JP2005145390A - 船外機用シフト操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】船外機に内蔵することのできる小型の船外機用シフト操作装置を提供すること。
【解決手段】モータ３０の回転量を検出するモータ回転量検出用ホールＩＣ１２０と、その基端部がケースの外部において出力軸４０に取付けられ、その先端部が中立位置を境にシフト前進位置Ｆとシフト後進位置Ｒとにわたって揺動自在に移動するとともに、船外機用シフト機構１００の操作部に接続される出力アーム５６と、モータ回転量検出用ホールＩＣ１２０からの信号によって算出される出力アーム５６のシフト位置と操作レバー１１１のレバー位置信号から得られる操作レバー１１１のレバー位置との位置ずれ量を算出し、この位置ずれ量に基づいてモータ３０の回転を制御する制御回路８０とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、小型船舶等の船外機（エンジン）のシフト機構（スロットル）を遠隔操作するための船外機用シフト操作装置に関し、特に操作を正確に行うとともに小型化できるものに関する。

小形船舶の船外機のシフト機構のシフト操作等を遠隔操作するためのエンジンコントロール装置が提案されている（例えば下記特許文献１〜３参照）。このようなエンジンコントロール装置は、操縦席等に設置された操作レバー（前進、中立、後進）と、この操作レバーが出力する信号に基いて作動するモータ及びギヤ機構等を内蔵した駆動ユニットと、前記モータが発生する駆動力を船外機のシフト機構の被操作部に伝達するためのプッシュプルケーブル等を備えている。駆動ユニットは船体内部に収容されている。
米国特許第５，０８０，６１９号明細書 特開平４−９４４３１号公報

上述したエンジンコントロール装置であると次のような問題があった。すなわち、船外機のシフト機構のシフト位置（シフト中立、シフト前進、シフト後進）を検出するためのセンサが、船外機からかなり離れた位置にある駆動ユニットに内蔵されている。しかも船体側の駆動ユニットと、船外機側のシフト機構との間に、長尺なプッシュプルケーブルが存在する。このためシフト機構の実際のシフト位置と、センサが検出するシフト位置信号との間にずれが生じ、操作レバーのシフト位置とシフト機構のシフト位置とが不一致となる懸念がある。

そこで本発明は、シフト位置を船外機近傍のセンサで正確に検出することで、操作レバーのシフト位置とシフト機構のシフト位置とをより正確に一致させるとともに、装置を小型化できる船外機用シフト操作装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の船外機用シフト操作装置は次のように構成されている。

（１）船外機用シフト機構を操作する船外機用シフト操作装置において、船外機に固定されるケースと、前記ケースに設けられたモータと、前記ケースに回転自在に設けられた出力軸と、前記モータの回転量を検出するホールＩＣからなる回転量検出センサと、前記ケースに収容され前記モータの回転を前記出力軸に伝達するギヤ機構と、その基端部が前記ケースの外部において前記出力軸に取付けられ、その先端部が中立位置を境にシフト前進位置とシフト後進位置とにわたって揺動自在に移動するとともに、前記船外機用シフト機構の操作部に接続される出力アームと、前記回転量検出センサからの信号によって算出される前記出力アームのシフト位置と操作レバーのレバー位置信号から得られる前記操作レバーのレバー位置との位置ずれ量を算出し、この位置ずれ量に基づいて前記モータの回転を制御する制御回路とを備えていることを特徴とする。

（２）上記（１）に記載された船外機用シフト操作装置であって、前記出力アームのシフト前進位置及びシフト後進位置を検出するシフト限界位置検出センサをさらに備え、前記制御回路は、前記シフト限界位置検出センサからの信号に基づいて前記モータの回転を制御することを特徴とする。

（３）上記（２）に記載された船外機用シフト操作装置であって、前記シフト位置限界検出センサはホールＩＣであることを特徴とする。

（４）上記（１）に記載された船外機用シフト操作装置であって、前記出力アームのシフト中立位置を検出するシフト中立位置検出センサをさらに備え、前記制御回路は、前記シフト中立位置検出センサからの信号に基づいて前記モータの回転を制御することを特徴とする。

（５）上記（４）に記載された船外機用シフト操作装置であって、前記シフト中立位置限界検出センサはホールＩＣであることを特徴とする。

本発明によれば、シフト位置を船外機近傍のセンサで正確に検出することで、操作レバーのシフト位置とシフト機構のシフト位置とを正確に一致させるとともに、装置を小型化することができる。

図１は本発明の船外機用シフト操作装置１０を示す側面図、図２は図１におけるＩＩ−ＩＩ線で切断し矢印方向に見た断面図、図３は船外機用シフト操作装置１０にリンクロッドを取付けた場合の正面図、図４は船外機用シフト操作装置１０が組込まれた船外機２０の一部の平面図、図５は小形船舶用リモコンボックス１１０と船外機２０等を模式的に示す側面図である。

船外機用シフト操作装置１０は、図５に示すように、船外機２０近傍に設けられ、後述するリモコンボックス１１０の操作レバー１１１からの指令に基づいて船外機２０のシフト機構１００を操作する機能を有している。

図１に示すように、船外機用シフト操作装置１０は、防水構造のケース１１を備えている。ケース１１は、ケース本体１２と蓋部材１３とを有している。ケース本体１２には取付孔１５が形成されている。このケース１１は、取付孔１５に挿入されるボルト１６と、必要に応じてモータ３０に取付ける取付金具１７（図３参照）の取付孔１８に挿入するボルト１９によって、船外機２０（図４に一部を示す）のトップカバー２１の内側に配置される。

ケース１１に防水形の直流モータ３０が設けられている。このモータ３０は、電流の方向を切り替えることによって、第１の方向とその反対の第２の方向に回転することができる。モータ３０の出力軸にウォームギヤ３１が取付けられている。ウォームギヤ３１はケース１１の内部に収容されている。

ケース１１の内部に、ウォームホイール３２と、このウォームホイール３２と一体に回転する第１の平歯車３３が収容されている。ウォームホイール３２はウォームギヤ３１に噛合っている。

ケース１１に出力軸４０が回転自在に設けられている。ケース１１と出力軸４０との間に軸受４１，４２が設けられている。軸受４１の近傍に防水用のシール部材４３が設けられている。

出力軸４０に第２の平歯車５０が取付けられている。第２の平歯車５０は第１の平歯車３３に噛合っている。第２の平歯車５０は第１の平歯車３３よりも歯数が多いため、第１の平歯車３３の回転が減速されて第２の平歯車５０に伝達される。これらの平歯車３３，５０は、ウォームホイール３２の回転を出力軸４０に伝達するためのギヤ機構５１を構成している。

出力軸４０に調整プレート５５と出力アーム５６が取付けられている。これら調整プレート５５と出力アーム５６はケース１１の外側に位置し、ボルト５７によって出力軸４０からの抜け止めがなされている。出力アーム５６は、図１に一例を示す中立位置Ｎを境に、シフト前進位置Ｆと、シフト後進位置Ｒとの間を往復移動することができるようになっている。

調整プレート５５の中央に形成された孔６０は、出力軸４０に対して相対回転不能に嵌合している。調整プレート５５に、複数のタップ孔６１が形成されている。これらのタップ孔６１は、出力軸４０を中心とする同一円上に等ピッチで形成されており、選択された一対のタップ孔６１にボルト６２をねじ込むことにより、出力アーム５６が調整プレート５５に固定されている。

ボルト６２をタップ孔６１から外すと、出力アーム５６を調整プレート５５に対して回転させることが可能になる。船外機２０の機種等に応じて出力アーム５６の向きを変えたい場合、ボルト６２をタップ孔６１から外し、出力アーム５６を所望の方向に向けた後、ボルト６２をタップ孔６１にねじ込むことにより、出力アーム５６を調整プレート５５に固定する。

こうすることにより、ケース１１に対して出力アーム５６を所望の方向に向けることができる。タップ孔６１を有する調整プレート５５と、タップ孔６１にねじ込まれるボルト６２によって、アーム調整機構が構成されている。なお、アーム調整機構の他の例として、出力軸４０にスプラインを形成するとともに、出力アーム５６に該スプラインに嵌合するスプライン溝を形成してもよい。このような構造によっても、出力軸４０に対する出力アーム５６の回転方向の相対位置を調整することができる。

ケース１１の内部において、第２の平歯車５０に第３の平歯車６５が噛合っている。第３の平歯車６５に第４の平歯車６６が噛合っている。ケース１１の内部に、エンジンスタート許可用のマイクロスイッチ７０が収容されている。マイクロスイッチ７０の検出レバー７２の先端部は第４の平歯車６６の外周面に接している。

出力アーム５６が中立位置Ｎにあるとき、検出レバー７２の先端部が、第４の平歯車６６に形成されている凹部７３に入ることにより、マイクロスイッチ７０がオンとなる。マイクロスイッチ７０がオンになると、その信号が制御回路８０（図５参照）に出力されることにより、スタータスイッチ８１によるエンジン８２の始動が許可されるようになっている。制御回路８０とシフト操作装置１０は、互いに電気ケーブル８３によってつながれている。制御回路８０に接続される電気ケーブル８４は、船体（図示せず）と船外機２０との間に配索される。

出力アーム５６がシフト前進位置Ｆまで移動したことがシフト前進位置用ホールＩＣ１２２によって検出されたとき、制御回路８０によってモータ３０が停止する。出力アーム５６がシフト後進位置Ｒまで移動したことがシフト後進位置用ホールＩＣ１２３によって検出されたときも、モータ３０が停止するようになっている。

図３に示すように、出力アーム５６に設けたピン９０に、リンクロッド９１の一端９２が接続されている。リンクロッド９１の他端９３は、被操作部としてのシフトレバー９５の端部９６にピン９７によって接続される。シフトレバー９５の端部９６は、シフトレール９８に沿って、図３に矢印Ａ，Ｂで示す方向に移動することができ、矢印Ａ方向に移動したときにシフト機構１００（図４参照）が前進位置に切替わり、矢印Ｂ方向に移動したときにシフト機構１００が後進位置に切替わるようになっている。

操縦席等に設けるリモコンボックス１１０（図５参照）の操作レバー１１１は、中立位置Ｎからシフト前進位置Ｆを経て前進側のフルスロットル位置（限界位置）まで移動させることができる。またこの操作レバー１１１は、中立位置Ｎからシフト後進位置Ｒを経て後進側のフルスロットル位置（限界位置）まで移動させることができる。

操作レバー１１１の位置はポテンショメータ１１２によって検出される。操作レバー１１１がシフト前進位置Ｆまで移動したときに制御回路８０に出力される信号によって、シフト操作装置１０のモータ３０が第１の方向に回転する。これにより、出力アーム５６が前進位置Ｆまで移動する。操作レバー１１１がシフト後進位置Ｒまで移動したときには、モータ３０が第２の方向に回転し、出力アーム５６が後進位置Ｒまで移動する。

図３に示すように、ケース１１の外壁には、シフト中立位置用ホールＩＣ１２１、シフト前進位置用ホールＩＣ１２２、シフト後進位置用ホールＩＣ１２３が取付けられている。図６はホールＩＣ１２０〜１２３の接続回路を示す図である。図６に示すように、電源ＶＣＣは抵抗Ｒ１を介して各ホールＩＣ１２０〜１２３の電源端子に接続されている。各ホールＩＣ１２０〜１２３のアース端子は、それぞれコンデンサＣ１〜Ｃ５を介してアース端子ＧＮＤに接続されている。

モータ３０の回転数検出用のモータ回転量検出用ホールＩＣ１２０は、抵抗Ｒ２を介して出力端子Ｏｕｔ１に接続されている。モータ回転量検出用ホールＩＣ１２０はモータ１３０内に設けられ、その周囲には図６の（ｂ）に示すように、５つの磁石１３０〜１３４が配置され、モータ３０の回転に伴って矢印Ｑ方向に回転するように設けられている。すなわち、モータ３０の回転に伴って５つの磁石１３０〜１３４が回転し、これら磁石１３０〜１３４の近接に伴ってモータ回転量検出用ホールＩＣ１２０からパルス信号が出力される。

出力アーム５６の中立位置Ｎを検出する中立位置用ホールＩＣ１２１は、抵抗Ｒ３を介して出力端子Ｏｕｔ２に接続されている。この中立位置用ホールＩＣ１２１は、出力アーム５６の中立位置Ｎに対応した位置に配置される。

前進側のシフト位置を示すシフト前進位置用ホールＩＣ１２２は、抵抗Ｒ４を介して出力端子Ｏｕｔ３に接続されている。このシフト前進位置用ホールＩＣ１２２は、出力アーム５６のシフト前進位置Ｆに対応した位置に配置される。

後進側のシフト位置を示すシフト後進位置用ホールＩＣ１２３は、抵抗Ｒ５を介して出力端子Ｏｕｔ４に接続されている。このシフト後進位置用ホールＩＣ１２３は、出力アーム５６のシフト後進位置Ｒに対応した位置に配置される。

このように構成されたシフト操作装置１０は次のように作動する。最初に電源投入と同時にイニシャライズ（ＳＴ１０）が行われる。リモコンボックス１１０の操作レバー１１１が中立位置Ｎにあるとき、シフト操作装置１０のモータ３０は停止している。このとき出力アーム５６は中立位置Ｎにある。次に、モータ３０を回転させ出力アーム５６を中立位置にまで移動させる。中立位置用ホールＩＣ１２１がＯＮとなったときにモータ３０を停止することで、出力アーム初期基準位置合わせを行いＸａを０とする（ＳＴ１１）。

リモコンボックス１１０の操作レバー１１１をシフト前進位置Ｆまで移動させる。このときの操作レバー１１１の位置ＸＬが制御回路８０に読み込まれる（ＳＴ１２）。操作レバー１１１の位置によりポテンショメータ１１２が出力する信号に基いて、シフト操作装置１０のモータ３０が第１の方向に回転し、第１の平歯車３３と第２の平歯車５０を介して出力アーム５６がシフト前進位置Ｆ側へ移動する。これにより、リンクロッド９１を介してシフトレバー９５の端部９６が図３中の矢印Ａ方向に移動し、シフト機構１００が前進位置に入る。

これら一連の動作においては、次のようにして操作レバー１１１の位置ＸＬと出力アーム５６の位置Ｘａとの位置ずれを解消する。すなわち、モータ３０の回転量により出力アーム５６の移動量が算出され、出力アーム５６の実際の位置Ｘａが制御回路８０に読み込まれる（ＳＴ１３）。

次に、操作レバー１１１の位置ＸＬと出力アーム５６の位置Ｘａとの差が算出される（ＳＴ１４）。その差分が正のときは出力アーム５６の移動量が不足していることから、モータ３０を正転させるための駆動電圧が算出され（ＳＴ２０）、モータ３０を正転させる（ＳＴ２１）。そして、ＳＴ１２に戻り、同じ動作が繰り返される。

一方、差分が負のときは出力アーム５６の移動量が過剰であることから、モータ３０を逆転させるための駆動電圧が算出され（ＳＴ３０）、モータ３０を逆転させる（ＳＴ３１）。そして、ＳＴ１２に戻り、同じ動作が繰り返される。

また、差分が０のときは出力アーム５６の移動量が正常であることから、モータ３０を停止する（ＳＴ４０）。そして、ＳＴ１２に戻り、同じ動作が繰り返される。

出力アーム５６が操作レバー１１１が示す前進位置Ｆまで移動し終わると、モータ３０が停止するため、シフト機構１００が前進位置に保持される。

なお、出力アーム５６の移動量は、モータ３０の回転量によって決まるため、モータ回転量検出センサ１２０からのパルス出力をカウントすることで検出される。

リモコンボックス１１０の操作レバー１１１を、シフト前進位置Ｆからさらに前方に移動させると、ポテンショメータ１１２から制御回路８０に出力される信号に基いて、エンジン８２のスロットル機構（図示せず）が増速側に作動する。

リモコンボックス１１０の操作レバー１１１をシフト後進位置Ｒまで移動させると、ポテンショメータ１１２が出力する信号に基いて、モータ３０が第２の方向に回転し、第１の平歯車３３と第２の平歯車５０を介して出力アーム５６がシフト後進位置Ｒまで移動する。

これにより、リンクロッド９１を介してシフトレバー９５の端部９６が図３中の矢印Ｂ方向に移動し、シフト機構１００が後進位置に入る。出力アーム５６が後進位置Ｒまで移動し終わると、上述した前進の場合と同様にしてモータ３０が停止するため、シフト機構１００が後進位置に保持される。

リモコンボックス１１０の操作レバー１１１を、シフト後進位置Ｒからさらに後方に移動させると、ポテンショメータ１１２から制御回路８０に出力される信号に基いて、エンジン８２のスロットル機構（図示せず）が増速側に作動する。

なお、出力アーム５６とリンクロッド９１の接続部に着脱可能なクイックリリースタイプのボールジョイントを採用すれば、モータ３０の故障時等に該ボールジョイントを外し、リンクロッド９１を手動で操作することにより、シフト操作を行なうことが可能である。

これらのホールＩＣ１２０〜１２３を用いた位置センサは、ケース１１内にポテンショメータを組み込む場合と比較してコンパクトであるため、シフト操作装置１０をコンパクトに構成することができ、船外機２０に組込むことが容易になる。なお、シフト前進位置用ホールＩＣ１２２及びシフト後進位置用ホールＩＣ１２３は、何らかの原因で回転量検出用ホールＩＣ１２０が故障した場合に、出力アーム５６の限界位置を検出しモータ３０を停止させることで、モータ３０の過熱を防止することが可能となる。

上述したように、本発明の第１の実施の形態に係る船外機用シフト操作装置１０によれば、船外機のシフト機構１００に接続された出力アーム５６のシフト位置を船外機近傍に配置されたセンサであるモータ３０内のモータ回転量検出用ホールＩＣ１２０で正確に検出し、さらに操作レバー１１１との位置ずれ量を補正することで、操作レバー１１１のシフト位置とシフト機構１００のシフト位置とを正確に一致させることができる。また、出力アーム５６の位置をモータ３０内のモータ回転量検出用ホールＩＣ１２０で検出しているため、ポテンショメータを用いた場合に比べて装置を小型化することができる。

図７と図８は本発明の第２の実施形態の船外機用シフト操作装置１０´を示している。このシフト操作装置１０´も船外機２０のトップカバー２１の内部においてエンジン８２に取付けられている。このシフト操作装置１０´と、シフトレバー９５の端部９６が、互いにプッシュプルケーブル１３０によって接続されている。プッシュプルケーブル１３０は、船外機２０のトップカバー２１の内部に配索されている。

プッシュプルケーブル１３０は、アウタチューブ１３１と、アウタチューブ１３１の内側に挿通されたインナケーブル（図示せず）と、該インナケーブルの両端に接続されたケーブルロッド１３２，１３３等を備えている。一方のケーブルロッド１３２に設けたケーブルエンド１３４が出力アーム５６に接続されている。アウタチューブ１３１は、モータ３０に固定されたブラケット部材１３５の保持部１３６に支持されている。出力アーム５６は出力軸４０に直接固定されている。

なお、出力アーム５６とケーブルエンド１３４との接続部に着脱可能なクイックリリースタイプのボールジョイントを採用すれば、モータ３０の故障時に該ボールジョイントを外し、ケーブルエンド１３４を手動で操作することにより、シフト操作を行なうことが可能である。

他方のケーブルロッド１３３に設けられているケーブルエンド１４０が、シフトレバー９５の端部９６に接続されている。この実施形態では、プッシュプルケーブル１３０のねじ部１４１に対してケーブルエンド１４０を回転させることにより、アウタチューブ１３１に対するケーブルエンド１４０の相対位置を調整することができる。

この第２の実施形態のシフト操作装置１０´は、上記以外の構成と作用について第１の実施形態のシフト操作装置１０と同様であるから、両者に共通の部位に同一の符号を付して説明を省略する。

これらの実施形態をはじめとして、この発明を実施するに当たり、ケースやモータ、ウォームギヤとウォームホイール、アーム、センサ、力伝達部材等、この発明の構成要素をこの発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更して実施できることは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態を示す船外機用シフト操作装置の正面図。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う船外機用シフト操作装置の断面図。 図１に示された船外機用シフト操作装置にリンクロッドを取付けた場合の正面図。 図３に示された船外機用シフト操作装置が組込まれた船外機の一部の平面図。 小形船舶用リモコンボックスと船外機等を模式的に示す側面図。 （ａ）は各ホールＩＣの回路図、（ｂ）は回転量検出用ホールＩＣの配置を示す説明図。 制御信号の流れを示すブロック図。 制御フローを示す説明図。 本発明の第２の実施形態を示す船外機用シフト操作装置の正面図。 同船外機用シフト操作装置が組込まれた船外機の一部の側面図。

符号の説明

１０，１０´…船外機用シフト操作装置、２０…船外機、３０…モータ、３１…ウォームギヤ、３２…ウォームホイール、４０…出力軸、５１…ギヤ機構、５６…出力アーム、７０…マイクロスイッチ、８０…制御回路、９１…リンクロッド、１２０…回転位置検出ホールＩＣ、１２１…シフト前進位置用ホールＩＣ、１２２…シフト中立位置用ホールＩＣ、１２３…シフト後進位置用ホールＩＣ、１３０…プッシュプルケーブル。

Claims (5)

1. 船外機用シフト機構を操作する船外機用シフト操作装置において、
   船外機に固定されるケースと、
   前記ケースに設けられたモータと、
   前記ケースに回転自在に設けられた出力軸と、
   前記モータの回転量を検出するホールＩＣからなる回転量検出センサと、
   前記ケースに収容され前記モータの回転を前記出力軸に伝達するギヤ機構と、
   その基端部が前記ケースの外部において前記出力軸に取付けられ、その先端部が中立位置を境にシフト前進位置とシフト後進位置とにわたって揺動自在に移動するとともに、前記船外機用シフト機構の操作部に接続される出力アームと、
   前記回転量検出センサからの信号によって算出される前記出力アームのシフト位置と操作レバーのレバー位置信号から得られる前記操作レバーのレバー位置との位置ずれ量を算出し、この位置ずれ量に基づいて前記モータの回転を制御する制御回路とを備えていることを特徴とする船外機用シフト操作装置。
2. 前記出力アームのシフト前進位置及びシフト後進位置を検出するシフト限界位置検出センサをさらに備え、
   前記制御回路は、前記シフト限界位置検出センサからの信号に基づいて前記モータの回転を制御することを特徴とする請求項１に記載の船外機用シフト操作装置。
3. 前記シフト位置限界検出センサはホールＩＣであることを特徴とする請求項２に記載の船外機用シフト操作装置。
4. 前記出力アームのシフト中立位置を検出するシフト中立位置検出センサをさらに備え、
   前記制御回路は、前記シフト中立位置検出センサからの信号に基づいて前記モータの回転を制御することを特徴とする請求項１に記載の船外機用シフト操作装置。
5. 前記シフト中立位置限界検出センサはホールＩＣであることを特徴とする請求項４に記載の船外機用シフト操作装置。

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