(57)【要約】【課題】舵柄回動機構のフォークを回動させるための斜板式可変吐出ポンプの斜板の傾斜を調整する油圧アクチュエータを簡素な構造で作動せしめること。【解決手段】斜板式可変吐出ポンプ（２００）の斜板（２３０）の傾斜を調整する油圧アクチュエータ（３００）の第１、２アクチュエータピストン室（３１１、３１２）は第１、２アクチュエータ油路（３３１，３３２）を介して電磁弁（４００）の第１ポート部材（４０１）の第１、２ポート（４１１、４１２）に連通され、電磁弁の第２ポート部材（４０２）の第３、４ポート（４１３、４１４）がポンプ油路（５２１）とドレン油路（４３０）を介して補助ポンプ（５００）の吐出口（５１１）及び油タンク（５３０）に接続され、電磁弁の第１、２ポート部材の間に連通部材（４２０）の第１〜３連通エレメント（４２１、４２２、４２３）の何れかが操舵盤（１６０）からの信号により位置せしめられる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶用舵取り装置であって、
舵柄に取り付けられたフォークにピンを可動に係合し、該ピンを移動方向の両側でシリンダに係合されているピストンで往復動させて舵柄を回転せしめる舵柄回動機構と、舵柄回動機構のピストンの両側のシリンダの、一方と他方への油圧作動油の給排の切り換えと吐出量の変更を斜板の傾斜角の調整でおこなうことのできる斜板式可変吐出ポンプと、を具備し、
斜板式可変吐出ポンプに斜板の傾斜角の調整をおこなう油圧式アクチュエータが付設され、該油圧式アクチュエータが、補助ポンプが給排する油圧作動油を電磁制御弁で制御して作動せしめられることを特徴とする船舶用舵取り装置。
【請求項２】
補助ポンプと斜板式可変吐出ポンプとが同じ駆動装置で回転駆動されることを特徴とする請求項１に記載の船舶用舵取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は船舶用舵取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶の舵を制御する船舶用舵取り装置として、舵柄にフォーク部材を取り付け、このフォーク部材にピンを可動に係合し、ピンを移動方向の両側でシリンダに係合されているピストンで往復動させて舵柄を回転せしめる舵柄回動機構を有し、油圧ポンプで舵柄回動機構の両側のシリンダの、一方に油圧作動油を吐出し、他方から油圧作動油を吸い込むようにしたものが公知である。
【０００３】
ここで、舵を左右の両方に切れるようにするためには、吐出される側と吸い込まれる側との切り換えが必要である。そこで、特開平５−１０５１９３号公報に記載の装置のように定吐出ポンプで給排される油圧作動油を電磁制御弁で切り替えて舵柄回動機構の２つのシリンダへの作動油の給排をおこなうようにしたものがある。ところが、このような装置では、電磁弁で油圧作動油の給排を急激に切り換えるので所謂ウォータハンマ現象が発生し高油圧が要求される大型船舶には適用できない。
【０００４】
そこで、大型船舶用には、舵柄回動機構の２つのシリンダへの作動油の給排を、斜板の傾斜角の調整により、ポンプ自体で給排の切り換えが穏やかに可能な斜板式可変吐出ポンプでおこなうようにした舵取り装置が使用されることが多い。ところで、斜板式可変吐出ポンプでは斜板の傾斜を調整するために油圧アクチュエータが使用され、この油圧アクチュエータを作動させるために補助油圧ポンプを備え、補助油圧ポンプから送られる油圧作動油の給排を油圧制御弁で調整している。
【０００５】
ところが、従来はこの油圧制御弁をトルクモータで作動させたり、操舵盤の指令で動く油圧ピストン機構と複雑なリンク機構で作動させたりしている。そのために、部品点数が多く、構造が複雑で、大きなスペースが必要であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題に鑑み、舵柄回動機構のフォークを回動させるピストンが係合する２つのシリンダへの作動油の給排を斜板式可変吐出ポンプでおこなう舵取り装置において、斜板の傾斜を調整する油圧アクチュエータを簡素な構造で作動せしめることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、船舶用舵取り機であって、舵柄に取り付けられたフォークにピンを可動に係合し、該ピンを移動方向の両側でシリンダに係合されているピストンで往復動させて舵柄を回転せしめる舵柄回動機構と、舵柄回動機構のピストンの両側のシリンダの、一方と他方への油圧作動油の給排の切り換えと吐出量の変更を斜板の傾斜角の調整でおこなうことのできる斜板式可変吐出ポンプと、を具備し、
斜板式可変吐出ポンプに斜板の傾斜角の調整をおこなう油圧式アクチュエータが付設され、該油圧式アクチュエータが、補助ポンプが吐出する油圧作動油を電磁制御弁で制御して作動せしめられることを特徴とする船舶用舵取り装置が提供される。
【０００８】
このように構成された船舶用舵取り装置では、舵柄回動機構の舵柄に取り付けられたフォーク部材を回動させるピストンの両側に配設されたシリンダの、一方と他方への油圧作動油の給排の切り換えと吐出量の変更を斜板式可変吐出ポンプの斜板の傾斜角の調整でおこなうが、斜板式可変吐出ポンプの斜板の傾斜角の調整をおこなう油圧式アクチュエータが、補助ポンプが吐出する油圧作動油を電磁制御弁で制御して作動せしめられる。
また、請求項２の発明では、補助ポンプと斜板式可変吐出ポンプとが同じ駆動装置で回転駆動される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１が本発明の構成を示す図であって、大きくは、舵柄回動機構１００、舵柄回動機構１００へ油圧作動油を給排する斜板式可変吐出ポンプ２００、斜板式可変吐出ポンプ２００の斜板２３０の傾きを変える斜板アクチュエータ３００、そして、斜板アクチュエータ３００への油圧作動油を給排するための補助ポンプ５００と本発明の特徴である電磁弁４００を有する。
【００１０】
舵柄回動機構１００は図示しない舵板が取り付けられている舵柄１１０にフォーク部材１２０を取り付け、フォーク部材１２０は第１フォーク１２１と第２フォーク１２２を有し、第１フォーク１２１は第１舵ピストン１３１に取り付けられた第１ピン１３３に係合し、第２フォーク１２２は第２舵ピストン１３２に取り付けられた第２ピン１３４に係合している。なお、フォーク部材１２０は一方のフォークのみを有するものとされることもある。
【００１１】
第１舵ピストン１３１は、一方の側が第１舵シリンダ１４１の第１ピストン室１４５内を往復動し、他方の側が第２舵シリンダ１４２の第２ピストン室１４６内を往復動する。第２舵ピストン１３２は、一方の側が第３舵シリンダ１４３の第３ピストン室１４７内を往復動し、他方の側が第４舵シリンダ１４４の第４ピストン室１４８内を往復動する。
【００１２】
舵柄１１０のは腕１１１が取り付けられ、この腕はフィードバックユニット１５０の腕１５１とロッド１５２で連結されており、フィードバックユニット１５０は腕１５１の傾きから舵角θを計算し、その信号を操舵盤１６０に送る。
【００１３】
次に、舵柄回動機構１００の第１〜第４シリンダ１４１〜１４４の第１〜第４ピストン室１４５〜１４８に油圧作動油を給排する容量可変の斜板式可変吐出ポンプ２００について説明する。
この実施の形態における斜板式可変吐出ポンプ２００は、斜板が回転せず、シリンダおよびピストンが回転するものである。
【００１４】
ポンプハウジング２０１の中心にポンプ軸２０２が回転可能に配設されており、ポンプ軸２０２はポンプハウジング２０１の図中右外側において電動モータ２０５で一定方向に回転駆動される。ポンプ軸２０２にはシリンダ２１０がスプライン結合されていて、シリンダ２１０はポンプ軸２０２が回転するとシリンダ２１０も回転するが、図示しない適当な手段により軸方向には動かないようにされている。
【００１５】
シリンダ２１０のピストン室２１１にはピストン２２０が摺動自在に配設されている。ピストン２２０は図中右端に球状部２２１を有し、球状部２２１の外側には球状部２２１に対して広い範囲で立体的に傾斜可能なスリッパソケット２２２が取り付けられている。そしてスリッパソケット２２２の摺接面２２３が斜板２３０の摺接面２３１に接しながら回転する。
【００１６】
一方、シリンダ２１０の図中左側の端面はハウジング２０１に固定されているバルブプレート２４０の図中右側の端面上を摺動する。バルブプレート２４０は周知のように同じ半径の周上に互い分離した２つの円弧状の長穴を有する。この斜板式可変吐出ポンプ２００のように斜板２３０が横から見て傾斜して使用される場合には、後述の図２、３に示すように、長穴は斜板式可変吐出ポンプ２００の左側から見て、時計の約１時〜５時の範囲、および、約７時〜１１時の範囲に設けられるが、図においてはわかりやすくするために、上下に示されている。そこで上の方を第１長穴２４１、下の方を第２長穴２４２とする。
【００１７】
第１長穴２４１、第２長穴２４２は、それぞれ、ハウジング２０１に形成された第１ハウジング内油路２０２、第２ハウジング内油路２０３に連通している。そして、シリンダ２１０にはピストン室２１１から左端面に伸びるシリンダ内通路２１２が形成されていて、このシリンダ内通路２１２はシリンダ２１０が一回転する間に、バルブプレート２４０の第１の長穴２４１に係合して第１ハウジング内油路２０２と連通せしめられ、次に、バルブプレート２４０の穴のない部分で閉塞され、次に、バルブプレート２４０の第２の長穴２４２に係合して第２第２ハウジング内油路２０３と連通せしめられ、次に、バルブプレート２４０の穴のない部分で閉塞される、ということを繰り返す。
【００１８】
第１ハウジング内油路２０２は第２外部油路１７２を介して舵柄回動機構１００の第２シリンダ１４２の第１ピストン室１４６、および、第３シリンダ１４３の第３ピストン室１４７と連通し、第２ハウジング内油路２０３は第１外部油路１７１を介して舵柄回動機構１００の第１シリンダ１４１の第１ピストン室１４５、および、第４シリンダ１４４の第１ピストン室１４８と連通している。
【００１９】
ハウジング２０１の上には斜板２３０の傾きを変える斜板アクチュエータ３００が付設されている。斜板アクチュエータ３００はアクチュエータブロック３１０とアクチュエータピストン３２０を有する。アクチュエータピストン３２０は互いに結合された第１アクチュエータピストン３２１と第２アクチュエータピストン３２２を有し、第１アクチュエータピストン３２１と第２アクチュエータピストン３２２は、それぞれ、アクチュエータブロック３１０の第１アクチュエータピストン室３１１と第２アクチュエータピストン室３１２内を移動する。なお、第１アクチュエータピストン室３１１と第２アクチュエータピストン室３１２にはアクチュエータピストン３２０を中立位置にあるように付勢する第１バネ３４１と第２バネ３４２がそれぞれ配設されている。
【００２０】
第１アクチュエータピストン３２１と第２アクチュエータピストン３２２の間にはアーム部材３２３が取り付けられていて、アーム部材３２３はアクチュエータブロック３１０の下部中央に形成された開口部３１５、斜板式可変吐出ポンプ２００のハウジング２０１の上部に形成された開口部２０４を通ってハウジング２０１の内部に延伸し、下端部にはピン３２４が付設され、ピン３２４には、連結部材３２５の一端が回動可能に取り付けられ、連結部材３２５の他端は斜板式可変吐出ポンプ２００の斜板２３０に取り付けられたピン２３２に係合している。
【００２１】
第１アクチュエータピストン室３１１は第１アクチュエータブロック内油路３１３を介して第１アクチュエータ油路３３１に接続され、第２アクチュエータピストン室３１２は第２アクチュエータブロック内油路３１４を介して第２アクチュエータ油路３３２に接続されている。
【００２２】
そして、本発明の特徴である電磁弁４００が模式的に示されているが、この電磁弁４００は第１ポート部材４０１と第２ポート部材４０２の間を第１連通エレメント４２１、第２連通エレメント４２２、第３連通エレメント４２３を有する連通部材４２０を選択的に移動せしめるものである。図中下側の第１ポート部材４０１の第１ポート４１１と第２ポート４１２に第１アクチュエータ油路３３１と第２アクチュエータ油路３３２がそれぞれ接続されている。
【００２３】
電磁弁４００の図中上側の第２ポート部材４０２には、第３ポート４１３、第４ポート４１４が、それぞれ、第１ポート４１１、第２ポート４１２と同じ位置に設けられている。そして、第３ポート４１３は斜板式可変吐出ポンプ２００のポンプハウジング２０１の左端に取り付けられている補助ポンプ５００の吐出口５１１とポンプ油路５２１を介して接続され、第４ポート４１４はドレン油路４３０を介して油タンク５３０と接続されている。補助ポンプ５００の吸い込み口５１２は油路５２２を介して油タンク５３０と接続されている。
なお、補助ポンプ５００は、例えば、ギヤポンプとされ、ポンプ軸２０１に連結軸５２０を介して結合されており、斜板式可変吐出ポンプ２００と同時に回転駆動される。
【００２４】
そして、第１ポート部材４０１と第２ポート部材４０２の間に、連通部材４２０の第１連通エレメント４２１、第２連通エレメント４２２、第３連通エレメント４２３のいずれかが操舵盤１６０からの信号により、選択的に位置せしめられるが、第１連通エレメント４２１は第１ポート４１１と第３ポート４１３を連通し、第２ポート４１２と第４ポート４１４を連通することが可能であり、第２連通エレメント４２２は第１ポート４１１と第２ポート４１２を閉塞し、第３ポート４１３と第４ポート４１４を連通すること可能であり、第３連通エレメント４２３は第１ポート４１１と第４ポート４１４を連通し、第２ポート４１２と第３ポート４１３を連通することが可能である。
【００２５】
図に示すのは、第１連通エレメント４２１を第１ポート部材４０１と第２ポート部材４０２の間に位置せしめた状態であって、第１ポート４１１と第３ポート４１３が連通され、第２ポート４１２と第４ポート４１４が連通されるので、補助ポンプ５００の吐出口５１１から吐出された油圧作動油がアクチュエータ３００の第１アクチュエータピストン室３１１に導入され、アクチュエータ３００の第２アクチュエータピストン室３１２にあった油圧作動油がドレン油路４３０を通り油タンク５３０に戻り、アクチュエータピストン３２０が図中右方に移動し、その結果、斜板式可変吐出ポンプ２００の斜板２３０が図示されるように上側が右に、下側が左になるように傾斜せしめられているのである。
【００２６】
次に、上記のように構成された舵取り装置における、舵の制御を説明する。
先ず、舵取り装置が取り付けられた船体は図中上方に進行中であるとして、この船体を左に回頭させる場合を考える。
この場合は、舵柄回動機構１００の第２ピストン室１４６と第３ピストン室１４７の油圧を上げ、第１ピストン室１４５と第４ピストン室１４６の油圧を下げることが必要である。したがって、斜板式可変吐出ポンプ２００の第１ハウジング内油路２０２が吐出側に、第２ハウジング内油路２０３が吸い込み側になるようにしなければならない。
【００２７】
そのためには、シリンダ２１０とピストン２２０が図の左側から見て反時計周りに回転するものとして、図１に示すように、斜板２３０を上側が中心より右に、下側が中心より左にあるようにする。
そのために、前述したように、第１連通エレメント４２１を第１ポート部材４０１と第２ポート部材４０２の間に位置せしめ、第１ポート４１１と第３ポート４１３を連通し、第２ポート４１２と第４ポート４１４を連通し、補助ポンプ５００の吐出口５１１から吐出された油圧作動油をアクチュエータ３００の第１アクチュエータピストン室３１１に導入し、アクチュエータ３００の第２アクチュエータピストン室３１２にあった油圧作動油はドレン油路４３０を通って油タンク５３０に戻る。
【００２８】
すると、図２に示すように、シリンダ２１０とピストン２２０が上から下に行く間は、ピストン室２１１は縮小され油圧作動油は圧縮されシリンダ内油路２１１がバルブプレート２４０の第１長穴２４１と連通している間に加圧された油圧作動油が押し出され第１ハウジング内油路２０２から吐出される。逆に、シリンダ２１０とピストン２２０が下から上に行く間はピストン室２１１は拡大されシリンダ内油路２１１がバルブプレート２４０の第２長穴２４２と連通している間に第１ハウジング内油路２０２から油圧作動油が吸い込まれる。
【００２９】
その結果、舵柄回動機構１００の第２ピストン室１４６と第３ピストン室１４７の油圧が上がり、第１ピストン室１４５と第４ピストン室１４６の油圧が下がり、舵柄回動機構１００のフォーク部材１２０は時計周りに回動し、舵柄１１０が時計周りに回動し、舵板の後側が左に曲げられ船体は左に回頭する。
なお、上記の過程においてフォーク部材１２０がどこまで回ったかがフィードバックユニット１６０に伝達され、その結果は操舵版１６０に示され、操舵手はそれを見ながら舵を戻す作業をおこなう、あるいは、自動的に舵を戻す指令を出す。
【００３０】
船体を直進させる場合は、斜板式可変吐出ポンプ２００の斜板２３０を垂直状態にすればよい。そのためには、電磁弁４００の第２連通エレメント４２２を第１ポート部材４０１と第２ポート部材４０２の間に位置せしめ、第１ポート４１１と第２ポート４１２を閉塞、第３ポート４１３と第４ポート４１４を連通し、補助ポンプ５００の吐出口５１１から吐出された油圧作動油をドレン油路４３０を介して油タンク５３０に戻し、アクチュエータ３００の第１ピストン室３１１、第２ピストン室３１２のいずれにも油圧作動油が供給されないようにする。すると斜板式可変吐出ポンプ２００内の斜板２３０は自動的に垂直状態になる。
斜板２３０が垂直状態にされれば斜板式可変吐出ポンプ２００内のシリンダ２１０は上側と下側で左右位置が同じであり、軸が回転する間に往復動が発生しない。
【００３１】
船体を右に回頭させる場合は、前述の左に回頭させる場合と逆に、舵柄回動機構１００の第２ピストン室１４６と第３ピストン室１４７の油圧を下げ、第１ピストン室１４５と第４ピストン室１４６の油圧を上げることが必要である。
したがって、斜板式可変吐出ポンプ２００の第２ハウジング内油路２０３が吸い込み側に、第１ハウジング内油路２０２が吐出側になるようにしなければならない。
【００３２】
そのためには、シリンダ２１０とピストン２２０が図の左側から見て反時計周りに回転するものとして、斜板２３０を上側が中心より左に、下側が中心より右にあるようにする。
そのために、アクチュエータ３００の第３連通エレメント４２３を第１ポート部材４０１と第２ポート部材４０２の間に位置せしめ、第１ポート４１１と第４ポート４１４を連通し、第２ポート４１２と第３ポート４１３を連通し、補助ポンプ５００の吐出口５１１から吐出された油圧作動油がアクチュエータ３００の第２アクチュエータピストン室３１２に導入し、アクチュエータ３００の第１アクチュエータピストン室３１１にあった油圧作動油をドレン油路４３０を介して油タンク５３０に戻し、アクチュエータピストン３２０を図中左方に移動せしめる。
【００３３】
すると、図３に示すように、シリンダ２１０とピストン２２０が上から下に行く間はピストン室２１１は拡大されシリンダ内油路２１１がバルブプレート２４０の第１長穴２４１と連通している間に第１ハウジング内油路２０２から油圧作動油が吸い込まれる。逆に、シリンダ２１０とピストン２２０が下から上に行く間はピストン室２１１は縮小され加圧されシリンダ内油路２１１がバルブプレート２４０の第２長穴２４２と連通している間に加圧された油圧作動油が押し出され第２ハウジング内油路２０３から吐出される。
【００３４】
その結果、舵柄回動機構１００の第２ピストン室１４６と第３ピストン室１４７の油圧が下がり、第１ピストン室１４５と第４ピストン室１４６の油圧が上がり、舵柄回動機構１００のフォーク部材１２０は反時計周りに回動し、舵柄１１０が反時計周りに回動し、舵板の後側が右に曲げられ船体は右に回頭する。
【００３５】
本発明の実施の形態は上記のように構成され作動するが、舵柄回動機構１００の各ピストン室に給排する油圧作動油を可変容量式の斜板式可変吐出ポンプ２００でおこなうことで定吐出ポンプから吐出される油圧作動油を電磁弁で切り換えおこなうもののようにウォータハンマが発生しない。そして、斜板２３０の傾斜を調整するアクチュエータ３００を作動させるために補助ポンプからおくられる油圧作動油の給排を制御する油圧制御弁を電磁弁としたことで、油圧制御弁をトルクモータで作動させるものや、油圧制御弁をリンク機構で作動させるものに比べると、部品点数が少なく、構造が非常に簡素であり、スペースもとらず、また、価格も安い。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の、船舶用舵取り装置では、舵柄回動機構の舵柄に取り付けられたフォーク部材を回動させるピストンの両側に配設されたシリンダの、一方と他方への油圧作動油の給排の切り換えと吐出量の変更を斜板式可変吐出ポンプの斜板の傾斜角の調整でおこなうが、斜板式可変吐出ポンプの斜板の傾斜角の調整をおこなう油圧式アクチュエータが、補助ポンプが給排する油圧作動油を電磁制御弁で制御して作動せしめられ、部品点数が少なく、構造が非常に簡素であり、スペースもとらず、また、価格も安い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】斜板式可変吐出ポンプの斜板が図１のように傾斜しているときの作動油の給排を説明する図である。
【図３】斜板式可変吐出ポンプの斜板が図１とは逆に傾斜しているときの給排を説明する図である。
【符号の説明】
１００…舵柄回動機構
１１０…舵柄
１２０…フォーク部材
１５０…フィードバックユニット
１６０…操舵盤
２００…斜板式ポンプ
２０１…ハウジング
２０２…第１ハウジング内油路
２０３…第２ハウジング内油路
２０５…電動モータ
２１０…シリンダ
２１１…ピストン室
２１２…シリンダ内油路
２２０…ピストン
２２１…球状体
２２２…スリッパソケット
２２３…ソケットの摺接面
２３０…斜板
２４０…バルブプレート
２４１…第１長穴
２４２…第２長穴
３００…斜板アクチュエータ
３１０…アクチュエータブロック
３２０…アクチュエータピストン
３２３…アーム部材
３２４…ピン
３２５…連結部材
３３１…第１アクチュエータ油路
３３２…第２アクチュエータ油路
３４１…第１バネ
３４２…第２バネ
４００…電磁弁
４０１…第１ポート部材
４０２…第２ポート部材
４１１…第１ポート
４１２…第２ポート
４１３…第３ポート
４１４…第４ポート
４２０…連通部材
４２１…第１連通エレメント
４２２…第２連通エレメント
４２３…第３連通エレメント
４３０…ドレン油路
５００…補助ポンプ
５１１…吐出口
５１２…吸い込み口
５３０…油タンク
【図１】
2004066991.tif 000003
【図２】
2004066991.tif 000004
【図３】
2004066991.tif 000005