JP2006001432A - 小型船舶用ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 真横方向などの任意の方向に移動するための操作を、ハンドル操作のみで容易に行うことができるような小型船舶用ステアリング装置を提供する。
【解決手段】 少なくとも２機の船外機がその推進方向を個々に制御可能に備えられた小型船舶を操舵するステアリング装置において、ハンドル７をハンドル軸８に対して前後方向および左右方向の任意の方向に傾けることを可能とし、傾けた方向へ船体１が移動するように各船外機３Ｌ，３Ｒのシフト３４Ｌ，３４Ｒおよびスロットル３３Ｌ，３３Ｒを制御する制御回路を備えたものとする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、それぞれ独立して制御可能な複数の船外機を備えた小型船舶を操縦するための小型船舶用ステアリング装置に関するものである。

小型船舶には、通常、船体後端部に、推進装置を格納した船外機が取り付けられる。そして、操船者のステアリング操作によって、船外機がスイベル軸廻りに回動して推進方向が調整され、船体が所望の方向に進行する。

また、推進方向および推進力をそれぞれ独立して制御できる複数の船外機を備えた小型船舶が知られている。このような小型船舶は、船尾板に、例えば左右一対の船外機を備え、それぞれの船外機について、個々に推進方向および推進力が制御される。そして、それらの推進力の合成ベクトルによって船体の進行方向が定められ、例えば、離着岸時等に真横方向へ移動したり、その場回頭を行ったりすることができる。

従来より、複数の船外機を備えた小型船舶の操縦には、特許文献１〜３に示すように、ジョイスティックレバー等、通常の操船時に使用されるハンドルとは別体の操作機が用いられている。

しかしながら、ハンドルとジョイスティックレバー等の操作機とを併用する場合、その操作機を設けるためのスペースが必要となる。更に、操作機用の制御機構を設ける必要があり、構造が複雑になる。

また、操船者は、ハンドルとジョイスティックレバーとを併用し、操船状況によって持ち替えなければならないため、レジャー等で手軽に利用する小型船舶としては、操船作業が複雑になり、不便である。
特開平２−２２７３９５号公報 特開２０００−３１３３９８号公報 米国特許第６，２３４，８５３号明細書

本発明は、上記従来技術を考慮してなされたものであり、真横方向などの任意の方向に移動するための操作を、ハンドル操作のみで容易に行うことができる小型船舶用ステアリング装置の提供を目的とする。

請求項１の発明は、少なくとも２機の船外機がその推進方向及び推進力を個々に制御可能に備えられた小型船舶を操舵するステアリング装置において、ハンドルをハンドル軸に対して前後方向および左右方向の任意の方向に傾けることを可能とし、傾けた方向へ船体が移動するように各船外機のシフトおよびスロットルを制御する制御回路を備えたことを特徴とする小型船舶用ステアリング装置を提供する。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、ハンドルを傾ける角度に応じて推進力が制御されることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、制御回路による各船外機の制御は、所定の船速以下のときにのみ可能であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、所定の船速以下で進行しているときにハンドルをハンドル軸廻りに回すと、制御装置は、ハンドルの回転方向に船体がその場回頭を行うように各船外機を制御することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３または４の発明において、船速は、エンジンの回転数またはスロットル開度から算出される推定速度であることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１の発明において、ハンドルに表示装置が備えられ、その表示装置に船体の移動方向が表示されることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６の発明において、表示装置に、船体が移動する際の推進力の大きさが表示されることを特徴とする。

請求項１の発明によると、ハンドルをハンドル軸に対して任意の方向に傾けて倒すことを可能とし、制御回路に、ハンドルを倒す方向に応じた各船外機の制御プログラムを予めセットしておくことにより、ハンドル操作だけで、他の操作機に持ち替えることなく、制御回路のプログラムに従って自動的に船体を真横方向等の任意の方向へ移動させることができる。これにより、離着岸時等の操船が容易になる。しかも、ジョイスティックレバー等の他の操作機を設置する必要がないので、操船席周辺が簡素化し、機器や配線等をコンパクトにレイアウトできる。また、組み立てやメンテナンスも容易にできる。

請求項２の発明によると、ハンドルをハンドル軸に対して傾けて倒し、その倒し角を変えることにより、船体の進行方向が定まるだけでなく、推進力を調整して航走速度を容易に調整できるので、より操船しやすくなる。

請求項３の発明によると、例えば高速航走時などのようにハンドルの回転操作によって確実に操舵できる運転状態では、ハンドル倒し角に連動する制御回路の作動を禁止して、ハンドル回転操作により安定した航走が達成される。

請求項４の発明によると、所定の船速以下の場合、ハンドルの回転操作によって、制御回路が複数の船外機をそれぞれ制御して自動的にその場回頭運転を行うため、操船者は、個々の船外機を別個に操縦することなく、容易にその場回頭ができる。これにより、離着岸時等の操船が容易になる。

請求項５の発明によると、元々エンジン部に備わる機器を用いて速度検出ができるので、速度センサを設ける必要がなく、構成が簡単になり、コストを低く抑えることができる。

請求項６の発明によると、ハンドルの倒し操作による進行方向が一目で確認できるので、操作性が向上する。

請求項７の発明によると、船体の進行方向とともにその方向への推進力が表示されるため、推進力に応じた速度を一目で確認できる。これにより、的確な操船を容易に行うことができる。

図１は、本発明が適用される小型船舶の概略平面図である。

船体１の船尾板２に、２台の同様な構成の船外機３Ｌ，３Ｒが取り付けられている。各船外機３Ｌ，３Ｒは、それぞれクランプブラケット４を介して船尾板２に取り付けられ、スイベル軸６廻りに回動可能である。スイベル軸６の上端部に、ステアリングブラケット５が固定される。ステアリングブラケット５の端部に、操舵駆動装置１５Ｌ，１５Ｒが連結される。この操舵駆動装置１５Ｌ，１５Ｒは、例えばボールねじ（不図示）上に装着されたダイレクトドライブモータ（ＤＤモータ）により構成される。各ＤＤモータがボールねじに沿って船体１の左右方向に移動することにより、これに連結されたステアリングブラケット５がスイベル軸６廻りに回転して、船外機３Ｌ，３Ｒの取り付け角度が変化し、推進方向が調整される。

船体１の運転席にハンドル７が備えられる。このハンドル７は、ハンドル軸８廻りに回転するとともに、ハンドル軸８に対して左右方向または前後方向に傾けたり、前後左右の任意の方向に傾けることができる。

図２〜図４は、本発明に係るハンドルの動作説明図である。

図２は、ハンドル７を上側から見た図である。ハンドル７は、ハンドル軸８に対して左右方向に傾けて倒すことができる。

図３は、ハンドル７を右側から見た図である。ハンドル７は、ハンドル軸８に対して前後方向に傾けて倒すことができる。

図４は、ハンドル７の斜視図である。ハンドル７はハンドル軸８に対して任意の方向に傾けて倒すことができる。

ハンドル７のハンドル軸８廻りの回転および傾きに応じた操舵量が、ハンドル軸８を介してステアリング操作量検出装置９（図１）によって検出される。このステアリング操作量検出装置９は、ステアリング操作用のＥＣＵ１４を備えている。検出されたハンドル操作量は、ＥＣＵ１４から、電気信号の操舵信号として、ケーブル１０を介し、左右の船外機３Ｌ，３Ｒそれぞれのコントローラ１１Ｌ，１１Ｒに送られる。コントローラ１１Ｌ，１１Ｒは、この操舵信号に基づいて、操舵駆動装置１５Ｌ，１５Ｒを駆動して船外機３Ｌ，３Ｒをスイベル軸６廻りに回動させ、それぞれの推進方向を独立して制御する。各船外機３Ｌ，３Ｒは、図示しない電子スロットル装置および電動シフト装置を備えている。電子スロットル装置は、エンジンの吸気系に備わるスロットル弁を電動モータで駆動するものである。電動シフト装置は、前進、後進のシフト動作をモータ等の電動手段で行うものである。

ＥＣＵ１４またはコントローラ１１Ｌ，１１Ｒは、ハンドル操作量の検出信号に基づいて、後述のように左右各船外機のエンジンの電子スロットル装置および電動シフト装置を駆動制御する。

バッテリ１２が船体１内に搭載され、船外機３Ｌ，３Ｒの各操作系機構に電源を供給する。バッテリ１２は、２台の船外機３Ｌ，３Ｒに共通のものを用いてもよいし、それぞれ独立したものを設けてもよい。

図５は、本発明のステアリング装置による制御方法を示すブロック図である。

ハンドル７のハンドル軸８（図１）廻りの回転角度は、ステアリング操作量検出装置９の回転角度センサ２１によって検出される。ハンドル７をハンドル軸８に対し傾けて倒した場合は、左右および前後それぞれの方向の倒し量センサ２２，２３によって、左右方向および前後方向それぞれの倒し角が検出される。左右および前後方向の倒し角の検出値からハンドル７を倒した方向が算出され、ハンドル軸８を中心として３６０度全範囲でどの方向に倒したのかがわかる。回転角度センサ２１および倒し量センサ２２，２３による検出値は、演算部２４に電気信号として送られ、ハンドル７の操作量（回転角および倒し角）がデータ処理される。

演算部２４で処理されたハンドル７の操作量データは、例えば船内のＬＡＮを形成するケーブルを介して、或いは無線で、左右の各船外機３Ｌ，３Ｒに送られる。

船外機３Ｌ，３Ｒのエンジン側の演算部３１Ｌ，３１Ｒにおいて、ハンドル７の傾き量に応じた推進力を得るためのスロットル開度と、傾き方向に応じた推進力の前後進の向きを算出し、それぞれ電子スロットル装置３３Ｌ，３３Ｒおよび電動シフト装置３４Ｌ，３４Ｒに指令する。ステアリング側の演算部３２Ｌ，３２Ｒにおいて、ハンドル７の操作に応じた推進方向を得るための船外機３Ｌ，３Ｒの向きを算出し、電動ステアリング３５Ｌ，３５Ｒに指令する。このようにして、演算回路（演算部２４，３１Ｌ，３１Ｒ，３２Ｌ，３２Ｒ）により、ハンドル７の操作に応じて、船外機３Ｌ，３Ｒそれぞれの推進方向および推進力が制御される。

図６〜図８は、本発明の実施例を示す。図６はハンドルを上から見た図、図７は船の横移動の説明図、図８はハンドルの正面図である。この実施例は、船を真横に移動させる場合の制御例を示す。

操船者が、図６に示すように、ハンドル７の右側を押す方向にハンドル７を真横に傾けて倒す。この真横方向右側へのハンドル７の倒し操作は、倒し量センサ２２（図５）によって検出される。この右側への倒し角の検出値に応じて、制御回路（演算部２４）は、予め組み込まれたプログラムに従って、図７に示すように、左右の船外機３Ｌ，３Ｒがハ字形を形成するように左右の各電動ステアリング３５Ｌ，３５Ｒ（図５）を駆動する。この状態で、左側の船外機３Ｌの推進力Ｆ_Ｌが船体１の前方右向き、右側の船外機３Ｒの推進力Ｆ_Ｒが船体１の後方右向きに発生するように電動シフト装置３４Ｌ，３４Ｒを駆動する。これらの推進力Ｆ_Ｌ，Ｆ_Ｒは、それぞれのベクトルを合成すると、中心点Ｃを作用点として船体１に対して右向きのベクトルＦとなるように制御される。こうして、合成ベクトルＦによる右向きの推進力を得ることができ、船体１が右方向へ真横に移動する。Ｆ_Ｌ，Ｆ_Ｒの大きさは、ハンドル７の倒し角に応じて、制御回路（演算部２４または演算部３１Ｌ，３１Ｒ）が電子スロットル装置３３Ｌ，３３Ｒを駆動制御する。

このとき、ハンドル７の正面には、図８に示すように、例えば液晶画面等の表示装置１７が設けられ、船体１の進行方向が表示される。進行方向は、例えば図８のように矢印によって表示され、推進力の大きさが矢印の長さによって表示される。

図９は船速と操船制御との関係の説明図である。

船体１を真横に移動させるのは、離着岸等を行う低速航走時であり、高速で航走している時には不要である。また、高速時には、ハンドルを軸に対して傾けて進行方向を操作するよりも、通常通りに、ハンドルを回転させて進行方向を操作する方が確実に操作しやすい。従って、図９に示すように、船速が所定の速度ｖ_１以上のときは、ハンドルの倒し角に基づく制御プログラムを実行しない禁止領域とする。例えば、禁止領域では、ハンドル７を傾けても、図５の倒し量センサ２２，２３による検出値が、ステアリング操作量検出装置９側の演算部２４または船外機３Ｌ，３Ｒ側の演算部３１Ｌ，３１Ｒ，３２Ｌ，３２Ｒのいずれかにおいて、認識されないようにプログラム制御する。或いは、船速に応じて、制御回路からの出力を遮断するスイッチ回路を設ける。

また、ハンドルに機械的な傾斜禁止ロック機構を設け、船速がＶ_１以上のときには、このロック機構によりハンドルが傾斜しないようにハンドルを傾斜ロックさせてもよい。

図１０は、船速の検出方法の説明図である。
船速が禁止領域であるかどうかを判定する方法は、図１０（Ａ）に示すように速度センサを設けてもよいし、図１０（Ｂ），図１０（Ｃ）に示すように、エンジンの回転数またはスロットル開度から推測してもよい。

図１０（Ａ）は速度センサによって船速を検出する方法である。通常、運転席脇に、各船外機ごとにシフトレバー（リモコンレバー）が備わる。このリモコンレバーを操作することにより、前後進のシフト切り替えとともにスロットルの開閉制御が行われる。このリモコンレバー４０の操作によって、目標スロットル開度となるまでスロットル４１を開いてエンジン４２に空気を供給する。エンジン４２の回転がプロペラ４３に伝達されて推進力を発生する。この推進力に応じた速度で船が航走する。この船速を速度センサ４４によって検出する。速度センサ４４は、例えばＧＰＳ信号により船の位置を検出し、この位置情報から移動速度を算出する。

図１０（Ｂ）はエンジンの回転数から船速を推定するものである。船速はエンジン回転数にほぼ対応する。これは、船舶のエンジンは、ほとんど多段ギヤのシフト機構を介さずに単段の減速ギヤによりプロペラを駆動するために、負荷変動の大きい加減速時以外は、エンジン回転数が速度に対応することに基づく。従って、速度センサ４４に代えてエンジン回転数センサ４５を用いて、演算部４６で回転数に対応する船速を算出し、船体の走行速度を推定することができる。

これにより、実用上支障の無い精度で速度が推定されるので、高価な速度センサを設ける必要が無く、コストの低減や制御機構および配線レイアウト等の簡素化を図ることができる。また、エンジン回転数センサは、燃料制御や点火時期制御のために必要不可欠なものであり、通常のエンジン制御装置に備わるものである。そのため、新たな装置等を設けることなく、既存のものを使用できる。

図１０（Ｃ）は、スロットル開度センサ４７により検出されるスロットル開度から船速を推定するものである。この場合にも、図１０（Ｂ）の場合と同様であり、船速はスロットル開度にほぼ対応するため、スロットル開度センサ４７の検出値に基づいて演算部４８で速度を算出し、実用上支障の無い精度で速度を推定することができる。また、スロットル開度センサは、エンジン制御のために必要不可欠なものであり、新たな装置を設けずに船速を検出できる。

図１１および図１２は、本発明の異なる実施例を示す。本実施例は、船を進行させずにその場で回転させる、所謂その場回頭運転の制御例である。本実施例もまた、図１０に示す前述の各手段によって検出或いは推定される船速が、所定の速度以下のときに限って実施される。

図１１に示すように、操船者がハンドル７をハンドル軸８を中心として右廻りに回転させると、図１２に示すように、左右の船外機３Ｌ，３Ｒは、それぞれ前向きおよび後ろ向きの推進力Ｆ_Ｌ，Ｆ_Ｒを発生する。左右の船外機３Ｌ，３Ｒによる推進力が平行で且つ互いに逆方向であるため、船体１は、その場回頭を行う。このようなその場回頭運転は、制御回路（演算部２４，３１Ｌ，３１Ｒ，３２Ｌ，３２Ｒ）により、左右の船外機３Ｌ，３Ｒを駆動制御して行われる。即ち、図１０により得られた船速が所定の船速以下の場合に、図５の回転角度センサ２１で検出したハンドル７の回転角に基づいて、制御回路に予め組み込まれたその場回頭モードのプログラムにより、各船外機３Ｌ，３Ｒを駆動制御する。

この場合、ハンドル操作は、通常の操船時と同様、ハンドル軸廻りの回転であるが、所定の船速以下のときに、その場回頭を行うようにプログラム制御される。その場回頭は、通常、極めて低速航走時に行われるため、船速によって、通常の操舵とその場回頭との切替が問題なく行われる。尚、解除ボタン等を設けることにより、低速移動時でもその場回頭ではなく通常の操舵が行われるように切替可能としてもよい。また、その場回頭が行われる制限速度の設定を、簡単な操作によって、所定の範囲内で自由に変更できるようにしてもよい。

本発明は、２機またはそれ以上の船外機を備えた小型船舶のステアリング装置に適用できる。

本発明が適用される船舶の概略平面図。 図１のハンドルの操作例を示す平面図。 図１のハンドルの操作例を示す側面図。 図１のハンドルの操作例を示す斜視図。 本発明の制御方法を示すブロック図。 本発明のハンドル操作の実施例を示す平面図。 図６の操作時の推進力を示す説明図。 図６の操作時のハンドルの正面図。 本発明の適用範囲を示す図。 船速の判定方法を示すブロック図。 本発明のハンドル操作の異なる実施例を示す正面図。 図１１の操作時の推進力を示す説明図。

符号の説明

１：船体、２：船尾板、３Ｌ，３Ｒ：船外機、４：クランプブラケット、５：ステアリングブラケット、６：スイベル軸、７：ハンドル、８：ハンドル軸、９：ステアリング操作量検出装置、１０：ケーブル、１１Ｌ，１１Ｒ：コントローラ、１２：バッテリ、１４：ＥＣＵ、１５Ｌ，１５Ｒ：操舵駆動装置、１７：表示装置、２１：回転角度センサ、２２，２３：倒し量センサ、２４，３１Ｌ，３１Ｒ，３２Ｌ，３２Ｒ：演算部、３３Ｌ，３３Ｒ：電子スロットル装置、３４Ｌ，３４Ｒ：電動シフト装置、３５Ｌ，３５Ｒ：電動ステアリング。

Claims (7)

1. 少なくとも２機の船外機がその推進方向及び推進力を個々に制御可能に備えられた小型船舶を操舵するステアリング装置において、ハンドルをハンドル軸に対して前後方向および左右方向の任意の方向に傾けることを可能とし、傾けた方向へ船体が移動するように各船外機のシフトおよびスロットルを制御する制御回路を備えたことを特徴とする小型船舶用ステアリング装置。
2. 前記ハンドルを傾ける角度に応じて推進力が制御され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。
3. 前記制御回路による前記各船外機の制御は、所定の船速以下のときにのみ可能であ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。
4. 所定の船速以下で進行しているときにハンドルをハンドル軸廻りに回すと、前記制御装置は、前記ハンドルの回転方向に船体がその場回頭を行うように各船外機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。
5. 前記船速は、エンジンの回転数またはスロットル開度から算出される推定速度であることを特徴とする請求項３または４に記載の小型船舶用ステアリング装置。
6. ハンドルに表示装置が備えられ、その表示装置に船体の移動方向が表示され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。
7. 前記表示装置に、前記船体が移動する際の推進力の大きさが表示されることを特徴とする請求項６に記載の小型船舶用ステアリング装置。
   

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