JPH02106491A - 船外機付ボートのパワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、エンジンに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パワーステアリン
グ装置に関する。

（従来の技術） 第６〜１０図に示した従来の装置では、例えばハンドル
１を左に切った場合、ハンドル１と連係しているワイヤ
２が弓１つ弓長られ、ワイヤ２と逮イ系しているレバー
ＩＯが船体の右方向にスライドする。

レバーｌＯが右方向にスライドすると、レバーＩＯと連
係しているステアリングアーム１１が回転＠１２を中心
に時計方向に回動する。ステアリングアームｌ】が時計
方向に回動すれば、それにともなってエンジンＢも時計
方向に回動する。

したがって、ハンドル１を回せば、その回転方向に応じ
てエンジンＢも回動し、所望の転舵が可能になる。

ざらエンジンＢには、エンジン回転数を検出するエンジ
ン回転数センサ４が設置されている。このエンジン回転
数センサ４は、コントローラＣに接続している。このコ
ントローラＣは電動モータｍと接続している。この電動
モータｍは減速機７及びビニオン８を介してラック９に
連係している。

したがって、エンジン回転数センサ４で検出された信号
は、コントローラＣに入力され、このコントローラＣか
らの出力信号に応じて電動モータｍが駆動する。電動モ
ータｍが駆動すると、減速機７及びピニオン８を介して
、ラック９を左右にスライドさせる。このときラック９
に連係したレバー１０も回動してステアリングアーム１
１を回転軸１２を中心に時計方向に回動する。ステアリ
ングアーム１１が時計方向に回動すれば、それにともな
ってエンジンＢも時計方向に回動し、転舵が可能となる
。

スクリュー推進ボートではスクリューの回転反力の作用
で操舵トルク反力が発生するが、この反力の発生をジャ
イロ効果という。

そして、Ｈ進時、後退時のジャイロ効果と左右の操舵ト
ルクとの関係を示したのが第８図である。この第８図か
らも明らかなように、左操舵時には、ジャイロ効果に打
ち勝つだけの操舵トルクを発揮させなければ、左方向に
転舵できない。

また右操舵時には、ジャイロ効果が加算されるので、小
さな操舵トルクで転舵が可能であり、左右の転舵力はア
ンバランスとなる。

そこで、第６図に示すようなジャイロ効果キャンでルテ
ーブル値Ｆ。をコントローラＣに記憶させている。この
ジャイロ効果キャンセルテーブル値ＦＧは、左右の操舵
力のアンバランスをキャンセルする関係に設定されてい
る。

さらに、このジャイロ効果キャンセルテーブル値Ｆ。は
、エンジン回転数に依存する関係に設定されている。こ
のジャイロ効果キャンセルテーブル値ＦＧは、エンジン
回転数センサ４から送られてくるエンジン回転数信号に
応じてコントローラＣからモータｍに出力される。この
コントローラＣからの出力により電動モータｍが駆動し
て、操舵トルクをアシク、トするものである。

（本発明か解決しようとする問題点） 上記のようにした従来の装置では、次のような問題点が
あった。

すなわち、電動モータｍの駆動によってアシストされた
後の左右の操舵トルク特性は第７図の曲Ｍａｔとｂｌの
ようになる。

そして、エンジン回転数ｒ２付近のジャイロ効果による
操舵トルクの影晋が最も大きくなるが、この部分におけ
るジャイロ効果をキャンセルするためには、左操舵時の
操舵トルクａの頂部であるｄを、他のエンジン回転数ｒ
１あるいはｒ３と同様のトルクレベルまで下げる必要が
ある。

しかし、キャンセル出力特性線ＦＭの頂部を大きくとる
と、左操舵時の操舵トルクを減少させることはできるが
、右操舵時の操舵トルクが大きくなりすぎてしまう。そ
のためにアシスト後の左右の操舵トルクはバランスしな
くなる。例えば、キャンセル出力特性線ＦＭの頂部をｆ
のように大きく取り、そのキャンセル値ｆでジャイロ効
果ｆを打ち消せば、操舵トルクをｇの値まで減少させる
ことができる。

しかし、右操舵時にも同じジャイロ効果キャンセルテー
ブル値ＦＧを用いると、そのキャンセル値がプラス方向
に作用するので、右方向の操舵トルクが極端に小さくな
りすぎてしまう。このためアシスト後の左右の操舵トル
クはバランスしなくなる。

（本発明が解決しようとする問題点） このように従来の装置では、１つテーブル値をもちいて
、ジャイロ効果を打ち消すようにしていたので、異なる
性質を示す左右の操舵トルクをバランスさせることがで
きないという問題があった。

この発明の目的は、ジャイロ効果が発生しても左右の操
舵トルクを等しくするとともに、その操舵トルクがエン
ジンの回転数に依存して自動的に制御され、各速度にお
いて最適な操舵フィーリングを設定できるようにするこ
とである。

（問題点を解決する手段） この発明は、ハンドル操作に応じて回動する船外機と、
ハンドルの操舵方向に応じて駆動する電動モータと、こ
の電動モータの回転力を船外機へ伝達する伝達機構と、
エンジンの回転数を検出する回転数センサと、回転数セ
ンサの検出値に応じて電動モータの電流指令値を制御す
るコントローラとを有する船外機付ボートのパワーステ
アリング装置を前提にするものである。

上記の装置を前提にしつつこの発明は、操舵トルクと操
舵方向とを検出する操舵トルクセンサとエンジンが回転
しているかどうかを検出するニュートラルセンサと、ス
クリュー回転方向を検出するリバースセンサと、スクリ
ュー回転により発生するジャイロ効果が操舵トルクに与
える影響をキャンセルしつつ、前進及び後退時の左右の
操舵トルクをバランスさせ、しかも、高速時の操舵フィ
ーリングを改善する関係に設定されたテーブル値を記憶
し、上記各センサの検出する信号により航行条件に合っ
たテーブル値ＦＧを引き出し、エンジン回転数と操舵入
力トルクとに依存した電流指令値を制御するコントロー
ラとを備えた点に特徴を有する。

（本発明の作用） この発明は、上記のように構成したので、ハンドルを回
転すれば、それにともなって電動モータが駆動してその
操舵力をパワーアシストする。

また、各センサの検出値に応じて変化するテーブル値と
エンジン回転数センサの検出値と、トルクセンサの検出
値とに応じて、コントローラがモータ電流指令値を制御
し、ジャイロ効果をキャンセルする。このようにして電
動モータの電流値を制御すわば、この電流値が電動モー
タの出力トルクにほぼ比例するので、操舵力を制御する
ことができる。

しかも、上記のようにジャイロ効果キャンセル値には、
前進及び後退時の左右の操舵トルクをバランスさせ特性
を持たせたので、左右の操舵トルクかバランスする。

（本発明の効果） この発明の装置によれば、左右の操舵トルクをバランス
させ、どのよな操舵方向に対しても安定した操舵が可能
になる。

また、この電動モータの出力トルクは、エンジンの回転
数にも依存しているので、船速に応じて最適な操舵フィ
ーリングを保つことができる。

（本発明の実施例） 第１〜５図に示す本発明の実施例では、第９．１０図に
示す従来例の装置に、トルクセンサ３と、ニュートラル
センサ５とリバースセンサ６とが付加されている。これ
らのセンサはコントローラＣに接続している。トルクセ
ンサ３は、操舵トルクと操舵方向とを検出し、コントロ
ーラＣに操舵トルク信号Ｖ、と操舵方向＋ＨＪ御信分信
号出力する。

ニュートラルセンサ５は、エンジンのニュートラル状態
を検出し、コントローラＣにニュートラル判別信号を出
力する。リバースセンサ６は、エンジンの回転方向を検
出し、コントローラＣに前進、後退判別信号を出力する
。

コントローラＣでは、これらの信号に応じて次のエンジ
ン回転数テーブル値ＲＦ、を選択する。

前進　　　　右操舵時Ｒ９，Ｈ 〃　　左〃ＲＥｆＬ ニュートラル　右　／／　　ＲＥ、ｌｌニュートラル　
左操舵時ＲＥｏＬ 後退　　　　右　〃ＲＥｄＦｌ 〃　　　　　　　　　　左　　　ツノ　　　ＲＥｄＬこ
こで、添えじのｆはｎ「進、ｎはニュートラル、ｂは後
退、Ｌは左操舵、Ｒは右操舵を示している。

これらのエンジン回転数テーブル値ＲＥは例えば、第３
図に示すように、エンジン回転数に依存してジャイロ効
果による影響をキャンセルするような値を取る。

またこのエンジン回転数テーブル値ＲＥが、前進、後退
、ニュートラル、左右操舵時によって異７なるのは、各
運転条件によって、ジャイロ効果の影響力が、各運転条
件によって異なるからである。

またコントローラＣには、トルクセンサ３から送られて
くる操舵トルク信号ＶＴが入力する。コントローラＣで
は、この操舵トルク信号ＶＴに応じてトルクテーブル値
６丁を出力する。

トルクテーブル値Ｃアは操舵フィーリングを調整するた
めのものである。したがって、所望のフィーリングによ
ってその特性を自由に変えてもよい。例えば、第４図が
このトルクテーブル値Ｃアの一例を示しているが、この
第４図ではその特性線がノンリニアになっている。しか
し、求めるフィーリング特性によってはリニアにしても
問題はない。

これらのエンジン回転数テーブル値ＲＥとトルクテーブ
ル値ＣＴとに基いてモータ電流指令値１、が特定される
とともに、そのモータ電流指令値ＩＭかコントローラＣ
から出力される。

そして、モータ電流指令値ＩＭは、次の式によって特定
される。

Ｉ　ＭｅＲ＝　ｋ　ＣＴ　ＲｃｒＲ（前進、右操舵時）
ＩＭ、、、　＝ｋＣＴＲＥｒＬ（／／左〃）Ｉ　　Ｍｏ
Ｒ＝　　ｋ　ＣＴ　　ＲＥｏＲにュートラル右　　〃　
　　）ＩＭｎＬ＝ｋＣＴＲＥｏＬ（〃左〃） ＩＭｂＲ＝ｋＣｒ　Ｒ＋：ｂＲ（後退　右　〃　）ＩＭ
ｂ＋、　＝ｋＣｒ　ＲＥｂＬ（”左〃）ここでｋは定数
である。

このモータ電流指令値ＩＭは電動モータｍの出力を制御
するものである。

次に、航行条件の違う場合を個々説明する。

今、ボートを前進させながら左操舵したとすると、リバ
ースセンサ６では前進信号、ニュートラルセンサ５では
移動信号、操舵トルクセンサ３では左旋回１３号が、そ
れぞれ検出され、コントローラＣに送られる。コントロ
ーラＣでは、これらの信号に基き第３図に示すような値
をとるエンジン回転数テーブル値Ｒ，，，が選択される
。

このエンジン回転数　テーブル値Ｆ、Ｒ，，。

は、エンジン回転数センサで検出されたエンジン回転数
１８号に依存し、スクリューの回転によるジャイロ効果
の左旋回に与える影響をキャンセルする様に設定されて
いる。

このエンジン回転数テーブル値ＲＥｆＬは、前記のトル
クテーブル値ＣＴとかけ合わされ、出力Ｉ　ＭｆＬとな
り、電動モータｍに出力する。そして、第３図における
エンジン回転数ｒ■　　ｒ２、ｒ３に対応する出力ＩＭ
は、第５図の出力曲線では、Ｉ　ＭｒＬｒ＋　　Ｉ　Ｍ
ＦＬｒ２　１　ＭｆＬｒ３となる。この図に示すように
操舵トルクが左入力であるとすべて左出力となり、第３
象限に出力曲線が表れている。

このアシスト力で、第２図に示すようなスクリューのジ
ャイロ効果に影響された左操舵時の異常に高い操舵トル
クａがキャンセルされる。したがって、このときの操舵
トルクは、操舵トルク特性線ａ２で示したように非常に
小さなものとなる。

なお、第２図では、理解しやすいようにするために、ト
ルクデープル値ＣＴの寄与を除外している。

次に、ボードが前進している時に右操舵したとすると、
リバースセンサ６では前進（３号、ニュートラルセンサ
５では移動信号、操舵トルクセンサ３では右操舵信号が
検出され、コントローラＣに送られる。コントローラＣ
では、こわらの信号に基き、第３図に示すエンジン回転
数テーブル値ＲＥｆＲが選択される。

このエンジン回転数テーブル値Ｒ１：ｆＲは、エンジン
回転数センサで検出されたエンジン回転数信号に依存し
、スクリューの回転によるジャイロ効果の右旋回に与え
る影響をキャンセルするように設定している。

このエンジン回転数テーブル値ＲＥｆＲは前記のトルク
テーブル値ＣＴとかけ合わされ出力Ｉ　ＭｆＲとなり電
動モータｍに出力する。第３図に置けるエンジン回転数
がｒ、ｒ２　ｒ、の場合に対応する出力ＩＭは第５図の
出力曲線ではＩ　ＭｆＲｒｌ、Ｉ　ＭｆＲｒ２、Ｉ　Ｍ
ｆＲｒ３となる。

この第３図に示すように、操舵トルクが右入力であるに
もかかわらず、回転数ｒ２、ｒ３においては、左出力と
なって第４象限に出力曲線が現われるようにしている。

これは、右操舵時の操舵トルクがスクリューのジャイロ
効果の影響で小さくなりすぎるためである。そこで、こ
の実施例では、右操舵時に、逆にアシスト力を左方向出
力として、操舵トルクに負荷することにより、左右の操
舵時のジャイロ効果による影響をキャンセルするように
している。

上記のようにして右操舵の操舵トルクｂに、反対方向の
アシスト力を負荷することにより、実際の操舵トルクは
第２図のｂ２となる。

このようにすることによって右操舵時の操舵トルク特性
線ｂ２と、左操舵時の操舵トルク特性線ａ２とが、各回
転数においてほぼ対称に位置し、左右の操舵トルクバラ
ンスが保たれるよいうになる。

さらに操舵トルクテーブル値０丁がかけ合わされている
ので、操舵フィーリングを適度に調整することができる
ようになった。

次にエンジンが停止し、惰性で航行中に、左操舵をすれ
ば、ニュートラルセンサ５とリバースセンサ６とで中立
信号が検出され、操舵トルクセンサ３では左旋回信号が
それぞれ検出され、コントローラＣに送られる。

コントローラＣでは、これらの信号に基き、第３図に示
すエンジン回転数テーブル値ＲＥＮＬが選択される。こ
のエンジン回転数テーブル値は、操舵トルクデープル値
ＣＴとかけ合わされ、第５図に示すＩ　ＭＮＬのような
曲線をもつ操舵トルクに依存した信号となり、電動モー
タｍに出力する。こパワーアシストにより、操舵トルク
はａからａ２に軽減される。よってエンジンか停止して
いても、操舵トルクに合ったパワーアシストか得られ、
慣性航行時などに換向抵抗による操舵反力が大きい場合
に、ハンドルを軽くすることができる。

エンジンが停止していて、右操舵した場合も同様である
。

なお、エンジン回転数テーブル値ＲＥＭＬとＲＥＮ□と
をゼロ出力に設定して、パワーアシストを行なわず、エ
ンジン停止時はマニュアルステアリングの状態にすこと
も可能である。

次に、後退時に左操舵をすれば、リバースセンサ６では
後退信号、ニュートラルセンサ５では移動信号、操舵ト
ルクセンサ３では左旋回信号がそれぞれ検出され、コン
トローラＣに送られる。

コントローラＣでは、これらの信号に基き第３図に示す
ような値をとるエンジン回転数テーブルＲＥｂＬが選択
される。

このエンジン回転数テーブルＲ）：、ｃのエンジン回転
数ｒ２付近が、前進時のエンジン回転数テーブルＲＥｆ
Ｌのエンジン回転数ｒ２付近の頂部よりも小さく設定し
ているのは、後退時のスクリューによるジャイロ効果の
影響が小さいためである。

このエンジン回転数テーブル値Ｆ、に、操舵トルクＣＴ
を乗じモータ電流指令値Ｉ　ＭｂＬを決定し、これを電
動モータｍに出力すること前進時と同様である。このモ
ータ電流指令値Ｉ　ＭｂＬは、エンジン回転数ｒ４では
第５図に示すＩ　ＭｂＬｒ４のようになる。後退時に右
操舵した場合も同様にモータ電流指令値Ｉ　ＭｂＲを出
力する。

第２図に示すように左右操舵時の操舵トルクａとｂとは
アシスト力を負荷することによりキャンセルされた操舵
トルクａ４とｂ４とになる。これにより後退時の左右操
舵トルクａ４とｂ４とは各回転数においてほぼ対称に位
置し、左右の操舵トルクのバランスが保たれる。

これらの構成により、前進、ニュトラル、後進、及びス
クリューの回転によるジャイロ効果をキャンセルしつつ
、最適な操舵フィーリングが設定可能となった。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜５図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は機構図、第２図はキャンセル前とキャンセル後の操
舵トルクを表したグラフ、第３図はエンジン回転数テー
ブル値を表したグラフ、第４図は操舵トルク信号とトル
クテーブル値との関係を示すグラフ、第６〜９図に従来
の実施例を示すもので、第６図はジャイロ効果キャンセ
ルテーブル値を表したグラフ、第７図はアシスト前とア
シスト後の操舵トルクを表したグラフ、第８図はエンジ
ン回転数と操舵トルクとの関係を示したグラフでジャイ
ロ効果の特性を加味味したもの、第９〜ｌＯ図は従来例
を示すもので、第９図は機構図、第１０図は要部の斜視
図である。 １・・・ハンドル、３・・・トルクセンサ、４・・・エ
ンジン回転数センサ、５・・・ニュートラルセンサ、６
・・・リバースセンサ、ｍ・・・モータ、Ｃ・・・コン
トローラ、ａ・・・ボート、ｂ・・・エンジン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ハンドル操作に応じて回動する船外機と、ハンドルの操
   舵方向に応じて駆動する電動モータと、この電動モータ
   の回転力を船外機へ伝達する伝達機構と、エンジンの回
   転数を検出する回転数センサと、回転数センサの検出値
   に応じて電動モータの電流指令値を制御するコントロー
   ラとを有する船外機付ボートのパワーステアリング装置
   において、操舵トルクと操舵方向とを検出する操舵トル
   クセンサと、エンジン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と、スクリュー回転方向を検出す
   るリバースセンサと、スクリュー回転により発生するジ
   ャイロ効果が操舵トルクに与える影響をキャンセルしつ
   つ、前進及び後退時の左右の操舵トルクをバランスさせ
   、しかも、高速時の操舵フィーリングを改善する関係に
   設定されたテーブル値を記憶し、上記各センサの検出す
   る信号により航行条件に合ったテーブル値を引き出し、
   エンジン回転数と操舵入力トルクとに依存した電流指令
   値を制御するコントローラとを備えた船外機付ボートの
   パワーステアリング装置。