(57)【要約】【課題】電油ハイブリッド機構における不感帯の影響を抑制し、電動機の回転方向が切り替わる際の応答特性を改善することができる操舵装置、操舵装置の制御方法及びプログラムを提供する。【解決手段】操舵装置１は、舵軸２０と、舵軸２０を回転させる油圧回路５と、油圧回路５に油圧を供給する主油圧ポンプ３０と、入力される操作量信号に所定の出力ゲインを乗じて駆動信号を生成するとともに、当該生成した駆動信号を主油圧ポンプ３０に出力する出力変換部と、を備え、この出力変換部は、駆動信号が入力されても主油圧ポンプ３０が駆動しない当該駆動信号の不感帯に対応する操作量信号の範囲を不感帯対応領域と定義した際に、入力された操作量信号の値が当該不感帯対応領域内にある場合に適用する出力ゲインを、当該不感帯対応領域を超えた場合に適用する出力ゲインよりも大きいものとする。【選択図】図１
2015085751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転することで舵を変向させる舵軸と、
流体圧が供給されることで前記舵軸を回転させる流体圧回路と、
入力される駆動信号に応じて駆動されることで前記流体圧回路に前記流体圧を供給する流体圧供給部と、
入力される操作量信号に所定の出力ゲインを乗じて前記駆動信号を生成するとともに、当該生成した駆動信号を前記流体圧供給部に出力する出力変換部と、
を備え、
前記出力変換部は、
前記駆動信号が入力されても前記流体圧供給部が駆動しない当該駆動信号の不感帯に対応する前記操作量信号の範囲を不感帯対応領域と定義した際に、入力された前記操作量信号の値が当該不感帯対応領域内にある場合に適用する出力ゲインを、当該不感帯対応領域を超えた場合に適用する出力ゲインよりも大きいものとする
ことを特徴とする操舵装置。
【請求項２】
前記出力変換部は、
入力された前記操作量信号の値が前記不感帯対応領域を超えた場合に、前記操作量信号に第１係数を乗じた第１駆動信号を出力するとともに、入力された前記操作量信号の値が前記不感帯対応領域内にある場合に、当該操作量信号に前記第１係数よりも大きい第２係数を乗じた第２駆動信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
【請求項３】
前記流体圧回路に、前記舵軸の回転には寄与しない一定のオフセット流体圧を供給する補助流体圧供給部を更に備える
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の操舵装置。
【請求項４】
回転することで舵を変向させる舵軸と、流体圧が供給されることで前記舵軸を回転させる流体圧回路と、入力される駆動信号に応じて駆動されることで前記流体圧回路に前記流体圧を供給する流体圧供給部と、を備える操舵装置の制御方法であって、
出力変換部が、前記駆動信号が入力されても前記流体圧供給部が駆動しない当該駆動信号の不感帯に対応する操作量信号の範囲を不感帯対応領域と定義した際に、入力された前記操作量信号の値が当該不感帯対応領域内にある場合に適用する出力ゲインを、当該不感帯対応領域を超えた場合に適用する出力ゲインよりも大きいものとし、入力される前記操作量信号に、当該操作量信号の値が前記不感帯対応領域に属するか否かに応じて設定した前記出力ゲインを乗じて前記駆動信号を生成するとともに、当該生成した駆動信号を前記流体圧供給部に出力する
ことを特徴とする操舵装置の制御方法。
【請求項５】
回転することで舵を変向させる舵軸と、流体圧が供給されることで前記舵軸を回転させる流体圧回路と、入力される駆動信号に応じて駆動されることで前記流体圧回路に前記流体圧を供給する流体圧供給部と、を備える操舵装置のコンピュータを、
前記駆動信号が入力されても前記流体圧供給部が駆動しない当該駆動信号の不感帯に対応する操作量信号の範囲を不感帯対応領域と定義した際に、入力された前記操作量信号の値が当該不感帯対応領域内にある場合に適用する出力ゲインを、当該不感帯対応領域を超えた場合に適用する出力ゲインよりも大きいものとし、入力される前記操作量信号に、当該操作量信号の値が前記不感帯対応領域に属するか否かに応じて設定した前記出力ゲインを乗じて前記駆動信号を生成するとともに、当該生成した駆動信号を前記流体圧供給部に出力する出力変換手段
として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ポンプを用いて船の操舵を可能とする操舵装置、操舵装置の制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶等の航走体に搭載される操舵装置は、油圧源（油圧ポンプ）から吐出する油の流量または圧力により舵柄を操作する仕組みのものがある。このような操舵装置は、油圧源に備えられる電動機（モーター）を常時運転し、配管に油を循環させる状態を維持しながら、斜板等を用いて所望する箇所に所望の流量または圧力を与える構成としているものが多い。しかしながら、この場合、舵の操作を要しない状態（待機中の状態）であっても、電動機が常に回転し続け、油が配管を循環し続けるため、消費電力の面、装置の摩耗等に基づく寿命の面で課題があった。
【０００３】
このような課題を解決するものして、電動機の回転量、回転方向に応じて油圧源の吐出量、吐出方向が変化する電油ハイブリッド機構を用いた操舵装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような電油ハイブリッド機構によれば、電気的な駆動信号（例えば、電圧、電流）の入力により電動機の回転量、回転方向を制御することで、油圧源の吐出量、吐出方向を制御することが可能となる。よって、電油ハイブリッド機構を搭載した操舵装置は、操舵が必要な時に必要な量だけ電動機を回転させ、油を循環させることで、消費電力、装置の寿命の改善を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０５２７７７号
【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、上述の電油ハイブリッド機構には、入力する駆動信号に対して「不感帯」が存在し得る。ここで不感帯とは、入力する駆動信号（例えば電圧、電流）と、電動機の回転、ひいては油圧源による油の吐出と、の線形性が得られなくなる帯域のことで、電動機の回転方向が変化する領域（回転数ゼロ）の近傍に存在する。つまり、電油ハイブリッド機構においては、不感帯に属する駆動信号が入力されたとしても、その駆動信号に応じた油の吐出がなされない。
なお、不感帯は、電動機、油圧源における機械的な特性（静止摩擦係数等）に起因して生じ得る。
【０００６】
したがって、上述の操舵装置では、駆動信号が不感帯に属していた場合には、舵柄にはなんらの制御がなされないため、このような状態において舵柄に波などの負荷がかかると、舵柄が負け押され、走行が不安定になる等の問題が生じていた。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、電油ハイブリッド機構における不感帯の影響を抑制し、電動機の回転方向が切り替わる際の応答特性を改善することができる操舵装置、操舵装置の制御方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決するために、本発明に係る一態様は、回転することで舵を変向させる舵軸と、流体圧が供給されることで前記舵軸を回転させる流体圧回路と、入力される駆動信号に応じて駆動されることで前記流体圧回路に前記流体圧を供給する流体圧供給部と、入力される操作量信号に所定の出力ゲインを乗じて前記駆動信号を生成するとともに、当該生成した駆動信号を前記流体圧供給部に出力する出力変換部と、を備え、前記出力変換部は、前記駆動信号が入力されても前記流体圧供給部が駆動しない当該駆動信号の不感帯に対応する前記操作量信号の範囲を不感帯対応領域と定義した際に、入力された前記操作量信号の値が当該不感帯対応領域内にある場合に適用する出力ゲインを、当該不感帯対応領域を超えた場合に適用する出力ゲインよりも大きいものとすることを特徴とする操舵装置である。
【０００９】
また、本発明に係る一態様は、上述の操舵装置において、前記出力変換部が、入力された前記操作量信号の値が前記不感帯対応領域を超えた場合に、前記操作量信号に第１係数を乗じた第１駆動信号を出力するとともに、入力された前記操作量信号の値が前記不感帯対応領域内にある場合に、当該操作量信号に前記第１係数よりも大きい第２係数を乗じた第２駆動信号を出力することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る一態様は、上述の操舵装置において、前記流体圧回路に、前記舵軸の回転には寄与しない一定のオフセット流体圧を供給する補助流体圧供給部を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る一態様は、回転することで舵を変向させる舵軸と、流体圧が供給されることで前記舵軸を回転させる流体圧回路と、入力される駆動信号に応じて駆動されることで前記流体圧回路に前記流体圧を供給する流体圧供給部と、を備える操舵装置の制御方法であって、出力変換部が、前記駆動信号が入力されても前記流体圧供給部が駆動しない当該駆動信号の不感帯に対応する操作量信号の範囲を不感帯対応領域と定義した際に、入力された前記操作量信号の値が当該不感帯対応領域内にある場合に適用する出力ゲインを、当該不感帯対応領域を超えた場合に適用する出力ゲインよりも大きいものとし、入力される前記操作量信号に、当該操作量信号の値が前記不感帯対応領域に属するか否かに応じて設定した前記出力ゲインを乗じて前記駆動信号を生成するとともに、当該生成した駆動信号を前記流体圧供給部に出力することを特徴とする操舵装置の制御方法である。
【００１２】
また、本発明に係る一態様は、回転することで舵を変向させる舵軸と、流体圧が供給されることで前記舵軸を回転させる流体圧回路と、入力される駆動信号に応じて駆動されることで前記流体圧回路に前記流体圧を供給する流体圧供給部と、を備える操舵装置のコンピュータを、前記駆動信号が入力されても前記流体圧供給部が駆動しない当該駆動信号の不感帯に対応する操作量信号の範囲を不感帯対応領域と定義した際に、入力された前記操作量信号の値が当該不感帯対応領域内にある場合に適用する出力ゲインを、当該不感帯対応領域を超えた場合に適用する出力ゲインよりも大きいものとし、入力される前記操作量信号に、当該操作量信号の値が前記不感帯対応領域に属するか否かに応じて設定した前記出力ゲインを乗じて前記駆動信号を生成するとともに、当該生成した駆動信号を前記流体圧供給部に出力する出力変換手段として機能させることを特徴とするプログラムである。
【発明の効果】
【００１３】
以上の操舵装置によれば、電油ハイブリッド機構における不感帯の影響を抑制し、電動機の回転方向が切り替わる際の応答特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る操舵装置の機能構成を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態に係る主油圧ポンプ及び電動機の特性を説明する図である。
【図３】第１の実施形態に係るコントローラの機能構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る出力変換部の特性を説明する図である。
【図５】第２の実施形態に係る操舵装置の機能構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る操舵装置の一例について図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態に係る操舵装置の機能構成を示す概略図である。
操舵装置１は、舵軸２０、チラー２１、ラム２２１、２２２、油圧シリンダー２３Ａ〜２３Ｄを備えている。
舵軸２０は、走航体に備えられ、チラー２１と一体となって回転することで舵を変向させる。
チラー２１は、ラム２２１、２２２の移動と連動して回動可能とする。
ラム２２１及びラム２２２は、その両端がそれぞれ油圧シリンダー２３Ａ、２３Ｂ、及び、油圧シリンダー２３Ｃ、２３Ｄに収容され、各油圧シリンダー２３Ａ〜２３Ｄからの加圧に応じて、左右方向（図１の±Ｘ方向）に移動可能とする。
油圧シリンダー２３Ａ〜２３Ｄは、油圧回路５を介して供給される油の油圧によりラム２２１、２２２を左右方向に移動させる。
このように、操舵装置１は、油圧シリンダー２３Ａ〜２３Ｄに所望の油圧を与えることで、チラー２１及び舵軸２０を所望する角度だけ回転させ、走航体の走行制御を行う。
【００１６】
また、操舵装置１は、図１に示すように、主油圧ポンプ３０、電動機３１、圧力制御弁３２ａ、３２ｂ、及び逆止弁３３ａ、３３ｂを備えている。
また、油圧回路５は、図１に示すように、主油圧ポンプ３０、圧力制御弁３２ａ、３２ｂ、逆止弁３３ａ、３３ｂ、及び、油圧シリンダー２３Ａ〜２３Ｄを接続する配管である。なお、図１において図示を省略しているが、油圧回路５は、油圧シリンダー２３Ａとの接続点Ｐａから分岐して、さらに油圧シリンダー２３Ｄとの接続点Ｐｄと接続している。また、油圧回路５は、油圧シリンダー２３Ｂとの接続点Ｐｂから分岐して、さらに油圧シリンダー２３Ｃとの接続点Ｐｃと接続している。
油圧回路５を構成する配管５ａは、ポート３０ａから吐出される油を、接続点Ｐａ、Ｐｄを介して油圧シリンダー２３Ａ、２３Ｄに導くとともに、その一部を圧力制御弁３２ａに導く。配管５ａは、圧力制御弁３２ａを通過する分の油を逆止弁３３ａに導く。これにより、配管５ａは、油圧シリンダー２３Ａ、２３Ｄに対し、ポート３０ａからの油の吐出量に応じた所望の油圧を供給する。
同様に、配管５ｂは、ポート３０ｂから吐出される油を、接続点Ｐｂ、Ｐｃを介して油圧シリンダー２３Ｂ、２３Ｃに導くとともに、その一部を圧力制御弁３２ｂに導く。これにより、配管５ｂは、油圧シリンダー２３Ｂ、２３Ｃに対し、ポート３０ｂからの油の吐出量に応じた所望の油圧を供給する。
【００１７】
主油圧ポンプ３０は、流体（本実施形態においては油）の圧力を油圧回路５に供給する流体圧供給部として機能する。具体的には、主油圧ポンプ３０は、電動機３１から供給される回転力に応じて、２つのポート３０ａ、３０ｂの何れか一方側から油を吐出し、他方側から油を吸入する。また、吐出量、吸入量は、電動機３１における単位時間当たりの回転量（回転速度）に応じて増減する。さらに、電動機３１における回転方向に応じて、２つのポート３０ａ、３０ｂにおける吐出側、吸入側が入れ替わる仕組みとなっている。例えば、電動機３１における回転が“右回転”の場合、主油圧ポンプ３０は、油をポート３０ａから吐出し、ポート３０ｂから吸入する。一方、電動機３１における回転が“左回転”の場合、主油圧ポンプ３０は、油をポート３０ｂから吐出し、ポート３０ａから吸入する。
【００１８】
電動機３１は、後述するコントローラ１０から供給される電気的な駆動信号Ｅに応じた回転力を生成し、主油圧ポンプ３０に伝達させる。ここで駆動信号Ｅは例えば電圧値であって、電動機３１は、駆動信号Ｅとして正の電圧が印加されることにより“右回転”し、負の電圧が印加されることにより“左回転”する。また、電動機３１は、例えば、その電圧値に比例するように回転量が増減する。
なお、電動機３１は、駆動信号Ｅとして、入力される所定の電流値に応じて回転量及び回転方向を制御可能とするものであってもよい。
上記主油圧ポンプ３０及び電動機３１は、一体として、いわゆる電油ハイブリッド機構を構成する。
【００１９】
圧力制御弁３２ａ、３２ｂは、それぞれ油圧回路５の設置位置に対応する圧力を一定に保つ。また、逆止弁３３ａ、３３ｂは、油の流れを一方向に整流する。
【００２０】
コントローラ１０は、入力される操作量信号Ｓに応じて主油圧ポンプ３０に駆動信号Ｅを出力する。コントローラ１０は、ステアリング１１が示す目標方位に応じた信号と、角度センサ１２から検出される角度情報を示す信号に基づいて、ＰＩ（Proportional Integral）制御を行う。具体的には、ステアリング１１は、舵手の操作に応じた舵軸２０が達成すべき目標角度をコントローラ１０に出力し、舵角センサ１２は、現時点における現在角度をコントローラ１０に出力する。そして、コントローラ１０は、現在角度が目標角度と一致するように適切な駆動信号Ｅを出力してＰＩ制御を行う。
コントローラ１０の他の機能については後述する。
【００２１】
図１に示す操舵装置１の動作について簡単に説明する。
まず、コントローラ１０は、舵手の操作に基づくステアリング１１及び舵角センサ１２からの各種信号に基づいて、ＰＩ制御に基づく駆動信号Ｅを出力する。そうすると、電動機３１は、駆動信号Ｅの応じた回転方向及び回転数で回転力を生成し、主油圧ポンプ３０に伝達する。主油圧ポンプ３０は、この回転力に応じて、ポート３０ａ、３０ｂを通じた油の吐出、吸入を行う。
ここで、電動機３１からの回転力に応じて、例えばポート３０ａから所定流量の油が吐出されている場合、その油は、配管５ａを通じて油圧シリンダー２３Ａ、２３Ｄとの接続点Ｐａ、Ｐｄを介して油圧シリンダー２３Ａ及び油圧シリンダー２３Ｄに所定量の圧力（油圧）を与える。そうすると、ラム２２１は、油圧シリンダー２３Ａから与えられる圧力により紙面左方向（−Ｘ方向）に移動し、同時に、ラム２２２は、油圧シリンダー２３Ｄから与えられる圧力により紙面右方向（＋Ｘ方向）に移動する。よって、これらと連動して回動可能なチラー２１は、舵軸２０を中心に紙面時計回りに回動して舵軸２０を回転させる。
なお、ポート３０ａから配管５ａを通じて供給される油の一部は、圧力制御弁３２ａに達する。そして、圧力制御弁３２ａにおける油圧が一定値に達した場合には、油が圧力制御弁３２ａを通過し、さらに逆止弁３３ａを介してポート３０ｂから吸入される。
一方、ポート３０ｂから油が吐出されている場合、その油は、配管５ｂを通じて油圧シリンダー２３Ｂ、２３Ｃとの接続点Ｐｂ、Ｐｃを介して油圧シリンダー２３Ｂ及び油圧シリンダー２３Ｃに所定量の油圧を与える。そうすると、ラム２２１は、油圧シリンダー２３Ｂから与えられる圧力により紙面右方向（＋Ｘ方向）に移動する。同時に、ラム２２２は、油圧シリンダー２３Ｃから与えられる圧力により紙面左方向（−Ｘ方向）に移動する。よって、これらと連動して回動可能なチラー２１は、紙面反時計回りに回動して舵軸２０を回転させる。
なお、ポート３０ｂから配管５ｂを通じて供給される油の一部は、圧力制御弁３２ｂに達する。そして、圧力制御弁３２ｂにおける油圧が一定値に達した場合には、油が圧力制御弁３２ｂを通過し、さらに逆止弁３３ｂを介してポート３０ａから吸入される。
【００２２】
以上のようにして、主油圧ポンプ３０は、駆動信号Ｅに応じた油圧を油圧回路５に供給するとともに、油圧回路５は、主油圧ポンプ３０から油圧が供給されることで油圧シリンダー２３Ａ〜２３Ｄ、ラム２２１、２２２、チラー２１を介して舵軸２０を回転させる。
【００２３】
図２は、第１の実施形態に係る主油圧ポンプ及び電動機の特性を説明する図である。
次に、図２を参照しながら、電油ハイブリッド機構をなす主油圧ポンプ３０及び電動機３１の特性について説明する。
図２に示すように、主油圧ポンプ３０は、電動機３１を介することで、駆動信号Ｅ（例えば電圧値）に応じて吐出する流量を増減させる。例えば、図２に示すグラフの第１象限では、ポート３０ａから吐出してポート３０ｂに吸入する際の駆動信号Ｅに対する流量の変化を示している。また、第２象限では、ポート３０ｂから吐出してポート３０ａに吸入する際の駆動信号Ｅに対する流量の変化を示している。このように、電動機３１及び主油圧ポンプ３０からなる電油ハイブリッド機構は、入力される駆動信号Ｅ（電圧値）の増減に応じて、油を循環させる向き及びその流量が変化する特性を有している。
【００２４】
しかしながら、図２に示すように、主油圧ポンプ３０及び電動機３１には、駆動信号Ｅが入力されても駆動しない不感帯Ｎが存在する。この不感帯Ｎは、電動機３１、主油圧ポンプ３０における機械的な特性（静止摩擦係数等）に起因して、油の循環方向（すなわち、電動機３１の回転方向）が切り替わる領域に生じる。よって、電動機３１に不感帯Ｎに属する駆動信号Ｅ（例えば、Ｖｔｈ１からＶｔｈ２の範囲内の電圧値（図２））が入力されたとしても、主油圧ポンプ３０においてその駆動信号Ｅに応じた油の吐出がなされない。したがって、コントローラ１０が単に通常のＰＩ制御のみを行うものであったとすると、この不感帯Ｎにおいて舵柄になんらの制御がなされなくなり、このような状態において舵柄に波などの負荷がかかると、走行が不安定になる可能性が有る。
よって、本実施形態に係るコントローラ１０は、通常のＰＩ制御に応じて得られる駆動信号を操作量信号Ｓとして入力し、入力される当該操作量信号Ｓに所定の出力ゲインを乗じて、電動機３１に新たな駆動信号Ｅを出力する出力変換部１０３（後述）を有している。
【００２５】
図３は、第１の実施形態に係るコントローラの機能構成を示す図である。
図３に示すように、コントローラ１０は、比例制御部１００、積分制御部１０１、積分リミット部１０２、及び、出力変換部１０３を備えている。
上述したように、コントローラ１０は、信号として、舵手の操作に基づくステアリング１１の状態から特定される目標角度と、舵角センサ１２から取得される現在角度と、を入力する。
比例制御部１００は、入力される目標角度、現在角度に基づいて比例制御（Ｐ制御）を行う。同様に、積分制御部１０１は、入力される目標角度、現在角度に基づいて積分制御（Ｉ制御）を行う。また、積分リミット部１０２は、積分制御部１０１が出力した操作量信号Ｓが所定範囲外となった場合には、当該所定範囲内に収まるように出力を制限する。これにより、Ｉ制御の応答速度が増大して生じ得るハンチングを防止することができる。
コントローラ１０においては、以上の比例制御部１００、積分制御部１０１及び積分リミット部１０２を介した出力信号（操作量信号Ｓ）に応じて通常のＰＩ制御が実現される。
【００２６】
また、図３に示すように、コントローラ１０は、比例制御部１００、積分制御部１０１及び積分リミット部１０２を介して得た通常の駆動信号である操作量信号Ｓを入力し、当該操作量信号Ｓに応じて、電動機３１に新たな駆動信号Ｅを出力する出力変換部１０３を有している。出力変換部１０３は、当該駆動信号Ｅを電動機３１に出力する。
【００２７】
図４は、第１の実施形態に係る出力変換部の特性を説明する図である。
上述したように、出力変換部１０３は、入力する操作量信号Ｓに所定の出力ゲイン（係数）を乗じて変換し、これに応じた所定の駆動信号Ｅを出力する。ここで、出力変換部１０３は、例えば図４に示すような変換特性を有する。
【００２８】
図４に示すように、出力変換部１０３は、予め駆動信号Ｅの不感帯Ｎ（Ｖｔｈ２〜Ｖｔｈ１（図２参照））に対応する操作量信号Ｓの範囲（Ｖｔｈ２’〜Ｖｔｈ１’）である不感帯対応領域Ｍが設定されている。そして、入力される操作量信号Ｓの値がこの不感帯対応領域を超えた場合には、出力変換部１０３は、その操作量信号Ｓに第１係数αを乗じて得る第１駆動信号Ｅ１を電動機３１に出力する。一方、入力された操作量信号Ｓの値が不感帯対応領域Ｍ内にある場合には、当該操作量信号Ｓに第１係数αよりも大きい第２係数β（β＞α）を乗じた第２駆動信号Ｅ２を出力する。
このように、出力変換部１０３は、入力された操作量信号Ｓの値が不感帯対応領域Ｍ内にある場合に適用する出力ゲインを、不感帯対応領域Ｍを超えた場合に適用する出力ゲインよりも大きく設定する。
【００２９】
図４に示す変換特性を有する出力変換部１０３によれば、操作量信号Ｓの不感帯対応領域Ｍに限り、出力ゲインが大きくなるように設定されている。すなわち、操作量信号Ｓが不感帯Ｎに属する駆動信号Ｅを出力しようとする場合には、出力変換部１０３は、その操作量信号Ｓに大きい出力ゲイン（第２係数β）を乗じて、駆動信号Ｅが急速に閾値Ｖｔｈ１を上回る（または、閾値Ｖｔｈ２を下回る）ように制御する。これにより、出力変換部１０３は、操作量信号Ｓの不感帯Ｎに対応する範囲を実質的に狭めることができるので、操舵装置１は、操作量信号Ｓに対する電動機３１の回転方向切り替えの応答特性を改善させ、さらに主油圧ポンプ３０の吐出方向切り替えの応答特性を改善させることができる。
また、出力変換部１０３は、不感帯対応領域Ｍの範囲外においては、操作量信号Ｓがそのまま駆動信号Ｅとして出力されて通常のＰＩ制御がなされるように出力ゲイン（第１係数α）が調整されている。これにより、舵手は、従来と同じ感覚でステアリング操作をして走航体を運転することができる。
【００３０】
以上、第１の実施形態に係る操舵装置１によれば、電油ハイブリッド機構における不感帯の影響を抑制し、電動機の回転方向（油の循環方向）が切り替わる際の応答特性を改善することができる。
【００３１】
なお、本実施形態に係る操舵装置１において、出力変換部１０３は、操作量信号Ｓに対する駆動信号Ｅの関係は、図４に示すように、２種類の係数（第１係数α、第２係数β）に基づいて定められていることを説明したが、他の実施形態に係る操舵装置１においては、これに限定されない。例えば、本実施形態の変形例に係る操舵装置１においては、不感帯対応領域Ｍを超えた場合における出力ゲインよりも、不感帯対応領域Ｍ内における出力ゲインの方が大きくなる条件を満たしつつ、３種類以上の係数に基づいて定められるものであってもよいし、所定の非線形関数により定められるものであってもよい。
【００３２】
＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態に係る操舵装置の機能構成を示す概略図である。なお、図５に示す第２の実施形態に係る操舵装置の各機能構成のうち、第１の実施形態に係る操舵装置と同一の機能構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図５に示すように、第２の実施形態に係る操舵装置１Ａは、第１の実施形態に係る操舵装置１の機能構成（図１）に加え、さらに補助油圧ポンプ３０ｃ、圧力制御弁３２ｃ、逆止弁３３ｃを備えている。また、図５に示すように、操舵装置１Ａでは、油圧回路５においてさらに配管６ａ、６ｂ、６ｃが配されている。
【００３３】
補助油圧ポンプ３０ｃは、逆止弁３３ｃを介して配管６ａ、６ｂに向けて油を吐出する。逆止弁３３ｃを通過した油は、分岐して配管６ａ及び配管６ｂを流れる。配管６ａは、補助油圧ポンプ３０ｃから供給された油を、逆止弁３３ｂを介して配管５ａに供給する。同時に、配管６ｂは、補助油圧ポンプ３０ｃから供給された油を、逆止弁３３ａを介して配管５ｂに供給する（図５参照）。
配管５ａは、配管６ａ及び逆止弁３３ｂを通じて補助油圧ポンプ３０ｃから供給される油を、油圧シリンダー２３Ａ、２３Ｄに導く。同様に、配管５ｂは、配管６ｂ及び逆止弁３３ａを通じて補助油圧ポンプ３０ｃから供給される油を油圧シリンダー２３Ｂ、２３Ｃに導く。これにより、補助油圧ポンプ３０ｃは、油圧シリンダー２３Ａ〜２３Ｄに対し、常時一定のオフセット油圧を印加させる。
例えば、主油圧ポンプ３０がポート３０ａから油を吐出している場合、補助油圧ポンプ３０ｃは、制御信号Ｅに応じた油圧が印加されている油圧シリンダー２３Ａ、２３Ｄに対し、配管６ａを介してオフセット油圧をさらに印加する。また、この場合において、主油圧ポンプ３０により油圧が印加されない油圧シリンダー２３Ｂ、２３Ｃにも、配管６ｂを介してオフセット油圧を印加する。このように、補助油圧ポンプ３０ｃは、ラム２２１、２２２の両側の油圧シリンダー２３Ａ〜２３Ｄに、均等にオフセット油圧を加えるので、これらは互いに打ち消し合って舵軸２０の回転には寄与せず、駆動信号Ｅによる制御そのものには影響を与えない。しかしながら、補助油圧ポンプ３０ｃは、主油圧ポンプ３０により油圧が印加されない側において最低限のオフセット油圧を印加する。
なお、必要以上のオフセット油圧が印加されることを防ぐため、補助油圧ポンプ３０ｃが吐出する油の一部は、圧力制御弁３２ｃを介して補助油圧ポンプ３０ｃに帰還する仕組みとなっている（図５参照）。
【００３４】
ここで、主油圧ポンプ３０によって油圧が印加されていない系統（例えば、ポート３０ａから油を吐出している場合において低圧側となる油圧シリンダー２３Ｂ、２３Ｃ、配管５ｂ等）においては、空気が混入しやすいという問題がある。圧力の伝達媒体（流体）である油に空気が混入すると、油圧システム全体として体積弾性率が低下し、これにより油圧シリンダー２３Ａ〜２３Ｄの応答特性が低下するとともに、駆動信号Ｅに応じて主油圧ポンプ３０が動作しない不感帯の幅も変化する。
第１の実施形態においては、予め不感帯Ｎの幅を把握しておき、出力変換部１０３は、当該不感帯Ｎに基づいて不感帯対応領域Ｍを設定するものとして説明した。しかしながら、操舵装置１の駆動に伴って空気が混入し、事後的に不感帯Ｎの幅が変化した場合、出力変換部１０３において設定される不感帯対応領域Ｍと、その不感帯Ｎとの対応関係がずれてしまい、応答特性の改善効果が低減する。
【００３５】
この問題に対し、本実施形態に係る操舵装置１Ａは、主油圧ポンプ３０によって油圧が印加されていない系統においても、最低限、補助油圧ポンプ３０ｃによるオフセット油圧が印加される状態が維持される。例えば、上述したように、主油圧ポンプ３０がポート３０ａから油を吐出している場合では、主油圧ポンプ３０は、油圧シリンダー２３Ｂ、２３Ｃ、配管５ｂには油圧を印加しないが、補助油圧ポンプ３０ｃが配管６ｂを介して最低限のオフセット油圧を油圧シリンダー２３Ｂ、２３Ｃに印加し続ける。これにより、補助油圧ポンプ３０ｃは、低圧側の油圧シリンダー２３Ｂ、２３Ｃ、配管５ｂにおいて、空気の混入を抑制することができる。
【００３６】
以上、第２の実施形態に係る操舵装置１Ａによれば、主油圧ポンプ３０の吐出方向に応じて低圧側となる系統においても常に一定のオフセット油圧が与えられるため、油圧系統への空気の混入を抑制することができる。これにより、主油圧ポンプ３０、電動機３１における駆動信号Ｅの不感帯Ｎの幅を安定化させることができる。そうすると、出力変換部１０３において予め設定した不感帯対応領域Ｍと、不感帯Ｎとのずれを抑制でき、出力変換部１０３により得られる主油圧ポンプ３０、電動機３１の応答特性の改善効果を維持することができる。
また、補助油圧ポンプ３０ｃにより系統全体の油に一定の圧力が印加されるので、圧力の伝送媒体である油のバネ定数を全体的に低下させ、操舵装置の制御を一層高応答化させることができる。
【００３７】
なお、本実施形態に係る操舵装置１Ａは、補助流体圧供給部の例として、補助油圧ポンプ３０ｃを用いることとして上述の通り説明したが、他の実施形態に係る操舵装置においては、この態様に限定されない。例えば、本実施形態の変形例に係る操舵装置１Ａは、補助流体圧供給部として、配管５ａ、５ｂに所定の一定油圧（オフセット油圧）の印加を維持するアキュムレータを採用してもよい。
【００３８】
また上述の実施形態においては、圧力の伝達媒体である流体を「油」として説明したが、他の実施形態においては、流体は「油」ではなく、水やその他の液体若しくは気体であってもよい。
【００３９】
また、上述のコントローラ１０は、内部にコンピュータシステムを有している態様であってもよい。そして、上述したコントローラ１０の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）または半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００４０】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４１】
１、１Ａ・・・操舵装置
１０・・・コントローラ
１００・・・比例制御部
１０１・・・積分制御部
１０２・・・積分リミット部
１０３・・・出力変換部
１１・・・ステアリング
１２・・・舵角センサ
２０・・・舵軸
２１・・・チラー
２２１、２２２・・・ラム
２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ・・・油圧シリンダー
３０・・・主油圧ポンプ
３０ａ、３０ｂ・・・ポート
３０ｃ・・・補助油圧ポンプ
３１・・・電動機
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ・・・圧力制御弁
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ・・・逆止弁
５・・・油圧回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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