JP3252044B2 - 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装着
し、このプロペラボスには、その軸線を囲み且つその軸
線と平行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】船用の可変プロペラにおいて、プロペラ
直径又はピッチ角を変え得るようにしたものは、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】従来の可変プロペラで
は、可変直径又は可変ピッチのいずれの形式のもので
も、全てのプロペラブレードを機械的に制御するための
アクチュエータを備えており、構造が複雑で安価に提供
することが困難であった。

【０００４】本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたも
ので、特別なアクチュエータを用いずに、全てのプロペ
ラブレードを自動的に回動してプロペラ直径を調節し得
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、全てのブレード軸を
同期装置により同期連動させ、この同期装置には、各ブ
レード軸をプロペラ直径の減小方向へ付勢する共通の戻
しばねを接続したことを第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
ラボスの後端部をディフューザ管に形成して、該ディフ
ューザ管の中空部を、前記同期装置及び戻しばねを収容
する同期室としたことを第２の特徴とする。

【０００７】

【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。

【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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【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
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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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、中空部を同期室４０とし
たディフューザ管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５
２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５６，５７にそれぞれ係合され
る。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴によれ
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、全てのブレード軸を同期装置に
より同期連動させ、この同期装置には、各ブレード軸を
プロペラ直径の減小方向へ付勢する共通の戻しばねを接
続したので、各プロペラブレードの遠心力と戻しばねの
反発力との釣合いにより、プロペラ直径をプロペラボス
の回転速度に応じて自動的に制御することができ、した
がって特別なアクチュエータが不要である。しかも、戻
しばねのばね力は同期装置を介して全てのプロペラブレ
ードに作用するため、戻しばねは全プロペラブレードに
対し共通１個で足り、アクチュエータの不要と相俟って
構造の簡素化、延いては低廉化を達成し得る。その上、
全プロペラブレードは同期装置により相互に回動角度を
均等に規制し合うことから、各プロペラブレードの個体
差の影響を無くすることができ、常に安定したプロペラ
性能を発揮し得る。

【００４５】また本発明の第２の特徴によれば、プロペ
ラボスの後端部をディフューザ管に形成して、該ディフ
ューザ管の中空部を、前記同期装置及び戻しばねを収容
する同期室としたので、ディフューザ管により同期装置
及び戻しばねを障害物との衝突から保護することがで
き、それら専用の保護カバーが不要である。

【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 １２・・・・プロペラボス ３２・・・・プロペラブレード ３２ａ・・・ボス ３３・・・・ブレード軸 ３９・・・・ディフューザ管 ４０・・・・同期室 ４１・・・・同期装置 ４９・・・・戻しばね 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) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B63H 1/20 B63H 3/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 推進機本体（１）に支持されて後方へ突
   出するプロペラ軸（４）にプロペラボス（１２）を装着
   し、このプロペラボス（１２）には、その軸線を囲み且
   つその軸線と平行に配置される複数のブレード軸（３
   ３）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、全てのブレード
   軸（３３）を同期装置（４１）により同期連動させ、こ
   の同期装置（４１）には、各ブレード軸（３３）をプロ
   ペラ直径（Ｄ）の減小方向へ付勢する共通の戻しばね
   （４９）を接続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）の後端部をディフューザ管（３
   ９）に形成して、該ディフューザ管（３９）の中空部
   を、前記同期装置（４１）及び戻しばね（４９）を収容
   する同期室（４０）としたことを特徴とする、船用の可
   変プロペラ。