(57)【要約】      （修正有）【課題】舵軸の回転を制動し、舵軸の回転位置を適切に固定することが可能な舵取機及びこれを備えた船舶を提供する。【解決手段】船舶の舵を舵に連結された舵軸１を介して駆動する舵取機１００は、舵軸１の端部に固定された舵軸歯車２と、舵軸歯車２に駆動力を伝達し、舵軸１を回転させる駆動歯車６ｃと、駆動歯車６ｃを駆動する駆動源６ａと、舵軸１の回転を制動し、舵軸１の回転位置を所定位置に固定する電磁ブレーキ７０とを備える。【選択図】図１
2014073728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の舵を該舵に連結された舵軸を介して駆動する舵取機であって、
前記舵軸の端部に固定された舵軸歯車と、
前記舵軸歯車に駆動力を伝達し、前記舵軸を回転させる駆動歯車と、
前記駆動歯車を駆動する駆動源と、
前記舵軸の回転を制動し、前記舵軸の回転位置を所定位置に固定する制動部とを備えることを特徴とする舵取機。
【請求項２】
前記駆動源が、電動モータであり、
前記制動部が、前記電動モータの回転軸に接続される電磁ブレーキであることを特徴とする請求項１に記載の舵取機。
【請求項３】
前記舵軸と同一軸線を有して設けられるとともに船体側に固定された固定軸の端部に固定された固定軸歯車と、
前記固定軸の周りに回転可能に設置され、外周にキャリア歯車が設けられたキャリアと、
前記キャリアに連結されたブレーキディスクを備え、
前記駆動歯車が、前記キャリア歯車に駆動力を伝達し、該キャリア歯車を前記固定軸の周りに回転させることにより、前記舵軸歯車に前記駆動力を伝達し、
前記制動部が、前記ブレーキディスクを介して前記キャリアの回転を制動し、前記舵軸の回転位置を前記所定位置に固定することを特徴とする請求項１に記載の舵取機。
【請求項４】
前記舵軸に固定され、船体側に固定された規制部材に突き当てることにより前記舵軸の回転範囲を規制する規制部を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の舵取機。
【請求項５】
前記キャリアが、複数の遊星軸を有し、
前記複数の遊星軸の各々が、前記固定軸歯車とかみ合う第１遊星歯車と、前記舵軸歯車とかみ合う第２遊星歯車を回転自在に支持し、
前記第２遊星歯車がかみ合う前記舵軸歯車のかみ合いピッチ円半径と、前記第１遊星歯車がかみ合う前記固定軸歯車のかみ合いピッチ円半径とが異なることを特徴とする請求項３に記載の舵取機。
【請求項６】
前記舵軸歯車、前記固定軸歯車、前記第１遊星歯車、及び前記第２遊星歯車のモジュールが等しく、
前記固定軸歯車と前記第１遊星歯車の歯数の合計が、前記舵軸歯車と前記第２遊星歯車の歯数の合計と等しいことを特徴とする請求項５に記載の舵取機。
【請求項７】
前記駆動源を複数備え、
前記複数の駆動源の各々が、前記駆動歯車を介して前記キャリア歯車に駆動力を伝達することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の舵取機。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の舵取機を備えることを特徴とする船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、舵取機及びこれを備えた船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、船舶の舵を動作する舵取機として、ラプソンスライド型の舵取機等の油圧式の舵取機が知られている。油圧式の舵取機は、舵に連結される舵軸に大きな回転力を与えることができる利点があるものの、電動モータ等を用いて電力を油圧に変換する点でエネルギー効率が悪化するという欠点がある。また、油圧式の舵取機は、作動油が外部に漏れだして海洋汚染を引き起こす可能性があるという欠点もある。
【０００３】
以上のような油圧式の舵取機の欠点を鑑みて、油圧式とは異なる他の方式の舵取機が提案されている。
例えば、特許文献１には、船舶の舵軸に固定された旋回環に設けられた歯車を、電動機に取り付けられたピニオンを介して回転させる歯車式の舵取機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された舵取機には、例えば以下のような問題がある。
特許文献１に開示された舵取機は、舵軸を回転させる機構を備えるものの、舵軸を制動する機構を備えていないので、舵軸の回転を十分に制動することができない。
また、油圧式の舵取機に比べ、歯車式の舵取機は、バックラッシ（歯面間の遊び）があることにより、舵軸の回転位置及びそれに連結された舵の回転位置を正確な位置に固定するのが困難である。
また、舵に何らかの外力が加わった場合等に、舵軸の回転位置及びそれに連結された舵の回転位置が変化してしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、舵軸の回転を制動し、舵軸の回転位置を適切に固定することが可能な舵取機及びこれを備えた船舶を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明に係る舵取機は、船舶の舵を該舵に連結された舵軸を介して駆動する舵取機であって、前記舵軸の端部に固定された舵軸歯車と、前記舵軸歯車に駆動力を伝達し、前記舵軸を回転させる駆動歯車と、前記駆動歯車を駆動する駆動源と、前記舵軸の回転を制動し、前記舵軸の回転位置を所定位置に固定する制動部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る舵取機によれば、駆動源の駆動力が駆動歯車から舵軸歯車に伝達され、舵軸が回転する。また、舵軸の回転を制動し、舵軸の回転位置を所定位置に固定する制動部を備えるので、舵軸の回転を制動し、舵軸の回転位置を適切に固定することが可能な舵取機及びこれを備えた船舶を提供することができる。
【０００９】
また、本発明の第１態様の舵取機は、前記駆動源が、電動モータであり、前記制動部が、前記電動モータの回転軸に接続される電磁ブレーキであることを特徴とする。このようにすることで、駆動源である電動モータの回転が電磁ブレーキにより制動されるとともに駆動源からの駆動力が伝達される舵軸の回転も制動され、舵軸の回転位置を所定位置に固定することができる。
【００１０】
また、本発明の第２態様の舵取機は、前記舵軸と同一軸線を有して設けられるとともに船体側に固定された固定軸の端部に固定された固定軸歯車と、前記固定軸の周りに回転可能に設置され、外周にキャリア歯車が設けられたキャリアと、前記キャリアに連結されたブレーキディスクを備え、前記駆動歯車が、前記キャリア歯車に駆動力を伝達し、該キャリア歯車を前記固定軸の周りに回転させることにより、前記舵軸歯車に前記駆動力を伝達し、前記制動部が、前記ブレーキディスクを介して前記キャリアの回転を制動し、前記舵軸の回転位置を前記所定位置に固定することを特徴とする。
【００１１】
このようにすることで、駆動源の駆動力が伝達されたキャリアの回転が、キャリアに連結されたブレーキディスクを介して制動部により制動され、更にキャリアを介して駆動力が伝達される舵軸の回転も制動される。そして、舵軸の回転位置を所定位置に固定することができる。
【００１２】
また、本発明の第３態様の舵取機は、前記舵軸に固定され、船体側に固定された規制部材に突き当てることにより前記舵軸の回転範囲を規制する規制部を備えることを特徴とする。このようにすることで、舵軸の回転が何らかの原因により制動部により適切に制動できない場合であっても、舵軸の回転範囲を適切に規制することができる。
【００１３】
本発明の第２態様の舵取機においては、前記キャリアが、複数の遊星軸を有し、前記複数の遊星軸の各々が、前記固定軸歯車とかみ合う第１遊星歯車と、前記舵軸歯車とかみ合う第２遊星歯車を回転自在に支持し、前記第２遊星歯車がかみ合う前記舵軸歯車のかみ合いピッチ円半径と、前記第１遊星歯車がかみ合う前記固定軸歯車のかみ合いピッチ円半径とが異なる構成にしてもよい。
【００１４】
このような構成にすることで、駆動源の駆動力が駆動歯車からキャリア歯車に伝達され、キャリアが有する複数の遊星軸により支持される第２遊星歯車から舵軸歯車に駆動力が伝達される。このように駆動源の駆動力を２段階で舵軸に伝達する構成にすることで、各歯車が小型化される、その結果、舵取機が小型化される。また、第２遊星歯車がかみ合う舵軸歯車のかみ合いピッチ円半径と第１遊星歯車がかみ合う固定軸歯車のかみ合いピッチ円半径とが異なるので、キャリアが固定軸周りに回転するのに応じて固定軸に対して舵軸が相対的に回転する。このように、駆動源が２段階の歯車を介して舵軸に駆動力を伝達するとともに、舵軸が固定軸に対して相対的に回転するので、高い減速比で舵を駆動する舵取機を提供することができる。
【００１５】
以上の構成においては、前記舵軸歯車、前記固定軸歯車、前記第１遊星歯車、及び前記第２遊星歯車のモジュールが等しく、前記固定軸歯車と前記第１遊星歯車の歯数の合計が、前記舵軸歯車と前記第２遊星歯車の歯数の合計と等しいようにしてもよい。このようにすることで、モジュールが等しい歯車を用いる際に、第１遊星歯車と第２遊星歯車とを同一の遊星軸により適切に支持することができる。
【００１６】
本発明の第２態様の舵取機においては、前記駆動源を複数備え、前記複数の駆動源の各々が、前記駆動歯車を介して前記キャリア歯車に駆動力を伝達する構成にしてもよい。このようにすることで、キャリアに伝達される駆動力が増強されるとともに、ある駆動源が故障した場合であっても他の駆動源を用いてキャリアに駆動力を伝達することができる。
【００１７】
また、本発明に係る船舶は、前述した舵取機を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、舵軸の回転を制動し、舵軸の回転位置を適切に固定することが可能な舵取機及びこれを備えた船舶を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の舵取機の部分縦断面図である。
【図２】図１に示される舵取機のＡ−Ａ矢視横断面図である。
【図３】図１に示される舵取機のＢ−Ｂ矢視横断面図である。
【図４】第１実施形態の舵軸歯車と第２遊星歯車の部分拡大図である。
【図５】第１実施形態の固定軸歯車と第１遊星歯車の部分拡大図である。
【図６】図１に示される舵取機のＣ−Ｃ矢視横断面図である。
【図７】第１実施形態の駆動装置及び電磁ブレーキの詳細図である。
【図８】第１実施形態の変形例の舵取機の部分縦断面図である。
【図９】図８に示される舵取機のＣ−Ｃ矢視横断面図である。
【図１０】第２実施形態の舵取機の部分縦断面図である。
【図１１】第２実施形態のブレーキディスク及びブレーキキャリパーを示す図である。
【図１２】第３実施形態の舵取機の部分縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔第１実施形態〕
以下、第１実施形態の舵取機１００について、図１乃至図３を用いて説明する。図１は、第１実施形態の舵取機１００の部分縦断面図である。図２は、図１に示される舵取機１００のＡ−Ａ矢視横断面図である。図３は、図１に示される舵取機１００のＢ−Ｂ矢視横断面図である。
【００２１】
本実施形態の舵取機１００は、図１に示されるように、船舶の舵（不図示）を、舵に連結された舵軸１を介して駆動する装置である。舵取機１００は、舵軸１と、舵軸歯車２と、固定軸３と、固定軸歯車４と、キャリア５と、駆動装置６とを備える。また、本実施形態の船舶は、内燃機関（不図示）により駆動されるスクリューにより推進力を得て推進するものである。そして、本実施形態の船舶には、舵取機１００が船体に固定されており、舵取機１００により舵を操作することにより、船舶の進行方向を任意に制御することができる。
【００２２】
舵軸１は、鉛直方向の中心軸Ｘに沿って配置される円筒状の部材であり、下端部には舵が連結されている。また、舵軸１の上端部には舵軸歯車２が固定されている。舵軸歯車２は、例えば、ボルト等により舵軸１と締結されており、舵軸歯車２が回転すると舵軸歯車２に固定された舵軸１も回転する。従って、舵軸歯車２が回転することにより、舵軸１に連結された舵が中心軸Ｘを中心に回転する。
【００２３】
固定軸３は、舵軸１と同一軸線を有して設けられる筒状の部材であり、下端部は、船体側である座台７に対してボルト等の締結部材により固定されている。また、固定軸３の上端部には、固定軸歯車４がボルト等の締結部材により固定されている。固定軸３の内周の径は、舵軸１の外周の径よりも大きい。
舵軸歯車２と固定軸歯車４の間には、舵軸１の軸方向の荷重を支持する軸受パッド４０が配置されている。軸受パッド４０は、固定軸歯車４の外周端部の上面に固定されており、舵軸歯車２の外周端部の下面と接している。
【００２４】
固定軸３の外面には、キャリア５の荷重を支持するキャリア軸受８の内輪内面が、圧入状態で嵌合している。また、固定軸３の外面には、環状部材９の内面が圧入状態で嵌合しており、環状部材９はキャリア軸受８の下方に配置されている。環状部材９の下端は座台７により支持されており、環状部材９の上端はキャリア軸受８の内輪下面と接している。
【００２５】
キャリア軸受８の外輪外面は、キャリア５に設けられた段部５ａに圧入状態で嵌合している。キャリア軸受８は、転がり軸受であり、前述したように、内輪内面が固定軸３の外面に圧入状態で嵌合している。従って、キャリア５は、固定軸３の周りに回転可能に設置されている。
【００２６】
キャリア軸受８の外輪上面には、段部５ａを介してキャリア５の荷重がかかっている。キャリア軸受８の外輪上面にかかったキャリア５の荷重は、キャリア軸受８の内輪下面を介して環状部材９に伝達される。このように、キャリア軸受８は、キャリア５の荷重を支持するとともに、キャリア５を固定軸３の周りに回転可能に設置するという機能を備える。
【００２７】
キャリア５は、中心軸Ｘ方向の断面形状が円形の部材であり、固定軸３の周りに回転可能に設置されている。キャリア５は、段部５ａの半径方向外方の外周面に、キャリア歯車５ｂが設けられている。キャリア歯車５ｂは、キャリア５の外周面を加工することにより設けられたものである。
【００２８】
キャリア歯車５ｂには駆動源６ａに駆動軸６ｂを介して連結されている駆動歯車６ｃがかみ合っている。駆動源６ａは、図７に示されるように、電動モータ６ｄと減速機６ｅにより構成され、電動モータ６ｄの回転軸の回転力（駆動力）がカップリング６ｆを介して減速機６ｅに伝達される。減速機６ｅは、一対の傘歯車６ｇ，６ｈを介して電動モータ６ｄの回転軸の回転力を減速させて駆動軸６ｂに伝達し、駆動軸６ｂを介して駆動歯車６ｃを回転させる。駆動歯車６ｃは、キャリア歯車５ｂに駆動力を伝達しキャリア５を固定軸３の周りに回転させる。駆動源６ａは、駆動歯車６ｃを駆動してキャリア歯車５ｂに駆動力を伝達する。駆動源６ａは、固定軸３が設置される座台７に設置されている。
【００２９】
電動モータ６ｄの回転軸には電磁ブレーキ７０がカップリング７２を介して連結されており、電動モータ６ｄの回転が電磁ブレーキ７０により制動される。電磁ブレーキ７０は、励磁コイル（不図示）に通電することによって発生する電磁力で電動モータ６ｄの回転軸を制動し、回転軸を所定の回転位置で保持する装置をいう。励磁コイルの通電状態は、制御部（不図示）からの制御命令により切り替えられる。本実施形態では、電磁ブレーキ７０として、励磁コイルへの通電を行うことで動作（制動）する励磁作動形の電磁ブレーキを用いるものとするが、励磁コイルへの通電を切断したときに動作（制動）する無励磁作動形の電磁ブレーキを用いてもよい。
【００３０】
図１に示されるように、本実施形態の舵取機１００は、駆動装置６０を備える。駆動装置６０は、駆動源６０ａの駆動力を、駆動軸６０ｂを介して連結されている駆動歯車６０ｃによりキャリア歯車５ｂに伝達する。なお、駆動装置６０の構成は、駆動装置６の構成と同様であるものとし、説明を省略する。また、電動モータ６０ｄ（不図示）の回転軸にはカップリング７３を介して電磁ブレーキ７１が連結されており、電動モータ６０ｄ（不図示）の回転が電磁ブレーキ７１により制動される。電磁ブレーキ７１は、前述した電磁ブレーキ７０と同様の構成であるものとし、説明を省略する。
本実施形態では、駆動装置（駆動源）を２つ設けているが、いずれか一方の駆動装置のみを設ける構成としても良い。
【００３１】
キャリア５は、４本の遊星軸３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを有する。図１は舵取機１００の部分縦断面図であるため、遊星軸３０ａと遊星軸３０ｂが示されている。遊星軸３０ａは、上端と下端がそれぞれキャリア５に固定されている軸状部材である。遊星軸３０ａには、内輪が圧入状態で嵌合した２つの転がり軸受（不図示）が設置されており、遊星歯車１０ａ及び遊星歯車２０ａが２つの転がり軸受の外輪に圧入状態で嵌合している。このようにして、遊星軸３０ａが、固定軸歯車４とかみ合う遊星歯車１０ａ（第１遊星歯車）と、舵軸歯車２とかみ合う遊星歯車２０ａ（第２遊星歯車）を回転自在に支持している。
【００３２】
同様に、遊星軸３０ｂは、遊星歯車１０ｂと遊星歯車２０ｂを回転自在に支持している。同様に、遊星軸３０ｃ（不図示）は、遊星歯車１０ｃ（不図示）と遊星歯車２０ｃ（不図示）を回転自在に支持している。同様に、遊星軸３０ｄ（不図示）は、遊星歯車１０ｄ（不図示）と遊星歯車２０ｄ（不図示）を回転自在に支持している。遊星歯車１０ａ〜１０ｄ（第１遊星歯車）は固定軸歯車４とかみ合っており、遊星歯車２０ａ〜２０ｄ（第２遊星歯車）は舵軸歯車２とかみ合っている。
【００３３】
図２は、図１に示される舵取機１００のＡ−Ａ矢視横断面図である。図２に示されるように、遊星歯車２０ａ〜２０ｄ（第２遊星歯車）は、舵軸歯車２の円周方向の４箇所に、それぞれ９０°ずつの間隔を空けて、舵軸歯車２とかみ合うように配置されている。遊星歯車２０ａ〜２０ｄは、キャリア５が固定軸３の周りを回転するのに従い、それぞれ９０°ずつの間隔を維持したまま固定軸３に対して回転する。
【００３４】
図３は、図１に示される舵取機１００のＢ−Ｂ矢視横断面図である。図３に示されるように、遊星歯車１０ａ〜１０ｄ（第１遊星歯車）は、固定軸歯車４の円周方向の４箇所に、それぞれ９０°ずつの間隔を空けて、固定軸歯車４とかみ合うように配置されている。遊星歯車１０ａ〜１０ｄは、キャリア５が固定軸３の周りを回転するのに従い、それぞれ９０°ずつの間隔を維持したまま固定軸３に対して回転する。
【００３５】
ここで、本実施形態において駆動歯車６ｃから舵軸歯車２に伝達される駆動力の速度比（減速比）について説明する。以下の説明においては、固定軸歯車４が遊星歯車１０ａ〜１０ｄにかみ合う場合の、固定軸歯車４のモジュールと遊星歯車１０ａ〜１０ｄのモジュールが等しいものとする。また、舵軸歯車２が遊星歯車２０ａ〜２０ｄにかみ合う場合の、舵軸歯車２のモジュールと遊星歯車２０ａ〜２０ｄのモジュールが等しいものとする。ここで、モジュールとは、ピッチ円直径を歯数で除した値のことをいう。
【００３６】
本実施形態の舵取機１００は、以下の条件式を満たしている。
ｉ０＝（Ｚｂ・Ｚｄ）／（Ｚａ・Ｚｄ）      （１）
ｉ１＝（１−ｉ０）／ｉ０                  （２）
ｉ２＝Ｚｆ／Ｚｅ                          （３）
ｉ３＝ｉ１・ｉ２                          （４）
Ｚａ＋Ｚｂ＝Ｚｃ＋Ｚｄ                    （５）
Ｚａ≠Ｚｄ                                （６）
Ｚｂ≠Ｚｃ                                （７）
ここで、Ｚａ：固定軸歯車４の歯数、Ｚｂ：遊星歯車１０ａ〜１０ｄの歯数、Ｚｃ：遊星歯車２０ａ〜２０ｄの歯数、Ｚｄ：舵軸歯車２の歯数、Ｚｅ：駆動歯車６ｃの歯数、Ｚｆ：キャリア歯車５ｂの歯数、ｉ１：キャリア５と舵軸１の速度比（減速比）、ｉ２：駆動歯車６ｃとキャリア５の速度比（減速比）、ｉ３：駆動歯車６ｃと舵軸１の速度比（減速比）である。
【００３７】
以上の条件式から明らかなように、駆動歯車６ｃと舵軸１の減速比は、固定軸歯車４の歯数Ｚａ、遊星歯車１０ａ〜１０ｄの歯数Ｚｂ、遊星歯車２０ａ〜２０ｄの歯数Ｚｃ、舵軸歯車２の歯数Ｚｄ、駆動歯車６ｃの歯数Ｚｅ、キャリア歯車５ｂの歯数Ｚｆにより定まる。
なお、遊星歯車１０ａ〜１０ｄの歯数は、それぞれ同一であり、Ｚｂはその同一の歯数をいう。また、遊星歯車２０ａ〜２０ｄの歯数は、それぞれ同一であり、Ｚｃはその同一の歯数をいう。
【００３８】
条件式（５）は、舵軸１と固定軸３が同一軸線を有して設けられ、遊星歯車１０（１０ａ〜１０ｄ）と遊星歯車２０（２０ａ〜２０ｄ）が遊星軸３０（３０ａ〜３０ｄ）に支持されることを可能にする条件である。このような条件を満たすようにすることで、舵軸１と遊星軸３０の軸間距離と、固定軸３と遊星軸３０の軸間距離を等しくすることができる。
【００３９】
条件式（６）及び（７）は、キャリア５が固定軸３周りに回転するのに応じて固定軸３に対して舵軸１を相対的に回転させるための条件である。条件式（６）及び（７）が共に満たされない場合、固定軸歯車４の歯数Ｚａと舵軸歯車２の歯数Ｚｄが等しく、かつ、遊星歯車１０の歯数Ｚｂと遊星歯車２０の歯数Ｚｃが等しくなる。この場合、遊星歯車２０は舵軸歯車２の周りを周方向に回転するものの、舵軸歯車２は固定軸歯車４に対して相対的に回転することはなく静止したままとなる。条件式（６）及び（７）を満たすようにすることで、キャリア５が固定軸３周りに回転するのに応じて固定軸３に対して舵軸１を相対的に回転させることができる。
【００４０】
以上においては、固定軸歯車４が遊星歯車１０ａ〜１０ｄにかみ合う場合の、固定軸歯車４のモジュールと遊星歯車１０ａ〜１０ｄのモジュールが等しいものとして説明した。また、舵軸歯車２が遊星歯車２０ａ〜２０ｄにかみ合う場合の、舵軸歯車２のモジュールと遊星歯車２０ａ〜２０ｄのモジュールが等しいものとして説明した。しかしながら、本実施形態は、これらのモジュールが異なる場合であっても適用可能である。この場合の舵取機１００は、前述した条件式（５）〜（７）の代わりに以下の条件式（８）〜（１０）を満たすものとなる。
【００４１】
ｒ１＋ｒ２＝ｒ４＋ｒ５                  （８）
ｒ１≠ｒ３                              （９）
ｒ２≠ｒ４                              （１０）
ここで、図４及び図５に示されるように、ｒ１：舵軸歯車２の中心Ｏ１からかみ合い点Ｐ１の距離、ｒ２：遊星歯車２０ａ〜２０ｄの中心Ｏ２からかみ合い点Ｐ１の距離、ｒ３：固定軸歯車４の中心Ｏ３からかみ合い点Ｐ２の距離、ｒ４：遊星歯車１０ａ〜１０ｄの中心Ｏ４からかみ合い点Ｐ２の距離である。
【００４２】
条件式（８）は、舵軸１と固定軸３が同一軸線を有して設けられ、遊星歯車１０（１０ａ〜１０ｄ）と遊星歯車２０（２０ａ〜２０ｄ）が遊星軸３０（３０ａ〜３０ｄ）に支持されることを可能にする条件である。このような条件を満たすようにすることで、舵軸１と遊星軸３０の軸間距離と、固定軸３と遊星軸３０の軸間距離を等しくすることができる。
【００４３】
条件式（９）は、遊星歯車２０（２０ａ〜２０ｄ）がかみ合う舵軸歯車２のかみ合いピッチ円半径ｒ１と、遊星歯車１０（１０ａ〜１０ｄ）がかみ合う固定軸歯車４のかみ合いピッチ円半径ｒ３とが異なることを示す条件式である。また、条件式（１０）は、舵軸歯車２がかみ合う遊星歯車２０（２０ａ〜２０ｄ）のかみ合いピッチ円半径ｒ２と、固定軸歯車４がかみ合う遊星歯車１０（１０ａ〜１０ｄ）のかみ合いピッチ円半径ｒ４とが異なることを示す条件式である。
【００４４】
条件式（９）及び（１０）は、キャリア５が固定軸３周りに回転するのに応じて固定軸３に対して舵軸１を相対的に回転させるための条件である。条件式（９）及び（１０）が共に満たされない場合、舵軸歯車２の中心Ｏ１からかみ合い点Ｐ１の距離ｒ１と固定軸歯車４の中心Ｏ３からかみ合い点Ｐ２の距離ｒ３が等しく、遊星歯車２０ａの中心Ｏ２からかみ合い点Ｐ１の距離ｒ２と遊星歯車１０ａの中心Ｏ４からかみ合い点Ｐ２の距離ｒ４が等しくなる。この場合、遊星歯車２０は舵軸歯車２の周りを周方向に回転するものの、舵軸歯車２は固定軸歯車４に対して相対的に回転することはなく静止したままとなる。条件式（９）及び（１０）を満たすようにすることで、キャリア５が固定軸３周りに回転するのに応じて固定軸３に対して舵軸１を相対的に回転させることができる。
【００４５】
次に、図１及び図６を用いて、本実施形態において舵軸１の回転範囲の規制する構成について説明する。図６は、図１に示される舵取機１００のＣ−Ｃ矢視横断面図である。
ストッパー８０（８０ａ，８０ｂ）は、舵軸１に固定された断面視略円形の部材であり、舵軸１の中心軸Ｘに直交する方向に延在している。船体側である座台９５には、規制部材９０（９０ａ，９０ｂ）が固定されている。規制部材９０ａは、舵軸１が基準位置から時計回りに所定角度α回転した場合にストッパー８０ａと突き当たる位置に固定されている。また、規制部材９０ｂは、舵軸１が基準位置から反時計回りに所定角度α回転した場合にストッパー８０ｂと突き当たる位置に固定されている。
【００４６】
このように、ストッパー８０（規制部）を舵軸１に固定し、船体側に固定された規制部材９０に突き当てることにより舵軸１の回転範囲が基準位置に対して所定の回転範囲（−α°〜＋α°）に規制される。所定の回転範囲としては、船舶の種類や性能等に応じて適宜設定可能であるが、例えば、基準位置に対して−３５°〜＋３５°の範囲を設定すればよい。
【００４７】
このように本実施形態の舵取機１００によれば、駆動源６ａ，６０ａの駆動力が駆動歯車６ｃ，６０ｃから舵軸歯車２に伝達され、舵軸１が回転する。また、舵軸１の回転を制動し、舵軸１の回転位置を所定位置に固定する電磁ブレーキ７０，７１を備えるので、舵軸１の回転を制動し、舵軸１の回転位置を適切に固定することが可能な舵取機１００及びこれを備えた船舶を提供することができる。
【００４８】
また、本実施形態の舵取機１００は、駆動源６ａ、６０ａが、電動モータ６ｄ，６０ｄであり、制動部が、電動モータ６ｄ，６０ｄに接続される電磁ブレーキ７０，７１である。このようにすることで、駆動源６ａ，６０ａである電動モータ６ｄ，６０ｄの回転が電磁ブレーキ７０，７１により制動されるとともに駆動源６ａ，６０ａからの駆動力が伝達される舵軸１の回転も制動され、舵軸１の回転位置を所定位置に固定することができる。
【００４９】
また、本実施形態の舵取機は、舵軸１に固定され、船体側に固定された規制部材９０ａ，９０ｂに突き当てることにより舵軸１の回転範囲を規制するストッパー８０ａ，８０ｂ（規制部）を備える。このようにすることで、舵軸１の回転が何らかの原因により電磁ブレーキ７０，７１により適切に制動できない場合であっても、舵軸１の回転範囲を適切に規制することができる。
【００５０】
また、本実施形態の舵取機１００においては、駆動源を複数備え、複数の駆動源６ａ、６０ａの各々が、駆動歯車６ｃを介してキャリア歯車５ｂに駆動力を伝達する構成とした。このようにすることで、キャリア５に伝達される駆動力が増強されるとともに、ある駆動源が故障した場合であっても他の駆動源を用いてキャリア５に駆動力を伝達することができる。
【００５１】
次に、第１実施形態の変形例について図８及び図９を用いて説明する。
図６に示されるストッパー８０は、舵軸１の２カ所に設けられるものであった。それに対して、本変形例は、図８に示されるように、舵軸１の１箇所にのみストッパー８１を設けるものである。図９は、図８に示される舵取機１００’のＣ−Ｃ矢視横断面図である。
【００５２】
ストッパー８１は、舵軸１に固定された断面視略円形の部材であり、舵軸１の中心軸Ｘに直交する方向に延在している。船体側である座台９５には、規制部材９１（９１ａ，９１ｂ）が固定されている。規制部材９１ａは、舵軸１が基準位置から時計回りに所定角度α回転した場合にストッパー８１と突き当たる位置に固定されている。また、規制部材９１ｂは、舵軸１が基準位置から反時計回りに所定角度α回転した場合にストッパー８１と突き当たる位置に固定されている。
【００５３】
このように、ストッパー８１（規制部）を舵軸１に固定し、船体側の座台９５に固定された規制部材９１ａ，９１ｂに突き当てることにより舵軸１の回転範囲が基準位置に対して所定の回転範囲（−α°〜＋α°）に規制される。所定の回転範囲としては、船舶の種類や性能等に応じて適宜設定可能であるが、例えば、基準位置に対して−３５°〜＋３５°の範囲を設定すればよい。
【００５４】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態の舵取機２００について、図１０、図１１を用いて説明する。図１０は、第２実施形態の舵取機２００の部分縦断面図である。図１１は、第２実施形態のブレーキディスク及びブレーキ装置を示す図である。
第１実施形態の舵取機１００は、駆動源である電動モータ６ｄ，６０ｄの回転軸に連結された電磁ブレーキ７０，７１により舵軸１の回転を制動するものであった。それに対して、第２実施形態の舵取機２００は、キャリア５に連結されたブレーキディスク７５及びブレーキ装置（制動装置）２１０により舵軸１の回転を制動するものである。
なお、第２実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、他の構成は第１実施形態と同様であるので、以下での説明を省略する。
【００５５】
ブレーキディスク７５は、図１０及び図１１に示されるように、厚さが略一定で平面視が環状の部材である。ブレーキディスク７５は、例えば金属製であり、ボルト７９によりキャリア５に連結されている。図１０においては、ボルト７９ａとボルト７９ｂが示されているが、キャリア５の円周方向の複数箇所に他のボルトが配置されているものとする。ブレーキキャリパ７６ａは、図１０に示されるように、ブレーキディスク７５の外周を挟み込むように配置されている。ブレーキキャリパ７６ａには、一対のキャリパピストン７７ａ，７７ｂが設置されている。キャリパピストン７７ａ，７７ｂの先端には、それぞれブレーキパッド７８ａ，７８ｂが配置されている。
【００５６】
キャリパピストン７７ａ，７７ｂは、制御部（不図示）からの制動指示に応じてブレーキパッド７８ａ，７８ｂをブレーキディスク７５に対して押し出す。ブレーキパッド７８ａ，７８ｂにより挟み込まれたブレーキディスク７５は、ブレーキパッド７８ａ，７８ｂとの間に生じる摩擦力により制動され、ブレーキディスク７５に連結されたキャリア５の回転力を弱める。ブレーキ装置２１０による制動により回転力が弱められたキャリア５は、最終的には回転を停止し、所定位置に固定される。また、キャリア５は、遊星歯車２０ａを介して舵軸１に駆動力を伝達するので、キャリア５の回転が停止すると舵軸の回転位置が所定位置に固定される。
【００５７】
図１０にはブレーキ装置２１０ａのみが示されているが、図１１に示されるように、ブレーキディスク７５の周方向の複数箇所に配置されている。図１１には、ブレーキディスク７５の周方向の３箇所にブレーキ装置２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃの３つが配置される例が示されている。ブレーキ装置は、３箇所に限らず、任意の箇所に配置するようにしても良い。ここで、図１１に示されるブレーキ装置２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃは、船体側に固定されており、キャリア５が回転してもブレーキ装置２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃの位置は固定されたままである。また、ブレーキ装置２１０ｂ，２１０ｃの構成は、ブレーキ装置２１０ａの構成と同様であるものとし、説明を省略する。
【００５８】
このように、本実施形態の舵取機２００によれば、駆動源６ａ，６０ａの駆動力が伝達されたキャリア５の回転が、キャリア５に連結されたブレーキディスク７５を介してブレーキ装置（制動部）２１０ａにより制動され、更にキャリア５を介して駆動力が伝達される舵軸１の回転も制動される。そして、舵軸１の回転位置を所定位置に固定することができる。
【００５９】
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態の舵取機３００について、図１２を用いて説明する。図１２は、第３実施形態の舵取機３００の部分縦断面図である。
第２実施形態の舵取機２００は、キャリア５に連結された１枚のブレーキディスク７５をブレーキ装置２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃにより制動するものであった。それに対して第３実施形態の舵取機３００は、キャリア５に連結された複数枚のブレーキディスク８５ａ，８５ｂを、ブレーキキャリパ８６ａに固定された複数枚のブレーキディスク８８ａ，８８ｂ，８８ｃにより制動するものである。
なお、第３実施形態は、第２実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、他の構成は第１実施形態及び第２実施形態と同様であるので、以下での説明を省略する。
【００６０】
図１２に示されるブレーキディスク８５ａ，８５ｂは、厚さが略一定で平面視が環状の部材である。ブレーキディスク８５ａ，８５ｂは、例えば金属製であり、ボルト（不図示）によりキャリア５に連結されている。ブレーキキャリパ８６ａは、図１２に示されるように、ブレーキディスク８５ａ，８５ｂの外周を挟み込むように配置されている。ブレーキキャリパ７６ａには、一対のキャリパピストン８７ａ，８７ｂが設置されている。
【００６１】
複数枚のブレーキディスク８８ａ，８８ｂ，８８ｃの間には、複数枚のブレーキディスク８５ａ，８５ｂが配置される。ブレーキディスク８８ａの上面は、キャリパピストン８７ａの先端面に対向しており、ブレーキディスク８８ｂの下面は、キャリパピストン８７ｂの先端面に対向している。
【００６２】
キャリパピストン８７ａは、制御部（不図示）からの制動指示に応じて、その先端面をブレーキディスク８８ａの上面に対して押し出す。また、キャリパピストン８７ｂは、制御部（不図示）からの制動指示に応じて、その先端面をブレーキディスク８８ｃの下面に対して押し出す。キャリパピストン８７ａ，８７ｂの先端面が押し出されるのに応じて、ブレーキディスク８８ａ，８８ｂ，８８ｃとブレーキディスク８５ａ，８５ｂの間隔が狭められる。ブレーキディスク８８ａ，８８ｂ，８８ｃとブレーキディスク８５ａ，８５ｂが接することにより、ディスク間に摩擦力が生じる。そして、ブレーキディスク８５ａ，８５ｂに連結されたキャリア５の回転力を弱まり、キャリア５が制動される。ブレーキ装置３１０ａによる制動により回転力が弱められたキャリア５は、最終的には回転を停止し、所定位置に固定される。また、キャリア５は、遊星歯車２０ａを介して舵軸１に駆動力を伝達するので、キャリア５の回転が停止すると舵軸１の回転位置が所定位置に固定される。
【００６３】
図１０にはブレーキ装置２１０ａのみが示されているが、ブレーキディスク７５の周方向の複数箇所に配置されている。ブレーキ装置は、例えば３箇所に配置すればよいが、３箇所に限らず任意の箇所に配置するようにしても良い。ここで、ブレーキ装置３１０ａは、船体側に固定されており、キャリア５が回転してもブレーキ装置３１０ａの位置は固定されたままである。
【００６４】
このように、本実施形態の舵取機２００によれば、駆動源６ａ，６０ａの駆動力が伝達されたキャリア５の回転が、キャリア５に連結されたブレーキディスク７５を介してブレーキ装置（制動部）３１０ａにより制動され、更にキャリア５を介して駆動力が伝達される舵軸１の回転も制動される。そして、舵軸１の回転位置を所定位置に固定することができる。
【００６５】
〔他の実施形態〕
第１実施形態は、舵軸１の回転を制動する制動部として、電磁ブレーキ７０，７１を用いるものであった。また、第２実施形態及び第３実施形態は、舵軸１の回転を制動する制動部として、ブレーキ装置２１０，３１０を用いるものであった。以上のように、各実施形態では、電磁ブレーキとブレーキ装置のいずれか一方を用いるものであったが、これらを併用するようにしてもよい。例えば、図１０に示される第２実施形態の舵取機２００に、電磁ブレーキ７０，７１を用いるようにしてもよい。また、例えば、図１２に示される第３実施形態の舵取機３００に、電磁ブレーキ７０，７１を用いるようにしてもよい。
【００６６】
第２実施形態のキャリパピストン７７と、第３実施形態のキャリパピストン８７として、種々の方式のピストンを用いることができる。例えば、空気圧、油圧、水圧等によりピストンを押し出す方式を採用してもよい。また、例えば、バネの付勢力によりピストンを押し出し、電磁クラッチを用いてバネの付勢力を制限する方式としてもよい。この場合、電磁クラッチに電圧を供給する際にバネの付勢力を解除するようにすれば、電力供給が何らかの原因により遮断された場合であっても、バネの付勢力によりピストンを押し出し、舵軸の回転位置を固定することができる。つまり、電力供給遮断時に、舵の方向が定まらずに船舶が制御不能となることを適切に防止することができる。
【００６７】
本実施形態の舵取機には、舵軸の回転位置を検出可能なエンコーダ等のセンサを設けるようにしてもよい。このようにすることで、例えば、駆動源によるキャリアの駆動と、制動部によるキャリアの制動を、センサの出力に応じて適切に制御し、舵軸の回転位置を所定位置に正確に固定することができる。
【００６８】
第１実施形態の舵取機は、駆動源６ａ，６０ａから駆動軸６ｂ，６０ｂに連結された駆動歯車６ｃ，６０ｃを駆動し、更にキャリア５と遊星歯車２０を介して舵軸歯車２に駆動力を伝達するものであったが、他の態様であってもよい。例えば、駆動源６ａ，６０ａから駆動軸６ｂ，６０ｂに連結された駆動歯車６ｃ，６０ｃと、駆動軸６ｂ，６０ｂに連結された舵軸歯車２をかみ合わせ、駆動源６ａ，６０ａの駆動力を舵軸１へ直接的に伝達するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１  舵軸
２  舵軸歯車
３  固定軸
４  固定軸歯車
５  キャリア
５ｂ  キャリア歯車
６、６０  駆動装置
６ａ，６０ａ  駆動源
６ｂ，６０ｂ  駆動軸
６ｃ，６０ｃ  駆動歯車
６ｄ  電動モータ
６ｅ  減速機
６ｆ  カップリング
７  座台
１０  遊星歯車（第１遊星歯車）
２０  遊星歯車（第２遊星歯車）
３０  遊星軸
４０  軸受パッド
７０，７１  電磁ブレーキ
７５，８５  ブレーキディスク
７６，８６  ブレーキキャリパ
７７，８７  キャリパピストン
８０，８１  ストッパー（規制部）
９０，９１  規制部材
１００，１００’，２００，３００  舵取機
２１０  ブレーキ装置
【図１】
2014073728.tif 000003
【図２】
2014073728.tif 000004
【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】
2014073728.tif 000009
【図８】
2014073728.tif 000010
【図９】
2014073728.tif 000011
【図１０】
2014073728.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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