プロペラ軸の交換作業は推進機本体の分解を伴うも
ので、甚だ面倒である。
【0004】本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたも
ので、通常型プロペラ用の比較的短いプロペラ軸にも容
易に装着し得る前記船用の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、トルク制限装置及びプロペラボスをプロ
ペラ軸を中心として同心状に重合配置し、プロペラボス
には、底面がトルク制限装置に近接して周方向に並ぶ複
数の凹部を設け、これら凹部において複数のプロペラブ
レードのボスを各凹部の前後両端壁にプロペラ軸と平行
に支承されるブレード軸により、プロペラ直径が可変と
なるよう回動可能に支持したことを第1の特徴とする。
【0006】また本発明は、上記特徴に加えて、プロペ
ラボスには、複数の凹部相互間のランド部を軸方向に貫
通して推進機本体の排気出口をプロペラボスの後端に開
放する排気路を設けたことを第2の特徴とする。
【0007】さらに本発明は、第1又は第2の特徴に加
えて、複数のプロペラブレードに、それと共に回動する
ように連結した複数のブレード軸を同期装置を介して互
いに連結し、この同期装置は、各ブレード軸の一端に連
設されてクランクアームの先端をプロペラ軸に向けたク
ランクと、全てのクランクのクランクピンに係合してプ
ロペラ軸周りに回動し得る同期リングとから構成し、こ
の同期装置をプロペラボスの一端部に形成された同期室
に収容したことを第3の特徴とする。
【0008】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。
【0009】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。
【0010】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。
【0011】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。
【0012】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。
【0013】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。
【0014】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。
【0015】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。
【0016】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。
【0017】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。
【0018】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。
【0019】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。
【0020】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。
【0021】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がプロペラボス12の
後端面に後述のボルト38により固着される。押え板3
7には、排気路30と整合する排気孔30aが設けられ
ている。
【0022】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3
3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。
【0023】図2、図6及び図7に示すように、プロペ
ラボス12は、ボス本体17の後端部に薄肉のディフュ
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、それはディスタンスカラー4
7及び押え板37を挟むようにしてボス本体17の後端
面にボルト48により固着される。取付板46には、前
記排気路30との対応位置に排気孔30bが穿設されて
いる。この取付板46は、ボス本体17の後端面との間
に同期室40を画成するように配置され、この同期室4
0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。
【0024】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
の外周に回動可能に支承される1個の同期リング43と
から構成され、該リング43はディフューザ管39の取
付板46により後面を押えられ、位置決めボス17aか
らの離脱を阻止される。
【0025】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1
7a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を後方から覆わ
ぬように外形が略三角形に形成される。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。
【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
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、全てのプロペラブレード32
は、前述のように同期装置41により相互に連動してい
るから、各プロペラブレード32に働く遠心力の差や水
の抗力、その他の外的要因による開き角度のばらつきを
無くして、常にプロペラ5の性能の安定化を図ることが
できる。
【0031】航行中、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】図8は本発明の第2実施例を示すもので、
前実施例のスラストワッシャ22に代えて、プロペラ軸
4にスリーブ18及び延長カラー21を固定するための
ナット23にフランジ23aを形成して、ボス本体17
に加わる後方スラストをこのフランジ23aに受止めさ
せるようにしている。その他の構成は前実施例と略同様
であるので、図中、前実施例と対応する部分には、それ
と同一の符号を付すことにする。
【0039】図9及び図10は本発明の第3実施例を示
すもので、前実施例における延長カラー21を廃止する
ために、スリーブ18の後端がスラストワッシャ22の
前面に当接するように延長させてある。またボス本体1
7の位置決めボス17aの後端は、ディフューザ管39
の取付板46を介してスラストワッシャ22に支承さて
いる。さらに同期装置41のクランクピン42bを受容
する円弧状の逃げ44は、位置決めボス17aの内周側
まで達するように形成され、同期装置41のさらなるコ
ンパクト化を可能にしている。その他の構成は、第1実
施例と同様であるので、図中、第1実施例と対応する部
分には、それと同一の符号を付すことにする。
【0040】図11ないし図13は本発明の第4実施例
を示す。プロペラボス12はディフューザ管39を一体
に備えており、そのディフューザ管39の内周面に嵌着
した合成樹脂製ブッシュ52の内周面には、円形の同期
リング43から後方へ突出した案内筒53が回転自在に
嵌合され、これらブッシュ52及び案内筒53の後端
は、ディフューザ管39内周面に係止したサークリップ
54によりワッシャ55を介して押えられる。そして上
記案内筒53の内周面に沿って戻しばね49のコイル部
49aが配設され、その両端の係止爪49b,49b
は、同期リング43及びディフューザ管39の係止孔5
6,57にそれぞれ係合される。
【0041】プロペラボス12の前部には、スラストリ
ング14に回転自在に支承される位置決めボス12aが
形成される。一方、スラストワッシャ22に支承される
延長カラー21には、プロペラボス12の後方スラスト
を受止めるフランジ58が形成される。さらに延長カラ
ー21には、プロペラ軸4に螺着された長軸ナット23
を囲繞する延長筒59が突設され、この延長筒59及び
長軸ナット23に割りピン24が挿入される。
【0042】円形の同期リング43には、ランド部27
の排気路30に整合する排気孔60が穿設される。
【0043】その他の構成は前記第1実施例と略同様で
あり、図中、第1実施例と対応する部分には、それと同
一の符号を付すことにする。
【0044】上記各実施例においては、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。
【0045】
【発明の効果】以上のように本発明の第1の特徴によれ
ば、トルク制限装置及びプロペラボスをプロペラ軸を中
心として同心状に重合配置し、プロペラボスには、底面
がトルク制限装置に近接して周方向に並ぶ複数の凹部を
設け、これら凹部において複数のプロペラブレードのボ
スを各凹部の前後両端壁にプロペラ軸と平行に支承され
るブレード軸により、プロペラ直径が可変となるよう回
動可能に支持したので、トルク制限装置及びプロペラボ
スの同心重合配置により、プロペラボスを軸方向にコン
パクトに構成し得て、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。また、プロ
ペラボス外周面の凹部においてブレード軸により支持さ
れるプロペラブレードのボスは、これをトルク制限装置
の外周に近接することになり、プロペラボスの大径化を
極力抑えつゝ、可変直径型の複数のプロペラブレードの
取付けを可能にする。しかも、ブレード軸は、前記凹部
の前、後両端壁により両端部が支持されることから、そ
の支持が強固であり、回動するプロペラブレードを確実
に支持することができる。
【0046】また本発明の第2の特徴によれば、プロペ
ラボスには、複数の凹部相互間のランド部を軸方向に貫
通して推進機本体の排気出口をプロペラボスの後端に開
放する排気路を設けたので、プロペラブレード及びブレ
ード軸に何等邪魔されることなく、複数本の排気路をプ
ロペラボスに容易に形成することができ、プロペラボス
からの排気を可能にする。
【0047】さらに本発明はの第3の特徴によれば、複
数のプロペラブレードに、それと共に回動するように連
結した複数のブレード軸を同期装置を介して互いに連結
し、この同期装置は、各ブレード軸の一端に連設されて
クランクアームの先端をプロペラ軸に向けたクランク
と、全てのクランクのクランクピンに係合してプロペラ
軸周りに回動し得る同期リングとから構成し、この同期
装置をプロペラボスの一端部に形成された同期室に収容
したので、同期装置により全てのプロペラブレードを個
体差に拘らず同期回動させて、常に安定したプロペラ性
能を得ることができる。しかも該同期装置はコンパクト
であるから、プロペラボスの狭小な同期室への収容が容
易であり、これを障害物から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1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。
【図8】本発明の第2実施例を示すもので、プロペラ要
部の縦断面図。
【図9】本発明の第3実施例を示すもので、プロペラ部
の縦断面図。
【図10】図9のプロペラ要部の分解斜視図。
【図11】本発明の第4実施例を示すもので、プロペラ
部の縦断面図。
【図12】図11の12−12線断面図。
【図13】図11中の同期リングの単体平面図。
【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 13・・・・排気出口 16・・・・トルク制限装置 26・・・・凹部 27・・・・ランド部 30・・・・排気路 32・・・・プロペラブレード 33・・・・ブレード軸 40・・・・同期室 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
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−120200(JP,A) 特開 平2−144287(JP,A) 特開 平1−262286(JP,A) 実開 昭56−127195(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B63H 1/20 B63H 23/34 B63H 3/00

Claims (3)

    (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)と、このプロペラ軸(4)
    周りに回転可能に配設されるプロペラボス(12)と
    を、所定値以上のトルクを受けると滑りを生じるトルク
    制限装置(16)を介して連結し、プロペラボス(1
    2)には複数のプロペラブレード(32)を変位可能に
    取付けた、船用の可変プロペラにおいて、 トルク制限装置(16)及びプロペラボス(12)をプ
    ロペラ軸(4)を中心として同心状に重合配置し、プロ
    ペラボス(12)には、底面がトルク制限装置(16)
    に近接して周方向に並ぶ複数の凹部(26)を設け、こ
    れら凹部(26)において複数のプロペラブレード(3
    2)のボス(21a)を各凹部(26)の前後両端壁に
    プロペラ軸(4)と平行に支承されるブレード軸(3
    3)により、プロペラ直径(D)が可変となるよう回動
    可能に支持したことを特徴とする、船用の可変プロペ
    ラ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のものにおいて、 プロペラボス(12)には、複数の凹部(26)相互間
    のランド部(27)を軸方向に貫通して推進機本体
    (1)の排気出口(13)をプロペラボス(12)の後
    端に開放する排気路(30)を設けたことを特徴とす
    る、船用の可変プロペラ。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のものにおいて、 複数のプロペラブレード(32)に、それと共に回動す
    るように連結した複数のブレード軸(33)を同期装置
    (41)を介して互いに連結し、この同期装置(41)
    は、各ブレード軸(33)の一端に連設されてクランク
    アーム(42a)の先端をプロペラ軸(4)に向けたク
    ランク(42)と、全てのクランク(42)のクランク
    ピン(42b)に係合してプロペラ軸(4)周りに回動
    し得る同期リング(43)とから構成し、この同期装置
    (41)をプロペラボス(12)の一端部に形成された
    同期室(40)に収容したことを特徴とする、船用の可
    変プロペラ。
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