JPH062575A

JPH062575A - 機関制御装置

Info

Publication number: JPH062575A
Application number: JP18618392A
Authority: JP
Inventors: Mikiya Yagi; 幹也八木
Original assignee: Nippon Cable System Inc
Current assignee: Hi Lex Corp
Priority date: 1992-06-20
Filing date: 1992-06-20
Publication date: 1994-01-11

Abstract

(57)【要約】【目的】電気制御式機関制御装置のアクチュエータの
大きさを小さくし、取りつけスペースを小さくする。【構成】１個のモータＭ、減速機２２および１本の操
作軸、その操作軸の所定角度範囲内で回動するシフトア
ーム２４およびその範囲外で回動するスロットルアーム
２５を備えたアクチュエータ６と、各アーム２４、２５
とエンジン１とを連結するプッシュプルケーブル７、８
と、前記モータＭに制御信号を送るリモコンボックス４
およびコントローラ５とからなる構成。【効果】モータＭ、減速機２２およびコントローラ５
などの機器が１個で済み、制御回路の構成も簡単にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は機関、とくに船舶や産業
用車輌等の動力機関を遠隔操作するために使用される機
関制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、機関制御装置として、コントロー
ルボックスの操作レバーの出力端と機関の被操作部とを
プッシュプルケーブルで連結したものが知られている。
このものは基本的に１個の被制御部に対し、１本の操作
レバーを対応させるものである。しかし１本の操作レバ
ーの回転角度が一定範囲内のときにシフト切換操作が行
なわれ、その範囲を超えるとスロットル調節操作が行な
われるものも知られている（特開平３−８５６１１号公
報参照）。

【０００３】前記プッシュプルコントロールケーブルを
用いる機関制御装置は機械的に操作力を伝達するので操
作の確実性が高く、故障しにくい利点を有する半面、
操作部と被操作部の距離が長くなれば長いケーブルが必
要となり、摩擦抵抗が大きくなる。またケーブルが長
くなるとインナーケーブルのバックラッシュが大きくな
り、操作量の精度が低下する。さらに操作力が大きく
なるので、軽快・迅速な操作ができないという問題があ
る。

【０００４】そこで近時、コントロールケーブルの操作
をサーボモータ等の電気式アクチュエータを介して行な
うようにしたものが提案されている（特開平３−２４９
３３９号公報参照）。また建設機械のエンジン回転数を
自動的に所望の値に調節するアクセルアクチュエータも
知られている（特開平２−１４６２３３号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開平３−２４９３３
９号公報の機関制御装置は、基本的に１本の被操作レバ
ーを遠隔操作するプッシュプルケーブルの中間部に電気
式サーボ機構を介在させたものである。したがって機関
のシフト操作とスロットル操作を行なうには、２本のプ
ッシュプルケーブル操作システムおよびそれぞれのシス
テムに介在される電気式サーボ機構が必要になる。

【０００６】また特開平３−２２００９３号公報および
特開平３−２５３４９４号公報の装置は、機関の近くに
配置した電気式サーボアクチュエータに、運転席の操作
レバーから指令信号を送って制御するものであり、この
ものもシフト操作およびスロットル操作用にそれぞれ個
別のアクチュエータを必要とする。このように従来の電
気式制御装置はいずれもシフト操作とスロットル操作の
実質的に独立した２系統の操作ラインを必要とする。そ
のためサーボモータおよび減速機等が２セット必要とな
る。

【０００７】またたとえば船舶の機関制御において前進
運転から後進運転に切り換える場合は、一旦スロットル
の操作量を下げて「アイドリング」の状態にし、さらに
シフトを「前進」−「中立」−「後進」に切り換えたう
えで、再度スロットルを上げる必要がある。そのため操
作が煩雑であり、しかも両操作系統の電気的なインター
ロックをとる構成が複雑になる。本発明はこのような従
来の２種類の制御対象を有する電気式サーボ機構を備え
た機関制御装置の構成要素、とくにアクチュエータ部分
を小さくし、全体の取り付けスペースを小さくすること
を技術的課題としている。さらに本発明は２系統の操作
系統同士のインターロックを機械的に確保し、安全にシ
フト切換等を行ないうる機関制御装置を提供することを
目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の機関制御装置
は、機関のシフト切換およびスロットル調節を遠隔操作
するための装置であって、（ａ）手動操作によりシフト
切換およびスロットル調節のための指令信号を発生する
リモコンユニットと、（ｂ）該リモコンユニットからの
指令信号を受けてモータ用の制御信号を発生するコント
ローラと、（ｃ）該コントローラからの制御信号に応じ
て正逆回転するモータおよび減速機、該減速機の出力部
と機械的に連結される操作軸、該操作軸の中立位置を含
む所定の回転角度範囲内で操作軸と協働し、範囲外では
ロックされるシフト操作部材、ならびに操作軸の前記角
度範囲内ではロックされ、範囲外で協働するスロットル
操作部材を備えたアクチュエータと、（ｄ）前記シフト
操作部材と機関のシフト操作部、前記スロットル操作部
材と機関のスロットル操作部をそれぞれ連結する一対の
機械的連結手段とから構成されている。

【０００９】前記機関制御装置には、アクチュエータの
動作量を電気信号として検出し、コントローラに対して
フィードバックするフィードバック回路を設けるのが好
ましい。前記リモコンユニットには、シフトの前進／中
立／後進を切り換えるクラッチスイッチと、スロットル
量を連続的に増減するアクセルボリュームスイッチとを
個別に設けてもよい。また前記リモコンユニットに、軸
まわりに回動する手動操作レバーと、該手動操作レバー
の回転角度を検出し、前記コントローラに指令信号とし
て出力する検出器とを設けてもよい。

【００１０】前記アクチュエータに、所定の回転角度範
囲における操作軸とシフト操作部材との協働関係を遮断
するウォームアップ用クラッチと、該ウォームアップ用
クラッチの入り切りを制御するソレノイドとを設け、該
ソレノイドを制御する操作スイッチを前記リモコンユニ
ットに設けるのが好ましい。前記アクチュエータの操作
軸に緊急時の操作用の手動操作レバーを取りつけるとと
もに、操作軸と減速機との連結をフリーにする手段を設
けることができる。

【００１１】

【作用】アクチュエータは操作軸の回転角度に応じて機
械的にシフト操作とスロットル操作を切り換える。すな
わち操作軸を中立位置から一方向に回転すると、シフト
操作部材を介して機関のシフト操作部を「前進」側に切
り換える。さらに所定の角度範囲を超えて回転させてい
くと、操作軸と協働するスロットル操作部材を介して機
関のスロットルを開くように操作する。逆に操作軸を中
立位置から逆方向に回転させると、機関のシフト操作部
を「後進」側に切り換える。そしてさらにその方向に回
転させていくと機関のスロットルを開いていく。

【００１２】したがってアクチュエータの操作軸を駆動
するモータは１個でよく、このものはリモコンユニット
で発生した指令信号およびそれをモータ制御信号に変換
するコントローラにより簡単に電気制御しうる。

【００１３】

【実施例】つぎに図面を参照しながら本発明の装置を説
明する。図１は本発明の装置の一実施例を示す斜視図、
図２は本発明にかかわるアクチュエータの一実施例を示
す斜視図、図３はそのアクチュエータの縦断面図、図４
は図３の減速機部分の斜視図、図５は図２のアクチュエ
ータの動作説明図、図６および図７は本発明にかかわる
アクチュエータの他の実施例を示す側面図および裏面側
平面図、図８は本発明の装置の他の実施例を示す斜視図
である。

【００１４】図１に示す機関制御装置は、船舶のエンジ
ン１のスロットル操作部２およびシフト操作部３等を、
エンジン１から離れたキャビン等からリモコンボックス
４により操作するものである。リモコンボックス４はモ
ータ制御回路等を含むコントローラ５を経てアクチュエ
ータ６まで電気的に接続されている。そしてアクチュエ
ータ６とエンジン１まではプッシュプルケーブル７、８
によって機械的に連結している。

【００１５】なお図１の９はコントローラ５等に電源を
供給するバッテリである。さらに図１にはリモコンボッ
クス４に代えて、あるいはリモコンボックス４と共に用
いられるレバー操作式のリモコン操作部１０が想像線で
示されている。前記リモコンボックス４はシフト切換
（船体の前進／中立／後進）用のセレクタスイッチ１１
と、エンジンのスロットル操作用のボリュームスイッチ
１２とを有する。さらにウオームアップ用押しボタン１
３を備えている。このリモコンボックス４は、キャビン
等に着脱自在に設置しておけば船舶の操縦に専念する場
合に用いることができる。またコード１４を延長してデ
ッキ等で他の作業を行ないながら操縦する場合に用いる
こともできる。なおスイッチ１１、１２や押しボタン１
３は、一旦セットするとその状態を維持し、操従者が常
時ついている必要はない。

【００１６】一方、前記操作レバーつきのリモコン操作
部１０は１本の操作レバー１６により、リモコンボック
ス４のセレクタスイッチ１１とボリュームスイッチ１２
の両方を兼ねさせるものである。すなわち操作レバー１
６の回転軸等にポテンショメータを設け、そのポテンシ
ョメータの出力をモータ制御の指令値としてコントロー
ラ５に送るように構成している。しかし操作レバー１６
の回転方向に応じてセレクタスイッチ１１と同様の３種
類の選択信号（前進／中立／後進）を出し、回転角度の
大きさで前記ボリュームスイッチ１２と同様の連続信号
を出すように構成してもよい。

【００１７】コントローラ５はリモコンボックス４のス
イッチ操作に応じて前記アクチュエータ６のモータＭに
正転／停止／逆転の信号を送るためのアナログまたはデ
ジタルのモータ制御回路を備えている。モータＭとして
はＤＣモータ、サーボモータ、ステッピングモータ等い
ずれも採用しうる。ただしモータ制御回路はアクチュエ
ータ６の減速機２２内に設けたポテンショメータ（図３
のＰ）からフィードバックを受けて目標値で停止するよ
うにしたものが好ましい。またスロットルの操作限界や
中立位置でただちにモータＭを停止させるように発電制
動回路を含むものが好ましい。

【００１８】つぎに図２〜４を参照してアクチュエータ
６の構成を説明する。アクチュエータ６はベースプレー
ト２１の表側に減速機２２、モータＭおよびプーリ２３
を配し、裏面側にシフトアーム２４およびスロットルア
ーム２５等のレバー機構を配した構成になっている。減
速機２２およびモータＭは同心状に配置され、プーリ２
３はベースプレート２１を貫通する操作軸２６の軸端に
固定されている。減速機２２は図３および図４に示すよ
うに、第１減速部２７および第２減速部２８の２段減速
にしている。

【００１９】第１減速部２７はモータＭの出力軸２９に
固定したピニオン３０、固定内歯ギヤ３１、回転内歯ギ
ヤ３２および遊星ギヤ３３からなるファーガソンズパラ
ドックスギヤタイプの減速機構を有する。第２減速部２
８は前記回転内歯ギヤ３２のボス３４に形成した太陽ギ
ヤ３５、出力プーリ３６の内周に形成した内歯ギヤ３７
およびアイドルギヤ３８から構成されている。アイドル
ギヤ３８の軸３９はハウジング４０に固定されている。

【００２０】さらに回転内歯ギヤ３２のボス３４の端部
にはポテンショメータＰが連結されている。すなわちこ
のものは出力プーリ３６を出力部とすることにより中心
部を空け、そこにモータＭの回転数（回転角度）を検出
する検出器（ポテンショメータＰ）を設けるようにした
ものであり、それによりスペースの節減をはかってい
る。出力プーリ３６と前記操作軸２６に固定したプーリ
２３との間には２本のプルケーブル４１、４２をたがい
に逆向きに掛け廻し、正逆回転の伝達を行なわせてい
る。またプーリ２３と操作軸２６とは、セレーション等
で確実にトルク伝達しうるようにしている。

【００２１】つぎにベースプレート２１の裏面側の間欠
ギヤおよびレバー機構を説明する。なおこの機構はいわ
ゆるワンレバー式の機関制御装置の操作機構と実質的に
同じものを使用しうる。ベースプレート２１の裏面側に
は３本のスペーサピン４３を介してサブプレート４４が
固定されている。そしてサブプレート４４の外側（図３
の下側）にスロットルアーム２５がピン４５により揺動
自在に取りつけられている。スロットルアーム２５には
略「く」字状のカム溝４６が形成されている。他方、操
作軸２６の基端にはボス４７が固定されており、そのボ
ス４７の偏心位置にカムローラ４８が回転自在に取りつ
けられている。そしてそのカムローラ４８が前記カム溝
４６内に転動するように係合している。前記スロットル
アーム２５の自由端はスロットル用プッシュプルケーブ
ル７の索端ロッド（図示されていない）と連結される。

【００２２】一方、ベースプレート２１とサブプレート
４４との間には以下のようなシフト切換機構が設けられ
ている。このシフト切換機構は、前記操作軸２６の外周
に、噛み合いクラッチ４９を介して回転自在に設けられ
る駆動ディスク５０と、両プレート２１、４４間に回転
自在に支持されると共に駆動ディスク５０の間欠ギヤ５
１と噛み合う従動側間欠ギヤ５２を備えた従動ディスク
５３と、この従動ディスク５３と共廻りするように固定
されたシフトアーム２４とからなる。シフトアーム２４
の自由端はシフト用プッシュプルケーブル８の索端ロッ
ド（図示されていない）と連結される。

【００２３】なお本実施例ではプッシュプルケーブル８
の「引き」が「前進」に相当するエンジンと、「押し」
が「前進」に相当するエンジンの両方のタイプに対応で
きるように、左右にシフトアームが延びている。またス
ロットルアーム２５についても、押し引き両タイプのエ
ンジンに対応しうるように、表裏を逆にして取りつける
ことができるようにしている。なおこの場合はボス４７
の他方の取りつけ孔５４ａに前記カムローラ４８を取り
つける。これは前進の場合と後進の場合とではスロット
ル範囲が異なるからである。

【００２４】また前記噛み合いクラッチ４９は、操作軸
２６内に軸方向移動自在に設けられるロッド５４により
クラッチの入り切りを操作するものである。ロッド５４
はバネ５５により常時クラッチ「入り」側に付勢されて
おり、ソレノイド５６により適時「切り」にされる。こ
の噛み合いクラッチ４９を「切り」にすると駆動ディス
ク５０は操作軸２６とフリーになり、そしてベースプレ
ート２１と嵌合され、確実にシフトギヤを固定する。そ
のためボス４７だけを自由に回転させてシフトを中立に
したままでのスロットル操作を可能とし、それによりウ
ォームアップ運転を行なうことができる。

【００２５】前記駆動側間欠ギヤ５１は図５に示すよう
に２本のインボリュート歯５７が突出した形状を有す
る。各インボリュート歯５７の両側は不完全な谷５８を
介して駆動ディスク５０の回転中心を中心とする円弧状
の摺動面５９が形成されている。なお駆動ディスク５０
の後部には前進、中立、後進の各位置に対応する３個の
ノッチ６０が設けられている。これらのノッチ６０は弾
力的に押圧されるノッチローラ６０ａと噛み合って、前
記各位置で駆動ディスク５０を係止させるためのもので
ある。従動側間欠ギヤ５２は１枚の完全なインボリュー
ト歯６１と、その両側の不完全な歯６２と、それに続く
円弧状の凹状摺接面６３とを有する。

【００２６】つぎに図５を参照して前記のごとく構成さ
れる駆動ディスク５０と従動ディスク５３の作用を説明
する。

【００２７】中立位置（図５Ａ）駆動ディスク５０の間欠ギヤ５１が従動ディスク５３側
を向いているとき、シフトアーム２４は中立位置にあ
る。

【００２８】前進位置（図５Ｂ）この状態から駆動ディスク５０を矢印ｆ方向に回転させ
ると、インボリュート歯５７、６１同士の噛み合いによ
り従動ディスク５３およびシフトアーム２４が矢印Ｆ方
向に回転する。それによりエンジンのシフト操作部が
「前進」に切り換えられる。なおこの間はカムローラ４
８がカム溝４６の同心円弧部分６４を移動するので、ス
ロットル操作は行なわれず、アイドリング状態のままで
ある。

【００２９】前進状態のスロットル開（図５Ｃ）この状態では駆動ディスク５０の摺動面５９と従動ディ
スク５３の凹状摺接面６３とが当接し、それ以上駆動デ
ィスク５０を矢印ｆ方向へ回転させても従動ディスク５
３は回転せず、もとの角度にロックされている。一方、
カムローラ４８はカム溝４６のエンドにきているので、
駆動ディスク５０の矢印ｆ方向の回転に伴い、スロット
ルアーム２５を矢印Ｕ方向に回転させる。それによりス
ロットル用プッシュプルケーブルを介してエンジンのス
ロットルが開けられ、船舶が加速前進する。

【００３０】後進位置（図５Ｄ）船舶を後進させる場合（プロペラを逆回転させる場合）
は、前記中立位置（図７Ａ）から駆動ディスク５０を矢
印ｒ方向に回転させ、従動ディスク５３およびシフトア
ーム２４を矢印Ｒ方向に回転させる。

【００３１】後進加速（図５Ｅ）その状態からさらに駆動ディスク５０を矢印ｒ方向に回
転させると、スロットルアーム２５を矢印Ｕ方向に回転
させることができ、船が後進加速される。

【００３２】以上のように、シフト切換とスロットル調
節の２つの制御対象を１本の操作軸の回転だけで制御す
ることができる。なお図５ではカムローラ４８を駆動デ
ィスク５０に取りつけているように見えるが、実際には
図２に示すようにカムローラ４８はボス４７に取りつけ
られている。そしてウォームアップ運転のときは噛み合
いクラッチ４９を解除したうえで駆動ディスク５０を矢
印ｆ方向に回転させ、中立位置におけるスロットルの開
操作を行なうのである。

【００３３】つぎに図６および図７を参照して、アクチ
ュエータの他の実施例を説明する。図６のアクチュエー
タ６５は操作軸２６に手動操作レバー１６が取りつけら
れており、プーリ２３と操作軸２６との係合が着脱自在
のピン６６によって行なわれている。このものは万一、
電気系統に故障が生じた場合は、ピン６６を外し、手動
操作レバー１６で直接エンジン制御ができる。なお図６
の６７は手動で操作するウォームアップボタンである。
図７に示すようにアクチュエータ６５の他の部分は図２
〜４のアクチュエータと同じである。

【００３４】図８の装置は図１のアクチュエータ６とリ
モコン操作部１０とを合体させたアクチュエータ付き電
動リモコン６８を採用している。アクチュエータ付き電
動リモコン６８はキャビン内に設置しておき、他のリモ
コンボックス４はデッキ等に設置する。このものは手動
操作レバー１６を回転させると、その回転軸の角度がポ
テンショメータＰ２で検出され、それが指令信号として
コントローラ５に送られる。そしてコントローラ５から
モータ制御信号がアクチュエータのモータＭに戻されて
くる。

【００３５】そのため操作レバー１６と操作軸２６とが
常時シンクロしており、自動車のパワーステアリングの
ように、軽快に操作しうるパワーアシスト付きの操作装
置となる。なおこのものは従来のプッシュプルコントロ
ールケーブル式のエンジン制御装置と同様な配索を採用
しているので、既設のエンジン制御装置に簡単に追加・
適用することができる利点がある。

【００３６】さらに図８のアクチュエータ付き電動リモ
コン６８の操作レバー１６の軸と操作軸（図２の２６）
とをクラッチなどで係合・離脱自在に結合させると共
に、操作軸２６と減速機との連結を図６の実施例のよう
に係合・離脱自在に構成してもよい。かかる実施例にお
いては、常時は操作レバー１６と操作軸２６とをフリー
とすると共に、操作軸２６とモータＭとを連結してお
き、操作レバー１６のポテンショメータＰ２の出力と操
作軸２６のポテンショメータＰの出力の差に基づいてモ
ータＭを駆動する。

【００３７】一方、万一電気系統に故障生じたときは、
操作レバー１６の軸と操作軸２６とを直接連結し、操作
軸と減速機との連結を解除する。このようにすると操作
レバー１６で直接エンジンの制御ができるようになる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の機関制御装置は、モータにより
スロットル操作、シフト切り換えを行なうので、軽い操
作力で制御ができ、しかも迅速かつ確実に制御しうる。
さらに２つの制御対象に対してモータは１個で済むの
で、従来の電気式の制御装置に比してコンパクトに構成
でき、製造コストが低く、しかも取りつけスペースが小
さく、取りつけ自由度が高い利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施例を示す斜視図である。

【図２】本発明にかかわるアクチュエータの一実施例を
示す斜視図である。

【図３】図２のアクチュエータの縦断面図である。

【図４】図３の減速機部分の斜視図である。

【図５】図２のアクチュエータの動作説明図である。

【図６】本発明にかかわるアクチュエータの他の実施例
を示す側面図である。

【図７】図６のアクチュエータの裏面側平面図である。

【図８】本発明の装置の他の実施例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１エンジン２スロットル操作部３シフト操作部４リモコンボックス５コントローラ６アクチュエータ１０リモコン操作部２２減速機２３プーリ２４シフトアーム２５スロットルアーム２６操作軸ＭモータＰポテンショメータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関のシフト切換およびスロットル調節
を遠隔操作するための装置であって、（ａ）手動操作に
より、シフト切換およびスロットル調節のための指令信
号を発生するリモコンユニットと、（ｂ）該リモコンユ
ニットからの指令信号を受けてモータ用の制御信号を発
生するコントローラと、（ｃ）該コントローラからの制
御信号に応じて正逆回転するモータおよび減速機、該減
速機の出力部と機械的に連結される操作軸、該操作軸の
中立位置を含む所定の回転角度範囲内で操作軸と協働
し、範囲外ではロックされるシフト操作部材、ならびに
操作軸の前記角度範囲内ではロックされ、範囲外で協働
するスロットル操作部材を備えたアクチュエータと、
（ｄ）前記シフト操作部材と機関のシフト操作部、前記
スロットル操作部材と機関のスロットル操作部をそれぞ
れ連結する一対の機械的連結手段とからなる機関制御装
置。
【請求項２】前記アクチュエータの動作量を電気信号
として検出し、コントローラに対してフィードバックす
るフィードバック回路をさらに備えている請求項１記載
の装置。
【請求項３】前記リモコンユニットが、シフトの前進
／中立／後進を切り換えるクラッチスイッチと、スロッ
トル量を連続的に増減するアクセルボリュームスイッチ
とを有する請求項１記載の装置。
【請求項４】前記リモコンユニットが、軸まわりに回
動する手動操作レバーと、該手動操作レバーの回転角度
を検出し、前記コントローラに指令信号として出力する
検出器とを有する請求項１記載の装置。
【請求項５】前記アクチュエータに、所定の回転角度
範囲における操作軸とシフト操作部材との協働関係を遮
断するウォームアップ用クラッチと、該ウォームアップ
用クラッチの入り切りを制御するソレノイドとが設けら
れており、該ソレノイドを制御する操作スイッチが前記
リモコンユニットに設けられている請求項１記載の装
置。
【請求項６】前記アクチュエータの操作軸に手動操作
用レバーが取りつけられており、さらに前記操作軸と減
速機との連結をフリーにする手段が設けられている請求
項１記載の装置。