液压操舵装置及船舶的制作方法

本发明涉及一种液压操舵装置及船舶。

背景技术

以往，作为用于使船舶的舵动作的操舵装置，已知有拉普森(rapson)滑动式那样的液压操舵装置。在液压操舵装置中，能够给予连结于舵板的舵轴较大的旋转力，但在浮冰或浮木这样的障碍物与舵板接触而使舵板受到冲击时，有时液压系统中会产生较大的喘振压，而导致周边设备的损坏。

在这种液压操舵装置中，以往，为了应对这样的喘振压，使用包含安全阀的液压回路，该安全阀在液压达到规定值或规定值以上的情况下工作。例如，在专利文献1中公开了通过在这样的液压回路中设置如蓄压器这样的能量吸收装置，能够更有效地吸收在舵板受到冲击力时产生的喘振压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭60-182397号公报

发明所要解决的课题

近年，针对极地航线的开拓中使用的破冰船等，正在推进用于防止搭载于船舶的各种设备的损坏的各种标准、制度的制定。例如，在上述液压操舵装置的情况下，需要通过在液压回路中分两级设置安全阀，并且使第二级安全阀应对相当于最高达40deg/sec的转舵速度的流量，来应对冰块、浮木等的障碍物撞击舵板时产生的较大的喘振压。然而，以往的操舵装置中使用的管道、安全阀目前仅能应对相当于6deg/sec左右的转舵速度的流量。

为了应对这样的要求，例如，研究了在液压回路中追加设置新的安全阀，或使各个液压管道大径化，但这两者都需要对现有的装置进行大幅度的设计变更，而将导致生产成本的增加、装置尺寸的大型化。在上述专利文献1中，由于需要对用于将工作油供应到液压操舵装置的气缸的液压回路新设能量吸收装置，所以多少也需要对液压回路进行设计变更。

技术实现要素：

本发明的至少一个实施方式是鉴于上述问题而做出的，本发明目的在于提供一种液压操舵装置及船舶，该液压操舵装置及船舶能够控制用于将工作油供应到液压缸的液压回路的设计变更，并且能够应对较大的喘振压。

用于解决课题的手段

(1)根据本发明的至少一个实施方式的液压操舵装置为了解决上述问题，包括：柱塞，舵柄可转动地安装于该柱塞，在该舵柄轴固定有舵轴；一对液压缸，所述柱塞的两端分别嵌入该一对液压缸，并且该一对液压缸相对地配置；旁通油路，该旁通油路构成为能够基于所述一对液压缸中的工作油的压力而将所述一对液压缸的工作室之间连通起来。

根据上述(1)的结构，包括构成为能够基于工作油的压力而将一对液压缸的工作室之间连通起来的旁通油路。由此，在由于例如障碍物等的撞击等导致在工作油中产生喘振压时，工作室之间经由旁通油路连通，从而工作油从一对液压缸中的高压侧朝向低压侧流动，进而缓和(吸收)了喘振压。通过具备这样的旁通油路，能够将用于将工作油供应到液压缸的液压回路的设计变更抑制地较少，并且能够应对较大的喘振压。

(2)在几个实施方式中，在上述(1)的结构中，所述旁通油路包括：连通路径，该连通路径形成于所述一对液压缸的工作室之间；第一安全阀，所述第一安全阀设于所述连通路径上，并构成为基于流经该连通路径的所述工作油的压力而工作。

根据上述(2)的结构，能够实现这样一种液压操舵装置：以在将工作室之间连通起来的连通路径上设置安全阀这样的简单的结构，就能够有效地防止喘振压所导致的设备损坏。

(3)在几个实施方式中，在上述(2)的结构中，所述连通路径形成于所述柱塞的内部。

根据上述(3)的结构，通过将构成旁通油路的连通路径形成于柱塞的内部，与例如在柱塞的外部使用配管等形成旁通油路的情况相比，能够以紧凑的结构来实现上述液压操舵装置。另外，相对于不具有旁通油路的以往的装置，这种结构能够通过以柱塞为中心的有限的构成要素的设计变更而实现，所以有利于降低生产成本。

(4)在几个实施方式中，在上述(3)的结构中，所述第一安全阀安装成露出到所述柱塞的外部。

根据上述(4)的结构，第一安全由于在旁通油路的构成要素中是可动部，所以能够预料维护的频率较高，但第一安全阀安装成露出到柱塞的外部。由此，在实施维护时，操作员能够容易地接近第一安全阀，并且能够顺利地实施更换、修理等的保养作业。

(5)在几个实施方式中，在上述(2)的结构中，还包括液压回路，该液压回路用于将所述工作油供应到所述一对液压缸，所述连通路径构成为比所述液压回路的直径大。

根据上述(5)的结构，通过将构成旁通油路的连通路径构成为比液压回路的直径大，从而在工作室之间通过旁通油路而连通时，能够增加基于工作之间的压差而流动的工作油的流量，进而能够实现能应对更大的喘振压的液压操舵装置。反过来说，通过增加连通路径的直径而不变更用于将工作油供应到液压缸的液压回路的规格，能够应对较大的喘振压。这种情况下，通过增加液压回路的直径以应对较大的喘振压，能够避免装置整体的复杂化和大型化，进而能以比较紧凑而小型的结构来实现本装置。

(6)在几个实施方式中，在上述(5)的结构中，所述液压回路包括第二安全阀，所述第二安全阀构成为基于流经该液压回路的所述工作油的压力而工作，所述第一安全阀构成为以高于所述第二安全阀的压力而工作。

根据上述(6)的结构，包含在旁通油路中的第一安全阀以高于包含在液压回路中的第二安全阀的压力工作。因此，针对较小的喘振压，第一安全阀不工作(即，不会通过旁通油路而将液压缸的工作室之间连通)，而仅通过液压回路中的第二安全阀的工作来进行应对。另一方面，针对较高的喘振压，通过第二安全阀和第一安全阀两者都工作来进行应对。这样一来，由于第一安全阀根据喘振压的大小在需要的范围内工作，所以能够将第一安全阀的工作次数抑制地较少，而不会不必要地增加工作次数。由此，抑制了旁通油路的消耗，进而能够实现适合于长寿命设计的操舵装置。

(7)在几个实施方式中，在上述(1)的结构中，所述一对液压缸分别配置于所述舵轴的前后方向，所述旁通油路独立地设置。

根据上述(7)的结构，在工作室之间设有旁通油路的一对液压缸分别设于舵轴的前后方向。由于各个旁通油路彼此独立地设置，因此即使在一方旁通油路中发生故障，也能够通过另一方的旁通油路来达成上述功能，因此能够实现具有更加优良的可靠性的液压操舵装置。

(8)本发明的至少一个实施方式的船舶为了解决上述问题，包括上述结构(1)的液压操舵装置。

发明的效果

根据本发明的至少一个实施方式，能够提供这样一种液压操舵装置及船舶：能够将用于将工作油供应到液压缸的液压回路的设计变更抑制地较少，并且能够应对较大的喘振压。

附图说明

图1是本发明的至少一个实施方式的液压操舵装置的整体结构图。

图2是图1的液压操舵装置的液压回路图。

图3是表示第二实施方式的液压操舵装置的柱塞附近的结构例的剖视图。

图4是图3的变形例。

具体实施方式

以下，将参考附图对本发明的几个实施方式进行说明。但是，作为实施方式所记载的、或者附图所表示的构成部件的尺寸、材料、形状、及其相对配置等并不旨在将本发明的范围限定于此，而仅仅只是说明示例。

例如，表示“在某一个方向上”、“沿某一个方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等的相对或绝对配置的表达，严格来说不仅表示上述这样的配置，还表示带公差或者具有能得到大致相同作用的角度、距离等而相对地产生位移的状态。

另外，例如，表示四方形、圆柱形等的形状的表达不仅仅表示几何学上的严格意义上的四方形和圆柱形等的形状，在能获得相同的效果的范围内，还表示包含凹凸部、倒角部等的形状。

另一方面，“包括”、“具有”、“具备”、“包含”或“含有”某一构成要素的表达并不是排除其他构成要素的存在的排他性的表达。

图1是本发明的至少一个实施方式的液压操舵装置1的整体结构图，图2是图1的液压操舵装置1的液压回路图。

液压操舵装置1是经由与船舶的舵(未图示)连结的舵轴2对舵进行驱动的拉普森(rapson)滑动式的操舵装置。设置有舵轴2的舵柄(舵杆)4经由设于舵轴2的前后两侧的柱塞销6、7而分别可转动地安装于柱塞8、9。柱塞8的两端嵌入于在左右舵方向上相对地配置的一对液压缸10a、10b，柱塞9的两端嵌入于在左右舵方向上相对地配置的一对液压缸10c、10d。

如图2所示，液压缸10a、10b具有由柱塞8的顶端和气缸内壁限定的工作室12a、12b。工作室12a、12b经由液压回路14a、14b而连接有泵单元16。泵单元16包括能够用从船内供应的电力进行驱动的电动机18和与电动机18连结的液压泵20。在液压回路14a、14b中的、泵单元16和液压缸10a、10b之间，设有作为方向切换阀而发挥作用的阀单元22，阀单元22用于将从泵单元16供应的工作油分配到液压回路14a、14b。

阀单元22构成为包含安全阀24，安全阀24通过该阀单元22并设于液压回路14a和液压回路14b之间。安全阀24构成为基于流经液压回路14a、14b的工作油的压力而工作。在本实施方式中尤其是构成为，在液压回路14a和液压回路14b之间的压差超过预先设定的规定值p1的情况下工作，从而通过从液压回路14a和液压回路14b中的高压侧朝向低压侧开放工作油，从而抑制工作油的压力的上升。

液压缸10c、10d具有由柱塞9的顶端和气缸内壁规定的工作室12c、12d。工作室12c、12d经由液压回路14c、14d而连接有泵单元17。泵单元17包括能够用从船内供应的电力进行驱动的电动机19和与电动机19连结的液压泵21。在液压回路14c、14d中的、泵单元17和液压缸10c、10d之间，设有作为方向切换阀而发挥作用的阀单元23，阀单元23用于将从泵单元17供应的工作油分配到液压回路14c、14d。

阀单元23构成为包含安全阀25，安全阀25通过该阀单元23并设于液压回路14a和液压回路14b之间。安全阀25构成为基于流经液压回路14c、14d的工作油的压力而工作。在本实施方式中尤其是构成为，在液压回路14c和液压回路14d之间的压差超过预先设定的规定值p1的情况下工作，从而通过从液压回路14c和液压回路14d中的高压侧朝向低压侧开放工作油，从而抑制工作油的压力的上升。

此外，阀单元22、23包括连结液压回路14a和液压回路14d之间的旁通线路26和连结液压回路14b以及液压回路14c之间的旁通线路27。来自泵单元16、17的工作油构成为经由旁通线路26、27能够供应到各个液压缸10。例如，即使在仅泵单元16、17中的任一方动作的情况下，工作油经由旁通线路26、27也能供应到各个液压缸10。此外，即使泵单元16、17两者都工作，工作油也能够供应到各个液压缸10。

在与柱塞8对应的一对液压缸10a、10b设有旁通油路28，该旁通油路28构成为能够基于该一对液压缸10a、10b中的工作油的压力而将工作室12a和工作室12b之间连通起来。在本实施方式中尤其是构成为，旁通油路28包括将工作室12a和工作室12b之间连通的连通路径30和设于连通路径30上的安全阀32。安全阀32构成为，在通过该安全阀32的工作油的压力超过预先设定的规定值p2的情况下工作，由此从工作室12a和工作室12b中的高压侧朝向低压侧开放工作油，从而抑制工作油的压力的上升。

在与柱塞9对应的一对液压缸10c、10d设有旁通油路29，该旁通油路29构成为能够基于该一对液压缸10c、10d中的工作油的压力而将工作室12c和工作室12d之间连通起来。在本实施方式中尤其是构成为，旁通油路29包括将工作室12c和工作室12d之间连通的连通路径31和设于连通路径31上的安全阀33。安全阀33构成为，在通过该安全阀33的工作油的压力超过预先设定的规定值p2的情况下工作，由此从工作室12c和工作室12d中的高压侧朝向低压侧开放工作油，从而抑制工作油的压力的上升。

液压操舵装置1通过设置这样的旁通油路28、29，在由于障碍物等的撞击等导致在工作油中产生较大的喘振压时，工作室之间经由旁通油路28、29连通，从而工作油从一对液压缸中的高压侧朝向低压侧流动，进而缓和(吸收)了喘振压，有效地防止了因喘振压的产生所导致的设备损坏。

液压操舵装置1作为喘振压的缓和机构，在这种旁通油路28、29之外，如上所述，还在阀单元22、23包括安全阀24、25。在本实施方式中尤其是构成为，通过对安全阀24、25的工作基准值p1和安全阀32、33的工作基准值p2的平衡进行调节，而使安全阀32、33以高于安全阀24、25的压力工作(即，设定为成立p1<p2的关系)。因此，针对较小的喘振压(p<p2)，安全阀32、33不工作(即，不会通过旁通油路28、29而将液压缸10的工作室12之间连通)，而仅通过液压回路14中的安全阀24、25的工作来缓和喘振压。另一方面，针对较高的喘振压(p2≤p)，在安全阀24、25之外，安全阀32、33也工作，从而缓和喘振压。

这样一来，由于安全阀32、33根据喘振压的大小而在需要的范围内工作，因此能够将安全阀32、33的工作次数抑制地较少，而不会不必要地增加工作次数。也就是说，能够应对仅通过阀单元22、23的安全阀24、25而难以处理的较大的喘振压，并且能使旁通油路28、29的工作次数不会不必要地增加。由此，抑制了旁通油路28、29的消耗，并且能够长期确保优良的可靠性。

另外，构成旁通油路28、29的连通路径30、31也可以构成为比液压回路14a、14b、14c、14d的直径大。通过将构成旁通油路28、29的连通路径30、31构成为比液压回路14a、14b、14c、14d的直径大，在工作室12之间通过旁通油路28、29而连通时，能够增加基于工作室12之间的压差而流动的工作油的流量，进而能够实现能应对更大的喘振压的液压操舵装置1。

在旁通油路28、29工作时得到的喘振压的缓和度取决于构成旁通油路28、29的连通路径30、31以及安全阀32、33的容量。因此，也可以根据例如所需的喘振压的缓和度来对连通路径30、31的长度以及直径、以及和安全阀32、33的容量等进行调节。尤其是，在如上述那样调节连通路径30、31的直径的情况下，由于能够将旁通油路28、29的长度抑制地较短，所以对于抑制装置的尺寸的大型化是有效的。

另外，在本实施方式中，如上所述，能够通过将旁路油路28、29追加设置于已有装置而实现，所以对包含液压回路14的现有结构的工艺的变更很少就能实现。因此，与为了应对较大的喘振压而增大液压回路14的直径，或对液压回路14追加新的结构的情况相比，能够避免装置整体的复杂化和大型化，进而能以比较紧凑而小型的结构来实现。

另外，两个旁通油路28、29以分别对应于两个柱塞8、9的方式而彼此独立地设置。因此，即使在一方旁通油路中发生故障，也能够多少通过另一方的旁通油路来缓和喘振压，所以能够得到优良的可靠性。

此外，在本实施方式中，列举了在与共同的柱塞对应的工作室之间(工作室12a、12b之间、或者工作室12c、12d之间)设置独立的旁通油路的情况的例子，但也可以在与彼此不同的柱塞对应的工作室中的、配置上相邻的液压缸的工作室之间(例如，工作室12a以及12c之间、或者工作室12b以及12d之间)设置独立的旁通油路。

(第二实施方式)

接下来，将参考图3以及图4对第二实施方式的液压操舵装置1'进行说明。图3是表示第二实施方式的液压操舵装置的柱塞8、9附近的结构例的剖视图，图4是图3的变形例。

此外，对与上述实施方式对应的结构标注相同的附图标记，并且适当地省略重复说明。

在上述实施方式中，构成旁通油路28、29的连通路径30、31构成为配管，但在本实施方式中，在柱塞8、9的内部构成为空心状。连通路径30、31形成为从两侧的工作室12朝向中心沿长度方向在柱塞8、9内延伸，并且在中心附近具有朝向外侧设置的开口部35。构成旁通油路28、29的安全阀32、33以从外侧封闭开口部35的方式配置于开口部35。

具有这种结构的旁通油路28、29由于其大部分收纳于柱塞8、9的内部，所以与如图2所示由围绕在柱塞8、9的外部的配管构成的情况相比，能够使装置的结构紧凑化。另外，由于在旁通油路28、29中，安全阀32、33是可动部，因此虽然是需要进行保养作业的部位，但通过像这样露出于外部地配置，能够在进行保养作业时方便操作员接近。这样一来，根据本实施方式，能够实现具有紧凑的结构且具有优良的维护性能的液压操舵装置。

此外，图4是图3的变形例，也可以构成为通过将连通路径30、31和安全阀32、33都配置于柱塞8、9的内部，而将旁通油路28、29的整体都收纳于柱塞8、9的内部。在这种情况下，与图3的实施例相比，从安全阀32、33外部的操作性较差，但是能够使连通路径30、31形成为在柱塞8、9的长度方向上延伸的简单的形状，另外，具有能够不需要考虑与舵柄4之间的干涉而进行设计等的布局上的优点。

如上所述，根据本实施方式，能够提供这样一种液压操舵装置及船舶：能够将用于将工作油供应到液压缸的液压回路的设计变更抑制地较少，并且能够应对较大的喘振压。

产业上的可利用性

本发明可利用于液压操舵装置及船舶。

符号说明

1液压操舵装置

2舵轴

4舵柄

6、7柱塞销

8、9柱塞

10液压缸

12工作室

14液压回路

16、17泵单元

18、19电动机

20、21液压泵

22、23阀单元

24、25、32、33安全阀

26、27旁通线路

28、29旁通油路

30、31连通路径

35开口部

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种液压操舵装置，其特征在于，包括：

柱塞，舵柄可转动地安装于该柱塞，在该舵柄轴固定有舵轴；

一对液压缸，所述柱塞的两端分别嵌入该一对液压缸，并且该一对液压缸相对地配置；

旁通油路，该旁通油路构成为能够基于所述一对液压缸中的工作油的压力而将所述一对液压缸的工作室之间连通起来；

液压回路，该液压回路用于将所述工作油供应到所述一对液压缸，

所述旁通油路包括：

连通路径，该连通路径形成于所述一对液压缸的工作室之间；

第一安全阀，所述第一安全阀设于所述连通路径上，并构成为基于流经该连通路径的所述工作油的压力而工作，

所述液压回路包括第二安全阀，所述第二安全阀构成为基于流经该液压回路的所述工作油的压力而工作，

所述第一安全阀构成为以高于所述第二安全阀的压力而工作。

2.(删除)

3.(修改后)如权利要求1所述的液压操舵装置，其特征在于，

所述连通路径形成于所述柱塞的内部。

4.如权利要求3所述的液压操舵装置，其特征在于，

所述第一安全阀安装成露出到所述柱塞的外部。

5.(修改后)如权利要求1所述的液压操舵装置，其特征在于，

所述连通路径构成为比所述液压回路的直径大。

6.(删除)

7.如权利要求1所述的液压操舵装置，其特征在于，

所述一对液压缸分别配置于所述舵轴的前后方向，所述旁通油路独立地设置。

8.一种船舶，其特征在于，包括如权利要求1所述的液压操舵装置。