JP4664691B2 - 船外機の操舵装置 - Google Patents

Description

この発明は、船外機の操舵装置に関し、より詳しくは、複数基の船外機を操舵する船外機の操舵装置に関する。

船体の後部に船外機を複数基並列に固定する、いわゆる多基掛けの場合、各船外機はタイロッドと呼ばれるリンク機構で接続され、操舵が機械的に連動して行われるのが一般的であった（例えば特許文献１参照）。
特開平８−２７６８９６号公報

船外機を多基掛けする場合、船体の航行状態に応じて各船外機の操舵角に差分を設けて相対角度を調節することで、船体の直進性や旋回性を向上させることができる。直進性を向上させるには、船体の左右の振れが抑制されるように、各船外機のプロペラの回転軸の延長線が船外機よりも進行方向前方で交差するように相対角度を設定すれば良い。逆に各船外機のプロペラの回転軸の延長線を船外機よりも後方で交差させることにより、旋回性を向上することができる。

しかしながら、従来技術にあっては、船外機同士がタイロッドによって機械的に接続されていたことから、船外機間の相対角度は一義的に決定されてしまう。そのため、航行状態に応じて船外機間の相対角度を調節することができず、直進性の向上と旋回性の向上を両立することができないという不具合があった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、船体に固定された複数基の船外機の間の相対角度を航行状態に応じて調節し、直進性と旋回性の両方を向上させるようにした船外機の操舵装置を提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、操船者によって操作されたステアリングホイールの回転角に応じ、船体に固定された複数基の船外機をそれぞれアクチュエータで個別に操舵する船外機の操舵装置であって、前記船外機に搭載されたエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記ステアリングホイールの回転角を検出する回転角検出手段と、前記検出されたエンジン回転数とステアリングホイールの回転角の少なくともいずれかに基づいて前記複数基の船外機の目標操舵角を個別に設定する目標操舵角設定手段と、前記設定された目標操舵角に基づいて前記アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御手段と、さらに、前記船体の航行速度の変化量を検出する速度変化量検出手段を備えると共に、前記目標操舵角設定手段は、前記検出された航行速度の変化量に基づき、前記複数基の船外機の間の目標操舵角の差分を調整するように構成した。

また、請求項２にあっては、前記目標操舵角設定手段は、前記検出されたエンジン回転数が上昇するにつれて前記複数基の船外機の間の目標操舵角の差分を増大させるように構成した。

また、請求項３にあっては、前記目標操舵角設定手段は、前記検出されたステアリングホイールの回転角に基づき、前記複数基の船外機の間の目標操舵角の差分を調整するように構成した。

また、請求項４にあっては、前記船外機は、シフト位置を前進と後進の間で切り換え自在なシフト機構を備えると共に、前記目標操舵角設定手段は、前記シフト位置が前進であるときと後進であるときとで前記複数基の船外機の間の目標操舵角の差分を相違させるように構成した。

請求項１に係る船外機の操舵装置にあっては、船外機に搭載されたエンジンの回転数とステアリングホイールの回転角を検出し、検出されたエンジン回転数とステアリングホイールの回転角の少なくともいずれかに基づいて複数基の船外機の目標操舵角を個別に設定すると共に、設定された目標操舵角に基づいてアクチュエータの動作を制御してそれぞれの船外機を個別に操舵するように構成したので、船外機間の相対角度を航行状態に応じて調節することができ、直進性と旋回性の両方を向上させることができ、さらに、船体の航行速度の変化量（より詳しくは、エンジン回転数の変化量）を検出すると共に、検出された航行速度の変化量に基づき、複数基の船外機の間の目標操舵角の差分を調整するように構成したので、船外機間の相対角度を船体の加減速に応じて最適に設定することができ、直進性と旋回性をより効果的に向上させることができる。

また、請求項２に係る船外機の操舵装置にあっては、検出されたエンジン回転数が上昇するにつれて複数基の船外機の間の目標操舵角の差分を増大させるように構成したので、エンジン回転数が上昇したときの、換言すれば、船速が上昇したときの直進性と旋回性を効果的に向上させることができる。

また、請求項３に係る船外機の操舵装置にあっては、検出されたステアリングホイールの回転角に基づき、複数基の船外機の間の目標操舵角の差分を調整するように構成したので、船外機間の相対角度を旋回の度合いに応じて最適に設定することができ、直進性と旋回性をより効果的に向上させることができる。

また、請求項４に係る船外機の操舵装置にあっては、シフト位置が前進であるときと後進であるときとで複数基の船外機の間の目標操舵角の差分を相違させるように構成したので、船外機間の相対角度を船体の進行方向に応じて最適に設定することができ、直進性と旋回性をより効果的に向上させることができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る船外機の操舵装置を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係る船外機の操舵装置を示すブロック図である。

図１ブロック図を説明する前に、図２および図３を参照し、図１に示す装置が搭載される船体と船外機の構成について説明する。

図２は、図１に示す装置が搭載される船体と船外機を表す概略図である。

図２に示すように、船体（艇体）１０の後部には、複数基、具体的には２基の船外機が固定される。即ち、船体１０には、船外機が多基掛け（２基掛け）される。以下、右舷側の船外機（進行方向前方に向かって右側に配置された船外機）を「右舷船外機」と呼び、符号１２Ｒで示す。また、左舷側の船外機（進行方向前方に向かって左側に配置された船外機）を「左舷船外機」と呼び、符号１２Ｌで示す。

右舷および左舷船外機１２Ｒ，１２Ｌは、それぞれプロペラ１６Ｒ，１６Ｌとエンジン（図２で図示せず）を備える。プロペラ１６Ｒ，１６Ｌは、エンジンの動力が伝達されて回転し、船体１０を推進させる推力を発生する。

船体１０の操縦席付近には、リモートコントロールボックス２０が配置される。リモートコントロールボックス２０には、操船者によって操作自在なレバー２２が設けられる。レバー２２は、初期位置から前後方向（操船者の手前方向と奥方向）に揺動操作自在とされ、操船者からのシフトチェンジ指示とエンジン回転数の調整指示を入力する。操縦席付近には、さらに、回転操作自在なステアリングホイール２４が配置される。ステアリングホイール２４は、操船者からの旋回指示を入力する。

図３は、図２に示す右舷船外機１２Ｒの一部を断面で表す拡大側面図である。以下、図３を参照して右舷船外機１２Ｒの構造について説明する。

図３に示すように、右舷船外機１２Ｒはスターンブラケット３０Ｒを備える。スターンブラケット３０Ｒは、船体１０の後尾に固定される。また、スターンブラケット３０Ｒには、チルティングシャフト３２Ｒを介してスイベルケース３４Ｒが接続される。

また、右舷船外機１２Ｒは、マウントフレーム３６Ｒを備える。マウントフレーム３６Ｒはシャフト部３８Ｒを備え、シャフト部３８Ｒはスイベルケース３４Ｒの内部に鉛直軸回りに回転自在に収容される。マウントフレーム３６Ｒは、その上端と下端（シャフト部３８Ｒの下端）が右舷船外機１２Ｒの本体を構成するフレーム（図示せず）に固定される。

スイベルケース３４Ｒの上部には、マウントフレーム３６Ｒを駆動する操舵用電動モータ（アクチュエータ）４４Ｒが配置される。操舵用電動モータ４４Ｒの出力軸は、減速ギヤ機構４６Ｒを介してマウントフレーム３６Ｒの上端に接続される。即ち、操舵用電動モータ４４Ｒを動作させることにより、その回転出力が減速ギヤ機構４６Ｒを介してマウントフレーム３６Ｒに伝達され、よって右舷船外機１２Ｒがシャフト部３８Ｒを操舵軸として左右に（鉛直軸回りに）操舵される。

また、右舷船外機１２Ｒの上部には、エンジン５０Ｒが搭載される。エンジン５０Ｒは、具体的には火花点火式のガソリンエンジンであり、排気量２２００ｃｃを備える。エンジン５０Ｒは水面上に位置し、エンジンカバー５２Ｒによって覆われる。

エンジン５０Ｒの吸気管５４Ｒには、スロットルボディ５６Ｒが接続される。スロットルボディ５６Ｒは、その内部にスロットルバルブ５８Ｒを備えると共に、スロットルバルブ５８Ｒを駆動するスロットル用電動モータ６０Ｒが一体的に取り付けられる。スロットル用電動モータ６０Ｒの出力軸は、スロットルボディ５６Ｒに隣接して配置された減速ギヤ機構（図示せず）を介し、スロットルバルブ５８Ｒを回転自在に支持するスロットルシャフト６２Ｒに接続される。即ち、スロットル用電動モータ６０Ｒを動作させることで、その回転出力がスロットルシャフト６２Ｒに伝達されてスロットルバルブ５８Ｒが開閉し、よってエンジン５０Ｒの吸気が調量されてエンジン回転数が調整される。

エンジンカバー５２Ｒの下方には、エクステンションケース６４Ｒが取り付けられ、エクステンションケース６４Ｒの下方には、さらにギヤケース６６Ｒが取り付けられる。

エクステンションケース６４Ｒとギヤケース６６Ｒの内部には、鉛直軸回りに回転自在に支持されたドライブシャフト（バーチカルシャフト）７０Ｒが挿通される。ドライブシャフト７０Ｒは、その上端にエンジン５０Ｒのクランクシャフト（図示せず）が接続される一方、下端にはピニオンギヤ７２Ｒが設けられる。

また、ギヤケース６６Ｒの内部には、水平軸回りに回転自在に支持されたプロペラシャフト７４Ｒが収容される。プロペラシャフト７４Ｒの一端はギヤケース６６Ｒから右舷船外機１２Ｒの後方に向けて突出され、そこにボス部７６Ｒを介して前記したプロペラ１６Ｒが取り付けられる。

エンジン５０Ｒから排出された燃焼ガスは、図に矢印で示すように、排気管８０Ｒからエクステンションケース６４Ｒの内部に放出される。エクステンションケース６４Ｒの内部に放出された排気は、さらにギヤケース６６Ｒの内部とボス部７６Ｒの内部を通過し、プロペラ１６Ｒの後方の水中へと排出される。

ギヤケース６６Ｒの内部には、さらにシフト機構８２Ｒが収容される。シフト機構８２Ｒは、前進ベベルギヤ８４Ｒ、後進ベベルギヤ８６Ｒ、シフトクラッチ８８Ｒ、シフトスライダ９０Ｒおよびシフトロッド９２Ｒとからなる。

前進ベベルギヤ８４Ｒと後進ベベルギヤ８６Ｒは、プロペラシャフト７６Ｒの外周に配置されると共に、上記したピニオンギヤ７２Ｒと噛合して相反する方向に回転させられる。前進ベベルギヤ８４Ｒと後進ベベルギヤ８６Ｒの間には、プロペラシャフト７６Ｒと一体に回転するシフトクラッチ８８Ｒが配置される。

また、右舷船外機１２Ｒの内部には、前記したシフトロッド９２Ｒが挿通される。シフトロッド９２Ｒは、具体的には、エンジンカバー５２Ｒからスイベルケース３４Ｒ（より詳しくは、そこに収容されたスイベルシャフト３６Ｒの内部）を経てギヤケース６６Ｒに至るまでの空間に、鉛直軸回りに回転自在に支持される。シフトクラッチ８８Ｒは、シフトスライダ９０Ｒを介してシフトロッド９２Ｒの底面に設けられたロッドピン９４Ｒに接続される。

ここで、ロッドピン９４Ｒは、シフトロッド９２Ｒの底面の中心から所定距離だけ偏心した位置に形成される。従って、シフトロッド９２Ｒを回転させることにより、ロッドピン９４Ｒは前記した所定距離（偏心量）を半径とする円弧状の移動軌跡を描きながら変位する。

このロッドピン９４Ｒの変位は、シフトスライダ９０Ｒを介し、プロペラシャフト７４Ｒの軸方向と平行な変位としてシフトクラッチ８８Ｒに伝達される。これにより、シフトクラッチ８８Ｒは、前進ベベルギヤ８４Ｒおよび後進ベベルギヤ８６Ｒのいずれかと係合する位置、あるいはそれらのいずれとも係合しない位置にスライドさせられる。

シフトクラッチ８８Ｒが前進ベベルギヤ８４Ｒに係合させられる、即ち、シフト位置が前進とされると、ドライブシャフト７０Ｒの回転は、ピニオンギヤ７２Ｒと前進ベベルギヤ８４Ｒとシフトクラッチ８８Ｒとを介してプロペラシャフト７４Ｒに伝達される。これにより、プロペラ１６Ｒが回転し、船体１０を前進させる方向の推力が発生する。

一方、シフトクラッチ８８Ｒが後進ベベルギヤ８６Ｒに係合させられる、即ち、シフト位置が後進とされると、ドライブシャフト７０Ｒの回転はピニオンギヤ７２Ｒと後進ベベルギヤ８６Ｒとシフトクラッチ８８Ｒとを介してプロペラシャフト７４Ｒに伝達される。これにより、プロペラ１６Ｒが前進時とは逆方向に回転し、船体１０を後進させる方向の推力が発生する。

また、クラッチ８８Ｒが前進ベベルギヤ８４Ｒおよび後進ベベルギヤ８６Ｒのいずれとも係合させられなければ、ドライブシャフト７０Ｒの回転はプロペラシャフト７４Ｒには伝達されない。これにより、プロペラ１６Ｒの回転が停止し、シフト位置は中立とされる。

エンジンカバー５２Ｒの内部には、シフト機構８２Ｒを動作させてシフトチェンジを行うシフト用電動モータ１００Ｒが配置される。

シフト用電動モータ１００Ｒの出力軸は、減速ギヤ機構１０２Ｒを介してシフトロッド９２Ｒの上端に接続される。即ち、シフト用電動モータ１００Ｒを動作させることにより、その回転出力が減速ギヤ機構１０２Ｒを介してシフトロッド９２Ｒに伝達され、よってシフトロッド９２Ｒが鉛直軸回りに回転させられる。そして、シフトロッド９２Ｒの回転に応じてシフトクラッチ８８Ｒがスライドすることで、シフト位置が前進、後進および中立の間で切り換えられる。

尚、右舷船外機１２Ｒと左舷船外機１２Ｌは、同一構成である。従って、図３に関する説明は、左舷船外機１２Ｌにも妥当する。以下の説明において、左舷船外機１２Ｌの部材を示すときは、図３で説明した各部材の符号の末尾に付された「Ｒ」に代え、「Ｌ」を付す。

以上を前提に、図１ブロック図について説明する。

図１に示すように、船体１０に配置されたリモートコントロールボックス２０のレバー２２の付近には、レバー位置センサ１１０が設けられる。レバー位置センサ１１０は、操船者によって操作されたレバー２２の位置に応じた信号を出力する。

また、ステアリングホイール２４の回転軸には、回転角センサ１１２が設けられる。回転角センサ１１２は、操船者によって操作されたステアリングホイール２４の回転角θｓｗに応じた信号を出力する。

各船外機のシフト用電動モータ１００Ｒ，１００Ｌの付近には、それぞれシフト位置センサ１１４Ｒ，１１４Ｌが配置される。シフト位置センサ１１４Ｒ，１１４Ｌは、それぞれシフト用電動モータ１００Ｒ，１００Ｌの出力回転角、換言すれば、シフト位置に応じた信号を出力する。また、各船外機に搭載されたエンジン５０Ｒ，５０Ｌのクランクシャフト（図示せず）の付近には、クランク角センサ１１６Ｒ，１１６Ｌが配置される。クランク角センサ１１６Ｒ，１１６Ｌは、それぞれ所定のクランク角（例えば３０°）ごとにパルス信号を出力する。さらに、各船外機の操舵軸たるシャフト部３８Ｒ，３８Ｌの付近には、操舵角センサ１１８Ｒ，１１８Ｌが配置される。操舵角センサ１１８Ｒ，１１８Ｌは、それぞれ右舷船外機の操舵角θｒと左舷船外機の操舵角θｌに応じた信号を出力する。

上記した各センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）１２０に入力される。ＥＣＵ１２０は、図示しない入出力回路やＣＰＵなどを備えたマイクロ・コンピュータからなり、船体１０の適宜位置に配置される。

ＥＣＵ１２０は、レバー位置センサ１１０の出力（具体的にはその値から求められるレバー２２の操作方向）に基づいて各船外機のシフト用電動モータ１００Ｒ，１００Ｌの動作を制御し、シフト機構８２Ｒ，８２Ｌを駆動してシフト位置を切り換える。そして、シフト位置センサ１１４Ｒ，１１４Ｌの出力に基づいてシフトチェンジが完了したか否か判断する。シフトチェンジが完了したと判断されたときはシフト用電動モータ１００Ｒ，１００Ｌの動作を終了する一方、レバー位置センサ１１０の出力（具体的にはその値の大きさ）に基づいてスロットル用電動モータ６０Ｒ，６０Ｌの動作を制御し、エンジン回転数を調整する。

また、ＥＣＵ１２０は、クランク角センサ１１６Ｒ，１１６Ｌの出力信号をカウントし、エンジン５０Ｒ，５０Ｌの回転数ＮＥｒ，ＮＥｌを算出（検出）する。

さらにＥＣＵ１２０は、エンジン回転数ＮＥｒ，ＮＥｌ、ステアリングホイール２４の回転角θｓｗおよびシフト位置センサ１１４Ｒ，１１４Ｌの出力に基づいて各船外機１２Ｒ，１２Ｌの目標操舵角θｄｒ，θｄｌを個別に設定すると共に、設定した目標操舵角θｄｒ，θｄｌに基づいて（具体的には、操舵角の検出値θｒ，θｌが目標操舵角θｄｒ，θｄｌとなるように）操舵用電動モータ４４Ｒ，４４Ｌの動作を制御し、各船外機１２Ｒ，１２Ｌを個別に操舵する。

尚、この実施例にあっては、ステアリングホイール２４の全回転角は１０８０°とする。即ち、ステアリングホイール２４は、ロック・トゥ・ロックが３回転に設定され、中立位置から左右へ５４０°ずつ回転操作自在とされる。また、各船外機１２Ｒ，１２Ｌの全操舵角は、それぞれ６０°とされる。即ち、各船外機１２Ｒ，１２Ｌは、中立位置から左右へ３０°ずつ操舵自在とされる。

以下、目標操舵角θｄｒ，θｄｌの設定処理を中心に操舵用電動モータ４４Ｒ，４４Ｌの動作制御について詳説する。

図４は、操舵用電動モータ４４Ｒ，４４Ｌの動作制御処理を表すフローチャートである。図示のプログラムは、ＥＣＵ１２０において所定の時間間隔（例えば１０ｍｓｅｃごと）で実行される。

図４フローチャートについて説明すると、先ずＳ１０において、回転角センサ１１２で検出されたステアリングホイール２４の回転角θｓｗを読み込む。次いでＳ１２に進み、シフト位置が前進か否か判断する。Ｓ１２の判断は、各船外機のシフト位置センサ１１４Ｒ，１１４Ｌの出力、あるいはレバー位置センサ１１０の出力を参照することによって行われる。

Ｓ１２で肯定されるときはＳ１４に進み、右舷船外機１２Ｒのエンジン回転数ＮＥｒを算出する。次いでＳ１６に進み、船体１０の航行速度の変化量に基づいて船体１０が急減速中か否か判断する。この実施例にあっては、航行速度の変化量を、エンジン回転数ＮＥｒの単位時間あたりの変化量から検出する。具体的には、エンジン回転数ＮＥｒの今回値から１秒前のそれを減算して得た値が「−２０００」以上であるとき、即ち、エンジン回転数ＮＥｒが１秒間に２０００回転以上低下したときを急減速とする。

Ｓ１６で否定されるとき、換言すれば、船体１０が加速あるいは定速（緩やかな減速を含む）航行中であると判断されるときはＳ１８に進み、ステアリングホイールの回転角θｓｗとエンジン回転数ＮＥｒとに基づき、右舷および左舷船外機１２Ｒ，１２Ｌの目標操舵角θｄｒ，θｄｌを設定する。

ＥＣＵ１２０の図示しないＲＡＭには、ステアリングホイールの回転角θｓｗに対応する目標操舵角θｄｒ，θｄｌの値がマップ化されて格納（記憶）される。かかるマップは、加速および定速用マップと、急減速用マップと、後進用マップとに分類され、加速および定速用マップは、さらにエンジン回転数ＮＥｒごとに細分される。Ｓ１８では、加速および定速用マップの中からエンジン回転数ＮＥｒに応じたマップを選択すると共に、選択したマップを参照して回転角θｓｗに対応する目標操舵角θｄｒ，θｄｌの値を検索する。

図５は、加速および定速用マップのうち、エンジン回転数ＮＥｒが６５０ｒｐｍ（アイドル回転数）であるときに使用されるマップを示す特性図である。また、図６は、図５に表される特性（回転角θｓｗに対する目標操舵角θｄｒ，θｄｌの特性）の一部を具体的な数値で示す表である。尚、この実施例にあっては、船外機１２Ｒ，１２Ｌが上面視において右回りに回転するとき（即ち、進行方向後方から見てプロペラ１６Ｒ，１６Ｌが右から左へ移動するとき）の操舵方向を正とする。また、船外機１２Ｒ，１２Ｌが右回りに回転させられるときのステアリングホイール２４の回転方向を正とする。

図５および図６に示すように、エンジン回転数ＮＥｒがアイドル回転数であるときは、右舷船外機の目標操舵角θｄｒと左舷船外機の目標操舵角θｄｌは同一の値に設定される（θｄｒとθｄｌの差分が０に設定される）。従って、右舷船外機のプロペラ１６Ｒの回転軸（プロペラシャフト７４Ｒ）と左舷船外機のプロペラ１６Ｒの回転軸（プロペラシャフト７４Ｌ）は、ステアリングホイールの回転角θｓｗに関わらず、平行に保たれる。これは、極低速での航行であれば、各船外機の相対角度を別段考慮しなくとも、直進性や旋回性が良好に保たれるためである。

図７は、加速および定速用マップのうち、エンジン回転数ＮＥｒが４０００ｒｐｍであるときに使用されるマップを示す図５と同様な特性図であり、図８は、図７に表される特性の一部を具体的な数値で示す図６と同様な表である。

図７および図８に示すように、エンジン回転数ＮＥｒが上昇すると、右舷船外機の目標操舵角θｄｒと左舷船外機の目標操舵角θｄｌの値が相違させられ、それらの間に差分が設けられる。具体的には、ステアリングホイールの回転角θｓｗが０°であるとき（即ち、操船者が直進を意図しているとき）、θｄｒとθｄｌは、絶対値において等しい、正負が逆の値に設定される。具体的な数値でいえば、θｄｒは−０．４°に設定され、θｄｌは０．４°に設定される。従って、それらの差分（θｄｌからθｄｒを減算して得た値。以下「Δθｄ」で表す）は０．８°に設定される。

図９は、右舷船外機１２Ｒと左舷船外機１２Ｌの相対角度を表す説明図である。

図９に示すように、θｄｒを−０．４°に設定することで、右舷船外機１２Ｒは左周り（プロペラが進行方向後方から見て左から右へ移動する方向）に操舵される。一方、θｄｌを０．４°に設定することで、左舷船外機１２Ｌは右周り（プロペラが進行方向後方から見て右から左へ移動する方向）に操舵される。従って、右舷船外機のプロペラの回転軸の延長線（符号１６Ｒｅで示す）と左舷船外機のプロペラの回転軸の延長線（符号１６Ｌｅで示す）は、各船外機１２Ｒ，１２Ｌよりも前方で交差させられる。この状態を以下「トーイン」と呼び、そのときの差分Δθｄを「トーイン角度」と呼ぶ。尚、図９では、理解の便宜のためトーイン角度を誇張して示している。

図７および図８の説明を続けると、目標操舵角θｄｒ，θｄｌの絶対値は、ステアリングホイールの回転角θｓｗの絶対値が大きくなるのに伴って増加する。しかしながら、回転角θｓｗの絶対値が５°未満の範囲では、０°のときと同様に差分Δθｄは常に０．８°に設定される。即ち、船体１０が直進（あるいは略直進）しているときはトーインが保たれる。これにより、船体１０の左右の振れが抑制されるため、直進性が向上させられる。

一方、回転角θｓｗの絶対値が５°以上から１８０°未満の範囲にあるとき、即ち、船体１０が旋回しているときは、差分Δθｄが０°に設定される（即ち、θｄｒとθｄｌは同一の値に設定される）。これにより、トーインが解消され、船体１０の旋回性が向上させられる。

さらに、ステアリングホイールの回転角θｓｗの絶対値が１８０°に達すると、差分Δθｄは−０．８°に設定される。図８に示すように、各船外機１２Ｒ，１２Ｌを右回りに操舵するとき（目標操舵角θｄｒ，θｄｌが正値であるとき）は右舷船外機の目標操舵角θｄｒが左舷船外機のそれよりも大きな値に設定され、左回りに操舵するとき（目標操舵角θｄｒ，θｄｌが負値であるとき）は左舷船外機の目標操舵角θｄｌが右舷船外機のそれよりも大きな（絶対値において大きな）値に設定される。別言すれば、図１０に示すように、船体１０の旋回方向と逆側の（外側の）船外機の目標操舵角が大きく設定される。従って、右舷船外機のプロペラの回転軸の延長線１６Ｒｅと左舷船外機のプロペラの回転軸の延長線１６Ｌｅは、各船外機１２Ｒ，１２Ｌよりも後方で交差させられる。この状態を以下「トーアウト」と呼び、そのときの差分Δθｄを「トーアウト角度」と呼ぶ。尚、図１０では、理解の便宜のためトーアウト角度を誇張して示している。

図７および図８に示すように、回転角θｓｗの絶対値が１８０°以上であるときは、差分Δθｄは常に−０．８°に設定される。即ち、ステアリングホイールの回転角θｓｗの絶対値が１８０°以上の比較的急な旋回時は、トーアウトが保たれ、よって旋回性がより向上させられる。

図１１は、加速および定速用マップのうち、エンジン回転数ＮＥｒが６０００ｒｐｍであるときに使用されるマップを示す図５と同様な特性図であり、図１２は、図１１に表される特性の一部を具体的な数値で示す図６と同様な表である。

図１１および図１２に示すように、エンジン回転数ＮＥｒがさらに上昇する（別言すれば、船速がさらに上昇する）と、差分Δθｄは絶対値において増大させられる。具体的には、ステアリングホイールの回転角θｓｗの絶対値が０°から５°未満の範囲では差分Δθｄが１．０°に設定されると共に、回転角θｓｗの絶対値が１８０°以上であるときは−１．０°に設定される。これにより、直進時のトーイン角度と急旋回時のトーアウト角度が増大され、高速航行時においても良好な直進性と旋回性が得られる。

このように、各船外機の目標操舵角θｄｒ，θｄｌの差分Δθｄは、ステアリングホイールの回転角θｓｗとエンジン回転数ＮＥｒに基づいて調節される。尚、上記ではエンジン回転数ＮＥｒが６５０ｒｐｍ，４０００ｒｐｍ，６０００ｒｐｍであるときの差分Δθｄを示したが、差分Δθｄは、実際にはエンジン回転数ＮＥｒの変化に連動して連続的に変化させられる。

図１３に、エンジン回転数ＮＥｒに対する差分Δθｄの特性を示す。図示の如く、エンジン回転数ＮＥｒが上昇するにつれ、差分Δθｄの絶対値（即ち、トーイン角度とトーアウト角度）も連続的に増大させられる。

図４フローチャートの説明に戻ると、次いでＳ２０に進み、操舵角センサ１１８Ｒ，１１８Ｌで検出された右舷船外機１２Ｒの操舵角θｒと左舷船外機１２Ｌの操舵角θｌを読み込む。次いでＳ２２に進み、操舵用電動モータ４４Ｒ，４４Ｌの制御量を算出する。制御量は、操舵角の目標値θｄｒ，θｄｌと検出値θｒ，θｌの偏差が打ち消されるように決定される。そしてＳ２４に進み、算出した制御量に従って操舵用電動モータ４４Ｒ，４４Ｌの動作を制御し、右舷船外機１２Ｒと左舷船外機１２Ｌを個別に操舵する。

一方、Ｓ１６で肯定されるとき（即ち、船体１０が急減速中であると判断されるとき）はＳ２６に進み、急減速用マップを参照して目標操舵角θｄｒ，θｄｌを設定する。

図１４は、急減速用マップを示す図５と同様な特性図であり、図１５は、図１４に表される特性の一部を具体的な数値で示す図６と同様な表である。

図１４および図１５に示すように、急減速中は、ステアリングホイールの回転角θｓｗが０°であるとき、θｄｒとθｄｌはそれぞれ０．５°と−０．５°に設定され、差分Δθｄは−１．０とされる。

θｄｒを０．５°に設定することで、右舷船外機１２Ｒは右周り（プロペラが進行方向後方から見て右から左へ移動する方向）に操舵される。一方、θｄｌを−０．５°に設定することで、左舷船外機１２Ｌは左周り（プロペラが進行方向後方から見て左から右へ移動する方向）に操舵される。従って、右舷船外機のプロペラの回転軸の延長線１６Ｒｅと左舷船外機のプロペラの回転軸の延長線１６Ｌｅは、各船外機１２Ｒ，１２Ｌよりも後方で交差させられる。

また、ステアリングホイールの回転角θｓｗの絶対値が０°を上回った場合は、船体１０の旋回方向と逆側の（外側の）船外機の目標操舵角が大きく（絶対値において大きく）設定される。従って、右舷船外機のプロペラの回転軸の延長線１６Ｒｅと左舷船外機のプロペラの回転軸の延長線１６Ｌｅは、各船外機１２Ｒ，１２Ｌよりも後方で交差させられる。

このように、急減速中は、回転角θｓｗの値に関わらず、常にトーアウトとなるように目標操舵角θｄｒ，θｄｌが設定される。また、差分Δθｄの絶対値（トーアウト角度）は、加速あるいは定速航行中のそれに比して大きな値に設定される。これにより、急減速中であっても、直進性と旋回性が良好に保たれる。尚、急減速中の直進時にトーアウトとするのは、船体１０に作用する力が加速あるいは定速航行中とは逆向きになるからである。また、差分Δθｄの絶対値が回転角θｓｗの増加につれて大きな値に設定されるのは、加速あるいは定速航行中と同様である。

図４フローチャートの説明を続けると、Ｓ１２で否定される、即ち、シフト位置が後進（あるいは中立）であると判断されるときはＳ２８に進み、後進用マップを参照して目標操舵角θｄｒ，θｄｌを設定する。

図１６は、後進用マップを示す図５と同様な特性図であり、図１７は、図１６に表される特性の一部を具体的な数値で示す図６と同様な表である。

図１６および図１７に示すように、後進用マップは、前述した図５に示すマップ（加速および定速用マップのうち、エンジン回転数ＮＥｒが６５０ｒｐｍであるときに使用されるマップ）と同じである。即ち、後進中は、差分Δθｄがステアリングホイールの回転角θｓｗに関わらず０°に設定され、右舷船外機のプロペラの回転軸の延長線１６Ｒｅと左舷船外機のプロペラの回転軸の延長線１６Ｌｅは、常に平行に保たれる。つまり、後進中は極低速での航行が主であるため、トーインもトーアウトも特に設定されない。

このように、この発明に係る船外機の操舵装置にあっては、エンジン回転数ＮＥｒとステアリングホイールの回転角θｓｗを検出し、それらの値に基づいて右舷船外機１２Ｒと左舷船外機１２Ｌの目標操舵角θｄｒ，θｄｌを個別に設定すると共に、設定された目標操舵角θｄｒ，θｄｌに基づいて操舵用電動モータ４４Ｒ，４４Ｌの動作を制御してそれぞれの船外機１２Ｒ，１２Ｌを個別に操舵するように構成したので、船外機間の相対角度を航行状態に応じて調節する（具体的には、船速（エンジン回転数）の大きさ、加減速の度合い、旋回の度合い、進行方向といった航行状態に応じ、船外機間の相対角度をトーイン、トーアウト、平行のいずれかに設定する）ことができ、直進性と旋回性の両方を向上させることができ、さらに、船体１０の航行速度の変化量（より詳しくは、エンジン回転数ＮＥｒの変化量）に基づき、差分Δθｄを調整するように構成したので、船外機間の相対角度を船体の加減速に応じて最適に設定することができ、直進性と旋回性をより一層効果的に向上させることができる。

具体的には、エンジン回転数ＮＥｒが上昇するにつれて目標操舵角θｄｒ，θｄｌの差分（差分Δθｄの絶対値）を増大させるように構成したので、エンジン回転数が上昇したときの、換言すれば、船速が上昇したときの直進性と旋回性を効果的に向上させることができる。

また、ステアリングホイールの回転角θｓｗに基づき、差分Δθｄを調整するように構成したので、船外機間の相対角度を旋回の度合いに応じて最適に設定することができ、直進性と旋回性をより効果的に向上させることができる。

また、シフト位置が前進であるときと後進であるときとで差分Δθｄを相違させるように構成したので、船外機間の相対角度を船体の進行方向に応じて最適に設定することができ、直進性と旋回性をより一層効果的に向上させることができる。

以上の如く、この発明の第１実施例にあっては、操船者によって操作されたステアリングホイール（２４）の回転角（θｓｗ）に応じ、船体（１０）に固定された複数基（２基）の船外機（右舷船外機１２Ｒと左舷船外機１２Ｌ）をそれぞれアクチュエータ（操舵用電動モータ４４Ｒ，４４Ｌ）で個別に操舵する船外機の操舵装置であって、前記船外機に搭載されたエンジン（５０Ｒ，５０Ｌ）の回転数（ＮＥｒ，ＮＥｌ）を検出するエンジン回転数検出手段（クランク角センサ１１６Ｒ，１１６Ｌ）と、前記ステアリングホイールの回転角を検出する回転角検出手段（回転角センサ１１２）と、前記検出されたエンジン回転数とステアリングホイールの回転角の少なくともいずれかに基づいて前記複数基の船外機の目標操舵角（θｄｒ，θｄｌ）を個別に設定する目標操舵角設定手段（ＥＣＵ１２０、図４フローチャートのＳ１８，Ｓ２６，Ｓ２８）と、前記設定された目標操舵角に基づいて前記アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御手段（ＥＣＵ１２０、図４フローチャートのＳ２２，Ｓ２４）と、さらに、前記船体の航行速度の変化量（具体的にはエンジン回転数の変化量）を検出する速度変化量検出手段（ＥＣＵ１２０、図４フローチャートのＳ１６）とを備えると共に、前記目標操舵角設定手段は、前記検出された航行速度の変化量に基づき、前記複数基の船外機の間の目標操舵角の差分を調整する（図４フローチャートのＳ１６，Ｓ１８，Ｓ２６）ように構成した。

また、前記目標操舵角設定手段は、前記検出されたエンジン回転数が上昇するにつれて前記複数基の船外機の間の目標操舵角の差分（Δθｄ）を増大させる（図４フローチャートのＳ１８）ように構成した。

また、前記目標操舵角設定手段は、前記検出されたステアリングホイールの回転角に基づき、前記複数基の船外機の間の目標操舵角の差分を調整する（図４フローチャートのＳ１８，Ｓ２６）ように構成した。

また、前記船外機は、シフト位置を前進と後進の間で切り換え自在なシフト機構（８２Ｒ，８２Ｌ）を備えると共に、前記目標操舵角設定手段は、前記シフト位置が前進であるときと後進であるときとで前記複数基の船外機の間の目標操舵角の差分を相違させる（図４フローチャートのＳ１２，Ｓ１８，Ｓ２８）ように構成した。

尚、上記において、船体１０に固定される船外機を２基としたが、３基以上であっても良い。

また、加速および定速航行中に、右舷船外機のエンジン回転数ＮＥｒに基づいて目標操舵角θｄｒ，θｄｌを設定するようにしたが、左舷船外機のエンジン回転数ＮＥｌや、ＮＥｒとＮＥｌの平均値に基づいて設定するようにしても良い。

また、目標操舵角θｄｒ，θｄｌの値は、船外機や船体の大きさ、仕様などに応じて適宜設定すべきであり、上記に限られないのはいうまでもない。

また、操舵用アクチュエータ４４Ｒ，４４Ｌを電動モータとしたが、油圧シリンダなど、他のアクチュエータを使用しても良い。

この発明の第１実施例に係る船外機の操舵装置を示すブロック図である。 図１に示す装置が搭載される船体と船外機を表す概略図である。 図２に示す右舷船外機の一部を断面で表す拡大側面図である。 図１に示す操舵用電動モータの動作制御処理を表すフローチャートである。 図１に示すステアリングホイールの回転角に対する目標操舵角の特性を表す特性図である。 図５に表される特性の一部を具体的な数値で示す表である。 図１に示すステアリングホイールの回転角に対する目標操舵角の特性を表す、図５と同様な特性図である。 図７に表される特性の一部を具体的な数値で示す、図６と同様な表である。 図１に示す右舷船外機と左舷船外機の相対角度を表す説明図である。 同様に、図１に示す右舷船外機と左舷船外機の相対角度を表す説明図である。 図１に示すステアリングホイールの回転角に対する目標操舵角の特性を表す、図５と同様な特性図である。 図１１に表される特性の一部を具体的な数値で示す、図６と同様な表である。 図１に示す船外機のエンジン回転数に対する目標操舵角の差分の特性を示す特性図である。 図１に示すステアリングホイールの回転角に対する目標操舵角の特性を表す、図５と同様な特性図である。 図１４に表される特性の一部を具体的な数値で示す、図６と同様な表である。 図１に示すステアリングホイールの回転角に対する目標操舵角の特性を表す、図５と同様な特性図である。 図１６に表される特性の一部を具体的な数値で示す、図６と同様な表である。

符号の説明

１０：船体、１２Ｒ：右舷船外機、１２Ｌ：左舷船外機、２４：ステアリングホイール、４４Ｒ，４４Ｌ：操舵用電動モータ（アクチュエータ）、５０Ｒ，５０Ｌ：エンジン、８２Ｒ，８２Ｌ：シフト機構、１１２：回転角センサ（回転角検出手段）、１１６Ｒ，１１６Ｌ：クランク角センサ（エンジン回転数検出手段）、１２０：ＥＣＵ（目標操舵角設定手段、アクチュエータ制御手段、速度変化量検出手段）

Claims (4)

1. 操船者によって操作されたステアリングホイールの回転角に応じ、船体に固定された複数基の船外機をそれぞれアクチュエータで個別に操舵する船外機の操舵装置であって、
   ａ．前記船外機に搭載されたエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
   ｂ．前記ステアリングホイールの回転角を検出する回転角検出手段と、
   ｃ．前記検出されたエンジン回転数とステアリングホイールの回転角の少なくともいずれかに基づいて前記複数基の船外機の目標操舵角を個別に設定する目標操舵角設定手段と、
   ｄ．前記設定された目標操舵角に基づいて前記アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御手段と、
   さらに、前記船体の航行速度の変化量を検出する速度変化量検出手段とを備えると共に、前記目標操舵角設定手段は、前記検出された航行速度の変化量に基づき、前記複数基の船外機の間の目標操舵角の差分を調整することを特徴とする船外機の操舵装置。
2. 前記目標操舵角設定手段は、前記検出されたエンジン回転数が上昇するにつれて前記複数基の船外機の間の目標操舵角の差分を増大させることを特徴とする請求項１記載の船外機の操舵装置。
3. 前記目標操舵角設定手段は、前記検出されたステアリングホイールの回転角に基づき、前記複数基の船外機の間の目標操舵角の差分を調整することを特徴とする請求項１または２記載の船外機の操舵装置。
4. 前記船外機は、シフト位置を前進と後進の間で切り換え自在なシフト機構を備えると共に、前記目標操舵角設定手段は、前記シフト位置が前進であるときと後進であるときとで前記複数基の船外機の間の目標操舵角の差分を相違させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の船外機の操舵装置。

Images