JP4216171B2 - ジェット推進艇のスラスト制御装置 - Google Patents

Description

本願発明は、スロットルが全閉状態にあり、且つ、ステアリング装置が所定量以上操舵されたときに、操舵に必要なスラストをウォータージェットポンプに発生させるべく、該ウォータージェットポンプを駆動するエンジンを制御するジェット推進艇のスラスト制御装置に関する。

小型滑走艇（PWC：Personal Watercraft）に代表されるようなウォータージェットポンプ推進式の小型滑走艇にあっては、該ウォータージェットポンプのインペラは、後方から見て反時計方向に回転するようなものが一般的である。したがって、インペラの反力によって船体は右にバンクされる傾向にあり、右に旋回し易い。

ところで、ウォータージェットポンプでは、インペラ後方に配置されたステアリングノズルを左右に振ることによってスラスト方向を変え、転舵する構成となっている。このため、スロットルが全閉状態とされたときには、転舵し難い。

そこで、例えば、特許文献１乃至３には、スロットルが全閉状態とされ、舵が効きにくくなったときに、スロットル操作に拘わらずスラストを大きくするように制御して、舵が効き易いようにするステアリングアシスト技術が開示されている。

しかしながら、上記のようなインペラの反力によって、スラストを発生したときの左右の転舵し易さが異なるため、ユーザがステアリング装置を左又は右に操作したときに同じようにスラストを大きくしても、同じような舵効きが得られ難い。
米国特許第6,159,059号明細書 カナダ特許第2,207,938号明細書 米国特許第6,124,809号明細書

本願発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ジェット推進艇のステアリングアシスト技術において、ステアリング装置の操舵方向に応じて左右で異なるスラストを発生するように制御することにより、操舵方向に拘わらず左右で同様の転舵を可能とするジェット推進艇のスラスト制御装置を提供することを目的とする。

本願発明に係るジェット推進艇のスラスト制御装置は、エンジンにより駆動されるウォータージェットポンプを備え、該ウォータージェットポンプによりスラストを得て推進するジェット推進艇であって、前記エンジンのスロットルを全閉する操作を検出するスロットルセンサと、ステアリング装置の所定量以上の操舵及び該操舵が左操舵であるのか右操舵であるのかを検出するステアリングセンサと、前記スロットルセンサにより前記スロットルの全閉操作が検出され、且つ、前記ステアリングセンサにより前記所定量以上の操舵が検出されたときに、該ステアリングセンサにより検出された操舵が左操舵であるときと右操舵であるときとで異なるスラストを前記ウォータージェットポンプに発生させるように、前記エンジンを制御する制御装置とを備えることを特徴とする。

上記発明に係るスラスト制御装置によれば、ジェット推進艇のステアリングアシスト技術において、ステアリング装置の操舵が右操舵であるときと左操舵であるときとで異なるスラストを発生するように制御することにより、操舵方向に拘わらず左右で同様の転舵が可能となる。

より具体的には、前記制御装置は、前記操舵が右操舵であるときに、左操舵であるときよりも大きいスラストを発生させることにより、左操舵であるときと右操舵であるときとで同様の転舵を可能とすることができる。

以下、本願発明に係るジェット推進艇のスラスト制御装置について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は、本願発明の実施の形態に係るジェット推進艇の全体構成を示す右側からの側面図、及び、図２は、図１の平面図である。本実施の形態においては、ジェット推進艇として、小型滑走艇（PWC：Personal Watercraft）を例示している。ただし、本願発明は、小型滑走艇に限定されるものではなく、ウォータジェットポンプによりスラストを得て推進する任意のタイプのジェット推進艇に適用することが可能である。しかし、ダブルＶハルなどの船底形状を有する、旋回時にバンクしない種類のジェット推進艇にあっては、インペラの反力の影響を受け難いため、本願発明には適していない。逆に言えば、それ以外の、旋回時にバンクするタイプのジェット推進艇には適していると言える。

図１，図２において、本実施の形態に係るジェット推進艇の船体1は、ハル2とその上方を覆うデッキ3とから構成されている。これらハル2とデッキ3とを全周で接続するラインはガンネルライン4と呼ばれ、該ガンネルライン4は、本実施の形態では、或る状態での本ジェット推進艇の喫水線L（図１中、二点鎖線で示す）より上方に位置している。

上記デッキ3の中央よりやや後部には、図２の平面図に破線で示すように、船体1の上面に前後方向に延びる略長方形の開口5が形成され、該開口5は、騎乗用シート7により上方から覆われている。また、該シート7下方のハル2とデッキ3とに囲まれた空間6内には、エンジンEが搭載されている。

図１に示すように、上記エンジンEのクランクシャフト10は、後方に延び、その後端部は、ウォータージェットポンプPのポンプ軸12にプロペラ軸11を介して一体回転可能に連結されている。ウォータージェットポンプPのポンプ軸12には、インペラ13が取着され、該インペラ13は、その外周囲を円筒状のポンプケーシング15により覆われている。

ハル2の底面には、吸水口16が設けられ、該吸水口16から取り入れられた水を吸水通路17を介してウォータージェットポンプPへ送り込み、該ウォータージェットポンプPは、送り込まれた水をインペラ13により加圧及び加速し、通水断面積が後方へいくに従って小さくされたポンプノズル18を通じてその後端の噴射口19から吐出し、スラスト力を得るようになっている。なお、図１において、14はインペラ13後方の水流を整流するための静翼である。

図１，図２において、バー式の操舵ハンドル20は、上記ポンプノズル18後方にて図示しない揺動軸により左右への揺動自在に設けられたステアリングノズル21と連動するようになっている。従って、オペレータが、ハンドル20を時計方向又は反時計方向に回動操作することによって、ステアリングノズル21を逆方向に揺動させ、艇を所望する方向に転舵することができるようになっている。

図１に示すように、上記ステアリングノズル21の上後方には、ボウル形状の後進用ディフレクタ23が、水平配置された揺動軸24を中心として下方へ揺動可能に設けられている。また、図１，図２に示すように、ハンドル20の近傍、本実施の形態では、ハンドル20の右前方の船体1の位置には、前進・後進を切り換えるための後進切換レバー27が設けられている。

図３に図１の拡大断面図を示すように、上記の後進切換レバー27は、基端部を船体1に揺動自在に設けられており、先端部にその揺動動作をロック・解除するロック解除ボタン270を備えている。オペレータは、後進切換レバー27を握り、このロック解除ボタン270を指で押さえながら、後進切換レバー27を矢印Aの方向へ揺動させることによって、後進切換レバー27の基端部にその一端を連結されたケーブル271を引き操作し、該ケーブル271の他端に連結されたディフレクタ23をステアリングノズル21後方の下方位置へ揺動せしめ、ステアリングノズル21から後方に吐出された水を前方に転向させることによって、前進から後進に切り換えるようになっている。なお、後進に切り換えた状態でロック解除ボタン270から指を離すことにより、後進切換レバー27の揺動がロックされ、後進状態を維持することができるようになっている。さらに、この状態から、ロック解除ボタン270を押し、後進切換レバー27を逆方向へ揺動させることにより、前進に戻すことができる。

図３，図４に本実施の形態に係るジェット推進艇のステアリング装置8を示すように、該ステアリング装置8は、ハンドル20と、上端でハンドル20を保持し、下方へ延びるステアリングコラム20Aと、該ステアリングコラム20Aをステアリングノズル21に連動連結するリンク機構80とを備えている。また、ステアリング装置8には、本願発明に係るステアリングセンサ31が設けられている。

該ステアリングセンサ31は、例えば、永久磁石311と、それぞれ近接センサから構成される第１及び第２ステアリングセンサ312R及び312Lとを備えている。永久磁石311は、ハンドル20のステアリングコラム20Aの中途に固設された円板状部材の円周方向の一箇所に設置されている。ステアリングセンサ312R及び312Lは、この永久磁石311の設置箇所を基準として、時計方向（即ち、右方向）及び反時計方向（即ち、左方向）に所定角度（例えば、各２０度）の位置にそれぞれ配設されている。このように、ハンドル20を上記所定角度回転させるのに応じて、対応する側のステアリングセンサ312R又は312Lに永久磁石311が近接し、該ステアリングセンサ312R又は312Lが“ＯＮ”となり、所定の操舵を検出するようになっている。検出信号は、これらステアリングセンサ312R及び312Lに接続された後述のＥＣＵ（Electronic Control Unit）30に与えられる（図５参照）。なお、ステアリングセンサ31としては、リミットスイッチなどの各種スイッチ、また、ポテンショメータなどの角度を検出することができる各種センサを採用することも可能である。

本実施の形態に係るジェット推進艇は、ＥＣＵ30を備えており、該ＥＣＵ30は、図５に示すように、左右のステアリングセンサ312R及び312Lに接続されている。また、ＥＣＵ30は、本願発明に係るスロットルセンサとしての、エンジンEのスロットル開度を検出するスロットル開度センサ32に接続されている。このスロットル開度センサ32は、ＥＣＵ30がスロットル全閉状態を検出するために設けられているものであるが、このような目的を同様に達成するスロットルセンサとしては、エンジン回転数センサ、船速センサ、及び加速度センサなどの種々のセンサがあり、これらの利用態様は、本願出願人が、（１）2001年6月8日に出願し、2003年4月22日に特許された米国特許第6,551,152号明細書、（２）2001年8月2日に出願し、2003年5月27日に特許された米国特許第6,568,968号明細書、（３）2001年9月17日に出願し、2003年4月10に公開された米国特許出願公開第2003-0066469-A1号明細書、及び（４）2001年8月2日に出願し、2003年6月8日に特許された米国特許第6,589,085号明細書に開示されており、ここで参照することによって本出願に取り込む。

また、上記の「スロットル全閉状態」は、スロットルが完全に閉じられた状態だけではなく、それに近い状態、及び／又は急激にスロットルが大きく閉じられた状態などを含み、上記（１）乃至（４）の明細書に同様に開示されている。したがって、ここでは参照することによって本出願に取り込む。なお、「スロットル全閉操作」は、このような状態にするオペレータの操作を言う。

ＥＣＵ30は、スロットル開度センサ32から与えられるエンジンEのスロットル開度に基づいて「スロットル全閉状態」を判断し、また、左右のステアリングセンサ312R及び312Lの何れかから与えられる検出信号に基づいて「所定量以上の操舵」を右操舵、左操舵に分けて判断する。そして、ＥＣＵ30は、次のフローチャートに示すように、「スロットル全閉状態」であり、且つ、「所定量以上の操舵」があったときに、以下に説明するように、「右操舵」、「左操舵」で異なる大きさでスラストを大きくするようにエンジンEを制御する。

左右の操舵で異なるスラストを発生させるために、ＥＣＵ30は、メモリ30A（本実施の形態においてはＥＣＵ30に内蔵されている）を備え、メモリ30Aには、典型的には、ＥＣＵ30が通常運転時にエンジンEを制御する際の通常運転値が記憶されているほか、左右の異なるスラストを発生させるためのモードＩ値及びＩＩ値がそれぞれ記憶されている。

まず、図６に示すように、前進時について説明する。ＥＣＵ30は、メモリ30Aに記憶された通常運転値に基づいた通常のエンジン制御を行なっている状態（通常運転：ステップS1）から、スロットル開度センサ32から与えられる情報に基づいて「スロットル全閉状態」であるか否かを判断する（ステップS2）。「スロットル全閉状態」である場合（ステップS2で“YES”）には、ＥＣＵ30は、続いて、左右のステアリングセンサ312R及び312Lのうちの何れかから検出信号があり、「所定量以上の操舵」があったか否かを判断する（ステップS3）。

ここで、「スロットル全閉状態」でないか（ステップS2で“NO”）、又は「所定量以上の操舵」がなかった（ステップS3で“NO”）場合には、ＥＣＵ30は、ステップS1に戻り、引き続き「通常運転」を継続すべく制御する。ここで、「通常運転」とは、本願発明に係るステアリングアシスト技術を利用した制御（即ち、ステアリングアシスト制御）をしない場合の、例えば、スロットル開度に基づいたＥＣＵ30による通常のエンジンEの制御状態を言い、同様に、上記（１）乃至（４）の明細書に開示されている。したがって、ここでは参照することによって本出願に取り込む。

一方、「所定量以上の操舵」があった場合（ステップS3で“YES”）には、ＥＣＵ30は、左右のステアリングセンサ312R及び312Lのうちの何れかによる検出か判断し、これによって左右の何れかの操舵かを判断する（ステップS4）。例えば、左操舵であった場合（ステップS4で“左”）には、ＥＣＵ30は、メモリ30Aに記憶されたモードＩ値（例えば、３１００ｒｐｍ）に基づいて、スラストを大きくするようにエンジンEを制御し（ステップS5）、ステップS2の処理に戻る。また、例えば、右操舵であった場合（ステップS4で“右”）には、ＥＣＵ30は、メモリ30Aに記憶されたモードＩＩ値（例えば、３０００ｒｐｍ）に基づいて、スラストを大きくするようにエンジンEを制御し（ステップS6）、ステップS2の処理に戻る。

ここで、左操舵の場合のモードＩ値に基づいたエンジン回転数の目標値は、前述したような反力の影響をキャンセルするために、右操舵の場合のモードＩＩ値に基づいたエンジン回転数の目標値よりも大きく設定される。

また、後進時についても、図７に示すようにまったく同様の制御（ステップS1a〜S6a）とすることが可能であるが、ディフレクタ23による水流の反射特性なども影響するため、目標のエンジン回転数は、それぞれ多少の変更が必要であるかも知れない。

スラストを大きくするようにエンジンEを制御するためには、典型的には、上述のようにエンジン回転数を上昇させるように制御するが、スラストを大きくすることができれば、他の方法をとっても構わない。エンジン回転数を上昇させるためには、具体的には、例えば、図８乃至図１０に示すような構成により実現することが可能である。

例えば、これは、図８に示すように、エンジンEが直噴式の燃料供給装置を備える構成の場合には、インジェクタ41からの燃料噴射量（流量）、及び／又はイグニッションコイル42による点火時期の変更により実現可能である。

また、例えば、図９に示すように、エンジンEが４サイクルエンジンである場合には、インジェクタ41からの燃料噴射量（流量）、及び／又はスロットルボディ43のバイパス通路内の空気量（流量）を調節するステッパモータ43Aによる弁開度、及び／又はイグニッションコイル42による点火時期の変更により実現可能である。

さらに、例えば、図１０に示すように、エンジンEがキャブレタ式の燃料供給装置を備える構成の場合には、スロットルレバー28に連結されたキャブレタ44を、スロットルレバー28とは別系統に駆動するアクチュエータ45による弁開度、及び／又はイグニッションコイル42による点火時期の変更により実現可能である。

ここで、エンジン回転数を上昇させる制御の例は、同様に、上記（１）乃至（４）の明細書に種々開示されている。したがって、ここでは参照することによって本出願に取り込む。

以上のように、本願発明に係るジェット推進艇のスラスト制御装置によれば、ジェット推進艇のステアリングアシスト技術において、ステアリング装置の操舵方向に応じて左右で異なるスラストを発生するように制御することにより、操舵方向に拘わらず左右で同様の転舵を可能とする等の効果を奏する。

本願発明の実施の形態に係るジェット推進艇の全体構成を示す右側からの側面図である。 図１の平面図である。 ステアリング装置及びリバース操作装置を示す図１の一部拡大断面図である。 図３のステアリング装置の分解斜視図である。 図１のジェット推進艇が備えるスラスト制御装置の構成を示すブロック図である。 図５のスラスト制御装置のＥＣＵの処理手順を示すフローチャートである（前進時）。 図５のスラスト制御装置のＥＣＵの処理手順を示すフローチャートである（後進時）。 図５に示したスラスト制御装置によりエンジン回転数を上昇させるための具体的な構成例である。 図５に示したスラスト制御装置によりエンジン回転数を上昇させるための具体的な構成の別の例である。 図５に示したスラスト制御装置によりエンジン回転数を上昇させるための具体的な構成のさらに別の例である。

符号の説明

1 船体
2 ハル
3 デッキ
4 ガンネルライン
5 開口
6 空間
7 騎乗用シート
8 ステアリング装置
10 クランクシャフト
11 プロペラ軸
12 ポンプ軸
13 インペラ
15 ポンプケーシング
16 吸水口
17 吸水通路
18 ポンプノズル
19 噴射口
20 操舵ハンドル
20A ステアリングコラム
21 ステアリングノズル
23 後進用ディフレクタ
24 揺動軸
27 後進切換レバー
28 スロットルレバー
30 ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
30A メモリ
31 ステアリングセンサ
32 スロットル開度センサ
41 インジェクタ
42 イグニッションコイル
43 スロットルボディ
43A ステッパモータ
44 キャブレタ
45 アクチュエータ
80 リンク機構
270 ロック解除ボタン
271 ケーブル
311 永久磁石
312L 第１ステアリングセンサ
312R 第２ステアリングセンサ

Claims (2)

1. エンジンにより駆動されるウォータージェットポンプを備え、該ウォータージェットポンプによりスラストを得て推進するジェット推進艇であって、
   前記エンジンのスロットルを全閉する操作を検出するスロットルセンサと、
   ステアリング装置の所定量以上の操舵及び該操舵が左操舵であるのか右操舵であるのかを検出するステアリングセンサと、
   前記スロットルセンサにより前記スロットルの全閉操作が検出され、且つ、前記ステアリングセンサにより前記所定量以上の操舵が検出されたときに、該ステアリングセンサにより検出された操舵が左操舵であるときと右操舵であるときとで異なるスラストを前記ウォータージェットポンプに発生させるように、前記エンジンを制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とするジェット推進艇のスラスト制御装置。
2. 前記制御装置は、前記操舵が右操舵であるときに、左操舵であるときよりも大きいスラストを発生させることを特徴とする請求項１記載のジェット推進艇のスラスト制御装置。

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