JP3976530B2 - ウォータジェット推進機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶に用いられるウォータージェット推進機に関する。特に、そのインペラを支持するインペラシャフトの軸受け構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のウォータージェット推進機として図５に示すようなものが知られている（実用新案登録第２５４８２１０号公報）。
このウォータジェット推進機は船体後部に装着されるものであり、流路を形成するステータ（ダクト）１と、このステータ１の内部に回転自在に配置されたインペラ２と、このステータ１内に配置された軸受け部１ａの前後に設けられた軸受け部材４、５で自転自在に支持され前記インペラ２の後部に連結されたインペラシャフト３とを備えている。
インペラ２の前部にはドライブシャフト６が連結されており、このドライブシャフト６が図示しないエンジンで駆動されることでインペラ２が回転駆動され、水流が後方Ｒへ噴出されることで船体が前方Ｆへ推進されるので、インペラシャフト３に対してはこれを前方Ｆへ引っ張ろうとするスラスト力が作用する。
図示の軸受け部１ａの形状から明らかなように、前側の軸受け部材４は軸受け部１ａに対してその前方から組み込まれ、後方の軸受け部材５は軸受け部１ａに対してその後方から組み込まれているので、インペラシャフト３に作用する上記スラスト力は、後側の軸受け部材５によって受けられる。
より詳しくは、インペラシャフト３の後部に形成されたフランジ３ａが軸受け部材５のインナーレース５ａに当接しており、軸受け部材５のアウターレース５ｂが軸受け部１ａの段部１ｂに当接していることによって、上記スラスト力が受けられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のジェット推進機では、前後の軸受け部材４，５が同じ大きさの軸受け部材で構成されていたので、インペラシャフト３に作用する上記スラスト力を大型の軸受け部材で受けることができないという課題があった。
【０００４】
この発明の目的は、以上のような課題を解決し、インペラシャフトに作用するスラスト力を大型の軸受け部材で受けることができるウォータジェット推進機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載のウォータジェット推進機は、流路を形成するステータと、このステータの内部に回転自在に配置されたインペラと、前記ステータ内に配置された軸受け部の前後に設けられた軸受け部材で自転自在に支持され前記インペラの後部に連結されたインペラシャフトとを備えたウォータジェット推進機において、
前記前後の軸受け部材の内、インペラシャフトのスラスト力を受ける後側の軸受け部材を前側の軸受け部材に比べて大型の軸受け部材で構成するとともに，前記軸受け部には、前記前後の軸受け部材を収容する円筒状の軸受け室を形成して、この軸受け室の前部に第１の段部を、軸受け室の後部に前記第１の段部よも大径の第２の段部を形成し，前記前側の軸受け部材を前記第１の段部の後方に配置し，前記後側の軸受け部材のインナーレースの後部を前記インペラシャフトのフランジに当接させ，前記後側の軸受け部材のアウターレースの前部を前記第２の段部に当接させることで，前記前後の軸受け部材が、いずれも前記軸受け部に対してその後方から組み込まれることを特徴とする。
【０００６】
【作用効果】
請求項１記載のウォータジェット推進機は、流路を形成するステータと、このステータの内部に回転自在に配置されたインペラと、前記ステータ内に配置された軸受け部の前後に設けられた軸受け部材で自転自在に支持され前記インペラの後部に連結されたインペラシャフトとを備えたウォータジェット推進機において、前記前後の軸受け部材の内、インペラシャフトのスラスト力を受ける後側の軸受け部材を前側の軸受け部材に比べて大型の軸受け部材で構成しあるので、このウォータジェット推進機によれば、インペラシャフトに作用するスラスト力を後側の大型の軸受け部材によって受けることができるようになる。
また、前側の軸受け部材は後側の軸受け部材に比べて小型の軸受け部材で構成することができるので、これを支持するステータの軸受け部がいたずらに大型化せず、結果としてウォータジェット推進機自体の大型化も防止することができる。
さらに，請求項１記載のウォータジェット推進機によれば、前記軸受け部には、前記前後の軸受け部材を収容する円筒状の軸受け室を形成して、この軸受け室の前部に第１の段部を、軸受け室の後部に前記第１の段部よも大径の第２の段部を形成し，前記前側の軸受け部材を前記第１の段部の後方に配置し，前記後側の軸受け部材のインナーレースの後部を前記インペラシャフトのフランジに当接させ，前記後側の軸受け部材のアウターレースの前部を前記第２の段部に当接させることで，前記前後の軸受け部材が、いずれも前記軸受け部に対してその後方から組み込まれる構成となっているので、さらに次のような作用効果が得られる。
すなわち、上述した従来のウォータジェット推進機では、前側の軸受け部材４が軸受け部１ａに対してその前方から組み込まれる構成となっていたので、その組み込み時の作業性が非常に悪いという問題があった。前側の軸受け部材４の前方にはインペラ２があり、さらにその前方には、ドライブシャフト６が連結され、さらにその前方にはエンジンがあるので、前側の軸受け部材４の組み込み作業性が非常に悪く、したがってまた、そのメンテナンスも行ない難かった。
これに対し、この請求項１記載のウォータジェット推進機によれば、前記前後の軸受け部材が、いずれも前記軸受け部に対してその後方から組み込まれる構成となっているので、その組み込み作業性が従来に比べて格段に向上するという効果が得られ、したがってまたメンテナンスも行いやすくなるという効果が得られる。
ところでこのように、前後の軸受け部材が、いずれも前記軸受け部に対してその後方から組み込まれる構成とした場合において、仮に前側の軸受け部材も後側の軸受け部材同様大型の軸受け部材で構成したとすると、軸受け部が大型化し、結果としてウォータジェット推進機も大型化してしまうという問題が生じるが、この請求項１記載のウォータジェット推進機によれば、前側の軸受け部材は後側の軸受け部材に比べて小型の軸受け部材で構成することができるので、これを支持するステータの軸受け部がいたずらに大型化せず、結果としてウォータジェット推進機自体の大型化も防止することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るウォータジェット推進機の一実施の形態を用いた小型滑走艇の一例を示す一部切り欠き概略側面図、図２は同じく概略平面図である。
【０００８】
これらの図（主として図１）に示すように、この小型滑走艇１０は、鞍乗り型小型船舶であり、船体１１上のシート１２に乗員が座り、スロットルレバー付きの操舵ハンドル１３を握って操行可能である。
船体１１は、ハル１４とデッキ１５とを接合して内部に空間１６を形成した浮体構造となっている。空間１６内において、ハル１４上には、エンジン２０が搭載され、このエンジン２０で駆動される推進手段としてのウォータジェット推進機（以下ジェットポンプともいう）３０がハル１４の後部に設けられている。
【０００９】
ジェットポンプ３０は、船底に開口した取水口１７から船体後端に開口した噴流口３１ｃ２およびディフレクタ３８に至る流路１８内に配置されたインペラ３２を有しており、インペラ３２の駆動用のシャフト（ドライブシャフト）２２がエンジン２０の出力軸２１にカプラ２３を介して連結されている。したがって、エンジン２０によりカプラ２３およびドライブシャフト２２を介してインペラ３２が回転駆動されると、取水口１７から取り入れられた水が噴流口３１ｃ２からディフレクタ３８を経て噴出され、これによって船体１１が推進される。エンジン２０の駆動回転数、すなわちジェットポンプ３０による推進力は、前記操作ハンドル１３のスロットルレバー１３ａ（図２参照）の回動操作によって操作される。ディフレクタ３８は、図示しない操作ワイヤーで操作ハンドル１３と連係されていて、ハンドル１３の操作で回動操作され、これによって船体１１の進路を変更することができる。
【００１０】
図３はジェットポンプ３０を示す断面図である。
この図に示すように、ジェットポンプ３０は、船体１１の底部に設けられた取水口１７（図１参照）に連通する流路１８を形成するステータ（ダクト）３１と、このステータ３１内に配置されたインペラ３２と、ステータ３１内に設けられたインペラの軸受け部３３と、この軸受け部３３の後端を塞ぐキャップ３４とを備えている。
ジェットポンプ３０は、ステータ３１の前部に形成されたフランジ部３１ｄをハル１４に図示しないボルトで固定することによりハル１４に対して着脱可能に装着されている。
【００１１】
ステータ３１は、インペラ収容部３１ａと、軸受け収容部３１ｂと、ノズル部３１ｃ（図１参照）とを有しており、インペラ収容部３１ａと軸受け収容部３１ｂとは一体に形成されている。軸受け収容部３１ｂ内に静翼３１ｂ１を介して前記軸受け部３３が一体的に形成されている。
【００１２】
インペラ３２は、そのボス部３２ａの前部が、ドライブシャフト２２の後端に形成されたスプライン２２ｂに係合しており、ドライブシャフト２２と一緒に回転する。このドライブシャフト２２は、その先端部が前述したように船体１１に搭載されたエンジン２０の出力軸２１にカプラ２３（図１）を介して連結されている。
一方、軸受け部３３には、インペラ３２のボス部３２ａの後部３２ｂを支持するインペラシャフト３５が前後の軸受け部材（図示のものはボールベアリング）６１，６２を介して回転可能（自転自在）に支持されている。インペラシャフト３５の先端には雄ネジ３５ａが形成されており、この雄ネジ３５ａがインペラ３２のボス部後部３２ｂに形成されている雌ネジと螺合していることによって、インペラ３２とインペラシャフト３５とが結合されている。
したがって、インペラ３２は、そのボス部３２ａの前部がシャフト２２に結合され、ボス部の後部３２ｂがインペラシャフト３５に結合されていて、これらシャフト２２およびインペラシャフト３５と一緒に回転する。
前述したようにドライブシャフト２２がエンジン２０で駆動されることでインペラ３２が回転駆動され、水流が後方Ｒへ噴出されることで船体１１が前方Ｆへ推進されるので、インペラシャフト３５に対してはこれを前方Ｆへ引っ張ろうとするスラスト力が作用する。
そこでこの実施の形態では、後に詳しく説明するように、前後の軸受け部材６１，６２の内、インペラシャフト３５のスラスト力を受ける後側の軸受け部材６２を前側の軸受け部材６１に比べて大型の軸受け部材で構成してある。
【００１３】
インペラシャフト３５の外周にはカラー４０が装着されており、このカラー４０とステータの軸受け部３３との間には防水シール３７が設けられている。したがって、軸受け部３３とカラー４０との間から軸受け部３３内に水が侵入するということはない。
また、カラー４０は、防水シール４２を介してインペラ３２のボス部の後部３２ｂに連結されている。したがって、カラー４０とインペラ３２のボス部の後部３２ｂとの隙間Ｃからインペラシャフト３５の外周面に向かって水が侵入するということもない。
防水シール４２は、カラー４０の外周面に形成されたリング状の凹溝４１に装着されたＯリングで構成されている。
【００１４】
インペラのボス部３２ａ内には、インペラシャフト３５の前端３５ｂとドライブシャフト２２の後端２２ｃとの間において、ドライブシャフト後端２２ｃに対する緩衝体５０が設けられており、この緩衝体５０の外周部は、インペラシャフト３５をインペラのボス部３２ａに螺合させる際に、インペラシャフト３５側からドライブシャフト２２側に向けて空気が逃げる形状としてある。
具体的には、緩衝体５０はゴムで構成される。
緩衝体５０は、インペラのボス部３２ａにおけるネジ穴３２ｃとの嵌合部５１と、インペラのボス部３２ａの内周面に密着する大径部５３とを有しており、前記嵌合部５１の外周面５２から大径部５３の中途部まで至る空気逃がし溝５４が形成されている。
このような空気逃がし溝５４が形成されていると、インペラシャフト３５をインペラのボス部３２ａに螺合させる際に、インペラシャフトの前端３５ｂと緩衝体５０との間にある空気（あるいはグリース）が、インペラシャフト３５の螺合に伴って上記空気逃がし溝５４に案内され、この空気逃がし溝５４の先端部５５から上記大径部５３を多少変形させてドライブシャフト２２側に向けて逃げることとなる。ドライブシャフト２２とインペラシャフト３５とはスプラインで係合されているので、上記空気（あるいはグリース）はスプラインに沿って逃げることができる。
なお、インペラシャフト３５をインペラのボス部３２ａに螺合させた後は、緩衝体５０は、その大径部５３がインペラのボス部３２ａの内周面に密着することから、ドライブシャフト２２側からインペラシャフト３５側に侵入しようとする水を遮断する役割も果たす。
【００１５】
図４はキャップ３４を示す図で、（ａ）は正面図（船体前方から見た図）、（ｂ）は部分切断右側面図、（ｃ）は図（ａ）におけるｃ−ｃ断面図である。
図４に示すように、キャップ３４の外周面には、整流溝３４ａが複数本（図示のものは１２本）形成されている。
キャップ３４の前部には、前記軸受け部３３の後部への挿入部（筒状部）３４ｂが形成されているとともに、前記整流溝３４ａの間において、ネジ３６（図３参照）の挿入穴３４ｃが３つの形成されている。筒状の挿入部３４ｂには、Ｏリング３４ｅ（図３参照）の装着溝３４ｂ１が形成されている。
したがって、キャップ３４は、筒状の挿入部３４ｂにＯリング３４ｅを装着してこの挿入部３４ｂを図３に示すように軸受け部３３の後部へ挿入（圧入）し、ネジ３６によって軸受け部３３の後部に装着される。
キャップが装着された状態では、軸受け部３３への水の侵入は上記Ｏリング３４ｅによって遮断される。
また、キャップ３４の軸受け部３３との当接面３４ｆには、上記整流溝３４ａの間において、部分的な切り欠き３４ｄが３カ所に形成されており、メンテナンス時には、上記ネジ３６を外し、この切り欠き３４ｄに工具（例えばドライバ）の先を差し込んでキャップ３４を容易に取り外すことができるようになっている。
【００１６】
キャップ３４を取り外した状態で、上述したインペラシャフト３５，前後の軸受け部材６１，６２、およびカラー４０は、一体となって軸受け部３３に対してその後方から組み込まれる。
より詳しく説明すると、図３に示すように、軸受け部３３には、軸受け部材６１、６２を収容する円筒状の軸受け室３３ａが形成されており、この軸受け室３３ａの前部には第１の段部３３ｂが形成され、後部には第１の段部３３ｂよも大径の第２の段部３３ｃが形成されている。
一方、インペラシャフト３５の前部にはカラー４０および前側の軸受け部材６１が装着され、後部には後側の軸受け部材６２が装着される。なお、６３は前側の軸受け部材６１の止め輪、６４は後側の軸受け部材６２の止め輪である。
インペラシャフト３５の後部にはフランジ３５ｃが一体に形成されているので、インペラシャフト３５に対しては、予め（インペラシャフト３５等を軸受け部３３に組み込む前に）その前方側から、後側の軸受け部材６２，その止め輪６４，前側の軸受け部材６１のための止め輪６３，前側の軸受け部材６１，およびカラー４０の順でこれらをインペラシャフト３５に装着しておき、これらの組立体を、軸受け部３３に対して後方から装着する。
インペラシャフト３５の後端には、工具のための平面部３５ｄが形成されているので、これを利用して（平面部３５ｄに工具を係合させて）インペラシャフト３５を回転させ、その前部の雄ネジ３５ａをインペラ３２のボス部後部３２ｂに形成されている雌ネジと螺合させて締め付けることによって、上記インペラシャフト３５等からなる組立体が軸受け部３３に装着される。
【００１７】
装着された状態では、前側の軸受け部材６１は軸受け部３３内において第１の段部３３ｂと止め輪６３との間に位置するが、前側の軸受け部材６１のインナーレース６１ａと止め輪６３との間には隙間Ｃ１が形成されるようになっている。したがって、インペラシャフト３５に作用するインペラ３２からの引っ張り力（スラスト力）は、前側の軸受け部材６１には基本的に作用しない。
一方、後側の軸受け部材６２は、そのインナーレース６２ａの後部がインペラシャフト３５のフランジ３５ｃに当接し、アウターレース６２ｂの前部が第２の段部３３ｃに当接し、これらフランジ３５ｃと第２の段部３３ｃとで挟圧された状態となる。したがって、インペラシャフト３５に作用するインペラ３２からの引っ張り力（スラスト力）は、後側の軸受け部材６２に作用し、この後側の軸受け部材６２（したがって第２の段部３３ｃによって）によって受けられることとなる。
そこでこの実施の形態では前述したように、前後の軸受け部材６１，６２の内、インペラシャフト３５のスラスト力を受ける後側の軸受け部材６２を前側の軸受け部材６１に比べて大型の軸受け部材で構成してある。
【００１８】
以上のようなウォータジェット推進機によれば、次のような作用効果が得られる。
（ａ）流路を形成するステータ３１と、このステータ３１の内部に回転自在に配置されたインペラ３２と、ステータ３１内に配置された軸受け部３３の前後に設けられた軸受け部材６１，６２で自転自在に支持されインペラ３２の後部に連結されたインペラシャフト３５とを備え、前後の軸受け部材６１，６２の内、インペラシャフト３５のスラスト力を受ける後側の軸受け部材６２を前側の軸受け部材６１に比べて大型の軸受け部材で構成しあるので、インペラシャフト３５に作用するスラスト力を後側の大型の軸受け部材６２によって受けることができる。
また、前側の軸受け部材６１は後側の軸受け部材６２に比べて小型の軸受け部材で構成することができるので、これを支持するステータ６１の軸受け部３３がいたずらに大型化せず、結果としてウォータジェット推進機３０自体の大型化も防止することができる。
（ｂ）前後の軸受け部材６１，６２が、いずれも軸受け部３３に対してその後方から組み込まれる構成となっているので、さらに次のような作用効果が得られる。
すなわち、図５に示した従来のウォータジェット推進機では、前側の軸受け部材４が軸受け部１ａに対してその前方から組み込まれる構成となっていたので、その組み込み時の作業性が非常に悪いという問題があった。前側の軸受け部材４の前方にはインペラ２があり、さらにその前方には、ドライブシャフト６が連結され、さらにその前方にはエンジンがあるので、前側の軸受け部材４の組み込み作業性が非常に悪く、したがってまた、そのメンテナンスも行ない難かった。
これに対し、この実施の形態のウォータジェット推進機によれば、前後の軸受け部材６１，６２が、いずれも軸受け部３３に対してその後方から組み込まれる構成となっているので、その組み込み作業性が従来に比べて格段に向上するという効果が得られ、したがってまたメンテナンスも行いやすくなるという効果が得られる。
ところでこのように、前後の軸受け部材６１，６２が、いずれも軸受け部３３に対してその後方から組み込まれる構成とした場合において、仮に前側の軸受け部材６１も後側の軸受け部材６２同様大型の軸受け部材で構成したとすると、軸受け室を図３に仮想線３３ａ’で示すように後方から前方に亘って大径に形成する必要があるため軸受け部３３の強度を確保（肉厚を確保）しようとすると、軸受け部３３が大型化し、結果としてウォータジェット推進機も大型化してしまうという問題が生じるが、この実施の形態のウォータジェット推進機によれば、前側の軸受け部材６１は後側の軸受け部材６２に比べて小型の軸受け部材で構成することができ、したがって軸受け部３３の肉厚を確保できるので、軸受け部３３がいたずらに大型化せず、結果としてウォータジェット推進機自体の大型化も防止することができる。
【００１９】
（ｃ）カラー４０を、防水シール４２を介してインペラ３２に連結してあるので、カラー４０とインペラ３２との隙間Ｃからインペラシャフト３５に向かって水が侵入しなくなる。
したがって、インペラシャフト３５の表面が腐食しなくなり（少なくとも著しく腐食しにくくなり）、結果として、必ずしもインペラシャフトを腐食しにくい材料（例えばステンレス）で構成する必要がなくなる。
すなわち、インペラシャフ３５を鉄等で構成できるので、インペラシャフト３５を安価することが可能になる。
なお、カラー４０は腐食しにくい材料（例えばステンレス）で構成することが望ましい。
（ｄ）インペラシャフト３５をインペラ３２の後部に螺合により連結し、インペラ３２の前部にドライブシャフト２２をスプライン結合により連結してあるので、インペラシャフト３５とインペラ３２とを一緒にした状態でこれをドライブシャフト２２から取り外すことが可能となる。
この実施の形態では、ジェットポンプ３０を船体１１に固定しているボルトを外すことにより、ジェットポンプ３０ごと後方に取り外すことができる。
また、インペラ３２内のインペラシャフト３５の前端３５ｂとドライブシャフト２２の後端２２ｃとの間において、ドライブシャフト後端２２ｃに対する緩衝体５０を設けてあるので、ドライブシャフト後端２２ｃに対してインペラ３２を装着する際の衝撃が和らげられる。
ところでこのような構成とした場合において、仮に何らの方策も講じないとしたならば、インペラシャフト３５をインペラ３２の後部に螺合させる際に、インペラシャフト３５と緩衝体５０との間にある空気（あるいはグリース）の逃げ場がなくなり、緩衝体５０が過度に変形してしまうという問題が生じる。
これに対し、この実施の形態のウォータジェット推進機によれば、緩衝体５０の外周部を、インペラシャフト螺合時にインペラシャフト３５側からドライブシャフト２２側に向けて空気が逃げる形状としてあるので、緩衝体５０の過度の変形が防止されることとなる。
【００２０】
以上、本発明の実施の形態および実施例について説明したが、本発明は上記の実施の形態または実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において適宜変形実施可能である。
【００２１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウォータジェット推進機の一実施の形態を用いた小型滑走艇の一例を示す一部切り欠き概略側面図。
【図２】同じく概略平面図。
【図３】ジェットポンプ３０を示す断面図。
【図４】キャップ３４を示す図で、（ａ）は正面図（船体前方から見た図）、（ｂ）は部分切断右側面図、（ｃ）は図（ａ）におけるｃ−ｃ断面図。
【図５】従来技術の説明図。
【符号の説明】
１８ 流路
３０ ウォータジェット推進機
３１ ステータ
３２ インペラ
３３ 軸受け部
３５ インペラシャフト
６１ 前側の軸受け部材
６２ 後側の軸受け部材

Claims (1)

1. 流路を形成するステータと、このステータの内部に回転自在に配置されたインペラと、前記ステータ内に配置された軸受け部の前後に設けられた軸受け部材で自転自在に支持され前記インペラの後部に連結されたインペラシャフトとを備えたウォータジェット推進機において、
   前記前後の軸受け部材の内、インペラシャフトのスラスト力を受ける後側の軸受け部材を前側の軸受け部材に比べて大型の軸受け部材で構成するとともに，前記軸受け部には、前記前後の軸受け部材を収容する円筒状の軸受け室を形成して、この軸受け室の前部に第１の段部を、軸受け室の後部に前記第１の段部よも大径の第２の段部を形成し，前記前側の軸受け部材を前記第１の段部の後方に配置し，前記後側の軸受け部材のインナーレースの後部を前記インペラシャフトのフランジに当接させ，前記後側の軸受け部材のアウターレースの前部を前記第２の段部に当接させることで，前記前後の軸受け部材が、いずれも前記軸受け部に対してその後方から組み込まれることを特徴とするウォータジェット推進機。

Images