JP2909232B2 - 機関制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小形船舶等の機関のシ
フト機構あるいはスロットル機構等の被制御部を遠隔操
作するのに用いる機関制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】小形船舶の機関のシフト制御やスロット
ル制御を行うための従来の制御装置は、操作レバーを備
えた操作部の出力端と機関の被制御部とが、プッシュプ
ルケーブル等の機械的なコントロールケーブルによって
つながれている。そして上記操作レバーの動きは上記コ
ントロールケーブルを介して被制御部に伝達される。こ
のようなコントロールケーブルが使用された従来の機関
制御装置は、操作部から被制御部までの距離が長くなる
と、コントロールケーブルを操作する際の摩擦抵抗が増
大するとともに、各部の遊びも多くなるなどの問題を生
じる。特に複数の操作部を備えた制御装置の場合に、操
作時の摩擦抵抗が大きく、操作性が悪い。

【０００３】このような観点から、操作レバーの動きを
電気的な信号に変換し、この信号を電気ケーブルを介し
て駆動ユニットのモータに伝えることにより、モータの
力によって被制御部を動かすようにした機関制御装置
が、本発明者らによって開発されている。この種の電気
的な機関制御装置は、操作部から被制御部までの距離が
かなり長くても摩擦力が小さく、操作レバーを軽い力で
操作できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した電気的な機関
制御装置において、複数の操作部を備えている場合、そ
の操作系統を切替える際に、切替えようとしている操作
部が中立以外のシフトポジションにあったり、スロット
ル増速中に操作部が切替わることは安全上問題であり、
制御回路に改良の余地があった。また、この種の電気的
な機関制御装置の場合には、モータの機械力によってシ
フト操作が行われるため、シフト操作時にギヤがうまく
噛合わなかった時などに、それなりの対策が必要であっ
た。

【０００５】従って本発明の目的は、電気的に制御され
る駆動ユニットを備えた機関制御装置にあって、複数系
統の操作部の切替え動作を問題無く行うことができ、安
全かつ確実に作動する機関制御装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を果たすために
開発された本発明の機関制御装置は、操作レバーを有す
る複数の操作部と、上記操作レバーに連動する移動子の
位置に応じた電気的信号を送出する操作側センサと、機
関の被制御部に連動する被動部材とこの被動部材を駆動
するモータおよび上記被動部材の位置を検出する被動側
センサを備えた駆動ユニットと、上記複数の操作部のう
ち使用しようとする特定の操作部を選択する際にオンに
する操作部切替用の選択スイッチと、上記操作側センサ
によって検出される上記移動子の位置と上記被動側セン
サによって検出される被動部材の位置を比較しかつ両者
の位置が互いにずれた時にその差を無くす方向に上記モ
ータを動かすとともに、上記選択スイッチをオンにした
時に操作部の切替えを許可するプログラムが組まれてい
る制御回路とを具備した機関制御装置であって、

【０００７】上記制御回路は、上記駆動ユニットのモー
タが回転した時にモータの回転が開始した時点からの経
過時間を計測するタイマを備えているとともに、一定時
間以上経過しても上記移動子と被動部材の位置が一致し
ない場合に上記モータへの通電を一旦停止させたのち再
び上記モータに通電するリトライ動作プログラムを含ん
でおり、更にこの制御回路には、上記リトライ動作を行
ったのちも上記移動子と被動部材の位置が一致しない場
合に上記被動部材を元の位置に戻す方向に上記モータを
回転させかつ警報を発生するプログラムが組まれている
ものである。

【０００８】

【作用】複数系統の操作部のうち、使用モードにある特
定の操作部の操作レバーを動かすと、この操作レバーに
連動する移動子の位置と駆動ユニットの被動部材の位置
との間にずれが生じる。両者のずれは、操作側センサと
被動側センサとによって検出されるとともに、両者のず
れが無くなる方向にモータが駆動され、両者が一致した
時にモータが停止する。望ましくは操作部を切替えるた
めに選択スイッチを操作した時、使用モードにある操作
部と、切替えようとする操作部がいずれも中立位置にあ
り、しかも駆動ユニットの被動部材が中立位置にある時
のみ、切替えが許可されるように構成されている。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の一実施例について、図１ない
し図６を参照して説明する。図１に示された小形船舶用
機関制御装置１０は、複数系統の操作部１１，１２，１
３を備えている。操作部１１，１２，１３は、それぞれ
キャビンあるいはブリッジ等の操縦席に配置されてい
る。

【００１０】各操作部１１，１２，１３は、それぞれハ
ウジング１５に設けられた手動の操作レバー１６を備え
ている。ハウジング１５に、操作レバー１６の動きに連
動するシフト用移動子２０とスロットル用移動子２１が
設けられている。また、移動子２０，２１の位置に応じ
た電気的信号を送出するシフト用の操作側センサ２２と
スロットル用の操作側センサ２３が設けられている。

【００１１】なお、移動子２０，２１とセンサ２２，２
３はハウジング１５とは別の位置に設けられていてもよ
い。センサ２２，２３の一例はポテンショメータである
が、要するに移動子２０，２１の位置に応じた電気的信
号を発生できるものであればよいから、上記以外のセン
サが使われてもよい。

【００１２】操作側センサ２２，２３は、電気ケーブル
２５を介して、後述する制御回路３０の外部接続端子３
１に接続されている。図示例の接続端子３１は、制御回
路３０に電源が投入された時に、第１の操作部１１を優
先して使用モードとし、他の操作部１２，１３からの出
力は受付けないような優先順位としてある。

【００１３】操作部１１，１２，１３に、それぞれ、表
示ランプ３５と、操作部切換用の選択スイッチ３６が設
けられている。これらのランプ３５とスイッチ３６も制
御回路３０に接続されている。ランプ３５とスイッチ３
６は、ハウジング１５に取付けられていてもよいし、あ
るいはハウジング１５とは別の位置に設けられていても
よい。

【００１４】図示例の操作部１１，１２，１３は、単レ
バー式操作部であり、操作レバー１６の操作角度に応じ
て、シフト制御とスロットル制御が行えるようにしてあ
る。すなわち、操作レバー１６を中立位置から前側に所
定角度まで傾けると、シフトが前進位置に入ったことを
示す電気的信号がシフト用センサ２２から制御回路３０
に送出される。操作レバー１６を上記前進位置から更に
前側に倒すと、操作レバー１６の角度に応じたスロット
ル制御信号がスロットル用センサ２３から制御回路３０
に送られるようになっている。

【００１５】また、操作レバー１６を中立位置から後側
に所定角度まで傾けると、シフトが後進位置に入ったこ
とを示す電気的信号がセンサ２２から制御回路３０に送
出される。操作レバー１６を後進位置から更に後側に倒
すと、操作レバー１６の角度に応じたスロットル制御信
号がセンサ２３から制御回路３０に送出される。なお、
周知の複レバー式操作部のように、シフト用の操作レバ
ーとスロットル用の操作レバーが互いに独立していても
よい。

【００１６】ケース４０にシフト用駆動ユニット４１と
スロットル用駆動ユニット４２が収容されている。シフ
ト用駆動ユニット４１は、駆動源としてのＤＣモータ４
５と、被動部材４６の一例としてのラックと、上記モー
タ４５の回転力を被動部材４６に伝えるウォームギヤ等
の歯車機構４７と、被動部材４６の位置を検出する被動
側センサ４８などを備えて構成されている。被動側セン
サ４８の一例はロータリ形のポテンショメータである
が、要するに被動部材４６の位置に応じた電気的信号を
出力できるものであればよいから、上記以外のセンサが
使われてもよい。

【００１７】被動部材４６にプッシュプルケーブル５０
の一端側が接続されている。プッシュプルケーブル５０
の他端側は、被制御部の一例としての機関５５のシフト
操作端５６に接続されている。従って、被動部材４６が
所定のストロークで前進あるいは後退した時に、その移
動方向に応じて、機関５５のシフト機構が前進あるいは
後進位置に入る。

【００１８】スロットル用駆動ユニット４２は、駆動源
としてのＤＣモータ６０と、被動部材６１の一例として
のラックと、上記モータ６０の回転力を被動部材６１に
伝えるウォームギヤ等の歯車機構６２と、被動部材６１
の位置を検出する被動側センサ６３などを備えて構成さ
れている。被動部材６１にプッシュプルケーブル６５の
一端側が接続されている。プッシュプルケーブル６５の
他端側は、被制御部の一例としての機関５５のスロット
ル操作端６６に接続されている。すなわち、被動部材６
１の移動方向と移動量に応じて、機関５５のスロットル
機構がアイドリング位置から増速方向あるいは減速方向
に移動するようになっている。

【００１９】ケース４０に制御回路３０が収容されてい
る。制御回路３０はマイクロコンピュータを含むディジ
タル回路で構成され、メインスイッチ７０がオンになっ
た時に通電されるようにしてある。

【００２０】図２に示されるように、制御回路３０は、
前述したセンサ２２，２３，４８，６３や表示ランプ３
５および選択スイッチ３６等が接続される制御部７５
と、モータ４５，６０が接続されるモータドライバ７６
と、エンジンスタータ７７や警報器７８が接続されるパ
ワー出力部７９などからなる。警報器７８はランプある
いはブザー等である。

【００２１】以下に、制御部７５に組込まれている制御
プログラムについて、図３ないし図６を参照して説明す
る。図３にプログラムの概要を示してある。 （１）操作系統の切替え メインスイッチ７０がオフからオンに切替わった時、す
なわちシステムの立上げ時には、第１の操作部１１が優
先して使用できる状態となるように、外部接続端子３１
の優先順位が予め設定されている。従って、システムの
立上げ時は、自動的に第１の操作部１１が使用モードと
なる。そして以下の条件が満たされた時に、他の操作部
１２，１３に切替えることができるようなプログラムが
組まれている。

【００２２】図３および図４に示されるように、操作部
１１，１２，１３の切替えが許可されるのは、使用モー
ドにある操作部（システム立上げ時には第１の操作部１
１）の操作レバー１６とシフト用駆動ユニット４１の被
動部材４６が共に中立位置にあり、しかも切替えようと
する操作部（システム立上げ時には操作部１２または１
３）の操作レバー１６が中立位置にある時である。操作
レバー１６が中立位置にない場合には、操作レバー１６
を中立位置に戻す必要がある。その場合、操作レバー１
６を中立位置に戻すと、後述するシフト駆動ルーチンが
実行され、駆動ユニット４１の被動部材４６が中立位置
に戻ることにより、操作部１１，１２，１３を切替える
ことができる状態となる。

【００２３】（２）エンジン始動 エンジンを始動させるには、メインスイッチ７０をオン
にするとともに、エンジンスタータ７７を起動させる位
置に操作する。メインスイッチ７０がオフからオンに切
替わった時点ではエンジンスタータ７７の起動を禁止す
るモードにしてある。下記条件が満たされた時、エンジ
ンスタータ７７の給電端子に直列に接続されている出力
リレーが閉じることにより、スタータ７７の始動が許可
されるモードとなる。

【００２４】エンジンスタータ７７の始動が許可される
条件とは、使用モードにある操作部の操作レバー１６と
シフト用駆動ユニット４１が、いずれも中立位置にある
時である。従って、操作レバー１６が中立位置以外にあ
る時には、操作レバー１６を中立位置に戻す必要があ
る。操作レバー１６を中立位置に戻すと、後述するシフ
ト駆動ルーチンが実行され、駆動ユニット４１の被動部
材４６が中立位置に戻るため、エンジンスタートが許可
されるモードになる。

【００２５】（３）シフト操作 エンジンが始動したのち、使用モードにある操作部の操
作レバー１６を中立位置から前進位置あるいは後進位置
に移動させると、シフト用移動子２０が前進位置あるい
は後進位置まで移動する。このため、シフト用移動子２
０の位置とシフト用被動部材４６の位置との間に差が生
じる。両者の位置の差は、操作側センサ２２と被動側セ
ンサ４８とによって検出される。そして、両者の位置の
差を無くす方向にモータ４５が回転することにより、シ
フト用被動部材４６が所望のシフト操作方向に移動す
る。操作レバー１６を中立位置に戻すと、モータ４５が
逆方向に回転することにより、被動部材４６も中立位置
に戻る。

【００２６】図５に示されるシフト駆動ルーチンにおい
ては、モータ４５の回転が始まった時点からの経過時間
をカウントするタイマが含まれている。モータ４５が回
転し始めた時から一定時間が経過しても被動部材４６と
移動子２０の位置が一致しない場合は、モータ４５への
通電を一旦停止させたのち、再びモータ４５に通電す
る。このようなリトライ動作を行わせることにより、マ
リンギヤが内蔵されているシフト機構において、ギヤの
噛合いがうまく行われなかった時にも、短時間経過後
（例えば０．２秒経過後）の２度目のトライで、ギヤを
噛合わせることができる。

【００２７】上記リトライ動作を行っても被動部材４６
と移動子２０の位置が一致しない場合には異常と判断
し、被動部材４６を元の位置（最後に両者が一致してい
た位置）に戻すとともに、警報器７８を作動させる。こ
の場合、何らかの理由によって駆動ユニット４１が元の
位置に戻ることができなければ、一定時間経過後にモー
タ４５への通電を自動的に断つようにしてある。なお、
メインスイッチ７０をオンにした直後（システムの立上
げ時）に上述のリトライ動作から警報動作に入った時に
は、被動部材４６を中立位置に戻すようにしてある。

【００２８】船を急停止させるために、操作レバー１６
をシフト前進位置から中立位置を経て後進位置まで大き
なストロークで速く動かした時、あるいはその逆方向に
動かした時には、通常のシフト操作（中立〜前進あるい
は中立〜後進）の場合に比べて、モータ４５に通電しな
ければならない時間が２倍程度かかる。従ってこの場
合、前述したタイマが所定時間に達してしまわないよう
に、上記タイマをリセットするようにしてある。このよ
うなリセット機能を含ませたことにより、シフトを前進
から後進あるいはその逆方向に急操作する際に、前述し
たリトライ動作が行われてしまうことを回避できる。

【００２９】（４）スロットル操作 使用モードにある操作部の操作レバー１６をスロットル
操作範囲で動かすと、スロットル用移動子２１の位置
と、スロットル用駆動ユニット４２の被動部材６１の位
置との間に差が生じるため、両者を一致させる方向にモ
ータ６０が回転する。従って、操作レバー１６の操作角
度に応じてスロットル用被動部材６１が動き、所望のス
ロットル制御がなされる。

【００３０】図６に示されたスロットル駆動ルーチンに
おいては、モータ６０の回転が始まった時点からの経過
時間をカウントするタイマが含まれている。モータ６０
が回転し始めた時から一定時間が経過しても被動部材６
１と移動子２１の位置が一致しない時は異常と判断し、
スロットル用駆動ユニット４２をアイドリング位置に戻
すようにモータ６０を回転させるとともに、警報器７８
を作動させる。

【００３１】（５）その他の機能 図３に示されるように、シフト駆動ルーチンとスロット
ル駆動ルーチンは同時に行われる訳ではなく、交互に実
行されるか、または片方だけ連続して実行されるように
プログラムが組まれている。すなわち、スロットル駆動
ルーチンが実行されたのちは、スロットル用駆動ユニッ
ト４２がアイドリング位置にある時のみ、シフト駆動ル
ーチンに移行できるようにしてある。このため、スロッ
トルがアイドリング状態にある時のみ、シフト操作を行
うことができる。

【００３２】一方、シフト駆動ルーチンが実行されたの
ちは、シフト用駆動ユニット４１が前進・中立・後進の
いずれかのポジションにある時のみ、スロットル駆動ル
ーチンに移行できるようになっている。このため、シフ
トが前進または中立または後進位置に完全に入っている
時のみ、スロットル操作を行うことができる。従って、
操作部１１，１２，１３の切替え動作が、安全な状態の
もとで行われる。

【００３３】また、操作部１１，１２，１３と駆動ユニ
ット４１，４２をつないでいる電気ケーブル２５に断線
やショートなどの異常が発生した時に、制御電流の異常
を検出することにより、シフト用駆動ユニット４１にお
いては被動部材４６を中立位置に戻し、またスロットル
用駆動ユニット４２においては被動部材６１をアイドリ
ング位置に戻すようなプログラムが組込まれている。こ
うすることによって安全性が更に向上する。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、電気的に制御される駆
動ユニットと複数系統の操作部とを備えた機関制御装置
において、被制御部の遠隔操作や操作部の切替え等を安
全かつ確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による機関制御装置の操作部
と制御回路を示す概略図。

【図２】図１に示された機関制御装置の制御系のブロッ
ク図。

【図３】図１に示された機関制御装置の制御プログラム
の例を示すフローチャート。

【図４】図３に示されたプログラム中の操作部切替ルー
チンを示すフローチャート。

【図５】図３に示されたプログラム中のシフト駆動ルー
チンを示すフローチャート。

【図６】図３に示されたプログラム中のスロットル駆動
ルーチンを示すフローチャート。

【符号の説明】

１０…機関制御装置、１１，１２，１３…操作部、１６
…操作レバー、２０…シフト用移動子、２１…スロット
ル用移動子、２２…シフト用の操作側センサ、２３…ス
ロットル用の操作側センサ、３０…制御回路、３６…選
択スイッチ、４１…シフト用駆動ユニット、４２…スロ
ットル用駆動ユニット、４５…モータ、４６…被動部
材、４８…被動側センサ、５５…機関、６０…モータ、
６１…被動部材、６３…被動側センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 11/10 Ｆ０２Ｄ 11/10 Ｚ (72)発明者 松本 和久 神奈川県横浜市磯子区新磯子町１番地 日本発条株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−9041（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−113832（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−81285（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−190442（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−115735（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−254204（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−252926（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−156960（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−103753（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 29/02 B63H 21/22 F02D 11/04 F02D 11/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操作レバーを有する複数の操作部と、 上記操作レバーに連動する移動子の位置に応じた電気的
   信号を送出する操作側センサと、 機関の被制御部に連動する被動部材とこの被動部材を駆
   動するモータおよび上記被動部材の位置を検出する被動
   側センサを備えた駆動ユニットと、 上記複数の操作部のうち使用しようとする特定の操作部
   を選択する際にオンにする操作部切替用の選択スイッチ
   と、 上記操作側センサによって検出される上記移動子の位置
   と上記被動側センサによって検出される被動部材の位置
   を比較しかつ両者の位置が互いにずれた時にその差を無
   くす方向に上記モータを動かすとともに、上記選択スイ
   ッチをオンにした時に上記操作部の切替えを許可するプ
   ログラムが組まれている制御回路とを具備した機関制御
   装置であって、 上記制御回路は、上記駆動ユニットのモータが回転した
   時にモータの回転が開始した時点からの経過時間を計測
   するタイマを備えているとともに、一定時間以上経過し
   ても上記移動子と被動部材の位置が一致しない場合に上
   記モータへの通電を一旦停止させたのち再び上記モータ
   に通電するリトライ動作プログラムを含んでおり、更に
   この制御回路には、上記リトライ動作を行ったのちも上
   記移動子と被動部材の位置が一致しない場合に上記被動
   部材を元の位置に戻す方向に上記モータを回転させかつ
   警報を発生するプログラムが組まれていることを特徴と
   する機関制御装置。
2. 【請求項２】上記制御回路は、上記操作レバーを前進位
   置から中立位置を経て後進位置まで動かした時、あるい
   はその逆方向に動かした時に、上記タイマをリセットす
   るプログラムを含んでいる請求項１記載の機関制御装
   置。
3. 【請求項３】上記駆動ユニットはシフト用駆動ユニット
   とスロットル用駆動ユニットとに別れており、かつ上記
   制御回路には、スロットル用駆動ユニットがアイドリン
   グ位置にある時にのみシフト用駆動ユニットを動かすこ
   とができるようなプログラムと、シフト用駆動ユニット
   が前進，中立，後進のいずれかの位置にある時にのみス
   ロットル用駆動ユニットを動かすことができるようなプ
   ログラムが組まれている請求項１記載の機関制御装置。
4. 【請求項４】上記制御回路は、スロットル用駆動ユニッ
   トのモータが回転した時にモータの回転が開始した時点
   からの経過時間を計測するタイマを備えているととも
   に、一定時間以上経過しても上記移動子と被動部材の位
   置が一致しない場合に上記被動部材をアイドリング位置
   に戻す方向に当該モータを回転させかつ警報を発生する
   プログラムを含んでいる請求項３記載の機関制御装置。
5. 【請求項５】上記制御回路は、上記操作部と駆動ユニッ
   トを電気的につないでいるケーブルに異常が発生した時
   に、シフト用駆動ユニットにおいてはその被動部材を中
   立位置に戻すようにシフト用駆動ユニットのモータを回
   転させ、またスロットル用駆動ユニットにおいてはその
   被動部材をアイドリング位置に戻すようにスロットル用
   駆動ユニットのモータを回転させるプログラムを含んで
   いる請求項３記載の機関制御装置。