JP6004876B2 - 舵取機及びこれを備えた船舶 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、船舶の舵軸に固定された旋回環に設けられた歯車を、電動機に取り付けられたピニオンを介して回転させる歯車式の舵取機が開示されている。
特許文献1に開示された舵取機は、舵軸を回転させる機構を備えるものの、舵軸を制動する機構を備えていないので、舵軸の回転を十分に制動することができない。
また、油圧式の舵取機に比べ、歯車式の舵取機は、バックラッシ(歯面間の遊び)があることにより、舵軸の回転位置及びそれに連結された舵の回転位置を正確な位置に固定するのが困難である。
また、舵に何らかの外力が加わった場合等に、舵軸の回転位置及びそれに連結された舵の回転位置が変化してしまう可能性がある。
本発明に係る舵取機は、船舶の舵を該舵に連結された舵軸を介して駆動する舵取機であって、前記舵軸の端部に固定された舵軸歯車と、前記舵軸歯車に駆動力を伝達し、前記舵軸を回転させる駆動歯車と、前記駆動歯車を駆動する駆動源と、前記舵軸の回転を制動し、前記舵軸の回転位置を所定位置に固定する制動部とを備えることを特徴とする。
以下、第1実施形態の舵取機100について、図1乃至図3を用いて説明する。図1は、第1実施形態の舵取機100の部分縦断面図である。図2は、図1に示される舵取機100のA−A矢視横断面図である。図3は、図1に示される舵取機100のB−B矢視横断面図である。
舵軸歯車2と固定軸歯車4の間には、舵軸1の軸方向の荷重を支持する軸受パッド40が配置されている。軸受パッド40は、固定軸歯車4の外周端部の上面に固定されており、舵軸歯車2の外周端部の下面と接している。
本実施形態では、駆動装置(駆動源)を2つ設けているが、いずれか一方の駆動装置のみを設ける構成としても良い。
i0=(Zb・Zd)/(Za・Zd) (1)
i1=(1−i0)/i0 (2)
i2=Zf/Ze (3)
i3=i1・i2 (4)
Za+Zb=Zc+Zd (5)
Za≠Zd (6)
Zb≠Zc (7)
ここで、Za:固定軸歯車4の歯数、Zb:遊星歯車10a〜10dの歯数、Zc:遊星歯車20a〜20dの歯数、Zd:舵軸歯車2の歯数、Ze:駆動歯車6cの歯数、Zf:キャリア歯車5bの歯数、i1:キャリア5と舵軸1の速度比(減速比)、i2:駆動歯車6cとキャリア5の速度比(減速比)、i3:駆動歯車6cと舵軸1の速度比(減速比)である。
なお、遊星歯車10a〜10dの歯数は、それぞれ同一であり、Zbはその同一の歯数をいう。また、遊星歯車20a〜20dの歯数は、それぞれ同一であり、Zcはその同一の歯数をいう。
r1≠r3 (9)
r2≠r4 (10)
ここで、図4及び図5に示されるように、r1:舵軸歯車2の中心O1からかみ合い点P1の距離、r2:遊星歯車20a〜20dの中心O2からかみ合い点P1の距離、r3:固定軸歯車4の中心O3からかみ合い点P2の距離、r4:遊星歯車10a〜10dの中心O4からかみ合い点P2の距離である。
ストッパー80(80a,80b)は、舵軸1に固定された断面視略円形の部材であり、舵軸1の中心軸Xに直交する方向に延在している。船体側である座台95には、規制部材90(90a,90b)が固定されている。規制部材90aは、舵軸1が基準位置から時計回りに所定角度α回転した場合にストッパー80aと突き当たる位置に固定されている。また、規制部材90bは、舵軸1が基準位置から反時計回りに所定角度α回転した場合にストッパー80bと突き当たる位置に固定されている。
図6に示されるストッパー80は、舵軸1の2カ所に設けられるものであった。それに対して、本変形例は、図8に示されるように、舵軸1の1箇所にのみストッパー81を設けるものである。図9は、図8に示される舵取機100’のC−C矢視横断面図である。
次に、第2実施形態の舵取機200について、図10、図11を用いて説明する。図10は、第2実施形態の舵取機200の部分縦断面図である。図11は、第2実施形態のブレーキディスク及びブレーキ装置を示す図である。
第1実施形態の舵取機100は、駆動源である電動モータ6d,60dの回転軸に連結された電磁ブレーキ70,71により舵軸1の回転を制動するものであった。それに対して、第2実施形態の舵取機200は、キャリア5に連結されたブレーキディスク75及びブレーキ装置(制動装置)210により舵軸1の回転を制動するものである。
なお、第2実施形態は、第1実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、他の構成は第1実施形態と同様であるので、以下での説明を省略する。
次に、第3実施形態の舵取機300について、図12を用いて説明する。図12は、第3実施形態の舵取機300の部分縦断面図である。
第2実施形態の舵取機200は、キャリア5に連結された1枚のブレーキディスク75をブレーキ装置210a,210b,210cにより制動するものであった。それに対して第3実施形態の舵取機300は、キャリア5に連結された複数枚のブレーキディスク85a,85bを、ブレーキキャリパ86aに固定された複数枚のブレーキディスク88a,88b,88cにより制動するものである。
なお、第3実施形態は、第2実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、他の構成は第1実施形態及び第2実施形態と同様であるので、以下での説明を省略する。
第1実施形態は、舵軸1の回転を制動する制動部として、電磁ブレーキ70,71を用いるものであった。また、第2実施形態及び第3実施形態は、舵軸1の回転を制動する制動部として、ブレーキ装置210,310を用いるものであった。以上のように、各実施形態では、電磁ブレーキとブレーキ装置のいずれか一方を用いるものであったが、これらを併用するようにしてもよい。例えば、図10に示される第2実施形態の舵取機200に、電磁ブレーキ70,71を用いるようにしてもよい。また、例えば、図12に示される第3実施形態の舵取機300に、電磁ブレーキ70,71を用いるようにしてもよい。
2 舵軸歯車
3 固定軸
4 固定軸歯車
5 キャリア
5b キャリア歯車
6、60 駆動装置
6a,60a 駆動源
6b,60b 駆動軸
6c,60c 駆動歯車
6d 電動モータ
6e 減速機
6f カップリング
7 座台
10 遊星歯車(第1遊星歯車)
20 遊星歯車(第2遊星歯車)
30 遊星軸
40 軸受パッド
70,71 電磁ブレーキ
75,85 ブレーキディスク
76,86 ブレーキキャリパ
77,87 キャリパピストン
80,81 ストッパー(規制部)
90,91 規制部材
100,100’,200,300 舵取機
210 ブレーキ装置
Claims (7)
- 船舶の舵を該舵に連結された舵軸を介して駆動する舵取機であって、
前記舵軸の端部に固定された舵軸歯車と、
前記舵軸歯車に駆動力を伝達し、前記舵軸を回転させる駆動歯車と、
前記駆動歯車を駆動する駆動源と、
前記舵軸の回転を制動し、前記舵軸の回転位置を所定位置に固定する制動部と、
前記舵軸と同一軸線を有して設けられるとともに船体側に固定された固定軸の端部に固定された固定軸歯車と、
前記固定軸の周りに回転可能に設置され、外周にキャリア歯車が設けられたキャリアと、
前記キャリアに連結されたブレーキディスクを備え、
前記駆動歯車が、前記キャリア歯車に前記駆動力を伝達し、該キャリア歯車を前記固定軸の周りに回転させることにより、前記舵軸歯車に前記駆動力を伝達し、
前記制動部が、前記ブレーキディスクを介して前記キャリアの回転を制動し、前記舵軸の回転位置を前記所定位置に固定することを特徴とする舵取機。 - 前記駆動源が、電動モータであり、
前記制動部が、前記電動モータの回転軸に接続される電磁ブレーキであることを特徴とする請求項1に記載の舵取機。 - 前記舵軸に固定され、船体側に固定された規制部材に突き当てることにより前記舵軸の回転範囲を規制する規制部を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の舵取機。
- 前記キャリアが、複数の遊星軸を有し、
前記複数の遊星軸の各々が、前記固定軸歯車とかみ合う第1遊星歯車と、前記舵軸歯車とかみ合う第2遊星歯車を回転自在に支持し、
前記第2遊星歯車がかみ合う前記舵軸歯車のかみ合いピッチ円半径と、前記第1遊星歯車がかみ合う前記固定軸歯車のかみ合いピッチ円半径とが異なることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の舵取機。 - 前記舵軸歯車、前記固定軸歯車、前記第1遊星歯車、及び前記第2遊星歯車のモジュールが等しく、
前記固定軸歯車と前記第1遊星歯車の歯数の合計が、前記舵軸歯車と前記第2遊星歯車の歯数の合計と等しいことを特徴とする請求項4に記載の舵取機。 - 前記駆動源を複数備え、
前記複数の駆動源の各々が、前記駆動歯車を介して前記キャリア歯車に前記駆動力を伝達することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の舵取機。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の舵取機を備えることを特徴とする船舶。
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