WO2012020585A1 - 船外機の操舵装置 - Google Patents
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Abstract
船外機のブラケット(30)に設けられたチルト軸(32)に支持アーム(40,41)が設けられている。支持アーム(40,41)間に電動アクチュエータ(50)が取付けられている。電動アクチュエータ(50)は、カバー部材(51)と、カバー部材(51)の両端に配置された第1および第2の電動モータ(52,53)と、これら電動モータ(52,53)によって回転する送りねじ(54)と、送りねじ(54)の回転によって軸線(X1)方向に移動するナット部材(70)と、ナット部材(70)と一体に船体(11)の幅方向に移動する駆動アーム(71)と、保護ブーツ(80,81)とを含んでいる。駆動アーム(71)は、係合部材(73)を介して操舵アーム(35)に接続されている。駆動アーム(71)がカバー部材(51)に沿って軸線(X1)方向に移動すると、駆動アーム(71)の移動量に応じて操舵アーム(35)の舵角が変化する。
Description
この発明は、電動式のアクチュエータ部を備えた船外機の操舵装置に関する。
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、船外機付近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た操舵装置が知られている。この操舵装置では、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。また、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に開示されているように、操舵の駆動源に電動式のアクチュエータ部を用いた操舵装置も考えられている。特許文献1の操舵装置は、船体の幅方向に延びるラックと、ラックに噛合うピニオンと、ピニオンを収容するラックケースと、ピニオンを回転させる電動モータと、電動モータの回転力をピニオンに伝えるためのギヤ機構を備えている。前記電動モータによってピニオンが回転すると、ピニオンとラックケースがラックの長手方向に移動する。このラックケースの動きを、ガイドプレートを含む伝達機構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ことができる。この操舵装置のように電動モータによって操舵を行う電動式操舵装置では、舵輪の操作力が小さくてすむため操船者の負担が軽減される。
前記特許文献1のようにラックとピニオンを用いた電動式操舵装置では、ラックの外側にピニオンやギヤ機構、電動モータ等の駆動系機構部品が突出するため、前後方向の寸法等が大きくなる。このような操舵装置は、船外機に付属する各種ケーブル類や燃料供給管等が前記駆動系機構部品と干渉する可能性が大きいなどの問題がある。
しかもラックとピニオンの噛合い部分を防水するための保護ブーツ(蛇腹管)が外部に露出する。このため、この保護ブーツに前記ケーブル類や燃料供給管等が触れる可能性がある。場合によっては、保護ブーツが損傷してラックとピニオンが海水等に侵される可能性がある。しかも船外機をチルトアップしたときに、前記駆動系機構部品が回動下降することにより、突出量の大きな前記駆動系機構部品が船体側の部材と干渉する可能性が大きいなど、改善の余地があった。
従ってこの発明は、電動式のアクチュエータ部をコンパクトに構成することができ、かつ、保護ブーツの損傷を防ぐことができる船外機の操舵装置を提供することにある。
本発明の操舵装置は、船外機の操舵アームの方向を変えるアクチュエータ部を備えた操舵装置であって、前記アクチュエータ部は、前記船外機を船体に取付けるためのブラケットに支持された第1および第2の支持アームと、前記第1および第2の支持アーム間に配置されたカバー部材と、前記カバー部材の一端に設けられ前記第1の支持アームに固定された第1の電動モータと、前記カバー部材の他端に設けられ前記第2の支持アームに固定された第2の電動モータと、前記カバー部材の内側に前記カバー部材に沿って配置され前記第1および第2の電動モータのトルクによって回転する送りねじと、前記送りねじに螺合しかつ前記送りねじの回転によって前記カバー部材の内側において前記送りねじの軸線方向に移動するナット部材と、前記ナット部材に設けられ、前記ナット部材の前記軸線方向の移動を前記操舵アームに伝える駆動アームと、前記カバー部材の内側に配置された保護ブーツとを具備している。この保護ブーツは前記送りねじの前記軸線方向に伸縮自在であり、前記送りねじを覆っている。
本発明の1つの実施形態では、前記第1および第2の支持アームが前記船外機のチルト軸に取付けられ、前記船外機がチルトアップされた状態において前記アクチュエータ部が前記チルト軸を中心に回動降下するように構成されている。
また前記チルト軸と前記第1および第2の支持アームとの間に、皿ばね等の反発荷重の大きな弾性部材が配置されているとよい。さらに前記電動アクチュエータと前記第1および第2の支持アームとの間に弾性部材が配置されていてもよい。
また本発明の1つの実施形態では、前記アクチュエータ部は、前記操舵アームの中立位置を検出するための中立位置検出センサを備えている。さらに前記アクチュエータ部は、前記操舵アームの舵角を検出するための舵角センサを備えていてもよい。
本発明によれば、送りねじの両端に配置された一対の電動モータによって、送りねじにその両端からトルクを与えて送りねじを回転させることができる。このため1つのモータによって送りねじの一端にトルクを入力させる従来のアクチュエータ部と比べて、送りねじの外径を小さくすることができる。しかもカバー部材の内側に送りねじと保護ブーツが同心状に配置され、かつ、送りねじの両端にそれぞれ電動モータが配置される。このため、電動アクチュエータの径方向の寸法をコンパクトに構成することができる。しかも保護ブーツがカバー部材によって保護されるため、保護ブーツがアクチュエータ部の周囲の部材に触れることによって損傷すること防止できる。
以下に本発明の第1の実施形態に係る操舵装置を備えた船舶について、図1から図12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。船外機12は、図1に2点鎖線A1で示すようにチルトアップさせることができる。またこの船外機12は、図2に矢印A2で示すように右舷側(starboard)と左舷側(port)とに向きを変えることができる。操舵装置13は、舵輪15を有するヘルム部16と、船体11の後部に配置された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。アクチュエータ部17は、船外機12の舵角を変えるための駆動源として機能する。制御部18は、アクチュエータ部17の電気的な制御をなす。この制御部18は、電源スイッチ19によってオン操作とオフ操作がなされるようになっている。
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。船外機12は、図1に2点鎖線A1で示すようにチルトアップさせることができる。またこの船外機12は、図2に矢印A2で示すように右舷側(starboard)と左舷側(port)とに向きを変えることができる。操舵装置13は、舵輪15を有するヘルム部16と、船体11の後部に配置された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。アクチュエータ部17は、船外機12の舵角を変えるための駆動源として機能する。制御部18は、アクチュエータ部17の電気的な制御をなす。この制御部18は、電源スイッチ19によってオン操作とオフ操作がなされるようになっている。
ヘルム部16には、ヘルムセンサ(helm sensor)20と、摩擦機構21などが設けられている。ヘルムセンサ20の一例は、舵輪15の操作角を検出するエンコーダを有し、舵輪15の操作角に応じた電気信号を制御部18に出力する。摩擦機構21は、操船者が舵輪15を操作する際の抵抗力(操舵力)を変化させることが可能な可変制動機構を有している。
図3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30によって支持されている。図4はアクチュエータ部17とブラケット30を示す斜視図である。ブラケット30は、船体11に固定された固定ブラケット部31a,31bと、移動ブラケット部33とを含んでいる。移動ブラケット部33は、固定ブラケット部31a,31bに対してチルト軸32を中心に上下方向に移動可能である。チルト軸32は、船外機12をチルトアップさせる際の中心となる軸である。チルト軸32は船体11の幅方向すなわち水平方向に延びている。
船外機12は移動ブラケット部33に取付けられている。移動ブラケット部33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、図5に示すチルトダウン位置と、図6に示す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。
移動ブラケット部33には、船外機12の操舵方向を変えるための操舵アーム35が設けられている。操舵アーム35は、移動ブラケット部33に設けられた旋回軸36(図4に示す)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35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を右舷側(starboard)あるいは左舷側(port)に旋回させることができる。
図7は、操舵アーム35が中立位置にあるときを示している。操舵アーム35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8は操舵アーム35が右舷側(starboard)に移動した状態を示している。図8に2点鎖線で示すように、操舵アーム35を左舷側(port)に移動させることもできる。移動ブラケット部33の上面には、操舵アーム35の最大舵角を規制するためのストッパ部37,38が設けられている。操舵アーム35の先端部付近には、例えば孔からなる受け部39が設けられている。
以下にアクチュエータ部17について説明する。
アクチュエータ部17は、第1の支持アーム40と第2の支持アーム41とを含んでいる。第1の支持アーム40は、ナット等の締結具42によってチルト軸32の一端に固定されている。第1の支持アーム40とチルト軸32との間に、皿ばね等のばね定数の大きな弾性部材43が配置されている。第2の支持アーム41は、ナット等の締結具44によってチルト軸32の他端に固定されている。第2の支持アーム41とチルト軸32との間に、皿ばね等のばね定数の大きな弾性部材45が配置されている。
アクチュエータ部17は、第1の支持アーム40と第2の支持アーム41とを含んでいる。第1の支持アーム40は、ナット等の締結具42によってチルト軸32の一端に固定されている。第1の支持アーム40とチルト軸32との間に、皿ばね等のばね定数の大きな弾性部材43が配置されている。第2の支持アーム41は、ナット等の締結具44によってチルト軸32の他端に固定されている。第2の支持アーム41とチルト軸32との間に、皿ばね等のばね定数の大きな弾性部材45が配置されている。
アクチュエータ部17は電動アクチュエータ50を備えている。この電動アクチュエータ50は、第1および第2の支持アーム40,41を介して、前記チルト軸32の両端部に固定されている。図9は電動アクチュエータ50の断面を示している。電動アクチュエータ50は、船体11の幅方向に延びるカバー部材51と、第1の電動モータ52と、第2の電動モータ53と、送りねじ54と、後述するナット部材70などを含んでいる。第1の電動モータ52は、カバー部材51の一端付近に取付けられている。第2の電動モータ53は、カバー部材51の他端付近に取付けられている。送りねじ54は、電動モータ52,53によって回転する。電動モータ52,53の一例は、パルス数に応じて回転するブラシレスDCモータ(brushless DC motor)である。
本実施形態のカバー部材51は、円筒形のガイドパイプの形態をなしている。このカバー部材51はチルト軸32と平行に設けられている。カバー部材51には、送りねじ54の軸線X1に沿ってスリット51aが形成されている。
図9に示すように第1の電動モータ52は、モータボディ55と、電力によって回転する回転体56とを有している。モータボディ55は、皿ばね等のばね定数の大きな弾性部材57を介して、ナット等の締結具58によって、第1の支持アーム40に固定されている。
第2の電動モータ53は、モータボディ60と、電力によって回転する回転体61とを有している。モータボディ60は、皿ばね等のばね定数の大きな弾性部材62を介して、ナット等の締結具63によって第2の支持アーム41に固定されている。これらの電動モータ52,53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54の両端から送りねじ54にトルクを与えることができる。
第1の電動モータ52のモータボディ55と、第2の電動モータ53のモータボディ60との間に、4本の連結ロッド65が互いに平行に設けられている。これらの連結ロッド65は、カバー部材51の外側に位置し、送りねじ54の軸線X1(図9に示す)に沿って延びている。これら連結ロッド65によって、第1の電動モータ52のモータボディ55と、第2の電動モータ53のモータボディ60が互いに結合されている。
カバー部材51の内側に送りねじ54が配置されている。送りねじ54はカバー部材51の長手方向に沿う軸線X1を有している。この送りねじ54は、第1の電動モータ52と第2の電動モータ53との双方が発生するトルクによって、第1の方向R1あるいは第2の方向R2(図9に示す)に回転することができる。
カバー部材51の内部にナット部材70が収容されている。ナット部材70は、その内部に形成された螺旋形の循環路と、この循環路を循環する多数のボールを有している。ナット部材70は前記ボールを介して、送りねじ54に回転自在に螺合している。送りねじ54がナット部材70に対して相対回転すると、送りねじ54の回転方向と回転量に応じて、ナット部材70が移動する。すなわちナット部材70は、カバー部材51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9に示す)に往復移動する。送りねじ54とナット部材70とによって、ボールねじ機構74が構成されている。
ナット部材70に駆動アーム71が設けられている。駆動アーム71は、カバー部材51に形成されたスリット51aに沿って、ナット部材70と一体に第1の方向F1あるいは第2の方向F2に移動する。駆動アーム71はスリット51aに沿って移動するため、カバー部材51によって駆動アーム71の回り止めをなすことができる。
駆動アーム71に形成された長孔72に、例えばピンあるいはボルトからなる係合部材73が挿入されている。係合部材73は長孔72に沿って駆動アーム71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。駆動アーム71には、被検出部としての磁石75(図9と図10に示す)が設けられている。
係合部材73は操舵アーム35の前記受け部39に接続されている。駆動アーム71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73が駆動アーム71と同じ方向に移動することにより、操舵アーム35が右舷側または左舷側に移動する。操舵アーム35には、各種の船体あるいは船外機に対応できるようにするために、前記受け部39とは異なる位置に、別の受け部39aが設けられているとよい。
カバー部材51の内側に、一対の保護ブーツ80,81が収容されている。保護ブーツ80,81は、合成樹脂あるいはゴムからなる。一方の保護ブーツ80は、第1の電動モータ52とナット部材70との間に設けられている。他方の保護ブーツ81は、第2の電動モータ53とナット部材70との間に設けられている。これら保護ブーツ80,81は蛇腹状に成形され、送りねじ54の軸線X1方向に伸縮自在である。保護ブーツ80,81は送りねじ54を覆っている。
本実施形態のアクチュエータ部17は、非接触形の中立位置検出センサ90と、非接触形の舵角センサ91と、サブセンサ92,93とを備えている。サブセンサ92,93は、駆動アーム71が移動する範囲に所定間隔で配置されたホール素子を有している。中立位置検出センサ90の一例は、操舵アーム35が中立位置にあることを検出するためのホール素子を有している。操舵アーム35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90から制御部18に出力される。中立位置検出センサ90はサブセンサとしても機能する。
舵角センサ91は、駆動アーム71に設けられた磁石75を検出することにより、操舵アーム35の舵角を検出することができる。舵角センサ91は、操舵アーム35の位置に対応した信号(舵角)を出力する。一方のサブセンサ92は、右舷側の最大舵角を検出するためのホール素子を有している。他方のサブセンサ93は、左舷側の最大舵角を検出するためのホール素子を有している。中立位置検出センサ90のホール素子とサブセンサ92,93のホール素子とは、ホール素子群をなしている。
以下に前記構成の操舵装置13の作用について説明する。
舵輪15を回転させると、その回転量(舵角)がヘルムセンサ20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、ヘルムセンサ20から制御部18に出力された目標舵角と、舵角センサ91によって検出された船外機12の実際の舵角とが互いに一致するように、第1および第2の電動モータ52,53を回転させる。
舵輪15を回転させると、その回転量(舵角)がヘルムセンサ20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、ヘルムセンサ20から制御部18に出力された目標舵角と、舵角センサ91によって検出された船外機12の実際の舵角とが互いに一致するように、第1および第2の電動モータ52,53を回転させる。
第1および第2の電動モータ52,53が互いに同一の方向に回転することにより、送りねじ54の両端から、電動モータ52,53のトルクが送りねじ54に入力する。送りねじ54が回転すると、送りねじ54の回転量と回転方向に応じて、ナット部材70と駆動アーム71が、第1の方向F1または第2の方向F2(図9に示す)に移動する。駆動アーム71は、送りねじ54の軸線X1に沿って、船体11の幅方向に移動する。
駆動アーム71の位置すなわち操舵アーム35の舵角が舵角センサ91によって検出される。制御部18は、中立位置検出センサ90によって検出される操舵アーム35の中立位置を舵角の基準位置として使用する。そして舵角センサ91によって検出される操舵アーム35の実際の舵角が、ヘルムセンサ20から送られる目標舵角と一致するように電動モータ52,53を制御する。
例えば舵輪15が面舵方向(starboard)に操舵されると、第1および第2の電動モータ52,53が第1の方向R1(図9に示す)に回転する。このため、図10に示すように駆動アーム71が第1の方向F1に移動する。そして舵角センサ91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52,53が停止し、駆動アーム71も停止する。このとき一方の保護ブーツ80は縮み、他方の保護ブーツ81は伸びる。
逆に、舵輪15が取り舵(port)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52,53が第2の方向R2に回転する。このため、駆動アーム71が第2の方向F2(図9に示す)に移動する。そして舵角センサ91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52,53が停止し、駆動アーム71も停止する。このとき一方の保護ブーツ80が延び、他方の保護ブーツ81が縮む。
本実施形態の電動アクチュエータ50は、一対の電動モータ52,53によって、送りねじ54の両端から送りねじ54にトルクを入力する。このため、送りねじを1個のモータによって回転させる従来のアクチュエータ部と比較して、送りねじ54の外径を小さくすることができる。よって、電動アクチュエータ50の小径化に寄与できる。
しかも電動アクチュエータ50の一部をなす円筒形のカバー部材(ガイドパイプ)51の内側に、送りねじ54と、ナット部材70と、保護ブーツ80,81が同心状に配置されている。このため、電動アクチュエータ50の外径が大きくなることを抑制できる。また、第1および第2の電動モータ52,53が送りねじ54の両端に配置され、これら電動モータ52,53のトルクを送りねじ54に直接伝える構造である。このため電動アクチュエータ50の外側に、動力伝達機構等の部材が突き出ることを回避できる。
これらの理由により、本実施形態の電動アクチュエータ50はコンパクトに構成することができる。このため図1に2点鎖線A1で示すように船外機12をチルトアップさせたときに、電動アクチュエータ50が船体11の部材と干渉することを回避できる。しかも2個の電動モータ52,53によって送りねじ54を回転させるデュアルモータ方式である。このため、電動モータ52,53の一方が故障しても、他方の電動モータによって送りねじ54を回転させることができる。このことにより、電動モータ52,53どうしが互いに不具合発生時のバックアップ機能を発揮することができる。
また保護ブーツ80,81の全周がカバー部材51によって覆われている。このため、船外機12に付属するケーブル類や燃料供給管などが保護ブーツ80,81に触れることを回避でき、保護ブーツ80,81が損傷することを防止できる。よって、保護ブーツ80,81は、送りねじ54とナット部材70との螺合部の防水および防塵を確実になすことができる。
船舶10が航行しているとき、海況や操船状況によっては船外機12に突発的に大きな荷重が入力することがある。このような瞬間荷重が船外機12に入力すると、送りねじ54とナット部材70の螺合部等に過大な負荷が加わるため、好ましくない。本実施形態のアクチュエータ部17は、このような突発的な外力が入力したときに、支持アーム40,41に設けられている弾性部材43,45,57,62の少なくとも一部が撓むことによって瞬間的な荷重を吸収することができる。このため、送りねじ54やナット部材70等に過剰な突発荷重が入力することを回避できる。
本実施形態の操舵装置13の制御部18は、図11に示す舵角検出処理を実行するコンピュータプログラムと、図12に示す電源オフ処理を実行するコンピュータプログラムを含んでいる。まず図11を参照して、舵角検出処理について説明する。
図11中のステップS1において、舵角センサ91の出力が正常範囲か否かが判定される。舵角センサ91が正常に機能していれば、ステップS2に移る。舵角センサ91が正常に機能していなければ、ステップS3に進んでエラーフラグをオンにする。
ステップS2では、舵角センサ91によって検出された舵位置(舵角)が「メイン舵位置」として制御部18のメモリに記憶され、ステップS4に進む。ステップS4では、ホール素子群の中で出力しているホール素子が有るか否かが判定される。ホール素子群の一例は、ホールICを有するセンサ90,92,93によって構成されている。出力しているホール素子があればステップS5に進み、出力しているホール素子が無ければステップS6に進む。ステップS5では、出力しているホール素子に基く舵位置(舵角)が「サブ舵位置」として制御部18のメモリに記憶される。ステップS6では、前回記憶した「サブ舵位置」が電動モータ52,53に出力されたモータパルス数によって補正され、新たな「サブ舵位置」として制御部18のメモリに記憶される。
ステップS7において、前記エラーフラグがオンになっていなければステップS8に進み、エラーフラグがオンになっていればステップS9に進む。ステップS8において、制御部18は前記「メイン舵位置」に基いて、アクチュエータ部17の制御を行なう。ステップS9において、制御部18は前記「サブ舵位置」に基いて、アクチュエータ部17の制御を行なう。
以上説明したように本実施形態の制御部18は、舵角センサ91が正常に機能している場合には、舵角センサ91によって得られる「メイン舵位置」を使用してアクチュエータ部17を制御する。万一、舵角センサ91が故障した場合には、「サブ舵位置」を使用してアクチュエータ部17を制御する。このため電動式のアクチュエータ部17を備えた船舶10の操舵安全性をさらに向上させることができる。
次に、図12に示す電源オフ処理について説明する。この電源オフ処理は、船外機12をチルトアップした状態において、船外機12が自重によって右舷側あるいは左舷側に予期せずに倒れることによる危険を避けるための処理である。なお、アクチュエータ部17の電源をオフにするときには電源スイッチ19(図1と図2に示す)をオフ操作する。
ステップS10において電源スイッチ19をオフ操作すると、ステップS11に進む。ステップS11では、船外機12がチルトアップしているか否かが判定される。船外機12がチルトアップしているか否かは、前記チルト駆動源の状態を検出するセンサ(図示せず)等の出力に基いて判定することができる。
ステップS11においてチルトアップが検出されると、ステップS12に進む。ステップS12では、舵角センサ91の出力(舵角信号)が読込まれ、ステップS13に進む。ステップS13では、舵角が中立位置を境に右舷側に寄っているか否かが舵角センサ91の出力に基いて判定される。舵角が右舷側に寄っていると判断された場合、ステップS14に進む。
ステップS14では、舵角が右舷側の最大値であるか否かが判定される。舵角が右舷側の最大値であれば、船外機12が右舷側の格納位置に移動しているため、ステップS15に移行して電源が遮断される。ステップS14で舵角が右舷側の最大値でなければ、ステップS16に進む。ステップS16では、電動モータ52,53をさらに右舷側に回転させる。そののち、ステップS17において舵角センサ91の出力を読込み、ステップS14に戻る。
前記ステップS13において、舵角が右舷側に寄っていないと判断されると、ステップS18に進む。ステップS18では、舵角が左舷側の最大値であるか否かが判定される。舵角が左舷側の最大値であれば、船外機12が左舷側の格納位置に移動しているため、ステップS15に移行して電源が遮断される。ステップS18で舵角が左舷側の最大値でなければ、ステップS19に進む。ステップS19では、電動モータ52,53をさらに左舷側に回転させる。そののち、ステップS20において舵角センサ91の出力を読込み、ステップS18に戻る。
以上説明したように本実施形態の制御部18の電源オフ処理によれば、船外機12をチルトアップした状態において、船外機12を右舷側あるいは左舷側の格納位置まで強制的に移動させることができる。このため船外機12が自重によって予期せずに右舷側あるいは左舷側に倒れることによる危険を回避でき、チルトアップ時の安全性をさらに高めることができる。
図13は、本発明の第2の実施形態に係る電動アクチュエータ50´を示している。この電動アクチュエータ50´のカバー部材51は、連結ロッド65の外側に配置されている。このカバー部材51によって、送りねじ54と、連結ロッド65と、保護ブーツ80,81が覆われている。送りねじ54はカバー部材51の長手方向に延びる軸線を有している。駆動アーム71の一部(例えば貫通孔)71aを連結ロッド65に嵌合させることにより、ナット部材70と駆動アーム71の回り止めがなされている。それ以外の構成と作用について、この電動アクチュエータ50´は第1の実施形態の電動アクチュエータ50と共通であるため、両者に共通の部位に共通の符号を付して説明を省略する。
図14から図17は、本発明の第3の実施形態に係るアクチュエータ部17Aを示している。このアクチュエータ部17Aは、中立位置ロック機構100Aを備えている。中立位置ロック機構100Aは、例えば船外機12の整備を行なう際などに、船外機12を中立位置に保持しておくために使用される。それ以外の構成について、このアクチュエータ部17Aを備えた操舵装置は、第1および第2の実施形態の操舵装置13と共通であるため、第1および第2の実施形態と共通の部位に共通の符号を付して説明を省略する。
図14と図15は、中立位置ロック機構100Aのアンロック状態を示し、図16と図17は、ロック状態を示している。中立位置ロック機構100Aは、ベース部材110と、ロックピンガイド111と、ロックピン112と、係合部材113と、操舵アーム35に形成されたロック孔114とを備えている。ロックピンガイド111はベース部材110に固定されている。係合部材113は、ベース部材110に形成されたガイドスリット115に沿って、船体の前後方向に移動することができる。ベース部材110は、ボルト120によって駆動アーム71に固定されている。操舵アーム35は、駆動アーム71とベース部材110に対して、係合部材113を中心に回動することができる。
ロックピン112は、手指でつかむことが可能な操作部125を備えている。ロックピンガイド111の上端に、上下方向に延びるスリット126と、凹部127が形成されている。操作部125は、スリット126に沿って上下方向に移動することができる。ロックピン112は、ばね128(図17に示す)によって下方に付勢されている。操作部125を手で引き上げ、90度回転させて凹部127に乗せると、ロックピン112はロック孔114から抜けた状態(アンロック状態)で保持される。操作部125をスリット126に挿入すると、ばね128によってロックピン112がロック孔114に嵌合し、ロック状態となる。
図14と図15に示すアンロック状態において、ロックピン112の下端は、ロック孔114に嵌合していない。このため操舵アーム35は、駆動アーム71とベース部材110に対して係合部材113を中心に回動可能となる。よって、電動モータ52,53が回転して駆動アーム71が右舷側あるいは左舷側に移動すると、船外機12が右舷側あるいは左舷側に移動する。
図16と図17に示すロック状態では、ロックピン112の下端がロック孔114に嵌合する。このため、操舵アーム35がロックピン112と係合部材113によってベース部材110に固定される。このため駆動アーム71が移動することが阻止され、船外機12が中立位置に保たれる。
図18と図19は、本発明の第4の実施形態に係る中立位置ロック機構100Bを示している。図18は中立位置ロック機構100Bのアンロック状態を示し、図19はロック状態を示している。中立位置ロック機構100Bは、円弧状の溝130を有するベース部材110と、ベース部材110に設けられたジョイント部材131と、ベース部材110に設けられた第1のボールスタッド132と、操舵アーム35に設けられた第2のボールスタッド133とを備えている。溝130は、係合部材113を中心とする円弧をなしている。ジョイント部材131は、軸134を中心に旋回することができる。第2のボールスタッド133は、溝130に沿って移動することができる。それ以外の構成について、中立位置ロック機構100Bは、第3の実施形態の中立位置ロック機構100Aと共通である。
図18に示すアンロック状態において、ジョイント部材131が第1のボールスタッド132に保持される。これにより操舵アーム35は、駆動アーム71とベース部材110に対して係合部材113を中心に回動可能となる。よって、電動モータ52,53が回転して駆動アーム71が右舷側あるいは左舷側に移動すると、船外機12が右舷側あるいは左舷側に移動する。
図19に示すロック状態では、ジョイント部材131が第2のボールスタッド133に保持される。このため、操舵アーム35が係合部材113とジョイント部材131によってベース部材110に固定される。このため駆動アーム71の移動が阻止され、船外機12が中立位置に保たれる。
図20と図21は、本発明の第5の実施形態に係る中立位置ロック機構100Cを示している。図20は中立位置ロック機構100Cのアンロック状態を示し、図21はロック状態を示している。中立位置ロック機構100Cは、ベース部材110に設けられた旋回アーム140と、旋回アーム140を下方に付勢するばね141とを有している。ベース部材110の上面には、第1の保持部142と第2の保持部143が形成されている。旋回アーム140には、ロック孔114に嵌合可能なロックピン144が設けられている。
旋回アーム140は、軸145を中心として、図20に示す位置(アンロック状態)と、図21に示す位置(ロック状態)とにわたって旋回可能である。軸145に操作部146が設けられている。操作部146を手でつかんで引き上げると、旋回アーム140を旋回させることができる。それ以外の構成について中立位置ロック機構100Cは、第3の実施形態の中立位置ロック機構100Aと共通である。
図20に示すアンロック状態において、旋回アーム140が第1の保持部142に嵌合するため、ロックピン144はロック孔114に嵌合しない。このため操舵アーム35は、駆動アーム71とベース部材110に対して係合部材113を中心に回動可能となる。よって、電動モータ52,53が回転して駆動アーム71が右舷側あるいは左舷側に移動すると、船外機12が右舷側あるいは左舷側に移動する。
図21に示すロック状態では、旋回アーム140が第2の保持部143に嵌合するとともに、ロックピン144がロック孔114に嵌合する。このため操舵アーム35は、係合部材113と旋回アーム140によってベース部材110に固定される。このため駆動アーム71の移動が阻止され、船外機12が中立位置に保たれる。
本発明の操舵装置は、船外機を有する様々な形態の船舶に適用することができる。本発明を実施するに当たり、電動アクチュエータを構成するカバー部材や第1および第2の電動モータ、送りねじ、ナット部材、駆動アーム、保護ブーツ、支持アームをはじめとして、船外機や操舵アーム、チルト軸等の構成や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。また船体や船外機の態様についても制約はされない。
12…船外機
13…操舵装置
32…チルト軸
35…操舵アーム
40,41…支持アーム
50,50´…電動アクチュエータ
51…カバー部材
52…第1の電動モータ
53…第2の電動モータ
54…送りねじ
70…ナット部材
71…駆動アーム
80,81…保護ブーツ
100A,100B,100C…中立位置ロック機構
13…操舵装置
32…チルト軸
35…操舵アーム
40,41…支持アーム
50,50´…電動アクチュエータ
51…カバー部材
52…第1の電動モータ
53…第2の電動モータ
54…送りねじ
70…ナット部材
71…駆動アーム
80,81…保護ブーツ
100A,100B,100C…中立位置ロック機構
Claims (11)
- 船外機(12)の操舵アーム(35)の方向を変えるアクチュエータ部(17)を備えた操舵装置(13)であって、前記アクチュエータ部(17)は、
前記船外機(12)を船体(11)に取付けるためのブラケット(30)に支持された第1および第2の支持アーム(40,41)と、
前記第1および第2の支持アーム(40,41)間に配置されたカバー部材(51)と、
前記カバー部材(51)の一端に設けられ前記第1の支持アーム(40)に固定された第1の電動モータ(52)と、
前記カバー部材(51)の他端に設けられ前記第2の支持アーム(41)に固定された第2の電動モータ(53)と、
前記カバー部材(51)の内側に前記カバー部材(51)に沿って配置され、前記第1および第2の電動モータ(52,53)のトルクによって回転する送りねじ(54)と、
前記送りねじ(54)に螺合しかつ前記送りねじ(54)の回転によって前記カバー部材(51)の内側において前記送りねじ(54)の軸線(X1)方向に移動するナット部材(70)と、
前記ナット部材(70)に設けられ、該ナット部材(70)の前記軸線(X1)方向の移動を前記操舵アーム(35)に伝える駆動アーム(71)と、
前記カバー部材(51)の内側に配置され、前記送りねじ(54)の軸線(X1)方向に伸縮自在で前記送りねじ(54)を覆う保護ブーツ(80,81)とを具備している。 - 請求項1に記載の操舵装置(13)において、前記第1および第2の支持アーム(40,41)が前記船外機(12)のチルト軸(32)に取付けられ、前記船外機(12)がチルトアップされた状態において前記アクチュエータ部(17)が前記チルト軸(32)を中心に回動降下する。
- 請求項2に記載の操舵装置(13)において、前記チルト軸(32)と前記第1および第2の支持アーム(40,41)との間に弾性部材(43,45)が配置されている。
- 請求項2に記載の操舵装置(13)において、前記電動モータ(52,53)と前記第1および第2の支持アーム(40,41)との間に弾性部材(57,62)が配置されている。
- 請求項1に記載の操舵装置(13)において、前記アクチュエータ部(17)は、前記操舵アーム(35)の中立位置を検出するための中立位置検出センサ(90)を備えている。
- 請求項1に記載の操舵装置(13)において、前記アクチュエータ部(17)は、前記操舵アーム(35)の位置を検出するための舵角センサ(91)を備えている。
- 請求項5に記載の操舵装置(13)において、前記アクチュエータ部(17)は、前記操舵アーム(35)の位置を検出するための舵角センサ(91)を備えている。
- 船外機(12)の操舵アーム(35)の方向を変えるアクチュエータ部(17)を備えた操舵装置(13)であって、
前記アクチュエータ部(17)は、
パルス数に応じて回転する電動ブラシレスモータ(52,53)と、
前記電動ブラシレスモータ(52,53)によって回転するボールねじ機構(74)と、
前記ボールねじ機構(74)の回転によって船体(11)の幅方向に移動することにより前記操舵アーム(35)を中立位置を境に右舷側あるいは左舷側に動かす駆動アーム(71)と、
前記駆動アーム(71)の位置に対応した信号を出力する非接触形の舵角センサ(91)と、
前記駆動アーム(71)が移動する範囲に所定間隔で配置されたホール素子を有する複数のサブセンサ(90,92,93)と、
前記舵角センサ(91)の出力が正常と判断されたときに前記舵角センサ(91)の出力に基いて前記電動ブラシレスモータ(52,53)の回転を制御し、前記舵角センサ(91)の出力が異常と判断されたときに前記サブセンサ(90,92,93)の出力に基いて前記電動ブラシレスモータ(52,53)の回転を制御する制御部(18)とを具備している。 - 船外機(12)の操舵アーム(35)の方向を変えるアクチュエータ部(17)を備えた操舵装置(13)であって、
前記アクチュエータ部(17)は、
電動モータ(52,53)と、
前記電動モータ(52,53)によって回転するボールねじ機構(74)と、
前記ボールねじ機構(74)の回転によって船体(11)の幅方向に移動することにより前記操舵アーム(35)を中立位置を境に右舷側あるいは左舷側に動かす駆動アーム(71)と、
前記駆動アーム(71)の位置に対応した信号を出力する舵角センサ(91)と、
前記アクチュエータ部(17)の電源をオフする際に操作される電源スイッチ(19)と、
前記船外機(12)がチルトアップした状態で前記電源スイッチ(19)がオフ操作されたとき前記船外機(12)を右舷側または左舷側の最大舵角まで移動させるよう前記電動モータ(52,53)を駆動する制御部(18)とを具備している。 - 請求項8に記載の操舵装置(13)において、
前記アクチュエータ部(17)は、
前記操舵アーム(35)を前記中立位置にロックするための中立位置ロック機構(100A,100B,100C)を備えている。 - 請求項9に記載の操舵装置(13)において、
前記アクチュエータ部(17)は、
前記操舵アーム(35)を前記中立位置にロックするための中立位置ロック機構(100A,100B,100C)を備えている。
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