JP2801268B2

JP2801268B2 - モータ・ボートにおける自動プレイニング制御装置

Info

Publication number: JP2801268B2
Application number: JP1159163A
Authority: JP
Inventors: 一行荻原; 仁古田島
Original assignee: Sawafuji Electric Co Ltd
Current assignee: Sawafuji Electric Co Ltd
Priority date: 1989-06-21
Filing date: 1989-06-21
Publication date: 1998-09-21
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: JPH0325093A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、船外機を備えたモータ・ボートが定常走行
している場合でも、加速走行している場合でも、船外機
のスクリュウを可能な限り水平あるいは一定角度に保つ
モータ・ボートにおける自動プレイニング制御装置に関
するものである。

なお、以下本明細書において、船体を水平にすること
をプレイニングという。

〔従来の技術〕

船外機を備えたモータ・ボートを効率良く走行し、ま
た乗り心地良くするためには、定常な運転状態の下で
は、第６図（１）図示のごとく、船体10の姿勢をできる
だけ水面に対して平行にすることが望ましい。そして、
定常な運転状態の下では、第６図（２）図示のごとく船
首が上がった場合でも、または下がった場合でも第６図
（３）または（４）図示のごとく、船体10の推進力を発
生するスクリュウ12の角度を水平面に対して平行もしく
は一定の角度に保つようにすることが望ましい。

一方、モータ・ボートが加速走行する場合には船首が
持ち上がる。この状態のままでは第６図（２）図示の状
態となった船体10の推進力の方向と進行方向とが一致し
ないため、効率の良い加速が行われ難い。

このために、モータ・ボートには船外機11と船体10と
の角度（すなわち、スクリュウ12と船体10との角度）を
手動で調整するトリム装置を備えているものがある。当
該トリム装置においては船体10と船外機11との間を油圧
シリンダで接続し、油圧モータによって油圧シリンダを
伸縮させることで船体10と船外機11との角度を変え得る
ようにし、手動で油圧モータのON/OFFと回転方向の切り
換えとを行うことにより船体10を水平にしていた。

すなわち、モータ・ボートの加速時には、第６図
（９）図示のごとく、船外機11を一旦DOWN方向に追い込
み、逸早くプレイニングさせ（船体を水平にし）、その
後船体10が第６図（７）図示のごとく水平状態になって
から、第６図（５）図示のごとく船外機11をDOWN方向の
状態から鉛直方向に戻すようにする。

なお、第６図において、第６図（５）図示が基準状態
であり、第６図（６）図示の状態は船体10の船首を上げ
るために船外機11を上方（UP）に移動した状態を示し、
第６図（７）図示の状態は船首を下げるために船外機11
を下方（DOWN）に移動した状態を示している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、船体を加速する場合に船首が上方を向くだけ
でなく、定常走行の場合にも何等かの理由によって船首
が上方を向くこともある。この場合には、加速走行時に
船外機11を第６図（９）図示のごとくDOWN方向に向けて
いた場合と異なり、船外機11を第６図（８）図示のごと
く一時的にUP方向に向けてやり第６図（３）図示の状態
を保つようにすることが望ましい。

このような操作を上記の状況を判断して手動で素早く
行うことは困難であるという問題があった。

本発明は、以上のような問題を解決するために、加速
走行時および定常走行時においても自動的にプレイニン
グが可能なモータ・ボートにおける自動プレイニング制
御装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の原理を第１図にしたがって説明する。

第１図は本発明における原理ブロック構成図である。
図において、角度信号発生回路１は、船外機に設けられ
た角度センサによって船体10の傾きを検出して角度信号
を発生する。三角波発生回路２は三角波を発生し、三角
波の出力信号と前記角度信号発生回路１の角度信号と
は、加算回路３において加算される。加速度検出回路４
は、角度信号発生回路１の出力レベルと加速度検出回路
４における基準電圧レベルと比較して加速度信号を出力
する。比較回路６は、モータ・ボートが定常走行してい
る状態の下で、その状態の下での基準電圧（非加速時基
準電圧と呼ぶ）レベルと加速回路３の出力レベルとを比
較する。そして当該比較回路６から出力される、船体10
の傾きに対応したパルス幅で、ドライバ回路７を駆動
し、モータ制御回路８を制御することによりモータを駆
動して、船体10と船外機11との角度を制御する。即ち第
６図（３）や第６図（４）図示の如く、スクリュウ12の
角度を水平面に対して平行もしくは一定の角度を保つよ
うにする。

一方、モータ・ボートが加速されることになった場
合、加速度検出回路４は、加速されたことを検出する
『検出出力』を発する。この検出出力は、前記比較回路
６に供給され、当該比較回路６における前記非加速時基
準電圧に代わって、新しい基準電圧（加速時基準電圧と
呼ぶ）として働く。この結果の下での比較回路６以降の
構成の動作は、第６図（９）図示の如く、船外機11を一
旦DOWN方向に追い込むこととなる。

〔作用〕

モータ・ボートが定常走行している場合、船外機11に
設けられた角度センサによって検出された船体10の傾き
は、角度信号発生回路１から電圧レベル信号として出力
する。そして、この電圧レベル信号と三角波発生回路２
で発生した三角波とは加算回路３により加算される。そ
して、加算回路３の出力レベルは、比較回路６における
基準電圧と比較され、比較回路６は船体10の傾きに応じ
たパルス幅をもって出力を発する。すなわち、比較回路
６からは、船体10の傾きに応じてパルス幅変調された信
号が出力される。この信号はドライバ回路７を介してモ
ータ制御回路８のFETのゲートを駆動して、船体10の傾
きの如何を問わず船外機11を水面に対して水平になるよ
うにモータを回転させる。

また、加速度検出回路４は、角度信号発生回路１にお
ける出力レベルと加速度検出回路４における基準電圧と
を比較して加速度を検出する。加速度を検出した加速度
検出回路４の出力レベルは、前記比較回路６に加えら
れ、比較回路６における前記非加速時基準電圧に代わっ
て、加速時基準電圧として作用するものとなる。この場
合比較回路６の出力信号は、船外機11を下げる方向に移
動するようにドライバ回路７を介してモータ制御回路８
のFETのゲートを駆動する。そして、モータの回転によ
り船外機11は下げられて、加速走行によって上げられた
船首を下げる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第２図ないし第５図にしたがって
説明する。

第２図はモータ・ボートにおける自動プレイニング制
御装置概略構成図である。図において、モータ・ボート
の船尾には船外機11が備えられており、船外機11のスク
リュウ12は、図示されていないエンジンにより駆動され
る。また、船外機11とモータ・ボートの船体10とは油圧
シリンダ13を図示矢印のごとく伸縮することにより角度
を変えることができる。油圧シリンダ13は、油圧ポンプ
14およびDCモータ15により駆動される。システム16は、
バッテリー17からDCモータの制御用および駆動電源を得
ると共に、船外機11に設けられている角度センサ18から
船体10の傾きに応じて電圧レベル信号を得る。

このような構成において、角度センサ18は、モータ・
ボートの船体10の傾きを電圧レベル信号として検出し
て、システム16に伝達する。システム16では後述の制御
回路により、前記検出された電圧レベル信号が定常走行
であるか、あるいは加速走行であるかを判断する。そし
て、システム16で定常走行であると判断された場合に
は、第６図（３）あるいは（４）に示すように船首の向
きにかかわらず、船外機１のスクリュウ12が常に水面に
対して水平になるよう油圧シリンダ13を駆動する。

また、システム16で加速走行であると判断された場合
には一旦、第６図（９）図示のごとく、船首のスクリュ
ウ12が下がり船尾を上げる方向、すなわち、船外機11を
DOWN方向に追い込むように油圧シリンダ13を駆動し、船
体10を水平に保つようにした上で船外機11をDOWN状態か
ら復帰せしめるようにする。

次に、船外機11に設けられた角度センサ18とその出力
電圧との関係を第３図にしたがって説明する。

第３図（１）図示のごとく、モータ・ボートの船体10
が水面に対して水平であれば、角度センサ18は、地球の
鉛直方向すなわち、０゜を指し、出力電圧としてたとえ
ば、4Vが出力するように調整されている。

第３図（２）図示のごとく、モータ・ボートの船首が
水面に対して下方に下がった場合には、出力電圧は基準
電圧4Vより高い出力となる。

第３図（３）図示のごとく、モータ・ボートの船首が
水面に対して上方に上がった場合には、出力電圧は基準
電圧4Vより低い出力となる。

次に、本発明における制御回路の一実施例およびその
タイム・チャートを第４図および第５図にしたがって説
明する。

第４図において、角度信号発生回路１は、オペアンプ
Ａ、バッファ用オペアンプＢ、Ｄ、および差動増幅器Ｋ
から構成され、オペアンプＡは船外機用センサＳと角度
設定用ボリュウムＶとに基準電圧を与える。

三角波発生回路２は、オペアンプＪおよびＩによりた
とえば、20kHzの三角波を発生する。

加算回路３は、オペアンプＣにより前記差動増幅器Ｋ
の出力と三角波発生回路のオペアンプＩの出力とを加算
する。比較回路６は、オペアンプＨ、Ｆ、Ｇ、Ｅから構
成されており、オペアンプＨ、Ｆの非反転端子には
（＋）の比較電圧′が、また、オペアンプＧ、Ｅの反
転端子には（−）の比較電圧′がそれぞれ与えられて
いる。そして、この比較電圧の絶対値は三角波の振幅よ
りも僅かに大きい。

加速度検出回路４は、加速度を検出するための基準電
圧を発生するオペアンプＮと、この基準電圧と角度信号
発生回路の出力電圧レベルとを比較するオペアンプＬと
から構成されている。そして、比較回路６におけるオペ
アンプＨ、Ｆの反転端子およびオペアンプＧ、Ｅの非反
転端子には前記加算回路３の出力が与えられている。ま
た、前記加速度検出回路４のオペアンプＬの出力は、ダ
イオードD3およびD4を介して比較回路６におけるオペア
ンプＨ、Ｆの非反転端子およびオペアンプＧ、Ｅの反転
端子に与えられている。

比較回路６のオペアンプＨ、Ｇは、ドライバ回路７に
おけるホトカプラPCおよびドライバ回路Ｏ、Ｑを介して
PWMブリッジ回路を構成しているFETおよびFETをド
ライブする。また、オペアンプＦ、Ｅは直接ドライバ回
路Ｐ、Ｒを介してFETおよびFETをドライブする。FE
TないしのドライブによりモータＭは駆動され、船
外機11をUPあるいはDOWN方向に動かす。

次に、本発明における制御回路の動作を説明する。

定常走行における、第６図（１）図示のごとく、船体
10が水平である場合には、船外機用センサＳの角度は０
゜で、第３図（１）図示のごとく4Vが出力する。したが
って、船外機用センサＳの出力4Vと差動増幅器Ｋの基準
電圧4Vとは同じであり、差動増幅器Ｋの出力はない。そ
の結果、三角波発生回路２の出力は、加算回路３を通し
てそのまま比較回路６に入力される。比較電圧′と
′（前記、非加速時基準電圧に同じ）および三角波の
出力電圧の関係を、第５図（ａ）図示のごとく決めてお
けば、比較回路６におけるオペアンプＥないしＨの出力
は出ないので、モータ制御回路８のモータＭは駆動され
ない。そのため、船体10と船外機11との関係は、第６図
（１）図示のままである。

第６図（２）図示のごとく、船体10の船首が上がった
場合、船外機用センサＳの出力は、第３図（３）図示の
ごとく、船体10が水平の時（図示4V）より低い電圧とな
る。したがって、差動増幅器Ｋの出力は、（−）に振れ
る。また、差動増幅器Ｋの出力と三角波発生回路２の出
力とを加算した加算回路３の出力は、第５図図示タイム
・チャート（ｂ）のごとく、アンプＣにより（＋）に振
れる。船首がより大きく上がった場合には点線で示すよ
うになる。

オペアンプＣの出力レベルが（＋）に上がるため、そ
のピーク値は、比較電圧′より高くなる。

したがって、オペアンプＨおよびＦの出力レベル、第
５図のタイム・チャート（ｃ）で示す間、すなわち、ピ
ーク値が比較電圧′より高くなっている間、Ｌレベル
となる。このＬレベルが出力する時間は、船体10の傾き
に比例することになる。すなわち、オペアンプＨおよび
Ｆの出力は、船体10の傾きに応じてパルス幅変調（PW
M）されたものになる。このＬレベルの出力は、ドライ
バ回路７を介してＨレベルとなり、FETおよびのゲ
ートに加わり、FETおよびをONしてモータＭを駆動
する。この時のモータＭの駆動方向は、第６図（３）図
示のごとく、船外機11をUPする方向である。すなわち、
スクリュウ12を水平にする。また、この時比較回路６に
おけるオペアンプＧ、Ｅの出力は、第５図（ｄ）図示の
ごとく、常にＨレベルとなるため、ドライバ回路７を介
してＬレベルとなり、FETおよびは必ずOFFとなる。

次に、定常走行において、船体10が逆に傾いて、船首
が下がった場合には、前記の動作と逆になる。すなわ
ち、船外機用センサＳは、第３図図示（２）のごとく、
4Vより高い電圧となり、差動増幅器Ｋの出力は（＋）に
振れる。したがって、加算回路３のオペアンプＣの出力
は（−）になり、第５図（ｅ）図示のごとく、そのピー
ク値は、比較電圧′より低くなる。したがって、比較
回路６におけるオペアンプＧ、Ｅの出力はＬレベルとな
る。このＬレベルが出力する時間は、船体10の傾きに比
例することになる。すなわち、オペアンプＧおよびＥの
出力は、船体10の傾きに応じてパルス幅変調（PWM）さ
れたものになる。このＬレベルの出力は、ドライバ回路
７を介してＨレベルとなり、FETおよびのゲートに
加わり、FETおよびをONしてモータＭを駆動する。
この時のモータＭの駆動方向は、第６図（４）図示のご
とく、船外機11をDOWNする方向である。すなわち、スク
リュウ12を水平にする。また、この時比較回路６におけ
るオペアンプＨ、Ｆの出力は、常にＨレベルとなるた
め、ドライバ回路７を介してＬレベルとなり、FETお
よびは必ずOFFとなる。

このように定常走行に当たって、船首が上がった場
合、あるいは下がった場合のいずれにおいても、船外機
11に設けられた船外機用センサＳにより自動的に船外機
11を水面に対して水平にすることができる。

次に、モータ・ボートが加速走行を行う場合について
説明する。

モータ・ボートを加速走行した場合、船体10は大きく
傾き、船首が上方に上がる。この状態で船体10と船外機
11とが固定されている場合を考えると、第６図（２）図
示のごとく、スクリュウ12の推進力Ａの方向と進行方向
とに角度差を生じるため効率が悪い。

また、加速走行であるにもかかわらず、定常走行時に
船首が上がった場合と同様に第６図（３）図示のごとく
スクリュウ12を水平に保つようにするために、船外機11
を船首がＢ方向に上がりUP方向にしたとすると、第６図
（８）図示のごとくプレイニングが遅れる。このため、
加速走行時にはある一定時間、船外機11を一旦DOWN方向
（第６図（９）図示方向）に移動して、船首を下方Ｃに
船尾を上方Ｂに移動させるようにする。

すなわち、船体10はプレイニングされ、安定走行に速
く達する。

以上のような動作を船外機11に与えるため、加速度検
出回路４が制御回路に設けられている。

船外機用センサＳの出力は、差動増幅器Ｋを介して加
速度検出回路４のオペアンプＬの反転端子に入力されて
いる。オぺアンプＮは、加速度を検出するための基準電
圧を発生するたもので、船外機用センサＳが定常走行で
検出して出力する範囲より低い値に設定してある。そし
て、この基準電圧はオペアンプＬの非反転端子に入力さ
れる。したがって、オペアンプＬの出力は、定常走行中
はＬレベルであるため、タイマ回路５におけるコンデン
サＣの電位は低い値になっている。また、オペアンプＬ
の出力レベルがＬである間は、ダイオードD3、D4によっ
て、前記比較回路６のオペアンプＥないしＨの動作には
何ら影響を与えない。

今、モータ・ボートが加速走行を行うと、船外機用セ
ンサＳの出力は、定常走行の場合より大きく下がる。こ
の値が差動増幅器Ｋを介してオペアンプＬの反転端子に
加えられ、加速度検出回路４のオペアンプＬの非反転端
子に入力されている基準電圧よりも下がった場合、オペ
アンプＬの出力はＨレベルになる。このため、ダイオー
ドD1は、OFFしてコンデンサＣは充電を開始する。

一方、オペアンプＬのＨレベルの出力は、ダイオード
D3およびD4を介してそれぞれ比較電圧′および′点
に入力され、比較回路６におけるオペアンプＥないしＨ
の基準電圧を（＋）にクランプする。即ち、前記加速時
基準電圧として作用することになる。したがって、オペ
アンプＨおよびＦの出力は、Ｈレベルとなりドライバ回
路７でＬレベルとなり、FETおよびはOFFとなる。

また、オペアンプＧおよびＥの出力は、Ｌレベルとな
りドライバ回路７でＨレベルとなり、FETおよびはO
Nとなる。このため、モータＭは船外機11をDOWN方向に
回転して船首を強制的に第６図（９）図示Ｃ方向に向け
る。

船外機11がDOWN方向に向けられたことによって船体10
はプレイニング状態に近づき、船外機用センサＳの出力
は定常値に戻る。この時船外機用センサＳの出力が加速
度検出回路４の基準電圧（オペアンプＮの出力）よりも
上がると、オペアンプＬの出力はＬレベルに戻り、制御
回路は定常走行の動作になる。なお、オペアンプＬはヒ
ステリシス特性をもつようにされている。

また、加速走行がある一定時間以上続くと、コンデン
サＣの充電電圧はリセット回路９の基準電圧より高くな
る。そのため、オペアンプＭの出力はＬレベルとなり、
このＬレベルは、加速度検出回路４の基準電圧を強制的
に引き下げて自動的に回路をリセットする。すなわち、
船外機11が下を向いている時間はコンデンサＣの容量を
変えることで任意に設定できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、船体の傾きに応じて船外機を上下方
向に駆動するためのモータを制御するので、定常走行中
船首の上下にかかわらず、船外機のスクリュウを水面に
対して自動的に水平にすることができる。

また、加速走行の場合には強制的に船首を下げる方向
に船外機を向けることができ、プレイニングが速く達成
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における原理ブロック構成図、第２図は
モータ・ボートにおける自動プレイニング制御装置概略
構成図、第３図は角度センサと電圧関係説明図、第４図
は本発明における制御回路、第５図は本発明における制
御回路のタイム・チャート、第６図はモータ・ボートと
船外機との関係説明図である。１……角度信号発生回路２……三角波発生回路３……加算回路４……加速度検出回路５……タイマ回路６……比較回路７……ドライバ回路８……モータ制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B63H 21/00 - 23/36

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】船体10の傾きを検出して角度信号を発生す
る角度信号発生回路１と、三角波発生回路２と、前記角度信号発生回路１および三角波発生回路２の各出
力レベル信号を加算する加算回路３と、船体10が加速されているか否かを検出する加速度検出回
路４と、前記加算回路３からの出力レベルと非加速時基準電圧と
が比較される比較回路６であって、前記加速度検出回路
４からの出力が前記船体10の加速を検出した際に当該検
出出力が前記非加速時基準電圧に代わって強制的に当該
比較回路６における加速時基準電圧として供給される比
較回路６と、船体10の傾きに対応した振幅として前記比較回路６から
出力する信号によりモータをドライブするドライバ回路
７と、当該ドライバ回路７により船外機11と船体10との角度を
変えるためのモータ15を制御するモータ制御回路８と、を備え、船外機11を一定の姿勢に保つ制御を行うように
したことを特徴とするモータ・ボートにおける自動プレイニ
ング制御装置。
【請求項２】前記加速度検出回路４において、加速状態
が一定期間以上続いたことを検出するタイマ回路５と、当該タイマ回路５の検出信号により前記加速度検出回路
４の前記検出出力をリセットするリセット回路９と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のモータ・ボートにおけ
る自動プレイニング制御装置。