JPH0528800U - 船舶のトランクピストン型操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大舵角操舵が可能なトランクピストン型操舵
装置において、小舵角での舵角精度を向上させると共に
シリンダストローク差に起因する油圧低下を防ぐ為のブ
ースト油圧供給用のブーストポンプの小型化を図る。 【構成】 舵Ｋを操舵する為の１対の油圧シリンダ３・
４へ油圧を供給する油圧ポンプ５と、シリンダの油圧回
路へブースト油圧を供給するポンプ２０と、ポンプ５の
傾転角を制御するレギュレータ４０を設け、レギュレー
タ４０は制御装置から供給されるモータ駆動信号により
駆動されるトルクモータ８３により操作され、駆動信号
の回路に小舵角レンジ用の第１リミッタ回路８１と大舵
角レンジ用の第２リミッタ回路８２とを設けて、舵角セ
ンサ７２で検出される舵角に応じて切換えスイッチ８０
を切り換える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、船舶のトランクピストン型操舵装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

船舶の操舵装置のうち比較的大型の船舶の操舵装置では、一般に油圧式のラプ ソンスライド型操舵装置やトランクピストン型操舵装置が用いられており、前者 は舵柄の両端部のフォーク部に係合させたピン部材を夫々１対の油圧シリンダで つまり４つの油圧シリンダで駆動する形式のものであり、また後者は舵柄の両端 部に１対の複動型油圧シリンダを連結し、これら１対の油圧シリンダのシリンダ 本体の基端部を夫々回動自在にピン結合し、両油圧シリンダにより駆動する形式 のものである。 前記ラプソンスライド型操舵装置における流量制御方式には、通常バルブ制御 方式とポンプ制御方式とが適用される。例えば、実開平１−７６３９７号公報に は、ラプソンスライド型操舵装置の流量制御をポンプ制御方式で行うようにした ものが記載されている。

【０００３】 一方、トランクピストン型操舵装置における流量制御方式には、通常バルブ制 御方式が適用され、このトランクピストン型操舵装置は通常±３５度程度の比較 的小さい舵角で使用される。 ところで、このトランクピストン型操舵装置を大舵角（±４５度以上）の操舵 装置に適用すると、大舵角の時に油圧低下を招くことから、この操舵装置の油圧 回路の要部は、例えば図１１に示すように構成される。可変容量型油圧ポンプ１ ００の吐出量は舵角指令信号に従って吐出量制御装置１０１により制御され、油 圧ポンプ１００の吐出ポート１００ａが１対の油圧シリンダ１０２・１０３の油 室１０２ａ・１０３ｂに接続されまた吐出ポート１００ｂが１対の油室１０２ｂ ・１０３ａに接続され、圧油は両シリンダ１０２・１０３とポンプ１００とに亙 って循環する。 同一回動角に対し前記シリンダ１０２のストロークとシリンダ１０３のストロ ークとが等しくないことから、油室１０２ａ・１０３ｂの容積と油室１０２ｂ・ １０３ａの容積とが等しくなく、その容積差の変動に起因して、シリンダ内容量 に過不足を来す。不足に対してはブーストポンプ１０４からリリーフ型の減圧弁 とチェック弁を介して油圧シリンダ１０２・１０３への油圧回路へブースト油圧 が供給され、また過剰に対してはフラッシングバルブと減圧弁を介してタンクへ リリーフされる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

油圧ポンプから略一定の吐出量を供給して舵角を変化させていくものとすると 、トランクピストン型の構造により、舵角角速度は実施例に係る図７の曲線Ｆと Ｇに示すように、大舵角になるのに応じて急激に増大する。そして、この舵角角 速度の増大は操舵装置にとって特に必要ではなく、またトランクピストン型操舵 装置の機械的機構の制約から生じるものであるにもかかわらず、この舵角角速度 の増大に応じて充填側の油室の油圧低下が著しくなるので、それを防ぐ為にそれ だけブーストポンプを大型化しなければならないという問題がある。

【０００５】 本考案の目的は、前記ブーストポンプを小型化でき且つ大舵角時の操舵精度を 向上し得るような船舶のトランクピストン型操舵装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

請求項１に係る船舶のトランクピストン型操舵装置は、船舶の舵の舵柄の両端 部に連結された１対の複動型油圧シリンダと、これら油圧シリンダに油圧を供給 する油圧ポンプと、油圧シリンダへの油圧回路へブースト油圧を供給するブース トポンプと、油圧ポンプの吐出量を調整する為のレギュレータとを備えた船舶の トランクピストン型操舵装置において、 前記レギュレータの制御入力部を操作するトルクモータと、舵角を検出する舵 角検出手段と、外部からの舵角指令信号と舵角検出手段からの舵角信号とを受け て舵角が指令舵角となるようにトルクモータを介してレギュレータを制御する制 御手段と、この制御手段からトルクモータへの出力回路に切換えスイッチを介し て並列接続され出力回路の出力信号に相互に異なるレベルの制限を付加する為の 複数のリミッタ回路と、舵角検出手段からの舵角信号を受け且つ舵角の増大に応 じて低いレベルの制限を加えるように予め設定された舵角レンジとリミッタ回路 との対応関係に基づいて、舵角に対応するリミッタ回路を選択するように切換え スイッチを切換える切換手段とを備えたことを特徴とするものである。

【０００７】 請求項２に係る船舶のトランクピストン型操舵装置は、船舶の舵の舵柄の両端 部に連結された１対の複動型油圧シリンダと、これら油圧シリンダに油圧を供給 する油圧ポンプと、油圧シリンダへの油圧回路へブースト油圧を供給するブース トポンプと、油圧ポンプの吐出量を調整する為のレギュレータとを備えた船舶の トランクピストン型操舵装置において、 前記レギュレータの制御入力部を操作するトルクモータと、舵角を検出する舵 角検出手段と、外部からの舵角指令信号と舵角検出手段からの舵角信号とを受け て、舵角が指令舵角となるように且つ舵角角速度が予め設定された設定値に略等 しくなるようにトルクモータを介してレギュレータを制御する制御手段とを備え たことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】

請求項１に係る船舶のトランクピストン型操舵装置においては、船舶の舵の舵 柄の両端部に１対の複動型油圧シリンダが夫々連結され、これら油圧シリンダへ は油圧ポンプから油圧が供給され、またブーストポンプからは油圧シリンダへの 油圧回路へブースト油圧が供給されるから大舵角時にも油圧低下が生じない。前 記油圧ポンプの吐出量はレギュレータにより調整されるが、このレギュレータの 制御入力部を操作する為のトルクモータが設けられている。そして、制御手段は 、外部からの舵角指令信号と舵角検出手段からの舵角信号とを受けて舵角が指令 舵角となるようにトルクモータを介してレギュレータを制御する。 ここで、前記制御手段からトルクモータへの出力回路に切換えスイッチを介し て並列接続され出力回路の出力信号に相互に異なるレベルの制限を付加する為の 複数のリミッタ回路と、舵角検出手段からの舵角信号を受け且つ舵角の増大に応 じて低いレベルの制限を加えるように予め設定された舵角レンジとリミッタ回路 との対応関係に基づいて、舵角に対応するリミッタ回路を選択するように切換え スイッチを切換える切換手段とが設けられているので、舵角の増大に応じて、ト ルクモータへ供給される出力信号に低いレベルの制限が段階的に付加されること になる。従って、舵角の増大に応じて舵角角速度が段階的に低く切り換えられる から、ブーストポンプでバックアップすべき油圧低下の速度が小さくなるため、 ブーストポンプを小型化することが可能になる。 このように、複数のリミッタ回路と切換えスイッチと切換手段とを主体とする 簡単な構成によってブーストポンプの小型化を実現し得る。 一方、前記のようにリミッタ回路を介して出力信号に制限を付加するので、大 舵角時の油圧ポンプの先進角を大きくする必要はなく、これにより操舵角全域で の操舵精度を向上させることが出来る。

【０００９】 請求項２に係る船舶のトランクピストン型操舵装置においては、複動型油圧シ リンダと、油圧ポンプと、ブーストポンプと、レギュレータと、トルクモータの 作用に関しては請求項１と同様である。 外部からの舵角指令信号と舵角検出手段からの舵角信号とを受けて、舵角が指 令舵角となるように且つ舵角角速度が予め設定された設定値に略等しくなるよう にトルクモータを介してレギュレータを制御する制御手段が設けられているので 、舵角の大小によらず舵角角速度を予め設定された設定値に略等しく制御するこ とが出来るから、この設定値を比較的小さな適正な値に設定しておけば、舵角の 増大に応じて油圧シリンダのピストンの移動速度が小さくなるから、ブーストポ ンプでバックアップすべき油圧低下の速度も小さくなる。従って、ブーストポン プを一層小型化できる。 また、請求項１と同様に、大舵角時の油圧ポンプの先進角を大きくする必要は なく、これにより操舵角全域での操舵精度を向上させることが出来る。

【００１０】

【考案の効果】 前記作用の項で説明したように、次のような効果が得られる。 請求項１に係る船舶のトランクピストン型操舵装置によれば、複数のリミッタ 回路と切換えスイッチと切換手段とを主体とする簡単な構成によってブーストポ ンプの小型化を実現し得る。また、前記のようにリミッタ回路を介して出力信号 に制限を付加することにより、大舵角時の油圧ポンプの先進角を小さくでき、大 舵角時の操舵精度を向上させることが出来る。

【００１１】 請求項２に係る船舶のトランクピストン型操舵装置においては、外部からの舵 角指令信号と舵角検出手段からの舵角信号とを受けて、舵角が指令舵角となるよ うに且つ舵角角速度が予め設定された設定値に略等しくなるようにトルクモータ を介してレギュレータを制御する制御手段を設けることにより、舵角の大小によ らず舵角角速度を予め設定された設定値に略等しく制御することで、舵角の増大 に応じて油圧シリンダのピストンの移動速度を小さくしてブーストポンプでバッ クアップすべき油圧低下の速度を小さくし、ブーストポンプを一層小型化できる 。また、請求項１と同様に、大舵角時の油圧ポンプの先進角を大きくする必要は なく、これにより全操舵域での操舵精度を向上させることが出来る。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の実施例について図面に基づいて説明する。 図１は、船舶のトランクピストン型操舵装置ＳＭを示し、この操舵装置ＳＭに おいて、舵Ｋの舵軸１の上端部には舵柄２が固着され、舵柄２の両端部には夫々 複動型の油圧シリンダ３・４のピストンロッドが連結され、舵Ｋはこの１対の油 圧シリンダ３・４により回動操作される。

【００１３】 斜軸型のアキシャルピストンポンプからなる可変容量ポンプ５は、モータ９５ で駆動されるが、このポンプ５のポート５ａは油路６によりシリンダ３のロッド 側油室３ａとシリンダ４のヘッド側油室４ｂとに接続され、またポート５ｂは油 路７によりシリンダ３のヘッド側油室３ｂとシリンダ４のロッド側油室４ａとに 接続され、油路６・７には供給位置と非供給位置とに切り換え可能なパイロット 式の切換弁８が介設され、切換弁８は電磁パイロット弁９により切り換えられる 。 油圧ポンプ５の傾転角を変えてその吐出量を調整する為の後述のレギュレータ ４０にサーボ油圧を供給する為のサーボポンプとシリンダ３・４の油路６・７の 油圧低下を防ぐ為のブースト圧を供給するブーストポンプとを兼ねるブースト兼 サーボポンプ２０は、ギヤポンプからなり、モータ２１で駆動されるが、その吐 出路１１に接続されたブースト油路２２には、絞り弁２３と減圧弁２４とが介設 され、油路２２はチェック弁２５を有する油路２６により油路６に接続されると ともにチェック弁２７を有する油路２８により油路７に接続され、所定圧（例え ば、１ＭＰａ）のブースト圧が油路６・７に供給される。一方、シリンダの低圧 側圧力制御用にフラッシングバルブ２９が油路２２に接続され、その１次側は油 路３０・３１を介して夫々油路２６・２８に接続され、２次側は減圧弁２４に接 続されている。また、舵Ｋに作用する外部負荷などによりシリンダ３・４の油圧 が異常上昇したときにその異常圧をリリーフさせる為のリリーフ弁９０・９１が 設けられている。尚、前記パイロット弁９は油路１０により油路１１に接続され ている。

【００１４】 次に、油圧ポンプ５の吐出量を変える為のレギュレータ４０について説明する と、レギュレータ４０は、スプール・スリーブ弁機構からなるパイロット部４１ と、油圧ポンプ５の傾転ピンに連結されたサーボピストン４３を有するサーボシ リンダ４２を備えている。 サーボシリンダ４２において、そのサーボピストン４３のピストン部４３ａの ロッド側には小室４２ａがまたヘッド側には大室４２ｂが形成され、ピストンロ ッド４３ｂは油圧ポンプ５の傾転ピンに連結されている。

【００１５】 パイロット部４１において、スプール４４はスリーブ４６内に摺動自在に装着 され、スリーブ４６はハウジング内に摺動自在に装着され、スプール４４は弱い バネ力の１対の中立復帰バネ４７・４８により中立位置に付勢され、スプール４ ４の途中部にはランド部４４ａがまた左端部には制御入力部としてのパイロット ピストン部４５が形成され、ポート５９は油路１１に接続された油路５７により 小室４２ａに接続され、またポート６０は油路５８により大室４２ｂに接続され 、フィードバックレバー５０の上端部はピン５１によりハウジングに連結され、 レバー５０の途中部のピン５２はスリーブ４６の外周溝に係合され、レバー５０ の下端部のピン５３はピストンロッド４３ｂの外周溝に係合されている。更に、 パイロットピストン部４５を操作する操作レバー５４の上端部のピン５５はハウ ジングに枢支されるとともにトルクモータ８３で回動駆動されるようにモータ８ ３の出力軸に機械的に連結され、操作レバー５４の下端部のピン５６はパイロッ トピストン部４５の外周溝に係合されている。尚、リリーフ弁４９はサーボポン プ吐出圧を設定圧に調節する為のものであり、スプール４４の右端部には、その 移動ストロークを電気的に検出する為の差動トランス７５が設けられている。

【００１６】 次に制御系について説明する。 操舵室の操舵輪７０からの信号に基づいて操舵方向と指令舵角θｃとを指令す る舵角指令信号Ｓθｃを発生させる指令信号発生回路７１が設けられ、また舵Ｋ の実際の舵角θを検出する為ポテンショメータからなる舵角センサ７２が舵軸１ に連係して設けられ、舵角指令信号Ｓθｃと舵角センサ７２で検出された舵角信 号Ｓθとの偏差信号Δθが減算器７３からサーボ増幅器７４に供給される。減算 器７６において、サーボ増幅器７４からのトルクモータ傾転角信号Ｓｓから差動 トランス７５からのストローク信号Ｓｔが減算されてトルクモータ駆動回路７７ に供給され、この駆動回路７７はモータ駆動信号Ｍｄをトルクモータ８３へ出力 する。トルクモータ８３は駆動信号Ｍｄで指令される角度と方向に右回りまたは 左回りに回動して操作レバー５４を回動させる。

【００１７】 減算器７６からトルクモータ８３へ至る出力ライン８４のうち駆動回路７７よ り上流側部分には、切換えスイッチ８０を介して第１リミッタ回路８１と第２リ ミッタ回路８２とが並列接続され、舵角センサ７２の舵角信号Ｓθを受ける判別 回路７８によりリレーコイル７９が操作され、リレーコイル７９により切換えス イッチ８０が切り換え操作されるようになっている。 第１リミッタ回路８１は、モータ駆動信号Ｍｄに対して、図２に実線Ａで示す ように０〜θａ（例えば、θａ＝±５５度）の舵角レンジにおいて通常と同様の 高い第１リミット値Ｋθ１の上限ガードを付加する為のものであり、第２リミッ タ回路８２は、モータ駆動信号Ｍｄに対して、図２に鎖線Ｂで示すようにθａ超 の舵角レンジにおいて上記第１リミット値Ｋθ１の１／２〜１／３の低い第２リ ミット値Ｋθ２の上限ガードを付加する為のものであり、判別回路７８は、リレ ーコイル７９を介して舵角θが０〜θａの範囲のときには第１リミッタ回路８１ をまた舵角θがθａより大のときには第２リミッタ回路８２を接続するように切 換えスイッチ８０を切り換え操作する。

【００１８】 次に、以上説明した操舵装置ＳＭの作用について説明する。 先ず、油圧ポンプ５は、操舵方向に対応して±の両方向に傾転され、モータ９ ５は所定の一方向に回転駆動され、操舵装置の電源の投入によりパイロット弁９ は、切換弁８を供給位置にする位置に切り換えられる。 切換弁８が供給位置にあるとき、油圧ポンプ５の吐出ポート５ａから吐出され ると舵Ｋは図１にて右回りに操舵され、また吐出ポート５ａから吐出されると舵 Ｋは左回りに操舵される。

【００１９】 次に、レギュレータ４０に関して、これは可変容量型油圧ポンプの傾転角（吐 出量）を制御する一般的なレギュレータと同様に作動するものなので簡単に説明 すると、図１の状態において、スプール４４のランド部４４ａによりポート孔４ ６ａは塞がれており、例えばトルクモータ８３が右回りに回動して操作レバー５ ４を介してスプール４４が左方へ移動すると、ポート孔４６ａが開いてサーボ油 圧が油路５８から大室４２ｂへ追加充填されてサーボピストン４３が左方へ移動 して傾転角が増加し、その傾転角増加分に相当する油量がシリンダ３・４へ供給 され舵角θが増加するが、モータ８３の操作トルクに相当するストロークだけサ ーボピストン４３が移動した後には、フィードバックレバー５０のフィードバッ ク作用によりスリーブ４６が左方へ移動してポート孔４６ａは再びランド部４４ ａにより封鎖され、その後モータ８３により操作レバー５４が原位置（左回りに ）へ復帰操作されると、ポート孔４６ａはドレン側へ開かれ、大室４２ｂの圧油 の一部は油路５８とポート６０とポート孔４６ａとを経てドレンポート４６ｂへ 排出され、サーボピストン４３は原位置へ復帰し、その後フィードバックレバー ５０のフィードバック作用によりスリーブ４６が右方へ移動してポート孔４６ａ は再びランド部４４ａにより封鎖され、このように転舵後の舵Ｋの位置は保持さ れる。但し、図１の状態において、モータ８３が左回りに操作されると、上記と は逆の作用により油圧ポンプ５は上記と反対方向へ傾転することになる。

【００２０】 次に、制御系と関連づけた作用について説明する。 舵Ｋの舵角θが図示のように零の状態から、仮に操舵輪７０から舵Ｋを右回り に指令舵角θｃまで転舵する指令が入ると、それに対応する舵角信号Ｓθｃが減 算器７３に出力されるが、当初検出される舵角θが小さく、指令舵角θｃと舵角 θとの偏差Δθが大きいので、また判別回路７８により第１リミッタ回路８１が 接続されているので、駆動回路７７からは大きなモータ駆動信号Ｍｄが出力され る。駆動信号Ｍｄは図２の実線Ａに対応する第１リミット値Ｋθ１で制限され、 その後駆動信号Ｍｄにより信号Ｍｄに対応するトルクでモータ８３は右回りに回 動され、前記の如くレギュレータ４０のサーボピストン４３が左方へ移動し、ポ ンプ５の傾転角は略最大に操作されて、舵角θは図３のように増加していく。そ の後舵角θの増大により偏差信号ＳΔθが低減していくのでトルクモータ傾転角 信号Ｓｓも低減して、ポンプ傾転角は徐々に減少し、最後には、偏差信号ＳΔθ が零となり、トルクモータ８３は中立に復帰し前記の如くスプール４４は再び図 １の状態に復帰して整定し、ポンプ５の傾転角は再び零となり、舵Ｋは指令舵角 θｃの位置を保持することになる。ここで、指令舵角θｃがθａよりも大きい場 合には前記と同様にして舵角θが指令舵角θｃとなるようにフィードバック制御 されるが、舵角θがθａを越えた時点において切換えスイッチ８０が第２リミッ タ回路８２の方へ切り換えられ、駆動信号Ｍｄは大幅に低い第２リミット値Ｋθ ２で制限されるので、モータ８３のトルクは小さく切り換えられてポンプ５の傾 転角も小さく切り換えられる。

【００２１】 次に、ブースト油圧について説明すると、トランクピストン型操舵装置ＳＭで は、１対のシリンダ３・４を図１・図４に示すように逆「ハ」字状に配置するこ とになるが、シリンダ３・４の回動角が対称でないことから、図４において充填 側油室３ｂ・４ａの容積Ｖ１と排出側油室３ａ・４ｂの容積Ｖ２との容積差ΔＶ ＝Ｖ１−Ｖ２は、舵角θを変数として図５の実線Ｃのようになり、それを時間微 分したブースト必要油量及び排出必要油量が図６の実線Ｄのように得られる。即 ち、舵角θがθａ以下のとき容積差ΔＶの時間微分が正となるので、ポンプ５を 介してシリンダ３・４へ過剰の油量が供給されるためシリンダ３・４内の油圧が 上昇し前記フラッシングバルブ２９と減圧弁２４を介してリリーフされる。 これに対して、舵角θがθａより大のときには、容積差ΔＶの時間微分が負と なるので、油圧シリンダ内へ十分な油量を供給出来なくなる。そこで、ポンプ２ ０からブースト油圧が油室３ａ・４ｂ又は３ｂ・４ａに供給されることになる。 図６から判るように、舵角θがθａより大のとき舵角θの増大に応じてブース ト必要油量が急増するが、前記のようにこのとき第２リミッタ回路８２に切り換 えることで、ポンプ５の傾転角を小さくして舵角角速度を小さくできるから、ブ ースト必要油量を鎖線Ｅのような特性にできる。尚、図７は所定のモータ駆動信 号Ｍｄにより転舵するときの舵角角速度を示し、第１リミッタ回路８１だけの場 合には実線ＦとＧのようになるが、第２リミッタ回路８２に切り換えることで鎖 線Ｈのようになる。

【００２２】 以上説明したように、本実施例のトランクピストン型操舵装置ＳＭにおいては 、ポンプ２０からシリンダ３・４へブースト油圧を供給するように構成してある ので、舵角θが大きな大舵角時における油圧低下を防止できる。また、大舵角時 に第２リミッタ回路８２に切り換えることで大舵角時のブースト必要油量を少な くして、ポンプ２０の小型化を図ることが出来る。また、差動トランス７５のス トローク信号Ｓｔを減算器７６に供給してモータ２０の駆動信号Ｍｄの形成に用 いるので、ポンプ５に対する傾転角制御の応答性を向上できる。また、小舵角時 に第１リミッタ回路８１を適用しまた大舵角時に大舵角時に第２リミッタ回路８ ２を適用するので、小舵角時のポンプ先進角αを適正に設定してハンチングや応 答遅れを防止しつつ、大舵角時のポンプ先進角βを小さくして操舵の応答性つま り操舵精度を高めることが出来る。更に、フラッシングバルブ２９を設けたので 、前記容積差ΔＶの変動によりシリンダ３・４に発生する異常に高い油圧をリリ ーフできる。 尚、前記リミッタ回路としては、相互に異なるリミット値の３つ以上のリミッ タ回路を前記同様に並列接続して設け、舵角θの増大に応じて段階的に小さいリ ミット値に切り換えるように構成してもよい。

【００２３】 〔別実施例〕 図８〜図１１参照 次に、前記符号７３、７４、７６〜８２で示した構成要素の代わりに、マイク ロコンピュータを主体とする制御装置ＣＵを設けて、舵角指令信号Ｓθｃと舵角 センサ７２からの舵角信号Ｓθとを受けて、舵角θが指令舵角θｃとなるように 且つ舵角角速度が予め設定された設定値Ｖ０に略等しくなるようにトルクモータ ８３を介してレギュレータ４０を制御するようにした別実施例について説明する 。但し、前記実施例と同一のものに同一符号を付して説明を省略する。 制御装置ＣＵは、図８に示すように、ＣＰＵ９０とＲＯＭ９１とＲＡＭ９２と 入出力インターフェース９３とからなるマイクロコンピュータと、指令信号発生 回路７１からの舵角指令信号ＳθｃをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器７１ａと、舵 角センサ７２からの舵角信号ＳθをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器７２ａと、差動 トランス７５からのストローク信号ＳｔをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器７５ａと 、ＣＰＵ９０から入出力インターフェース９３を介して供給される制御信号に基 づいて指定された方向と大きさの駆動電流を発生させてトルクモータ８３へ供給 する駆動回路７７Ａとを備えている。 前記ＲＯＭ９１には、図９に示す舵角制御の制御プログラムが予め格納され、 ＲＡＭ９２にはその舵角制御に必要な種々のメモリなどが設けられている。

【００２４】 次に、この舵角制御について図９のフローチャートに基づいて説明するが、図 中Ｓｉ（ｉ＝１、２、・・・）は各ステップを示すものである。 この制御の開始前に操舵装置ＳＭの電源は投入されて前記同様にパイロット弁 ９が切り換えられているものとし、またこの制御は所定微小時間毎に繰り返し実 行される。制御の開始後、必要な初期化が実行されると（Ｓ１）、舵角指令信号 Ｓθｃと舵角信号Ｓθとストローク信号Ｓｔとが読み込まれ（Ｓ２）、次にこれ らに基づいて指令舵角θｃと舵角θとストロークＳｋとが演算される（Ｓ３）。 次に、舵角偏差Δθとトルクモータ８３へ供給するモータ電流ＭＩと舵角角速 度Ｖθとが図示の式で演算される（Ｓ４）が、式中ＫとＣは夫々所定の定数であ り、例えばモータ８３正転のときＭＩが正で、Ｓｋも正である。次に、舵角偏差 Δθが零か否かが判定され（Ｓ５）、当初はＮｏなのでＳ７へ移行して舵角角速 度の絶対値が設定舵角速度Ｖ０に略等しいか否か判定され（Ｓ７）、当初はＮｏ なのでＳ８へ移行してモータ電流ＭＩに所定の小さな増分Δが加算され（Ｓ８） 、次に、ＭＩが最大傾転角に対応する所定のリミット値ＭＩ０以上か否か判定さ れ（Ｓ１１）、当初はＮｏなのでＳ１２へ移行して ＭＩにＭＩが与えられ（Ｓ １２）、そのモータ電流ＭＩがモータ８３に出力される（Ｓ１４）。 このようにして、舵角θが指令舵角θｃとなるように且つ舵角角速度Ｖθが設 定速度Ｖ０に近づくようにする制御が実行され、これを繰り返すうちに、ＭＩが 急増していき、ＭＩがリミット値ＭＩ０以上になると、Ｓ１１からＳ１３へ移行 するようになってＭＩに上限ガードがかけられ、また舵角角速度Ｖθが急増して いってその絶対値が設定速度Ｖ０以上になるとＳ７からＳ１０へ移行するように なってＭＩから所定の小さな減分Δが減算され、舵角角速度Ｖθのそれ以上の増 加が抑制される。

【００２５】 このような制御が微小時間毎に繰り返されるので、舵角θは急速に指令舵角θ ｃまで増加または減少していくが、その結果舵角偏差Δθが解消すると、Ｓ５の 判定がＹｅｓとなって、Ｓ５からＳ９へ移行するようになり、Ｓ９ではＭＩにＭ Ｉが与えられ、Ｓ９からＳ１１へ移行するようになる。即ち、舵角偏差Δθが解 消した後はＳ４においてモータ電流ＭＩ＝Ｃ×Ｓｋとなり、これを介してレギュ レータ４０のスプール４４を原位置へ復帰させるような制御が実行されていって パイロット部４１は原状態へ戻されることになる。このようにして、シリンダ３ ・４へは指令舵角θｃで指令された量の圧油が供給され、舵Ｋの舵角θが指令舵 角θｃに一致した状態になるとポンプ５の傾転角が再び零に戻り、舵角θは保持 され、パイロット部４１は整定状態になる。 以上の制御により、操舵時に舵角角速度Ｖθが所定の比較的低い設定舵角角速 度Ｖ０となるように制御するので、安定した操舵が可能となり、また大舵角時に 舵角角速度が異常に大きくなることがないので、前記同様にブースト油圧供給の 為のポンプ２０を小型化することが可能となる。

【００２６】 尚、上記制御の一部に変更を加えて、操舵時において舵角θの増大に応じて舵 角角速度Ｖθが減少するように制御することもできる。このように、舵角θの増 大に応じて舵角角速度Ｖθが低減するように制御する場合には、前記シリンダ３ ・４やブースト油圧供給の為のポンプ２０を更に一層小型化することが可能とな る。尚、航行する船舶の時定数は極めて大きいので、操舵装置ＳＭにおける舵角 角速度Ｖθを小さくすることは実用上何ら問題がないのである。

【００２７】 尚、前記サーボ弁４１の代わりに、ロータリ式のサーボ弁機構を用いることが できることはいうまでもない。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】トランクピストン型操舵装置の全体構成図であ
る。

【図２】舵角偏差に対するポンプ傾転量の特性を示す線
図である。

【図３】指令舵角に制御する時の舵角のタイムチャート
である。

【図４】舵と舵軸と舵柄と操舵用油圧シリンダの配置説
明図である。

【図５】油圧シリンダの油室の容積差の線図である。

【図６】ブースト必要油量の線図である。

【図７】舵角に対する舵角角速度の特性を示す線図であ
る。

【図８】別実施例に係る操舵装置の制御系の構成図であ
る。

【図９】図８の操舵装置における操舵制御のルーチンの
フローチャートである。

【図１０】図８の操舵装置における舵角に対する舵角角
速度の特性を示す線図である。

【図１１】従来技術に係るトランクピストン型操舵装置
の要部構成図である。

【符号の説明】

ＳＭ トランクピストン型操舵装置 Ｋ 舵 １ 舵軸 ２ 舵柄 ３・４ 油圧シリンダ ５ 油圧ポンプ ６・７ 油路 ２０ ブースト兼サーボポンプ ４０ レギュレータ ４５ パイロットピストン部 ７２ 舵角センサ ７３ 減算器 ７４ サーボ増幅器 ７６ 減算器 ７７ トルクモータ駆動回路 ７８ 判別回路 ７９ リレーコイル ８０ 切換えスイッチ ８１ 第１リミッタ回路 ８２ 第２リミッタ回路 ８３ トルクモータ ＣＵ 制御装置

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 船舶の舵の舵柄の両端部に連結された１
   対の複動型油圧シリンダと、これら油圧シリンダに油圧
   を供給する油圧ポンプと、油圧シリンダへの油圧回路へ
   ブースト油圧を供給するブーストポンプと、油圧ポンプ
   の吐出量を調整する為のレギュレータとを備えた船舶の
   トランクピストン型操舵装置において、 前記レギュレータの制御入力部を操作するトルクモータ
   と、舵角を検出する舵角検出手段と、外部からの舵角指
   令信号と舵角検出手段からの舵角信号とを受けて舵角が
   指令舵角となるようにトルクモータを介してレギュレー
   タを制御する制御手段と、この制御手段からトルクモー
   タへの出力回路に切換えスイッチを介して並列接続され
   出力回路の出力信号に相互に異なるレベルの制限を付加
   する為の複数のリミッタ回路と、舵角検出手段からの舵
   角信号を受け且つ舵角の増大に応じて低いレベルの制限
   を加えるように予め設定された舵角レンジとリミッタ回
   路との対応関係に基づいて、舵角に対応するリミッタ回
   路を選択するように切換えスイッチを切換える切換手段
   とを備えたことを特徴とする船舶のトランクピストン型
   操舵装置。
2. 【請求項２】 船舶の舵の舵柄の両端部に連結された１
   対の複動型油圧シリンダと、これら油圧シリンダに油圧
   を供給する油圧ポンプと、油圧シリンダへの油圧回路へ
   ブースト油圧を供給するブーストポンプと、油圧ポンプ
   の吐出量を調整する為のレギュレータとを備えた船舶の
   トランクピストン型操舵装置において、 前記レギュレータの制御入力部を操作するトルクモータ
   と、舵角を検出する舵角検出手段と、外部からの舵角指
   令信号と舵角検出手段からの舵角信号とを受けて、舵角
   が指令舵角となるように且つ舵角角速度が予め設定され
   た設定値に略等しくなるようにトルクモータを介してレ
   ギュレータを制御する制御手段とを備えたことを特徴と
   する船舶のトランクピストン型操舵装置。