JP4099402B2

JP4099402B2 - Power steering device for boat with outboard motor

Info

Publication number: JP4099402B2
Application number: JP2003023967A
Authority: JP
Inventors: 久夫高見; 旭可児
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: JP2004231108A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンなどの駆動機構を搭載した船外機の操舵を、電動モータでパワーアシストするようにした船外機付きボートのパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の船外機付きボートのパワーステアリング装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この従来のパワーステアリング装置を図３に示している。
図示したように、船体１のステアリングホィール２には、このステアリングホィール２の回転に応じて引っ張られたり押されたりするステアリングケーブル３の一端を接続している。また、このステアリングケーブル３の他端をリンク部材４に接続している。そして、上記ステアリングケーブル３が引っ張られたり押されたりすることによって、このリンク部材４が図の左右に移動するようにしている。
【０００３】
上記リンク部材４には、揺動レバー５を連係し、このリンク部材４の移動に応じて、揺動レバー５が揺動するようにしている。また、この揺動レバー５を船外機７に固定しているが、この船外機７には、スクリュー６と、このスクリュー６を駆動する図示しないエンジンとを搭載している。そして、上記揺動レバー５が揺動したとき、船外機７が回動するようにしている。
したがって、上記ステアリングホィール２を回転させれば、ステアリングケーブル３→リンク部材４→揺動レバー５→船外機７とその操舵力が伝達され、船体の進行方向を変更することができる。
【０００４】
また、この船体１では以下のような構成によってアシスト力を発揮する。
すなわち、リンク部材４には、筒状のギアケース８を接続している。このギアケース８には、ラック部材９を摺動自在に設け、このラック部材９の一方にラック１０を形成し、このラック１０にピニオン１１がかみ合うようにしている。そして、このピニオン１１には電動モータｍを接続し、この電動モータｍをコントローラＣで制御している。
【０００５】
さらに、上記ラック部材９の両端をギアケース８から突出させている。そして、上記ラック部材９の片側突出端には、上記リンク部材４の基端を固定している。したがって、このラック部材９が軸方向に移動すれば、リンク部材４が移動し、このリンク部材４に接続している揺動レバー５を揺動させる。
【０００６】
また、この船体１にはステアリングホィール２の操舵トルクを検出するトルクセンサ１２を備え、このトルクセンサ１２を上記コントローラＣに接続している。
上記トルクセンサ１２を接続したコントローラＣには、スクリューが回転しているかどうかを検出するニュートラルセンサ１５と、スクリューの回転方向を検出するリバースセンサ１６と、エンジンの回転数を検出する回転数センサ１７とを接続している。
【０００７】
したがって、ステアリングホィール２を回すと、その操舵力が、ステアリングケーブル３→リンク部材４→揺動レバー５を介して船外機７に伝達されるとともに、その操舵力がトルクセンサ１２にも伝達され、このトルクセンサ１２でトルクを検出し、この検出信号をコントローラＣに入力する。
コントローラＣでは、上記トルクセンサ１２の出力信号に応じてパワーアシストすべき操舵力を演算し、その演算信号に応じて電動モータｍの出力とその回転方向を制御する。
【０００８】
上記のように制御された出力で電動モータｍが駆動すると、その駆動力がピニオン１１に伝達され、このピニオン１１を回転させる。このようにピニオン１１が回転すれば、ラック部材９がピニオン１１の回転方向に応じて左右何れかにスライドし、リンク部材４を可動させる。リンク部材４が可動されれば、揺動レバー５が揺動するとともに、船外機７を所定の方向に回動して、アシスト力を発揮することができる。
【０００９】
また、上記のようなスクリュー６を搭載した船体１では、このスクリュー６の回転反力の影響で、例えば、前進時には、船体を右方向に回そうとする力が常に作用するが、これをジャイロ効果という。このようにジャイロ効果が発生するので、直進走行時にステアリングホィール２を保舵している状態でも、操舵トルクが発生することになる。このように、操舵トルクが発生すれば、これがトルクセンサ１２で検出され、アシスト力が発揮されるので、軽い力で船体の直進性を維持することができる。
さらに、上記船体を回そうとする力、すなわちジャイロ効果は、エンジンの特性や、スクリューの特性によって異なる。したがって、この特性を考慮して、発揮されるアシスト力を制御するためコントローラＣを設けている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平０３−００５２９６号公報（第１〜３頁）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来のパワーステアリング装置では、ステアリングホィール２を操舵したときの操舵トルクをトルクセンサ１２で検出し、操舵力をアシストするようにしていた。しかし、ステアリングホィール２を操舵していないときにはアシスト力が発揮されない。すなわち、ステアリングホィールから手を放した状態では、操舵トルクが発生しないので、アシスト力が発揮されない。
【００１２】
例えば、漁船などの場合、漁師が自ら船体１を操舵することもある。このような漁船では、漁師はエンジンを掛けた状態でステアリングホィール２から手を放し、船体１を走行させながら、漁の準備などをする。しかし、船体１にはスクリュー６の回転反力の影響でジャイロ効果が作用するので、船体１は左右何れかに回ってしまう。また、このとき船外機７は操舵トルクが作用していないフリーな状態である。このフリーな状態の船外機７に上記スクリュー６の反力が作用すると、この船外機７がより大きく傾いてしまう。船外機７が傾けば傾くほど、船体１はその円弧をさらに小さくして回ってしまうという問題があった。
【００１３】
一方では、上記のようにステアリングホィール２から手を放すと船体１が回ってしまい、その直進性を維持することができないので、常に、ステアリングホィール２を保持しなければならない。このように、ステアリングホィール２を保持している場合には、操舵トルクが発生し、この操舵トルクに応じて電動モータｍが駆動しパワーアシストされる。つまり、常に電動モータｍが駆動している状態になる。
上記電動モータｍの駆動に必要な電力は、エンジンによって発電するので、電動モータｍを駆動すれば、その分、エンジンの出力のうちパワーアシストに回される出力が低下してしまう。そのために、上記電動モータｍが常に駆動されれば、エンジンによって駆動される発電機の消費馬力が大きくなるという問題がある。また、電動モータｍに常時通電されることにより、この電動モータｍが加熱するという問題もある。
【００１４】
また、上記直進時にもステアリングホィール２を保舵してアシスト力（保舵力）を発揮させなければならないが、その必要な保舵力は、エンジンの最大出力馬力などの特性やスクリューの特性等に応じて変わるものである。したがって、上記エンジンやスクリュー等を付け替えたときには、それらエンジン等に応じた保舵力を発揮させるために、上記コントローラＣの設定も変更しなければならない。エンジンやスクリューを付け替えるたびに、コントローラＣの設定を変更しなければならないので、上記付け替え時の手間が非常に煩雑になるという問題もあった。
この発明の目的は、ステアリングホィールから手を放しても船体の直進性を保つことができ、そのために消費馬力が大きくならない船外機付きボートのパワーステアリング装置を提供することである。さらに、他の目的は、エンジンやスクリューなどを付け替えたときの手間を簡略化することができる船外機付きボートのパワーステアリング装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ステアリングホィールの操作に応じて船外機を回動させる船外機付きボートのステアリング装置を前提とする。そして、スクリューを駆動する駆動機構と、ステアリングホィールの操舵方向および操舵力に応じて上記駆動機構によって駆動される電動モータと、電動モータに接続したギア機構と、ギア機構を介して電動モータの回転力を船外機に伝達する伝達機構と、操舵トルクを検出するトルクセンサと、このトルクセンサに接続したコントローラと、上記モータの回転をロックするための電磁クラッチとを備える。上記コントローラは電磁クラッチを制御して、トルクセンサの検出信号が設定値以下のとき、電動モータの回転をロックする一方、トルクセンサの検出信号が設定値よりも大きいとき、モータのロックを解除する構成にした点に特徴を有する。
第２の発明は、電磁クラッチは、電動モータの軸線上に設ける点に特徴を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態を図１に示している。
図１に示したように、ステアリングホィール２に接続したシャフト１８に操舵トルクを検出するトルクセンサ１９を設け、この検出信号をコントローラ２０に入力する。また、上記シャフト１８は、この発明のギア機構を構成するハイポイドギアの大ギア２１を介してピニオン１１と連係するようにしている。そして、上記大ギア２１にはハイポイドギアの小ギア２２をかみ合わせている。このようにハイポイドギアを用いたのは、大ギア２１と小ギア２２とのギア比が大きい点を利用したものである。なお、上記ギア機構としては、同じくギア比の大きいウォームギアを用いてもよい。
【００１７】
そして、上記小ギア２２は、電動モータＭの回転軸に接続している。したがって、電動モータＭが回転すれば、この回転力が小ギア２２、大ギア２１を介して、ピニオン１１に伝達される。このピニオン１１は従来例と同様に、ラック部材９とかみ合っている。そして、このラック部材９がリンク部材４を介して揺動レバー５と接続している。ただし、上記ラック部材９とリンク部材４とは、ステアリングケーブル２４で接続され、ラック部材９の移動がこのステアリングケーブル２４を介して、リンク部材４に伝達されるようにしている。
そして、このリンク部材４が移動すれば、揺動レバー５が揺動され、船外機７が回動することは従来例と同様である。
【００１８】
また、上記電動モータＭのモータ軸線上には、電磁クラッチ２５を設けている。この電磁クラッチ２５は、コントローラ２０からの信号によって切り替えられる。すなわち、上記コントローラ２０にはトルクセンサ１９からの検出信号が入力されるが、この検出信号が設定値以下のときには、上記電磁クラッチ２５を励磁する。電磁クラッチ２５が励磁されれば、電動モータＭがロックされ、その回転が阻止される。
【００１９】
また、上記設定値というのは、図２に示した、電動モータＭの不感帯領域の値Ａ，Ａ’とほぼ同じ値にしている。すなわち、操舵トルクが小さいときには、上記電動モータＭを駆動しないようにした不感帯を設け、小さな操舵トルクに対してはアシスト力が過剰反応しないようにしている。ただし、この不感帯というのは、操舵トルクが作用しても電動モータに電流を流さないというだけで、電磁クラッチとの励磁・非励磁とは無関係である。したがって、不感帯にあっても、電磁クラッチ２５が非励磁状態にあれば、船外機７側からの外力が大ギア２１に作用した場合には、電動モータＭが回転してしまう。このように電動モータＭが回転してしまえば、船外機７が不用意に転舵されてしまう。
そこで、操舵トルクがゼロのときだけでなく、この不感帯領域でも、上記電磁クラッチ２５を励磁して、電動モータＭをロックして、上記のような不用意な転舵を阻止するようにしている。
【００２０】
上記のように操舵トルクの検出信号が設定値以下になったとき電動モータＭがロックされるようにしているので、走行中にステアリングホィール２から手を放した場合には、上記電磁クラッチ２５が励磁されて、電動モータＭがロックされる。なぜなら、走行中にステアリングホィール２から手を放せば、操舵トルクが設定値以下になるからである。このように電動モータＭがロックされれば、ハイポイドギアを構成する小ギア２２、大ギア２１、ピニオン１１、ラック部材９もロックしたまま動かなくなる。
【００２１】
また、当然のこととしてラック部材９に接続した船外機７もロックされて動かなくなる。したがって、ステアリングホィール２から手を放した状況でも、船外機７は固定されたままになり、船外機７がスクリュー６の反力等によってそれ以上傾いてしまうことがない。船外機７がそれ以上傾かないので、ステアリングホィール２の中立時に、ステアリングホィール２から手を放しても、この船外機７が従来のように勝手に円弧を描いて回ってしまうことはなく、直進性を維持することができる。また、ステアリングホィール２の回動状態であっても、操舵トルクが設定値以下の場合には、その状態で電動モータＭがロックされるので、船外機７がそれ以上傾かないので、その回動角度を維持することができる。
一方、ステアリングホィール２が操舵されて、上記設定値以上のトルク信号が出力されれば、上記電磁クラッチ２５を非励磁にして、電動モータＭのロックを解放する。
【００２２】
したがって、上記ステアリングホィール２が操舵され、上記設定値以上の操舵トルクが検出されれば、上記電動モータＭのロックが解除されて電動モータＭが回転し、上記トルクセンサ１９の検出信号に応じたアシスト力が発揮される。
【００２３】
また、上記電動モータＭとピニオン１１との間に減速比の大きなギア機構を介在させたので、電動モータＭは小型化でき、その分コストを低減することができる。さらに、上記ギア機構を介在させて、電動モータＭを小型化しているので、この電動モータＭの回転をロックする電磁クラッチ２５も小型化することができる。
また、この実施形態によれば、操舵トルクが小さい場合には、電磁クラッチ２５のブレーキ力で電動モータＭが回転しないようにしているので、従来例のように電動モータが加熱するのを防止することができる。さらに、この電動モータＭが回転していない間は当然のこととしてエンジンの動力を消費せず、その分、エンジンの駆動による発電機の消費馬力が大きくなるのを防止することができ、エネルギーロスを少なくできる。
【００２４】
また、従来例では、直進時にもステアリングホィール２を保舵してアシスト力を発揮しなければならない上、このアシスト力をエンジンの特性やスクリューの特性に応じて、コントローラＣの設定をおこなっていた。しかし、この実施形態では、操舵トルクが小さい保舵時には、電動モータＭを回転させないで、アシスト力が発揮されないようにしている。したがって、保舵領域におけるアシスト力をエンジンやスクリューの特性に応じて設定する必要がない。
また、たとえ上記エンジンやスクリューを付け替えたときでも、コントローラＣの設定をやり直す必要がなく、それだけ手間を簡略化することができる。
【００２５】
なお、この実施形態では、従来例と同じ構成要素については同じ符号を用いて、その詳細な説明を省略している。また、ステアリングケーブル２４、リンク部材４、揺動レバー５がこの発明でいう伝達機構である。
【００２６】
さらに、上記実施形態では、電動モータＭに直接電磁クラッチ２５を設けるようにしているが、電動モータＭの回転をロックできるようなものであれば、この電磁クラッチ２５はどこに設けても良い。例えば、図１の電動モータＭに対して小ギア２２の延長線上左側に設けるようにしても良い。
いずれにしても、上記ギア機構によって電動モータＭを小型化し、この小型化した電動モータＭをロックするので、上記電磁クラッチ２５も小型化することができる。
また、電動モータＭを船体１の前方に設けるようにしているが、従来のように船尾側に設けるようにしても良い。
【００２７】
さらに、上記電磁クラッチ２５を励磁する設定値は、不感帯領域に設定された操舵トルクと全く同じ値にする必要はない。例えば、上記不感帯領域として設定された操舵トルクよりも小さい値を上記設定値としてもよい。このように不感帯領域として設定された操舵トルクよりも小さい値を設定値とすることによって、例えば電磁クラッチ２５を非励磁にした後に、電動モータＭのロックが解除されて駆動するので、なめらかな操舵フィーリングを実現することができる。
【００２８】
すなわち、上記電動モータＭのロックの解除に遅れが生じて、その間に操舵トルクが不感帯領域よりも大きくなっていた場合、この電動モータＭがロックしている状態で、すでに電動モータＭの出力が発生していることから、ロックの解除と同時に電動モータＭが高出力する。すなわち、急に上記操舵トルクに応じた電動モータＭの高出力が与えられる。このように回転していなかった電動モータＭが突然高出力するので、操舵に衝撃が発生し、操舵フィーリングが悪くなる。
これに対して、不感帯領域内で電磁クラッチ２５を非励磁にすれば、ロックの解除と同時に電動モータＭが高回転するということはない。すなわち、上記電動モータＭのロックが解除されても、不感帯領域内であれば、電動モータＭが突然高回転になることはなく、操舵フィーリングを良好に保つことができる。
【００２９】
また、上記設定値を値Ａよりも大きくした場合には、この電動モータＭには、上記クラッチによるロックか、あるいは、不感帯領域を超えたことによるモータ電流の出力かの何れかにより、上記電動モータＭが常に制御されることになる。したがって、この電動モータＭは、不感帯領域内であって、しかもロックもされていないというフリーな状態になることがない。上記電動モータＭがロックされずにしかもモータ電流が出力されないというフリーな状態になれば、この電動モータＭが外力によって回転してしまう可能性があるが、上記設定値を値Ａよりも大きくした場合には、このような不都合を防止することができる。
いずれにしても、この設定値以下では、電磁クラッチが励磁されそのブレーキ力が電動モータＭに作用するので、外乱によって電動モータＭが回転するのを防止し、ジャイロ効果で、船体１が旋回してしまうのを防止できる。
【００３０】
なお、上記実施形態では、電磁クラッチ２５を励磁した場合に、電動モータＭがロックされるようにしているが、これに限ったものではない。すなわち、電磁クラッチ２５を非励磁にした場合に、電動モータＭがロックされるようにしてもよく、いずれにしても、操舵トルクが設定値以下の場合に、上記電動モータＭがロックされればよい。
【００３１】
【発明の効果】
この発明によれば、操舵トルクの検出信号が設定値以下のとき、電磁クラッチを励磁して、この電磁クラッチによって電動モータの回転をロックするようにしたので、例えばステアリングホィールから手を放したような場合には、この電動モータがロックされる。電動モータがロックされることによって、伝達機構もロックされるので、船外機が大きく回動してしまうことがない。したがって、ステアリングホィールから手を放した場合であっても、手を放す前の進行方向に船体をある程度保つことができる。例えば、直進時に手を放した場合には、その直進性が維持され、回動時に手を放した場合には、その回転方向への進行が維持される。
しかも、このように電動モータの回転をロックするので、その間は、エンジンなどの駆動機構の馬力を減退させることがない。したがって、駆動機構の消費馬力が大きくなるのを防止することができる。さらに、電動モータに常時通電されることによる、この電動モータの加熱も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の全体概要図である。
【図２】この発明の実施形態の制御特性を示した図である。
【図３】従来例の全体概要図である。
【符号の説明】
２ステアリングホィール
７船外機
１９トルクセンサ
２０コントローラ
２１大ギア
２２小ギア
２５電磁クラッチ
Ｍ電動モータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power steering device for a boat with an outboard motor in which steering of an outboard motor equipped with a drive mechanism such as an engine is power-assisted by an electric motor.
[0002]
[Prior art]
As a power steering device for a conventional boat with an outboard motor, one described in Patent Document 1 is known. This conventional power steering apparatus is shown in FIG.
As shown in the figure, the steering wheel 2 of the hull 1 is connected to one end of a steering cable 3 that is pulled or pushed according to the rotation of the steering wheel 2. The other end of the steering cable 3 is connected to the link member 4. When the steering cable 3 is pulled or pushed, the link member 4 moves left and right in the figure.
[0003]
A swing lever 5 is linked to the link member 4 so that the swing lever 5 swings according to the movement of the link member 4. The swing lever 5 is fixed to the outboard motor 7, and the outboard motor 7 is equipped with a screw 6 and an engine (not shown) that drives the screw 6. When the swing lever 5 swings, the outboard motor 7 rotates.
Therefore, if the steering wheel 2 is rotated, the steering cable 3 → the link member 4 → the swing lever 5 → the outboard motor 7 and its steering force are transmitted, and the traveling direction of the hull can be changed.
[0004]
Further, the hull 1 exhibits an assist force with the following configuration.
That is, a cylindrical gear case 8 is connected to the link member 4. A rack member 9 is slidably provided on the gear case 8, and a rack 10 is formed on one side of the rack member 9 so that the pinion 11 is engaged with the rack 10. The pinion 11 is connected to an electric motor m, and the electric motor m is controlled by a controller C.
[0005]
Further, both ends of the rack member 9 are protruded from the gear case 8. The base end of the link member 4 is fixed to the one-side protruding end of the rack member 9. Therefore, when the rack member 9 moves in the axial direction, the link member 4 moves, and the swing lever 5 connected to the link member 4 is swung.
[0006]
Further, the hull 1 is provided with a torque sensor 12 for detecting the steering torque of the steering wheel 2, and the torque sensor 12 is connected to the controller C.
The controller C connected to the torque sensor 12 includes a neutral sensor 15 that detects whether the screw is rotating, a reverse sensor 16 that detects the rotational direction of the screw, and a rotational speed sensor 17 that detects the rotational speed of the engine. And connected.
[0007]
Therefore, when the steering wheel 2 is turned, the steering force is transmitted to the outboard motor 7 via the steering cable 3 → the link member 4 → the swing lever 5, and the steering force is also transmitted to the torque sensor 12. The torque is detected by the torque sensor 12, and this detection signal is input to the controller C.
The controller C calculates a steering force to be power-assisted according to the output signal of the torque sensor 12, and controls the output of the electric motor m and the rotation direction thereof according to the calculation signal.
[0008]
When the electric motor m is driven with the output controlled as described above, the driving force is transmitted to the pinion 11 to rotate the pinion 11. When the pinion 11 rotates in this way, the rack member 9 slides to the left or right depending on the rotation direction of the pinion 11 and moves the link member 4. When the link member 4 is moved, the swing lever 5 swings, and the outboard motor 7 can be rotated in a predetermined direction to exert an assist force.
[0009]
Further, in the hull 1 equipped with the screw 6 as described above, for example, when moving forward, a force to rotate the hull in the right direction always acts due to the effect of the rotational reaction force of the screw 6. It is called an effect. Since the gyro effect is generated in this way, steering torque is generated even when the steering wheel 2 is being held during straight traveling. Thus, if steering torque is generated, this is detected by the torque sensor 12 and the assist force is exerted. Therefore, the straightness of the hull can be maintained with a light force.
Further, the force for turning the hull, that is, the gyro effect, varies depending on the characteristics of the engine and the characteristics of the screw. Therefore, in consideration of this characteristic, the controller C is provided to control the assist force to be exerted.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 03-005296 A (pages 1 to 3)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional power steering apparatus, the steering torque when the steering wheel 2 is steered is detected by the torque sensor 12 to assist the steering force. However, the assist force is not exhibited when the steering wheel 2 is not being steered. That is, when the hand is released from the steering wheel, the steering torque is not generated, and thus the assist force is not exhibited.
[0012]
For example, in the case of a fishing boat, the fisherman may steer the hull 1 by himself. In such a fishing boat, the fisherman releases his hand from the steering wheel 2 with the engine running, and prepares for fishing while running the hull 1. However, since the gyro effect acts on the hull 1 due to the rotational reaction force of the screw 6, the hull 1 turns to the left or right. At this time, the outboard motor 7 is in a free state where no steering torque is applied. When the reaction force of the screw 6 acts on the outboard motor 7 in the free state, the outboard motor 7 is inclined more greatly. As the outboard motor 7 is tilted, there is a problem that the hull 1 turns around with a smaller arc.
[0013]
On the other hand, if the hand is released from the steering wheel 2 as described above, the hull 1 turns and the straightness cannot be maintained, so the steering wheel 2 must always be held. Thus, when the steering wheel 2 is held, a steering torque is generated, and the electric motor m is driven according to the steering torque to be power-assisted. That is, the electric motor m is always driven.
Since the electric power necessary for driving the electric motor m is generated by the engine, if the electric motor m is driven, the output of the engine that is turned to power assist is reduced accordingly. Therefore, if the electric motor m is always driven, there is a problem that the horsepower consumed by the generator driven by the engine increases. There is also a problem that the electric motor m is heated by constantly energizing the electric motor m.
[0014]
In addition, the steering wheel 2 must be steered even during the above-mentioned straight travel so that the assist force (steering force) is exerted. The necessary steering force is such as the maximum output horsepower of the engine, the characteristics of the screw, etc. It changes according to. Therefore, when the engine, screw, or the like is replaced, the setting of the controller C must be changed in order to exhibit the steering holding force corresponding to the engine or the like. Since the setting of the controller C has to be changed every time the engine or screw is changed, there is also a problem that the trouble at the time of changing becomes very complicated.
An object of the present invention is to provide a power steering device for a boat with an outboard motor that can maintain the straightness of the hull even if the hand is released from the steering wheel, so that the consumed horsepower does not increase. Another object of the present invention is to provide a power steering device for a boat with an outboard motor, which can simplify the labor when the engine, screw, and the like are replaced.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
1st invention presupposes the steering device of the boat with an outboard motor which rotates an outboard motor according to operation of a steering wheel. And a drive mechanism for driving the screw, an electric motor driven by the drive mechanism according to the steering direction and steering force of the steering wheel, a gear mechanism connected to the electric motor, and rotation of the electric motor via the gear mechanism A transmission mechanism for transmitting force to the outboard motor, a torque sensor for detecting a steering torque, a controller connected to the torque sensor, and an electromagnetic clutch for locking the rotation of the motor. The controller controls the electromagnetic clutch to lock the rotation of the electric motor when the detection signal of the torque sensor is below the set value, and to unlock the motor when the detection signal of the torque sensor is greater than the set value. Characterized by the point of construction.
The second invention is characterized in that the electromagnetic clutch is provided on the axis of the electric motor.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, a torque sensor 19 for detecting a steering torque is provided on the shaft 18 connected to the steering wheel 2, and this detection signal is input to the controller 20. The shaft 18 is linked to the pinion 11 via a large hypoid gear 21 constituting the gear mechanism of the present invention. The large gear 21 is engaged with a small gear 22 of a hypoid gear. The hypoid gear is used in this way because the gear ratio between the large gear 21 and the small gear 22 is large. As the gear mechanism, a worm gear having a large gear ratio may be used.
[0017]
The small gear 22 is connected to the rotating shaft of the electric motor M. Therefore, when the electric motor M rotates, this rotational force is transmitted to the pinion 11 via the small gear 22 and the large gear 21. The pinion 11 is engaged with the rack member 9 as in the conventional example. The rack member 9 is connected to the swing lever 5 via the link member 4. However, the rack member 9 and the link member 4 are connected by a steering cable 24 so that the movement of the rack member 9 is transmitted to the link member 4 via the steering cable 24.
When the link member 4 moves, the swing lever 5 is swung and the outboard motor 7 is rotated as in the conventional example.
[0018]
An electromagnetic clutch 25 is provided on the motor axis of the electric motor M. The electromagnetic clutch 25 is switched by a signal from the controller 20. That is, a detection signal from the torque sensor 19 is input to the controller 20, and when the detection signal is equal to or less than a set value, the electromagnetic clutch 25 is excited. If the electromagnetic clutch 25 is excited, the electric motor M is locked and its rotation is prevented.
[0019]
Further, the set value is set to be substantially the same as the values A and A ′ of the dead zone region of the electric motor M shown in FIG. That is, when the steering torque is small, a dead zone is provided so that the electric motor M is not driven, so that the assist force does not excessively react to the small steering torque. However, this dead zone is not related to excitation / de-excitation with the electromagnetic clutch, only that no current flows through the electric motor even when steering torque is applied. Therefore, even in the dead zone, if the electromagnetic clutch 25 is in a non-excited state, the electric motor M will rotate when an external force from the outboard motor 7 acts on the large gear 21. If the electric motor M rotates in this way, the outboard motor 7 is inadvertently steered.
Therefore, not only when the steering torque is zero, but also in the dead zone region, the electromagnetic clutch 25 is excited to lock the electric motor M so as to prevent such inadvertent turning. .
[0020]
Since the electric motor M is locked when the steering torque detection signal becomes equal to or lower than the set value as described above, when the hand is released from the steering wheel 2 during traveling, the electromagnetic clutch 25 is The electric motor M is locked by being excited. This is because if the hand is released from the steering wheel 2 during traveling, the steering torque becomes equal to or less than the set value. If the electric motor M is locked in this way, the small gear 22, the large gear 21, the pinion 11, and the rack member 9 that constitute the hypoid gear also cannot move while being locked.
[0021]
As a matter of course, the outboard motor 7 connected to the rack member 9 is also locked and cannot move. Therefore, even when the hand is released from the steering wheel 2, the outboard motor 7 remains fixed, and the outboard motor 7 does not tilt further due to the reaction force of the screw 6 or the like. Since the outboard motor 7 does not tilt any further, even if the steering wheel 2 is released when the steering wheel 2 is in the neutral position, the outboard motor 7 will not rotate freely in an arc as before. Can maintain straightness. Even when the steering wheel 2 is in a rotating state, if the steering torque is less than the set value, the electric motor M is locked in that state, so the outboard motor 7 does not tilt any further. The moving angle can be maintained.
On the other hand, when the steering wheel 2 is steered and a torque signal greater than the set value is output, the electromagnetic clutch 25 is de-energized and the electric motor M is unlocked.
[0022]
Therefore, when the steering wheel 2 is steered and a steering torque equal to or higher than the set value is detected, the electric motor M is unlocked and the electric motor M is rotated, and the detection signal of the torque sensor 19 is applied. Assist power is demonstrated.
[0023]
Further, since a gear mechanism having a large reduction ratio is interposed between the electric motor M and the pinion 11, the electric motor M can be reduced in size, and the cost can be reduced correspondingly. Furthermore, since the electric motor M is miniaturized through the gear mechanism, the electromagnetic clutch 25 that locks the rotation of the electric motor M can also be miniaturized.
Further, according to this embodiment, when the steering torque is small, the electric motor M is prevented from rotating by the braking force of the electromagnetic clutch 25, so that the electric motor is prevented from being heated as in the conventional example. be able to. Further, as long as the electric motor M is not rotating, the power of the engine is naturally not consumed, and accordingly, it is possible to prevent the power consumption of the generator from being increased by driving the engine and to prevent energy loss. Can be reduced.
[0024]
Moreover, in the conventional example, the steering wheel 2 must be steered even when going straight and the assist force must be exhibited, and the controller C is set according to the engine characteristics and the screw characteristics. . However, in this embodiment, at the time of steering with a small steering torque, the electric motor M is not rotated so that the assist force is not exhibited. Therefore, it is not necessary to set the assist force in the steering area in accordance with the characteristics of the engine and the screw.
Further, even when the engine or screw is replaced, it is not necessary to reset the controller C, and the labor can be simplified accordingly.
[0025]
In this embodiment, the same components as those in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Further, the steering cable 24, the link member 4, and the swing lever 5 are the transmission mechanism in the present invention.
[0026]
Further, in the above embodiment, the electromagnetic clutch 25 is provided directly on the electric motor M. However, the electromagnetic clutch 25 may be provided anywhere as long as the rotation of the electric motor M can be locked. For example, it may be provided on the left side of the extension line of the small gear 22 with respect to the electric motor M in FIG.
In any case, since the electric motor M is downsized by the gear mechanism and the downsized electric motor M is locked, the electromagnetic clutch 25 can also be downsized.
Moreover, although the electric motor M is provided in front of the hull 1, it may be provided on the stern side as in the past.
[0027]
Further, the set value for exciting the electromagnetic clutch 25 need not be the same value as the steering torque set in the dead zone region. For example, a value smaller than the steering torque set as the dead zone may be set as the set value. Thus, by setting the value smaller than the steering torque set as the dead zone as the set value, for example, after the electromagnetic clutch 25 is de-energized, the electric motor M is unlocked and driven, so that smooth steering is performed. Feeling can be realized.
[0028]
That is, when a delay occurs in releasing the lock of the electric motor M and the steering torque is larger than the dead zone during that time, the output of the electric motor M is already in a state where the electric motor M is locked. Since this occurs, the electric motor M outputs a high power simultaneously with the release of the lock. That is, a high output of the electric motor M corresponding to the steering torque is suddenly given. Since the electric motor M that has not rotated in this way suddenly outputs a high power, an impact is generated in the steering, and the steering feeling is deteriorated.
On the other hand, if the electromagnetic clutch 25 is de-energized in the dead zone region, the electric motor M does not rotate at the same time as the lock is released. That is, even if the lock of the electric motor M is released, the electric motor M does not suddenly become a high rotation within the dead zone region, and the steering feeling can be kept good.
[0029]
Further, when the set value is larger than the value A, the electric motor M is supplied with the electric motor M by either the locking by the clutch or the output of the motor current due to exceeding the dead band region. The motor M is always controlled. Therefore, this electric motor M does not enter a free state that it is in the dead zone region and is not locked. If the electric motor M is not locked and the motor current is not output, the electric motor M may be rotated by an external force, but the set value is made larger than the value A. In such a case, such inconvenience can be prevented.
In any case, below this set value, the electromagnetic clutch is energized and the braking force acts on the electric motor M, so that the electric motor M is prevented from rotating due to disturbance, and the hull 1 turns due to the gyro effect. Can be prevented.
[0030]
In the above embodiment, the electric motor M is locked when the electromagnetic clutch 25 is excited. However, the present invention is not limited to this. That is, when the electromagnetic clutch 25 is de-energized, the electric motor M may be locked. In any case, if the electric motor M is locked when the steering torque is equal to or lower than the set value. Good.
[0031]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the detection signal of the steering torque is equal to or lower than the set value, the electromagnetic clutch is excited and the rotation of the electric motor is locked by the electromagnetic clutch. For example, it seems that the hand is released from the steering wheel. In this case, the electric motor is locked. Since the transmission mechanism is also locked when the electric motor is locked, the outboard motor does not rotate greatly. Therefore, even when the hand is released from the steering wheel, the hull can be kept to some extent in the traveling direction before the hand is released. For example, when the hand is released during straight travel, the straight travel performance is maintained, and when the hand is released during rotation, the progress in the rotational direction is maintained.
Moreover, since the rotation of the electric motor is locked in this way, the horsepower of the drive mechanism such as the engine is not reduced during that time. Therefore, it is possible to prevent the horsepower consumption of the drive mechanism from increasing. Furthermore, the electric motor can be prevented from being heated by constantly energizing the electric motor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall schematic diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing control characteristics of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an overall schematic diagram of a conventional example.
[Explanation of symbols]
2 Steering wheel 7 Outboard motor 19 Torque sensor 20 Controller 21 Large gear 22 Small gear 25 Electromagnetic clutch M Electric motor

Claims

The steering device of a ship with outboard motor boats to pivot the outboard motor in accordance with the operation of the steering wheel, a driving mechanism for driving the screw is driven by the drive mechanism in accordance with the steering direction and the steering force of the steering wheel An electric motor, a gear mechanism connected to the electric motor, a transmission mechanism that transmits the rotational force of the electric motor to the outboard motor via the gear mechanism, a torque sensor that detects steering torque, and a controller connected to the torque sensor And an electromagnetic clutch for locking the rotation of the motor, and the controller controls the electromagnetic clutch to lock the rotation of the electric motor when the detection signal of the torque sensor is equal to or less than a set value. The outboard motor is designed to release the motor lock when the detection signal of the motor is larger than the set value. Of the power steering system.

The power steering apparatus for a boat with an outboard motor according to claim 1, wherein the electromagnetic clutch is provided on an axis of the electric motor.