JPH08175491A - 船用可変プロペラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 船用の可変直径型プロペラにおいて、低速運
転性及び高速高出力性能の一層の向上を図る。 【構成】 プロペラボス１２に可変直径型の主ブレード
３２Ｍと、固定の副ブレード３２Ｓとを設け、主ブレー
ド３２Ｍがプロペラ直径を最小にする閉じ位置Ａにある
ときは主、副ブレード３２Ｍ，３２Ｓが軸方向に重な
り、主ブレード３２Ｍがプロペラ直径を最小にする開き
位置Ｂにあるときは主、副ブレード３２Ｍ，３２Ｓがそ
れらのブレード面を略連続させて並ぶようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低速運転性及び高速高
出力性能を満足させるべく、プロペラの回転速度に対応
してプロペラ直径を調節可能とした船用可変プロペラに
関する。

【０００２】

【従来の技術】かゝる可変プロペラは、例えば米国特許
第3,565,544 号明細書に開示されているように、既に知
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記文献に開示された
可変ブレードは、プロペラ直径を調節するためにブレー
ド全体をプロペラボスに軸支したものであるが、こうし
たものでは、プロペラ直径の変化量、即ちブレードの開
閉角度を増大させない限り、推力の変化幅の拡大に限界
があるため、更なる低速運転性または高速高出力性能の
向上が困難である。

【０００４】本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたも
ので、プロペラ直径の限られた変化量の範囲内で、推力
の変化幅を拡大させ、低速運転性及び高速高出力性能を
より向上させ得る、船用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、本発明は、プロペラ軸に連結されるプロペラボス
と、プロペラ直径を増減させ得るようプロペラボスにブ
レード軸を介して開閉可能に枢支される主ブレードと、
プロペラボスに固設され、プロペラ直径を最小にする主
ブレードの閉じ状態では主ブレードと軸方向に重なり、
プロペラ直径を最大にする主ブレードの開き状態ではブ
レード面相互を略連続させるように主ブレードと並ぶ副
ブレードとを備えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記特徴によれば、プロペラの低速回転域で
は、主ブレードによるプロペラ直径が最小になること
ゝ、主ブレード及び副ブレードがプロペラボスの軸方向
に互いに重なり合ってそれぞれ相手ブレードによる水流
に干渉することにより、両ブレードの総合推力が大幅に
低下し、低速運転性の向上を図ることができる。またプ
ロペラ軸の高速回転域では、主ブレードによるプロペラ
直径が最大になることゝ、主、副ブレードが協働してブ
レード面積を増加させることにより、両ブレードの総合
推力が効果的に増大し、高速高出力性の向上を図ること
ができる。

【０００７】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。

【０００８】先ず、図１ないし図９に示す本発明の第１
実施例から説明する。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。

【０００９】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。

【００１０】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１
０ｂとを備え、両筒部１０ａ，１０ｂはテーパ状筒部１
０ｃを介して互いに一体に連結される。また小径筒部１
０ｂ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１
３が設けられる。

【００１１】さて、可変プロペラ５の構成について図２
ないし図９により説明する。

【００１２】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。

【００１３】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のボス本体１７が連結される。これらトルク
制限装置１６及びボス本体１７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。

【００１４】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１
８と、このスリーブ１８の外周面に焼付けられると共に
ボス本体１７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
ルクを受けるとボス本体１７との間に滑りを生じるよう
になっている。

【００１５】またプロペラ軸４には、スリーブ１８の後
端に当接する延長カラー２１がスプライン嵌合され、こ
の延長カラー２１の後端を、それより大径のスラストワ
ッシャ２２を介して押えるナット２３がプロペラ軸４の
後端部に螺着される。そして、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。尚、
延長カラー２１はスリーブ１８と一体化させてもよい。

【００１６】ボス本体１７は、ダンパゴム２０の後端を
覆う端壁から後方へ突出して延長カラー２１に回転可能
に嵌合する位置決めボス１７ａを備えており、これによ
りボス本体１７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１７ａは、前記スラストワッ
シャ２２を囲繞するように円筒状に形成されると共に、
その内周面には、スラストワッシャ２２の前面に対向す
る肩部２５が設けられ、ボス本体１７に加わる後方スラ
ストを、この肩部２５を介してスラストワッシャ２２に
受止めさせるようになっている。この場合、延長カラー
２１の後端外周にフランジを形成し、このフランジを前
記肩部２５に当接させてもよい。

【００１７】またボス本体１７の前端面は、前記スラス
トリング１４の外周に形成されたフランジ１４ａに対向
していて、ボス本体１７に加わる前方スラストをこのフ
ランジ１４ａに受止めさせるようになっている。

【００１８】図２及び図３において、ボス本体１７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。

【００１９】ボス本体１７の各凹部２６には主ブレード
３２Ｍ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３
３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。

【００２０】各ブレード軸３３には、後部軸受孔２９の
後方開口部に形成された円形凹部３６に回転可能に収め
られるフランジ３３ａが設けられており、このフランジ
３３ａを後方より押えてブレード軸３３の軸方向位置を
固定する、各軸共通の押え板３７がボス本体１７の後端
面に後述のボルト３８により固着される。押え板３７に
は、排気路３０と整合する排気孔３０ａが設けられてい
る。

【００２１】而して、各主ブレード３２Ｍは、図３に示
すように、プロペラ直径を最小Ｄ₁にする閉じ位置Ａ
と、それを最大Ｄ₂ 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、主ブレード３２Ｍのボス３２ａが凹部２６の
内側壁に当接することにより規制される。主ブレード３
２Ｍのボス３２ａ外周には、主ブレード３２Ｍの開き位
置Ｂでボス本体１７の外周面に連続する円弧面３２ｆが
形成される。

【００２２】図２，図３及び図６に示すように、主ブレ
ード３２Ｍの後縁は、ボス３２ａの後端より後方へ張出
しており、その後縁の半径方向内端部に切欠５２が設け
られる。そして、主ブレード３２Ｍが開き位置Ｂにある
とき、上記切欠５２に適合する副ブレード３２Ｓがボス
本体１７の外周面に一体に形成される。副ブレード３２
Ｓは、上記切欠５２に適合したとき、ブレード面を主ブ
レード３２Ｍのそれに略連続させるものであるが、実際
には副ブレード３２Ｓの厚みｔは主ブレード３２Ｍの厚
みＴより僅かに薄く設定される。こうすることにより、
両ブレード３２Ｍ，３２Ｓの中心が製作誤差により互い
に多少ずれたとしても、副ブレード３２Ｓが主ブレード
３２Ｍのブレード面から食み出して水流を乱すことを回
避し得る。また副ブレード３２Ｓの前端角部に丸味を付
すことも、製作誤差による水流の乱れを防ぐ有効策であ
る。さらに主ブレードＭの根元部後縁には、主ブレード
Ｍの閉じ位置Ａで凹部２６の内側面との干渉を避ける逃
げ５３（図６）が設けられる。

【００２３】図２、図４及び図１０に示すように、プロ
ペラボス１２は、ボス本体１７の後端部に薄肉のディフ
ューザ管３９を、両者の外周面が連続するように嵌合し
て構成される。このディフューザ管３９の内周壁には取
付板４６が溶接されており、それはディスタンスカラー
４７及び押え板３７を挟むようにしてボス本体１７の後
端面にボルト４８により固着される。取付板４６には、
前記排気路３０との対応位置に排気孔３０ｂが穿設され
ている。この取付板４６は、ボス本体１７の後端面との
間に同期室４０を画成するように配置され、この同期室
４０において、全ての主ブレード３２Ｍ相互を同期連動
させる同期装置４１が構成される。

【００２４】即ち、図２，図８ないし図１０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、前記位置決めボス１７ａの
外周に回動可能に支承される１個の同期リング４３とか
ら構成され、該リング４３はディフューザ管３９の取付
板４６により後面を押えられ、位置決めボス１７ａから
の離脱を阻止される。

【００２５】クランク４２のクランクアーム４２ａはブ
レード軸３３からプロペラ軸４に向って屈曲しており、
その先端のクランクピン４２ｂは、前記位置決めボス１
７ａの外周に形成された円弧状の逃げ４４に揺動可能に
受容される。一方、同期リング４３には、内周面に開口
する半径方向に延びる３つのＵ字状係合溝４５が設けら
れており、それらに前記クランクピン４２ｂが摺動自在
に嵌合される。また同期リング４３は、３本の排気路３
０を後方から覆わぬように外形が略三角形に形成され
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。

【００２６】同期室４０には、また、同期装置４１を介
して全主ブレード３２Ｍを前記閉じ位置Ａに向って回動
付勢する戻しばね４９が収容される。この戻しばね４９
は捩じりコイルばねをもって構成され、そのコイル部４
９ａは、全てのクランク４２を囲繞するようディフュー
ザ管３９の内周面に沿って配置され、このコイル部４９
ａの前後両端に形成した係止爪４９ｂ，４９ｃは、前記
押え板３７及び同期リング４３に形成された係止溝５
０，５１にそれぞれ係合される。

【００２７】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が前進方向Ｆへ駆動されると、その駆動トルクにより
プロペラ５が回転駆動される。即ち、プロペラ軸４の駆
動トルクはスリーブ１８からプロペラボス１２へ伝達す
るので、主ブレード３２Ｍ及び副ブレード３２Ｓがプロ
ペラボス１２と共に回転して前進推力が発生する。

【００２８】ところで、プロペラ５の低速度回転域で
は、主ブレード３２Ｍは、戻しばね４９の力と水の抗力
により閉じ位置Ａに保持され、図５に示すように、プロ
ペラ直径を最小径Ｄ₁ にすると共に、副ブレード３２Ｓ
と軸方向に重なり合う（図６鎖線示参照）ので、主ブレ
ード３２Ｍのプロペラ直径の縮小と、主、副ブレード３
２Ｍ，３２Ｓがそれぞれ相手ブレードにより生起される
水流に干渉することによって、両ブレード３２Ｍ，３２
Ｓによる総合推力が大幅に減少する。したがって、エン
ジンのアイドリング状態での超微速走航が可能であり、
またプロペラ５の回転速度の変化に伴い発生する推力の
変化速度が緩慢になることから、船の低速運転性が向上
し、トローリングや離接岸等を容易に行うことができ
る。

【００２９】その後、プロペラボス５の回転速度が一定
値を超えて上昇していくと、主ブレード３２Ｍは、それ
に作用する遠心力が水の抗力及び戻しばね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、図４に示すように、主ブレード３２Ｍは
プロペラ直径を最大値Ｄ₂ にすると共に、切欠５２に副
ブレード３２Ｓを適合させる開き位置Ｂまで回動し、主
ブレード３２Ｍによるプロペラ直径の拡大と、主，副ブ
レード３２Ｍ，３２Ｓの協働による有効ブレード面の増
加によって、両ブレード３２Ｍ，３２Ｓによる総合推力
が効果的に増大する。したがって高速高出力性能が発揮
されて高速クルージングを可能にする。また、主ブレー
ド３２Ｍが開き位置Ｂに到達すると、そのボス３２ａ外
周の円弧面３２ｆがプロペラボス１２の外周面に連続す
るので、主ブレード３２Ｍのボス３２ａによる水の攪拌
抵抗が無くなり、高出力性能の向上に寄与し得る。

【００３０】この間、全ての主ブレード３２Ｍ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、
各主ブレード３２Ｍに対する外的条件の変化があって
も、それらの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。

【００３１】航行中、浮流物等の小障害物が或る主ブレ
ード３２Ｍに当った場合には、衝撃力が同期装置４１を
介して他の全ての主ブレード３２Ｍに分散し、そしてダ
ンパゴム２０に捩り変形が生じて、主ブレード３２Ｍ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
害物が主ブレード３２Ｍに当った場合は、ダンパゴム２
０とボス本体１７ａ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。

【００３２】また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からボス本体１７
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、押え板３７の排気孔３０ａ、同期室４０及び取
付板４６の排気孔３０ｂを順次通って、即ちディフュー
ザ管３９内を通って水中に排出される。上記のように、
推進機本体１からボス本体１７の３本の排気路３０への
排ガスの受渡しは、ボス本体１７前端の円筒部３１内で
行われるので、プロペラボス１２の回転中にも拘らず、
３本の排気路３０への排ガスの均等分配を行うことがで
きる。

【００３３】しかも、各排気路３０は、ボス本体１７の
ランド部２７を、即ち、主ブレード３２Ｍのボス３２ａ
を収容する３つの凹部２６の間を通るように形成されて
いるので、ボス３２ａ及びそれを支持するブレード軸３
３に邪魔されることなく、しかもプロペラボス１２の大
径化を伴うことなく必要且つ充分な断面積を確保するこ
とができ、排ガスの均等分配と相俟って排気抵抗の低減
に寄与し得る。

【００３４】一方、ブレード軸３３は、排気路３０に邪
魔されることなく、前後一対の軸受孔２８，２９による
両端支持が可能となり、主ブレード３２Ｍを強固に支持
することができる。

【００３５】また同期装置４１では、クランクアーム４
２ａをブレード軸３３の後端からプロペラ軸４に向って
屈曲させて、クランクピン４２ｂをプロペラボス１２の
位置決めボス１７ａ外周の逃げ凹部４４に受容させ、こ
のクランクピン４２ｂに共通の同期リング４３を係合さ
せたので、同期リング４３の小径化、延いては同期装置
４１全体のコンパクト化を達成でき、これをディフュー
ザ管３９内の狭小な同期室４０に容易に収容することが
できる。

【００３６】さらに、同期室４０には、クランクアーム
４２ｂを囲繞しながら同期リング４３を全主ブレード３
２Ｍの閉じ方向へ付勢する共通の戻しばね４９を収容し
たので、全ての主ブレード３２Ｍに対して戻しばね４９
は１個で足り、しかも同期装置４１と共に障害物から保
護される。

【００３７】図１０及び図１１は本発明の第２実施例を
示すもので、副ブレード３２Ｓをディフューザ管３９の
外周に固設した点を除けば前実施例と同様の構成であ
り、図中、前実施例との対応部分には同一の符号を付し
ておく。

【００３８】上記各実施例においては、本発明の要旨を
逸脱することなく種々の設計変更が可能である。例え
ば、低速運転性をより重視するか、或は高速高出力性能
をより重視するかにより、各ブレード３２Ｍ，３２Ｓの
形状及びブレード面積は任意に設定される。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、プロペラ
の低速回転域では、主ブレードによるプロペラ直径の縮
小と主、副ブレード相互の水流干渉により、総合推力を
大幅に減少させて低速運転性の一層の向上を図ることが
でき、またプロペラの高速回転域では、主ブレードによ
るプロペラ直径の拡大と、主、副ブレードの協働による
有効ブレード面積の増加により、総合推力を効果的に増
大させて高速高出力性能の一層の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るプロペラを備えた船
外機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線矢視正面図（主ブレード開き状
態）。

【図５】主ブレードの閉じ状態を示す、図４と同様の正
面図。

【図６】図２の６−６線拡大断面図。

【図７】図６の７−７線断面図。

【図８】図２の８−８線断面図。

【図９】一部の部品を取除いて示した図８と同様の断面
図。

【図１０】プロペラ要部の分解斜視図。

【図１１】本発明の第２実施例を示す、図２に対応した
断面図。

【図１２】図１０の要部の分解斜視図。

【符号の説明】

４ プロペラ軸 ５ プロペラ １２ プロペラボス ３２Ｍ 主ブレード ３２Ｓ 副ブレード ３３ ブレード軸 Ａ 閉じ位置 Ｂ 開き位置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロペラ軸（４）に連結されるプロペラ
   ボス（１２）と、プロペラ直径を増減させ得るようプロ
   ペラボス（１２）にブレード軸（３３）を介して開閉可
   能に枢支される主ブレード（３２Ｍ）と、プロペラボス
   （１２）に固設され、プロペラ直径を最小にする主ブレ
   ード（３２Ｍ）の閉じ状態（Ａ）では主ブレード（３２
   Ｍ）と軸方向に重なり、プロペラ直径を最大にする主ブ
   レード（３２Ｍ）の開き状態（Ｂ）ではブレード面相互
   を略連続させるように主ブレード（３２Ｍ）と並ぶ副ブ
   レード（３２Ｓ）とを備えたことを特徴とする、船用可
   変プロペラ。