JP2005280587A - Power steering device for small vessel - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power steering device for a small vessel, which is easily operated with a light control force. <P>SOLUTION: The power steering device for the small vessel comprises: gear devices 25 and 26 steered by a steering wheel 2 of the driver's seat; an electric actuator 27 for assisting and driving the gear device in the steering direction in response to the steering torque; a torque sensor 35 for detecting the inputted steering torque from the steering wheel to the gear device; and a controller for taking a detected signal of the torque sensor, calculating it, and driving the electric actuator. A clutch device 40 is disposed between the electric actuator and the gear device, and is constituted by two sets of clutches 37 and 38. One clutch 38 controls the engagement of the electric actuator with the gear device, the other clutch 37 controls the engagement of the gear device with a fixed member that does not move in steering, and the controller controls the engagement of the clutch device in response to the detected value of the torque sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、船外機や舵の操舵を電動モータでパワーアシストするようにした小型船舶用パワーステアリング装置に関するものである。   The present invention relates to a power steering device for a small ship in which steering of an outboard motor or rudder is power-assisted by an electric motor.

従来から船外機付きボートのパワーステアリング装置として電動モータによりパワーアシスト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, a power assist technique using an electric motor has been proposed as a power steering device for a boat with an outboard motor (see Patent Document 1).

これは、運転席に配置されたステアリングハンドルの操作をワイヤを介してボート後部に操舵可能に支持したエンジン付き船外機に伝達してステアリングハンドルの操舵量に応じて船外機を回動するよう構成する一方、電動モータの回転力を減速ギヤを介して船外機を回動させるパワーアシスト機構を備える。前記ワイヤ部分に作用する操舵力により操舵トルクを感知するトルクセンサよりの操舵トルク信号および船外機のエンジン回転数信号等に応じてコントローラ(ECU)により電動モータによるアシスト力を制御するようにしている。
特許第2652788号明細書
This transmits the operation of the steering handle arranged in the driver's seat to the outboard motor with an engine that is steerably supported at the rear of the boat through the wire, and rotates the outboard motor according to the steering amount of the steering handle. On the other hand, a power assist mechanism for rotating the outboard motor through the reduction gear with the rotational force of the electric motor is provided. The assist force by the electric motor is controlled by a controller (ECU) in accordance with a steering torque signal from a torque sensor that senses a steering torque by a steering force acting on the wire portion, an engine speed signal of an outboard motor, and the like. Yes.
Japanese Patent No. 2652788

しかしながら、上記従来例では、船外機を1機装備したボートにおいて、運転者が直進しようとしても意に反して、ボートが旋回してしまう問題があった。これはステアリングハンドルを直進状態に保持しようとしても、スクリューの回転力によりハンドルを操舵する力が生じ、船外機が回動してボートに旋回力を生じるためである。例えば、ボート後方から見てスクリューが時計方向に回転する場合には、ボートは右旋回するという現象を生じる。   However, in the above-described conventional example, in a boat equipped with one outboard motor, there was a problem that the boat would turn unexpectedly even if the driver tried to go straight ahead. This is because even if an attempt is made to hold the steering handle straight, a force for steering the handle is generated by the rotational force of the screw, and the outboard motor rotates to generate a turning force on the boat. For example, when the screw rotates clockwise as viewed from the rear of the boat, a phenomenon occurs in which the boat turns right.

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ボートの直進性を向上する小型船舶用パワーステアリング装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a power steering device for a small boat that improves the straight traveling performance of a boat.

第1の発明は、運転席のステアリングハンドルにより操作され、操舵操作を行うギヤ装置と、前記ギヤ装置を操舵トルクに応じて操舵操作方向にアシスト駆動する電動アクチュエータと、前記ステアリングハンドルからギヤ装置に入力される操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記トルクセンサの検出信号を取り込み、演算して電動アクチュエータを駆動するコントローラと、からなる小型船舶用パワーステアリング装置において、前記電動アクチュエータと前記ギヤ装置の間にクラッチ装置を設け、このクラッチ装置は2組のクラッチから構成され、一方のクラッチは、前記電動アクチュエータと前記ギヤ装置との係合を制御し、他方のクラッチは、前記ギヤ装置と固定側の制動部材との係合を制御し、前記コントローラは、前記トルクセンサの検出値に応じて前記クラッチ装置の係合を選択的に制御する。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a gear device that is operated by a steering handle in a driver's seat and performs a steering operation, an electric actuator that assists the gear device in a steering operation direction according to a steering torque, and a gear device from the steering handle. In a power steering device for a small ship, comprising: a torque sensor that detects an input steering torque; and a controller that takes in a detection signal of the torque sensor, calculates and drives the electric actuator, and the electric actuator and the gear device A clutch device is provided between the two clutches. One clutch controls the engagement between the electric actuator and the gear device, and the other clutch is connected to the gear device on the fixed side. And the controller controls the engagement with the braking member. Selectively controlling engagement of said clutch device in accordance with the detected value of the sensor.

第2の発明は、第1の発明において、前記コントローラが、前記トルクセンサの検出値が、所定値以下の場合には前記他方のクラッチを係合して、前記ギヤ装置を固定する。   In a second aspect based on the first aspect, when the detected value of the torque sensor is equal to or less than a predetermined value, the controller engages the other clutch to fix the gear device.

第3の発明は、第1の発明において、前記コントローラが、前記トルクセンサの検出値が、所定値を越える場合には前記一方のクラッチを係合して、前記電動アクチュエータの出力を前記ギヤ装置に伝達する。   In a third aspect based on the first aspect, the controller engages the one clutch when the detected value of the torque sensor exceeds a predetermined value, and outputs the output of the electric actuator to the gear device. To communicate.

第4の発明は、第2の発明において、前記コントローラが、前記トルクセンサの検出値が、所定値以下となる状態が所定時間以上維持された時に前記他方のクラッチを係合する。   In a fourth aspect based on the second aspect, the controller engages the other clutch when a state in which the detected value of the torque sensor is equal to or lower than a predetermined value is maintained for a predetermined time or more.

第5の発明は、第1の発明において、前記クラッチ装置を構成するそれぞれのクラッチが、摩擦係合式のクラッチであって、ドライブプレートとドリブンプレートと有し、前記ドライブプレートを共有する。   According to a fifth invention, in the first invention, each of the clutches constituting the clutch device is a friction engagement type clutch, and has a drive plate and a driven plate, and shares the drive plate.

したがって、第1から3の発明では、検出された操舵トルクが所定値を越えていれば前記電動アクチュエータとギヤ装置を係合して、電動アクチュエータの駆動力をギヤ装置に伝達して操舵をアシストすることができる。また操舵トルクが所定値以下であればギヤ装置を制動部材に係合して、ギヤ装置の動きを拘束し、したがって、ギヤ装置に接続したステアリングハンドルの操舵を禁止できる。これにより、例えば直進時にスクリューの回転力によりステアリングハンドルに操舵力が伝達された場合でも、ギヤ装置が固定されているため、運転者がステアリングハンドルを操作しなくても直進状態を維持できる。   Therefore, in the first to third aspects of the invention, if the detected steering torque exceeds a predetermined value, the electric actuator and the gear device are engaged, and the driving force of the electric actuator is transmitted to the gear device to assist the steering. can do. If the steering torque is less than or equal to a predetermined value, the gear device is engaged with the braking member to restrain the movement of the gear device, and therefore steering of the steering handle connected to the gear device can be prohibited. Thus, for example, even when the steering force is transmitted to the steering handle by the rotational force of the screw during straight traveling, the gear device is fixed, so that the straight traveling state can be maintained without the driver operating the steering handle.

第4の発明では、操舵トルクが所定値以下でかつ所定時間継続した時にギヤ装置と制動部材とを接続するため、確実に直進状態を判断することができる。   In the fourth aspect of the invention, since the gear device and the braking member are connected when the steering torque is equal to or less than a predetermined value and continues for a predetermined time, the straight traveling state can be reliably determined.

第5の発明では、クラッチのドライブプレートを二つのクラッチで供給するため、クラッチ装置の小型化、省スペース化を図り、かつコスト低減も可能である。   In the fifth invention, since the clutch drive plate is supplied by two clutches, it is possible to reduce the size and space of the clutch device and to reduce the cost.

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、本発明を適用した小型船舶用パワーステアリング装置を示す斜視図であり、舵取り手段として船外機を備えるものを示す。以下では舵取り手段として船外機を備える小型船舶用パワーステアリングについて説明するが、推進装置を船体に備えて舵取りのみ(推進装置を内蔵しないもの)に利用される舵を装備する小型船舶用パワーステアリングに対しては、船外機を舵に代替することによりそのまま適用できるものである。   FIG. 1 is a perspective view showing a power steering device for a small boat to which the present invention is applied, and shows a device equipped with an outboard motor as a steering means. Hereinafter, power steering for a small vessel equipped with an outboard motor as a steering means will be described. However, a power steering for a small vessel equipped with a rudder equipped with a propulsion device on the hull and used only for steering (without a built-in propulsion device). Can be applied as it is by replacing the outboard motor with a rudder.

船体1の運転席に設置されてステアリングハンドル2の操舵操作をプッシュプルケーブル3の押引き動作に変換するギヤ装置4およびパワーアシスト装置5と、舵取り手段としての船外機6が取付けられた船体1の後部に配置されてプッシュプルケーブル3の押引き動作に応じて船外機6を旋回操舵させるリンク機構7とから構成している。   A hull which is installed in the driver's seat of the hull 1 and has a gear device 4 and a power assist device 5 for converting the steering operation of the steering handle 2 into a push-pull operation of the push-pull cable 3, and an outboard motor 6 as a steering means. 1 and a link mechanism 7 that turns the outboard motor 6 in response to the push-pull operation of the push-pull cable 3.

前記船外機6は、図2に示すように、エンジンハウジング10に内蔵する図示しないエンジンの回転をドライブシャフトハウジング11に内蔵する図示しないドライブシャフトを介してギヤハウジング12に内蔵した図示しないかさ歯車を介してプロペラ13に伝達するよう構成した船外機本体6Aを備え、プロペラ13の回転により小型船舶の推進力を発生させる。船外機本体6Aは、スイベルブラケット14に設けた上下方向軸14A(パイロットシャフト)により水平面内で転回可能に支持される。スイベルブラケット14は水平方向軸15A(クランプブラケットシャフト)を介して船体1のトランサムを把持して船体1に固定されるクランプブラケット15に支持され、スイベルブラケット14および船外機本体6Aは船舶側面から見て図中反時計方向に跳ね上げ可能である。   As shown in FIG. 2, the outboard motor 6 is a bevel gear (not shown) built in the gear housing 12 via a drive shaft (not shown) built in the drive shaft housing 11. The outboard motor main body 6 </ b> A configured to transmit to the propeller 13 via the propeller 13 is generated, and the propulsion force of the small vessel is generated by the rotation of the propeller 13. The outboard motor main body 6A is supported by a vertical shaft 14A (pilot shaft) provided on the swivel bracket 14 so as to be able to rotate in a horizontal plane. The swivel bracket 14 is supported by a clamp bracket 15 that holds the transom of the hull 1 through a horizontal shaft 15A (clamp bracket shaft) and is fixed to the hull 1. The swivel bracket 14 and the outboard motor main body 6A are viewed from the side of the ship. It can be flipped up counterclockwise in the figure.

前記リンク機構7は、図3に示すように、船外機本体6Aに固定されて船体1側に延びたステアリングブラケット16にドラッグリンク17を介してプッシュプルケーブル3の押引き作動を伝達することにより、船外機6を操舵回動させる。このため、プッシュプルケーブル3のアウターケーブル3Aの端部金具3Bは、クランプブラケット15に固定され、アウターケーブル3Aの端部金具3Bから突出するプッシュプルケーブル3のインナーケーブルの先端ロッド3Cがドラッグリンク17に連結される。図示例では、アウターケーブル3Aの端部金具3Bは、クランプブラケット15およびスイベルブラケット14を共に貫通してナットによりクランプブラケット15に固定されることでクランプブラケットシャフト15Aを兼用するよう構成している。したがって、プッシュプルケーブル3のインナーケーブルの押引き移動により、ドラッグリンク17およびステアリグブラケット16を介して船外機本体6Aが上下方向軸14Aを介し水平面内で回動され、操舵される。ドラッグリンク17およびステアリングブラケット16はリンク機構7を構成している。   As shown in FIG. 3, the link mechanism 7 transmits the push-pull operation of the push-pull cable 3 to the steering bracket 16 that is fixed to the outboard motor main body 6 </ b> A and extends to the hull 1 side via the drag link 17. Thus, the outboard motor 6 is turned by steering. For this reason, the end fitting 3B of the outer cable 3A of the push-pull cable 3 is fixed to the clamp bracket 15, and the tip rod 3C of the inner cable of the push-pull cable 3 protruding from the end fitting 3B of the outer cable 3A is dragged. 17 is connected. In the illustrated example, the end fitting 3B of the outer cable 3A is configured to also serve as the clamp bracket shaft 15A by passing through the clamp bracket 15 and the swivel bracket 14 and being fixed to the clamp bracket 15 with a nut. Accordingly, the outboard motor main body 6A is rotated in the horizontal plane via the vertical axis 14A via the drag link 17 and the steering bracket 16 by the push-pull movement of the inner cable of the push-pull cable 3, and is steered. The drag link 17 and the steering bracket 16 constitute a link mechanism 7.

前記ギヤ装置4は、図4〜図10、特に、図8に示すように、ラックアンドピニオンにより構成している。前記ラックギヤ20は、その移動によりプッシュプルケーブル3のインナーワイヤを押引き作動させる。ピニオンギヤ21は出力軸22に一体に設けられている。出力軸22は、ステアリングハンドル2に連結されるステアリング軸23にトーションバー24を介して連結され、ウォームギヤ25およびウォームホイール26を介して電動アクチュエータとしての電動モータ27よりの駆動力を受けるよう構成している。即ち、出力軸22は、ピニオンギヤ21の両端である先端側軸受け22Aおよび大径軸受け22Bによりギヤケース19に回転可能に支持され、大径軸受け22Bに隣接してウォームホイール26を一体に固定して備え、後端(ステアリングハンドル2)側には、ステアリング軸23の先端を回転可能に支持し、トーションバー24の先端をセレーション等により固定して備える。また、出力軸22の後端には、トルクピン28が外方へ突出して配置されている。前記ギヤケース19は、運転席のダッシュボードDBに取付けねじ等により固定される。   The gear device 4 is composed of a rack and pinion, as shown in FIGS. The rack gear 20 pushes and pulls the inner wire of the push-pull cable 3 by its movement. The pinion gear 21 is provided integrally with the output shaft 22. The output shaft 22 is connected to a steering shaft 23 connected to the steering handle 2 via a torsion bar 24, and receives a driving force from an electric motor 27 as an electric actuator via a worm gear 25 and a worm wheel 26. ing. In other words, the output shaft 22 is rotatably supported on the gear case 19 by a tip-side bearing 22A and a large-diameter bearing 22B which are both ends of the pinion gear 21, and a worm wheel 26 is integrally fixed adjacent to the large-diameter bearing 22B. On the rear end (steering handle 2) side, the front end of the steering shaft 23 is rotatably supported, and the front end of the torsion bar 24 is fixed by serration or the like. Further, a torque pin 28 is disposed at the rear end of the output shaft 22 so as to protrude outward. The gear case 19 is fixed to the dashboard DB of the driver's seat with mounting screws or the like.

前記ステアリング軸23は、軸受け29によってもギヤケース19に回転可能に支持され、後端部はステアリングハンドル2に連結され、中空状内部にはその後端をピンにより固定したトーションバー24を内蔵して備える。ステアリング軸23の外周には、ヘリカルスプライン若しくはインボリュートヘリカルセレーションにより係合するトルクリング30が装着されている。   The steering shaft 23 is also rotatably supported by the gear case 19 by a bearing 29, the rear end portion is connected to the steering handle 2, and a torsion bar 24 having a rear end fixed by a pin is provided in the hollow interior. . A torque ring 30 that is engaged by helical spline or involute helical serration is mounted on the outer periphery of the steering shaft 23.

前記トルクリング30は、図9に示すように、外周に設けた円周方向溝31と、軸方向に対して平行な前記出力軸22のトルクピン28に係合する溝32とを備え、内周には前記ステアリング軸23外周と係合するヘリカルスプライン若しくはインボリュートヘリカルセレーションとを備え、円周方向溝31にはトルクセンサ35として機能する位置検出装置の検出ピン36が嵌合している。このため、トルクリング30は出力軸22に対して、前記トルクピン28と溝32との係合により、軸方向に移動可能且つ一体に回転する。   As shown in FIG. 9, the torque ring 30 includes a circumferential groove 31 provided on the outer periphery, and a groove 32 that engages with the torque pin 28 of the output shaft 22 parallel to the axial direction. Includes a helical spline or involute helical serration that engages with the outer periphery of the steering shaft 23, and a detection pin 36 of a position detection device that functions as a torque sensor 35 is fitted in the circumferential groove 31. For this reason, the torque ring 30 is movable in the axial direction and rotates integrally with the output shaft 22 by the engagement of the torque pin 28 and the groove 32.

また、トルクリング30は、ステアリングハンドル2の操作による操舵トルクをステアリング軸23からトーションバー24を介して出力軸22に伝達する際に、ステアリング軸23外周とのヘリカルスプライン若しくはヘリカルセレーションによる係合により、トーションバー24に生ずる振じれ量、即ち、出力軸22とステアリング軸23との相対回動量に応じて軸方向に移動し、この軸方向移動は円周方向溝31に係合した検出ピン36を軸方向に移動させ、トルクセンサ35により操舵トルクとして感知させる。   The torque ring 30 is engaged with the outer periphery of the steering shaft 23 by helical spline or helical serration when transmitting the steering torque by the operation of the steering handle 2 from the steering shaft 23 to the output shaft 22 via the torsion bar 24. The axial movement of the torsion bar 24 in accordance with the amount of vibration generated in the torsion bar 24, that is, the relative rotational amount of the output shaft 22 and the steering shaft 23, is detected by the detection pin 36 engaged with the circumferential groove 31. Is moved in the axial direction and is detected as a steering torque by the torque sensor 35.

なお、前記トルクリング30は、出力軸22に対してトルクピン28と軸方向溝32とにより軸方向に移動可能であり且つ回転方向に一体回転するよう連結し、ステアリング軸23に対して斜めとなるヘリカルスプライン若しくはヘリカルセレーションにより連結するものについて説明しているが、図示しないが、出力軸22に対して斜めとなるヘリカルスプライン若しくはヘリカルセレーションにより連結し、ステアリング軸23に対して軸方向に移動可能であり且つ回転方向に一体回転するよう連結するものであっても、前記と同様に作動させることができる。   The torque ring 30 is movable in the axial direction by the torque pin 28 and the axial groove 32 with respect to the output shaft 22 and is connected so as to rotate integrally in the rotational direction, and is inclined with respect to the steering shaft 23. Although connected by a helical spline or helical serration is described, although not shown, it is connected by a helical spline or helical serration that is inclined with respect to the output shaft 22 and is movable in the axial direction with respect to the steering shaft 23. Even if they are connected so as to rotate integrally in the rotational direction, they can be operated in the same manner as described above.

前記ウォームホイール26はウォームギヤ25と係合している。前記ウォームギヤ25は、図10に示すように、ギヤケース19に回転可能に支持され、その一端には、図11に示すクラッチアッシー40を介してアシストモータ27が接続する。後述するクラッチアッシー40の励磁状態に応じて、アシストモータ27の駆動力をウォームギヤ25に伝達したり、ウォームギヤ25を固定したり、あるいはウォームギヤ25をアシストモータ27から切り離したりする。アシストモータ27、ウォームギヤ25、ウォームホイール26、クラッチアッシー40は、パワーアシスト装置5を構成する。   The worm wheel 26 is engaged with the worm gear 25. As shown in FIG. 10, the worm gear 25 is rotatably supported by a gear case 19, and an assist motor 27 is connected to one end of the worm gear 25 via a clutch assembly 40 shown in FIG. The driving force of the assist motor 27 is transmitted to the worm gear 25, the worm gear 25 is fixed, or the worm gear 25 is disconnected from the assist motor 27 according to the excitation state of a clutch assembly 40 described later. The assist motor 27, the worm gear 25, the worm wheel 26, and the clutch assembly 40 constitute the power assist device 5.

図11は、ウォームギヤ25とアシストモータ27との接続状態を制御するクラッチアッシー40の詳細構成図である。   FIG. 11 is a detailed configuration diagram of the clutch assembly 40 that controls the connection state between the worm gear 25 and the assist motor 27.

クラッチアッシー40は、アシストモータ27をギヤケース19に固定するブラケット(固定側制動部材)50内に収装される。クラッチアッシー40は、クラッチプレート(ドライブプレート)33と、クラッチプレート33と当接する駆動プレート(ドリブンプレート)34と、同じくクラッチプレート33と、駆動プレート34とは反対面から、当接する制動プレート(ドリブンプレート)36と、クラッチプレート33と各プレートの係合を制御するための駆動/制動コイルアッシー38、37から構成される。駆動コイルアッシー38と制動コイルアッシ37とがドライブプレートであるクラッチプレート33を共有することで、クラッチアッシー40の部品点数を削減し、またスペースを低減することができる。   The clutch assembly 40 is housed in a bracket (fixed side braking member) 50 that fixes the assist motor 27 to the gear case 19. The clutch assembly 40 includes a clutch plate (drive plate) 33, a drive plate (driven plate) 34 that contacts the clutch plate 33, and a brake plate (driven) that contacts the clutch plate 33 and the drive plate 34 from the opposite surface. Plate) 36, and a drive / braking coil assembly 38, 37 for controlling the engagement of the clutch plate 33 and each plate. Since the drive coil assembly 38 and the brake coil assembly 37 share the clutch plate 33 which is a drive plate, the number of parts of the clutch assembly 40 can be reduced and the space can be reduced.

ブラケット50の隔壁50aには第1ベアリング51を介してアシストモータ27の出力軸27aが回転自在に軸支される。出力軸27aは、第1ベアリング51からウォームギヤ25側に突出し、この突出部27cにクラッチプレート33を出力軸27aに対して回転自在に支持する第1ベアリング52が固定される。さらにこれら第1、第2ベアリング間の出力軸27aにはセレーション27bが形成され、このセレーション27bに駆動プレート34のハブ34bが嵌合し、固定される。さらにクラッチプレート33の中心のボス孔33dには前述のウォームギヤ25の軸部25aがセレーション結合により接続される。   An output shaft 27 a of the assist motor 27 is rotatably supported on the partition wall 50 a of the bracket 50 via a first bearing 51. The output shaft 27a protrudes from the first bearing 51 toward the worm gear 25, and a first bearing 52 that supports the clutch plate 33 rotatably with respect to the output shaft 27a is fixed to the protruding portion 27c. Further, a serration 27b is formed on the output shaft 27a between the first and second bearings, and the hub 34b of the drive plate 34 is fitted and fixed to the serration 27b. Further, the shaft portion 25a of the worm gear 25 is connected to the boss hole 33d at the center of the clutch plate 33 by serration coupling.

この駆動プレート34とブラケット50の隔壁50aとの間に、環状の駆動コイルアッシー38が設置される。駆動コイルアッシー38は、ブラケット50の内周に固定され、駆動プレート34の端面とは一定の間隙を有し、駆動プレート34は、駆動コイルアッシー38に対して回転自在に構成される。駆動コイルアッシー38は、コイル38aと、コイル38aを巻き付けるボビン38bと、コイルボビン38bをブラケット50に固定するヨーク38cから構成される。   An annular drive coil assembly 38 is installed between the drive plate 34 and the partition wall 50 a of the bracket 50. The drive coil assembly 38 is fixed to the inner periphery of the bracket 50, has a certain gap from the end surface of the drive plate 34, and the drive plate 34 is configured to be rotatable with respect to the drive coil assembly 38. The drive coil assembly 38 includes a coil 38 a, a bobbin 38 b around which the coil 38 a is wound, and a yoke 38 c that fixes the coil bobbin 38 b to the bracket 50.

クラッチプレート33と駆動プレート34は、対峙する平面部33a、34aを有して、コイル38aが励磁されるとクラッチプレート33の平面部33aが変位して、クラッチプレート33と駆動プレート34の平面部33a、34aが当接し、励磁を解除すると平面部33a、34aは当接を解除する。したがって、コイル38aに励磁して、クラッチプレート33と駆動プレート34を当接することで、アシストモータ27の駆動力がウォームギヤ25に伝達され、操舵力をアシストすることができる。   The clutch plate 33 and the drive plate 34 have flat portions 33a and 34a that face each other. When the coil 38a is excited, the flat portion 33a of the clutch plate 33 is displaced, and the flat portions of the clutch plate 33 and the drive plate 34 If 33a and 34a contact | abut and excitation is cancelled | released, the plane parts 33a and 34a will cancel | release contact | abut. Therefore, by exciting the coil 38a and bringing the clutch plate 33 and the drive plate 34 into contact with each other, the driving force of the assist motor 27 is transmitted to the worm gear 25 and the steering force can be assisted.

一方、クラッチプレート33の平面部33aの反対面には平面部33bが形成される。平面部33bには、制動プレート36の平面部36aが対面して設置される。制動プレート36は、制動コイルアッシー37に固定される。   On the other hand, a flat surface portion 33 b is formed on the surface opposite to the flat surface portion 33 a of the clutch plate 33. The flat surface portion 33b is provided with the flat surface portion 36a of the brake plate 36 facing the flat surface portion 33b. The brake plate 36 is fixed to the brake coil assembly 37.

制動コイルアッシー37は、ブラケット50の内周に固定され、コイル37a、コイル37aを巻き付けるボビン37bと、コイルボビン37bをブラケット50に固定するヨーク37cから構成される。コイル37aが励磁されるとクラッチプレート33が変位して、クラッチプレート33と制動プレート36の平面部33b、36aが当接し、励磁を解除すると平面部33b、36aは当接を解除する。したがって、コイル37aに励磁して、クラッチプレート33と制動プレート36を当接することで、ウォームギヤ25が固定され、ウォームホイール26に連結するステアリングハンドル2を固定することができる。したがって、ステアリングハンドル2を直進状態で固定することにより、スクリューの回転力による直進時の船体の意図しない旋回を防止することができる。   The brake coil assembly 37 is fixed to the inner periphery of the bracket 50, and includes a coil 37a, a bobbin 37b around which the coil 37a is wound, and a yoke 37c that fixes the coil bobbin 37b to the bracket 50. When the coil 37a is excited, the clutch plate 33 is displaced, the clutch plate 33 and the flat portions 33b, 36a of the brake plate 36 come into contact, and when the excitation is released, the flat portions 33b, 36a release the contact. Therefore, the worm gear 25 is fixed by exciting the coil 37a and bringing the clutch plate 33 and the brake plate 36 into contact, and the steering handle 2 connected to the worm wheel 26 can be fixed. Therefore, by fixing the steering handle 2 in the straight traveling state, it is possible to prevent unintentional turning of the hull during straight traveling due to the rotational force of the screw.

なお、駆動コイルアッシー38と制動コイルアッシー37のコイルへの励磁は、図示しない、パワーステアリング装置を統合制御するコントローラにより制御される。   The excitation of the drive coil assembly 38 and the brake coil assembly 37 to the coils is controlled by a controller (not shown) that performs integrated control of the power steering device.

図12は、コントローラが実施するクラッチ制御を説明するフローチャートである。このクラッチ制御は一定の時間間隔で実施される。   FIG. 12 is a flowchart illustrating clutch control performed by the controller. This clutch control is performed at regular time intervals.

まずステップS1で、トルクセンサを用いて操舵トルクTを検出する。次にステップS2で、検出した操舵トルクTと所定値Ttとを比較し、所定値以下であれば直進状態であると判断して、ステップS3に進み、所定値を超えていれば、ステアリングハンドル2を操作していると判断して、ステップS5に進む。通常直進状態では、操舵トルクはほぼ0であり、船体が直進状態であることを判定するしきい値である所定値Ttは0に近い値となる。ステップS3では、直進状態の時間tが所定時間t1継続したかどうかを判定する。所定時間Tt以上継続した時は、最終的に直進状態であると判定する。   First, in step S1, the steering torque T is detected using a torque sensor. Next, in step S2, the detected steering torque T is compared with a predetermined value Tt, and if it is equal to or less than the predetermined value, it is determined that the vehicle is in a straight traveling state, and the process proceeds to step S3. 2 is determined to be operated, and the process proceeds to step S5. In the normal straight traveling state, the steering torque is almost zero, and the predetermined value Tt that is a threshold value for determining that the hull is in the straight traveling state is a value close to zero. In step S3, it is determined whether or not the straight traveling time t has continued for a predetermined time t1. When it continues for the predetermined time Tt or longer, it is finally determined that the vehicle is in a straight traveling state.

ステップS4では、船体が直進状態であることから、この直進状態を維持するようにクラッチ制御を行う。すなわち、制動コイルアッシー37のコイル37aに励磁し、駆動コイルアッシー38のコイル38aへの励磁を禁止、または低減する。したがって、クラッチプレート33は制動コイルアッシー37と係合し、ウォームホイール26は、その位置で回転を拘束され、この場合にはステアリングハンドル2を保持しなくても、船体は直進状態を維持する。   In step S4, since the hull is in a straight traveling state, clutch control is performed so as to maintain this straight traveling state. That is, the coil 37a of the braking coil assembly 37 is excited and the excitation of the drive coil assembly 38 to the coil 38a is prohibited or reduced. Therefore, the clutch plate 33 engages with the brake coil assembly 37, and the worm wheel 26 is restricted from rotating at that position. In this case, even if the steering handle 2 is not held, the hull maintains a straight traveling state.

ステップS5では、操舵トルクが生じており、操舵状態と判断できることから、この操舵状態をアシストするようにクラッチ制御を行う。すなわち、駆動コイルアッシー38のコイル38aに励磁し、制動コイルアッシー37のコイル37aへの励磁を禁止、または低減する。これによりアシストモータ27の駆動力がウォームギヤ25、ウォームホイール26を介してステアリングホイール2に伝達され、操舵力を補助することができる。   In step S5, since steering torque is generated and it can be determined that the vehicle is in the steering state, clutch control is performed to assist the steering state. That is, the coil 38a of the drive coil assembly 38 is excited and the excitation of the brake coil assembly 37 to the coil 37a is prohibited or reduced. As a result, the driving force of the assist motor 27 is transmitted to the steering wheel 2 via the worm gear 25 and the worm wheel 26, and the steering force can be assisted.

したがって、本発明においては、ステアリングハンドル2の操舵力をアシストするためのアシストモータ27とウォームホイール26を駆動するウォームギヤ25との間にウォームギヤ25に結合するクラッチプレート33を設置し、このクラッチプレート33の両側に制動/駆動クラッチアッシー37、38を設け、一方の駆動クラッチアッシー38は、クラッチプレート33とアシストモータ27との接続(係合)を制御し、他方の制動クラッチアッシー37は、クラッチプレート33とブラケット50との接続を制御する。   Therefore, in the present invention, the clutch plate 33 coupled to the worm gear 25 is installed between the assist motor 27 for assisting the steering force of the steering handle 2 and the worm gear 25 that drives the worm wheel 26, and this clutch plate 33. Brake / drive clutch assemblies 37, 38 are provided on both sides of the motor. One drive clutch assembly 38 controls the connection (engagement) between the clutch plate 33 and the assist motor 27, and the other brake clutch assembly 37 includes a clutch plate. The connection between 33 and the bracket 50 is controlled.

一方の駆動クラッチアッシー38が励磁され、他方の制動クラッチアッシー37が非励磁の場合には、クラッチプレート33は一方のクラッチアッシー38と係合し、アシストモータ27の駆動力がウォームギヤ25を駆動し、ウォームホイール26に伝達される。これによりステアリングハンドル2の操舵力がアシストされる。   When one drive clutch assembly 38 is excited and the other brake clutch assembly 37 is not excited, the clutch plate 33 is engaged with one clutch assembly 38 and the driving force of the assist motor 27 drives the worm gear 25. And transmitted to the worm wheel 26. Thereby, the steering force of the steering handle 2 is assisted.

また、他方の制動クラッチアッシー37が励磁され、一方の駆動クラッチアッシー38が非励磁の場合には、クラッチプレート33は他方のクラッチアッシー37と係合し、ウォームギヤ25は制動部材50に係合され、ウォームギヤ25およびウォームホイール26の回転が禁止され、操舵ができない。つまり、船舶直進状態において、スクリューの回転力による操舵力がステアリングハンドル2に作用しても、ウォームホイール26が固定されているため、ステアリングハンドル2は直進状態を維持し、運転者がステアリングハンドル2を操舵しなくても、船体は直進状態を維持することができる。   When the other brake clutch assembly 37 is excited and one drive clutch assembly 38 is not excited, the clutch plate 33 is engaged with the other clutch assembly 37 and the worm gear 25 is engaged with the brake member 50. Rotation of the worm gear 25 and the worm wheel 26 is prohibited, and steering cannot be performed. That is, in the straight traveling state of the ship, even if the steering force due to the rotational force of the screw acts on the steering handle 2, the worm wheel 26 is fixed, so that the steering handle 2 maintains the straight traveling state, and the driver handles the steering handle 2 The hull can maintain a straight traveling state without steering.

船体直進状態のハンドル操作を容易にするパワーステアリング装置であり、特に船外機を備えた小型船舶に有用である。   This is a power steering device that facilitates steering operation in a state where the ship is traveling straight, and is particularly useful for small ships equipped with outboard motors.

本発明の一実施形態を示す小型船舶用パワーステアリング装置の斜視図。The perspective view of the power 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。The side view which similarly shows the outboard motor as a steering means. 同じくリンク機構の平面図。The top view of a link mechanism similarly. パワーステアリング装置のギヤ装置およびパワーアシスト装置の平面図。The top view of the gear apparatus and power assist apparatus of a power steering apparatus. パワーステアリング装置のギヤ装置およびパワーアシスト装置の側面図。The side view of the gear apparatus and power assist apparatus of a power steering apparatus. パワーステアリング装置のギヤ装置およびパワーアシスト装置のハンドル側からの側面図。The side view from the handle | steering-wheel side of the gear apparatus and power assist apparatus of a power steering apparatus. パワーステアリング装置のギヤ装置およびパワーアシスト装置のギヤ装置側の側面図。The side view by the side of the gear apparatus of the gear apparatus of a power steering apparatus and a power assist apparatus. パワーステアリング装置のギヤ装置およびパワーアシスト装置の断面図。Sectional drawing of the gear apparatus and power assist apparatus of a power steering apparatus. パワーステアリング装置のトルクリングの拡大図。The enlarged view of the torque ring of a power steering device. パワーステアリング装置のパワーアシスト装置の断面図。Sectional drawing of the power assist apparatus of a power steering apparatus. クラッチアッシーの詳細図。Detailed view of clutch assembly. クラッチアッシーの制御内容を説明するフローチャート。The flowchart explaining the control content of a clutch assembly.

符号の説明Explanation of symbols

1 船体
2 ステアリングハンドル
3 プッシュプルケーブル(連結手段)
4、4A ギヤ装置
5 パワーアシスト装置
6 舵取り手段としての船外機
7 リンク機構
20 ラック
21 ピニオン
22 出力軸
23 ステアリング軸
24 トーションバー
25 ウォームギヤ
26 ウォームホイール
27 電動モータ(電動アクチュエータ)
30 トルクリング
33 クラッチプレート
34 駆動プレート
34a 平面部
35 トルクセンサ
36 制動プレート
36a 平面部
37 制動コイルアッシー
37a コイル
37b ボビン
37c ヨーク
38 駆動コイルアッシー
38a コイル
38b ボビン
38c ヨーク
40 クラッチアッシー
1 Hull 2 Steering handle 3 Push-pull cable (connection means)
4, 4A gear device 5 power assist device 6 outboard motor as steering means 7 link mechanism 20 rack 21 pinion 22 output shaft 23 steering shaft 24 torsion bar 25 worm gear 26 worm wheel 27 electric motor (electric actuator)
30 Torque Ring 33 Clutch Plate 34 Drive Plate 34a Flat Part 35 Torque Sensor 36 Braking Plate 36a Flat Part 37 Braking Coil Assembly 37a Coil 37b Bobbin 37c Yoke 38 Drive Coil Assembly 38a Coil 38b Bobbin 38c Yoke 40 Clutch Assembly

Claims (5)

運転席のステアリングハンドルにより操作され、操舵操作を行うギヤ装置と、
前記ギヤ装置を操舵トルクに応じて操舵操作方向にアシスト駆動する電動アクチュエータと、
前記ステアリングハンドルからギヤ装置に入力される操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記トルクセンサの検出信号を取り込み、演算して電動アクチュエータを駆動するコントローラと、からなる小型船舶用パワーステアリング装置において、
前記電動アクチュエータと前記ギヤ装置の間にクラッチ装置を設け、
このクラッチ装置は2組のクラッチから構成され、一方のクラッチは、前記電動アクチュエータと前記ギヤ装置との係合を制御し、他方のクラッチは、前記ギヤ装置と固定側の制動部材との係合を制御し、
前記コントローラは、前記トルクセンサの検出値に応じて前記クラッチ装置の係合を選択的に制御することを特徴とする小型船舶用パワーステアリング装置。
A gear device that is operated by a steering handle of a driver's seat and performs a steering operation;
An electric actuator that assists and drives the gear device in a steering operation direction according to a steering torque;
A torque sensor for detecting a steering torque input to the gear device from the steering handle;
In a power steering device for a small vessel, comprising a controller that takes in a detection signal of the torque sensor, calculates and drives an electric actuator,
A clutch device is provided between the electric actuator and the gear device,
This clutch device is composed of two sets of clutches, one clutch controls the engagement between the electric actuator and the gear device, and the other clutch engages between the gear device and a fixed braking member. Control
The power steering device for a small boat, wherein the controller selectively controls engagement of the clutch device according to a detection value of the torque sensor.
前記コントローラは、前記トルクセンサの検出値が、所定値以下の場合には前記他方のクラッチを係合して、前記ギヤ装置を固定することを特徴とする請求項1に記載の小型船舶用パワーステアリング装置。   2. The power for a small boat according to claim 1, wherein when the detected value of the torque sensor is equal to or less than a predetermined value, the controller engages the other clutch to fix the gear device. Steering device. 前記コントローラは、前記トルクセンサの検出値が、所定値を越える場合には前記一方のクラッチを係合して、前記電動アクチュエータの出力を前記ギヤ装置に伝達することを特徴とする請求項1に記載の小型船舶用パワーステアリング装置。   2. The controller according to claim 1, wherein when the detected value of the torque sensor exceeds a predetermined value, the controller engages the one clutch and transmits the output of the electric actuator to the gear device. The power steering apparatus for small ships as described. 前記コントローラは、前記トルクセンサの検出値が、所定値以下となる状態が所定時間以上維持された時に前記他方のクラッチを係合することを特徴とする請求項2に記載の小型船舶用パワーステアリング装置。   3. The power steering for a small boat according to claim 2, wherein the controller engages the other clutch when a state where the detected value of the torque sensor is not more than a predetermined value is maintained for a predetermined time or more. apparatus. 前記クラッチ装置を構成するそれぞれのクラッチは、摩擦係合式のクラッチであって、ドライブプレートとドリブンプレートと有し、前記ドライブプレートを共有することを特徴とする請求項1に記載の小型船舶用パワーステアリング装置。
2. The power for a small boat according to claim 1, wherein each of the clutches constituting the clutch device is a friction engagement type clutch, and has a drive plate and a driven plate, and shares the drive plate. Steering device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010100186A (en) * 2008-10-24 2010-05-06 Showa Corp Power steering apparatus of watercraft with propeller
JP2010105456A (en) * 2008-10-29 2010-05-13 Showa Corp Power steering device of vessel with propulsion machine

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