JP2016055737A - 船外機のトー角制御システム及びトー角制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】操船者に複雑な操作を要求することなく、船外機に最適なトー角を設定する、船外機のトー角制御システム及びトー角制御方法を提供する。
【解決手段】船体に搭載された複数の船外機と、船舶の走行状態として船舶の速度及び船外機のトリム角を検出する走行状態検出手段８、３２２ａ、３２２ｂと、船外機の推進に伴って発生する揚力を検出する揚力検出手段３４ａ、３４ｂと、船舶の走行状態と揚力とを船外機のトー角毎に関連付けたトー角データテーブルを記憶する記憶手段９と、船舶の走行状態及びトー角データテーブルに応じて船外機のトー角を調整する制御手段６とを備え、制御手段は、船舶の速度及び船外機のトリム角に応じて揚力が最小となる船外機のトー角を選択する構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、船外機のトー角制御システム及びトー角制御方法に関し、特に、船体に取り付けられた複数の船外機のトー角制御システム及びトー角制御方法に関する。

従来、船体に取り付けられた複数の船外機のトー角を、操船者からのスイッチ操作に応じて調整する小型船舶が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の小型船舶においては、最高速度を優先する走行モードと、短時間での加速を優先する走行モードとを予め用意しておき、操船者からのスイッチ操作に応じてこれらの走行モードに適した船外機のトー角に調整するように構成されている。

特許第４８２８８９７号公報

しかしながら、上述した特許文献１記載の小型船舶においては、操船者からスイッチ操作に応じて船外機のトー角が調整される。このため、トー角の調整に操船者からのスイッチ操作を必要とするものであり、所望の走行モードに適した走行性能を得るための操作が煩雑であるという問題がある。

一方、船外機における最適なトー角は、船外機が取り付けられる船体の位置や各船外機特有の特性、並びに、船体の形状や走行状態に応じて変化する。船舶の速度や燃費は、船外機のトー角に大きな影響を受ける。このため、船外機を最適なトー角に設定することは、船舶における走行性能や燃費の観点から重要な要素となる。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、操船者に複雑な操作を要求することなく、船外機に最適なトー角を設定することができる船外機のトー角制御システム及びトー角制御方法を提供することを目的とする。

本発明の船外機のトー角制御システムは、船舶の船体に搭載された複数の船外機と、前記船舶の走行状態として前記船舶の速度及び前記船外機のトリム角を検出する走行状態検出手段と、前記複数の船外機の推進に伴って発生する揚力を検出する揚力検出手段と、前記走行状態検出手段により検出された前記船舶の走行状態と前記揚力検出手段にて検出された揚力とを前記船外機のトー角毎に関連付けたトー角データテーブルを記憶する記憶手段と、前記走行状態検出手段により検出された前記船舶の走行状態及び前記記憶手段に記憶された前記トー角データテーブルに基づいて前記船外機のトー角を調整する制御手段とを具備し、前記記憶手段には、前記複数の船外機が搭載された状態における複数の前記船舶の走行状態に対応付けられる前記トー角データテーブルが記憶され、前記制御手段は、前記走行状態検出手段により検出された前記船舶の速度及び前記船外機のトリム角に応じて前記揚力が最小となる前記船外機のトー角を選択することを特徴とする。

この構成によれば、トー角データテーブルの内容に基づいて、走行状態検出手段により検出された船舶の速度及び船外機のトリム角に応じて揚力が最小となる船外機のトー角が選択される。このため、制御手段により現在の船舶の走行状態に応じて最適な船外機のトー角に調整される。この結果、操船者に複雑な操作を要求することなく、船外機に最適なトー角を設定することが可能となる。

例えば、上記船外機のトー角制御システムにおいて、前記揚力検出手段は、前記船体に対して前記船外機を取り付ける取付装置を構成するクランプブラケットに対する荷重に応じて前記揚力を検出する。この場合には、クランプブラケットに作用する荷重に応じて揚力が検出されるので、船外機の推進に伴って発生する揚力を精度良く検出することができる。これにより、トー角データテーブルに記録される揚力の精度が確保されるので、制御手段によるトー角の調整精度を向上することが可能となる。

また、上記船外機のトー角制御システムにおいて、前記揚力検出手段は、前記船体に対して前記船外機を取り付ける取付装置を構成するクランプブラケット及びスイベルブラケットにおける変位に応じて前記揚力を検出してもよい。この場合には、クランプブラケット及びスイベルブラケットにおける変位に応じて揚力が検出されるので、船外機の推進に伴って発生する揚力を精度良く検出することができる。これにより、トー角データテーブルに記録される揚力の精度が確保されるので、制御手段によるトー角の調整精度を向上することが可能となる。

さらに、上記船外機のトー角制御システムにおいては、前記揚力検出手段は、前記船体に対して前記船外機を取り付ける取付装置と当該船外機との間に配設されるマウント装置における変位に応じて前記揚力を検出してもよい。この場合には、マウント装置における変位に応じて揚力が検出されるので、船外機の推進に伴って発生する揚力を精度良く検出することができる。これにより、トー角データテーブルに記録される揚力の精度が確保されるので、制御手段によるトー角の調整精度を向上することが可能となる。

さらに、上記船外機のトー角制御システムにおいて、例えば、前記揚力検出手段は、前記船外機の構成部品の変位に応じて前記揚力を検出する。この場合には、船外機の構成部品の変位に応じて揚力が検出されることから、精度良く船外機の推進に伴って発生する揚力を検出することが可能となる。

本発明の船外機のトー角制御方法は、船舶の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記船舶の船体に搭載された複数の船外機の推進に伴って発生する揚力を検出する揚力検出手段と、前記走行状態検出手段により検出された前記船舶の走行状態と前記揚力検出手段にて検出された揚力とを前記船外機のトー角毎に関連付けたトー角データテーブルを記憶する記憶手段と、前記走行状態検出手段により検出された前記船舶の走行状態及び前記記憶手段に記憶された前記トー角データテーブルに基づいて前記船外機のトー角を調整する制御手段とを具備した船外機のトー角制御方法であって、前記複数の船外機が搭載された状態における複数の前記船舶の走行状態に対応付けられる前記トー角データテーブルを前記記憶手段に記録するステップと、前記走行状態検出手段により検出された前記船舶の速度及び前記船外機のトリム角に応じて前記揚力が最小となる前記船外機のトー角を選択するステップとを具備することを特徴とする。

この方法によれば、トー角データテーブルの内容に基づいて、走行状態検出手段により検出された船舶の速度及び船外機のトリム角に応じて揚力が最小となる船外機のトー角が選択される。このため、制御手段により現在の船舶の走行状態に応じて最適な船外機のトー角に調整される。この結果、操船者に複雑な操作を要求することなく、船外機に最適なトー角を設定することが可能となる。

本発明によれば、操船者に複雑な操作を要求することなく、船外機に最適なトー角を設定することが可能となる。

本実施の形態に係る船外機のトー角制御システムが搭載された船舶の外観を示す斜視図である。 本実施の形態に係る船外機のトー角制御システムの構成を説明するためのブロック図である。 本実施の形態に係る船外機のトー角制御システムで制御される船外機のトー角の説明図である。 本実施の形態に係る船外機のトー角制御システムが適用される船外機の側面図である。 本実施の形態に係る船外機を船体に取り付ける取付装置の説明図である。 本実施の形態に係る船外機と船外機を船体に取り付ける取付装置との間に配設されるマウント装置の断面模式図である。 本実施の形態に係る船外機に作用する揚力の説明図である。 図５に示す取付装置における変位の説明図である。 本実施の形態に係る船外機のトー角制御システムのトー角学習処理を説明するためのフロー図である。 本実施の形態に係る船外機のトー角制御システムのトー角学習処理で記録されるトー角データテーブルの説明図である。 本実施の形態に係る船外機のトー角制御システムのトー角制御処理を説明するためのフロー図である。

以下、本実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明に係る船外機のトー角制御システムが２機の船外機を船体に搭載した船舶に適用される場合について説明する。しかしながら、本発明に係る船外機のトー角制御システムの適用対象となる船舶については、これに限定されるものではない。例えば、３機以上の船外機を船体に搭載した船舶にも適用することができる。

まず、図１〜図３を参照して、本実施の形態に係る船外機のトー角制御システム（以下、適宜「トー角制御システム」）の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るトー角制御システムが搭載された船舶の外観を示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係るトー角制御システムの構成を説明するためのブロック図である。図３は、本実施の形態に係るトー角制御システムで制御される船外機のトー角の説明図である。なお、図１中に示す「ＦＷＤ」は、船舶の前進方向を示しており、図３以降の図面においても同様である。

図１及び図２に示すように、本実施の形態に係るトー角制御システム１００が適用される船舶１には、水面に浮かべられる船体２と、船体２の船尾に搭載された２機の船外機３ａ、３ｂと、船体２を操舵するステアリングからなる操舵部４と、船体２の前進及び後進操作を行うためのコントロールレバー部５とが設けられている。操船者が操舵部４及びコントロールレバー部５を操作することにより、船外機３ａ、３ｂの操舵角度及びエンジン回転数が切り替えられて船舶１が走行可能に構成されている。

船外機３ａは、図２に示すように、船体２に対して左右方向（Ｌａ方向、Ｒａ方向）及び上下方向に回動可能な船外機本体３０ａと、船外機本体３０ａを左右方向に回動させるステアリングユニット３１ａと、船外機本体３０ａを上下方向に回動させるチルトユニット３２ａと、船外機本体３０ａに設けられたプロペラ３３ａと、船外機３ａの推進に伴って発生する揚力を検出する揚力センサ３４ａとを含んで構成される。

船外機本体３０ａは、エンジン３０１ａと、エンジン３０１ａに電気的に接続されたＥＣＵ３０２ａを有している。エンジン３０１ａは、プロペラ３３ａを回転させる駆動力を供給する。ＥＣＵ３０２ａは、エンジン３０１ａからプロペラ３３ａに供給される駆動力を制御する。ＥＣＵ３０２ａは、プロペラ３３ａの回転方向を制御すると共に、プロペラ３３ａの回転速度を制御することができる。

ステアリングユニット３１ａは、後述するスイベルブラケット１２に保持される船外機本体３０ａを船体２の左右方向に回動するものであり、操舵アクチュエータ３１１ａ及び操舵角センサ３１２ａを有している。操舵アクチュエータ３１１ａは、船外機本体３０ａを船体２の左右方向に回動する駆動力を供給する。操舵角センサ３１２ａは、操舵アクチュエータ３１１ａにより駆動される船外機本体３０ａの操舵角を検出する。

チルトユニット３２ａは、後述するスイベルブラケット１２に保持される船外機本体３０ａを船体２の上下方向に回動するものであり、ＰＴＴモータ３２１ａ及びトリム角センサ３２２ａを有している。ＰＴＴモータ３２１ａは、船外機本体３０ａを船体２の上下方向に回動する駆動力を供給する。トリム角センサ３２２ａは、走行状態検出手段を構成するものであり、ＰＴＴモータ３２１ａにより駆動される船外機本体３０ａのトリム角を検出する。

プロペラ３３ａは、船外機本体３０ａのＥＣＵ３０２ａの制御の下で回転する。なお、プロペラ３３ａは、船外機３ｂのプロペラ３３ｂと反対方向に回転するように制御される。揚力センサ３４ａは、揚力検出手段を構成するものであり、船外機３ａを船体２に取り付ける後述の取付装置１０の所定位置や、この取付装置１０と船外機３ａとの間に配置される後述のマウント装置２０の所定位置に設置される。なお、この揚力センサ３４ａの設置位置については後述する。

船外機３ｂは、船外機３ａと同様に、船体２に対して左右方向（Ｌｂ方向、Ｒｂ方向）及び上下方向に回動可能な船外機本体３０ｂと、船外機本体３０ｂを左右方向に回動させるステアリングユニット３１ｂと、船外機本体３０ｂを上下方向に回動させるチルトユニット３２ｂと、船外機本体３０ｂに設けられたプロペラ３３ｂと、船外機３ｂの推進に伴って発生する揚力を検出する揚力センサ３４ｂとを含んで構成される。

船外機本体３０ｂは、船外機本体３０ａと同様に、エンジン３０１ｂと、エンジン３０１ｂに電気的に接続されたＥＣＵ３０２ｂを有している。エンジン３０１ｂは、プロペラ３３ｂを回転させる駆動力を供給する。ＥＣＵ３０２ｂは、エンジン３０１ｂからプロペラ３３ｂに供給される駆動力を制御する。ＥＣＵ３０２ｂは、プロペラ３３ｂの回転方向を制御すると共に、プロペラ３３ｂの回転速度を制御することができる。

ステアリングユニット３１ｂは、ステアリングユニット３１ａと同様に、後述するスイベルブラケット１２に保持される船外機本体３０ｂを船体２の左右方向に回動するものであり、操舵アクチュエータ３１１ｂ及び操舵角センサ３１２ｂを有している。操舵アクチュエータ３１１ｂは、船外機本体３０ｂを船体２の左右方向に回動する駆動力を供給する。操舵角センサ３１２ｂは、操舵アクチュエータ３１１ｂにより駆動される船外機本体３０ｂの操舵角を検出する。

チルトユニット３２ｂは、チルトユニット３２ａと同様に、後述するスイベルブラケット１２に保持される船外機本体３０ｂを船体２の上下方向に回動するものであり、ＰＴＴモータ３２１ｂ及びトリム角センサ３２２ｂを有している。ＰＴＴモータ３２１ｂは、船外機本体３０ｂを船体２の上下方向に回動する駆動力を供給する。トリム角センサ３２２ｂは、走行状態検出手段を構成するものであり、ＰＴＴモータ３２１ｂにより駆動される船外機本体３０ｂのトリム角を検出する。

プロペラ３３ｂは、プロペラ３３ａと同様に、船外機本体３０ｂのＥＣＵ３０２ｂの制御の下で回転する。なお、プロペラ３３ｂは、船外機３ａのプロペラ３３ａと反対方向に回転するように制御される。揚力センサ３４ｂは、揚力検出手段を構成するものであり、揚力センサ３４ａと同様に、船外機３ｂを船体２に取り付ける後述の取付装置１０の所定位置や、この取付装置１０と船外機３ｂとの間に配置される後述のマウント装置２０の所定位置に設置される。

船舶１には、本実施の形態に係るトー角制御システム１００の制御を含む、船舶１の走行に関する全ての制御を行う制御部６が設けられている。制御部６は、制御手段を構成する。制御部６には、船舶１に設けられる各種センサが接続されると共に、船外機本体３０ａ、３０ｂのＥＣＵ３０２ａ、３０２ｂ、ステアリングユニット３１ａ、３１ｂの操舵アクチュエータ３１１ａ、３１１ｂ、チルトユニット３２ａ、３２ｂのＰＴＴモータ３２１ａ、３２１ｂが接続されている。

船舶１には、制御部６に接続されるセンサとして、上述した船外機３ａの操舵角センサ３１２ａ、トリム角センサ３２２ａ及び揚力センサ３４ａ、並びに、上述した船外機３ｂの操舵角センサ３１２ｂ、トリム角センサ３２２ｂ及び揚力センサ３４ｂに加え、ステアリング操作角センサ７及び船速センサ８が設けられている。ステアリング操作角センサ７は、操舵部４に接続されており、操舵部４が回転された際の回転角（操舵角）を検出する。船速センサ８は、走行状態検出手段を構成するものであり、走行中の船舶１（船体２）の速度を検出する。例えば、船速センサ８は、船舶１が走行している際の水の流れを検出することで走行中の船体２の速度を検出する。

制御部６は、このような各種センサからの検出信号に基づいて、船外機３ａ、３ｂの構成部品（船外機本体３０ａ、３０ｂのＥＣＵ３０２ａ、３０２ｂ、ステアリングユニット３１ａ、３１ｂの操舵アクチュエータ３１１ａ、３１１ｂ、チルトユニット３２ａ、３２ｂのＰＴＴモータ３２１ａ、３２１ｂ）を制御することにより、操船者からの指示に応じて船舶１を走行させると共に船外機３ａ、３ｂ（船外機本体３０ａ、３０ｂ）のトー角を制御する。

例えば、制御部６は、図３に示すように、２つのプロペラ３３ａ、３３ｂが離れるトーイン状態になるように船外機本体３０ａ、３０ｂのトー角を調整する一方、２つのプロペラ３３ａ、３３ｂが近づくトーアウト状態になるように船外機本体３０ａ、３０ｂのトー角を調整する。特に、制御部６は、船舶１の走行状態に応じて最適なトー角を選択して船外機本体３０ａ、３０ｂのトー角を制御する。

また、制御部６には、記憶手段を構成する記憶部９が接続されている。記憶部９には、制御部６が実行するトー角制御処理にて利用されるトー角データテーブルが記憶される。このトー角データテーブルにおいては、船舶１の走行状態（船速及びトリム角）と揚力センサ３４ａ、３４ｂにて検出された揚力とを船外機本体３０ａ、３０ｂのトー角毎に関連付けて記録される。なお、このトー角データテーブルの内容は、制御部６が実行するトー角学習処理によって学習される。なお、これらのトー角学習処理及びトー角制御処理の詳細については後述する。

ここで、図４〜図８を参照しながら、本実施の形態に係るトー角制御システム１００が適用される船外機３ａ、３ｂに発生する揚力と、その揚力を検出する揚力センサ３４ａ、３４ｂの設置位置について説明する。なお、揚力センサ３４ａ、３４ｂの設置位置は、船外機３ａ、３ｂにおいて共通して設定することができる。このため、以下においては、揚力センサ３４ａの設置位置を代表して説明し、揚力センサ３４ｂの設置位置の説明を省略する。まず、本実施の形態に係るトー角制御システム１００が適用される船外機３ａ、３ｂの概略構成について説明する。

図４は、本実施の形態に係るトー角制御システム１００が適用される船外機３ａの側面図である。図５は、本実施の形態に係る船外機３ａを船体２に取り付ける取付装置の説明図である。なお、図５Ａ及び図５Ｃにおいては、それぞれ取付装置を船体２の後方側及び上方側から示している。図６は、本実施の形態に係る船外機３ａと船外機３ａを船体２に取り付ける取付装置との間に配設されるマウント装置の断面模式図である。図７は、本実施の形態に係る船外機に作用する揚力の説明図である。図８は、図５に示す取付装置における変位の説明図である。

図４に示すように、船外機３ａの船外機本体３０ａは、エンジンホルダ４０を備え、このエンジンホルダ４０にエンジン３０１ａが収容される。エンジンホルダ４０の下方にはオイルパン４１が配置されている。このオイルパン４１の下部にドライブシャフトハウジング４２が設置され、このドライブシャフトハウジング４２の下部にギアケース４３が設置されている。そして、エンジン３０１ａ、エンジンホルダ４０及びオイルパン４１がエンジンカバー４４によって覆われている。

エンジン３０１ａは、船外機３０ａの前方側から後方側へ向かってクランクケース４５、シリンダブロック４６、シリンダヘッド４７が順次配置されて構成される。シリンダブロック４６に、ピストン（不図示）が往復運動するシリンダ（不図示）が略水平方向に形成されると共に、クランクケース４５とシリンダブロック４６との間にクランクシャフト４８が略垂直方向に配置されている。

クランクシャフト４８の下端部にドライブシャフト４９が同一直線状に連結（例えば、スプライン連結）される。ドライブシャフト４９は、エンジンホルダ４０、オイルパン４１、ドライブシャフトハウジング４２及びギアケース４３内を略垂直方向に延び、ギアケース４３内のべベルギア５０を介してプロペラシャフト５１に連結されている。これにより、エンジン３０１ａの駆動力（より具体的には、クランクシャフト４８の回転力）がドライブシャフト４９、ベベルギア５０及びプロペラシャフト５１を介して、このプロペラシャフト５１に連結されたプロペラ３３ａへ伝達される。

また、船外機３ａは、船外機本体３０ａを支持して船体２のトランサム２ａを把持可能に構成される取付装置１０と、船外機本体３０ａと取付装置１０との間に配設されるマウント装置２０とを有している。取付装置１０は、船体２の左右方向に一対のクランプブラケット１１ａ、１１ｂと、これらのクランプブラケット１１ａ、１１ｂの間に配設されるスイベルブラケット１２とを含んで構成される（図５参照）。マウント装置２０は、アッパマウントユニット２０ａ及び／又はロアマウントユニット２０ｂで構成される。

図５Ａ及び図５Ｃに示すように、スイベルブラケット１２は、一対のクランプブラケット１１ａ、１１ｂに挟まれるように配置されている。スイベルブラケット１２は、上端部において、船体２の前方側に突出する突出部１２１を有している（図５Ｃ参照）。突出部１２１の前端部近傍には、後述するクランプブラケット１１のチルト軸１１２が挿通される挿通孔１２２が設けられている。また、スイベルブラケット１２の後端部近傍には、スイベル軸１２３が設けられている。スイベル軸１２３は、船体２の上下方向に延びるように配置されている。船外機本体３０ａは、このスイベル軸１２３を中心に船体２に対して左右方向（Ｌａ方向、Ｒａ方向）に回動可能に保持されている。

クランプブラケット１１ａ、１１ｂは、上端部において船体２の前方側に突出するフック部１１１を有している（図５Ｂ、図５Ｃ参照）。このフック部１１１は、側面視にて、概してスイベルブラケット１２の突出部１２１と同一の形状を有し、船体２のトランサム２ａに係止可能に構成されている。フック部１１１の前端部には、チルト軸１１２が設けられている。チルト軸１１２は、一対のクランプブラケット１１ａ、１１ｂのフック部１１１間において、スイベル軸１２３と直交すると共に、船体２の幅方向（左右方向）に延びるように配置されている。スイベルブラケット１２に保持された船外機本体３０ａは、このチルト軸１１２を中心に上下方向（垂直方向）に回動可能に構成されている。

マウント装置２０を構成するアッパマウントユニット２０ａは、図４に示すように、エンジンホルダ４０の前部に設置されている。また、マウント装置２０を構成するロアウントユニット２０ｂは、ドライブシャフトハウジング４２の前方側部分に配置されている。ここで、マウント装置２０の構成について、ロアマウントユニット２０ｂを用いて説明する。アッパマウントユニット２０ａの構成については、ロアマウントユニット２０ｂにおける末尾の符号ｂを符号ａに変更し、図面上にのみ適宜示すものとする。

図６は、ロアマウントユニット２０ｂの断面を模式的に示している。図６においては、後述するロアマウントボルト２０４ｂの軸中心を通過する断面を示している。ロアマウントユニット２０ｂは、その一部（後述するロアマウント２０１ｂ及びロアスラストマウント２０２ｂ）が船外機本体３０ａに設けられた収容部３０３ａに収容される一方、その一部（後述するロアマウントブラケット２０３ｂ）が船外機本体３０ａの外部に露出した状態で配置される（図４、図６参照）。

図６Ａに示すように、ロアマウントユニット２０ｂは、船外機３ａの幅方向（左右方向）に並べて配設される一対のロアマウント２０１ｂと、これらのロアマウント２０１ｂの前方に配置される一対のロアスラストマウント２０２ｂと、これらのロアスラストマウント２０２ｂの前方に配置されるロアマウントブラケット２０３ｂと、一対のロアマウント２０１ｂ及びロアスラストマウント２０２ｂとロアマウントブラケット２０３ｂとを連結する一対のロアマウントボルト２０４ｂを含んで構成される。

ロアマウント２０１ｂ及びロアスラストマウント２０２ｂは、防振部材として機能するものであり、収容部３０３ａを規定する壁面部３０４ａに固定されている。この場合において、ロアマウント２０１ｂ及びロアスラストマウント２０２ｂは、ゴム等の弾性体を介して壁面部３０４ａに固定されており、エンジン３０１ａの振動の船体２への伝達を抑制可能に構成されている。

ロアマウントブラケット２０３ｂは、船外機３０ａの外部に配置されている。ロアマウントブラケット２０３ｂには、上下方向に貫通する貫通孔が設けられている。ロアスラストマウントブラケット２０３ｂは、この貫通孔により、スイベルブラケット１２に設けられるスイベル軸１２３を保持可能に構成されている。

一対のロアマウントボルト２０４ｂは、これらのロアマウント２０１ｂ、ロアスラストマウント２０２ｂ及びロアマウントブラケット２０３ｂに船体２の前後方向に形成された貫通孔に挿入され、これらを連結可能に構成されている。このように船外機本体３０ａの一部に固定されるロアマウント２０１ｂ及びロアスラストマウント２０２ｂと、ロアマウントブラケット２０３ｂで取付装置１０の一部（スイベル軸１２３）を保持することにより、ロアマウントユニット２０ｂ（マウント装置２０）及び取付装置１０を介して船外機３ａが船体２に取り付けられる。

このように船体２に取り付けられた状態において、船外機３ａ、３ｂが推進すると、船外機３ａ、３ｂの各所には揚力が発生する。以下、本実施の形態に係る船外機３ａ、３ｂに作用する揚力について図７を参照して説明する。図７においては、説明の便宜上、船外機３ａを構成する取付装置１０、マウント装置２０（アッパマウントユニット２０ａ）及びプロペラ３３ａのみを船体２の後方側から示している。ここでは、プロペラ３３ａが時計回り方向に回転しているものとする。

上述したように、船外機３ａは、クランプブラケット１１ａ、１１ｂのフック部１１１によって船体２のトランサム２ａに固定されている。船外機３ａの水中部の操舵角やトー角と船体２の進行方向（船体ｓの水流方向）とが一致しない場合、図７に示すように、船外機３ａの水中部に揚力Ｌ１が発生する。このような揚力Ｌ１の発生に伴い、ロアマウントユニット２０ｂ近傍には、同一方向（図７に示す右方側方向）に作用する力Ｌ２が発生する。一方、取付装置１０のチルト軸１１２の近傍には、反対方向（図７に示す左方側方向）に作用する力Ｌ３が発生する。なお、プロペラ３３ａとの距離が近いため、力Ｌ２は、力Ｌ３よりも大きい。

本実施の形態に係るトー角制御システム１００において、揚力センサ３４ａは、これらの揚力を検出可能な取付装置１０やマウント装置２０の所定位置に設置される。例えば、揚力センサ３４ａは、取付装置１０及びマウント装置２０の一方の所定位置に設置しても良く、取付装置１０及びマウント装置２０の双方の所定位置に設置しても良い。以下、取付装置１０及びマウント装置２０における揚力センサ３４ａの設置位置の一例について説明する。

取付装置１０において、揚力センサ３４ａは、例えば、クランプブラケット１１ａ、１１ｂのフック部１１１の内側であって基端部周辺に設けることができる（図５Ｂ参照）。この場合、揚力センサ３４ａは、例えば、歪みゲージで構成される。揚力センサ３４ａは、船外機３ａ（エンジン３０１ａ）の推進に伴って発生する揚力に起因してクランプブラケット１１ａ、１１ｂに作用する荷重（歪み量）に応じて揚力を検出する。このように揚力の検出にクランプブラケット１１ａ、１１ｂに作用する荷重を利用することにより、船外機３ａ、３ｂの推進に伴って発生する揚力を精度良く検出できる。

また、揚力センサ３４ａは、スイベルブラケット１２の下端部近傍であって、クランプブラケット１１の近接する位置に設けることができる（図５Ｂ参照）。図８Ａは、図５Ｂに示す二点鎖線内を上方側から見た拡大図である。図８Ａに示すように、揚力センサ３４ａは、スイベルブラケット１２とクランプブラケット１１ａとのギャップＧを検出する位置に配置されている。この場合、揚力センサ３４ａは、例えば、変位センサで構成される。揚力センサ３４ａは、クランプブラケット１１ａに接触する接触子を備え、接触子の位置からクランプブラケット１１ａに対するスイベルブラケット１２の位置の変化を検出可能に構成される。すなわち、揚力センサ３４ａは、船外機３ａ（エンジン３０１ａ）の推進に伴って発生する揚力に起因するクランプブラケット１１ａ及びスイベルブラケット１２における変位（より具体的には、ギャップＧの変化量）に応じて揚力を検出する。このように揚力の検出にクランプブラケット１１ａ及びスイベルブラケット１２における変位を利用することにより、船外機３ａ、３ｂの推進に伴って発生する揚力を精度良く検出できる。

ロアマウントユニット２０ｂ近傍に図７に示す力Ｌ２が発生すると、これに伴ってスイベルブラケット１２は、図８Ｂに示すように、同図に示す右方側に僅かに変位する。この場合のスイベルブラケット１２とクランプブラケット１１ａとのギャップＧをギャップＧ２とする。揚力センサ３４ａは、船外機３ａ（エンジン３０１ａ）の駆動後のギャップＧ２と、船外機３ａ（エンジン３０１ａ）の非駆動時のギャップＧ１（図５Ａ参照）との差分を揚力情報として検出する。

さらに、揚力センサ３４ａは、マウント装置２０（ロアマウントユニット２０ｂ）を収容する収容部３０３ａの壁面部３０４ａであって、ロアマウント２０１ｂと対向する位置に設けることができる。この場合、揚力センサ３４ａは、例えば、変位センサで構成される。揚力センサ３４ａは、ロアマウント２０１ｂに接触する接触子を備え、接触子の位置から壁面部３０４ａに対するロアマウント２０２ｂの位置の変化を検出可能に構成される。すなわち、揚力センサ３４ａは、船外機３ａ（エンジン３０１ａ）の推進に伴って発生する揚力に起因するロアマウント２０１ｂの変位（より具体的には、ギャップＧの変化量）に応じて揚力を検出する。このように揚力の検出にマウント装置２０における変位を利用することにより、船外機３ａ、３ｂの推進に伴って発生する揚力を精度良く検出できる。

ロアマウントユニット２０ｂ近傍に図７に示す力Ｌ２が発生すると、これに伴ってロアマウントユニット２０ｂを構成するロアマウント２０１ｂ及びロアスラストマウント２０２ｂは、図６Ｂに示すように、同図に示す下方側に僅かに変形する。この場合の壁面部３０４ａとロアマウント２０２ｂとのギャップＧをギャップＧ４とする。揚力センサ３４ａは、船外機３ａ（エンジン３０１ａ）の駆動後のギャップＧ４と、船外機３ａ（エンジン３０１ａ）の非駆動時のギャップＧ３（図６Ａ参照）との差分を揚力情報として検出する。

このように各所に設置された揚力センサ３４ａで検出された揚力は、制御部６に出力される。制御部６は、トー角学習処理において、この揚力をトー角データテーブルに記録する。このように揚力を含むトー角データテーブルに基づいて、制御部６は、走行中の船舶１の速度及びトリム角に最適なトー角を選択する。そして、選択したトー角になるように、船外機本体３０ａ、３０ｂをステアリングユニット３１ａ、３１ｂによって駆動する。

ここで、本実施の形態に係るトー角制御システム１００のトー角学習処理及びトー角制御処理について、図９〜図１１を参照しながら説明する。図９は、本実施の形態に係るトー角制御システム１００のトー角学習処理を説明するためのフロー図である。図１０は、本実施の形態に係るトー角制御システム１００のトー角学習処理で記憶部９に記録されるトー角データテーブルの説明図である。図１１は、本実施の形態に係るトー角制御システム１００のトー角制御処理を説明するためのフロー図である。

なお、以下においては、説明の便宜上、トー角学習処理及びトー角制御処理が操船者による操舵角が直進状態の場合に限って行われる場合について説明する。しかしながら、本発明に係るトー角制御システム１００のトー角学習処理及びトー角制御処理の内容についてはこれに限定されるものではなく、操舵角が直進状態以外の場合にも適用することが可能である。

トー角学習処理は、例えば、操船者からの実行指示を受け付けた場合に実行される。操船者からの実行指示を受け付けるための専用ボタン（以下、適宜「トー角学習指示ボタン」という）を操船席に設けることは実施の形態として好ましい。ここでは、操船席にトー角学習指示ボタンが設けられ、このトー角学習指示ボタンが操船者により選択された場合について説明するものとする。

トー角学習指示ボタンが選択されると、制御部６は、図９に示すように、トー角学習処理の実行に先立って操舵角が直進状態であるかを判定する（ステップ（以下、「ＳＴ」という）９０１）。例えば、制御部６は、ステアリング操作角センサ７からの出力信号に応じて操舵角を判定することができる。ここで、操舵角が直進状態以外の場合、制御部６は、トー角学習処理を行うことなく処理を終了する。

一方、操舵角が直進状態の場合、制御部６は、トー角学習処理を実行する（ＳＴ９０２）。このトー角学習処理においては、例えば、船外機３ａ、３ｂのトー角を一定値に固定した状態で、船体２の速度を切り替えると共に、船外機３ａ、３ｂのトリム角を切り替えた場合における揚力を学習し、トー角データテーブルに記録していく。そして、予め定めた複数の速度及びトリム角に対応する揚力を学習した後、船外機３ａ、３ｂのトー角を変更し、同様の要領で揚力をトー角データテーブルに記録する処理を繰り返す。予め定めた複数のトー角に応じたトー角データテーブルに揚力を記録した後、制御部６は、トー角学習処理を終了する。

図１０においては、予め定めた３つのトー角Ｔ１〜Ｔ３に関し、船体２の速度（Ｖ１〜Ｖ５）及び船外機３ａ、３ｂのトリム角（ＴＲ１〜ＴＲ５）を５段階に切り替えた場合のトー角データテーブルの一例を示している。例えば、トーアウト状態のトー角としてトー角Ｔ１、Ｔ２を割り当てることができ、トーイン状態のトー角としてトー角Ｔ３を割り当てることができる。

それぞれのトー角データテーブルにおいては、各速度及び各トリム角に応じた揚力が記録される。例えば、トー角Ｔ１のトー角データテーブルにおいては、速度Ｖ１、トリム角ＴＲ１の場合に検出される揚力として揚力Ｖ１ＴＲ１が記録され、速度Ｖ５、トリム角ＴＲ５の場合に検出される揚力として揚力Ｖ５ＴＲ５が記録される。トー角Ｔ２、Ｔ３のトー角データテーブルにおいても、同様に各速度及び各トリム角に応じた揚力が記録される。

このように記録される内容から、それぞれのトー角データテーブルにおいては、速度毎に最も揚力が小さくなるトリム角を特定でき、トリム角毎に最も揚力が小さくなる速度を特定することができる。そして、トー角データテーブル間の記録内容を参照することにより、これらのトー角データテーブルから、船体２の速度及びトリム角に応じて最も揚力が小さくなるトー角を特定することができる。

なお、このようなトー角学習処理は、一般に船体２に船外機３ａ、３ｂが搭載された時点で実行される。トー角学習処理においては、複数のトー角、速度及びトリム角における揚力を学習する必要があることから、船体２の周囲に十分な空間で実行されることが好ましい。上述したトー角学習指示ボタンの選択に伴うトー角学習処理においては、複数のトー角、速度及びトリム角を自動的に切り替えて船体２を走行させることを想定している。しかしながら、トー角学習処理で必要となるトー角、速度やトリム角を操船者が手動で切り替えることも可能である。

制御部６は、図１０に示すようなトー角データテーブルの内容に基づいて、船体２の速度と船外機３ａ、３ｂのトリム角に最適なトー角になるように、船外機３ａ、３ｂのトー角を制御する（トー角制御処理）。トー角制御処理は、例えば、船舶１が走行中に自動的に実行される。なお、操船者からの実行指示を受け付けるための専用ボタン（以下、適宜「トー角制御指示ボタン」という）を操船席に設けておき、このトー角制御指示ボタンに応じて実行するようにしても良い。ここでは、船舶１が走行中に自動的にトー角制御処理が実行される場合について説明するものとする。

船舶１が走行している場合、制御部６は、図１１に示すように、トー角制御処理の実行に先立って操舵角が直進状態であるかを判定する（ＳＴ１１０１）。例えば、制御部６は、ステアリング操作角センサ７からの出力信号に応じて操舵角を判定することができる。ここで、操舵角が直進状態以外の場合、制御部６は、トー角制御処理を行うことなく処理を終了する。そして、操舵角の監視動作を継続する。

一方、操舵角が直進状態の場合、制御部６は、トー角制御処理を実行する（ＳＴ１１０２）。このトー角制御処理においては、船体２の速度及び船外機３ａ、３ｂのトリム角を検出し、トー角データテーブルの記録内容に基づいて当該速度及びトリム角に最適なトー角となるように、船外機３ａ、３ｂのトー角を制御する。

この場合において、制御部６は、それぞれ船速センサ部８及びトリム角センサ３２２ａ、３２２ｂからの出力信号に応じて、船体２の速度及び船外機３ａ、３ｂのトリム角を特定することができる。また、制御部６は、操舵アクチュエータ３１１ａ、３１１ｂを駆動することによって船外機３ａ、３ｂのトー角を制御することができる。

制御部６は、船舶１が走行している間、このようなトー角制御処理を継続する。これにより、走行中に変化する船体２の速度及び船外機３ａ、３ｂのトリム角に応じて、柔軟に船外機３ａ、３ｂのトー角を最適なトー角に設定することができる。そして、例えば、船舶１が停止するなどの終了事由が発生した場合、制御部６は、トー角制御処理を終了する。

以上説明したように、本実施の形態に係るトー角制御システム１００においては、トー角データテーブルの内容に基づいて、検出された船舶１の速度及び船外機３ａ、３ｂのトリム角に応じて揚力が最小となる船外機３ａ、３ｂのトー角が選択される。このため、制御部６により現在の船舶１の走行状態に応じて最適な船外機３ａ、３ｂのトー角に調整される。この結果、操船者に複雑な操作を要求することなく、船外機３ａ、３ｂに最適なトー角を設定することが可能となる。このとき、揚力が最小となる船外機３ａ、３ｂのトー角が最適なトー角として設定されることにより、船舶１の速度が最大になる。

本実施の形態に係るトー角制御システム１００において、揚力は、取付装置１０を構成するクランプブラケット１１ａ、１１ｂに対する荷重に応じて検出することができる。この場合には、船外機３ａ、３ｂの推進に伴ってクランプブラケット１１ａ、１１ｂに発生する揚力を精度良く検出することができる。これにより、トー角データテーブルに記録される揚力の精度が確保されるので、制御部６によるトー角の調整精度を向上することが可能となる。

また、本実施の形態に係るトー角制御システム１００において、揚力は、取付装置１０を構成するクランプブラケット１１ａ、１１ｂ及びスイベルブラケット１２における変位に応じて検出することができる。この場合には、船外機３ａ、３ｂの推進に伴ってクランプブラケット１１ａ、１１ｂ及びスイベルブラケット１２に発生する揚力を精度良く検出することができる。これにより、トー角データテーブルに記録される揚力の精度が確保されるので、制御部６によるトー角の調整精度を向上することが可能となる。

さらに、本実施の形態に係るトー角制御システム１００において、揚力は、マウント装置２０における変位に応じて検出することができる。この場合には、船外機３ａ、３ｂの推進に伴ってマウント装置２０に発生する揚力を精度良く検出することができる。これにより、トー角データテーブルに記録される揚力の精度が確保されるので、制御部６によるトー角の調整精度を向上することが可能となる。

なお、本発明は上記各実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている構成要素や制御フローなどについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態においては、揚力センサ３４ａを取付装置１０及び／又はマウント装置２０の所定位置に設置する場合について説明している。しかしながら、揚力センサ３４ａの設置位置については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、船外機３ａ、３ｂの推進に伴って発生する揚力を検出することを前提として、船外機３ａ、３ｂ上の任意の位置に設置することができる。

また、上記実施の形態において、船外機３ａ、３ｂのトー角は、船外機本体３０ａ、３０ｂを同一角度だけ船体２の左右方向に回動することで調整が可能であるが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、船外機本体３０ａ、３０ｂをそれぞれ異なる角度だけ船体２の左右方向に回動することで船外機３ａ、３ｂのトー角を調整してもよい。

さらに、上記実施の形態においては、船舶１の走行状態（船速及びトリム角）と揚力センサ３４ａ、３４ｂにて検出された揚力とを船外機本体３０ａ、３０ｂのトー角毎に関連付けたトー角データテーブルを記憶部９に記憶する場合について説明している。しかしながら、記憶部９に記憶されるトー角データテーブルの内容は、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。船舶１の走行状態（船速及びトリム角）に基づいて揚力が最小となるトー角を特定可能であることを条件として、トー角データテーブルの内容については適宜変更が可能である。

以上説明したように、本発明は、操船者に複雑な操作を要求することなく、船外機に最適なトー角を設定することができるという効果を有し、特に、走行性能や燃焼効率の改善が要請される船舶に有用である。

１ 船舶
２ 船体
２ａ トランサム
３ａ、３ｂ 船外機
３０ａ、３０ｂ 船外機本体
３０１ａ、３０１ｂ エンジン
３０２ａ、３０２ｂ ＥＣＵ
３０３ａ 収容部
３０４ａ 壁面部
３１ａ、３１ｂ ステアリングユニット
３１１ａ、３１１ｂ 操舵アクチュエータ
３１２ａ、３１２ｂ 操舵角センサ
３２ａ、３２ｂ チルトユニット
３２１ａ、３２１ｂ ＰＴＴモータ
３２２ａ、３２２ｂ トリム角センサ
３３ａ、３３ｂ プロペラ
３４ａ、３４ｂ 揚力センサ
４ 操舵部
５ コントロールレバー部
６ 制御部
７ ステアリング操舵角センサ
８ 船速センサ部
９ 記憶部
１０ 取付装置
１１ａ、１１ｂ クランプブラケット
１１１ フック部
１１２ チルト軸
１２ スイベルブラケット
１２１ 突出部
１２２ 挿通孔
１２３ スイベル軸
２０ マウント装置
２０ａ アッパマウントユニット
２０ｂ ロアマウントユニット
２０１ｂ ロアマウント
２０２ｂ ロアスラストマウント
２０３ｂ ロアマウントブラケット
２０４ｂ ロアマウントボルト
１００ トー角制御システム

Claims (6)

1. 船舶の船体に搭載された複数の船外機と、前記船舶の走行状態として前記船舶の速度及び前記船外機のトリム角を検出する走行状態検出手段と、前記複数の船外機の推進に伴って発生する揚力を検出する揚力検出手段と、前記走行状態検出手段により検出された前記船舶の走行状態と前記揚力検出手段にて検出された揚力とを前記船外機のトー角毎に関連付けたトー角データテーブルを記憶する記憶手段と、前記走行状態検出手段により検出された前記船舶の走行状態及び前記記憶手段に記憶された前記トー角データテーブルに基づいて前記船外機のトー角を調整する制御手段とを具備し、
   前記記憶手段には、前記複数の船外機が搭載された状態における複数の前記船舶の走行状態に対応付けられる前記トー角データテーブルが記憶され、前記制御手段は、前記走行状態検出手段により検出された前記船舶の速度及び前記船外機のトリム角に応じて前記揚力が最小となる前記船外機のトー角を選択することを特徴とする船外機のトー角制御システム。
2. 前記揚力検出手段は、前記船体に対して前記船外機を取り付ける取付装置を構成するクランプブラケットに対する荷重に応じて前記揚力を検出することを特徴とする請求項１記載の船外機のトー角制御システム。
3. 前記揚力検出手段は、前記船体に対して前記船外機を取り付ける取付装置を構成するクランプブラケット及びスイベルブラケットにおける変位に応じて前記揚力を検出することを特徴とする請求項１記載の船外機のトー角制御システム。
4. 前記揚力検出手段は、前記船体に対して前記船外機を取り付ける取付装置と当該船外機との間に配設されるマウント装置における変位に応じて前記揚力を検出することを特徴とする請求項１記載の船外機のトー角制御システム。
5. 前記揚力検出手段は、前記船外機の構成部品の変位に応じて前記揚力を検出することを特徴とする請求項１記載の船外機のトー角制御システム。
6. 船舶の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記船舶の船体に搭載された複数の船外機の推進に伴って発生する揚力を検出する揚力検出手段と、前記走行状態検出手段により検出された前記船舶の走行状態と前記揚力検出手段にて検出された揚力とを前記船外機のトー角毎に関連付けたトー角データテーブルを記憶する記憶手段と、前記走行状態検出手段により検出された前記船舶の走行状態及び前記記憶手段に記憶された前記トー角データテーブルに基づいて前記船外機のトー角を調整する制御手段とを具備した船外機のトー角制御方法であって、
   前記複数の船外機が搭載された状態における複数の前記船舶の走行状態に対応付けられる前記トー角データテーブルを前記記憶手段に記録するステップと、前記走行状態検出手段により検出された前記船舶の速度及び前記船外機のトリム角に応じて前記揚力が最小となる前記船外機のトー角を選択するステップとを具備することを特徴とする船外機のトー角制御方法。

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