JP2021172099A - Steering gear for ship - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、船舶用操舵装置に関する。 The present invention relates to a marine steering device.
従来、たとえば特許文献1に記載される船舶用の操舵装置が存在する。この操舵装置は、舵取り機構(転舵機構)およびコントローラを有している。舵取り機構は、船体の船尾に対してステアリング軸を中心として回転可能に支持された船外機を船体の進行方向に対する左右方向へ揺動(転舵)させる。コントローラは、船体の運転席に設けられるステアリングホイールの操作に応じて舵取り機構の動作を制御する。 Conventionally, for example, there is a steering device for a ship described in Patent Document 1. This steering device has a steering mechanism (steering mechanism) and a controller. The steering mechanism swings (steers) the outboard motor, which is rotatably supported around the steering axis with respect to the stern of the hull, in the left-right direction with respect to the traveling direction of the hull. The controller controls the operation of the steering mechanism according to the operation of the steering wheel provided in the driver's seat of the hull.
船舶においては、つぎのようなことが懸念される。すなわち、船舶の直進状態あるいは旋回状態を保つためには、ステアリングホイールに保舵力を加えて保舵し続ける必要がある。しかし、この場合、船外機の外部から船外機に作用する逆入力荷重の大きさによっては船外機の転舵位置、ひいては船舶の姿勢を維持できないおそれがある。 In ships, there are concerns about the following. That is, in order to maintain the straight running state or the turning state of the ship, it is necessary to apply a steering holding force to the steering wheel and continue to hold the steering wheel. However, in this case, depending on the magnitude of the reverse input load acting on the outboard motor from the outside of the outboard motor, the steering position of the outboard motor, and eventually the attitude of the ship may not be maintained.
本発明の目的は、舵に逆入力が作用する場合であれ船舶の姿勢を維持することができる船舶用操舵装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a ship steering device capable of maintaining the attitude of a ship even when a reverse input acts on the rudder.
上記目的を達成し得る船舶用操舵装置は、船舶の船尾に設けられる舵を動かす舵取り機構と、前記舵取り機構の駆動源と、前記駆動源を制御する制御装置と、を備えている。前記舵取り機構は、船体に固定されるハウジングと、前記ハウジングに対して回転可能に支持された出力軸と、前記ハウジングの内部に設けられて前記駆動源の動力を前記出力軸の回転に変換する第1の機構と、前記ハウジングの外部に設けられて前記出力軸の回転を前記舵の動作に変換する第2の機構と、前記ハウジングの内部に設けられて前記第1の機構の動作を許容する許容状態と前記第1の機構の動作を規制する規制状態との間で状態が切り替わる第3の機構と、を有している。前記制御装置は、前記舵の位置を保持すべき状況である場合、前記第3の機構の状態を前記許容状態から前記規制状態へ切り替える。 A marine steering device capable of achieving the above object includes a steering mechanism for moving a rudder provided at the stern of a ship, a drive source for the steering mechanism, and a control device for controlling the drive source. The steering mechanism has a housing fixed to the hull, an output shaft rotatably supported with respect to the housing, and a drive source provided inside the housing to convert the power of the drive source into rotation of the output shaft. The first mechanism, the second mechanism provided outside the housing to convert the rotation of the output shaft into the operation of the steering wheel, and the second mechanism provided inside the housing allow the operation of the first mechanism. It has a third mechanism that switches the state between the permissible state to be performed and the regulated state that regulates the operation of the first mechanism. When the control device is in a situation where the position of the rudder should be maintained, the control device switches the state of the third mechanism from the allowable state to the regulated state.
この構成によれば、前記舵の位置を保持すべき状況である場合、第3の機構によって第1の機構の動作が規制される。このため、舵取り機構の出力軸、ひいては舵の動作も規制される。したがって、たとえば舵に逆入力が作用する場合であれ舵の位置が保持されるため、船舶の姿勢を維持することができる。 According to this configuration, when the position of the rudder should be maintained, the operation of the first mechanism is regulated by the third mechanism. Therefore, the operation of the output shaft of the steering mechanism and, by extension, the rudder is also regulated. Therefore, for example, the position of the rudder is maintained even when the reverse input acts on the rudder, so that the attitude of the ship can be maintained.
上記の船舶用操舵装置において、前記制御装置は、前記船体の向きを変える際に操作されるハンドルの操舵角速度に基づき前記舵の位置を保持すべき状況であるかどうかを判定するようにしてもよい。 In the above-mentioned marine steering device, the control device may determine whether or not the rudder position should be maintained based on the steering angular velocity of the steering wheel operated when the hull is turned. good.
この構成によれば、ハンドルの操舵状態に基づき容易に舵の位置を保持すべき状況であるかを判定することができる。
上記の船舶用操舵装置において、前記制御装置は、前記舵の位置を保持すべき状況であるとともに、前記舵に対して逆入力荷重が作用している場合、前記第3の機構の状態を前記許容状態から前記規制状態へ切り替えるようにしてもよい。
According to this configuration, it is possible to easily determine whether the rudder position should be maintained based on the steering state of the steering wheel.
In the above-mentioned marine steering device, when the control device is in a situation where the position of the rudder should be maintained and a reverse input load is applied to the rudder, the state of the third mechanism is described. You may switch from the permissible state to the regulated state.
この構成によれば、舵の位置を保持すべき状況であるとともに、舵に対して逆入力荷重が作用している場合、第3の機構によって第1の機構の動作が規制される。すなわち、舵の位置を保持すべき状況である場合であれ、舵に対して逆入力荷重が作用していないときには、第1の機構の動作は許容される。このため、たとえば船舶の進路変更に対してより迅速に対応することができる。 According to this configuration, the position of the rudder should be maintained, and when a reverse input load is applied to the rudder, the operation of the first mechanism is regulated by the third mechanism. That is, even in the situation where the position of the rudder should be maintained, the operation of the first mechanism is permitted when the reverse input load is not applied to the rudder. Therefore, for example, it is possible to respond more quickly to a change in the course of a ship.
上記の船舶用操舵装置において、前記制御装置は、前記船体の向きを変える際に操作されるハンドルに付与される操舵トルクに基づき前記舵に対して逆入力荷重が作用しているかどうかを判定するようにしてもよい。 In the above-mentioned marine steering device, the control device determines whether or not a reverse input load is acting on the rudder based on the steering torque applied to the steering wheel operated when the hull is turned. You may do so.
舵に逆入力荷重が作用しているときと、舵に逆入力荷重が作用していないときとでは、船舶の姿勢を維持するために必要とされる操舵トルクが異なる。このため、上記の構成によるように、ハンドルに付与される操舵トルクに基づき舵に逆入力荷重が作用しているかどうかを判定することができる。 The steering torque required to maintain the attitude of the ship differs between when the reverse input load is applied to the rudder and when the reverse input load is not applied to the rudder. Therefore, as described above, it is possible to determine whether or not a reverse input load is acting on the rudder based on the steering torque applied to the steering wheel.
上記の船舶用操舵装置において、前記制御装置は、前記舵の位置を保持すべき状況であるとともに、船舶が旋回状態である場合、前記第3の機構の状態を前記許容状態から前記規制状態へ切り替えるようにしてもよい。 In the above-mentioned marine steering device, the control device is in a situation where the position of the rudder should be maintained, and when the ship is in a turning state, the state of the third mechanism is changed from the permissible state to the regulated state. You may switch.
船舶が旋回している場合、船舶が直進しているときに比べて、舵に逆入力荷重が作用しやすい。このため、船舶の旋回状態を維持しようとするときには舵の動きを規制することが好ましい。 When the ship is turning, a reverse input load is more likely to be applied to the rudder than when the ship is going straight. Therefore, it is preferable to regulate the movement of the rudder when trying to maintain the turning state of the ship.
上記の船舶用操舵装置において、前記制御装置は、前記船体の向きを変える際に操作されるハンドルの操舵角に基づき前記船舶が旋回状態であるかどうかを判定するようにしてもよい。 In the above-mentioned ship steering device, the control device may determine whether or not the ship is in a turning state based on the steering angle of the steering wheel operated when the hull is turned.
この構成によるように、ハンドルの操舵角に基づき船舶が旋回状態であるかどうかを容易に判定することができる。
上記の船舶用操舵装置において、前記第1の機構は、前記ハウジングの内部において回転可能に支持されて前記駆動源の動作に伴い回転するボールねじ軸と、前記ボールねじ軸に複数のボールを介して螺合されるとともに外周面にはラック歯が軸線方向に沿って設けられているボールねじナットと、前記出力軸に対して一体回転可能に連結されるとともに前記ボールねじナットのラック歯に噛み合って前記ボールねじナットの軸線方向への移動に伴い前記出力軸を中心として揺動するセクターギヤと、を有していてもよい。この場合、前記ボールねじナットは前記ハウジングに対して摺動可能に設けられていること、前記ハウジングの内部は前記ボールねじナットによって2つの液室に区画されていること、前記2つの液室には作動液が封入されていること、および前記ハウジングには前記2つの液室を連通する連通路が設けられていることを前提として、前記第3の機構として前記連通路を開閉する電気的駆動弁が設けられていて、前記電気的駆動弁が開弁した状態では前記ボールねじナットの移動が許容される一方、前記電気的駆動弁が閉弁した状態では前記ボールねじナットの移動が規制されるようにしてもよい。
According to this configuration, it is possible to easily determine whether or not the ship is in a turning state based on the steering angle of the steering wheel.
In the marine steering device, the first mechanism includes a ball screw shaft that is rotatably supported inside the housing and rotates according to the operation of the drive source, and a plurality of balls on the ball screw shaft. The ball screw nut is screwed together and has rack teeth provided along the axial direction on the outer peripheral surface, and is integrally rotatably connected to the output shaft and meshes with the rack teeth of the ball screw nut. It may have a sector gear that swings around the output shaft as the ball screw nut moves in the axial direction. In this case, the ball screw nut is provided so as to be slidable with respect to the housing, the inside of the housing is partitioned into two liquid chambers by the ball screw nut, and the two liquid chambers. Is electrically driven to open and close the communication passage as the third mechanism on the premise that the hydraulic fluid is sealed and the housing is provided with a communication passage for communicating the two liquid chambers. A valve is provided, and the movement of the ball screw nut is permitted when the electric drive valve is open, while the movement of the ball screw nut is restricted when the electric drive valve is closed. You may do so.
この構成によれば、電気的駆動弁が開弁した状態においては2つの液室が互いに連通することによって、2つの液室に封入された作動液は連通路を介して互いに行き来することができる。このため、ボールねじナットの移動が許容される。電気的駆動弁が閉弁した状態においては2つの液室が互いに遮断されることによって、2つの液室に封入された作動液は連通路を介して互いに行き来することができない。このため、作動液の圧力によってボールねじナットの移動が規制される。このように、電気的駆動弁の開閉を制御することによって、ボールねじナットの移動を許容したり規制したりすることができる。 According to this configuration, when the electrically driven valve is open, the two liquid chambers communicate with each other, so that the hydraulic fluids sealed in the two liquid chambers can move back and forth between the two liquid chambers through the communication passage. .. Therefore, the movement of the ball screw nut is allowed. When the electrically driven valve is closed, the two liquid chambers are shut off from each other, so that the hydraulic fluids sealed in the two liquid chambers cannot move back and forth through the communication passage. Therefore, the movement of the ball screw nut is restricted by the pressure of the hydraulic fluid. By controlling the opening and closing of the electric drive valve in this way, it is possible to allow or regulate the movement of the ball screw nut.
上記の船舶用操舵装置において、前記電気的駆動弁は、供給する電流を制御することによって開度を無段階に調節することが可能とされていて、前記制御装置は、前記船体の向きを変える際に操作されるハンドルの操舵角速度に応じて前記電気的駆動弁へ供給する電流を制御するようにしてもよい。 In the above-mentioned marine steering device, the electric drive valve can adjust the opening degree steplessly by controlling the supplied current, and the control device changes the direction of the hull. The current supplied to the electric drive valve may be controlled according to the steering angle speed of the steering wheel operated at the time.
この構成によれば、ハンドルの操舵角速度に応じて電気的駆動弁の開度が調節される。このため、ハンドルの操舵角速度に応じてボールねじナットの移動を規制する度合いが変化する。したがって、ハンドルの操作を許容しつつも、舵に作用する逆入力荷重の影響を抑えることができる。 According to this configuration, the opening degree of the electric drive valve is adjusted according to the steering angular velocity of the steering wheel. Therefore, the degree of regulation of the movement of the ball screw nut changes according to the steering angular velocity of the steering wheel. Therefore, it is possible to suppress the influence of the reverse input load acting on the rudder while allowing the operation of the steering wheel.
上記の船舶用操舵装置において、前記第1の機構は、前記ハウジングの内部において回転可能に支持されて前記駆動源の動作に伴い回転するボールねじ軸と、前記ボールねじ軸に複数のボールを介して螺合されるとともに外周面にはラック歯が軸線方向に沿って設けられているボールねじナットと、前記出力軸に対して一体回転可能に連結されるとともに前記ボールねじナットのラック歯に噛み合って前記ボールねじナットの軸線方向への移動に伴い前記出力軸を中心として揺動するセクターギヤと、を有していてもよい。この場合、前記第3の機構は、前記ボールねじ軸の端部に固定された第1の回転規制部材と、前記ボールねじ軸の軸線を中心とする回転が規制された状態で前記第1の回転規制部材に対して離間する第1の位置と、前記第1の回転規制部材に係合して前記ボールねじ軸の回転を規制する第2の位置との間を移動する第2の回転規制部材と、を有していてもよい。 In the marine steering device, the first mechanism includes a ball screw shaft that is rotatably supported inside the housing and rotates according to the operation of the drive source, and a plurality of balls on the ball screw shaft. The ball screw nut is screwed together and has rack teeth provided along the axial direction on the outer peripheral surface, and is integrally rotatably connected to the output shaft and meshes with the rack teeth of the ball screw nut. It may have a sector gear that swings around the output shaft as the ball screw nut moves in the axial direction. In this case, the third mechanism is the first rotation restricting member fixed to the end of the ball screw shaft and the first rotation restricting member in a state where rotation around the axis of the ball screw shaft is restricted. A second rotation regulation that moves between a first position that is separated from the rotation regulation member and a second position that engages with the first rotation regulation member and regulates the rotation of the ball screw shaft. It may have a member and.
この構成によれば、前記舵の位置を保持すべき状況である場合、第2の回転規制部材が第1の位置から第2の位置へ移動して第1の回転規制部材に係合することによって、第1の機構の動作が規制される。このため、舵取り機構の出力軸、ひいては舵の動作を規制することができる。 According to this configuration, when the position of the rudder should be maintained, the second rotation restricting member moves from the first position to the second position and engages with the first rotation regulating member. Restricts the operation of the first mechanism. Therefore, the operation of the output shaft of the steering mechanism and, by extension, the rudder can be regulated.
上記の船舶用操舵装置において、前記ハウジングにおける前記第1の回転規制部材に対応する部分は前記ボールねじ軸の軸線に沿った方向へ向けて開放されているとともに、その開放された部分は前記ハウジングの一部分としてのカバーによって閉塞されることを前提として、前記カバーは、前記ハウジングに対して前記ボールねじ軸の軸線を中心とする相対回転が規制された状態で前記ボールねじ軸の軸線に沿って相対的に進退可能に設けられていて、前記第2の回転規制部材は前記カバーの内部に固定されていてもよい。 In the marine steering device, the portion of the housing corresponding to the first rotation restricting member is opened toward the direction along the axis of the ball screw shaft, and the opened portion is the housing. Assuming that the cover is closed by the cover as a part of the ball screw shaft, the cover is along the axis of the ball screw shaft in a state where the relative rotation about the axis of the ball screw shaft is restricted with respect to the housing. The second rotation restricting member may be fixed to the inside of the cover so as to be relatively movable back and forth.
この構成によれば、前記舵の位置を保持すべき状況である場合、カバーと共に第2の回転規制部材が第1の位置から第2の位置へ移動して第1の回転規制部材に係合することによって、第1の機構の動作が規制される。 According to this configuration, when the position of the rudder should be maintained, the second rotation restricting member moves from the first position to the second position together with the cover and engages with the first rotation restricting member. By doing so, the operation of the first mechanism is restricted.
上記の船舶用操舵装置において、前記第2の回転規制部材における前記第1の回転規制部材と反対側に設けられるとともに、前記ボールねじ軸の軸線を中心とした回転が規制された状態で前記ボールねじ軸の軸線に沿った方向へ前記第2の回転規制部材と一体的に移動する第1のカム部材と、前記ボールねじ軸の軸線に沿った方向において前記第1のカム部材に対向するとともに、前記ボールねじ軸の軸線に沿った方向への移動が規制された状態で前記ボールねじ軸の軸線を中心として回転する第2のカム部材と、前記第1のカム部材と前記第2のカム部材との間に保持された複数のボールと、を有していてもよい。この場合、前記第2のカム部材の回転に伴い前記第1のカム部材が前記ボールを介して前記第2のカム部材に対して離間する方向へ移動することにより、前記第2の回転規制部材は前記第1の回転規制部材に対して係合されるようにしてもよい。 In the above-mentioned marine steering device, the ball is provided on the opposite side of the second rotation-regulating member from the first rotation-regulating member, and the rotation around the axis of the ball screw shaft is restricted. A first cam member that moves integrally with the second rotation restricting member in a direction along the axis of the screw shaft and a first cam member that faces the first cam member in a direction along the axis of the ball screw shaft. , The second cam member that rotates about the axis of the ball screw shaft in a state where the movement of the ball screw shaft in the direction along the axis is restricted, the first cam member, and the second cam. It may have a plurality of balls held between the members. In this case, as the second cam member rotates, the first cam member moves in a direction away from the second cam member via the ball, so that the second rotation regulating member May be engaged with the first rotation restricting member.
この構成によれば、前記舵の位置を保持すべき状況である場合、第2のカム部材の回転を通じて第1のカム部材が第2のカム部材に対して離間する方向へ移動することによって、第2の回転規制部材が第1の回転規制部材に係合される。 According to this configuration, when the position of the rudder should be maintained, the first cam member moves in a direction away from the second cam member through the rotation of the second cam member. The second rotation restricting member is engaged with the first rotation regulating member.
上記の船舶用操舵装置において、前記駆動源はモータであることを前提として、前記モータの出力軸に連結されたウォームと、前記ボールねじ軸と一体回転可能に設けられるとともに前記ウォームと噛み合うウォームホイールと、を有し、前記第3の機構は、その回転規制対象を前記ボールねじ軸に代えて前記ウォームとして前記ウォームにおける前記モータと反対側の端部に設けられていてもよい。 In the above-mentioned marine steering device, assuming that the drive source is a motor, a worm connected to the output shaft of the motor and a worm wheel provided so as to be rotatable integrally with the ball screw shaft and mesh with the worm. The third mechanism may be provided at the end of the worm on the opposite side of the motor as the worm instead of the ball screw shaft whose rotation is restricted.
この構成によれば、前記舵の位置を保持すべき状況である場合、第3の機構の状態が、回転規制対象であるウォームの回転を許容する許容状態からウォームの回転を規制する規制状態へ切り替わる。ウォームの回転が規制されることにより、第1の機構の動作を規制することができる。 According to this configuration, when the position of the rudder should be maintained, the state of the third mechanism changes from the allowable state of allowing the rotation of the worm, which is the object of rotation regulation, to the regulated state of restricting the rotation of the worm. Switch. By restricting the rotation of the worm, the operation of the first mechanism can be regulated.
上記の船舶用操舵装置において、前記舵は、船舶の推進装置として船尾の外側に転舵軸を中心として回転可能に設けられるとともに、前記転舵軸を中心として回転することにより船舶の舵としても機能する船外機であってもよい。 In the above-mentioned ship steering device, the rudder is rotatably provided on the outside of the stern as a propulsion device for a ship about a steering shaft, and can also be used as a rudder for a ship by rotating around the steering shaft. It may be a functioning outboard unit.
上記の船舶用操舵装置において、前記舵は、船舶の推進装置とは別個に、船尾の外側に支持軸を中心として回転可能に設けられていてもよい。
上記の船舶用操舵装置において、前記舵は、前記船体の向きを変える際に操作されるハンドルとの間の動力伝達が分離されていてもよい。
In the above-mentioned ship steering device, the rudder may be rotatably provided on the outside of the stern around a support shaft, separately from the ship propulsion device.
In the above-mentioned marine steering device, the rudder may be separated from the power transmission between the rudder and the steering wheel operated when changing the direction of the hull.
上記の船舶用操舵装置において、前記舵には前記船体の向きを変える際に操作されるハンドルが連結されていて、前記駆動源は、前記ハンドルの操作を通じた前記舵の動きを補助するアシスト力を発生するようにしてもよい。 In the above-mentioned marine steering device, the rudder is connected to a handle that is operated when the hull is turned, and the drive source is an assist force that assists the movement of the rudder through the operation of the handle. May be generated.
本発明の船舶用操舵装置によれば、舵に逆入力が作用する場合であれ船舶の姿勢を維持することができる。 According to the ship steering device of the present invention, the attitude of the ship can be maintained even when the reverse input acts on the rudder.
<第1の実施の形態>
以下、船舶用操舵装置の第1の実施の形態を説明する。
図1に示すように、船舶10には、船外機12、操舵装置としての転舵アクチュエータ13、ハンドルとしてのステアリングホイール14、および制御装置15が設けられている。
<First Embodiment>
Hereinafter, the first embodiment of the marine steering device will be described.
As shown in FIG. 1, the
船外機12は、船体10aの船尾に設けられている。船外機12は、船舶10の推進装置の一例であって、エンジン12aおよびエンジン12aの駆動により回転するプロペラ12bを有している。船外機12は、船舶10の進行方向に対する左右方向へ揺動可能である。船外機12は、左右方向へ揺動することにより船舶10の舵としても機能する。
The
転舵アクチュエータ13は、船外機12を船舶10の進行方向に対する左右方向へ揺動させる。船外機12が左右方向へ揺動することにより船舶10の進行方向が変更される。
ステアリングホイール14は、船舶10の操船席に設けられている。ステアリングホイール14は、ステアリングシャフト16を介して船体10aに対して回転可能に支持されている。ステアリングシャフト16には、回転角センサ17が設けられている。回転角センサ17は、ステアリングシャフト16の回転角をステアリングホイール14の回転角である操舵角θとして検出する。
The steering
The
制御装置15は、回転角センサ17を通じて検出される操舵角θに応じて転舵アクチュエータ13の動作を制御する。ちなみに、エンジン12aの出力は、制御装置15とは別個に設けられる他の制御装置により制御される。
The
つぎに、船体10aと船外機12との連結構造を説明する。
図2に示すように、船外機12は、スイベルブラケット21、転舵軸22、およびステアリングブラケット23を有している。
Next, the connection structure between the hull 10a and the
As shown in FIG. 2, the
スイベルブラケット21は、船外機12を船体10aに連結するためのものである。スイベルブラケット21は、第1の連結部21aと第2の連結部21bとから全体としてL字状をなしている。第1の連結部21aは、船体10aの前後方向(図2中の左右方向)に沿って延びている。第2の連結部21bは、船体10aの上下方向に沿って延びている。第1の連結部21aは、船体10aの船尾に設けられた2つのクランプブラケット24,24(図1参照)の間に取り付けられる。また、第1の連結部21aの上面には、転舵アクチュエータ13が設置される。第2の連結部21bには、船体10aの上下方向に沿って延びる貫通孔21cが設けられている。
The
転舵軸22は、船外機12の揺動中心となる。転舵軸22は、スイベルブラケット21における第2の連結部21bの貫通孔21cに挿通されている。転舵軸22は、スイベルブラケット21に対して相対的に回転可能である。転舵軸22の上端は、スイベルブラケット21における第2の連結部21bの上部から突出している。転舵軸22の上端は、ステアリングブラケット23を介して転舵アクチュエータ13に連結されている。転舵軸22におけるステアリングブラケット23とスイベルブラケット21との間の部分は、ブラケット25を介して船外機12のケース12cに固定されている。転舵軸22の下端は、スイベルブラケット21の下部から突出している。転舵軸22の下端は、ブラケット26を介して船外機12のケース12cに固定されている。2つのブラケット25,26はそれぞれ転舵軸22に固定されている。転舵軸22のブラケット25,26に対する相対的な回転が規制されるため、船外機12は転舵軸22を中心としてスイベルブラケット21に対して相対的に回転可能である。
The steering
つぎに、転舵アクチュエータ13の構成を詳細に説明する。
図3に示すように、転舵アクチュエータ13は、舵取り機構31、減速機32、駆動源としてのモータ33、および回転角センサ34を有している。舵取り機構31としては、いわゆるRBS(リサーキュレーティングボール式ステアリングギヤ)が採用される。モータ33および回転角センサ34は減速機32を介して舵取り機構31に連結されている。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 3, the steering
図4に示すように、減速機32は、ハウジング50を有している。ハウジング50は、舵取り機構31に連結されている。ハウジング50の外部には、モータ33が取り付けられている。モータ33の出力軸33aは、ボールねじ軸43の軸線に対して直交する方向に沿って延びている。モータ33の出力軸33aは、ハウジング50の周壁を貫通してその内部に挿入されている。また、ハウジング50の舵取り機構31と反対側の部分には、回転角センサ34が取り付けられている。
As shown in FIG. 4, the
ハウジング50の内部には、シャフト51、ウォームホイール52、およびウォーム53が設けられている。シャフト51は、2つの軸受54,55を介してハウジング50に対して回転可能に支持されている。シャフト51の第1の端部(図4中の右端部)は、回転角センサ34の検出素子が収容されるケースに対して回転可能に支持される。回転角センサ34は、シャフト51の回転角を検出する。ウォームホイール52は、シャフト51に対して一体回転可能に設けられている。ウォーム53は、モータ33の出力軸33aに対して一体回転可能に設けられている。ウォーム53は、ウォームホイール52と噛み合っている。
A
舵取り機構31はハウジング40を有している。ハウジング40の内部には、ボールねじナット41、有底筒状の閉塞部材42、ボールねじ軸43、複数のボール44、出力軸としてのセクターシャフト45、およびセクターギヤ46が設けられている。
The
ボールねじナット41は、その軸線に沿う方向においてハウジング40(より正確にはそのシリンダ部分)に対して摺動可能に設けられている。ボールねじナット41の外周面には、その軸線方向に沿ってラック歯41aが設けられている。
The ball screw
閉塞部材42は、ボールねじナット41の第1の端部(図4中の左端部)に対して隙間なくはめ込まれている。閉塞部材42は、ボールねじナット41と一体的に移動する。
ボールねじ軸43は、循環可能とされた複数のボール44を介してボールねじナット41に螺合されている。ボールねじ軸43の第1の端部(図4中の左端部)は、閉塞部材42の内部に挿入されている。ボールねじ軸43の第1の端部と閉塞部材42の底壁との間には所定の隙間が設けられている。ボールねじナット41は、ボールねじ軸43と閉塞部材42の底壁との間の隙間の範囲内において、ボールねじ軸43に対してその軸線方向に沿って相対的に移動可能である。ボールねじ軸43の第2の端部(図4中の右端部)は、ボールねじナット41の第2の端部(図4中の右端部)から突出している。ボールねじ軸43の第2の端部は、減速機32のシャフト51における第2の端部(図4中の左端部)に対して一体回転可能に連結されている。
The closing
The ball screw
セクターシャフト45は、ボールねじナット41の軸線に対して直交する方向(図4中の紙面に対する直交方向)に沿って延びている。セクターシャフト45は、図示しない軸受を介してハウジング40に対して回転可能に支持されている。
The
セクターギヤ46は、セクターシャフト45に対して一体回転可能に設けられている。セクターギヤ46の歯46aは、ボールねじナット41のラック歯41aに噛み合っている。セクターシャフト45の上端部は、ハウジング40の外部に露出している。セクターシャフト45の上端部には、レバー47およびリンク48を介してステアリングブラケット23の転舵軸22と反対側の端部が回転可能に連結される(図3参照)。
The
ハウジング40の内部は、ボールねじナット41、閉塞部材42および減速機32によって第1の油室40aと第2の油室40bとに区画されている。第1の油室40aは、ボールねじナット41を基準とする減速機32側に位置している。第2の油室40bは、ボールねじナット41を基準とする減速機32と反対側に位置している。図4に多数のドットからなる網掛けを付して示すように、第1の油室40aおよび第2の油室40bの内部には作動液としてのオイルが封入されている。また、ハウジング40には第1の油室40aと第2の油室40bとの間を連通する連通路40cが設けられている。連通路40cには、電気的に駆動する弁である電気的駆動弁としての電磁弁(SV)49が設けられている。電磁弁49は、連通路40cを開閉する。
The inside of the
電磁弁49が開弁状態であるとき、ボールねじナット41の軸方向への移動が許容される。たとえばボールねじナット41が図4中の左方向へ向けて移動しようとするとき、第2の油室40b内のオイルがボールねじナット41および閉塞部材42により押されて連通路40cを介して第1の油室40aへ流れ込む。これにより、ボールねじナット41は図4中の左方向へ移動することが可能となる。また、ボールねじナット41が図4中の右方向へ向けて移動しようとするとき、第1の油室40a内のオイルがボールねじナット41により押されて連通路40cを介して第2の油室40bへ流れ込む。これにより、ボールねじナット41は図4中の右方向へ移動することが可能となる。
When the
電磁弁49が閉弁状態であるとき、ボールねじナット41の軸方向に沿った移動が規制される。たとえばボールねじナット41が図4中の左方向へ向けて移動しようとするとき、第2の油室40b内のオイルが連通路40cを介して第1の油室40aへ逃げることができない。また、ボールねじナット41が図4中の右方向へ向けて移動しようとするとき、第1の油室40a内のオイルが連通路40cを介して第2の油室40bへ逃げることができない。このため、オイルの圧力によって、ボールねじナット41はその軸方向に沿って移動することが規制される。
When the
図5(a)に示すように、電磁弁49は、そのソレノイドに電力が供給されない非通電状態であるとき、開弁状態に維持される。電磁弁49が開弁状態であるとき、第1の油室40aと第2の油室40bとの間が連通する。電磁弁49は、そのソレノイドに電力が供給される通電状態であるとき、閉弁状態に維持される。電磁弁49が閉弁状態であるとき、第1の油室40aと第2の油室40bとの間の連通が遮断される。
As shown in FIG. 5A, the
つぎに、転舵アクチュエータ13の動作を説明する。ただし、電磁弁49は開弁状態に維持されている。
制御装置15は、モータ33の駆動制御を通じて船外機12をステアリングホイール14の操作量に応じて転舵させる転舵制御を実行する。制御装置15は、回転角センサ17を通じて検出されるステアリングホイール14の操舵角θに基づき、船外機12の転舵量の目標値を演算する。また、制御装置15は、回転角センサ34を通じて検出されるシャフト51の回転角に基づき船外機12の転舵量を演算する。そして制御装置15は、船外機12の転舵量の目標値と船外機12の実際の転舵量との差を求め、その差を無くすようにモータ33に対する給電を制御する。ちなみに、制御装置15は、船外機12の転舵量に代えて、船外機12の転舵量が反映される状態変数の1つであるセクターシャフト45の回転角に基づきモータ33への給電を制御するようにしてもよい。
Next, the operation of the
The
図4に示すように、モータ33の回転は、減速機32を介してボールねじ軸43に伝達される。ボールねじ軸43の回動に伴い、ボールねじナット41および閉塞部材42がピストンとして機能してボールねじ軸43に沿って移動する。このボールねじナット41の移動に伴い、ラック歯41aと噛み合うセクターギヤ46がセクターシャフト45を中心として左右方向へ揺動する。このセクターギヤ46の揺動に伴い、セクターシャフト45はセクターギヤ46の揺動方向と同じ方向へ向けて、かつセクターギヤ46の揺動量に応じて回転する。
As shown in FIG. 4, the rotation of the
セクターシャフト45の回転に連動してレバー47がセクターシャフト45を中心として左右方向へ揺動する。このレバー47の揺動がリンク48を介してステアリングブラケット23に伝達されることによって、ステアリングブラケット23は転舵軸22を中心として左右方向へ揺動する。転舵軸22はステアリングブラケット23に固定されているため、ステアリングブラケット23の揺動に伴い、転舵軸22にはその軸回りのトルクが加わる。転舵軸22は船外機12のケース12cに固定されているため、転舵軸22の回転に伴い、船外機12は転舵軸22を中心として左右方向へ揺動する。
The
なお、ボールねじナット41、ボールねじ軸43、およびボール44は、ボールねじ機構を構成する。また、このボールねじ機構(41,43,44)およびセクターギヤ46は、転舵アクチュエータ13の駆動源であるモータ33の動力を出力軸であるセクターシャフト45の回転に変換する第1の機構を構成する。また、レバー47およびリンク48は、出力軸であるセクターシャフト45の回転を船外機12の転舵動作に変換する第2の機構を構成する。また、電磁弁49は、ボールねじナット41の動作を許容する許容状態とボールねじナット41の動作を規制する規制状態との間で状態が切り替わる第3の機構を構成する。
The ball screw
ここで、船外機12が設けられた船舶においては、つぎのようなことが懸念される。すなわち、船舶の直進状態あるいは旋回状態を保つためにステアリングホイール14を保舵している場合、船外機12に作用する水圧などの逆入力の大きさによっては船外機12の転舵位置を維持することができないおそれがある。そこで、制御装置15は、船外機12の転舵位置を保持すべき状況である場合、すなわち操船者が保舵の意思をもってステアリングホイール14を握っている状況である場合、船外機12の転舵位置に対する逆入力の影響を抑えるために、つぎの処理を所定の演算周期で実行する。
Here, in a ship provided with an
図6のフローチャートに示すように、制御装置15は、舵角情報を取得する(ステップS101)。すなわち、制御装置15は、回転角センサ17を通じて検出される操舵角θを取り込む。また、制御装置15は、回転角センサ17を通じて検出される操舵角θを微分することによりステアリングホイール14の操舵角速度ωを演算する。
As shown in the flowchart of FIG. 6, the
つぎに、制御装置15は、ステアリングホイール14が保舵された状態かどうかを判定する(ステップS102)。
制御装置15は、次式(A)で示されるように、ステップS101において演算される操舵角速度ωと角速度しきい値ωthとの比較を通じてステアリングホイール14の操舵状態を判定する。角速度しきい値ωthは、ステアリングホイール14が保舵された状態かどうかを判定する際の基準である。
Next, the
As shown by the following equation (A), the
│ω│<ωth …(A)
制御装置15は、操舵角速度ωの絶対値が角速度しきい値ωthよりも小さい値ではないとき(ステップS102でNO)、電磁弁49を開弁し(ステップS103)、処理を終了する。この場合、ステアリングホイール14は回転操作されている状態である。また、電磁弁49が開弁されることによって、ボールねじナット41の軸方向に沿った移動、ひいては船外機12の転舵動作が許容される。このため、ステアリングホイール14の操舵角θに応じて船外機12が転舵する。
│ ω │ <ω th … (A)
制御装置15は、操舵角速度ωの絶対値が角速度しきい値ωthよりも小さい値であるとき(ステップS102でYES)、電磁弁49を閉弁し(ステップS104)、処理を終了する。この場合、ステアリングホイール14は保舵されている状態である。また、電磁弁49が閉弁されることによって、ボールねじナット41の軸方向に沿った移動、ひいては船外機12の転舵動作が規制される。このため、船外機12に逆入力が作用した場合であれ、舵の位置、すなわち船外機12の転舵位置が保持される。
When the absolute value of the steering angular velocity ω is smaller than the angular velocity threshold value ω th (YES in step S102), the
したがって、第1の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)ステアリングホイール14の操舵状態が保舵された状態であるとき、電磁弁49が開弁状態から閉弁状態へ切り替えられる。これにより、第1の油室40aおよび第2の油室40bに封入されたオイルは、第1の油室40aと第2の油室40bとの間を行き来することができなくなる。このため、ボールねじナット41の軸方向に沿った移動、ひいては船外機12の転舵動作が規制される。したがって、船舶の直進状態あるいは旋回状態を保つためにステアリングホイール14を保舵している場合、船外機12に対してより大きな逆入力荷重が印加されるときであれ、船外機12の転舵位置を維持することができる。
Therefore, according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) When the steering state of the
(2)また、舵取り機構31のハウジング40の内部にはオイルが充填されている。このため、ボールねじ機構(41,43,44)をより良好な潤滑状態に保つことができる。
(2) Further, the inside of the
<第2の実施の形態>
つぎに、船舶用操舵装置の第2の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には先の図1〜図5に示される第1の実施の形態と同様の構成を有している。本実施の形態は、ステアリングホイール14の操舵角速度ωと角速度しきい値ωthとの比較を行うことなく電磁弁49に対する通電を制御する点で第1の実施の形態と異なる。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the marine steering device will be described. This embodiment basically has the same configuration as the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5. This embodiment differs from the first embodiment in that for controlling the energization to the
制御装置15は、図7のグラフに示されるマップM1を使用して電磁弁49に対する通電を制御する。マップは制御装置15の記憶装置に格納される。
図7のグラフに示すように、マップM1は横軸を操舵角速度ωの絶対値、縦軸を電磁弁49に供給する電流Iの値とする二次元マップであって、つぎの特性を有する。すなわち、図7のグラフに領域R1で示されるように、操舵角速度ωの絶対値が保舵状態であるとされる程度の小さい値(「0」あるいは「0」の近傍値)である期間、操舵角速度ωの絶対値の増加に伴い電流Iの値は微増する。ただし、この期間における電流Iの値は電磁弁49が動作しない程度の小さい値(「0」あるいは「0」の近傍値)に維持される。図7のグラフに領域R2で示されるように、操舵角速度ωの絶対値が切り込み操舵状態であるとされる程度の値に達するタイミングで、操舵角速度ωの絶対値に対する電流Iの値の変化率(図7に示す特性線の傾き)が急激に増加して、電流Iの値は電磁弁49が動作する程度の値に達する。
The
As shown in the graph of FIG. 7, the map M1 is a two-dimensional map in which the horizontal axis is the absolute value of the steering angular velocity ω and the vertical axis is the value of the current I supplied to the
マップM1に基づき電磁弁49に対する通電が制御されることにより、操舵角速度ωの絶対値がより大きくなる切り込み操舵時には電磁弁49が開弁状態に維持される一方、操舵角速度ωの絶対値が「0」または「0」の近傍値に維持される保舵時には電磁弁49が閉弁状態に維持される。
By controlling the energization of the
したがって、第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態の(1),(2)と同様の効果を得ることができる。
ちなみに、図5(b)に示すように、電磁弁49として比例制御弁を使用してもよい。比例制御弁は、供給する電流を制御することによって開度を0%〜100%の間で無段階に調節することが可能である。マップM1に基づき電磁弁49に対する給電を制御することにより、操舵角速度ωに応じて電磁弁49の開度が調節される。このため、操舵角速度ωに応じてボールねじナット41の移動を規制する度合いを変化させることができる。したがって、電磁弁49として比例制御弁を使用する場合、ステアリングホイール14の操作を許容しつつ船外機12に作用する逆入力荷重の影響を抑えることができる。
Therefore, according to the second embodiment, the same effects as those of (1) and (2) of the first embodiment can be obtained.
Incidentally, as shown in FIG. 5B, a proportional control valve may be used as the
<第3の実施の形態>
つぎに、船舶用操舵装置の第3の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には先の図1〜図5に示される第1の実施の形態と同様の構成を有している。本実施の形態は、主に、船外機12の転舵位置に対する逆入力の影響を抑えるための処理手順の点で第1の実施の形態と異なる。
<Third embodiment>
Next, a third embodiment of the marine steering device will be described. This embodiment basically has the same configuration as the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5. The present embodiment is different from the first embodiment mainly in the processing procedure for suppressing the influence of the reverse input on the steering position of the
図4に二点鎖線で示すように、舵取り機構31のハウジング40の内部にはトルクセンサ60が設けられている。トルクセンサ60は、セクターシャフト45に印加されるトルクを検出する。
As shown by the alternate long and short dash line in FIG. 4, a
制御装置15は、操舵角速度ωのみならずトルクセンサ60を通じて検出されるトルクを使用して電磁弁49に対する通電を制御する。制御装置15は、ステアリングホイール14が保舵された状態である場合、トルクセンサ60を通じて検出されるトルクと逆入力判定しきい値との比較を通じて船外機12に対して逆入力荷重が作用しているかどうかを判定し、その判定結果に応じて電磁弁49の開閉を制御する。
The
制御装置15は、図8(a)のグラフに示されるマップM2を使用して第1の逆入力判定しきい値T1を演算する。第1の逆入力判定しきい値T1は、船外機12に対する逆入力荷重の方向が船外機12の転舵方向(ステアリングホイール14の操舵方向)に対して逆方向であるかどうかを判定するためのものである。図8(a)のグラフに示すように、マップM2は操舵角速度ωの絶対値と第1の逆入力判定しきい値T1との関係を規定する。第1の逆入力判定しきい値T1は、操舵角速度ωの絶対値が増加するにつれて徐々に増加する。マップM2は、制御装置15の記憶装置に格納される。
The
制御装置15は、図8(b)のグラフに示されるマップM3を使用して第2の逆入力判定しきい値T2を演算する。第2の逆入力判定しきい値T2は、船外機12に対する逆入力荷重の方向が船外機12の転舵方向に対して同方向であるかどうかを判定するためのものである。マップM3は、制御装置15の記憶装置に格納される。
The
図8(b)のグラフに示すように、マップM3は操舵角速度ωの絶対値と第2の逆入力判定しきい値T2との関係を規定する。第2の逆入力判定しきい値T2は、操舵角速度ωの絶対値にかかわらず、第1の逆入力判定しきい値T1よりも小さい値に設定される。操舵角速度ωの絶対値が「0」を基準とする所定の値に達するまでの期間、第2の逆入力判定しきい値T2は「0」に維持される。操舵角速度ωの絶対値が「0」を基準とする所定の値に達した以降、第2の逆入力判定しきい値T2は操舵角速度ωの絶対値が増加するにつれて徐々に増加する。 As shown in the graph of FIG. 8 (b), the map M3 defines the absolute value and the second reverse input determination between the threshold T 2 of the steering angular velocity omega. The second reverse input determination threshold value T 2 is set to a value smaller than the first reverse input determination threshold value T 1 regardless of the absolute value of the steering angular velocity ω. The second reverse input determination threshold value T 2 is maintained at “0” during the period until the absolute value of the steering angular velocity ω reaches a predetermined value based on “0”. After the absolute value of the steering angular velocity ω reaches a predetermined value based on “0”, the second reverse input determination threshold value T 2 gradually increases as the absolute value of the steering angular velocity ω increases.
つぎに、制御装置15により実行される船外機12の転舵位置に対する逆入力の影響を抑えるための処理手順を図9のフローチャートに従って説明する。図9のフローチャートの処理は、所定の演算周期で実行される。
Next, a processing procedure for suppressing the influence of the reverse input on the steering position of the
図9のフローチャートに示すように、制御装置15は、舵角情報を取得する(ステップS201)。すなわち、制御装置15は、回転角センサ17を通じて検出される操舵角θを取り込む。また、制御装置15は、回転角センサ17を通じて検出される操舵角θを微分することによりステアリングホイール14の操舵角速度ωを演算する。
As shown in the flowchart of FIG. 9, the
つぎに、制御装置15は、ステアリングホイール14が保舵された状態かどうかを判定する(ステップS202)。制御装置15は、先の式(A)で示されるように、ステップS201において演算される操舵角速度ωと角速度しきい値ωthとの比較を通じてステアリングホイール14の操舵状態を判定する。
Next, the
制御装置15は、操舵角速度ωの絶対値が角速度しきい値ωthよりも小さい値ではないとき(ステップS202でNO)、電磁弁49を開弁し(ステップS203)、処理を終了する。この場合、ステアリングホイール14は回転操作されている状態である。また、電磁弁49が開弁されることによって、ボールねじナット41の軸方向に沿った移動、ひいては船外機12の転舵動作が許容される。このため、ステアリングホイール14の操舵角θに応じて船外機12が転舵する。
When the absolute value of the steering angular velocity ω is not smaller than the angular velocity threshold value ω th (NO in step S202), the
制御装置15は、操舵角速度ωの絶対値が角速度しきい値ωthよりも小さい値であるとき(ステップS202でYES)、トルク情報を取得する(ステップS204)。すなわち、制御装置15は、トルクセンサ60を通じて検出されるトルクTを取り込む。
The
つぎに、制御装置15は、逆入力判定しきい値を演算する(ステップS205)。制御装置15は、先の図8(a),(b)のグラフに示されるマップM2,M3に基づき、操舵角速度ωの絶対値に応じた第1の逆入力判定しきい値T1および第2の逆入力判定しきい値T2を演算する。
Next, the
つぎに、制御装置15は、ステアリングホイール14の操舵方向と、船外機12の転舵方向とが互いに対応した方向であるかどうかを判定する。
制御装置15は、つぎの2つの条件B1,B2の双方が成立するかどうかを判定する(ステップS206)。ちなみに、たとえば船舶が直進方向を基準として右旋回しているときの操舵角速度ωおよびトルクTの符号を正とする。
Next, the
The
ω>0 …(B1)
T>0 …(B2)
制御装置15は、2つの条件B1,B2の双方が成立するとき(ステップS206でYES)、船外機12からの逆入力荷重が舵取り機構31に作用しているかどうかを判定する(ステップS207)。すなわち、制御装置15は、たとえばつぎの条件B3が成立するかを判定する。
ω> 0… (B1)
T> 0 ... (B2)
When both of the two conditions B1 and B2 are satisfied (YES in step S206), the
T>T1 …(B3)
制御装置15は、条件B3が成立するとき(ステップS207でYES)、電磁弁49を閉弁し(S208)、処理を終了する。トルクTの値が第1の逆入力判定しきい値T1よりも大きい値であるとき、舵取り機構31に対して船外機12の本来の転舵方向と反対方向の逆入力荷重が印加されている状況であるといえる。
T> T 1 ... (B3)
When the condition B3 is satisfied (YES in step S207), the
制御装置15は、条件B3が成立しないとき(ステップS207でNO)、電磁弁49を開弁し(S209)、処理を終了する。トルクTの値が第1の逆入力判定しきい値T1よりも大きい値ではないとき、保舵状態であったステアリングホイール14が操船者によって操作された状況であるといえる。
When the condition B3 is not satisfied (NO in step S207), the
先のステップS206において、2つの条件B1,B2の少なくとも一方が成立しないとき(ステップS206でNO)、制御装置15は、つぎの2つの条件B4,B5の双方が成立するかどうかを判定する(ステップS210)。ちなみに、たとえば船舶が直進方向を基準として左旋回しているときの操舵角速度ωおよびトルクTの符号を負とする。
In the previous step S206, when at least one of the two conditions B1 and B2 is not satisfied (NO in step S206), the
ω<0 …(B4)
T<0 …(B5)
制御装置15は、2つの条件B1,B2の双方が成立するとき(ステップS210でYES)、先のステップS207へ処理を移行する。
ω <0 ... (B4)
T <0 ... (B5)
When both of the two conditions B1 and B2 are satisfied (YES in step S210), the
制御装置15は、2つの条件B1,B2の少なくとも一方が成立しないとき(ステップS210でNO)、たとえばつぎの条件B6が成立するかを判定する(ステップS211)。
When at least one of the two conditions B1 and B2 is not satisfied (NO in step S210), the
T<T2 …(B6)
制御装置15は、条件B6が成立するとき(ステップS211でYES)、電磁弁49を閉弁し(S212)、処理を終了する。トルクTの値が第2の逆入力判定しきい値T2よりも小さい値であるとき、舵取り機構31に対して船外機12の本来の転舵方向と同じ方向の逆入力荷重が印加されている状況であるといえる。
T <T 2 ... (B6)
When the condition B6 is satisfied (YES in step S211), the
制御装置15は、条件B6が成立しないとき(ステップS211でNO)、電磁弁49を開弁し(S213)、処理を終了する。トルクTの値が第2の逆入力判定しきい値T2よりも小さい値ではないとき、保舵状態であったステアリングホイール14が操船者によって操作された状況であるといえる。
When the condition B6 is not satisfied (NO in step S211), the
したがって、第3の実施の形態によれば、第1の実施の形態の(1),(2)の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
(3)ステアリングホイール14が保舵状態であるとき、トルクセンサ60を通じて検出されるトルクTに基づき船外機12からの逆入力荷重が舵取り機構31に印加されているかどうかを判定し、その判定結果に基づき電磁弁49の開閉が制御される。このため、船外機12からの逆入力荷重が舵取り機構31に作用していないにもかかわらず、電磁弁49が誤って閉弁されることが抑制される。
Therefore, according to the third embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) and (2) of the first embodiment.
(3) When the
<第4の実施の形態>
つぎに、船舶用操舵装置の第4の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には先の図1〜図5に示される第1の実施の形態と同様の構成を有している。本実施の形態は、船外機12の転舵位置に対する逆入力の影響を抑えるための処理手順の点で第1の実施の形態と異なる。
<Fourth Embodiment>
Next, a fourth embodiment of the marine steering device will be described. This embodiment basically has the same configuration as the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5. The present embodiment is different from the first embodiment in the processing procedure for suppressing the influence of the reverse input on the steering position of the
制御装置15により実行される船外機12の転舵位置に対する逆入力の影響を抑えるための処理手順を図10のフローチャートに従って説明する。図10のフローチャートの処理は、所定の演算周期で実行される。
The processing procedure for suppressing the influence of the reverse input on the steering position of the
図10のフローチャートに示すように、制御装置15は、舵角情報を取得する(ステップS301)。すなわち、制御装置15は、回転角センサ17を通じて検出される操舵角θを取り込む。また、制御装置15は、回転角センサ17を通じて検出される操舵角θを微分することによりステアリングホイール14の操舵角速度ωを演算する。
As shown in the flowchart of FIG. 10, the
つぎに、制御装置15は、ステアリングホイール14が保舵された状態かどうかを判定する(ステップS302)。制御装置15は、先の式(A)で示されるように、ステップS301において演算される操舵角速度ωと角速度しきい値ωthとの比較を通じてステアリングホイール14の操舵状態を判定する。
Next, the
制御装置15は、操舵角速度ωの絶対値が角速度しきい値ωthよりも小さい値ではないとき(ステップS302でNO)、電磁弁49を開弁し(ステップS303)、処理を終了する。この場合、ステアリングホイール14は回転操作されている状態である。また、電磁弁49が開弁されることによって、ボールねじナット41の軸方向に沿った移動、ひいては船外機12の転舵動作が許容される。このため、ステアリングホイール14の操舵角θに応じて船外機12が転舵する。
When the absolute value of the steering angular velocity ω is not smaller than the angular velocity threshold value ω th (NO in step S302), the
制御装置15は、操舵角速度ωの絶対値が角速度しきい値ωthよりも小さい値であるとき(ステップS302でYES)、つぎの条件C1が成立するかどうかを判定する(ステップS304)。
When the absolute value of the steering angular velocity ω is smaller than the angular velocity threshold value ω th (YES in step S302), the
│θ│>θ1 …(C1)
ただし、「θ」は回転角センサ17を通じて検出される操舵角、「θ1」は旋回判定しきい値である。旋回判定しきい値θ1は、船舶が旋回するといえる程度の操舵角を基準として設定される。
│ θ │ > θ 1 … (C1)
However, “θ” is the steering angle detected through the
制御装置15は、条件C1が成立するとき(ステップS304でYES)、電磁弁49を閉弁し(ステップS305)、処理を終了する。操舵角θの絶対値が旋回判定しきい値θ1よりも大きい値であるとき、船舶は進行方向に対して左方向または右方向へ向けて旋回しているといえる。
When the condition C1 is satisfied (YES in step S304), the
制御装置15は、条件C1が成立しないとき(ステップS304でNO)、電磁弁49を開弁し(ステップS306)、処理を終了する。操舵角θの絶対値が旋回判定しきい値θ1以下の値であるとき、船舶が直進しているといえる。
When the condition C1 is not satisfied (NO in step S304), the
したがって、第4の実施の形態によれば、第1の実施の形態の(1),(2)の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
(4)ステアリングホイール14が保舵状態であるとき、回転角センサ17を通じて検出される操舵角θに基づき船舶が旋回状態であるのか直進状態であるのかを判定し、その判定結果に基づき電磁弁49の開閉が制御される。ステアリングホイール14が保舵状態である場合、船舶が旋回しているとき、電磁弁49が閉弁されることによって船外機12の転舵が規制される。また、ステアリングホイール14が保舵状態である場合であっても、船舶が直進しているとき、電磁弁49は開弁される。これは、船舶が直進している場合、船舶が旋回しているときに比べて、船外機12からの逆入力荷重が舵取り機構31に印加される状況は発生しにくいからである。むしろ、操船者によるステアリングホイール14の操舵に備えて、船外機12を即時に転舵できる状態に維持することが好ましい。
Therefore, according to the fourth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) and (2) of the first embodiment.
(4) When the
<第5の実施の形態>
つぎに、船舶用操舵装置の第5の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には先の図1〜図3に示される第1の実施の形態と同様の構成を有している。本実施の形態は、船外機12の転舵位置に対する逆入力の影響を抑えるための構成の点で第1の実施の形態と異なる。本実施の形態は、第2〜第4の実施の形態に適用してもよい。
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the marine steering device will be described. This embodiment basically has the same configuration as the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 above. The present embodiment is different from the first embodiment in that the configuration for suppressing the influence of the reverse input on the steering position of the
図11に示すように、舵取り機構31のハウジング40の内部にはオイルが封入されていない。ボールねじ軸43は、2つの軸受61,62を介してハウジング40に対して回転可能に支持されている。ボールねじナット41は、ボールねじ軸43の回転に伴い、ハウジング40に対して非接触状態で軸線方向に沿って移動する。ボールねじナット41はピストンとして機能しない。
As shown in FIG. 11, no oil is sealed inside the
ハウジング40の内部において、ボールねじ軸43の減速機32と反対側の部分には、クラッチ70が設けられている。クラッチ70は、第1の摩擦板71および第2の摩擦板72を有している。第1の摩擦板71および第2の摩擦板72は、ボールねじ軸43の軸線方向において互いに対向している。第1の摩擦板71は、ボールねじ軸43の減速機32と反対側の端部に固定されている。第2の摩擦板72は、ハウジング40の内部において、ボールねじ軸43の軸線を中心とする回転が規制された状態でボールねじ軸43の軸線方向に沿って移動可能に設けられている。
A clutch 70 is provided in a portion of the
第2の摩擦板72の第1の摩擦板71と反対側の側面(図11中の左側面)には、支持軸73が固定されている。支持軸73の第2の摩擦板72と反対側の端部は、ハウジング40を貫通している。支持軸73は、ハウジング40に対して相対的に、かつボールねじ軸43の軸線方向に沿って移動可能に設けられている。支持軸73は、ハウジング40の外部に設けられる駆動源74が発生する駆動力を受けて、第2の摩擦板72と一体的にボールねじ軸43の軸線方向に沿って進退移動する。
A
第2の摩擦板72は、駆動源74の駆動を通じて、図11に示される第1の位置P1と、図12に示される第2の位置P2との間を移動する。第1の位置P1は、第2の摩擦板72が第1の摩擦板71に対して離間する位置である。第2の摩擦板72が第1の位置P1に保持されるとき、ボールねじ軸43の回転、ひいてはボールねじナット41の移動が許容される。第2の位置P2は、第2の摩擦板72が第1の摩擦板71に対して押し付けられることによって第1の摩擦板71と第2の摩擦板72とが互いに摩擦係合する位置である。第2の摩擦板72が第1の位置P1に保持されるとき、ボールねじ軸43の回転、ひいてはボールねじナット41の移動が規制される。
The
制御装置15は、駆動源74の制御を通じて、クラッチ70の状態を接続状態と切断状態との間で切り替える。クラッチ70の接続状態とは、第2の摩擦板72が第1の摩擦板71に対して接続された状態、すなわち第2の摩擦板72が第1の位置P1から第2の位置P2へ移動されて第1の摩擦板71に対して係合した状態をいう。クラッチ70の切断状態とは、第2の摩擦板72が第1の摩擦板71に対して切断された状態、すなわち第2の摩擦板72が第2の位置P2に保持されて第1の摩擦板71に対して離間した状態をいう。
The
なお、第1の摩擦板71は第3の機構を構成する第1の回転規制部材に相当する。また、第2の摩擦板72は第3の機構を構成する第2の回転規制部材に相当する。
本実施の形態を先の第1または第2の実施の形態に適用する場合、制御装置15は、船外機12の転舵位置に対する逆入力の影響を抑えるための処理として、先の図6のフローチャートに示される処理と同様の処理を所定の演算周期で実行する。ただし、図6のフローチャートにおけるステップS103の処理(「電磁弁49を開弁する」)を「クラッチ70を切断する」と読み替える。また、図6のフローチャートにおけるステップS104の処理(「電磁弁49を閉弁する」)を「クラッチ70を接続する」と読み替える。
The
When the present embodiment is applied to the first or second embodiment, the
本実施の形態を先の第3の実施の形態に適用する場合、制御装置15は、船外機12の転舵位置に対する逆入力の影響を抑えるための処理として、先の図9のフローチャートに示される処理と同様の処理を所定の演算周期で実行する。ただし、図9のフローチャートにおけるステップS208,S212の処理(電磁弁49を閉弁する)を「クラッチ70を接続する」と読み替える。また、図9のフローチャートにおけるステップS209,S213の処理(電磁弁49を開弁する)を「クラッチ70を切断する」と読み替える。
When the present embodiment is applied to the third embodiment, the
本実施の形態を先の第4の実施の形態に適用する場合、制御装置15は、船外機12の転舵位置に対する逆入力の影響を抑えるための処理として、先の図10のフローチャートに示される処理と同様の処理を所定の演算周期で実行する。ただし、図10のフローチャートにおけるステップS305の処理(電磁弁49を閉弁する)を「クラッチ70を接続する」と読み替える。また、図10のフローチャートにおけるステップS306の処理(電磁弁49を開弁する)を「クラッチ70を切断する」と読み替える。
When the present embodiment is applied to the fourth embodiment, the
したがって、第5の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(5)本実施の形態を先の第1または第2の実施の形態に適用した場合、ステアリングホイール14の操舵状態が保舵された状態であるとき、クラッチ70が切断された状態からクラッチ70が接続された状態へ切り替えられる。第2の摩擦板72が第1の摩擦板71に摩擦係合することにより、ボールねじ軸43の回転が規制される。このため、ボールねじナット41の軸線方向に沿った方向への移動、ひいては船外機12の転舵動作が規制される。したがって、船舶の直進状態あるいは旋回状態を保つためにステアリングホイール14を保舵している場合、船外機12に対してより大きな逆入力荷重が印加されるときであれ、船外機12の転舵位置を維持することができる。
Therefore, according to the fifth embodiment, the following effects can be obtained.
(5) When the present embodiment is applied to the first or second embodiment, when the steering state of the
(6)本実施の形態を先の第3の実施の形態に適用した場合、ステアリングホイール14が保舵状態であるとき、トルクセンサ60を通じて検出されるトルクTに基づき船外機12からの逆入力荷重が舵取り機構31に印加されているかどうかを判定し、その判定結果に基づきクラッチ70の接離が制御される。ステアリングホイール14が保舵状態である場合、船外機12からの逆入力荷重が舵取り機構31に印加されているとき、クラッチ70が切断状態から接続状態へ切り替えられる。ステアリングホイール14が保舵状態である場合、船外機12からの逆入力荷重が舵取り機構31に印加されていないとき、クラッチ70は切断した状態に維持される。このため、船外機12からの逆入力荷重が舵取り機構31に印加されているかどうかに基づき、クラッチ70の状態を切断状態と接続状態との間でより適切に切り替えることができる。また、船外機12からの逆入力荷重が舵取り機構31に作用していないにもかかわらず、クラッチ70を誤って接続することも抑えられる。
(6) When the present embodiment is applied to the third embodiment, when the
(7)ステアリングホイール14が保舵状態であるとき、回転角センサ17を通じて検出される操舵角θに基づき船舶が旋回状態であるのか直進状態であるのかを判定し、その判定結果に基づきクラッチ70の接離が制御される。ステアリングホイール14が保舵状態である場合、船舶が旋回しているとき、クラッチ70が切断状態から接続状態へ切り替えられることによって船外機12の転舵が規制される。また、ステアリングホイール14が保舵状態である場合であっても、船舶が直進しているとき、クラッチ70は切断状態に維持される。これは、船舶が直進している場合、船舶が旋回しているときに比べて、船外機12からの逆入力荷重が舵取り機構31に印加される状況は発生しにくいからである。むしろ、操船者によるステアリングホイール14の操舵に備えて、船外機12を即時に転舵できる状態に維持することが好ましい。
(7) When the
<第6の実施の形態>
つぎに、船舶用操舵装置の第5の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には先の図11に示される第5の実施の形態と同様の構成を有している。本実施の形態は、船外機12の転舵位置に対する逆入力の影響を抑えるための構成、より具体的には第2の摩擦板72を移動させるための構成の点で先の第5の実施の形態と異なる。本実施の形態は、第2〜第4の実施の形態に適用してもよい。
<Sixth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the marine steering device will be described. This embodiment basically has the same configuration as the fifth embodiment shown in FIG. 11 above. The fifth embodiment is described in terms of a configuration for suppressing the influence of the reverse input on the steering position of the
図13に示すように、ハウジング40の減速機32と反対側の部分は開放されている。このハウジング40の開放された部分は、ハウジング40の一部分としての有底筒状のカバー75によって閉塞されている。カバー75は、ハウジング40の開放された部分の外面には嵌められている。カバー75は、ハウジング40に対するボールねじ軸43の軸線周りの相対回転が規制された状態でボールねじ軸43の軸線方向に沿って進退移動可能に設けられている。カバー75の内底面には、第2の摩擦板72が固定されている。
As shown in FIG. 13, the portion of the
カバー75は、ハウジング40の外部に設けられる駆動源74が発生する駆動力を受けて、第2の摩擦板72と一体的にボールねじ軸43の軸線方向に沿って進退移動する。第2の摩擦板72は、駆動源74の駆動を通じて、図13(a)に示される第1の位置P1と、図13(b)に示される第2の位置P2との間を移動する。第1の位置P1は、第2の摩擦板72が第1の摩擦板71に対して離間する位置である。第2の位置P2は、第1の摩擦板71と第2の摩擦板72とが互いに摩擦係合する位置である。
The
制御装置15は、先の第5の実施の形態と同様に、駆動源74の制御を通じてクラッチ70の状態を接続状態と切断状態との間で切り替える。
したがって、第6の実施の形態によれば、先の第5の実施の形態の(5),(6),(7)の効果と同様の効果を得ることができる。
The
Therefore, according to the sixth embodiment, the same effects as those of (5), (6), and (7) of the fifth embodiment can be obtained.
<第7の実施の形態>
つぎに、船舶用操舵装置の第7の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には先の図11に示される第5の実施の形態と同様の構成を有している。本実施の形態は、船外機12の転舵位置に対する逆入力の影響を抑えるための構成、より具体的には第2の摩擦板72を移動させるための構成の点で先の第5の実施の形態と異なる。本実施の形態は、第2〜第4の実施の形態に適用してもよい。
<7th embodiment>
Next, a seventh embodiment of the marine steering device will be described. This embodiment basically has the same configuration as the fifth embodiment shown in FIG. 11 above. The fifth embodiment is described in terms of a configuration for suppressing the influence of the reverse input on the steering position of the
図14(a)に示すように、クラッチ70の第2の摩擦板72と支持軸73との間には、カム機構80が設けられている。カム機構80は、第1のカム部材81、第2のカム部材82および複数のボール83を有している。
As shown in FIG. 14A, a
第1のカム部材81のクラッチ70側の側面(図14(a)中の右側面)には、第2の摩擦板72が固定されている。第1のカム部材81は、ハウジング40に対するボールねじ軸43の軸線周りの相対回転が規制された状態でボールねじ軸43の軸線方向に沿って進退移動可能に設けられている。第1のカム部材81の第2の摩擦板72と反対側の側面には、複数のカム突部81aが設けられることにより複数のカム溝部81bが設けられている。カム突部81aおよびカム溝部81bは、第1のカム部材81の軸線周りにおいて交互に設けられている。カム突部81aおよびカム溝部81bは、第1のカム部材81の軸線周りにおいて滑らかに連続している。
A
第2のカム部材82は、第1のカム部材81と同様の構成を有している。第2のカム部材82の第1のカム部材81側の側面には、複数のカム突部82aが設けられることにより複数のカム溝部82bが設けられている。第2のカム部材82は、ハウジング40に対するボールねじ軸43の軸線方向に沿った方向への移動が規制された状態、かつハウジング40に対するボールねじ軸43の軸線を中心とする相対回転が許容された状態に設けられている。第2のカム部材82の第1のカム部材81と反対側の側面(図14(a)中の左側面)には、支持軸73が固定されている。
The
ボール83は、第1のカム部材81と第2のカム部材82との間に設けられている。ボール83のサイズは、第1のカム部材81のカム溝部81bおよび第2のカム部材82のカム溝部82bに嵌る程度のサイズに設定されている。
The
駆動源74が発生する駆動力は、支持軸73に対してトルクとして付与される。第2のカム部材82は、支持軸73を介してトルクが付与されることにより支持軸73を中心として回転する。
The driving force generated by the driving
第2のカム部材82は、図14(a)に示される第1の回転位置P11と、図14(b)に示される第2の回転位置P12との間において回転する。
図14(a)に示すように、第1の回転位置P11は、ボールねじ軸43の軸線方向において、第2のカム部材82のカム突部82aが第1のカム部材81のカム突部81aに対向する位置である。また、第1の回転位置P11は、ボールねじ軸43の軸線方向において、第2のカム部材82のカム溝部82bが第1のカム部材81のカム溝部81bに対向する位置でもある。第2のカム部材82の回転位置が第1の回転位置P11に保持されるとき、ボール83は第1のカム部材81のカム溝部81bと第2のカム部材82のカム溝部82bとによって囲まれた空間に収容された状態に維持される。
The
As shown in FIG. 14A, at the first rotation position P11, the
図14(b)に示すように、第2の回転位置P12は、ボールねじ軸43の軸線方向において、第2のカム部材82のカム突部82aが第1のカム部材81のカム溝部81bに対向する位置である。また、第2の回転位置P12は、ボールねじ軸43の軸線方向において、第2のカム部材82のカム溝部82bが第1のカム部材81のカム突部81aに対向する位置でもある。
As shown in FIG. 14B, in the second rotation position P12, the
駆動源74の駆動を通じて、第1の回転位置P11に保持された第2のカム部材82に対してトルクが付与される場合、第2のカム部材82は支持軸73を中心として回転しようとする。これに伴い、第2のカム部材82のカム突部82aは、第1のカム部材81のカム溝部81bに保持されたボール83の表面に対して相対的に案内されるかたちで徐々にボール83に乗り上がっていく。
When torque is applied to the
ここで、第1のカム部材81の軸線方向への移動は許容されているのに対し、第2のカム部材82の軸線方向への移動は規制されている。このため、第2のカム部材82のカム突部82aがボール83に乗り上がっていくにつれて、第1のカム部材81はボール83を介して第2のカム部材82から離れる方向(図14(a),(b)中の右方向)へ向けて押圧される。これにより、第1のカム部材81は第2のカム部材82から離れる方向へ向けて移動する一方、第2の摩擦板72は第1の摩擦板71に近づく方向へ向けて移動する。やがて、第2のカム部材82の回転位置が第2の回転位置P12へ至るタイミングで、第2の摩擦板72は第1の摩擦板71に係合する第2の位置に至る。
Here, the movement of the
制御装置15は、先の第5の実施の形態と同様に、駆動源74の制御を通じてクラッチ70の状態を接続状態と切断状態との間で切り替える。
したがって、第7の実施の形態によれば、先の第5の実施の形態の(5),(6),(7)の効果と同様の効果を得ることができる。なお、第1のカム部材81、第2のカム部材82、およびボール83は、第3の機構を構成する。
The
Therefore, according to the seventh embodiment, the same effects as those of (5), (6), and (7) of the fifth embodiment can be obtained. The
<第8の実施の形態>
つぎに、船舶用操舵装置の第8の実施の形態を説明する。本実施の形態は、クラッチ70を設置する箇所の点で先の第5の実施の形態と異なる。本実施の形態は、第2〜第4の実施の形態に適用してもよい。
<Eighth Embodiment>
Next, an eighth embodiment of the marine steering device will be described. This embodiment is different from the fifth embodiment in that the clutch 70 is installed. This embodiment may be applied to the second to fourth embodiments.
図15に示すように、クラッチ70は、減速機32のウォーム53におけるモータ33と反対側の端部に設けられている。クラッチ70が切断された状態に維持されているとき、ウォーム53の回転が許容される。このため、モータ33の回転も許容される。クラッチ70が接続された状態に維持されているとき、ウォーム53の回転が規制される。このため、モータ33の回転も規制される。また、ウォームホイール52およびボールねじ軸43の回転も規制されるため、ボールねじナット41の軸方向に沿った移動、ひいては船外機12の転舵動作が規制される。
As shown in FIG. 15, the clutch 70 is provided at the end of the
したがって、第8の実施の形態によれば、先の第5の実施の形態の(5),(6),(7)の効果と同様の効果に加え、つぎの効果を得ることができる。
(8)クラッチ70はウォーム53におけるモータ33と反対側の端部に設けられる。すなわち、船外機12の転舵動作を規制する際、クラッチ70はウォーム53の回転、すなわち減速機32によって減速される前のモータ33の回転を規制することになる。このため、クラッチ70でボールねじ軸43の回転を規制する場合に比べて、クラッチ70の摩擦係合力をより小さくすることが可能である。
Therefore, according to the eighth embodiment, in addition to the same effects as the effects of (5), (6), and (7) of the fifth embodiment, the following effects can be obtained.
(8) The clutch 70 is provided at the end of the
<第9の実施の形態>
つぎに、船舶用操舵装置の第9の実施の形態を説明する。本実施の形態は、転舵アクチュエータ13が搭載される船舶10のタイプの点で先の第1の実施の形態と異なる。なお、本実施の形態は、第2〜第8の実施の形態に適用してもよい。
<9th embodiment>
Next, a ninth embodiment of the marine steering device will be described. This embodiment differs from the first embodiment in that the type of
第1の実施の形態では、転舵アクチュエータ13を船外機12が搭載される船舶10に適用したが、たとえば船内機を有する船舶10に適用してもよい。
図16に示すように、船体10aの内部には船内機としてエンジン12aが設けられている。エンジン12aの出力は、エンジン12aから船尾へ向けて延びるプロペラシャフト121を介してプロペラ126に伝達される。プロペラシャフト121のエンジン12aと反対側の端部は、船体10aの底部を貫通して船体10aの外に位置している。プロペラシャフト121のエンジン12aと反対側の端部には、プロペラ126が一体回転可能に連結されている。船体10aの船尾には、舵122が支持軸123を介して回転可能に支持されている。
In the first embodiment, the steering
As shown in FIG. 16, an
また、船体10aの船尾付近には、転舵アクチュエータ13が設けられている。転舵アクチュエータ13のレバー47は、2つのリンク124,125を介して支持軸123に連結されている。リンク124は、船舶10の進行方向に対する左右方向へ延びている。リンク125は、船体10aの前後方向に沿って延びている。リンク124の第1の端部は、レバー47に対して回転可能に連結されている。リンク124のレバー47と反対側の端部である第2の端部は、リンク125の第1の端部に対して回転可能に連結されている。リンク125の第2の端部は、舵122の支持軸123に固定されている。したがって、レバー47のセクターシャフト45を中心とする左右方向への揺動は、2つのリンク124,125を介して支持軸123の回転に変換される。支持軸123を中心として舵122が左右方向へ揺動することにより、船舶10の進行方向が変更される。
Further, a
ちなみに、転舵アクチュエータ13を船内外機が搭載される船舶10に適用してもよい。船内外機は、エンジンおよびドライブユニットが一体化されてなる。ドライブユニットは、船外のプロペラおよびエンジンの出力をプロペラに伝達するための機構が一体化されたものである。エンジンは船内の船尾付近に設けられる。ドライブユニットは、船尾に対して船外へはみ出すかたちで設けられる。ドライブユニットは、船体10aに対して左右方向へ揺動可能であって船舶10の舵としても機能する。転舵アクチュエータ13の舵取り機構31のセクターシャフト45の回転を、ドライブユニットを転舵させるための転舵力としてドライブユニットに伝達することによってドライブユニットを転舵させることができる。
Incidentally, the steering
したがって、第9の実施の形態によれば、転舵アクチュエータ13を船内機あるいは船内外機を有する船舶10に搭載した場合であれ、先の第1〜第8の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
Therefore, according to the ninth embodiment, even when the
<他の実施の形態>
なお、各実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・各実施の形態において、電気的駆動弁として電磁弁49に代えて電動弁を採用してもよい。電動弁は、モータにより弁体を駆動するものである。
<Other embodiments>
In addition, each embodiment may be changed and carried out as follows.
-In each embodiment, an electric valve may be adopted as the electric drive valve instead of the
・各実施の形態において、クラッチ70として、複数のクラッチプレートが交互に重ねられてなる多板式の電磁クラッチを採用してもよい。多板式の電磁クラッチは励磁コイルを有している。この励磁コイルに対する通電の断続を通じて動力の断続が行われる。制御装置15は、クラッチ70の励磁コイルに対する通電の断続制御を通じて、クラッチ70の断続を切り替える。クラッチ70として多板式の電磁クラッチを採用することにより、トルク伝達の許容量(トータルとしての摩擦係合力)を維持しつつクラッチ70の外径をより小さくすることが可能である。また、各クラッチプレートが摩擦係合する前後における摩擦変化に伴う衝撃をより緩和することが可能である。
-In each embodiment, as the clutch 70, a multi-plate electromagnetic clutch in which a plurality of clutch plates are alternately stacked may be adopted. The multi-plate electromagnetic clutch has an exciting coil. Power is interrupted through the interruption of energization of the exciting coil. The
・各実施の形態において、クラッチ70として摩擦クラッチを採用したが、噛み合いクラッチを採用してもよい。この場合、2つの摩擦板に代えて、互いに噛み合う歯あるいは爪を有する2つのクラッチ部材を使用する。 -In each embodiment, a friction clutch is used as the clutch 70, but a meshing clutch may be used. In this case, instead of the two friction plates, two clutch members having teeth or claws that mesh with each other are used.
・第1〜7の実施の形態では、減速機32としてウォーム53およびウォームホイール52を有するウォーム減速機を採用したが、このウォーム減速機に代えてベルト伝動機構を採用してもよい。
-In the first to seventh embodiments, a worm reducer having a
・各実施の形態では、制御装置15を船体10aにおける適宜の箇所に設けたが、制御装置15をモータ33と一体的に設けてもよい。
・各実施の形態において、制御装置15は転舵アクチュエータ13および船外機12におけるエンジン12aの双方を制御するようにしてもよい。
-In each embodiment, the
-In each embodiment, the
・各実施の形態では、船舶用操舵装置をステアリングホイール14と船外機12との間の動力伝達を分離したバイワイヤ式の転舵アクチュエータ13として具体化したが、船外機12の手動操作を補助するパワーステアリング装置として具体化してもよい。この場合、船舶10として、ステアリングホイール14、ステアリングシャフト16および回転角センサ17を割愛した構成を採用することが可能である。図2に二点鎖線で示すように、船外機12のケース12cには、船体10aの前方へ向けて延びるハンドル12dが一体的に設けられる。操船者は、ハンドル12dを左右方向へ操作することにより船外機12を転舵させる。また、船外機12あるいはハンドル12dには、ハンドル12dに加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサが設けられる。制御装置15は、トルクセンサを通じて検出される操舵トルクに応じてモータ33への給電を制御する。モータ33のトルクが減速機32および舵取り機構31を介してアシスト力として転舵軸22に伝達されることにより、ハンドル12dを介した船外機12の転舵が補助される。
-In each embodiment, the marine steering device is embodied as a bi-wire
10…船舶
10a…船体
12…船外機(舵)
12d…ハンドル
13…転舵アクチュエータ(船舶用操舵装置)
14…ステアリングホイール(ハンドル)
15…制御装置
22…転舵軸、
31…舵取り機構
33…モータ(駆動源)
40,50…ハウジング
40a…第1の油室(液室)
40b…第2の油室(液室)
40c…連通路
41…第1の機構を構成するボールねじナット
41a…ラック歯
43…第1の機構を構成するボールねじ軸
44…第1の機構を構成するボール
45…セクターシャフト(出力軸)
46…第1の機構を構成するセクターギヤ
47…第2の機構を構成するレバー
48…第2の機構を構成するリンク
49…電気的駆動弁としての電磁弁(第3の機構)
53…ウォーム
54…ウォームホイール
71…第3の機構を構成する第1の摩擦板(第1の回転規制部材)
72…第3の機構を構成する第2の摩擦板(第2の回転規制部材)
75…カバー
81…第3の機構を構成する第1のカム部材
82…第3の機構を構成する第2のカム部材
83…第3の機構を構成するボール
122…舵
10 ... Ship 10a ...
12d ... Handle 13 ... Steering actuator (steering device for ships)
14 ... Steering wheel (steering wheel)
15 ...
31 ...
40, 50 ...
40b ... Second oil chamber (liquid chamber)
40c ...
46 ... Sector gear constituting the
53 ...
72 ... Second friction plate (second rotation restricting member) constituting the third mechanism
75 ...
Claims (16)
前記舵取り機構の駆動源と、
前記駆動源を制御する制御装置と、を備え、
前記舵取り機構は、船体に固定されるハウジングと、
前記ハウジングに対して回転可能に支持された出力軸と、
前記ハウジングの内部に設けられて前記駆動源の動力を前記出力軸の回転に変換する第1の機構と、
前記ハウジングの外部に設けられて前記出力軸の回転を前記舵の動作に変換する第2の機構と、
前記ハウジングの内部に設けられて前記第1の機構の動作を許容する許容状態と前記第1の機構の動作を規制する規制状態との間で状態が切り替わる第3の機構と、を有し、
前記制御装置は、前記舵の位置を保持すべき状況である場合、前記第3の機構の状態を前記許容状態から前記規制状態へ切り替える船舶用操舵装置。 A rudder mechanism that moves the rudder installed at the stern of a ship,
The drive source of the steering mechanism and
A control device for controlling the drive source is provided.
The steering mechanism includes a housing fixed to the hull and
An output shaft rotatably supported with respect to the housing,
A first mechanism provided inside the housing to convert the power of the drive source into rotation of the output shaft,
A second mechanism provided outside the housing to convert the rotation of the output shaft into the operation of the rudder,
It has a third mechanism that is provided inside the housing and switches between a permissible state that allows the operation of the first mechanism and a regulated state that regulates the operation of the first mechanism.
The control device is a marine steering device that switches the state of the third mechanism from the allowable state to the regulated state when the position of the rudder should be maintained.
前記ハウジングの内部において回転可能に支持されて前記駆動源の動作に伴い回転するボールねじ軸と、
前記ボールねじ軸に複数のボールを介して螺合されるとともに外周面にはラック歯が軸線方向に沿って設けられているボールねじナットと、
前記出力軸に対して一体回転可能に連結されるとともに前記ボールねじナットのラック歯に噛み合って前記ボールねじナットの軸線方向への移動に伴い前記出力軸を中心として揺動するセクターギヤと、を有し、
前記ボールねじナットは前記ハウジングに対して摺動可能に設けられていること、前記ハウジングの内部は前記ボールねじナットによって2つの液室に区画されていること、前記2つの液室には作動液が封入されていること、および前記ハウジングには前記2つの液室を連通する連通路が設けられていることを前提として、
前記第3の機構として前記連通路を開閉する電気的駆動弁が設けられていて、前記電気的駆動弁が開弁した状態では前記ボールねじナットの移動が許容される一方、前記電気的駆動弁が閉弁した状態では前記ボールねじナットの移動が規制される請求項1〜請求項6のうちいずれか一項に記載の船舶用操舵装置。 The first mechanism is
A ball screw shaft that is rotatably supported inside the housing and rotates with the operation of the drive source.
A ball screw nut that is screwed onto the ball screw shaft via a plurality of balls and has rack teeth provided along the axial direction on the outer peripheral surface.
A sector gear that is integrally rotatably connected to the output shaft and meshes with the rack teeth of the ball screw nut and swings around the output shaft as the ball screw nut moves in the axial direction. Have and
The ball screw nut is slidably provided with respect to the housing, the inside of the housing is partitioned into two liquid chambers by the ball screw nut, and the hydraulic fluid is contained in the two liquid chambers. Is enclosed, and the housing is provided with a communication passage for communicating the two liquid chambers.
As the third mechanism, an electric drive valve for opening and closing the communication passage is provided, and the ball screw nut is allowed to move when the electric drive valve is open, while the electric drive valve is allowed to move. The marine steering device according to any one of claims 1 to 6, wherein the movement of the ball screw nut is restricted when the valve is closed.
前記制御装置は、前記船体の向きを変える際に操作されるハンドルの操舵角速度に応じて前記電気的駆動弁へ供給する電流を制御する請求項7に記載の船舶用操舵装置。 The electric drive valve can adjust the opening degree steplessly by controlling the supplied current.
The marine steering device according to claim 7, wherein the control device controls a current supplied to the electric drive valve according to a steering angular velocity of a steering wheel operated when the hull is turned.
前記ハウジングの内部において回転可能に支持されて前記駆動源の動作に伴い回転するボールねじ軸と、
前記ボールねじ軸に複数のボールを介して螺合されるとともに外周面にはラック歯が軸線方向に沿って設けられているボールねじナットと、
前記出力軸に対して一体回転可能に連結されるとともに前記ボールねじナットのラック歯に噛み合って前記ボールねじナットの軸線方向への移動に伴い前記出力軸を中心として揺動するセクターギヤと、を有し、
前記第3の機構は、前記ボールねじ軸の端部に固定された第1の回転規制部材と、
前記ボールねじ軸の軸線を中心とする回転が規制された状態で前記第1の回転規制部材に対して離間する第1の位置と、前記第1の回転規制部材に係合して前記ボールねじ軸の回転を規制する第2の位置との間を移動する第2の回転規制部材と、を有している請求項1〜請求項6のうちいずれか一項に記載の船舶用操舵装置。 The first mechanism is
A ball screw shaft that is rotatably supported inside the housing and rotates with the operation of the drive source.
A ball screw nut that is screwed onto the ball screw shaft via a plurality of balls and has rack teeth provided along the axial direction on the outer peripheral surface.
A sector gear that is integrally rotatably connected to the output shaft and meshes with the rack teeth of the ball screw nut and swings around the output shaft as the ball screw nut moves in the axial direction. Have and
The third mechanism includes a first rotation restricting member fixed to the end of the ball screw shaft.
The ball screw engages with the first rotation regulating member and the first position separated from the first rotation regulating member in a state where the rotation around the axis of the ball screw shaft is restricted. The marine steering device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a second rotation regulating member that moves between and a second position that regulates the rotation of the shaft.
前記カバーは、前記ハウジングに対して前記ボールねじ軸の軸線を中心とする相対回転が規制された状態で前記ボールねじ軸の軸線に沿って相対的に進退可能に設けられていて、前記第2の回転規制部材は前記カバーの内部に固定されている請求項9に記載の船舶用操舵装置。 The portion of the housing corresponding to the first rotation restricting member is opened in a direction along the axis of the ball screw shaft, and the opened portion is closed by a cover as a part of the housing. Assuming that
The cover is provided so as to be able to move forward and backward relative to the housing along the axis of the ball screw shaft in a state where the relative rotation about the axis of the ball screw shaft is restricted. The marine steering device according to claim 9, wherein the rotation restricting member is fixed to the inside of the cover.
前記ボールねじ軸の軸線に沿った方向において前記第1のカム部材に対向するとともに、前記ボールねじ軸の軸線に沿った方向への移動が規制された状態で前記ボールねじ軸の軸線を中心として回転する第2のカム部材と、
前記第1のカム部材と前記第2のカム部材との間に保持された複数のボールと、を有し、
前記第2のカム部材の回転に伴い前記第1のカム部材が前記ボールを介して前記第2のカム部材に対して離間する方向へ移動することにより、前記第2の回転規制部材は前記第1の回転規制部材に対して係合される請求項9に記載の船舶用操舵装置。 A direction along the axis of the ball screw shaft while being provided on the side opposite to the first rotation restricting member of the second rotation regulating member and in a state where rotation around the axis of the ball screw shaft is restricted. A first cam member that moves integrally with the second rotation restricting member,
With the axis of the ball screw shaft as the center in a state of facing the first cam member in the direction along the axis of the ball screw shaft and restricting the movement of the ball screw shaft in the direction along the axis of the ball screw shaft. The second rotating cam member and
It has a plurality of balls held between the first cam member and the second cam member.
As the second cam member rotates, the first cam member moves in a direction away from the second cam member via the ball, so that the second rotation regulating member becomes the second. The marine steering device according to claim 9, which is engaged with the rotation restricting member of 1.
前記モータの出力軸に連結されたウォームと、
前記ボールねじ軸と一体回転可能に設けられるとともに前記ウォームと噛み合うウォームホイールと、を有し、
前記第3の機構は、その回転規制対象を前記ボールねじ軸に代えて前記ウォームとして前記ウォームにおける前記モータと反対側の端部に設けられている請求項9〜請求項11のうちいずれか一項に記載の船舶用操舵装置。 Assuming that the drive source is a motor
The worm connected to the output shaft of the motor and
It has a worm wheel that is integrally rotatable with the ball screw shaft and meshes with the worm.
The third mechanism is any one of claims 9 to 11 provided at the end of the worm on the opposite side of the worm as the worm instead of the ball screw shaft whose rotation is restricted. The marine steering device according to the section.
前記駆動源は、前記ハンドルの操作を通じた前記舵の動きを補助するアシスト力を発生する請求項1〜請求項14のうちいずれか一項に記載の船舶用操舵装置。 A handle that is operated when changing the direction of the hull is connected to the rudder.
The marine steering device according to any one of claims 1 to 14, wherein the drive source generates an assist force that assists the movement of the rudder through the operation of the steering wheel.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020074263A JP2021172099A (en) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | Steering gear for ship |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020074263A JP2021172099A (en) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | Steering gear for ship |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021172099A true JP2021172099A (en) | 2021-11-01 |
Family
ID=78281318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020074263A Pending JP2021172099A (en) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | Steering gear for ship |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021172099A (en) |
-
2020
- 2020-04-17 JP JP2020074263A patent/JP2021172099A/en active Pending
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