(57)【要約】【課題】シフトチェンジ時等に発生する小さな衝撃を緩和しつつ、急加減速時等に発生する大きな衝撃を適切に緩和すること。【解決手段】プロペラ軸（２）とプロペラハブ（３）とを連結するプロペラダンパ（４）は、プロペラ軸に固定され、外周面から外向きに突出するリブ（４２ｅ、４２ｆ）が設けられた内筒（４２）と、内筒との間に所定の空間（４４）を介在した状態で、内筒と同軸に形成されて内周面から内向きに突出するリブ（４１ｃ、４１ｄ）が設けられた外筒（４１）とを有する。内筒と外筒との間に設けられた所定の空間は、互いのリブによって複数の圧力室（４４ａ〜４４ｄ）に区画されると共に粘性流体が封入される。プロペラダンパは、内筒と外筒との相対回転によるリブの揺動時に収縮する一方の圧力室から拡大する圧力室へ流入する粘性流体の流動抵抗で伝達トルクを発生させる回転ダンパで構成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロペラ軸に結合される船舶推進機用プロペラであって、
前記プロペラ軸に同軸に形成されて外周面に羽根が設けられたプロペラハブと、
前記プロペラ軸と前記プロペラハブとの間に配置され、両者を連結するプロペラダンパと、を具備し、
前記プロペラダンパは、前記プロペラ軸に固定され、外周面から外向きに突出する第１突出部が設けられた内筒と、前記内筒との間に所定の空間を介在した状態で、前記内筒と同軸に形成されて内周面から内向きに突出する第２突出部が設けられた外筒と、を有し、
前記内筒と前記外筒とは回動可能に支持され、両者の間に設けられた前記所定の空間が、前記第１突出部及び前記第２突出部によって複数の圧力室に区画されると共に粘性流体が封入され、
前記内筒と前記外筒との相対回転による第１突出部の揺動時に収縮する一方の圧力室から拡大する圧力室へ流入する前記粘性流体の流動抵抗で伝達トルクを発生させる回転ダンパで構成されることを特徴とする船舶推進機用プロペラ。
【請求項２】
前記回転ダンパは、前記内筒と前記外筒とが分解可能に構成され、前記内筒に設けられた第１突出部に一定以上の負荷が作用した際に破断する破断部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の船舶推進機用プロペラ。
【請求項３】
前記破断部は、前記内筒の外周面で前記第１突出部の基端部に沿って設けられた凹溝で構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の船舶推進機用プロペラ。
【請求項４】
弾性素材で形成され、前記回転ダンパと並列又は直列に連結される動力伝達部材を更に具備することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の船舶推進機用プロペラ。
【請求項５】
前記動力伝達部材が並列に連結される場合、前記回転ダンパの前記外筒を前記プロペラハブの内面に回転一体に結合する一方、前記回転ダンパの前記内筒に前記動力伝達部材が回転一体に固定されて前記プロペラハブに連結され、
前記動力伝達部材は、前記回転ダンパの前記内筒をその回転範囲の中央位置へ付勢するように固定されることを特徴とする請求項４に記載の船舶推進機用プロペラ。
【請求項６】
前記動力伝達部材と前記プロペラハブには、周方向に沿って互いに向かい合う少なくとも一対の対向面の間に隙間が形成されることを特徴とする請求項５に記載の船舶推進機用プロペラ。
【請求項７】
前記動力伝達部材が直列に連結される場合、前記回転ダンパの前記外筒に前記動力伝達部材が回転一体に固定され、当該動力伝達部材は、前記プロペラハブと回転一体に結合されることを特徴とする請求項４に記載の船舶推進機用プロペラ。
【請求項８】
前記プロペラダンパは、前記回転ダンパと前記動力伝達部材とが、前記プロペラ軸の長手方向に沿って船舶の前後方向に並べて配置されることを特徴とする請求項４から請求項７のいずれかに記載の船舶推進機用プロペラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶推進機用プロペラに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンなどの原動機によって駆動されるプロペラ軸と、複数の羽根（ブレード）を備え、プロペラ軸に固定されるプロペラハブとの間にプロペラダンパを備える船舶推進機用プロペラが知られている。プロペラダンパは、中立状態（停止状態）から船舶が前進又は後進する際におけるシフトチェンジ時の衝撃を緩和する機能（緩衝機能）と、プロペラ軸からプロペラハブに駆動力を伝達する機能（動力伝達機能）とを有している。なお、動力伝達機能においても、船舶の急加速又は急減速時には衝撃を緩和することが求められる。
【０００３】
プロペラダンパは、これらの緩衝機能及び動力伝達機能を実現するために緩衝部材を備えている。一般に、プロペラダンパの緩衝部材には、天然ゴムなどの弾性素材が使用される。このようなプロペラダンパの緩衝性能は、プロペラ軸とプロペラハブとの相対回転変位によって変形する緩衝部材のバネ特性によって決定される。
【０００４】
上述したプロペラダンパの緩衝機能と動力伝達機能とでは、緩衝部材が要求されるバネ特性が大きく異なる。このため、バネ特性が異なる２種類の緩衝部材を直列に配置する船舶推進機用プロペラが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この船舶推進機用プロペラでは、一方の緩衝部材を緩衝機能に利用する一方、他方の緩衝部材を動力伝達機能に利用することにより、双方の機能に要求されるバネ特性に対応している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１７８２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の船舶推進機用プロペラにおいては、プロペラダンパの緩衝部材として天然ゴムなどの弾性部材を使用している。このため、その材料の性質上、緩衝部材のねじれ変位角度を大きく設定することが難しく、十分な緩衝性能を確保することが困難であるという問題がある。一方で、このような大きな衝撃を緩和することだけを考慮すると、シフトチェンジ時等に発生する小さな衝撃を緩和することが困難となる。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、シフトチェンジ時等に発生する小さな衝撃を緩和しつつ、急加減速時等に発生する大きな衝撃を適切に緩和することができる船舶推進機用プロペラを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の船舶推進機用プロペラの一態様は、プロペラ軸に結合される船舶推進機用プロペラであって、前記プロペラ軸に同軸に形成されて外周面に羽根が設けられたプロペラハブと、前記プロペラ軸と前記プロペラハブとの間に配置され、両者を連結するプロペラダンパと、を具備し、前記プロペラダンパは、前記プロペラ軸に固定され、外周面から外向きに突出する第１突出部が設けられた内筒と、前記内筒との間に所定の空間を介在した状態で、前記内筒と同軸に形成されて内周面から内向きに突出する第２突出部が設けられた外筒と、を有し、前記内筒と前記外筒とは回動可能に支持され、両者の間に設けられた前記所定の空間が、前記第１突出部及び前記第２突出部によって複数の圧力室に区画されると共に粘性流体が封入され、前記内筒と前記外筒との相対回転による第１突出部の揺動時に収縮する一方の圧力室から拡大する圧力室へ流入する前記粘性流体の流動抵抗で伝達トルクを発生させる回転ダンパで構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、シフトチェンジ時等に発生する小さな衝撃を緩和しつつ、急加減速時等に発生する大きな衝撃を適切に緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施の形態に係る船舶推進機用プロペラの分解斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係る船舶推進機用プロペラの断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係るプロペラダンパの斜視図である。
【図４】第１の実施の形態に係るプロペラダンパの断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係るプロペラダンパのアウタースリーブの斜視図である。
【図６】第１の実施の形態に係るプロペラダンパのインナースリーブの斜視図である。
【図７】第１の実施の形態に係るプロペラダンパ内の圧力室の状態遷移の説明図である。
【図８】第１の実施の形態に係るプロペラダンパで使用する粘性流体のトルク特性の説明図である。
【図９】第２の実施の形態に係る船舶推進機用プロペラの断面図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る船舶推進機用プロペラの断面図である。
【図１１】第２の実施の形態の変形例に係る船舶推進機用プロペラの断面図である。
【図１２】第２の実施の形態の変形例に係る船舶推進機用プロペラの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。本発明に係る船舶推進機用プロペラ（以下、適宜「プロペラ」という）は、例えば、船外機用プロペラや船内機用プロペラに適用することができるが、これに限定されない。また、本発明に係るプロペラは、小型船舶に適用することができるが、これに限定されるものではなく大型船舶に適用することもできる。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るプロペラ１の分解斜視図である。図２は、第１の実施の形態に係る船舶推進機用プロペラの断面図である。図１及び図２Ａにおいては、説明の便宜上、プロペラ軸２の軸芯を通る平面で切断した状態のプロペラ１について示している。図２Ｂにおいては、図２Ａに示すＡ−Ａ線におけるプロペラ１の要部の断面を示している。以下の説明においては、図１及び図２Ａに示す前後方向を、本実施の形態に係るプロペラ１及びこのプロペラ１が搭載される船舶の前後方向と呼ぶものとする。
【００１３】
図１に示すように、プロペラ１は、図示しないエンジンなどの原動機によって駆動されるプロペラ軸２と、プロペラ軸２に固定されるプロペラハブ３と、プロペラ軸２とプロペラハブ３との間に配置され、プロペラ軸２とプロペラハブ３とを連結するプロペラダンパ４とを含んで構成される。プロペラ軸２に伝達された駆動力は、プロペラダンパ４を介してプロペラハブ３に伝達される。プロペラハブ３の回転に伴って羽根３１が回転（正転／逆転）することにより、プロペラ１を搭載する船舶を前進又は後進させる推進力が発生する。なお、プロペラハブ３は、プロペラボスと呼ばれることもある。
【００１４】
プロペラ軸２は、例えば、銅合金等の金属材料を鋳造することで形成される。プロペラ軸２は、概して円柱形状を有している。プロペラ軸２の後端部２１は、他部分に比べて細径に構成されている。プロペラ軸２の後端部２１の外周面には、後述するプロペラナット８が締結されるねじ溝２１ａが設けられている（図２Ａ参照）。
【００１５】
プロペラダンパ４は、プロペラ軸２の駆動時に発生する衝撃がプロペラハブ３に伝達するのを緩和する。プロペラダンパ４は、複数の部品を組み合わせたユニットで構成され、概して円筒形状を有している。プロペラダンパ４の中央には、前後方向に貫通する貫通孔４ａが形成されている。貫通孔４ａは、プロペラ軸２の一部（後端部２１を除く部分）を収納可能な内径寸法に構成されている。このプロペラダンパ４の構成については後述する。
【００１６】
プロペラハブ３は、例えば、銅合金等の金属材料を鋳造することで一部品として形成される。プロペラハブ３は、概して円筒形状を有するハブアウター３０と、ハブアウター３０の外周面に設けられた複数（例えば、４枚）の羽根（ブレード）３１と、ハブアウター３０の内周面に複数（例えば、４本）のリブ３２で支持されたハブインナー３３とを含んで構成される（図２Ｂ参照）。プロペラハブ３は、プロペラ軸２からの駆動力により回転し、推進力を発生させる。
【００１７】
複数の羽根３１は、ハブアウター３０の外周面にて周方向に等間隔を空けて配置される。複数の羽根３１は、それぞれ本体部の外周面から径方向外側に向かって延びるように設けられている。なお、羽根３１の枚数や形状は、特に限定されるものではなく、ハブアウター３０の外径寸法、或いは、プロペラ１の推進性能により任意に選択することができる。
【００１８】
ハブインナー３３は、ハブアウター３０の中央にて、ハブアウター３０と同心状に配置されている。ハブインナー３３は、概して円筒形状を有している。ハブインナー３３の中央には、前後方向に貫通する貫通孔３４が形成されている。貫通孔３４は、プロペラダンパ４の外形と同一形状を有し、プロペラダンパ４を嵌合状態で収納する。貫通孔３４を規定する内壁面には、互いに対向する位置に２対の平面部３４ａ、３４ｂが形成されている。図１においては、平面部３４ａ、３４ｂの一方のみが示されている。これらの平面部３４ａ、３４ｂは、後述するプロペラダンパ４の平面部４１ｆと同一の幅寸法を有し（図２Ｂ参照）、プロペラダンパ４の回転をプロペラハブ３に伝達する役割を果たす。
【００１９】
このような構成を有するプロペラ１を組み立てる際には、ハブインナー３３の貫通孔３４に収納したプロペラダンパ４の前面に、挿入孔５１を有するプロペラストッパ５を配置し、挿入孔５１を介してプロペラダンパ４の貫通孔４ａにプロペラ軸２を挿入する。ハブインナー３３の後方側に突出するプロペラ軸２の後端部２１にスペーサ６及びワッシャ７を取り付けると共に、そのねじ溝２１ａに対してプロペラナット８を締結することにより、プロペラ軸２及びプロペラダンパ４がプロペラハブ３に固定される（図２Ａ参照）。
【００２０】
ところで、船舶推進機用プロペラに備えられるプロペラダンパは、中立状態（停止状態）から船舶が前進又は後進する際におけるシフトチェンジ時の衝撃を緩和する機能（緩衝機能）と、プロペラ軸からプロペラハブに駆動力を伝達する機能（動力伝達機能）とを有している。なお、動力伝達機能においても、船舶の急加速又は急減速時には衝撃を緩和することが求められる。プロペラダンパは、これらの緩衝機能及び動力伝達機能を実現するために緩衝部材を備えている。一般に、プロペラダンパの緩衝部材には、天然ゴムなどの弾性素材が使用される。
【００２１】
上述したプロペラダンパの緩衝機能と動力伝達機能とでは、緩衝部材が要求されるバネ特性が大きく異なる。プロペラダンパの緩衝部材として弾性部材を使用する場合、その材料の性質上、緩衝部材のねじれ変位角度を大きく設定することが難しく、十分な緩衝性能を確保することが困難である。例えば、急加速（急減速）時に発生する衝撃は、中立状態から前進（後進）時に発生する衝撃と比べて極めて大きい。弾性部材で構成される緩衝部材では、このような大きな衝撃を緩和することが難しい。一方で、このような大きな衝撃を緩和することだけを考慮すると、シフトチェンジ時等に発生する小さな衝撃を緩和することが困難となる。
【００２２】
本発明者は、弾性部材を用いた緩衝部材では、ねじれ変位角度の大きさに応じて反力の大きさが変化するために、大きな衝撃を緩和する性能を確保できないことに着目した。そして、ねじれ変位角度の大きさではなく、ねじれ変位の角速度の大きさに応じて反力の大きさを変化させることが、シフトチェンジ時や急加速（急減速）時等、大小異なるバネ特性が要求される場合の適切な緩衝性能の確保に寄与することを見出し、本発明に想到した。
【００２３】
すなわち、本発明の骨子は、プロペラ軸２とプロペラハブ３の間に配置されるプロペラダンパ４を、粘性流体を封入した所定の空間を介して配置した内筒と外筒で構成し、内筒から外側に突出する突出部と外筒から内側に突出する突出部とで所定の空間を複数の圧力室に区画し、内筒と外筒との相対回転で収縮する圧力室から拡大する圧力室へ流入する粘性流体の流動抵抗で伝達トルクを発生させる回転ダンパで構成することである。
【００２４】
本発明によれば、隣り合う圧力室間で発生する粘性流体の流動抵抗で伝達トルクを発生させることから、ねじれ変位角度の大きさによって反力の大きさが変わる弾性部材の緩衝部材と異なり、ねじれ変位の角速度の大きさで反力の大きさを変化させることができる。これにより、シフトチェンジ時や急加速（急減速）時等に発生する衝撃の大きさに関わりなく、プロペラダンパ４に作用するねじれ変位の角速度に応じて衝撃を緩和するので、シフトチェンジ時等に発生する小さな衝撃を緩和しつつ、急加減速時等に発生する大きな衝撃を適切に緩和することができる。
【００２５】
ここで、第１の実施の形態に係るプロペラ１が有するプロペラダンパ４の構成について、図３〜図６を参照して説明する。図３及び図４は、それぞれ第１の実施の形態に係るプロペラ１が有するプロペラダンパ４の斜視図及び断面図である。図５及び図６は、それぞれ第１の実施の形態に係るプロペラダンパ４が有するアウタースリーブ４１及びインナースリーブ４２の斜視図である。なお、図４Ａにおいては、アウタースリーブ４１の内周面４１ｂに対向して設けられた一対のリブ４１ｃを通る断面を示している。また、図４Ｂにおいては、図４Ａに示すＢ−Ｂ線におけるプロペラダンパ４の全体の断面図を示している。
【００２６】
図３及び図４に示すように、プロペラダンパ４は、アウタースリーブ４１と、インナースリーブ４２と、ダンパーキャップ４３とを含んで構成される。アウタースリーブ４１とインナースリーブ４２とは互いに回動可能にハブインナー３３に支持されている。アウタースリーブ４１は、プロペラダンパ４の外筒の一例を構成し、インナースリーブ４２は、プロペラダンパ４の内筒の一例を構成する。しかしながら、プロペラダンパ４の外筒及び内筒の構成については、これらに限定されるものではなく適宜変更が可能である。
【００２７】
アウタースリーブ４１は、金属材料で形成され、概して円筒形状を有している。アウタースリーブ４１の内部には、プロペラダンパ４の前後方向に貫通する貫通孔４１ａが形成されている（図５参照）。貫通孔４１ａを規定する内周面４１ｂは、後述するインナースリーブ４２の外周面４２ｄよりも大径に設けられている。また、内周面４１ｂの対向する位置には、二対のリブ４１ｃ、４１ｄが設けられている（図４Ｂ参照）。
【００２８】
これらのリブ４１ｃ、４１ｄは、内周面４１ｂから内向きに延出している。それぞれのリブ４１ｃ、４１ｄの先端部（内側端部）は、後述するインナースリーブ４２の外周面４２ｄの近傍まで延出している。また、リブ４１ｃ、４１ｄは、プロペラダンパ４の前後方向に延伸し、アウタースリーブ４１の略全域に亘って設けられている（図５参照）。これらのリブ４１ｃ、４１ｄは、アウタースリーブ４１の内周面４１ｂから内向きに突出する第２突出部の一例を構成する。
【００２９】
また、アウタースリーブ４１の外周面４１ｅの所定位置には、４つの平面部４１ｆが設けられている。これらの平面部４１ｆは、隣り合う平面部４１ｆとの間で平面が直交するように配置されている。これらの平面部４１ｆは、プロペラダンパ４がハブインナー３３に収納された状態において、上述したハブインナー３３の平面部３４ａ、３４ｂに対向して配置され、プロペラダンパ４の回転をプロペラハブ３に伝達する役割を果たす（図２Ｂ参照）。
【００３０】
さらに、アウタースリーブ４１の内周面４１ｂの後端部には、ねじ溝４１ｇが設けられている（図５参照）。このねじ溝４１ｇは、後述するダンパーキャップ４３のねじ山４３ｂを収容し、ダンパーキャップ４３をプロペラダンパ４の後端部に保持する役割を果たす。
【００３１】
インナースリーブ４２は、金属材料で形成され、概して円筒形状を有している。インナースリーブ４２の内部には、プロペラダンパ４の前後方向に貫通する貫通孔４２ａが形成されている（図６参照）。貫通孔４２ａは、組み立てられた状態のプロペラダンパ４の貫通孔４ａを構成する。貫通孔４２ａを規定する内周面４２ｂは、プロペラ軸２の外径と略同一の寸法を有している。内周面４２ｂの後半部分には、ギア４２ｃが設けられている。これらのギア４２ｃは、プロペラ軸２の外周面に設けられた不図示のギアと噛合して、プロペラ軸２の回転をインナースリーブ４２に伝達する。
【００３２】
インナースリーブ４２の外周面４２ｄは、アウタースリーブ４１の内周面４１ｂよりも小径の寸法に設けられている。インナースリーブ４２の外周面４２ｄは、後述する空間４４を介在させた状態で、アウタースリーブ４１の内周面４１ｂと対向して配置される。外周面４２ｄの所定位置には、二対のリブ４２ｅ、４２ｆが設けられている（図４Ｂ参照）。これらのリブ４２ｅ、４２ｆは、インナースリーブ４２の外周面４２ｄから外向きに突出する第１突出部の一例を構成する。
【００３３】
それぞれのリブ４２ｅ、４２ｆは、外周面４２ｄにおいて、９０度間隔で配置されている。これらのリブ４２ｅ、４２ｆは、外周面４２ｄから外向きに延出している。それぞれのリブ４２ｅ、４２ｆの先端部（外側端部）は、アウタースリーブ４１の内周面４１ｂの近傍まで延出している。これらのリブ４２ｅ、４２ｆは、プロペラダンパ４の前後方向に延伸し、インナースリーブ４２の前端部から後端部近傍の位置まで設けられている（図６参照）。
【００３４】
インナースリーブ４２の外周面４２ｄには、リブ４２ｅ、４２ｆの基端部近傍に凹溝４２ｇが設けられている。凹溝４２ｇは、プロペラ１の衝突等の非常事態にリブ４２ｅ、４２ｆを破断させる破断部の一例を構成する。凹溝４２ｇは、インナースリーブ４２の厚さ寸法（インナースリーブ４２の径方向の厚さ寸法）を縮小すると共に、リブ４２ｅ、４２ｆの厚み寸法（インナースリーブ４２の周方向の厚み寸法）を縮小するように形成されている。凹溝４２ｇは、リブ４２ｅ、４２ｆの延在方向（プロペラダンパ４の前後方向）に沿って、その基端部全体に形成されている（図６参照）。また、凹溝４２ｇは、それぞれのリブ４２ｅ、４２ｆを両側から挟むように配置されているが、これに限定されない。凹溝４２ｇは、それぞれのリブ４２ｅ、４２ｆの片側のみに形成する構成としてもよい。
【００３５】
ダンパーキャップ４３は、概して円筒形状を有している。ダンパーキャップ４３の外周面４３ａは、アウタースリーブ４１の内周面４１ｂと略同一の外径を有している。ダンパーキャップ４３の外周面４３ａには、ねじ山４３ｂが設けられている。また、ダンパーキャップ４３の後端部には、フランジ４３ｃが設けられている。フランジ４３ｃは、アウタースリーブ４１の後端部と当接して、プロペラダンパ４に対してダンパーキャップ４３を位置決めする役割を果たす。
【００３６】
上述のように、アウタースリーブ４１の内周面４１ｂは、インナースリーブ４２の外周面４２ｄよりも大径に構成されている。したがって、アウタースリーブ４１の内周面４１ｂとインナースリーブ４２の外周面４２ｄとの間には、所定の空間４４が形成されている。所定の空間４４には、粘性流体が封入されている。例えば、粘性流体には、シリコンオイルを使用することができる。しかしながら、粘性流体の種別については、これに限定されるものではなく、プロペラダンパ４に要求される緩衝性能に応じて適宜選択することができる。
【００３７】
アウタースリーブ４１のリブ４１ｃ、４１ｄは、内周面４１ｂから空間４４に突出して設けられている。同様に、インナースリーブ４２のリブ４２ｅ、４２ｆは、外周面４２ｄから空間４４に突出して設けられている。所定の空間４４は、これらのリブ４１ｃ、４１ｄ及びリブ４２ｅ、４２ｆにより複数の空間４４ａ〜４４ｄに区画される。これらの空間４４ａ〜４４ｄは、アウタースリーブ４１とインナースリーブ４２との相対回転によって内部の圧力が変化する圧力室を構成する。以下では、これらの空間４４ａ〜４４ｄを圧力室４４ａ〜４４ｄと呼ぶものとする。
【００３８】
これらの圧力室４４ａ〜４４ｄは、リブ４１ｃ、４１ｄの先端部とインナースリーブ４２の外周面４２ｄとの間の間隙、並びに、リブ４２ｅ、４２ｆの先端部とアウタースリーブ４１の内周面４１ｂとの間の間隙により連通している。また、それぞれの圧力室４４ａ〜４４ｄは、アウタースリーブ４１とインナースリーブ４２との相対回転により２つの空間に分割される。
【００３９】
ここで、アウタースリーブ４１とインナースリーブ４２との相対回転により分割される２つの圧力室について、図７を参照して説明する。図７は、第１の実施の形態に係るプロペラダンパ４内の圧力室４４の状態遷移の説明図である。ここでは、図７に示す下方側のリブ４１ｃ及びリブ４２ｅ、並びに、圧力室４４ｂに着目して説明する。また、ここでは、説明の便宜上、アウタースリーブ４１は回転しないものとする。
【００４０】
例えば、図７Ａに示す状態からインナースリーブ４２が反時計回転方向に回転すると、リブ４２ｅは、リブ４１ｃの右側面から離間していく。このとき、リブ４１ｃの右側面とリブ４２ｅの左側面との間に空間４４ｂ１が形成される。これにより、圧力室４４ｂが２つの空間４４ｂ１、４４ｂ２に分割される。以下では、リブ４２ｅの離間により拡大（形成）される空間４４ｂ１を拡大圧力室４４ｂ１と呼び、リブ４２ｅの離間により収縮する空間４４ｂ２を収縮圧力室４４ｂ２と呼ぶものとする。
【００４１】
拡大圧力室４４ｂ１と収縮圧力室４４ｂ２とは、リブ４２ｅの先端部とアウタースリーブ４１の内周面４１ｂとの間隙によって連通している。このため、インナースリーブ４２（リブ４２ｅ）が回転すると、収縮圧力室４４ｂ２に収容されていた粘性流体が拡大圧力室４４ｂ１に流入する。このとき、粘性流体の材料特性から流動抵抗が発生する。プロペラダンパ４においては、このようにアウタースリーブ４１とインナースリーブ４２との相対回転に伴って圧力室４４ａ〜４４ｄに封入した粘性流体に発生する流動抵抗を利用して緩衝機能を実現する。以下では、このようなプロペラダンパ４を回転ダンパと呼ぶことがある。なお、粘性流体としてシリコンオイルなどのオイルを用いる場合には、オイルダンパと呼ぶこともできる。
【００４２】
なお、ここでは圧力室４４ｂについて説明しているが、他の圧力室４４ａ、４４ｃ及び４４ｄにおいても同様である。すなわち、インナースリーブ４２（リブ４２ｅ）が回転すると、収縮圧力室４４ａ２（収縮圧力室４４ｃ２、収縮圧力室４４ｄ２）から拡大圧力室４４ａ１（拡大圧力室４４ｃ１、拡大圧力室４４ｄ１）に粘性流体が流入する。
【００４３】
また、ここではインナースリーブ４２が反時計回転方向に回転する場合について説明している。これとは逆に、インナースリーブ４２が時計回転方向に回転する場合には、拡大圧力室４４ｂ１と収縮圧力室４４ｂ２とが入れ替わる。すなわち、空間４４ｂ２が拡大圧力室４４ｂ２となり、空間４４ｂ１が収縮圧力室４４ｂ１となる。インナースリーブ４２の回転に伴い、収縮圧力室４４ｂ１に収容されていた粘性流体が拡大圧力室４４ｂ２に流入する。
【００４４】
このように圧力室４４ａ〜４４ｄに封入した粘性流体の漏出を防止するため、プロペラダンパ４は、その前端部及び後端部にオイルシール４５、４６を有している（図４Ａ参照）。オイルシール４５は、ダンパーキャップ４３に形成された凹部４３ｃ内に固定されている。一方、オイルシール４６は、アウタースリーブ４１の貫通孔４１ａの後端部近傍でアウタースリーブ４１の内周面４１ｂに固定されている。これらのオイルシール４５、４６は、ベアリング機能を有し、それぞれプロペラ軸２（図２Ａ参照）及びインナースリーブ４２を回転可能に支持されている。
【００４５】
また、ダンパーキャップ４３とアウタースリーブ４１の後端部との間には、Ｏリング４７が配置されている。Ｏリング４７は、オイルシール４５、４６と同様に、圧力室４４ａ〜４４ｄに封入した粘性流体の漏出を防止する役割を果たす。Ｏリング４７は、アウタースリーブ４１とダンパーキャップ４３との隙間から粘性流体が漏出するのを防止する。
【００４６】
以下、このような構成を有するプロペラ１におけるシフトチェンジ時及び急加速時に発生する衝撃を緩和する場合の動作について、図７及び図８を参照して説明する。図８は、第１の実施の形態に係るプロペラダンパ４で使用する粘性流体のトルク特性の説明図である。図８においては、縦軸にトルクＱ（Ｎ／ｍ）を割り当て、横軸に角速度ω（ｄｅｇ／ｓ）を割り当てている。なお、図７Ａでは、中立状態（停止状態）のプロペラダンパ４を示している。ここでは、シフトチェンジ時等にインナースリーブ４２が反時計回転方向に回転するものとする。
【００４７】
図７Ａに示す中立状態からシフトチェンジによりプロペラ軸２から回転力が伝達されると、インナースリーブ４２が反時計回転方向に回転する。インナースリーブ４２の回転に伴い、リブ４２ｅ、４２ｆが反時計回転方向に回転する。リブ４２ｅ、４２ｆが回転すると、図７Ｂに示すように、圧力室４４ａ〜４４ｄがそれぞれ分割される。圧力室４４ａ〜４４ｄの分割に伴い、それぞれの収縮圧力室から拡大圧力室に粘性流体が流入する。粘性流体は、リブ４２ｅ、４２ｆの先端部とアウタースリーブ４１の内周面４１ｂとの間隙を介して拡大圧力室に流入する。このため、流動抵抗が発生する。シフトチェンジ時に発生する衝撃トルクは、この流動抵抗により吸収される。
【００４８】
一方、急加速により発生する衝撃トルクについても、同様である。すなわち、リブ４２ｅ、４２ｆの回転に伴い、粘性流体がリブ４２ｅ、４２ｆの先端部とアウタースリーブ４１の内周面４１ｂとの間隙を介して拡大圧力室に流入する。この場合に発生する流動抵抗により、急加速時に発生する衝撃トルクが吸収される。なお、急加速時に発生する衝撃トルクは、シフトチェンジ時に発生する衝撃トルクと比べて極めて大きい。
【００４９】
ここで、粘性流体により吸収されるトルク（吸収トルク）について説明する。粘性流体による吸収トルクは、角速度との関係で求められる（図８参照）。図８に示すように、プロペラダンパ（回転ダンパ）４の特性曲線（ダンパ特性曲線）は、角速度が大きくなるに連れて緩やかに吸収トルクが大きくなる特性を有している。これは、粘性流体がトルク伝達の速度に応じて減衰力が変化するという特徴に基づいている。例えば、粘性流体は、トルク伝達の速度が速ければ減衰力が大きくなる一方、トルク伝達の速度が遅ければ減衰力が小さくなる。これにより、発生する衝撃トルクが小さい（トルク伝達の速度が遅い）シフトチェンジ時だけでなく、発生する衝撃トルクが大きい（トルク伝達の速度が速い）急加速時においても、適切に衝撃トルクを吸収することができる。
【００５０】
プロペラ軸２の回転に伴い、インナースリーブ４２が回転すると、圧力室４４内に封入された粘性流体の流動抵抗によりアウタースリーブ４１も回転する。このアウタースリーブ４１の回転に伴ってプロペラハブ３も回転する。そして、インナースリーブ４２が最大限まで回転すると、リブ４２ｅ、４２ｆが進行方向側のリブ４１ｃ、４１ｄに当接する。リブ４２ｅ、４２ｆがリブ４１ｃ、４１ｄに当接することにより、粘性流体の流動抵抗を介することなくインナースリーブ４２の回転に伴ってアウタースリーブ４１が回転する。アウタースリーブ４１の回転に伴ってプロペラハブ３が回転し、複数の羽根３１が回転することで推進力が発生する。
【００５１】
なお、アウタースリーブ４１及びインナースリーブ４２は、上述したように金属材料で形成されている。このため、リブ４２ｅ、４２ｆがリブ４１ｃ、４１ｄに当接し、アウタースリーブ４１を回転させることで、確実にアウタースリーブ４１にトルク伝達が行われる。弾性部材を用いた従来のプロペラダンパでは、急加減速などの過負荷条件で繰り返し使用されると、プロペラハブに対してプロペラダンパがスリップし、通常航行ができなくなるという事態が発生し得る。本実施の形態に係るプロペラダンパ４では、このような不具合が発生することがなく、アウタースリーブ４１を介してプロペラハブ３を確実に回転させることができる。
【００５２】
以上説明したように、第１の実施の形態に係るプロペラ１によれば、プロペラダンパ４が粘性流体の流動抵抗で伝達トルクを発生させる回転ダンパで構成されることから、ねじれ変位角度の大きさによって反力の大きさが変わる弾性部材の緩衝部材と異なり、ねじれ変位の角速度の大きさで反力の大きさを変化させることができる。これにより、シフトチェンジ時や急加速（急減速）時等に発生する衝撃の大きさに関わりなく、プロペラダンパ４に作用するねじれ変位の角速度に応じて衝撃を緩和するので、シフトチェンジ時等に発生する小さな衝撃を緩和しつつ、急加速又は急減速時等に発生する大きな衝撃を適切に緩和することができる。
【００５３】
また、第１の実施の形態に係るプロペラ１においては、アウタースリーブ４１とインナースリーブ４２とが分解可能に構成され、インナースリーブ４２に設けられたリブ４２ｅ、４２ｆに一定以上の負荷が作用した際に破断する凹溝４２ｇが設けられている。これにより、例えば、プロペラ１が水中の障害物等に接触してプロペラ軸２に過負荷が作用した場合に凹溝４２ｇを破断させることができる。この結果、アウタースリーブ４１を含め、プロペラ１の動力伝達系の他部分が破損するのを防止できるので、プロペラ１の修復に要するコストを大幅に低減することができる。また、破損箇所を想定できるので、交換部品を特定し易く、修復時の作業効率を向上することができる。
【００５４】
特に、第１の実施の形態に係るプロペラ１においては、凹溝４２ｇは、リブ４２ｅ、４２ｆの基端部に沿って設けられている。このため、インナースリーブ４２の外周面４２ｄからリブ４２ｅ、４２ｆの一部が突出した状態で残存する事態を防止することができる。これにより、リブ４２ｅ、４２ｆの一部でアウタースリーブ４１が損傷するのを防止することができる。
【００５５】
なお、第１の実施の形態においては、破断部の一例として、リブ４２ｅ、４２ｆの基端部近傍に設けた凹溝４２ｇについて説明している。しかしながら、リブ４２ｅ、４２ｆを破断させる破断部の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。破断部には、プロペラ１の動力伝達系（特に、アウタースリーブ４１）の損傷を防止することを前提として任意の構成を適用することができる。
【００５６】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態においては、プロペラダンパ４を、アウタースリーブ４１とインナースリーブ４２との間に形成した圧力室４４内に粘性流体を封入し、アウタースリーブ４１とインナースリーブ４２との相対回転時に圧力室４４内で移動する粘性流体の流動抵抗で伝達トルクを発生させる回転ダンパで構成している。第２の実施の形態に係るプロペラダンパは、第１の実施の形態に係るプロペラダンパ４を構成する回転ダンパに、天然ゴム等の弾性部材からなる動力伝達部材を連結する点で、第１の実施の形態に係るプロペラダンパ４と相違する。以下、第２の実施の形態に係るプロペラダンパについて、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００５７】
図９及び図１０は、第２の実施の形態に係るプロペラ１の断面図である。図９においては、図示しないプロペラ軸２の中心を通る断面を示している。図１０Ａにおいては、図９に示すＣ−Ｃ線におけるプロペラ１の要部の断面を示している。図１０Ｂにおいては、図９に示すＤ−Ｄ線におけるプロペラ１の要部の断面を示している。
【００５８】
なお、図９及び図１０において、第１の実施の形態と共通の構成要素については、同一の符号を付与してその説明を省略する。また、図９においては、説明の便宜上、プロペラ軸２、プロペラストッパ５、スペーサ６、ワッシャ７及びプロペラナット８を省略している（図２Ａ参照）。また、図１０においては、中立状態（停止状態）のプロペラ１について示している。
【００５９】
図９に示すように、第２の実施の形態に係るプロペラ１は、回転ダンパと並列に連結される動力伝達部材９を有するプロペラダンパ４´を備える点で、第１の実施の形態に係るプロペラ１と相違する。すなわち、プロペラダンパ４´は、第１の実施の形態に係る回転ダンパ（プロペラダンパ４）と、これに並列に連結された動力伝達部材９とから構成される。プロペラダンパ４´は、組み立てられた状態において、アウタースリーブ４１よりも後方側に突出するインナースリーブ４２´を有している。
【００６０】
動力伝達部材９は、概して円筒形状を有している。動力伝達部材９の外周面９１の所定位置には、それぞれ平行な二対の平面部９１ａ、９１ｂが設けられている（図１０Ｂ参照）。これらの平面部９１ａ、９１ｂは、隣り合う平面部９１ｂ、９１ａとの間で平面が直交するように配置されている。動力伝達部材９の外周面９１は、ハブインナー３３の内周面と同一形状を有している。動力伝達部材９の外周面９１は、ハブインナー３３の内周面よりも僅かに小径に形成されている。動力伝達部材９は、ハブインナー３３に遊びを持った状態で嵌め込まれている（遊嵌状態）。
【００６１】
動力伝達部材９の平面部９１ａ、９１ｂと、ハブインナー３３の平面部３４ａ、３４ｂとは僅かな隙間を挟んで対向して配置されている。インナースリーブ４２´の回転に伴い、動力伝達部材９が回転すると、平面部９１ａ、９１ｂがハブインナー３３の内周面に接触する。これにより、インナースリーブ４２´の回転が動力伝達部材９を介してプロペラハブ３に伝達される。
【００６２】
動力伝達部材９は、固定用スリーブ９２を介して、アウタースリーブ４１よりも後方側に突出するインナースリーブ４２´の外周面４２ｄに固定されている。例えば、動力伝達部材９は、接着剤等により固定用スリーブ９２に固定される。動力伝達部材９は、インナースリーブ４２´と一体的に回転可能に構成されている。すなわち、動力伝達部材９は、回転ダンパのインナースリーブ４２´に回転一体に固定される一方、プロペラハブ３（ハブインナー３３）と回転一体に連結される。
【００６３】
固定用スリーブ９２は、接着剤等によりインナースリーブ４２´の外周面４２ｄに固定される。このように固定用スリーブ９２を介在させたのは、プロペラダンパ４´の組立作業性及び動力伝達部材９の交換作業性の効率化を考慮したものである。なお、インナースリーブ４２´の外周面４２ｄに接着剤等により動力伝達部材９を直接固定することもできる。
【００６４】
動力伝達部材９は、インナースリーブ４２´をその回転範囲の中央位置に付勢（位置決め）するように、固定用スリーブ９２を介してインナースリーブ４２´の外周面４２ｄに固定されている。図１０Ａに示すように、中立状態（停止状態）において、インナースリーブ４２´のリブ４２ｅ、４２ｆは、動力伝達部材９の付勢力によって、それぞれ圧力室４４ａ〜４４ｄの中央位置に配置されている。すなわち、リブ４２ｅ、４２ｆは、アウタースリーブ４１の隣り合うリブ４１ｃ、４１ｄの中間位置に配置され、それぞれ圧力室４４ａ〜４４ｄを分割する位置に配置されている。
【００６５】
図１０に示す中立状態（停止状態）からプロペラ軸２の回転力が伝達されると、この回転力は、インナースリーブ４２´を介して動力伝達部材９及びアウタースリーブ４１に伝達される。そして、動力伝達部材９及びアウタースリーブ４１からプロペラハブ３に伝達される。すなわち、プロペラ軸２の回転力は、動力伝達部材９及びアウタースリーブ４１を介して並列にプロペラハブ３に伝達される。
【００６６】
プロペラダンパ４´において、プロペラ軸２の駆動に伴って発生した衝撃トルクは、まず回転ダンパで吸収される。回転ダンパによる衝撃の吸収態様は、第１の実施の形態と同様である。そして、インナースリーブ４２´が僅かに回転し、これに固定された動力伝達部材９がハブインナー３３の内周面に接触すると、動力伝達部材９が緩衝部材として機能して衝撃トルクが吸収される。
【００６７】
このように第２の実施の形態に係るプロペラダンパ４´においては、シフトチェンジ時等に発生する小さな衝撃トルクを回転ダンパで受けることができる。一方、船舶を急加速又は急減速させてプロペラ１への伝達トルクが大きく変動した場合には、回転ダンパと動力伝達部材９の双方で衝撃を受けることができる。これにより、動力伝達部材９を構成する弾性部材の硬度（バネ定数）を高く設定することなくソフトに吸収することができる。
【００６８】
特に、動力伝達部材９とプロペラハブ３（ハブインナー３３）には、周方向に沿って互いに向き合う対向面（平面部９１ａ、９１ｂと平面部３４ａ、３４ｂ）が設けられている。これらの対向面の間には、隙間が形成されている。この隙間の分だけ動力伝達部材９が緩衝部材として機能するのが遅延される。このため、所定の回転角度の範囲では、回転ダンパのみでトルク伝達を行われる。これにより、シフトチェンジ等の際に発生する衝撃を軽減することができる。
【００６９】
また、プロペラダンパ４´においては、回転ダンパと動力伝達部材９とがプロペラ軸２の長手方向に沿って船舶の前後方向に並べて配置されている。このように前後方向に回転ダンパと動力伝達部材９とを並べることにより、プロペラダンパ４´の径方向の寸法を小型化することができる。また、前後方向に離れて配置されることから、故障時等における動力伝達部材９等の交換作業を容易化することができる。
【００７０】
なお、図９及び図１０に示すプロペラダンパ４´では、動力伝達部材９をインナースリーブ４２の外周面４２ｄに固定する場合について説明している。しかしながら、動力伝達部材９が固定される対象は、インナースリーブ４２の外周面４２ｄに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、アウタースリーブ４１の外周面４１ｅに動力伝達部材９を固定してもよい。
【００７１】
以下、アウタースリーブ４１の外周面４１ｅに動力伝達部材９を固定する場合の態様について説明する。図１１及び図１２は、第２の実施の形態の変形例に係るプロペラ１の断面図である。図１１においては、図示しないプロペラ軸２の中心を通る断面を示している。図１２Ａにおいては、図１１に示すＥ−Ｅ線におけるプロペラ１の要部の断面を示している。図１２Ｂにおいては、図１１に示すＦ−Ｆ線におけるプロペラ１の要部の断面を示している。第２の実施の形態の変形例に係るプロペラ１は、回転ダンパに直列に連結される動力伝達部材９を有するプロペラダンパ４´を備える点で、第１の実施の形態に係るプロペラ１と相違する。
【００７２】
なお、図１１及び図１２において、図９及び図１０と共通の構成要素については、同一の符号を付与してその説明を省略する。また、図１１においては、説明の便宜上、プロペラ軸２、プロペラストッパ５、スペーサ６、ワッシャ７及びプロペラナット８を省略している（図２Ａ参照）。図１２においては、図１０と同様に、中立状態（停止状態）のプロペラ１について示している。
【００７３】
図１１に示すように、第２の実施の形態の変形例に係るプロペラダンパ４´は、組み立てられた状態において、外周面４１ｅに動力伝達部材９を固定する領域を確保できるように、インナースリーブ４２´と同等の長さを有するアウタースリーブ４１´を有している。プロペラダンパ４´が、第１の実施の形態に係る回転ダンパ（プロペラダンパ４）と、これに連結された動力伝達部材９とから構成される点は、第２の実施の形態と同様である。
【００７４】
動力伝達部材９の構成は、第２の実施の形態と同様である。すなわち、動力伝達部材９は、概して円筒形状を有すると共に、平行な二対の平面部９１ａ、９１ｂを有し、ハブインナー３３に遊びを持った状態で嵌め込まれている。動力伝達部材９の平面部９１ａ、９１ｂと、ハブインナー３３の平面部３４ａ、３４ｂとは僅かな隙間を挟んで対向して配置されている。
【００７５】
動力伝達部材９は、固定用スリーブ９２を介して、アウタースリーブ４１´の後端部近傍の外周面４１ｅに固定されている。例えば、動力伝達部材９は、接着剤等により固定用スリーブ９２に固定される。固定用スリーブ９２は、接着剤等によりアウタースリーブ４１´の外周面４１ｅに固定される。動力伝達部材９は、アウタースリーブ４１´と一体的に回転可能に構成されている。すなわち、動力伝達部材９は、回転ダンパのアウタースリーブ４１´に回転一体に固定される一方、プロペラハブ３（ハブインナー３３）と回転一体に結合される。
【００７６】
図１２に示す中立状態（停止状態）からプロペラ軸２の回転力が伝達されると、この回転力は、インナースリーブ４２´を介してアウタースリーブ４１´に伝達される。そして、アウタースリーブ４１´及びアウタースリーブ４１´に固定された動力伝達部材９からプロペラハブ３に伝達される。すなわち、プロペラ軸２の回転力は、動力伝達部材９及びアウタースリーブ４１を介して直列（時系列的）にプロペラハブ３に伝達される。
【００７７】
プロペラ軸２の駆動に伴って発生した衝撃トルクは、主に回転ダンパで吸収される。回転ダンパによる衝撃の吸収態様は、第１の実施の形態と同様である。そして、インナースリーブ４２´の回転力がアウタースリーブ４１´に伝達されると、動力伝達部材９が緩衝部材として機能して衝撃トルクが吸収される。
【００７８】
このように変形例に係るプロペラダンパ４´においては、第２の実施の形態と同様に、船舶を急加速又は急減速させてプロペラ１への伝達トルクが大きく変動した場合には、回転ダンパと動力伝達部材９の双方で衝撃を受けることができる。これにより、動力伝達部材９を構成する弾性部材の硬度（バネ定数）を高く設定することなくソフトに吸収することができる。
【００７９】
特に、変形例に係るプロペラダンパ４´においては、動力伝達部材９がアウタースリーブ４１´の外周面４１ｅに固定されることから、インナースリーブ４２´の外周面４２ｄに固定される場合と比べて、回転ダンパ（インナースリーブ４２´）の回転範囲（緩衝ストローク範囲）を広く取ることができる。これにより、シフトチェンジ時に発生する衝撃吸収のための緩衝ストローク範囲を確保できるので、シフトチェンジ時に発生する衝撃吸収性能に優れたプロペラダンパ４´を提供することができる。
【００８０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００８１】
例えば、上記の実施の形態においては、アウタースリーブ４１に二対のリブ４１ｃ、４１ｃを設ける一方、インナースリーブ４２に二対のリブ４２ｅ、４２ｆを設ける場合について説明している。しかしながら、これらのリブの数については、二対に限定されるものではなく適宜変更が可能である。アウタースリーブ４１とインナースリーブ４２との相対回転により粘性流体に流動抵抗が発生することを条件として任意の数を選択することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上説明したように、本発明は、シフトチェンジ時等に発生する小さな衝撃を緩和しつつ、急加減速時等に発生する大きな衝撃を適切に緩和することができるという効果を有し、特に、緩衝機能を有する船舶推進機用プロペラに有用である。
【符号の説明】
【００８３】
１  船舶推進機用プロペラ（プロペラ）
２  プロペラ軸
３  プロペラハブ
３０  ハブアウター
３１  羽根
３３  ハブインナー
３４ａ、３４ｂ  平面部
４、４´  プロペラダンパ（回転ダンパ）
４１、４１´  アウタースリーブ
４１ａ  貫通孔
４１ｂ  内周面
４１ｃ、４１ｄ  リブ
４１ｅ  外周面
４１ｆ  平面部
４２、４２´  インナースリーブ
４２ｂ  内周面
４２ｄ  外周面
４２ｅ、４２ｆ  リブ
４２ｇ  凹溝
４３  ダンパーキャップ
９  動力伝達部材
９１  外周面
９１ａ、９１ｂ  平面部
９２  固定用スリーブ
【図１】
2019018585.tif 000003
【図２】
2019018585.tif 000004
【図３】
2019018585.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019018585.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2019018585.tif 000014