JPH0633077B2 - 船舶推進機の操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、船外機、船内外機等の船舶推進機の操舵装置
に関する。

［従来の技術］ 船舶推進機の操舵装置において、船舶の設定針路方向と
実際の船首方向の偏差値を零とするに必要な舵切り量の
適正値は、船速が速い場合と遅い場合で異なる。すなわ
ち、例えば船速が遅い場合に、上記舵切り量が比較的小
さいと舵のききが悪くなり、操縦性能が悪くなる。

そこで従来、船速がいかなる場合にも良好な操縦性能を
確保可能とすることを目的として、特開昭52-51696号公
報に記載される操舵装置が提案されている。

上記従来提案されている操舵装置は、舵を操作する操舵
機と、設定針路入力部と、船首方位入力部と、船首方位
入力部の入力値が設定針路入力部の設定値に一致するよ
うに操舵機を制御する制御器と、船速入力部を備え、制
御器が制御する操舵機の舵切り量を船速に応じて調整す
るようにしている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来の操舵装置は、大型船を前提と
しており、また操舵機の具体的操作手段が明瞭に記載さ
れておらず、操舵機の舵切り量の大きさを船速に応じて
調整するものであるにすぎない。

このため、上記従来の操舵装置を、船外機もしくは船内
外機を備えるモーターボート等の高速艇に適用しても、
良好な操舵応答性を期待できない。すなわち、モーター
ボート等の高速航走時には単に舵切り量を小とするだけ
でなく、単位時間当りの舵切り量すなわち舵切り速度を
遅くしないと、操舵応答性が不安定となり、慣性力によ
って乗員が水上にふり落されたり、船体が転覆すること
の可能性が考えられる。また、上記モーターボート等の
低速航走時には単に舵切り量を大とするだけでなく、舵
切り速度を速くしないと、実際の舵角に応答遅れを生
じ、機敏な操船が困難になることが考えられる。

なお、特開昭57-7797号公報には、小型船舶用電動操舵
装置として、操舵装置の動力源として直巻電動機を用
い、舵の負荷が小さいときに操舵ハンドルの高速操作に
対応して高速度で転舵がなされるように構成し、低速航
走時には速い転舵を行ない、高速航走時には、ゆっくり
した転舵を行なうものが開示されている。すなわち、こ
の従来技術では、船速の大小を操舵荷重（舵の負荷）の
大小で検知するものとし、低速航走時には舵の負荷が小
さく、高速航走時には舵の負荷が大きくなるとの考えを
前提としている。ところが、操舵荷重は、波から受ける
力によって変動し、しかもこの波の力は波の方向等によ
って不安定であるため、船速との間に必ずしも上述の如
くの相関関係を成立させない。したがって、この従来技
術では、船速に応じた舵切り速度を得ることに困難があ
る。

本発明は、船舶推進機の操舵装置において、船速に応じ
た応答遅れのない機敏な操舵を可能とすることを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、船舶に転舵可能に支持される推進ユニット
と、推進ユニットに転舵力を付与可能とする操舵シリン
ダ装置と、シリンダ側右旋回用油路およびシリンダ側左
旋回用油路よりなるシリンダ側配油路と、油溜りと、油
溜りの作動油をシリンダ側配油路を介して操舵シリンダ
装置に供給する電動操舵ポンプと、油溜りの作動油を電
動操作ポンプを経由してシリンダ側配油路に導く送油路
と、シリンダ側配油路の作動油を油溜りに導く返油路
と、推進ユニットの転舵すべき方向を指示する舵角指示
器と、推進ユニットの実際の転舵方向を感知する舵角感
知器と、舵角感知器の感知結果が舵角指示器の指示方向
に一致するように電動操舵ポンプよりシリンダ側右旋回
油路へ油が供給される右旋回状態と電動操舵ポンプより
シリンダ側左旋回油路へ油が供給される左旋回状態のい
ずれかに切換制御する制御器とを有してなる船舶推進機
の操舵装置において、船体の速度を感知する船速感知器
を船体外面の水没部分に設け、操舵シリンダ装置への時
間当りの送油量を、船速感知器の感知結果により、船速
小の時多く、船速大の時少なくなるように調整する流量
制御装置を、送油路、返油路、シリンダ側右旋回用油
路、シリンダ側左旋回用油路のうちの少なくともいずれ
か一つに配置したものである。

［作用］ 本発明によれば、下記〜の作用がある。

船速感知器を船体外面の水没部分に設けたから、船速
を直接、正確に感知できる。

また、船速に応じて、操舵シリンダ装置への時間当り
の送油量を調整することにより、確実かつ船速に応じた
舵切り速度を得ることができる。

上記、により、船舶の高速航走時には、操舵シリ
ンダ装置への時間当りの送油量が少なく、したがって推
進ユニットの単位時間当りの舵切り速度を遅くし、船の
安定性を確保することが可能となる。また、船舶の低速
航走時には、操舵シリンダ装置への時間当りの送油量が
多くし、したがって推進ユニットの単位時間当りの舵切
り量を速くし、応答遅れを生じることのない機敏な操舵
を可能とする。このように低速から高速まで時間当りの
送油量を調整することにより、船速に応じた応答遅れの
ない機敏な操舵が可能となる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す制御系統図、第２図は
操舵装置の一部を示す模式図である。

第２図において、１１はクランプブラケットであり、船
体の船尾板に固定可能とされている。クランプブラケッ
ト１１には中空状のチルト軸１２を介して、スイベルブ
ラケット１３が略水平軸周りを傾動可能に支持されてい
る。スイベルブラケット１３には操舵軸１４を介して、
推進ユニット１５がチルト軸１２に略直交する軸周りを
回動可能に支持されている。推進ユニット１５はその上
部にエンジンユニットを搭載し、駆動軸、前後進切換装
置を介して、その下部に設けられているプロペラを正逆
転可能としている。上記操舵軸１４の上端部には操舵ア
ーム１６が固定されている。すなわち、操舵アーム１６
に操舵トルクを加えることにより、操舵軸１４を介して
推進ユニット１５が前述のように回動して転舵可能とさ
れている。

スイベルブラケット１３の前面には、取付具１７を介し
て、第１室に連なるポート１８Ａ、第２室に連なるポー
ト１８Ｂを備える操舵シリンダ１８が、チルト軸１２に
対して平行配置されている。操舵シリンダ１８には、ピ
ストン１９を備えるピストンロッド２０が往復移動可能
に挿通されている。ピストン１９は第１室と第２室を相
互に区画している。ピストンロッド２０の両端部には、
連結板２１、２２を介して、チルト軸１２内を軸方向に
移動可能とされている補強ロッド２３が連結されてい
る。すなわち、ピストンロッド２０は、補強ロッド２３
との連結により、その曲げ剛性を補強可能とされてい
る。

上記連結板２１には、操舵シリンダ２４の一端がピン２
４Ａを介してピン結合されている。操舵リンク２４の他
端は、ピン２４Ｂを介して、操舵アーム１６の先端部に
ピン結合されている。すなわち、操舵シリンダ１８のピ
ストンロッド２０と操舵アーム１６とは、操舵リンク２
４を介して連結され、したがって、ピストンロッド２０
の往復移動によって操舵アーム１６が回動可能とされて
いる。

第１図において、Ａは手動操舵系である。

２５は手動操舵ポンプであり、手動操作力による操舵ハ
ンドル２６の右回り、左回りの回転によって、そのポン
プ室内に内蔵されている駆動部分を正転もしくは逆転さ
せ、リザーバタンク（油溜り）２７内の作動油を、左回
りの回転時、操舵シリンダ１８を右方へ移動させて操舵
アーム１６を右回転させて船を左旋回させるための左手
動系逆止弁２８を備える左手動系油路２９、もしくは右
旋回させるための右手動系逆止弁３０を備える右手動系
油路３１を介して、操舵シリンダ１８のポート１８Ａ、
１８Ｂに供給可能としている。操舵シリンダ１８のポー
ト１８Ａに作動油が供給される場合には、操舵アーム１
６は第１図に実線で示す右方向に回動して操舵軸１４外
方の推進ユニット１５を左方に転舵可能とし、操舵シリ
ンダ１８のポート１８Ｂに作動油が供給される場合に
は、操舵アーム１６は第１図に破線で示す左方向に回動
して推進ユニット１５を右方に転舵可能とする。なお、
３２、３３は吸込管、３２Ａ、３３Ａは逆止弁である。
また、３４、３５は返油路、３４Ａ、３５Ａはオペレー
ト逆止弁である。３４Ａは、ポート１８Ａに導かれる左
手動系油路２９の圧力により開き、ポート１８Ｂよりの
油を返油路３４を介してリザーバタンク２７へ返送可能
としている。３５Ａは、ポート１８Ｂに導かれる右手動
系油路３１の圧力により開き、ポート１８Ａよりの油を
返油路３５を介してリザーバタンク２７へ返送可能とし
ている。

第１図においてＢは電動操舵系である。

３６は電動操舵ポンプであり、電動モータ３７が発生す
る電動操作力によって正転し、リザーバタンク（油溜
り）３８内の作動油を圧送可能としている。電動操舵ポ
ンプ３６が圧送する作動油は、電磁切換弁３９の切換操
作により、左電動系オペレート逆止弁４０を備える左電
動系油路（シリンダ側左旋回用油路）４１、もしくは右
電動系オペレート逆止弁４２を備える右電動系油路（シ
リンダ側右旋回用油路）４３を介して、操舵シリンダ１
８のポート１８Ａ、１８Ｂに供給可能とされている。上
記油路４１、４３は本発明のシリンダ側配油路を構成す
る。

４４は舵角指示器である。舵角指示器４４は、オートパ
イロット装置もしくはリモートコントロール装置の操作
部を構成し、制御器４５に、推進ユニット１５の転舵す
べき方向を指令可能とする。制御器４５は、舵角指示器
４４が伝達する指令転舵角度と、操舵アーム１６に連結
されている舵角感知器４６が伝達する実転舵角度との偏
差を零とするように、電動操舵ポンプ３６を駆動制御す
るとともに、電磁切換弁３９を後述する右旋回状態と左
旋回状態のいずれかに切換制御し、推進ユニット１５を
舵角指示器４４の指令方向に転舵可能とする。

ここで、４７はリザーバタンク３８の作動油を電動操舵
ポンプ３６を経由して油路４１、４３に導く送油路、４
８は油路４１、４３の作動油をリザーバタンク３８に導
く返油路、４９はリリーフ弁である。これによより、制
御器４５によって切換設定される電磁切換弁３９の左旋
回状態は、送油路４７と左電動系油路４１、返油路４８
と右電動系油路４３を連通し、操舵シリンダ１８のポー
ト１８Ａに作動油を供給し、操舵アーム１６を第１図、
第２図に実線で示す方向に回動して推進ユニット１５を
左方に転舵する。他方、電磁切換弁３９の右旋回状態
は、送油路４７と右電動系油路４３、返油路４８と左電
動系油路４１を連通し、操舵シリンダ１８のポート１８
Ｂに作動油を供給し、操舵アーム１６を第１図、第２図
に破線で示す方向に回動して推進ユニット１５を右方に
転舵する。

なお、左電動系オペレート逆止弁４０は、ポート１８Ｂ
に導かれる右電動系油路４３の圧力により開き、ポート
１８Ａよりの油を返油路４８を介してリザーバタンク３
８へ返送可能とする。右電動系オペレート逆止弁４２
は、ポート１８Ａに導かれる左電動系油路４１の圧力に
より開き、ポート１８Ｂよりの油を返油路４８を介して
リザーバタンク３８へ返送可能とする。

しかして、この実施例では、船速を感知する船速感知器
５０を有し、その感知結果を制御器４５に伝達してい
る。船速感知器５０は、例えば第３図のように構成され
る。

第３図の例は、船舶外面の水没部分に設けた水圧導入管
５１によって導入した水圧を変換器５２によって電圧
（もしくは電流）に変換し、その変換結果を船速として
制御器４５に伝達可能とするものである。

このようにして船速感知器５０の感知結果を伝達された
制御器４５は、送油路４７の中間部に設けた流量制御弁
５７を駆動制御することにより、操舵シリンダ１８への
時間当りの送油量を、船速小のとき多く、船速大のとき
少なくするように制御する。なお、５８は信号増幅器で
ある。

ななお、上記流量制御弁５７は、送油路４７の中間部で
なく、送油路４７、返油路４８、左電動系油路４１、右
電動系油路４３の少なくともいずれかひとつに配置する
ものであってよい。第４図は流量制御弁５７を右電動系
油路４３に配置した例である。

また、上記操舵シリンダ１８への時間当りの送油量を調
整するために、上記のような流量制御弁５７を用いず、
制御器４５によって電動操舵ポンプ３６の回転速度を可
変制御するものであってもよい。

つぎに、上記実施例の作用について説明する。

上記実施例によれば、船速感知器５０を船体外面の水没
部分に設けたから、船速を直接、正確に感知できる。ま
た、船速に応じて、操舵シリンダ１８への時間当りの送
油量を調整することにより、確実かつ船速に応じた舵切
り速度を得ることができる。

したがって、モーターボート等の船舶の高速航走時に
は、操舵シリンダ１８への時間当りの送油量が少なく、
したがって推進ユニット１５の単位時間当りの舵切り量
を遅くし、操舵の応答性を速い状態下でかつ安定化する
ことが可能となり、慣性力によって乗員が水上にふり落
されたり、船体が転覆する等の危険を確実に防止するこ
とが可能となる。

また、船舶の低速航走時には、操舵シリンダ１８への時
間当りの送油量が多く、したがって推進ユニット１５の
単位時間当りの舵切り量を速くし、応答遅れを生ずるこ
とのない機敏な操舵が可能となる。

これにより、船速がいかなる場合にも操舵応答性を良好
とし、操縦性能を向上することが可能となる。

第５図は本発明の他の実施例の要部を示す制御系統図で
ある。この第５図の実施例が前記第１図の実施例と異な
る点は、以下のとおりである。

すなわち、第６図において、６０は正逆転可能な電動モ
ータ、６１は両方向ポンプ、６２は右逆止弁、６３は左
逆止弁、６４は右逆止弁６２とリザーバタンク３８を結
ぶ吸込管路、６５は左逆止弁６３とリザーバタンク３８
を結ぶ吸込管路、６６は右逆止弁６２と左電動系オペレ
ート逆止弁４０を結ぶ第１油路、６７は左逆止弁６３と
右電動系オペレート逆止弁４２を結ぶ第２油路、６８は
第１油路６６とポンプ６１を結ぶ第３油路、６９は第２
油路６７とポンプ６１を結ぶ第４油路、７０は第１油路
６６とリザーバタンク３８を結ぶ第５油路，７１は第２
油路６７とリザーバタンク３８を結ぶ第６油路、７２は
第５油路７０に配設されたリリーフ弁、７３は第６油路
７１に配設されたリリーフ弁、７４は前記第１図の実施
例における流量制御弁５７と信号増幅器５８よりなる流
量制御器である。

この第５図の実施例においては、制御器４５の制御指令
によって電動モータ６０が第５図の実線方向に左回転す
るとポンプ６１が駆動され、第３油路６８、第１油路６
６、オペレート逆止弁４０を通って左電動系油路４１へ
油が流入し、操舵シリンダ１８のピストンを右方向へ移
動させる。これによって船は左旋回する。この時、第１
油路６６内の油は昇圧されてオペレート逆止弁４２を開
き、ピストンの移動に伴って押されるシリンダ１８の右
室の油を第２油路６７、第４油路６９からポンプ６１へ
流入させる。シリンダ１８のピストンが右方向の限界に
達すると、第１油路６６の圧力はさらに上昇する。する
と、リリーフ弁７２が開き、ポンプ６１の吐出油は第５
油路７０を通ってリザーバタンク３８へ流れる。この時
右電動系油路４３には油が流れないが、左逆止弁６３が
開き、リザーバタンク３８からポンプ６１へ油が供給さ
れる。

制御器４５の制御指令によって電動モータ６０が第５図
の破線方向に右回転すると上記と逆方向の油の流れを生
じ、船を右旋回させる。

しかして、この第５図の実施例においては、前記第１図
の実施例と同様に、船速感知器５０の感知結果を伝達さ
れた制御器４５が、第３油路６８に配置された流量制御
器７４の流量制御弁５７を駆動制御し、シリンダ１８へ
の時間当りの送油量を、船速小のとき多く、船速大のと
き少なくするように制御する。これにより、この実施例
においても船速が如何なる場合にも操舵応答性が良好と
なり、操縦性能を向上することが可能となる。

なお、流量制御器７４は、第５図に７４Ａで示すように
左電動系油路４１の中間部に設けてもよく、７４Ｂで示
すように右電動系油路４３の中間部に設けてもよく、あ
るいは第２油路６７、第４油路６９に設てもよい。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、船舶推進機の操舵装置
において、船速に応じた応答遅れのない機敏な操舵を可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す制御系統図、第２図は
操舵装置の一部を示す模式図、第３図は、船速感知器の
一例を示す模式図、第４図は本発明の変形例の要部を示
す制御系統部図、第５図は本発明の他の実施例を示す制
御系統図である。 １５……推進ユニット、１８……操舵シリンダ、３６、
６１……電動操舵ポンプ、３８……リザーバタンク、３
９……電磁切換弁、４１……左電動系油路（シリンダ側
左旋回用油路）、４３……右電動系油路（シリンダ側右
旋回用油路）、４４……舵角指示器、４５……制御器、
４６……舵角感知器、４７……送油路、４８……返油
路、５０……船速感知器、５７……流量制御弁。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】船舶に転舵可能に支持される推進ユニット
   と、推進ユニットに転舵力を付与可能とする操舵シリン
   ダ装置と、シリンダ側右旋回用油路およびシリンダ側左
   旋回用油路よりなるシリンダ側配油路と、油溜りと、油
   溜りの作動油をシリンダ側配油路を介して操舵シリンダ
   装置に供給する電動操舵ポンプと、油溜りの作動油を電
   動操舵ポンプを経由してシリンダ側配油路に導く送油路
   と、シリンダ側配油路の作動油を油溜りに導く返油路
   と、推進ユニットの転舵すべき方向を指示する舵角指示
   器と、推進ユニットの実際の転舵方向を感知する舵角感
   知器と、舵角感知器の感知結果が舵角指示器の指示方向
   に一致するように電動操舵ポンプよりシリンダ側右旋回
   油路へ油が供給される右旋回状態と電動操舵ポンプより
   シリンダ側左旋回油路へ油が供給される左旋回状態のい
   ずれかに切換制御する制御器とを有してなる船舶推進機
   の操舵装置において、船体の速度を感知する船速感知器
   を船体外面の水没部分に設け、操舵シリンダ装置への時
   間当りの送油量を、船速感知器の感知結果により、船速
   小の時多く、船速大の時少なくなるように調整する流量
   制御装置を、送油路、返油路、シリンダ側右旋回用油
   路、シリンダ側左旋回用油路のうちの少なくともいずれ
   か一つに配置したことを特徴とする船舶推進機の操舵装
   置。
2. 【請求項２】前記操舵シリンダ装置への時間当りの送油
   量を調整するために、電動操舵ポンプの回転数を可変に
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の船舶
   推進機の操舵装置。