JPH0612139B2 - 舶用減速逆転機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、漁船、レジャーボートなどの船舶におい
て、主機関から駆動される舶用減速逆転機に関し、特
に、船体に支持される推進軸に、水平に配置された主機
関から回転速度を変えて動力を伝達する歯車装置を有す
る舶用減速逆転機に関するものである。

〔従来の技術〕

漁船、レジャーボートなどで船体内の空間を広く有効利
用するために、主機関を船体の後端部近くに設置し、推
進軸を、主機関の船首側に一体に取付けた減速逆転機か
ら、その入力側と同じ側の下方に傾斜させて突出させた
出力軸に継手を介して接続した構成は従来から用いられ
ている。

第３図はその構成を示したもので、主機関１は、船体２
の後端部に設置され、この主機関１には、減速逆転機３
が一体に取付けられ、出力軸４が入力側と同じ側の下方
に、傾斜して設けられた推進軸５に継手を介して接続す
るように、傾斜して突出されている。

この傾斜して軸支された出力軸４と、他のお互い平行に
軸支された軸との間の噛合については特殊な歯車を必要
とし、一般に舶用では円錐歯車が、この円錐歯車と噛合
う相手の歯車として円錐歯車の他に円筒歯車も含めて利
用されている。

円錐歯車はテーパーギア、コニカルギアなどとも称さ
れ、その外形は傘歯車に類似しているが、円錐歯車の創
成は、ホブ盤により、円筒歯車の場合と同じホブを用い
て、歯車素材の円錐面に沿って斜めに切削することによ
ってなされる。従って、軸方向にみると歯車の径は連続
的に変化するがモジュールと歯数が一定で変化しないの
で、その歯形は、軸方向にみると、連続的に転位する、
即ち、小径端から大径端に向って転位係数が増加する転
位歯車のインボリュート歯面を有することになる。

このように円錐歯車は、微少巾の転位歯車の集合体から
なるものであるから、歯車のモジュールの値が同じであ
るならば、任意の円錐角の円錐歯車とは勿論のこと、円
筒歯車とも噛合うことができ、更に、交差軸及び平行軸
間は勿論のこと、くい違い軸間の噛合も可能である。

又、円錐歯車は舶用減速逆転機における用途のように軸
間の傾斜角が10゜位と小さい場合に特に歯当りがよく、
しかも円筒歯車を切削するときと同じホブ盤を用いて簡
単に切削でき、このように軸間の傾斜角の小さい傘歯車
では、高度の切削精度を必要とすることからも、傘歯車
に代って好んで利用されるものである。

〔解決しようとする問題点〕

しかし、現実的には、円錐歯車は、軸継手などのスプラ
イン、ステアリング用のギアなど１部の小動力の伝達を
除いては殆ど利用されていない状態である。

すなわち、舶用に利用する場合も、伝達動力の小さい一
部の小型船に限られ、広く採用されていない。

その理由は、円錐歯車が未だ規格化されていないことも
よるが、理論的にも歯の接触面積が小さく、局部的に応
力を受けることとなるので、大きな動力の伝達に耐えら
れず、歯面を損傷する危険があることによる。

すなわち、円錐歯車は、軸方向に歯車径が連続的に変化
するが、全体を同一の歯切ピッチ円で切削するので、歯
すじ方向にみると無数の歯巾の薄い、インボリュート歯
面を有する転位歯車を重ねた構成となり、同じモジュー
ルのインボリュート歯面を有するいかなる転位歯車とも
噛合うことが可能であるが、このような連続転位歯車の
間の、又は、これと転位がないか、一定の転位を与えた
円筒歯車との噛合をみると、噛合う両歯車の転位係数の
和が零になる点で接触するが、零にならない場合は、そ
の和が最も零に近くなる歯すじの端部で接触する。

従来は、この点接触の位置が、歯巾の中央付近にくるよ
うに噛合う両歯車の転位係数を、又、歯車を切削すると
きのホブの取付角度を調整したり、或いは切削時、歯面
にとつクラウニング加工を施して意識的に中央付近で接
触を生ずるようにしていた。

このように切削した円錐歯車が点接触を起す原因は歯す
じ方向のインボリュート歯面が僅かにとつ形になってい
ることによるもので、理論的にも、円錐歯車を無数の微
小歯巾の転位歯車に分割して、各転位歯車対ごとに完全
に噛合せた条件を与えて軸間距離の変化量を接触点、即
ち噛合う両転位歯車（分割された）の転位係数の和が零
になる点を基準にして計算すると第４図にその１例を示
すように、両歯車の転位係数の和が零になる中央の点c
を基準にすると、歯すじ方向の両端部a及びbに向って負
の値で増加していくことがわかる。従って中央のc点で
は接触するが、その両端のa、b点では接触しないことに
なる。

上記の例は、噛合う他方の歯車が円筒歯車の場合である
が、相手が円錐歯車の場合も同じ様な結果が得られる。

本発明は、このような問題を解決するためになされたも
ので、歯の接触面積が大きく、大きな動力を伝達でき
る、歯面損傷の危険のない円錐歯車を含む歯車装置を有
する舶用減速逆転機を提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために、本発明は、船体に傾斜し
て支持される推進軸に、水平に配置された主機関から回
転速度を変えて動力を伝達する歯車装置を有する舶用減
速逆転機において、前記歯車装置の、例えば入力軸と出
力軸のように、平行でない軸にそれぞれ固定されてかみ
合う歯車対の、少なくとも一方の歯車を円錐歯車とし、
また、少なくとも一方の歯車をそのインボリュート歯面
の歯すじを円弧状くぼみ形とした歯車としたものであ
る。

なお、円錐歯車のインボリュート歯面の歯すじを大径側
から小径側にわたって円弧状くぼみ形とするのは、第５
図に示す如く、ホブ盤を用いて、ホブに削込みの角度
や、深さを指示するテンプレートにその形状を与えるこ
とによってなされる。第６図の(b)は歯面の歯すじに円
弧状くぼみ形を与えるテンプレートの形状を示したもの
で、歯切りをするホブの移動に対応して連動するフィー
ラーで、テンプレート(b)のならい面６になぞらって円
弧状くぼみ形の歯すじ加工が実施される。

このテンプレート(b)の曲面（円弧としてその半径で大
きさが与えられる）と、その取付角度によって円弧状く
ぼみ形歯すじの形状が決定される。

第６図の(a)は従来のテンプレートを示したもので、な
らい面７は平になっているので、ホブは斜め真直に移動
するのみでインボリュート歯面の歯すじを円弧状くぼみ
形とする加工を行うことができない。

この円弧状くぼみ形歯すじを与えるためのテンプレート
の形状を設計するための因子は歯数、モジュール、軸交
差角、歯の圧力角、転位係数、ねじれ角、歯巾など多く
て、しかもケースごとにその組合せる数値が変化するた
めにすべてについて、実測値を求めることは不可能であ
り、求める価値もないので、最初に必要なケースのみに
ついて設計計算をし、それを参考にして、歯当りを確認
しながらテンプレートの形状を仕上げていくことがより
よい歯当りを得ることになり、今後、同じケースの場合
は、このテンプレートがそのまま有効に利用できること
にもなる。ＮＣ装置を組合せたホブ盤によるときは、テ
ンプレートを使用する代りに、円弧状くぼみ形の歯すじ
加工の寸法を直接、数値でインプットすることによって
自動的に加工がなされ、テンプレートの加工が省かれる
ので、前記の如く加工が逐次的になされるときは特に効
率的である。第７図は、円錐歯車の通常の歯面（２点鎖
線）と円弧状くぼみ形にした歯面（実線）との相違を示
すものである。

〔作用〕

舶用減速逆転機の歯車装置において、例えば入力軸と出
力軸のように、平行でない軸にそれぞれ固定されてかみ
合う歯車対の、少なくとも一方の歯車を円錐歯車とし、
また、少なくとも一方の歯車をそのインボリュート歯面
の歯すじをを円弧状くぼみ形とした歯車としたので、歯
車のかみ合わせが点接触から線接触となり、歯車の歯は
歯すじ方向の広い接触面積で応力を受けることができ、
円筒歯車とかみ合う円錐歯車、円錐歯車とかみ合う円錐
歯車間で大きな動力伝達が可能となった。したがって、
製作の容易な円錐歯車を使用した安価な減速逆転機を、
大馬力の主機関と組合わせて大型の船舶に適用すること
ができる。

〔実施例〕

第１図はインボリュート歯面の歯すじを円弧状くぼみ形
となした円錐歯車を適用した舶用減速逆転機の第１の実
施例を示したもので、８はその減速逆転機で、主機関９
に接続した入力軸10に正転用油圧式多板クラッチ（正転
クラッチ）11が、入力軸10と一体の駆動歯車12に噛合う
被動歯車13と一体の逆転軸14に逆転用油圧式多板クラッ
チ（逆転クラッチ）15がそれぞれ設けられ、クラッチ11
及び15の入力側のクラッチキャリア(16)に軸方向に摺動
するクラッチピストン(17)が嵌挿され、図示されていな
い油圧源から切換弁を経て与えられる圧油によって押圧
力が与えられ、クラッチキャリア(16)の内周部に軸方向
摺動自在にスプライン嵌合した入力側クラッチ板(18)
と、逆転軸14に回転自在に軸支されたハブ(19)の外周部
に軸方向摺動自在にスプライン嵌合した出力側クラッチ
板(20)を係合し、正転クラッチ11及び逆転クラッチ15の
それぞれの出力側の正転ピニオン21及び逆転ピニオン22
を、プロペラ23を駆動する推進軸24に継手25を介して接
続する出力軸26と一体の大歯車27に噛合せて構成されて
いる。

この減速逆転機８において、入力軸10と逆転軸14との間
は平行であるが、これらの軸10及び14に対して、出力軸
26は傾斜して取付けられている。そして各軸間の立体的
構成についてみると、出力軸２６は入力軸１０の垂直下
方に位置し、入力軸10と出力軸26とは相互に28で交差す
るが、逆転軸14と出力軸26とは相互の位置関係からくい
違い軸となり交差しない。従って、逆転ピニオン22と大
歯車27とは共に円錐歯車となり、正転ピニオン21は噛合
う相手の大歯車が円錐歯車であることから、円筒歯車を
採用することができる。

このように、歯車装置において、平行でない軸にそれぞ
れ固定されてかみ合う歯車に、インボリュート歯面の歯
すじを円弧状くぼみ形とした歯車の使用には、次の３通
りの組合せがある。例えば、第１図に示される歯車装置
において、正転ピニオン２１は通常の円筒歯車とし、大
歯車２７はそのインボリュート歯面の歯すじを円弧状く
ぼみ形とし、この大歯車２７とかみ合う逆転ピニオン２
２もそのインボリュート歯面の歯すじを円弧状くぼみ形
とした第１方法と、逆転ピニオン２２を通常の円錐歯車
とし、これにかみ合う大歯車２７はそのインボリュート
歯面の歯すじを円弧状くぼみ形とし、この大歯車２７に
かみ合う正転ピニオン２１を通常の円筒歯車とした第２
方法と、そして、大歯車２７を通常の円錐歯車とし、こ
れにかみ合う、円筒の正転ピニオン２１と円錐の逆転ピ
ニオン２２とはそれらのインボリュート歯面の歯すじを
円弧状くぼみ形とした第３方法とである。第１〜３方法
ともその作用、効果に差異はないけれども、歯当たりの
検査や修正などの管理上から、第１方法が最も望ましい
ものである。第２図は別の第２の実施例を示したもの
で、減速逆転機29の入力軸30、逆転軸31、正転クラッチ
32、逆転クラッチ33、出力軸34などの構成については、
上記した第１の実施例の場合と同じなので説明を省略す
る。

第１の実施例との大きな違いは、傾斜した出力軸34と、
お互いに平行して設けた入力軸30及び逆転軸31との間
に、これらの軸30及び31に平行な中間軸35を設けたこと
である。そして、正転クラッチ32及び逆転クラッチ33の
出力側の正転ピニオン36及び逆転ピニオン37は中間軸35
と一体の中間大歯車38と噛合い、次いで、この中間軸35
と一体のピニオン39が出力軸34と一体の出力大歯車40と
噛合っている。

このように傾斜した出力軸34と一体の出力大歯車40と噛
合った歯車は中間ピニオン39のみであるから、この実施
例においては、大歯車40又はピニオン39のどちらか一方
のみを円錐歯車として他方に円筒歯車を適用することが
できる。当然の結果として、どちらか一方の歯車のイン
ボリュート歯面の歯すじを円弧状くぼみ形とすることに
よって、歯面の接触を線接触とし、大きな動力の伝達を
可能とし、かつ歯車の寿命を長くすることができる。そ
して歯当りの点検及び修正などの点から大歯車40に円錐
歯車を適用し、また、大歯車のインボリュート歯面の歯
すじを円弧状くぼみ形とすることがよい。

上記の２つの実施例では、減速逆転機の出力軸の取出し
方向を入力側と同じ方向としたが、主機関を逆方向に取
付けて出力軸の取出し方向を入力側の逆にしてもよく、
本発明に含まれるものである。

〔発明の効果〕 主機関に直接取付け狭い船体にコンパクトにまとめるた
めに、接続する傾斜した推進軸に合せて出力軸を傾斜さ
せて設けた舶用減速逆転機において、この傾斜した出力
軸と、他の平行していない軸間で噛合うように、円錐歯
車を一方の歯車に、円錐歯車、又は、円筒歯車を他方の
歯車に用いて、いずれか一方、または、両方の歯車のイ
ンボリュート歯面の歯すじを円弧状くぼみ形とすること
によって、歯当たりが従来の点接触から線接触になり、
歯すじ方向の広い接触面積で荷重を受けるので、大きな
伝達力が得られる。また、局部的な応力を受けなくなる
ので歯面を損傷する危険がなくなって寿命が長くなる

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインボリュート歯面の歯すじに円弧状
くぼみ形を形成した歯車を適用した舶用減速逆転機の第
１の実施例を、第２図は同じく第２の実施例を、第３図
は舶用減速逆転機の船体における配置を、第４図は円錐
歯車を転位歯車の集合体として歯すじ方向における軸間
距離の変化量を、第５図はホブ盤の簡単な構造を、第６
図はホブ盤のテンプレートを、第７図は歯面の歯すじを
円弧状くぼみ形に形成した歯形をそれぞれ図示したもの
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】船体に傾斜して支持される推進軸に、水平
   に配置された主機関から回転速度を変えて動力を伝達す
   る歯車装置を有する舶用減速逆転機において、前記歯車
   装置の、例えば入力軸と出力軸のように、平行でない軸
   にそれぞれ固定されてかみ合う歯車対の、少なくとも一
   方の歯車を円錐歯車とし、また、少なくとも一方の歯車
   をそのインボリュート歯面の歯すじを円弧状くぼみ形と
   した歯車としたことを特徴とする舶用減速逆転機。