JP5945783B2 - 船舶のヘルム装置 - Google Patents

Description

この発明は船舶の操舵に使用される電動式のヘルム装置に係り、特に舵輪の回転に抵抗力を与えることができるストップ機構を備えたヘルム装置に関する。

船外機の操舵装置として、従来より、例えば舵輪（ヘルム）に油圧ポンプを設けるとともに、船外機側に前記油圧ポンプによって駆動される油圧アクチュエータを配置し、前記油圧ポンプによって発生させた油圧によって船外機の方向を変えるものが知られている。あるいは、舵輪の回転運動をプッシュプルケーブルを介して船外機に伝えることにより、船外機の方向を変える機械式の操舵装置も知られている。これらの操舵装置は、いわゆるマニュアル（操船者の力）によって操作されるため、操船状況によってはかなり大きな操作力を必要とする点で改善の余地があった。

そこで、例えば特許文献１，２に開示されているように、舵輪の操作角を検出するためのセンサを備えたヘルム装置と、このヘルム装置から出力される電気信号によってアクチュエータ部を駆動するようにした電動式の操舵装置も考えられている。この種の操舵装置は、舵輪の動きをセンサによって検出するため、舵輪を回転させる力がきわめて小さい。しかし舵輪が小さな力で回転し過ぎることはかえって危険であるため、ヘルム部に摩擦機構を設けることによって、舵輪の回転に抵抗を与えるようにしている。この摩擦機構は、複数の固定側ディスクと複数の回転側ディスクとを交互に重ね合わせ、これらディスクを電磁石によって互いに押し付けるように構成されている。固定側ディスクの外周部に形成された歯部は、固定側のスプライン部材に嵌合している。回転側ディスクの内周部に形成された歯部は、ステアリングシャフトと一体に回転する回転側のスプライン部材に嵌合している。

前記電動式のヘルム装置では、舵輪が面舵側または取り舵側に最大に操作されたとき、舵輪がそれ以上回転することを阻止するために、前記電磁石に供給する電力を最大にすることによって、舵輪をロックさせている。しかし舵輪を反対側に回転させる際には、前記ロック状態を解除する必要がある。このためディスクの歯部とスプライン部材との噛み合い部分に遊びをもたせている。

米国特許第７１３７３４７号明細書 ＷＯ ２０１２／０２３３１３Ａ１

前記従来の摩擦機構のようにディスクの歯部とスプライン部材との噛み合い部分に遊びをもたせた場合、全てのディスクの回転方向の位置が互いに揃っていれば、ディスクがスプライン部材に対して前記遊びの範囲で反転することが可能である。しかし操船中にヘルム装置に加わる振動等によって、スプライン部材に対して個々のディスクの回転方向の位置がディスクごとにずれてしまうと、スプライン部材に対してディスクが前記遊び分を回転できなくなってしまう。この問題を解決するために、特許文献２に記載されているように、各ディスクの回転方向の位置を揃えるための整列機構を設けることが考えられた。しかしそのような整列機構を備えた摩擦機構は構造が複雑となり、部品数も増えるといる問題があった。

従ってこの発明は、ステアリングシャフトの反転時に前記ロックを確実に解除できる船舶のヘルム装置を提供する。

本発明のヘルム装置は、船体に固定されるケースと、該ケースに回転自在に設けられ、舵輪が取付けられるステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトの回転を検出するセンサと、前記舵輪が最大舵角まで回転した状態において前記ステアリングシャフトの回転を止めるストップ機構とを有している。該ストップ機構は、前記ステアリングシャフトに対し周方向に相対回転可能な円筒部と反転制御ピン機構とを具備している。該反転制御ピン機構は、反転制御ピンと、スリットの両端に設けられた第１および第２のピン受けストッパ壁とを含んでいる。前記反転制御ピンは、前記円筒部と前記ステアリングシャフトとの双方にわたり該ステアリングシャフトの径方向に設けられ、前記ステアリングシャフトと前記円筒部のいずれか一方に固定されている。前記スリットは、前記ステアリングシャフトと前記円筒部のいずれか他方に形成され、前記反転制御ピンが前記周方向に移動可能に挿入される。前記第１のピン受けストッパ壁は、前記スリットの前記周方向の一端に形成され、前記ステアリングシャフトが第１の方向に回転すると前記反転制御ピンに当接することによって前記円筒部を前記第１の方向に回転させ、前記ステアリングシャフトが第２の方向に回転すると前記反転制御ピンから前記センサの最小検出角以上離間する。前記第２のピン受けストッパ壁は、前記スリットの前記周方向の他端に形成され、前記ステアリングシャフトが前記第２の方向に回転すると前記反転制御ピンに当接することによって前記円筒部を前記第２の方向に回転させ、前記ステアリングシャフトが前記第１の方向に回転すると前記反転制御ピンから前記センサの最小検出角以上離間する。

前記ストップ機構の一例は、前記円筒部を有する回動部材と、前記ケースに収容された固定側ディスクと、前記固定側ディスクと対向して配置されかつ前記回動部材と共に回転する回転側ディスクと、前記固定側ディスクと前記回転側ディスクとを互いに押付けることにより摩擦力を発生させる電磁石と具備している。

１つの実施形態では、前記反転制御ピンが前記ステアリングシャフトに固定され、前記第１および第２のピン受けストッパ壁が前記円筒部に形成されている。他の実施形態では、ねじ部材からなる前記反転制御ピンが前記ステアリングシャフトに固定され、前記第１および第２のピン受けストッパ壁が前記円筒部に形成されている。また前記反転制御ピンが前記円筒部に固定され、前記第１および第２のピン受けストッパ壁が前記ステアリングシャフトに形成されていてもよい。あるいは、ねじ部材からなる前記反転制御ピンが前記円筒部に固定され、前記第１および第２のピン受けストッパ壁が前記ステアリングシャフトに形成されていてもよい。

本発明によれば、最大舵角位置でロックされたステアリングシャフトを反転させる際、反転制御ピンが一方のピン受けストッパ壁から他方のピン受けストッパ壁に向かって反転許容角の範囲を移動することにより、ステアリングシャフトの反転をセンサによって検出することができる。これにより、ストップ機構によるステアリングシャフトのロックを解除することができる。また前記反転許容角は、前記反転制御ピンの径を変えるとか、第１および第２のピン受けストッパ壁間の距離を変えることなどにより、調整することが可能である。

ヘルム装置を備えた船舶の側面図。 図１に示された船舶の平面図。 第１の実施形態に係るヘルム装置の断面図。 図３に示されたヘルム装置のストップ機構を示す斜視図。 図３に示されたヘルム装置のストップ機構の分解斜視図。 図４中のＦ６−Ｆ６線に沿うストップ機構の断面図。 図３に示されたヘルム装置の一部の側面図。 図１に示された船舶の船外機の一部とアクチュエータ部を示す斜視図。 図８に示されたアクチュエータ部とブラケットの平面図。 図８に示されたアクチュエータ部の軸線方向に沿う断面図。 第２の実施形態に係るヘルム装置の一部の断面図。 第３の実施形態に係るヘルム装置の一部の断面図。 第４の実施形態に係るヘルム装置の一部の断面図。

以下に第１の実施形態に係るヘルム装置を備えた船舶について、図１から図１０を参照して説明する。
図１と図２は船舶１０の一例を示している。この船舶１０は、船体１１と、船外機１２と、操舵装置１３とを備えている。操舵装置１３は、舵輪１５を有するヘルム装置１６と、船外機１２の舵角を変える電動式のアクチュエータ部１７と、制御部１８などを含んでいる。制御部１８は、ヘルム装置１６とアクチュエータ部１７とに電気的に接続されている。

図３はヘルム装置１６の一例を示す断面図である。ヘルム装置１６は、防水仕様のケース２１と、ケース２１に挿入されたステアリングシャフト２２と、ケース２１の内部に設けられたストップ機構２３と、アシストばね２４と、ステアリングシャフト２２の回転を検出するセンサ（ヘルムセンサ）２５などを備えている。

ケース２１は、第１ケース部材２１ａと第２ケース部材２１ｂとによって構成されている。第２ケース部材２１ｂは、固定用部材３０によって第１ケース部材２１ａに固定されている。第２ケース部材２１ｂの内側にカバー部材３１が挿入されている。カバー部材３１は固定用部材３２によって第２ケース部材２１ｂに固定されている。

第１ケース部材２１ａには、ステアリングシャフト２２が挿入される孔３５と、ストップ機構２３を収容するチャンバ３６と、アシストばね２４を支持するばね受け面３７などが形成されている。チャンバ３６の内部にはオイルが収容されている。ストップ機構２３はこのオイルに漬かっている。ステアリングシャフト２２は軸受部材３８，３９によって回転自在に支持され、軸線Ｘ_０（図３に示す）を中心に第１の方向Ａと第２の方向Ｂに回転することができる。ステアリングシャフト２２と孔３５の内周面との間に、シール材４０が設けられている。

ケース２１の外側に突き出るステアリングシャフト２２の一方の端部に、舵輪１５が固定される嵌合部４１が形成されている。ケース２１の内側に位置するステアリングシャフト２２の他方の端部には、センサ２５の一部をなす被検出体としてのマグネット４５が設けられている。

カバー部材３１に形成された凹部５０に回路基板５２が収容されている。回路基板５２は、固定用部材５３によってカバー部材３１に固定されている。回路基板５２に、マグネット４５を検出する素子５５が配置されている。マグネット４５と素子５５とは、ステアリングシャフト２２の回転量と回転方向を検出するためのセンサ（ヘルムセンサ）２５を構成している。センサ２５によって検出されたステアリングシャフト２２の操作量（操作角）に関する電気信号は、配線部材５６を介して制御部１８に出力される。

図３に示されるように、ケース２１は、船体１１の一部であるヘルム取付壁６０に、取付用ボルト６１とナット６２によって固定される。取付用ボルト６１はケース２１に設けられており、ケース２１の端面６３から船体側の領域Ｓに突出している。取付用ボルト６１は、ヘルム取付壁６０に形成された貫通孔６４に挿入されている。ヘルム取付壁６０には、配線部材５６を通すための貫通孔６５が形成されている。

ケース２１の内側に位置するステアリングシャフト２２の端部付近に、例えば皿ばね等からなる弾性部材７０が配置されている。ステアリングシャフト２２は、この弾性部材７０によって、ケース２１から突き出る方向（図３に矢印Ｈで示す方向）に付勢されている。弾性部材７０は、ステアリングシャフト２２の軸線Ｘ_０方向に入力する荷重を受けたときに撓むため、軸線Ｘ_０方向の振動等を吸収する機能も兼ねている。

ケース２１の内側に位置するステアリングシャフト２２の端部に、ホルダ部材７１が設けられている。ホルダ部材７１は、前記カバー部材３１の中央部に形成された凹部７２に挿入され、支持座７３によってステアリングシャフト２２の軸線Ｘ_０回りに回転自在に支持されている。

ホルダ部材７１の端面に、被検出体の一例であるマグネット４５が設けられている。マグネット４５はステアリングシャフト２２の軸線Ｘ_０の延長線上に位置している。回路基板５２には、マグネット４５の磁気によってステアリングシャフト２２の回転位置を検出する素子５５を含むセンサ２５が配置されている。

ホルダ部材７１に、ピン７５がホルダ部材７１の径方向に設けられている。ステアリングシャフト２２とホルダ部材７１とは、ピン７５によって互いに接続されている。ホルダ部材７１はステアリングシャフト２２と共に回転可能であり、かつ、ホルダ部材７１はステアリングシャフト２２に対して軸線Ｘ_０方向に相対移動できるようになっている。

ステアリングシャフト２２の端部に、例えば圧縮コイルばねからなるばね７６が収容されている。ホルダ部材７１は、このばね７６によって、ステアリングシャフト２２からセンサ２５に向けて常時付勢されている。このためホルダ部材７１は、ステアリングシャフト２２の軸線Ｘ_０方向の位置にかかわらず、センサ２５に対して軸線Ｘ_０方向の位置が常に一定となるように保持される。よって、ステアリングシャフト２２の位置が軸線Ｘ_０方向にずれても、被検出体（マグネット３１）からセンサ２５までの距離を一定に保つことができ、センサ２５が常時安定した信号を出力することができる。

ケース２１の内部の前記チャンバ３６にストップ機構２３が収容されている。図４はストップ機構２３の斜視図、図５はストップ機構２３の一部を示す分解斜視図である。また図６は図４中のＦ６−Ｆ６線に沿う断面図、図７はストップ機構２３の一部の側面図である。

ストップ機構２３は、ステアリングシャフト２２に取付けられた回動部材８０と、回動部材８０と一体に回転する複数の回転側ディスク８１と、回転側ディスク８１と対向して配置された複数の固定側ディスク８２と、電磁石８３と、アーマチュア８４とを含んでいる。回転側ディスク８１と固定側ディスク８２は、互いに板厚方向に交互に配置されている。このストップ機構２３は、チャンバ３６内に収容された前記オイルに接している。回動部材８０は、後に詳しく説明する反転制御ピン機構１２５によって、ステアリングシャフト２２に対して反転許容角θの範囲内で相対回転が可能となっている。

回動部材８０は、円筒部８０ａと、該円筒部８０ａよりも大径なディスク取付部８０ｂとを有している。ディスク取付部８０ｂの外周面に、軸線Ｘ_０に沿うスプライン８５が形成されている。回転側ディスク８１の内周部には、スプライン８５に嵌合する歯部８６が形成されている。このため回転側ディスク８１は、回動部材８０に対して軸線Ｘ_０方向に移動可能に保持され、かつ、回動部材８０と一体に回転することができる。

電磁石８３は、ヨーク９０とコイル９１とを含んでいる。コイル９１には、図示しない電源からの電力が制御部１８を介して供給される。ヨーク９０の外周面とケース２１の内周面との間に、シール材９２が設けられている。アーマチュア８４は、ステアリングシャフト２２の軸線Ｘ_０に沿う方向に移動可能である。このアーマチュア８４は、コイル９１に電力を供給したときに生じる磁力によってヨーク９０側に吸引されることにより、回転側ディスク８１と固定側ディスク８２とを互いに押付ける方向に移動する。

ヨーク９０は、固定用部材９３によって、ケース２１に固定されている。ヨーク９０の外周部に凸部９５が形成されている。この凸部９５に、固定側ディスク８２の外周部に形成された凹部９６が嵌合している。このため固定側ディスク８２は、ケース２１に対して、ステアリングシャフト２２の軸線Ｘ_０方向に移動可能でかつ回転はしないようにヨーク９０に保持されている。

前記アシストばね２４は、ケース２１のばね受け面３７とアーマチュア８４との間に、初期荷重を与えて撓ませた状態で配置されている。このアシストばね２４が発生する反発荷重によって、アーマチュア８４がヨーク９０に向けて常時付勢されている。

電磁石８３は、コイル９１に電力が供給されているときのみ、アーマチュア８４を吸引する。言い換えると、回転側ディスク８１と固定側ディスク８２とは、電磁石８３が励磁されていないとき、アシストばね２４の反発荷重によってアーマチュア８４とヨーク９０との間に挟まれて摩擦力（フリクション）を生じる。

電磁石８３は、コイル９１に供給される電力の大きさに応じた磁力を発生することによってアーマチュア８４を吸引する。このため電磁石８３が励磁されているときには、回転側ディスク８１と固定側ディスク８２は、アシストばね２４の反発荷重と、電磁石８３の吸引力とを合わせた力によって、アーマチュア８４とヨーク９０との間に挟まれる。すなわち電磁石８３に供給する電力の大きさに応じて、ストップ機構２３の摩擦力を変えることができることにより、舵輪１５の操舵力（抵抗力）を変化させることができる。

制御部１８には、操船者の希望あるいは操船状況に応じてコイル９１に供給する電力を変化させることが可能なコンピュータプログラムが組込まれている。例えば、船舶１０の操舵席付近に配置された調整用操作部９８を操作することにより、電磁石８３に供給する電力を変化させることができる。

舵輪１５を操作する際の抵抗力（操舵力）を重くしたい場合には、調整用操作部９８を「摩擦大」側に操作する。そうすると、電磁石８３に供給される電力が大きくなることにより、電磁石８３の磁界が増大する。このためアーマチュア８４がより大きな力で吸引されることにより、ストップ機構２３のフリクションが増加する。よって、操舵力を重くすることができる。操舵力を軽くしたい場合には、調整用操作部９８を「摩擦小」側に操作する。そうすると、電磁石８３に供給される電力が小さくなることにより、電磁石８３の磁界が減少し、ストップ機構２３のフリクションが減少することによって、操舵力が軽くなる。

またこの制御部１８は、舵輪１５が中立位置から最大舵角まで回転したときに、舵輪１５がそれ以上回転しないように、ステアリングシャフト２２をロックする機能を有している。すなわち、舵輪１５を面舵側あるいは取り舵側に前記舵輪回転数まで最大に回転させると、制御部１８は電磁石８３に供給する電力を最大とし、電磁石８３の磁界を最大とすることにより、回転側ディスク８１と固定側ディスク８２とを互いにロックする。これにより、舵輪１５がロック状態となり、舵輪１５がそれ以上回転することが阻止される。すなわち制御部１８には、舵輪１５の回転数（中立位置からの回転量）が予め設定された舵輪回転数に達した状態において、回転側ディスク８１と固定側ディスク８２とを互いにロックさせる電力を電磁石８３に供給する手段（コンピュータプログラム）が組込まれている。

図３から図７に示されるように、ステアリングシャフト２２に径方向の貫通孔１００が形成されている。そしてこの貫通孔１００に反転制御ピン１１０が挿入されている。反転制御ピン１１０は、例えば貫通孔１００に圧入することによって、ステアリングシャフト２２に固定されてもよい。反転制御ピン１１０の両端は、ステアリングシャフト２２の外周面からステアリングシャフト２２の径方向に突出している。

回動部材８０は、円筒部８０ａと、ディスク取付部８０ｂとを有している。この回動部材８０は、ステアリングシャフト２２に対して軸線Ｘ_０を中心として周方向に相対回転可能である。回動部材８０には、一対のスリット１２０が円筒部８０ａの周方向１８０°対称位置に形成されている。これらスリット１２０は、円筒部８０ａの周方向に長い形状であり、円筒部８０ａの側面方向から見て長円形をなしている。スリット１２０の前記周方向の一端に、第１のピン受けストッパ壁１２１が形成されている。スリット１２０の前記周方向の他端に、第２のピン受けストッパ壁１２２が形成されている。

これらピン受けストッパ壁１２１，１２２は、円柱形の反転制御ピン１１０の外周面の形状（円形）に対応して、それぞれ半円形に形成されている。スリット１２０の内側面１２３，１２４間の距離Ｌ１（図７に示す）は、反転制御ピン１１０が前記周方向に移動することを許容するが、反転制御ピン１１０が軸線Ｘ_０方向に移動することを抑制できるように、反転制御ピン１１０の外径よりも僅かに大きい寸法としている。

反転制御ピン１１０は、回動部材８０の円筒部８０ａとステアリングシャフト２２との双方にわたって、ステアリングシャフト２２と円筒部８０ａの径方向に設けられている。一対のスリット１２０に反転制御ピン１１０の両端が前記周方向に移動可能に挿入されている。反転制御ピン１１０は、第１および第２のピン受けストッパ壁１２１，１２２間を反転許容角θの範囲内で移動することができる。このため回動部材８０は、ステアリングシャフト２２に対して反転許容角θの範囲内で相対的に回転することが可能である。反転許容角θは、センサ２５の最小検出角よりも大きい。これら反転制御ピン１１０と、内側面１２３，１２４を有するスリット１２０と、第１および第２のピン受けストッパ壁１２１，１２２などによって、反転制御ピン機構１２５が構成されている。

次に、アクチュエータ部１７について説明する。
図８は、船外機１２の一部とアクチュエータ部１７を示している。船外機１２は、船体１１の後部壁１１ａにブラケット１３０によって支持されている。図９はアクチュエータ部１７とブラケット１３０を上方から見た平面図である。

ブラケット１３０は、船体１１に固定された固定側ブラケット部１３１ａ，１３１ｂと、固定側ブラケット部１３１ａ，１３１ｂに対して回動軸１３２を中心に上下方向に移動可能な移動側ブラケット部１３３とを含んでいる。回動軸１３２の一例は、船外機１２をチルトアップさせる際の中心となるチルト軸であり、船体１１の幅方向すなわち水平方向に延びている。

船外機１２は移動側ブラケット部１３３に取付けられている。移動側ブラケット部１３３は図示しない油圧アクチュエータ等のチルト駆動源によって、チルトダウン位置とチルトアップ位置とにわたって、上下方向に移動させることができる。すなわちこの船外機１２はチルトアップ機能を有している。

移動側ブラケット部１３３には、船外機１２の操舵方向を変えるための操舵アーム１３５が設けられている。操舵アーム１３５は、移動側ブラケット部１３３に設けられた旋回軸１３６（図９）を中心に左右方向に回動させることができる。この操舵アーム１３５を左右方向に動かすことにより、船体１１に対して船外機１２を面舵方向あるいは取り舵方向に移動させることができるようになっている。

図９は操舵アーム１３５が中立位置にあるときを示している。操舵アーム１３５が中立位置にあるとき、船外機１２は舵角ゼロの中立位置にあるため、船舶１０は直進する。図９に２点鎖線Ｑ１，Ｑ２で示すように、操舵アーム１３５を面舵方向および取り舵方向に移動させることができる。操舵アーム１３５の先端部付近には、例えば孔からなる受け部１３９が設けられている。

アクチュエータ部１７は、第１の支持アーム１４０と第２の支持アーム１４１とを含んでいる。第１の支持アーム１４０は、ナット等の締結具１４２によって、回動軸（チルト軸）１３２の一端に固定されている。第２の支持アーム１４１は、ナット等の締結具１４４によって回動軸１３２の他端に固定されている。

アクチュエータ部１７は電動アクチュエータ１５０を備えている。この電動アクチュエータ１５０は、第１および第２の支持アーム１４０，１４１を介して、前記回動軸１３２の両端部に固定されている。図１０は電動アクチュエータ１５０の軸線方向に沿う断面図である。電動アクチュエータ１５０は、船体１１の幅方向に延びる円筒形のカバー部材１５１と、カバー部材１５１の一端側に取付けられた第１の電動モータ１５２と、カバー部材１５１の他端側に取付けられた第２の電動モータ１５３と、これら電動モータ１５２，１５３によって回転する送りねじ１５４と、ナット部材１５５などを含んでいる。カバー部材１５１の軸線Ｘ１に沿ってスリット１５１ａが形成されている。

第１の電動モータ１５２は、モータボディ１５６と、電力によって回転する回転体１５７とを有している。モータボディ１５６は、ナット等の締結具１５８によって、第１の支持アーム１４０に固定されている。第２の電動モータ１５３は、モータボディ１６０と、電力によって回転する回転体１６１とを有している。モータボディ１６０は、ナット等の締結具１６３によって第２の支持アーム１４１に固定されている。これらの電動モータ１５２，１５３が互いに同期して同じ方向に回転することにより、送りねじ１５４の両端側から送りねじ１５４にトルクを与えることができるようになっている。

第１の電動モータ１５２のモータボディ１５６と、第２の電動モータ１５３のモータボディ１６０との間に、複数（例えば４本）の連結ロッド１６５が互いに平行に設けられている。これらの連結ロッド１６５は、カバー部材１５１の外側に位置し、カバー部材１５１の軸線Ｘ１（図１０に示す）に沿って延びている。これら連結ロッド１６５によって、第１の電動モータ１５２のモータボディ１５６と、第２の電動モータ１５３のモータボディ１６０が互いに結合されている。

カバー部材１５１の内側に、カバー部材１５１の軸線Ｘ１に沿って送りねじ１５４が配置されている。送りねじ１５４は、第１の電動モータ１５２と第２の電動モータ１５３が発生するトルクによって、第１の方向Ｒ１と第２の方向Ｒ２（図１０に示す）に回転することができる。

カバー部材１５１の内部にナット部材１５５が収容されている。ナット部材１５５は、送りねじ１５４に回転自在に螺合している。送りねじ１５４がナット部材１５５に対して相対回転すると、ナット部材１５５がカバー部材１５１の内部を軸線Ｘ１に沿って第１の方向Ｆ１または第２の方向Ｆ２（図１０に示す）に往復移動する。

ナット部材１５５に駆動アーム１７１が設けられている。駆動アーム１７１はカバー部材１５１に形成されたスリット１５１ａに沿って、ナット部材１５５と一体に第１の方向Ｆ１または第２の方向Ｆ２に移動する。駆動アーム１７１に形成された長孔１７２に係合部材１７３が挿入されている。係合部材１７３は長孔１７２に沿って駆動アーム１７１の前後方向に移動することができるが、左右方向の移動は規制されている。

係合部材１７３は操舵アーム１３５の受け部１３９に接続されている。このため駆動アーム１７１が第１の方向Ｆ１または第２の方向Ｆ２に移動すると、係合部材１７３が駆動アーム１７１と同じ方向に移動することにより、操舵アーム１３５が面舵方向または取り舵方向に移動することができる。送りねじ１５４は、軸線Ｘ１方向に伸縮自在な保護ブーツ１８０，１８１によって覆われている。

このアクチュエータ部１７は、操舵アーム１３５が中立位置にあることを検出するための中立位置検出センサ１９０と、操舵アーム１３５の舵角を検出するための舵角センサ１９１とを備えている。操舵アーム１３５が中立位置にあるときに、中立位置を示す信号が中立位置検出センサ１９０から制御部１８に出力される。

以下に前記構成のヘルム装置１６とアクチュエータ部１７とを備えた操舵装置１３の作用について説明する。
舵輪１５を回転させると、舵輪１５の回転量（舵角）がセンサ２５によって検出され、舵角の方向と舵角量に関する電気信号が制御部１８に送られる。制御部１８は、センサ２５から制御部１８に出力された目標舵角と、舵角センサ１９１によって検出される船外機１２の実際の舵角が一致するように、第１および第２の電動モータ１５２，１５３を回転させる。

第１および第２の電動モータ１５２，１５３が互いに同一の方向に回転することにより、送りねじ１５４の両端側から、電動モータ１５２，１５３のトルクが送りねじ１５４に入力する。送りねじ１５４が回転すると、送りねじ１５４の回転量と回転方向に応じて、ナット部材１５５と駆動アーム１７１が、カバー部材１５１の軸線Ｘ１に沿って、第１の方向Ｆ１または第２の方向Ｆ２（図１０に示す）に移動する。

ナット部材１５５の位置すなわち操舵アーム１３５の舵角が舵角センサ１９１によって検出される。制御部１８は、操舵アーム１３５の中立位置が中立位置検出センサ１９０によって検出されたときを舵角の基準位置とし、舵角センサ１９１によって検出される操舵アーム１３５の実際の舵角がセンサ２５から送られる目標舵角と一致するように電動モータ１５２，１５３を制御する。

例えば舵輪１５が面舵方向に操舵されると、第１および第２の電動モータ１５２，１５３が第１の方向Ｒ１（図１０に示す）に回転することによって、駆動アーム１７１が第１の方向Ｆ１に移動する。駆動アーム１７１が第１の方向Ｆ１に移動すると、操舵アーム１３５が図９に２点鎖線Ｑ１で示す面舵位置に向かって移動する。そして舵角センサ１９１によって検出された舵角が目標舵角と一致したところで第１および第２の電動モータ１５２，１５３が停止し、駆動アーム１７１も停止する。

逆に、舵輪１５が取り舵方向に操舵されたときには、第１および第２の電動モータ１５２，１５３が第２の方向Ｒ２に回転することにより、駆動アーム１７１が第２の方向Ｆ２（図１０に示す）に移動すると、操舵アーム１３５が図９に２点鎖線Ｑ２で示す取り舵位置に向かって移動する。舵角センサ１９１によって検出された舵角が目標舵角と一致したところで第１および第２の電動モータ１５２，１５３が停止し、駆動アーム１７１も停止する。

本実施形態の操舵装置１３によれば、ヘルム装置１６に設けられたストップ機構２３の電磁石８３が制御部１８によって制御される。そして操船者が調整用操作部９８を操作することにより、舵輪１５の操作力（抵抗力）を調整することができる。また、制御部１８に入力される各種センサからの信号に基いて電磁石８３を自動で制御することにより、操船状況に適した状態となるようにヘルム装置１６を調整することもできる。

舵輪１５によってステアリングシャフト２２を第１の方向Ａ（図３と図６に示す）に回転させると、反転制御ピン１１０が第１のピン受けストッパ壁１２１に当接することにより、回動部材８０がステアリングシャフト２２と一体に第１の方向Ａに回転する。このとき反転制御ピン１１０は、第２のピン受けストッパ壁１２２からセンサ２５の最小検出角以上離間する。舵輪１５が第１の方向Ａに最大舵角位置まで回転すると、制御部１８は電磁石８３に供給する電力を最大にする。このため回転側ディスク８１と固定側ディスク８２とが互いにロックされる。このロック状態において、舵輪１５を逆側に回転（反転）させると、ステアリングシャフト２２を反転許容角θ内で反転させることができるため、この反転方向の動きがセンサ２５によって検出される。このとき制御部１８は、センサ２５からの信号に基いてストップ機構２３のロックを解除する。こうして舵輪１５は逆方向に回転することができる。

舵輪１５によってステアリングシャフト２２を第２の方向Ｂ（図３と図６に示す）に回転させると、反転制御ピン１１０が第２のピン受けストッパ壁１２２に当接することにより、回動部材８０がステアリングシャフト２２と一体に第２の方向Ｂに回転する。このとき反転制御ピン１１０は第１のピン受けストッパ壁１２１からセンサ２５の最小検出角以上離間する。舵輪１５が第２の方向Ｂに最大舵角位置まで回転すると、制御部１８は電磁石８３に供給する電力を最大にする。このため回転側ディスク８１と固定側ディスク８２とが互いにロックされる。このロック状態において、舵輪１５を逆側に回転（反転）させると、ステアリングシャフト２２を反転許容角θ内で反転させることができるため、この反転方向の動きがセンサ２５によって検出される。このとき制御部１８は、センサ２５からの信号に基いてストップ機構２３のロックを解除する。こうして舵輪１５は逆方向に回転することができる。

このように、反転制御ピン１１０はスリット１２０内において第１のピン受けストッパ壁１２１と第２のピン受けストッパ壁１２２との間を移動できるため、ステアリングシャフト２２は回動部材８０に対して反転許容角θの範囲で相対的に回転することができる。このため最大舵角位置にてディスク８１，８２同士が電磁石８３によって互いにロックされても、ステアリングシャフト２２は、センサ２５の最小検出角（検出分解能）を越える反転許容角θの範囲で逆方向に回動することができ、ロックを解除させるための信号をセンサ２５が出力することができる。この反転許容角θは、反転制御ピン１１０の径（太さ）を変えたり、あるいはピン受けストッパ壁１２１，１２２間の距離を変えたりすることにより、容易に調整することができる。

図１１は第２の実施形態に係るストップ機構２３Ａを示している。このストップ機構２３Ａにおいて、第１の実施形態のストップ機構２３（図３〜図７）と共通の部位には第１の実施形態のストップ機構２３と共通の符号を付して説明を省略する。このストップ機構２３Ａの反転制御ピン機構１２５は、ねじ部材からなる一対の反転制御ピン１１０´がステアリングシャフト２２の両側にねじ込むことによって固定されている。回動部材８０の円筒部８０ａには、第１および第２のピン受けストッパ壁１２１，１２２を有する一対のスリット１２０が形成され、これらスリット１２０のそれぞれに反転制御ピン１１０´が挿入されている。ステアリングシャフト２２は、回動部材８０に対し前記反転許容角θの範囲で相対回転することができる。

図１２は第３の実施形態に係るストップ機構２３Ｂを示している。このストップ機構２３Ｂにおいて、第１の実施形態のストップ機構２３（図３〜図７）と共通の部位には第１の実施形態のストップ機構２３と共通の符号を付して説明を省略する。このストップ機構２３Ｂの反転制御ピン１１０は、回動部材８０の円筒部８０ａに固定されている。ステアリングシャフト２２には反転制御ピン１１０が挿通するスリット１２０が形成されている。このスリット１２０の両端に第１および第２のピン受けストッパ壁１２１，１２２が形成されている。ステアリングシャフト２２は、回動部材８０に対し前記反転許容角θの範囲で相対回転することができる。

図１３は第４の実施形態に係るストップ機構２３Ｃを示している。このストップ機構２３Ｃにおいて、第１の実施形態のストップ機構２３（図３〜図７）と共通の部位には第１の実施形態のストップ機構２３と共通の符号を付して説明を省略する。このストップ機構２３Ｃの反転制御ピン機構１２５は、一対のねじ部材からなる反転制御ピン１１０´が回動部材８０の円筒部８０ａの両側にねじ込むことによって固定されている。ステアリングシャフト２２には、第１および第２のピン受けストッパ壁１２１，１２２を有する一対のスリット１２０が形成されている。これらスリット１２０に、それぞれ反転制御ピン１１０´が挿入されている。ステアリングシャフト２２は、回動部材８０に対し前記反転許容角θの範囲で相対回転することができる。

なお本発明を実施するに当たり、ヘルム装置のケースやステアリングシャフト、ストップ機構のディスクや電磁石、反転制御ピン、スリット、第１および第２のピン受けストッパ壁をはじめとして、ヘルム装置を構成する各部の構成や形状、配置などを種々に変更して実施できることは言うまでもない。

１２…船外機、１３…操舵装置、１６…ヘルム装置、２１…ケース、２２…ステアリングシャフト、２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ…ストップ機構、２５…センサ、８０…回動部材、８０ａ…円筒部、８１…回転側ディスク、８２…固定側ディスク、８３…電磁石、８４…アーマチュア、１１０…反転制御ピン、１２０…スリット、１２１…第１のピン受けストッパ壁、１２２…第２のピン受けストッパ壁、１２３，１２４…内側面、１２５…反転制御ピン機構。

Claims (6)

1. 船体に固定されるケースと、
   前記ケースに回転自在に設けられ、舵輪が取付けられるステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトの回転を検出するセンサと、
   前記舵輪が最大舵角まで回転した状態において前記ステアリングシャフトの回転を止めるストップ機構とを有し、
   前記ストップ機構は、
   前記ステアリングシャフトに対し周方向に相対回転可能な円筒部と、
   前記円筒部と前記ステアリングシャフトとの双方にわたり該ステアリングシャフトの径方向に設けられ、前記ステアリングシャフトと前記円筒部のいずれか一方に固定された反転制御ピンと、
   前記ステアリングシャフトと前記円筒部のいずれか他方に形成され、前記反転制御ピンが前記周方向に移動可能に挿入されるスリットと、
   前記スリットの前記周方向の一端に形成され、前記ステアリングシャフトが第１の方向に回転すると前記反転制御ピンに当接することによって前記円筒部を前記第１の方向に回転させ、前記ステアリングシャフトが第２の方向に回転すると前記反転制御ピンから前記センサの最小検出角以上離間する第１のピン受けストッパ壁と、
   前記スリットの前記周方向の他端に形成され、前記ステアリングシャフトが前記第２の方向に回転すると前記反転制御ピンに当接することによって前記円筒部を前記第２の方向に回転させ、前記ステアリングシャフトが前記第１の方向に回転すると前記反転制御ピンから前記センサの最小検出角以上離間する第２のピン受けストッパ壁と、
   を具備したことを特徴とする船舶のヘルム装置。
2. 前記ストップ機構が、
   前記円筒部を有する回動部材と、
   前記ケースに収容された固定側ディスクと、
   前記固定側ディスクと対向して配置されかつ前記回動部材と共に回転する回転側ディスクと、
   前記固定側ディスクと前記回転側ディスクとを互いに押付けることにより摩擦力を発生させる電磁石と、
   を具備したことを特徴とする請求項１に記載の船舶のヘルム装置。
3. 前記反転制御ピンが前記ステアリングシャフトに固定され、前記第１および第２のピン受けストッパ壁が前記円筒部に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の船舶のヘルム装置。
4. ねじ部材からなる前記反転制御ピンが前記ステアリングシャフトに固定され、前記第１および第２のピン受けストッパ壁が前記円筒部に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の船舶のヘルム装置。
5. 前記反転制御ピンが前記円筒部に固定され、前記第１および第２のピン受けストッパ壁が前記ステアリングシャフトに形成されたことを特徴とする請求項１に記載の船舶のヘルム装置。
6. ねじ部材からなる前記反転制御ピンが前記円筒部に固定され、前記第１および第２のピン受けストッパ壁が前記ステアリングシャフトに形成されたことを特徴とする請求項１に記載の船舶のヘルム装置。

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