(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
舵軸を軸着する舵柄が回動可能に取り付けられたラムと、
前記ラムの両端がそれぞれ嵌入され、相対向して配置された一対の油圧シリンダと、
前記一対の油圧シリンダにおける作動油の圧力に基づいて、前記一対の油圧シリンダの作動室間を連通可能に構成されたバイパス油路と、
前記一対の油圧シリンダに前記作動油を供給するための油圧回路と、
を備え、
前記バイパス油路は、
前記一対の油圧シリンダの作動室間に形成された連通路と、
前記連通路上に設けられ、該連通路を流れる前記作動油の圧力に基づいて作動するように構成された第１のリリーフ弁と、
を備え、
前記油圧回路は、該油圧回路を流れる前記作動油の圧力に基づいて作動するように構成された第２のリリーフ弁を含み、
前記第１のリリーフ弁は、前記第２のリリーフ弁より高い圧力で作動するように構成されていることを特徴とする油圧舵取装置。
【請求項２】
前記連通路は、前記ラムの内部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の油圧舵取装置。
【請求項３】
前記第１のリリーフ弁は、前記ラムの外部に露出するように取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の油圧舵取装置。
【請求項４】
前記連通路は、前記油圧回路より大径に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の油圧舵取装置。
【請求項５】
前記一対の油圧シリンダは、前記舵軸の前後方向にそれぞれ配置されており、前記バイパス油路が独立して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の油圧舵取装置。
【請求項６】
請求項１に記載の油圧舵取装置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】
本開示は、油圧舵取装置及び船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、船舶の舵を動作させるための舵取装置として、ラプソンスライド型のような油圧舵取装置が知られている。油圧舵取装置では、舵板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が、流氷や流木のような障害物が舵板に接触して衝撃を受けた際に、油圧系統に大きなサージ圧が発生し、周辺機器の破損を引き起こすことがある。
【０００３】
この種の油圧舵取装置では、従来、このようなサージ圧に対処するために、油圧が所定値以上に達した場合に作動するリリーフ弁を含む油圧回路が用いられている。例えば特許文献１では、このような油圧回路にアキュムレータのようなエネルギ吸収装置を設けることによって、舵板が衝撃力を受けた際に発生するサージ圧を更に効果的に吸収できることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１８２３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、極地航路の開拓に使用される氷海船等を対象として、船舶に搭載された各種機器破損を防止するための各種規格・制度の策定が進んでいる。例えば上述の油圧舵取装置の場合、油圧回路にリリーフ弁を２段階にわたって設置するとともに、２段目のリリーフ弁に対して最大４０ｄｅｇ／ｓｅｃの転舵速度に相当する流量に対応することにより、氷塊や流木等の障害物が舵板に衝突した際に作動油に生じる大きなサージ圧に対処することが要求される。しかしながら、従来の舵取装置に用いられる配管やリリーフ弁は、約６ｄｅｇ／ｓｅｃ程度の転舵速度に相当する流量にしか対応していないのが現状である。
【０００６】
このような要求に対応するには、例えば油圧回路に新たなリリーフ弁を追加設置したり、各油圧配管を大径化することが検討されているが、いずれも従来装置に対して大幅な設計変更を課することとなってしまい、生産コストの増加や装置サイズの大型化を招いてしまう。上述の特許文献１においても、油圧舵取装置のシリンダに作動油を供給するための油圧回路に対してエネルギ吸収装置を新設する必要があるため、油圧回路に対して少なからず設計変更が必要となってしまう。
【０００７】
本発明の少なくとも１実施形態は上述の事情を鑑みてなされたものであり、油圧シリンダに作動油を供給するための油圧回路の設計変更を少なく抑えつつ、大きなサージ圧に対処可能な油圧舵取装置及び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】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも１実施形態に係る油圧舵取装置は上記課題を解決するために、舵軸を軸着する舵柄が回動可能に取り付けられたラムと、前記ラムの両端がそれぞれ嵌入され、相対向して配置された一対の油圧シリンダと、前記一対の油圧シリンダにおける作動油の圧力に基づいて、前記一対の油圧シリンダの作動室間を連通可能に構成されたバイパス油路と、を備える。
【０００９】
上記（１）の構成によれば、作動油の圧力に基づいて一対の油圧シリンダの作動室間を連通可能に構成されたバイパス油路が備えられる。これにより、例えば障害物の衝突等によって作動油にサージ圧が発生した際に、バイパス油路を介して作動室間が連通されることで、一対の油圧シリンダのうち高圧側から低圧側に向けて作動油が流れ、サージ圧が緩和（吸収）される。このようなバイパス油路を備えることにより、油圧シリンダに作動油を供給するための油圧回路の設計変更を少なく抑えつつ、大きなサージ圧に対処することが可能となる。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、前記バイパス油路は、前記一対の油圧シリンダの作動室間に形成された連通路と、前記連通路上に設けられ、該連通路を流れる前記作動油の圧力に基づいて作動するように構成された第１のリリーフ弁と、を備える。
【００１１】
上記（２）の構成によれば、作動室間を連通する連通路上にリリーフ弁を設けるというシンプルな構造で、サージ圧による機器損傷を効果的に防止可能な油圧舵取装置を実現できる。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では上記（２）の構成において、前記連通路は、前記ラムの内部に形成されている。
【００１３】
上記（３）の構成によれば、バイパス油路を構成する連通路をラムの内部に形成することで、例えばラムの外部に配管等を用いてバイパス油路を形成した場合に比べて、コンパクトな構成で上記油圧舵取装置を実現できる。また、このような構成は、バイパス油路を有さない従来装置に対して、ラムを中心とした限られた構成要素の設計変更で実現できるため、生産コストの低減にも有利である。
【００１４】
（４）幾つかの実施形態では上記（３）の構成において、前記第１のリリーフ弁は、前記ラムの外部に露出するように取り付けられている。
【００１５】
上記（４）の構成によれば、バイパス油路の構成要素のなかでも可動部であるためにメンテナンス頻度が比較的高くなることが予想される第１のリリーフが、ラムの外部に露出するように取り付けられる。これにより、メンテナンス実施の際に、作業員が第１のリリーフ弁に容易にアクセスでき、交換・修理等の保守作業をスムーズに実施することが可能となる。
【００１６】
（５）幾つかの実施形態では上記（２）の構成において、前記一対の油圧シリンダに前記作動油を供給するための油圧回路を更に備え、前記連通路は、前記油圧回路より大径に構成されている。
【００１７】
上記（５）の構成によれば、バイパス油路を構成する連通路を油圧回路より大径に構成することで、バイパス油路によって作動室間が連通された際に、作動間の差圧に基づいて流れる作動油の流量を増大させることができ、より大きなサージ圧にも対応可能な油圧舵取装置を実現できる。逆に言えば、油圧シリンダに作動油を供給するための油圧回路の仕様を変更することなく、連通路を大径化することによって大きなサージ圧に対応することが可能となる。この場合、大きなサージ圧に対応するために油圧回路を大径化することによって装置全体が複雑化・大型化することを回避でき、比較的コンパクトな構成で本装置を実現できる。
【００１８】
（６）幾つかの実施形態では上記（５）の構成において、前記油圧回路は、該油圧回路を流れる前記作動油の圧力に基づいて作動するように構成された第２のリリーフ弁を含み、前記第１のリリーフ弁は、前記第２のリリーフ弁より高い圧力で作動するように構成されている。
【００１９】
上記（６）の構成によれば、バイパス油路に含まれる第１のリリーフ弁が、油圧回路に含まれる第２のリリーフ弁に比べて高い圧力で作動する。そのため、比較的小さなサージ圧に対しては第１のリリーフ弁が作動することなく（すなわち、バイパス油路によって油圧シリンダの作動室間が連通されることなく）、油圧回路における第２のリリーフ弁の作動のみによって対応がなされる。一方、比較的高いサージ圧に対しては、第２のリリーフ弁に加えて第１のリリーフ弁も作動することによって対応がなされる。このように、サージ圧の大きさに応じて必要な範囲で第１のリリーフ弁が作動するため、第１のリリーフ弁の作動回数が無駄に増えることなく、少なく抑えることができる。これによりバイパス油路の消耗が抑制されることとなり、長寿命設計に適した舵取装置を実現できる。
【００２０】
（７）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、前記一対の油圧シリンダは、前記舵軸の前後方向にそれぞれ配置されており、前記バイパス油路が独立して設けられている。
【００２１】
上記（７）の構成によれば、作動室間にバイパス油路が設けられた一対の油圧シリンダが舵軸の前後方向にそれぞれ設けられる。各々のバイパス油路は互いに独立して設けられているため、仮に一方のバイパス油路に不具合が生じた場合でも、他方のバイパス油路によって上記機能が達成されるため、より信頼性に優れた油圧舵取装置を実現できる。
【００２２】
（８）本発明の少なくとも１実施形態に係る船舶は上記課題を解決するために、上記（１）の構成に係る油圧舵取装置を備える。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の少なくとも１実施形態によれば、油圧シリンダに作動油を供給するための油圧回路の設計変更を少なく抑えつつ、大きなサージ圧に対処可能な油圧舵取装置及び船舶を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の少なくとも１実施形態に係る油圧舵取装置の全体構成図である。
【図２】図１の油圧舵取装置の油圧回路図である。
【図３】第２実施形態に係る油圧舵取装置のラム近傍の構成例を示す断面図である。
【図４】図３の変形例である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００２６】
図１は本発明の少なくとも１実施形態に係る油圧舵取装置１の全体構成図であり、図２は図１の油圧舵取装置１の油圧回路図である。
【００２７】
油圧舵取装置１は、船舶の舵（不図示）を、舵に連結された舵軸２を介して駆動するラプソンスライド型の舵取装置である。舵軸２が設けられた舵柄（ティラー）４は、舵軸２の前後両側に設けられたラムピン６，７を介して、それぞれラム８，９に対して回動可能に取り付けられている。ラム８はその両端が左右舵方向に相対向して配置された一対の油圧シリンダ１０ａ，１０ｂに嵌入されており、ラム９はその両端が左右舵方向に相対向して配置された一対の油圧シリンダ１０ｃ，１０ｄに嵌入されている。
【００２８】
図２記載のとおり、油圧シリンダ１０ａ及び１０ｂは、ラム８の先端とシリンダ内壁とによって規定される作動室１２ａ及び１２ｂを有する。作動室１２ａ及び１２ｂには、油圧回路１４ａ及び１４ｂを介して、ポンプユニット１６が接続されている。ポンプユニット１６は、船内から供給される電力で駆動可能な電動モータ１８と、電動モータ１８に連結された油圧ポンプ２０とを備える。油圧回路１４ａ及び１４ｂのうちポンプユニット１６と油圧シリンダ１０ａ及び１０ｂとの間には、ポンプユニット１６から供給される作動油を油圧回路１４ａ及び１４ｂに振り分けるための方向切換弁として機能するバルブユニット２２が設けられている。
【００２９】
バルブユニット２２は、該バルブユニット２２を通過する油圧回路１４ａ及び１４ｂ間に設けられたリリーフ弁２４を含んで構成されている。リリーフ弁２４は、油圧回路１４ａ及び１４ｂを流れる作動油の圧力に基づいて作動するように構成されている。本実施形態では特に、油圧回路１４ａ及び１４ｂ間の差圧が予め設定された所定値Ｐ１を超えた場合に作動することにより、油圧回路１４ａ及び１４ｂのうち高圧側から低圧側に向けて作動油を開放することにより、作動油の圧力上昇を抑制するように構成されている。
【００３０】
油圧シリンダ１０ｃ及び１０ｄは、ラム９の先端とシリンダ内壁とによって規定される作動室１２ｃ及び１２ｄを有する。作動室１２ｃ及び１２ｄには、油圧回路１４ｃ及び１４ｄを介して、ポンプユニット１７が接続されている。ポンプユニット１７は、船内から供給される電力で駆動可能な電動モータ１９と、電動モータ１９に連結された油圧ポンプ２１とを備える。油圧回路１４ｃ及び１４ｄのうちポンプユニット１６と油圧シリンダ１０ｃ及び１０ｄとの間には、ポンプユニット１７から供給される作動油を油圧回路１４ｃ及び１４ｄに振り分けるための方向切換弁として機能するバルブユニット２３が設けられている。
【００３１】
バルブユニット２３は、該バルブユニット２３を通過する油圧回路１４ｃ及び１４ｄ間に設けられたリリーフ弁２５を含んで構成されている。リリーフ弁２５は、油圧回路１４ｃ及び１４ｄを流れる作動油の圧力に基づいて作動するように構成されている。本実施形態では特に、油圧回路１４ｃ及び１４ｄ間の差圧が予め設定された所定値Ｐ１を超えた場合に作動することにより、油圧回路１４ｃ及び１４ｄのうち高圧側から低圧側に向けて作動油を開放することにより、作動油の圧力上昇を抑制するように構成されている。
【００３２】
尚、バルブユニット２２，２３は、油圧回路１４ａ及び１４ｄ間を連結するバイパスライン２６と、油圧回路１４ｂ及び１４ｃ間を連結するバイパスライン２７と、を備える。ポンプユニット１６，１７からの作動油は、バイパスライン２６，２７を介して、各油圧シリンダ１０に供給可能に構成されており、例えば、ポンプユニット１６，１７のいずれか一方のみが動作する場合においても、バイパスライン２６，２７を介して各油圧シリンダ１０に作動油が供給されるようになっている。尚、ポンプユニット１６，１７の両方が動作されることによっても、各油圧シリンダ１０に作動油が供給可能である。
【００３３】
ラム８に対応する一対の油圧シリンダ１０ａ及び１０ｂには、該一対の油圧シリンダ１０ａ及び１０ｂにおける作動油の圧力に基づいて、作動室１２ａ及び１２ｂ間を連通可能に構成されたバイパス油路２８が設けられている。本実施形態では特に、バイパス油路２８は、作動室１２ａ及び１２ｂ間を連通する連通路３０と、連通路３０上に設けられたリリーフ弁３２と、を備えて構成されている。リリーフ弁３２は、通過する作動油の圧力が予め設定された所定値Ｐ２を超えた場合に作動することにより、作動室１２ａ及び１２ｂのうち高圧側から低圧側に向けて作動油を開放することにより、作動油の圧力上昇を抑制するように構成されている。
【００３４】
ラム９に対応する一対の油圧シリンダ１０ｃ及び１０ｄには、該一対の油圧シリンダ１０ｃ及び１０ｄにおける作動油の圧力に基づいて、作動室１２ｃ及び１２ｄ間を連通可能に構成されたバイパス油路２９が設けられている。本実施形態では特に、バイパス油路２９は、作動室１２ｃ及び１２ｄ間を連通する連通路３１と、連通路３１上に設けられたリリーフ弁３３と、を備えて構成されている。リリーフ弁３３は、通過する作動油の圧力が予め設定された所定値Ｐ２を超えた場合に作動することにより、作動室１２ｃ及び１２ｄのうち高圧側から低圧側に向けて作動油を開放することにより、作動油の圧力上昇を抑制するように構成されている。
【００３５】
油圧舵取装置１は、このようなバイパス油路２８，２９を備えることにより、障害物の衝突等によって作動油に大きなサージ圧が発生した際に、バイパス油路２８，２９を介して作動室間が連通されることで、一対の油圧シリンダのうち高圧側から低圧側に向けて作動油が流れ、サージ圧が緩和（吸収）され、サージ圧の発生に起因する機器損傷が効果的に防止される。
【００３６】
油圧舵取装置１はサージ圧の緩和機構として、このようなバイパス油路２８，２９に加えて、上述したように、バルブユニット２２，２３にリリーフ弁２４，２５を備えている。本実施形態では特に、リリーフ弁２４，２５の作動基準値Ｐ１とリリーフ弁３２，３３の作動基準値Ｐ２とのバランスを調整することにより、リリーフ弁３２，３３はリリーフ弁２４，２５より高い圧力で作動するように構成されている（すなわちＰ１＜Ｐ２の関係が成立するように設定されている）。そのため、比較的小さなサージ圧（Ｐ＜Ｐ２）に対してはリリーフ弁３２，３３が作動することなく（すなわち、バイパス油路２８，２９によって油圧シリンダ１０の作動室１２間が連通されることなく）、油圧回路１４におけるリリーフ弁２４，２５の作動のみによってサージ圧の緩和がなされる。一方、比較的高いサージ圧（Ｐ２≦Ｐ）に対しては、リリーフ弁２４，２５に加えてリリーフ弁３２，３３も作動することによってサージ圧の緩和がなされる。
【００３７】
このように、サージ圧の大きさに応じて必要な範囲でリリーフ弁３２，３３が作動することとなるため、リリーフ弁３２，３３の作動回数を無駄に増やすことなく、少なく抑えることができる。つまり、バルブユニット２２，２３のリリーフ弁２４，２５だけでは対処が難しい大きなサージ圧に対応可能としながらも、バイパス油路２８，２９の作動回数が不必要に大きくならないようになっている。これによりバイパス油路２８，２９の消耗が抑制されることとなり、長期に亘って優れた信頼性を確保できる。
【００３８】
またバイパス油路２８，２９を構成する連通路３０，３１は、油圧回路１４ａ、１４ｂ，１４ｃ，１４ｄより大径に構成されていてもよい。バイパス油路２８，２９を構成する連通路３０，３１を油圧回路１４ａ、１４ｂ，１４ｃ，１４ｄより大径に構成することで、バイパス油路２８，２９によって作動室１２間が連通された際に、作動室１２間の差圧に基づいて流れる作動油の流量を増大させることができ、より大きなサージ圧にも対応可能な油圧舵取装置１を実現できる。
【００３９】
バイパス油路２８，２９が作動した際に得られるサージ圧の緩和度は、バイパス油路２８，２９を構成する連通路３０，３１及びリリーフ弁３２，３３の容量に依存する。そのため、例えば要求されるサージ圧の緩和度に応じて、連通路３０，３１の長さ及び径、並びに及びリリーフ弁３２，３３の容量等を調整するとよい。特に、上述のように連通路３０，３１の径を調整する場合、バイパス油路２８，２９の長さを短く抑えることができるので、装置サイズの大型化を抑制するのに効果的である。
【００４０】
また本実施形態では、上述のように既存装置に対してバイパス油路２８，２９を追加的に設けることで実現可能であるため、油圧回路１４を含む従来構成に対する仕様変更が少なくて済む。そのため、大きなサージ圧に対応するために油圧回路１４を大径化したり油圧回路１４に対して新規構成を追加する場合に比べて、装置全体が複雑化・大型化することを回避でき、比較的コンパクトな構成で実現できる。
【００４１】
また２つのバイパス油路２８、２９は、２つのラム８，９にそれぞれ対応するように互いに独立して設けられている。そのため、仮に一方のバイパス油路に不具合が生じた場合でも、他方のバイパス油路によって少なからずサージ圧の緩和が可能となるため、良好な信頼性が得られる。
【００４２】
尚、本実施形態では、共通のラムに対応する作動室間（作動室１２ａ及び１２ｂ間、又は、作動室１２ｃ及び１２ｄ間）に独立したバイパス油路を設けた場合を例示したが、互いに異なるラムに対応する作動室のうち、配置的に隣り合う油圧シリンダの作動室間（例えば、作動室１２ａ及び１２ｃ間、又は、作動室１２ｂ及び１２ｄ間）に独立したバイパス油路を設けるようにしてもよい。
【００４３】
（第２実施形態）
続いて図３及び図４を参照して第２実施形態に係る油圧舵取装置１’について説明する。図３は第２実施形態に係る油圧舵取装置のラム８，９近傍の構成例を示す断面図であり、図４は図３の変形例である。
尚、上記実施形態に対応する構成には共通する符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略することとする。
【００４４】
前述の実施形態ではバイパス油路２８、２９を構成する連通路３０，３１を配管として構成していたが、本実施形態では、ラム８，９の内部に中空状に構成している。連通路３０，３１は、両側の作動室１２から中心に向けて長手方向に沿ってラム８、９内を延在し、中心近傍にて外側に向けて設けられた開口部３５を有するように形成されている。開口部３５には、バイパス油路２８，２９を構成するリリーフ弁３２，３３が開口部３５を外側から塞ぐように配置されている。
【００４５】
このような構成を有するバイパス油路２８，２９は、その大部分がラム８，９の内部に収容されているため、図２のようにラム８，９の外部を取り回される配管で構成する場合に比べて装置構成をコンパクト化することができる。またバイパス油路２８，２９のうちリリーフ弁３２，３３は可動部であることから保守作業が必要となる箇所であるが、このように外部に対して露出するように配置されることにより、保守作業時に作業員が容易にアクセス可能となる。このように本実施形態によれば、コンパクトな構成を有しつつも、メンテナンス性に優れた油圧舵取装置を実現できる。
【００４６】
尚、図４は図３の変形例であるが、連通路３０，３１に加えてリリーフ弁３２，３３もラム８，９の内部に配置することにより、バイパス油路２８，２９の全体をラム８，９の内部に収容するように構成してもよい。この場合、リリーフ弁３２，３３の外部からのアクセス性は、図３の実施例に比べて劣ることとなるが、連通路３０，３１をラム８，９の長手方向に延在するシンプルな形状とすることができ、また舵柄４との干渉を考慮する必要が無く設計可能となるなど、レイアウト上のメリットがある。
【００４７】
以上説明したように本実施形態によれば、油圧シリンダに作動油を供給するための油圧回路の設計変更を少なく抑えつつ、大きなサージ圧に対処可能な油圧舵取装置及び船舶を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本開示は、油圧舵取装置及び船舶に利用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  油圧舵取装置
２  舵軸
４  舵柄
６，７  ラムピン
８，９  ラム
１０  油圧シリンダ
１２  作動室
１４  油圧回路
１６，１７  ポンプユニット
１８，１９  電動モータ
２０，２１  油圧ポンプ
２２，２３  バルブユニット
２４，２５，３２，３３  リリーフ弁
２６，２７  バイパスライン
２８，２９  バイパス油路
３０，３１  連通路
３５  開口部
【図１】
0006660205.tif 000002
【図２】
0006660205.tif 000003
【図３】
0006660205.tif 000004
【図４】
0006660205.tif 000005