JPH0532196A - 舶用二重反転プロペラ駆動用差動遊星歯車装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主機関からの回転力を差動遊星歯車を介して
内外のプロペラ軸に互に逆回転となるように伝える場合
に、内側プロペラ軸の回転数に対して外側プロペラ軸の
回転数を変えられるようにする。 【構成】 主機関Ｅからの回転力を、第一太陽歯車４に
噛合するプラネタリーギヤ６を回転自在に支持させたプ
ラネタリーキャリヤ９を介して内側プロペラ軸２５に伝
え、該プラネタリーキャリヤ９とは逆回転させられる内
歯歯車５を介して外側プロペラ軸２１に伝える構成にお
いて、内歯歯車５と外側プロペラ軸２１を直結しない
で、この間に回転数調整歯車装置１２を設ける。回転数
調整歯車装置１２の一体型同芯軸上のプラネタリーギヤ
１５と１６の直径比を変えることにより内側プロペラ軸
２５の回転数に対し、外側プロペラ軸２１の回転数を等
しくしたり、下げたりできるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は大型船舶の船尾に搭載す
る二重反転プロペラを駆動させるための舶用二重反転プ
ロペラ駆動用差動遊星歯車装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】二重反転プロペラ装置は、船舶の推進性
能を向上させるものとして、これまでの一軸の推進装置
に代るものとして用いられるようになって来ている。

【０００３】二重反転プロペラ装置は、内側プロペラ軸
と外側プロペラ軸を同芯に配して、外側プロペラ軸に前
プロペラを装着すると共に、内側プロペラ軸に後プロペ
ラを装着し、内側プロペラ軸と外側プロペラ軸を互に逆
方向に回転させるようにしてあり、モータからの回転力
で内側プロペラ軸と外側プロペラ軸を逆回転させるよう
にする機構として遊星歯車装置がある。

【０００４】従来の遊星歯車装置としては、図６に示す
ものが知られている。すなわち、モータａに連結された
主軸ｂに、太陽歯車ｃを一体的に取り付け、該太陽歯車
ｃの周りに複数個のプラネタリーギヤｄを噛合させ、
又、該複数個のプラネタリーギヤｄには、その外側に配
した内歯歯車ｅを噛合させ、上記各プラネタリーギヤｄ
は、内側プロペラ軸ｇと一体のプラネタリーキャリヤｆ
に各々軸を介して支持させ、内歯歯車ｅは外側プロペラ
軸ｈに一体に連結してなり、モータａにより主軸ｂを介
して太陽歯車ｃが時計方向に回転させられるとき、プラ
ネタリーギヤｄは反時計方向へ回転しながら時計方向へ
公転するので、内歯歯車ｅは反時計方向へ回転させら
れ、プラネタリーギヤｄを支持するプラネタリーキャリ
ヤｆは時計方向へ回転させられる。これにより内側プロ
ペラ軸ｇと外側プロペラ軸ｈとは時計方向、反時計方向
と互に逆方向に回転して、前プロペラｉと後プロペラｊ
は互に逆回転しながら同一方向にスラストを発生するよ
うにしてある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
遊星歯車装置は、通常、差動遊星歯車装置と呼ばれ、そ
の機能、特性は、下記(1) 式、(2)式及び(3) 式で規定
されている。

【０００６】すなわち、基本歯数比ρは、 ρ＝内歯歯車の歯数（Ｚ_R ）／太陽歯車の歯数（Ｚ_S ）
＝（内歯歯車の半径（ｒ_R ）／太陽歯車の半径
（ｒ_S ）） …(1) トルク（Ｑ）については、内歯歯車のトルクをＱ_R 、太
陽歯車のトルクをＱ_S 、プラネタリーギヤのトルクをＱ
_P とすると、 Ｑ_R ＝−ρ・Ｑ_S 、Ｑ_P ＝（ρ＋１）・Ｑ_S …(2) 回転数（Ｎ）は、内歯歯車の回転数をＮ_R 、太陽歯車の
回転数をＮ_S 、プラネタリーギヤの回転数をＮ_P とする
と、 Ｎ_S ＋ρＮ_R −（ρ＋１）・Ｎ_P ＝０ …(3) として規定されている。

【０００７】従来の装置では、内歯歯車ｅと外側プロペ
ラ軸ｉとが直結であるため、内歯歯車ｅのトルクとプラ
ネタリーギヤｄのトルクが同じになれず、たとえば、太
陽歯車ｃと内歯歯車ｅとの歯数比が１：５とすると、内
歯歯車ｅとプラネタリーギヤｄのトルク比は５：６にな
る。その上、内歯歯車ｅと直結の外側プロペラ軸ｈの回
転数をプラネタリーキャリヤｆと一体の内側プロペラ軸
ｇの回転数に対して任意に変えることもできない。した
がって、今、従来方式のモータａを、たとえば、ディー
ゼル主機関として、図６のシステムを舶用二重反転プロ
ペラの駆動用として使用しても、上記３つの式で機能、
特性が決められるため、二重反転プロペラの最適設計が
できず、高い推進性能が得られない、という問題があ
る。

【０００８】そこで、本発明は、内側プロペラ軸に直結
するプラネタリーギヤの回転数に対して内歯歯車の回転
数を任意に変えることができるようにして二重反転プロ
ペラの最適設計ができるようにした上で更に歯車を含む
軸系の小直径化が図れるようにした舶用二重反転プロペ
ラ駆動用差動遊星歯車装置を提供しようとするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、主機関側の主軸に継手を介して第一太陽
歯車を同芯状に結合すると共に、該第一太陽歯車とその
外側の内歯歯車との間に、両者に互に噛合する複数個の
プラネタリーギヤと、該各プラネタリーギヤを回転自在
に支持するプラネタリーキャリヤとを備え、プラネタリ
ーキャリヤと一体の軸を内側プロペラ軸に、又、内歯歯
車を外側プロペラ軸にそれぞれ接続するようにしてある
舶用二重反転プロペラ駆動用差動遊星歯車装置におい
て、上記内歯歯車と外側プロペラ軸の間に、内歯歯車の
軸上に取り付けた第二太陽歯車と、内歯歯車の軸上に回
転自在に支持し且つ外側プロペラ軸に連結される軸を有
する第三太陽歯車と、上記第二太陽歯車と第三太陽歯車
に別々に噛合し且つケーシングに位置固定された直径の
異なる一対の一体型同芯軸上のプラネタリーギヤとから
なる回転数調整歯車装置を介在させてなる構成とする。

【００１０】

【作用】主機関からの回転力が第一太陽歯車に伝えられ
ると、プラネタリーギヤは自転しつつ公転して、プラネ
タリーキャリヤと内歯歯車が互に逆方向へ回転するが、
本発明では、内歯歯車の軸と外側プロペラ軸とを直結せ
ずにその間に第二太陽歯車と第三太陽歯車に噛合する同
芯軸上の一体型プラネタリーギヤを位置固定で配置した
構成としてあるので、該同芯軸上一体型の２つのプラネ
タリーギヤの直径比を任意に変えることにより内歯歯車
の回転数に対して第三太陽歯車の回転数を任意に変える
ことができるので、内側プロペラ軸に対して外側プロペ
ラ軸の回転数を最適に選定することができ、二重反転プ
ロペラの最適設計ができる。又、第二、第三太陽歯車と
これに噛合する同芯軸上一体型のプラネタリーギヤは小
直径化が可能であり、小直径化しても上記二重反転プロ
ペラの最適設計から高い推進性能が得られる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１２】図１乃至図５は本発明の一実施例を示すも
ので、主機関Ｅ側の主軸１に継手２を介して直結する同
芯状の軸３に第一太陽歯車４を設け、上記第一太陽歯車
４とその外側の内歯歯車５との間に、図２にも示すよう
に複数個のプラネタリーギヤ６を周方向に配置して、各
プラネタリーギヤ６を上記第一太陽歯車４と内歯歯車５
にそれぞれ噛合させ、各プラネタリーギヤ６は、一端側
の軸を上記継手２側に支持されるフレーム７に軸受８を
介して回転自在に支持させると共に、他端側の軸を上記
第一太陽歯車４と同芯状の軸１０と一体のプラネタリー
キャリヤ９に軸受８を介して支持させ、且つ上記内歯歯
車５に、上記プラネタリーキャリヤ９と一体の軸１０の
外側に同芯状に配した軸１１を一体的に取り付け、主軸
１の回転で第一太陽歯車４と軸１０と該軸１０上のプラ
ネタリーキャリヤ９とが同一方向へ回転するとき、各プ
ラネタリーギヤ６は反対方向へ自転しながら図３の如く
プラネタリーキャリヤ９により公転し、内歯歯車５は軸
１１と一体に上記プラネタリーキャリヤ９の軸１０とは
逆方向に回転させられるようにしてある。

【００１３】本発明は、上記構成において、内歯歯車５
の軸１１を後述する外側プロペラ軸に直結することを止
め、内歯歯車５の軸に対して外側プロペラ軸の回転数が
変えられるようにする回転数調整歯車装置１２を設置す
る。

【００１４】詳述すると、上記回転数調整歯車装置１２
は、第二太陽歯車１３と、第三太陽歯車１４と、これら
両太陽歯車１３と１４に別々に噛合できる同芯軸上の一
体型プラネタリーギヤ１５及び１６と、第三太陽歯車１
４の軸１７とからなる。すなわち、内歯歯車５の軸１１
上に第二太陽歯車１３を固定すると共に、第三太陽歯車
１４を第二太陽歯車１３に隣接させてラジアル軸受１８
を介し回転自在に配置し、該第三太陽歯車１４には、上
記内歯歯車５の軸１１と同芯状にして軸１０の外側に配
した軸１７を一体構造とし、且つ上記第二と第三の各太
陽歯車１３と１４には、２つの異なるプラネタリーギヤ
１５と１６を同芯軸上に一体型として図４、図５の如く
複数個配置し、両プラネタリーギヤ１５と１６の軸１９
を、上記プラネタリーギヤ６、内歯歯車５や同軸上のプ
ラネタリーギヤ１５，１６等を覆う大きさを有し且つ船
内の固定据付定盤に固定されるケーシング２０に回転自
在に支持させ、内歯歯車５の回転力が第二太陽歯車１３
を経てプラネタリーギヤ１５に伝えられ、更に、プラネ
タリーギヤ１６を経て第三太陽歯車１４に伝達され、第
三太陽歯車１４がラジアル軸受１８を介して内歯歯車５
の軸１１上で回転できるようにする。

【００１５】上記第三太陽歯車１４の軸１７は、外側プ
ロペラ軸２１に連結した軸２２にスラスト軸受２３を介
して連結し、一方、プラネタリーキャリヤ９と一体の軸
１０は継手２４を介して内側プロペラ軸２５に連結す
る。

【００１６】２６はスラスト軸受２３のケーシング、２
７は内側プロペラ軸２５のスラスト軸受で、内側プロペ
ラ軸２５のスラスト力をスラスト軸受２７で受け、更
に、外側プロペラ軸のスラストとの合力をスラスト軸受
２３で受けるようにしてある。

【００１７】なお、外側プロペラ軸２１には、図６に示
す如く大径とした前プロペラを取り付け、内側プロペラ
軸２５には図６に示す如く小径とした後プロペラを取り
付ける。

【００１８】主機関Ｅの回転力は、継手２と直結する軸
３を介して第一太陽歯車４に伝達される。第一太陽歯車
４には複数のプラネタリーギヤ６が噛合していて、各プ
ラネタリーギヤ６は、第一太陽歯車４と同方向に回転す
るプラネタリーキャリヤ９に支持されており、又、各プ
ラネタリーギヤ６は内歯歯車５に噛合していて、第一太
陽歯車４とプラネタリーギヤ６とプラネタリーキャリヤ
９と内歯歯車５とで差動遊星歯車を構成しており、その
機能特性は、前記(1) 式、(2) 式及び(3) 式で規定され
た作動をする。

【００１９】本発明では、内歯歯車５の軸１１を外側プ
ロペラ軸２１に直接結合させずに、回転数調整歯車装置
１２を介在させているので、内歯歯車５の回転数と異な
る回転数を外側プロペラ軸２１に伝えることができる。
すなわち、内歯歯車５の軸１１上に第二太陽歯車１３が
あるので、内歯歯車５の回転と同時に第二太陽歯車１３
が同一方向へ回転し、該第二太陽歯車１３に噛合するプ
ラネタリーギヤ１５と、該プラネタリーギヤ１５とは直
径の異なる同芯軸上一体型のプラネタリーギヤ１６とが
一体に回転し、該プラネタリーギヤ１６と噛合する第三
太陽歯車１４が第二太陽歯車１３とは異なる速度で回転
する。図１に示す実施例の如く、プラネタリーギヤ１５
の直径よりもプラネタリーギヤ１６の直径を小さくして
おけば、第三太陽歯車１４を第二太陽歯車１３よりも低
速回転させられるので、内歯歯車５の回転数を下げて外
側プロペラ軸２１側へ伝達させることができ、内歯歯車
５の回転数を、プラネタリーキャリヤ９の回転数と等し
くしたり、下げたりすることができることになる。上記
回転数調整歯車装置１２を構成する第二太陽歯車１３、
第三太陽歯車１４、プラネタリーギヤ１５，１６や、上
記プラネタリーキャリヤ９と一体の軸１０の各回転方向
は、図４、図５に示す矢印方向のとおりであり、第三太
陽歯車１４の回転方向と軸１０の回転方向が逆になり、
軸１０に直結される内側プロペラ軸２５に対して外側プ
ロペラ軸２１が反対に回転させられることになる。

【００２０】上記において、第二太陽歯車１３の回転数
（Ｎ₁₃）とトルク（Ｑ₁₃）の関係（Ｎ₁₃・Ｑ₁₃）と第三
太陽歯車１４の回転数（Ｎ₁₄）とトルク（Ｑ₁₄）の関係
（Ｎ₁₄・Ｑ₁₄）は、プラネタリーギヤ１５と１６を介し
て等しい関係（Ｎ₁₃・Ｑ₁₃＝Ｎ₁₄・Ｑ₁₄）にあるので、
上記プラネタリーギヤ１５と１６の直径比を適当に選ぶ
ことにより内側プロペラ軸２５に直結される軸１０の回
転数とトルクの関係に対して上記第三太陽歯車１４の回
転数とトルクの関係（Ｎ₁₄・Ｑ₁₄）を最適に選定するこ
とができ、二重反転プロペラの最適設計が可能となる。
又、第一太陽歯車４の部分の差動遊星歯車と同様に、第
二、第三太陽歯車１３，１４の部分の差動遊星歯車は、
差動遊星歯車の原理で回転するので、歯車装置の小直径
比を図ることができ、しかも、回転数調整歯車装置１２
を構成する第二太陽歯車１３と、一体型同芯軸上のプラ
ネタリーギヤ１５，１６と、第三太陽歯車１４とにより
内歯歯車５の回転数を変えて出力できるようにして外側
プロペラ軸２１の回転数とトルクを内側プロペラ軸２５
のそれに見合うように設計できるので、小直径化されて
いても、充分な二重反転プロペラ性能を出すことができ
る。

【００２１】外側プロペラ軸２１と内側プロペラ軸２５
の回転により前プロペラと後プロペラが反転させられる
が、後プロペラのスラストはスラスト軸受２７を介して
外側プロペラ軸２１へ伝達され、前プロペラのスラスト
とともにスラスト軸受２３で受けられる。更に、該スラ
スト軸受２３で受けた全プロペラのスラストは、ケーシ
ング２６及び２０を介して船体の据付定盤で受けられ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の舶用二重反転
プロペラ駆動用差動遊星歯車装置によれば、主機関から
の回転力を内側プロペラ軸側へ直接伝えるプラネタリー
キャリヤの回転数に対して、これとは逆方向へ回転する
内歯歯車の回転数を、等しくしたり、あるいは下げたり
して外側プロペラ軸側へ伝えるための回転数調整歯車装
置を備え、該回転数調整歯車装置は、内歯歯車の軸上に
取り付けた第二太陽歯車と、該第二太陽歯車と噛合する
プラネタリーギヤと、該プラネタリーギヤとは直径を異
にし且つ同芯軸上に一体型としたプラネタリーギヤと、
該プラネタリーギヤと噛合し且つ外側プロペラ軸に連結
される軸を有する第三太陽歯車とからなる構成としてあ
るので、従来は内歯歯車の回転数が外側プロペラ軸の回
転数となって、外側プロペラ軸の回転数を内側プロペラ
軸の回転数に対して変えることができなかったことを、
本発明では第二及び第三の各太陽歯車に噛合する一体型
同芯軸上の２つのプラネタリーギヤの直径比を適当に選
ぶことにより内側プロペラ軸の回転数に対して外側プロ
ペラ軸の回転数を等しくしたり、下げたりして二重反転
プロペラの最適回転数に選定することができ、二重反転
プロペラを最適条件で駆動できて高い推進性能が得ら
れ、しかも、内歯歯車の軸と外側プロペラ軸の間に介在
させた太陽歯車やプラネタリーギヤは小直径比が可能で
あり、小直径化しても外側プロペラ軸に回転力を伝達で
きて二重反転プロペラの性能を出すことができ、コンテ
ナ船等の如き細長船型の船尾に大馬力の二重反転プロペ
ラ駆動用の差動歯車装置の搭載が容易となる、等の優れ
た効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の舶用二重反転プロペラ駆動用差動遊星
歯車装置の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ矢視図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ矢視図である。

【図５】図１のＤ−Ｄ矢視図である。

【図６】従来の差動遊星歯車装置の概略図である。

【符号の説明】

４ 第一太陽歯車 ５ 内歯歯車 ６ プラネタリーギヤ ９ プラネタリーキャリヤ １０ 軸 １１ 内歯歯車の軸 １２ 回転数調整歯車装置 １３ 第二太陽歯車 １４ 第三太陽歯車 １５，１６ プラネタリーギヤ １７ 第三太陽歯車の軸 ２０ ケーシング ２１ 外側プロペラ軸 ２５ 内側プロペラ軸 Ｅ 主機関

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 主機関からの回転力で回転する第一太陽
   歯車と、該第一太陽歯車に噛合するプラネタリーギヤ
   と、各プラネタリーギヤに噛合して第一太陽歯車とは逆
   方向に回転する内歯歯車と、各プラネタリーギヤを回転
   自在に支持し第一太陽歯車と同方向に回転するプラネタ
   リーキャリヤとを備え、プラネタリーキャリヤと一体の
   軸を内側プロペラ軸に、又、内歯歯車を外側プロペラ軸
   にそれぞれ接続するようにしてある舶用二重反転プロペ
   ラ駆動用差動遊星歯車装置において、上記内歯歯車と外
   側プロペラ軸の間に、内歯歯車の軸上に取り付けた第二
   太陽歯車と、内歯歯車の軸上に回転自在に支持し且つ外
   側プロペラ軸に連結される軸を有する第三太陽歯車と、
   上記第二太陽歯車と第三太陽歯車に別々に噛合し且つケ
   ーシングに位置固定された直径の異なる一対の一体型同
   芯軸上のプラネタリーギヤとからなる回転数調整歯車装
   置を介在させてなることを特徴とする舶用二重反転プロ
   ペラ駆動用差動遊星歯車装置。