JP2764743B2 - 船外機のパワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は船外機のハンドルトルクを軽減するパワー
ステアリング装置に係り、特に、ステアリングアシスト
量を設定する方法を改良することにより操縦安定性の向
上を図った船外機のパワーステアリング装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種の船外機のステアリング装置の一例とし
ては第８図に示すように構成されたものがある。

これはマニュアル（手動）により操舵するものであ
り、船体１の運転席のステアリングホイール（ハンド
ル）２を運転員がハンドル（回転）操作すると、ステア
リングシャフト３を介してギアボックス４内のギアが回
転し、このギアの回転によってステアリングケーブル５
内のインナケーブル６がその軸方向に往動もしくは復動
（プッシュプル）する。

インナケーブル６の先端部はアウタケーブル７内を同
軸状に貫通して、外部に若干延出してからリンク機構８
のドラックリンク９の折曲端に連結されている。リンク
機構８はほぼＬ字状のドラックリンク９の直状端をステ
アリングブラケット10の一端部に回動自在に連結するこ
とにより構成されている。

ステアリングブラケット10の他端は船外機11の本体12
前面上部に固着されている。

船外機本体12は図示しないドライブシャフトを内蔵す
るドライブシャフトハウジング13を有すると共に、この
船外機本体12に固定されたパイロットシャフト（図示せ
ず）を介してスイベルブラケット14にパイロットシャフ
ト周り、すなわち水平方向に回転（操舵）可能に支持さ
れている。

スイベルブラケット14は図中左右一対のクランプブラ
ケット16,16間に横架されたクランプブラケットシャフ
ト15により第９図に示すように垂直方向回転（チルト）
自在に支持されている。船外機本体12は左右一対のクラ
ンプブラケット16により船体１のトランサムボード1aを
把持させることによりトランサムボード1aの外側に装着
されている。

したがって、ステアリングホイール２のハンドル操作
時のステアリングケーブル５のインナケーブル６のプッ
シュプルにより、リンク機構８を介して船外機本体12が
図示しないパイロットシャフト周りに水平方向左右に振
られ、操舵される。

（発明が解決しようとする課題） 一般に、船外機11を船体１に設けたボート等の船舶で
はそのハンドル特性が自動車のハンドル特性と大きく相
違する点がある。

すなわち、自動車のステアリング装置ではステアリン
グシャフトのキャスター角等により、ハンドルには常に
中立位置（直進位置）へ戻そうとする復元力が働くの
で、中立位置へ戻そうとするハンドル操作は容易であ
り、操縦安定性および操作フィーリング上好ましい。

しかし、前記船舶では所要方向に回転するプロペラの
回転力により推進力を得ると共に、エンジンやギア等を
内蔵する比較的重量のある船外機本体12を左右に振るこ
とにより操舵するので、自動車のステアリング装置のよ
うに、常に中立位置へ戻そうとする復元力を有するハン
ドル特性とは相違し、場合によっては、中立位置への復
帰操作が全てのハンドル操作中で最も重い（ハンドルト
ルクが大）場合もある。

そこで、この発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は操縦安定性およびハンドル操作フ
ィーリングを共に向上することができる船外機のパワー
ステアリング装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は、船外機11を有するボート等の船舶ではプ
ロペラの所要方向の回転力により船体推進力を得ている
ために、船体１の直進時でも、船速度によってはステア
リングホイール（ハンドル）２が左または右にとられる
という船舶特有の現象に着目してなされたものである。

すなわちこの発明は、ハンドル操作によりリンク機構
を介して船外機を左右に振ることにより操舵するマニュ
アルステアリング装置と、前記船外機本体の水没部の前
部左右両側面にそれぞれ設置されて水圧をそれぞれ検出
する左右一対の圧力センサと、前記船外機本体の操舵時
にハンドルに負荷されるハンドルトルクを検出するトル
クセンサと、前記一対の圧力センサによりそれぞれ検出
された両圧力の差が零であるときにハンドルトルクを零
とするハンドル中立点を通ると共に、この圧力差に応じ
て必要とするハンドルトルクを規定する最終ハンドルト
ルク特性を設定すると共に、このトルクと、前記一対の
圧力センサにより検出された圧力差において前記トルク
センサにより検出されたハンドルトルクとの偏差をステ
アリングアシスト量として求める演算手段と、この演算
手段により求めた前記ステアリングアシスト量の操舵力
を前記リンク機構に与えて前記船外機本体を操舵するア
シストパワーユニットとを有することを特徴とする。

（作用） 船体の直進時では左右一対の圧力センサは左右ほぼ等
しい水圧、すなわち左右の圧力差ゼロを検出するが、船
速度によっては前記したようにハンドルが左または右に
とられる場合があるので、この場合はトルクセンサが左
または右方向の所要のハンドルトルクを検出する。

このハンドルトルクは演算手段により最終ハンドルト
ルク特性のハンドル中立点（直進点）のトルクと比較さ
れ、両者の偏差がステアリングアシスト量として求めら
れる。

このステアリングアシスト量の操舵力はアシストパワ
ーユニットからリンク機構に与えられ、船外機本体を左
右に振り、操舵する。

したがって、船体の直進時には、常にハンドル中立点
（直進点）へ戻すステアリングアシスト量により船外機
本体を操舵するので、船体の直進性を常に確保すること
ができる。

そして、船体が左右に旋回すると、その旋回方向に反
対側の左または右側の圧力センサの検出圧が他方のセン
サよりも高圧となり、両センサの差圧が発生する。

この圧力差において、トルクセンサにより検出された
トルクが演算手段により最終ハンドル特性のトルクと比
較され、両者の偏差がステアリングアシスト量として求
められる。

このステアリングアシスト量の操舵力はアシストパワ
ーユニットからリンク機構に与えられ、このリンク機構
に負荷される操舵荷重を軽減する。

したがって、船体を左または右に旋回する場合にはそ
の際に必要となるハンドルトルクがアシストパワーユニ
ットからマニュアルステアリング装置に与えられるの
で、ハンドル（ステアリングホイール）に負荷されるハ
ンドルトルクを軽減することができる。

このようにこの発明によれば、直進時および左右旋回
時における操縦安定性とハンドル操作フィーリングの向
上とを共に図ることができる。

（実施例） 以下この発明の実施例を第１図〜第７図に基づいて説
明する。

第１図はこの発明の一実施例の全体構成を示す外観斜
視図であり、この実施例のパワーステアリング装置20
は、マニュアル式ステアリング装置21にアシストパワー
ユニット22を連係させたものであり、このマニュアルス
テアリング装置21は第８図および第９図で示すステアリ
ング装置と同様に構成されているので、第１図中、第８
図および第９図と共通する部分には同一符号を付してそ
の重複した説明を省略している。

アシストパワーユニット22は第１図〜第３図に示すよ
うに一方のクランプブラケット16,16の一方に固定され
たトルクセンサボックス23と、ステアリングアシスト力
を発生させるモータ24aを内蔵するモータボックス24
と、このモータ24aの回転力を伝動するギア25aを内蔵し
たギアボックス25と、このギア25aで伝動された回転力
をステー26を介してリンク機構８のドラックリンク９に
伝導するラック27aとピニオン27bを内蔵するラックボッ
クス27を有する。

センサボックス23はステアリングホイール２の操舵操
作（ハンドル操作）時に、このステアリングホイール２
に負荷されるハンドルトルクを検出するトルクセンサ23
aを内蔵しており、このトルクセンサ23aは第３図に示す
ようにアウタケーブル７の終端部に固定アーム7aを介し
て固着されたセンサロッド23bの機械的変位を図示しな
いポテンショメータにより検出し、電気信号の操舵荷重
検出信号として演算制御器28に与えるようになってい
る。

すなわち、ステアリングホイール２の操舵操作時に、
アウタケーブル７に加わる反力を操舵荷重としてトルク
センサにより検出し、ハンドルトルク検出信号として演
算制御器28に与えるようになっている。

演算制御器28は後述するようにトルクセンサ23aから
のハンドルトルク検出信号を受けて、このハンドルトル
ク検出信号に応じて操舵荷重を軽減するためのハンドル
トルク信号をモータボックス24内のモータ24aに与え、
これを駆動してステアリングアシスト力を発生させる。

このステアリングアシスト力はギアボックス25内のギ
ア25a、このギア25aと噛み合うピニオン27b、このピニ
オン27bと噛み合うラック27a、ラック27aの一端に連結
されたステー26を順次介してリンク機構８のドラックリ
ンク９に与えられ、ステアリングブラケット10を揺動す
ることにより、船外機本体12を左右に振り、操舵する。

演算制御器28はその入力端をトルクセンサ23aと第４
図および第５図で示す左右一対の圧力ンサ29l,29rとに
電気的に接続されている。

これら左右一対の圧力センサ29l,29rは第４図および
第５図に示すように船外機本体12の水中に没する水没部
の下部の前部左右両側面にそれぞれ配置され、船体１の
走行時に水圧をそれぞれ検出するようになっており、例
えば船体１を左旋回する場合には右側圧力センサ29rに
より検出される水圧の方が、左側圧力センサ29lにより
検出される圧力よりも高圧になり、右旋回時にはその逆
になる。

したがって、左右一対の圧力センサ29l,29rの圧力差
により、船体１の旋回方向を検出することができる。

また、左右一対のの圧力センサ29l,29rの平均圧、す
なわち、左圧力＋右圧力/2から船速を検出することがで
き、船速が高速化するに伴って、その平均圧も上昇す
る。

この演算制御器28はこれら一対の圧力センサ29l,29r
からの圧力検出信号と、トルクセンサ23aからのハンド
ルトルク検出信号とを、第７図で示す最終ハンドルトル
ク特性曲線Ａとに基づいてステアリングアシスト量を求
め、そのアシスト量に応じた操舵力をモータ24aに発生
させるようにハンドルトルク指令信号をモータ24aに与
えるようになっている。

前記最終ハンドルトルク特性曲線Ａを示す第７図は、
その横軸に左右一対の圧力センサ29l,29rの各検出圧力
の差を示しており、その右端は右旋回方向を、その左端
は左旋回方向をそれぞれ示している。

また、縦軸はステアリングホイール２（第１図参照）
に負荷されるハンドルトルクをトルクセンサ23aにより
検出した検出値を示しており、その上端部は右旋回方向
を、その下端部は左旋回方向をそれぞれ示している。

また、第７図中l,n,ｈは船速度の低速、中速、
高速のときのパワーアシスト無しの場合のハンドルトル
クをそれぞれ示している。船速Ｐは左右一対の圧力セン
サ29l,29rの平均圧、すなわち左圧力＋右圧力/2により
求めることができる。

そして、図中ｎ線が縦軸と横軸との交点（ハンドル
中立点Ｏ）を通っているが、これは船速が中速ｎのと
きに、左右一対の圧力センサ29l,29rの両検出圧力差が
ゼロで、かつハンドルトルクがゼロとなる点を示してい
る。すなわち、中速ｎで直進したときに、ステアリン
グホイール２に負荷されるハンドルトルクがゼロになる
ようにトリムタブ等を調整していることを示している。

また、船速が低速ｌのときは、二点鎖線のｌ線に
示すように左右圧力差がゼロ、すなわち直進中であって
も、ステアリングホイール２が右旋回方向へとられるこ
とを示している。

したがって、低速ｌ時に右旋回するときのハンドル
トルクは左旋回するときに比して小さくて済むが、その
逆に左旋回するときはハンドルトルクが増大する。

また、高速ｈのときは二点鎖線で示すｈ線に示す
ように左右の圧力差がゼロ、すなわち直進中あっても、
ステアリングホイール２が左旋回方向へとられることを
示している。

したがって、高速ｈ時に左旋回するときのハンドル
トルクは右旋回するときに比して小さくて済むが、その
逆に、右旋回するときはハンドルトルクが増大する。

このように船外機11付船舶では直進中であっても、船
速によってはステアリングホイール２が左または右にと
られるという特有の現象を考慮して、本実施例では最終
ハンドルトルク特性曲線Ａを設定している。

最終ハンドルトルク特性曲線Ａは左右一対の圧力セン
サ29l,29rの両検出圧力の差がゼロ、すなわち直進時
に、ハンドルトルクをゼロとするハンドル中立点Ｏを通
り、しかも、左右圧力差の増大に従ってトルクを増大せ
しめている。

したがって、仮に船体１が高速Phで、かつ右旋回中の
ときのステアリングアシスト量は、その際にトルクセン
サ23aにより検出されたトルクPxを、その左右圧力差に
おける最終ハンドルトルク特性曲線Ａのトルクと比較
し、その偏差をステアリングアシスト量として求めるこ
とができる。この方法によりステアリングアシスト量は
第６図で示す演算制御器28の演算部28aにより求められ
る。

この演算部28aで求められたアシスト量はハンドルト
ルク信号をとしてトルクコントローラ出力回路28bおよ
びモータ制御部28cを介して、アシストパワーユニット2
2のモータ24aに与えられる。

次に本実施例の作用を説明する。

ステアリングホイール２（第１図参照）を回動操作す
ると、その回動力がステアリングケーブル５のインナケ
ーブル６のプッシュ、またはプル動作に変換され、この
インナケーブル６によりリンク機構８のドラックリンク
９の折曲端9aをプッシュまたはプルする。

このために、ステアリングブラケット10が図示しない
パイロットシャフト周りに回動し、船外機本体12が左右
に振られ、操舵される。

この操舵の際、すなわち、インナケーブル６のプッシ
ュ、プル動作時にはアウタケーブル７の終端部に、操舵
荷重が反力として負荷される。

このアウタケーブル７の反力（ハンドルトルク）はト
ルクセンサ23aにより検出され、演算制御器28に与えら
れる。

一方、この走行時に左右一対の圧力センサ29l,29rに
より検出された各圧力が演算制御器28に与えられる。

演算制御器28はその入力されたハンドルトルクを、左
右一対の圧力センサ29l,29rの左右圧力差における最終
ハンドルトルク特性曲線Ａのトルクと比較し、両者の偏
差をステアリングアシスト量として求める。

また、演算制御器28はこのステアリングアシスト量に
応じたハンドルトルク指令信号をモータ24aに与え、そ
の回転速度を制御することにより前記ハンドルトルクを
軽減させる所要のステアリングアシスト力を発生させ
る。

このステアリングアシスト力はギア25a、ピニオン27
b、ラック27a、ステー26を介してリンク機構８に与えら
れる。

このために、このリンク機構８に既に与えられている
マニュアルステアリング力を軽減することができる。

したがって本実施例によれば、アシストパワーユニッ
ト22のステアリングアシスト力が常に最終ハンドルトル
ク特性を維持するように設定されるので、そのハンドル
特性は自動車のハンドル特性とほぼ同等となり、著しく
操縦安定性およびハンドル操作フィーリングの向上を図
ることができる。

また、船体１が直進中であっても、船速によってはス
テアリングホイール２が右旋回方向、あるいは左旋回方
向へとられるようにハンドルトルクが負荷されるが、最
終ハンドルトルク特性曲線Ａは直進時、すなわち左右圧
力差がゼロのときは、常にハンドル中立点（直進点）Ｏ
を維持するように設定しているので、船体１の直進性を
確保することができる。

さらに、停船時でのハンドル操作は操縦安定性を考慮
する必要がないので、ステアリングホイール２をハンド
ル中立位置Ｏまで戻そうとするステアリングアシスト力
ず作用しない方が望ましい。本実施例では船体１が実走
しない限りは左右一対の圧力センサ29l,29rの検出値が
共にほぼゼロであり、第７図に示すようにこのときのハ
ンドルトルクはほぼゼロであるので、停船中はステアリ
ングホイール２をハンドル中立点Ｏに戻そうとするアシ
スト力は働かない。但し、実際には機構上のロス等によ
りハンドルトルクが完全にはゼロにはならない。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明は、左右一対の圧力セン
サの圧力差がゼロであるとき、すなわち船体が直進する
ときにハンドルトルクをゼロとするハンドル中立点を通
ると共に、この圧力差に応じて必要とするハンドルトル
クを規定する最終ハンドルトルク特性を維持するように
ステアリングアシスト量を設定するので、そのハンドル
特性は自動車のハンドル特性とほぼ同等となり、操縦安
定性およびハンドル操作フィーリングの向上とを図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明に係る船外機のパワーステアリング装
置の一実施例を一部切り欠いて示す斜視図、第２図は第
１図の一部拡大正面図、第３図は第２図の一部を切り欠
くと共に平断面で示す平面図、第４図は第１図で示す実
施例においてアシストパワーユニットを装着する前の船
外機本体の側面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線断面図、
第６図は第１図で示す演算制御器の構成を主に示すブロ
ック図、第７図は最終ハンドルトルク曲線等を示す特性
図、第８図は従来のマニュアル式ステアリング装置の一
部切欠斜視図、第９図は第８図で示す従来例のチルトア
ップ、ダウン状態を示す側面図である。 21……マニュアルステアリング装置、22……アシストパ
ワーユニット、23a……トルクセンサ、24a……モータ、
28……演算制御器（演算手段）、29l……左側圧力セン
サ、29r……右側圧力センサ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハンドル操作によりリンク機構を介して船
   外機本体を左右に振ることにより操舵するマニュアルス
   テアリング装置と、前記船外機本体の水没部の前部左右
   両側面にそれぞれ設置されて水圧をそれぞれ検出する左
   右一対の圧力センサと、前記船外機本体の操舵時にハン
   ドルに負荷されるハンドルトルクを検出するトルクセン
   サと、前記一対の圧力センサによりそれぞれ検出された
   両圧力の差が零であるときにハンドルトルクを零とする
   ハンドル中立点を通ると共に、この圧力差に応じて必要
   とするハンドルトルクを規定する最終ハンドルトルク特
   性を設定すると共に、このトルクと、前記一対の圧力セ
   ンサにより検出された圧力差において前記トルクセンサ
   により検出されたハンドルトルクとの偏差をステアリン
   グアシスト量として求める演算手段と、この演算手段に
   より求めた前記ステアリングアシスト量の操舵力を前記
   リンク機構に与えて前記船外機本体を操舵するアシスト
   パワーユニットとを有することを特徴とする船外機のパ
   ワーステアリング装置。