JPH035296A - 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、エンジンを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） この種のものとして第３〜１１図に示したものが従来か
ら知られている。第３〜１１図において、１は船体で、
その船尾にブラケット２を固定している。３はブラケッ
ト２に固定した筒状のガイド部材で、船尾の縁に対して
平行に配置している。４はこのガイド部材３に摺動自在
に内装したスライド部材で、その一端にはステアリング
ケーブル５の一端を連結している。このステアリングケ
ーブル５は、図示していないハンドル７の回転に応じて
引っ張られたり、押されたりするものである。１０は上
記ブラケット２に揺動自在に取り付けた揺動レバーで、
上記リンク部材９の先端を揺動レバー１０の先端に回動
自在に連結している。１１は船尾に回動自在に設けた船
外機で、上記船外機１１に設けたブラケット１２に上記
揺動レバー１０を固定している。このようにした船外機
１１は、そのエンジン搭載部１１ａを水上に位置させる
とともに５図示していないスクリューを水中に位置させ
るようにしている。

１３は筒状のギヤケースで、その両端に設けた取り付は
片１４．１５の先端を上記ブラケット２の両サイドに固
定し、当該ギヤケース１３をガイド部材３と平行にして
いる。１６は一側にラック１７を形成したラック部材で
、上記ギヤケース１３の両端に設けた軸受１８．１９で
摺動自在に支持されるとともに、その両端をギヤケース
１３から突出させている。そして、このラック部材１６
の片側突出端には、上記リンク部材９の基端を固定して
いる。したがって、このラック部材１６が軸方向に移動
すれば、リンク部材９が回動し、揺動レバー１０を揺動
させるものである。２０．２１はギヤケース１３の両端
とラック部材１６の両端との間に設けたブーツで、当該
ギヤケース１３内にダストが侵入するのを防止するため
のものである。

また、上記ギヤケース１３には、第５図からも明らかな
ようにピニオン２２を設けるているが、このピニオン２
２の一方の軸２３は、当該ギヤケース１３に設けたベア
リング２４で支持されている。

そして、このピニオン２２の他方の軸２５には、第１キ
ヤリヤ２６を嵌着するとともに、この第１キヤリヤ２６
の筒部２６ａを、ギヤケース１３に設けたベアリング２
７で回転自在に支持している。このピニオン２２の他方
の軸２５の先端にはベアリング２８を埋め込んでいる。

ｒはピニオン２２と電動モータｍとを連係する減速機、
２９はこの減速機のケーシングで、上記軸２５の先端を
、このケーシング２９内に突出させている。３０は第２
キヤリヤで、その中心部分に突出させた回転軸３１の先
端に支持軸３２を突出させ、この支持軸３２を上記ベア
リング２８に挿入して、当該第２キヤリヤ３０を回動自
在に支持している。

３３は上記回転軸３０に嵌着した第１サンギヤ、３４は
第１キヤリヤ２６に回転自在に設けた第１遊星ギヤ、３
５はケーシング２９の内周に固定したリングギヤで、上
記第１遊星ギヤ３４は、第１サンギヤ３３とリングギヤ
３５との両方にかみ合せている。したがって、第１サン
ギヤ３３が回転すれば、第１遊星ギヤ３４が自転しなが
ら、第１サンギヤ３３の回りを公転し、第１キヤリヤ２
６を回すものである。

３６は電動モータｍの出力軸で、この出力軸３６には第
２サンギヤ３７を嵌着している。３８は第２キヤリヤ３
０に設けた第２遊星ギヤで、この第２遊星ギヤ３８は上
記サンギヤ３７とリングギヤ３５との両方にかみ合わせ
ている。したがって、電動モータｍを回転して第１サン
ギヤ３７を回転すれば、第２遊星ギヤ３４が自転しなが
ら第２サンギヤ３７の回りを公転して、第２キヤリヤ３
０を回動するものである。

ａはケーシング１に連接したトルクセンサで、このセン
サａのケース３９にはセンサ本体４０を内装している。

このセンサ本体４０の一端すなわち第６図右端には、フ
ランジ部４１を形成するとともに、このフランジ部４１
の内側にも別のフランジ部４２を形成し、これら両フラ
ンジ部４１．４２間に所定の間隔を保持している。この
ようにした両フランジ部４１．４２間にはスプリングシ
ート４３．４４を摺動自在に嵌合するとともに、これら
スプリングシート４３．４４間にスプリング４５を介在
させている。そして、上記スプリングシート４３．４４
は、ケース３９内に形成したストッパ部４６．４７にも
接触しつる外径を保持している。

さらに、このセンサ本体４０には縮径部４８を形成する
とともに、この縮径部４８には歪みゲージ４９を取り付
けているか、この歪みゲージ４９は船体１に設けたコン
トローラＣに接続している。また、この縮径部４８に隣
接した部分にはストッパとしての環状突部５０を形成す
るとともに、この環状突部５０はケース３９に形成した
段部５１．５２の範囲で移動できるようにしている。

上記のようにしたセンサ本体４０の外端には、伝達ロッ
ド５３の一端を連結するとともに、この伝達ロッド５３
の他端は、ステアリングケーブル５に設けた連動片５４
に固定している。

なお、図中符号５５はコントローラＣに接続したドライ
バである。

また、上記のようにしたコントローラＣには、スクリュ
ー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５６と、スクリューの回転方向を検出するリバースセ
ンサ５７と、エンジンの回転数を検出する回転数センサ
５８とを接続している。

しかして、図示していないハンドルを回すと、その操舵
力が、ステアリングケーブル５→スライド部材４→リン
ク部材９→揺動レバー１０を介して船外機１１に伝達さ
れるとともに、その操舵力が連動片５４及び伝達ロッド
５３を介して、トルクセンサａのセンサ本体４０にも伝
達される。そこで、このセンサ本体４０がスプリング４
５に抗して弓１っ弓長られたり押されたりするが、この
ときにセンサ本体４０の縮径部４８に歪みが生じる。

この歪みを歪みセンサ４９で検出して、その検出信号を
コンｌ−ローラＣに人力する。

コントローラＣでは、上記歪みセンサ４９の出力信号に
応じてパワーアシストすべき操舵力を演算し、その演算
信号に応じて電動モータｍの出力とその回転方向を制御
する。

上記のように制御された出力で電動モータｍが駆動する
と、その駆動力が減速機ｒを介してピニオン２２に伝達
され、当該ピニオンを回転させる。このようにピニオン
２２が回転すれば、ラック部材１６がピニオン２２の回
転方向に応じて左右いずれかにスライドし、リンク部材
９を回動して揺動レバー１０を揺動するとともに、船外
機１１を所定の方向に転舵する。

このときスクリューの回転反力の影晋で、例えば、前進
時には、船体１を右方向に回そうとする力が常に作用す
るが、これをジャイロ効果という。このジャイロ効果の
ために第７図に示すように、左右の操舵力がアンバラン
スになるが、このアンバランスを解消するために、コン
トロー−ｙｃか機能する。このコントローラＣは、第１
０図に示すように、ジャイロ効果をキャンセルするテー
ブル値Ｆａを記憶させている。つまり、このコントロー
ラＣはジャイロ効果をキャンセルするために、電動モー
タｍに逆トルクを出力させるようにしたもので、その逆
トルクの大きさはエンジンの回転数に依存させるととも
に、ニュートラルセンサ５６及びリバースセンサ５７か
らの出力信号で切り換えられる。

なお、第１０図において、前進時と後退時とで、ジャイ
ロ効果のキャンセルテーブル値Ｆ４を逆にしているのは
、スクリューの回転方向に応じてジャイロ効果が相違す
るためである。

また、このコントローラＣは、第８図に示すように、ト
ルクセンサａからのトルク信号■１に応じたトルクテー
ブル値Ａと、第９図に示すように、エンジン回転数を検
出する回転数センサ５８からの回転数出力信号に応じた
エンジン回転数テーブル値Ｂとを記憶し、それらのテー
ブル値に応じて電動モータｍに対する電流指令値ＩＭを
制御するようにしている。つまり、電動モータｍの電流
指令値は、Ｉ、＝ｋ　（Ａ−Ｂ＋Ｆａ）となる。

したがって、この電流指令値Ｉ２は、ジャイロ効果を打
ち消すものになるとともに、トルクテーブル値Ａにエン
ジン回転数テーブル値Ｂを乗じているので、この指令値
ＩＭはエンジンの回転数感応になる。

このようにして電動モータｍに対する電流ＩＭを制御す
れば、この電流ＩＭが電動モータｍの出力トルクにほぼ
比例するので、当該モータｍの出力制御が実施されるこ
とになる。

（発明が解決しようとする課題） 上記のように船外機付ボートのパワーステアリング装置
では、そのジャイロ効果をキャンセルしないかぎり、左
右の操舵力がアンバランスになるが、実際には、このジ
ャイロ効果以外に、トリム角の変化も、左右のバランス
を崩す大きな要因になっている。トリム角とは、第１１
図に示すように、船体１に対するエンジン５９の角度を
いうが、このトリム角は、当該ボートの速度等の航行条
件に応して変化するものである。

そして、第７図に示すように、エンジン５９の回転数が
２０００ｒｐｍぐらいのときに、ジャイロ効果が最大に
なり、それ以上の回転数のときには、ジャイロ効果がか
えって小さくなるのは、次の理由による。つまり、当該
ボートの速度が速くなればなるほど、それにともなって
船首が上昇する。このように船灯が上昇すると、船体の
接水面積が小ざくなるが、その面積が小さくなった分だ
けジャイロ効果が小さくなるものである。

したがって、トリム角の変化を無視して、操舵トルクや
エンジンの回転数だけをパラメータにして操舵力を制御
しても、左右の操舵トルクをバランスさせることができ
ない。

しかも、上記従来のパワーステアリング装置では、トリ
ム角の変化を一切考慮していないので、それが変化した
ときに左右の操舵力がアンバランスになるという問題が
あった。

この発明の目的は、トリム角が変化しても、左右の操舵
力がバランスするようにしたパワーステアリング装置を
提供することである。

（課題を解決するための手段） この発明は、ハンドル操作に応じて船外機を回動させる
船外機付ホードのステアリング装置を訂提にするもので
ある。

そして、上記の装置を前提にしつつ、この発明は、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に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、操舵トルクを
検出するトルクセンサと、トリム角を検出するトリム角
センサと、トルクテーブル値、エンジン回転数テーブル
値、ジャイロ効果キャンセルテーブル値及びトリム角テ
ーブル値に応じて電動モータの電流指令値を最適に制御
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、コントローラは、トルクテーブル値、エンジン回
転数テーブル値、ジャイロ効果キャンセルテーブル値及
びトリム角テーブル値とに応じてモータ電流指令値を制
御する。このようにして電動モータの電流値を制御すれ
ば、この電流値は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。

（本発明の効果） この発明の装置によれば、エンジン回転数やトリム角の
変化に対応できるようにしたので、どのような航行条件
のもとにおいても、左右の操舵力をバランスさせること
ができる。

（本発明の実施例） 第１図に示した実施例は、コントローラＣに、従来のト
ルクンサａとエンジン回転数センサ５８に加えて、トリ
ム角センサ６０を接続している。

さらに、このコントローラＣは、従来と同様に、トルク
センサａからのトルク信号Ｖアに応じたトルクテーブル
値Ａと、エンジン回転数を検出するエンジン回転数セン
サ５８からの回転数出力信号に応じたエンジン回転数テ
ーブル値Ｂと、ジャイロ効果キャンセルテーブル値Ｆａ
とを記憶している。さらに、この実施例では、第２図に
示すように、トリム角センサ６０からのトリム角信号θ
にもとづくトリム角テーブル値ＦＴを記憶している。

そして、上記の各テーブル値に応じて電動モータｍに対
する電流指令値Ｉ２を制御するようにしている。つまり
、電動モータｍの電流指令値は、ＩＭ　＝ｋｌ　Ａ−Ｂ
＋に２　Ｆ、−ＦＴとなる。

なお、上記式において、ｋ、、ｋ２は定数である。

したがって、この電流指令値Ｉ２は、ジャイロ効果を打
ち消すとともに、トリム角の変化にも対応するものとな
る。

上記以外の構成は、首記した従来と全く同様なので、そ
の詳細な説明は省略する。

【図面の簡単な説明】

図面第１図はこの発明の実施−例を示す回路図、７ＪＪ
２図はトリム角テーブル値を示したグラフ、第３〜１１
図は従来の装置を示すもので、第３図は要部の斜視図、
第４図はラック部材とスライド部材との関係を示す断面
図、第５図は減速機とと二オンとの関係を示す断面図、
第６図は操舵力センサの断面図、第７図はジャイロ効果
による操舵力特性を示したグラフ、第８図はトルク信号
とトルクテーブル値との関係を示したグラフ、第９図は
エンジン回転数とエンジン回転数テーブル値との関係を
示したグラフ、第１０図はエンジン回転数とジャイロ効
果キャセンルテーブル値との関係を示したグラフ、第１
１図はエンジンとスクリュー部分とを示した部分側面図
である。 １１・・−船外機、ｍ・・・電動モータ、ａ−トルクセ
ンサ、５８・・・エンジン回転数センサ、６０・・・ト
リム角センサ、Ｃ・・・コントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ハンドル操作に応じて船外機を回動させる船外機付ボー
   トのステアリング装置において、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
   を船外機に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、操舵トルクを検出するトルクセ
   ンサと、トリム角を検出するトリム角センサと、トルク
   テーブル値、エンジン回転数テーブル値、ジャイロ効果
   キャンセルテーブル値及びトリム角テーブル値に応じて
   電動モータの電流指令値を最適に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。