JP6934330B2

JP6934330B2 - 船外機

Info

Publication number: JP6934330B2
Application number: JP2017116795A
Authority: JP
Inventors: 健司内藤; 義博水島; 和幸揚村; 真水谷; 猛大畑; 伊藤　誠; 伊藤　　誠
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2017-06-14
Publication date: 2021-09-15
Anticipated expiration: 2037-06-14
Also published as: US20180362130A1; JP2019001274A; US10336426B2

Description

本発明は、船外機に関する。

船外機には、エンジンを含む船外機本体を上下方向に傾動させるトリム・チルト装置を備えるものがある。例えば、特許文献１に記載の船外機では、トリム・チルト装置は、油圧シリンダと、油圧ポンプと、PTTモータとを備えている。PTTモータは、電動モータであり、バッテリ等の電源に電気的に接続される。油圧ポンプは、PTTモータによって駆動されることで、作動油を吐出する。油圧シリンダは、油圧ポンプから作動油を供給されることで伸縮し、油圧シリンダの伸縮動作によって船外機本体のトリム動作、及びチルト動作が行われる。

一方、船外機には、船外機本体を左右に回動させるステアリング装置を備えるものがある。例えば、ステアリング装置は、ステアリングモータを備える。ステアリングモータは、電動モータであり、電源に電気的に接続される。ステアリング装置は、ステアリングモータの駆動力によって船外機本体を左右に回動させる。

また、船外機には、エンジンに燃料を供給するための燃料ポンプを備えるものがある。燃料ポンプは、電源に電気的に接続される。燃料ポンプから吐出された燃料がエンジンに供給されることで、エンジンが駆動される。

特開２０１４−１７７１７２号公報

上述した装置のうち、PTTモータとステアリングモータとは大きな電力を必要とする。特に、トリム・チルト装置は、作動開始時の負荷が大きいため、PTTモータには大きな突入電力が発生する。そのため、PTTモータとステアリングモータと燃料ポンプとが共通の電源に接続されている場合には、PTTモータとステアリングモータと燃料ポンプとに電力を供給するために、ジェネレータ、或いはバッテリーが大型化してしまう。しかし、船外機のカウル内のスペースは限られているため、ジェネレータ、或いはバッテリーの大型化は困難である。

本発明の課題は、船外機において、ジェネレータ、或いはバッテリーの大型化を抑えながら、トリム・チルト装置の作動開始時に十分な電力供給を確保することにある。

一態様に係る船外機は、船外機本体と、電源と、トリム・チルト装置と、ステアリング装置と、燃料ポンプと、コントローラと、を備える。船外機本体は、エンジンを含む。トリム・チルト装置は、電源に電気的に接続された第１電動モータを含む。トリム・チルト装置は、船外機本体を上下方向に傾動させる。ステアリング装置は、電源に電気的に接続された第２電動モータを含む。ステアリング装置は、船外機本体を左右方向に旋回させる。燃料ポンプは、電源に電気的に接続され、エンジンに燃料を供給する。コントローラは、第１電動モータへの入力電流の開始時点から、所定時間、PWM（Pulse Width Modulation）制御によって第１電動モータへの突入電流を制限する。

本態様に係る船外機では、第１電動モータへの入力電流の開始時点から、所定時間、PWM制御によって第１電動モータへの突入電流が制限される。それにより、ジェネレータ、或いはバッテリーの大型化を抑えながら、トリム・チルト装置の作動開始時に十分な電力供給を確保することができる。

本発明によれば、船外機において、ジェネレータ、或いはバッテリーの大型化を抑えながら、トリム・チルト装置の作動開始時に十分な電力供給を確保することができる。

実施形態に係る船外機が搭載された船舶を示す斜視図である。船外機の側面図である。船外機の制御系を示す模式図である。船外機が備える電気回路の模式図である。 PTTスイッチが操作されたときの第１電動モータへの入力電流の変化を示す図である。 PWM制御におけるデューティ比を示す模式図である。他の実施形態に係るPWM制御におけるデューティ比の変化を示す図である。第１変形例に係る第１電動モータへの入力電流の変化を示す図である。第２変形例に係る第１電動モータへの入力電流の変化を示す図である。

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る船外機２が搭載された船舶１を示す斜視図である。船外機２は、船舶１の船尾に取り付けられる。船外機２は、船舶１を推進させる推進力を発生させる。本実施形態では、船外機２の数は１つであるが、２つ以上の船外機２が船舶１に搭載されてもよい。

船舶１は、操船席３を含む。操船席３には、ステアリング部材４とリモコン装置５とが配置されている。ステアリング部材４は、オペレータが船舶１の旋回方向を操作するための部材である。ステアリング部材４は、例えば、ステアリングホイールである。リモコン装置５は、オペレータが船速を調整するための装置である。リモコン装置５は、オペレータが船舶の前進と後進とを切り替えるための装置である。

図２は、船外機２の側面図である。船外機２は、船外機本体１０とブラケット１１とを含む。船外機本体１０は、ブラケット１１を介して船舶1に取り付けられる。船外機本体１０は、エンジン１２と、ドライブ軸１３と、プロペラ軸１４と、シフト機構１５とを含む。

エンジン１２は、船舶１を推進させる推進力を発生させる。エンジン１２は、クランク軸１６を含む。クランク軸１６は鉛直方向に延びている。

ドライブ軸１３は、クランク軸１６に接続されている。ドライブ軸１３は、鉛直方向に延びている。プロペラ軸１４は、前後方向に延びている。プロペラ軸１４は、シフト機構１５を介して、ドライブ軸１３に接続されている。プロペラ軸１４には、プロペラ１７が接続される。

シフト機構１５は、ドライブ軸１３からプロペラ軸１４へ伝達される動力の回転方向を切り換える。シフト機構１５は、例えば、複数のギアと、ギアの噛み合いを変更するクラッチと、を含む。

ブラケット１１は、トリム・チルト軸１８とステアリング軸１９とを含む。トリム・チルト軸１８は、左右方向に延びている。ブラケット１１は、トリム・チルト軸１８回りに回転可能に、船外機本体１０を支持する。ステアリング軸１９は、鉛直方向に延びている。ブラケット１１は、ステアリング軸１９回りに回転可能に、船外機本体１０を支持する。

図３は、船外機２の制御系を示す模式図である。図３に示すように、船外機２は、コントローラ２１を含む。コントローラ２１は、CPUなどの演算装置と、RAMやROMなどのメモリとを含む。コントローラ２１は、船外機２を制御するためのプログラム及びデータを記憶している。コントローラ２１は、上述したリモコン装置５及びステアリング部材４と、通信可能に接続されている。
コントローラ２１は、複数のECU（Electronic Control Unit）を含む。詳細には、コントローラ２１は、リモコンECU４１と、エンジンECU４２と、ステアリングECU４３と、電源ECU４４とを含む。リモコンECU４１と、エンジンECU４２と、ステアリングECU４３と、電源ECU４４とは、それぞれCPUなどの演算装置と、RAMやROMなどのメモリとを含むコンピュータである。リモコンECU４１と、エンジンECU４２と、ステアリングECU４３と、電源ECU４４とは、互いに通信線、或いは無線によって、データ通信可能に接続されている。

リモコン装置５は、スロットル部材２２を含む。スロットル部材２２は、例えば、スロットルレバーである。スロットル部材２２は、ゼロ操作位置から前進方向と後進方向とに操作可能である。リモコン装置５は、スロットル部材２２の位置を示す操作信号をリモコンECU４１に出力する。

ステアリング部材４は、中央位置から左右に回転可能である。ステアリング部材４は、ステアリング部材４の位置を示す操作信号をステアリングECU４３に出力する。

船外機２は、燃料ポンプ２４と、トリム・チルト装置２５と、ステアリング装置２６とを含む。燃料ポンプ２４は、船外機本体１０内、或いは、船舶１内には位置された燃料タンクに接続されている。燃料ポンプ２４は、燃料タンクからエンジン１２に燃料を供給する。

トリム・チルト装置２５は、トリム・チルト軸１８回りに船外機本体１０を回転させることで、船外機本体１０を上下方向に傾動させる。ステアリング装置２６は、ステアリング軸１９回りに船外機本体１０を回転させることで、船外機本体１０を左右方向に旋回させる。

エンジンECU４２は、スロットル部材２２の操作量を示す信号をリモコンECU４１から受信する。エンジンECU４２は、スロットル部材２２の操作量に応じて、エンジン回転速度を増減させるように、エンジン１２に指令信号を出力する。従って、オペレータは、スロットル部材２２を操作することで、船舶１の船速を調整することができる。

ステアリングECU４３は、ステアリング部材４の操作量、及び操作方向を示す信号をステアリング部材４から受信する。ステアリングECU４３は、ステアリング部材４の操作量、及び操作方向に応じて、船外機本体１０を左右方向に旋回させるように、ステアリング装置２６に指令信号を出力する。従って、オペレータは、ステアリング部材４を操作することで、船舶１の進行方向を調整することができる。

船外機２は、PTTスイッチ２３を含む。PTTスイッチ２３は、オペレータが、船外機本体１０のトリム・チルトを操作するための部材である。PTTスイッチ２３は、例えば、船外機本体１０に配置されている。或いは、PTTスイッチ２３は、リモコン装置５などの他の装置に配置されてもよい。PTTスイッチ２３が操作されると、PTTスイッチ２３の操作を示す信号が、リモコンECU４１に出力される。PTTスイッチ２３の操作を示す信号は、エンジンECU４２に出力されてもよい。

図４は、船外機２が備える電気回路の模式図である。図４に示すように、船外機２は、電源２７を含む。電源２７は、例えばバッテリである。燃料ポンプ２４は、電動ポンプであり、電源２７に電気的に接続されている。燃料ポンプ２４は、電源２７からの電力によって駆動される。

トリム・チルト装置２５は、第１電動モータ２８を含む。第１電動モータ２８は、電源２７に電気的に接続されている。第１電動モータ２８は、電源２７からの電力によって駆動される。トリム・チルト装置２５は、油圧ポンプ３１と油圧シリンダ３２とを含む。油圧ポンプ３１は、第１電動モータ２８によって駆動される。油圧シリンダ３２は、油圧ポンプ３１から吐出される作動油によって伸縮する。トリム・チルト装置２５は、油圧シリンダ３２の伸縮によって、船外機本体１０を上下方向に傾動させる。

ステアリング装置２６は、第２電動モータ２９を含む。第２電動モータ２９は、電源２７に電気的に接続されている。第２電動モータ２９は、電源２７からの電力によって駆動される。ステアリング装置２６は、第２電動モータ２９が駆動されることで、船外機本体１０を左右方向に旋回させる。

電源ECU４４は、リモコンECU４１、或いはエンジンECU４２から、PTTスイッチ２３の操作を示す信号を受信する。電源ECU４４は、PTTスイッチ２３の操作に応じて、船外機本体１０を上下方向に傾動させるように、トリム・チルト装置２５に指令信号を出力する。図５においてＬ１は、PTTスイッチ２３が操作されたときの第１電動モータ２８への入力電流の変化を示している。図５に示すように、電源ECU４４は、第１電動モータ２８への入力電流の開始時点ｔ０から時点ｔ１までの所定時間、PWM制御によって第１電動モータ２８への突入電流を制限する。なお、開始時点ｔ０は、PTTスイッチ２３の操作が開始された時点である。

図３及び図４に示すように、船外機２は、第１電動モータ２８への入力電流を制御する駆動回路３３を含む。駆動回路３３は、例えば複数のリレーを含む。複数のリレーは、例えばメカニカルリレーである。或いは、複数のリレーは、半導体リレーであってもよい。電源ECU４４は、駆動回路３３を制御することにより、第１電動モータ２８のPWM制御を行う。図６に示すように、PWM制御では、電源ECU４４は、開始時点ｔ０から時点ｔ１までの所定時間、第１電動モータ２８への入力電流のデューティ比を１００％より小さな値とする。

詳細には、電源ECU４４は、開始時点ｔ０でのデューティ比をｒ１とする。ｒ１は、１００％よりも小さな値である。電源ECU４４は、開始時点ｔ０から時点ｔ１まで、デューティ比をｒ１から徐々に増大させる。例えば、電源ECU４４は、開始時点ｔ０から所定の単位時間経過ごとにΔｒずつ、デューティ比を増大させる。

電源ECU４４は、開始時点ｔ０から所定時間が経過した時点ｔ１以降には、PWM制御を終了する。すなわち、電源ECU４４は、開始時点ｔ０から所定時間が経過した時点ｔ１以降には、入力電流のデューティ比を１００％とする。なお、開始時点ｔ０から時点ｔ１までの所定時間は、１秒以下の短い時間であることが好ましい。電源ECU４４は、開始時点ｔ０から時点ｔ１までの間、入力電流のデューティ比をｒ１から１００％に達するまで徐々に増大させる。

開始時点ｔ０でのデューティ比の値ｒ１、デューティ比の増加割合Δｒ、及び、所定時間ｔ１−ｔ０は、図５に示すように、第１電動モータ２８への入力電流のピークが所定値Ｔｈ１より小さくなるように、設定される。開始時点ｔ０でのデューティ比の値ｒ１、デューティ比の増加割合Δｒ、及び、所定時間ｔ１−ｔ０は、トリム・チルト装置２５とステアリング装置２６とが同時に駆動されたときの第１電動モータ２８への入力電流のピークが所定値Ｔｈ１より小さくなるように、設定されてもよい。

以上説明した本実施形態に係る船外機２では、第１電動モータ２８への入力電流の開始時点ｔ０から、所定時間、PWM制御によって第１電動モータ２８への突入電流が制限される。それにより、図５に示すように、第１電動モータ２８の動作開始時点すなわち開始時点ｔ０よりも後に入力電流のピークが現れる。また、PWM制御が行われたときの入力電流のピークは、PWM制御が行われないときの入力電流のピーク（図５の二点鎖線Ｌ２参照）より小さく抑えられる。

従って、トリム・チルト装置２５の作動開始時に大きな電圧低下が生じることを抑えることができる。それにより、ジェネレータ、或いはバッテリーの大型化を抑えながら、トリム・チルト装置２５の作動開始時にも、十分な電力供給を確保することができる。また、トリム・チルト装置２５とステアリング装置２６との同時作動時であっても、十分な電力供給を確保することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

トリム・チルト装置２５の油圧ポンプ３１と油圧シリンダ３２が省略されてもよい。すなわち、トリム・チルト装置２５は、油圧によらず、第１電動モータ２８によって、トリム・チルト軸１８回りに上下に船外機本体１０を傾動させてもよい。

ステアリング装置２６は、油圧ポンプと油圧シリンダを含んでもよい。すなわち、第２電動モータ２９が油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプからの作動油によって油圧シリンダが伸縮してもよい。ステアリング装置２６は、油圧シリンダの伸縮によって、船外機本体１０をステアリング軸１９回りに左右に旋回させてもよい。トリム・チルト装置２５、或いは、ステアリング装置２６は、油圧シリンダではなく、油圧モータを含んでもよい。

PWM制御において、開始時点ｔ０から所定時間が経過するまでの入力電流のデューティ比が一定であってもよい。図７に示すように、開始時点ｔ０から所定時間が経過した後の入力電流のデューティ比が１００％より小さくてもよい。ただし、開始時点ｔ０から所定時間が経過した後の入力電流のデューティ比がｒ２である場合、ｒ１はｒ２より小さい。また、ｒ２は１００％より小さい。

上記の実施形態では、図５に示すように、入力電力が、開始時点ｔ０から、下に凸の曲線を描いて増大するように、ＰＷＭ制御が行われている。しかし、ＰＷＭ制御が行われることによる入力電力の変化の態様は図５に示すものに限られない。例えば、図８に示すように、入力電力が、開始時点ｔ０から、上に凸の曲線を描いて増大するように、ＰＷＭ制御が行われてもよい。或いは、図９に示すように、開始時点ｔ０から、入力電力が一定の割合で増大するように、ＰＷＭ制御が行われてもよい。
上記の実施形態では、コントローラ２１は、リモコンECU４１と、エンジンECU４２と、ステアリングECU４３と、電源ECU４４とを含んでいる。しかし、それらの一部が省略されてもよい。

１２エンジン
１０船外機本体
２７電源
２５トリム・チルト装置
２６ステアリング装置
２４燃料ポンプ
２１コントローラ

Claims

エンジンを含む船外機本体と、
電源と、
前記電源に電気的に接続された第１電動モータを含み、前記船外機本体を上下方向に傾動させるトリム・チルト装置と、
前記電源に電気的に接続された第２電動モータを含み、前記船外機本体を左右方向に旋回させるステアリング装置と、
前記電源に電気的に接続され、前記エンジンに燃料を供給する燃料ポンプと、
前記第１電動モータへの入力電流の開始時点から、所定時間、PWM制御によって前記第１電動モータへの突入電流を制限するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記トリム・チルト装置と前記ステアリング装置とが同時に駆動されたときの前記入力電流のピークが所定値より小さくなるように、前記PWM制御を行う、
船外機。
前記コントローラは、前記PWM制御において、前記所定時間が経過した後の前記入力電流のデューティ比よりも、前記入力電流の開始時点から前記所定時間が経過するまでの前記入力電流のデューティ比を小さくする、
請求項１に記載の船外機。
前記所定時間が経過した後の前記入力電流のデューティ比は１００％である、
請求項２に記載の船外機。
前記コントローラは、前記第１電動モータの動作開始時点よりも後に前記入力電流のピークが現れるように、前記PWM制御を行う、
請求項１に記載の船外機。
前記コントローラは、通信可能に接続された複数のECU（Electronic Control Unit）を含み、
複数の前記ECUの１つが、前記PWM制御を行う、
請求項１から４のいずれかに記載の船外機。