TWI543907B - 船用螺旋槳 - Google Patents

Description

船用螺旋槳

本發明係關於一種船用螺旋槳，尤其是一種能夠調整槳葉角之船用螺旋槳。

螺旋槳係習用船隻的主要動力來源之一，而螺旋槳之運轉效率受到受槳葉迎角(angle of attack)所影響，使螺旋槳效率最高的槳葉迎角大約在2至4度之間。影響槳葉迎角之因素係包含槳葉角(blade angle)、航行速度與螺旋槳轉速，其中，槳葉角係指螺旋槳之弦線(chord line)與槳葉之旋轉平面間的夾角，在傳統螺旋槳中係為一固定數值；航行速度必須視使用者需求而決定；而螺旋槳轉速為了兼顧船隻推進力、機械穩定性與燃油消耗，係受到嚴格限制無法恣意增減。據此，傳統螺旋槳之槳葉迎角難以被調整，致使其在特定航行速度下運轉效率十分低落。

為了解決上述問題，請參照第1及2圖所示，係一種習用船用螺旋槳9，包含一軸轂91及數個槳葉92，該軸轂91之外周緣開設數個嵌槽911，所述槳葉92係分別容置於各該嵌槽911當中。該軸轂91連接一動力元件M，該動力元件M可以為習用馬達或燃油引擎等，用以驅動該軸轂91相對一軸向方向樞轉，進而帶動該槳葉92旋轉。此外，一導桿93係可活動地結合該軸轂91，該導桿93沿該軸轂91之軸向方向貫穿該軸轂91，且該導桿93亦連接於該動力元件M，使得該導桿93能夠受該動力元件M驅動而沿著該軸向方向相對該軸轂91滑移。該槳葉92設有一第一結合部921，該導桿93設有數個第二結合部931，各該第二結合部931係分 別結合各該槳葉92之第一結合部921。藉此，當該導桿93沿著該軸向方向滑移時，將帶動該槳葉92相對該軸轂91之一徑向方向樞轉，據以改變該槳葉92之槳葉角。

詳言之，請一併參照第3圖所示，係該船用螺旋槳9沿第2圖的剖線3-3之局部剖視圖，該槳葉92係包含相互連接之一基座92a及一葉片部92b，該基座92a係可旋轉地結合於該軸轂91之嵌槽911當中。該基座92a較佳呈環形，該槳葉92之第一結合部921包含一連接件921a及一柱體921b，且該基座92a之一圓心位置可以設有一柱體921b，該連接件921a則與該柱體921b間隔設置於該基座92a。該導桿93之第二結合部931設有一連接座931a及一導槽931b，該連接座931a可供結合該第一結合部921之連接件921a，該導槽931b沿該軸轂91之軸向方向開設，以供容置定位該第一結合部921之柱體921b。當該導桿93沿著該軸向方向滑移時，由於該第一結合部921經由該連接件921a結合於該第二結合部931之連接座931a，而該連接件921a係與該基座92a之圓心位置間隔設置，因此該導桿93將帶動該基座92a轉動，且該第一結合部921之柱體921b可以容置定位於該第二結合部931之導槽931b當中，確保該基座92a係相對該軸轂91之徑向方向樞轉。

藉由上述結構，該習用船用螺旋槳9利用該動力元件M驅動該導桿93，即可使該基座92a相對該軸轂91之徑向方向樞轉，該葉片部92b係連接於該基座92a因此將隨該基座92a一併旋轉，使得該葉片部92b之弦線產生變化，達到改變該船用螺旋槳9之槳葉角的效果。

然而，該動力元件M必須驅動該軸轂91相對該軸向方向樞轉，進而帶動該槳葉92旋轉來驅動船隻；同時，該動力元件M又需驅動該導桿93沿著該軸向方向相對該軸轂91滑移，據以調整該槳葉92之槳葉角，這將導致該動力元件M與該船用螺旋槳9間的傳動結構相當複雜，使 得整體機構設計困難、製造成本增加且可能間接提升損壞率。

有鑑於此，亟需提供一種進一步改良之船用螺旋槳，以提供槳葉角調整功能，同時簡化其傳動結構，進而降低船用螺旋槳之設計困難度、製造成本與損壞率。

本發明之一目的係提供一種船用螺旋槳，包含一軸轂及結合於該軸轂之數個槳葉，透過一驅動元件驅動一導引部沿著一軸向方向相對該軸轂滑移，以帶動各該槳葉相對一徑向方向樞轉，據以改變該船用螺旋槳之槳葉角，能夠提供調整槳葉角之功能，同時達成簡化船用螺旋槳之傳動結構的功效。

為達到前述發明目的，本發明所運用之技術手段包含有：一種船用螺旋槳，包含：一軸轂，具有一軸向方向，該軸轂係供連接一動力元件，該動力元件用以驅動該軸轂相對該軸向方向樞轉；數個槳葉，分別樞接結合於該軸轂，該槳葉設有一第一結合部；一導引部，可活動地結合該軸轂，且該導引部沿該軸向方向貫穿該軸轂，該導引部之外周設有數個第二結合部，各該第二結合部係分別結合各該槳葉之第一結合部；及一驅動元件，該驅動元件係連接該導引部，用以驅動該導引部沿著該軸向方向相對該軸轂滑移，使該導引部能夠帶動該槳葉相對該軸轂之一徑向方向樞轉；其中，該導引部之內周壁設有一螺紋部，該驅動元件為馬達，且該驅動元件係之輸出軸連接一螺桿件，螺桿件係穿伸於該導引部當中並且與該螺紋部相互螺合。

本發明之船用螺旋槳，其中，該驅動元件電性連接一供電單元，該供電單元結合於該軸轂之外側表面。

本發明之船用螺旋槳，其中，該驅動元件電性連接一供電單元，該供電單元結合於該合於該動力元件內部。

本發明之船用螺旋槳，其中，該驅動元件為壓缸，該驅動元件係連接一連桿且能夠利用流體壓力驅動該連桿伸縮，該連桿係沿該軸向方向設置並連接該導引部。

本發明之船用螺旋槳，其中，該驅動元件為液壓伸縮缸或氣壓伸縮缸。

本發明之船用螺旋槳，其中，該軸轂內部形成一容置空間，該軸轂相對該軸向方向之徑向周緣係開設連通該容置空間之數個嵌槽，所述槳葉分別可旋轉地結合於各該嵌槽當中。

本發明之船用螺旋槳，其中，該第一結合部係凸伸入該容置空間當中，該第二結合部設置於該導引部穿伸於該軸轂之容置空間中的部分，以結合凸伸於該容置空間當中的第一結合部。

本發明之船用螺旋槳，其中，該動力元件可以為馬達或引擎。

本發明之船用螺旋槳，其中，該徑向方向垂直於該軸向方向。

〔本發明〕

1‧‧‧船用螺旋槳

11‧‧‧軸轂

111‧‧‧嵌槽

12‧‧‧槳葉

12a‧‧‧基座

12b‧‧‧葉片部

121‧‧‧第一結合部

13‧‧‧導引部

131‧‧‧第二結合部

132‧‧‧螺紋部

14‧‧‧驅動元件

141‧‧‧螺桿件

142‧‧‧供電單元

2‧‧‧船用螺旋槳

21‧‧‧軸轂

211‧‧‧嵌槽

22‧‧‧槳葉

22a‧‧‧基座

12b‧‧‧葉片部

221‧‧‧第一結合部

23‧‧‧導引部

231‧‧‧第二結合部

232‧‧‧螺紋部

24‧‧‧驅動元件

241‧‧‧螺桿件

242‧‧‧供電單元

3‧‧‧船用螺旋槳

31‧‧‧軸轂

311‧‧‧嵌槽

32‧‧‧槳葉

32a‧‧‧基座

32b‧‧‧葉片部

321‧‧‧第一結合部

33‧‧‧導引部

331‧‧‧第二結合部

34‧‧‧驅動元件

341‧‧‧連桿

A‧‧‧軸向方向

R‧‧‧徑向方向

S‧‧‧容置空間

M‧‧‧動力元件

〔習知〕

9‧‧‧習用船用螺旋槳

91‧‧‧軸轂

911‧‧‧嵌槽

92‧‧‧槳葉

92a‧‧‧基座

92b‧‧‧葉片部

921‧‧‧第一結合部

921a‧‧‧連接件

921b‧‧‧柱體

93‧‧‧導桿

931‧‧‧第二結合部

931a‧‧‧連接座

931b‧‧‧導槽

M‧‧‧動力元件

第1圖：係一種習用船用螺旋槳之立體分解圖。

第2圖：係一種習用船用螺旋槳之結構剖視圖。

第3圖：係一種習用船用螺旋槳沿第2圖剖線3-3之局部剖視圖。

第4圖：係本發明第一實施例之結構剖視示意圖。

第5圖：係本發明第二實施例之結構剖視示意圖。

第6圖：係本發明第三實施例之結構剖視示意圖。

為讓本發明之上述及其它目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第4圖所示，係本發明第一實施例之船用螺旋槳1， 包含一軸轂11、數個槳葉12、一導引部13及一驅動元件14。所述槳葉12係分別樞接結合於該軸轂11，該導引部13分別結合各該槳葉12，且該驅動元件14係連接該導引部13。

該軸轂11具有一軸向方向A，該軸轂11內部係形成一容置空間S，且該軸轂11相對該軸向方向A之徑向周緣係開設數個嵌槽111，各該嵌槽111均為連通該容置空間S之穿槽，以供容置該槳葉12。該軸轂11連接一動力元件M，該動力元件M可以為習用馬達或燃油引擎等，用以驅動該軸轂11相對該軸向方向A樞轉。

所述槳葉12係分別容置於該軸轂11之各嵌槽111當中，各該槳葉12均包含相互連接之一基座12a及一葉片部12b，該基座12a係可旋轉地結合於該嵌槽111當中。此外，該槳葉12設有一第一結合部121，該第一結合部121較佳設置於該基座12a，且該第一結合部121係凸伸入該容置空間S當中。

該導引部13係可活動地結合該軸轂11，且該導引部13沿該軸向方向A貫穿該軸轂11，該導引部13與該軸轂11之間較佳設有軸承或襯套等習用緩衝元件，使得該導引部13能夠沿著該軸向方向A相對該軸轂11滑移。該導引部13之外周設有數個第二結合部131，各該第二結合部131係分別結合各該槳葉12之第一結合部121，該第二結合部131較佳設置於該導引部13穿伸於該軸轂11之容置空間S中的部分，以便與凸伸於該容置空間S當中的第一結合部121相結合。

值得注意的是，當該導引部13沿著該軸向方向A相對該軸轂11滑移時，由於該槳葉12之第一結合部121係結合於該導引部13之第二結合部131，因此該導引部13將帶動該槳葉12之基座12a相對該軸轂11之一徑向方向R樞轉，該徑向方向R垂直於該軸向方向A，該槳葉12之葉片部12b係連接於該基座12a因此將隨該基座12a一併旋轉，使得該 葉片部12b之弦線產生變化，據以改變該船用螺旋槳1之槳葉角，所述槳葉角係該葉片部12b之弦線與該槳葉12之旋轉平面間的夾角，亦即該葉片部12b之弦線與該與該徑向方向R之夾角。

其中，關於該第一結合部121與該第二結合部131之結構，可以和前述習用船用螺旋槳9之第一結合部921與第二結合部931相同，惟，利用一物體之軸向位移帶動使另一物體產生徑向樞轉係本發明所屬領域中具有通常知識者均可輕易理解之習知技術，本實施例船用螺旋槳1之第一結合部121與第二結合部131亦可為其它習用傳動結構，本發明並不加以限制。

該驅動元件14係連接該導引部13，以驅動該導引部13沿著該軸向方向A相對該軸轂11滑移。詳言之，在本實施例當中，該導引部13係呈中空，且其內周壁設有一螺紋部132，該驅動元件14可以為習用馬達，該驅動元件14之輸出軸可以連接一螺桿件141，該螺桿件141係穿伸於該導引部13當中並且與該螺紋部132相互螺合。藉此，該驅動元件14可以驅動該螺桿件141相對該軸向方向A樞轉，以經由螺合於該螺桿件141之螺紋部132帶動該導引部13沿著該軸向方向A相對該軸轂11滑移。該驅動元件14可以透過驅動該螺桿件141朝順時針方向或逆時針方向樞轉，以分別帶動該導引部13沿著該軸向方向A接近或遠離該驅動元件14，且該驅動元件14較佳為習用步進馬達，用以精確控制該導引部13之位移量。

其中，該驅動元件14需要輸入電源方能正常運作，因此該驅動元件14電性連接一供電單元142，該供電單元142可以結合於該軸轂11之外側表面，以供給該驅動元件14運轉所需之電能。

藉由上述結構，本發明第一實施例之船用螺旋槳1之軸轂11可以受該動力元件M之驅動而相對該軸向方向A樞轉，以帶動結合於該軸 轂11之槳葉12旋轉，進而產生船隻航行所需之推進力。另一方面，該導引部13可以受該驅動元件14之驅動而沿著該軸向方向A相對該軸轂11滑移，以帶動該槳葉12相對該軸轂11之徑向方向R樞轉，據以改變該船用螺旋槳1之槳葉角。相較前述習用船用螺旋槳9需利用單一動力元件M同時驅動該軸轂91與該導桿93，導致該動力元件M與該船用螺旋槳9間的傳動結構過於複雜，本實施例之船用螺旋槳1之驅動元件14可以為習用馬達且經由該螺桿件141與該導引部13之螺紋部132相螺合，即可藉由設置該驅動元件14以驅動該導引部13，確實具有結構簡單之優點。

請參照第5圖所示，係本發明第二實施例之船用螺旋槳2，包含一驅動元件24，該驅動元件24同樣可以為習用馬達且電性連接一供電單元242，該與前述第一實施例相異之處在於：該供電單元242係設置於該動力元件M當中，換言之，該供電單元242可以結合於該動力元件M內部，較佳係設置於該動力元件M之輸出軸當中，並且經由導線或其它導電結構與電性連接該驅動元件24。藉此能夠避免將該供電單元242結合於該軸轂21之外側表面時，可能產生增加該船用螺旋槳2之整體重量或者破壞該軸轂21之平衡性等缺點。

請參照第6圖所示，係本發明第三實施例之船用螺旋槳3，與前述第一實施例相異之處在於：該驅動元件34係為液壓伸縮缸或氣壓伸縮缸等習用壓缸，該驅動元件34可以連接一連桿341，該連桿341係沿該軸向方向A設置並連接該導引部33。藉此，該驅動元件34能夠利用流體壓力驅動該連桿341伸縮，以利用該連桿341帶動該導引部33沿著該軸向方向A相對該軸轂11滑移，使該導引部33沿著該軸向方向A接近或遠離該驅動元件34。

相較前述習用船用螺旋槳9需利用單一動力元件M同時驅動該軸轂91與該導桿93，導致該動力元件M與該船用螺旋槳9間的傳動 結構過於複雜，本實施例之船用螺旋槳3之驅動元件34可以為習用壓缸且連接該導引部33，即可藉由該驅動元件34之連桿341伸縮以驅動該導引部33，確實具有結構簡單之優點。再者，相較該第一實施例之船用螺旋槳1係採用習用馬達作為該驅動元件14，需要透過該螺紋部132將該螺桿件141之徑向轉動轉換為該導引部13之軸向位移，本實施例之船用螺旋槳3採用習用壓扛能夠直接利用其伸縮量驅動該導引部33，能夠較快速地改變該船用螺旋槳3之槳葉角。

藉由前揭之結構特徵，本發明第一、第二及第三實施例之船用螺旋槳1、2、3的主要特點在於：透過一驅動元件14、24、34驅動一導引部13、23、33沿著一軸向方向A相對一軸轂11、21、31滑移，以分別帶動數個槳葉12、22、32相對一徑向方向R樞轉，據以改變該船用螺旋槳1、2、3之槳葉角。藉此，相較前述習用船用螺旋槳9需利用單一動力元件M同時驅動該軸轂91與該導桿93，導致該動力元件M與該船用螺旋槳9間的傳動結構過於複雜，本發明第一、第二及第三實施例之船用螺旋槳1、2、3係利用一動力元件M驅動該軸轂11樞轉，並透過該驅動元件14、24、34驅動該導引部13、23、33以調整該船用螺旋槳1、2、3之槳葉角，毋須仰賴該動力元件M驅動該導引部13、23、33，確實具有簡化船用螺旋槳之傳動結構的功效。

綜上所述，本發明船用螺旋槳確可達到簡化能夠調整槳葉角之船用螺旋槳的傳動結構之功效，使得採用本發明船用螺旋槳之船體的整體機構設計困難度降低，連帶節省其製造成本，另一方面，傳動結構的簡化將有助於降低船體損壞率，同時提升維修與保養便利性，有效提升能夠調整槳葉角之船用螺旋槳的市場價值。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述 實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧船用螺旋槳

11‧‧‧軸轂

111‧‧‧嵌槽

12‧‧‧槳葉

12a‧‧‧基座

12b‧‧‧葉片部

121‧‧‧第一結合部

13‧‧‧導引部

131‧‧‧第二結合部

132‧‧‧螺紋部

14‧‧‧驅動元件

141‧‧‧螺桿件

142‧‧‧供電單元

A‧‧‧軸向方向

R‧‧‧徑向方向

S‧‧‧容置空間

M‧‧‧動力元件

Claims (9)

1. 一種船用螺旋槳，包含：一軸轂，具有一軸向方向，該軸轂係供連接一動力元件，該動力元件用以驅動該軸轂相對該軸向方向樞轉；數個槳葉，分別樞接結合於該軸轂，該槳葉設有一第一結合部；一導引部，可活動地結合該軸轂，且該導引部沿該軸向方向貫穿該軸轂，該導引部之外周設有數個第二結合部，各該第二結合部係分別結合各該槳葉之第一結合部；及一驅動元件，該驅動元件係連接該導引部，用以驅動該導引部沿著該軸向方向相對該軸轂滑移，使該導引部能夠帶動該槳葉相對該軸轂之一徑向方向樞轉；其中，該導引部之內周壁設有一螺紋部，該驅動元件為馬達，且該驅動元件係之輸出軸連接一螺桿件，螺桿件係穿伸於該導引部當中並且與該螺紋部相互螺合。
2. 如申請專利範圍第1項所述之船用螺旋槳，其中，該驅動元件電性連接一供電單元，該供電單元結合於該軸轂之外側表面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之船用螺旋槳，其中，該驅動元件電性連接一供電單元，該供電單元結合於該合於該動力元件內部。
4. 如申請專利範圍第1項所述之船用螺旋槳，其中，該驅動元件為壓缸，該驅動元件係連接一連桿且能夠利用流體壓力驅動該連桿伸縮，該連桿係沿該軸向方向設置並連接該導引部。
5. 如申請專利範圍第4項所述之船用螺旋槳，其中，該驅動元件為液壓伸縮缸或氣壓伸縮缸。
6. 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之船用螺旋槳，其中，該軸轂內部形成一容置空間，該軸轂相對該軸向方向之徑向周緣係開設連 通該容置空間之數個嵌槽，所述槳葉分別可旋轉地結合於各該嵌槽當中。
7. 如申請專利範圍第6項所述之船用螺旋槳，其中，該第一結合部係凸伸入該容置空間當中，該第二結合部設置於該導引部穿伸於該軸轂之容置空間中的部分，以結合凸伸於該容置空間當中的第一結合部。
8. 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之船用螺旋槳，其中，該動力元件可以為馬達或引擎。
9. 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之船用螺旋槳，其中，該徑向方向垂直於該軸向方向。