JP2023125284A - 舵取機 - Google Patents

Abstract

【課題】舵角検出機構の小型化が可能な舵取機を提供する。【解決手段】舵取機１は、舵軸２に固定される舵柄３と、少なくとも１つの液圧アクチュエータ４を含む。液圧アクチュエータ４は、舵柄３と係合するピン４３が設けられたラム４１、およびラム４１の両端部がそれぞれ挿入された一対のシリンダ４２を含む。また、舵取機１は、舵軸２または舵柄３の側方に配置された、舵軸２の軸方向と平行な回転軸回りに回転可能な回転体と、前記回転体の回転角を検出する回転センサと、舵軸２または舵柄３に設けられたリンク部と前記回転体とを連結する連結棒を含む。前記連結棒は、前記回転体と摺動可能であるか、伸縮可能である。【選択図】図１

Description

本開示は、船舶に搭載される舵取機に関する。

従来から、船舶には、液圧により舵板を操作する舵取機が搭載されている。例えば、特許文献１には、図９に示すようなラプソンスライド型の舵取機１００が開示されている。

具体的に、舵取機１００は、舵板が取り付けられた舵軸１１０に固定される舵柄１２０と、舵柄１２０を揺動させる液圧アクチュエータ１３０を含む。液圧アクチュエータ１３０は、舵軸１１０の軸方向と直交する方向に延びるラム１３１と、ラム１３１の両端部がそれぞれ挿入された一対のシリンダ１３２を含む。ラム１３１の中央には舵柄１２０と係合するピン１３３が設けられている。

さらに、舵取機１００は、船舶の船長方向に対する舵板の角度である舵角を検出する舵角検出器１６０を含む。舵角検出器１６０からはレバー１５０が延びており、このレバー１５０の先端が、舵柄１２０の上面に設けられたリンク部１２１と連結棒１４０によって連結されている。舵軸１１０の中心とリンク部１２１とを結ぶ線分とレバー１５０が常に平行に保たれることで、レバー１５０の揺動角として舵角が検出される。

特開平３－９９９９７号公報

ところで、上述したようなレバー１５０が舵柄１２０と同角度で揺動する構成の舵角検出機構では、連結棒１４０およびレバー１５０の可動範囲が大きいために、舵角検出機構の小型化が困難であった。

そこで、本開示は、舵角検出機構の小型化が可能な舵取機を提供することを目的とする。

本開示は、舵軸に固定される舵柄と、前記舵柄と係合するピンが設けられたラム、および前記ラムの両端部がそれぞれ挿入された一対のシリンダを含む少なくとも１つの液圧アクチュエータと、前記舵軸または前記舵柄の側方に配置された、前記舵軸の軸方向と平行な回転軸回りに回転可能な回転体と、前記回転体の回転角を検出する回転センサと、前記舵軸または前記舵柄に設けられたリンク部と前記回転体とを連結する連結棒と、を備え、前記連結棒は、前記回転体と摺動可能であるか、伸縮可能である、舵取機を提供する。

本開示によれば、舵角検出機構の小型化が可能な舵取機が提供される。

一実施形態に係る舵取機の概略構成図である。 図１に示す、液圧回路を省略した舵取機の側面図である。 図１に示す舵取機の要部の平面図であり、舵柄が中立位置に位置する状態を示す。 図１に示す舵取機の要部の平面図であり、舵柄が中立位置から揺動した状態を示す。 図１に示す舵取機の電気機器を示すブロック図である。 第１変形例の舵取機の要部の平面図であり、舵柄が中立位置に位置する状態を示す。 第１変形例の舵取機の要部の平面図であり、舵柄が中立位置に位置する状態を示す。 第２変形例の舵取機の要部の斜視図である。 従来の舵取機の概略構成図である。

図１および図２に、一実施形態に係るラプソンスライド型の舵取機１を示す。この舵取機１は、舵板が取り付けられた舵軸２に固定される舵柄３と、舵柄３を揺動させる２つの液圧アクチュエータ４を含む。液圧アクチュエータ４は、舵軸２を挟み込むように互いに平行に配置されている。ただし、液圧アクチュエータ４の数は１つであってもよい。一般的に、舵軸２の軸方向は鉛直方向であり、液圧アクチュエータ４の軸方向は船幅方向である。

各液圧アクチュエータ４は、舵軸２の軸方向と直交する方向に延びるラム４１と、ラム４１の両端部がそれぞれ挿入された一対のシリンダ４２を含む。ラム４１の中央には舵柄３と係合するピン４３が設けられている。ピン４３には、ローラ４４が取り付けられている。

舵柄３は、内部に舵軸２が挿入される筒状部３１と、筒状部３１の側面からから互いに反対向きに突出する一対のアーム部３２を含む。各アーム部３２は、上下方向で互いに対向する一対の挟持板３３を含み、これらの挟持板３３の間に液圧アクチュエータ４のラム４１が挟持される。各挟持板３３の先端には係合溝３４が形成されており、この係合溝３４にピン４３がローラ４４を介して係合している。

一方の液圧アクチュエータ４の一対のシリンダ４２には液圧回路５Ａが接続され、他方の液圧アクチュエータ４の一対のシリンダ４２には液圧回路５Ｂが接続されている。なお、図２では、図面の簡略化のために液圧回路５Ａ，５Ｂを省略する。

液圧回路５Ａ，５Ｂのそれぞれは、一方のシリンダ４２へ作動液を供給するとともに、他方のシリンダ４２から作動液を回収する。作動液は、典型的には油である。本実施形態では、液圧回路５Ａ，５Ｂのそれぞれが、一方向に回転する液圧ポンプ５１と方向切換弁５３を含む閉回路である。ただし、液圧回路５Ａ，５Ｂのそれぞれは、方向切換弁を含まない、双方向に回転する液圧ポンプ５１を含む閉回路であってもよい。あるいは、液圧回路５Ａ，５Ｂのそれぞれは、液圧ポンプ５１がタンクから作動液を吸入し、そのタンクへシリンダ４２から作動液が排出される開回路であってもよい。

液圧ポンプ５１は電動機５２により駆動される。電動機５２および上述した方向切換弁５３は、図５に示すコントローラ９により制御される。コントローラ９には操舵信号が入力され、コントローラ９はその操舵信号に応じて電動機５２および方向切換弁５３を制御する。

コントローラ９および後述する演算器６２に関し、本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、および/または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウエアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウエアである。ハードウエアは、本明細書に開示されているハードウエアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウエアであってもよい。ハードウエアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウエアとソフトウエアの組み合わせであり、ソフトウエアはハードウエアおよび/またはプロセッサの構成に使用される。

図１および図２に戻って、舵取機１は、さらに２つの舵角検出機構６を含む。各舵角検出機構６は、船舶の船長方向に対する舵板の角度である舵角を検出する。各舵角検出機構６は、図３に示すように、舵柄３の筒状部３１の側面に設けられたリンク部６０と、舵柄３の側方に配置された回転体８と、リンク部６０と回転体８とを連結する連結棒７を含む。さらに、舵角検出機構６は、図５に示す回転センサ６１および演算器６２を含む。

リンク部６０は、舵角がゼロ度のとき、換言すればピン４３の中心と舵軸２の中心とを結ぶ線が液圧アクチュエータ４の軸方向と垂直なときに、当該リンク部６０の中心と舵軸２の中心とを結ぶ線が液圧アクチュエータ４の軸方向と平行となる位置に設けられている。リンク部６０は連結棒７の先端とピンを介して接続されており、これにより連結棒７がそのピンを支点として水平方向に揺動可能である。

双方の液圧アクチュエータ４のシリンダ４２同士は、接続体１１によって接続されている。接続体１１の中央には、舵柄３の中央に向かって突出するように棒状のサポート１２が設けられている。回転体８は、サポート１２を介して接続体１１に取り付けられている。回転体８は、舵軸２の軸方向と平行な回転軸８０回りに回転可能なものである。

より詳しくは、回転体８は、サポート１２に回転可能に支持されたベース８１と、ベース８１に固定された筒状部８２を含む。この筒状部８２に連結棒７が挿入されることで、連結棒７が回転体８に摺動可能に支持されている。

このような構成のために、図４に示すように液圧アクチュエータ４によって舵柄３が揺動されると、連結棒７が回転体８の筒状部８２から引き抜かれながら回転体８を支点として揺動する。

回転センサ６１は、サポート１２に取り付けられ（図３，４では図示を省略）、回転体８の回転角を検出する。演算器６２は、回転センサ６１で検出される回転体８の回転角を舵角に変換する。演算器６２は、コントローラ９に組み込まれてもよい。

以上説明したように、本実施形態の舵取機１では、連結棒７の可動範囲が回転体８を頂点とする略三角形の範囲となる。従って、従来の連結棒およびレバーを用いる舵角検出機構よりも、連結棒７の可動範囲が小さくなる分、舵角検出機構６を小型化することができる。

また、本実施形態では回転体８がサポート１２を介して接続体１１に取り付けられているので、２つの液圧アクチュエータ４を用いた場合に通常採用される接続体１１を、回転体８の取付部材として利用することができる。

（変形例）
本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、前記実施形態ではリンク部６０が舵柄３の筒状部３１の側面に設けられていたが、リンク部６０は、舵柄３の筒状部３１の上面もしくは下面またはアーム部３２の上面もしくは下面に設けられてもよい。ただし、この場合には、舵柄の高さを考慮して回転体８などの設置位置を決定する必要がある。これに対し、前記実施形態のように、リンク部６０が舵柄３の筒状部３１の側面（アーム部３２の側面でも可）に設けられれば、回転体８などの設置位置の制約が小さくなる。

あるいは、リンク部６０は、舵柄３ではなく舵軸２に設けられてもよい。この場合、回転体８は、舵軸２の側方に配置されれば、舵柄３の側方に配置されなくてもよい。例えば、回転体が舵柄３の下方に配置されてもよい。

リンク部６０が舵軸２に設けられる場合は、舵取機１の製造工場から連結棒７を組み込んだ状態で舵取機１を出荷することができない。これに対し、リンク部６０が舵柄３に設けられれば、連結棒７を組み込んだ状態で舵取機１を製造工場から出荷することができる。

また、前記実施形態では連結棒７が回転体８と摺動可能であったが、図６，７に示すように、伸縮可能な連結棒７Ａを含む舵角検出機構６Ａを採用することも可能である。図例では、連結棒７Ａが、リンク部６０にピンを介して接続されたスリーブ７１と、スリーブ７１内に嵌合する、回転体８Ａに固定されたロッド７２を含む。回転体８Ａは、回転軸８０回りに回転可能となるようにサポート１２に支持されている。ただし、ロッド７２がリンク部６０にピンを介して接続され、スリーブ７１が回転体８Ａに固定されてもよい。

さらに、連結棒７が回転体８と摺動可能である場合でも、連結棒７および回転体８の構造は適宜変更可能である。例えば、図８に示すような連結棒７Ｂおよび回転体８Ｂを含む舵角検出機構６Ｂが採用されてもよい。具体的に、連結棒７Ｂは、下向きに開口する溝状の形状を有する。回転体８Ｂは、サポート１２（図８では省略）に回転軸８０回りに回転可能に支持されるベース８３と、連結棒７Ｂと係合するローラ８５と、ベース８３上でローラ８５を回転可能に保持するホルダ８４を含む。

また、液圧アクチュエータ４が１つである場合は、回転体８（または８Ａもしくは８Ｂ）を回転可能に支持するサポートが船体に直接取り付けられてもよい。

（まとめ）
本開示は、舵軸に固定される舵柄と、前記舵柄と係合するピンが設けられたラム、および前記ラムの両端部がそれぞれ挿入された一対のシリンダを含む少なくとも１つの液圧アクチュエータと、前記舵軸または前記舵柄の側方に配置された、前記舵軸の軸方向と平行な回転軸回りに回転可能な回転体と、前記回転体の回転角を検出する回転センサと、前記舵軸または前記舵柄に設けられたリンク部と前記回転体とを連結する連結棒と、を備え、前記連結棒は、前記回転体と摺動可能であるか、伸縮可能である、舵取機を提供する。

上記の構成によれば、連結棒の可動範囲は、回転体を頂点とする略三角形の範囲となる。従って、舵角検出機構を小型化することができる。

前記リンク部は、前記舵柄に設けられてもよい。リンク部が舵軸に設けられる場合は、舵取機の製造工場から連結棒を組み込んだ状態で舵取機を出荷することができない。これに対し、リンク部が舵柄に設けられれば、連結棒を組み込んだ状態で舵取機を製造工場から出荷することができる。

前記リンク部は、前記舵柄の側面に設けられてもよい。リンク部を舵柄の上面に設けた場合には、舵柄の高さを考慮して回転体などの設置位置を決定する必要がある。これに対し、リング部が舵柄の側面に設けられれば、回転体などの設置位置の制約が小さくなる。

前記少なくとも１つの液圧アクチュエータは、前記舵軸を挟み込むように互いに平行に配置された２つの液圧アクチュエータを含み、上記の舵取機は、前記２つの液圧アクチュエータにおける前記一対のシリンダの一方同士を接続する接続体をさらに備え、前記回転体は、前記接続体に取り付けられてもよい。この構成によれば、２つの液圧アクチュエータを用いた場合に通常採用される接続体を、回転体の取付部材として利用することができる。

例えば、上記の舵取機は、前記回転センサで検出される前記回転体の回転角を舵角に変換する演算器をさらに備えてもよい。

１ 舵取機
１１ 接続体
２ 舵軸
３ 舵柄
４ 液圧シリンダ
４１ ラム
４２ シリンダ
４３ ピン
６，６Ａ，６Ｂ 舵角検出機構
６０ リンク部
６１ 回転センサ
６２ 演算器
７，７Ａ，７Ｂ 連結棒
８，８Ａ，８Ｂ 回転体
８０ 回転軸

Claims (5)

1. 舵軸に固定される舵柄と、
   前記舵柄と係合するピンが設けられたラム、および前記ラムの両端部がそれぞれ挿入された一対のシリンダを含む少なくとも１つの液圧アクチュエータと、
   前記舵軸または前記舵柄の側方に配置された、前記舵軸の軸方向と平行な回転軸回りに回転可能な回転体と、
   前記回転体の回転角を検出する回転センサと、
   前記舵軸または前記舵柄に設けられたリンク部と前記回転体とを連結する連結棒と、を備え、
   前記連結棒は、前記回転体と摺動可能であるか、伸縮可能である、舵取機。
2. 前記リンク部は、前記舵柄に設けられている、請求項１に記載の舵取機。
3. 前記リンク部は、前記舵柄の側面に設けられている、請求項２に記載の舵取機。
4. 前記少なくとも１つの液圧アクチュエータは、前記舵軸を挟み込むように互いに平行に配置された２つの液圧アクチュエータを含み、
   前記２つの液圧アクチュエータにおける前記一対のシリンダの一方同士を接続する接続体をさらに備え、
   前記回転体は、前記接続体に取り付けられている、請求項１～３の何れか一項に記載の舵取機。
5. 前記回転センサで検出される前記回転体の回転角を舵角に変換する演算器をさらに備える、請求項１～４の何れか一項に記載の舵取機。
   

Images