JPH0342240B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は中，大型船においてエンジンよりプ
ロペラに動力を伝達する動力伝達装置に関する。

一般に、中，大型船のエンジンとプロペラとを
結ぶ動力伝達装置には次のような性能が要求され
る。

(イ) スラスト軸、中間軸、プロペラ軸などで構成
される伝動軸系は数〜十数ｍと長いため、軸管
でかなり大きな偏心量を調整しなければならな
い。偏心量を小さくするためには厳しい加工お
よび組立て精度を要する。

(ロ) エンジンのトルク変動によつて軸系に加わる
ねじり振動の周波数はエンジンの加速、減速に
より大きく変化し、このようなねじり振動を減
衰しなければならない。

(ハ) 船倉の空間を有効に使用するため、継手は出
来るだけ短くする必要がある。

従来の動力伝達装置には、エンジンから伝動軸
系にトルク変動が及ぶのを防ぐため流体継手を備
えたものがある。しかし、流体継手は高価である
うえ、軸間の偏心を吸収することはできない。流
体継手に代るものとしてゴムまたはばねの弾性を
利用した弾性継手がある。弾性継手は振動の減衰
および軸間の偏心吸収の作用を備えている。しか
し、中大型船では多きな動力を長い軸間で伝達し
なければならず、従来の弾性継手を備えた動力伝
達装置では上記(イ)，(ロ)および(ハ)について十分な性
能が得られなかつた。

この発明は上記のような問題を解決するために
なされたもので、軸間の大きな偏心を吸収するこ
とができ、伝動軸系のねじり振動を減衰すること
ができるとともに大きなトルクが伝達でき、しか
も小型軽量で安価であり、かつ軸方向の寸法を大
幅に短縮できる舶用動力伝達装置を提供しようと
するものである。

この発明の舶用動力伝達装置はエンジンとプロ
ペラとを連結する伝動軸の中間に次のように構成
された軸継手を備えている。軸継手は円周方向に
一定の間隔をおいて複数の長穴を設けたフランジ
を有する第１のハブと、端部にフランジを有する
第２ハブと、一端部に前記第１ハブの長穴に対応
する部分に切欠きを有し、他端部に設けられたフ
ランジにより第２ハブのフランジに固定された円
筒状の接続ピースと、フランジ接線方向に向き合
うように組み合わされた対をなすばね受座と、対
をなすばね受座の間に取り付けられたコイルばね
および皿バネ積層体とからなつている。前記第２
ハブのフランジおよび接続ピースろフランジのフ
ランジのうちの一つに前記第１ハブの長穴に対応
する部分に切欠きが設けられている。ばね受座は
長穴および切欠きの円弧面に接する半円筒面を持
つている。また、接続ピースは内部に第１ハブの
フランジを軸心のずれを調整するに適当な空〓を
おいて収納している。さらに、ばね受座は第１ハ
ブのフランジの長穴を貫通し、両端部が前記二つ
の切欠きにより支持されている。上記コイルばね
は、ばね受座のばね受け面から突出するガイドに
案内されて支持されている。また、上記皿ばね積
層体の内周面がコイルばねの外周面の緩くはめ合
つている。

この発明の動力伝達装置は上記のように構成さ
れた軸継手を備えていることを特徴としている。
この軸継手において、第１ハブと第２ハブとはば
ね受座ならびにコイルばねおよび皿ばね積層体を
介して連結されている。すなわち、二つのハブは
ばね等の弾性体を介して直接連結されていない。
したがつて、第１ハブ、第２ハブおよび接続ピー
スの相互間に、中間軸、プロペラ軸間の偏心を調
整するに十分な空〓を設けることができる。

また、トルクを伝達するばねに皿ばねを使用し
ている。伝達トルクが変動する際、皿ばねは隣り
のものと滑り合い、このときの摩擦により振動を
減衰する。また、皿ばねの寸法および重ね方を変
えることにより、広い範囲にわたつてばね定数を
変えることができる。さらに、異なつた寸法の皿
ばねを組み合わせることにより非線形の特性を持
つたばねを得ることができる。これらのことから
広い範囲のねじり振動周派数に対して振動を吸収
することができる。

さらに、軸継手が偏心を吸収しながらトルクを
伝達する際、ばね受座はこれの半円筒面により長
穴および切欠きの円弧面を転動し、向かい合つた
ばね受座は違いにずれる。この結果、積層された
皿ばねも互いにずれる。皿ばねが大きくずれて皿
ばね積層体が横座屈すると、所要のばね特性は発
揮されない、つまり広範囲の周派数にわたつてね
じり振動を吸収できないことになる。しかし、コ
イルばねはばね受座のずれに応じて湾曲し、皿ば
ね積層体をガイドするので、皿ばね積層体の横座
屈は防止される。また、コイルばねと皿ばね積層
体とによりトルク伝達の荷重を負担するので、大
きなトルクを伝達することもできる。

以下、この発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は動力伝達装置の概略を示すもので、エ
ンジン１は減速機２に、中間軸３およびプロペラ
軸４を介してプロペラ５に接続されている。エン
ジン１と減速機２とはこの発明の特徴とする軸継
手６を介して接続されている。なお、中間軸３と
プロペラ軸４とは通常のフランジ継手７により接
続されており、中間層３は軸受８によつて支持さ
れている。プロペラ軸４は軸受９によつて支持さ
れている。

第２図および第３図は上記軸継手６の詳細を示
している。

第２図および第３図に示すように、軸継手６
は、主として第１ハブ２１、第２ハブ２８、接続
ピース３５、ばね受座４３、組合せばね６７およ
び押え板５３，５５とから構成されている。第１
ハブ２１および第２ハブ２８にそれぞれキー１０
などによりエンジン１および減速機２が連結され
る。

第１ハブ２１は円筒部２２の先端にフランジ２
３を一体として設けてあり、フランジ２３には円
周方向に沿つて90゜づつの間隔をおき４個の長穴
２４を設けてある。長穴２４は円弧状の側面２５
を有している。

第２ハブ２８は円筒部２９の先端にフランジ３
０を一体として設けてある。このフランジ３０に
は上記第１ハブフランジ２３の長穴２４に対応す
る位置に円弧状の側面３２を有する切欠き３１を
設けてある。

接続ピース３５は円筒部３６の一端に外径方向
に突出するフランジ３７と他端に内径方向に突出
するフランジ３８とを設けてある。フランジ３８
には前記第１ハブフランジ２３の長穴２４に対応
する位置に円弧状の側面４０を有する切欠き３９
を設けてある。なお、第１ハブフランジ２３は各
部材が軸継手として組み立てられたときに接続ピ
ース３５の円筒部３６内に収納される。

ばね受座４３は第５図に示すように半円筒面４
４を有し、平面４５に長手方向の中心線ｒに沿つ
て２個の円筒状ガイド４６を設けてある。ガイド
４６の基部周りに環状のガイド溝４７が設けられ
ている。組合せねば６７は第５図に示すようにコ
イルばね６９および皿ばね積層体７１とからなつ
ている。コイルばね６９は向い合つた一対のばね
受座４３の間に、内周面がガイド４６に案内され
るようにして取り付けられている。そして、皿ば
ね積層体７１はこれの内周面がコイルばね６９の
外周面に緩くはめ合うようにして両ばね受座６５
の間に取り付けられている。

上記の皿ばね積層体７１は内、外径が大体にお
いて等しい第１の皿ばね７２および第２の皿ばね
７３をそれぞれ少くとも１枚並列に重ねた皿ばね
の組の複数を直列に積み重ねて構成されている。

そして、第２の皿ばね７３は第１の皿ばね７２
に比べてばね定数が小さく、かつばね板面の傾斜
角が大きい。

上記のように皿ばね積層体７１はコイルばね６
９に遊合しているので、コイルばね６９は皿ばね
積層体７１のガイドの役割を果たす。例えば、軸
継手６が偏心を吸収しながらトルクを伝達する際
に、向い合つたばね受座４３が互いにずれてコイ
ルばね６９の軸線が湾曲しても、コイルばね６９
は皿ぱね積層体をガイドし、皿ばね積層体７１の
横座屈を防止する。また、コイルばね６９と皿ば
ね積層体７１とによりトルク伝達の荷重を負担す
るので大きなトルクを伝達することができる。

また、皿ばね積層体７１はばね定数の異なる皿
ばねを組み合わせている。予圧時に必要な撓みは
主としてばね定数の小さい、やわらかな第２の皿
ばね７３で得ることができる。すなわち、第２の
皿ばね７３のばね板面の傾斜角は第１の皿ばね７
２のそれより大きいので、無負荷のとき並列に重
ねられた両皿ばね７２，７３のばね板面の間に〓
間がある。したがつて、予圧時にはやわらかな第
２の皿ばね７３が大きく撓む。

荷重が増すと、ついには第１の皿ばね７２およ
びこれに並列に重なり合う第２の皿ばね７３のば
ね板面は密着し、荷重は両皿ばねにより負担され
る。第２の皿ばね７３の撓みは第１の皿ばね７２
によつて制限されるので、第２の皿ばね７３に過
大な応力が生じることはない。

また、第１および第２の皿ばねは並列に重ねら
れているので皿ばね積層体の全長を短くすること
ができる。

押え板５３および５５は環状をなし、それぞれ
第２ハブ２８のフランジ３０および接続ピース３
５のフランジ３８に取り付けられる。

たわみ軸継手６は上記の各部材により次のよう
に組み立てられている。

第１ハブ２１および第２ハブ２８はそれぞれの
フランジ２３やおよび３０が向い合うようにして
配置され、第１ハブフランジ２３を収納するよう
にして接続ピース３５が第２ハブフランジ３０に
ボルト・ナツト４２によつて固定されている。こ
のとき、第１ハブフランジ２１の長穴２４、第２
ハブフランジ３０の切欠き３１および接続ピース
３５のフランジ３８の切欠き３９は軸継手の軸方
向に沿つて開口するように並び、ばね受座４３お
よび組合わせばね６７の収容部６０を形成してい
る。ばね受座４３は対となつて向い合つており、
その間に組合せばね６７が介装されている。そし
て、ばね受座４３と組合せばね６７とのセツト
は、ばね軸が上記各フランジの接線方向に沿うよ
うにして上記収容部６０内に挿入されている。ば
ね受座４３は、円筒面４４の両端部がそれぞれ第
２ハブフランジ３０の切欠き３１の円弧面３２お
よび接続ピースフランジ３８に切欠き３９の円弧
面４０によつて支持され、円筒面４４の中央部が
第１ハブフランジ２１の長穴２４の円弧面２５に
よつて支持される。また、押え板５３をボルト５
４により第２ハブフランジ３０に、押え板５８を
ボルト５６により接続ピース３５のフランジ３８
にそれぞれ固着してあり、ばね受座４３が収容部
６０から抜け出るのを防止している。

上記のような構成において、軸心調整作用時に
第１ハブフランジ２１が、第２ハブフランジ３０
と接続ピース３５とが形成する空間６１内で自由
に運動できるように、適当な間〓ａ，ｂを設けて
ある。同様に、ばね受座４３と他の部材との間に
軸心調整に必要な間〓ｃ，ｄを設けてある。

次に、上記のように構成されたたわみ軸継手の
作用について説明する。

今、回転力が作用して第１ハブ２１と第２ハブ
２８が相対的に回転すると、回転方向の如何にか
かわらず第１ハブ２１と、第２ハブ２８とは、円
周方向に相対的に変位し２個のばね受座４３、に
て両端を支持された組合せばね６７のばね高さは
変位前より小さくなる。したがつて、組合せばね
６７のばね高さは回転方向の如何んにかかわらず
圧縮されることになる。

エンジンから減速機に伝達される回転力が次第
に大きくなると組合せばね６７は次第に強く圧縮
され遂には密着するようになる。

このようにエンジン１からの回転力は第１ハブ
２１、ばね受座４３、組合せばね６７、ばね受座
４３、第２ハブフランジ３０と接続ピース３５、
第２ハブ２８、減速機２と順次伝達される。

この間伝達トルクの変動に応じ、組合せばね６
７の圧縮力に相当する力で平衡を常に保ち乍ら回
転するので起動時あるいは衝撃的負荷等による衝
撃エネルギーは組合せばね６７の弾性変形として
吸収され緩衝される。

大なる回転トルクが作用する場合には組合せば
ね６７は完全に密着して回転が伝達されるのでこ
れを避けるためには組合せばね６７の密着時の応
力を弾性限内に設計しておけばよい。こうすれば
長期間の使用に対しても組合せばね６７の破損は
生じない。

第６図および第７図はこの作用を説明するもの
で、第６図はエンジン１と減速機２間に円周方向
の相対的回転の生じた場合の模型図、第７図はそ
の場合のばねの説明図である。第６図において角
度αは第１ハブに対する第２ハブ２８の回転角を
表している。

使用状況により組合せばね６７のたわみ特性を
適正に選択すれば動力伝達系に対し、入力源又は
出力源より生じる各種の衝撃作用を緩衝し、各部
品を保護することができる。

次に、この軸継手の可撓作用について説明す
る。前記のように各部材間には空〓ａ，ｂ，ｃお
よびｄが設けてあるので、その範囲内では両軸間
の軸心の狂い、即ち両軸心の喰い違い、両軸心の
斜交及び両軸心の軸方向変位の３種の軸心の狂い
はすべて調整されることになる。

先ず、両軸間の軸心の喰い違いについて説明す
る。第８図は無負荷状態におけるエンジンと減速
機軸に軸心の喰い違いδが生じた場合の軸心調整
作用を説明するものである。

無負荷状態では、第２図に示す各空〓部ａ，
ｂ，ｃの各位置における、接触に至るまでの許容
される変位量の大きさにより、エンジン１と減速
機２との軸心喰い違い量δが決定されるδ以下で
は自由に変位できる。

今、エンジン１により回転力が与えられるとそ
の大きさより組合せばね６７の圧縮変形量は異る
が、いずれにしてもばね軸方向に圧縮される。

この場合、第１ハブフランジ２３の長穴４３の
円弧面２５、変位した第２ハブフランジ２８の切
欠き３１の円弧面３２および接続ピースフランジ
３８の切欠き３９の円弧面４０のそれぞれと、ば
ね受座４３の半円筒面４４との間の空〓は組合せ
ばね６７の圧縮により大きくなつている。したが
つて、ばね受座４３の半円筒面４４が上記各円弧
面２５，３２，４０のいずれか接触してこのばね
受座４３と隣り合うばね受座４３（両ばね受座の
ばね軸はお互いに対して大体において直角であ
る。）のばね軸に対して直角方向の変位、すなわ
ち、第２ハブフランジ２８に対する第１ハブフラ
ンジ２３の軸心の喰違いを制限することはない。

このようにして両軸間の軸心の喰い違いは無負
荷状態においてもエンジン１から減速機２に回転
が伝達される間においても円滑に除去される。

次に、両軸心の軸方向の変位δ′であるが、これ
は第１ハブフランジ２３が第２ハブフランジ３０
または接続ピース３５のフランジ３５のいずれか
と、接触するまで即ち空〓ｂと同じ大きさだけ自
由に変位することができる。

第９図はこの場合の模型図である。軸方向変位
を行う際、ばね受座４３と円弧面２５，３２，４
０との間の滑り、又は、組合せばね６７のばね軸
方向に湾曲するような弾性変形のいずれかの作用
により、両軸間の変位に対し、軸方向変位の調整
作用を行う。

最後に両軸間の斜交であるが、斜交は回転角の
各位置において順次変化する量をもつた軸心の喰
い違いと、軸方向変位の合成された変位と孝えら
れるので上記のような作用の組合せにより同じく
無負荷状態においても、回転中においても調整さ
れることになる。さらに斜交作用の際ばね受座４
３の斜交により端部の接触による干渉を避けるた
め押え板５３，５５との間に空〓ｃが設けてあ
る。第１０図は斜交θが生じた場合の模型図であ
る。

次に、前記皿ばね積層体７１を一般の皿ばね積
層体と比較して更に具体的に説明する。

皿ばねの製作仕様としてDIN（ドイツ工業規
格）の標準サイズを用いて説明する。

外径100mmφ×内径51mmφ×厚さ６mm×撓み2.2
mmの皿ばねを14枚直列に組合せた一般の皿ばね特
性を、第１１図の荷重−撓み線図に符号Ａで示し
ている。今、設計上の要求により予圧荷重として
516Kgを必要とすると、予圧量は、2.54mmとなり
長期間の繰返し変動負荷に対して、量的に不十分
である。

外径100mmφ×内径51mmφ×厚さ５mm×撓み2.8
mmの第２の皿ばねを10枚直列に重ね合せた一般の
皿ばね積層体（自由高さは78mmである）のばね特
性を、第１１図に符号で示している。また、外
径100mmφ×内径51mmφ×厚さ2.7mm×撓み3.6mm
の第２の皿ばねだけをを10枚直列に重ね合せた皿
ばね積層体（自由高させは63mmである）のばね特
性を、第１１図に符号で示している。

上記第１および第２の皿ばねを一枚づつ、同じ
方向に（並列に）組合せ、且つ、直列10枚の構成
にすると、自由高さは113mmとなり、前記一般の
皿ばね積層体の自由高さ114.8mmとほぼ同一とな
る。

この場合、ばね特性で示される第１の皿ばね
は内径の上下両面で接触すするのみである。ま
た、ばね特性で示される第２の皿ばねが一枚当
り撓み0.8mm、皿ばね積層体全体で８mm撓むと、
皿ばねは互に傾斜面で接触し、高さは105mmとな
る。上記２種の皿ばねを組合せた皿ばね積層体の
ばね特性＋は、第１１図に示す如くばね特性
と通常使用範囲の516Kg〜3000Kgでは、ほぼ同
一である。

このように、異なつた２種類の皿ばねの組合せ
によると、従来のスペース以内で、又従来のばね
定数、負荷条件も変更しないで、予圧量のみを、
従来の３倍以上にすることが可能になり、予圧荷
重を少さく設定する必要のある場合には非常に有
効である。

この発明は上記実施例に限られるものではな
い。例えば、切欠き３１を第２ハブ２８のフラン
ジ３０部分に設ける代りに接触ピース３５のフラ
ンジ３７部分に設けるようにしてもよい。また、
減速機２を用いない場合には、直接軸継手６をエ
ンジン１と伝動軸３との間に配置してもよい。さ
らに、皿ばねの外側にこれを案内するコイルばね
を取り付けてもよい。さらにまた、皿ばねの組に
おいて第１の皿ばね２枚と第２の皿ばね１枚とを
並列に重ねてもよい。また、第１および第２の皿
ばねの材質を変えて両皿ばねのばね定数を変える
ようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は動力伝達装置の概略図、第２図は第１
図の装置に取り付けられた軸継手の断面図、第３
図は第２図の正面図、第４図は第２図に示す軸継
手に用いられるばね受座の斜視図、第５図はばね
受座と組合せばねの例を示す断面図、第６図およ
び第７図は軸間に円周方向の相対的回転が生じた
場合における上記軸継手の作用説明図、第８図は
軸心のずれが生じた場合の作用説明図、第９図お
よび第１０図はそれぞれ軸間において軸方向の変
位および軸心の斜交がある場合の模型図、ならび
に第１１図は４種類の皿ばね積層体のばね特性を
比較して示す線図である。 １…エンジン、２…減速機、３，４…伝動軸、
５…プロペラ、６…軸継手、２１…第１ハブ、２
３…第１ハブフランジ、２４…長穴、２８…第２
ハブ、３０…第２ハブフランジ、３１…第２ハブ
フランジの切欠き、３５…接続ピース、３７…接
続ピースのフランジ、３９…接続ピースの切欠
き、４３…ばね受座、４４…半円筒面、４６…ガ
イド、６１…接続ピースの内部空間、６７…組合
せばね、６９…コイルばね、７１…皿ばね積層
体、ａ，ｂ，ｃ，ｄ…空〓。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジン１とプロペラ５とを連結する伝動軸
   ３，４の中間に軸継手６が設けられた舶用動力伝
   達装置において、前記軸継手が、円周方向に一定
   の間隔をおいて複数の長穴２４を設けたフランジ
   ２３を有する第１ハブ２１と、端部にフランジ３
   ０を有する第２ハブ２８と、一端部に前記第１ハ
   ブ２１の長穴２４に対応する部分に切欠き３９を
   有し、他端部に設けられたフランジ３７により第
   ２ハブ２８のフランジ３０に固定された円筒状の
   接続ピース３５と、フランジ接線方向に向き合う
   ように組み合わされた対をなすばね受座４３と、
   対をなすばね受座４３の間に介装されたコイルば
   ね６９および皿ばね積層体７１とからなり、前記
   第２ハブ２８フランジ３０および接続ピース３５
   のフランジ３７のうちの一つに前記第１ハブ２１
   の長穴２４に対応する部分に切欠き３１が設けら
   れており、前記ばね受座４３は長穴２４および切
   欠き３１，３９の円弧面に接する半円筒面４６を
   有しており、前記接続ピース３５は内部６１に第
   １ハブ２１のフランジ２３を軸心のずれを調整す
   る適当な空〓ａ，ｂをおいて収納しており、前記
   ばね受座４３は第１ハブ２１のフランジ２３の長
   穴２４を貫通し、前記切欠き３１，３９により両
   端部が支持されており、前記コイルばね６９はば
   ね受座４３のばね受け面４５から突出するガイド
   ４６に案内されて支持され、前記皿ばね積層体７
   １の内周面がコイルばね６９の外周面に緩くはめ
   合つているこを特徴とする舶用動力伝達装置。