(57)【要約】【課題】想定外の過大な力や負荷を受けた場合には、部品にかかる力を軽減して故障を未然に防ぐことができる電動舵取ユニット、電動舵取機用駆動装置、電動舵取機構及び船舶を提供する。【解決手段】電動舵取ユニット３は、回転動力を出力する駆動装置１１と、駆動装置１１から伝達される回転動力によって回転軸線を中心に回転する舵１０１とを備える。駆動装置１１又は駆動装置１１と舵１０１との間にはクラッチ機構９０が設けられ、当該クラッチ機構９０によって力の伝達及び非伝達が切り換えられる。【選択図】図３
2017024668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転動力を出力する駆動装置と、
前記駆動装置から伝達される前記回転動力によって回転軸線を中心に回転する舵と、
前記駆動装置又は前記駆動装置と前記舵との間に設けられ、力の伝達及び非伝達を切り換えるクラッチ機構と、を備える電動舵取ユニット。
【請求項２】
前記舵に連結され、前記舵の前記回転軸線上に回転中心がある被動ギアを更に備え、
前記駆動装置は、前記回転動力を生み出す電動機と、前記電動機が生み出した前記回転動力を減速させる減速部及び当該減速部により減速された前記回転動力を出力する出力軸を有する減速機と、前記出力軸に設けられる駆動ギアであって前記被動ギアと噛み合う駆動ギアと、を有し、
前記クラッチ機構は、前記出力軸に設けられる請求項１に記載の電動舵取ユニット。
【請求項３】
前記舵に連結され、前記舵の前記回転軸線上に回転中心がある被動ギアを更に備え、
前記駆動装置は、前記回転動力を生み出す電動機と、前記電動機が生み出した前記回転動力を減速させる減速部及び当該減速部により減速された前記回転動力を出力する出力軸を有する減速機と、前記出力軸に設けられる駆動ギアであって前記被動ギアと噛み合う駆動ギアと、を有し、
前記クラッチ機構は、前記電動機と前記減速機との間に設けられる請求項１に記載の電動舵取ユニット。
【請求項４】
前記舵の回転を制動するブレーキ機構を更に備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動舵取ユニット。
【請求項５】
前記舵、前記駆動装置及び前記クラッチ機構のうちの少なくともいずれかに作用する力を直接的又は間接的に検出する力検出機構を更に備え、
前記クラッチ機構は、前記力検出機構が検出する前記力が所定の閾値よりも大きい場合、力を非伝達とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動舵取ユニット。
【請求項６】
回転動力によって舵の回転駆動を行う電動舵取機用駆動装置であって、
前記回転動力を生み出す電動機と、
前記電動機に連結され、力の伝達及び非伝達を切り換えるクラッチ機構と、を備える電動舵取機用駆動装置。
【請求項７】
回転動力によって舵の回転駆動を行う電動舵取機構であって、
前記舵に連結され、前記舵の回転軸線上に回転中心がある被動ギアと、
前記回転動力を生み出す電動機と、前記電動機が生み出した前記回転動力を減速させる減速部及び当該減速部により減速された前記回転動力を出力する出力軸を有する減速機と、前記出力軸に設けられる駆動ギアであって前記被動ギアと噛み合う駆動ギアと、を有する駆動装置と、
前記駆動装置に設けられ、力の伝達及び非伝達を切り換えるクラッチ機構と、を備える電動舵取機構。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動舵取ユニットを備える船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、舵を操作するための電動舵取ユニット、電動舵取機用駆動装置、電動舵取機構及び船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶は、船舶本体に取り付けられる舵が舵取機によって操作されることで、針路が調整される。舵取機としては、通常、油圧舵取機又は電動舵取機が用いられている。
【０００３】
電動舵取機によれば、船舶内の機器のレイアウトの小型化を図りやすく、環境性能に優れる等の利点が得られる。このような点から、近時、電動舵取機は注目されている。例えば特許文献１には、２つの電動機によって舵を操作する電動舵取機が開示されている。この電動舵取機は、電動機の回転を２つの遊星歯車列によって減速し、減速された回転を後段の遊星歯車列から舵に伝達するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５６１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、海中で動作する舵には、想定外の大きな外力が作用することがある。想定外の大きな外力を舵が受けると、舵を回転させる機構には過大な力が作用し、各種部品が破損してしまう虞がある。特に、舵に何らかの力が急激にかかると、舵に連結されるリングギア等の被動ギアが急激に回転しようとするが、その被動ギアには駆動装置のピニオン等の駆動ギアが噛み合っているため、駆動ギアと被動ギアとの噛み合い部分は局所的に加重が集中して破損しやすい。
【０００６】
また破損を来さない程度の外力が舵に働いている場合であっても、そのような外力に対抗するように舵を回転させると、通常よりも大きな負荷が電動舵取機にかかるため、電動舵取機や被動ギアが破損する虞がある。また十分な駆動トルクを確保するため、舵を回転駆動するための駆動装置が複数設けられる場合があるが、複数の駆動装置のうちの１つが不具合によりロックしてしまうことがある。一部の駆動装置がロックされた状態で他の駆動装置が作動すると、当該他の駆動装置には非常に大きな負荷がかかるため、駆動装置を構成する各種部品や被動ギアが破損する虞がある。
【０００７】
また海中の異物が舵に絡まる等の想定外の出来事によって舵の回転が拘束されることがあるが、舵が回転不能な状態で電動機から舵に回転動力が伝達されると、電動機と舵との間に介在する機構には大きな負荷がかかってしまい、各種部品が破損する虞がある。
【０００８】
電動舵取機を構成する各種部品や被動ギアが破損してしまうと、破損部品の交換や電動舵取機自体の交換が必要になるが、そのような交換にはコストがかかり、交換が行われる間は船舶を運航できない。特に電動舵取機と係合するリングギアは大型で比較的高価な部品であるため、リングギアの交換作業には多大なコストが必要になるだけではなく手間が非常にかかる。そのため、運航中にリングギア等が破損してしまうと、迅速な修理又は交換を行うことが難しく、舵取機の機能が損なわれた状態で航行せざるをえない状況も想定される。
【０００９】
したがって、舵が想定外の過大な力を受ける場合や電動舵取機に想定外の負荷がかかる場合には部品にかかる力を軽減し、部品破損等の故障を未然に防ぐことが望ましい。
【００１０】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、想定外の過大な力や負荷を受けた場合に、部品にかかる力を軽減して故障を未然に防ぐことができる技術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】
【００１１】
本発明の一態様は、回転動力を出力する駆動装置と、駆動装置から伝達される回転動力によって回転軸線を中心に回転する舵と、駆動装置又は駆動装置と舵との間に設けられ、力の伝達及び非伝達を切り換えるクラッチ機構と、を備える電動舵取ユニットに関する。
【００１２】
本態様によれば、クラッチ機構により力の伝達及び非伝達が切り換えられるため、少なくともいずれかの箇所において想定外の過大な力や負荷を受けた場合には、クラッチ機構によって力を非伝達とすることで、電動舵取ユニットを構成する各種部品にかかる力を軽減して故障を未然に防ぐことができる。
【００１３】
電動舵取ユニットは、舵に連結され、舵の回転軸線上に回転中心がある被動ギアを更に備え、駆動装置は、回転動力を生み出す電動機と、電動機が生み出した回転動力を減速させる減速部及び当該減速部により減速された回転動力を出力する出力軸を有する減速機と、出力軸に設けられる駆動ギアであって被動ギアと噛み合う駆動ギアと、を有し、クラッチ機構は、出力軸に設けられてもよい。
【００１４】
本態様によれば、出力軸において力の伝達及び非伝達が切り換えられる。したがってクラッチ機構によって力を非伝達とした状態では、例えば減速部から駆動ギアに力が伝達することを防ぐことができ、また駆動ギアから減速部に力が伝達することを防ぐことができる。
【００１５】
電動舵取ユニットは、舵に連結され、舵の回転軸線上に回転中心がある被動ギアを更に備え、駆動装置は、回転動力を生み出す電動機と、電動機が生み出した回転動力を減速させる減速部及び当該減速部により減速された回転動力を出力する出力軸を有する減速機と、出力軸に設けられる駆動ギアであって被動ギアと噛み合う駆動ギアと、を有し、クラッチ機構は、電動機と減速機との間に設けられてもよい。
【００１６】
本態様によれば、電動機と減速機との間において力の伝達及び非伝達が切り換えられる。したがってクラッチ機構によって力を非伝達とした状態では、例えば電動機から減速機に力が伝達することを防ぐことができ、また減速機から電動機に力が伝達することを防ぐことができる。
【００１７】
駆動装置は複数設けられ、被動ギアは、複数の駆動装置の駆動ギアと噛み合ってもよい。
【００１８】
本態様によれば、複数の駆動装置が協働して舵の回転駆動を行う。
【００１９】
出力軸と駆動ギアとは一体化されていてもよい。
【００２０】
本態様によれば、同一部材によって出力軸及び駆動ギアを形成できる。
【００２１】
電動舵取ユニットは、舵の回転を制動するブレーキ機構を更に備えてもよい。
【００２２】
本態様によれば、ブレーキ機構によって舵の回転を制動することができる。
【００２３】
電動舵取ユニットは、舵、駆動装置及びクラッチ機構のうちの少なくともいずれかに作用する力を直接的又は間接的に検出する力検出機構を更に備え、クラッチ機構は、力検出機構が検出する力が所定の閾値よりも大きい場合、力を非伝達としてもよい。
【００２４】
本態様によれば、所定の閾値よりも大きい力が舵、駆動装置及びクラッチ機構のうちの少なくともいずれかに作用した場合に、クラッチ機構によって力の伝達が遮断され、各種部品にかかる力を軽減できる。
【００２５】
本発明の他の態様は、回転動力によって舵の回転駆動を行う電動舵取機用駆動装置であって、回転動力を生み出す電動機と、電動機に連結され、力の伝達及び非伝達を切り換えるクラッチ機構と、を備える電動舵取機用駆動装置に関する。
【００２６】
本発明の他の態様は、回転動力によって舵の回転駆動を行う電動舵取機構であって、舵に連結され、舵の回転軸線上に回転中心がある被動ギアと、回転動力を生み出す電動機と、電動機が生み出した回転動力を減速させる減速部及び当該減速部により減速された回転動力を出力する出力軸を有する減速機と、出力軸に設けられる駆動ギアであって被動ギアと噛み合う駆動ギアと、を有する駆動装置と、駆動装置に設けられ、力の伝達及び非伝達を切り換えるクラッチ機構と、を備える電動舵取機構に関する。
【００２７】
本発明の他の態様は、上記の電動舵取ユニットを備える船舶に関する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、クラッチ機構により力の伝達及び非伝達が切り換えられるため、少なくともいずれかの箇所において想定外の過大な力や負荷を受けた場合には、クラッチ機構によって力を非伝達とすることで、各種部品にかかる力を軽減して故障を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る電動舵取機及び電動舵取機によって操作される舵の概略図である。
【図２】図２は、電動舵取機及び舵を概略的に示した斜視図である。
【図３】図３は、クラッチ機構が駆動装置に設けられるケースの一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、クラッチ機構が駆動装置に設けられるケースの他の例を示すブロック図である。
【図５】図５は、クラッチ機構の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図６】図６は、駆動装置の一例を示す断面図である。
【図７】図７は、ブレーキ機構の断面と制御部及び力検出機構とを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施の形態について説明する。なお、本発明に係る「電動舵取機用駆動装置１１」は、回転動力によって舵の回転駆動を行う装置を示し、以下の実施の形態における電動機１２と、クラッチ機構９０とを含む概念である（図３及び図４参照）。また本発明に係る「電動舵取機構５」は、以下の実施の形態における電動機１２と、減速機１３と、ピニオン（駆動ギア）１７と、リングギア（被動ギア）１０４と、クラッチ機構９０とを含む概念である。また本発明に係る「電動舵取ユニット３」は、以下の実施の形態における駆動装置１１と、舵１０１と、クラッチ機構９０と含む概念である。また本発明に係る「船舶」は、以下の実施の形態における駆動装置１１、舵１０１及びクラッチ機構９０（電動舵取ユニット３）と、船舶本体１００を構成する他の要素とを含む概念である（図１参照）。また、以下の実施形態では、複数の駆動装置１１を含む機構を電動舵取機１と呼ぶ。
【００３１】
図１は本発明の一実施の形態に係る電動舵取機１及び電動舵取機１によって操作される舵１０１の概略図であり、図２は電動舵取機１及び舵１０１を概略的に示した斜視図である。船舶Ｓは、船舶本体１００と、船舶本体１００の船尾下部に設けられる舵１０１とを備える。舵１０１は、舵本体１０２と、舵本体１０２の上部から突出する円筒状の旋回筒１０３とを有する。旋回筒１０３の上部には被動ギアである円環状のリングギア１０４が設けられている。リングギア１０４は、舵１０１（特に本例では旋回筒１０３）に連結固定され、舵１０１の回転軸線Ｌ１上に回転中心がある。
【００３２】
旋回筒１０３の上部は船舶本体１００の船尾下部に回転可能に支持され、一体的に設けられる舵本体１０２及び旋回筒１０３を含む舵１０１は回転軸線Ｌ１を中心に回転する。リングギア１０４は、旋回筒１０３と一体的に回転するように旋回筒１０３に固定されている。
【００３３】
図示の船舶Ｓにおいて、舵１０１の前方にプロペラ１０５が設けられている。プロペラ１０５は、図示省略する電動機或いは内燃機関等によって回転駆動される。プロペラ１０５を回転させることにより、船舶Ｓが推進する。この際、舵１０１を電動舵取機１によって回転させることにより、船舶Ｓを所望の方向に旋回させることが可能となる。
【００３４】
本実施の形態に係る電動舵取機１は、旋回筒１０３の上方において船舶本体１００内に配置されている。図２に示すように、舵１０１を操作するための電動舵取機１は、回転動力を出力する複数（本例では、４台）の電動舵取機用駆動装置１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）を備えている。駆動装置１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）の各々は、船舶本体１００に固定され、舵１０１は、駆動装置１１から伝達される回転動力によって回転軸線Ｌ１を中心に回転する。
【００３５】
駆動装置１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）の各々は、回転動力を生み出す電動機１２と、電動機１２が生み出した回転動力を減速させて後述のキャリア２５から出力する減速機１３と、キャリア２５に設けられた駆動ギアであるピニオン１７と、を有している。複数の駆動装置１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）のピニオン１７は、上述の舵１０１に設けられるリングギア１０４と噛み合い、その回転によって舵１０１を回転させるように構成されている。詳しくは、電動機１２からの回転動力が減速機１３によって減速されてキャリア２５から出力され、これにより減速された回転動力がピニオン１７からリングギア１０４に伝達され、舵１０１が回転する。
【００３６】
本実施の形態おいて、駆動装置１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）の各々における電動機１２、減速機１３及びピニオン１７は、互いに同一のものが用いられている。すなわち、各電動機１２は同一の型式であり、同一の定格出力、定格トルク及び定格回転速度等を有している。各減速機１３は、同一の構造であり、同一の減速比を有している。各ピニオン１７は、同一の歯数を有し、同一の内外径を有している。したがって、各駆動装置１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）の定格出力、定格トルク及び定格回転速度等も互いに同一となっている。
【００３７】
各電動機１２は、図１に示すインバータ１０８に接続されており、このインバータ１０８によって供給電力が制御される。インバータ１０８は、通信可能に接続された旋回コントローラ１０９からの指令信号に基づいて電源周波数及び電源電圧を調整して、電動機１２の回転速度や回転位置を制御するように構成されている。
【００３８】
旋回コントローラ１０９は、図示省略するメインコントローラに対して通信可能に接続されており、当該メインコントローラは、船舶Ｓの操作者の操作に基づいて船舶Ｓの旋回方向や旋回速度を決定し、指令信号を旋回コントローラ１０９に出力する。旋回コントローラ１０９は、メインコントローラから出力された指令信号に応じて決定される各電動機１２における回転速度及び回転を停止する回転角度位置についての回転指令信号をインバータ１０８に出力するようになっている。そして、インバータ１０８が、旋回コントローラ１０９から出力された回転指令信号に応じて電動機１２を回転させることにより、電動機１２から出力される回転動力が減速機１３、ピニオン１７及びリングギア１０４を経て舵１０１に伝達される。これにより、舵１０１が所望の方向に向けて所望の速度で回転することになる。なお、本実施の形態では、インバータ１０８を用いて電動機１２が制御されるが、インバータ１０８を用いること無く、電動機１２が制御されてもよい。
【００３９】
［クラッチ機構］
次に、クラッチ機構について説明する。本例のクラッチ機構は、「駆動装置１１」又は「各駆動装置１１と舵１０１との間」に設けられ、力の伝達及び非伝達を切り換える。
【００４０】
図３は、クラッチ機構９０が駆動装置１１に設けられるケースの一例を示すブロック図である。図４は、クラッチ機構９０が駆動装置１１に設けられるケースの他の例を示すブロック図である。
【００４１】
駆動装置１１は、典型的には、電動機１２、減速機１３、及び駆動ギアとして機能するピニオン１７を備える。この場合、クラッチ機構９０は、例えば「電動機１２と減速機１３との間（図３参照）」や「キャリア（出力軸）２５（図４参照）」に好適に設けられる。すなわちクラッチ機構９０は、減速機１３よりも前段であって電動機１２よりも後段に設けられてもよいし（図３参照）、減速機１３の減速部１６よりも後段に設けられてもよい（図４参照）。例えば、電動機１２から出力される回転動力の伝達及び非伝達を切り換える場合には、クラッチ機構９０は図３に示すように電動機１２と減速機１３との間に配置され、電動機１２に連結されることが好ましい。一方、減速機１３の減速部１６から出力される力の伝達及び非伝達を切り換える場合や、舵１０１から減速部１６への力の伝達及び非伝達を切り換える場合には、クラッチ機構９０は図４に示すように減速部１６より後段に配置されることが好ましい。
【００４２】
なお図示は省略するが、クラッチ機構９０は駆動装置１１よりも後段に配置されてもよく、例えば「リングギア１０４と旋回筒１０３（舵１０１；図１及び図２参照）との間」においてクラッチ機構９０が設けられてもよい。
【００４３】
図５は、クラッチ機構９０の機能構成の一例を示すブロック図である。本例のクラッチ機構９０は、クラッチ作動部９１（第１クラッチ作動部９１ａ及び第２クラッチ作動部９１ｂ）及びクラッチ制御部９２（クラッチ切換部９２ａ及びクラッチ駆動体９２ｂ）を有する。
【００４４】
第１クラッチ作動部９１ａ及び第２クラッチ作動部９１ｂのうちの少なくともいずれか一方は移動可能に設けられ、第１クラッチ作動部９１ａと第２クラッチ作動部９１ｂとの間の距離に応じて第１クラッチ作動部９１ａと第２クラッチ作動部９１ｂとの間の係合及び非係合が切り換えられる。すなわち第１クラッチ作動部９１ａと第２クラッチ作動部９１ｂとが物理的に接触することで、第１クラッチ作動部９１ａは第２クラッチ作動部９１ｂと係合し、第１クラッチ作動部９１ａと第２クラッチ作動部９１ｂとは一体的に回転する。なお「第１クラッチ作動部９１ａと第２クラッチ作動部９１ｂとの間の係合方式」は特に限定されず、第１クラッチ作動部９１ａ及び第２クラッチ作動部９１ｂは、例えば摩擦力により動力伝達を行う「摩擦係合式のクラッチ」や互いに噛み合う爪により動力伝達を行う「噛み合い係合式のクラッチ」を好適に採用しうる。
【００４５】
一方、第１クラッチ作動部９１ａと第２クラッチ作動部９１ｂとが離間して物理的に非接触となることで、第１クラッチ作動部９１ａと第２クラッチ作動部９１ｂとは非係合状態となる。この非係合状態ではクラッチ作動部９１は空転し、第１クラッチ作動部９１ａは基本的に第２クラッチ作動部９１ｂと無関係に回転し、また第２クラッチ作動部９１ｂは基本的に第１クラッチ作動部９１ａと無関係に回転する。
【００４６】
クラッチ切換部９２ａ及びクラッチ駆動体９２ｂは、第１クラッチ作動部９１ａと第２クラッチ作動部９１ｂとの間の係合及び非係合の切り換えをコントロールする。すなわちクラッチ制御部９２ｂは、クラッチ切換部９２ａの制御下で、第１クラッチ作動部９１ａ及び第２クラッチ作動部９１ｂのうちの少なくともいずれか一方に力を加えて移動させることができる。クラッチ制御部９２ｂによる力の付与方式は特に限定されず、クラッチ駆動体９２ｂは、例えばバネ等の弾性体、ソレノイド等の電磁機器、油圧システム或いはこれらの組み合わせ等の任意の手段を使って、第１クラッチ作動部９１ａ及び第２クラッチ作動部９１ｂのうちの少なくともいずれか一方に力を適用することができる。クラッチ切換部９２ａはクラッチ制御部９２ｂをコントロールし、クラッチ制御部９２ｂから第１クラッチ作動部９１ａ及び第２クラッチ作動部９１ｂのうちの少なくともいずれか一方に対して適用される力を調整する。
【００４７】
例えば、バネ等の弾性体と電磁石とを組み合わせることによってクラッチ制御部９２を実現でき、クラッチ切換部９２ａが弾性体及び電磁石を含み、クラッチ駆動体９２ｂが弾性体の弾性力を受けるとともに電磁石の磁力の作用を受ける磁性体によって構成されてもよい。この場合、クラッチ切換部９２ａが電磁石の通電及び非通電を制御することで、クラッチ作動部９１におけるクラッチのオン・オフがコントロールされる。すなわち、電磁石が通電されずに消磁状態にある場合には弾性体の弾性力を利用してクラッチ作動部９１を第１の状態に配置する一方で、電磁石が通電されて励磁状態にある場合には電磁石の磁力によって弾性体の弾性力に抗してクラッチ作動部９１を第２の状態に配置することができる。これらの「第１の状態」及び「第２の状態」のうちの一方をクラッチオンの状態（すなわち第１クラッチ作動部９１ａと第２クラッチ作動部９１ｂとが係合した状態）とし、他方をクラッチオフの状態（すなわち第１クラッチ作動部９１ａと第２クラッチ作動部９１ｂとが係合していない状態）とすることで、クラッチ作動部９１におけるクラッチのオン・オフを適切にコントロールすることができる。
【００４８】
またクラッチ機構９０は、油圧方式を利用して実現することも可能である。例えば、油圧システムに接続されるクラッチ駆動体９２ｂを、当該油圧システムの油圧によって第１クラッチ作動部９１ａ及び第２クラッチ作動部９１ｂの少なくともいずれか一方に押し当てて、このクラッチ駆動体９２ｂの押圧力によって第１クラッチ作動部９１ａを第２クラッチ作動部９１ｂに係合させることができる。この係合状態で油圧システムの油圧を保持することにより、クラッチ駆動体９２ｂから第１クラッチ作動部９１ａ及び／又は第２クラッチ作動部９１ｂに押圧力が引き続き作用し、第１クラッチ作動部９１ａと第２クラッチ作動部９１ｂとの間の係合状態を維持できる。一方、クラッチ切換部９２ａによって油圧システムの油圧を解放することで、クラッチ駆動体９２ｂから第１クラッチ作動部９１ａ及び／又は第２クラッチ作動部９１ｂに対する押圧力を弱めて（又はゼロ（０）として）、第１クラッチ作動部９１ａと第２クラッチ作動部９１ｂとを離間し、第１クラッチ作動部９１ａと第２クラッチ作動部９１ｂとの間の係合状態を解除できる。油圧システムの油圧の解放は、例えば鉱物油等の作動油の一部を外部に排出（ドレン）することで簡単に行うことができる。
【００４９】
また本例のクラッチ機構９０（図５に示す例ではクラッチ切換部９２ａ（クラッチ制御部９２））は、力検出機構８０に接続され、力検出機構８０の検出結果を受信する。
【００５０】
力検出機構８０は、駆動装置１１、クラッチ機構９０、リングギア（被動ギア）１０４及び舵１０１のうちの少なくともいずれかに作用する力を直接的又は間接的に検出する。クラッチ機構９０のクラッチ切換部９２ａ（クラッチ制御部９２）は、力検出機構８０の検出結果が示す「検出対象に作用する力」が所定の閾値よりも大きい場合、クラッチ作動部９１（第１クラッチ作動部９１ａ及び第２クラッチ作動部９１ｂ）を制御し、クラッチ作動部９１を非係合状態として力の伝達を遮断する。第１クラッチ作動部９１ａと第２クラッチ作動部９１ｂとが係合してクラッチがつながった状態で過大な力が舵１０１、リングギア１０４或いは駆動装置１１に作用し続けると、その力を逃がすことができず、舵１０１、リングギア１０４及び駆動装置１１の各種部品が破損してしまう虞がある。一方、本例のように「検出対象に作用する力」が所定の閾値よりも大きい場合にはクラッチを切ることで、クラッチ機構９０を介して連結される部材間の拘束が解かれ、力を逃がすことができ、リングギア１０４等の部品の破損を防ぐことができる。
【００５１】
なお、力検出機構８０の具体的な検出箇所や検出手法は特に限定されず、力検出機構８０は、舵１０１、リングギア（被動ギア）１０４、駆動装置１１、ブレーキ機構５０及びクラッチ機構９０のうちの少なくともいずれかに作用する力を直接的又は間接的に検出可能な任意の構成によって実現可能である。したがって力検出機構８０は、例えばリングギア１０４や舵１０１の歪みを計測するセンサを使って力を直接的に検出してもよい。また力検出機構８０は、リングギア１０４の回転速度を測定し、当該測定値と計算値との差分値に基づいてリングギア１０４に作用する力を検出してもよいし、電動機１２の駆動電流値を測定し、当該測定値と計算値との差分値に基づいて、舵１０１、リングギア（被動ギア）１０４、駆動装置１１、ブレーキ機構５０及びクラッチ機構９０のいずれかに作用する力を検出してもよい。なお力検出機構８０によって検出される「力」の種類は問われず、例えば、外部から加えられる外力であってもよいし、舵１０１、リングギア（被動ギア）１０４、駆動装置１１、ブレーキ機構５０及びクラッチ機構９０のうちの少なくともいずれかの不具合によって生じうる力であってもよい。
【００５２】
またクラッチ機構９０（クラッチ切換部９２ａ）は力検出機構８０が検出する力が「所定の閾値」よりも大きい場合にクラッチ作動部９１の係合を解除してクラッチを切るが、クラッチを切る基準となるここでいう「所定の閾値」は、様々な観点から定められうる。例えば舵１０１自体の破損を防ぐ観点や、リングギア１０４等の特に破損が望まれない部品の破損を防ぐ観点や、ピニオン１７等の応力が集中して破損しやすい部品の破損を防ぐ観点等に基づいて、ここでいう「所定の閾値」を適宜定められる。
【００５３】
［典型例］
次に、上述のクラッチ機構９０を備える駆動装置１１の典型例について説明する。以下では、電動機１２と減速機１３との間にクラッチ機構９０が設けられるケース（図３参照）の一例について説明する。
【００５４】
図６は、駆動装置１１の一例を示す断面図である。なお以下の説明においては、減速機１３にて、ピニオン１７が配置される下側である出力側を一端側として、電動機１２が配置される上側である入力側を他端側として説明する。図６においては、説明の便宜上、一端側を示す矢印と、他端側を示す矢印とが示されている。
【００５５】
図６に示すように、本例では、駆動装置１１を構成する電動機１２及び減速機１３に加えてブレーキ機構５０が設けられており、電動機１２の一端側に減速機１３が配置され、電動機１２の他端側にブレーキ機構５０が配置されている。電動機１２は、回転動力を出力する駆動軸１２ａを有し、電動機１２からの回転動力を減速する減速機１３は、入力軸１４、ケース１５を含む減速部１６、及びキャリア２５等を有する。減速部１６には、一端側においてケース１５から一部が突出するように配置されるキャリア２５が接続され、このキャリア２５の一端側にはピニオン１７が取り付けられている。減速機１３では、上側に配置された電動機１２から入力される回転動力がケース１５の内側に配置された減速部１６を介して減速され、減速部１６において減速された回転動力がキャリア２５から出力される。
【００５６】
各減速機１３のキャリア２５に設けられたピニオン１７は、図２に示すように回転軸線Ｌ１の周囲に配置され、且つ船舶本体１００に対して回転自在に支持されたリングギア１０４の外周に形成された歯１０４ａと噛み合うように配置されている。この場合には、各駆動装置１１のメンテナンスを行うことが容易となる。なお、本実施の形態では、リングギア１０４の外周に歯１０４ａが形成されているが、歯１０４ａは、リングギア１０４の内周に形成されていてもよい。この場合、ピニオン１７は、リングギア１０４の内周において歯１０４ａと噛み合うように配置される。この場合には、リングギア１０４の大きさを大きくでき、例えば剛性を確保することができる。
【００５７】
各ピニオン１７は、リングギア１０４の外周に沿ってその周方向に等間隔に（本実施の形態では９０°毎に）配置されている。このように各ピニオン１７が配置されているため、各電動機１２が回転することで各ピニオン１７が回転し、船舶本体１００に回転自在に支持されるとともにピニオン１７に噛み合うリングギア１０４が回転軸線Ｌ１を中心として回転する。これにより、リングギア１０４が設けられた舵１０１は回転軸線Ｌ１を中心に回転するようになっている。なお、本実施の形態では、各ピニオン１７がリングギア１０４の外周に沿ってその周方向に等間隔に配置されるが、ピニオン１７の配置は、この態様に限定されるものではない。例えば、駆動装置１１の周辺の他の装置の配置に応じて、駆動装置１１がリングギア１０４の所定領域に密集して配置されてもよい。
【００５８】
図６に示すように、本実施の形態に係る減速機１３は、偏心揺動型減速機である。図６を参照しつつ、減速機１３の構成について詳述する。
【００５９】
図６に示すように、減速機１３における上述のケース１５は、筒状に形成された第１ケース部１５ａ、第２ケース部１５ｂ及び第３ケース部１５ｃを備えている。第１乃至第３ケース部１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、直列に配置されてボルト等の締結手段によって相互に連結されている。第１ケース部１５ａは一端側に配置され、第１ケース部１５ａの他端側に第２ケース部１５ｂが固定され、更にその第２ケース部１５ｂの他端側に第３ケース部１５ｃが固定されている。
【００６０】
ケース１５の内部には、入力軸１４や減速部１６等が収納され、駆動軸１２ａ、入力軸１４、減速部１６及び基部キャリア２７（キャリア２５：出力軸）は、回転軸線Ｑの方向に沿って直列に配置されている。ケース１５は、一端側（第１ケース部１５ａの端部側）が開放し、他端側（第３ケース部１５ｃの端部側）には、電動機１２が固定されている。なお、ケース１５のうちの第２ケース部１５ｂの中央部には玉軸受２２が設けられ、入力軸１４が玉軸受２２によって回転自在に支持されている。
【００６１】
入力軸１４には電動機１２の駆動軸１２ａが連結され、当該駆動軸１２ａから出力される回転動力が入力軸１４に伝達されるが、本例では、電動機１２の駆動軸１２ａと減速機１３の入力軸１４との間にクラッチ機構９０が設けられている。すなわち駆動軸１２ａの先端にはクラッチ制御部９２（図５のクラッチ切換部９２ａ及びクラッチ駆動体９２ｂ参照）及び第１クラッチ作動部９１ａが取り付けられ、入力軸１４の他端側の先端には第２クラッチ作動部９１ｂが取り付けられ、第１クラッチ作動部９１ａ及び第２クラッチ作動部９１ｂが向かい合って配置されている。なお入力軸１４の一端側には、減速部１６における後述のクランク軸用歯車２３と噛み合うギア部１４ａが設けられている。
【００６２】
クラッチ制御部９２は、回転軸線Ｑと平行な方向にクラッチ作動部９１ａを移動させて、第１クラッチ作動部９１ａと第２クラッチ作動部９１ｂとの間の係合状態及び非係合状態を切り換える。例えば力検出機構８０（図５参照）の検出結果が示す「検出対象に作用する力」が所定の閾値以下の場合、クラッチ制御部９２は第１クラッチ作動部９１ａを第２クラッチ作動部９１ｂに押し当てて第１クラッチ作動部９１ａを第２クラッチ作動部９１ｂに係合させる。これにより駆動軸１２ａと入力軸１４とは一体的に回転し、電動機１２の駆動軸１２ａから出力される回転動力がクラッチ機構９０を介して入力軸１４（減速機１３）に伝達される。一方、力検出機構８０の検出結果が示す「検出対象に作用する力」が所定の閾値よりも大きい場合、クラッチ制御部９２は第１クラッチ作動部９１ａを第２クラッチ作動部９１ｂから離間させて、第２クラッチ作動部９１ｂに対する第１クラッチ作動部９１ａの係合を解除する。これにより駆動軸１２ａと入力軸１４とは分離され、駆動軸１２ａと入力軸１４との間における力の伝達がクラッチ機構９０によって遮断され、電動機１２（駆動軸１２ａ）から出力される回転動力が減速機１３（入力軸１４）に伝達されなくなる。
【００６３】
このように入力軸１４は、クラッチ機構９０において第１クラッチ作動部９１ａと第２クラッチ作動部９１ｂとが係合してクラッチがつながれている状態においてのみ、電動機１２（駆動軸１２ａ）からの回転動力を減速部１６に伝達する。
【００６４】
減速部１６は、クランク軸用歯車２３、クランク軸２４、外歯歯車２６及び主軸受（３０、３１）等を備えている。このうち、クランク軸用歯車２３は、平歯車要素として設けられており、入力軸１４のギア部１４ａと噛み合うようにギア部１４ａの周囲に複数（例えば、３つ）配置されている。クランク軸用歯車２３は、中央部分に貫通孔が形成され、この貫通孔を貫通して配置されるクランク軸２４の他端側に対してスプライン結合により固定されている。
【００６５】
クランク軸２４は、回転軸線Ｑを中心とした周方向に沿って等間隔に複数（例えば、３台）配置されており、その軸方向が回転軸線Ｑと平行になるように配置されている。クランク軸２４は、外歯歯車２６に形成されたクランク用孔３４をそれぞれ貫通するように配置されており、他端側に配置された入力軸１４からの回転動力がクランク軸用歯車２３を介して伝達されて回転することで、外歯歯車２６を偏心させて揺動回転させるようになっている。このとき、クランク軸２４は、自らの回転（自転）に伴う外歯歯車２６の回転とともに、公転動作を行うことになる。
【００６６】
本実施の形態において、クランク軸２４は、軸本体２４ｃと、軸本体２４ｃに設けられた第１偏心部２４ａ及び第２偏心部２４ｂと、を有している。第１偏心部２４ａ及び第２偏心部２４ｂは、軸本体２４ｃの軸方向中央部に形成され、第１偏心部２４ａが一端側に位置し、第２偏心部２４ｂが他端側に位置している。第１偏心部２４ａ及び第２偏心部２４ｂは、軸方向と垂直な断面が円形断面となるように形成され、それぞれの中心位置がクランク軸２４の中心軸線に対して偏心するように設けられている。これら第１偏心部２４ａ及び第２偏心部２４ｂが、外歯歯車２６の上述のクランク用孔３４内に配置されている。
【００６７】
クランク軸２４の軸本体２４ｃの一端部は、図示しない軸受を介してキャリア２５に対して回転自在に保持されており、軸本体２４ｃの他端部は、図示しない軸受を介してキャリア２５に対して回転自在に保持されている。このうち、軸本体２４ｃの他端部は、キャリア２５から他端側に突出して、上述のクランク軸用歯車２３が固定されている。
【００６８】
キャリア２５は、基部キャリア２７と、端部キャリア２８と、支柱２９と、を備えている。このキャリア２５のうち基部キャリア２７にクランク軸２４の軸本体２４ｃの一端部が回転自在に保持され、端部キャリア２８に軸本体２４ｃの他端部が回転自在に保持されている。
【００６９】
基部キャリア２７の一端側には、ボルト１８を介してピニオン１７が連結されている。端部キャリア２８は、円板状に形成されており、支柱２９を介して基部キャリア２７に連結されている。支柱２９は、基部キャリア２７と端部キャリア２８との間に配置され、基部キャリア２７と端部キャリア２８とを連結する柱状部分として設けられている。支柱２９は、回転軸線Ｑを中心とした周方向に沿って複数配置され、その軸方向が回転軸線Ｑと平行となるように配置されている。なお、各支柱２９には、端部キャリア２８から延びるボルトが挿入されており、これにより端部キャリア２８と基部キャリア２７とが支柱２９を介して連結されている。
【００７０】
キャリア２５は、主軸受（３０、３１）を介してケース１５に対して回転自在に保持されている。図６に示すように、主軸受３０は、基部キャリア２７と第１ケース部１５ａとの間に介在する玉軸受として構成され、第１ケース部１５ａの内周側に対して基部キャリア２７を回転自在に保持する。また、主軸受３１は、端部キャリア２８と第１ケース部１５ａとの間に介在する玉軸受として構成され、第１ケース部１５ａの内周側に対して端部キャリア２８を回転自在に保持する。
【００７１】
ケース１５における第１ケース部１５ａの内周には、内歯を構成する複数のピン内歯２０が配置されている。ピン内歯２０は、ピン状の部材であり、その長手方向が回転軸線Ｑと平行になるように配置されるとともに、第１ケース部１５ａの内周において周方向に沿って等間隔に配列され、後述する外歯歯車２６の外歯４１と噛み合うように構成されている。
【００７２】
外歯歯車２６は、平行に配置された状態でケース１５内に収納される第１外歯歯車２６ａと第２外歯歯車２６ｂとで構成されている。第１外歯歯車２６ａ及び第２外歯歯車２６ｂにはそれぞれ、クランク軸２４が貫通する上述のクランク用孔３４、及び、支柱２９が貫通する支柱貫通孔が形成されている。なお、外歯歯車２６（２６ａ、２６ｂ）のクランク用孔３４は、クランク軸２４の数に対応した数で形成されている。また、支柱貫通孔も、同様に、支柱２９の数に対応した数で形成されている。
【００７３】
第１外歯歯車２６ａ及び第２外歯歯車２６ｂのそれぞれの外周には、ピン内歯２０に噛み合う外歯４１が設けられている。外歯４１の歯数は、ピン内歯２０の歯数よりも１個又は複数個少なくなるように設けられている。これにより、クランク軸２４が回転する毎に、外歯４１とピン内歯２０との噛み合いがずれ、外歯歯車２６（２６ａ、２６ｂ）が偏心して揺動回転することになる。なお、外歯歯車２６は、クランク用孔３４において外歯用軸受（図示せず）を介してクランク軸２４を回転自在に保持している。
【００７４】
この減速機１３においては、電動機１２からの回転動力が入力軸１４に伝達されると、クランク軸２４が回転する。このとき、クランク軸２４の第１偏心部２４ａ及び第２偏心部２４ｂは、それぞれ偏心回転する。第１偏心部２４ａ及び第２偏心部２４ｂが偏心回転すると、外歯歯車２６は、揺動回転する。このとき、外歯歯車２６は、ケース１５のピン内歯２０にその外歯４１を噛み合わせながら、ケース１５に対して回転する。この結果、クランク軸２４を介して外歯歯車２６を支持するキャリア２５がケース１５に対して回転する。これにより、減速によってトルクが増大された回転動力がピニオン１７からリングギア１０４に伝達され、舵１０１が旋回することになる。
【００７５】
［ブレーキ機構］
次に、舵１０１の回転を制動するブレーキ機構５０について説明する。図７は、ブレーキ機構５０の断面と制御部７０及び力検出機構８０とを模式的に示す図である。
【００７６】
本例のブレーキ機構５０は駆動装置１１毎に設けられ、１つの電動機１２に対して１つのブレーキ機構５０が取り付けられる。図７に示すブレーキ機構５０は、制御部７０からの指令に基づいて、電動機１２の駆動軸１２ａの回転を制動し、或いは、駆動軸１２ａの制動を解除する電磁ブレーキとしての機構を有する。駆動軸１２ａの回転が制動されている状態では、駆動装置１１は、その作動が停止した状態に置かれる。一方、駆動軸１２ａの制動が解除されている状態では、駆動装置１１は、作動した状態に置かれ、舵１０１を回転駆動することができる。以下、ブレーキ機構５０について、詳しく説明する。
【００７７】
本例のブレーキ機構５０は、電動機１２のカバー７２のうち減速機１３とは反対側の端部に取り付けられており、ハウジング５１、第１摩擦板５６、第２摩擦板５７、弾性部材５５、電磁石５３、被検出部７５、検出部７６及び第１摩擦板連結部７７等を有する。
【００７８】
ハウジング５１は、第１摩擦板５６、第２摩擦板５７、弾性部材５５、電磁石５３、被検出部７５、検出部７６及び第１摩擦板連結部７７等を収納する構造体であり、電動機１２のカバー７２に固定されている。
【００７９】
第１摩擦板５６は、例えば焼結金属材料で形成され、中央に貫通孔を有するリング状の板状部材として設けられており、第１摩擦板連結部７７を介して電動機１２の駆動軸１２ａに連結されている。第１摩擦板５６の貫通孔には、駆動軸１２ａの一方の端部が貫通した状態で配置されている。
【００８０】
本例の第１摩擦板連結部７７は、スプライン軸７７ａ及びスライド軸７７ｂを有する。スプライン軸７７ａは、外周にスプライン歯が設けられ、軸方向に延びる貫通孔が内側に形成された軸部材として設けられている。スプライン軸７７ａは、キー部材（図示省略）によるキー結合とストッパリング７７ｃによる係合とによって、駆動軸１２ａの一方の端部の外周に対して固定されている。
【００８１】
スライド軸７７ｂは、内周にスプライン溝が形成された筒状の部分と、その筒状の部分の端部から径方向に延びるとともに周方向に広がったフランジ状の部分とを有する。スライド軸７７ｂのスプライン溝は、スプライン軸７７ａのスプライン歯に対して軸方向へスライド可能に組み合わされ、スライド軸７７ｂは軸方向へスライド移動可能にスプライン軸７７ａに対して取り付けられている。また第１摩擦板連結部７７には、スプライン軸７７ａに対するスライド軸７７ｂの軸方向の位置を所定の位置に位置決めするバネ機構（図示省略）が設けられている。スライド軸７７ｂにおけるフランジ状の部分の外周の縁部には第１摩擦板５６の内周が固定されており、第１摩擦板５６はスライド軸７７ｂと一体に結合されている。
【００８２】
上記の構成を有するブレーキ機構５０において、駆動軸１２ａが回転すると、スプライン軸７７ａ、スライド軸７７ｂ及び第１摩擦板５６も駆動軸１２ａとともに回転する。後述の電磁石５３が励磁された状態では、駆動軸１２ａ及びスプライン軸７７ａに対して軸方向にスライド移動可能に保持されたスライド軸７７ｂ及び第１摩擦板５６は、バネ機構により、スプライン軸７７ａの軸方向に関して所定位置に位置決めされている。この所定位置に配置されている第１摩擦板５６は、後述の第２摩擦板５７及び第３摩擦板５８から離間している。
【００８３】
第２摩擦板５７は、第１摩擦板５６に対して当接可能に設けられ、第１摩擦板５６に当接することで駆動軸１２ａの回転を制動する制動力を発生させる部材として設けられている。本例の第２摩擦板５７は、当接部５７ａ及びアーマチュア部５７ｂを有する。
【００８４】
アーマチュア部５７ｂは、例えば磁性材料で形成され、中央に貫通孔を有するリング状の板状部材として設けられており、駆動軸１２ａの軸方向と平行にスライド移動可能な状態で、電磁石５３に保持されている。なお、アーマチュア部５７ｂを軸方向へスライド移動可能な状態で電磁石５３に保持する機構の図示は省略されている。アーマチュア部５７ｂの貫通孔には、駆動軸１２ａの一方の端部、スプライン軸７７ａ及びスライド軸７７ｂの筒状部分が貫通した状態で配置されている。
【００８５】
当接部５７ａは、例えば焼結金属材料で形成され、中央に貫通孔を有するリング状の板状部材として設けられており、アーマチュア部５７ｂに対して固定され、第１摩擦板５６に対して当接可能に設置されている。より具体的には、当接部５７ａは、第１摩擦板５６に対向する側とは反対側において、アーマチュア部５７ｂに固定されている。第１摩擦板５６及び当接部５７ａは、図７に示す例では互いに対向する側の端面（当接面）においてほぼ同じ面積を有するが、これらの当接面の面積は相互に異なっていてもよい。
【００８６】
また本例では、電動機１２のカバー７２の一方の端部のうち第１摩擦板５６に対向する箇所において、第３摩擦板５８が設けられている。第３摩擦板５８は、例えば焼結金属材料で形成され、中央に貫通孔を有するリング状の板状部材として設けられており、第３摩擦板５８は第１摩擦板５６と当接可能な位置に設置されている。第１摩擦板５６及び第３摩擦板５８は、図７に示す例では互いに対向する側の端面（当接面）においてほぼ同じ面積を有するが、これらの当接面の面積は相互に異なっていてもよい。
【００８７】
弾性部材５５は、後述する電磁石５３の電磁石本体５３ａに保持され、第２摩擦板５７を電磁石５３側から第１摩擦板５６側に向かって付勢する。弾性部材５５は、典型的にはコイルバネとして設けられ、図７に示す例では複数設けられているが、コイルバネ以外の弾性部材であってもよいし、１つのみ設けられていてもよい。複数の弾性部材５５は、電磁石本体５３ａにおいて、駆動軸１２ａを中心とする周方向に均等角度で配置されることが好ましい。特に本例の複数の弾性部材５５は、電磁石本体５３ａにおいて、駆動軸１２ａを中心とした同心円状に内周側及び外周側の２つの配列で周方向に配置されている。同心円状に配置される弾性部材５５のうち内周側に配置される弾性部材５５はコイル部５３ｂの内側に配置され、外周側に配置される弾性部材５５はコイル部５３ｂの外側に配置される。なお、上述の弾性部材５５の配置形態は例示に過ぎず、弾性部材５５は他の配置形態をとってもよい。
【００８８】
電磁石５３は、電磁石本体５３ａ及びコイル部５３ｂを含み、第２摩擦板５７を磁力によって引き付けることにより第２摩擦板５７を第１摩擦板５６から離間させる。
【００８９】
電磁石本体５３ａは、中央に貫通孔を有する円筒状の構造体として設けられており、電磁石本体５３ａの貫通孔には駆動軸１２ａの端部が配置される。電磁石本体５３ａは、第２摩擦板５７に対向する側とは反対側の端部において、ハウジング５１に固定されている。電磁石本体５３ａには、第２摩擦板５７に向かって開口する複数の弾性部材保持穴５３ｃが設けられており、これらの弾性部材保持穴５３ｃの各々に弾性部材５５が配置される。
【００９０】
コイル部５３ｂは、電磁石本体５３ａの内部に設置され、電磁石本体５３ａの周方向に配置されている。コイル部５３ｂへの電流の供給及び遮断は、制御部７０の指令に基づいて行われる。
【００９１】
例えばブレーキ機構５０による駆動軸１２ａの制動の解除が行われる際には、制御部７０の指令に基づいて、コイル部５３ｂへ電流が供給されて電磁石５３は通電される。電磁石５３が通電されて励磁された状態になると、電磁石５３において発生した磁力によって、第２摩擦板５７のアーマチュア部５７ｂがコイル部５３ｂに引き付けられる。このとき第２摩擦板５７は、複数の弾性部材５５の弾性力（バネ力）に抗して、電磁石５３に引き付けられる。これにより、第２摩擦板５７の当接部５７ａが第１摩擦板５６から離間し、駆動軸１２ａの制動が解除される。したがって、電磁石５３が励磁されて駆動軸１２ａの制動が解除された状態では、第２摩擦板５７のアーマチュア部５７ｂは電磁石本体５３ａに当接した状態となる。
【００９２】
一方、ブレーキ機構５０による駆動軸１２ａの制動が行われる際には、制御部７０の指令に基づいて、コイル部５３ｂへの電流の供給が遮断されて電磁石５３は消磁される。電磁石５３が消磁された状態になると、複数の弾性部材５５の弾性力によって第２摩擦板５７が第１摩擦板５６に向かって付勢され、第２摩擦板５７の当接部５７ａが第１摩擦板５６に当接する。これにより、第２摩擦板５７と第１摩擦板５６との間で摩擦力が生じ、駆動軸１２ａの回転が制動される。なお図７は、電磁石５３が消磁された状態であり、駆動軸１２ａの回転が制動されている状態を示す。
【００９３】
また、電磁石５３が消磁されて駆動軸１２ａが制動された状態では、第１摩擦板５６は、第２摩擦板５７から作用する付勢力によって、第３摩擦板５８にも当接する。したがって電磁石５３が消磁されると、第１摩擦板５６は、複数の弾性部材５５からの付勢力によって、第２摩擦板５７と第３摩擦板５８との間で挟み込まれた状態となる。これにより、第２摩擦板５７と第１摩擦板５６との間で生じる摩擦力と、第１摩擦板５６と第３摩擦板５８との間で生じる摩擦力とによって、駆動軸１２ａの回転が非常に強く制動される。
【００９４】
被検出部７５は、駆動軸１２ａの軸方向と平行な方向における第２摩擦板５７の位置及び変位量を後述の検出部７６によって検出するために、第２摩擦板５７に固定される要素として設けられている。本例の被検出部７５は、永久磁石として設けられ、第２摩擦板５７のアーマチュア部５７ｂに固定されており、特にアーマチュア部５７ｂの外周部のうち電磁石５３側部分に取り付けられている。この被検出部７５の位置及び変位量を検出部７６によって検出することで、第２摩擦板５７のうち電磁石５３に当接可能な部分の位置及び変位量（とりわけ駆動軸１２ａの軸方向と平行な方向に関する位置及び変位量）を検知することができる。
【００９５】
検出部７６は、第２摩擦板５７とともに変位する被検出部７５の位置及び変位量を検出可能なセンサとして設けられている。すなわち検出部７６は、駆動軸１２ａの軸方向と平行な方向に関する被検出部７５の位置及び変位量を検出することで、駆動軸１２ａの軸方向と平行な方向における第２摩擦板５７の位置及び変位量を検知することができる。
【００９６】
本例の検出部７６は、永久磁石である被検出部７５によってもたらされる磁場（磁界）の強さ及び方向を計測する磁気センサとして設けられ、ハウジング５１の内壁に固定されている。検出部７６は、被検出部７５によってもたらされる磁場（磁界）の強さ及び方向を計測することで、被検出部７５の位置及び変位量を検出する。したがって検出部７６は、駆動軸１２ａの軸方向と平行な方向に関し、被検出部７５に対応する位置で、ハウジング５１に固定されることが好ましい。
【００９７】
検出部７６は、通信ケーブル７９を介して制御部７０に接続され、制御部７０に対して検出結果を出力する。したがって制御部７０は、複数の駆動装置１１の各々の検出部７６から、第２摩擦板５７の位置及び変位量の検出結果を受信する。なお、各検出部７６は、制御部７０からの指令信号を、通信ケーブル７９を介して受信する。
【００９８】
制御部７０は、旋回コントローラ１０９（図１参照）によってコントロールされ、各駆動装置１１の検出部７６から送られてくる検出結果に基づいて、第２摩擦板５７の作動確認を行うとともに、第１摩擦板５６及び第２摩擦板５７の少なくともいずれかの摩耗量を検知することができる。制御部７０による第２摩擦板５７の作動確認は、例えば電磁石５３が消磁された状態から励磁された状態に移行する際に検出部７６によって検出される第２摩擦板５７の位置に基づいて実行可能である。また制御部７０による第１摩擦板５６及び／又は第２摩擦板５７の摩耗量の検知は、例えば電磁石５３が消磁されている状態で、検出部７６によって検出される第２摩擦板５７（被検出部７５）の位置に基づいて実行可能である。
【００９９】
このように本例では、被検出部７５、検出部７６及び制御部７０の組み合わせによって「ブレーキ機構５０による舵１０１の回転の制動が機能しているか否かを検知する検知手段」が構成されている。例えばブレーキ機構５０の制動機能が適切に機能している場合、電磁石５３が消磁された状態では第２摩擦板５７が第１摩擦板５６に当接し、電磁石５３が励磁された状態では第２摩擦板５７が第１摩擦板５６から離間するように、電磁石５３の消磁状態及び励磁状態に応じて被検出部７５の位置が軸方向に変化する。したがって制御部７０は、検出部７６によって検出される第２摩擦板５７の位置に基づいて、ブレーキ機構５０によって舵１０１の回転が制動されているか否かを検知することが可能である。またブレーキ機構５０の制動機能が適切に機能していない場合には、被検出部７５の位置が電磁石５３の消磁状態及び励磁状態にかかわらず変化しなかったり、電磁石５３の消磁状態及び励磁状態に応じて想定される位置とは異なる位置に被検出部７５が配置されたりする。したがって制御部７０は、検出部７６によって検出される第２摩擦板５７の位置に基づいて、ブレーキ機構５０の制動機能が適切に機能しているか否かを検知することが可能である。制御部７０は、ブレーキ機構５０の制動機能が適切に機能していないことを検知した場合には、船舶Ｓの操作者等に対して警告等を発し、操作者等の注意を喚起することが好ましい。
【０１００】
なお本例の制御部７０には、力検出機構８０が接続され、力検出機構８０による検出結果が制御部７０に送られる。制御部７０は、力検出機構８０の検出結果が示す「検出対象に作用する力」が所定の閾値よりも大きい場合、ブレーキ機構５０を制御して舵１０１の回転の制動を解除する。ブレーキ機構５０によって舵１０１の回転が制動された状態で過大な力が舵１０１、リングギア（被動ギア）１０４、駆動装置１１或いはブレーキ機構５０に作用し続けると、その力を逃がすことができず、舵１０１やリングギア１０４等の部品が破損してしまう虞がある。一方、本例のように、「検出対象に作用する力」に応じてブレーキ機構５０による制動を解除することで、舵１０１が回転して力を逃がすことができ、舵１０１やリングギア１０４等の部品の破損を防ぐことができる。
【０１０１】
このようにブレーキ機構５０は力検出機構８０が検出する力が「所定の閾値」よりも大きい場合に制動を解除するが、制動の解除の基準となるここでいう「所定の閾値」は、様々な観点から定められうる。例えば舵１０１自体の破損を防ぐ観点や、リングギア１０４等の特に破損が望まれない部品の破損を防ぐ観点や、ピニオン１７等の応力が集中して破損しやすい部品の破損を防ぐ観点等に基づいて、ここでいう「所定の閾値」を適宜定めることができる。
【０１０２】
以上説明したように、力の伝達及び非伝達を切り換えるクラッチ機構９０を設けることによって、舵１０１、リングギア１０４、駆動装置１１或いはブレーキ機構５０に作用する力を軽減することができる。すなわち、クラッチ機構９０においてクラッチを切って力を非伝達とすることで、クラッチ機構９０を空転させて、各種部材にかかる力を逃がすことができる。したがって、舵１０１、リングギア１０４、駆動装置１１或いはブレーキ機構５０が想定外の過大な力や負荷を受けた場合に、クラッチ機構９０においてクラッチを切ることで、各種部品にかかる力を軽減して故障を未然に防ぐことができる。
【０１０３】
なお、クラッチ機構９０がソレノイド等のように電磁石の電磁力を利用してクラッチのオン・オフを切り換える機構のケースでは、電磁石が非通電状態（消磁状態）にある場合にクラッチ作動部９１のクラッチがつながれ、電磁石が通電状態（励磁状態）にある場合にクラッチ作動部９１のクラッチが切られることが、省エネルギー効果を得る観点からは好ましい。一般に、通常使用時にはクラッチ作動部９１のクラッチがつながれ、想定外の力や負荷が各種部品に作用する非常時にクラッチ作動部９１のクラッチが切られる。したがって通常は、クラッチ作動部９１のクラッチがつながれている時間の方が、クラッチ作動部９１のクラッチが切られている時間よりも長くなる。そのため、時間がより長い「クラッチ作動部９１におけるクラッチオン状態」の間は電磁石を非通電状態とし、時間がより短い「クラッチ作動部９１におけるクラッチオフ状態」の間は電磁石を通電状態とすることが、省エネルギーの観点からは好ましい。
【０１０４】
また、駆動装置１１、ブレーキ機構５０及びクラッチ作動部９１を一体的に設けてユニット化することで、駆動装置１１、ブレーキ機構５０及びクラッチ作動部９１のいずれかの箇所に不具合が生じても、そのユニットを適切に作動する他のユニットに交換することで、簡単に不具合を解消することができる。
【０１０５】
［他の変形例］
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、他の変形が加えられてもよい。
【０１０６】
例えば、上述の図６に示す実施形態では電動機１２と減速機１３との間にクラッチ機構９０（特にクラッチ作動部９１）が設けられているが、クラッチ機構９０（特にクラッチ作動部９１）は電動機１２と舵１０１との間の他の箇所に設けられてもよい。例えば「キャリア２５（基部キャリア２７：出力軸）」或いは「キャリア２５（基部キャリア２７：出力軸）とピニオン１７との間」に、クラッチ機構９０（特にクラッチ作動部９１）が設けられてもよい。一例として、基部キャリア２７を、減速部１６に取り付けられる第１キャリア部と、ピニオン１７が取り付けられる第２キャリア部とによって構成し、第１キャリア部と第２キャリア部との間において、第１キャリア部に第１クラッチ作動部９１ａを取り付ける一方で第２キャリア部に第２クラッチ作動部９１ｂを取り付けることも可能である。また、ボルト１８によってピニオン１７を基部キャリア２７に固定せず、基部キャリア２７に第１クラッチ作動部９１ａを取り付ける一方でピニオン１７に第２クラッチ作動部９１ｂを取り付けることも可能である。これらのケースにおいても第１クラッチ作動部９１ａと第２クラッチ作動部９１ｂとの間の係合状態及び非係合状態をクラッチ制御部９２によってコントロールすることで、力の伝達及び非伝達を切り換えられる。
【０１０７】
また上述の実施形態では、キャリア２５（基部キャリア２７）にピニオン１７を連結するボルト１８（図６参照）によって、ピニオン（駆動ギア）１７及びリングギア（被動ギア）１０４の噛み合いを解除する退避機構８５が構成されているが、他の部材によって退避機構８５が構成されてもよい。退避機構８５は、少なくともピニオン１７をリングギア１０４から離間させてリングギア１０４と噛み合う位置から退避させることで、「ピニオン１７とリングギア１０４とが噛み合う位置」から「ピニオン１７及びリングギア１０４の噛み合いを解除する位置」に退避させることが可能な任意の機構を採用することが可能である。したがって退避機構８５は、駆動装置１１からピニオン１７を脱落させることが可能な上述の機構（ボルト１８）だけではなく、駆動装置１１自体を移動させることでピニオン１７をリングギア１０４から離間させることが可能な機構や、リングギア１０４を移動させることでピニオン１７をリングギア１０４から離間させることが可能な機構であってもよい。なおピニオン（駆動ギア）１７をリングギア（被動ギア）１０４から離間させる具体的な手法は特に限定されず、ピニオン１７及びリングギア１０４のうちの少なくともいずれか一方を、回転軸の軸方向に相対的に移動させてもよいし、回転軸の径方向に相対的に移動させてもよい。
【０１０８】
なお退避機構８５による「ピニオン（駆動ギア）１７及びリングギア（被動ギア）１０４の噛み合いの解除」は、操作者等によって手動的に行われてもよいし、例えば力検出機構８０の検出結果に応じて自動的に行われてもよい。例えば図６に示すようなボルト１８によって退避機構８５が構成される場合には、力検出機構８０の検出結果を確認した操作者等が必要に応じてボルト１８を駆動装置１１から取り外すことで、ピニオン１７及びリングギア１０４の噛み合いを解除することができる。一方、退避機構８５がピニオン１７及びリングギア１０４のうちの少なくともいずれか一方を移動させる場合、退避機構８５は力検出機構８０の検出結果を受信し、その検出結果に応じてピニオン１７及びリングギア１０４のうちの少なくともいずれか一方を移動させてもよい。したがって退避機構８５は、例えば力検出機構８０が検出する力が所定の閾値よりも大きい場合に、ピニオン１７及びリングギア１０４のうちの少なくともいずれか一方を移動させて、ピニオン１７及びリングギア１０４の噛み合いを解除してもよい。
【０１０９】
また上述の実施形態では、ブレーキ機構５０が駆動装置１１（特に電動機１２）と一体的に設けられているが、舵１０１の回転を適切に制動することができるのであれば、ブレーキ機構５０の構成は特に限定されない。したがってブレーキ機構５０は、電動機１２の駆動軸１２ａの回転を制動するものだけはなく、リングギア１０４（駆動ギア）や減速機１３を構成する各種要素の回転を制動することで舵１０１の回転を間接的に制動するものであってもよいし、舵１０１の回転を直接的に制動するものであってもよい。また制動方式も特に限定されず、直接的な制動対象（上述の実施形態では第１摩擦板５６）に摩擦抵抗を与えることで制動力を得る方式以外の方式が採用されてもよい。またブレーキ機構５０は電磁式以外の制動方式を採用してもよく、例えば油圧式の制動装置等を有していてもよい。
【０１１０】
また、上述の図２に示す例では、４台の駆動装置１１が設けられる例を説明したが、駆動装置１１は、４台より多くてもよいし少なくてもよいし、その数は限定されない。特に駆動装置１１が１台のみしか設けられない場合には、駆動装置１１（特にキャリア２５（基部キャリア２７：出力軸））と舵１０１とを直接的に連結してもよい。複数の駆動装置１１が設けられる上述の実施形態では、各駆動装置１１のピニオン１７がリングギア１０４と噛み合って、各駆動装置１１（各減速機１３）と舵１０１とがリングギア１０４を介して連結される。一方、駆動装置１１が１台の場合には、ピニオン１７やリングギア１０４は必ずしも必要とされず、駆動装置１１の出力軸（上述の実施形態ではキャリア２５（基部キャリア２７））と舵１０１（上述の実施形態では旋回筒１０３）とを一体的に連結し、駆動装置１１の出力軸から舵１０１に回転動力を直接伝達してもよい。この場合、舵１０１の回転軸線Ｌ１と駆動装置１１（出力軸（キャリア２５（基部キャリア２７）））の回転軸線Ｑとが一致することが好ましい。この場合、基部キャリア２７（キャリア２５）から旋回筒１０３に伝達される回転動力によって舵１０１を適切に回転させることができる。
【０１１１】
またピニオン１７とリングギア１０４とは上述のように直接的に噛み合っていてもよいし、他のギア（中間ギア）を介して間接的に噛み合っていてもよい。この場合、退避機構８５は、駆動ギア（ピニオン１７）を中間ギアから離間するように移動させ、この結果として、駆動ギア（ピニオン１７）と中間ギアとの噛み合いを解除するとともに、駆動ギア（ピニオン１７）と被動ギア（リングギア１０４）との噛み合いを解除するようにしてもよい。或いは、退避機構８５は、駆動ギア（ピニオン１７）を、中間ギアとともに、被動ギア（リングギア１０４）から離間するように移動させ、この結果として、中間ギアと被動ギア（リングギア１０４）との噛み合いを解除するとともに、駆動ギア（ピニオン１７）と被動ギア（リングギア１０４）との噛み合いを解除するようにしてもよい。
【０１１２】
また駆動装置１１のキャリア２５（基部キャリア２７：出力軸）とピニオン１７（駆動ギア）とは上述のように別部材によって別体で設けられてもよいし、同一部材によって一体的に設けられてもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１  電動舵取機
３  電動舵取ユニット
５  電動舵取機構
１１  駆動装置
１１ａ  駆動装置
１１ｂ  駆動装置
１１ｃ  駆動装置
１１ｄ  駆動装置
１２  電動機
１２ａ  駆動軸
１３  減速機
１４  入力軸
１４ａ  ギア部
１５  ケース
１５ａ  第１ケース部
１５ｂ  第２ケース部
１５ｃ  第３ケース部
１６  減速部
１７  ピニオン
１８  ボルト
２０  ピン内歯
２２  玉軸受
２３  クランク軸用歯車
２４  クランク軸
２４ｃ  軸本体
２４ａ  第１偏心部
２４ｂ  第２偏心部
２５  キャリア
２６  外歯歯車
２６ａ  第１外歯歯車
２６ｂ  第２外歯歯車
２７  基部キャリア
２８  端部キャリア
２９  支柱
３０  主軸受
３１  主軸受
３４  クランク用孔
４１  外歯
５０  ブレーキ機構
５１  ハウジング
５３  電磁石
５３ａ  電磁石本体
５３ｂ  コイル部
５３ｃ  弾性部材保持穴
５５  弾性部材
５６  第１摩擦板
５７  第２摩擦板
５７ａ  当接部
５７ｂ  アーマチュア部
５８  第３摩擦板
７０  制御部
７２  カバー
７５  被検出部
７６  検出部
７７  第１摩擦板連結部
７７ａ  スプライン軸
７７ｂ  スライド軸
７７ｃ  ストッパリング
７９  通信ケーブル
８０  力検出機構
８５  退避機構
９０  クラッチ機構
９１  クラッチ作動部
９１ａ  第１クラッチ作動部
９１ｂ  第２クラッチ作動部
９２  クラッチ制御部
９２ａ  クラッチ切換部
９２ｂ  クラッチ駆動体
１００  船舶本体
１０１  舵
１０２  舵本体
１０３  旋回筒
１０４  リングギア
１０４ａ  歯
１０５  プロペラ
１０８  インバータ
１０９  旋回コントローラ
Ｓ  船舶
【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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【図６】
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【図７】
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