発明の技術分野
 本発明は、二重反転プロペラ式舶用推進装� ��に関する。

関連技術の説明
 二重反転プロペラは、前プロペラから流出� ��る回転エネルギーを、前プロペラとは逆方� ��に回転する後プロペラで回収し推進力に変� ��ることで、高いプロペラ効率が得られるよ� ��にしたプロペラシステムである。以下、二� ��反転プロペラを搭載した舶用推進装置を「� ��重反転プロペラ式舶用推進装置」と呼ぶ。� ��重反転プロペラ式舶用推進装置は、例えば� ��下記特許文献1,2に開示されている。

 二重反転プロペラ式舶用推進装置の従来� ��のひとつとして、特許文献1において開示さ れた「船舶の推進装置」を図1に示す。図1に� ��いて、船舶の推進装置100は、内軸102と外軸1 01とを同芯状に配設し、内軸102に後部プロペ� ��104を取り付け、外軸101に前部プロペラ103を� ��り付け、内軸102を第一の駆動装置としての� ��ィーゼルエンジンやガスタービン等の主機� ��105によって回転駆動し、外軸101を第二の駆� ��装置としてのディーゼルエンジンやガスタ� ��ビン等の主機関106によって回転駆動するよ� ��に構成したものである。なお、符号107は主� ��関106の駆動軸、符号108は歯車伝達装置であ� ��。

特開2005-67436号公報

特開平7-33084号公報

 二重反転プロペラにおいて、内軸は外軸� ��比べて細く長いため、船体変位による軸心� ��の影響を十分に吸収することが可能である� ��、内軸に比べて太い外軸は、それ自身では� ��体変位による軸心への影響を十分に吸収す� ��ことは困難である。上述した従来の二重反� ��プロペラ式舶用推進装置では、船体変位に� ��る外軸の軸心への影響が考慮されていない� ��したがって、このような問題を解決するこ� ��が望まれる。

 本発明は上記の問題に鑑みてなされたも� ��であり、船体変位による外軸の軸心への影� ��を無くすことができる二重反転プロペラ式� ��用推進装置を提供することを課題とする。

 上記の課題を解決するため、本発明の二重� ��転プロペラ式舶用推進装置は、以下の技術� ��手段を採用する。
(1)本発明は、後端部に前プロペラが取り付け られ船体に回転可能に支持された中空状の外 軸と、後端部に後プロペラが取り付けられ前 記外軸の内部に回転可能に支持された内軸と 、前記外軸と前記内軸の回転駆動源である駆 動装置と、該駆動装置の回転駆動力を前記外 軸と前記内軸に伝達する動力伝達装置とを備 え、前記前プロペラと前記後プロペラとを互 いに逆方向に回転させる二重反転プロペラ式 舶用推進装置において、前記外軸からのスラ スト荷重を受けて前記内軸に伝達する二重反 転スラスト軸受と、前記内軸からのスラスト 荷重を受けて船体に伝達する内軸用スラスト 軸受と、を備え、前記動力伝達装置は、前記 外軸と同軸上に配置され前記外軸に回転駆動 力を伝達する外軸用出力軸を有し、該外軸用 出力軸と前記外軸は、中空状のたわみ軸継手 を介して連結されている、ことを特徴とする 。

 本発明の構成によれば、二重反転スラス� ��軸受によって外軸のスラスト荷重を内軸で� ��け、内軸用スラスト軸受によって外軸と内� ��を合わせたスラスト荷重を船体で受け、外� ��用出力軸の回転力は、たわみ軸継手を介し� ��外軸に伝達される。これにより、外軸のス� ��スト荷重が船体に対して直接的に伝達され� ��内軸を介してのみ船体に伝達されて、たわ� ��軸継手によって軸心の狂いが許容されるこ� ��で、船体変位による外軸の軸心への影響を� ��くすことができる。なお、駆動装置は、一� ��でも複数基でもよい。

(2)上記(1)の二重反転プロペラ式舶用推進装 置において、好ましくは、前記たわみ軸継手 はギヤカップリングである。

 ギヤカップリングは、許容伝達トルクが� ��く、角度変位のみならず軸方向変位をも許� ��するので、外軸用出力軸と外軸とを連結す� ��軸継手として極めて好適である。

(3)上記(2)の二重反転プロペラ式舶用推進装 置において、好ましくは、前記動力伝達装置 の船尾側には前記ギヤカップリングを覆うフ ードが設けられ、前記ギヤカップリングには 潤滑油が供給され、前記フードに、前記ギヤ カップリングが挿入された中央開口を有し前 記ギヤカップリング側から機関室側への潤滑 油の漏れを阻止又は抑制する円盤状の油切り 板が少なくとも一つ設けられている。

 上記の構成によれば、ギヤカップリング� ��効果的に潤滑でき、しかも機関室側への潤� ��油の漏れを阻止又は抑制できる。

(4)上記(3)の二重反転プロペラ式舶用推進装 置において、好ましくは、前記ギヤカップリ ングの外周には、径方向外側に突出し周方向 に全周に渡って延びる環状凸部が軸方向に離 れて少なくとも二つ設けられており、前記油 切り板は、前記中央開口の内周端が二つの前 記環状凸部の間に挿入されるように配置され ている。

 上記構成によれば、油切り板と環状凸部� ��よりラビリンス構造が形成されるので、機� ��室側への潤滑油の漏れをより効果的に阻止� ��きる。

(5)上記(1)の二重反転プロペラ式舶用推進装 置において、好ましくは、互いに別部品で構 成された前記前プロペラのボスと前記外軸と が軸方向に連結固定され、前記前プロペラの ボスと前記外軸の間に環状凹部が形成され、 前記二重反転スラスト軸受は、前記環状凹部 に設けられている。

 上記の構成によれば、前プロペラのボス� ��内部に二重反転スラスト軸受が配置される� ��で、製造時において、あらかじめ、前プロ� ��ラが取り付けられた外軸と後プロペラが取� ��付けられた内軸とを、二重反転スラスト軸� ��を組み込んで同芯状に組み立てて、二重反� ��プロペラユニットを構成することができる� ��このため、二重反転スラスト軸受の組み込� ��工程を、二重反転プロペラユニットを船体� ��搭載する前に行うことで、船体の機関室に� ��ける組み立て工程を少なくすることができ� ��。

(6)上記(1)の二重反転プロペラ式舶用推進装 置において、好ましくは、前記駆動装置は、 前記外軸の回転駆動源である第1駆動装置と� �前記内軸の回転駆動源である第2駆動装置と� ��らなり、前記動力伝達装置は、前記第1駆動 装置と前記第2駆動装置の回転駆動力をそれ� �れ独立に前記外軸と前記内軸に伝達する。

 上記の構成によれば、外軸と内軸とが、� ��れぞれ独立の駆動源によって駆動されるの� ��、万が一どちらかの駆動源が故障しても、� ��方の駆動源によって前プロペラ又は後プロ� ��ラを駆動することで、船舶の航行を継続す� ��ことができる。

 以下、本発明の好ましい実施形態を添付� ��面に基づいて詳細に説明する。なお、各図� ��おいて共通する部分には同一の符号を付し� ��重複した説明を省略する。

 図2は、本発明の第1実施形態にかかる二� �反転プロペラ式船舶用推進装置10Aの模式平� �図である。図2において、二重反転プロペラ� ��舶用推進装置10A(以下、単に「推進装置」と 呼ぶことがある)は、前プロペラ13が取り付け られた外軸11と、後プロペラ15が取り付けら� �た内軸12と、外軸11と内軸12の回転駆動源で� �る駆動装置30と、駆動装置30の回転駆動力を� ��軸11と内軸12に伝達する動力伝達装置20Aとを 備える。

 外軸11は、中空状の部品であり、船体2に� ��けられた船尾管3を貫通して設置されている 。船尾管3と外軸11との間には、前側ブッシュ 5と後側ブッシュ6が設けられており、これに� ��り、外軸11が船体2に回転可能に支持されて� ��る。船尾管3内の潤滑油の機関室側への漏れ を防ぐために、船尾管3の船首側の端面には� �船首側船尾管シール装置7が設けられている� ��船尾管3内の潤滑油の海水側への漏れを防ぐ ために、船尾管3の船尾側の端面には、船尾� �船尾管シール装置8が設けられている。

 外軸11の後端部に前プロペラ13が取り付け られている。前プロペラ13は中心部にボス13a� ��有し、このボス13aの船首側端面と外軸11の� �尾側端面とが、ボルトなどの連結手段によ� �て連結固定されている。外軸11の船首側端部 には外軸用スリーブ軸継手16が連結固定され� ��いる。

 外軸用スリーブ軸継手16の船首側端部に� �中空状の外軸中間軸17が連結固定されている 。外軸中間軸17は、内軸12の付帯部品(二重反� ��前部シール装置37など)のメンテナンスがで� ��るように、半径方向に複数(2つ又はそれ以� �)に分割可能な構成を備える。

 内軸12は、後端部に後プロペラ15が取り付 けられ外軸11の内部に回転可能に支持されて� ��る。後プロペラ15は、中心部にボス15aを有� �ており、ボス15aにおいて内軸12の後端部に嵌 合し、プロペラナット39によって内軸12に固� �されている。

 推進装置10Aにおいて、内軸12を外軸11で回 転可能に支持するため、前側ラジアル軸受35� ��、後側ラジアル軸受36とが設置されている� �図2の構成例において、前側ラジアル軸受35� �、外軸用スリーブ軸継手16と内軸12との間に� ��置されており、後側ラジアル軸受36は、前� �ロペラ13のボス13aと内軸12との間に配置され� ��いる。なお、前側ラジアル軸受35と後側ラ� �アル軸受36の配置位置は、上述した位置に限 られず、例えば、外軸11の先端部及び後端部� ��内軸12との間であってもよい。

 推進装置10Aにおいて、外軸11のスラスト� �重を受けて内軸12に伝達する二重反転スラス ト軸受40が配置されている。図2の構成例にお いて、二重反転スラスト軸受40は、前プロペ� ��13のボスの内部に設けられている。より具� �的には、前プロペラ13のボス13aと外軸11の間� ��環状凹部14が形成されており、この環状凹� �14に二重反転スラスト軸受40が設けられてい� ��。二重反転スラスト軸受40は、例えばティ� �ティングパッド式スラスト軸受であるのが� �い。

 前側ラジアル軸受35、後側ラジアル軸受36 及び二重反転スラスト軸受40を潤滑するため� ��外軸11及び前プロペラ13のボス13aと、内軸12� ��間には、二重反転用潤滑油が図示しない二� ��反転用潤滑油供給装置から供給される。二� ��反転用潤滑油が漏れ出るのを防止するため� ��外軸用スリーブ軸継手16の船首側端面に二� �反転前部シール装置37が配置され、前プロペ ラ13のボス13aの船尾側端面に二重反転後部シ� ��ル装置38が配置されている。

 二重反転用潤滑油は、後側ラジアル軸受3 6を潤滑した後、二重反転後部シール装置38の シールライナーと内軸12との隙間を通り、後� ��ロペラ15のボス15aの内部に設けた通油穴50を 通り、ボス15aの後端部に取り付けられたプロ ペラキャップ51の内側を通って内軸12の中空� �へ入り、内軸用出力主歯車29の軸の船首側端 部に設けられたシール装置47を通り、機関室� ��設置された図示しない潤滑油タンクに戻さ� ��るようになっている。なお、内軸用出力主� ��車29の軸の先端の開口は止めフランジ52によ って閉じられている。

 図2の構成例において採用している駆動装 置30は、外軸11の回転駆動源である第1駆動装� ��31と、内軸12の回転駆動源である第2駆動装� �32とからなる。第1駆動装置31と第2駆動装置32 は、ガスタービンエンジンやディーゼルエン ジンなどの主機関であっても、電動機であっ てもよい。電動モータの場合、例えば、機関 室に一つ又は複数のガスタービン発電機やデ ィーゼル発電機などを搭載し、これを電源と することができる。

 図2の構成例において採用している動力伝 達装置20Aは、第1駆動装置31と第2駆動装置32の 回転駆動力をそれぞれ独立に外軸11と内軸12� �伝達するように構成された二重反転歯車伝� �装置である。より具体的には、動力伝達装� �20Aは、ハウジング21を有しており、ハウジン グ21の内部に外軸用伝達機構18Aと内軸用伝達� ��構18Bとを備える。図2の構成において、外軸 用伝達機構18Aと内軸用伝達機構18Bはともに歯 車伝達機構で構成されている。

 外軸用伝達機構18Aは、第1駆動装置31の出� ��軸31aと同軸上に配置され第1駆動装置31から� ��駆動力が入力される外軸用入力歯車22と、� �軸11と同軸上に配置され外軸11に回転駆動力� ��伝達する外軸用出力軸としての中空状の外� ��用出力主歯車24と、外軸用入力歯車22と外軸 用出力主歯車24との間に配置された外軸用中� ��小歯車23とを有する。第1駆動装置31の出力� �31aと外軸用入力歯車22は、据付時の誤差及び 船体変位による軸心変化を吸収できるように 、ギヤカップリング33aを介して連結されてい る。図2において外軸用中間小歯車23は一つで あるが、複数あってもよい。

 内軸用伝達機構18Bは、第2駆動装置32の出� ��軸32aと同軸上に配置され第2駆動装置32から� ��駆動力が入力される内軸用入力軸27と、外� �用出力軸24の中空部を貫通して挿入されてお り内軸12と同軸上に配置され内軸12に回転駆� �力を伝達する内軸用出力主歯車29と、内軸用 入力歯車27と内軸用出力主歯車29との間に配� �された内軸用中間小歯車28とを有する。第2� �動装置32の出力軸32aと内軸用入力歯車27は、� ��付時の誤差及び船体変位による軸心変化を� ��収できるように、ギヤカップリング33bを介� ��て連結されている。図2において内軸用中間 小歯車28は一つであるが、複数あってもよい� ��内軸用出力主歯車29と内軸12は、内軸用スリ ーブ軸継手26によって連結固定されている。

 推進装置10Aにおいて、内軸12からのスラ� �ト荷重(内軸12のみのスラスト荷重と外軸11の みのスラスト荷重を合成した荷重)を受けて� �体2に伝達する内軸用スラスト軸受41が配置� �れている。図2の構成例において、内軸用ス� ��スト軸受41は、動力伝達装置20のハウジング 21の船首側部分に設けられている。このため� ��内軸12からのスラスト荷重はハウジング21を 介して船体2で支持されている。

 なお、内軸用スラスト軸受41の配置位置� �、内軸12からのスラスト荷重を船体2に伝達� �きれば上述した位置に限定されない。した� �って、外軸用出力軸24よりも船首側であれば 、ハウジング21内でもよいし、ハウジング21� �外部であってもよい。

 図2の構成例において、外軸用伝達機構18A と内軸用伝達機構18Bはともに歯車伝達機構で あるが、一方又は両方がその他の伝達機構(� �ルト伝達機構、チェーン伝達機構など)であ� ��てもよい。

 また、図2の構成例において、外軸用伝達 機構18Aと内軸用伝達機構18Bは、単一のハウジ ング21内に収容されているが、別々のハウジ� ��グ21に収容されてもよい。

 外軸用出力主歯車24と外軸11は、中空状の たわみ軸継手19を介して連結されている。図2 の構成例において、たわみ軸継手19はギヤカ� ��プリング19Aであり、外軸用出力主歯車24が� �ヤカップリング19Aの船首側と連結固定され� �おり、外軸中間軸17がギヤカップリング19Aの 船尾側と連結固定されている。したがって、 外軸用出力主歯車24の回転駆動力は、ギヤカ� ��プリング19A、外軸中間軸17及び外軸用スリ� �ブ軸継手16を経由して外軸11に伝達される。� ��お、たわみ軸継手19としては、フランジ形� �わみ軸継手やローラチェーン軸継手などで� �ってもよいが、許容伝達トルクが高く角度� �位のみならず軸方向変位をも許容できるギ� �カップリング19Aが好適である。

 外軸11と船体2との間の電位差による軸受の� ��パークエロージョンを防止するために、外� ��中間軸17に外軸用短絡装置49が設けられてい る。
 内軸12と船体2との間の電位差による軸受の� ��パークエロージョンを防止するために、内� ��用出力主歯車29の軸をハウジング21の船首端 から突出させ、この部分に内軸用短絡装置48� ��設けられている。

 図3及び図4は、図2におけるギヤカップリ� ��グ19A周辺の拡大図であり、図3は模式平面図 、図4は模式側面図である。この構成例にお� �て採用しているギヤカップリング19Aは、船� �側に設けられた第1内筒19aと、船尾側に設け� ��れた第2内筒19bと、第1内筒19aと第2内筒19bを� ��む外筒19cとを備えており、外軸用出力主歯� ��24の回転駆動力を、軸心の軸方向変位、角� �変位及び平行変位を吸収して、外軸11側に伝 達する。

 図3の構成例では、2つの内筒19a,19bと一つ� ��外筒19cで構成されるギヤカップリング19Aを� ��用しているが、一つの内筒と一つの外筒で� ��成されるギヤカップリングを採用してもよ� ��。この形態のギヤカップリングによっても� ��軸心の軸方向変位及び角度変位を吸収する� ��とができる。

 上述した構成により、第1駆動装置31を回� ��駆動すると、その駆動力が外軸用伝達機構1 8A、ギヤカップリング19A等を経由して外軸11� �伝達され、外軸11に取り付けられた前プロペ ラ13が回転する。また、第2駆動装置32を回転� ��動すると、その駆動力が内軸用伝達機構18B� ��び内軸用スリーブ軸継手26を経由して内軸12 に伝達され、内軸12に取り付けられた後プロ� ��ラ15が回転する。

 このとき、外軸11と内軸12を互いに逆方向 に回転させることで、前プロペラ13と後プロ� ��ラ15を互いに逆方向に回転させる。前プロ� �ラ13と後プロペラ15を互いに逆方向に回転さ� ��るための第1駆動装置31と第2駆動装置32の駆� ��軸の回転方向は、動力伝達装置20の構成に� �るが、図2の構成例の場合、第1駆動装置31と� ��2駆動装置32の出力軸の回転方向を互いに逆� ��向とすれば、前プロペラ13と後プロペラ15が 互いに逆方向に回転する。

 図4に示すように、外軸用伝達機構18A、内 軸用伝達機構18B及びギヤカップリング19Aを潤 滑するため、ハウジング21内には潤滑油45が� �給される。

 図3及び図4において、ハウジング21の船尾 側には、ギヤカップリング19Aを覆うフード21a が設けられている。ハウジング21とフード21a� ��は連通しており、潤滑油はハウジング21側� �らフード21a内のギヤカップリング19Aに供給� �れる。フード21aは、ハウジング21と一体成形 されたものであっても、ハウジング21とは別� ��品として構成されたものであってもよい。� ��た、潤滑油の機関室側への漏れを阻止する� ��め、ギヤカップリング19Aの第1内筒19bの外周 に近接して、円形中央開口を有する油切り板 42がフード21aに設けられている。

 第2内筒19bの外周には、径方向外側に突出 し周方向に全周に渡って延びる環状凸部43が� ��軸方向に離れて二つ設けられている。油切� ��板42は、円形中央開口の内周端が2つの環状� ��部43の間に挿入されるように配置されてい� �。この構成により、ギヤカップリング19A側� �ら機関室側に潤滑油45が漏れ出るのを防止す るようになっている。なお、環状凸部43を軸� ��向に離して3つ以上設けるとともに、2枚以� �の油切り板42を設け、各油切り板42の円形中� ��開口の内周縁が環状凸部43の間にそれぞれ� �入されるように構成することで、油漏れ防� �機能をさらに高めてもよい。

 図4において、ギヤカップリング19Aを潤滑 する際、潤滑油45は外筒19cと第1内筒19aの間(� �4中の符号Aの位置)から浸入し、ギヤカップ� �ング19Aと内軸12との間を通って外軸中間軸17� ��内部に入って溜まる。外軸中間軸17の内部� �溜まった潤滑油45は、外軸中間軸17とともに� ��転し、その際の遠心力によって外軸中間軸1 7の内面に張り付くが、外軸中間軸17の貯留容 量を超える分の潤滑油45は外軸中間軸17の船� �側に設けられた円形開口からオーバーフロ� �するので、図中の符号Hで示す位置を液面と� ��る内周面を有する中空円筒のような状態と� ��る。外軸中間軸17からオーバーフローした� �滑油45は、ギヤカップリング19A側へ戻り、外 筒19cと第1内筒19a及び第2内筒19bの間を通って� ��出口46から排出され、図示しない潤滑油タ� �クへ戻される。

 上述した潤滑油45の液面位置Hは、二重反� ��前部シール装置37を潤滑できる位置であり� �このような位置まで潤滑油45が溜まるように 外軸中間軸17の前側に設けられた円形開口の� ��口径の大きさが設定されている。このよう� ��構成により、二重反転前部シール装置37の� �側(船首側)をウエット状態とすることで、二 重反転前部シール装置37の発熱を軽減し、寿� ��を延ばすことができる。

 上述した本発明の第1実施形態によれば、以 下の効果が得られる。
(1)二重反転スラスト軸受40によって外軸11の� �ラスト荷重を内軸12で受け、内軸用スラスト 軸受41によって外軸11と内軸12を合わせたスラ スト荷重を船体2で受け、外軸用出力軸24の回 転力は、たわみ軸継手19であるギヤカップリ� ��グ19Aを介して外軸11に伝達される。これに� �り、外軸11のスラスト荷重が船体2に対して� �接的に伝達されず内軸12を介してのみ船体2� �伝達され、たわみ軸継手19によって軸心の狂 いが許容されることで、船体変位による外軸 11の軸心への影響を無くすことができる。特� ��本実施形態では、たわみ軸継手19として、� �度変位のみならず軸方向変位をも許容でき� �ギヤカップリング19Aを採用しているため、� �体変位による外軸11の軸心への影響を効果的 に無くすことができる。

(2)前プロペラ13のボスの内部に二重反転ス� ��スト軸受40が配置されるので、製造時にお� �て、あらかじめ、前プロペラ13が取り付けら れた外軸11と後プロペラ15が取り付けられた� �軸12とを、二重反転スラスト軸受40を組み込� ��で同芯状に組み立てて、二重反転プロペラ� ��ニットを構成することができる。このため� ��二重反転スラスト軸受40の組み込み工程を� �二重反転プロペラユニットを船体2に搭載す� ��前に行うことで、機関室における組み立て� ��程を少なくすることができる。

(3)ギヤカップリング19Aを囲むフード21aを設 け、ギヤカップリング19Aに潤滑油45を供給す� ��ので、ギヤカップリング19Aを効果的に潤滑� ��きる。また、油切り板42と環状凸部43により ラビリンス構造が形成されるので、ギヤカッ プリング19A側から機関室側への潤滑油45の漏� ��をより効果的に阻止できる。

(4)外軸11と内軸12とが、それぞれ独立の駆� �源(第1駆動装置31、第2駆動装置32)によって駆 動されるので、万が一どちらかの駆動源(例� �ば第1駆動装置31)が故障しても、他方の駆動� ��(例えば第2駆動装置32)によって前プロペラ13 又は後プロペラ15を駆動することで、船舶の� ��行を継続することができる。

 図5は、本発明の第2実施形態にかかる二� �反転プロペラ式船舶用推進装置10Bの模式平� �図である。本実施形態は、駆動装置30及び動 力伝達装置20Bに関して、第1実施形態と異な� �。本実施形態を示す図5は、第1実施形態を示 す図2に対して簡略化しているが、駆動装置30 及び動力伝達装置20B以外の部分については、 第1実施形態と同じである。

 図5に示すように、本実施形態にかかる推 進装置10Bにおいて、駆動装置30は一基のみ設� ��され、動力伝達装置20Bは、一軸の回転入力� ��対して互いに反対方向に回転する二軸の回� ��を出力する二重反転伝達装置である。すな� ��ち、動力伝達装置20Bは、駆動装置の回転駆� ��力を、互いに反対方向の回転方向の駆動力� ��変換して外軸11と内軸12にそれぞれ伝達する 。動力伝達装置20Bの外軸用出力軸は、第1実� �形態と同様にギヤカップリング19Aを介して� �軸11に伝達される。

 上述した本発明の第2実施形態によれば、 第1実施形態における上記(1)~(3)の効果が得ら� ��る。

 なお、上記において、本発明の実施形態� ��ついて説明を行ったが、上記に開示された� ��発明の実施の形態は、あくまで例示であっ� ��、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態� ��限定されない。本発明の範囲は、特許請求� ��範囲の記載によって示され、さらに特許請� ��の範囲の記載と均等の意味および範囲内で� ��すべての変更を含むものである。