JP3724884B2

JP3724884B2 - 船用の可変プロペラ

Info

Publication number: JP3724884B2
Application number: JP21887796A
Authority: JP
Inventors: 秀昭高田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1996-08-20
Filing date: 1996-08-20
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2016-08-20
Also published as: JPH1059284A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船用の可変プロペラに関し、特に、プロペラ軸に連結されるプロペラボスに、その軸線を囲み且つその軸線と略平行に配置される複数のブレード軸を回転自在に支承させ、これら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、プロペラボスの軸線周りに回動可能に支持される同期リングを介して相互に同期連動させ、この同期リングに、全ブレード軸をプロペラ直径の減少方向へ付勢する戻しばねを接続したものゝ改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かゝる可変プロペラでは、前記戻しばねを１個の捩じりコイルばねで構成し、これをプロペラボスの軸線周りに配置して、その一端を同期リングに、他端をプロペラボスにそれぞれ係止し、該ばねの捩じり力で同期リングをプロペラ直径の減少方向へ付勢している（特開平７−１８７０７５号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構造の可変プロペラでは、戻しばねが１個で足りるので、構造の簡素化を図る上では有利であるものゝ、戻しばねの反発力が同期リングの１点に作用するため、この反発力の同期リングに対するサイドスラスト成分が同期リングの回動抵抗を増加させ、また戻しばねの捩じり動作時には、そのコイル部相互に摩擦抵抗が生じたり、コイル部が側方への変形により隣接部材に摺擦し、これらによって、プロペラブレードの開閉特性が安定しないことがある。
【０００４】
本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、戻しばねの反発力による同期リングのサイドスラストを大幅に減じて同期リングの回動抵抗を減少させ、また戻しばね自体に摩擦抵抗が生じない、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、請求項１の発明は、プロペラ軸に連結されるプロペラボスに、その軸線を囲み且つその軸線と略平行に配置される複数のブレード軸を回転自在に支承させ、これら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、プロペラボスの軸線周りに回動可能に支持される同期リングを介して相互に同期連動させ、この同期リングに、全ブレード軸をプロペラ直径の減少方向へ付勢する戻しばねを接続した、船用の可変プロペラにおいて、引張コイルばねからなる複数の戻しばねを、プロペラボスの軸線周りの同一円上に、その接線方向に向けて等間隔置きに配置し、各戻しばねの一端を同期リングに、またその他端をプロペラボスにそれぞれ係止したことを特徴とし、また請求項２の発明は、プロペラ軸に連結されるプロペラボスに、その軸線を囲み且つその軸線と略平行に配置される複数のブレード軸を回転自在に支承させ、これら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、プロペラボスの軸線周りに回動可能に支持される同期リングを介して相互に同期連動させ、この同期リングに、全ブレード軸をプロペラ直径の減少方向へ付勢する戻しばねを接続した、船用の可変プロペラにおいて、引張コイルばねからなる複数の戻しばねを、プロペラボスの軸線周りの同一円上に、その接線方向に向けて等間隔置きに配置し、各戻しばねの一端を同期リングに、またその他端を、プロペラボスに固着した保持板にそれぞれ係止したことを特徴とし、さらに請求項３の発明は、請求項２の前記構成に加えて、前記同期リングの外側面を押さえる前記保持板に、前記各戻しばねの前記他端を係止する係止部を設けたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、添付図面に示す本発明の実施例に基づいて以下に説明する。
【０００７】
先ず、図１ないし図６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プロペラ５が装着される。
【０００８】
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。
【０００９】
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１０ｂとを備え、両筒部１０ａ，１０ｂはテーパ状筒部１０ｃを介して互いに一体に連結される。また小径筒部１０ｂ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１３が設けられる。
【００１０】
さて、可変プロペラ５の構成について図２ないし図６により説明する。
【００１１】
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。
【００１２】
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が連結される。これらトルク制限装置１６及びプロペラボス１２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。
【００１３】
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１８と、このスリーブ１８の外周面に焼付けられると共にプロペラボス１２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プロペラボス１２との間に滑りを生じるようになっている。
【００１４】
またプロペラ軸４の後端部外周面には、プロペラボス１２の中心部後面に形成された位置決めボス１２ａが回転自在に嵌合され、これによりプロペラボス１２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１２ａ及びスリーブ１８の後端面をスラストワッシャ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、プロペラボス１２に加わる後方スラストをスラストワッシャ２２に受止めさせるようになっている。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。
【００１５】
またプロペラボス１２前端面は、前記スラストリング１４に対向していて、プロペラボス１２に加わる前方スラストをこのスラストリング１４に受止めさせるようになっている。
【００１６】
図２及び図３において、プロペラボス１２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。プロペラボス１２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。また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。
【００１７】
図２及び図６に示すように、プロペラボス１２は、その外周部から後方へ向かって僅かに拡径しながら延びるディフューザ管３９を一体に有しており、その内側に画成される同期室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。
【００１８】
即ち、図２，図４及び図５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、これらクランク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は、ブレード軸３３からプロペラ軸４に向って屈曲するクランクアーム４２ａと、該アーム４２ａの先端から後方に突出するクランクピン４２ｂとからなっている。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、それらに上記クランクピン４２ｂが摺動自在に係合される。
【００１９】
同期リング４３の内周縁部には、後方へ突出する円筒状の短軸４３ａが一体に形成されており、該軸４３ａの外周面に回動自在に嵌合する案内孔４６ａを持った保持板４６が前記ディフューザ管３９の内周面に嵌合されると共に、プロペラボス１２の後面に３本のボルト４８により固着される。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。
【００２０】
同期リング４３はブレード軸３３の後端面に相対回転自在に当接し、また保持板４６は同期リング４３の後面に相対回転自在に当接する。したがって、保持板４６は、同期リング４３を介してブレード軸３３の後方への移動を阻止する役割をも負う。
【００２１】
上記同期リング４３及び保持板４６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。
【００２２】
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３個の戻しばね４９が収容される。これら戻しばね４９は引張コイルばねをもって構成されたもので、プロペラボス１２の軸線を中心とする同一円に、その接線方向に向けて前記３本の排気路３０に対応するよう等間隔置きに配置される。そし各戻しばね４９の一端は、略三角形状の同期リング４３の頂部に穿設された係止孔５０に係止され、その他端は、プロペラボス１２の後面に突設された係止ピン５１に係止される。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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全ての戻しばね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。
【００２６】
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。
【００２７】
その際、同期装置４１の同期リング４３は、スラストワッシャ２２の軸方向後方に配置されてプロペラボス１２に固着される保持板４６の案内孔４６ａに支承され、その回動中心が規定される。したがって、同期リング４３を他部材に干渉されることなくスラストワッシャ２２の外周面に充分に近接させて、同期リング４３の小径化し、延いてはプロペラボス１２の小径化をもたらし、プロペラボス１２の水中での回転抵抗を減じることができる。また図示例のように、プロペラ５の直上にキャビテーションプレート１ｂ（図１参照）が配設される船外機や船内外機においては、使用するプロペラの最大直径に制約があるが、プロペラボス１２が小径化することで、そのプロペラ直径を上記制約範囲に容易に収めることができ、適用範囲が広い。
【００２８】
また同期リング４３に接続した複数個の戻しばね４９は、引張コイルばねで構成されると共に、プロペラボス１２の軸線周りの同一円上に、その接線方向に向けて配置されるので、これら戻しばね４９の同期リング４３に作用する反発力のサイドスラスト成分は互いに釣合い、同期リング４３に対するサイドスラスト荷重とはならず、また同期リング４３の回動に伴う各戻しばね４９の伸縮動作時には、そのコイル部に摩擦が生じたり、コイル部が隣接部材に摺擦することもなく、したがって同期リング４３はスムーズに回動することができる。
【００２９】
しかも複数個の戻しばね４９のセット荷重を相互に異ならせることにより、同期リング４３に対する総合戻し力をきめ細かく調節し、プロペラブレード３２に所望通りの開閉特性を容易に付与することもできる。この場合、実際には、ばね相互のセット荷重の差は僅かであるから、これら戻しばね４９の同期リング４３に作用する反発力のサイドスラスト成分の釣合いに殆ど影響を与えない。
【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４１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とプロペラボス１２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】
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からプロペラボス１２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、同期室４０から水中に排出される。このとき、コイルばねからなる戻しばね４９は排気路３０の直後に位置を占めるも、上記排ガスの排出を殆ど妨げない。。
【００３２】
本発明の第２実施例について図７ないし図１０により説明する。プロペラボス１２には、その直径線上で対向する２枚のプロペラブレード３２が前実施例と同様の構造で取付けられ、また２本のブレード軸３３は前実施例と同様構造の同期装置４１により相互に連動連結される。但し、同期装置４１の同期リング４３は、２本のクランクピン４２ｂの係合溝４５を有することから、外周に２個の頂部を有する。この同期リング４３の後面には、環状配列の複数の突起４３ｂが形成される。
【００３３】
一方、２本の排気路３０後端が開口するプロペラボス１２の後端面には、各辺を外方へ膨出させた略正方形の位置決め凹部１２ｂがプロペラ軸４を中心にして形成され、該凹部１２ｂの４つの隅角部に、同期リング４３の後面に当接する正方形の保持板４６の４つの角部が嵌合されると共に、該角部は複数のボルト４８によりプロペラボス１２に固着される。その際、保持板４６に設けられた環状配列の複数の円弧状案内孔４６ｂに、前記同期リング４３の複数の突起４３ｂが摺動自在に係合され、これによって同期リング４３の回動中心が規定され、また同期リング４３を介してプロペラ軸４の後方への動きが規制される。
【００３４】
同期リング４３の、引張ばねからなる戻しばね４９はプロペラボス１２の軸線を挟んで２個平行に配置され、それらの各一端は、同期リング４３の頂部に設けられた係止孔４３に係止され、各他端は、保持板４６に起立形成された係止爪５２に係止される。その他の構成は前実施例と基本的に同様であり、図中、前実施例との対応部分には同一の参照符号を付す。
【００３５】
この実施例によれば、前実施例と同様に、同期リング４３を他部材に邪魔されることなくスラストワッシャ２２の外周面に充分に近接させて、プロペラボス１２の小径化に寄与することができる。また２個の戻しばね４９の同期リング４３に作用する反発力のサイドスラスト成分を互いに釣合わせると共に、同期リング４３の回動に伴う各戻しばね４９の伸縮動作時には、そのコイル部に摩擦を生じさせず、これにより同期リング４３をスムーズに回動することができる。さらに２個の戻しばね４９のセット荷重を適宜相違させることにより、両戻しばね４９の総合セット荷重をきめ細かく調節して、プロペラブレード３２に所望の開閉特性を与えることができる。
【００３６】
本発明は、上記各実施例に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、各実施例では、プロペラブレード３２の枚数と戻しばね４９の個数を一致させたが、これらを相違させることもできる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プロペラ軸に連結されるプロペラボスに、その軸線を囲み且つその軸線と略平行に配置される複数のブレード軸を回転自在に支承させ、これら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、プロペラボスの軸線周りに回動可能に支持される同期リングを介して相互に同期連動させ、この同期リングに、全ブレード軸をプロペラ直径の減少方向へ付勢する戻しばねを接続した、船用の可変プロペラにおいて、引張コイルばねからなる複数の戻しばねを、プロペラボスの軸線周りの同一円上に、その接線方向に向けて等間隔置きに配置し、各戻しばねの一端を同期リングに、またその他端を、プロペラボス又は該プロペラボスに固着した保持板にそれぞれ係止したので、複数の戻しばねの同期リングに作用する反発力のサイドスラスト成分を互いに釣合わせると共に、同期リングの回動に伴う各戻しばねの伸縮動作時には、そのコイル部に摩擦を生じさせたり、コイル部を隣接部材に摺擦させたりすることを回避し、これにより同期リングをスムーズに回動することができて、プロペラブレードの開閉特性の安定化を図ることができる。しかも複数の戻しばねのセット荷重を適宜相違させることにより、これら戻しばねの総合セット荷重をきめ細かく調節して、プロペラブレードに所望の開閉特性を与えることができる。
【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】同期リング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】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８】図７の８−８線断面図。
【図９】同期リングを取除いて示した図８と同様の断面図。
【図１０】図７の１０矢視図。
【符号の説明】
４・・・・・プロペラ軸
５・・・・・プロペラ
１２・・・・プロペラボス
３２・・・・プロペラブレード
３３・・・・ブレード軸
４３・・・・同期リング
４６・・・・保持板
４９・・・・戻しばね
５２・・・・係止爪（係止部）
Ｄ・・・・・プロペラ直径

Claims

プロペラ軸（４）に連結されるプロペラボス（１２）に、その軸線を囲み且つその軸線と略平行に配置される複数のブレード軸（３３）を回転自在に支承させ、これらブレード軸（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、プロペラボス（１２）の軸線周りに回動可能に支持される同期リング（４３）を介して相互に同期連動させ、この同期リング（４３）に、全ブレード軸（３３）をプロペラ直径（Ｄ）の減少方向へ付勢する戻しばね（４９）を接続した、船用の可変プロペラにおいて、
引張コイルばねからなる複数の戻しばね（４９）を、プロペラボス（１２）の軸線周りの同一円上に、その接線方向に向けて等間隔置きに配置し、
各戻しばね（４９）の一端を同期リング（４３）に、またその他端をプロペラボス（１２）にそれぞれ係止したことを特徴とする、船用の可変プロペラ。
プロペラ軸（４）に連結されるプロペラボス（１２）に、その軸線を囲み且つその軸線と略平行に配置される複数のブレード軸（３３）を回転自在に支承させ、これらブレード軸（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、プロペラボス（１２）の軸線周りに回動可能に支持される同期リング（４３）を介して相互に同期連動させ、この同期リング（４３）に、全ブレード軸（３３）をプロペラ直径（Ｄ）の減少方向へ付勢する戻しばね（４９）を接続した、船用の可変プロペラにおいて、
引張コイルばねからなる複数の戻しばね（４９）を、プロペラボス（１２）の軸線周りの同一円上に、その接線方向に向けて等間隔置きに配置し、
各戻しばね（４９）の一端を同期リング（４３）に、またその他端を、プロペラボス（１２）に固着した保持板（４６）にそれぞれ係止したことを特徴とする、船用の可変プロペラ。
請求項２記載のものにおいて、
前記同期リング（４３）の外側面を押さえる前記保持板（４６）に、前記各戻しばね（４９）の前記他端を係止する係止部（５２）を設けたことを特徴とする、船用の可変プロペラ。