JP2004217180A - 船外機の操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】船体の船速に応じて船外機を最適な速度で転舵させることができ、よって操船者の負担を軽減して操舵フィーリングを向上させるようにした船外機の操舵装置を提供する。
【解決手段】船外機の目標転舵角θｓ’を、ステアリングホイールの操舵角θｓを係数Ｋで除して得た値に基づいて算出する（Ｓ１６）と共に、前記係数Ｋを、船体の船速が増加する（エンジン回転数ＮＥが増加する）につれて大きな値となるように設定し、よって船体の船速が増加するにつれて操舵角θｓに対する目標転舵角θｓ’が減少するように構成する。換言すれば、ステアリングホイールの操舵に対する船外機の転舵の応答性を、船速が増加するにつれて低下させることで、高速走行時の船外機の転舵速度を、低速走行時のそれに比して減少させる。
【選択図】 図６
【解決手段】船外機の目標転舵角θｓ’を、ステアリングホイールの操舵角θｓを係数Ｋで除して得た値に基づいて算出する（Ｓ１６）と共に、前記係数Ｋを、船体の船速が増加する（エンジン回転数ＮＥが増加する）につれて大きな値となるように設定し、よって船体の船速が増加するにつれて操舵角θｓに対する目標転舵角θｓ’が減少するように構成する。換言すれば、ステアリングホイールの操舵に対する船外機の転舵の応答性を、船速が増加するにつれて低下させることで、高速走行時の船外機の転舵速度を、低速走行時のそれに比して減少させる。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は船外機の操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船体（船舶）を操船する際、船体の船速が小さい着岸時や離岸時などにあっては、船外機を大きく転舵して船体を急旋回できるのが望ましい。他方、船速が大きいときは、船外機を大きく転舵して船体を急旋回させると、船体の走行安定性が低下する恐れがある。このため、従来より、船外機の最大転舵角を規定する機械的なストッパを、アクセル操作と連動して動作させるように構成することで、船速が大きいときの最大転舵角を、船速が小さいときのそれに比して小さい角度に設定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−２７９４９５号公報（第３頁左上欄第５行から第１４行など）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術にあっては、船外機の転舵速度は船速の如何に関わらず一定であったため、船速が大きいときは、船外機が急転舵して船体を急旋回させないように、操縦者はステアリングホイールを慎重に（ゆっくりと）操舵する必要があった。特に、波やうねりが大きいときは、それに起因する船体の揺れによって意図せずにステアリングホイールを急操舵してしまう場合があり、一層の注意が必要とされた。他方、着岸や離岸といった低速走行時に船外機を急転舵して船体を急旋回させるときは、操縦者はステアリングホイールを素早く操舵する必要があり、操縦者の負担が大きくなって操舵フィーリングを低下させる一因となっていた。
【０００５】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、船体の船速に応じて船外機を最適な速度で転舵させることができ、よって操縦者の負担を軽減して操舵フィーリングを向上させるようにした船外機の操舵装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を解決するために、この発明は請求項１項において、内燃機関で駆動されるプロペラを備えると共に、スイベルシャフトを介して船体に転舵自在に取り付けられる船外機の操舵装置において、前記スイベルシャフトを前記船体に対して回動させるアクチュエータ、前記船体に配置されたステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段、前記検出された操舵角に基づいて前記アクチュエータの動作を制御し、よって前記スイベルシャフトを回動させて前記船外機を重力軸回りに転舵させる操舵制御手段、および前記船体の船速を示す値を検出する船速検出手段、を備え、前記操舵制御手段は、前記ステアリングホイールの操舵角に対する前記船外機の転舵角が所定の比率となるように前記アクチュエータを動作させると共に、前記検出された船速を示す値に基づいて前記所定の比率を変更するように構成した。
【０００７】
このように、検出されたステアリングホイールの操舵角（入力）に対する船外機の転舵角（出力）が所定の比率となるように、アクチュエータを動作させて船外機の転舵軸であるスイベルシャフトを回動させると共に、検出された船速を示す値（具体的には、内燃機関の回転数あるいは船速）に基づいて前記所定の比率を変更するように構成したので、船体の船速に応じて船外機を最適な速度で転舵させることができ、よって操縦者の負担を軽減して操舵フィーリングを向上させることができる。
【０００８】
また、請求項２項にあっては、前記操舵制御手段は、前記船速を示す値が増加するにつれて前記ステアリングホイールの操舵角に対する前記船外機の転舵角が減少するように前記所定の比率を変更するように構成した。
【０００９】
このように、船速を示す値が増加するにつれてステアリングホイールの操舵角に対する船外機の転舵角を減少させるように構成したので、操縦者は船速の如何に関わらずステアリングホイールを同様な回転速度で操舵することにより、船速が小さいときは船外機を急転舵して船体を急旋回させることができると共に、船速が大きいときは船外機をゆっくりと転舵して安定した操船を行うことができ、よって操縦者の負担を一層軽減して操舵フィーリングをより一層向上させることができる。さらに、船速が大きいときに波やうねりに起因する船体の揺れの影響を受け、操縦者が意図せずにステアリングホイールを急操舵した場合であっても、船外機が転舵される角度が小さいことから、船体の走行安定性が低下するのを抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の一つの実施の形態に係る船外機の操舵装置を説明する。
【００１１】
図１はその船外機の操舵装置を全体的に示す説明図であり、図２は図１の部分説明側面図である。
【００１２】
図１および図２において、符合１０は、内燃機関、プロペラシャフト、プロペラなどが一体化された船外機を示す。船外機１０は、図２に示す如く、スイベルシャフト（後述）が回動自在に収容されるスイベルケース１２と、スイベルケース１２が接続されるスターンブラケット１４を介し、船体（船舶）１６の後尾に重力軸回りおよび水平軸回りに転舵自在に取り付けられる。
【００１３】
船外機１０は、その上部に内燃機関（以下「エンジン」という）１８を備える。エンジン１８は火花点火式の直列４気筒で２２００ｃｃの排気量を備える４サイクルガソリンエンジンからなる。エンジン１８は水面上に位置し、エンジンカバー２０で覆われて船外機１０の内部に配置される。エンジンカバー２０で被覆されたエンジン１８の付近には、マイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２２が配置される。
【００１４】
また、船外機１０は、その下部にプロペラ２４と、その付近に設けられたラダー２６を備える。プロペラ２４は、図示しないクランクシャフト、ドライブシャフト、ギヤ機構およびシフト機構を介してエンジン１８の動力が伝達され、船体１６を前進あるいは後進させる。
【００１５】
図１に示す如く、船体１６の操縦席付近にはステアリングホイール２８が配置される。ステアリングホイール２８の付近には操舵角センサ３０が配置される。操舵角センサ３０は、具体的にはロータリエンコーダからなり、操縦者によって入力されたステアリングホイール２８の操舵（操作）量に応じた信号を出力する。また、操縦席の右側にはスロットルレバー３２およびシフトレバー３４が配置され、それらの操作は図示しないプッシュプルケーブルを介してエンジン１８のスロットルバルブおよびシフト機構（共に図示せず）に伝達される。
【００１６】
さらに、操縦席付近には、船外機１０のチルト角度を調整するためのパワーチルトスイッチ３６と、トリム角度を調整するためのパワートリムスイッチ３８が配置され、操縦者によって入力されるチルトのアップ・ダウンおよびトリムのアップ・ダウンの指示に応じた信号を出力する。上記した操舵角センサ３０、パワーチルトスイッチ３６およびパワートリムスイッチ３８の出力は、信号線３０Ｌ，３６Ｌ，３８Ｌを介してＥＣＵ２２に送られる。
【００１７】
また、図２に示すように、エンジンのクランクシャフト（図示せず）付近にはクランク角センサ４０が配置され、所定クランク角（例えば３０［度］）ごとにパルス信号を出力する。さらに、スイベルケース１２に収容されたスイベルシャフト付近には転舵角センサ４２が配置され、スイベルシャフトが１［度］回動される（即ち、船外機１０が１［度］転舵される）ごとに、パルス信号を出力する。これらクランク角センサや転舵角センサの出力は、信号線４０Ｌ，４２Ｌを介してＥＣＵ２２に送られる。
【００１８】
また、前記したスイベルケース１２とスターンブラケット１４の付近には、操舵用のアクチュエータ、具体的には電動モータ４４と、チルト角度およびトリム角度調整用の公知のパワーチルトトリムユニット４６が配置され、それぞれ信号線４４Ｌおよび４６Ｌを介してＥＣＵ２２に接続される。ＥＣＵ２２は、上記した各センサおよびスイッチの出力に基づき、電動モータ４４を駆動して船外機１０を操舵すると共に、パワーチルトトリムユニット４６を動作させて船外機１０のチルト角度およびトリム角度を調整する。
【００１９】
図３は、図２に示すスイベルケース１２付近を拡大して示す部分断面図である。
【００２０】
図３に示すように、パワーチルトトリムユニット４６は、１本のチルト角度調整用の油圧シリンダ４６ａ（以下「チルト用油圧シリンダ」という）と、２本の（図では１本のみ表れる）トリム角度調整用の油圧シリンダ（以下「トリム用油圧シリンダ」という）４６ｂを一体的に備える。
【００２１】
チルト用油圧シリンダ４６ａは、そのシリンダボトムがスターンブラケット１４に固定されて船体１６に取り付けられると共に、ピストンロッドのロッドヘッドがスイベルケース１２に当接させられる。トリム用油圧シリンダ４６ｂも、そのシリンダボトムがスターンブラケット１４に固定されて船体１６に取り付けられると共に、ピストンロッドのロッドヘッドがスイベルケース１２に当接させられる。
【００２２】
スイベルケース１２は、チルティングシャフト４８を介してスターンブラケット１４に接続される。換言すれば、スイベルケース１２は、チルティングシャフト４８を中心として船体１６と相対角度変位自在に接続される。また、スイベルケース１２は、その内部にスイベルシャフト５０が回動自在に収容される。スイベルシャフト５０は、その上端がマウントフレーム５２に固定されると共に、下端がロアマウントセンターハウジング（図示せず）に固定される。マウントフレーム５２とロアマウントセンターハウジングは、それぞれエンジン１８などが載置されるフレームに固定される。
【００２３】
また、スイベルケース１２の上部には、前記した電動モータ４４と、電動モータ４４の出力（回転出力）を減速するギヤボックス（ギヤ機構）５６が固定される。
【００２４】
図４は、電動モータ４４と、スイベルケース１２と、マウントフレーム５２と、ギヤボックス５６とを重力方向において上方から見た説明図である。尚、図４において符合７０は、平面視の船外機１０の外形線の垂直投影面を示す。
【００２５】
図３および図４に示すように、電動モータ４４は、船外機１０の内部（船外機の外形線の垂直投影面７０内）においてスイベルケース１２に固定されると共に、同様に船外機１０の内部に固定されたギヤボックス５６を介してマウントフレーム５２に接続される。
【００２６】
具体的に説明すると、電動モータ４４の出力軸に固定された出力軸ギヤ４４ａは、ギヤボックス５６内において、出力軸ギヤ４４ａよりも歯数の多い第１のギヤ５６ａに噛合される。
【００２７】
第１のギヤ５６ａには、それよりも歯数の少ない第２のギヤ５６ｂが同軸上に固定され、第２のギヤ５６ｂは、それよりも歯数の多い第３のギヤ５６ｃに噛合される。第３のギヤ５６ｃの同軸上には、ギヤボックス５６の外方において、それよりも歯数の少ない第４のギヤ５６ｄが固定される。
【００２８】
ここで、マウントフレーム５２の円弧状の端部側面には、第４のギヤ５６ｄよりも歯数の多いマウントフレームギヤ５２ａが形成される。そのマウントフレームギヤ５２ａに、前記した第４のギヤ５６ｄが噛合されることにより、電動モータ４４の出力が減速されてマウントフレーム５２に伝達される。
【００２９】
即ち、電動モータ４４の回転出力によってマウントフレーム５２が回動させることにより、船外機１０の重力軸回りの転舵がパワーアシストされ、よってプロペラ２４およびラダー２６が重力軸回りに揺動される。尚、船外機１０の最大転舵角は、左転舵３０［度］、右転舵３０［度］の合計６０［度］である。
【００３０】
図５は、この実施の形態に係る船外機の操舵装置の構成を示すブロック図である。
【００３１】
図５に示すように、ＥＣＵ２２は、信号線３０Ｌを通じて送られた操舵角センサ３０の出力（パルス信号）を入力部２２ａを介して入力し、入力信号を図示しないカウンタでカウントしてステアリングホイール２８の操舵角θｓを検出する。また、ＥＣＵ２２は、信号線４０Ｌを通じて送られたクランク角センサ４０の出力（パルス信号）と信号線４２Ｌを通じて送られた転舵角センサ４２の出力（パルス信号）をそれぞれ入力部２２ｂと入力部２２ｃを介して入力し、入力信号を図示しないカウンタでカウントしてエンジン回転数ＮＥと船外機１０の現在の転舵角θｏを検出する。
【００３２】
検出されたステアリングホイールの操舵角θｓ、エンジン回転数ＮＥおよび船外機の転舵角θｏは、演算部２２ｄに入力される。演算部２２ｄは、入力されたステアリングホイールの操舵角θｓとエンジン回転数ＮＥに基づいて船外機１０の目標転舵角θｓ’を算出すると共に、目標転舵角θｓ’と現在の転舵角θｏの差分Δθに応じた通電指令値を算出し、出力部２２ｅと信号線４４Ｌを介して電動モータ４４に供給する。
【００３３】
次いで、図６から図８を参照し、この実施の形態に係る船外機の操舵装置の動作、具体的には、ＥＣＵ２２で行われる電動モータ４４の駆動制御について説明する。図６は、その動作のうち、船外機１０の目標転舵角θｓ’の算出動作を示すフロー・チャートである。図示のプログラムは、図示しないイグニション・スイッチがＡＣＣ位置まで廻されたときに実行され、以後１００ｍｓｅｃごとにループされる。
【００３４】
尚、この実施の形態においてステアリングホイール２８は、ロック・トゥ・ロックが４回転であり、そのセンター位置（中立位置）は船体１６の直進方向と合致している（即ち、ステアリングホイール２８を左右のいずれの方向にも操舵していないとき、船外機１０のプロペラ２４およびラダー２６が船体１６を直進させる方向に向いている）ものとする。
【００３５】
以下、図６フロー・チャートを説明すると、先ずＳ１０で船体１６の船速を示す値、具体的には、エンジン回転数ＮＥを検出する。次いでＳ１２に進み、ステアリングホイール２８の操舵角θｓを検出する。尚、操舵角θｓおよび後述するステップで述べる目標転舵角θｓ’ならびに現在の転舵角θｏの各角度は、その方向（回転方向）に応じて正負が相違させられる。
【００３６】
次いでＳ１４において、検出したエンジン回転数ＮＥに基づいて図７に示すテーブルを検索し、係数Ｋを算出する。図７に示すように、係数Ｋは、エンジン回転数ＮＥが増加する、換言すれば、船速が増加するにつれて大きい値となるように設定される。
【００３７】
次いでＳ１６に進み、ステアリングホイール２８の操舵角θｓを係数Ｋで除した商の正負を逆にして得た値を、船外機１０の目標転舵角θｓ’とする。即ち、係数Ｋは、操舵角θｓに対する目標転舵角θｓ’の比率を決定する係数である。尚、操舵角θｓと目標転舵角θｓ’の正負を逆にするのは、例えばステアリングホイール２８を上面視において右回りに操舵して船体１６を右旋回させる場合、船外機１０は左回りに転舵されるためである。
【００３８】
ここで、係数Ｋは、前記したようにエンジン回転数ＮＥ（即ち、船速）が増加するにつれて大きな値となるように設定されることから、ステアリングホイール２８の操舵角θｓに対する船外機１０の目標転舵角θｓ’は、エンジン回転数ＮＥ（船速）が増加するにつれて減少する。
【００３９】
具体的には、例えばエンジン回転数ＮＥが１５００［ｒｐｍ］の低速走行時において、係数Ｋは図７に示すように１２に設定される。従って、低速走行時にステアリングホイール２８を１回転させることによって得られる船外機１０の目標転舵角θｓ’は、３６０［度］を１２で除した３０［度］となる。前述の如く、船外機１０の最大転舵角は左転舵３０［度］、右転舵３０［度］であることから、低速走行時にあっては、ステアリングホイール２８をセンター位置（中立位置）から左右のいずれかの方向に１回転操舵することにより、船外機１０を最大転舵角まで転舵させることができる。
【００４０】
これに対し、例えばエンジン回転数ＮＥが７０００［ｒｐｍ］の高速走行時にあっては、係数Ｋは図７に示すように２４に設定されることから、高速走行時にステアリングホイール２８を１回転させることによって得られる船外機１０の目標転舵角θｓ’は、３６０［度］を２４で除した１５［度］となる。従って、高速走行時にあっては、ステアリングホイール２８をセンター位置から左右のいずれかの方向に２回転操舵しなければ、船外機１０を最大転舵角まで転舵させることができない。即ち、ステアリングホイール２８の操舵に対する船外機１０の転舵の応答性を、船速が増加するにつれて低下させるように構成する、換言すれば、高速走行時の船外機１０の転舵速度を、低速走行時のそれに比して減少させるように構成した。
【００４１】
図６フロー・チャートの説明を続けると、次いでＳ１８に進み、Ｓ１６で算出した目標転舵角θｓ’の上下限制限（リミット）処理を行う。上記したように、ステアリングホイール２８はロック・トゥ・ロックが４回転であり、センター位置から左右それぞれの方向に２回転ずつ操舵することができる。しかしながら、船外機１０を最大転舵角まで転舵させるためにステアリングホイール２８を２回転操舵する必要があるのは高速走行時のみであり、船速（エンジン回転数ＮＥ）が小さくなるにつれて最大転舵角を得るのに必要とされる操舵角は小さくなる。従って、Ｓ１８は、低速走行時などにおいて、船外機１０を最大転舵角まで転舵させるのに必要とされる操舵角を超えてステアリングホイール２８が操舵されたときに、目標転舵角θｓ’が最大転舵角を上回るのを防止するための処理である。
【００４２】
次いで、図８フロー・チャートを参照し、ＥＣＵ２２で行われる船外機１０の転舵動作について説明する。図示のプログラムも、図示しないイグニション・スイッチがＡＣＣ位置まで廻されたときに実行され、以後１００ｍｓｅｃごとにループされる。
【００４３】
以下説明すると、先ずＳ２０において、船外機１０の転舵角θｏ（現在の転舵角）を検出する。次いでＳ２２に進み、図６フロー・チャートで算出した目標転舵角θｓ’と現在の転舵角θｏの差分Δθを算出し、Ｓ２４に進んで算出した差分Δθが零か否か判断する。
【００４４】
Ｓ２４で否定されるときは、Ｓ２６に進み、差分Δθが零となるように電動モータ４４の通電指令値を算出し、前記した出力部２２ｅおよび信号線４４Ｌを介して電動モータ４４に出力して駆動することにより、スイベルシャフトを回動させて船外機１０を転舵させる。他方、Ｓ２４で肯定されるとき、即ち、現在の転舵角θｏが目標転舵角θｓ’に一致しているときは、Ｓ２８に進んで電動モータ４４の駆動を停止し、船外機１０の転舵角θｏを現在の角度に保持する。
【００４５】
このように、この実施の形態に係る船外機の操舵装置にあっては、ステアリングホイール２８の操舵角θｓ（入力）に対する船外機１０の転舵角θｏ（出力）が、係数Ｋに基づいて決定される所定の比率となるように電動モータ４４を駆動して船外機１０を転舵させると共に、船速を示す値であるエンジン回転数ＮＥに基づいて前記係数Ｋを変更し、よって操舵角θｓに対する転舵角θｏ（別言すれば、目標転舵角θｓ’）の比率を変更するように構成したので、船体１６の船速に応じて船外機１０を最適な速度で転舵させることができ、よって操縦者の負担を軽減して操舵フィーリングを向上させることができる。
【００４６】
より具体的には、エンジン回転数ＮＥが増加するにつれて操舵角θｓに対する転舵角θｏ（目標転舵角θｓ’）の比率を減少させるように構成したので、操縦者は船速の如何に関わらずステアリングホイール２８を同様な回転速度で操舵することにより、船速が小さいときは船外機１０を急転舵して船体を急旋回させることができると共に、船速が大きいときは船外機１０をゆっくりと転舵して安定した操船を行うことができ、よって操縦者の負担を一層軽減して操舵フィーリングをより一層向上させることができる。さらに、船速が大きいときに波やうねりに起因する船体１６の揺れの影響を受け、操縦者が意図せずにステアリングホイール２８を急操舵した場合であっても、船外機１０が転舵される角度が小さいことから、船体１６の走行安定性が低下するのを抑制することができる。
【００４７】
次いで、図９および図１０を参照し、この発明の第２の実施の形態に係る船外機の操舵装置を説明する。
【００４８】
図９は、第２の実施の形態に係る船外機の操舵装置の動作、具体的には、ＥＣＵ２２で行われる電動モータ４４の駆動制御のうち、船外機１０の目標転舵角θｓ’の算出動作を示す、図６と同様なフロー・チャートである。図９に示すプログラムは、第１の実施の形態と同様に、図示しないイグニション・スイッチがＡＣＣ位置まで廻されたときに実行され、以後１００ｍｓｅｃごとにループされる。
【００４９】
尚、第２の実施の形態では、ステアリングホイール２８のセンター位置（中立位置）が不明な場合、より具体的には、ステアリングホイール２８がロック機構（操舵角限界）を有しない場合における電動モータ４４の駆動制御について説明する。
【００５０】
以下、図９フロー・チャートを説明すると、先ずＳ１００で船体１６の船速を示す値としてエンジン回転数ＮＥを検出する。次いでＳ１０２に進み、前回のプログラム実行時から今回のプログラム実行時までに生じたステアリングホイール２８の操舵角の変化量Δθｓを検出し、Ｓ１０４に進んで検出した操舵角の変化量Δθｓをその過去値と積算して操舵角の積算変化量Σθｓを算出する。尚、操舵角の変化量Δθｓも、上記した操舵角θｓなどと同様に、その方向（回転方向）に応じて正負が相違させられる。
【００５１】
次いでＳ１０６に進み、エンジン回転数ＮＥに基づいて図１０に示す特性（関係）を検索し、積算上下限値θｌｉｍｉｔを算出する。図１０に示すように、積算上下限値θｌｉｍｉｔは、エンジン回転数ＮＥが増加する、換言すれば、船速が増加するにつれて大きい値となるように設定される。
【００５２】
次いでＳ１０８に進み、操舵角の積算変化量Σθｓの絶対値が積算上下限値θｌｉｍｉｔより小さいか否か判断する。Ｓ１０８で否定されるときは、次いでＳ１１０に進んで操舵角の積算変化量Σθｓの値をリセットして零とし、Ｓ１１２に進んで船外機１０の現在の転舵角θｏを検出する。
【００５３】
次いでＳ１１４に進み、ステアリングホイール２８の操舵角θｓに所定角度αを加算して得た値を目標転舵角θｓ’とする。尚、所定角度αは、操舵角の積算変化量Σθｓの正負、即ち、ステアリングホイール２８の操舵方向に応じて正負が相違させられ、絶対値としては、例えば１［度］に設定される。具体的には、操舵角の積算変化量Σθｓが正の値ならば所定角度αは−１［度］とされ、操舵角の積算変化量Σθｓが負の値ならば所定角度αは＋１［度］とされる。操舵角の積算変化量Σθｓと所定角度αの正負が逆にされるのは、図６フロー・チャートのＳ１６で説明したのと同様な理由からである。
【００５４】
図９フロー・チャートの説明を続けると、次いでＳ１１６に進み、Ｓ１１４で算出した目標転舵角θｓ’の上下限制限（リミット）処理を行う。これは、図６フロー・チャートのＳ１８で説明したのと同様に、船外機１０を最大転舵角まで転舵させるのに必要とされる操舵角を超えてステアリングホイール２８が操舵された際に、目標転舵角θｓ’が最大転舵角を上回ることを防止するための処理である。
【００５５】
また、Ｓ１０８で肯定されるときは、Ｓ１１８に進んで目標転舵角の前回値θｓ’（ｎ−１）を目標転舵角θｓ’の今回値とする。尚、イグニション・スイッチがＡＣＣ位置まで廻されて最初のプログラムループ時は、前回値θｓ’（ｎ−１）の変わりに現在の転舵角θｏを検出し、検出した値を目標転舵角θｓ’とする。
【００５６】
ＥＣＵ２２は、上記のようにして算出した目標転舵角θｓ’に基づき、第１の実施の形態で説明した図８フロー・チャートのＳ２０からＳ２８と同様な処理を行って船外機１０を転舵させる。
【００５７】
このように、第２の実施の形態にあっては、ステアリングホイール２８が積算上下限値θｌｉｍｉｔに達するまで操舵されたときに、船外機１０が所定角度αだけ転舵されるように構成した。換言すれば、船外機１０は、ステアリングホイール２８の操舵角θｓに対し、積算上下限値θｌｉｍｉｔに基づいて決定される所定の比率で転舵されるように構成した。
【００５８】
ここで、前記したように、積算上下限値θｌｉｍｉｔはエンジン回転数ＮＥ（即ち、船速）が増加するにつれて大きな値となるように設定されることから、ステアリングホイール２８の操舵角θｓに対する船外機１０の目標転舵角θｓ’は、エンジン回転数ＮＥ（船速）が増加するにつれて減少する。
【００５９】
具体的には、例えばエンジン回転数ＮＥが１５００［ｒｐｍ］の低速走行時において、積算上下限値θｌｉｍｉｔは図１０に示すように１２［度］に設定される。従って、低速走行時は、ステアリングホイール２８を１２［度］操舵することによって船外機１０が１［度］転舵される。即ち、低速走行時は、ステアリングホイール２８を１回転（３６０［度］）操舵することにより、最大転舵角である３０［度］まで船外機１０を転舵することができる。
【００６０】
これに対し、例えばエンジン回転数ＮＥが７０００［ｒｐｍ］の高速走行時にあっては、積算上下限値θｌｉｍｉｔは図１０に示すように２４［度］に設定される。従って、高速走行時は、ステアリングホイール２８を２４［度］操舵することによって船外機１０が１［度］転舵される。即ち、高速走行時は、ステアリングホイール２８を２回転（７２０［度］）操舵しなければ、最大転舵角である３０［度］まで船外機１０を転舵することができない。即ち、第１の実施の形態と同様に、ステアリングホイール２８の操舵に対する船外機１０の転舵の応答性を、船速が増加するにつれて低下させるように構成する、換言すれば、高速走行時の船外機１０の転舵速度を、低速走行時のそれに比して減少させるように構成した。
【００６１】
これにより、第２の実施の形態に係る船外機の操舵装置にあっては、ステアリングホイール２８のセンター位置（中立位置）が不明な場合であっても、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００６２】
尚、残余の構成は第１の実施の形態と同様なため、図示および説明を省略する。
【００６３】
上記の如く、この発明の第１および第２の実施の形態においては、内燃機関（エンジン１８）で駆動されるプロペラ２４を備えると共に、スイベルシャフト５０を介して船体１６に転舵自在に取り付けられる船外機１０の操舵装置において、前記スイベルシャフト５０を前記船体１６に対して回動させるアクチュエータ（電動モータ４４）、前記船体１６に配置されたステアリングホイール２８の操舵角θｓを検出する操舵角検出手段（ＥＣＵ２２、操舵角センサ３０，Ｓ１２，Ｓ１０２）、前記検出された操舵角θｓに基づいて前記アクチュエータの動作を制御し、よって前記スイベルシャフト５０を回動させて前記船外機１０を重力軸回りに転舵させる操舵制御手段（ＥＣＵ２２，Ｓ２０からＳ２８）、および前記船体１６の船速を示す値（エンジン回転数ＮＥ）を検出する船速検出手段（ＥＣＵ２２、クランク角センサ４０，Ｓ１０，Ｓ１００）、を備え、前記操舵制御手段は、前記ステアリングホイール２８の操舵角θｓに対する前記船外機１０の転舵角θｏ（別言すれば、船外機１０の目標転舵角θｓ’）が所定の比率となるように前記アクチュエータを動作させると共に、前記検出された船速を示す値に基づいて前記所定の比率を変更するように構成した。
【００６４】
また、前記操舵制御手段は、前記船速を示す値（エンジン回転数ＮＥ）が増加するにつれて前記ステアリングホイール２８の操舵角θｓ（別言すれば、船外機１０の目標転舵角θｓ’）に対する前記船外機１０の転舵角θｏが減少するように前記所定の比率を変更するように構成した。
【００６５】
尚、上記において、スイベルシャフト５０を回動して船外機１０を転舵させるアクチュエータを電動モータ４４としたが、それに限られるものではなく、油圧シリンダなどであっても良い。
【００６６】
また、船体１６の船速を示す値としてエンジン回転数ＮＥを用いたが、例えば船体１６の船底に船速センサを設け、検出した船速に基づいて目標転舵角θｓ’を算出するようにしても良い。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１項にあっては、検出されたステアリングホイールの操舵角に対する船外機の転舵角が所定の比率となるように、アクチュエータを動作させて船外機の転舵軸であるスイベルシャフトを回動させると共に、検出された船速を示す値に基づいて前記所定の比率を変更するように構成したので、船体の船速に応じて船外機を最適な速度で転舵させることができ、よって操縦者の負担を軽減して操舵フィーリングを向上させることができる。
【００６８】
請求項２項にあっては、船速を示す値が増加するにつれてステアリングホイールの操舵角に対する船外機の転舵角を減少させるように構成したので、操縦者は船速の如何に関わらずステアリングホイールを同様な回転速度で操舵することにより、船速が小さいときは船外機を急転舵して船体を急旋回させることができると共に、船速が大きいときは船外機をゆっくりと転舵して安定した操船を行うことができ、よって操縦者の負担を一層軽減して操舵フィーリングをより一層向上させることができる。さらに、船速が大きいときに波やうねりに起因する船体の揺れの影響を受け、操縦者が意図せずにステアリングホイールを急操舵した場合であっても、船外機が転舵される角度が小さいことから、船体の走行安定性が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一つの実施の形態に係る船外機の操舵装置を全体的に示す説明図である。
【図２】図１装置の部分説明側面図である。
【図３】図２に示すスイベルケース付近を拡大して示す部分断面図である。
【図４】図３に示す電動モータとスイベルケースとマウントフレームとギヤボックスとを重力方向において上方から見た説明図である。
【図５】図１装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図１装置の動作のうち、船外機の目標転舵角の算出動作を示すフロー・チャートである。
【図７】図６フロー・チャートで使用されるエンジン回転数ＮＥに対する係数Ｋの特性（関係）を示すグラフである。
【図８】図１装置の動作のうち、船外機の転舵動作を示すフロー・チャートである。
【図９】この発明の第２の実施の形態に係る船外機の操舵装置の動作のうち、船外機の目標転舵角の算出動作を示す、図６と同様なフロー・チャートである。
【図１０】図９フロー・チャートで使用されるエンジン回転数ＮＥに対する積算上下限値θｌｉｍｉｔの特性（関係）を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 船外機
１６ 船体（船舶）
１８ エンジン（内燃機関）
２２ ＥＣＵ（操舵制御手段）
２４ プロペラ
２８ ステアリングホイール
３０ 操舵角センサ（操舵角検出手段）
４０ クランク角センサ（船速検出手段）
４４ 電動モータ（アクチュエータ）
５０ スイベルシャフト
【発明の属する技術分野】
この発明は船外機の操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船体（船舶）を操船する際、船体の船速が小さい着岸時や離岸時などにあっては、船外機を大きく転舵して船体を急旋回できるのが望ましい。他方、船速が大きいときは、船外機を大きく転舵して船体を急旋回させると、船体の走行安定性が低下する恐れがある。このため、従来より、船外機の最大転舵角を規定する機械的なストッパを、アクセル操作と連動して動作させるように構成することで、船速が大きいときの最大転舵角を、船速が小さいときのそれに比して小さい角度に設定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−２７９４９５号公報（第３頁左上欄第５行から第１４行など）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術にあっては、船外機の転舵速度は船速の如何に関わらず一定であったため、船速が大きいときは、船外機が急転舵して船体を急旋回させないように、操縦者はステアリングホイールを慎重に（ゆっくりと）操舵する必要があった。特に、波やうねりが大きいときは、それに起因する船体の揺れによって意図せずにステアリングホイールを急操舵してしまう場合があり、一層の注意が必要とされた。他方、着岸や離岸といった低速走行時に船外機を急転舵して船体を急旋回させるときは、操縦者はステアリングホイールを素早く操舵する必要があり、操縦者の負担が大きくなって操舵フィーリングを低下させる一因となっていた。
【０００５】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、船体の船速に応じて船外機を最適な速度で転舵させることができ、よって操縦者の負担を軽減して操舵フィーリングを向上させるようにした船外機の操舵装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を解決するために、この発明は請求項１項において、内燃機関で駆動されるプロペラを備えると共に、スイベルシャフトを介して船体に転舵自在に取り付けられる船外機の操舵装置において、前記スイベルシャフトを前記船体に対して回動させるアクチュエータ、前記船体に配置されたステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段、前記検出された操舵角に基づいて前記アクチュエータの動作を制御し、よって前記スイベルシャフトを回動させて前記船外機を重力軸回りに転舵させる操舵制御手段、および前記船体の船速を示す値を検出する船速検出手段、を備え、前記操舵制御手段は、前記ステアリングホイールの操舵角に対する前記船外機の転舵角が所定の比率となるように前記アクチュエータを動作させると共に、前記検出された船速を示す値に基づいて前記所定の比率を変更するように構成した。
【０００７】
このように、検出されたステアリングホイールの操舵角（入力）に対する船外機の転舵角（出力）が所定の比率となるように、アクチュエータを動作させて船外機の転舵軸であるスイベルシャフトを回動させると共に、検出された船速を示す値（具体的には、内燃機関の回転数あるいは船速）に基づいて前記所定の比率を変更するように構成したので、船体の船速に応じて船外機を最適な速度で転舵させることができ、よって操縦者の負担を軽減して操舵フィーリングを向上させることができる。
【０００８】
また、請求項２項にあっては、前記操舵制御手段は、前記船速を示す値が増加するにつれて前記ステアリングホイールの操舵角に対する前記船外機の転舵角が減少するように前記所定の比率を変更するように構成した。
【０００９】
このように、船速を示す値が増加するにつれてステアリングホイールの操舵角に対する船外機の転舵角を減少させるように構成したので、操縦者は船速の如何に関わらずステアリングホイールを同様な回転速度で操舵することにより、船速が小さいときは船外機を急転舵して船体を急旋回させることができると共に、船速が大きいときは船外機をゆっくりと転舵して安定した操船を行うことができ、よって操縦者の負担を一層軽減して操舵フィーリングをより一層向上させることができる。さらに、船速が大きいときに波やうねりに起因する船体の揺れの影響を受け、操縦者が意図せずにステアリングホイールを急操舵した場合であっても、船外機が転舵される角度が小さいことから、船体の走行安定性が低下するのを抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の一つの実施の形態に係る船外機の操舵装置を説明する。
【００１１】
図１はその船外機の操舵装置を全体的に示す説明図であり、図２は図１の部分説明側面図である。
【００１２】
図１および図２において、符合１０は、内燃機関、プロペラシャフト、プロペラなどが一体化された船外機を示す。船外機１０は、図２に示す如く、スイベルシャフト（後述）が回動自在に収容されるスイベルケース１２と、スイベルケース１２が接続されるスターンブラケット１４を介し、船体（船舶）１６の後尾に重力軸回りおよび水平軸回りに転舵自在に取り付けられる。
【００１３】
船外機１０は、その上部に内燃機関（以下「エンジン」という）１８を備える。エンジン１８は火花点火式の直列４気筒で２２００ｃｃの排気量を備える４サイクルガソリンエンジンからなる。エンジン１８は水面上に位置し、エンジンカバー２０で覆われて船外機１０の内部に配置される。エンジンカバー２０で被覆されたエンジン１８の付近には、マイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２２が配置される。
【００１４】
また、船外機１０は、その下部にプロペラ２４と、その付近に設けられたラダー２６を備える。プロペラ２４は、図示しないクランクシャフト、ドライブシャフト、ギヤ機構およびシフト機構を介してエンジン１８の動力が伝達され、船体１６を前進あるいは後進させる。
【００１５】
図１に示す如く、船体１６の操縦席付近にはステアリングホイール２８が配置される。ステアリングホイール２８の付近には操舵角センサ３０が配置される。操舵角センサ３０は、具体的にはロータリエンコーダからなり、操縦者によって入力されたステアリングホイール２８の操舵（操作）量に応じた信号を出力する。また、操縦席の右側にはスロットルレバー３２およびシフトレバー３４が配置され、それらの操作は図示しないプッシュプルケーブルを介してエンジン１８のスロットルバルブおよびシフト機構（共に図示せず）に伝達される。
【００１６】
さらに、操縦席付近には、船外機１０のチルト角度を調整するためのパワーチルトスイッチ３６と、トリム角度を調整するためのパワートリムスイッチ３８が配置され、操縦者によって入力されるチルトのアップ・ダウンおよびトリムのアップ・ダウンの指示に応じた信号を出力する。上記した操舵角センサ３０、パワーチルトスイッチ３６およびパワートリムスイッチ３８の出力は、信号線３０Ｌ，３６Ｌ，３８Ｌを介してＥＣＵ２２に送られる。
【００１７】
また、図２に示すように、エンジンのクランクシャフト（図示せず）付近にはクランク角センサ４０が配置され、所定クランク角（例えば３０［度］）ごとにパルス信号を出力する。さらに、スイベルケース１２に収容されたスイベルシャフト付近には転舵角センサ４２が配置され、スイベルシャフトが１［度］回動される（即ち、船外機１０が１［度］転舵される）ごとに、パルス信号を出力する。これらクランク角センサや転舵角センサの出力は、信号線４０Ｌ，４２Ｌを介してＥＣＵ２２に送られる。
【００１８】
また、前記したスイベルケース１２とスターンブラケット１４の付近には、操舵用のアクチュエータ、具体的には電動モータ４４と、チルト角度およびトリム角度調整用の公知のパワーチルトトリムユニット４６が配置され、それぞれ信号線４４Ｌおよび４６Ｌを介してＥＣＵ２２に接続される。ＥＣＵ２２は、上記した各センサおよびスイッチの出力に基づき、電動モータ４４を駆動して船外機１０を操舵すると共に、パワーチルトトリムユニット４６を動作させて船外機１０のチルト角度およびトリム角度を調整する。
【００１９】
図３は、図２に示すスイベルケース１２付近を拡大して示す部分断面図である。
【００２０】
図３に示すように、パワーチルトトリムユニット４６は、１本のチルト角度調整用の油圧シリンダ４６ａ（以下「チルト用油圧シリンダ」という）と、２本の（図では１本のみ表れる）トリム角度調整用の油圧シリンダ（以下「トリム用油圧シリンダ」という）４６ｂを一体的に備える。
【００２１】
チルト用油圧シリンダ４６ａは、そのシリンダボトムがスターンブラケット１４に固定されて船体１６に取り付けられると共に、ピストンロッドのロッドヘッドがスイベルケース１２に当接させられる。トリム用油圧シリンダ４６ｂも、そのシリンダボトムがスターンブラケット１４に固定されて船体１６に取り付けられると共に、ピストンロッドのロッドヘッドがスイベルケース１２に当接させられる。
【００２２】
スイベルケース１２は、チルティングシャフト４８を介してスターンブラケット１４に接続される。換言すれば、スイベルケース１２は、チルティングシャフト４８を中心として船体１６と相対角度変位自在に接続される。また、スイベルケース１２は、その内部にスイベルシャフト５０が回動自在に収容される。スイベルシャフト５０は、その上端がマウントフレーム５２に固定されると共に、下端がロアマウントセンターハウジング（図示せず）に固定される。マウントフレーム５２とロアマウントセンターハウジングは、それぞれエンジン１８などが載置されるフレームに固定される。
【００２３】
また、スイベルケース１２の上部には、前記した電動モータ４４と、電動モータ４４の出力（回転出力）を減速するギヤボックス（ギヤ機構）５６が固定される。
【００２４】
図４は、電動モータ４４と、スイベルケース１２と、マウントフレーム５２と、ギヤボックス５６とを重力方向において上方から見た説明図である。尚、図４において符合７０は、平面視の船外機１０の外形線の垂直投影面を示す。
【００２５】
図３および図４に示すように、電動モータ４４は、船外機１０の内部（船外機の外形線の垂直投影面７０内）においてスイベルケース１２に固定されると共に、同様に船外機１０の内部に固定されたギヤボックス５６を介してマウントフレーム５２に接続される。
【００２６】
具体的に説明すると、電動モータ４４の出力軸に固定された出力軸ギヤ４４ａは、ギヤボックス５６内において、出力軸ギヤ４４ａよりも歯数の多い第１のギヤ５６ａに噛合される。
【００２７】
第１のギヤ５６ａには、それよりも歯数の少ない第２のギヤ５６ｂが同軸上に固定され、第２のギヤ５６ｂは、それよりも歯数の多い第３のギヤ５６ｃに噛合される。第３のギヤ５６ｃの同軸上には、ギヤボックス５６の外方において、それよりも歯数の少ない第４のギヤ５６ｄが固定される。
【００２８】
ここで、マウントフレーム５２の円弧状の端部側面には、第４のギヤ５６ｄよりも歯数の多いマウントフレームギヤ５２ａが形成される。そのマウントフレームギヤ５２ａに、前記した第４のギヤ５６ｄが噛合されることにより、電動モータ４４の出力が減速されてマウントフレーム５２に伝達される。
【００２９】
即ち、電動モータ４４の回転出力によってマウントフレーム５２が回動させることにより、船外機１０の重力軸回りの転舵がパワーアシストされ、よってプロペラ２４およびラダー２６が重力軸回りに揺動される。尚、船外機１０の最大転舵角は、左転舵３０［度］、右転舵３０［度］の合計６０［度］である。
【００３０】
図５は、この実施の形態に係る船外機の操舵装置の構成を示すブロック図である。
【００３１】
図５に示すように、ＥＣＵ２２は、信号線３０Ｌを通じて送られた操舵角センサ３０の出力（パルス信号）を入力部２２ａを介して入力し、入力信号を図示しないカウンタでカウントしてステアリングホイール２８の操舵角θｓを検出する。また、ＥＣＵ２２は、信号線４０Ｌを通じて送られたクランク角センサ４０の出力（パルス信号）と信号線４２Ｌを通じて送られた転舵角センサ４２の出力（パルス信号）をそれぞれ入力部２２ｂと入力部２２ｃを介して入力し、入力信号を図示しないカウンタでカウントしてエンジン回転数ＮＥと船外機１０の現在の転舵角θｏを検出する。
【００３２】
検出されたステアリングホイールの操舵角θｓ、エンジン回転数ＮＥおよび船外機の転舵角θｏは、演算部２２ｄに入力される。演算部２２ｄは、入力されたステアリングホイールの操舵角θｓとエンジン回転数ＮＥに基づいて船外機１０の目標転舵角θｓ’を算出すると共に、目標転舵角θｓ’と現在の転舵角θｏの差分Δθに応じた通電指令値を算出し、出力部２２ｅと信号線４４Ｌを介して電動モータ４４に供給する。
【００３３】
次いで、図６から図８を参照し、この実施の形態に係る船外機の操舵装置の動作、具体的には、ＥＣＵ２２で行われる電動モータ４４の駆動制御について説明する。図６は、その動作のうち、船外機１０の目標転舵角θｓ’の算出動作を示すフロー・チャートである。図示のプログラムは、図示しないイグニション・スイッチがＡＣＣ位置まで廻されたときに実行され、以後１００ｍｓｅｃごとにループされる。
【００３４】
尚、この実施の形態においてステアリングホイール２８は、ロック・トゥ・ロックが４回転であり、そのセンター位置（中立位置）は船体１６の直進方向と合致している（即ち、ステアリングホイール２８を左右のいずれの方向にも操舵していないとき、船外機１０のプロペラ２４およびラダー２６が船体１６を直進させる方向に向いている）ものとする。
【００３５】
以下、図６フロー・チャートを説明すると、先ずＳ１０で船体１６の船速を示す値、具体的には、エンジン回転数ＮＥを検出する。次いでＳ１２に進み、ステアリングホイール２８の操舵角θｓを検出する。尚、操舵角θｓおよび後述するステップで述べる目標転舵角θｓ’ならびに現在の転舵角θｏの各角度は、その方向（回転方向）に応じて正負が相違させられる。
【００３６】
次いでＳ１４において、検出したエンジン回転数ＮＥに基づいて図７に示すテーブルを検索し、係数Ｋを算出する。図７に示すように、係数Ｋは、エンジン回転数ＮＥが増加する、換言すれば、船速が増加するにつれて大きい値となるように設定される。
【００３７】
次いでＳ１６に進み、ステアリングホイール２８の操舵角θｓを係数Ｋで除した商の正負を逆にして得た値を、船外機１０の目標転舵角θｓ’とする。即ち、係数Ｋは、操舵角θｓに対する目標転舵角θｓ’の比率を決定する係数である。尚、操舵角θｓと目標転舵角θｓ’の正負を逆にするのは、例えばステアリングホイール２８を上面視において右回りに操舵して船体１６を右旋回させる場合、船外機１０は左回りに転舵されるためである。
【００３８】
ここで、係数Ｋは、前記したようにエンジン回転数ＮＥ（即ち、船速）が増加するにつれて大きな値となるように設定されることから、ステアリングホイール２８の操舵角θｓに対する船外機１０の目標転舵角θｓ’は、エンジン回転数ＮＥ（船速）が増加するにつれて減少する。
【００３９】
具体的には、例えばエンジン回転数ＮＥが１５００［ｒｐｍ］の低速走行時において、係数Ｋは図７に示すように１２に設定される。従って、低速走行時にステアリングホイール２８を１回転させることによって得られる船外機１０の目標転舵角θｓ’は、３６０［度］を１２で除した３０［度］となる。前述の如く、船外機１０の最大転舵角は左転舵３０［度］、右転舵３０［度］であることから、低速走行時にあっては、ステアリングホイール２８をセンター位置（中立位置）から左右のいずれかの方向に１回転操舵することにより、船外機１０を最大転舵角まで転舵させることができる。
【００４０】
これに対し、例えばエンジン回転数ＮＥが７０００［ｒｐｍ］の高速走行時にあっては、係数Ｋは図７に示すように２４に設定されることから、高速走行時にステアリングホイール２８を１回転させることによって得られる船外機１０の目標転舵角θｓ’は、３６０［度］を２４で除した１５［度］となる。従って、高速走行時にあっては、ステアリングホイール２８をセンター位置から左右のいずれかの方向に２回転操舵しなければ、船外機１０を最大転舵角まで転舵させることができない。即ち、ステアリングホイール２８の操舵に対する船外機１０の転舵の応答性を、船速が増加するにつれて低下させるように構成する、換言すれば、高速走行時の船外機１０の転舵速度を、低速走行時のそれに比して減少させるように構成した。
【００４１】
図６フロー・チャートの説明を続けると、次いでＳ１８に進み、Ｓ１６で算出した目標転舵角θｓ’の上下限制限（リミット）処理を行う。上記したように、ステアリングホイール２８はロック・トゥ・ロックが４回転であり、センター位置から左右それぞれの方向に２回転ずつ操舵することができる。しかしながら、船外機１０を最大転舵角まで転舵させるためにステアリングホイール２８を２回転操舵する必要があるのは高速走行時のみであり、船速（エンジン回転数ＮＥ）が小さくなるにつれて最大転舵角を得るのに必要とされる操舵角は小さくなる。従って、Ｓ１８は、低速走行時などにおいて、船外機１０を最大転舵角まで転舵させるのに必要とされる操舵角を超えてステアリングホイール２８が操舵されたときに、目標転舵角θｓ’が最大転舵角を上回るのを防止するための処理である。
【００４２】
次いで、図８フロー・チャートを参照し、ＥＣＵ２２で行われる船外機１０の転舵動作について説明する。図示のプログラムも、図示しないイグニション・スイッチがＡＣＣ位置まで廻されたときに実行され、以後１００ｍｓｅｃごとにループされる。
【００４３】
以下説明すると、先ずＳ２０において、船外機１０の転舵角θｏ（現在の転舵角）を検出する。次いでＳ２２に進み、図６フロー・チャートで算出した目標転舵角θｓ’と現在の転舵角θｏの差分Δθを算出し、Ｓ２４に進んで算出した差分Δθが零か否か判断する。
【００４４】
Ｓ２４で否定されるときは、Ｓ２６に進み、差分Δθが零となるように電動モータ４４の通電指令値を算出し、前記した出力部２２ｅおよび信号線４４Ｌを介して電動モータ４４に出力して駆動することにより、スイベルシャフトを回動させて船外機１０を転舵させる。他方、Ｓ２４で肯定されるとき、即ち、現在の転舵角θｏが目標転舵角θｓ’に一致しているときは、Ｓ２８に進んで電動モータ４４の駆動を停止し、船外機１０の転舵角θｏを現在の角度に保持する。
【００４５】
このように、この実施の形態に係る船外機の操舵装置にあっては、ステアリングホイール２８の操舵角θｓ（入力）に対する船外機１０の転舵角θｏ（出力）が、係数Ｋに基づいて決定される所定の比率となるように電動モータ４４を駆動して船外機１０を転舵させると共に、船速を示す値であるエンジン回転数ＮＥに基づいて前記係数Ｋを変更し、よって操舵角θｓに対する転舵角θｏ（別言すれば、目標転舵角θｓ’）の比率を変更するように構成したので、船体１６の船速に応じて船外機１０を最適な速度で転舵させることができ、よって操縦者の負担を軽減して操舵フィーリングを向上させることができる。
【００４６】
より具体的には、エンジン回転数ＮＥが増加するにつれて操舵角θｓに対する転舵角θｏ（目標転舵角θｓ’）の比率を減少させるように構成したので、操縦者は船速の如何に関わらずステアリングホイール２８を同様な回転速度で操舵することにより、船速が小さいときは船外機１０を急転舵して船体を急旋回させることができると共に、船速が大きいときは船外機１０をゆっくりと転舵して安定した操船を行うことができ、よって操縦者の負担を一層軽減して操舵フィーリングをより一層向上させることができる。さらに、船速が大きいときに波やうねりに起因する船体１６の揺れの影響を受け、操縦者が意図せずにステアリングホイール２８を急操舵した場合であっても、船外機１０が転舵される角度が小さいことから、船体１６の走行安定性が低下するのを抑制することができる。
【００４７】
次いで、図９および図１０を参照し、この発明の第２の実施の形態に係る船外機の操舵装置を説明する。
【００４８】
図９は、第２の実施の形態に係る船外機の操舵装置の動作、具体的には、ＥＣＵ２２で行われる電動モータ４４の駆動制御のうち、船外機１０の目標転舵角θｓ’の算出動作を示す、図６と同様なフロー・チャートである。図９に示すプログラムは、第１の実施の形態と同様に、図示しないイグニション・スイッチがＡＣＣ位置まで廻されたときに実行され、以後１００ｍｓｅｃごとにループされる。
【００４９】
尚、第２の実施の形態では、ステアリングホイール２８のセンター位置（中立位置）が不明な場合、より具体的には、ステアリングホイール２８がロック機構（操舵角限界）を有しない場合における電動モータ４４の駆動制御について説明する。
【００５０】
以下、図９フロー・チャートを説明すると、先ずＳ１００で船体１６の船速を示す値としてエンジン回転数ＮＥを検出する。次いでＳ１０２に進み、前回のプログラム実行時から今回のプログラム実行時までに生じたステアリングホイール２８の操舵角の変化量Δθｓを検出し、Ｓ１０４に進んで検出した操舵角の変化量Δθｓをその過去値と積算して操舵角の積算変化量Σθｓを算出する。尚、操舵角の変化量Δθｓも、上記した操舵角θｓなどと同様に、その方向（回転方向）に応じて正負が相違させられる。
【００５１】
次いでＳ１０６に進み、エンジン回転数ＮＥに基づいて図１０に示す特性（関係）を検索し、積算上下限値θｌｉｍｉｔを算出する。図１０に示すように、積算上下限値θｌｉｍｉｔは、エンジン回転数ＮＥが増加する、換言すれば、船速が増加するにつれて大きい値となるように設定される。
【００５２】
次いでＳ１０８に進み、操舵角の積算変化量Σθｓの絶対値が積算上下限値θｌｉｍｉｔより小さいか否か判断する。Ｓ１０８で否定されるときは、次いでＳ１１０に進んで操舵角の積算変化量Σθｓの値をリセットして零とし、Ｓ１１２に進んで船外機１０の現在の転舵角θｏを検出する。
【００５３】
次いでＳ１１４に進み、ステアリングホイール２８の操舵角θｓに所定角度αを加算して得た値を目標転舵角θｓ’とする。尚、所定角度αは、操舵角の積算変化量Σθｓの正負、即ち、ステアリングホイール２８の操舵方向に応じて正負が相違させられ、絶対値としては、例えば１［度］に設定される。具体的には、操舵角の積算変化量Σθｓが正の値ならば所定角度αは−１［度］とされ、操舵角の積算変化量Σθｓが負の値ならば所定角度αは＋１［度］とされる。操舵角の積算変化量Σθｓと所定角度αの正負が逆にされるのは、図６フロー・チャートのＳ１６で説明したのと同様な理由からである。
【００５４】
図９フロー・チャートの説明を続けると、次いでＳ１１６に進み、Ｓ１１４で算出した目標転舵角θｓ’の上下限制限（リミット）処理を行う。これは、図６フロー・チャートのＳ１８で説明したのと同様に、船外機１０を最大転舵角まで転舵させるのに必要とされる操舵角を超えてステアリングホイール２８が操舵された際に、目標転舵角θｓ’が最大転舵角を上回ることを防止するための処理である。
【００５５】
また、Ｓ１０８で肯定されるときは、Ｓ１１８に進んで目標転舵角の前回値θｓ’（ｎ−１）を目標転舵角θｓ’の今回値とする。尚、イグニション・スイッチがＡＣＣ位置まで廻されて最初のプログラムループ時は、前回値θｓ’（ｎ−１）の変わりに現在の転舵角θｏを検出し、検出した値を目標転舵角θｓ’とする。
【００５６】
ＥＣＵ２２は、上記のようにして算出した目標転舵角θｓ’に基づき、第１の実施の形態で説明した図８フロー・チャートのＳ２０からＳ２８と同様な処理を行って船外機１０を転舵させる。
【００５７】
このように、第２の実施の形態にあっては、ステアリングホイール２８が積算上下限値θｌｉｍｉｔに達するまで操舵されたときに、船外機１０が所定角度αだけ転舵されるように構成した。換言すれば、船外機１０は、ステアリングホイール２８の操舵角θｓに対し、積算上下限値θｌｉｍｉｔに基づいて決定される所定の比率で転舵されるように構成した。
【００５８】
ここで、前記したように、積算上下限値θｌｉｍｉｔはエンジン回転数ＮＥ（即ち、船速）が増加するにつれて大きな値となるように設定されることから、ステアリングホイール２８の操舵角θｓに対する船外機１０の目標転舵角θｓ’は、エンジン回転数ＮＥ（船速）が増加するにつれて減少する。
【００５９】
具体的には、例えばエンジン回転数ＮＥが１５００［ｒｐｍ］の低速走行時において、積算上下限値θｌｉｍｉｔは図１０に示すように１２［度］に設定される。従って、低速走行時は、ステアリングホイール２８を１２［度］操舵することによって船外機１０が１［度］転舵される。即ち、低速走行時は、ステアリングホイール２８を１回転（３６０［度］）操舵することにより、最大転舵角である３０［度］まで船外機１０を転舵することができる。
【００６０】
これに対し、例えばエンジン回転数ＮＥが７０００［ｒｐｍ］の高速走行時にあっては、積算上下限値θｌｉｍｉｔは図１０に示すように２４［度］に設定される。従って、高速走行時は、ステアリングホイール２８を２４［度］操舵することによって船外機１０が１［度］転舵される。即ち、高速走行時は、ステアリングホイール２８を２回転（７２０［度］）操舵しなければ、最大転舵角である３０［度］まで船外機１０を転舵することができない。即ち、第１の実施の形態と同様に、ステアリングホイール２８の操舵に対する船外機１０の転舵の応答性を、船速が増加するにつれて低下させるように構成する、換言すれば、高速走行時の船外機１０の転舵速度を、低速走行時のそれに比して減少させるように構成した。
【００６１】
これにより、第２の実施の形態に係る船外機の操舵装置にあっては、ステアリングホイール２８のセンター位置（中立位置）が不明な場合であっても、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００６２】
尚、残余の構成は第１の実施の形態と同様なため、図示および説明を省略する。
【００６３】
上記の如く、この発明の第１および第２の実施の形態においては、内燃機関（エンジン１８）で駆動されるプロペラ２４を備えると共に、スイベルシャフト５０を介して船体１６に転舵自在に取り付けられる船外機１０の操舵装置において、前記スイベルシャフト５０を前記船体１６に対して回動させるアクチュエータ（電動モータ４４）、前記船体１６に配置されたステアリングホイール２８の操舵角θｓを検出する操舵角検出手段（ＥＣＵ２２、操舵角センサ３０，Ｓ１２，Ｓ１０２）、前記検出された操舵角θｓに基づいて前記アクチュエータの動作を制御し、よって前記スイベルシャフト５０を回動させて前記船外機１０を重力軸回りに転舵させる操舵制御手段（ＥＣＵ２２，Ｓ２０からＳ２８）、および前記船体１６の船速を示す値（エンジン回転数ＮＥ）を検出する船速検出手段（ＥＣＵ２２、クランク角センサ４０，Ｓ１０，Ｓ１００）、を備え、前記操舵制御手段は、前記ステアリングホイール２８の操舵角θｓに対する前記船外機１０の転舵角θｏ（別言すれば、船外機１０の目標転舵角θｓ’）が所定の比率となるように前記アクチュエータを動作させると共に、前記検出された船速を示す値に基づいて前記所定の比率を変更するように構成した。
【００６４】
また、前記操舵制御手段は、前記船速を示す値（エンジン回転数ＮＥ）が増加するにつれて前記ステアリングホイール２８の操舵角θｓ（別言すれば、船外機１０の目標転舵角θｓ’）に対する前記船外機１０の転舵角θｏが減少するように前記所定の比率を変更するように構成した。
【００６５】
尚、上記において、スイベルシャフト５０を回動して船外機１０を転舵させるアクチュエータを電動モータ４４としたが、それに限られるものではなく、油圧シリンダなどであっても良い。
【００６６】
また、船体１６の船速を示す値としてエンジン回転数ＮＥを用いたが、例えば船体１６の船底に船速センサを設け、検出した船速に基づいて目標転舵角θｓ’を算出するようにしても良い。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１項にあっては、検出されたステアリングホイールの操舵角に対する船外機の転舵角が所定の比率となるように、アクチュエータを動作させて船外機の転舵軸であるスイベルシャフトを回動させると共に、検出された船速を示す値に基づいて前記所定の比率を変更するように構成したので、船体の船速に応じて船外機を最適な速度で転舵させることができ、よって操縦者の負担を軽減して操舵フィーリングを向上させることができる。
【００６８】
請求項２項にあっては、船速を示す値が増加するにつれてステアリングホイールの操舵角に対する船外機の転舵角を減少させるように構成したので、操縦者は船速の如何に関わらずステアリングホイールを同様な回転速度で操舵することにより、船速が小さいときは船外機を急転舵して船体を急旋回させることができると共に、船速が大きいときは船外機をゆっくりと転舵して安定した操船を行うことができ、よって操縦者の負担を一層軽減して操舵フィーリングをより一層向上させることができる。さらに、船速が大きいときに波やうねりに起因する船体の揺れの影響を受け、操縦者が意図せずにステアリングホイールを急操舵した場合であっても、船外機が転舵される角度が小さいことから、船体の走行安定性が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一つの実施の形態に係る船外機の操舵装置を全体的に示す説明図である。
【図２】図１装置の部分説明側面図である。
【図３】図２に示すスイベルケース付近を拡大して示す部分断面図である。
【図４】図３に示す電動モータとスイベルケースとマウントフレームとギヤボックスとを重力方向において上方から見た説明図である。
【図５】図１装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図１装置の動作のうち、船外機の目標転舵角の算出動作を示すフロー・チャートである。
【図７】図６フロー・チャートで使用されるエンジン回転数ＮＥに対する係数Ｋの特性（関係）を示すグラフである。
【図８】図１装置の動作のうち、船外機の転舵動作を示すフロー・チャートである。
【図９】この発明の第２の実施の形態に係る船外機の操舵装置の動作のうち、船外機の目標転舵角の算出動作を示す、図６と同様なフロー・チャートである。
【図１０】図９フロー・チャートで使用されるエンジン回転数ＮＥに対する積算上下限値θｌｉｍｉｔの特性（関係）を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 船外機
１６ 船体（船舶）
１８ エンジン（内燃機関）
２２ ＥＣＵ（操舵制御手段）
２４ プロペラ
２８ ステアリングホイール
３０ 操舵角センサ（操舵角検出手段）
４０ クランク角センサ（船速検出手段）
４４ 電動モータ（アクチュエータ）
５０ スイベルシャフト
Claims (2)
- 内燃機関で駆動されるプロペラを備えると共に、スイベルシャフトを介して船体に転舵自在に取り付けられる船外機の操舵装置において、
ａ．前記スイベルシャフトを前記船体に対して回動させるアクチュエータ、
ｂ．前記船体に配置されたステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段、
ｃ．前記検出された操舵角に基づいて前記アクチュエータの動作を制御し、よって前記スイベルシャフトを回動させて前記船外機を重力軸回りに転舵させる操舵制御手段、
および
ｄ．前記船体の船速を示す値を検出する船速検出手段、
を備え、前記操舵制御手段は、前記ステアリングホイールの操舵角に対する前記船外機の転舵角が所定の比率となるように前記アクチュエータを動作させると共に、前記検出された船速を示す値に基づいて前記所定の比率を変更することを特徴とする船外機の操舵装置。 - 前記操舵制御手段は、前記船速を示す値が増加するにつれて前記ステアリングホイールの操舵角に対する前記船外機の転舵角が減少するように前記所定の比率を変更することを特徴とする請求項１項記載の船外機の操舵装置。
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-
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