JP2004150516A

JP2004150516A - 舵取機

Info

Publication number: JP2004150516A
Application number: JP2002315880A
Authority: JP
Inventors: Tomohito Tokitsu; 智史時津; Mineo Matsuda; 峰雄松田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】常用操舵用電磁切換弁がスティックする等により切換不能となって予備用操舵用電磁切換弁の操作に切り換えても、舵柄操作に必要な油圧をアクチュエータに供給して操舵性能を維持すること。
【解決手段】常用操舵用電磁切換弁２０と切換用電磁弁２２とを連通する油路２４に配設された常用逆止弁（第１の油圧生成手段）４５と、常用操舵用電磁切換弁２０と分岐路２５及び分岐路２８との間に配設された常用油圧パイロット切換弁（第１の給排油路遮断手段）４６と、常用油圧パイロット切換弁４６を操作する作動油を油路２４から分岐路４７を介して供給する油路４８とを備えてなる構成とした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶の操舵を油圧にて制御する舵取機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の舵取機は、操舵方向を制御する油圧回路の信頼性を向上させるために、油圧回路に油を流通する油ポンプから舵を操作する舵柄に至る一連の油圧回路が並列配置されている。この油圧回路は、常用油圧回路と予備用油圧回路の２系統からなり、複数の電磁切換弁の開閉操作によっての何れか一方の回路が選択されるように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
前記一連の油圧回路を２系統搭載する場合、ポンプ、弁等の部品や、油路用の配管、接続ケーブルが多数となり重量増になる。そこで、故障時に人力等の利用も可能な船舶においては、別途手動による切換手段を備えることによって、例えば、操舵方向を切り換える切換弁に係る回路を並列的に２系統とする油圧回路にて十分対応可能となる場合がある。
【０００４】
図２に上記の場合における舵取機の例を示す。
図２に示す舵取機１０は、作動油の油圧によって一方向の直線力を生成する第１のアクチュエータ１１と、前記一方向とは逆方向の直線力を生成する第２のアクチュエータ１２とが備えられる。また、舵取機１０は、この２つのアクチュエータから得られた直線力を回転力に変換して舵１３に供給する舵柄１３ａと、前記作動油を収納する油タンク１４と、油タンク１４から作動油を送り出す油ポンプ１５とが備えられる。
【０００５】
油ポンプ１５から第１のアクチュエータ１１へ供給される作動油は第１の給油路１６を流通し、第２のアクチュエータ１２へ供給される作動油は第２の給油路１７を流通する。また、第１のアクチュエータ１１から排出された作動油は第１の排油路１８を流通して油タンク１４に戻され、第２のアクチュエータ１２から排出された作動油は第２の排油路１９を流通して油タンク１４に戻される。
【０００６】
この舵取機１０は、第１の給油路１６を通じて作動油の供給先を、第１のアクチュエータ１１、第２のアクチュエータ１２のいずれか、又は第１の排油路１８の３つから選択することで前記舵を操作する第１の給油先切換手段として常用操舵用電磁切換弁２０が備えられる。また、第２の給油路１７を通じて作動油の供給先を、第１のアクチュエータ１１、第２のアクチュエータ１２のいずれか、又は第２の排油路１９の３つから選択することで前記舵を操作する第２の給油先切換手段として予備用操舵用電磁切換弁２１が備えられる。さらに、油ポンプ１５から供給される作動油を、油路３２、油路２４の２つから選択する第３の給油先切換手段として、切換用電磁弁２２が備えられる。
【０００７】
舵取機１０は、油タンク１４と切換用電磁弁２２とを連通させる油路２３と、切換用電磁弁２２と常用操舵用電磁切換弁２０とを連通させる油路２４と、常用操舵用電磁弁２０と分岐路２５を介して第１のアクチュエータ１１とを連通させる油路２６、油路２７と、常用操舵用電磁切換弁２０と分岐路２８を介して第２のアクチュエータ１２とを連通させる油路２９、油路３０とを有する。
また、電磁切換弁２２と予備用操舵用電磁切換弁２１とを連通させる油路３２と、予備用操舵用電磁切換弁２１と分岐路２５とを連通させる油路３３と、予備用操舵用電磁切換弁２１と分岐路２８とを連通させる油路３４と、予備用操舵用電磁切換弁２１と分岐路３５を介して油路３１とを連通させる油路３６とを有する。
【０００８】
第１の給油路１６は、油路２３と油路２４、油路２６、油路２７、或いは油路２３と油路３２、油路３３、油路２７とからなる。第２の給油路１７は、油路２３と油路２４、油路２９、油路３０、或いは油路２３と油路３２、油路３４、油路３０とからなる。
【０００９】
第１の排油路１８は、油路３０と油路２９、油路３１、或いは油路３０と油路３４、油路３６、油路３１とからなる。第２の排油路１９は、油路２７と油路２６、油路３１、或いは油路２７と油路３３、油路３２、油路３１とからなる。
【００１０】
第１のアクチュエータ１１は、舵柄１３ａと連結されるラム３７と、作動油によってラム３７に直線運動を与えるシリンダ３８ａとから構成され、第２のアクチュエータ１２は、ラム３７と、作動油によってラムに直線運動を与えるシリンダ３８ｂとから構成されている。
【００１１】
常用操舵用電磁切換弁２０は、油路２４から、油路２６へ作動油を供給する位置３９と、油路２９へ供給する位置４０と、油路３１へ供給する位置４１とを備える。
また、予備用操舵用電磁切換弁２１は、油路３２から、油路３３へ作動油を供給する位置４２と、油路３４へ供給する位置４３と、油路３６へ供給する位置４４とを備える。
【００１２】
上記の構成からなる舵取機１０において、常用時には、油ポンプ１５から吐き出された作動油が、切換用電磁弁２２によって油路２４を流通し常用操舵用電磁切換弁２０に至る（図２に示す状態）。
船舶の操舵角を０度として維持する場合、常用操舵用電磁切換弁２０は位置４１（図示位置）となっているため、油は常用操舵用電磁切換弁２０から折返されて、油路３１を通って再び油タンク１４へ戻される。このため、舵柄１３ａは回転しない。
【００１３】
次に、例えば面舵に転舵する場合は、常用操舵用電磁切換弁２０を励磁させて位置３９に切り換えると油路２６及び油路２７に作動油が供給される。すると、作動油は第１のアクチュエータ１１に流通し、シリンダ３８ａ内に貯留することによって油圧が高まりラム３７がシリンダ３８ｂ方向に押し出されて移動し、これによって舵柄１３ａは面舵方向に回転して前記舵も同方向に回転する。
シリンダ３８ｂ内にあった作動油は、油路３０、油路２９を流通して、常用操舵用電磁切換弁２０に至り、油路３１を通って再び油タンク１４へ戻される。
【００１４】
前記の状態で、常用操舵用電磁切換弁２０を再び位置４１に切り換える。すると、第１のアクチュエータ１１への作動油の流通が常用操舵用電磁切換弁２０によって遮断され、油路２６及び油路２７内の油圧が保持されるため、舵角が維持される。
【００１５】
取舵方向に転舵する場合も上記面舵時と同様の作用となって、作動油は、常用操舵用電磁切換弁２０を位置４０に切り換えることによって、油路２９、油路３０を流通し、シリンダ３８ｂ内に供給されてラム３７を上記と異なるシリンダ３８ａ方向に移動させるので、舵柄１３ａは取舵方向に回転する。
【００１６】
ここで、例えば、面舵方向に維持された舵角を再び０度に戻すために常用操舵用電磁切換弁２０を位置３９から位置４１に切り換える。このとき、作動油内に混入した不純物等が常用操舵用電磁切換弁２０内の切換部に混入することによって、作動位置を切り換えできなくなる事態（以下、スティックという）が発生する場合がある。
このような場合であっても、予備用操舵用電磁切換弁２１に作動油が流通するよう切換用電磁弁２２を切り換えて、予備用操舵用電磁切換弁２１を同様に操作することによって、操舵が引き続き行われる。
【００１７】
このように、舵の操作は、通常は常用操舵用電磁切換弁２０を使用することによって行われるが、もし常用操舵用電磁切換弁２０に何らかの障害が発生したとしても、切換用電磁弁２２を常用操舵用電磁切換弁２０から予備用操舵用電磁切換弁２１に切り換えれば、問題なく舵を操作することが可能である。
【００１８】
【特許文献１】
特開平８−１１３１９７
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の舵取機１０において、非常に稀な状況として、常用操舵用電磁切換弁２０が位置３９でスティックしてしまった場合、予備用操舵用電磁切換弁２１を通じて第１のアクチュエータ１１に供給された作動油が常用操舵用電磁切換弁２０に流れてしまう。そして、そのまま油路２４、切換用電磁弁２２を通過して、油路３１を流通し油タンク１４に排出されてしまい、第１のアクチュエータ１１に舵を操作するのに十分な油圧を作用させられなくなってしまう可能性があった。
【００２０】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、常用操舵用電磁切換弁がスティックする等の事態が仮に発生した場合において、予備用操舵用電磁切換弁の操作に切り換えても、舵柄操作に必要な油圧をアクチュエータに供給して操舵性能を維持することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
請求項１に記載の発明は、舵と、該舵を油圧によって一方向に転回させる第１のアクチュエータと、前記舵を同じく油圧によって他方向に転回させる第２のアクチュエータと、作動油を送り出す油ポンプと、該油ポンプから送り出された作動油を前記第１、第２のアクチュエータの何れか一方に供給する第１の給油路と、前記第１、第２のアクチュエータの何れか他方から作動油を排出する第１の排油路と、前記油ポンプから送り出された作動油を前記第１、第２のアクチュエータの何れか一方に供給する第２の給油路と、前記第１、第２のアクチュエータの何れか他方から作動油を排出する第２の排油路と、前記第１の給油路を通じての作動油の供給先を、前記第１、第２のアクチュエータの何れか、又は第１の排油路の３つから選択する第１の給油先切換手段と、前記第２の給油路を通じての作動油の供給先を、前記第１、第２のアクチュエータの何れか、又は第２の排油路の３つから選択する第２の給油先切換手段と、前記油ポンプから送り出される作動油の供給先を、前記第１、第２の給油路の２つから選択する第３の給油先切換手段とを備える舵取機であって、前記第３の給油先切換手段による作動油の供給先を前記第１の給油路から前記第２の給油路に切り換えた場合に、前記第１の給油路及び第１の排油路による給排油を断つ第１の給排油路遮断手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
このような第１の給排油路遮断手段を備える構成とすることで、第１の給油先切換手段による操舵時に、何らかの問題が生じて第１の給油先切換手段がスティックして切換不能となった場合、第３の給油先切換手段によって、作動油の供給先を第２の給油路に切り換えるとともに、第１の給排油路遮断手段によって、第１の給油路及び第１の排油路の給排油を遮断する。この結果、第１の給油先切換手段のスティック位置に拘わらず、第１、第２のアクチュエータに導入された作動油が第１の給油路及び第１の排油路を通じて不要に排出されることがなく、第１、第２のアクチュエータから意図に反して作動油が漏れることがない。よって、第２の給油先切換手段により正常な運転が維持される。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の舵取機であって、前記第１の給排油路遮断手段が、作動油の供給先を前記第１の給油路から前記第２の給油路に切り換えた場合に生じる前記第１の給油路内の油圧変化を検知して作動する油圧作動弁であることを特徴とする。
【００２４】
このような第１の給排油路遮断手段が油圧作動弁である構成とすることで、遮断に必要な力を第１の給油路内から得ることにより、弁自体の誤作動や故障の起き難い簡易な構造にできる。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の舵取機において、前記第１の給油路に、前記第１の給排油路遮断手段を作動させるに足る油圧を生じさせる第１の油圧生成手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
このような第１の油圧生成手段を備える構成とすることで、第１の給排油路遮断手段を作動させる油圧を、油路内を通常時に流通する油圧よりも高く設定しても、作動に十分な油圧を提供させることができて、第１の給排油路遮断手段の作動の契機としての油圧の変化が捉えやすくなる。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の舵取機であって、前記第１の油圧生成手段が、前記油ポンプから送り出された作動油の圧力が前記第１の給排油路遮断手段を作動するに足る油圧になるまで前記第１の給油路を遮断し、前記油圧に達すると開放されて、前記ポンプから前記第１又は第２のアクチュエータへの作動油の流通を可能にする油圧作動弁であることを特徴とする。
【００２８】
このような第１の油圧生成手段が油圧作動弁である構成とすることで、誤作動や故障等の起き難い簡易な構造によっても油圧生成ができる。また、第１の給排油路遮断手段の作動の契機としての油圧の変化が捉えやすくなる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を示す。
なお、上記においてすでに説明した構成要素と同一のものには同一符号を付して説明は省略する。以下、図２と異なる点について説明する。
【００３０】
図１に示す舵取機１０は、常用操舵用電磁切換弁２０及び切換用電磁弁２２とを連通する油路２４に配設された常用逆止弁（第１の油圧生成手段）４５を有する。また、常用操舵用電磁切換弁２０と、分岐路２５或いは分岐路２８との間に配設された常用油圧パイロット切換弁（第１の給排油路遮断手段）４６を有する。さらに、この常用油圧パイロット弁４６を操作する作動油を、油路２４から分岐路４７を介して供給するための油路４８を有する。
常用逆止弁４５は、単に油ポンプ１５側に作動油を逆流させないだけでなく、ポンプから吐出された作動油の圧力が所定の圧力（常用油圧パイロット弁４６を開状態に切り換えるのに十分な圧力）に達するまで、油路２４を開通させない構造となっている。
【００３１】
舵取機１０は、予備用操舵用電磁切換弁２１と切換用電磁弁２２とを連通する油路３２に配設された予備用逆止弁４９を有する。また、予備用操舵用電磁切換弁２１と、分岐路２５或いは分岐路２８との間に配設された予備用油圧パイロット切換弁５０を有する。さらに、この予備用油圧パイロット切換弁５０を操作する作動油を、油路３２から分岐路５１を介して供給するための油路５２を備える。予備用逆止弁４９も所定の圧力に達するまで、油路３２を開通させない構造となっている。
【００３２】
上記の構成からなる舵取機１０において、常用時は、上記従来例と同様に切換用電磁弁２２が常用操舵用電磁切換弁２０に油を供給するように切り換えられている。
船舶の操舵角が０度となる状態を維持する場合、上記従来例と同様に常用操舵用電磁切換弁２０を図示のように位置４１とすることによって、油路２４を流通する作動油は、常用操舵用電磁切換弁２０から油路３１へ流れて油タンク１４に至る。この状態では、第１のアクチュエータ１１或いは第２のアクチュエータ１２に作動油が流通されない状態となって、舵柄１３ａの位置は変わらず、操舵角も変わらない。
【００３３】
一方、油ポンプ１４からは作動油が供給され続けるため、常用逆止弁４５によって油路４８内の油圧が高まり、所定の圧力になった時点で常用油圧パイロット切換弁４６は開状態となる。
上記の状態において、進行方向を中立位置から例えば面舵に転舵する場合は、常用操舵用電磁切換弁２０を励磁させて位置３９に切り換える。このとき常用操舵用電磁切換弁２０内に作動油が流通し、油路２６、油路２７に油が供給される。
【００３４】
すると、作動油は第１のアクチュエータ１１に至って、シリンダ３８ａ内に貯留することによってラム３７がシリンダ３８ｂ方向に押し出されて移動し、これによって舵柄１３ａは面舵方向に回転する。
シリンダ３８ｂ内にあった油は、油路３０、油路２９を流通して、常用油圧パイロット切換弁４６、常用操舵用電磁切換弁２０に至り、油路３１を通って再び油タンク１４へ戻される。
【００３５】
上記の状態で、何らかの要因によって、常用操舵用電磁切換弁２０が、スティック等により位置３９のまま切換不能に至るような事態が発生した場合、切換用電磁弁２２を励磁させて予備用操舵用電磁切換弁２１へ作動油が流通するように切り換える。その後、予備用操舵用電磁切換弁２１を励磁させて位置４２に切り換える。
その結果、常用時と同様の作用によって、予備用逆止弁４９から所定の油圧が予備用油圧パイロット切換弁５０に供給されて開放される。すると、油路３３、油路２７に作動油が供給される。
【００３６】
このとき、常用操舵用電磁切換弁２０と常用油圧パイロット切換弁４６は連通したままの状態となっているが、油路２４の油圧が低下するため、これに連動して油路４８内の油圧が所定の圧力より小さくなった時点で、常用油圧パイロット切換弁４６が閉じられる。
この結果、予備用操舵用電磁切換弁２１から第１のアクチュエータ１１へ流れる作動油が、分岐路２５から分岐されて油路２６から常用操舵用電磁切換弁２０へ至ろうとしても、常用油圧パイロット切換弁４６にて遮断される。よって、作動油は常用操舵用電磁切換弁２０内に流れ込むことなく第１のアクチュエータ１１へと流れて操舵性能は維持される。
【００３７】
上記の作用は、面舵時における作用を示しているが、取舵時に常用操舵用電磁切換弁２０がスティック等によって位置４０の状態で切換不能となっても、上記と同様の作用によって操舵性能が保持される。
【００３８】
この舵取機によれば、常用操舵用電磁切換弁がスティック等によって切換不能な状態となって予備用操舵用電磁切換弁による操作に切り換えられた場合においても、常用操舵用電磁切換弁内を流通しようとする作動油が油圧パイロット切換弁によって遮断される。よって、アクチュエータを作動する圧力が維持されて操舵操作を継続することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明した本発明の舵取機においては以下の効果を奏する。
請求項１記載の発明は、第１の給排油路遮断手段を有することによって、第１の給油先切換手段において何らかの問題が生じて、第３の給油先切換手段によって、作動油の供給先を第１の給油路から第２の給油路に切り換えても、第２の給油先切換手段による操舵を誤作動なく行わせることができる。
【００４０】
請求項２記載の発明は、第１の給排油路遮断手段が油圧作動弁であることによって、誤作動や故障のない安全な操舵が可能となる。
【００４１】
請求項３記載の発明は、第１の油圧生成手段が生み出した油圧によって、給排油路の開閉が行われるため、油圧作動弁の作動の精度をさらに高めることができる。
【００４２】
請求項４記載の発明は、第１の給排油路遮断手段が作動するに足る油圧になるまで油圧作動弁の遮断状態が維持されるため、誤作動や故障のない安全な操舵が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態における舵取機の系統図である。
【図２】従来の舵取機の系統図である。
【符号の説明】
１０舵取機
１１第１のアクチュエータ
１２第２のアクチュエータ
１３舵
１４油タンク
１５油ポンプ
２０常用操舵用電磁切換弁（第１の給油先切換手段）
２１予備用操舵用電磁切換弁（第２の給油先切換手段）
２２切換用電磁弁（第３の給油先切換手段）
４５常用逆止弁（第１の油圧生成手段）
４６常用油圧パイロット弁（第１の給排油路遮断手段）

Claims

舵と、該舵を油圧によって一方向に転回させる第１のアクチュエータと、前記舵を同じく油圧によって他方向に転回させる第２のアクチュエータと、作動油を送り出す油ポンプと、該油ポンプから送り出された作動油を前記第１、第２のアクチュエータの何れか一方に供給する第１の給油路と、前記第１、第２のアクチュエータの何れか他方から作動油を排出する第１の排油路と、前記油ポンプから送り出された作動油を前記第１、第２のアクチュエータの何れか一方に供給する第２の給油路と、前記第１、第２のアクチュエータの何れか他方から作動油を排出する第２の排油路と、前記第１の給油路を通じての作動油の供給先を、前記第１、第２のアクチュエータの何れか、又は第１の排油路の３つから選択する第１の給油先切換手段と、前記第２の給油路を通じての作動油の供給先を、前記第１、第２のアクチュエータの何れか、又は第２の排油路の３つから選択する第２の給油先切換手段と、前記油ポンプから送り出される作動油の供給先を、前記第１、第２の給油路の２つから選択する第３の給油先切換手段とを備える舵取機であって、
前記第３の給油先切換手段による作動油の供給先を前記第１の給油路から前記第２の給油路に切り換えた場合に、前記第１の給油路及び第１の排油路による給排油を断つ第１の給排油路遮断手段を備えることを特徴とする舵取機。
前記第１の給排油路遮断手段が、作動油の供給先を前記第１の給油路から前記第２の給油路に切り換えた場合に生じる前記第１の給油路内の油圧変化を検知して作動する油圧作動弁であることを特徴とする請求項１記載の舵取機。
前記第１の給油路に、前記第１の給排油路遮断手段を作動させるに足る油圧を生じさせる第１の油圧生成手段を備えることを特徴とする請求項２記載の舵取機。
前記第１の油圧生成手段が、前記油ポンプから送り出された作動油の圧力が前記第１の給排油路遮断手段を作動するに足る油圧になるまで前記第１の給油路を遮断し、前記油圧に達すると開放されて、前記油ポンプから前記第１又は第２のアクチュエータへの作動油の流通を可能にする油圧作動弁であることを特徴とする請求項３記載の舵取機。