JPH0694052A - 船外機の安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、船外機において、プロペラから駆
動機構に向かう過大な負荷の伝達を遮断すると共に、自
動的に正常なトルク伝達状態に復帰できる安全装置を提
供する。 【構成】 プロペラ推進軸Ｃに連結する内輪１に、円筒
面５を、プロペラＤに連結する外輪２に、板ばね７によ
る係合面９を形成し、内外輪１、２間に設けた保持器１
４にローラ１３を組込む。内輪１と保持器１４間に圧入
した円筒ころ２２により、保持器１４を径方向に変形さ
せ、保持器１４と外輪２に関連して設けた両円環部１
７、１９を接触させる。この構造では、プロペラＤに過
大な負荷が加わると、板ばね７が変形してローラ１３が
係合位置を通過し、次に保持器１４が外輪２の円環部１
９を中心に転がり運動をしてクリープを起こし、ローラ
１３を次の係合位置まで移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、船外機の駆動部にプ
ロペラから過大なトルクが加わることを防止した安全装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の船外機は、図１１に示すようにプ
ロペラ推進軸Ｃに、プロペラＤと連結するブッシュＧを
嵌合させ、プロペラ推進軸Ｃにその軸線に直交して挿通
させたシャーピンＨの両端部を、上記ブッシュＧの係合
溝Ｉ、Ｉに係合して、プロペラ推進軸Ｃの回転をシャー
ピンＨ、ブッシュＧを介してプロペラＤに伝達する構造
がとられている。

【０００３】上記の船外機では、プロペラＤに海草が絡
み付いたり、漂流物や岩石等が接触して、プロペラの回
転を阻止するような大きな負荷が加わった場合、その負
荷がプロペラ推進軸Ｃやエンジン等の駆動機構の構成部
品に損傷を及ぼすほど大きいものであると、シャーピン
Ｈが折損してプロペラ推進軸ＣとプロペラＤを空回りさ
せ、上記駆動機構の損傷を未然に防止するようになって
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、シャーピン
のせん断破損を利用した安全装置においては、過大な負
荷の発生によりシャーピンＨが一旦破壊されると、動力
の伝達が全く不可能になり、船外機による航行は出来な
くなる不具合がある。

【０００５】また、破壊したシャーピンの取り替え作業
は、海上で揺動する船舶に対して行なう必要があるた
め、作業に危険が伴い、加えて復旧作業中、船舶は漂流
状態となるため、岩場等への衝突や、周辺の他の船舶に
危害を及ぼしやすい問題がある。

【０００６】さらに、シャーピンＨを交換した後でも、
漂流物等の過負荷の原因がある海域ではシャーピンのせ
ん断破損が継続して発生する場合があり、このため、予
備のピンを装備していても、安定した航行に問題が生じ
る場合がある。

【０００７】そこで、この発明は、プロペラから駆動機
構へ過大な負荷が伝わることを防止すると共に、正常な
トルク伝達状態への復帰を容易に行なうことができる安
全装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、プロペラ推進軸にプロペラを相対回転
可能に取付け、そのプロペラ推進軸とプロペラの間に、
自動復帰機能を備えるトルクリミッタを組込んだもので
ある。

【０００９】また、この発明の第２の手段は、上記トル
クリミッタを、プロペラ推進軸に連結する軌道輪とプロ
ペラに連結する軌道輪との間に係合子を保持する保持器
を設け、上記両軌道輪の対向する面の一方に円筒面を、
他方に上記円筒面との間で係合子を係合させる係合面を
設け、上記係合面を弾性変形可能に形成し、上記保持器
に、プロペラ推進軸の回転を減速して伝える減速手段を
連結して構成したのである。

【００１０】さらに、第３の手段は、上記減速手段を、
プロペラに連結する軌道輪と保持器とにそれぞれ共回り
するように関連させて設けられ、互いにすき間をもって
内外に嵌合する円環部と、上記保持器とプロペラ推進軸
に連結する軌道輪との間に圧入され、上記保持器に関連
した円環部を変形させて両円環部を接触させる転動体と
から構成したのである。

【００１１】また、この発明の第４の手段は、上記係合
面に、係合子が円周方向に嵌まり込む凹所を設け、その
凹所の両側に係合子の係合部を形成した構造を採用した
のである。

【００１２】

【作用】上記構造で成る安全装置においては、プロペラ
に加わる負荷がトルクリミッタの設定トルクを越える
と、トルク伝達が切れ、プロペラ推進軸とプロペラが空
回りする。一方、トルク伝達が切れたトルクリミッタ
は、再び自動的に復帰し、トルク伝達状態を復旧させ
る。

【００１３】また、上記第２の手段では、プロペラ推進
軸とプロペラと連結する軌道輪が相対回転すると、係合
子が円筒面と係合面の間に係合し、両軌道輪を一体で回
転させる。この状態でプロペラに過負荷が加わると、係
合面が弾性変形し、係合子が円筒面と係合面の係合位置
を通過して、トルク伝達が開放される。通過した係合子
は、保持器によって次の係合位置に向かって移動される
が、保持器が減速手段により駆動側の軌道輪に対して減
速されるため、係合子は低速で移動し、長い時間をかけ
て次の係合位置まで移動する。

【００１４】一方、上記第３の手段においては、保持器
が係合子を次の係合位置まで移動させる場合、保持器
は、接触した両円環部の転がりにより回転移動される
が、この場合、内外に嵌合する円環部同士が接触転がり
すると、クリープが生じ、両円環部は１回転で嵌合すき
間に円周率を乗じた距離だけ円周方向に相対移動する。
したがって、上記嵌合すき間を、両円環部の呼び径寸法
に対して十分に小さい値で設定することにより、係合子
が次の係合位置に達するまでの時間を著しく長くするこ
とができる。

【００１５】また、上記第４の手段では、係合面の凹所
に嵌まり込んだ状態で係合子が正逆いずれかの方向に回
転すると、凹所の両側の係合部と係合し、トルク伝達を
行なうことができる。

【００１６】

【実施例】図１乃至図６は、この発明の第１の実施例を
示している。図１及び図２において、Ａは、エンジンと
連結する船外機のドライブシャフトであり、このドライ
ブシャフトＡに、ベベルギヤの組み合わせから成るギヤ
機構Ｂ、Ｂ’を介して逆転用と正転用のプロペラ推進軸
Ｃ、Ｃ’が接続されている。また、各プロペラ推進軸
Ｃ、Ｃ’の端部には、周面にプロペラＤを設けたプロペ
ラハウジングＥが回転可能に嵌着され、そのハウジング
Ｅとプロペラ推進軸Ｃ、Ｃ’の間に、自動復帰機能付の
トルクリミッタＦが組み込まれている。

【００１７】上記トルクリミッタＦは、図２乃至図５に
示すように、プロペラ推進軸Ｃにキー２６を介して連結
する内軸１と、プロペラハウジングＥの内径面に圧入固
定される外輪２を嵌合させ、その内輪１と外輪２の一端
を軸受３と蓋部材１８により、他端を軸受４と軸受箱２
３により回転自在に支持している。

【００１８】上記内輪１の中央部の外径面は、円筒面５
で形成され、その円筒面５に対向する外輪２の内径面に
は、円周方向に等間隔で８ケ所の切欠き６が形成されて
おり、その各切欠き６に、ほぼ正八角形のリング状をし
た板ばね７が組込まれている。

【００１９】この板ばね７は、８等分に分割されたばね
板８で形成されており、その各ばね板８の内面が、内輪
１の円筒面５との間でくさび形空間をなす係合面９を形
成している。また、上記各ばね板８は、外輪２の各切欠
き６の間でわずかに締まり嵌めの状態で組込まれ、各ば
ね板８と外輪２の内径面との間には、ばね板８の変形を
許容するぬすみ２４が設けられている。

【００２０】上記各ばね板８の中央部には、外輪２に向
かって折れ曲がる凹所１０が形成され、その凹所１０
に、後述する係合子としてのローラ１３が嵌まり込むよ
うになっている。上記凹所１０の内面は、円周方向に対
して同じ角度θで逆方向に傾斜する傾斜面１１、１２で
形成され、その両傾斜面１１、１２と円筒面５の間にロ
ーラ１３が嵌合すると、各ばね板８がわずかに撓み、弾
性力によりローラ１３を内輪１に向かって押し付けてい
る。また、上記凹所１０の両側と円筒面５の間には、係
合面９と円筒面５間の最小すきま部ａ、ａが形成されて
おり、その最小すきま部ａ、ａの寸法が、ローラ１３の
径寸法よりも小さく設定されている。

【００２１】また、上記板ばね７と円筒面５の間には、
保持器１４が設けられ、その保持器１４の周面に、等間
隔で多数のポケット１５が設けられており、その各ポケ
ット１５に、係合子としてのローラ１３が組込まれてい
る。

【００２２】このローラ１３は、上記係合面９と円筒面
５間の最小すきま部ａの近傍でのみ係合面９と円筒面５
に係合し、ばね板８がぬすみ２４側に撓んだ時には、そ
のばね板８と円筒面５間にできる間隔をローラ１３が通
過できるようになっている。

【００２３】また、上記保持器１４の先端部は、軸受３
側に突出しており、その突出部分１４ａに、クリープ外
輪１６が連結されている。このクリープ外輪１６は、内
径面に内外輪と同軸の円環部１７が形成され、その端部
と上記突出部分１４ａの外径面に設けた凹凸部２５とを
嵌合させて保持器１４に締まり嵌めされており、その嵌
合によってクリープ外輪１６と保持器１４は、軸方向に
は移動不可であるが、回転方向には所定のトルクで相対
回転可能なように連結されている。

【００２４】また、外輪２の先端部に圧入される蓋部材
１８には、クリープ外輪１６の内側に嵌まり込む環状突
起１８ａが形成され、その環状突起１８ａの外径面に、
上記円環部１７に嵌合する円環部１９が形成されてい
る。上記円環部１７と円環部１９の嵌合すき間δは、円
環部１７の内径寸法と円環部１９の外径寸法の呼び径寸
法Ｄに対して数百分の１以下の値で設定されている。

【００２５】一方、上記クリープ外輪１６と内輪１の円
筒面５との間には、図１及び図２に示すように円筒ころ
軸受２０が組込まれている。この円筒ころ軸受２０は、
環状のころ保持器２１と、そのころ保持器２１により円
周方向に１２０度間隔で配置される３個の円筒ころ２２
とから成り、この円筒ころ２２の転がりにより保持器１
４を内輪１に対して回転案内する。

【００２６】また、上記円筒ころ２２は、クリープ外輪
１６と内輪１の間で圧入状態で組込まれており、その円
筒ころ２２の圧入により、クリープ外輪１６が円筒ころ
２２を頂点として変形し、その変形部分で円環部１７が
外輪２の円環部１９と線接触するようになっている。

【００２７】この実施例の船外機の安全装置は上記のよ
うな構造であり、次にその作用を説明する。

【００２８】図２及び図５に示すように、トルクリミッ
タＦにおける各ばね板８の凹所１０にそれぞれローラ１
３が嵌まり込んだ状態で、プロペラ推進軸Ｃ（内輪１）
が左回りに回転すると、ローラ１３が凹所１０の左側の
傾斜面１１と円筒面５に噛み込んでストラット角θのク
ラッチが成立し、外輪２が内輪１と一体で回転する。逆
に、図５の状態からプロペラ推進軸Ｃが右回りに回転す
ると、凹所１０の右側の傾斜面１２と円筒面５の間にロ
ーラ１３が噛み込み、ストラット角θのクラッチが成立
する。すなわち、プロペラ推進軸Ｃが左右いずれの方向
に回転しても、クラッチが成立し、プロペラＤにトルク
が伝達される。

【００２９】上記のクラッチの成立状態から、プロペラ
Ｄ（外輪２）に負荷するトルクが大きくなると、板ばね
７がぬすみ２４側に撓み、ストラット角θの減少と共に
負荷できるトルクが小さくなる。そして、過負荷が継続
すると、ローラ１３が最小すきま部ａを通過し、クラッ
チとして作用していた凹所１０の外側に放出されてクラ
ッチ機能を失う。

【００３０】上記のトルク伝達が開放された状態で、プ
ロペラ推進軸Ｃが回転を続け、内輪１と外輪２が相対回
転すると、内輪１の回転荷重が円筒ころ２２を介してク
リープ外輪１６に伝わる。このため、円環部１７が外輪
２の円環部１９の外径に対して転がり運動をし、クリー
プを生じる。すなわち、円環部１７の内側を円筒ころ２
２が一周した時、円環部１７と円環部１９は嵌合すき間
δに円周率πを乗じた量πδだけ相対回転する。この場
合、前述したように嵌合すき間δの値を円環部１７、１
９の呼び径に対して数百分の１以下の小さな値で設定し
てあるので、保持器１４は内輪１の回転に対して著しく
低い速度で回転し、ローラ１３を微少な距離ずつ移動さ
せる。

【００３１】したがって、プロペラＤの異常事態によっ
てトルクリミッタＦが停止した後、長い時間をおいてロ
ーラ１３が次の係合位置に到達することになり、十分な
時間的余裕をもった自動復帰を繰り返すことができる。
例えば、航海中に漂流中の材料や岩場等にプロペラＤが
接触し、動力伝達が遮断された場合、トルクリミッタＦ
は一定の所要時間そのトルク解放状態を維持するので、
船舶は慣性力によって航行を続け、その間に海草等の漂
流位置や岩場から脱出することができる。そして、所定
時間の経過後トルクリミッタＦがトルク伝達状態に復帰
するため、自動的にプロペラＤが回転を始め、航行を続
行することが可能となる。

【００３２】図７は、第２の実施例を示し、この例で
は、係合面９を形成する各ばね板８の中央部分に、円筒
面５に向かう突起３１を設けている。この突起３１は、
内向きに対称に傾斜する２つの傾斜面３２、３３から形
成され、その傾斜面３２、３３と円筒面５の接線とのな
す角度を、ローラ１３を傾斜面３２、３３と円筒面５の
間で挾み込んでクラッチとして作用するような角度で設
定している。

【００３３】他の構造は、上述した第１の実施例と同じ
であり、同一部品には同一の符号を説明を省略する。

【００３４】上記の構造においては、ローラ１３が突起
３１の内側に入り込んだ時点で、傾斜面３２、３３及び
円筒面５とローラ１３との間でクラッチが成立するが、
このクラッチの楔作用によってばね板８が外向きに変形
すると、ばね板８の内部には大きな曲げ応力が発生し、
はね板８からローラ１３に対して大きな弾性反発力が生
じる。このため、ばね板８の曲げ応力は、ばね板に対す
るローラの接触角度がゼロに近づくに従って増大し、そ
れに比例して伝達トルクの大きさも増大する。したがっ
て、ばね板８が最大の曲げ応力を示す位置で最大の伝達
トルクを発生させることができ、大きなトルクを効率よ
く伝達することができる。

【００３５】図８は第３の実施例を示す。この例では、
外輪２の内径面に組込んだ８個のばね板８ａ〜８ｈを、
その各々のピッチ（ローラ１３と係合する位置の間隔）
がそれぞれ異なるように配置し、その各ばね板８ａ〜８
ｈの内面に、内輪１の円筒面５に対してくさび形空間を
なす係合面９を形成している。

【００３６】また、保持器１４の周面に、上記各ばね板
８ａ〜８ｈのピッチと同一のピッチで８個のポケット１
５を形成し、そのポケット１５に係合子としてのローラ
１３を組込んでいる。

【００３７】上記の構造においては、全てのばね板８ａ
〜８ｈにローラ１３が当接した状態で、外輪２に負荷す
るトルクが大きくなると、ばね板８ａ〜８ｈが撓み、過
負荷が継続すると、ローラ１３が各板ばねと円筒面の間
を通過する。このときの全てのばね板８ａ〜８ｈが同時
に撓んで作用するときの伝達トルクをリミッタトルクＴ
に設定する。

【００３８】次に、保持器１４がローラ１３を次の係合
位置まで移動させるが、この際、先ず最初にばね板８ｄ
にローラ１３が再係合したとすると、この時の係合は、
ばね板８ｄだけが係合し、不等ピッチで配置される他の
ばね板８ａ〜８ｃ、８ｅ〜８ｈは係合しないため、伝達
トルクはリミッタトルクＴよりも小さく、プロペラＤは
回転しない。

【００３９】同じ様に、他の板ばね８ａ〜８ｃ、８ｅ〜
８ｈにも順次ローラ１３が係合するが、その各場合も８
個の板ばねが同時に係合しないため、伝達トルクは小さ
く、プロペラＤは回転しない。このため、設定トルクで
のローラ１３の係合間隔は、第１及び第２実施例のよう
に板ばねを等ピッチに配置したものに比べて８倍にな
り、トルクリミッタが自動復帰する時間間隔が８倍に延
長される。

【００４０】一方、図９及び図１０は第４の実施例を示
す。この例では、クリープを生じる円環部同士の接触
を、転動体の圧入による変形を利用する代わりに、一方
の円環部を偏心させることにより行なっている。

【００４１】すなわち、内輪１の外径面に、円筒面５に
対して偏心量εで偏心する偏心面４１を形成し、その偏
心面４１に軸受４２を取付け、この軸受４２の外径面に
Ｏリング４３を介して保持器１４の内径面を接触させて
いる。これにより、内輪１に対し保持器１４に径方向の
力を付与して保持器１４を偏心させており、その偏心に
よって保持器１４に形成した円環部４４を、外輪２に形
成した円環部４５に線接触させている。

【００４２】上記の構造においては、保持器１４は偏心
した両円環部４４、４５の接触転がりにより回転方向に
駆動されるが、円環部４４、４５同士が転がり運動をす
ると、両円環部４４、４５は１回転で偏心量εにπを乗
じた距離だけ円周方向に相対移動し、クリープを起こ
す。なお、上記の各実施例では、内輪１を駆動側に外輪
２を従動側にしたが、逆に外輪２を駆動側にして内輪１
を従動側にしても、上述と同じ作用を得ることができ
る。

【００４３】

【効果】以上のように、この発明の安全装置において
は、プロペラ推進軸とプロペラの間に自動復帰機能付き
のトルクリミッタを設け、プロペラから推進軸に向かう
過大な負荷をトルクリミッタで遮断する一方、トルク伝
達状態への復帰を自動的に行なうようにしたので、シャ
ーピンの交換などの復旧作業を不要にでき、安全で効率
のよい船舶の航行を行なうことができる。

【００４４】また、この発明の第２乃至第４の手段によ
れば、クリープ現象によりトルクリミッタによるトルク
伝達の遮断から再連結までの時間間隔を著しく長くでき
るので、異常状態からの回復や機械停止のための十分な
時間的余裕を船外機に与えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の船外機の安全装置を示す断面図

【図２】同上のトルクリミッタを拡大して示す断面図

【図３】図２のIII −III 線に沿った断面図

【図４】図２のIV−IV線に沿った断面図

【図５】同上のクリープ発生部分を拡大して示す断面図

【図６】同上のクラッチ部分を示す断面図

【図７】第２の実施例を示す断面図

【図８】第３の実施例を示す断面図

【図９】第４の実施例を示す断面図

【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図

【図１１】従来例を示す断面図

【符号の説明】

Ｃ、Ｃ’ プロペラ推進軸 Ｄ プロペラ Ｅ プロペラハウジング Ｆ トルクリミッタ １ 内輪 ２ 外輪 ５ 円筒面 ７ 板ばね ８ ばね板 ９ 係合面 １０ 凹所 １３ ローラ １４ 保持器 １６ クリープ外輪 １７、１９ 円環部 ２２ 円筒ころ ３１ 突起 ４１ 偏心面 ４４、４５ 円環部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロペラ推進軸にプロペラを相対回転可
   能に取付け、そのプロペラ推進軸とプロペラの間に、自
   動復帰機能を備えるトルクリミッタを組込んだ船外機の
   安全装置。
2. 【請求項２】 上記トルクリミッタが、プロペラ推進軸
   に連結する軌道輪とプロペラに連結する軌道輪との間に
   係合子を保持する保持器を設け、上記両軌道輪の対向す
   る面の一方に円筒面を、他方に上記円筒面との間で係合
   子を係合させる係合面を設け、上記係合面を弾性変形可
   能に形成すると共に、上記保持器に、プロペラ推進軸の
   回転を減速して伝える減速手段を連結して構成されてい
   る請求項１に記載の船外機の安全装置。
3. 【請求項３】 上記減速手段を、プロペラに連結する軌
   道輪と保持器とにそれぞれ共回りするように関連させて
   設けられ、互にすき間をもって内外に嵌合する円環部
   と、上記保持器とプロペラ推進軸に連結する軌道輪との
   間に圧入され、上記保持器に関連した円環部を変形させ
   て両円環部を接触させる転動体と、から構成した請求項
   ２に記載の船外機の安全装置。
4. 【請求項４】 上記係合面に、係合子が円周方向に嵌ま
   り込む凹所を設け、その凹所の両側に上記係合子の係合
   部を形成した請求項２又は３に記載の船外機の安全装
   置。