JPS6235679Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、船内外機において、プロペラに異常
負荷が作用した際に、動力伝達系の破損を防止す
るためのトルクリミツタに関する。

従来、この種のトルクリミツタとしては、主に
シエアピン方式とラバーブツシング方式の２種の
ものが使用されている。これを、第１図に基づい
て説明すると、この第１図においては、ジヨイン
ト１を介してエンジン（図示せず）より動力を伝
達される入力軸２とクラツチ軸３とを直角に配置
し、両軸２，３端部に設けたベベルギヤ４，５と
ドグクラツチ６を介し、前・後進動力を該クラツ
チ軸３からスプラインスリーブ７を介してドライ
ブ軸８に伝達し、ドライブ軸８の他端側に、該ド
ライブ軸８と直角方向のプロペラ軸９を配置し、
両者に設けたベベルギヤ１０，１１を介して、プ
ロペラ軸９及び該プロペラ軸９に取付けたプロペ
ラ１２に動力を伝達するようになつている。そし
て、この装置においては、プロペラ軸９にスリー
ブ１３を外嵌し、このスリーブ１３とプロペラ軸
９にドライブピン１４を、更に、該スリーブ１３
とプロペラ１２のボスとの間に緩衝ゴム１５を介
装しており、プロペラ１２が障害物等に当つて異
常負荷が掛かると、まず、ドライブピン１４が切
断し（シエアピン方式）、更に大きな荷重の場合
には緩衝ゴム１５部分がスリツプするようにし
（ラバーブツシング方式）、このようにしてドライ
ブ軸８等の動力伝達系に過大負荷が掛かるのを防
止している。また、装置によつては上記一方のみ
のものもある。

しかして、上記従来の装置において、シエアピ
ン方式のものにおいては、どれだけの負荷で切断
するかどうかは、単にドライブピンの寸法、形
状、材質のみならず、穴の加工法、ドライブ軸材
質等他の要素との強度比較等種々の要素が絡み、
正確なトルク設定が不可能で、初期には性能を満
足していても、数回の切断後にはピン穴端部の変
形が生ずる等の欠点がある。また、一方のラバー
ブツシング方式においては、スリツプによつて発
熱し、これが数回重なるうちにゴム表面が損傷し
て再使用が不可能となり、ゴムのみを取換えると
いうわけにはいかないため、高価なプロペラ自体
を交換しなければならないという不都合がある。

更に、これらと異なるものでは、プロペラ軸と
プロペラボスとの間に、傾斜状クラツチ面を備
え、かつ、バネの力によつて常時係合させるよう
にしたクラツチ体を設け、プロペラ側に過大な負
荷が作用すると、プロペラボスがスライドして動
力伝達を遮断するようにしたものが考えられてい
る（実開昭49−73996号公報参照）。かかる構造に
よると上記欠点がない反面、プロペラボスをスラ
イドさせてクラツチを離脱させるものであること
から、プロペラスラストの影響を大きく受け、し
かもこのプロペラスラストは船走によつて変動
し、例えば高速時と低速時ではこのスラスト力が
異なるため、場合によつてはトルクリミツタとし
て機能しない場合もある等性能上不安定になり易
いという大きな欠陥がある。また、このものでは
プロペラ軸とプロペラボス間という推進機のケー
ス外にあり、ケース内のオイルによる潤滑が行な
われないため耐久性に欠ける欠点を有する。

本考案の目的は、上記従来の欠点を解消して、
正確なトルク設定が可能でかつ部品交換の必要が
なく、更には、プロペラスラストの影響を受ける
ことがない性能の安定した耐久性のよいトルクリ
ミツタを提供する点にある。

以下、本考案の構成を一実施例を示す図面に基
づいて説明する。

前述したように、前記第１図の従来例におい
て、本考案の垂直方向の伝動軸系を構成するクラ
ツチ軸３とドライブ軸８は、前後進切り換えクラ
ツチであるドグクラツチ６の下手側近傍におい
て、両者に嵌合したスプラインスリーブ７によつ
て連結されているが、本実施例においては、この
スプラインスリーブ７による連結に代えて、第２
図の如きクラツチを用いて接続し、これによつて
異常負荷の伝達を防止するトルクリミツタの役割
を持たせるものである。

そこで、この第２図について説明すると、クラ
ツチ軸３とドライブ軸８の相対向する端部には、
スプライン１６，１７が形成されており、これら
のスプライン１６，１７に、互いに相対向するク
ラツチ爪１８ａ，１９ａを備えたクラツチ体１
８，１９が嵌合されている。２０は、駆動側即ち
クラツチ軸３において、該クラツチ軸３に形成し
た段部２１とクラツチ体１８後端面との間に介装
した筒状の間座、２２は、同じくクラツチ体１８
の前端側において、クラツチ軸３に嵌合したサー
クリツプで、これらによつて、このクラツチ軸３
に嵌合したクラツチ体１８は摺動しないよう固定
されている。筒座２０はクラツチ体１８と一体で
あつてもよい。

一方、ドライブ軸８側のクラツチ体１９は軸方
向に摺動可能であるが、このクラツチ体１９後端
面と、ドライブ軸８に外嵌したバネ受２３との間
には、コイルバネ２４が設けられ、該クラツチ体
１９は、このコイルバネ２４によつてクラツチ軸
３のクラツチ体１８側へ常時付勢され、両クラツ
チ爪１８ａ，１９ａが常時係合されて動力伝達状
態にある。なお、この図においては、左半分がク
ラツチの離脱状態を示し、右半部が係合状態を示
しており、この場合のバネ２４の撓み量はδで示
される。

２５は、ドライブ軸８に螺合し、バネ受２３の
後端面に当接した固定用ナツトである。また、２
６は、ドライブ軸８の先端に嵌合したサークリツ
プで、該ドライブ軸８に取付けたクラツチ体１９
の抜け止め用であり、２７は、該クラツチ体１８
の後端側において、同じくドライブ軸８に取付け
て、クラツチ体１９の移動を規制するサークリツ
プである。

上記の構成によつて、両クラツチ体１８，１９
は、互いに係脱自在であるが、そのクラツチ爪１
８ａ，１９ａは、次のように形成される。即ち第
３図で示すように、ドライブ軸３側のクラツチ体
１９においては、円周方向の前端に、同じく円周
方向に対して角度αの傾斜状動力伝達面１９ｂ，
１９ｂを有する山形に、他方、クラツチ軸３側の
クラツチ体１８においては、同じく角度αの傾斜
状動力伝達面１８ｂ，１８ｂを有する凹形に形成
して、両動力伝達面１８ｂ，１９ｂの接触によつ
て動力伝達を行なわしめ、このようにして、回転
方向の伝達力Ｆが、両動力伝達面１８ｂ，１９ｂ
を押付けようとする方向（Ｆの法線方向成分）
と、スリツプさせて離脱させようとする方向（Ｆ
の接線方向成分）に作用するよう構成するもの
で、これによつて異常負荷による過大な伝達力が
作用すると、前記接線方向成分によつて離脱させ
るものである。

いま、コイルバネ２４のバネ力をＷとすると、
クラツチ爪１８ａ，１９ａを離脱させようとする
力は、Ｆの接線方向成分であり、これに抵抗する
力は、バネ力の接線方向成分と接触面の摩擦力の
和であるから、クラツチ爪１８ａ，１９ａが外れ
る条件は、摩擦係数をμとすると、 Fcosα＞Wsinα＋μ（Wcosα＋Fsinα） となり、これは、 Ｆ・１−μｔａｎα／ｔａｎα＋μ＞Ｗ と展開でき、この式を満足する状態となるとき
に、クラツチが離脱する。

次に、第２図において、クラツチ離脱時におけ
るコイルバネ２４の撓み量をδ、そのときのバネ
力をＷδ、係合時のバネ力（取付荷重）をWoと
すると、この場合のバネ定数ｋは、 ｋ＝Ｗδ−Ｗｏ／δ となる。

ところで、クラツチが離脱するときの最大バネ
力Ｗδは、実用最大出力時の平均伝達トルクによ
る伝達力Foに最小安全率Sminを見込んだ値であ
り、これにより大きい値に設定すると異常負荷に
よつて各部が破損する虞れがある。また、最小バ
ネ力（取付荷重）Woを、同じく伝達力Foに上記
クラツチ部のトルク余裕率Ｓ_Tを掛けた値より小
さくすると、不必要に係合が離脱して正常な動力
伝達が行なわれないことになる。すなわち、最
大・最小荷重は、 Ｗδ＝Smin×Fo，Wo＝Ｓ_T×Fo でなければならない。これを、上記式に代入する
と、 ｋ＝Ｆｏ（Ｓｍｉｎ−Ｓ_Ｔ）／δ となり、これを満足するようにバネ定数ｋを定め
れば、過大負荷のときはクラツチが離脱して動力
伝達系の保護がなされ、それ以下のときは、十分
な伝達動力を有するトルクリミツタが得られるこ
とになる。なお、通常、Smin≒４〜５，Ｓ_T≒
2.5に設定され、また、Fo，δは負荷条件に応じ
て設定される。

上記において、本考案トルクリミツタは、ドグ
クラツチ６の下部近傍であつて、水面よりやや上
に位置する部分に設けられる。これ以外に、入力
軸２、ドライブ軸８下部、プロペラ軸９上に設け
ることも考えられる。前記実開昭49−73996号公
報の考案は、プロペラ軸９上に設けたものであ
り、この場合、プロペラスラストの影響を受ける
等前述したような欠点があることはすでに述べた
とおりであるが、更に、入力軸２に設けるとドグ
クラツチ６以下の部材保護が出来ないし、後２者
の位置に設けると、水面下に位置することにな
り、そのため当該部分が肥大化し、水抵抗が増大
する欠点がある。すなわち、動力軸系の保護の為
には、なるべくプロペラに近い個所に設けるこ
と、水抵抗を増大する虞れのない水面上であるこ
とが好ましく、そのため本考案においては、従来
においても、組立の便宜から図のドグクラツチの
下部近傍で接続していたこともあつて、この位置
に設けたものである。

さて、本考案は上記の構成であり、このように
本考案によれば、プロペラに異常負荷が作用する
と、この力によつてクラツチ爪の傾斜状動力伝達
面がスリツプして、クラツチ爪の係合が離脱し、
これによつて動力伝達系の破損が防止されるもの
である。特に本考案においては、従来のシエアピ
ン方式やラバーブツシング方式のものに比べて、
トルクリミツタ自体が破損することがなく、取換
えや補修が不要であり、しかも、前述の如く採用
するバネ定数等は簡単な計算によつて得られ、ト
ルク設定が容易である。

加えて本考案によれば、このようなトルクリミ
ツタを、水平方向のプロペラ軸上でなくその前段
の伝動軸系におけるクラツチ軸とドライブ軸との
連結部へ設けており、そのため、前記実開昭49−
73996号公報と異なつて、プロペラスラストの影
響を受けることがなく、常にバネ力と傾斜面の角
度によつて設定された一定の負荷条件で動力を遮
断することとなるため、トルク管理が容易でバネ
の取付け荷重を変えるのみで安定した性能が得ら
れる。また、通常この垂直方向の伝動軸系は潤滑
油中に浸積することとなるため、耐久性が大とな
り、海水潤滑方式による前記従来のものと異なり
耐蝕性材料を用いる必要がないので、低コストで
製作できる。更に、かかるトルクリミツタを設け
ると当該部分を収納するケースが肥大化し、水抵
抗を増大する欠点を生ずるが、本考案では、前後
進切り換えクラツチの下方であつてかつ水面上に
配置していることから、このような抵抗を増大さ
せることがなく、なおかつ、前後進切り換えクラ
ツチ以下の部材を保護できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の船内外機における動力伝達構
造を示す一部縦断面図、第２図は本考案実施例に
おけるトルクリミツタ部の縦断面図、第３図はク
ラツチ爪部分の拡大図である。 ３……クラツチ軸、６……ドグクラツチ、８…
…ドライブ軸、１２……プロペラ、１８，１９…
…クラツチ体、１８ａ，１９ａ……クラツチ爪、
１８ｂ，１９ｂ……動力伝達面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 入力軸から前後進切り換えクラツチを介して垂
   直方向に伝動軸系へ伝達し、更に、この垂直伝動
   軸系から下部のプロペラ軸へ伝達する動力伝達経
   路において、上記垂直伝動軸系中の前後進切り換
   えクラツチ下方であつて、水面より上部位置にお
   けるクラツチ軸とドライブ軸の連結部に、傾斜状
   の動力伝達面を有するクラツチ爪によつて互いに
   係合する一対のクラツチ体を設け、これらのクラ
   ツチ体の少なくとも一方を軸方向に摺動可能とし
   て係脱自在とするとともに、この摺動するクラツ
   チ体をバネ力によつて他方のクラツチ体に常時係
   合さすべく付勢して、プロペラ側に一定以上の負
   荷が作用するとこのバネ力に抗して係合を離脱す
   べく構成してなる船内外機用トルクリミツタ。