JPH0714152Y2 - モータ・ボートにおける自動プレイニング制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は，船外機を備えたモータ・ボートが定常走行し
ている場合でも，加速走行している場合でも，船外機の
スクリュウを可能な限り水平あるいは一定角度に保つと
ともに，ダウンブロー時におけるモータの保護を行うよ
うにしたモータ・ボートにおける自動プレイニング制御
装置に関するものである。

なお，以下本明細書において，船体を水平にすることを
プレイニングという。

〔従来の技術〕

船外機を備えたモータ・ボートを効率良く走行し，また
乗り心地良くするためには，定常な運転状態の下では，
第６図（１）図示のごとく，船体10の姿勢をできるだけ
水面に対して平行にすることが望ましい。そして，定常
な運転状態の下では，第６図（２）図示のごとく船首が
上がった場合でも，または下がった場合でも第６図
（３）または（４）図示のごとく，船体10の推進力を発
生するスクリュウ12の角度を水平面に対して平行もしく
は一定の角度に保つようにすることが望ましい。

一方，モータ・ボートが加速走行する場合には船首が持
ち上がる。この状態のままでは第６図（２）図示の状態
となって船体10の推進力の方向と進行方向とが一致しな
いため，効率の良い加速が行われ難い。

このために，モータ・ボートには船外機11と船体10との
連結角度（すなわち，スクリュウ12と船体10との角度）
を手動で調整するトリム装置を備えているものがある。
当該トリム装置においては船体10と船外機11との間を油
圧シリンダで接続し，油圧モータによって油圧シリンダ
を伸縮させることで船体10と船外機11との連結角度を変
え得るようにし，手動で油圧モータのON/0FFと回転方向
の切り換えとを行うことにより船体10を水平にしてい
た。

すなわち，モータ・ボートの加速時には，第６図（９）
図示のごとく，船外機11を一旦DOWN方向に追い込み，逸
早くプレイニングさせ（船体を水平にし），その後船体
10が第６図（７）図示のごとく水平状態になってから，
第６図（５）図示のごとく船外機11をDOWN方向の状態か
ら鉛直方向に戻すようにする。

なお，第６図において，第６図（５）図示が基準状態で
あり，第６図（６）図示の状態は船体10の船首を上げる
ために船外機11を上方（UP）に移動した状態を示し，第
６図（７）図示の状態は船首を下げるために船外機11を
下方（DOWN）に移動した状態を示している。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし，船体を加速する場合に船首が上方を向くだけで
なく，定常走行の場合には何等かの理由によって船首が
上方を向くこともある。この場合には，加速走行時に船
外機11を第６図（９）図示のごとくDOWN方向に向けてい
た場合と異なり，船外機11を第６図（８）図示のごとく
一時的にUP方向に向けてやり第６図（３）図示の状態を
保つようにすることが望ましい。

このような操作を上記の状況を判断して手動で素早く行
うことを困難であるという問題があった。

また，自動トリム装置付にした場合，モータ・ボートの
姿勢・走行状態に従って常に推進機，すなわち船外機11
を動作させるため，その駆動用油圧モータ15は常に動作
状態にあり，発熱が大きくなって保護用のサーマル・ス
イッチが作動し易い状態になっている。特に加減速を繰
り返すような使い方がされている場合には，ダウンブロ
ー状態となる機械が多く，このときモータ電流が最大と
なるためかなりの発熱が生じ，モータ15が熱破損する問
題が生じる。

本考案は，以上のような問題を解決するために，加速走
行時および定常走行時においても自動的にプレイニング
が可能で，ダウンブロー時にはモータ回転を停止させ，
モータ駆動電流の遮断でモータ15の熱破損が回避される
モータ・ボータにおける自動プレイニング制御装置を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案の原理を第１図にしたがって説明する。

第１図は本考案における原理ブロック構成図である。図
において，角度信号発生回路１は，船外機11に設けられ
た角度センサによって船外機11の傾きを検出して角度信
号を発生する。三角波発生回路２は三角波を発生し，三
角波の出力信号と前記角度信号発生回路１の角度信号と
は，加算回路３において加算される。加速度検出回路４
は，船体10に設けられた角度センサによって加速度によ
る船体10の傾きを検出し，その傾きが予め定められてい
る角度以上になったとき，加速度信号を出力する。比較
回路６は，比較回路６における基準電圧レベルと加算回
路３の出力レベルあるいは加速度検出回路４の出力レベ
ルとを比較する。前記比較回路６から出力する船外機11
の傾きに対応したパルス幅でドライバ回路７を駆動し，
モータ制御回路８を制御することによりモータの回転方
向を変えて，船体10と船外機11との角度を制御する。連
結角度検出回路９は船外機11と船体10との連結角度をト
リムゲージ等の角度検出手段で検出し，この検出角度が
予め定められた連結角度以下になったとき，前記モータ
の作動を停止させるべくドライバ回路７の制御動作を強
制的に変更させる。

〔作用〕

モータ・ボートが定常走行している場合，船外機11に設
けられた角度センサによって検出された船外機11の傾き
は，角度信号発生回路１から電圧レベル信号として出力
する。そして，この電圧レベル信号と三角波発生回路２
で発生した三角波とは加算回路３により加算される。そ
して，加算回路３の出力レベルは，比較回路６における
基準電圧と比較され，比較回路６は船外機11の傾きに応
じたパルス幅をもって出力を発する。すなわち，比較回
路６からは，船外機11の傾きに応じてパルス幅変調され
た信号が出力される。この信号はドライバ回路７を介し
てモータ制御回路８のFETのゲートを駆動して，船体10
の傾きの如何を問わず船外機11を水面に対して水平にな
るようにモータを回転させる。

また，加速度検出回路４は，船体10に設けられた角度セ
ンサ19によって加速度による船体10の傾きを検出し，そ
の傾きが予め定められた角度以上になったとき加速度信
号を出力する。加速度検出回路４で検出された加速度信
号は前記比較回路６に加えられる。当該加速度信号が検
出されると，比較回路６から出力信号が常に出される。
この場合，すなわち加速度検出回路４から加速度信号が
検出された場合，比較回路６の出力信号は，船外機11を
下げる方向に移動するようにドライバ回路７を介してモ
ータ制御回路８のFETのゲートを駆動する。そして，モ
ータの回転により船外機11は下げられて，加速走行によ
って上げられた船首を下げる。

モータ・ボータには船体10と推進機との角度，すなわち
船体10と船外機11との連結角度を検出するトリムゲージ
等の検出手段が設けられており，当該検出手段が予め定
められた連結角度以下になったとき，連結角度検出回路
９からドライバ回路７へモータ回転を停止させる停止信
号が出力する。当該停止信号が連結角度検出回路９から
出力されると，船外機11を下げる方向に動作させている
FETへの駆動電圧をドライバ回路７を介して遮断させ
る。これによりモータの回転が停止され，発熱による破
損が回避される。

〔実施例〕

本考案は一実施例を第２図ないし第５図にしたがって説
明する。

第２図はモータ・ボートにおける自動プレイニング制御
装置概略構成図である。図において，モータ・ボートの
船尾には船外機11が備えられており，船外機11のスクリ
ュウ12は，図示されていないエンジンにより駆動され
る。また，船外機11とモータ・ボートの船体10とは油圧
シリンダ13を図示矢印のごとく伸縮することにより角度
を変えることができる。油圧シリンダ13は，油圧ポンプ
14およびDCモータ15により駆動される。システム16は，
バッテリー17からDCモータの制御用および駆動電源を得
ると共に，船外機11に設けられている角度センサ18から
船外機11の傾きに応じた電圧レベル信号を得る。また船
体10に設けられている角度センサ19から加速度による船
体10の傾きを検出し，その傾きに応じた電圧レベル信号
がシステム16に入力されるようになっている。

トリムゲージＵは船体10と推進機，すなわち船外機11と
の連結角度を検出するためのものであり，例えばポテン
ショメータ又は電磁抵抗素子等が用いられ，連結角度，
すなわち前記船体10と船外機11との角度に応じた電圧を
出力し，該出力がシステム16に入力されるとともに，操
縦席のトリムメータにも入力され，その角度が当該トリ
ムメータに表示されるようになっている。

このような構成において，角度センサ18,19は，モータ
・ボートの船体10及び船外機11の傾きを電圧レベル信号
として検出して，システム16に伝達する。システム16で
は後述の制御回路により，前記検出された電圧レベル信
号が定常走行であるか，あるいは加速走行であるかを判
断する。そして，システム16で定常走行であると判断さ
れた場合には，第６図（３）あるいは（４）に示すよう
に船首の向きにかかわらず，船外機11のスクリュウ12が
常に水面に対して水平になるよう油圧シリンダ13を駆動
する。

また，システム16で加速走行であると判断された場合に
は一旦，第６図（９）図示のごとく，船尾のスクリュウ
12が下がり船尾を上げる方向，すなわち，船外機11をDO
WN方向に追い込むように油圧シリンダ13を駆動し，船体
10を水平に保つようにした上で船外機11をDOWN状態から
復帰せしめるようにする。

次に，船外機11に設けられた角度センサ18とその出力電
圧との関係を第３図にしたがって説明する。

第３図（１）図示のごとく，モータ・ボートの船体10が
水面に対して水平であれば，角度センサ18は，地球の鉛
直方向すなわち,0°を指し，出力電圧としてたとえば,4
Vが出力するように調整されている。

第３図（２）図示のごとく，モータ・ボートの船首が水
面に対して下方に下がった場合には，出力電圧は基準電
圧4Vより高い出力となる。

第３図（３）図示のごとく，モータ・ボートの船首が水
面に対して上方に上がった場合には，出力電圧は基準電
圧4Vより低い出力となる。

また，船体10に設けられた角度センサ19についても前記
説明と同様の出力電圧，すなわち電圧レベル信号が得ら
れる。

次に，本考案における制御回路の一実施例およびそのタ
イム・チャートを第４図および第５図にしたがって説明
する。

第４図において，角度信号発生回路１は，船外機用セン
サＳで検出される電圧レベル信号と角度設定用ボリウム
Ｖで設定された基準電圧との差分電圧を差動増幅器Ｋで
適宜増幅させている。

三角波発生回路２は，オペアンプＪおよびＩによりたと
えば,20kHzの三角波を発生する。

加算回路３は，オペアンプＣにより前記差動増幅器Ｋの
出力と三角波発生回路２のオペアンプＩの出力とを加算
する。比較回路６は，オペアンプH,F,G,Eから構成され
ており，オペアンプH,Fの非反転端子には（＋）の比較
電圧′が，また，オペアンプG,Eの非反転端子には
（−）の比較電圧′がそれぞれ与えられている。そし
て，この比較電圧の絶対値は三角波の振幅よりも僅かに
大きい。

加速度検出回路４は，加速度を検出するための船体用セ
ンサＴと，当該船体用センサＴの電圧レベル信号と加速
度感応角度設定用ボリウムＷで設定された基準電圧との
差分電圧を増幅する差動増幅機Ｎと，当該差動増幅器Ｎ
によって増幅された前記差分電圧と予め任意に設定され
ている基準電圧とを比較するオペアンプＬとで構成され
ている。

そして，比較回路６におけるオペアンプH,F,G,Eの反転
端子には前記加算回路３の出力が与えられている。ま
た，前記加速度検出回路４のオペアンプＬの出力は，ダ
イオードD3およびD4を介して比較回路６におけるオペア
ンプH,F,G,Eの非反転端子に与えられている。

比較回路６のオペアンプH,Gは，ドライバ回路７におけ
るホトカプラPCおよびドライバ回路O,Qを介してPWMブリ
ッジ回路を構成しているFETおよびFETをドライブす
る。また，オペアンプF,Eは直接ドライバ回路P,Rを介し
てFETおよびFETをドライブする。FETないしの
ドライブによりモータＭは駆動され，船外機11をUPある
いはDOWN方向に動かす。

連結角度検出回路９は，船体10と推進機，すなわち船外
機11との連結角度を検出するためのトリムゲージＵと，
トリムゲージＵから得られた出力を増幅するオペアンプ
Ｘと，該オペアンプＸで増幅された出力と基準電圧とを
比較するオペアンプＹとで構成されている。

連結角度検出回路９のトリムゲージＵは前記連結角度が
小さくなるに従いその検出電圧が低くなるものが用いら
れており，ダウンブロー状態では例えば役2.5Vまで降下
する。比較器を構成するオペアンプＹは，ダウンブロー
状態になる直前の電圧値でKLレベルを出力するように基
準電圧が設定されており，このオペアンプＹの出力がド
ライバ回路７のナンドゲートＺ及びダイオードD5を介し
てトランジスタTrのゲートにそれぞれ印加されるように
接続されている。

なお，電流リミット回路５はモータ制御回路８の抵抗Ｒ
に流れる電流を検出し，その検出電圧をオペアンプＭで
適宜増幅した後，オペアンプA,Bの非反転端子，反転端
子にそれぞれ入力させている。これらのオペアンプA,B
は所定の基準電圧と比較される比較器を構成しており，
前記抵抗Ｒに流れる電流が予め定められた電流より大き
くなると，オペアンプA,Bから出力信号がそれぞれ出さ
れ，比較回路６のオペアンプH,Fの非反転端子，オペア
ンプG,Hの非反転端子に入力されて,PWMブリッジ回路を
構成しているFETないしに過電流が流れないように
構成されている。

次に，本考案における制御回路の動作を説明する。

定常走行において，第６図（１）図示のごとく，船体10
が水平である場合には，船外機用センサＳの角度は０°
で，第３図（１）図示のごとく4Vが出力する。したがっ
て，船外機用センサＳの出力4Vと差動増幅器Ｋの基準電
圧4Vとは同じであり，差動増幅器Ｋの出力はない。その
結果，三角波発生回路２の出力は，加算回路３を通して
そのまま比較回路６に入力される。比較電圧′と′
および三角波の出力電圧の関係を，第５図（ａ）図示の
ごとく決めておけば，比較回路６におけるオペアンプＥ
ないしＨの出力は出ないので，モータ制御回路８のモー
タＭは駆動されない。そのため，船体10と船外機11との
関係は，第６図（１）図示のままである。

第６図（２）図示のごとく，船体10の船首が上がった場
合，船外機用センサＳの出力は，第３図（３）図示のご
とく，船体10か水平の時（図示4V）より低い電圧とな
る。したがって，差動増幅器Ｋの出力は，（−）に振れ
る。また，差動増幅器Ｋの出力と三角波発生回路２の出
力とを加算した加算回路３の出力は，第５図図示タイム
・チャート（ｂ）のごとく，オペアンプＣにより（＋）
に振れる。船首がより大きく上がった場合には点線で示
すようになる。

オペアンプＣの出力レベル（＋）に上がるため，そのピ
ーク値は，比較電圧′より高くなる。

したがって，オペアンプＨおよびＦの出力レベルは，第
５図のタイム・チャート（ｃ）で示す間，すなわち，ピ
ーク値が比較電圧′より高くなっている間,Lレベルと
なる。このＬレベルが出力する時間は，船体10の傾きに
比較することになる。すなわち，オペアンプＨおよびＦ
の出力は，船体10の傾きに応じてパルス幅変調（PWM）
されたものになる。このＬレベルの出力は，ドライバ回
路７を介してＨレベルとなり,FETおよびのゲートに
加わり,FETおよびをONしてモータＭを駆動する。こ
の時のモータＭの駆動方向は，第６図（３）図示のごと
く，船外機11をUPする方向である。すなわち，スクリュ
ウ12を水平にする。また，この時比較回路６におけるオ
ペアンプG,Eの出力は，第５図（ｄ）図示のごとく，常
にＬレベルとなるため，ドライバ回路７を介してＬレベ
ルとなり,FETおよびは必ずOFFとなる。

次に，定常走行において，船体10が逆に傾いて，船首が
下がった場合には，前記の動作と逆になる。すなわち，
船外機用センサＳは，第３図図示（２）のごとく,4Vよ
り高い電圧となり，差動増幅器Ｋの出力は（＋）に振れ
る。したがって，加算回路３のオペアンプＣの出力は
（−）になり，第５図（ｅ）図示のごとく，そのピーク
値は，比較電圧′より低くなる。したがって，比較回
路６におけるオペアンプG,Eの出力はＨレベルとなる。
このＨレベルが出力する時間は，船体10の傾きに比例す
ることになる。すなわち，オペアンプＧおよびＥの出力
は，船体10の傾きに応じてパルス幅変調（PWM）された
ものになる。このＨレベルの出力は，ドライバ回路７を
介してＨレベルとなり,FETおよびのゲートに加わ
り,FETおよびをONしてモータＭを駆動する。この時
のモータＭの駆動方向は，第６図（４）図示のごとく，
船外機11をDOWNする方向である。すなわち，スクリュウ
12を水平にする。また，この時比較回路６におけるオペ
アンプH,Fの出力は，常にＨレベルとなるため，ドライ
バ回路７を介してＬレベルとなり,FET及びは必ずOF
Fとなる。

このように定常走行に当たって，船首が上がった場合，
あるいは下がった場合のいずれにおいても，船外機11に
設けられた船外機用センサＳにより自動的に船外機11を
水面に対して水平にすることができる。

次に，モータ・ボートが加速走行を行う場合について説
明する。

モータ・ボートを加速走行した場合，船体10は大きく傾
き，船首が上方に上がる。この状態で船体10と船外機11
とが固定されている場合を考えると，第６図（２）図示
のごとく，スクリュウ12の推進力Ａの方向と進行方向と
に角度差を生じるため効率が悪い。

また，加速走行であるにもかかわらず，定常走行時に船
首が上がった場合と同様に第６図（３）図示のごとくス
クリュウ12を水平に保つようにするために，船外機11を
船首がＢ方向に上がりUP方向にしたとすると，第６図
（８）図示のごとくプレイニングが遅れる。このため，
加速走行時には船外機11を一旦DOWN方向（第６図（９）
図示方向）に移動して，船首を下方Ｃの船尾を上方Ｂに
移動させるようにする。

すなわち，船体10はプレイニングされ，安定走行に速く
達する。

以上のような動作を船外機11に与えるため，船体用セン
サＴを備えた加速度検出回路４が制御回路に設けられて
いる。

船体10に設けられた船体用センサＴの出力は差動増幅器
Ｎを介してオペアンプＬの反転端子に入力されている。
船体用センサＴは上記船外器用センサＳの出力と同様の
特性を備えており，船体10の傾きに応じた電圧を出力す
る。オペアンプＬの非反転端子には，加速度感応角度設
定用ボリウムＷで或る電圧に設定された加速度を検出す
るための基準電圧が入力されている。この加速度を検出
するための加速度感応角度設定用ボリウムＷで設定され
た基準電圧と，オペアンプＬの反転端子に入力されてい
る差動増幅器Ｎの出力とが比較されるようになってい
る。ここで加速度を検出するための上記基準電圧は，船
外機用センサＳが定常走行で検出して出力する範囲より
低い値に設定してあり，船体10が予め定められた角度以
内では，オペアンプＬの出力はＬレベルにしてある。し
たがって定常走行中はオペアンプＬの出力はＬレベルで
あり，このオペアンプＬの出力レベルがＬである間は，
ダイオードD3,D4によって，前記比較回路６のオペアン
プＥないしＨの動作には何ら影響を与えない。

今，モータ・ボートが加速走行を行うと，船体用センサ
Ｔの出力は，定常走行の場合より大きく下がる。この値
が差動増幅器Ｎを介してオペアンプＬの反転端子に加え
られ，加速度検出回路４のオペアンプＬの非反転端子に
入力されている基準電圧よりも下がった場合，オペアン
プＬの出力はＨレベルになる。このＨレベルの出力は，
ダイオードD3およびD4を介してそれぞれ比較電圧′お
よび′点に入力され，比較回路６におけるオペアンプ
ＥないしＨの基準電圧を（＋）にクランプする。したが
って，オペアンプＨおよびＦの出力は,Hレベルとなりド
ライバ回路７でＬレベルとなり,FETおよびはOFFと
なる。

また，オペアンプＧおよびＥの出力も,Hレベル及びＬレ
ベルとなりドライバ回路７で共にＨレベルとなって,FET
およびはONとなる。このため，モータＭは船外器11
をDOWN方向に回転して船首を強制的に第６図（９）図示
Ｃ方向に向ける。

船外機11がDOWN方向に向けられたことによって船体10は
プレイニング状態に近づき，船体用センサＴの出力は定
常値に戻る。この時船体用センサＴの出力が加速度検出
回路４の基準電圧（加速度感応角度設定用ボリウムＷの
設定電圧）よりも上がると，オペアンプＬの出力はＬレ
ベルに戻り，制御回路は定常走行の動作になる。

加速走行の場合は，この様に船体用センサＴ側，すなわ
ち加速度検出回路４が船外機用センサＳ側，すなわち角
度信号発生回路１より優先して作動するので，モータ・
ボートがゆっくり加速され船体10の船首がUPしようとし
ても，船体10の傾きが所定の角度になると加速度検出回
路４が作動し，直ちにモータＭは船外機11をDOWN方向に
回転して船首を水平方向に戻させる。

連結角度検出回路９のトリムゲージＵは船体10と推進
機，すなわち船外機11との連結角度を検出しており，こ
の連結角度に反比例した検出電圧を出力する。ダウンブ
ロー状態では当該トリムゲージＵから約2.5Vまで降下し
た検出電圧を出力するようになっており，ダウンブロー
状態になる直前の検出電圧でオペアンプＹからＬレベル
の出力信号が発生する。このＬレベルの出力信号が発生
することにより，ドライバ回路７のトランジスタTrはオ
フが保持され，またナンソゲートＺの出力がＬレベルに
保持される。従ってモータＭのDOWN方向の回転を行わせ
るFET，の駆動信号が遮断され，モータＭの回転が
停止される。これによりモータＭの過電流による熱破損
が回避される。

モータ・ボートが速度を増しプレイニング状態となる
と，角度信号発生回路１からの信号によってモータＭを
UP方向に回転させるFET，が駆動され，これにとも
なってトリムゲージＵの検出電圧が上昇し，オペアンプ
ＹからのＬレベルの出力信号が消滅さす。すなわち連結
角度検出回路９はリセットされ，前述の自動制御状態に
移行し，通常の走行による制御が行われる。

〔考案の効果〕

本考案によれば，船体の傾きに応じて船外機を上下方向
に駆動するためのモータを制御するので，定常走行中船
首の上下にかかわらず，船外機のスクリュウを水面に対
して自動的に水平にすることができる。

また，ゆっくりした加速のときも含めた加速走行の場合
には強制的に船首を下げる方向に船外機を向けることが
でき，プレイニングが速く達成できる。

そしてモータに最大の電流が流れるダウンブロー状態の
継続による発熱が回避され，モータの熱破損が防止でき
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案における原理ブロック構成図，第２図は
モータ・ボートにおける自動プレイニング制御装置概略
構成図，第３図は角度センサと電圧関係説明図，第４図
は本考案における制御回路，第５図は本考案における制
御回路のタイム・チャート，第６図はモータ・ボートと
船外機との関係説明図である。 １……角度信号発生回路,2……三角波発生回路,3……加
算回路,4……加速度検出回路,5……電流リミット回路,6
……比較回路,7……ドライバ回路,8……モータ制御回
路,9……連結角度検出回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】船外機11の傾きを検出して角度信号を発生
   する角度信号発生回路１と， 三角波発生回路２と， 前記角度信号発生回路１および三角波発生回路２の各出
   力レベル信号を加算する加算回路３と， 加速度による船体10の傾きを検出し，その傾きが予め定
   められた角度以上になったとき，加速度信号を出力する
   加速度検出回路４と， 前記加算回路３の出力レベルまたは前記加速度検出回路
   ４の出力レベルと基準電圧とを比較する比較回路６と， 船体10及び船外機11の傾きに対応した振幅として前記比
   較回路６から出力する信号によりモータをドライブする
   ドライバ回路７と， 当該ドライバ回路７により船外機11と船体10との角度を
   変えるためのモータ15を制御するモータ制御回路８と， 前記船外機11と船体10との連結角度を検出し、この検出
   角度が予め定められた連結角度以下になったとき，前記
   モータ15の作動を停止させるべくドライバ回路７の制御
   動作を変えさせる連結角度検出回路９と， を備え船外機11を一定の姿勢に保つ制御を行うととも
   に，ダウンブロー時におけるモータ15の保護を行うよう
   にしたことを特徴とするモータ・ボートにおける自動プ
   レイニング制御装置。