(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関から推進装置の入力ピニオン軸へ、連結軸を介して動力伝達する船舶の動力伝達機構において、連結軸の両端部に高ねじりばね定数特性を有するダンパーゴムを備え、連結軸と入力ピニオン軸との間の継手軸部分に、低ねじりばね定数特性を有するダンパーゴムを配置していることを特徴とする船舶の動力伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、機関から推進装置の入力ピニオン軸へ、連結軸を介して動力伝達する船舶の動力伝達機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は従来の船舶の動力伝達機構を示しており、船体１内にディーゼル機関等の内燃機関２を搭載し、船尾３に舶用の推進装置５を装着し、内燃機関２の出力部（フライホイール等）６と推進装置５の入力ピニオン軸７との間を連動連結するために、前側から順に、連結軸１０、継手軸１１及びユニバーサル継手１２を配置している。そして上記連結軸１０の前端と出力部６との間並びに連結軸１０の後端と継手軸１１の間に、それぞれ高ねじりばね定数特性を有するダンパーゴム１３，１４を介在させている。その他先行技術文献としては、特公平１−１５０７７０号公報等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
周知のように内燃機関２は、爆発を利用して回転していることにより、運転中は回転変動が生じており、この回転変動は連結軸１０、継手軸１１及びユニバーサル継手１２を介して入力ピニオン軸７に伝わり、推進装置５内の入力ピニオン１６と前進用ギヤ１８との間又は入力ピニオン１６と後進用ギヤ１９との間等で発生する歯打音の原因となっている。
【０００４】
図１３のように、連結軸１０の両端に高ねじりばね定数特性のダンパーゴム１３，１４のみを設けていると、負荷が小さい時又はニュートラル運転時には、ダンパーゴム１３，１４部分で機関側の回転変動が増幅することもあり、一方、ユニバーサル継手１２での減衰は少なく、また、入力ピニオン１６及び前進用あるいは後進用ギヤ１８，１９の抵抗も少ないため、上記歯打音、いわゆる「カタカタ音」の発生が顕著になる。
【０００５】
【発明の目的】
本願発明の目的は、内燃機関と舶用の推進装置の間の動力伝達機構において、機関側の回転変動を低減し、推進装置内でのギヤ間の歯打音を減少させることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願請求項１記載の発明は、機関から推進装置の入力ピニオン軸へ、連結軸を介して動力伝達する船舶の動力伝達機構において、連結軸の両端部に高ねじりばね定数特性を有するダンパーゴムを備え、連結軸と入力ピニオン軸との間の継手軸部分に、低ねじりばね定数特性を有するダンパーゴムを配置していることを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
［参考例１］
図１は、船舶の動力伝達機構の参考例１であり、前後両端部に高ねじりばね定数特性のダンパーゴム１３，１４を有する連結軸１０と、２段ねじりばね定数特性を有する２段型ねじり継手２１を併用した構造であり、前記図１３と同じ部品又は部分には同じ符号を付している。図１において、船体１内にディーゼル機関又はガソリン機関等の内燃機関２を搭載し、船尾３に舶用の推進装置５を装着しており、内燃機関２の出力部（フライホイール等）６と推進装置５の入力ピニオン軸７との間を連動連結する動力伝達機構として、前から順に、上記２段ねじりばね定数特性を有する２段型ねじり継手２１、連結軸１０、継手軸１１及びユニバーサル継手１２を配置してある。連結軸１０は前述のように前後両端部に高ねじりばね定数特性のダンパーゴム１３，１４を有しており、前側のダンパーゴム１３と機関出力部６との間に、上記２段型ねじり継手２１を介在させてある。
【０００８】
推進装置５内には、入力ピニオン１６に噛み合う前，後進用ギヤ１８，１９と、該前，後進用ギヤ１８，１９に前後進切換クラッチ２４を介して切換自在に連結される伝動軸２３と、プロペラ２８を備えた出力軸２５が配置されており、伝動軸２３と出力軸２５はギヤ２６，２７により連結されている。
【０００９】
２段型ねじり継手２１は、軟硬２種類の弾性部材を利用した構造であり、図４に実線の折れ線Ｘ２で示すような２段ねじりばね定数特性（２段ねじり特性）を有している。すなわち、ねじれ角θが０°から所定ねじれ角θ1までは、ばね定数が小さい（軟らかい）第１段用の弾性部材が弾性変形し、それによりグラフ上で傾きの小さい低ねじりばね定数特性となり、一方、ねじれ角が所定ねじれ角θ1より大きくなると、ばね定数が大きい（硬い）弾性部材が弾性変形し、それにより傾きの大きい高ねじりばね定数特性となるように構成されている。
【００１０】
図２及び図３は、２段型ねじり継手２１の一具体化例を示しており、第１，第２段用の各弾性部材としていずれもゴムを利用した構造である。縱断面図を示す図２において、ピン３３により互いに結合された１対の入力側サイドプレート３１，３１と、該サイドプレート３１，３１間にこれらと相対回転可能に配置された出力側フランジ３５とを備えており、サイドプレート３１，３１は機関２の出力部６に結合し、フランジ３５は軸部３５ａを介して連結軸１０の前側ダンパーゴム１３に結合している。
【００１１】
上記ピン３３には硬くてばね定数の高い第２段用の筒形ダンパーゴム４２が嵌着され、フランジ３５に形成された長孔３７内に円周方向移動可能に配置されている。フランジ３５とサイドプレート３１の間には、軟らかくてばね定数の低い第１段用のダンパーゴム４１が配置され、第１段用のダンパーゴム４１の軸方向の両端面は、フランジ３５とサイドプレート３１にそれぞれ接着あるいは焼付により固着されている。
【００１２】
図２のIII-III断面図を示す図３において、第２段用のダンパーゴム４２は、機関停止時、すなわちサイドプレート３１とフランジ３５の間のねじりトルクが０の時に、長孔３７の周方向の中央部に位置しており、長孔３７の回転方向の各端縁と第２段用ダンパーゴム４２との間隔は、前記所定ねじれ角度θ1に設定されている。
【００１３】
［作用］
図３において、機関の回転変動により、機関側のサイドプレート３１がフランジ３５に対して、たとえば矢印Ｒ方向に相対的にねじれる場合、ねじれ角θが０〜θ1の範囲では、軟らかい第１段用のダンパーゴム４１が弾性変形し（ねじれ）、ねじれ角θがθ1に達すると第２段用のダンパーゴム４２が長孔３７の端縁に当接し、それ以上のねじれ角θの範囲では、硬い第２段用の筒形ダンパーゴム４２が弾性変形する。
【００１４】
すなわち、図４の折れ線Ｘ２のように、ねじれ角θが０〜θ１の範囲では、小さなねじりトルクによりばね定数の低い第１のダンパーゴム４１が弾性変形し、低回転トルク時の回転変動を効率良く吸収し、ねじれ角θが所定ねじれ角θ１以上では、ばね定数の高い第２のダンパーゴム４２が弾性変形し、高回転トルク時の回転変動を効率良く吸収する。なお、破線の直線Ｘ１は連結軸１０の高いねじりばね定数のダンパーゴム１３，１４のねじり特性線であり、ばね定数（傾き）は、前記折れ線Ｘ２の第１段目よりも大きく、第２段目よりも小さくなっている。
【００１５】
図５は、図１３に示す従来例による騒音と、図１に示す本願発明による騒音を比較した図であり、従来に比べて騒音が低下していることを示しており、特に、７００rpm以下の低速回転域において、従来例よりも大幅に騒音が低下していることを示している。
【００１６】
［参考例２］
図６は、船舶の動力伝達機構の参考例２であり、連結軸１０の後端には、図１と同様に高いねじりばね定数のダンパーゴム１４を設け、連結軸１０の前端には、図１のようなダンパーゴム１３は設けずに、２段ねじりばね定数特性を有する２段型ねじり継手２１のみを介在させてある。
【００１７】
ねじり特性を示す図７において、折れ線Ｘ２は、前記図４の折れ線Ｘ２と同様に２段型ねじり継手２１のねじり特性を示し、直線Ｘ３は後端ダンパーゴム１４のねじり特性を示している。
【００１８】
［発明の実施の形態１］
図８は、請求項１記載の発明を適用した船舶の動力伝達機構であり、前後両端に高ねじりばね定数特性のダンパーゴム１３，１４を有する連結軸１０を備えると共に、継手軸１１に低ねじりばね定数特性を有するダンパー機構を備えている。
【００１９】
図９は低ねじりばね定数特性のダンパー機構を備えた継手軸１１の一具体化例を示しており、継手軸１１は、後側ダンパーゴム１４にフランジ５１を介して結合された前側の筒軸５０と、ユニバーサル継手１２に結合された後側軸５２と、低ねじりばね定数のダンパーゴム５６を内面に嵌着（固着）した第１の中間筒軸５３と、第２の中間筒軸５４から構成されている。前側の筒軸５０の後端部と、第２の中間筒軸５４の前端部と、後側軸５２の前半部の外周にはそれぞれ外向きのスプライン歯５０ａ，５４ａ，５２ａが形成され、第１の中間筒軸５３及び第２の中間筒軸５４の内周には、それぞれ内向きのスプライン歯５３ｂ，５４ｂが形成されている。上記低ねじりばね定数のダンパーゴム５６の内径は、第２の中間筒軸５４の外周径よりも小さく設定されており、第２の中間筒軸５４が圧入されるようになっている。
【００２０】
組立後の状態を示す図１０において、第１の中間筒軸５３の内向きスプライン歯５３ｂの前半部分に、前から挿入される筒軸５０のスプライン歯５０ａがスプライン嵌合し、第１の中間筒軸５３のスプライン歯５３ｂの後半部分に、後から挿入される第２の中間筒軸５４のスプライン歯５４ａがスプライン嵌合し、第２の中間筒軸５４の内向きスプライン歯５４ｂに、後から挿入される後側軸５２のスプライン歯５２ａがスプライン嵌合している。
【００２１】
第１の中間筒軸５３の内向きスプライン歯５３ｂと前側筒軸５０のスプライン歯５０ａとの嵌合状態は、周方向に「がた」が生じないように一定の圧力で両スプライン歯５０ａ，５３ｂが噛み合っており、バックラッシュが０となっている。すなわち、前側筒軸５０と第１の中間筒軸５３とは周方向に剛直に結合されている。一方、第１の中間筒軸５３のスプライン歯５３ｂと第２の中間筒軸５４のスプライン歯５４ａとの嵌合状態は、周方向に大きな「がた」を有するように両スプライン歯５３ｂ，５４ａが噛み合っている。上記周方向の「がた」の大きさは、たとえば０．５〜１．０°程度である。
【００２２】
ダンパーゴム５６の内周面は第２の中間筒軸５４の外周面に圧接しており、上記「がた」によるねじれ角の範囲で、弾性変形する（ねじれる）。
【００２３】
図１１は図９の継手軸１１を備えた場合のねじり特性を示しており、折れ線Ｘ５は継手軸１１のねじり特性であり、前記「がた」に対応するねじれ角θ２の範囲でダンパーゴム５６が弾性変形し、ねじれ角がθ２より大きくなると、スプライン歯５３ｂ，５４ａ同士が直結し、ねじりトルクは略垂直に立ち上がる。直線Ｘ１は、図４の直線Ｘ１と同様、連結軸１０の前後端のダンパーゴム１３，１４のねじり特性である。
【００２４】
したがって、ねじれ角θが０〜θ２の範囲では、小さなねじりトルクによりばね定数の低い継手軸１１のダンパーゴム５６が弾性変形し、低回転トルク時の回転変動を効率良く吸収し、ねじれ角θが角θ２以上では、ばね定数の高い連結軸１０のダンパーゴム１３，１４が弾性変形し、高回転トルク時の回転変動を効率良く吸収する。
【００２５】
［発明の実施の形態２］
図１２は請求項１記載の発明の別の実施の形態を示しており、継手軸１１は、後側ダンパーゴム１４にフランジ５１を介して結合された前側の筒軸６０と、ユニバーサル継手１２に結合された後側軸６１に分かれており、前側筒軸６０の内周面に内向きのスプライン歯６０ｂを形成すると共に後端部に低ねじりばね定数のダンパーゴム６３を嵌着し、後側軸６１の外周面に外向きのスプライン歯６１ａを形成している。
【００２６】
低ねじりばね定数のダンパーゴム６３の内径は、後側軸６１の外周面に所定の圧力で圧接する大きさに設定されている。
【００２７】
前側筒軸６０のスプライン歯６０ｂに対する後側軸６１のスプライン歯６１ａの嵌合は、周方向に大きな「がた」を有するように両スプライン歯６０ｂ，６１ａが噛み合っており、上記「がた」による両軸６０，６１の相対的なねじれ範囲において、ダンパーゴム６３が弾性変形するようになっている。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本願発明によると、
（１）機関２から推進装置５の入力ピニオン軸７へ、連結軸１０を介して動力伝達する船舶の動力伝達機構において、低回転トルク時は軟らかい軸系となり、高回転トルク時は硬い軸系となり、低回転トルク及び高回転トルク時のいずれにおいても、機関の回転変動が推進装置５内のギヤ等に伝達されるのを効率良く阻止し、推進装置内でのギヤ間の歯打音を効果的に低減させることができる。
【００２９】
（２）特に、機関回転速度が６００〜８５０rpm程度のニュートラル回転時あるいは低負荷回転時において発生し易い推進装置内の歯打音を効果的に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  船舶の動力伝達機構の参考例１を示す断面略図である。
【図２】  ２段型ねじり継手の１具体化例を示す縦断面図（図３のII-II断面図）である。
【図３】  図２のIII-III断面図である。
【図４】  図２及び図３の２段型ねじり継手を備えた場合のねじり特性線図である。
【図５】  図１３の従来例と図１の本願発明との歯打音による騒音の比較図である。
【図６】  船舶の動力伝達機構の参考例２を示す断面略図である。
【図７】  図６の２段型ねじり継手を備えた場合のねじり特性線図である。
【図８】  本願請求項１記載の発明の実施の形態１を適用した船舶の動力伝達機構を示す断面略図である。
【図９】  図８の低ねじりばね定数特性を有する継手軸の分解縦断面図である。
【図１０】  図９の継手軸の組立状態を示す縱断面図である。
【図１１】  図９の継手軸を備えた場合のねじり特性線図である。
【図１２】  本願請求項１記載の発明の実施の形態２を適用した継手軸を示す縦断面図である。
【図１３】  従来例の断面略図である。
【符号の説明】
１  船体
２  内燃機関
５  舶用の推進装置
６  機関の出力部
７  推進装置の入力ピニオン軸
１０  連結軸
１１  継手軸
１３，１４  高ねじりばね定数特性のダンパーゴム
１６  入力ピニオン
１８，１９  前、後進用ギヤ
２１  ２段型ねじり継手
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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】
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【図１３】
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