【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、船外機の操舵を電動モータでパワーアシストする船外機付きボートのパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船外機付きボートのパワーステアリング装置として、例えば特許文献１に記載されたものが従来から知られている。
この従来のパワーステアリング装置は、図５に示すように、船体１に設けたハンドル２に、ステアリングケーブル３の一端を接続している。このステアリングケーブル３は、ハンドル２の回転に応じて押し引きされるものであり、その他端側にリンク部材４を接続している。したがって、上記ステアリングケーブル３が押し引きされると、リンク部材４も図中左右に移動する。
【０００３】
上記リンク部材４には、軸１２を支点に揺動する揺動レバー５を連結している。また、この揺動レバー５には、スクリュー６と図示しないエンジンとを備えた船外機７を固定し、この船外機７を上記揺動レバー５の揺動によって回動させるようにしている。
したがって、ハンドル２を操舵して揺動レバー５を揺動させれば、船体１の向きが変わることになる。
【０００４】
また、上記リンク部材４には、筒状のギアケース８を設けるとともに、このギアケース８にラック部材９を摺動自在に設けている。そして、ラック部材９に図示していないラックを形成するとともに、このラックに電動モータｍの出力軸に設けたピニオン１１をかみ合わせている。
なお、上記電動モータｍの作動を、コントローラＣによって制御するようにしている。
【０００５】
上記ラック部材９は、その両端をギヤケース８から突出させるとともに、一方を上記リンク部材４に固定している。したがって、電動モータｍの出力によってラック部材９が軸方向に移動すると、その移動した方向に応じてリンク部材４が左右に移動して、このリンク部材４に固定した揺動レバー５が揺動することになる。つまり、電動モータｍの出力に応じて、揺動レバー５とともに船外機７が回動するようにしている。
【０００６】
なお、上記船体１には、ハンドル２を操舵したときに生じる操舵トルクを検出するトルクセンサ１３を設けている。そして、このトルクセンサ１３をコントローラＣに接続し、検出した操舵トルク情報をこのコントローラＣに入力するようにしている。
また、上記船外機７には、スクリュー６が回転しているか否かを検出するニュートラルセンサ１４と、スクリュー６の回転方向を検出するリバースセンサ１５と、エンジンの回転数を検出する回転数センサ１６とを設けている。そして、これら各センサ１４〜１６によって検出した情報も、上記コントローラＣに入力するようにしている。
【０００７】
上記コントローラＣは、各センサー１３〜１６が検出した情報に基づいて、パワーアシストすべき操舵力を演算し、その演算結果に基づいて電動モータｍの出力とその回転方向を制御する。このようにして電動モータｍが駆動すると、ピニオン１１の回転に応じてラック部材９が左右何れかにスライドする。そのため、リンク部材４が揺動レバー５を揺動させて、船外機７が所定の方向に回動することになる。以上のようにして、アシスト力を付与するようにしている。
【０００８】
【特許文献１】
特許第２７７２６４６号公報（第３〜４頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置では、ハンドル２の操舵トルク等に基づいて、電動モータｍの出力を制御しているが、この電動モータｍとラック部材とのかみ合い部分が逆入力を許容する可逆構造になっているため、例えば大きい波が船外機７に作用すると、運転者の操舵する方向と逆方向に船外機７が転舵してしまうことがあった。
つまり、逆入力によって舵がふらついてしまうという問題がった。
また、船外機が逆方向に転舵されなくても、瞬間的に電動モータｍの出力が不足する場合があり、このようなことが原因で、運転者に負担がかかるという問題もあった。
この発明の目的は、船外機側からの逆入力による影響を軽減することのできる船外機付きボートのパワーステアリング装置に関する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、船外機を転舵させるアシスト機構の出力を、ハンドルの操舵トルクに基づいて制御する船外機付きボートのパワーステアリング装置において、ハンドルの操舵方向を検出する入力方向検出センサと、船外機の転舵方向を検出する出力方向検出センサと、これら両センサに接続したコントローラとを備え、上記コントローラは、入力方向検出センサからの信号と、出力方向検出センサからの信号とを比較して、両センサからの信号の方向が逆の関係になったときに、アシスト機構の出力を増加させることを特徴とする。
【００１１】
第２の発明は、上記第１の発明において、ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサによって入力方向検出センサを構成したことを特徴とする。
【００１２】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、電動モータによってアシスト機構を構成する一方、電動モータの両端子電圧の大小関係を特定する電圧計によって、出力方向検出センサを構成したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１〜図４に、この発明の一実施形態を示すが、前記従来例と同じ構成要素については同じ符号を付して説明する。
図１に示すように、船体１に設けたハンドル２に、入力軸１８を固定するとともに、この入力軸１８を、図示していないトーションバーを介して出力軸１９に連結している。これら入力軸１８と出力軸１９との間には、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ２０を設けるとともに、この操舵トルクセンサ２０をコントローラＣに接続している。そして、上記コントローラＣによって、電動モータＭの出力を制御するようにしている。
【００１４】
上記出力軸１９には、ウォームホィール２１を固定するとともに、このウォームホィール２１を、電動モータＭの出力軸に設けたウォーム２２にかみ合わせている。そのため、電動モータＭの出力軸が回転すると、その回転がウォーム２２及びウォームホィール２１を介して出力軸１９に伝達される。
このように電動モータＭの出力に応じて回転する出力軸１９には、ピニオン２３を固定している。そして、このピニオン２３を、ラック２４にかみ合わせている。
上記ラック２４には、ステアリングケーブル２５の一端を接続するとともに、その他端にリンク部材４を接続している。そして、上記ステアリングケーブル２５が押し引きされることによって、リンク部材４が図中左右に移動するようにしている。
【００１５】
上記リンク部材４には、軸１２を中心に回動する揺動する揺動レバー５を連結している。また、この揺動レバー５には、船外機７を固定している。この船外機７は、スクリュー６と図示しないエンジンとを備え、揺動レバー５の揺動に伴って回動するようにしている。
したがって、ハンドル２を回して、軸１２を中心に船外機７を回動させると、その回動方向に応じて船体１の向きが変わることになる。
【００１６】
なお、上記リンク部材４には、船外機７の転舵方向を検出する舵角センサ２６を設けている。また、上記船外機７には、スクリューが回転しているかどうかを検出するニュートラルセンサ１４と、スクリューの回転方向を検出するリバースセンサ１５と、エンジンの回転数を検出する回転数センサ１６とを設けている。
そして、上記センサ２６、１４〜１６を、それぞれコントローラＣに接続している。
【００１７】
上記コントローラＣは、上記各センサ２０，１４〜１６，２６からの情報に基づいて、パワーアシストすべき操舵力を演算し、その演算信号に応じて電動モータＭの出力及びその回転方向を制御する。このようにして電動モータＭを駆動させると、ウォームホィール１９の回転に応じてラック２４が左右何れかにスライドして、リンク部材２５が揺動レバー５を揺動させる。そして、所定の方向に船外機７が回動することになる。
以上のようにして、電動モータＭの出力を付与するようにしている。
【００１８】
また、上記コントローラＣには、図２に示すように、判定部２７と制御部２８とを備えている。上記判定部２７は、図３に示すように、操舵トルクセンサ２０によって検出されるハンドル２の操舵トルク方向と、舵角センサ２６によって検出される船外機７の転舵方向とを読み込んだ後、これら両信号の方向を比較する。そして、図４に示すように、操舵トルク方向と舵角方向とが等しい場合には、通常制御を選択して、制御部２８が電動モータＭを通常に制御する。一方、操舵トルク方向と舵角方向とが逆の関係になると、逆入力制御に切り換える。逆入力制御に切り換わると、制御部２８が、電動モータＭへ供給する電流を、通常制御時よりも増加させる。
【００１９】
上記のように操舵トルク方向と舵角方向とが逆の関係になる場合というのは、波の影響などによって舵が逆方向に動いてしまった場合である。このような場合に、この実施形態では、電動モータＭの出力を瞬間的に増加させることによって、逆入力に打ち勝つだけのアシスト力を発揮するようにしている。このようにすれば、逆入力による舵のふらつきを防止することができる。また、電動モータＭの出力不足も防止することができるので、運転者の負担を軽減できる。つまり、この実施形態によれば、船外機７側からの逆入力による悪影響を軽減することができる。
【００２０】
なお、上記逆入力制御時における電動モータＭへの供給電流の増加分というのは、テーブル値によって設定してもよいし、所定のゲインをかけ合わせることによって設定してもよい。いずれにしても、電動モータＭが、船外機７からの逆入力に打ち勝つだけの出力を発揮するように設定すればよい。
【００２１】
また、上記実施形態では、トルクセンサ２０によってこの発明の入力方向検出センサを構成し、舵角センサ２６によってこの発明の出力方向検出センサを構成しているが、ハンドル２の回転方向と、船外機７の実際の転舵方向を特定することができるものであれば、入力方向検出センサ及び出力方向検出センサは上記トルクセンサ２０及び舵角センサ２６に限らない。例えば、電動モータＭの両端子電圧を測定する電圧計を出力方向検出センサとして用い、この電圧計によって電動モータＭの両端子電圧の大小関係を測定し、この大小関係から船外機７の転舵方向を特定するようにしてもよい。
【００２２】
さらに、この実施形態では、電動モータＭによってこの発明のアシスト機構を構成しているが、アシスト機構として油圧シリンダや油圧モータなどを用いてもよい。ただし、アシスト機構として電動モータＭを用いれば、上記したように両端子電圧から操舵方向を特定することができるので、機械的な出力方向検出センサを用いる場合に比べて、全体の構造を簡素化できる。
【００２３】
【発明の効果】
第１の発明によれば、入力方向検出センサからの信号と、出力方向検出センサからの信号とを比較して、両センサからの信号の方向が逆の関係になったときに、アシスト機構の出力を増加させるので、船外機側からの逆入力による悪影響を軽減することができる。
【００２４】
第２の発明によれば、ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサによって、ハンドルの操舵方向も検出することができるので、操舵方向を検出する特別なセンサがいらない分だけ、装置全体のコストアップを防止することができる。
【００２５】
第３の発明によれば、アシスト機構を構成する電動モータの両端子電圧の大小関係を特定する電圧計によって、出力方向検出センサを構成したので、機械的なセンサを用いる場合に比べて、構成を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の説明図である。
【図２】コントローラＣの制御ブロック図である。
【図３】判定部２７の制御フローである。
【図４】判定部２７の判定基準を示した表である。
【図５】従来例の説明図である。
【符号の説明】
Ｃ コントローラ
Ｍ 電動モータ
２ ハンドル
７ 船外機
２０ トルクセンサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power steering device for a boat with an outboard motor that power assists the steering of the outboard motor with an electric motor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a power steering device of a boat with an outboard motor, for example, a power steering device described in Patent Literature 1 is conventionally known.
In this conventional power steering apparatus, one end of a steering cable 3 is connected to a handle 2 provided on a hull 1 as shown in FIG. The steering cable 3 is pushed and pulled in accordance with the rotation of the steering wheel 2, and has a link member 4 connected to the other end. Therefore, when the steering cable 3 is pushed and pulled, the link member 4 also moves left and right in the figure.
[0003]
A swing lever 5 that swings around a shaft 12 as a fulcrum is connected to the link member 4. An outboard motor 7 having a screw 6 and an engine (not shown) is fixed to the swing lever 5, and the outboard motor 7 is rotated by the swing of the swing lever 5. .
Therefore, if the steering lever 2 is steered to swing the swing lever 5, the direction of the hull 1 changes.
[0004]
The link member 4 is provided with a cylindrical gear case 8, and a rack member 9 is slidably provided on the gear case 8. A rack (not shown) is formed on the rack member 9 and a pinion 11 provided on the output shaft of the electric motor m is engaged with the rack.
The operation of the electric motor m is controlled by the controller C.
[0005]
The rack member 9 has both ends protruding from the gear case 8, and one end is fixed to the link member 4. Therefore, when the rack member 9 moves in the axial direction by the output of the electric motor m, the link member 4 moves left and right according to the moving direction, and the swing lever 5 fixed to the link member 4 swings. Will be. That is, the outboard motor 7 rotates together with the swing lever 5 according to the output of the electric motor m.
[0006]
The hull 1 is provided with a torque sensor 13 for detecting a steering torque generated when the steering wheel 2 is steered. The torque sensor 13 is connected to the controller C, and the detected steering torque information is input to the controller C.
The outboard motor 7 includes a neutral sensor 14 for detecting whether the screw 6 is rotating, a reverse sensor 15 for detecting the rotation direction of the screw 6, and a rotation speed sensor for detecting the rotation speed of the engine. 16 are provided. Information detected by these sensors 14 to 16 is also input to the controller C.
[0007]
The controller C calculates a steering force to be subjected to power assist based on information detected by each of the sensors 13 to 16, and controls the output of the electric motor m and its rotation direction based on the calculation result. When the electric motor m is driven in this manner, the rack member 9 slides left or right according to the rotation of the pinion 11. Therefore, the link member 4 swings the swing lever 5, and the outboard motor 7 rotates in a predetermined direction. As described above, the assist force is applied.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 27772646 (pages 3 and 4, FIG. 1)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional device, the output of the electric motor m is controlled based on the steering torque of the steering wheel 2 and the like. However, the meshing portion between the electric motor m and the rack member has a reversible structure that allows reverse input. Therefore, for example, when a large wave acts on the outboard motor 7, the outboard motor 7 may be steered in a direction opposite to the direction in which the driver steers.
That is, there was a problem that the rudder fluctuated due to the reverse input.
In addition, even if the outboard motor is not steered in the reverse direction, the output of the electric motor m may be momentarily insufficient, and there is also a problem that a burden is imposed on the driver due to such a situation. .
An object of the present invention relates to a power steering device for a boat with an outboard motor that can reduce the influence of reverse input from the outboard motor.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A first aspect of the present invention relates to a power steering apparatus for a boat with an outboard motor that controls the output of an assist mechanism for steering an outboard motor based on the steering torque of the steering wheel. And an output direction detection sensor for detecting a steering direction of the outboard motor, and a controller connected to both of the sensors. The controller includes a signal from the input direction detection sensor, The output of the assist mechanism is increased when the directions of the signals from the two sensors are opposite to each other.
[0011]
According to a second aspect, in the first aspect, the input direction detection sensor is constituted by a torque sensor that detects a steering torque of the steering wheel.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the assist mechanism is configured by the electric motor, and the output direction detection sensor is configured by a voltmeter that specifies the magnitude relationship between the two terminal voltages of the electric motor. It is characterized by.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 to 4 show one embodiment of the present invention, and the same components as those in the conventional example will be described with the same reference numerals.
As shown in FIG. 1, an input shaft 18 is fixed to a handle 2 provided on a hull 1, and the input shaft 18 is connected to an output shaft 19 via a torsion bar (not shown). A steering torque sensor 20 for detecting a steering torque is provided between the input shaft 18 and the output shaft 19, and the steering torque sensor 20 is connected to the controller C. The output of the electric motor M is controlled by the controller C.
[0014]
A worm wheel 21 is fixed to the output shaft 19, and the worm wheel 21 is engaged with a worm 22 provided on the output shaft of the electric motor M. Therefore, when the output shaft of the electric motor M rotates, the rotation is transmitted to the output shaft 19 via the worm 22 and the worm wheel 21.
As described above, the pinion 23 is fixed to the output shaft 19 that rotates according to the output of the electric motor M. The pinion 23 is engaged with the rack 24.
One end of a steering cable 25 is connected to the rack 24, and the link member 4 is connected to the other end. When the steering cable 25 is pushed and pulled, the link member 4 moves left and right in the figure.
[0015]
The link member 4 is connected to a swing lever 5 that swings about a shaft 12. The outboard motor 7 is fixed to the swing lever 5. The outboard motor 7 includes a screw 6 and an engine (not shown), and rotates with the swing of the swing lever 5.
Therefore, when the outboard motor 7 is turned around the shaft 12 by turning the handle 2, the direction of the hull 1 changes according to the turning direction.
[0016]
The link member 4 is provided with a steering angle sensor 26 for detecting a steering direction of the outboard motor 7. The outboard motor 7 includes a neutral sensor 14 for detecting whether the screw is rotating, a reverse sensor 15 for detecting the rotation direction of the screw, and a rotation speed sensor 16 for detecting the rotation speed of the engine. Provided.
The sensors 26 and 14 to 16 are connected to the controller C.
[0017]
The controller C calculates a steering force to be power assisted based on information from the sensors 20, 14 to 16, and 26, and controls an output of the electric motor M and a rotation direction of the electric motor M according to the calculation signal. . When the electric motor M is driven in this manner, the rack 24 slides to the left or right according to the rotation of the worm wheel 19, and the link member 25 swings the swing lever 5. Then, the outboard motor 7 rotates in a predetermined direction.
As described above, the output of the electric motor M is provided.
[0018]
Further, the controller C includes a determination unit 27 and a control unit 28 as shown in FIG. After reading the steering torque direction of the steering wheel 2 detected by the steering torque sensor 20 and the steering direction of the outboard motor 7 detected by the steering angle sensor 26, as shown in FIG. , The directions of these two signals are compared. Then, as shown in FIG. 4, when the steering torque direction is equal to the steering angle direction, the normal control is selected, and the control unit 28 controls the electric motor M normally. On the other hand, when the steering torque direction and the steering angle direction have the opposite relationship, the control is switched to the reverse input control. When the control is switched to the reverse input control, the control unit 28 increases the current supplied to the electric motor M as compared with the time of the normal control.
[0019]
The case where the steering torque direction and the steering angle direction have the opposite relationship as described above means the case where the rudder has been moved in the opposite direction due to the influence of waves or the like. In such a case, in this embodiment, the output of the electric motor M is instantaneously increased, so that the assist force enough to overcome the reverse input is exerted. This can prevent the rudder from fluctuating due to the reverse input. In addition, since the output shortage of the electric motor M can be prevented, the burden on the driver can be reduced. That is, according to this embodiment, it is possible to reduce the adverse effect caused by the reverse input from the outboard motor 7 side.
[0020]
The amount of increase in the supply current to the electric motor M during the reverse input control may be set by a table value or may be set by multiplying a predetermined gain. In any case, the electric motor M may be set so as to exhibit an output that overcomes the reverse input from the outboard motor 7.
[0021]
In the above embodiment, the input direction detecting sensor of the present invention is constituted by the torque sensor 20 and the output direction detecting sensor of the present invention is constituted by the steering angle sensor 26. The input direction detecting sensor and the output direction detecting sensor are not limited to the torque sensor 20 and the steering angle sensor 26 as long as the actual turning direction of the machine 7 can be specified. For example, a voltmeter that measures both terminal voltages of the electric motor M is used as an output direction detection sensor, and a magnitude relationship between the two terminal voltages of the electric motor M is measured by the voltmeter, and the rotation of the outboard motor 7 is determined based on the magnitude relationship. The rudder direction may be specified.
[0022]
Further, in this embodiment, the assist mechanism of the present invention is configured by the electric motor M, but a hydraulic cylinder, a hydraulic motor, or the like may be used as the assist mechanism. However, if the electric motor M is used as the assist mechanism, the steering direction can be specified from both terminal voltages as described above, so that the overall structure is simplified as compared with the case where a mechanical output direction detection sensor is used. it can.
[0023]
【The invention's effect】
According to the first invention, the signal from the input direction detection sensor is compared with the signal from the output direction detection sensor, and when the directions of the signals from both sensors have an opposite relationship, the assist mechanism is activated. Since the output is increased, adverse effects due to reverse input from the outboard motor can be reduced.
[0024]
According to the second aspect, the steering direction of the steering wheel can also be detected by the torque sensor that detects the steering torque of the steering wheel. Therefore, the cost of the entire apparatus is increased by the amount that no special sensor for detecting the steering direction is required. Can be prevented.
[0025]
According to the third aspect, since the output direction detection sensor is configured by the voltmeter that specifies the magnitude relationship between the two terminal voltages of the electric motor that forms the assist mechanism, the configuration is smaller than when a mechanical sensor is used. Can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a control block diagram of a controller C.
FIG. 3 is a control flow of a determination unit 27;
FIG. 4 is a table showing criteria for a determination unit 27;
FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional example.
[Explanation of symbols]
C Controller M Electric motor 2 Handle 7 Outboard motor 20 Torque sensor
