JP4141677B2 - 船舶用推進機のプロペラ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船外機や船内機等の船舶用推進機に採用されるプロペラに関し、特に鋳造性及び耐久性の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の船舶用推進機のプロペラとして、例えば実開平３−３２５９５号公報に記載されているように、外側ボスと内側ボスとを結合するリブを、プロペラ翼の捩れ形状を延長した形状としたものがある。
【０００３】
【発明が解決すようとする課題】
ところで上記従来のプロペラでは、強度・剛性を確保しつつ推進力を増大させるために、外側ボスの外表面に一体形成されているプロペラ翼の軸方向中間部の板厚を該中間部より前側，後側部分に比べて厚肉とし、いわゆる翼形状とするのが一般的である。一方、外側ボスと内側ボスとを結合するリブについては、推進力の増大といった観点よりも、強度・剛性あるいは製造容易性を確保する観点が重要視される。
【０００４】
例えば、リブの板厚をプロペラ翼の板厚と同様に、軸方向中間部を最も厚肉とし、該中間部より前側部分及び後側部分を薄肉に形成すると以下の問題点の発生が懸念される。
【０００５】
▲１▼上記プロペラの製造においては、外側ボスまたは内側ボスの何れか一方のボスの一端部側に湯口を設け、該湯口側を上側にして金属溶湯を流して鋳造することとなるが、リブの一方側端部から他方側端部に向かって湯が流れる際に、リブの上記一方側端部は中間部に比べて薄肉に形成されているので湯がスムーズに流れず鋳造欠陥が生じる虞がある。
【０００６】
▲２▼上記プロペラがプロペラ軸に組付けられた状態においては、内側ボス内に圧入された緩衝ゴムの弾発力による面圧によって、内側ボスが拡径方向に変形することとなるが、その変形量はリブの肉厚の相違に起因して内側ボスの軸方向中間部より前側部分及び後側部分が大きくなる。このため、緩衝ゴムの締め代は内側ボスの軸方向中間部よりその前側，後側部分が小さくなる。この結果、プロペラ翼が外力により揺動し易くなり、ひいてはプロペラ翼の揺動を抑制するためのストッパ部材の摩耗が促進され耐久性が損なわれる。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、鋳造欠陥が生じ難く、かつプロペラ翼が揺動し難い船舶用推進機のプロペラを提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、外表面にプロペラ翼が一体形成された外側ボスと内部に挿通されるプロペラ軸に結合される内側ボスとをリブで結合してなる船舶用推進機のプロペラにおいて、上記リブを、上記プロペラ翼の外側ボスとの結合部における捩れ形状を延長した形状とし、該リブの軸方向中間部分を後側部分より肉厚に形成し、かつ該リブの後側部分を後端に近づくに連れて徐々に薄肉に形成し、さらに該リブの軸方向前側部分を上記中間部分と略同じ肉厚に形成し、上記外側ボスの前端部に小径部を形成し、該小径部の外周に上記プロペラ軸を保持するギヤケースの後端部を遊嵌させ、上記外側ボスを、上記小径部を含めて略同一の肉厚を有し、外周面の形状と同様の内周面の形状を有する形状にしたことを特徴としている。
【００１０】
なお、外周面の形状に対応した内周面の形状とは、内周面の形状が外周面の形状に対して上記肉厚分だけ小さい略相似形をなすとの意味である。
【００１１】
【発明の作用効果】
請求項１の発明によれば、外側ボスまたは内側ボスの何れか一方のボスの前方側に湯口を設け、該湯口側を上側にして湯を流して鋳造する際に、湯は、上記一方のボス内に流入しつつリブの前方側端部から後方側端部に向かって流れるとともにここから他方のボスに向かって流れることとなるが、上記リブの前側部分および中間部分は後側部分に比べて厚肉に形成されているので、上記湯の流れがスムーズであり、鋳造欠陥を生じにくい。
【００１２】
また上記プロペラ翼をプロペラ軸に緩衝ゴムを介在させて組み付けた状態では、内側ボス内に圧入された緩衝ゴムの弾発力による面圧によって内側ボスが拡径変形することとなるが、その変形量は内側ボスの軸方向中間部および前側部分より後側部分が大きくなる。このため緩衝ゴムの締め代は内側ボスの後側部分が小さくなるものの、軸方向中間部から前側部分に渡って大きくなる。この結果、プロペラ翼は緩衝ゴムによってプロペラ軸に強固に支持され、プロペラ翼に外力が作用してもプロペラ翼が揺動しにくくなり、ひいてはプロペラ翼の揺動を抑制するためのストッパ部材の摩耗が抑制され耐久性が向上する。
【００１３】
さらにまた、リブの軸方向中間部より前側部分の肉厚を該中間部と略同じ肉厚に、つまり従来より厚くしたことでその分、外側ボスと内側ボスとの間の排気通路面積が小さくなる。そこで本発明では、外側ボスを、その肉厚が前端の小径部含めて略同一で、かつ外周面形状に沿った内周面形状を有するものとした。その結果、外側ボスを従来のものより薄肉にでき、同じ外径であっても排気通路面積を大きくでき、これにより上記リブの厚肉化による排気通路面積の減少を補うことができる。また外側ボスを薄肉に形成したので、それだけ軽量化を図ることもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１〜図５は本発明の一実施形態によるプロペラを説明するための図であり、図１はプロペラをプロペラ軸に装着した状態を示す断面側面図、図２，図３はプロペラの正面図，断面側面図、図４はリブを示す断面側面図、図５は鋳造用金型を示す断面側面図である。
【００１５】
図において、１は本実施形態のプロペラであり、これは推進機ケース２内に回転自在に配設されたプロペラ軸３の後方突出部３ａに該プロペラ軸３の回転力を伝達可能に装着されている。なお、３ｂはプロペラ軸３を回転自在に支持するニードル軸受、３ｃはオイルシールである。
【００１６】
上記プロペラ１内にはプロペラ軸３の回転力を該プロペラ１に緩衝作用をもって伝達するための緩衝伝達部材４が圧入により同心状に挿着されている。この緩衝伝達部材４は、内面にスプライン５ａが形成された円筒体５に円筒状のゴム製の緩衝リング６を装着して焼き付け固定してなるものであり、上記円筒体５が上記プロペラ軸３の後方突出部３ａにスプライン嵌合している。
【００１７】
なお、上記プロペラ１の推進機への取付にあたっては、まず上記緩衝伝達部材４の緩衝リング６を内側ボス７内に圧入により挿着し、該緩衝伝達部材４の円筒体５を上記プロペラ軸３の後方突出部３ａにスプライン嵌合させ、該円筒体５及び内側ボス７の先端部を、上記プロペラ軸３のテーパ部３ｄに嵌合装着されたストッパ部材３ｅに当接させ、上記プロペラ軸３の後端にナット３ｆを螺着し、ワッシャ部材３ｇを介して上記円筒部材５を上記ストッパ部材３ｅとで挟持する。
【００１８】
上記プロペラ１は、上記緩衝伝達部材４の緩衝リング６がその内面に圧入された円筒状の内側ボス７と、その外表面に３枚のプロペラ翼８が等角度間隔をあけて放射状に一体形成された円筒状の外側ボス９とを３枚のリブ１０で結合するように一体鋳造したものである。
【００１９】
上記各プロペラ翼８は、図２に示すように、また図４に二点鎖線で示すように、その基部８ａの上記外側ボス９の外表面への結合点が前端部８ｂから後端部８ｃにいくに連れて外周方向に移りつつ前側から後側に移行する、いわゆる捩れ形状を有する。このように上記プロペラ翼８の基部８ａは、図４に二点鎖線で示すように、該プロペラ１の軸ａに対して所定の角度をなすように傾斜しており、さらに同図には作図の都合上、略直線状に描かれているが、実際には図４下方に膨らむ湾曲状をなしている。
【００２０】
また上記プロペラ翼８は、上記軸ａ方向における略中間部分ｂが最も厚肉でここから前端部８ｂ側ほど、及び後端部８ｃ側ほど徐々に薄肉となる、いわゆる翼形状となっている（図４二点鎖線参照）。
【００２１】
そして上記各リブ１０は、図４に実線で示すように、上記プロペラ翼８の上記基部８ａの上記捩れ形状を概ねそのまま延長した形状を有している。即ち、図４に示すように、リブ１０の横断面形状は、その大部分において上記プロペラ翼８の基部８ａの横断面形状と概ね同じ形状に設定されており、かつ両者は重なるように配置されている。なお、図４では作図の都合上、プロペラ翼８の基部８ａの横断面形状がリブ１０の横断面形状より小さく描かれている。
【００２２】
より詳細には、上記リブ１０の、上記プロペラ１の軸ａに沿って見た時の中間部分ｂ′は上記基部８ａの中間部分ｂと略同じ厚さで、かつ該リブ１０の後側部分ｄより厚肉に形成されている。そしてまた上記後側部分ｄは上記基部８ａの後側部分と同様に後端部１０ａに近づくほど薄肉に形成されている。
【００２３】
一方、上記リブ１０の前側部分ｃは、上記基部８ａの前側部分が前端部８ｂに近づくほど薄肉に形成されているのに対し、上記中間部分ｂ′と略同じ肉厚に形成されている。なお、１０ｃはリブ１０の前端部に形成された面取り部であり、本発明では、このような面取り部を形成したものも含めて、前側部分ｃが中間部分ｂ′と略同じ肉厚に形成されているとみなすものとする。
【００２４】
また上記外側ボス９の前端部には他の部分より径の小さい小径部９ａが形成されている。この小径部９ａの外周面には、上記プロペラ軸３を収容保持する推進機ケース２の後端部２ａの内周面が遊嵌、即ち僅かな隙間をもって相対回転可能に嵌装されている。
【００２５】
そして上記外側ボス９は、上記小径部９ａを含めて略同一の肉厚に、かつ外周面形状に沿った内周面形状を有するように形成されている。このため、上記外側ボス９は、従来の、内径をその全長に渡って上記小径部の内径と同一に設定した場合（図４に一点鎖線で示し符号ｅが付されている）に比較して薄肉にとっなっている。
【００２６】
次に本実施形態のプロペラ１の製造方法について説明する。
図５は上記プロペラ１を鋳造するための金属製の鋳型２１を示す。この鋳型２１は、外側上型２２，外側下型２３と内側上型２４，内側下型２５とで構成されており、これらの各型で形成された空間（キャビティ）ｆに金属溶湯を注入することにより上記プロペラ１の素体が形成される。
【００２７】
図５の鋳型組立状態で見て、上記外側上型２２によりプロペラ翼８の上側表面及び外側ボス９のリブ１０より上側部分の外側表面が、上記外側下型２３によりプロペラ翼８の下側表面及び外側ボス９のリブ１０により下側部分の外側表面がそれぞれ形成される。また上記内側上型２４により、リブ１０より上側における外側ボス９の内表面及び内側ボス７の外表面が、上記内側下型２５により上記リブ１０より下側における外側ボス９の内表面及び内側ボス７の外，内表面がそれぞれ形成される。
【００２８】
そして上記鋳型２１を軸ａが垂直となるように起立配置した状態で、上記内側上型２４の内側、即ち上記キャビティｆの内側ボス対応部分ｆ１の上端ｆ１′に対向するように設定された湯口から金属溶湯が注入される。するとこの溶湯は、上記キャビティの内側ボス対応部分ｆ１を充填しつつリブ対応部分ｆ２を通って外側ボス対応部分ｆ３に流れ、さらにプロペラ翼対応部分ｆ４に流入する。以上の工程を経て、プロペラ３の鋳造が終了する。
【００２９】
上記注湯において、上記リブ１０の上側部分（前側部分）および中間部分は下側部分（後側部分）に比べて厚肉に形成されているので、内側ボス７側に供給された溶湯が該リブ１０の厚肉部分を通って外側ボス９側にスムーズに流れ、鋳造欠陥を生じにくい。
【００３０】
また上記プロペラ翼８内に緩衝伝達部材４が組み付けられた状態においては、内側ボス７内に圧入されたゴム製の緩衝リング６の弾発力による面圧によって内側ボス７が拡径するように変形することとなるが、その変形量は内側ボス７の上記リブ１０の軸方向中間部分ｂ′に対応する軸方向中間部およびリブ１０の前側部分ｃに対応する前側部分より後側部分ｄに対応する後側部分が大きくなる。このため緩衝リング６の締め代は内側ボス７の後側部分が小さくなるものの、軸方向中間部から前側部分に渡って大きくなる。この結果、プロペラ翼８は緩衝リング６によって強固に支持され、プロペラ翼８に外力が作用してもプロペラ翼８が揺動しにくくなり、ひいてはプロペラ翼８の揺動を抑制するためのストッパ部材３ｅの摩耗が抑制され耐久性が向上する。
【００３１】
さらにまた、リブ１０の軸方向中間部分ｂ′より前側部分ｃの肉厚を該中間部分ｂ′と略同じ肉厚に、つまり従来より厚くしたことでその分、外側ボス９と内側ボス７との間の排気通路面積が小さくなる。そこで本実施形態では、外側ボス９の肉厚をその前端の小径部９ａ含めて略同一とし、かつ外周面形状に沿った内周面形状を有するものとした。その結果、外側ボス９を従来のものより薄肉にでき、同じ外径であっても排気通路面積を大きくでき、これにより上記リブ１０の厚肉化による排気通路面積の減少を補うことができる。また外側ボス９を薄肉に形成したので、それだけ軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるプロペラの推進機への装着状態を示す断面側面図である。
【図２】上記プロペラの正面図である。
【図３】上記プロペラの断面側面図である。
【図４】上記プロペラ翼とリブとの関係を示す模式図である。
【図５】上記プロペラ翼の鋳造用金型を示す断面側面図である。
【符号の説明】
１ プロペラ
２ ギヤケース
２ａ ギヤケースの後端部
３ プロペラ軸
７ 内側ボス
８ プロペラ翼
８ａ プロペラ翼の外側ボスとの結合部
９ 外側ボス
９ａ 小径部
１０ リブ
１０ａ 後端
ｂ′ 軸方向中間部分
ｃ 前側部分
ｄ 後側部分

Claims (1)

1. 外表面にプロペラ翼が一体形成された外側ボスと内部に挿通されるプロペラ軸に結合される内側ボスとをリブで結合してなる船舶用推進機のプロペラにおいて、上記リブを、上記プロペラ翼の外側ボスとの結合部における捩れ形状を延長した形状とし、該リブの軸方向中間部分を後側部分より肉厚に形成し、かつ該リブの後側部分を後端に近づくに連れて徐々に薄肉に形成し、さらに該リブの軸方向前側部分を上記中間部分と略同じ肉厚に形成し、上記外側ボスの前端部に小径部を形成し、該小径部の外周に上記プロペラ軸を保持するギヤケースの後端部を遊嵌させ、上記外側ボスを、上記小径部を含めて略同一の肉厚を有し、外周面の形状と同様の内周面の形状を有する形状にしたことを特徴とする船舶用推進機のプロペラ。

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