JP3400195B2 - 船用可変プロペラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロペラボスの外
周面に形成した凹部に、プロペラボスの軸方向にブレー
ド軸を配設すると共に、このブレード軸に支持される可
変ブレードのボスを収容し、プロペラボスの正転方向に
沿って相対向する凹部の内側面間で可変ブレードを、プ
ロペラ直径が最小になる閉じ位置から最大になる開き位
置へと回動させるようにした、船用可変プロペラに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】かゝる船用プロペラは、例えば、特開平
６−３２９０８４号や特開平７−１８７０７３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】従来のかゝる可変プロ
ペラでは、ブレードボスを収容するプロペラボス外周面
の凹部の開口部が、ブレードボスの縦断面形状に対応し
て方形をなしていて、その開口面積が比較的大きいた
め、これがプロペラボス外周面での水の流れ抵抗を増大
させる一因であることが判明した。

【０００４】本発明は、かゝる点に鑑みて、可変ブレー
ドの所定の回動角度を確保しつゝ、プロペラボス外周の
前記凹部の開口面積を極力小さくし、且つ該凹部でスム
ーズな水流が生じるようにし、水の流れ抵抗を減少させ
た、前記船用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、本発明では、可変ブレードが開き位置へ回動したと
き、そのブレードボスの一方の外側面が離間する凹部の
一方の内側面の少なくとも前半部を、可変ブレードのピ
ッチと同方向の斜面に形成したことを第１の特徴とす
る。

【０００６】また本発明は、上記特徴に加えて、ブレー
ドボスの前記一方の外側面の少なくとも前半部を、前記
斜面に対応した斜面に形成したことを第２の特徴とす
る。

【０００７】さらに本発明は、上記第１又は第２の特徴
に加えて、可変ブレードが開き位置へ回動したとき、互
いに当接又は近接するブレードボスの他方の外側面及び
凹部の他方の内側面の少なくとも各後半部を、可変ブレ
ードのピッチと同方向の斜面に形成したことを第３の特
徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示す本発明の一実施例に基づいて説明する。

【０００９】先ず、図１において、船のトランサムに取
付けられる船外機又は船内外機の推進機本体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の昇降又は回転
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、可変プロペラ５の構成について図２
ないし図１１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には可変ブレー
ド３２のボス３２ａが収容され、このブレードボス３２
ａ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３４，３
５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がボス本体１７の後端
面に後述のボルト４８により固着される。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。

【００２２】而して、各可変ブレード３２は、図３に示
すように、プロペラ直径を最小Ｄ₁にする閉じ位置Ａ
と、それを最大Ｄ₂ 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、ブレードボス３２ａの一方の外側面３２_a1及
び他方の外側面３２_a2が凹部２６の一方の内側面２６₁
及び他方の内側面２６₂ にそれぞれ当接することにより
規制される。またブレードボス３２ａの外周には円弧面
３２ｆが形成されており、この円弧面３２ｆは、可変ブ
レード３２の開き位置Ｂでボス本体１７の外周面に連続
するようにその外周面と等しい曲率半径を有する。

【００２３】さらに図６ないし図８に示すように、凹部
２６の一方の内側面２６₁ と、これに対向するブレード
ボス３２ａの一方の外側面３２_a1との少なくとも前半部
は、可変ブレード３２の根元ピッチと同方向の斜面
Ｓ₁ ，Ｓ₁ ′に形成される。

【００２４】また、凹部２６の他方の内側面２６₂ と、
これに対向するブレードボス３２ａの他方の外側面３２
_a2との少なくとも各後半部は、可変ブレード３２の根元
ピッチと同方向の斜面Ｓ₂ ，Ｓ₂ ′に形成される。

【００２５】上記斜面Ｓ₁ ，Ｓ₂ は、図６に仮想線で示
した従来の凹部０２６の方形開口部の一対の対角部を埋
めたような形に形成される。

【００２６】図２、図４及び図１１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
４７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
４０において、全ての可変ブレード３２相互を同期連動
させる同期装置４１が構成される。

【００２７】即ち、図２，図８ないし図１０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。

【００２８】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
する半径方向に延びる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３
０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。

【００２９】同期室４０には、また、同期装置４１を介
して全可変ブレード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４
９ａ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４９
ａ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５
０，５１にそれぞれ係合される。

【００３０】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が前進方向Ｆへ駆動されると、その駆動トルクにより
プロペラ５が回転駆動される。即ち、プロペラ軸４の駆
動トルクはスリーブ１８からプロペラボス１２へ伝達す
るので、可変ブレード３２がプロペラボス１２と共に回
転して前進推力が発生する。

【００３１】ところで、プロペラ５の低速度回転域で
は、可変ブレード３２は、戻しばね４９の力と水の抗力
により閉じ位置Ａに保持され、図５に示すように、プロ
ペラ直径を最小径Ｄ₁ にするので、可変ブレード３２に
よる推力は比較的小さい。したがって、エンジンのアイ
ドリング状態での超微速走航が可能であり、またプロペ
ラ５の回転速度の変化に伴い発生する推力の変化速度が
緩慢になることから、船の低速運転性が向上し、トロー
リングや離接岸等を容易に行うことができる。

【００３２】その後、プロペラボス５の回転速度が一定
値を超えて上昇していくと、可変ブレード３２は、それ
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、図４に示すように、可変ブレード３２は
プロペラ直径を最大値Ｄ₂ にする開き位置Ｂまで回動す
るので可変ブレード３２による推力が増大する。したが
って高速高出力性能が発揮されて高速クルージングを可
能にする。

【００３３】この場合、可変ブレード３２が開き位置Ｂ
に到達すると、ブレードボス３２ａの外側面３２_a2と凹
部２６の内側面２６₂ とが互いに当接して、ブレードボ
ス３２ａ外周の円弧面３２ｆがプロペラボス１２の外周
面に連続することになるので、ブレードボス３２ａによ
る水の攪拌抵抗が殆ど無くなる。

【００３４】またこの場合、ブレードボス３２に離れて
対向する凹部２６の一方の内側面２６₁ の少なくとも前
半部は、可変ブレード３２の根元ピッチと同方向の斜面
Ｓ₁に形成されているから、可変ブレード３２の開き時
における凹部２６の開口面積が従来のものに比し大幅に
減少し、しかも可変ブレード３２の根元に沿う水の流れ
方向Ｗに前記斜面Ｓ₁ が略一致し、凹部２６の開口部を
水がスムーズに流れるから、凹部２６による水の流れ抵
抗を減少させることができる。

【００３５】さらに、凹部２６の前記一方の内側面２６
₁ に対向するブレードボス３２ａの一方の外側面３２_a1
の前半部も前記斜面Ｓ₁ に対応した斜面Ｓ₁ ′に形成さ
れているから、該斜面Ｓ₁ ′は前記斜面Ｓ₁ と協働して
凹部２６開口部での水の流れをスムーズにし、流れ抵抗
の更なる減少を図ることができる。

【００３６】また、可変ブレード３２の開き時、互いに
当接するブレードボス３２ａの外側面３２_a2と凹部２６
の内側面２６₂ との少なくとも各後半部も可変ブレード
３２の根元ピッチと同方向に斜面Ｓ₂ ′，Ｓ₂ に形成さ
れているので、ブレードボス３２ａ及びプロペラボス１
２の外周面の連続性を保ちつゝブレードボス３２ａの回
転モーメントのバランスを図ることができ、これにより
可変ブレード３２の良好な開閉応答性を確保することが
できる。

【００３７】この間、全ての可変ブレード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、
各可変ブレード３２に対する外的条件の変化があって
も、それらの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。

【００３８】航行中、浮流物等の小障害物が或る可変ブ
レード３２に当った場合には、衝撃力が同期装置４１を
介して他の全ての可変ブレード３２に分散し、そしてダ
ンパゴム２０に捩り変形が生じて、可変ブレード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
害物が可変ブレード３２に当った場合は、ダンパゴム２
０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。

【００３９】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。

【００４０】しかも、各排気路３０は、ボス本体１７の
ランド部２７を、即ち、可変ブレード３２のボス３２ａ
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３
３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。

【００４１】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、可変ブレード３２を強固に支持
することができる。

【００４２】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。

【００４３】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を全可変ブレード
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、全可変ブレード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。

【００４４】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、
可変ブレードを動力を用いたアクチュエータにより作動
させることもできる。また前記斜面Ｓ₁ ，Ｓ₂ は、凹部
２６の内側面２６₁ ，２６₂全域に亘り、また前記斜面
Ｓ₁ ′，Ｓ₂ ′はブレードボス３２ａの外側面３２_a1，
３２_a2全域に亘りそれぞれ形成することもできる。また
可変ブレード３２の閉じ位置Ａ及び開き位置Ｂは同期装
置４１において規制することもでき、この場合、上記各
位置Ａ，Ｂではブレードボス３２ａの外側面３２_a1，３
２_a2を凹部２６の内側面２６₁ ，２６₂ にそれぞれ当接
させず、近接させることになる。またプロペラボス１２
の外周面には、可変ブレード３２が開き位置Ａに来たと
き、その後縁の切欠き部に適合して可変ブレード３２に
連続する補助固定ブレードを突設することもできる。

【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、可変ブレードが開き位置へ回動したとき、そのブレ
ードボスの一方の外側面が離間する凹部の一方の内側面
の少なくとも前半部を、可変ブレードのピッチと同方向
の斜面に形成したので、可変ブレードの開き時における
凹部の開口面積が従来のものに比し大幅に減少し、しか
も可変ブレードに沿う水の流れ方向に前記斜面が略一致
し、凹部の開口部を水がスムーズに流れるから、凹部に
よる水の流れ抵抗を減少させることができる。

【００４６】また本発明の第２の特徴によれば、ブレー
ドボスの前記一方の外側面の少なくとも前半部を、前記
斜面に対応した斜面に形成したので、該斜面は前記凹部
の一方の内側面の斜面と協働して凹部開口部での水の流
れをスムーズにし、流れ抵抗の更なる減少を図ることが
できる。

【００４７】また本発明の第３の特徴によれば、可変ブ
レードが開き位置へ回動したとき、互いに当接又は近接
するブレードボスの他方の外側面及び凹部の他方の内側
面の少なくとも各後半部を、可変ブレードのピッチと同
方向の斜面に形成したので、可変ブレードの開き状態で
の可変ブレード及びプロペラボスの外周面の連続性を保
ちつゝ、ブレードボスの回転モーメントバランスを図る
ことができ、これにより可変ブレードの良好な開閉応答
性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るプロペラを備えた船外
機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線矢視正面図（可変ブレード開き
状態）。

【図５】可変ブレードの閉じ状態を示す、図４と同様の
正面図。

【図６】図２の６−６線拡大断面図。

【図７】図６の７−７線断面図。

【図８】プロペラ要部の分解斜視図

【図９】図２の９−９線断面図。

【図１０】一部の部品を取除いて示した図９と同様の断
面図。

【図１１】プロペラの分解斜視図。

【符号の説明】

４ プロペラ軸 ５ プロペラ １２ プロペラボス ２６ 凹部 ２６₁ 一方の内側面 ２６₂ 他方の内側面 ３２ 可変ブレード ３２ａ ブレードボス ３２_a1 一方の外側面 ３２_a2 他方の外側面 ３３ ブレード軸 Ａ 閉じ位置 Ｂ 開き位置 Ｄ₁ 最小プロペラ直径 Ｄ₂ 最大プロペラ直径 Ｓ₁ ，Ｓ₂ ，Ｓ₁ ′，Ｓ₂ ′ 斜面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−187075（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−187073（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−329084（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B63H 3/08 B63H 1/20 B63H 1/22

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロペラボス（１２）の外周面に形成し
   た凹部（２６）に、プロペラボス（１２）の軸方向にブ
   レード軸（３３）を配設すると共に、このブレード軸
   （３３）に支持される可変ブレード（３２）のボス（３
   ２ａ）を収容し、プロペラボス（１２）の正転方向
   （Ｆ）に沿って相対向する凹部（２６）の内側面（２６
   ₁ ，２６₂ ）間で可変ブレード（３２）を、プロペラ直
   径が最小（Ｄ ₁ ）になる閉じ位置（Ａ）から最大
   （Ｄ₂ ）になる開き位置（Ｂ）へと回動させるようにし
   た、船用可変プロペラにおいて、 可変ブレード（３２）が開き位置（Ｂ）へ回動したと
   き、そのブレードボス（３２ａ）の一方の外側面（３２
   _a1）が離間する凹部（２６）の一方の内側面（２６₁ ）
   の少なくとも前半部を、可変ブレード（３２）のピッチ
   と同方向の斜面（Ｓ₁ ）に形成したことを特徴とする、
   船用可変プロペラ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のものにおいて、 ブレードボス（３２ａ）の前記一方の外側面（３２_a1）
   の少なくとも前半部を、前記斜面（Ｓ₁ ）に対応した斜
   面（Ｓ₁ ′）に形成したことを特徴とする、船用可変プ
   ロペラ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のものにおいて、 可変ブレード（３２）が開き位置（Ｂ）へ回動したと
   き、互いに当接又は近接するブレードボス（３２ａ）の
   他方の外側面（３２_a2）及び凹部（２６）の他方の内側
   面（２６₂ ）の少なくとも各後半部を、可変ブレード
   （３２）のピッチと同方向の斜面（Ｓ₂ ′，Ｓ₂ ）に形
   成したことを特徴とする、船用可変プロペラ。