(57)【要約】【課題】操舵時間の短縮、操舵人数の削減及び応答性の向上した船舶用舵取機を提供すること。【解決手段】ポンプ１３に一以上の他のポンプ１４が並列接続され、他のポンプ１４のアクチュエータ１２側の油圧回路に逆止弁１５が介装され、かつアクチュエータ１２側の油圧が一定値以上となったときに、アクチュエータ１２側油圧によりシーケンス弁１６が作用し、他のポンプ１４から供給される油が逃げるよう構成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の進行方向を変更するための舵が固定された舵柄と、
該舵柄の角度を変更するための油圧回路とを備え、
該油圧回路は、前記舵柄を回動させるアクチュエータと、
該アクチュエータに油を供給するポンプとを備えてなる船舶用舵取機において、
前記ポンプに一以上の他のポンプが並列接続され、
該他のポンプの前記アクチュエータ側の油圧回路に逆止弁が介装され、かつ前記アクチュエータ側の油圧が一定値以上となったときに、アクチュエータ側油圧によりシーケンス弁が作用し、前記他のポンプから供給される油を逃がすことを特徴とする船舶用舵取機。
【請求項２】
請求項１記載の船舶用舵取機において、
前記アクチュエータは、前記舵柄を一方向に回動する第一のアクチュエータと、
前記舵柄を他方向に回動する第二のアクチュエータとからなり、
前記油圧回路に、前記各ポンプから供給される油を前記第一のアクチュエータ又は前記第二のアクチュエータに選択的に供給するよう切り替える切替弁が介装されていることを特徴とする船舶用舵取機。
【請求項３】
請求項１又は２記載の船舶用舵取機において、
前記ポンプと前記他のポンプとは一対をなし、
これら一対のポンプはいずれもピストンロッドを上方に向けて配置された油圧シリンダであって互いに間隔を空けて配置され、
前記一対のポンプ間には略中央を支点として揺動可能な操作杆が設けられ、前記操作杆の一方の端部には前記ポンプのピストンロッドが回動自在に取り付けられ、
前記操作杆の他方の端部には前記他のポンプのピストンロッドが回動自在に取り付けられていることを特徴とする船舶用舵取機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主駆動系と共に補助駆動系を備えた船舶用舵取機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、船舶には、船舶の進行方向を変更するための舵取機が具備されている。図４は、従来の船舶用舵取機の一例を示す図である。
図４に示す符号Ａは、電動ポンプで発生させた油圧により舵２ａを動かす駆動系である。一方符号Ｂは、ポンプ４を手動操作して発生させた油圧により舵２ａを動かす駆動系である。
図４に示すように、符号Ｂの駆動系において、船舶用舵取機１は、舵柄２、シリンダ３、ポンプ４及び管路５とを備えている。
舵柄２には、舵２ａが固定されている。シリンダ３は、シリンダ本体３ａと、ピストンロッド３ｂとを備えている。ピストンロッド３ｂは、シリンダ本体３ａに対して出没自在の構成とされている。またこのピストンロッド３ｂには、舵柄２が連結されている。
ポンプ４は、シリンダ４ａと、ピストンロッド４ｂとを備えている。ピストンロッド４ｂは、シリンダ４ａに対して出没自在の構成とされている。また、ピストンロッド４ｂの上端には、操作杆４ｃが揺動自在に連結されている。
これらシリンダ本体３ａとシリンダ４ａとは、管路５によってそれぞれ連結されて、油圧回路が構成されている。
【０００３】
この船舶用舵取機１において、通常時は、符号Ａに示す電動ポンプにより舵２ａを動かし、船舶の進行方向を変更しているが、船舶の電源の故障、電動ポンプの故障等、何らかの緊急事態が発生した場合、符号Ｂに示すポンプ４により舵２ａを動かし、船舶の進行方向を変更する。
この場合は、操作杆４ｃを手動にて揺動させることにより、ピストンロッド４ｂが動かされ、シリンダ４ａより作動油が吐出される。この吐出された作動油は、管路５を通ってシリンダ本体３ａに流入し、ピストンロッド３ｂを移動させて舵柄２を回動させる。これにより舵２ａが動かされ、船舶の進行方向が変更される。
このような構成とした舵取機は、様々なものが知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実開昭６３−１１４８９８号公報（第１頁、第１図）
【特許文献２】
特開昭５４−００６２９６号公報（第１、２頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の船舶用舵取機１においては、次のような不都合がある。
即ち、図５に示すように、舵２ａを動かして船舶の進行方向を変更する際、舵２ａの回動角度（舵角）に応じて、舵２ａを動かす力（トルク）が異なる。図５に示すように、舵角が０度から１０度の間では、低トルクであるが、舵角が１０度以上では、高トルクが必要である。
よって、低トルク、高トルクのように、舵角に応じたトルクの変化に対して、ポンプ４が供給する油量を変更することができないので、舵２ａを動かす時間（操舵時間）を要するといった問題があった。
【０００６】
また、操舵時間を要するので、舵２ａを素早く動かすには、ポンプ４を操作する操舵人数を増員する必要があった。
更に、操舵時間を要するので、応答性が悪いといった問題があった。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、操舵時間の短縮、操舵人数の削減及び応答性の向上した船舶用舵取機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
請求項１に係る発明は、船舶の進行方向を変更するための舵が固定された舵柄と、該舵柄の角度を変更するための油圧回路とを備え、該油圧回路は、前記舵柄を回動させるアクチュエータと、該アクチュエータに油を供給するポンプとを備えてなる船舶用舵取機において、前記ポンプに一以上の他のポンプが並列接続され、該他のポンプの前記アクチュエータ側の油圧回路に逆止弁が介装され、かつ前記アクチュエータ側の油圧が一定値以上となったときに、アクチュエータ側油圧によりシーケンス弁が作用し、前記他のポンプから供給される油を逃がすことを特徴とするものである。
【０００９】
この発明に係る船舶用舵取機においては、舵の回動角度に応じて各ポンプの使用台数を変更することができる。即ち、舵の回動角度が小さく油圧が低い場合は、ポンプに他のポンプが並列接続されているので、各ポンプから供給される油を併せて多量にできる。よって、この多量の油をアクチュエータに供給することができるので、舵柄を大きく回動でき、短時間で舵を動かせる。
また、舵の回動角度が大きく油圧が高い場合は、アクチュエータ側油圧によりシーケンス弁が作用し、他のポンプから供給される油が逃がされる。よって、他のポンプは無負荷となりポンプのみの使用となるので、他のポンプの操舵人数を、ポンプに投入することができ、人力を効率よく活用できる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の船舶用舵取機において、前記アクチュエータは、前記舵柄を一方向に回動する第一のアクチュエータと、前記舵柄を他方向に回動する第二のアクチュエータとからなり、前記油圧回路に、前記各ポンプから供給される油を前記第一のアクチュエータ又は前記第二のアクチュエータに選択的に供給するよう切り替える切替弁が介装されていることを特徴とするものである。
この発明に係る船舶用舵取機においては、切替弁を切り替えることにより、第一、第二のアクチュエータに選択的に油を供給することができるので、舵柄は左右両角度に確実に回動する。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の船舶用舵取機において、請求項１又は２記載の船舶用舵取機において、前記ポンプと前記他のポンプとは一対をなし、これら一対のポンプはいずれもピストンロッドを上方に向けて配置された油圧シリンダであって互いに間隔を空けて配置され、前記一対のポンプ間には略中央を支点として揺動可能な操作杆が設けられ、前記操作杆の一方の端部には前記ポンプのピストンロッドが回動自在に取り付けられ、前記操作杆の他方の端部には前記他のポンプのピストンロッドが回動自在に取り付けられていることを特徴とするものである。
この発明に係る船舶用舵取機においては、操作杆によって、ポンプと他のポンプとが一体となっているので、一人で操作杆を揺動させることにより、ポンプと他のポンプのピストンロッドを動かすことができ、操舵人数を更に削減できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図１から図３は、この発明の一実施形態を示す図である。
図１に示す符号Ａは、電動ポンプで発生させた油圧により舵１１ａを動かす駆動系である。一方符号Ｂは、ポンプ１３、１４を手動操作して発生させた油圧により舵１１ａを動かす駆動系である。
図１に示す符号Ｂの駆動系において、船舶用舵取機１０は、舵柄１１、アクチュエータ（シリンダ）１２、ポンプ１３、他のポンプ１４、逆止弁１５、シーケンス弁１６及び切替弁１７とを備えている。これらは、管路１８によってそれぞれ連結されて、油圧回路が構成されている。
【００１３】
舵柄１１には、舵１１ａが固定されている。シリンダ１２は、第一のシリンダ２０及び第二のシリンダ２１とを備えている。これら第一、第二のシリンダ２０、２１は、それぞれシリンダ本体２０ａ、２１ａと、ピストンロッド２０ｂ、２１ｂとを備えている。このピストンロッド２０ｂ、２１ｂは、シリンダ本体２０ａ、２１ａに対して出没自在の構成とされている。また、ピストンロッド２０ｂ、２１ｂには、舵柄１１が連結されている。
【００１４】
切替弁１７は、３つのブロック１７ａ、１７ｂ及び１７ｃとを備えている。これら３つのブロック１７ａ、１７ｂ及び１７ｃは、それぞれ２つの回路を有しており、ブロック１７ａは２つの回路を直進させるよう形成され、ブロック１７ｂは２つの回路を遮断するよう形成され、ブロック１７ｃは２つの回路を交差させるよう形成されている。また、それぞれのブロックは、切替可能な構造とされている。
この切替弁１７は、管路１８ａによりシリンダ本体２０ａと、管路１８ｂによりシリンダ本体２１ａと連結されている。また管路１８ｃにより油貯蔵タンク１９とも連結されている。
【００１５】
ポンプ１３は、管路１８ｄにより切替弁１７と、管路１８ｅにより油貯蔵タンク１９と連結されている。
他のポンプ１４は、管路１８ｆにより管路１８ｄと、管路１８ｇにより油貯蔵タンク１９と連結されている。この管路１８ｆには、逆止弁１５が介装されている。この逆止弁１５は、入口側が他のポンプ１４側に位置するように介装されている。
このように管路１８ｆが管路１８ｄに連結されているので、ポンプ１３と他のポンプ１４とは、並列に接続された構成とされている。
【００１６】
シーケンス弁１６は、入口１６ａ、出口１６ｂ及び作動口１６ｃとが形成されており、入口１６ａは、管路１８ｈにより管路１８ｆと逆止弁１５の手前にて連結され、出口１６ｂは、管路１８ｉにより油貯蔵タンク１９と連結され、作動口１６ｃは、管路１８ｊにより管路１８ｄと連結されている。
【００１７】
図２は、ポンプ１３と他のポンプ１４との取付構造を示した図である。
図２に示すように、ポンプ１３と他のポンプ１４は、間隔を置いて配置されており、ポンプ１３は、ピストンロッド２５を上方に向けて配置された油圧シリンダ２６とを備えている。ピストンロッド２５は、油圧シリンダ２６に対して出没自在の構成とされている。同様に他のポンプ１４は、ピストンロッド２７を上方に向けて配置された油圧シリンダ２８とを備えている。ピストンロッド２７は、油圧シリンダ２８に対して出没自在の構成とされている
これら油圧シリンダ２６、２８との略中央には、固定支点２９が位置しており、この固定支点２９の上端に、固定支点２９を中心として揺動可能な操作杆３０が設けられている。操作杆３０の左右両端部には、操作部３１が設けられている。また、ピストンロッド２５の上端は操作杆３０の一方の端部側に、ピストンロッド２７の上端は操作杆３０の他方の端部側に、それぞれ回動自在に取り付けられている
【００１８】
この船舶用舵取機１０において、図４に示す従来の船舶用舵取機１と同様に、通常時は、符号Ａに示す電動ポンプにより舵１１ａを動かし、船舶の進行方向を変更しているが、船舶の電源の故障、電動ポンプの故障等、何らかの緊急事態が発生した場合、符号Ｂに示す各ポンプ１３、１４により舵１１ａを動かし、船舶の進行方向を変更する。
この場合は、図２に示すように、操作部３１を上下に揺動させることにより、ピストンロッド２５、２７を同時に上下に出没させる。これにより、図１の矢印が示すように、ポンプ１３は、油貯蔵タンク１９から油を吸い上げて管路１８ｄに作動油を供給する。
他のポンプ１４は、貯蔵タンク１９から油を吸い上げ管路１８ｆ、逆止弁１５を通過し、管路１８ｄでポンプ１３から供給される作動油と合流して、切替弁１７に達すると同時に管路１８ｊに流れ、シーケンス弁１６の作動口１６ｃに達してシーケンス弁１６の内部（図示せず）を押し始める。
【００１９】
ここで、このシーケンス弁１６は、管路１８ｊの油圧が一定値以上になると、シーケンス弁１６の内部を押し上げていたスプリング力（図示せず）に打ち勝って内部を完全に下方に下げて、入口１６ａと出口１６ｂとが通じて回路を形成させる。よって、シーケンス弁１６の作動口１６ｃに達した作動油の油圧が、一定油圧以下の場合は、シーケンス弁１６の回路は形成されない。
また、他のポンプ１４から二手に分かれた他方の作動油は、管路１８ｈに流れシーケンス弁１６の入口１６ａに達するが、入口１６ａは、閉塞されているので作動油の流れは停止する。
【００２０】
一方、切替弁１７に達した作動油は、ブロック１７ａに切替えた場合、管路１８ａを通り第一のシリンダ２０のシリンダ本体２０ａ内に流入し、ピストンロッド２０ｂを突出させる。ピストンロッド２０ｂが突出するので、舵柄１１は一方向に回動される。また同時に、ピストンロッド２１ｂは、シリンダ本体２１ａ内に没するので、シリンダ本体２１ａ内から作動油が押し出される。押し出された作動油は、管路１８ｂ、ブロック１７ａ及び管路１８ｃとを順次流れて油貯蔵タンク１９に戻される。このように、舵柄１１が回動されるので、舵１１ａが動き船舶の進行方向が変更される。
【００２１】
次いで、ブロック１７ａをブロック１７ｃに切替えた場合は、上記とは逆の方向に船舶の進行方向が変更される。
即ち、切替弁１７に達した作動油は、管路１８ｂを通り第二のシリンダ２１のシリンダ本体２１ａ内に流入し、ピストンロッド２１ｂを突出させる。ピストンロッド２１ｂが突出するので、舵柄１１は他方向に回動される。同時に、ピストンロッド２０ｂは、シリンダ本体２０ａ内に没するので、シリンダ本体２０ａ内から作動油が押し出される。押し出された作動油は、管路１８ａ、ブロック１７ｃ及び管路１８ｃとを順次流れて油貯蔵タンク１９に戻される。
また、ブロック１７ｃに切替えた場合は、作動油は管路１８ａ、１８ｂに供給されないので、舵柄１１は回動せず船舶の進行方向は変更されない。
【００２２】
次いで、図５に示したように、舵角が大きくなると水から受ける反力が大きくなるので、舵を動かすトルクも大きくなる。この場合においては、管路１８の内部の油圧も高くなるので、上記シーケンス弁１６の作動口１６ｃに達していた作動油は、シーケンス弁１６の内部を押し上げていたスプリング力に打ち勝って、内部を完全に下方に下げて入口１６ａと出口１６ｂとが通じるように回路を形成させる。このため、シーケンス弁１６の入口１６ａに達していた作動油は、出口１６ｂ、管路１８ｉを通って油貯蔵タンク１９に戻される。
よって、他のポンプ１４から供給された作動油の圧力は、低下しはじめ、管路１８ｆに介装された逆止弁１５の出口側と入口側に圧力差が生じ、逆止弁１５が遮断される。逆止弁１５が遮断されるため、他のポンプ１４から供給された作動油は、管路１８ｈ、１８ｉを通り油貯蔵タンク１９に戻され、他のポンプ１４は、無負荷状態となる。
【００２３】
ここで、図４に示す手動により操作するポンプを１基備える従来の船舶用舵取機１と、手動により操作するポンプ１３、１４を２基備える本実施形態の船舶用舵取機１０とで、各ポンプ容量とトルクとの関係を比較してみる。
図３（ａ）は、低トルク（舵に作用する反力；Ｒ）時の従来の船舶用舵取機１の動作を、図３（ｂ）は、低トルク（舵に作用する反力；Ｒ）時の船舶用舵取機１０の動作を、図３（ｃ）は、高トルク（舵に作用する反力；２Ｒ）時の従来の船舶用舵取機１の動作を、図３（ｄ）は、高トルク（舵に作用する反力；２Ｒ）時の船舶用舵取機１０の動作をそれぞれ模式的に示した図である。
なお、アクチュエータ側のピストン断面積（従来、本実施形態とも共通）を基準とすると、従来の船舶用舵取機１におけるポンプ４及び船舶用舵取機１０のポンプ１３、１４のピストン断面積は、いずれも０．５倍に設定されているものとする。
【００２４】
図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、従来の船舶用舵取機１においては、ポンプ４のピストンを２Ｒの力で押し込む必要がある。これにより、アクチュエータ側のピストンを動かすのに必要な油圧が得られる。このとき、ポンプ４のピストンをΔｄ押し込むと、アクチュエータ側のピストンはΔｄ／２動かされる。
また、船舶用舵取機１０においては、ポンプ１３、１４の各ピストンを２Ｒの力で押し込む必要がある。これにより、アクチュエータ側のピストンを動かすのに必要な油圧が得られる。この場合は、ポンプ１３、１４の各ピストンをΔｄ押し込むと、アクチュエータ側のピストンも同様にΔｄ動かされる。
次に、図３（ｃ）、図３（ｄ）に示す高トルク時においては、船舶用舵取機１０のピストン１４は無不可となるので、従来の船舶用舵取機１及び船舶用舵取機１０のポンプは、共に同じ仕事を行う。
【００２５】
このように、従来の船舶用舵取機１と本実施形態の船舶用舵取機１０とで同じ仕事をさせた場合を比較すると、低トルク時には、人力を効率的に２台のポンプに導入でき、動かすべきピストンの移動距離が従来の２倍となるので、応答性に優れていることがわかる。高トルク時には、従来と同じく１台ポンプで従来通りの応答性が保たれる。従って、船舶用舵取機１０によれば、低トルク時の操舵の応答性を向上させることができ、結果的に船舶の運動性を高めて安全な航行を可能にすることができる。更に、少ない人数を有効に活用し効率の良い操舵を可能にすることができる。
【００２６】
上述したように、この船舶用舵取機１０においては、舵角に応じたトルクの変化に対して、自動的に各ポンプの使用台数を変更することができる。
即ち、舵角が小さくトルクが低い場合は、両ポンプ１３、１４が並列接続されているので、両ポンプ１３、１４からそれぞれ供給される作動油を併せて多量にし、この多量の作動油をシリンダ１２に供給させる。よって、舵柄１１を大きく回動させるので、短時間で舵を動かすことができる。また、操舵時間が短いので、操舵人数を必要とせず、応答性を向上することができる。
舵角が大きくトルクが高い場合は、他のポンプ１４が無負荷となって、ポンプ１３のみの作動となるので、ポンプ１３に、操舵人数を投入することができ、人力を効率よく活用することができる。
【００２７】
更に、両ポンプ１３、１４は、操作杆３０によって連結されているので、操作杆３０を揺動させることにより、両ポンプ１３、１４を同時に操作することができる。よって、操舵人数を減らすことができる。また、トルクが高くなりポンプ１３のみの作動になった場合、操作杆３０の操作を連続的に行うことができることからも、操舵時間を短縮することができる。
【００２８】
更には、切替弁１７を切替えることにより、第一のシリンダ２０、又は第二のシリンダ２１に選択的に油を供給することができるので、舵を左右両角度に確実に回動させ、船舶の進行方向を円滑に変更することができる。
【００２９】
なお、上記の実施の形態においては、ポンプに他のポンプを１つ並列接続した構成としたが、これに限られるものではなく、他のポンプを２つ以上並列接続した構成としてもよい。この場合においては、舵角が小さくトルクが低い場合、更に多量の作動油をシリンダ１２に供給できるので、更に短時間で舵を動かすことができる。また、応答性をより向上することができる。
更に、ポンプ台数が多いので、トルクの大きさに対して、各ポンプが供給する油量をより細かく設定することができ、人力を更に効率よく活用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、舵の回動角度が小さく油圧が低い場合、ポンプに他のポンプが並列接続されているので、各ポンプから供給される油を併せて多量にできる。よって、この多量の油をアクチュエータに供給することができるので、舵柄を大きく回動でき、短時間で舵を動かすことができる。また、操舵時間が短いので、操舵人数を必要とせず、応答性を向上することができる。
更に、舵の回動角度が大きく油圧が高い場合、他のポンプから供給される油は排出され、他のポンプは無負荷となりポンプのみの使用となるので、他のポンプの操舵人数を、ポンプに投入することができ、人力を効率よく活用することができる。
【００３１】
請求項２に係る発明によれば、切替弁を切り替えることにより、第一、第二のアクチュエータに選択的に油を供給することができるので、舵柄は左右両角度に確実に回動し、船舶の進行方向を円滑に変更することができる。
【００３２】
請求項３に係る発明によれば、操作杆によって、ポンプと他のポンプとが一体となっているので、一人で、ポンプと他のポンプを動かすことができ、操舵人数を更に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る船舶用舵取機のブロック図である。
【図２】図１に示す船舶用舵取機の要部の取付図である。
【図３】各ポンプ容量と舵を動かす力（トルク）との関係を示した模式図であり、（ａ）は、低トルク時の従来の船舶用舵取機のポンプを、（ｂ）は、低トルク時の図１に示す船舶用舵取機のポンプを、（ｃ）は、高トルク時の従来の船舶用舵取機のポンプを、（ｄ）は、高トルク時の図１に示す船舶用舵取機のポンプを示した図である。
【図４】従来の船舶用舵取機のブロック図の一例を示したものである。
【図５】舵の角度（舵角）と舵を動かす力（トルク）との関係を示した図で一例を示したものである。
【符号の説明】
１０    船舶用舵取機
１１    舵柄
１１ａ    舵
１２    シリンダ（アクチュエータ）
１３    ポンプ
１４    他のポンプ
１５    逆止弁
１６    シーケンス弁
１７    切替弁
２０    第一のシリンダ（第一のアクチュエータ）
２１    第二のシリンダ（第二のアクチュエータ）
２５、２７    ピストンロッド
２６、２８    油圧シリンダ
３０    操作杆
【図１】
2004161052.tif 000003
【図２】
2004161052.tif 000004
【図３】
2004161052.tif 000005
【図４】
2004161052.tif 000006
【図５】
2004161052.tif 000007