JPH0620196U - 可変ピッチプロペラのカップリング部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 翼角を変更する変節力を係止することによ
り、プロペラ軸とカップリングとの摩擦連結部を短くす
る。 【構成】 駆動軸４にカップリング１３を介して連結さ
れたプロペラ軸５と、このプロペラ軸５内を往復動して
翼角を変更する変節ロッド１２と、この変節ロッド１２
を往復動させるサーボシリンダ１０とを船内に設けた可
変ピッチプロペラのカップリング部構造において、上記
プロペラ軸５にテーパスリーブ１４を設け、このテーパ
スリーブ１４を介してプロペラ軸５にカップリング１３
を連結すると共に、このカップリング１３とプロペラ軸
５との間に、プロペラ軸５を軸方向に抑止するナット部
材１７を設けて軸方向に係止した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は可変ピッチプロペラのプロペラ軸カップリング部の構造に関し、更に 詳しくは、小型の可変ピッチプロペラにおいて、着脱自在のカップリングにプロ ペラ軸を抑止するようにしたカップリング部構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来から用いられている可変ピッチプロペラの構造は、図７の断面図に示すよ うに、プロペラボス５１及びプロペラ翼５２を回転駆動するプロペラ軸５３と、 プロペラボス５１内に設けられた油圧シリンダ５７と、この油圧シリンダ５７の ピストン５４と、このピストン５４に連結されてプロペラ軸５３内を往復動する 制御軸５５と、この制御軸５５内に設けられ、上記油圧シリンダ５７内に制御油 を供給する２系統の制御油通路５６とから構成されている（以下、従来例１とい う）。

【０００３】 この構成の場合、制御油を通路５６を介して油圧シリンダ５７内の油室５７ａ ，５７ｂのいずれかに供給することによりピストン５４を移動させると、このピ ストン５４の凹部５４ａに係合されているプロペラ翼５２基部の駒部材５２ａが 、いわゆるクランク機構の如く回動して翼角を変更する。この場合、船内にある 制御軸５５から、船外のプロペラボス５１部内にある油圧シリンダ５７内に制御 油を供給するため、シール機構や制御用通路５６に関する部品が必要となるので 、構造が複雑となると共に多くの部品が必要であり、大型の可変ピッチプロペラ には適用できるが、小型の可変ピッチプロペラには適用することが難しかった。

【０００４】 そこで、本出願人が小型の可変ピッチプロペラに適用するために、サーボシリ ンダを船内に設けると共に、プロペラ軸５と駆動軸４とを着脱自在のカップリン グ１３により連結した可変ピッチプロペラを提案している。

【０００５】 この可変ピッチプロペラの全体構成は、図５の全体断面図に示すように、船内 に主機関１からの動力を伝達する、中間軸３，駆動軸４，プロペラ軸５が設けら れ、船外にプロペラ軸５後端のフランジ５ａに固着されたプロペラボス６，クロ スヘッド７，プロペラ翼８等のプロペラ関係部品が設けられており、上記プロペ ラ軸５の内部には軸方向に往復動することにより翼角を変更する変節ロッド１２ が設けられている。また、上記プロペラ軸５後部と船体Ｈとの間にはシール装置 ９が設けられており、このシール装置９から上記主機関１までが機関室長さＫＬ の間に搭載されている。

【０００６】 このような構成による可変ピッチプロペラのカップリング部を、図５及び図６ のカップリング部拡大断面図に基づいて説明する。 プロペラ軸５の船首側端部には、外面がテーパ状に形成されたテーパスリーブ １４が設けられており、このテーパスリーブ１４を介して、船尾側の内面をテー パ状に形成されたカップリング１３が押込み固定されている。このカップリング １３は、テーパスリーブ１４と接合するテーパ部から船首側へ延出するよう形成 されたものであり、船首側端部にはフランジ部１３ｂが形成されている。そして 、このフランジ部１３ｂと上記駆動軸４がボルト１９により連結されている。な お、上記テーパスリーブ１４の船尾側端部にはカップリング１３を軸方向に押圧 するための圧入用ピストン１５が設けられており、またフランジ部１３ｂの近傍 にはフィードバックリング１６が設けられている（以下、従来例２という）。

【０００７】 この構成の場合、変節ロッド１２を往復動させることによりクロスヘッド７も 往復動し、このクロスヘッド７に突設された駒部材７ａが移動することにより、 この駒部材７ａが係合しているプロペラ翼８の基部が、いわゆるクランク機構の 如く回動して翼角を変更する。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、通常、推進機のプロペラ軸には、プロペラ翼を回転駆動するための 回転力（以下、トルクという）と、船を推進させるための推進力（以下、スラス トという）が常に作用している。しかし、可変ピッチプロペラ推進機の場合、上 記トルクとスラスト以外に、プロペラ翼８の翼角を変更するための力（以下、変 節力という）が作用する。

【０００９】 この変節力は、プロペラ翼がある翼角で回転している状態から、変節ロッドを 往復動させることにより、回転しているプロペラ翼に作用している流体力（スラ スト）と遠心力に抗して翼角を変更させる力であり、前進推力側に翼角を変更す る場合最大となり、通常、船体を推進させるスラストの約３〜４倍の力が必要と なる。後進推力側に翼角を変更する場合は、この力は非常に小さい。

【００１０】 この変節力は、上述した従来例１の構成の場合、船内の制御油供給部から油室 ５７ａ，５７ｂのいずれかに制御油を供給することにより、プロペラボス５１内 に設けた油圧シリンダ５７のピストン５４を駆動して翼角を変更するものである ため、プロペラボス５１内部にのみ作用する。つまり、翼角を変更する変節力は プロペラボス５１からプロペラ軸５３へ伝わることはない。従って、従来例１の 場合、プロペラ軸を連結するカップリング５８はトルクとスラストを伝達するに 十分な摩擦力を確保しておけばよかった。

【００１１】 しかし、上記従来例２の可変ピッチプロペラでは、翼角を変更するためのサー ボシリンダをプロペラボス内部から船体内部に変更したため以下のような問題を 生じてしまう。

【００１２】 つまり、上記図５に示すような可変ピッチプロペラにおいては、船が推進する 時のスラストＴＨが、プロペラ軸５，カップリング１３，駆動軸４，中間軸３と 伝達され、最終的にはスラスト軸受２で支えられているので、プロペラ軸５とテ ーパスリーブ１４の連結面にトルクとスラストを伝達するに十分な摩擦力を確保 しておくのは上記従来例１と同様であるが、変節ロッド１２の往復動により翼角 を変更した場合、プロペラ軸５と駆動軸４とを連結するカップリング部には上記 スラストＴＨ以外にプロペラ翼の変節力Ｓが作用する。

【００１３】 この変節力Ｓは、上述したように非常に大きく、スラストの３〜４倍の力が必 要であるため、スラストＴＨ以外に変節力Ｓを伝達するに必要な摩擦力を要し、 この摩擦力を確保するためにはプロペラ軸５とテーパスリーブ１４との連結長さ 、すなわちテーパスリーブ１４の長さを長くする必要があった。

【００１４】 このテーパスリーブ１４の長さの増加はカップリング１３のテーパ部長さの増 加を伴い、テーパスリーブ１４のテーパ面と一致させるような寸法精度を保つテ ーパ加工を行うのが困難となり、加工に要する時間と費用が大幅に増大してしま う。また、カップリング１３長さの増加は、上述した主機関１からプロペラ軸５ 後部のシール機構９までを設置するための機関室長さＫＬの増加となり、この結 果、貨物船等においては船倉スペース（カーゴ・ホールドスペース）が減少して しまい、この船倉スペースの減少に伴い貨物積載量の減少を招いてしまう。

【００１５】 本考案は上記課題に鑑みて、小型の可変ピッチプロペラにおいて、翼角を変更 する変節力を係止手段で受けることにより、プロペラ軸とカップリングとの摩擦 連結部を短くした可変ピッチプロペラのカップリング部構造を提供することを目 的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案における可変ピッチプロペラのカップリン グ部構造は、駆動軸にカップリングを介して連結されたプロペラ軸と、該プロペ ラ軸内を往復動して翼角を変更する変節ロッドと、該変節ロッドを往復動させる サーボシリンダとを船内に設けた可変ピッチプロペラのカップリング部構造にお いて、上記プロペラ軸にテーパスリーブを設け、該テーパスリーブを介してプロ ペラ軸にカップリングを連結すると共に、該カップリングとプロペラ軸との間に 、プロペラ軸を軸方向に抑止する係止手段を設けたことを特徴とするものである 。

【００１７】

【作用】

上記考案によれば、駆動軸からのトルクはカップリングからテーパスリーブを 介してプロペラ軸に伝達され、プロペラ軸からのスラストはテーパスリーブ及び カップリングを介して駆動軸に伝達される。この時のトルク及びスラストはテー パスリーブとプロペラ軸との摩擦により伝達される。一方、翼角を変更する時の 変節力は、カップリングとプロペラ軸との間でプロペラ軸を軸方向に抑止する係 止手段により受ける。従って、プロペラ軸とテーパスリーブとの間の摩擦力は上 記トルクとスラストを伝達することができる力でよい。

【００１８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 図１は第１実施例を示す可変ピッチプロペラ全体の断面図であり、上述した図 ５の可変ピッチプロペラと同一の構成には同一の符号を付している。

【００１９】 図示するように、可変ピッチプロペラの全体構成としては、上述した図５に示 す可変ピッチプロペラと同一であり、船内には主機関１からの動力を伝達する中 間軸３，駆動軸４，プロペラ軸５が設けられ、船外にはプロペラ軸５後端のフラ ンジ５ａに固着されたプロペラボス６，クロスヘッド７，プロペラ翼８等のプロ ペラ関係部品が設けられており、上記プロペラ軸５の内部には軸方向に往復動す ることにより翼角を変更する変節ロッド１２が設けられている。また、上記プロ ペラ軸５後部と船体Ｈとの間にはシール装置９が設けられており、このシール装 置９から上記主機関１までが機関室長さＫＬの間に搭載されている。なお、２は スラストを受けるスラスト軸受である。

【００２０】 以下、図１と図２の上記カップリング部の拡大断面図に基づく第１実施例を詳 細に説明する。 上記プロペラ軸５の船首側端部にはネジ部５ｂが形成され、また、外周には外 面がテーパ状に形成されたテーパスリーブ１４が設けられており、このテーパス リーブ１４を介して、船尾側の内面がテーパ状に形成されたカップリング１３が プロペラ軸５の船首側端部に押込み固定されている。このカップリング１３は、 テーパスリーブ１４と接合するテーパ部端面に被係止面１３ａを形成すると共に 、このテーパ部から船首側へ延出するよう形成されたものであり、船首側端部に はフランジ部１３ｂが形成されている。そして、上記ネジ部５ｂに螺合するナッ ト部材１７が設けられている。

【００２１】 この第１実施例では、プロペラ軸５の端部に形成したネジ部５ｂにナット部材 １７を螺合することにより、ナット部材１７の外周部をカップリング１３の被係 止面１３ａに係止させて軸方向に抑止したものであり、ネジ部５ｂとナット部材 １７で係止手段を構成している。

【００２２】 この係止手段を設ける意義は次の通りである。 上記第１実施例のカップリング部へ作用する力は、例えば、サーボシリンダ１ ０の油室１０ａに制御油を供給することによりピストン１１を船尾側へ移動させ ると、このピストン１１の移動に伴って変節ロッド１２も移動する。この変節ロ ッド１２の移動により、変節ロッド１２先端に設けられたクロスヘッド７がプロ ペラ翼８の基部を回動させて翼角を変更しようとする。この時の変節力Ｓは、プ ロペラ翼８が、ある前進推力を発生する翼角で回転している状態から更に前進推 力を大きくする翼角に変更されようとするため、プロペラ翼８に作用しているス ラストＴＨと遠心力に打ち勝つだけの力として必要となる。またこの変節力は、 推力を発生していない状態、あるいは後進推力の状態から前進推力を発生させる ように翼角を変更した時にも必要となる。すなわち、この力は、プロペラ軸５に 対して船尾側へ向いた力として作用するので、プロペラ軸５の船首側端部に設け た係止手段たるナット部材１７で受け止めることになる。

【００２３】 ところで、プロペラ軸５に作用するスラストＴＨは、船体を推進させる推進力 の反力であるので、図１に実線の矢印で示すようにプロペラ軸５を船首側へ作用 する力である。一方、変節力Ｓは、回転しているプロペラ翼に作用している流体 力（スラスト）と遠心力に抗して翼角を変更させる力であり、図１に点線の矢印 で示すようにＳ１あるいはＳ２である。そして、これらの力はプロペラポス６を 介してプロペラ軸５に伝達されるので、プロペラ軸５と駆動軸４を連結している カップリング１３及びテーパスリーブ１４の接合面は、これらの力に抗するだけ の摩擦力を必要とする。ここで前進方向へ推力を発生させる変節力の方向をＳ２ にした場合、プロペラ軸にはスラストＴＨと変節力Ｓの合力が作用する。このこ とは、接合面積の増加を必要とし、テーパスリーブ１４のテーパ部長さの増加を 伴う。また、力の大きさによっては実用的でない場合もある。

【００２４】 そこで、図３(a),(b) に示すような変節ロッド１２とクロスヘッド７及びプロ ペラ翼８の関係にすればよい。つまり、図３(a) に示す推力を発生しない中立状 態から図３(b) に示すように、変節ロッド１２を船尾側へ移動させた時にクロス ヘッド７の駒部材７ａがプロペラ翼８の基部を、翼角が前進推力側に変更される 方向に回動させるようにすれば、スラストＴＨが増加するにつれて変節力Ｓも増 加することになる。この結果、互いに逆方向に作用するスラストＴＨと変節力Ｓ が打ち消し合って、プロペラ軸５を介してカップリング部に作用する軸方向の作 用力Ｆは変節力ＳからスラストＴＨを減じた力にすることができる。この作用力 Ｆは、変節力ＳがスラストＴＨの３〜４倍の力であるため、必ず船尾側へ作用す ることになるが、プロペラ軸５の船首側端部をナット部材１７によりカップリン グ１３の被係止面１３ａに係止させているのでプロペラ軸５とテーパスリーブ１ ４の接合面には作用しない。従って、プロペラ軸５とテーパスリーブ１４との摩 擦力はスラストＴＨのみを伝達するに十分な力でよく、この結果、テーパスリー ブ１４のテーパ部長さはスラストＴＨのみを伝達することができる短い寸法でよ い。なお、この作用力Ｆは、変節力ＳからスラストＴＨを減じた小さい力である ので、係止手段たるナット部材１７は大きな力を抑止する必要がない。よって、 係止手段は強度的にも余裕ができるので、係止手段の信頼性向上につながる。

【００２５】 なお、上記第１実施例では、駆動軸４内に設けられたサーボシリンダ１０から はピストン１１のピストンロッド１１ａが船尾側へ突設されており、このピスト ンロッド１１ａと上記変節ロッド１２が、実翼角を検出するためのフィードバッ クリング１６の基部に形成されたナット部１６ａにより連結固定されている。ま た、上記カップリング１３のテーパ部の軸方向には内外面に貫通する複数の加圧 孔１３ｃが設けられており、上記テーパスリーブ１４の船尾側端部にはネジ部１ ４ａが形成されており、このネジ部１４ａにカップリング１３とテーパスリーブ １４及びテーパスリーブ１４とプロペラ軸５を圧着するための圧入用ピストン１ ５が螺合されている。

【００２６】 次に、図４に示す拡大断面図と共に第２実施例を詳細に説明する。 この第２実施例は、係止手段をリング部材１８とボルト２０で構成したもので あり、プロペラ軸５の端面にボルト２０を螺合するネジ穴５ｃを設け、一方、リ ング部材１８には、ネジ穴５ｃと同一ピッチで貫通穴１８ａを設け、上記プロペ ラ軸５端面のネジ穴５ｃにリング部材１８をボルト２０により固定し、リング部 材１８の外周部をカップリング１３の被係止面１３ａに係止させて軸方向に抑止 している。

【００２７】 なお、この実施例でも上記第１実施例と同様に、作用力Ｆはリング部材１８に より受けるので、テーパスリーブ１４のテーパ部長さはスラストＴＨのみを伝達 できる寸法でよい。また、係止手段は、これらの実施例以外にも、プロペラ軸５ とカップリング１３を係止することにより、プロペラ軸５に作用する軸方向の変 節力を係止するものであればよい。

【００２８】 ちなみに、本考案者が計算・解析したところ、プロペラ軸５を抑止する係止手 段を設けたカップリングと、設けないカップリングの所要寸法を計算すると、設 けた場合には約３０％短縮が可能となる。

【００２９】 なお、上述した第１実施例のカップリング部構造を組立／分解する場合には以 下のように行う。 先ず、組立る場合、プロペラ軸５の船首側から圧入用ピストン１５とカップリ ング１３とテーパスリーブ１４を挿入する。そして、プロペラ軸５の端部に形成 したネジ部５ｂにナット部材１７を螺合する。その後、カップリング１３のテー パ部とテーパスリーブ１４のテーパ部を密着させると共に、圧入用ピストン１５ のネジ部１５ａをテーパスリーブ１４のネジ部１４ａに螺合させた状態でカップ リング１３を船首側に移動させる。そして、圧入用ピストン１５の注油孔１５ｂ から油室１５ｃに油を注入して加圧することにより、ピストン部材１５ｄがカッ プリング１３を船首側へ押圧してテーパスリーブ１４のテーパ部とカップリング １３のテーパ部を圧着すると共に、テーパスリーブ１４をプロペラ軸５に圧着し てカップリング部全体を一体化する。そして、上述した駆動軸４とカップリング １３のフランジ部１３ｂをボルト１９で固定することによりカップリング部の組 立が完了する。

【００３０】 また、分解する場合、ボルト１９と圧入用ピストン１５を取り外した後、カッ プリング１３の加圧孔１３ｃから圧油を注入して加圧することによりテーパ面に 油圧を掛けて、カップリング１３とテーパスリーブ１４とを離脱させ、このこと によりカップリング部を分解することができる。そして、カップリング１３を船 尾側へ移動させることにより駆動軸４とプロペラ軸５端部との間に空間を形成す ることができるので、この空間でフィードバックリング１６の取り外し、あるい はナット部材１７の取り外し等の作業を容易に行うことができる。

【００３１】 更に、本考案によれば、実公昭６２−１５１２０号公報記載の考案のように、 駆動軸とプロペラ軸の連結部自体をテーパ状に形成したものではなく、プロペラ 軸５の船首側をストレートで形成し、この周囲にテーパスリーブ１４を圧着して いるので、プロペラ軸５自体はストレートのものでよく、プロペラ軸５自体の製 造も容易であると共に、予備のプロペラ軸５を常備することを考えると互換性が あるので、部品の供給等のメンテナンス面からも経済的である。また、カップリ ング１３を分解する場合、カップリング１３の周囲から油圧を掛けることにより 容易に分解することができるので、分解の作業性も良好である。

【００３２】

【考案の効果】 本考案によれば、係止手段を有しない構造に比べ、カップリング部の小型・ 軽量化が図れるので、連結部の長さを大幅に短縮することができる。

【００３３】 また、このことにより可変ピッチプロペラ全体の小型・軽量化も可能となる ので、可変ピッチプロペラ自体の製造コストを低減することができる。

【００３４】 更に、可変ピッチプロペラ全体の小型・軽量化に伴って、搭載スペースの短 縮も可能となり、機関室長さを減少することができ、これによってカーゴ・ホー ルドスペースの増大をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例を示す可変ピッチプロペラ
全体の断面図である。

【図２】図１のカップリング部を示す拡大断面図であ
る。

【図３】(a),(b) は変節ロッドとプロペラ翼の関係を示
すプロペラボス部の断面図である。

【図４】本考案の第２実施例を示すカップリング部の拡
大断面図である。

【図５】本出願人が提案した可変ピッチプロペラ全体の
断面図である。

【図６】図５のカップリング部を示す拡大断面図であ
る。

【図７】従来の可変ピッチプロペラを示す全体断面図で
ある。

【符号の説明】

１…主機関 ２…スラスト軸受 ３…中間軸 ４…駆動軸 ５…プロペラ軸 ６…プロペラボス ７…クロスヘッド ８…プロペラ翼 ９…シール装置 １０…サーボシリンダ １１…ピストン １２…変節ロッド １３…カップリング １３ａ…被係止面（係止手段） １４…テーパスリーブ １５…圧入用ピストン １６…フィードバックリング １７…ナット部材（係止手段） １８…リング部材（係止手段） ＫＬ…機関室長さ ＴＨ…スラスト Ｓ…変節力 Ｆ…作用力

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動軸にカップリングを介して連結され
   たプロペラ軸と、該プロペラ軸内を往復動して翼角を変
   更する変節ロッドと、該変節ロッドを往復動させるサー
   ボシリンダとを船内に設けた可変ピッチプロペラのカッ
   プリング部構造において、 上記プロペラ軸にテーパスリーブを設け、該テーパスリ
   ーブを介してプロペラ軸にカップリングを連結すると共
   に、該カップリングとプロペラ軸との間に、プロペラ軸
   を軸方向に抑止する係止手段を設けたことを特徴とする
   可変ピッチプロペラのカップリング部構造。