JPH10325419A - 回転軸の弾性軸継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動減衰用スプリング機構の使用可能なばね
定数の範囲を拡大して広範囲な捩り振動の減衰を可能と
するとともに、組立て、分解及びエンジン等の機械への
取付け、取外しが容易な回転軸の弾性軸継手を提供す
る。 【解決手段】 駆動側ディスクと従動側ディスクとによ
り区画形成され、両ディスクの円周方向に沿って複数個
設けられた空所内にスプリング機構を収納して構成され
たスプリング式弾性軸継手を回転軸の軸線方向に複数個
（複数段）並設し、該複数個のスプリング軸継手をタン
デム構造に連結し、一段目の駆動側ディスクは駆動機械
の出力端に着脱自在に連結するとともに、最終段の従動
側ディスクは被駆動機械回転軸の入力端に着脱自在に連
結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は船舶におけるエンジ
ンとプロペラ軸系との軸継手部、エンジンと発電機ある
いはエンジンと往復動型コンプレッサの軸継手部等に使
用される弾性軸継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】船舶におけるエンジン〜プロペラ軸駆動
系、エンジンにより発電機や往復動コンプレッサを駆動
する動力伝達系には、エンジンからの励振力による軸系
の捩り振動を抑制するため、軸継手部に振動減衰機能を
有する弾性軸継手が使用されている。

【０００３】図４はエンジンによってプロペラを駆動す
る船舶のプロペラ駆動系を示す概略構造図であり、図４
において、１００はエンジン、１０５はプロペラであ
り、同エンジン１００の動力は軸継手１０１、プロペラ
中間軸１０３及びプロペラ軸１０４を介してプロペラ１
０５に伝達され、これを駆動する。

【０００４】前記のような舶用プロペラ駆動系では、エ
ンジン１００とプロペラ１０５との間のプロペラ中間軸
１０３及びプロペラ軸１０４の長さを長くしてプロペラ
駆動軸系の固有振動数を低下せしめ、軸系の共振現象の
発生を回避している。また前記のようなプロペラ軸系を
長軸とする手段の他に、軸継手１０１に弾性軸継手を採
用して捩り振動や衝撃を緩和する手段も従来多く提案さ
れている。

【０００５】図５及び図６は、かかる舶用プロペラ駆動
系における軸継手１０１の特公昭５９−４３６４７号に
て提供されている技術を示し、図５は弾性回転軸心に沿
う断面図、図６は図５のＺ−Ｚ矢視拡大図である。

【０００６】図５において、０１０はエンジン１００の
クランク軸等の駆動機械（エンジン）の出力軸、０１１
は該出力軸０１０にキー０１２を介して固定された駆動
側ディスク、０２０は図４に示すプロペラ中間軸１０３
等の入力軸、０２１は上記入力軸０２０にキー０３８を
介して固定された従動側ディスク、０１４は前記駆動側
ディスク０１１にボルト０１５にて固定された補助ディ
スクである。

【０００７】図６において、０３１はコイルスプリング
であり、その一端を駆動側ばね受０３２に、他端を従動
側ばね受０３３によって支持されている。前記駆動側ば
ね受０３２の背面は駆動側ディスク０１１及び補助ディ
スク０１４の支持面０４１に、従動側ばね受０３３の背
面は従動側ディスク０２１の支持面０４２にそれぞれ当
接されている。そして、前記コイルスプリング０３１、
駆動側ばね受０３２、従動側ばね受０３３より構成され
るスプリング機構は駆動側ディスク０１１、従動側ディ
スク０２１及び補助ディスク０１４の外周に沿って等間
隔を隔てて区画形成された複数の空所０４０内に収容さ
れている。

【０００８】かかる従来の弾性軸継手を装備した舶用プ
ロペラ駆動系の作動時において、エンジン１００からの
回転力（動力）は軸継手１０１にて捩り振動、衝撃等が
減衰された後、プロペラ中間軸１０３及びプロペラ軸１
０４を経てプロペラ１０５に伝達され、これを駆動す
る。

【０００９】ここでエンジン１００からの励振力によっ
て捩り振動が発生し、この捩り振動によりエンジン１０
０の出力軸０１０に直結された駆動側ディスク０１１が
図６のＹ矢印方向に変位すると、コイルスプリング０３
１が撓むことにより、かかる振動による変位を吸収す
る。これにより、エンジン１００に直結される駆動側か
らの振動及び衝撃は上記コイルスプリング０３１を備え
た弾性軸継手にて緩和される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、舶用プ
ロペラ駆動系にあってはエンジン１００とプロペラ１０
５とを連結するプロペラ軸系（プロペラ中間軸１０３、
プロペラ軸１０４）の軸長は、エンジン励振力との共振
を回避するように固有振動数を下げるため、極めて長く
構成される傾向にある。前記のようなプロペラ軸系の長
軸化は、船舶の積載量の減少を招くことから、かかる問
題点に対処するため、図５及び図６に示されるような弾
性軸継手を採用することにより、長軸化を抑制して軸系
の捩り振動を低減する手段が提案されている。

【００１１】しかしながら、かかる従来技術の弾性軸継
手にあっては、コイルスプリング０３１の撓み量に強度
的な制約を受けることから使用ばね定数の範囲に制約が
あり、殊に低ばね定数化が困難で、このため広範囲な捩
り振動に対応して充分な振動抑制効果を得るのは困難で
ある。更に、かかる従来の弾性軸継手を取り付ける場
合、出力軸０１０に駆動側ディスク０１１をキー０１２
を介して取り付け、また入力軸０２０に従動側ディスク
０２１をキー０３８を介して、固定してから軸継手の制
振部材を取り付ける必要があるため、組立のための工数
が増加し、コストが嵩むという問題点がある。

【００１２】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、振
動減衰用スプリング機構の使用可能なばね定数の範囲を
拡大して広範囲な捩り振動の減衰を可能とするととも
に、組立て、分解及びエンジン等の機械への取付け、取
外しが容易な回転軸の弾性軸継手を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる技術的課
題を解決するため、駆動側ディスクと従動側ディスクと
により区画形成され、両ディスクの円周方向に沿って複
数個設けられた空所内に、前記駆動側ディスクと従動側
ディスクの円周方向、相対変位により伸縮するスプリン
グと該スプリングの両端を支持するばね受とを有するス
プリング機構を収納して構成されたスプリング式弾性軸
継手を回転軸の軸線方向に複数個（複数段）並設し、各
段の従動側ディスクと次段の駆動側ディスクとを着脱自
在に連結してタンデム構造の連結態様となし、一段目の
駆動側ディスクはエンジン等の駆動機械の出力端に着脱
自在に連結するとともに、最終段の従動側ディスクはプ
ロペラ軸、発電機の回転軸等の被駆動機械回転軸の入力
端に着脱自在に連結したことを特徴とする回転軸の弾性
軸継手を提案する。

【００１４】かかる発明によれば、エンジン等の駆動機
械からの捩り振動を伴う回転力は一段目のスプリング機
構にて捩り振動が減衰せしめられた後、タンデム構造に
て連結された二段目以降のスプリング機構によってさら
に減衰され、被駆動機械に伝達される。

【００１５】かかる動力伝達過程において、本発明にお
いてはスプリング機構を組み込んだ駆動側ディスク及び
従動側ディスクからなるスプリング式弾性継手を複数個
（複数段）タンデム構造に連結して構成されているの
で、各段のスプリングの強度の制約を拡大することがで
き、低ばね定数のスプリング特性が得られ、これにより
捩り振動の共振点を充分に使用域外へ移し、これを回避
することができる。したがって、スプリングの組合せを
広範囲に選定することができ、広範囲な捩り振動を減衰
することが可能となる。また、各段のスプリング機構の
ばね受が軸受の機能をも備えているので、簡素なタンデ
ム構造で以って上記のような低ばね定数化をなすことが
できる。

【００１６】さらに、タンデム構造のスプリング式弾性
軸継手を単体毎に任意の場所で組立てて、エンジン等の
駆動機械の軸及び発電機の軸、プロペラ軸等の被駆動軸
に組み付けることができるので、組立てや取付けが簡単
であり、組立て、取付け工数が低減される。また前記発
明に加えて、前記各空所内にシリコンオイル等の粘性流
体を封入してなることも本発明に含まれる。

【００１７】かかる発明によれば、シリコンオイル等の
粘性流体の粘性摩擦による振動の減衰作用により、捩り
振動のさらなる低減が可能となり、特にエンジン発停時
での過渡的な共振応答の抑制に大きな効果を有する。さ
らに好ましくは、前記各空所内に前記スプリングを２個
並列に設ける。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施
例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その
相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この
発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明
例にすぎない。

【００１９】本発明は図４における軸継手１０１の改良
に係るものであり、図１は図４に示す船舶のプロペラ軸
駆動系の軸継手の軸心線に沿う断面図、図２は図１のＢ
−Ｂ矢視一部断面図、図３はスプリング機構の拡大図で
ある。

【００２０】図１及び図２において、１０はエンジンの
クランク軸等の出力軸、３０はプロペラ中間軸１０３
（図４参照）の入力軸、１１は前記出力軸１０にボルト
１２により締結されたフライホール。１３は一段目駆動
側ディスク、１４は一段目補助ディスクである。上記一
段目駆動ディスク１３及び補助ディスク１４は、円周方
向に沿って等間隔に配置された複数個の締付ボルト１６
により前記フライホール１１に着脱自在に締結されてい
る。２１は一段目従動側ディスクであり、該ディスク２
１は円周方向等間隔に配置されたボルト１５により前記
一段目駆動側ディスク１３と一段目補助ディスク１４と
の間に挟持されている。

【００２１】２３は二段目駆動側ディスク、２４は二段
目補助ディスクであり、該二段目駆動ディスク２３及び
二段目補助ディスク２４は円周方向に沿って、等間隔に
配置された複数の締付ボルト２５により組立てられた
後、複数の締付ボルト２６により、その内周端部を前記
一段目従動側ディスク２１に着脱自在に締結される。３
１は二段目従動側ディスクであり、内周方向等間隔に配
置されたボルト２７により連結軸３２に着脱自在に締結
されている。前記連結軸３２の後端フランジ部はスペー
サ３３を介し、円周方向等間隔に配置されたボルト３４
及び位置決め用のリーマボルト３９により前記プロペラ
中間軸１０３の入力軸３０に着脱自在に締結されてい
る。

【００２２】図１乃至図３において２００は一段目スプ
リング機構、２０１は二段目スプリング機構であり、該
一段目、二段目スプリング機構２００、２０１は、図２
に示すように、夫々が一、二段目駆動側ディスク１３、
２３、一、二段目補助ディスク１４、２４及び一、二段
目従動側ディスク２１、３１の外周側に円周方向等間隔
に複数個区画形成された断面長円形の空所６０、６５に
収納されている。前記一段目、二段目スプリング機構２
００及び２０１は、図１に示すように前記空所６０及び
６５内に各２列設けられている。

【００２３】前記一段目、二段目スプリング機構の詳細
を示す図３において、前記一段目スプリング機構２００
は、一段目コイルスプリング４１ａ、４１ｂ、該コイル
スプリング４１ａ、４１ｂの両端を支持する一段目駆動
側ばね受４２及び一段目従動側ばね受４３により構成さ
れる。又前記二段目スプリング機構２０１は、二段目コ
イルスプリング５１ａ、５１ｂ、二段目駆動側ばね受５
２及び二段目従動側ばね受５３により構成される。

【００２４】前記一段目スプリング機構２００の一段目
コイルスプリング４１ａと４１ｂ、並びに二段目スプリ
ング機構２０１の二段目コイルスプリング５１ａと５１
ｂとは、前記のように（図１参照）並列に配置されてい
る。また、前記一段目コイルスプリング４１ａと４１ｂ
の一端は一段目駆動側ばね受４２に支持され、他端は一
段目従動側ばね受４３に支持されている。そして、前記
二段目コイルスプリング５１ａと５１ｂの一端は二段目
駆動側ばね受５２に支持され、他端は二段目従動側ばね
受５３に支持されている。

【００２５】また、前記一段目駆動側ばね受４２の円弧
状背面４２ａは、一段目駆動側ディスク１３及び一段目
補助ディスク１４に設けられた一段目円弧状支持面４５
に当接し、一段目従動側ばね受４３の円弧状背面４３ａ
は一段目従動側ディスク２１に形成された円弧状支持面
４６に当接している。

【００２６】また、前記二段目駆動側ばね受５２の円弧
状背面５２ａは二段目駆動側ディスク２３及び二段目補
助ディスク２４に設けられた二段目円弧状支持面５５に
当接し、二段目従動側ばね受５３の円弧状背面５３ａは
二段目従動側ディスク３１に設けられた円弧状支持面５
６に当接している。

【００２７】前記一段目及び二段目スプリング機構２０
０及び２０１が収納された空所６０及び６５にはシリコ
ンオイル７０が充填されている。該シリコンオイル７０
は、一、二段目駆動側ディスク１３、２３及び一、二段
目補助ディスク１４、２４と、一、二段目従動側ディス
ク２１、３１との隙間６１及び６６にも導かれており、
それぞれディスクの振動による相対振幅により、該隙間
６１及び６６の側面及び円周面において減衰作用を生起
するようになっている。

【００２８】３６、３７、３８は前記一段目の空所６０
及び隙間６１内のシリコンオイルを密封、シールするた
めのＯ−リング、８７は該Ｏ−リング３７及び３８を一
段目補助ディスク１４の側面に係止するためのカバー、
８５は該カバー８７の締付用ボルトである。また、４
６、４７、４８は前記二段目の空所６５及び隙間６６内
のシリコンオイルを密封、シールするためのＯ−リン
グ、９７は該Ｏ−リング４７及び４８を二段目補助ディ
スク２４の側面に係止するためのカバー、８６は該カバ
ー９７の締付用ボルトである。

【００２９】３５ａ、３５ｂは前記一段目の空所６０及
び隙間６１内のシリコンオイルの円周方向への漏れを阻
止するためのサイドシール、４５ａ、４５ｂは前記二段
目の空所６５及び隙間６６内のシリコンオイルの円周方
向への漏れを阻止するためのサイドシールである。ま
た、前記カバー８７及び９７は図１に示すように一段目
及び二段目の空所６０及び６５を塞いでおり、これを取
り外すことによって前記空所６０及び６５内のシリコン
オイル７０を注入あるいは排出することができる。

【００３０】かかる構成を備えた弾性軸継手の使用時に
おいて、エンジン１００からの駆動トルク並びに捩り振
動トルクにより一段目スプリング機構２００の一段目駆
動側ディスク１３が例えば図３のＸ矢印方向に変位した
際において、一段目駆動側ばね受４２が前記ディスクの
支持面４５を介して、押し進められて従動側ばね受４３
に接近し、これに伴って一段目コイルスプリング４１
ａ、４１ｂが圧縮される。前記振動はかかる一段目スプ
リング機構２００の一段目コイルスプリング４１ａ、４
１ｂにより減衰されるとともに、空所６０及び隙間６１
内に封入されたシリコンオイル７０の粘性摩擦によりさ
らに減衰される。

【００３１】一段目スプリング機構２００及びシリコン
オイル７０による前記のような振動減衰作用により、振
幅が減衰された捩り振動トルクは一段目従動ディスク２
１から二段目駆動側ディスク２３に伝達される。そし
て、該振動トルク二段目駆動側ディスク２３から二段目
スプリング機構２０１、並びに空所６５及び隙間６６内
のシリコンオイル７０によって前記一段目における際と
同様な減衰作用がなされ、連結軸３２を経てプロペラ中
間軸の入力軸３０へと伝達される。

【００３２】かかる一段目、二段目の２段に亘るコイル
スプリング４１ａ、４１ｂ、５１ａ、５１ｂ及びシリコ
ンオイル７０の共働による振動減衰作用により、エンジ
ン１００からの捩り振動は充分に減衰せしめられてプロ
ペラ軸系へと伝達される。

【００３３】以上のように構成されたタンデム構造の弾
性軸継手を組立てる際には、工場等の任意の場所にて先
ず、一段目駆動ディスク１３と一段目補助ディスク１４
との間にサイドシール３５ａ、３５ｂが組入れられた一
段目従動側ディスク２１とＯ−リング３６とを挿入し、
この状態で一段目駆動ディスク１３と一段目補助ディス
ク１４とをボルト１５により締め付ける。かかる一段目
駆動側ディスク１３と、一段目従動側ディスク２１を組
立て後、断面長円形の空所６０に一段目スプリング機構
２００を収納し、次いでシリコンオイル７０を注入す
る。該シリコンオイル７０の注入後は密封用のカバー８
７を、Ｏ−リング３７、３８を嵌着した状態で一段目補
助ディスク１４にボルト８５にて締着する。これによ
り、一段目スプリング式弾性継手の組立てが完了する。

【００３４】次に二段目駆動ディスク２３を上記一段目
スプリング式弾性継手にボルト２６にて締結した後サイ
ドシール４５ａ、４５ｂが組入れられた二段目従動側デ
ィスク３１を二段目駆動側ディスク２３と二段目補助デ
ィスク２４との間にはさみ込んで取り付ける。さらに二
段目の断面長円形の空所６５に二段目スプリング機構２
０１を収納後、シリコンオイル７０を注入する。シリコ
ンオイル７０の注入後は、密封用カバー９７を、Ｏ−リ
ング４７、４８を嵌着した状態で２段目補助ディスク２
４にボルト８６にて締着する。次いで連結軸３２を二段
目従動側ディスク３１に、ボルト２７にて取り付け、タ
ンデム構造のスプリング式弾性軸継手の組立を完了す
る。

【００３５】かかるタンデム構造スプリング式弾性軸継
手をエンジン１００側に取付ける際には、所定の間隔を
隔てて同軸に据え付けられたエンジンの出力端１０に締
結されたフライホイール１１に一段目駆動側ディスク１
３及び一段目補助ディスク１４をボルト１６によって締
結着し、プロペラ中間軸１０３の入力軸３０にスペーサ
３３を挟み、ボルト３４及び位置決め用のリーマボルト
３９を弛めて、スペーサ３３抜くことにより、エンジン
１００及びプロペラ中間軸１０３を、軸方向に移動する
ことなく、上記弾性軸継手を取り外す。

【００３６】以上のように、本発明の実施形態に係る弾
性軸継手は、スプリング機構２００、２０１を収容して
いる空所６０、６５内、並びに駆動側ディスク１３、２
３及び補助ディスク１４、２４と、従動側ディスク２
１、３１との隙間にシリコンオイル７０を封入したスプ
リング式弾性継手を一段目、二段目の二連あるいはそれ
以上設けたタンデム構造とすることにより、スプリング
４１ａ、４１ｂ、５１ａ、５１ｂの強度の制約を拡大す
ることができ、低ばね定数の特性が得られる。これによ
り、軸系の捩り振動共振点を充分に使用域外へと回避す
ることが可能となる。

【００３７】また、前記スプリング機構２００、２０１
を収容している空所６０、６５内にシリコンオイル７０
を封入することにより、該シリコンオイルの粘性摩擦に
よる減衰をなすことができ、エンジン発停時での共振点
の通過応答を抑制できる。また前記一段目及び二段目の
スプリング機構２００、２０１は、駆動側ばね受４２、
５２及び受動側ばね受４３、５３を軸受兼用構造として
いるので、簡素なタンデム構造で以って低ばね定数化を
図ることができる。

【００３８】さらにかかるタンデム構造のスプリング式
弾性軸継手を任意の場所で予め組立てておき、エンジン
１００等の駆動機械の出力軸１０にボルト１２にて締結
するとともに、その二段目従動側ディスク３１をプロペ
ラ中間軸１０３等の被駆動側の回転軸の入力軸３０にボ
ルト３４、３９にて締結することが可能であるので、組
立て及びエンジン（駆動機械）への取付けが容易にでき
る。

【００３９】

【発明の効果】以上のごとく本発明によれば、スプリン
グ機構を組み込んだ駆動側ディスク及び従動側ディスク
及び従動側ディスクからなるスプリング式弾性軸継手を
複数個（複数段）タンデムに連結して構成されているの
で、各段のスプリングの強度の制約を拡大することがで
き、低ばね定数のスプリング特性が得られ、これにより
捩り振動の共振点を充分に使用域外へ移し、これを回避
することができる。したがってスプリングの組合せを広
範囲に選定することができ、広範囲な捩り振動の減衰が
可能となる。

【００４０】またタンデム構造のスプリング式弾性軸継
手を単体毎に任意の場所で組立て、駆動機械及び被駆動
機械に取付け可能であるので、組立て、取付けが簡単で
その工数が低減され低コストの弾性軸継手が得られる。
さらに、請求項２のように構成すれば、シリコンオイル
等の粘性流体の粘性摩擦による振動の減衰作用により、
捩り振動のさらなる低減が可能となり、特にエンジン発
停時での過渡的な共振応答の抑制に大きな効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る弾性軸継手の縦断面図
である。

【図２】図１のＢ−Ｂ矢視一部断面図である。

【図３】上記実施形態におけるスプリング機構の拡大構
造図である。

【図４】船舶用のプロペラ軸系を示す側面図である。

【図５】従来の弾性軸継手の縦断面図である。

【図６】図５のＺ−Ｚ矢視図である。

【符号の説明】

１０ 出力軸 １１ フライホール １３ 一段目駆動側ディスク １４ 一段目補助ディスク ２１ 一段目従動側ディスク ２３ 二段目駆動側ディスク ２４ 二段目補助ディスク ３０ 入力軸 ３１ 二段目従動側ディスク ３２ 連結軸 ４１ａ、４１ｂ 一段目コイルスプリング ５１ａ、５１ｂ 二段目コイルスプリング ４２ 一段目駆動側ばね受 ５２ 二段目駆動側ばね受 ４３ 一段目従動側ばね受 ５３ 二段目従動側ばね受 ６０ 空所（一段目） ６５ 空所（二段目） １００ エンジン １０１ 軸継手（弾性軸継手） １０３ プロペラ中間軸 ２００ 一段目スプリング機構 ２０１ 二段目スプリング機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩田 文雄 長崎市飽の浦町５番３号 西日本菱重興産 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動側ディスクと従動側ディスクとによ
   り区画形成され、両ディスクの円周方向に沿って複数個
   設けられた空所内に、前記駆動側ディスクと従動側ディ
   スクの円周方向相対変位により伸縮するスプリングと該
   スプリングの両端を支持するばね受とを有するスプリン
   グ機構を収納して構成されたスプリング式弾性軸継手を
   回転の軸線方向に複数個（複数段）並設し、 各段の従動側ディスクと次段の駆動側ディスクとを着脱
   自在に連結してタンデム構造の連結様態となし、一段目
   の駆動側ディスクはエンジン等の駆動機械の出力端に着
   脱自在に連結するとともに、最終段の従動側ディスクは
   プロペラ軸、発電機の回転軸等の被駆動機械回転軸の入
   力端に着脱自在に連結したことを特徴とする回転軸の弾
   性軸継手。
2. 【請求項２】 前記各空所内にシリコンオイル等の粘性
   流体を封入してなる請求項１記載の回転軸の弾性軸継
   手。
3. 【請求項３】 前記各空所内に、前記スプリング機構の
   ２個並列に設けた請求項１記載の回転軸の弾性軸継手。