JP2005280572A - Steering device for small vessel - Google Patents

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Koichiro Awano
宏一郎 粟野
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KYB Corp
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Kayaba Industry Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering device for a small vessel, which is excellent in operability. <P>SOLUTION: The steering device for the small vessel comprises: an outboard motor 2 arranged laterally turnably with respect to the hull in the rear part of the hull; a gear device 13 for turning the outboard motor according to the steering angle of the steering wheel of the driver's seat; an electric actuator 22 for driving the gear device in the turning direction; a steering angle sensor 11 for detecting the steering angle of the steering wheel; and a controller 3 for outputting a control signal to the electric actuator in response to a detected signal of the steering angle sensor. The steering wheel is connected to the outboard motor only electrically. The steering device has a steering force applying means 52 for increasing the steering force of the steering wheel. The controller controls a steering reaction force using the steering force applying means in response to the difference between the detected steering angle and the turning angle of the outboard motor. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、船外機を操舵する電動モータとステアリングとを電気的にのみ接続した小型船舶用ステアリング装置に関するものである。   The present invention relates to a small boat steering apparatus in which an electric motor for steering an outboard motor and a steering are electrically connected only to each other.

従来から小型船舶用ステアリング装置として船外機を操舵する電動モータとステアリングホイールとを電気的にのみ接続して、ステアリングホイ−ルの操舵回転角度と操舵方向に応じて電動モータを制御する技術が提案されている(特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a small marine vessel steering apparatus, there is a technology for controlling an electric motor in accordance with a steering rotation angle and a steering direction of a steering wheel by electrically connecting only an electric motor that steers an outboard motor and a steering wheel. It has been proposed (see Patent Document 1).

これは、運転席に配置されたステアリングホイールの操作をセンサにより検出し、出力を導線を介してボート後部に配置され、船外機を操舵可能とする操舵力を発生する電動モータにコントローラを介して伝達する。センサはステアリングホイ−ルの操舵回転角と操舵方向とを検出してコントローラに出力し、検出されたステアリングホイ−ルの操舵回転角と操舵方向に応じて電動モータが船外機を操舵する。
特開平4−38297号公報
This is because the operation of the steering wheel arranged at the driver's seat is detected by a sensor, and the output is arranged at the rear part of the boat via a conductor, and an electric motor that generates a steering force capable of steering the outboard motor is connected via a controller. Communicate. The sensor detects the steering rotation angle and the steering direction of the steering wheel and outputs them to the controller, and the electric motor steers the outboard motor in accordance with the detected steering rotation angle and steering direction of the steering wheel.
JP-A-4-38297

しかしながら、上記従来例では、ステアリングホイ−ルに操舵負荷を加える機構を有しておらず、操舵力が著しく軽くなり、船体や水面の状況がステアリングホイ−ルから感じ取ることができずいわゆるステアリングインフォメーションが不足し、ステアリングホイ−ルの誤操作を招く恐れがある。また、船外機の操舵角が最大操舵角の状態であってもステアリングホイ−ルを回転することができる構成であるため、ステアリングホイ−ル操舵角と船外機の操舵角とのズレが生じて、結果としてステアリングホイ−ルの中立位置と船外機の中立位置とがずれてしまい、操舵制御が不可能となる不具合が生じる。   However, the conventional example does not have a mechanism for applying a steering load to the steering wheel, so that the steering force is remarkably reduced, and the state of the hull and water surface cannot be felt from the steering wheel, so-called steering information. There is a risk of inadequate operation of the steering wheel. Further, since the steering wheel can be rotated even when the steering angle of the outboard motor is at the maximum steering angle, there is a difference between the steering wheel steering angle and the steering angle of the outboard motor. As a result, the neutral position of the steering wheel deviates from the neutral position of the outboard motor, resulting in a problem that steering control becomes impossible.

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、操舵感を向上する小型船舶用ステアリング装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a small marine vessel steering apparatus that improves the steering feeling.

第1の発明は、船体後部に船体に対して左右方向に転回可能に配置した船外機と、前記船外機の転回角を検出する転回角検出手段と、運転席のステアリングホイールの操舵角に応じて船外機を転回するギヤ装置と、前記ギヤ装置を転回方向に駆動する電動アクチュエータと、前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサと、前記操舵角センサの検出信号に応じて、前記電動アクチュエータに制御信号を出力するコントローラと、からなり、前記ステアリングホイールと前記船外機が電気的にのみ接続した小型船舶用ステアリング装置において、前記ステアリングホイールの操舵反力を増大する操舵反力付加手段を備え、前記コントローラは、前記検出された操舵角と前記船外機の転回角との差に応じて、前記操舵反力付加手段を用いて操舵反力を制御する。   According to a first aspect of the present invention, there is provided an outboard motor disposed at the rear of the hull so as to be turnable in the left-right direction with respect to the hull, a turning angle detecting means for detecting a turning angle of the outboard motor, and a steering angle of a steering wheel of a driver's seat In response to a gear device that rotates the outboard motor in response to the motor, an electric actuator that drives the gear device in the rotation direction, a steering angle sensor that detects a steering angle of the steering wheel, and a detection signal of the steering angle sensor And a controller that outputs a control signal to the electric actuator, and in a small marine steering apparatus in which the steering wheel and the outboard motor are only electrically connected, the steering reaction force that increases the steering reaction force of the steering wheel is increased. Force addition means, and the controller is configured to apply the steering reaction force addition means according to a difference between the detected steering angle and a turning angle of the outboard motor. Controlling the steering reaction force using.

第2の発明は、第1の発明において、前記コントローラが、前記検出された操舵角と前記船外機の転回角との差が大きいほど操舵反力が大きくなるように前記操舵反力制御手段を制御する。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the steering reaction force control means is configured so that the controller increases the steering reaction force as the difference between the detected steering angle and the turning angle of the outboard motor increases. To control.

第3の発明は、第1または2の発明において、前記コントローラが、検出した転回角が所定値に達した時に、操舵反力を急増し、前記ステアリングホイールの操舵角が増加しないように前記操舵反力付加手段を制御する。   According to a third invention, in the first or second invention, when the detected turning angle reaches a predetermined value, the steering reaction force is rapidly increased so that the steering angle of the steering wheel does not increase. Control the reaction force adding means.

第4の発明は、第3の発明において、前記コントローラが、前記船外機の転回角が限界値に達した時に、転回角の限界値に対応する前記ステアリングホイールの操舵角より大きく実際の操舵角となっている場合には、前記ステアリングホイ−ルの操舵角を転回角の限界値に対応する前記ステアリングホイールの操舵角まで戻すように前記電動アクチュエータを制御する。   In a fourth aspect based on the third aspect, when the turning angle of the outboard motor reaches a limit value, the controller controls the steering wheel to be larger than the steering angle of the steering wheel corresponding to the turning angle limit value. In the case of an angle, the electric actuator is controlled so that the steering angle of the steering wheel is returned to the steering angle of the steering wheel corresponding to the limit value of the turning angle.

したがって、第1と第2の発明では、操舵角と転回角との差に応じてステアリングホイールの操舵反力(操舵抵抗)を制御するようにしたので、例えば、操舵角と転回角との差の小さい係船時には、操舵反力を小さくして係船を容易にし、一方、操舵角と転回角との差が大きい高速航行時には、操舵反力を大きくして、船体や水面の状況を感じることができ、ステアリングホイールの誤操作を防止できる。   Therefore, in the first and second inventions, the steering reaction force (steering resistance) of the steering wheel is controlled in accordance with the difference between the steering angle and the turning angle. For example, the difference between the steering angle and the turning angle. When mooring is small, the steering reaction force is reduced to facilitate mooring. On the other hand, during high-speed navigation where the difference between the steering angle and the turning angle is large, the steering reaction force can be increased to feel the state of the hull and water surface. This can prevent erroneous operation of the steering wheel.

第3の発明では、船外機の転回角が所定値となった場合には、それ以上ステリングホイールの操舵角が増加することを禁止したので、常にステアリングホイールの操舵角と船外機の転回角とが所定の関係を維持し、操舵角に対する転回角を補償することができる。   In the third aspect of the invention, when the turning angle of the outboard motor reaches a predetermined value, the steering angle of the steering wheel is prohibited from increasing further. It is possible to maintain a predetermined relationship with the angle and compensate the turning angle with respect to the steering angle.

第4の発明では、船外機の転回角が限界に達したいときに既にステアリングホイールの操舵角が切れ過ぎていた場合には、転回角の限界値に対応する操舵角までステアリングホイールを戻すように制御するため、操舵角に対する転回角を補償することができる。   In the fourth aspect of the invention, if the steering angle of the steering wheel has already been cut too much when the turning angle of the outboard motor reaches the limit, the steering wheel is returned to the steering angle corresponding to the limit value of the turning angle. Therefore, the turning angle with respect to the steering angle can be compensated.

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、この発明に係る小型船舶用ステアリング装置の一実施例を示す斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a small marine vessel steering apparatus according to the present invention.

本発明のステアリング装置は、動力源としての船外機2と、船体1の運転席に設置されるステアリングホイール10と、ステアリングホイール10の操舵操作を検出する操舵角センサ11と、操舵角センサ11の出力を入力し導線20を介して船外機2を操舵するコントローラ3と、コントローラ3の指示により船外機2を操舵するためのステアリング装置12と、から構成される。   The steering device of the present invention includes an outboard motor 2 as a power source, a steering wheel 10 installed in a driver's seat of the hull 1, a steering angle sensor 11 that detects a steering operation of the steering wheel 10, and a steering angle sensor 11. And a steering device 12 for steering the outboard motor 2 in accordance with an instruction from the controller 3.

船外機2は、駆動力を発生する船外機本体4と、船外機本体4を水平方向に転回するためのスイベルブラケット5と、スイベルブラケット5を挟持し、船体1に支持するための一対のクランプブラケット6からなる。船外機本体4には、図示しないドライブシャフトを収装するドライブシャフトハウジング21と、ドライブシャフトにより回転駆動されるプロペラ9とが備えられる。   The outboard motor 2 includes an outboard motor main body 4 that generates a driving force, a swivel bracket 5 for turning the outboard motor main body 4 in the horizontal direction, and a swivel bracket 5 that is sandwiched and supported by the hull 1. It consists of a pair of clamp brackets 6. The outboard motor main body 4 includes a drive shaft housing 21 that houses a drive shaft (not shown), and a propeller 9 that is rotationally driven by the drive shaft.

図2に示すように、船外機本体4は、この船外機本体4に固定された上下方向軸(図示せず)を中心に水平面内で転回可能に支持される。船外機本体4を支持するスイベルブラケット5は、水平方向に延びるクランプブラケットシャフト7を介して一対のクランプブラケット6に対してクランプブラケットシャフト7回りに回動可能に、つまりチルトおよびトリム可能に支持される。このクランプブラケット6が船体1のトランサム8を把持することにより、船外機本体4が船体1に取り付けられる。   As shown in FIG. 2, the outboard motor main body 4 is supported so as to be rotatable in a horizontal plane around a vertical axis (not shown) fixed to the outboard motor main body 4. The swivel bracket 5 that supports the outboard motor main body 4 is rotatably supported around the clamp bracket shaft 7 with respect to the pair of clamp brackets 6 via the clamp bracket shaft 7 extending in the horizontal direction, that is, can be tilted and trimmed. Is done. When the clamp bracket 6 grips the transom 8 of the hull 1, the outboard motor main body 4 is attached to the hull 1.

上述のような船外機2の船外機本体4を上下方向軸廻りに操舵するステアリング装置12は、図1に示すように、ステアリング力を発生する電動モータ(電動アクチュエータ)22を備えたギヤ装置13と、このギヤ装置13からの操舵力を船外機本体4へ伝達する伝達機構14と、ステアリングホイール10の操舵角、操舵方向等を検出する操舵角センサ11と、電動モータ22を制御するコントローラ3とを有して構成される。   The steering device 12 for steering the outboard motor main body 4 of the outboard motor 2 about the vertical axis as described above is a gear provided with an electric motor (electric actuator) 22 for generating a steering force, as shown in FIG. The device 13, the transmission mechanism 14 that transmits the steering force from the gear device 13 to the outboard motor body 4, the steering angle sensor 11 that detects the steering angle, the steering direction, and the like of the steering wheel 10, and the electric motor 22 are controlled. And a controller 3 that is configured.

図3および図4に示すように、ギヤ装置13は、電動モータ22の他にラック15、ラック15を支持するラックケース16、ラック15と噛合するピニオン17、および電動モータ22の回転を減速してピニオン17に伝達する減速ギヤ18および19から構成される。   As shown in FIGS. 3 and 4, the gear device 13 reduces the rotation of the rack 15, the rack case 16 that supports the rack 15, the pinion 17 that meshes with the rack 15, and the electric motor 22 in addition to the electric motor 22. And reduction gears 18 and 19 that transmit to the pinion 17.

ラック15は、船体1の幅方向に設置され、その両端部に取付ブラケット25がボルト26によって固定される。この取付ブラケット25は一対のクランプブラケット6にそれぞれ取り付けられる。取付ブラケット25のクランプブラケット6への取付は、スイベルブラケット5をクランプブラケット6に軸支するためのナット27を用いて共締めされる。   The rack 15 is installed in the width direction of the hull 1, and mounting brackets 25 are fixed to both ends by bolts 26. The mounting bracket 25 is attached to each of the pair of clamp brackets 6. The mounting bracket 25 is attached to the clamp bracket 6 by using a nut 27 for pivotally supporting the swivel bracket 5 to the clamp bracket 6.

ラック15が貫通するラックケース16にピニオンシャフト28が軸支され、このピニオンシャフト28にピニオン17が設けられる。ピニオン17はラック15に噛合し、ピニオン17がラック15に噛合して幅方向(ラック15の長手方向)に移動するのに伴って、ラックケース16も移動する。   A pinion shaft 28 is pivotally supported on the rack case 16 through which the rack 15 passes, and the pinion 17 is provided on the pinion shaft 28. The pinion 17 meshes with the rack 15, and the rack case 16 moves as the pinion 17 meshes with the rack 15 and moves in the width direction (longitudinal direction of the rack 15).

また、電動モータ22は減速ギヤ18および19を内装するギヤケース29に一体的に取り付けられ、このギヤケース29がボルト30によってラックケース16に一体的に固定される。このギヤケース29内に減速ギヤ18および19が収容される。ここで、減速ギヤ18および19は、互いに吃み合うベベルギヤであり、減速ギヤ18が電動モータ22の出力シャフト31に固定され、減速ギヤ19がピニオンシャフト28に固定される。   The electric motor 22 is integrally attached to a gear case 29 that houses the reduction gears 18 and 19, and the gear case 29 is integrally fixed to the rack case 16 by bolts 30. The reduction gears 18 and 19 are accommodated in the gear case 29. Here, the reduction gears 18 and 19 are bevel gears that rub against each other, the reduction gear 18 is fixed to the output shaft 31 of the electric motor 22, and the reduction gear 19 is fixed to the pinion shaft 28.

したがって、電動モータ22が回転すると、この回転力は減速ギヤ18および19を介してピニオン17へ伝達され、このピニオン17がラック15と噛み合って回転することにより、ラックケース16がギヤケース29およびモータ22と共に、ラック15の長手方向に移動する。   Therefore, when the electric motor 22 rotates, this rotational force is transmitted to the pinion 17 via the reduction gears 18 and 19, and the rack case 16 meshes with the rack 15 to rotate, so that the rack case 16 rotates to the gear case 29 and the motor 22. At the same time, it moves in the longitudinal direction of the rack 15.

一方、図4によると、ラックケース16の上部に、船外機2方向に延びるガイドプレート32が固定される。このガイドプレート32の略中央に、船体前後方向へ延びる長孔33が形成される。対して、船外機本体4には、図1および図2に示すようなステアリングブラケット34が一体に固定される。これらのステアリングブラケット34およびガイドブレート32が伝達機構14として構成される。ステアリングブラケット34とガイドプレート32とが、ガイドプレート32の長孔33を貫通するガイドボルト35により固定される。ここで、このガイドボルト35は、ステアリングブラケット34内を長孔33に沿って滑かにスライド可能に取り付けられる。   On the other hand, according to FIG. 4, a guide plate 32 extending in the direction of the outboard motor 2 is fixed to the upper portion of the rack case 16. A long hole 33 extending in the longitudinal direction of the hull is formed in the approximate center of the guide plate 32. On the other hand, a steering bracket 34 as shown in FIGS. 1 and 2 is integrally fixed to the outboard motor body 4. The steering bracket 34 and the guide blade 32 are configured as the transmission mechanism 14. The steering bracket 34 and the guide plate 32 are fixed by guide bolts 35 that pass through the long holes 33 of the guide plate 32. Here, the guide bolt 35 is slidably attached along the elongated hole 33 in the steering bracket 34.

また、図1に示すように、ステアリングホイール10は船体1の運転席に設置され、運転員により直接回転操作される。このステアリングホイール10のホイールシャフト36に操舵角センサ11が取り付けられる。この操舵角センサ11は、ステアリングホイール10と一体回転するホイールシャフト36の操舵角度および回転方向を検出し、この検出値をパルス信号として導線20を介しコントローラ3へ送信する。コントローラ3は、電動モータ22と導線20によって接続され、操舵角センサ11からのパルス信号に応じたステアリング力を電動モータ22に発生させるべく電動モータ22の回転数を演算し、その信号を導線20を介して電動モータ22へ出力する。   Moreover, as shown in FIG. 1, the steering wheel 10 is installed in the driver's seat of the hull 1, and is directly rotated by the driver. The steering angle sensor 11 is attached to the wheel shaft 36 of the steering wheel 10. The steering angle sensor 11 detects the steering angle and rotation direction of the wheel shaft 36 that rotates integrally with the steering wheel 10, and transmits the detected value to the controller 3 through the conductor 20 as a pulse signal. The controller 3 is connected to the electric motor 22 by a conductive wire 20, calculates the rotational speed of the electric motor 22 so that the electric motor 22 generates a steering force according to the pulse signal from the steering angle sensor 11, and the signal is transmitted to the conductive wire 20. Is output to the electric motor 22.

また、図5は、本発明の特徴的な構成を示すステアリングホイール10部の構成図である。ステアリングホイール10に接続したホイールシャフト36に減速機からなるヘルム51が取り付けられ、ヘルム51には電動モータ(操舵力付加手段)52が接続する。この電動モータ52は、ステアリングホイール10の操舵力を付加するために設けられ、電動モータ52の回転トルクは、ステアリングホイール10の回転方向と反対方向のトルクを発生し、減速機を介してホイールシャフト36に回転負荷として作用する。つまり、電動モータ52の回転トルクに応じて、ステアリングホイール10の操舵力を制御することができる。   FIG. 5 is a configuration diagram of a steering wheel 10 portion showing a characteristic configuration of the present invention. A helm 51 made of a speed reducer is attached to a wheel shaft 36 connected to the steering wheel 10, and an electric motor (steering force adding means) 52 is connected to the helm 51. The electric motor 52 is provided to apply a steering force of the steering wheel 10, and the rotational torque of the electric motor 52 generates a torque in the direction opposite to the rotational direction of the steering wheel 10, and the wheel shaft is passed through the speed reducer. 36 acts as a rotational load. That is, the steering force of the steering wheel 10 can be controlled according to the rotational torque of the electric motor 52.

図6は、本発明のステアリング装置の制御内容を説明するためのブロック図である。この制御ブロックは、コントローラ3によって実施され、コントローラ3には、センサ11により検出されたステアリングホイール10の操舵角信号と、船外機2の転回角信号とが入力される。   FIG. 6 is a block diagram for explaining the control contents of the steering device of the present invention. This control block is implemented by the controller 3, and the steering angle signal of the steering wheel 10 detected by the sensor 11 and the turning angle signal of the outboard motor 2 are input to the controller 3.

検出された操舵角信号は、第1増幅器53で、船外機2の転回角検出信号と同じ基準とするため第1ゲインを乗じて増幅され、目標操舵角として、船外機2の転回角検出信号と比較される。比較した結果、目標操舵角と転回角とに差がある場合には、信号変換器54により、差異を解消するように操舵角信号を変更する。変更した操舵角信号を入力したPWM変換器55は、操舵角信号に基づいて船外機2を転回する電動モータ22を制御する。   The detected steering angle signal is amplified by the first amplifier 53 by multiplying by the first gain so as to be the same reference as the turning angle detection signal of the outboard motor 2, and the turning angle of the outboard motor 2 is set as the target steering angle. It is compared with the detection signal. As a result of comparison, if there is a difference between the target steering angle and the turning angle, the signal converter 54 changes the steering angle signal so as to eliminate the difference. The PWM converter 55 that receives the changed steering angle signal controls the electric motor 22 that rotates the outboard motor 2 based on the steering angle signal.

一方、電動モータ52に出力される指令信号は、信号変換器54から出力される操舵角信号が、第2増幅器56で補正され、この値をPWM変換器57を介して電動モータ52への出力信号とする。   On the other hand, in the command signal output to the electric motor 52, the steering angle signal output from the signal converter 54 is corrected by the second amplifier 56, and this value is output to the electric motor 52 via the PWM converter 57. Signal.

この場合、第2増幅器56では、操舵角と転回角との差が大きい場合は、船外機部の負荷が大きい通常航行、特に高速航行であると考えられ、ステアリングホイール10の操舵力が大きくなるように、電動モータ52への制御信号を大きくし、船体や水面の状況がステアリングから感じ取ることができ、ステアリングインフォメーションを向上する。また、操舵角と転回角との差が小さい場合には、低速航行または係船時と考えられ、ステアリングホイール10に付加される電動モータ52の回転負荷は0または小さく、小さい操舵力で操舵可能な状態とする。このような設定により係船が容易となり、低速時の小回り性を向上できる。なお、操舵角と転回角との差に変えて、単位時間当りの操舵角、つまり操舵角速度に応じて操舵反力を付与するようにしてもよい。   In this case, in the second amplifier 56, when the difference between the steering angle and the turning angle is large, it is considered that the outboard motor unit has a heavy load, particularly high speed navigation, and the steering wheel 10 has a large steering force. Thus, the control signal to the electric motor 52 is increased, and the state of the hull and water surface can be felt from the steering, and the steering information is improved. Further, when the difference between the steering angle and the turning angle is small, it is considered that the vehicle is sailing at low speed or mooring, and the rotational load of the electric motor 52 added to the steering wheel 10 is 0 or small, and the steering can be performed with a small steering force. State. Such setting facilitates mooring and can improve the turning ability at low speed. Instead of the difference between the steering angle and the turning angle, a steering reaction force may be applied according to the steering angle per unit time, that is, the steering angular velocity.

また、制御器58には、操舵角センサ11と転回角センサ50の出力信号が入力され、制御器58では、転回角センサ50の出力に基づいて、船外機2の転回角が転回限度に達した場合の制御を行う。   Further, output signals of the steering angle sensor 11 and the turning angle sensor 50 are input to the controller 58. The controller 58 sets the turning angle of the outboard motor 2 to the turning limit based on the output of the turning angle sensor 50. Control when it reaches.

転回角センサ50の出力結果より船外機2の転回角が限界に達した場合には、その時点でのステアリングホイール10の操舵角を越えないよう電動モータ52による回転負荷を増大させ、操舵反力を大きくし、ステアリングホイール10が切り増ししないようにする。これは、ステアリングホイール10の操舵角が増加するにもかかわらず船外機2の転回角が増加しないという状態を避けるため、ステアリングホイール10のそれ以上の切り増しができないように制御するためである。また、ステアリングホイール10がロックエンド(最大操舵角)を越えた場合には、ステアリングホイール10の操舵回転角を切り増し分だけ戻すように電動モータ22を制御する。電動モータ52による操舵反力の増大の指令信号は、制御器58から出力されて、増幅器59で所定倍率に増幅される、その後、加算器60で第2増幅器56から出力された出力信号と加算され、PWM変換器57に出力され、電動モータ52が制御される。   When the turning angle of the outboard motor 2 reaches the limit from the output result of the turning angle sensor 50, the rotational load by the electric motor 52 is increased so as not to exceed the steering angle of the steering wheel 10 at that time, and the steering reaction is reduced. The force is increased so that the steering wheel 10 does not increase. This is to control the steering wheel 10 so that it cannot be further increased in order to avoid a situation in which the turning angle of the outboard motor 2 does not increase even though the steering angle of the steering wheel 10 increases. . Further, when the steering wheel 10 exceeds the lock end (maximum steering angle), the electric motor 22 is controlled so that the steering rotation angle of the steering wheel 10 is increased and returned by an amount corresponding to the increase. A command signal for increasing the steering reaction force by the electric motor 52 is output from the controller 58 and amplified by a predetermined magnification by the amplifier 59, and then added to the output signal output from the second amplifier 56 by the adder 60. And output to the PWM converter 57 to control the electric motor 52.

次に、作用を説明する。   Next, the operation will be described.

運転員がステアリングホイール10を回転操作すると、その操舵角度および回転方向を操舵角センサ11が検出する。コントローラ3は、操舵角センサ11の検出値に基づいて電動モータ22の回転数を決定し、電動モータ22を回転させる。この電動モータ22の回転力は減速ギヤ18および19を介してピニオン17を回転させ、これによりラックケース16がラック15の長手方向に移動し、操舵力としてガイドプレート32およびステアリングブラケット34を介し、ステアリング本体4を操舵する。このとき、ガイドボルト35が長孔33内をスライドする。このようにして、ステアリングホイール10の操舵角に応じてラックケース16が移動し、この移動に伴って、船外機2が所定角度だけ転回する。   When the driver rotates the steering wheel 10, the steering angle sensor 11 detects the steering angle and the rotation direction. The controller 3 determines the number of rotations of the electric motor 22 based on the detection value of the steering angle sensor 11 and rotates the electric motor 22. The rotational force of the electric motor 22 rotates the pinion 17 through the reduction gears 18 and 19, whereby the rack case 16 moves in the longitudinal direction of the rack 15, and as the steering force via the guide plate 32 and the steering bracket 34, Steering body 4 is steered. At this time, the guide bolt 35 slides in the long hole 33. In this way, the rack case 16 moves according to the steering angle of the steering wheel 10, and the outboard motor 2 turns by a predetermined angle along with this movement.

また、本発明では、電動モータ52によりステアリングホイール10の操舵角と船外機2の転回角との差に応じて操舵反力を制御するようにした。操舵角センサの出力信号に第2増幅器56で操舵角に応じた補正値を乗算し、例えば、操舵角と転回角との差が大きいほど操舵反力が大きく、操舵角と転回角との差が小さい時には操舵反力を小さくする。このようにして船舶の航行状態に応じてステアリングホイール10の操舵角に対する船外機の転回角を変化させることができ、低速航行時と高速航行時の運転性を両立することができる。   In the present invention, the steering reaction force is controlled by the electric motor 52 in accordance with the difference between the steering angle of the steering wheel 10 and the turning angle of the outboard motor 2. The output signal of the steering angle sensor is multiplied by a correction value corresponding to the steering angle by the second amplifier 56. For example, the larger the difference between the steering angle and the turning angle, the larger the steering reaction force, and the difference between the steering angle and the turning angle. When is small, the steering reaction force is reduced. In this way, the turning angle of the outboard motor with respect to the steering angle of the steering wheel 10 can be changed according to the navigation state of the ship, and both drivability during low speed navigation and high speed navigation can be achieved.

なお、船外機2の転回角が限界に達した場合に、ステアリングホイール10の操舵角を切り増ししないように操舵力を制御するため、ステアリングホイール10の操舵角と船外機2の転回角が常に所定の関係にあり、操舵角に対する転回角を補償することができる。   Note that when the turning angle of the outboard motor 2 reaches the limit, the steering force is controlled so as not to increase the steering angle of the steering wheel 10, so that the steering angle of the steering wheel 10 and the turning angle of the outboard motor 2 are controlled. Are always in a predetermined relationship, and the turning angle with respect to the steering angle can be compensated.

なお、本実施形態では、操舵力を制御するために電動モータ52を用いたが、これに限らず、フリクションにより操舵力を増大させる機構を用いてもよい。   In the present embodiment, the electric motor 52 is used to control the steering force. However, the present invention is not limited to this, and a mechanism for increasing the steering force by friction may be used.

またステアリングホイール10が、船外機の転回角に対応する操舵角を越えて操作された場合には、船外機の転回角に対応する操舵角まで戻るように電動モータ22を制御するため、ステアリングホイール10の操舵角と船外機2の転回角とを関係を補償することができる。   When the steering wheel 10 is operated beyond the steering angle corresponding to the turning angle of the outboard motor, the electric motor 22 is controlled so as to return to the steering angle corresponding to the turning angle of the outboard motor. The relationship between the steering angle of the steering wheel 10 and the turning angle of the outboard motor 2 can be compensated.

船舶航行時のハンドル操作を改善するステアリング装置の制御方法であり、特に船外機を備えた小型船舶に有用である。   This is a control method for a steering device that improves steering operation during marine navigation, and is particularly useful for small vessels equipped with outboard motors.

本発明の一実施形態を示す小型船舶用ステアリング装置の斜視図である。It is a perspective view of the steering device for small ships which shows one Embodiment of this invention. 同じく舵取り手段としての船外機を示す側面図である。It is a side view which similarly shows the outboard motor as a steering means. ギヤ装置の詳細図である。It is detail drawing of a gear apparatus. 同じくギヤ装置の詳細図である。FIG. 3 is a detailed view of the gear device. ステアリングホイール部の構成図であるIt is a block diagram of a steering wheel part. 本発明の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 船体
2 船外機
3 コントローラ
4 船外機本体
5 スイベルブラケット
6 クランプブラケット
7 クランプブラケットシャフト
8 トランサム
9 プロペラ
10 ステアリングホイール
11 操舵角センサ
12 ステアリング装置
13 ギヤ装置
14 伝達機構
15 ラック
16 ラックケース
17 ピニオン
18 減速ギヤ
19 減速ギヤ
20 導線
21 ドライブシャフトハウジング
22 電動モータ
25 取付ブラケット
26 ボルト
27 ナット
28 ピニオンシャフト
29 ギヤケース
30 ボルト
31 出力シャフト
32 ガイドプレート
33 長孔
34 ガイドブラケット
35 ガイドボルト
36 ホイールシャフト
50 転回角センサ
51 ホルム
52 電動モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hull 2 Outboard motor 3 Controller 4 Outboard motor main body 5 Swivel bracket 6 Clamp bracket 7 Clamp bracket shaft 8 Transom 9 Propeller 10 Steering wheel 11 Steering angle sensor 12 Steering device 13 Gear device 14 Transmission mechanism 15 Rack 16 Rack case 17 Pinion 18 Reduction gear 19 Reduction gear 20 Conductor 21 Drive shaft housing 22 Electric motor 25 Mounting bracket 26 Bolt 27 Nut 28 Pinion shaft 29 Gear case 30 Bolt 31 Output shaft 32 Guide plate 33 Long hole 34 Guide bracket 35 Guide bolt 36 Wheel shaft 50 Turning angle Sensor 51 Holm 52 Electric motor

Claims (4)

船体後部に船体に対して左右方向に転回可能に配置した船外機と、
前記船外機の転回角を検出する転回角検出手段と、
運転席のステアリングホイールの操舵角に応じて船外機を転回するギヤ装置と、
前記ギヤ装置を転回方向に駆動する電動アクチュエータと、
前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサと、
前記操舵角センサの検出信号に応じて、前記電動アクチュエータに制御信号を出力するコントローラと、からなり、
前記ステアリングホイールと前記船外機が電気的にのみ接続した小型船舶用ステアリング装置において、
前記ステアリングホイールの操舵反力を増大する操舵反力付加手段を備え、
前記コントローラは、前記検出された操舵角と前記船外機の転回角との差に応じて、前記操舵反力付加手段を用いて操舵反力を制御することを特徴とする小型船舶用ステアリング装置。
An outboard motor arranged at the rear of the hull so as to be able to turn left and right with respect to the hull;
A turning angle detecting means for detecting a turning angle of the outboard motor;
A gear device that turns the outboard motor according to the steering angle of the steering wheel of the driver seat;
An electric actuator for driving the gear device in a rolling direction;
A steering angle sensor for detecting a steering angle of the steering wheel;
A controller that outputs a control signal to the electric actuator in accordance with a detection signal of the steering angle sensor,
In a small marine vessel steering apparatus in which the steering wheel and the outboard motor are electrically connected only,
A steering reaction force adding means for increasing a steering reaction force of the steering wheel;
The controller controls a steering reaction force using the steering reaction force adding means according to a difference between the detected steering angle and a turning angle of the outboard motor. .
前記コントローラは、前記検出された操舵角と前記船外機の転回角との差が大きいほど操舵反力が大きくなるように前記操舵反力制御手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の小型船舶用ステアリング装置。   2. The controller according to claim 1, wherein the controller controls the steering reaction force control means such that a steering reaction force increases as a difference between the detected steering angle and a turning angle of the outboard motor increases. The small marine vessel steering apparatus as described. を備え、
前記コントローラは、検出した転回角が所定値に達した時に、操舵反力を急増し、前記ステアリングホイールの操舵角が増加しないように前記操舵反力付加手段を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の小型船舶用ステアリング装置。
With
2. The controller according to claim 1, wherein when the detected turning angle reaches a predetermined value, the steering reaction force is rapidly increased and the steering reaction force adding means is controlled so that the steering angle of the steering wheel does not increase. 3. A small marine vessel steering apparatus according to 1 or 2.
前記コントローラは、前記船外機の転回角が限界値に達した時に、転回角の限界値に対応する前記ステアリングホイールの操舵角より大きく実際の操舵角となっている場合には、前記ステアリングホイ−ルの操舵角を転回角の限界値に対応する前記ステアリングホイールの操舵角まで戻すように前記電動アクチュエータを制御することを特徴とする請求項3に記載の小型船舶用ステアリング装置。   When the turning angle of the outboard motor reaches a limit value, the controller increases the steering wheel when the actual steering angle is larger than the steering angle of the steering wheel corresponding to the limit value of the turning angle. 4. The steering apparatus for a small boat according to claim 3, wherein the electric actuator is controlled to return the steering angle of the steering wheel to the steering angle of the steering wheel corresponding to the limit value of the turning angle.
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