(57)【要約】【課題】  防水性を考慮することなく軽い操舵力で運転のし易い小型船舶用パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】  船体後部において舵取り手段としての船外機本体を回動操舵させるリンク機構をプッシュプルケーブルを介して運転席側ステアリングハンドル２により駆動するギヤ装置４を備え、ステアリングハンドル２によりギヤ装置４に入力される操舵トルクをトルクセンサ３５により検出してギヤ装置４を電動モータ２７、ウォームギヤ２５、ウォームホイール２６により操舵操作方向にアシスト駆動するよう構成した。【選択図】    図８
2004284574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体後部に水平方向に回動可能に配置した舵取り手段と、
船体後部において舵取り手段を回動操舵させるリンク機構と、
運転席のステアリングハンドルにより操舵操作されるギヤ装置と、
前記ギヤ装置の出力をリンク機構に伝達する連結手段と、
前記ステアリングハンドルからギヤ装置に入力される操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記ギヤ装置を少なくともトルクセンサの検出信号に応じて操舵操作方向にアシスト駆動する電動アクチュエータと、
前記トルクセンサの検出信号を取り込み、演算して電動アクチュエータを駆動するコントローラと、から構成したことを特徴とする小型船舶用パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記ギヤ装置およびトルクセンサならびに電動アクチュエータは、一体に結合して組立てられていることを特徴とする請求項１に記載の小型船舶用パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記電動アクチュエータは、ギヤ装置に対してクラッチ装置を介して連結されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の小型船舶用パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記連結手段は、同一構成の２つのプッシュプルケーブルから構成したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の小型船舶用パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記トルクセンサの検出信号に応じて電動アクチュエータの基本アシスト力信号を演算する基本アシスト力決定手段と、基本アシスト力信号に応じて電動アクチュエータの最終アシスト力信号を出力するサーボアンプ処理手段と、トルクセンサの検出信号を微分してその微分項を出力して電動アクチュエータのアシスト力の変動を抑制する補正信号を出力する補助アシスト力決定手段とを備えていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の小型船舶用パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記基本アシスト力決定手段は、基本アシスト力信号の出力特性を複数備えてそのいずれかを選択するか若しくは基本アシスト力信号の出力特性を変化させる出力特性変更手段を備え、外部の切換スイッチ若しくは船速等の推進状態に応じて基本アシスト力信号の出力特性を変化させることを特徴とする請求項５に記載の小型船舶用パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記補助アシスト力決定手段は、補正信号を基本アシスト力信号および／または最終アシスト力信号に加算して電動アクチュエータのアシスト力の変動を抑制することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の小型船舶用パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記コントローラは、トルクセンサの出力信号と電動アクチュエータの回転方向とからステアリングハンドルの切戻し状態を判定し、基本アシスト力信号を切戻し方向に増加させる戻り制御手段を備えることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一つに記載の小型船舶用パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記コントローラは、電動アクチュエータの作動速度に応じて基本アシスト力信号を抑制する収斂制御手段を備えることを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか一つに記載の小型船舶用パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記戻り制御手段および収斂制御手段の出力信号は、船速に応じて調整されることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の小型船舶用パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船外機や舵の操舵を電動モータでパワーアシストするようにした小型船舶用パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から船外機付きボートのパワーステアリング装置として電動モータによりパワーアシストする技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、運転席に配置されたステアリングハンドルの操作をワイヤを介してボート後部に操舵可能に支持した船外機に伝達してステアリングハンドルの操舵量に応じて船外機を回動するよう構成する一方、電動モータの回転力を減速ギヤを介して船外機を回動させるパワーアシスト機構を備える。前記ワイヤ部分に作用する操舵伝達力を感知する操舵力センサの出力信号および船外機のエンジン回転数信号等に応じて電子制御ユニット（ＥＣＵ）により電動モータによるアシスト力を制御するようにしている。
【特許文献１】特許第２６５２７８８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例では、電動モータや操舵力センサを船外機の近傍に配置するものであるため、プロペラ等から飛散してくる水が浸入しないように防水性を高める必要があり、また、取付けが複雑となり、製品コストの上昇を招く不具合があった。
【０００５】
また、ステアリングハンドルの操舵によりプッシュプル作動するワイヤの作用力を感知する操舵力センサを用いるものであるため、作動に伴うフリクションにより感知できる操舵力が減少・変化してその精度が低下し、結果としてアシスト力が抑制されたりして、操舵力を軽くすること及びフィーリングを良くすることに限界がある等の問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、防水性を考慮することなく軽い操舵力でフィーリング良く運転のし易い安価な小型船舶用パワーステアリング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】
【０００７】
第１の発明は、船体後部に水平方向に回動可能に配置した舵取り手段と、船体後部において舵取り手段を回動操舵させるリンク機構と、運転席のステアリングハンドルにより操舵操作されるギヤ装置と、ギヤ装置の出力をリンク機構に伝達する連結手段と、ステアリングハンドルからギヤ装置に入力される操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記ギヤ装置を少なくともトルクセンサの検出信号に応じて操舵操作方向にアシスト駆動する電動アクチュエータと、前記トルクセンサの検出信号を取り込み、演算して電動アクチュエータを駆動するコントローラと、から構成したことを特徴とする。前記舵取り手段としては、船体後部に回動可能に配置した舵や推進装置を内蔵させた船外機がある。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、ギヤ装置およびトルクセンサならびに電動アクチュエータは、一体に結合して組立てられていることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第１または第２の発明において、電動アクチュエータは、ギヤ装置に対してクラッチ装置を介して連結されていることを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、第１ないし第３の発明において、連結手段は、同一構成の２つのプッシュプルケーブルから構成した。
【００１１】
第５の発明は、コントローラを、トルクセンサの検出信号に応じて電動アクチュエータの基本アシスト力信号を演算する基本アシスト力決定手段と、基本アシスト力信号に応じて電動アクチュエータの最終アシスト力信号を出力するサーボアンプ処理手段と、トルクセンサの検出信号を微分してその微分項を出力して電動アクチュエータのアシスト力の変動を抑制する補正信号を出力する補助アシスト力決定手段とで構成した。
【００１２】
第６の発明は、第５の発明の基本アシスト力決定手段を、基本アシスト力信号の出力特性を複数備えてそのいずれかを選択するか若しくは基本アシスト力信号の出力特性を変化させる出力特性変更手段を備え、外部の切換スイッチ若しくは船速等の推進状態に応じて基本アシスト力信号の出力特性を変化させるよう構成した。
【００１３】
第７の発明は、第５または第６の発明の補助アシスト力決定手段を、補正信号を基本アシスト力信号および／または最終アシスト力信号に加算して電動アクチュエータのアシスト力の変動を抑制するよう構成した。
【００１４】
第８の発明は、第５から第７の発明において、コントローラにトルクセンサの出力信号と電動アクチュエータの回転方向とからステアリングハンドルの切戻し状態を判定し、基本アシスト力信号を切戻し方向に増加させる戻り制御手段を備えるよう構成した。
【００１５】
第９の発明は、第５から第８の発明において、コントローラに電動アクチュエータの作動速度に応じて基本アシスト力信号を抑制する収斂制御手段を備えるよう構成した。
【００１６】
第１０の発明は、第８または第９の発明の戻り制御手段および収斂制御手段の出力信号を、船速に応じて調整するようにした。
【発明の効果】
【００１７】
したがって、第１の発明では、船体後部において舵取り手段を回動操舵させるリンク機構を連結手段を介して運転席側ステアリングハンドルにより駆動するギヤ装置を備え、ステアリングハンドルによりギヤ装置に入力される操舵トルクをトルクセンサにより検出してギヤ装置を電動アクチュエータにより操舵操作方向にアシスト駆動するよう構成したので、電動アクチュエータやトルクセンサは運転席のステアリングハンドルにより直接操作されるステアリング軸およびギヤ装置に付随させて配置でき、舵取り手段としての船外機等のプロペラ等から飛散してくる水の浸入を考慮する必要がなく、防水性を高める等の製品コストの上昇要因がなく、安価に提供することができる。しかも、トルクセンサはワイヤ等のフリクションを含まず、操縦者の操舵力を直接センシングできるので高精度に操舵トルクを検出することができ、ＥＣＵで演算して駆動する電動モータのアシスト力を高くして操舵力を軽くでき、しかも、フリクション成分を含んでいないため、操舵フィーリングも良好とできる。
【００１８】
第２の発明では、第１の発明の効果に加えて、ギヤ装置およびトルクセンサならびに電動アクチュエータは、一体に結合して組立てられているため、より一層安価とでき、その取扱いも容易となる。
【００１９】
第３の発明では、第１または第２の発明の効果に加えて、電動アクチュエータは、ギヤ装置に対してクラッチ装置を介して連結されているため、クラッチ部分により電動モータを切り離してフリーにできる。このため、装置の故障時、電源の故障時等において、クラッチを開放することにより電動モータを負荷とすることなく、ステアリングハンドルによりギヤ装置、連結手段、リンク機構を作動させて舵取り手段をマニュアル操舵することができる。
【００２０】
第４の発明では、第１ないし第３の発明の効果に加えて、連結手段は、同一構成の２つのプッシュプルケーブルから構成したため、高い駆動力を伝達可能であり、電動モータによりパワーアシストされた駆動力を最適にリンク機構に伝達することができる。
【００２１】
第５の発明では、コントローラを、トルクセンサの検出信号に応じて電動アクチュエータの基本アシスト力信号を演算する基本アシスト力決定手段と、基本アシスト力信号に応じて電動アクチュエータの最終アシスト力信号を出力するサーボアンプ処理手段と、トルクセンサの検出信号を微分してその微分項を出力して電動アクチュエータのアシスト力の変動を抑制する補正信号を出力する補助アシスト力決定手段とで構成したため、電動アクチュエータのコギングトルクや位相遅れによる出力変動が抑制され、操舵フィーリングを向上させることができる。
【００２２】
第６の発明では、第５の発明の基本アシスト力決定手段を、基本アシスト力信号の出力特性を複数備えてそのいずれかを選択するか若しくは基本アシスト力信号の出力特性を変化させる出力特性変更手段を備え、外部の切換スイッチ若しくは船速等の推進状態に応じて基本アシスト力信号の出力特性を変化させるため、小型船舶の船速等の走行状況に応じて最適な操舵フィーリングを得ることができる。
【００２３】
第７の発明では、第５または第６の発明の補助アシスト力決定手段を、補正信号を基本アシスト力信号および／または最終アシスト力信号に加算して電動アクチュエータのアシスト力の変動を抑制するよう構成したため、補正信号がサーボアンプ処理手段による積分処理で打ち消されることなく最終アシスト信号に加算でき、電動アクチュエータのアシスト力変動を効果的に抑制することができる。
【００２４】
第８の発明では、コントローラに、トルクセンサの出力信号と電動アクチュエータの回転方向とからステアリングハンドルの切戻し状態を判定し、基本アシスト力信号を切戻し方向に増加させる戻り制御手段を備えるため、左操舵から直進状態とするために右操舵に切り返して戻す場合（またその逆の場合）に、電動モータのフリクションや慣性により、ステアリングハンドルが戻りにくくなる状態を改善することができる。
【００２５】
第９の発明では、コントローラに、電動アクチュエータの作動速度に応じて基本アシスト力信号を抑制する収斂制御手段を備えるため、操舵にダンピング（制動）が働き、適度な操舵フィーリングを得ることができる。
【００２６】
第１０の発明のように、戻り制御手段および収斂制御手段の出力信号を、船速に応じて調整することにより、操舵フィーリングを小型船舶の船速等に応じて最適とできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１は、本発明を適用した小型船舶用パワーステアリング装置を示す斜視図であり、舵取り手段として船外機を備えるものを示す。以下では舵取り手段として船外機を備える小型船舶用パワーステアリングについて説明するが、推進装置を船体に備えて舵取りのみ（推進装置を内蔵しないもの）に利用される舵を装備する小型船舶用パワーステアリングに対しては、船外機を舵に代替することによりそのまま適用できるものである。
【００２９】
船体１の運転席に設置されてステアリングハンドル２の操舵操作をプッシュプルケーブル３の押引き動作に変換するギヤ装置４およびパワーアシスト装置５と、舵取り手段としての船外機６が取付けられた船体１の後部に配置されてプッシュプルケーブル３の押引き動作に応じて船外機６を旋回操舵させるリンク機構７とから構成している。
【００３０】
前記船外機６は、図２に示すように、エンジンハウジング１０に内蔵する図示しないエンジンの回転をドライブシャフトハウジング１１に内蔵する図示しないドライブシャフトを介してギヤハウジング１２に内蔵した図示しないかさ歯車を介してプロペラ１３に伝達するよう構成した船外機本体６Ａを備え、プロペラ１３の回転により小型船舶の推進力を発生させる。船外機本体６Ａは、スイベルブラケット１４に設けた上下方向軸１４Ａ（パイロットシャフト）により水平面内で転回可能に支持される。スイベルブラケット１４は水平方向軸１５Ａ（クランプブラケットシャフト）を介して船体１のトランサムを把持して船体１に固定されるクランプブラケット１５に支持され、スイベルブラケット１４および船外機本体６Ａは船舶側面から見て図中反時計方向に跳ね上げ可能である。
【００３１】
前記リンク機構７は、図３に示すように、船外機本体６Ａに固定されて船体１側に延びたステアリングブラケット１６にドラッグリンク１７を介してプッシュプルケーブル３の押引き作動を伝達することにより、船外機６を操舵回動させる。このため、プッシュプルケーブル３のアウターケーブル３Ａの端部金具３Ｂは、クランプブラケット１５に固定され、アウターケーブル３Ａの端部金具３Ｂから突出するプッシュプルケーブル３のインナーケーブルの先端ロッド３Ｃがドラッグリンク１７に連結される。図示例では、アウターケーブル３Ａの端部金具３Ｂは、クランプブラケット１５およびスイベルブラケット１４を共に貫通してナットによりクランプブラケット１５に固定されることでクランプブラケットシャフト１５Ａを兼用するよう構成している。したがって、プッシュプルケーブル３のインナーケーブルの押引き移動により、ドラッグリンク１７およびステアリグブラケット１６を介して船外機本体６Ａが上下方向軸１４Ａを介し水平面内で回動され、操舵される。ドラッグリンク１７およびステアリングブラケット１６はリンク機構７を構成している。
【００３２】
前記ギヤ装置４は、図４〜図１０、特に、図８に示すように、ラックアンドピニオンにより構成している。前記ラックギヤ２０は、その移動によりプッシュプルケーブル３のインナーワイヤを押引き作動させる。ピニオンギヤ２１は出力軸２２に一体に設けられている。出力軸２２は、ステアリングハンドル２に連結されるステアリング軸２３にトーションバー２４を介して連結され、ウォームギヤ２５およびウォームホイール２６を介して電動アクチュエータとしての電動モータ２７よりの駆動力を受けるよう構成している。即ち、出力軸２２は、ピニオンギヤ２１の両端である先端側軸受け２２Ａおよび大径軸受け２２Ｂによりギヤケース１９に回転可能に支持され、大径軸受け２２Ｂに隣接してウォームホイール２６を一体に固定して備え、後端（ステアリングハンドル２）側には、ステアリング軸２３の先端を回転可能に支持し、トーションバー２４の先端をセレーション等により固定して備える。また、出力軸２２の後端には、トルクピン２８が外方へ突出して配置されている。前記ギヤケース１９は、運転席のダッシュボードＤＢに取付けねじ等により固定される。
【００３３】
前記ステアリング軸２３は、軸受け２９によってもギヤケース１９に回転可能に支持され、後端部はステアリングハンドル２に連結され、中空状内部にはその後端をピンにより固定したトーションバー２４を内蔵して備える。ステアリング軸２３の外周には、ヘリカルスプライン若しくはインボリュートヘリカルセレーションにより係合するトルクリング３０が装着されている。
【００３４】
前記トルクリング３０は、図９に示すように、外周に設けた円周方向溝３１と、軸方向に対して平行な前記出力軸２２のトルクピン２８に係合する溝３２とを備え、内周には前記ステアリング軸２３外周と係合するヘリカルスプライン若しくはインボリュートヘリカルセレーションとを備え、円周方向溝３１にはトルクセンサ３５として機能する位置検出装置の検出ピン３６が嵌合している。このため、トルクリング３０は出力軸２２に対して、前記トルクピン２８と溝３２との係合により、軸方向に移動可能且つ一体に回転する。
【００３５】
また、トルクリング３０は、ステアリングハンドル２の操作による操舵トルクをステアリング軸２３からトーションバー２４を介して出力軸２２に伝達する際に、ステアリング軸２３外周とのヘリカルスプライン若しくはヘリカルセレーションによる係合により、トーションバー２４に生ずる振じれ量、即ち、出力軸２２とステアリング軸２３との相対回動量に応じて軸方向に移動し、この軸方向移動は円周方向溝３１に係合した検出ピン３６を軸方向に移動させ、トルクセンサ３５により操舵トルクとして感知させる。
【００３６】
なお、前記トルクリング３０は、出力軸２２に対してトルクピン２８と軸方向溝３２とにより軸方向に移動可能であり且つ回転方向に一体回転するよう連結し、ステアリング軸２３に対して斜めとなるヘリカルスプライン若しくはヘリカルセレーションにより連結するものについて説明しているが、図示しないが、出力軸２２に対して斜めとなるヘリカルスプライン若しくはヘリカルセレーションにより連結し、ステアリング軸２３に対して軸方向に移動可能であり且つ回転方向に一体回転するよう連結するものであっても、前記と同様に作動させることができる。
【００３７】
前記ウォームホイール２６はウォームギヤ２５と係合している。前記ウォームギヤ２５は、図１０に示すように、ギヤケース１９に回転可能に支持され、その一端には、クラッチプレート３３が軸方向移動可能であり且つ一体回転するよう結合されている。前記クラッチプレート３３は、アシストモータ２７により回転駆動される駆動プレート３４に当接および離脱可能となっている。そして、図示しないクラッチコイルが励磁されるとクラッチプレート３３と駆動プレート３４とは当接してアシストモータ２７の駆動力をウォームギヤ２５に伝達可能となり、クラッチコイルヘの励磁を解除すると両プレート３３、３４は互に離脱し、ウォームギヤ２５およびウォームホイール２６はアシストモータ２７から切り離されて出力軸２２側から回転される。アシストモータ２７、ウォームギヤ２５、ウォームホイール２６は、パワーアシスト装置５を構成する。
【００３８】
図１１は電動モータのコントローラ（ＥＣＵ）を示したブロック図である。以下、ＥＣＵで実行される処理について詳細に説明する。ＥＣＵ内で実行される処理は、主として、基本アシスト電流決定処理５０と、補助アシスト電流決定処理５１、５２と、補助アシスト電流加算処理５３、５４と、フィードバック処理５５によって構成されている。
【００３９】
基本アシスト電流決定処理５０は、トルクセンサ３５の出力信号の値、即ち、操舵者の操舵トルクの大きさに応じて、第１基本アシスト電流値を決定する処理である。この基本アシスト電流決定処理５０は、予めＥＥＰＲＯＭやＣＰＵフラッシュメモリ又はプログラムのデータエリアに記憶されているデータの中から、操舵トルクの大きさ（トルクセンサ３５の出力信号値）に対応するアシスト電流値に関するデータを、第１基本アシスト電流値として決定する処理である。この第１基本アシスト電流値は、図１２に示すように、トルクセンサ３５の出力信号に対して若干の不感帯をもち、その後、略出力信号の値の２乗に比例するようにされている。
【００４０】
図１２には操舵トルクとアシスト電流の大きさを変えた３特性を示している。この特性は、３特性に限定されるものでなく最低２特性以上あれば切換え可能であり、また、切換えしないのであれば１特性であってもよい。アシスト電流の大きさを変えた特性は、ステアリングハンドル２の近傍に設けた切換えスイッチ４９（ロータリスイッチやトグルスイッチ等）により選択できる。また、この特性は、船のステアリング径の大きさ、エンジン出力の大きさ、船速等によって操舵者の好みによって設定することができる。
【００４１】
補助アシスト電流決定処理５１は、トルクセンサ３５の出力信号を微分演算して電動モータ２７に特有なコギングトルクを補正する処理であり、補助アシスト電流加算処理５３は、補助アシスト電流決定処理５１により微分演算されたトルクセンサ３５の出力信号の値を、基本アシスト電流値に足し合わせる処理である。この補助アシスト電流決定処理５１は、トルクセンサ３５の出力信号を、例えば、デジタル微分５１Ａし、操舵トルクの値により可変とすることで補正出力値の振動を抑制するゲインテーブルの微分ゲインが乗算５１Ｂされ、過大な補正にリミット５１Ｃをかけて出力される。この補助アシスト電流決定処理５１による出力信号が足し合わされた後の第２基本アシスト電流値が、電動モータ２７への基本指令電流値となる。
【００４２】
補助アシスト電流決定処理５２は、トルクセンサ３５の出力信号を微分演算して電動モータ２７の位相遅れを補正する処理であり、補助アシスト電流加算処理５４は、補助アシスト電流決定処理５２により微分演算されたトルクセンサ３５の出力信号の値を最終段のアシスト指令電流値に足し合わせる処理である。この補助アシスト電流決定処理５２は、トルクセンサ３５の出力信号を、例えば、応答性と分解能の高いアナログ微分器によりアナログ微分５２Ａし、操舵トルクの値により可変とすることで補正出力値の振動を抑制するゲインテーブルの微分ゲインが乗算５２Ｂされ、位相遅れ補正および変化量補正のリミット５２Ｃをかけて出力される。この補助アシスト電流決定処理５２の出力信号が足し合わされた後のアシスト電流値が、電動モータ２７を駆動するドライバＰＷＭヘの最終指令電流値となり、ＰＷＭを経由して電動モータ２７を駆動する。
【００４３】
このようにトルクセンサ３５の出力信号の微分値を第１基本アシスト電流値に足し合わせる理由及び最終段のアシスト電流値に足し合わせる理由は、以下の理由による。
【００４４】
まず、第１の理由としては、トルクセンサ３５が操舵トルクを検出してからウォームギヤ２５を介してウォームホイール２６にアシスト力が伝達されるまでの時間（以下、「遅れ時間」と称する。）を短くすることを目的としている点が挙げられる。即ち、アシストの応答性を向上することを目的としている。したがって、トルクセンサ３５により検出される操舵トルクが急変（急激に変化）した場合においても、その急変した操舵トルクに応じたアシスト力で操舵力をアシストすることができる。
【００４５】
第２の理由としては、アシスト電流値が発振してしまうことを防止することを目的としている点が挙げられる。微分することにより、位相を９０度進ませて、発振してしまうことを防止することができる。
【００４６】
前記フィードバック処理５５は、電動モータ２７に流れる電流値をアシスト電流指令値に一致するようにするための処理である。電動モータ２７が回転すると電動モータ２７が発電機と同様に発電して逆起電圧が発生し、電動モータ２７に流れる電流値を小さくする。このため、操舵トルクに応じたアシスト力よりも小さなアシスト力で操舵力がアシストされ、フィーリングが悪くなる。この現象を防ぐために、アシスト電流指令値に電動モータ２７に流れている電流値をフィードバックして減算することで、モータ電流値をアシスト電流指令値と一致させる処理を行う。
【００４７】
図１３は、小型船舶の速度（以下、船速という）に応じて第１基本アシスト電流値の特性を変更するようにしたＥＣＵを示すブロック図である。図１３に示す基本アシスト電流決定処理５０も、トルクセンサ３５の出力信号の値、即ち、操舵者の操舵トルクの大きさに応じて、第１基本アシスト電流値を決定するものであるが、船速センサ５６より移動平均された船速信号が入力され、図１４に示すように、船速が小さい範囲ではアシスト電流も小さく、船速が大きくなるに連れてアシスト電流を増加させる特性としている。前記アシスト特性は、船速に合わせて操舵トルクに対する電動モータ２７へのアシスト電流を大きく流すようにしており、船速に関係なく同じ操舵トルクで操舵することができる。
【００４８】
なお、スクリュが一個である船外機付きボートや推進装置を船体自体に備える小型船舶であってもスクリュが一個である場合には、スクリュの回転により進行方向が左右いずれか一方へ偏る傾向があり、この傾向は船速の上昇によって増加される。このような場合には、船速に応じて偏る一方側のアシスト力を弱め、他方側のアシスト力を強めるような特性を持たせることが必要となる。また、エンジン回転数、船外機のトリム角、船の大きさによっても操舵トルクは影響を受けるので、これらの状態量をセンサ又はスイッチ等から取り込み、予め入力してある個々の条件における最適なアシスト量を自動的に設定および選択するようにしてもよい。
【００４９】
また、前記船速信号は、補助アシスト電流決定処理５１にも入力され、船速信号の大きさにより可変とすることで補正出力値の振動発生を抑制する微分ゲインを乗算５１Ｄして、補助アシスト電流決定処理５１の補正出力値を船速によっても補正するようにしている。
【００５０】
さらに、前記船速信号は、戻り制御処理５７および収斂制御処理５８にも利用されている。即ち、戻り制御処理５７は、左操舵から直進状態とするために右操舵に切り返して戻す場合（またその逆の場合）に、電動モータ２７のフリクション及び慣性により、ステアリングハンドル２が戻りにくくなる状態を改善するものである。このために、ステアリングハンドル２の戻し時に電動モータ２７の回転方向（セルフアライニングトルクの方向）にアシスト電流を加え、戻りをアシストするようにする。
【００５１】
具体的には、電動モータ２７の端子間電圧（電動モータ２７の回転方向）と操舵トルク（ステアリングハンドル２の回転方向）とが比較されてステアリングハンドル２の切込み状態か戻り状態かが判定５７Ａされ、戻り状態である場合には、船速信号に応じて予めテーブル５７Ｂで設定した戻り指令電流値を、その出力値が急激に変化したり過大とならないようローパスフィルタ５７Ｃおよびリミッタ５７Ｄを経由させて、戻り指令電流値を第１基本アシスト電流値に、電動モータ２７の回転方向に応じて加減算してステアリングハンドル２を戻し方向にアシストする。なお、この戻り制御処理５７は、ステアリングハンドルの戻りおよび切込みの変移点でのチャタリングを防止するため、不感帯を設けることが望ましい。
【００５２】
前記収斂制御処理５８は、舵取り手段としての船外機が一機では、プロペラ回転数の増加に伴い船尾からみてプロペラ１３の回転方向と同じ方向、例えば、右回転の場合は右方向に操舵力が発生し、ステアリングハンドル２を保持していないと舵を取られる虞があること、また、ステアリングハンドル２の戻し速度が速くなると電動モータ２７及びステアリングハンドル２の慣性で操舵を戻しすぎ（オーバシュート）たりする虞があることに対し、ダンピングをとるよう制御するものである。
【００５３】
具体的には、船速信号に応じて予めテーブル５８Ａで設定した収斂ゲインに電動モータ２７の回転数を乗算して収斂電流値を求め、その電流値が急激に変化したり過大とならないようローパスフィルタ５８Ｂおよびリミッタ５８Ｃを経由させて、第１基本アシスト電流値を収斂電流値により減算して、電動モータ２７の回転数が上昇し過ぎることを抑制する。
【００５４】
以上の構成になる小型船舶用パワーステアリング装置においては、ステアリングハンドル２を中立状態から、例えば、右（左）に操舵すると、ステアリング軸２３およびトルクリング３０が右（左）へ回動し、トーションバー２４を介して出力軸２２を右（左）に回動させ、ラックアンドピニオン２０、２１を介してプッシュプルケーブル３のインナーケーブルを端部金具３Ｂから押出（端部金具内に引き戻し）し、ドラッグリンク１７を介してステアリングブラケット１６および船外機６を水平面内において反時計方向（時計方向）に回動させる。船外機６が反時計方向（時計方向）に回動ずることで船体１に右回り（左回り）のモーメントが作用し、船体１は右方向（左方向）に旋回しつつ前進する。
【００５５】
上記操舵において、トーションバー２４が操舵力に応じて損じれ、この損じれはトルクリング３０をトーションバー２４のねじれ方向に応じてその軸方向位置を変化させ、この変化は検出ピン３６を移動させてトルクセンサ３５により操舵トルクとして検出される。検出された操舵トルクは、ＥＣＵに入力され、前述したように、基本アシスト電流が決定され、補助アシスト電流決定処理５１、５２、補助アシスト電流加算処理５３、５４が実行されて、ＰＷＭより電動モータ２７が駆動され、且つフィードバック処理５５されて、ステアリングハンドル２の操舵操作をアシストする。
【００５６】
図１５は小型船舶用パワーステアリング装置のプッシュプルケーブル３の別の実施例を示し、第１の実施例においては一本のプッシュプルケーブル３を用いてリンク機構７を操作するものであるのに代えて、二本のプッシュプルケーブル３を用いてリンク機構７を操作するようにしたものである。二本のプッシュプルケーブル３のインナーケーブルの先端３Ｃはいずれもドラッグリンク１７に連結されるものであるが、一本目のプッシュプルケーブル３の端部金具３Ｂはクランプブラケットシャフト１５Ａを兼用するも、残りのプッシュプルケーブル３の端部金具３Ｂはクランプブラケット１５に固定されるもののシャフト１５Ａは兼用しないよう構成する。このように、二本のプッシュプルケーブノレ３を用いることで、伝達する操作力を大きくすることができる。
【００５７】
図１６および図１７は、小型船舶用パワーステアリング装置のさらに別の実施例を示し、第１実施例ではギヤ装置４としてラックアンドピニオンを用いるものであるのに代えて、円形のギヤ装置４Ａを用いるようにしたものである。即ち、図１６においては、出力軸２２のピニオン２１に噛み合うドラム状のギヤ４２を用い、ドラム状ギヤ４２にはワイヤが巻付けられる溝４３を設け、この溝４３に巻付けられるワイヤを介してリンク機構７のドラッグリンク１７を押し引き作動させるようにしたものである。図１７においては、出力軸２２のピニオン２１に噛み合うドラム状の内接ギヤ４４を用い、ドラム４５の外周にはワイヤが巻付けられる溝４６を設け、この溝４６に巻付けられるワイヤを介してリンク機構７のドラッグリンク１７を押し引き作動させるようにしたものである。この場合の内接ギヤ４４はドラム４５全周に設けることなく一部に扇状に設けるようにしたものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態を示す小型船舶用パワーステアリング装置の斜視図。
【図２】同じく舵取り手段としての船外機を示す側面図。
【図３】同じくリンク機構の平面図。
【図４】パワーステアリング装置のギヤ装置およびパワーアシスト装置の平面図。
【図５】パワーステアリング装置のギヤ装置およびパワーアシスト装置の側面図。
【図６】パワーステアリング装置のギヤ装置およびパワーアシスト装置のハンドル側からの側面図。
【図７】パワーステアリング装置のギヤ装置およびパワーアシスト装置のギヤ装置側の側面図。
【図８】パワーステアリング装置のギヤ装置およびパワーアシスト装置の断面図。
【図９】パワーステアリング装置のトルクリングの拡大図。
【図１０】パワーステアリング装置のパワーアシスト装置の断面図。
【図１１】電動モータの制御システムを示したブロック図。
【図１２】基本アシスト電流値によるアシスト特性を示す特性図。
【図１３】電動モータの制御システムを示した別のブロック図。
【図１４】図１３における基本アシスト電流値によるアシスト特性を示す特性図。
【図１５】小型船舶用パワーステアリング装置のプッシュプルケーブル３の別の実施例を示す斜視図。
【図１６】小型船舶用パワーステアリング装置のさらに別の実施例を示す断面図。
【図１７】小型船舶用パワーステアリング装置のさらに別の実施例を示す断面図。
【符号の説明】
【００５９】
１  船体
２  ステアリングハンドル
３  プッシュプルケーブル（連結手段）
４、４Ａ  ギヤ装置
５  パワーアシスト装置
６  舵取り手段としての船外機
７  リンク機構
２０  ラツク
２１  ピニオン
２２  出力軸
２３  ステアリング軸
２４  トーションバー
２５  ウォームギヤ
２６  ウォームホイール
２７  電動モータ（電動アクチュエータ）
３０  トルクリング
３５  トルクセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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