JPH01314695A - 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） 従来の船外機の操舵は、すべて手動にておこなわれてい
たが、この手動操舵機構を示したのが第８図である。

この第８図においてｌ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。

６はステアリングケーブル５を巻回する巻回部材で、ハ
ンドル７の一転軸８の先端に固定している。９は上記ス
ライド部材４の他端に連結したリンク部材、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は船尾に回雫自在に設けた船外
機で、実記船外機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１
１は、そのエンジン搭載部１１ａを水上に位置させると
ともに、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。

しかして、ハンドル７を回してステアリングケーブル５
を巻回部材６に巻き込んだり、あるいはそこから導出し
たりすると、それにともなってスライド部材４が往復動
作する。そして、スライド部材４が往復動作すると、そ
の往復動がリンク部材９を介して揺動レバー１ｏに伝達
され、当該レバー１０が揺動する。

」二記のように揺動レバー１０が揺動すれば、船外機１
１も揺動するもので、ハンドル７を回せば、その回転方
向に応して船外機１１も回動し、所望の転舵が可能にな
るものである。

（本発明が解決しようとする問題点） 上記のようにマニュアル操舵方式にした従来の装置では
、次のような問題があった。

すなわち船外機のスクリューの回転反力の作用で、当該
船体１には直進航行を阻害する方向の力が作用するが、
この直進航行を阻害する力の発生をジャイロ効果という
。

そして、前進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９図である。この第９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右方向の転舵が可能になる。

結局、この従来の装置では、左右の操舵方向に応じて、
その操舵トルクすなわちハンドルの重さがアンバランス
になるという問題があった。

また、ハンドル操作の重さは、船速にほぼ等しいエンジ
ンの回転数に依存するが、この従来の装置ではエンジン
の回転数に依存して操舵トルクを制御する構成になって
いないので、低速回転時あるいは高速回転時にハンドル
操作が軽くなりすぎるという問題もあった。

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ｌ・ルクがエ
ンジンの回転数に依存して自動的に制御されるようにす
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、ジャイロ効果をキ
ャンセルするテーブル値及び上記回転数センサの検出値
に応じて電動モータ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、／＼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、ジャイロ効果をキャンセルする
テーブル値と、回転数センサの検出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、コントローラがジャイロ効果
をキャンセルする信号を出力するとともに、それに応じ
て電動モータの出力トルクが制御されるので、たとえジ
ャイロ効果が発生しても、左右の操舵トルクが等しくな
る。

しかも、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、その航行条件に応じた操舵
トルクを得ることができる。

（本発明の実施例） この発明の実施例を示した第１〜７図において、１３は
筒状のギヤケースで、その両端に設けた取り利は片１４
．１５の先端を」二記ブラケット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、前記と同様に揺動しバー１
０を揺動させるものである。２ｏ、２１はギヤケース１
３の両端とラック部材１８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
するだめのものである。

また、上記ギヤケース１３には、第３図からも明らかな
ようにピニオン２２を設けるでいるが、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２Ｅｉａを、ギヤケース１３に設けたベアリング
２７で回転自在に支持している。そして、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の内周に固定したりングギャで、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
８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１３に連接した操舵力センサで、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４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４
１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４３．４
４は、ケース３８内に形成したストッパ部４６．４７に
も接触しう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４８を取り付
けているが、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４日に隣
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、ハンドル７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
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４５に抗して引っ張られたり押され
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トローラＣに入力する。

コントローラＣでは、上記歪みセンサ４８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、その出力軸３６とともに第２サンギヤ３７が回転す
る。第２サンギヤ３７が回転すれば、それにともなって
第２遊星ギヤ３８が自転しながら第２サンギヤの回りを
公転するので、＄２キャリヤ３０が回転する。この第２
キヤリヤ３０の回転にともなって、第１サンギヤ３３が
回転するとともに、第１遊星ギヤ３４が自転しながら第
１サンギヤ３３の回りを公転するので、第１キヤリヤ２
８が回転するとともピニオン２２も回転する。

このようにピニオン２２が回転すれば、ラック部材１６
が当該ピニオン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
。

また、上記コントローラＣは、第５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ＦＧ　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５８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５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ＦＧ　を逆にしているのは
、スクリ。−一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、操舵力センサａかものト
ルク信号ＶＴ　に応じたトルクテーブル値ＣＴ　と、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Ｒ［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、ＩＭ　−ｋ　（ＣＴ　　
−Ｒｒ　＋Ｆｃ　）となる。

したがって、この電流指令値ＩＭ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ＣＴ　に
エンジン回転数テーブル値Ｒ「を乗じているので、この
指令値工８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Ｉｌｌ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
。

なお、第７図において、前進時と後退時とのエンジン回
転数テーブル値ＲＥ　を相違させているが、このように
テーブル値ＲＥを相違させたのは、それぞれの場合に応
じて操舵フィーリングを変えるようにしたためである。

ただし、求める操舵フィーリングによっては、それらの
テーブル値を同じにしてもよいこと当然である。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜７図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は要部の斜視図、第２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３図は減速機とピニオンとの
関係を示す断面図、第４図は操舵力センサの断面図、第
５図はエンジン回転数とジャイロ効果キャンセルテーブ
ル値との関係を示したグラフ、第６図はトルク信号とト
ルクテーブル値との関係を示すグラフ、第７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すグ
ラフ、第８．９図は従来の装置を示すもので、第８図は
要部を示した斜視図、第９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
加味したものである。 １１・・・船外機、ｍ・・・伝動モータ、５８・・・回
転数センサ、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、ジャイロ効果をキャンセルする
   テーブル値及び上記回転数センサの検出値に応じて電動
   モータ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。