JP7002231B2 - 操舵制御システム - Google Patents

Description

本発明は、舵板の舵角を変更する操舵制御システムに関する。

船舶には、進行する方向を変えるべく操舵制御システムが備わっており、操舵制御システムの一例として例えば特許文献１のような舶用操舵装置が知られている。特許文献１の舶用操舵装置は、舵板駆動部と液圧ポンプとを備えており、液圧ポンプから舵板駆動部に圧液を供給することによって舵板駆動部が駆動するようになっている。また、舵板駆動部と液圧ポンプとの間には切換弁が介在している。切換弁は、舵板駆動部に流す圧液の方向を切換えることができ、これによって舵板の舵角を変えることができる。

特開２０１２－１３６１４８号公報

特許文献１では、舶用操舵装置の故障について何ら言及されていない。よって、例えば、切換弁が開いたままの状態でスティックした場合、舵板駆動部に意図しない作動液が流れ、舵板駆動部が不所望に動くことになる。また、液圧ポンプの駆動する電動機に繋がる配線が断線し、その状態で切換弁が作動した場合、舵板に外力がかかるとその力によって舵板駆動部が不所望に動くことになる。その他、舶用操舵装置における故障は多岐にわたり、その故障により舵板駆動部が不所望に動く可能性がある。それ故、故障時等において操舵制御システムにおける舵板駆動部が不所望な動きをしないようにすることが望まれている。

そこで本発明は、舵板駆動部が不所望な動きをすることを防ぐことができる操舵制御システムを提供することを目的としている。

本発明は、供給される圧液の方向に応じた方向に舵板を動かす舵板駆動部と、前記舵板駆動部に供給する圧液を吐出する液圧ポンプと、前記液圧ポンプと前記舵板駆動部との間に配置され、入力される操舵信号に応じて前記液圧ポンプから前記舵板駆動部に供給される圧液の流れる方向を切換える方向切換弁と、前記方向切換弁とは別に前記液圧ポンプと前記舵板駆動部との間に配置され、それらの間を閉じることによって前記液圧ポンプから前記舵板駆動部に供給される圧液の流れを止める遮断機構と、予め定められる遮断条件を充足する場合に前記遮断機構によって前記液圧ポンプから前記舵板駆動部に供給される圧液の流れを止めさせる制御装置と、を備えるものである。

本発明に従えば、遮断条件を充足した際に液圧ポンプから舵板駆動部への作動液の供給を止めることができる。即ち、遮断条件を充足した際に、舵板の動きを止め且つその舵角を維持することができ、舵板駆動部が不所望な動きをすることを防ぐことができる。

上記発明において、前記方向切換弁は、舵板を操作するための操舵部からの操作指令に応じた操舵信号が入力されるようになっており、前記遮断条件には、前記操舵指令に対して前記舵板を目標舵角に動かすことができない状態又はそのおそれがある状態であることを含んでもよい。

上記構成に従えば、例えば操舵制御システムが故障する等して、操舵指令に対して舵板を目標舵角に動かすことができない状態又はそのおそれがある状態において、舵板の舵角を維持させることができる。これにより、操舵制御システムが故障する等した際に舵板に外力が作用しても、舵板が不所望な方向に向くことを防ぐことができる。

上記発明において、前記遮断機構は、圧液の流れを止める際に前記液圧ポンプをアンロード状態にしてもよい。

上記構成に従えば、遮断条件を充足すると、液圧ポンプはアンロード状態となり、液圧ポンプにかかる負荷を低減することができる。これにより、遮断時における操舵制御システムの消費エネルギーを低減することができ、また液圧ポンプの損傷を抑制することができる。

上記発明において、前記制御装置は、前記遮断条件を充足の有無に応じて前記遮断機構に切換信号を出力し、前記遮断機構は、遮断切換弁と、遮断弁とを有し、前記遮断切換弁は、前記切換信号の入力状態に応じたパイロット圧を前記遮断弁に出力し、前記遮断弁は、入力されるパイロット圧に応じて前記液圧ポンプと前記舵板駆動部との間を開閉してもよい。

上記構成に従えば、パイロット圧による駆動力によって遮断弁を作動させることができる。それ故、電磁式の遮断弁に比べて大きな流量の作動液を通過させることができるので、操舵制御システムを大型の舵板駆動部に適用することができる。

上記発明において、前記液圧ポンプは、油通路を介して前記方向切換弁に接続され、前記制御装置は、前記遮断条件を充足の有無に応じて前記遮断機構に切換信号を出力し、前記遮断機構は、遮断切換弁と、遮断弁とを有し、前記遮断弁は、入力されるパイロット圧に応じて前記液圧ポンプと前記舵板駆動部との間を開閉し、前記遮断切換弁は、前記切換信号の入力状態に応じたパイロット圧を前記遮断弁に出力し、前記油通路の圧液をパイロット圧として出力すべく前記油通路に接続され、前記油通路には、前記遮断切換弁との接続箇所よりも下流側の部分を流れる圧液を昇圧すべく昇圧部が形成されていてもよい。

上記構成に従えば、液圧ポンプから吐出される作動液によって遮断切換弁を作動させることができる。これにより、操舵制御システムにおける部品点数の増加を抑制することができる。

上記発明において、前記制御装置は、前記遮断条件を充足の有無に応じて前記遮断機構に切換信号を出力し、前記遮断機構は、電磁遮断弁を有し、前記電磁遮断弁は、前記切換信号の入力状態に応じて前記液圧ポンプと前記舵板駆動部との間を開閉してもよい。

上記構成に従えば、制御装置から遮断弁に直接切換信号を出力して動かすことができるので、遮断弁を動かすべくパイロット弁が不要である。それ故操舵制御システム１Ｂにおいて部品点数を低減することができる。

本発明によれば、舵板駆動部が不所望な動きをすることを防ぐことができる。

第１実施形態の操舵制御システムの構成を示す油圧回路図である。 操舵制御システムが実行する舵角停止処理の手順を示すフローチャートである。 第２実施形態の操舵制御システムの構成を示す油圧回路図である。 第３実施形態の操舵制御システムの構成を示す油圧回路図である。

以下、本発明に係る第１乃至第３実施形態の操舵制御システム１，１Ａ，１Ｂについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する操舵制御システム１，１Ａ，１Ｂは、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

＜第１実施形態＞
［操舵制御システム］
船舶では、操舵室にある操舵部５の舵輪の操作、及びオートパイロット機能等に基づいて入力される操舵信号に応じて船舶の進行方向を変えられるようになっており、船舶はその進行方向を変えるべく操舵制御システム１を備えている。操舵制御システム１は、圧液（例えば、油又は水等の液体）によって駆動するようになっており、舵板１２と、舵板駆動部２と、電液駆動装置３と、制御装置４と、操舵部５、センサ群６とを備えている。

［舵板］
舵板１２は、船舶の進行方向を変えるための部材であり、船舶の船尾辺りに取付けられている。より詳細に説明すると、舵板１２は、側面視で大略矩形の板状の部材であり、舵板１２は舵軸１１に固定されている。舵軸１１は、その軸線が略垂直に延在し且つその軸線回りに回動可能な状態で船舶の船尾に取付けられており、舵板１２は、上下方向に立ち且つ前後方向に延在するように舵軸１１に固定されている。また、舵軸１１には、舵柄１３が取付けられている。舵柄１３は、舵軸１１からその軸線に直交する方向に延在しており、舵柄１３には、舵軸１１を回動させるべく舵板駆動部２が設けられている。

［舵板駆動部］
舵板駆動部２は、例えばラムシリンダ機構であり、ラム１４と、２つのシリンダ１５，１６を有している。ラム１４は、ラム軸１４ａとラムピン１４ｂとを有している。ラム軸１４ａは、その軸線方向に延在する長手状の部材であり、その軸線方向中央部分にラムピン１４ｂが突設されている。ラムピン１４ｂは、ラム軸１４ａと一体的に移動し、またラムピン１４ｂには舵柄１３が係合されている。それ故、ラム軸１４ａが移動すると、舵柄１３が舵軸１１を中心に揺動し、それに伴って舵板１２がその軸線回りに回動する。このように構成されているラム軸１４ａには、それを軸線方向に移動させるべく２つのシリンダ１５，１６が取付けられている。

２つのシリンダ１５，１６は、ラム軸１４ａの軸線方向一端部及び他端部に夫々設けられている。即ち、第１シリンダ１５には、その内空間である第１シリンダ室１５ａにラム軸１４ａの軸線方向一端部が進退可能に挿入され、第２シリンダ１６には、その内空間である第２シリンダ室１６ａにラム軸１４ａの軸線方向他端部が進退可能に挿入されている。また、２つのシリンダ１５，１６は、各シリンダ室１５ａ，１６ａに圧液を供給可能に構成されており、ラム軸１４ａは、各シリンダ室１５ａ，１６ａの液圧を各々端部で受けて移動するようになっている。即ち、第１シリンダ室１５ａに圧液が供給されると、ラム軸１４ａと共にラムピン１４ｂが軸線方向一方に移動する。これにより、舵柄１３が軸線回りの周方向一方に回動し、それに伴って舵板１２もまた周方向一方に揺動する。また、第２シリンダ室１６ａに圧液が供給されると、ラム軸１４ａと共にラムピン１４ｂが軸線方向他方に移動する。これにより、舵柄１３が軸線回りの周方向他方に回動し、それに伴って舵板１２もまた周方向他方に揺動する。このように、舵板駆動部２は、各シリンダ室１５ａ，１６ａへの圧液の供給によって舵板１２を動かすことができるようになっており、舵板駆動部２には、各シリンダ室１５ａ，１６ａに圧液を供給すべく電液駆動装置３が接続されている。

［電液駆動装置３］
電液駆動装置３は、舵板駆動部２に圧液を供給して舵板駆動部２を駆動させると共に、そこに入力される操舵信号に基づいて舵板駆動部２に流す圧液の方向を変えて舵板１２の舵角を変えられるようになっている。更に詳細に説明すると、電液駆動装置３は、主に液圧ポンプ２１と、電動機２２と、方向切換弁２３と、パイロット切換弁２４と、絞り２５と、リリーフ機構２６と、遮断機構２７と、を備えている。液圧ポンプ２１は、例えば固定容量型の斜軸ポンプであり、舵板駆動部２に供給する作動液を吐出するようになっている。更に詳細に説明すると、液圧ポンプ２１は、入力軸２１ａを有しており、入力軸２１ａが電動機２２に連結されている。電動機２２は、図示しない電源装置からの電力を受けて入力軸２１ａを回転駆動可能に構成されている。液圧ポンプ２１は、入力軸２１ａが回転することによって吸入ポート２１ｂから作動液を吸入し、更に加圧しながら作動液を吐出ポート２１ｃから吐出する。このように構成される液圧ポンプ２１は、吸入ポート２１ｂに吸入側通路３１ａが接続され、且つ吐出ポート２１ｃに吐出側通路３１ｂが接続され、更にこれら２つの通路３１ａ，３１ｂを介して方向切換弁２３に接続されている。

方向切換弁２３は、例えばパイロット式の切換弁であり、後で詳述するパイロット切換弁２４から出力されるパイロット圧ｐ１，ｐ２に応じて作動液の流れを変える。更に詳細に説明すると、方向切換弁２３は、４つのポートを有しており、４つのポートは、吸入側通路３１ａ、吐出側通路３１ｂ、第１給排通路３２ａ及び第２給排通路３２ｂに夫々接続されている。第１給排通路３２ａは、方向切換弁２３と第１シリンダ１５とを接続し、第２給排通路３２ｂは、方向切換弁２３と第２シリンダ１６とを接続している。また、方向切換弁２３は、スプール２３ａを有しており、スプール２３ａの位置に応じて作動液の流れ方向を切換えるようになっている。

更に詳細に説明すると、スプール２３ａは、中立位置Ｍ１、第１オフセット位置Ｌ１、及び第２オフセット位置Ｒ１に移動可能に構成されている。スプール２３ａが中立位置Ｍ１に位置する場合、スプール２３ａによって吸入側通路３１ａと吐出側通路３１ｂとが接続され、液圧ポンプ２１がアンロード状態になる。他方、第１給排通路３２ａ及び第２給排通路３２ｂの各々は遮断され、第１シリンダ１５及び第２シリンダ１６への作動液の給排が止められる。スプール２３ａが第１オフセット位置Ｌ１へと移動すると、スプール２３ａによって第１給排通路３２ａと吐出側通路３１ｂとが接続され、且つ第２給排通路３２ｂと吸入側通路３１ａとが接続される。これにより、作動液が第１シリンダ室１５ａに供給されると共に第２シリンダ室１６ａの作動液が排出され、ラム軸１４ａが軸線方向一方に移動する。即ち、舵板１２が周方向一方に回動する。他方、スプール２３ａが第２オフセット位置Ｒ１へと移動すると、スプール２３ａによって第１給排通路３２ａと吸入側通路３１ａとが接続され、且つ第２給排通路３２ｂと吐出側通路３１ｂとが接続される。これにより、作動液が第２シリンダ室１６ａに供給されると共に第１シリンダ室１５ａの作動液が排出され、ラム軸１４ａが軸線方向他方に移動する。即ち、舵板１２が周方向他方に回動する。

このように、方向切換弁２３は、スプール２３ａの位置によって作動液の流れを切換えることができ、作動液の流れを切換えることによって舵板１２の向き（即ち、舵角）を変えたり舵板１２の舵角を維持したりすることができる。また、スプール２３ａには、その位置を変えるべく２つのパイロット圧ｐ１，ｐ２が作用している。更に詳細に説明すると、スプール２３ａには、２つのパイロット圧ｐ１，ｐ２が互いに抗するように作用しており、それらの差圧（ｐ１－ｐ２）に応じて位置を変えるようになっている。このような２つのパイロット圧ｐ１，ｐ２をスプール２３ａに作用させるべく、方向切換弁２３にはパイロット切換弁２４が接続されている。

パイロット切換弁２４は、いわゆる電磁切換弁であって、そこに入力される操舵信号に応じてパイロット圧ｐ１，ｐ２を制御するようになっている。更に詳細に説明すると、パイロット切換弁２４は、４つのポートを有しており、４つのポートは、自己圧供給通路３３ａ、タンク通路３３ｂ、第１パイロット通路３４ａ、及び第２パイロット通路３４ｂに夫々繋がっている。自己圧供給通路３３ａは、吐出側通路３１ｂに接続され、タンク通路３３ｂは、タンク２８に接続されている。他方、第１パイロット通路３４ａは、スプール２３ａに第１パイロット圧ｐ１を与えるべく方向切換弁２３に接続され、第２パイロット通路３４ｂは、スプール２３ａに第２パイロット圧ｐ２を与えるべく方向切換弁２３に接続されている。また、パイロット切換弁２４は、スプール２４ａを有しており、スプール２４ａは、パイロット切換弁２４に入力される操舵信号に応じて位置を変える。また、スプール２４ａは、その位置を変えることによって作動液の流れ方向を切換えるようになっている。

更に詳細に説明すると、パイロット切換弁２４では、スプール２４ａが中立位置Ｍ２、第１オフセット位置Ｌ２、及び第２オフセット位置Ｒ２に移動可能に構成されている。スプール２４ａが第１オフセット位置Ｌ２に位置する場合、スプール２４ａによってタンク通路３３ｂと第２パイロット通路３４ｂとが繋がり、また自己圧供給通路３３ａと第１パイロット通路３４ａとが繋がる。これにより、第２パイロット通路３４ｂのパイロット液がタンク２８に排出され、第２パイロット圧ｐ２がタンク圧となる。他方、第１パイロット通路３４ａには、自己圧供給通路３３ａを介して吐出側通路３１ｂの液圧が導かれる。吐出側通路３１ｂには、自己圧供給通路３３ａとの接続箇所よりも下流側において絞り２５（昇圧部）が設けられているので、吐出側通路３１ｂの液圧は、絞り２５によって吸入側通路３１ａより高く維持されている。それ故、第２パイロット圧ｐ２より高い第１パイロット圧ｐ１がパイロット切換弁２４から出力され、方向切換弁２３のスプール２３ａが第１オフセット位置Ｌ１へと移動する。これにより、舵板１２が周方向一方に移動する。

他方、スプール２４ａが第２オフセット位置Ｒ２に位置する場合、タンク通路３３ｂと第１パイロット通路３４ａとが繋がり、自己圧供給通路３３ａと第２パイロット通路３４ｂとが繋がる。これにより、第１パイロット通路３４ａのパイロット液がタンク２８に排出され、第１パイロット圧ｐ１がタンク圧となる。他方、第２パイロット通路３４ｂには、自己圧供給通路３３ａを介して吐出側通路３１ｂの液圧が導かれる。これにより、第１パイロット圧ｐ１より高い第２パイロット圧ｐ２がパイロット切換弁２４から出力され、方向切換弁２３のスプール２３ａが第２オフセット位置Ｒ１へと移動する。これにより、舵板１２が周方向一方に移動する。

最後に、スプール２４ａが中立位置Ｍ２に位置する場合には、自己圧供給通路３３ａが遮断され、第１パイロット通路３４ａ及び第２パイロット通路３４ｂが共にタンク通路３３ｂに接続される。これにより、第１パイロット圧ｐ１及び第２パイロット圧ｐ２がタンク圧となり、方向切換弁２３のスプール２３ａが中立位置に戻される。これにより、液圧ポンプ２１と舵板駆動部２との間の作動液の行き来が止められ、舵板１２が動かなくなる。即ち、舵板１２の舵角を維持することができる。

このようにパイロット切換弁２４は、そこに入力される操舵信号に応じて２つのパイロット圧ｐ１、ｐ２を制御し、方向切換弁２３のスプール２３ａを移動させることができる。スプール２３ａを移動させることによって、その位置に応じた方向へと作動液の給排を行うことができる。これにより、舵板１２を操舵信号に応じた方向に揺動させることができる。また、電液駆動装置３には、電液駆動装置３の作動液をリリーフするためのリリーフ機構２６、及び前記作動液のコンタミ等を捕捉すべくフィルター機構３０を備えている。

リリーフ機構２６は、第１給排通路３２ａ及び第２給排通路３２ｂの液圧をリリーフ圧以下に抑えるべく、各々の液圧が予め定められたリリーフ圧を超えると作動液をタンク２８に排出するようになっている。更に詳細に説明すると、リリーフ機構２６は、第１リリーフ弁２６ａ及び第２リリーフ弁２６ｂを有しており、第１リリーフ弁２６ａが第１給排通路３２ａに接続され、第２リリーフ弁２６ｂが第２給排通路３２ｂに接続されている。また、第１リリーフ弁２６ａは、第１給排通路３２ａの液圧が予め定められた第１リリーフ圧を超えると、第１給排通路３２ａを流れる作動液をタンク２８に排出する。他方、第２リリーフ弁２６ｂは、第２給排通路３２ｂの液圧が予め定められた第２リリーフ圧を超えると、第２給排通路３２ｂを流れる作動液をタンク２８に排出する。これにより、電液駆動装置３内を流れる作動液が過度に加圧され、各構成が損傷を受けることを抑制することができる。また、第１給排通路３２ａには、第１逆止弁２９ａが接続され、第２給排通路３２ｂには、第２逆止弁２９ｂが接続されている。各逆止弁２９ａ、２９ｂは、共にタンク２８に接続されており、各々が接続される通路３２ａ，３２ｂの作動液が不足した際にタンク２８から前記通路３２ａ，３２ｂに作動液を導くことができる、キャビティ防止機能を有している。

また、電液駆動装置３に備わるフィルター機構３０は、前述の通り、作動液に含まれるコンタミ等を捕捉するためのものである。このような機能を有するフィルター機構３０は、吸入側通路３１ａ及び吐出側通路３１ｂの何れか一方から一定量の作動液をフィルター３０ａを介してタンク２８に戻すようになっている。更に詳細に説明すると、フィルター機構３０は、フィルター３０ａ、シャトル弁３０ｂ及びブリードオフ弁３０ｃを有しており、吸入側通路３１ａ及び吐出側通路３１ｂのうち圧力の高い方を選択するようになっている。また、シャトル弁３０ｂは、ブリードオフ弁３０ｃに接続されており、選択された通路をブリードオフ弁３０ｃと繋ぐようになっている。ブリードオフ弁３０ｃは、シャトル弁３０ｂによって選択された通路から予め設定される一定流量の作動液をフィルター３０ａを介してタンク２８に流すようになっている。このように構成されるフィルター機構３０は、作動中において吸入側通路３１ａ及び吐出側通路３１ｂを流れる作動液に関して一定流量をフィルター３０ａに常時導くことができ、作動液を含まれるコンタミ等をフィルター３０ａによって捕捉することができる。

このように構成されている電液駆動装置３では、操舵制御システム１において故障等が生じた場合、舵板１２の動きを止めると共に舵板１２の舵角を維持するようになっており、このような機能を達成すべく電液駆動装置３は遮断機構２７を備えている。遮断機構２７は、液圧ポンプ２１と舵板駆動部２との間、本実施形態において方向切換弁２３と舵板駆動部２との間に介在している。即ち、遮断機構２７は、第１給排通路３２ａ及び第２給排通路３２ｂの途中に介在している。また、遮断機構２７は、そこに入力される切換信号が入力されるようになっており、この切換信号に応じて第１給排通路３２ａ及び第２給排通路３２ｂを開閉する。即ち、遮断機構２７は、そこに入力される切換信号に応じて液圧ポンプ２１と舵板駆動部２との間の作動液の行き来を止めることができるようになっている。このような機能を有する遮断機構２７は、アンロード遮断弁４１と、遮断切換弁４２とを有している。

アンロード遮断弁４１は、第１給排通路３２ａ及び第２給排通路３２ｂに介在し、第１給排通路３２ａ及び第２給排通路３２ｂにおいてリリーフ機構２６及び２つの逆止弁２９ａ，２９ｂより方向切換弁２３側に配置されている。また、アンロード遮断弁４１は、そこに入力されるパイロット圧ｐ３，ｐ４の差圧（ｐ４－ｐ３）に応じて第１給排通路３２ａ及び第２給排通路３２ｂの各々を開閉する。即ち、差圧（ｐ４－ｐ３）が所定圧力（ばね４１ａの付勢力に応じて決まる圧力）以下である場合、アンロード遮断弁４１は閉状態になり、アンロード遮断弁４１によって第１給排通路３２ａ及び第２給排通路３２ｂの各々が閉じられる。これにより、方向切換弁２３のスプール２３ａの位置に関わらず液圧ポンプ２１と舵板駆動部２との間における作動液に行き来が止められる。また、閉状態では、第１給排通路３２ａ及び第２給排通路３２ｂ同士がアンロード遮断弁４１によって互い接続されて、液圧ポンプ２１がアンロード状態となる。他方、差圧（ｐ４－ｐ３）が所定圧力を超えている場合、アンロード遮断弁４１は開状態となり、第１給排通路３２ａ及び第２給排通路３２ｂの各々がアンロード遮断弁４１によって開かれる。これにより、液圧ポンプ２１と舵板駆動部２との間で作動液の行き来が可能になる。このようにアンロード遮断弁４１は、２つのパイロット圧ｐ３，ｐ４に応じて開閉状態を切換えるようになっている。このように構成されるアンロード遮断弁４１には、そこにパイロット圧ｐ３，ｐ４を与えるべく遮断切換弁４２が接続されている。

遮断切換弁４２は、いわゆる電磁切換弁であって、そこに入力される切換信号に応じてパイロット圧ｐ３，ｐ４を制御するようになっている。更に詳細に説明すると、遮断切換弁４２は、４つのポートを有しており、４つのポートは、自己圧供給通路３３ａ、タンク通路３３ｂ、第３パイロット通路３４ｃ、及び第４パイロット通路３４ｄに夫々繋がっている。第３パイロット通路３４ｃ及び第４パイロット通路３４ｄは、パイロット圧ｐ３，ｐ４を与えるべくアンロード遮断弁４１に接続されている。遮断切換弁４２は、これら２つのパイロット通路３４ｃ，３４ｄの各々の接続先を自己圧供給通路３３ａ及びタンク通路３３ｂの何れかに切換え、パイロット圧ｐ３，ｐ４を切換えるようになっている。なお、遮断切換弁４２は、切換信号に応じてだけでなく手動でも接続先を切換可能に構成されている。

遮断切換弁４２について更に詳細に説明すると、遮断切換弁４２は、切換信号が入力されると、第３パイロット通路３４ｃをタンク通路３３ｂに接続する。これにより、第３パイロット圧ｐ３がタンク圧になる。他方、第４パイロット通路３４ｄは自己圧供給通路３３ａに接続され、第４パイロット通路３４ｄに吐出側通路３１ｂの液圧に応じたパイロット液が導かれる。そうすると、第４パイロット圧ｐ４が吐出側通路３１ｂの液圧に応じた圧力となり、差分（ｐ４－ｐ３）が所定圧力を超え、アンロード遮断弁４１が開状態となる。これにより、液圧ポンプ２１と舵板駆動部２との間の作動液の行き来が可能になる。他方、切換信号が入力されなくなると、遮断切換弁４２は、第４パイロット通路３４ｄをタンク通路３３ｂに接続する。これにより、第４パイロット圧ｐ４がタンク圧になる。他方、第３パイロット通路３４ｃは自己圧供給通路３３ａに接続され、第３パイロット通路３４ｃに吐出側通路３１ｂの液圧に応じたパイロット液が導かれる。そうすると、第３パイロット圧ｐ３が吐出側通路３１ｂの液圧に応じた圧力となり、差分（ｐ４－ｐ３）が所定圧以下となり、アンロード遮断弁４１が閉状態となる。これにより、液圧ポンプ２１と舵板駆動部２との間で作動液の行き来ができなくなり、舵板１２をその舵角にて維持される。

このように、遮断機構２７は、切換信号の入力状態（即ち、切換信号の入力の有無）に応じて２つの給排通路３２ａ，３２ｂを開閉し、液圧ポンプ２１から舵板駆動部２に圧液を流したり止めたりすることができる。また、遮断機構２７は、液圧ポンプ２１と舵板駆動部２との間を遮断した際に液圧ポンプ２１をアンロード状態にしており、その際に液圧ポンプ２１にかかる負荷を低減することができる。これにより、遮断時における操舵制御システムの消費エネルギーを低減することができる。

また、アンロード遮断弁４１は、閉状態においてそれより液圧ポンプ２１側に形成される回路３ａにて故障等が生じ、吐出された作動液を吸入ポート２１ｂに戻すことができない場合に備えて、以下のような機能を有している。即ち、アンロード遮断弁４１は、２つのチェック弁４１ｂ，４１ｃを有しており、２つのチェック弁４１ｂ，４１ｃは、アンロード遮断弁４１の前後において液圧ポンプ２１側の圧力が舵板駆動部２側の圧力より高くなった場合において、液圧ポンプ２１から舵板駆動部２への作動液の流れを許容するようになっている。更に詳細に説明すると、２つのチェック弁４１ｂ，４１ｃは、２つの給排通路３２ａ，３２ｂを閉じるべくその途中に介在し、また２つの給排通路３２ａ，３２ｂの互いに連通する部分より舵板駆動部２側に配置されている。それ故、アンロード遮断弁４１の前後において液圧ポンプ２１側が舵板駆動部２側より低圧となるアンロード状態では、２つのチェック弁４１ｂ，４１ｃは閉じたままとなり、液圧ポンプ２１から舵板駆動部２への作動液の流れが止められる。他方、故障等によって前記回路３ａ内の液圧が上昇し、アンロード遮断弁４１の前後において液圧ポンプ２１側が舵板駆動部２側より高圧となる場合、チェック弁４１ｂ，４１ｃが開き回路３ａ内の作動液がリリーフ機構２６を介してタンク２８へと排出される。このように、アンロード遮断弁４１の前後において液圧ポンプ２１側が舵板駆動部２側より高圧になっている際には、液圧ポンプ２１側の作動液を排出して回路３ａ内が過度に昇圧されることを防ぐことができ、回路３ａ内が昇圧しすぎて損傷することを抑制している。このように構成されている遮断機構２７には、そこに切換信号を与えるべく制御装置４が電気的に接続されている。

［制御装置等］
制御装置４は、遮断機構２７に切換信号を出力して遮断機構２７の動きを制御する。また、制御装置４は、遮断機構２７の他に、パイロット切換弁２４にも操舵信号を出力してパイロット切換弁２４の動作を制御可能に構成されている。更に詳細に説明すると、制御装置４は、操舵部５と繋がっており、操舵部５は、図示しない舵輪を有している。舵輪は、操舵手等が操作可能に構成されており、操舵部５は、舵輪の操作（即ち、操作方向及び操作量）に応じた操舵指令を制御装置４に出力する。そして制御装置４は、操舵部５からの操舵指令に基づいて舵板１２の舵角を算出し、更に算出される舵角に応じた操舵信号をパイロット切換弁２４に出力する。また、制御装置４は、オートパイロット機能を有しており、その機能に基づいて算出される操舵信号もパイロット切換弁２４に出力するようになっている。

また、制御装置４は、操舵制御システムにおける故障の発生を検知し、それを検知した際に遮断機構２７を作動させて舵板１２の舵角を維持する機能を有している。更に詳細にすると、制御装置４は、異常の発生を検知すべく複数のセンサによって構成されているセンサ群６と接続されている。センサ群６には、例えば方向切換弁作動検知センサ、舵角検出センサ、断線検知センサ、及びタンク油面センサが含まれている。方向切換弁作動検知センサは、方向切換弁２３のスプール２３ａの位置を検出することによって方向切換弁２３の作動の有無を検知し、舵角検出センサは、舵柄１３の軸線回りの回動角を検出することによって舵板１２の舵角を検出する。また断線検知センサは、制御装置４と各機器とを繋ぐ配線に信号等を流してそれらの断線を検知する。なお、前述する種々のセンサは、あくまでセンサ群６に含まれるセンサの一例であり、これら以外のセンサが含まれていてもよく、また前述するセンサの何れかが含まれていなくてもよい。

このように構成されるセンサ群６からは各々のセンサで検知される結果が制御装置４に出力され、制御装置４は、その検知結果に基づいて遮断条件を充足するか否かを判断する。遮断条件は、操舵制御システム１が故障状態、即ち操舵指令に応じて舵角を動かすことができない状態（制御不能状態及び断線状態等）、及びそれになるおそれがある状態（油漏れ等）等になることである。例えば、操舵信号が出力されたことに対して方向切換弁作動検知センサが方向切換弁２３の作動を検知できなかったり、操作信号が出力されたにもかかわらず舵角検出センサで検出される舵角に変化が無かったりする場合において、制御装置４は、操舵指令に応じた舵角に動かすことができない状態にあると判断する。また、タンク液面センサによって検知される液面が低い場合には、液漏れ等が発生して舵角に動かすことができない状態になるおそれがあると制御装置４は判断する。制御装置４は、このようにして故障の有無の判断、即ち遮断条件の充足の有無を判断し、充足していると判断される場合には遮断機構２７を作動させて液圧ポンプ２１から舵板駆動部２への作動液の流れを止める。これにより、舵板１２を動かないようにすることができ、また舵板１２の舵角を維持することができる。

このように操舵制御システム１では、操舵部５から制御装置４に入力される操舵指令に応じて制御装置４が舵板１２の舵角を調整すると共に、操舵制御システム１が故障した場合、その故障を検知して舵板１２が動かないようにすることができる。このような機能を有する操舵制御システム１は、故障を検知して舵板１２を動かないようにするべく舵角停止処理を実行している。以下では、舵角停止処理について図２を参照しながら説明する。

［舵角停止処理について］
操舵制御システム１では、図示しない電源装置から制御装置４への電源供給が行われると舵角停止処理が実行され、ステップＳ１に移行する。遮断条件充足判断工程であるステップＳ１では、制御装置４がセンサ群６からの検知結果に基づいて遮断条件を充足しているか否かを判断する。遮断条件を充足していない、即ち操舵制御システム１が故障していない場合、ステップＳ２に移行する。

待機状態切換工程であるステップＳ２では、制御装置４が遮断機構２７に切換信号を出力する。これにより、２つの供給通路３２ａ，３２ｂが開き、操舵制御システム１が舵板駆動部２を駆動可能な状態に切替えられる。なお、この状態において操舵部５から制御装置４に操舵指令を出力されると、制御装置４は、電動機２２を駆動させて液圧ポンプ２１を駆動させると共に、操舵部５からの操舵指令に応じた操舵信号をパイロット切換弁２４に出力する。その後、舵板１２の舵角が操舵指令に応じた角度まで達すると、制御装置４はパイロット切換弁２４に出力される操舵信号を止め、液圧ポンプ２１と舵板駆動部２との間を停止させる。これにより、舵板１２の舵角を舵指令に応じた角度にし、且つその舵角にて維持することができる。また、舵板駆動部２を駆動可能な状態にした後、予め定められた時間が経過するとステップＳ１に戻り、再度、遮断条件の充足の有無を判断される。そして、遮断条件を充足していると判断されると、ステップＳ３に移行する。

遮断状態切換工程であるステップＳ３では、制御装置４が遮断機構２７への切換信号の入力を止める。これにより、２つの供給通路３２ａ，３２ｂが閉じられ、液圧ポンプ２１と舵板駆動部２との間における作動液の行き来（即ち、液圧ポンプ２１から舵板駆動部２への作動液の供給）を停止することができる。それ故、舵板１２が動けなくなり、舵板１２がその舵角にて維持されることになる。これにより、方向切換弁２３が開いたままの状態でスティックした場合（即ち、スプール２３ａが動かなくなった場合）であっても、舵板駆動部に意図しない作動液が流れて舵板駆動部が不所望に動くことを防ぐことができる。また、電動機２２に繋がる配線が断線しその状態で方向切換弁が作動された場合であっても、外力が作用して舵板１２が不所望な方向を向くことを防ぐことができる。このように舵板１２の動きを止めて舵板１２の舵角を維持させることによって、舵板駆動部２が不所望な動きをすることを防ぐことができる。

このように構成されている操舵制御システム１では、アンロード遮断弁４１と遮断切換弁４２とによって遮断機構２７がパイロット式の遮断弁として構成されている。即ち、遮断切換弁４２からのパイロット圧によってアンロード遮断弁４１を作動させることができるので、電磁式の遮断弁に比べて大きな流量の作動液をアンロード遮断弁４１に通すことができる。それ故、舵板駆動部２を駆動させるべく大きな流量が必要な大型の舵板駆動部に操舵制御システム１を適用することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の操舵制御システム１Ａは、第１実施形態の操舵制御システム１と構成が類似している。従って、第２実施形態の操舵制御システム１Ａの構成については、第１実施形態の操舵制御システム１と異なる点について主に説明し、同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。なお、第３実施形態の操舵制御システム１Ｂについても同様である。

操舵制御システム１Ａは、図３に示すように、舵板駆動部２と、電液駆動装置３Ａと、制御装置４と、操舵部５、センサ群６とを備えている。また、電液駆動装置３Ａは、主に液圧ポンプ２１と、電動機２２と、方向切換弁２３と、パイロット切換弁２４と、絞り２５と、リリーフ機構２６Ａと、遮断機構２７Ａと、を備えている。遮断機構２７Ａの遮断切換弁４２Ａは、切換信号が入力されていない状態において２つのパイロット通路３４ｃ，３４ｄをタンク２８に接続する。これによって、アンロード遮断弁４１Ａにおける差圧（ｐ３－ｐ４）が設定圧以下となる。そうすると、２つの給排通路３２ａ，３２ｂは、アンロード遮断弁４１Ａによって閉じられ且つ互いが接続され、液圧ポンプ２１がアンロード状態になる。他方、アンロード遮断弁４１Ａは、第１実施形態のアンロード遮断弁４１と異なり、２つのチェック弁４１ｂ，４１ｃを有していない。他方、第２実施形態の電液駆動装置３では、リリーフ機構２６Ａが吐出側通路３１ａの作動液を直接リリーフできるようになっている。

即ち、リリーフ機構２６Ａは、リリーフ弁２６ｃと、２つの逆止弁２６ｄ，２６ｅとを有しており、リリーフ弁２６ｃは、その入口圧がリリーフ圧を超えると開いて作動液を排出するようになっている。リリーフ弁２６ｃには、リリーフ通路３５を介して吐出側通路３１ｂが接続され、リリーフ通路３５には、逆止弁２６ｄ，２６ｅを夫々介して第１給排通路３２ａ及び第２給排通路３２ｂが接続されている。また、リリーフ通路３５には、２つの給排通路３２ａ，３２ｂが接続されている箇所より吐出側通路３１ｂ側に２９ｃが介在している。このように構成されているリリーフ機構２６は、これら３つの逆止弁２６ｄ，２６ｅ，２９ｃによって、吐出側通路３１ａ、第１給排通路３２ａ及び第２給排通路３２ｂのうち最も液圧が高い通路の作動液がリリーフ弁２６ｃに導かれる。そして、この作動液の液圧がリリーフ圧を超えると、リリーフ弁２６ｃからタンク２８へと作動液が排出される。

このように操舵制御システム１Ａでは、遮断機構２７Ａのアンロード遮断弁４１Ａが２つのチェック弁４１ｂ，４１ｃを有しなくとも、電液駆動装置３内の液圧が過度に上昇することを抑えることができる。また、アンロード遮断弁４１Ａが２つのチェック弁４１ｂ，４１ｃを有しないので、アンロード遮断弁４１Ａを簡単な構成とすることができる。

その他、第２実施形態の操舵制御システム１Ａは、第１実施形態の操舵制御システム１と同様の作用効果を奏する。

＜第３実施形態＞
第３実施形態の操舵制御システム１Ｂは、図４に示すように舵板駆動部２と、電液駆動装置３Ｂと、制御装置４と、操舵部５、センサ群６とを備えている。また、電液駆動装置３Ｂは、主に液圧ポンプ２１と、電動機２２と、方向切換弁２３と、パイロット切換弁２４と、絞り２５と、リリーフ機構２６Ａと、遮断機構２７Ｂと、を備えている。遮断機構２７Ｂは、アンロード遮断弁４１Ｂを有している。アンロード遮断弁４１Ｂは、いわゆる電磁遮断弁であり、そこに入力される切換信号に応じて（即ち、切換信号の入力状態に応じて）２つの給排通路３２ａ，３２ｂを閉じ且つそれら同士を接続して液圧ポンプ２１をアンロード状態にするようになっている。即ち、アンロード遮断弁４１Ｂは、切換信号に応じて作動する電磁駆動式である点を除いて第１実施形態のアンロード遮断弁４１と同様の機能を有している。

このように構成される操舵制御システム１Ｂは、制御装置４からアンロード遮断弁４１Ｂに直接切換信号を出力して動かすことができるので、遮断切換弁４２が不要である。即ち、操舵制御システム１Ｂにおいて部品点数を低減することができる。

その他、第３実施形態の操舵制御システム１Ｂは、第１実施形態の操舵制御システム１と同様の作用効果を奏する。

＜その他の実施形態＞
第１乃至第３実施形態の操舵制御システム１，１Ａ，１Ｂでは、電液駆動装置３が舵板駆動部２と液圧ポンプ２１との間でクローズ回路を形成しているが、必ずしもこのような回路に限定されない。例えば、液圧ポンプ２１の吸入ポート２１ｂ及び吸入側通路３２ｂがタンク２８に夫々接続されるようなオープン回路であってもよい。また、第１乃至第３実施形態の操舵制御システム１，１Ａ，１Ｂでは、液圧ポンプ２１として斜軸ポンプが採用されているが、斜板ポンプであってもよい。また、液圧ポンプ２１として固定容量型の液圧ポンプが示されているが、固定容量型に限定されず可変容量型であってもよい。更に、第１乃至第３実施形態の操舵制御システム１，１Ａ，１Ｂでは、舵板駆動部２に対して１つの電液駆動装置３しか接続されていないが、舵板駆動部２に対して２つ以上の電液駆動装置３が接続されていてもよい。この場合、制御装置４は、各電液駆動装置３に対して別々に遮断条件を充足しているか否かを判断し、遮断条件を充足している場合、充足している電液駆動装置３に関して遮断機構２７によって液圧ポンプ２１と舵板駆動部２との間を遮断する。なお、制御装置４は、各電液駆動装置３に対して１つずつ対応させて設けられていてもよく、また複数の電液駆動装置３に対して１つだけしか設けられていなくてもよい。

また、第１乃至第３実施形態の操舵制御システム１，１Ａ，１Ｂでは、１つの制御装置４が操舵信号及び切換信号の両方を出力するように構成されているが、必ずしもこのような構成である必要はない。例えば、第１乃至第３実施形態の操舵制御システム１，１Ａ，１Ｂは、操舵用制御装置及び遮断用制御装置を備えていてもよい。操舵用制御装置は、操舵部からの操舵指令に応じた操舵信号を出力する。遮断用制御装置は、遮断条件を充足しているか否かを判定し、充足している場合に遮断信号を出力する。なお、操舵用制御装置及び遮断用制御装置は、別々の個所に配置されたり別々に製造されたりしてもよく、上述する制御装置４のように１つの制御ユニットとして配置されてもよい。

更に、第１乃至第３実施形態の操舵制御システム１，１Ａ，１Ｂでは、遮断機構２７，２７Ａ，２７Ｂが方向切換弁２３と舵板駆動部２との間、即ち２つの給排通路３２ａ、３２ｂに介在させて設けられているが、必ずしもこの位置に限定されない。例えば、遮断機構２７，２７Ａ，２７Ｂは、液圧ポンプ２１と方向切換弁２３との間、即ち吐出側通路３１ｂ及び吸入側通路３１ａに介在するように配置されてもよい。即ち、遮断機構２７，２７Ａ，２７Ｂは、液圧ポンプ２１と舵板駆動部２との間に介在するように配置されればよい。また、遮断機構２７，２７Ａ，２７Ｂのアンロード遮断弁４１，４１Ａ，４１Ｂは、閉状態において必ずしも２つの供給通路３２ａ，３２ｂ同士を接続する必要はない、即ち液圧ポンプ２１をアンロード状態にするような構成がなくてもよい。

また、第１乃至第３実施形態の操舵制御システム１，１Ａ，１Ｂでは、制御装置４から遮断機構２７，２７Ａ，２７Ｂに切換信号が入力されると、２つの給排通路３２ａ、３２ｂが開くように構成されているが、必ずしもこのような態様である必要なない。即ち、制御装置４から遮断機構２７，２７Ａ，２７Ｂに切換信号が入力されると２つの給排通路３２ａ，３２ｂが閉じられ、切換信号を止めると２つの給排通路３２ａ，３２ｂが開くような態様であってもよい。即ち、遮断機構２７，２７Ａ，２７Ｂは、切換信号の入力状態に応じて２つの給排通路３２ａ，３２ｂを開閉するような構成であればよい。また、制御装置４は、操舵制御システム１，１Ａ，１Ｂの故障及び故障のおそれを検知すると遮断条件を充足すると判断しているが、遮断条件は、必ずしも操舵制御システム１，１Ａ，１Ｂの故障及び故障のおそれを検知することに限定されない。即ち、制御装置４は、舵板１２を動かさずにその舵角を維持したい状態、例えば電動機２２を停止したことを検知すると、遮断条件を充足すると判断して液圧ポンプ２１と舵板駆動部２との間を遮断する。

更に、第１乃至第３実施形態の操舵制御システム１，１Ａ，１Ｂでは、舵板駆動部２としてラムシリンダタイプのものが採用されているが、必ずしもこのような機構に限定されない。即ち、舵板駆動部２は、ロータリベーンタイプのものであってもよく、またトランクピストンタイプのものであってもよい。また、前述する電液駆動装置３、３Ａもまた一例に過ぎず、舵板駆動部２に圧液を供給し且つその流れ方向を切換えることができるものであればよい。また、第１乃至第３実施形態の操舵制御システム１，１Ａ，１Ｂでは、昇圧部の一例として絞り２５が採用されているが、必ずしも絞りに限定されず、ロジック弁であってもよい。

１，１Ａ，１Ｂ 操舵制御システム
２ 舵板駆動部
３，３Ａ，３Ｂ 電液駆動装置
４ 制御装置
５ 操舵部
６ センサ群
２１ 液圧ポンプ
２３ 方向切換弁
２５ 絞り（昇圧部）
２７，２７Ａ，２７Ｂ 遮断機構
４１，４１Ａ，４１Ｂ アンロード遮断弁（遮断弁）
４２，４２Ａ 遮断切換弁

Claims (6)

1. 供給される圧液の方向に応じた方向に舵板を動かす舵板駆動部と、
   前記舵板駆動部に供給する圧液を吐出する液圧ポンプと、
   前記液圧ポンプと前記舵板駆動部との間に配置され、入力される操舵信号に応じて前記液圧ポンプから前記舵板駆動部に供給される圧液の流れる方向を切換える方向切換弁と、
   前記方向切換弁とは別に前記液圧ポンプと前記舵板駆動部との間に配置され、それらの間を閉じることによって前記液圧ポンプから前記舵板駆動部に供給される圧液の流れを止める遮断機構と
   予め定められる遮断条件を充足する場合に前記遮断機構によって前記液圧ポンプから前記舵板駆動部に供給される圧液の流れを止めさせる制御装置と、を備える操舵制御システム。
2. 前記方向切換弁は、舵板を操作するための操舵部からの操舵指令に応じた操舵信号が入力されるようになっており、
   前記遮断条件には、前記操舵指令に対して前記舵板の舵角を変えることができない状態又はそのおそれがある状態であることを含む、請求項１に記載の操舵制御システム。
3. 前記遮断機構は、圧液の流れを止める際に前記液圧ポンプをアンロード状態にする、請求項１又は２に記載の操舵制御システム。
4. 前記制御装置は、前記遮断条件を充足の有無に応じて前記遮断機構に切換信号を出力し、
   前記遮断機構は、遮断切換弁と、遮断弁とを有し、
   前記遮断切換弁は、前記切換信号の入力状態に応じたパイロット圧を前記遮断弁に出力し、
   前記遮断弁は、入力されるパイロット圧に応じて前記液圧ポンプと前記舵板駆動部との間を開閉する、請求項３に記載の操舵制御システム。
5. 前記液圧ポンプは、油通路を介して前記方向切換弁に接続され、
   前記制御装置は、前記遮断条件を充足の有無に応じて前記遮断機構に切換信号を出力し、
   前記遮断機構は、遮断切換弁と、遮断弁とを有し、
   前記遮断弁は、入力されるパイロット圧に応じて前記液圧ポンプと前記舵板駆動部との間を開閉し、
   前記遮断切換弁は、前記切換信号の入力状態に応じたパイロット圧を前記遮断弁に出力し、前記油通路の圧液をパイロット圧として出力すべく前記油通路に接続され、
   前記油通路には、前記遮断切換弁との接続箇所よりも下流側の部分を流れる圧液を昇圧すべく昇圧部が形成されている、請求項１乃至３の何れか１つに記載の操舵制御システム。
6. 前記制御装置は、前記遮断条件を充足の有無に応じて前記遮断機構に切換信号を出力し、
   前記遮断機構は、電磁遮断弁を有し、
   前記電磁遮断弁は、前記切換信号の入力状態に応じて前記液圧ポンプと前記舵板駆動部との間を開閉する、請求項１乃至３の何れか１つに記載の操舵制御システム。
   

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