JP2015124857A

JP2015124857A - 推進軸用ダンパ

Info

Publication number: JP2015124857A
Application number: JP2013271152A
Authority: JP
Inventors: 卓山田; Taku Yamada
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-07-06

Abstract

【課題】要求特性を容易に実現することの可能なプロペラダンパなどの推進軸用ダンパを提供する。【解決手段】トルク入力側及びトルク出力側のうち一方に取り付けられるスリーブ１０と、このスリーブ１０の外周に一体に設けられた弾性体を備える推進軸用ダンパ１であって、前記弾性体は、前記トルク入力側及びトルク出力側のうち他方に設けられたトルク伝達リブ２と接触される円周方向複数の弾性突起２１，３１が形成され、軸方向一部と他部とで材質又は物性が互いに異なる複数のゴム状弾性材料（弾性体２０，３０）からなる。【選択図】図１

Description

本発明は、小型船舶における船外機のプロペラ軸や、自動車のプロペラシャフトあるいは自動二輪車の駆動軸等、推進軸に装着される推進軸用ダンパに関する。

例えば小型船舶の船尾部に取り付けられる船外機において、プロペラボスとプロペラ軸の間には、プロペラダンパと呼ばれるブッシュ状のダンパが介装されている。

図９に示すように、この種のプロペラダンパ１００は、不図示のプロペラ軸にスプライン１１１により結合されるスリーブ１１０と、その外周に一体成形されプロペラボスのトルク伝達部材に掛合されるゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる弾性体１２０とで構成され、この弾性体１２０には、軸方向へ延びると共に円周方向肉厚が軸方向一端で相対的に大きく他端で小さくなる多数の弾性リブ１２１が、軸方向へ延びる溝１２２を介して円周方向所定間隔で形成されている。

そしてこのプロペラダンパ１００は、各弾性リブ１２１が、プロペラボス側に設けられて溝１２２と遊嵌された不図示のトルク伝達リブと接触することによって、プロペラ軸からの駆動力をプロペラボス側へ伝達すると共に、弾性リブ１２１の弾性的な変形によってショック入力などのトルク変動を吸収するようになっている。なお、この種のプロペラダンパの典型的な従来技術としては、下記の特許文献のようなものがある。

特開２００８−２１５４４５号公報

この種のプロペラダンパ１００では、トルク伝達機能だけでなく、ギアチェンジ時などの衝撃音などのショック低減機能が求められる。そしていずれの機能もフィーリングによるところが大きく、トルクが所定未満ではばね定数を低くすることで衝撃を低減し、トルクが所定以上ではばね定数が高くなるようにすることでトルク伝達力を確保するというように、ばね定数を二段特性にすることが有効である。

しかしながら従来構造によれば、入力トルクに対する弾性リブ１２１とトルク伝達リブとの円周方向相対変位量（弾性リブ１２１の変形量）は線形的に変化することになり、すなわちばね定数がほぼ一定であるため、弾性リブ１２１の形状やゴム状弾性材料の硬度の調整などで二段特性を実現することは困難であった。また、ゴム状弾性材料の振動減衰特性には温度依存性があるため、一種類のゴム状弾性材料のみでは、良好なショック低減機能を幅広い温度範囲で確保することが困難であった。さらには、プロペラ軸やプロペラボスなど相手部材の形状等は同じであっても、要求特性が異なる場合は、弾性体１２０等の専用設計の必要があるため、コストが高くなる問題もあった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、要求特性を容易に実現することの可能なプロペラダンパなどの推進軸用ダンパを提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る推進軸用ダンパは、トルク入力側及びトルク出力側のうち一方に取り付けられるスリーブと、このスリーブの外周に一体に設けられた弾性体を備え、この弾性体は、前記トルク入力側及びトルク出力側のうち他方に設けられたトルク伝達リブと接触される円周方向複数の弾性突起が形成され、軸方向一部と他部とで材質又は物性が互いに異なる複数のゴム状弾性材料からなるものである。なお、ゴム状弾性材料とは、ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料のことである。

請求項１の構成を備える推進軸用ダンパは、トルク入力側とトルク出力側の間でトルクを伝達すると共に、弾性体に形成された弾性突起の弾性的な変形によってショック入力などのトルク変動を吸収するものである。そしてこの弾性体は、軸方向一部と他部とで材質又は物性が互いに異なる複数のゴム状弾性材料からなるため、その材質又は物性の組み合わせによって、特性を任意に調整することができる。

請求項２の発明に係る推進軸用ダンパは、請求項１に記載された構成において、弾性体の軸方向一部及び他部のうち一方がスリーブの外周に一体成形され、他方が別途成形後に前記スリーブの外周に一体に接合されたものである。

請求項２の構成を備える推進軸用ダンパによれば、弾性体のうち軸方向一部が予めスリーブの外周に一体成形されているので、スリーブと複数のゴム状弾性材料からなる弾性突起との組立を容易化することができる。

請求項３の発明に係る推進軸用ダンパは、請求項１又は２に記載された構成において、弾性体の軸方向一部と他部のうち一方が他方と異なる色彩に着色されたものである。

請求項３の構成を備える推進軸用ダンパによれば、弾性体に、その軸方向一部と他部の材質又は物性の相違によって組み付け方向を特定する必要がある場合に、誤まった方向に組み付けてしまうのを防止するための識別性を付与することができる。

請求項４の発明に係る推進軸用ダンパは、請求項１〜３のいずれかに記載された構成において、弾性体の弾性突起が、トルク入力によって軸方向一部が他部に先行してトルク伝達リブと接触されるものである。

請求項４の構成を備える推進軸用ダンパによれば、入力トルクの変化に応じてトルク伝達リブに対する弾性突起の接触領域が軸方向に変化するので、弾性突起の変形が、入力トルクの変化に応じてゴム状弾性材料の材質又は物性の異なる複数の領域に跨って行われるようにすることができる。

請求項５の発明に係る推進軸用ダンパは、請求項４に記載された構成において、弾性体の弾性突起が、トルク入力によって軸方向一部が他部に先行してトルク伝達リブと接触されるものである。

請求項５の構成を備える推進軸用ダンパによれば、通常回転では、弾性体に形成された弾性突起は、相対的に低硬度のゴム状弾性材料からなる軸方向一部のみがトルク伝達リブと接触することによって、円周方向ばね定数が低く抑えられるので、ギアチェンジ時などによるショックを有効に吸収することができる。また、トルクが所定以上に増大すると、弾性突起は、トルク伝達リブとの接触領域が相対的に高硬度のゴム状弾性材料からなる軸方向他部へ拡大するので、円周方向ばね定数が高くなり、トルク伝達力が増大する。

請求項６の発明に係る推進軸用ダンパは、請求項１〜５のいずれかに記載された構成において、弾性体の軸方向一部が他部より相対的に耐油性の高いゴム状弾性材料からなるものである。

請求項６の構成を備える推進軸用ダンパによれば、弾性体のうち、耐油性の高いゴム状弾性材料からなる軸方向一部が、油雰囲気側となるように装着することで、耐油性を向上することができる。

請求項７の発明に係る推進軸用ダンパは、請求項１〜６のいずれかに記載された構成において、弾性体の軸方向一部と他部が、振動減衰の温度依存性が互いに異なるゴム状弾性材料からなるものである。

請求項７の構成を備える推進軸用ダンパによれば、振動減衰の温度依存性が異なるゴム状弾性材料の組み合わせによって幅広い温度範囲で良好なショック低減機能を確保することができる。

本発明に係る推進軸用ダンパによれば、弾性突起を、その軸方向一部と他部とで材質又は物性が互いに異なるゴム状弾性材料からなるものとしたため、例えば硬度の異なるゴム状弾性材料の組み合わせによってばね特性の二段特性を実現するなど、要求特性を低コストで実現することができる。

本発明に係る推進軸用ダンパの第一の実施の形態を示す斜視図である。本発明に係る推進軸用ダンパの第一の実施の形態におけるスリーブを示す斜視図である。本発明に係る推進軸用ダンパの第一の実施の形態における第一弾性体を示す斜視図である。本発明に係る推進軸用ダンパの第一の実施の形態における第二弾性体を示す斜視図である。弾性突起とトルク伝達リブとの関係を示す説明図である。ばね特性を示す線図である。本発明に係る推進軸用ダンパの好ましい他の実施の形態におけるスリーブと第一弾性体の一体成形物を示す斜視図である。本発明に係る推進軸用ダンパの好ましい他の実施の形態におけるスリーブと第二弾性体の一体成形物を示す斜視図である。従来技術に係る推進軸用ダンパの一例を示す斜視図である。

以下、本発明に係る推進軸用ダンパの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

まず図１に示す実施の形態は、本発明に係る推進軸用ダンパを、例えば小型船舶を推進させる船外機のプロペラ軸とプロペラボスのトルク伝達スリーブとの間に介装されるプロペラダンパ１として適用したものであって、このプロペラダンパ１は、スリーブ１０と、このスリーブ１０の外周に一体に設けられ、互いに軸方向に衝合した第一弾性体２０及び第二弾性体３０からなる。なお、この実施の形態において、プロペラ軸は請求項１に記載されたトルク入力側に相当し、プロペラボスは請求項１に記載されたトルク出力側に相当し、第一弾性体２０は、請求項１に記載された弾性体の軸方向一部に相当し、第二弾性体３０は、請求項１に記載された弾性体の軸方向他部に相当するものである。

スリーブ１０は、図２に示すように、金属等からなる円筒状のものであって、その内周面にはスプライン１１が形成されており、このスプライン１１において、不図示のプロペラ軸の外周面に形成されたスプラインに嵌合された状態に装着されるものである。

第一弾性体２０と第二弾性体３０は互いに同材質で、第一弾性体２０は相対的に硬度が低いゴム状弾性材料、第二弾性体３０は相対的に硬度が高いゴム状弾性材料からなるものである。

第一弾性体２０は、図３に示すように環状に成形されたものであって、その外周面には軸方向へ延びる複数の第一弾性突起２１及び第一係合溝２２が円周方向交互に形成されており、成形後にスリーブ１０に外挿され、内周面２０ａが不図示の接着剤を介してスリーブ１０の外周面に接着されたものである。

また図５に示すように、第一弾性突起２１の円周方向両側の側面２１ａは、第二弾性体３０側へ向けて第一弾性突起２１の円周方向肉厚ｔ１が減少するように、すなわち第一係合溝２２の溝幅が第二弾性体３０側へ向けて広くなるように、軸方向に対して傾斜している。

第二弾性体３０は、図４に示すように環状に成形されたものであって、その外周面には軸方向へ延びる複数の第二弾性突起３１及び第二係合溝３２が、第一弾性体２０における第一弾性突起２１及び第一係合溝２２と対応する円周方向間隔で形成されており、成形後にスリーブ１０に外挿され、内周面３０ａが不図示の接着剤を介してスリーブ１０の外周面に接着されたものである。

また図５に示すように、第二弾性突起３１の円周方向両側の側面３１ａは、第一弾性体２０と反対側へ向けて第二弾性突起３１の円周方向肉厚ｔ２が減少するように、すなわち第二係合溝３２の溝幅が第一弾性体２０と反対側へ向けて広くなるように、軸方向に対して傾斜している。

図１に示すように、第一弾性体２０と第二弾性体３０は、第一弾性突起２１と第二弾性突起３１が互いに軸方向へ並んでおり、第一弾性体２０における、第一弾性突起２１の円周方向肉厚が小さくなっている側の端部と、第二弾性体３０における、第二弾性突起３１の円周方向肉厚が大きくなっている側の端部が互いに衝合しており、第一弾性突起２１の側面２１ａと第二弾性突起３１の側面３１ａの延長面は、互いに同一の傾斜面をなしている。第一弾性体２０の外周面と第二弾性体３０の外周面は、その延長面が互いに同一の、かつ第二弾性体３０側で適宜小径となるような円錐面となるように形成されている。

図５に示すように、互いに軸方向へ連続するように並んだ第一係合溝２２及び第二係合溝３２には、その双方に跨って、プロペラボスのトルク伝達スリーブに設けられたトルク伝達リブ２が遊嵌されるようになっており、すなわち第一弾性突起２１の側面２１ａ及び第二弾性突起３１の側面３１ａは、このトルク伝達リブ２と円周方向へ接触可能となっている。

トルク伝達リブ２は、軸方向に延びると共にその円周方向幅が全長にわたって同等に形成されており、かつ第一係合溝２２及び第二係合溝３２と対応する円周方向間隔で形成されている。したがって、トルク変動によってプロペラ軸とプロペラボスが円周方向相対変位する過程で、円周方向肉厚の大きい第一弾性突起２１の側面２１ａが第二弾性突起３１の側面３１ａに先行してトルク伝達リブ２と接触し、かつ第一弾性突起２１の側面２１ａは、円周方向肉厚ｔ１が大きい端部２１ｂ寄りの部分がその反対側の端部２１ｃ寄りの部分に先行してトルク伝達リブ２と接触し、トルクが所定値以上に増大した場合は、第二弾性突起３１の側面３１ａも、円周方向肉厚ｔ２が大きい端部３１ｂ寄りの部分がその反対側の端部３１ｃ寄りの部分に先行してトルク伝達リブ２と接触するようになっている。

以上のように構成されたプロペラダンパ１は、スリーブ１０が、その内周面に形成されたスプライン１１において、船外機のプロペラ軸のスプラインと嵌合した状態に装着されると共に、第一弾性体２０及び第二弾性体３０がプロペラボス側のスリーブの内周面に挿入されることによって、プロペラ軸とプロペラボスを弾性的に結合するものである。

このため、船外機のエンジンを駆動させると、プロペラ軸の駆動トルクは、プロペラダンパ１を介してプロペラボスへ伝達される。その際に、ニュートラルから前進（又は後進）にシフトチェンジした時の衝撃（シフトショック）や、プロペラボスの外周の回転翼からの振動は、第一弾性体２０及び第二弾性体３０によって有効に吸収される。

詳しくは、通常回転時には、図５に示すように、相対的に硬度が低いゴム状弾性材料からなる第一弾性体２０の第一弾性突起２１のみがトルク伝達リブ２と接触している。そして、この第一弾性突起２１の一方の側面２１ａは、円周方向肉厚ｔ１が大きい端部２１ｂ近傍が先行してトルク伝達リブ２と接触し、前記側面２１ａは、軸方向に対して（トルク伝達リブ２に対して）傾斜しているので、トルクの増大に伴い、トルク伝達リブ２に対する前記側面２１ａの接触領域が、相対的に円周方向肉厚ｔ１が小さくなる側へ拡大して行く。このため、トルクの増大に伴って変形を受ける部分の体積増大が抑制され、図６に示すように、ばね定数ｋ１の非線形的上昇が抑えられ、低ばね状態に保持される。

また、トルクの増大によって第一弾性突起２１の側面２１ａの軸方向全域がトルク伝達リブ２と接触した後も、さらにトルクが増大した場合は、このトルクが所定以上になった時点で第二弾性体３０における第二弾性突起３１の側面３１ａもトルク伝達リブ２と接触する。すなわち、第一弾性突起２１及び第二弾性突起３１の双方によってトルク伝達を行うことになり、しかも、第二弾性体３０（第二弾性突起３１）は第一弾性体２０よりも硬度の高いゴム状弾性材料からなるため、図６に示すように、ばね定数ｋ２が高くなって、トルク伝達力が増大する。また、第二弾性突起３１の側面３１ａも軸方向に対して（トルク伝達リブ２に対して）傾斜しているため、この側面３１ａは、まず円周方向肉厚ｔ２が大きい端部３１ｂ寄りの部分が先行してトルク伝達リブ２と接触し、トルクの増大に伴って、相対的に円周方向肉厚ｔ２が小さくなる側へ接触領域が拡大して行くので、ばね定数ｋ２を線形的に急激に立ち上げることができる。

したがってこのプロペラダンパ１によれば、トルクが小さい通常回転では、硬度が低いゴム状弾性材料からなる第一弾性突起２１のみがトルク伝達リブ２と接触することによってばね定数ｋ１が低いものとなっているので、シフトショック等を有効に緩和することができ、トルクが所定以上に増大した場合は、第一弾性突起２１と共に、硬度が高いゴム状弾性材料からなる第二弾性突起３１もトルク伝達リブ２と接触することによって高ばね定数ｋ２へ遷移するので、十分なトルク伝達力が確保されるといった、二段特性を実現することができる。

また、第一弾性体２０のゴム状弾性材料のゴム硬度と、第二弾性体３０のゴム状弾性材料のゴム硬度を適切に選択して組み合わせることによって、ばね特性を要求に応じて適切にチューニングすることができる。

なお、上述の説明では、第一弾性体２０及び第二弾性体３０が同じ材質で、かつ硬度が異なるものとしたが、本発明は、これに限定されるものではなく、天然ゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭなど、異なる材質で硬度の異なるゴム状弾性材料の組み合わせも適用可能である。

例えば第一弾性体２０及び第二弾性体３０に、天然ゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭなど、互いに温度特性の異なるゴム状弾性材料を用いることで、弾性特性や減衰特性の温度依存性を小さくすることもできる。

また、大きな振動減衰性（衝撃吸収性）を必要とする場合は、第一弾性体２０及び第二弾性体３０にブチルゴムを用いることが好ましいが、耐油性を要求される環境では、ブチルゴムは使用することができない。したがってこのような場合は、第一弾性体２０及び第二弾性体３０のうち、油の飛来側となる一方の弾性体に、たとえばニトリルゴムやアクリルゴムなど、耐油性に優れたゴム状弾性材料を用い、他方にはブチルゴムを用いた構成としても良い。

さらに、上述の耐油性に優れたゴム状弾性材料との組み合わせのように、組み付けに方向性が必要な場合は、第一弾性体２０及び第二弾性体３０のうち少なくとも一方に、他方と異なる色彩に着色することが好ましい。このようにすれば、プロペラダンパ１を誤まった方向へ組み付けてしまうのを防止するための識別性を付与することができる。

なお、上述した第一の実施の形態では、第一弾性体２０及び第二弾性体３０の双方を、成形後にスリーブ１０に外挿して接着することとしたが、いずれか一方を、予めスリーブ１０と一体に成形し、他方のみを成形後にスリーブ１０に外挿して接着するようにしても良い。

例えば本発明の他の実施の形態として図７に示すように、第一弾性体２０を予めスリーブ１０と一体に成形しておき、このスリーブ１０に、図４に示す第二弾性体３０を外挿して接着しても良いし、さらに他の実施の形態として図８に示すように、第二弾性体３０を予めスリーブ１０と一体に成形しておき、このスリーブ１０に、図３に示す第一弾性体２０を外挿して接着着しても良い。

また、上述の各実施の形態では、スリーブ１０の外周に一体に設けられた弾性体を、軸方向一部と他部とで材質又は物性が互いに異なる２種類のゴム状弾性材料（第一弾性体２０及び第二弾性体３０）からなるものとしたが、３種類以上からなるものとすることも可能である。

また、上述した各実施の形態は、トルクが内周のプロペラ軸からスリーブ１０へ入力され、弾性体２０，３０を介してトルク伝達リブ２へ伝達されるものとして説明したが、逆に、トルクがトルク伝達リブ２から弾性体２０，３０へ入力され、スリーブ１０からその内周の軸へ伝達される場合であっても、本発明は同様に実施することができる。また本発明は、小型船舶用プロペラダンパ以外の推進軸用ダンパについても適用することができる。

また、図示の例では、スリーブ１０の内周面には相手軸との回り止め手段としてスプライン１１が形成されているが、キー溝とキーによるものなど、他の回り止め手段も適用可能である。

１プロペラダンパ（推進軸用ダンパ）
２トルク伝達リブ
１０スリーブ
２０第一弾性体（弾性体）
２１第一弾性突起（弾性突起）
２２第一係合溝
３０第二弾性体（弾性体）
３１第二弾性突起（弾性突起）
３２第二係合溝

Claims

トルク入力側及びトルク出力側のうち一方に取り付けられるスリーブと、このスリーブの外周に一体に設けられた弾性体を備え、この弾性体は、前記トルク入力側及びトルク出力側のうち他方に設けられたトルク伝達リブと接触される円周方向複数の弾性突起が形成され、軸方向一部と他部とで材質又は物性が互いに異なる複数のゴム状弾性材料からなることを特徴とする推進軸用ダンパ。
弾性体の軸方向一部及び他部のうち一方がスリーブの外周に一体成形され、他方が別途成形後に前記スリーブの外周に一体に接合されたことを特徴とする請求項１に記載の推進軸用ダンパ。
弾性体の軸方向一部と他部のうち一方が他方と異なる色彩に着色されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の推進軸用ダンパ。
弾性体の弾性突起は、トルク入力によって軸方向一部が他部に先行してトルク伝達リブと接触されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の推進軸用ダンパ。
弾性体の弾性突起は、トルク入力によって軸方向一部が他部に先行してトルク伝達リブと接触されることを特徴とする請求項４に記載の推進軸用ダンパ。
弾性体の軸方向一部が他部より相対的に耐油性の高いゴム状弾性材料からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の推進軸用ダンパ。
弾性体の軸方向一部と他部が、振動減衰の温度依存性が互いに異なるゴム状弾性材料からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の推進軸用ダンパ。