JP4588829B2 - クラッチ機構付き減速機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば船舶の推進機関等に搭載されるクラッチ機構付き減速機に対し、伝動ギヤを軸受けするための軸受メタルの組付け方法及びその方法により組み付けられた軸受メタルを備えたクラッチ機構付き減速機に係る。特に、本発明は、上記軸受メタルの抜け止め対策の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開平１０−２６７０９０号公報に開示されているような船舶用減速逆転機は、エンジンからの駆動力を複数のギヤを介してプロペラ軸に伝達している。図２は一般的な減速逆転機１の内部構造を示す断面図である。この図２に示すように、減速逆転機１は、プロペラ軸に繋がる出力軸３に対して回転一体に組付けられた比較的大径の出力ギヤ３３と、この出力ギヤ３３にそれぞれ噛み合う正転減速用ギヤ４５及び図示しない逆転減速用ギヤとを備えている。正転減速用ギヤ４５は、エンジン出力軸に繋がる入力軸２の回転力が伝達される正転用サポート軸４に外嵌されて、この正転用サポート軸４との間での相対回転が自在となっている。逆転減速用ギヤは、逆転用中間ギヤ４４を介して入力軸２の回転力が伝達される図示しない逆転用サポート軸（上記正転用サポート軸４とは逆回転する）に外嵌されて、この逆転用サポート軸との間での相対回転が自在となっている。また、各サポート軸には、各減速用ギヤへのエンジン駆動力の伝達及び非伝達を切り換えるクラッチ機構６（逆転減速用ギヤ側のクラッチ機構は図示せず）が備えられている。このクラッチ機構６としては一般には湿式多板クラッチが採用されている。
【０００３】
正転減速用ギヤ４５側のクラッチ機構６のみを締結することで、正転用サポート軸４の回転力が正転減速用ギヤ４５を介して出力ギヤ３３に伝達される。これにより、入力軸２の回転が減速されて出力軸３に伝達され、プロペラ軸が正転して船舶が前進する。一方、逆転減速用ギヤ側のクラッチ機構のみを締結することで、逆転用サポート軸の回転力が逆転減速用ギヤを介して出力ギヤ３３に伝達される。これにより、入力軸２の回転が減速逆転されて出力軸３に伝達され、プロペラ軸が逆転して船舶が後退する。
【０００４】
このように、クラッチ機構の締結、解放状態に応じて、正転減速用ギヤ４５及び逆転減速用ギヤ（以下、これらを伝動ギヤと呼ぶ）は各サポート軸に対してそれぞれ相対回転する。具体的には、クラッチ機構が締結状態のときには、伝動ギヤはサポート軸と一体的に回転する。これに対し、クラッチ機構が解放状態のときには、サポート軸が一方向に回転しているのに対し、伝動ギヤは停止（両クラッチ機構が共に解放状態のとき）またはサポート軸とは逆回転（相手側のクラッチ機構のみが締結状態のとき）する。
【０００５】
このように、サポート軸と伝動ギヤとの間では相対回転が行われる。このため、この両者の直接的な接触を回避して、サポート軸の外周面及び伝動ギヤの内周面の磨耗を抑制するために、伝動ギヤの内周面には薄肉の軸受メタル７が圧入されている。また、この軸受メタル７の内周面には潤滑油が給油されており、軸受メタル７の内周面とサポート軸の外周面との間が給油潤滑されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この種の減速逆転機１にあっては、過負荷状態において動力伝達を長期間に亘って行っている間に軸受メタル７が伝動ギヤ４５の端面側（図２における左側）に徐々に抜け出してくるといった課題があった。
【０００７】
この軸受メタル７の抜け出しが発生した場合、軸受メタル７の端面が伝動ギヤ４５のスラスト側の軸受４８に接触してしまう。その結果、このスラスト軸受４８と軸受メタル７との間で発生する摩擦熱によって、この両者が焼付いてしまう虞れがある。また、軸受メタル７の抜け出しにより、軸受メタル７と伝動ギヤ４５との接触面積が小さくなるのに伴って、この両者間の締結力が低くなり、この両者が相対回転して軸受メタル７の外周面が磨耗するといった課題もある。これでは、軸受メタル７が薄肉になり、軸受メタル７の軸受性能が損なわれてしまう。
【０００８】
−従来の抜け止め対策−
このような軸受メタルの抜け出しを回避する対策として、従来より、伝動ギヤと軸受メタルとの「しめしろ」を大きく設定することが行われている。
【０００９】
ところが、この対策において、軸受メタルの抜け出しを確実に回避できる程度まで「しめしろ」を大きくした場合、圧入時に軸受メタルに作用する応力が降伏点に達してしまうことがある。これでは、軸受メタルと伝動ギヤとの良好な締結状態を得ることができない。そして、この場合、塑性変形した軸受メタルと伝動ギヤとの間には十分な締結力が得られず、この両者が相対移動してしまうため、「しめしろ」を大きくしたにも拘らず軸受メタルの抜け出しが発生してしまう可能性がある。
【００１０】
−本発明の着想点−
本発明の発明者らは、これまでの抜け止め構造では、軸受メタルの抜け止めを効果的に行うことができないことに着目した。そして、軸受メタルの抜け出しの発生を効果的に抑制するためには、この抜け出し現象の原理を解明することが必要不可欠であると考えた。そこで、軸受メタルの抜け出し現象について解析を行った。以下、発明者らが解明した抜け出し現象の原理について説明する。
【００１１】
図１５は伝動ギヤ４５と出力ギヤ３３との噛み合い状態を示す図である。この図からも判るように、伝動ギヤ４５に伝達されたエンジン駆動力は、伝動ギヤ４５の歯からこの歯が噛み合っている出力ギヤ３３の歯に伝達され、出力ギヤ３３を回転させる。その後、各ギヤ４５、３３の回転（図１５の矢印参照）により他の一対の歯同士が噛み合い、この歯同士の間でエンジン駆動力が伝動ギヤ４５から出力ギヤ３３に伝達される。このようにして相手側に噛み合う歯がギヤの周方向に順次変更されながらエンジン駆動力が出力ギヤ３３に伝達されていく。
【００１２】
このため、出力ギヤ３３に噛み合っている伝動ギヤ４５の歯には大きな負荷が掛かっている。この負荷により、伝動ギヤ４５には捩れが発生する。伝動ギヤ４５から出力ギヤ３３への伝達トルクが大きいほど、この捩れは大きくなる。特に、この捩れに伴う周方向の変形量は、出力ギヤ３３に噛み合っている伝動ギヤ４５の歯の周辺部分（図１６において斜線を付した部分）で大きくなっている。
【００１３】
また、伝動ギヤ４５に捩れが発生した場合、伝動ギヤ４５の軸受孔４５Ａは僅かに楕円形に変形する。そして、伝動ギヤ４５に圧入されている軸受メタル７は、この軸受メタル７と伝動ギヤ４５との間の締結力が上記伝達トルクに比べて十分に大きい場合には、伝動ギヤ４５と同様に変形し（同様の捩れ量となり）、この両者が周方向に相対移動することは無い。ところが、上記伝達トルクが、軸受メタル７と伝動ギヤ４５との間の締結力を超えた場合には、軸受メタル７と伝動ギヤ４５との捩れ量に差が生じ、軸受メタル７の変形が伝動ギヤ４５の変形に追従せず、この両者間に僅かな滑りが発生する。この滑りの発生により、両者間の締結力は著しく低下し、伝動ギヤ４５の捩れ量に対して軸受メタル７の捩れ量は小さくなる。
【００１４】
このようにして捩れ量の差が生じた場合、特に、出力ギヤ３３に噛み合っている伝動ギヤ４５の歯の周辺部分（図１６において斜線を付した部分）と、軸受メタル７におけるこの歯に対向する部分（図１６においてＢで示した軸受メタル７の一部の領域）との間には比較的大きな捩れ量の差が生じている。
【００１５】
そして、この伝動ギヤ４５の歯と出力ギヤ３３の歯との噛み合いが解除された時点では、この伝動ギヤ４５の歯に掛かっていた負荷が無くなる。このため、この伝動ギヤ４５の歯の周辺部分では、負荷が掛かる前の状態に戻る（捩れが戻った状態になる）。同様に、軸受メタル７におけるこの歯に対向する部分も捩れが戻った状態になる。
【００１６】
しかし、この両者は、元々捩れ量に差が生じていたため、この捩れの戻り位置にも差が生じている。この捩れの戻り位置の差によってこの両者が相対的に移動し、軸受メタル７が伝動ギヤ３３の端面側に移動する。
【００１７】
この捩れの戻り位置の差による軸受メタル７の移動について図１７を用いて以下に説明する。本図１７は、軸受メタル７が圧入された伝動ギヤ４５の模式図である。今、伝動ギヤ４５に捩れが生じていない状態における伝動ギヤ４５のＩ点及び軸受メタル７のＩ’点について考える。この伝動ギヤ４５のＩ点にある歯が出力ギヤ３３に噛み合って負荷が掛かった場合、伝動ギヤ４５の捩れにより、Ｉ点はII点まで移動する。これに対し、伝動ギヤ４５よりも捩れ量が小さい軸受メタル７のＩ’点はIII 点まで移動する。言い換えると、伝動ギヤ４５は図中角度αの捩れ角を有しているのに対し、軸受メタル７は図中角度βの捩れ角しか有していない。
【００１８】
伝動ギヤ４５の歯に掛かっていた負荷が無くなると、伝動ギヤのII点はＩ点に、軸受メタルのIII 点はＩ''点にそれぞれ戻る。この時のＩ点とＩ''点との間の距離分だけ軸受メタル７が伝動ギヤ４５に対して相対回転する。このとき、軸受メタル７は捩れにより軸方向長さがＬ0 からＬ1 に延びた後に負荷が無くなると共にＬ0 に戻ろうとするが、微妙な滑りによってＬ0 には戻りきれず、回転に伴い軸受メタル７は軸方向（図中左方向）へ移動することになる。このような現象が伝動ギヤ４５の各歯が出力ギヤ３３の歯に噛み合う度に発生している。つまり、例えば伝動ギヤ４５に２２個の歯がある場合、この伝動ギヤ４５の１回転毎に、この現象が２２回繰り返されることになる。これにより、動力伝達を行っている間に、軸受メタル７が徐々に伝動ギヤ４５から抜け出してくる。
【００１９】
特に、正転側及び逆転側のクラッチ機構を切り換えて、船舶の前進と後進とを切り換える所謂クラッシュアスターンを行う際には、伝動ギヤ４５の歯に掛かる負荷が著しく大きくなるため、上記捩れ量の差も大きくなり、軸受メタル７の抜け出し現象がよりいっそう顕著に起こる。
【００２０】
このような伝動ギヤ４５の捩れが原因で軸受メタル７の抜け出し現象が発生することを本発明の発明者らは解明したのである。
【００２１】
一方、近年の船舶用エンジンの高性能化、漁船法の改正に伴うエンジン出力の規制緩和により、伝動ギヤに掛かる負荷は過酷なものになりつつあり、軸受メタルの抜け出し現象が発生しやすい状況になって来ている。その結果、この軸受メタルの抜け出し現象の発生を確実に解消できる対策を講じない限り、エンジンの高出力化を実現することはできないのが実情である。
【００２２】
そこで、この伝動ギヤの捩れを抑制すべく、伝動ギヤのボス部の肉厚を十分に確保することにより、軸受メタルの抜け出し現象を防止できると考えられる。
【００２３】
ところが、この構成では、伝動ギヤが大型化してしまう。つまり、回転体の重量が大きくなり、エンジンの燃料消費率の悪化や推進機関全体の大型化が避けられなくなってしまう。また、減速逆転機全体としてのコストも高くなってしまう。更には、伝動ギヤの外径が大きくなるため、所定の減速比を得るためには出力ギヤも大径のものを採用する必要があり、これによっても推進機関全体の大型化を助長してしまう。
【００２４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、伝動ギヤを大型化すること無しに、伝動ギヤの捩れに起因する軸受メタルの抜け出し現象を確実に防止すると共に、出力ギヤを大径にしなくても所定の減速比を得ることができるようにし、更には、エンジンの燃料消費率の向上及び推進機関全体の小型化を可能にする軸受メタルの組付け方法及びその方法により軸受メタルが組付けられた減速機を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
−発明の概要−
上記目的を達成するために、本発明は、クラッチ機構付き減速機に対し、伝動ギヤに捩れが生じたとしても軸受メタルには殆ど捩れが生じないような組み付け構造及び組み付け方法を提供し、これによって、伝動ギヤと軸受メタルとの捩れ量の差に起因する軸受メタルの抜け出しを阻止できるようにしている。
【００２６】
−解決手段−
具体的に、本発明が講じた第１の解決手段は、軸受メタルを介して軸体に対し相対回転自在に外嵌されて出力側の後段ギヤに噛み合い、且つクラッチ機構を介して回転軸に断続可能に連繋された伝動ギヤを有するクラッチ機構付き減速機を前提とする。
このクラッチ機構付き減速機において、上記軸受メタルの内周面と軸体の外周面との間に、軸受メタルと軸体との相対的な回転を許容するようにした隙間が形成されるように、軸受メタルの内径寸法を軸体の外径寸法よりも大きく設定する一方、上記軸受メタルの外周面と伝動ギヤの内周面との間に、伝動ギヤに捩れが生じたとしても軸受メタルには捩れは生じないようにした隙間が形成されるように、軸受メタルの外径寸法が伝動ギヤの内径寸法よりも小さく設定する。
【００２７】
この特定事項により、伝動ギヤは、軸体にて、軸受メタルを介して自在に回転する状態に支持されていて、この伝動ギヤに掛かる負荷により、この伝動ギヤに捩れが生じても、この伝動ギヤに対して相対回転自在となっている軸受メタルには殆ど捩れは生じない。従って、伝動ギヤの捩れに起因する軸受メタルの抜け出しを効果的に防止することができ、軸受メタルがスラスト軸受に焼付く等といった不具合を回避することができる。特に、クラッチ機構を解放状態から締結状態に切り換えた時には伝動ギヤの歯に掛かる負荷が一時的に急増するため、上記捩れ量も大きくなり、従来の構成では軸受メタルの抜け出し現象が顕著に起こりやすい状態になるが、本解決手段によれば、このような状況にあっても、軸受メタルには殆ど捩れが生じない。このため、軸受メタルの抜け止めを効果的に行うことができる。
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本形態では、本発明を船舶用推進機関に搭載された減速逆転機に適用した場合について説明する。この減速逆転機は、船舶用エンジンからの駆動力を複数のギヤ（平歯車）を介してプロペラ軸に伝達するものである。
【００５４】
−減速逆転機の全体構成の説明−
図１は、本形態に係る減速逆転機１のケーシング１１内部に収容される各種ギヤの配置状態をエンジン側から見た概略図である。図２（図中右側がエンジン側）は、減速逆転機１の内部構造を示す図１におけるII-II 線に沿った断面図である。
【００５５】
これら図に示すように、減速逆転機１は、図示しないエンジン出力軸に繋がる入力軸２と、同じく図示しないプロペラ軸に繋がる出力軸３とを備えている。これら各軸２、３は、同軸上に配置されていると共に、円錐ころ軸受２１、２２、３１、３２により減速逆転機１のケーシング１１に対して回転自在に支持されている。入力軸２の上記ケーシング１１内側端には入力ギヤ２３が回転一体に組付けられている。同様に、出力軸３のケーシング１１内側端には上記入力ギヤ２３よりも大径の本発明でいう後段ギヤとしての出力ギヤ３３が回転一体に組付けられている。
【００５６】
これら入力軸２及び出力軸３の斜め上方（図１における左上方）には本発明でいう軸体及び回転軸としての正転用サポート軸４が配設されている。この正転用サポート軸４は、両端が円錐ころ軸受４１、４２により減速逆転機１のケーシング１１に対して回転自在に支持されている。また、入力軸２及び出力軸３の鉛直上方にも本発明でいう軸体及び回転軸としての逆転用サポート軸５が配設されている。この逆転用サポート軸５も、両端が図示しない円錐ころ軸受により減速逆転機１のケーシング１１に対して回転自在に支持されている。
【００５７】
上記正転用サポート軸４には、正転用中間ギヤ４３及び逆転用第１中間ギヤ４４が回転一体に組付けられている。一方、逆転用サポート軸５には、逆転用第２中間ギヤ５１（図１参照）が回転一体に組付けられている。
【００５８】
正転用中間ギヤ４３は上記入力ギヤ２３に噛み合っている。入力軸２の回転力が入力ギヤ２３から正転用中間ギヤ４３を介して正転用サポート軸４に伝達される構成である。逆転用第１中間ギヤ４４は逆転用第２中間ギヤ５１に噛み合っている。正転用サポート軸４に伝達された入力軸２の回転力が逆転用第１中間ギヤ４４及び逆転用第２中間ギヤ５１を介して逆転用サポート軸５に伝達される構成である。このため、正転用サポート軸４と逆転用サポート軸５とは互いに逆回転（正転用サポート軸４は入力軸２とは逆方向に回転し、逆転用サポート軸５は入力軸２と同方向に回転）するようになっている。
【００５９】
正転用サポート軸４における出力側端部近傍位置には伝動ギヤとしての正転減速用ギヤ４５が外嵌されている一方、逆転用サポート軸５における出力側端部近傍位置にも伝動ギヤとしての逆転減速用ギヤ５２が外嵌されている。正転減速用ギヤ４５は正転用サポート軸４との間で相対回転が自在となっていると共に、逆転減速用ギヤ５２も逆転用サポート軸５との間で相対回転が自在となっている。これら正転減速用ギヤ４５及び逆転減速用ギヤ５２はそれぞれ上記出力ギヤ３３に噛み合っている。つまり、正転減速用ギヤ４５にエンジン駆動力が伝達された状態では、このエンジン駆動力は正転減速用ギヤ４５及び出力ギヤ３３を経て出力軸３に伝達される。逆に、逆転減速用ギヤ５２にエンジン駆動力が伝達された状態では、このエンジン駆動力は逆転減速用ギヤ５２及び出力ギヤ３３を経て出力軸３に伝達されるようになっている。また、各サポート軸４、５には、各減速用ギヤ４５、５２のスラスト方向の軸受を行うスラストメタル４８が装着されている。
【００６０】
上記各サポート軸４、５と各減速用ギヤ４５、５２との間にはクラッチ機構６が配設されている。以下、このクラッチ機構６について説明する。このクラッチ機構６は、所謂油圧式多板クラッチで構成されている。尚、ここでは正転用サポート軸４と正転減速用ギヤ４５との間に配設されたクラッチ機構６を例に掲げて説明する。逆転用サポート軸５と逆転減速用ギヤ５２との間にも同様のクラッチ機構が配設されているが、正転用及び逆転用の各クラッチ機構６の構成は共に同様であるので、この逆転用のクラッチ機構については説明を省略する。
【００６１】
図３は、正転用サポート軸４、正転用中間ギヤ４３、正転減速用ギヤ４５、逆転用第１中間ギヤ４４及びクラッチ機構６を示す一部を破断した断面図である。この図に示すように、クラッチ機構６は、逆転用第１中間ギヤ４４に回転一体に組付けられた円筒状のアウタケーシング６１と、正転減速用ギヤ４５に回転一体に組付けられた同じく円筒状のインナケーシング６２とを備えている。アウタケーシング６１の内周面とインナケーシング６２の外周面とは所定間隔を存して互いに対向しており、これら各面にはスプライン６１ａ、６２ａが形成されている。アウタケーシング６１のスプライン６１ａには、このスプライン６１ａに噛み合う歯を外周縁に備えた複数枚のアウタ摩擦プレート６３、６３、…が、インナケーシング６２のスプライン６２ａには、このスプライン６２ａに噛み合う歯を内周縁に備えた複数枚のインナ摩擦プレート６４、６４、…がそれぞれ挿通されている。これら摩擦プレート６３、６４は、正転用サポート軸４の軸方向に交互に配設されており、それぞれがスプライン６１ａ、６２ａの延長方向（正転用サポート軸４の軸方向）に移動自在となっている。また、アウタケーシング６１における正転減速用ギヤ４５側には摩擦プレート６３、６４を抜け止めするためのストッパ６６が配設されている。
【００６２】
また、このクラッチ機構６は、各摩擦プレート６３、６４同士の締結状態と解放状態とを切り換えるためのピストン６５を備えている。このピストン６５は、正転用サポート軸４に摺動自在に支持されており、その外周縁部分に摩擦プレート６３、６４に対面する押圧部６５ａを備えている。ピストン６５の背面には図示しない油圧ポンプから供給される油圧が作用可能となっている。正転用サポート軸４の内部には、このピストン６５の背面に油圧を作用させるための給油孔４６が形成されている。また、ピストン６５は、正転用サポート軸４に嵌め込まれたスプリング受け６７との間に装着されたリリーススプリング６８の付勢力を受けている。この付勢力は、ピストン６５を摩擦プレート６３、６４から離す方向（図３における右方向）に作用している。
【００６３】
このため、ピストン６５の背面に油圧が作用した場合には、このピストン６５が前進して、リリーススプリング６８の付勢力に抗して摩擦プレート６３、６４をストッパ６６側に押し付ける。これにより、摩擦プレート６３、６４同士が締結する。その結果、正転用サポート軸４の回転力がクラッチ機構６を介して正転減速用ギヤ４５に伝達される。つまり、正転用サポート軸４と正転減速用ギヤ４５とが一体的に回転する。一方、ピストン６５の背面への油圧の作用が解除された場合には、リリーススプリング６８の付勢力により、ピストン６５が後退して、摩擦プレート６３、６４同士が離隔する。その結果、正転用サポート軸４の回転力は正転減速用ギヤ４５に伝達されない。
【００６４】
このようなクラッチ機構６は逆転用サポート軸５と逆転減速用ギヤ５２との間にも配設されている。このため、正転用サポート軸４と正転減速用ギヤ４５との間のクラッチ機構６のみを締結することで、正転用サポート軸４の回転力が正転減速用ギヤ４５を介して出力ギヤ３３に伝達される。その結果、エンジン出力軸の回転が減速されてプロペラ軸に伝達され、このプロペラ軸が正転して船舶が前進する。この際、逆転減速用ギヤ５２は、出力ギヤ３３からの回転力を受けるため、逆転用サポート軸５とは反対方向に回転することになる。
【００６５】
一方、逆転用サポート軸５と逆転減速用ギヤ５２との間のクラッチ機構のみを締結することで、逆転用サポート軸５の回転力が逆転減速用ギヤ５２を介して出力ギヤ３３に伝達される。その結果、エンジン出力軸の回転が減速逆転されてプロペラ軸に伝達され、このプロペラ軸が逆転して船舶が後退する。この際、正転減速用ギヤ４５は、出力ギヤ３３からの回転力を受けるため、正転用サポート軸４とは反対方向に回転することになる。
【００６６】
上記正転減速用ギヤ４５の軸受孔４５Ａの内面と正転用サポート軸４の外面との間には、正転用サポート軸４に対する正転減速用ギヤ４５の相対回転を許容しながら軸受けするための軸受メタル７が介在されている（この軸受メタル７の組付け構造については後述する）。正転用サポート軸４には、給油路４７が形成されており、この給油路４７から供給された潤滑油が軸受メタル７と正転用サポート軸４との間に給油されたり、円錐ころ軸受４２やクラッチ機構６に給油されるようになっている。
【００６７】
同様に、上記逆転減速用ギヤ５２の軸受孔の内面と逆転用サポート軸５の外面との間にも、逆転用サポート軸５に対する逆転減速用ギヤ５２の相対回転を許容しながら軸受けするための図示しない軸受メタルが介在されている。また、逆転用サポート軸５にも上記と同様の給油路（図示省略）が形成されて、各所への給油潤滑が行えるようになっている。
【００６８】
−軸受メタル７の組付け構造の説明−次に、本減速逆転機１の特徴とする構成である軸受メタル７の組付け構造について説明する。ここでは、正転減速用ギヤ４５の軸受孔４５Ａの内面と正転用サポート軸４の外面との間に介在された軸受メタル７の組付け構造について説明するが、逆転減速用ギヤ５２の軸受孔の内面と逆転用サポート軸５の外面との間に介在された軸受メタルの組付け構造として採用することも可能である。
【００６９】
以下に述べる組付け構造は以下の３タイプに分類される。
（Ａ）軸受メタル７を正転減速用ギヤ４５及び正転用サポート軸４の何れにも固定させないタイプ（Ｂ）軸受メタル７を正転減速用ギヤ４５に固定させるタイプ（Ｃ）軸受メタル７を正転用サポート軸４に固定させるタイプ以下、これら各タイプの実施形態に係る軸受メタル７の組付け動作について説明する。
【００７０】
−（Ａ）軸受メタル７を正転減速用ギヤ４５及び正転用サポート軸４の何れにも固定させないタイプ−
（第１実施形態）
本形態は、軸受メタル７の外周面と正転減速用ギヤ４５の内周面との間を接着したり固着したりすることなく、且つ軸受メタル７の内周面と正転用サポート軸４の外周面との間も接着したり固着したりしないものである。
【００７１】
具体的には、図４に示すように、軸受メタル７の内周面と正転用サポート軸４の外周面との間に僅かな隙間Ｓ１を設ける。また、軸受メタル７の外周面と正転減速用ギヤ４５の内周面との間にも僅かな隙間Ｓ２を設ける。
例えば、これら三者４、７、４５同士の間にそれぞれ隙間Ｓ１、Ｓ２を設ける場合、軸受メタル７の内径寸法を正転用サポート軸４の外径寸法よりも数μｍだけ大きく設定する。同様に、軸受メタル７の外径寸法を正転減速用ギヤ４５の内径寸法よりも数μｍだけ小さく設定する。これにより、これら三者４、７、４５同士の間にそれぞれ径方向に数μｍの隙間Ｓ１、Ｓ２が形成される。
この場合、軸受メタル７の内周面と正転用サポート軸４の外周面との間における隙間Ｓ１は、軸受メタル７と正転用サポート軸４との相対的な回転を許容するためのものである。
一方，軸受メタル７の外周面と正転減速用ギヤ４５の内周面との間における隙間Ｓ２は、エンジン駆動力の伝達に伴って正転減速用ギヤ４５に捩れが生じたとしても軸受メタル７には捩れは生じないようにするためのものである。
【００７２】
＜効果＞
この構成によれば、正転減速用ギヤ４５は、正転用サポート軸４にて、軸受メタル７を介して自在に回転する状態に支持されている一方、軸受メタル７が正転減速用ギヤ４５の軸受孔４５Ａに圧入されるものでは無いので、エンジン駆動力の伝達に伴って正転減速用ギヤ４５に捩れが生じたとしても軸受メタル７には殆ど捩れは生じない。このため、上述した軸受メタル７と正転減速用ギヤ４５との捩れ量の差及び捩れの戻り位置の差に起因する軸受メタル７の抜け出しが阻止されることになる。
【００７３】
特に、クラッチ機構６を解放状態から締結状態に切り換えた時や、船舶の先進と後退とを切り換える際には正転減速用ギヤ４５の歯に掛かる負荷が一時的に急増するため、上記捩れ量も大きくなるが、このような状況にあっても、軸受メタル７には殆ど捩れが発生せず、軸受メタルの抜け止めを効果的に行うことができる。従って、軸受メタル７がスラストメタル４８に接触して焼き付いてしまうことを防止できる。その結果、減速逆転機１の耐久性及び信頼性の向上、寿命の延長化を図ることができる。また、近年の船舶用エンジンの高性能化や漁船法の改正に伴うエンジン出力の規制緩和等に対応すべく、正転減速用ギヤ４５の許容伝達トルクを向上できるため、船舶の大幅な高出力化を図ることもできる。更には、正転減速用ギヤ４５のボス部の肉厚を厚くすること無しに軸受メタル７の抜け出し現象を防止できるので、正転減速用ギヤ４５の小型軽量化を図ることができ、エンジンの燃料消費率の改善、推進機関全体の小型化、コストの削減を図ることができる。この正転減速用ギヤ４５の小型化に伴い、出力ギヤ３３を大径にすることなしに所定の減速比を得ることができ、これによっても推進機関全体の小型化を図ることができる。
【００７４】
これら効果は、逆転減速用ギヤ５２に対して上記と同構成によって軸受メタルを組付ける場合にも同様に発揮させることができる。
【００７５】
＜抜け止め構造＞
本形態の場合、上記軸受メタル７と正転減速用ギヤ４５との捩れ量の差等に起因する軸受メタル７の抜け出しは生じないものの、軸受メタル７は、正転減速用ギヤ４５及び正転用サポート軸４の何れにも固定されていないので、振動などの影響によって軸受メタル７が正転減速用ギヤ４５から抜け出てしまう可能性がある。これを阻止するために、以下の抜け止め構造が採用されている。以下に、第１〜第３の抜け止め構造について説明する。本形態では何れの構造を採用してもよい。
【００７６】
(I) 第１の抜け止め構造としては、図４に示すように、正転減速用ギヤ４５の一端（図中左端）の内面に、その全周囲に亘る突起４５ａを形成し、この突起４５ａに軸受メタル７の一端（図中左側端）を当接させることにより、軸受メタル７の図中左方向への抜け止めを行っている。つまり、軸受メタル７の長さ寸法を僅かに短くして、その端部（図中左側端部）を正転減速用ギヤ４５の左側端部よりも後退させておき、この後退により生じた空間に上記突起４５ａを形成する。
【００７７】
一方、図中右側方向への抜け止め構造としては、正転減速用ギヤ４５の右側端近傍の内周面に周方向に延びる溝４５ｂを形成しておき、この溝４５ｂにリング状の止め輪４５ｃを嵌め込んでいる。この止め輪４５ｃに軸受メタル７の端部（図中右側端部）を当接させることにより軸受メタル７の抜け出しを強制的に阻止している。
【００７８】
(II)第２の抜け止め構造としては、図５に示すように、軸受メタル７の図中左方向への抜け止めを図るための構成として、上記第１の抜け止め構造で採用した止め輪を使用している。つまり、正転減速用ギヤ４５の図中左側端近傍の内周面に周方向に延びる溝４５ｄを形成しておき、この溝４５ｄにリング状の止め輪４５ｅを嵌め込んでいる。この止め輪４５ｅに軸受メタル７の端部（図中左側端部）を当接させることにより軸受メタル７の抜け出しを強制的に阻止している。
【００７９】
(III) 第３の抜け止め構造としては、図６に示すように、軸受メタル７の一部を伝動ギヤ４５に係止するものである。つまり、伝動ギヤ４５の一部分（図６における右端部分）に半径方向に延びる貫通孔４５ｆを形成しておく一方、軸受メタル７の一部分（図６における右端部分）に、この貫通孔４５ｆに嵌り込む突部７２を一体形成する。この突部７２を貫通孔４５ｆに嵌め込んで軸受メタル７と伝動ギヤ４５とを一体的に係合している。これによっても、軸受メタル７の抜け出しを強制的に阻止することができる。
【００８０】
＜潤滑構造＞
次に、本タイプの軸受メタル７の組み付け構造において、軸受メタル７の外周面と正転減速用ギヤ４５の内周面との間の潤滑油による潤滑構造について説明する。
【００８１】
(I) 第１の潤滑構造としては、図７に示すように、軸受メタル７の一部分に半径方向に延びる貫通孔７３を形成している。この構成によれば、正転用サポート軸４に形成された給油路４７から供給された潤滑油の一部が、この貫通孔７３を経て正転減速用ギヤ４５の内周面と軸受メタル７の外周面との間に供給され、この両者４５、７間の潤滑を行う。これにより、正転減速用ギヤ４５と軸受メタル７との相対的な回転による両者の摩耗を抑制することができる。
【００８２】
(II)第２の潤滑構造としては、上記第１の潤滑構造に加えて、図８に示すように、軸受メタル７の外周面に溝７４や円形の複数の窪み７５、７５、…といった複数の凹部を設けている。図８（ａ）は軸受メタル７の斜視図、図８（ｂ）は図８（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のｃ−ｃ線に沿った断面図である。
【００８３】
この構成によれば、溝７４や窪み７５の中に潤滑油を保持することができ、正転減速用ギヤ４５の内周面と軸受メタル７の外周面との間に常に潤滑油を存在させることができて、これら両者の摩耗の抑制を確実に行うことができる。
【００８４】
尚、これら第１及び第２の潤滑構造は、それぞれ上記第１〜第３の各抜け止め構造の何れに対しても採用可能である。
【００８５】
（第２実施形態）
本形態は、上述した第１実施形態と同様に、軸受メタル７の外周面と正転減速用ギヤ４５の内周面との間を接着したり固着したりすることなく、且つ軸受メタル７の内周面と正転用サポート軸４の外周面との間も接着したり固着したりしないものである。
【００８６】
具体的には、図９に示すように、正転減速用ギヤ４５の内周部に焼結材で成るスリーブ材４５ｇを設けている。以下、このスリーブ材４５ｇの一例について述べる。
【００８７】
このスリーブ材４５ｇは例えば燒結含油金属で形成されている。つまり、金属粉を主成分とする多孔質焼結体に含油されて成る金属体により構成されている。このスリーブ材４５ｇの外径寸法は、正転減速用ギヤ４５の内径寸法に等しいかまたは僅かに大きく設定されており、このスリーブ材４５ｇが正転減速用ギヤ４５の内部に圧入されるか、または正転減速用ギヤ４５の軸受孔４５Ａ内面に一体的に焼結されることで、この両者４５ｇ、４５が一体化されている。
【００８８】
また、このスリーブ材４５ｇの内径寸法は軸受メタル７の外径寸法に一致するかまたはそれよりも僅かに大きく設定されている。更に、このスリーブ材４５ｇの内周面には、その長手方向（軸心方向）に延びる溝４５ｈ、４５ｈ、…が周方向に亘る複数箇所に形成されている。これにより、図１０に示すように、正転減速用ギヤ４５に軸受メタル７が一体的に組付けられた状態では、スリーブ材４５ｇの内周面と軸受メタル７の外周面との間には潤滑油を存在させるための空間Ｓ３が形成されることになる。尚、図１０に示すものは、上述した各抜け止め構造のうち第１の抜け止め構造を採用した場合を示しているが、その他の抜け止め構造を採用することも可能である。
【００８９】
本形態の構成によれば、上述した潤滑構造と同様に、正転用サポート軸４に形成された給油路４７から供給された潤滑油の一部が、スリーブ材４５ｇの内周面と軸受メタル７の外周面との間に供給され、この両者４５Ａ、７間の潤滑を行う。これにより、正転減速用ギヤ４５と軸受メタル７との相対的な回転による両者の摩耗を抑制することができる。尚、給油路４７からの潤滑油をスリーブ材４５ｇの内周面と軸受メタル７の外周面との間に供給するための構成としては上述した第１の潤滑構造などが採用される。
【００９０】
−（Ｂ）軸受メタル７を正転減速用ギヤ４５に固定させるタイプ−
次に、上記タイプ（Ｂ）、つまり、軸受メタル７を正転減速用ギヤ４５に固定させるタイプの各実施形態について説明する。
【００９１】
（第３実施形態）
本形態は、軸受メタル７の外周面と正転減速用ギヤ４５の内周面との間を摩擦圧接によって一体的に溶着したものである。
【００９２】
以下、この摩擦圧接を行うための圧接機８及び摩擦圧接動作について説明する。図１１に示すように、圧接機８は、ベース８１及び圧入具８２を備えている。この圧入具８２には、その軸心回りに回転させるためのモータ８３が取り付けられている。更に、この圧入具８２には、図示しない拡径機構が備えられている。この拡径機構は圧入具８２の外径を僅かに拡径するものであって、図１１に示すように、圧入具８２に軸受メタル７を装着した状態で拡径機構を作動させれば、軸受メタル７の外径を拡径させるための付勢力が得られるようになっている。具体的には、圧入具８２を周方向で複数に分割し、この分割した個々を油圧シリンダ等によって外方へ押圧して拡径する構成等が採用される。尚、本形態の場合、軸受メタル７の外径寸法は、正転減速用ギヤ４５の軸受孔４５Ａの内径寸法に一致させるか、またはそれよりも僅かに小さく設定されている。
【００９３】
この圧接機８を使用した圧接動作としては、先ず、図１１に示すように、クラッチ機構６のインナケーシング６２が一体的に組付けられた正転減速用ギヤ４５を圧接機８のベース８１上に固定すると共に、軸受メタル７を圧接機８の圧入具８２に装着する。この状態でモータ８３を駆動して圧入具８２を軸受メタル７と共に回転させると共に、この圧入具８２を下降させて（図１１の矢印参照）、図１２に示すように、軸受メタル７を正転減速用ギヤ４５の軸受孔４５Ａに嵌入する。その後、圧入具８２の回転を維持したまま拡径機構を作動させる。これにより、軸受メタル７の外径が僅かに拡径し、この軸受メタル７の外周面が正転減速用ギヤ４５の軸受孔４５Ａの内周面に押し付けられ、この両者間で発生する摩擦熱によって一体的に溶着される。このようにして圧接動作が行われた後に、軸受メタル７及び正転減速用ギヤ４５を圧接機８から取り出す。これにより、摩擦圧接により一体化された軸受メタル７及び正転減速用ギヤ４５が得られる。
【００９４】
尚、本動作の場合、正転減速用ギヤ４５が軸受メタル７と共に回転しないように、この正転減速用ギヤ４５を回り止めするための手段が必要である。
【００９５】
また、本実施形態では、圧入具８２を回転させると共に、この圧入具８２に拡径機構を備えさせるようにした。この構成に限らず、ベース８１を回転させるようにしてもよい。また、圧入具８２とベース８１とを互いに反対方向に回転させるようにしてもよい。更には、ベース８１に、正転減速用ギヤ４５の軸受孔４５Ａの内径を縮径させるための縮径機構を備えさせ、軸受メタル７を正転減速用ギヤ４５の軸受孔４５Ａに嵌入した後、軸受メタル７と正転減速用ギヤ４５との相対的な回転を維持したまま縮径機構を作動させて、正転減速用ギヤ４５の軸受孔４５Ａの内周面を軸受メタル７の外周面に押し付けて圧接するようにしてもよい。
【００９６】
（第４実施形態）
本形態は、軸受メタル７の外周面と正転減速用ギヤ４５の内周面との間を溶接によって一体化したものである。
【００９７】
具体的には、軸受メタル７の外周面と正転減速用ギヤ４５の内周面との間をビーム溶接により一体化している。つまり、図１３（正転減速用ギヤ４５とインナケーシング６２との接続部分周辺の断面図）において斜線を付した領域Ｃを電子ビーム溶接することによって軸受メタル７と正転減速用ギヤ４５とを一体化している。また、この電子ビーム溶接を行う領域は軸受メタル７の長手方向の両側端部分のみでよく、軸受メタル７の長手方向の全体を溶接しなくても十分な溶接強度を得ることが可能である。
【００９８】
また、他の例として、軸受メタル７の外周面と正転減速用ギヤ４５の内周面との間をスポット溶接により一体化することも可能である。この場合、図１４に示すように、軸受メタル７を正転減速用ギヤ４５の軸受孔４５Ａに挿入した状態で、この軸受孔４５Ａの内側からスポット溶接を行う。図１４では、このスポット溶接の方向を矢印で示している。
【００９９】
上記第３及び第４の実施形態では、摩擦圧接や溶接によって軸受メタル７と正転減速用ギヤ４５とを一体化しているため、軸受メタル７が正転減速用ギヤ４５から抜け出ることが確実に阻止され、これによって上述した第１実施形態の場合と同様の効果を奏することができる。
【０１００】
−（Ｃ）軸受メタル７を正転用サポート軸４に固定させるタイプ−
次に、上記タイプ（Ｃ）、つまり、軸受メタル７を正転用サポート軸４に固定させるタイプの実施形態について説明する。
【０１０１】
（第５実施形態）
本タイプを実現するための手法としては、軸受メタル７を正転用サポート軸４に、圧入、接着、溶接、圧接等の手段が用いられる。つまり、軸受メタル７の内径を正転用サポート軸４の外径よりも僅かに小さく設定しておいて、焼き嵌め等の手段により、この軸受メタル７の内部に正転用サポート軸４を圧入したり、この両者間に接着剤を塗布して一体的に接着したり、また、上述したような電子ビーム溶接やスポット溶接または摩擦圧接等によって軸受メタル７と正転用サポート軸４とを一体化するものである。
【０１０２】
また、上記の手法に代えて、軸受メタル７を焼結材により構成して、正転用サポート軸４の外周部分に焼結させて一体化させる構成を採用してもよい。
【０１０３】
本形態では、正転減速用ギヤ４５に捩れが生じ、この捩れ量と軸受メタル７の捩れ量とに差が発生した場合であっても、軸受メタル７は正転用サポート軸４に一体的に固定されているため、正転減速用ギヤ４５と正転用サポート軸４との相対位置が変化しない限り、軸受メタル７が正転減速用ギヤ４５から抜け出ることはない。従って、本形態においても上述した第１実施形態の場合と同様の効果を奏することができる。
【０１０４】
−その他の実施形態−
上述した実施形態では、船舶用推進機関に搭載された減速逆転機に本発明を適用した場合について説明した。本発明は、これに限らず、自動車用等のその他の機関に対しても適用することが可能である。
【０１０５】
また、上述した実施形態の減速逆転機１では、正転減速用ギヤ４５を回転自在に支持する軸体として、エンジン駆動力が伝達されている正転用サポート軸４を採用した。つまり、正転用サポート軸４に正転減速用ギヤ４５を支持する機能を付加していた。この正転減速用ギヤ４５を支持する軸体としては、これに限らず、正転用サポート軸４とは個別の回転不能の軸体を採用してもよい。
【０１０６】
更に、正転減速用ギヤ４５、軸受メタル７及び正転用サポート軸４の形状は上述したものに限らない。
【０１０７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、以下のような効果が発揮される。
【０１０８】
軸受メタルを介して軸体に対し相対回転自在に外嵌された伝動ギヤを有するクラッチ機構付き減速機に対し、請求項１記載の発明では、軸受メタルを軸体及び伝動ギヤの何れにも固定させないようにしている。これにより、伝動ギヤに掛かる負荷によって、この伝動ギヤに捩れが生じても、軸受メタルの抜け出し現象を回避することができる。特に、クラッチ機構を解放状態から締結状態に切り換えた時にあっては伝動ギヤの歯に掛かる負荷が一時的に急増するため、上記捩れ量も大きくなり、軸受メタルの抜け出し現象は顕著に起こりやすい状態になるが、このような状況にあっても、軸受メタルの抜け止めを効果的に行うことができる。従って、軸受メタルがスラスト軸受に接触して焼き付いたり、伝動ギヤとの間の摩擦抵抗によって磨耗が発生するといったことを防止することができる。その結果、減速逆転機の耐久性及び信頼性の向上、寿命の延長化を図ることができる。更には、伝動ギヤのボス部の肉厚を厚くすること無しに軸受メタルの抜け出し現象を防止できるので、伝動ギヤの小型軽量化を図ることができ、エンジンの燃料消費率の改善、推進機関全体の小型化、コストの削減を図ることができる。この伝動ギヤの小型化に伴い、この伝動ギヤに噛み合う出力ギヤを大径にすることなしに所定の減速比を得ることができ、これによっても推進機関全体の小型化を図ることができる。
【０１０９】
特に、上記請求項１記載の発明において、軸受メタルが軸方向へ移動して伝動ギヤから抜け出ることを阻止するための移動阻止手段を設けた場合には、軸受メタルの抜け出し現象が確実に回避され、軸受メタルによる軸受け性能が安定的に維持されて、減速逆転機の耐久性及び信頼性の更なる向上を図ることができる。
【０１１０】
【０１１１】
【０１１２】
【０１１３】
【０１１４】
【０１１５】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る減速逆転機のケーシング内部に収容される各種ギヤの配置状態をエンジン側から見た概略図である。
【図２】図１におけるII-II 線に沿った断面図である。
【図３】正転用サポート軸の周辺部分を示す一部を破断した断面図である。
【図４】第１実施形態における軸受メタルの組み付け構造を説明するための断面図である。
【図５】第１実施形態における第２の抜け止め構造を説明するための断面図である。
【図６】第１実施形態における第３の抜け止め構造を説明するための断面図である。
【図７】第１実施形態における第１の潤滑構造を説明するための軸受メタルの斜視図である。
【図８】第１実施形態における第２の潤滑構造を説明するための図であって、（ａ）は軸受メタルの斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）におけるｃ−ｃ線に沿った断面図である。
【図９】第２実施形態における正転減速用ギヤ及びスリーブ材の一部を示す斜視図である。
【図１０】第２実施形態における図４相当図である。
【図１１】第３実施形態における摩擦圧接前の状態を示す図である。
【図１２】第３実施形態における摩擦圧接時の状態を示す図である。
【図１３】第４実施形態における正転減速用ギヤとインナケーシングとの接続部分周辺の断面図である。
【図１４】第４実施形態の他の例におけるスポット溶接の方向を示す図である。
【図１５】伝動ギヤと出力ギヤとの噛み合い状態を示す図である。
【図１６】伝動ギヤの歯の周辺部分での捩れを説明するための図である。
【図１７】伝動ギヤと軸受メタルとの捩れ量の差を説明するための図である。
【符号の説明】
１減速逆転機
３出力軸
３３出力ギヤ（後段ギヤ）
４正転用サポート軸（軸体、回転軸）
４５正転減速用ギヤ（伝動ギヤ）
４５ａ突起（移動阻止手段）
４５ｃ、４５ｅ止め輪（移動阻止手段）
４５ｇスリーブ材
４５ｈ溝
５逆転用サポート軸（軸体、回転軸）
５２逆転減速用ギヤ（伝動ギヤ）
６クラッチ機構
７軸受メタル
７２突起（移動阻止手段）
７３貫通孔
７４溝（凹部）
７５窪み（凹部）
Ｓ１、Ｓ２隙間

Claims (1)

1. 軸受メタルを介して軸体に対し相対回転自在に外嵌されて出力側の後段ギヤに噛み合い、且つクラッチ機構を介して回転軸に断続可能に連繋された伝動ギヤを有するクラッチ機構付き減速機において、
   上記軸受メタルの内周面と軸体の外周面との間に、軸受メタルと軸体との相対的な回転を許容するようにした隙間が形成されるように、軸受メタルの内径寸法が軸体の外径寸法よりも大きく設定されている一方、
   上記軸受メタルの外周面と伝動ギヤの内周面との間に、伝動ギヤに捩れが生じたとしても軸受メタルには捩れは生じないようにした隙間が形成されるように、軸受メタルの外径寸法が伝動ギヤの内径寸法よりも小さく設定されていることを特徴とするクラッチ機構付き減速機。

Images