(57)【要約】【課題】スイベルシャフトを駆動するアクチュエータやスイベルシャフトの回動角を検出する回動角センサによって船体のスペースが制約されることがないと共に、回動角センサの検出精度を向上させて船外機の転舵角を操縦者の意図した転舵角に精度良く一致させることができるようにした船外機の操舵装置を提供する。【解決手段】操舵角センサでステアリングホイールの操舵角を検出すると共に、回動角センサ４６でスイベルシャフト５０の回動角を検出し、検出した操舵角と回動角の偏差が零になるように、スイベルケース１２の上部に配置された操舵用油圧シリンダ４２を駆動して船外機１０を転舵させる。また、回動角センサ４６を、スイベルシャフト５０の外周に取り付けられた磁石４６ａと、スイベルケース１２の内周に取り付けられた検出コイル４６ｂとから構成し、回動角センサ４６の軸心４６ｃとスイベルシャフト５０の回転中心５０ｃを一致させる。【選択図】  図４
2004249791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイベルケースに回動自在に収容されたスイベルシャフトを介して船体に転舵自在に取り付けられた船外機の操舵装置において、前記スイベルシャフトを回動させるアクチュエータと、前記スイベルシャフトの回動角を検出する回動角センサとを前記船外機の内部に備え、少なくとも前記検出された回動角に基づいて前記アクチュエータの駆動を制御し、よって前記スイベルシャフトを回動させて前記船外機を転舵させると共に、前記回動角センサを前記スイベルシャフトの外周に取り付けるように構成したことを特徴とする船外機の操舵装置。
【請求項２】
前記回動角センサが回転式の回動角センサからなると共に、前記回動角センサの軸心と前記スイベルシャフトの回転中心を一致させるように構成したことを特徴とする請求項１項記載の船外機の操舵装置。
【請求項３】
前記回動角センサが、前記スイベルシャフトの外周に取り付けられた磁石と、前記スイベルケースの内周に取り付けられた検出部とからなるように構成したことを特徴とする請求項１項または２項記載の船外機の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は船外機の操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船外機の操舵装置の動力源は、例えば、船外機に取り付けられたティラーハンドルを手動によって操舵するティラーハンドルタイプや、プッシュプルケーブルを介して操舵機構を遠隔操作するリモートコントロールタイプなど、そのほとんどが人力によるものであった。
【０００３】
ところが、上記した人力によるものは、操舵荷重が重いなどの理由により、操舵フィーリングが良くないといった不具合があった。そこで、例えば特許文献１に記載される技術にあっては、船外機とは別体の構成として操舵用の油圧シリンダを船体に取り付けると共に、アームを介してスイベルシャフトと連結し、油圧シリンダでスイベルシャフトを回動させることにより、操舵荷重を低減して船外機の操舵フィーリングを向上させるようにしている。さらに、特許文献１に記載の技術は、前記アームの回動角を検出する回動角センサを船体に取り付け、操縦者から入力された舵角の指示値と回動角センサの検出値の偏差が零となるように操舵用の油圧シリンダを駆動することにより、船外機の転舵角を操縦者の意図した転舵角と一致するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−１６６１９３号公報（第４頁左上欄、図２など）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特許文献１に記載される技術にあっては、操舵用の油圧シリンダを船体に取り付け、アームを介してスイベルシャフトと連結するように構成していることから、船体に油圧シリンダを取り付けるためのスペースが必要になるといった不具合があった。また、アームの回動角を検出する回動角センサを船体に取り付けていることから、同様に、船体に回動角センサを取り付けるためのスペースが必要になるといった不具合があった。さらに、アームに歪みなどが生じると、回動角センサの検出値がスイベルシャフトの回動角を正確に示さなくなり、船外機の転舵角を操縦者の意図した転舵角に一致させることができなくなるという不都合があった。
【０００６】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、スイベルシャフトを駆動するアクチュエータやスイベルシャフトの回動角を検出する回動角センサによって船体のスペースが制約されることがないと共に、回動角センサの検出精度を向上させて船外機の転舵角を操縦者の意図した転舵角に精度良く一致させることができるようにした船外機の操舵装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を解決するために、この発明は請求項１項において、スイベルケースに回動自在に収容されたスイベルシャフトを介して船体に転舵自在に取り付けられた船外機の操舵装置において、前記スイベルシャフトを回動させるアクチュエータと、前記スイベルシャフトの回動角を検出する回動角センサとを前記船外機の内部に備え、少なくとも前記検出された回動角に基づいて前記アクチュエータの駆動を制御し、よって前記スイベルシャフトを回動させて前記船外機を転舵させると共に、前記回動角センサを前記スイベルシャフトの外周に取り付けるように構成した。
【０００８】
このように、スイベルシャフトを回動させるアクチュエータと、スイベルシャフトの回動角を検出する回動角センサを船外機の内部に備えように構成したので、アクチュエータや回動角センサによって船体のスペースが制約されることがない。また、回動角センサをスイベルシャフトの外周に取り付けるように構成したので、スイベルシャフトの回動角を直接検出することができる。これにより、回動角センサの検出精度を向上させることができ、よって船外機の転舵角を操縦者の意図した転舵角に精度良く一致させることができる。
【０００９】
また、請求項２項にあっては、前記回動角センサが回転式の回動角センサからなると共に、前記回動角センサの軸心と前記スイベルシャフトの回転中心を一致させるように構成した。
【００１０】
このように、スイベルシャフトの回動角を検出する回動角センサとして回転式の回動角センサを用い、その軸心とスイベルシャフトの回転中心を一致させるように構成したので、回動角センサの検出精度を一層向上させることができ、よって船外機の転舵角を操縦者の意図した転舵角に一層精度良く一致させることができる。
【００１１】
また、請求項３項にあっては、前記回動角センサが、前記スイベルシャフトの外周に取り付けられた磁石と、前記スイベルケースの内周に取り付けられた検出部とからなるように構成した。
【００１２】
このように、回動角センサが、スイベルシャフトの外周に取り付けられた磁石と、スイベルシャフトを収容するスイベルケースの内周に取り付けられた検出部とからなるように構成したので、回動角センサの取り付けに必要なスペースを低減することができる。また、回動角センサが外部環境に曝されないため、塵埃や海水による塩害の影響を受けることがないと共に、磁石と検出部が船外機のなかでも比較的強固なスイベルシャフトとスイベルケースに直接取り付けられるため、船外機が衝撃を受けても磁石と検出部の相対位置関係がずれるおそれが少ない。このため、回動角センサの検出精度をより一層向上させることができ、よって船外機の転舵角を操縦者の意図した転舵角により一層精度良く一致させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の一つの実施の形態に係る船外機の操舵装置を説明する。
【００１４】
図１はその船外機の操舵装置を全体的に示す説明図であり、図２は図１の部分説明側面図である。
【００１５】
図１および図２において、符合１０は、内燃機関、プロペラシャフト、プロペラなどが一体化された船外機を示す。船外機１０は、図２に示す如く、スイベルシャフト（後述）が回動自在に収容されるスイベルケース１２と、スイベルケース１２が接続されるスターンブラケット１４を介し、船体（船舶）１６の後尾に重力軸回りおよび水平軸回りに転舵自在に取り付けられる。
【００１６】
船外機１０は、その上部に内燃機関（以下「エンジン」という）１８を備える。エンジン１８は火花点火式の直列４気筒で２２００ｃｃの排気量を備える４サイクルガソリンエンジンからなる。エンジン１８は水面上に位置し、エンジンカバー２０で覆われて船外機１０の内部に配置される。エンジンカバー２０で被覆されたエンジン１８の付近には、マイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２２が配置される。
【００１７】
また、船外機１０は、その下部にプロペラ２４と、その付近に設けられたラダー２６を備える。プロペラ２４は、図示しないクランクシャフト、ドライブシャフト、ギヤ機構およびシフト機構を介してエンジン１８の動力が伝達され、船体１６を前進あるいは後進させる。
【００１８】
図１に示す如く、船体１６の操縦席付近にはステアリングホイール２８が配置される。ステアリングホイール２８の付近には操舵角センサ３０が配置される。操舵角センサ３０は、具体的にはロータリエンコーダからなり、操縦者によって入力されたステアリングホイール２８の操舵（操作）角に応じた信号を出力する。また、操縦席の右側にはスロットルレバー３２およびシフトレバー３４が配置され、それらの操作は図示しないプッシュプルケーブルを介してエンジン１８のスロットルバルブおよびシフト機構（共に図示せず）に伝達される。
【００１９】
さらに、操縦席付近には、船外機１０のチルト角度を調整するためのパワーチルトスイッチ３６と、トリム角度を調整するためのパワートリムスイッチ３８が配置され、操縦者によって入力されるチルトのアップ・ダウンおよびトリムのアップ・ダウンの指示に応じた信号を出力する。上記した操舵角センサ３０、パワーチルトスイッチ３６およびパワートリムスイッチ３８の出力は、信号線３０Ｌ，３６Ｌ，３８Ｌを介してＥＣＵ２２に送られる。
【００２０】
また、図２に示すように、前記したスイベルケース１２とスターンブラケット１４の付近には、操舵用のアクチュエータ、具体的には油圧シリンダ４２（以下「操舵用油圧シリンダ」という）と、チルト角度およびトリム角度調整用の公知のパワーチルトトリムユニット４４が配置され、それぞれ信号線４２Ｌおよび４４Ｌを介してＥＣＵ２２に接続される。また、スイベルケース１２に収容されたスイベルシャフト（後述）の外周には、回動角センサ４６が配置され、スイベルシャフトの回動角に応じた信号を出力する。回動角センサ４６の出力は、信号線４６Ｌを介してＥＣＵ２２に送られる。
【００２１】
ＥＣＵ２２は、上記した各センサおよびスイッチの出力に基づき、操舵用油圧シリンダ４２を駆動して船外機１０を操舵すると共に、パワーチルトトリムユニット４４を動作させて船外機１０のチルト角度およびトリム角度を調整する。
【００２２】
図３は、図２に示すスイベルケース１２付近を拡大して示す部分断面図である。
【００２３】
図３に示すように、パワーチルトトリムユニット４４は、１本のチルト角度調整用の油圧シリンダ（以下「チルト用油圧シリンダ」という）４４ａと、２本の（図では１本のみ表れる）トリム角度調整用の油圧シリンダ（以下「トリム用油圧シリンダ」という）４４ｂを一体的に備える。
【００２４】
チルト用油圧シリンダ４４ａは、そのシリンダボトムがスターンブラケット１４に固定されて船体１６に取り付けられると共に、ピストンロッドのロッドヘッドがスイベルケース１２に当接させられる。トリム用油圧シリンダ４４ｂも、そのシリンダボトムがスターンブラケット１４に固定されて船体１６に取り付けられると共に、ピストンロッドのロッドヘッドがスイベルケース１２に当接させられる。
【００２５】
スイベルケース１２は、チルティングシャフト４８を介してスターンブラケット１４に接続される。換言すれば、スイベルケース１２は、チルティングシャフト４８を中心として船体１６と相対角度変位自在に接続される。また、スイベルケース１２の内部には、スイベルシャフト５０が回動自在に収容される。スイベルシャフト５０は、その上端がマウントフレーム５２に固定されると共に、下端がロアマウントセンターハウジング（図示せず）に固定される。マウントフレーム５２とロアマウントセンターハウジングは、それぞれエンジン１８などが載置されるフレームに固定される。
【００２６】
また、スイベルケース１２の上部には、前記した操舵用油圧シリンダ４２が配置される。具体的に説明すると、マウントフレーム５２においてスイベルシャフト５０の直上付近には、ステー５６が設けられる。ステー５６には、操舵用油圧シリンダ４２のピストンロッドのロッドヘッド４２ａが回動自在に取り付けられる。また、スイベルケース１２の上部において船体１６側の端部付近には、操舵用油圧シリンダ４２のシリンダボトム４２ｂが回動自在に取り付けられる。
【００２７】
このように、操舵用油圧シリンダ４２は、一端（ロッドヘッド４２ａ）がマウントフレーム５２（船体１６に対して水平方向の角度変位を生じる部位）に取り付けられると共に、他端（シリンダボトム４２ｂ）がスイベルケース１２（船体１６に対して水平方向の角度変位を生じない部位）に取り付けられつつ、スイベルシャフト１２の上部に配置される。尚、操舵用油圧シリンダ４２は、具体的には復動シリンダからなり、図示しない油路を介して油圧ポンプに接続され、油圧を供給される。
【００２８】
また、スイベルシャフト５０の外周には、前述したように、回動角センサ４６が取り付けられる。
【００２９】
図４は、回動角センサ４６付近を側方から見た部分拡大断面図であり、図５は、回動角センサ４６付近を上方から見た部分拡大断面図である。
【００３０】
以下、図４および図５を参照して回動角センサ４６について詳説すると、回動角センサ４６は、磁石４６ａと検出コイル４６ｂ（検出部）からなる回転式の回動角センサである。具体的には、回動角センサ４６は、スイベルシャフト５０の外周において、マウントフレーム５２の直近に取り付けられ、前記スイベルシャフト５０と一体に回動させられる複数個の磁石４６ａと、スイベルケース１２の内周に取り付けられ、前記磁石４６ａと所定距離離間して配置される複数個の検出コイル４６ｂとからなる。尚、スイベルケース１２の内周は、スイベルシャフト５０と同心円に形成され、よって磁石４６ａと検出コイル４６ｂからなる回動角センサ４６の軸心４６ｃは、スイベルシャフト５０の回転中心５０ｃと一致させられる。
【００３１】
また、スイベルケース１２の内周において、検出コイル４６ｂとマウントフレーム５２の間には、シール６０が取り付けられ、スイベルケース１２とマウントフレームの５２の間隙から塵埃や海水が侵入するのを防止する。また、磁石４６ａと検出コイル４６ｂの下部において、スイベルシャフト５０とスイベルケース１２の間隙には、カラー６２が嵌め合いされ、スイベルシャフト５０を支持しつつ、下方からの塵埃や海水の侵入を防止する。尚、符号６４は、マウントフレーム５２の自重を支持するワッシャである。
【００３２】
ここで、回動角センサ４６の検出原理について簡単に説明する。前記したように、スイベルケース１２は、船体１６に対して水平方向の角度変位を生じない部位であることから、スイベルシャフト５０が回動されると、磁石４６ａと検出コイル４６ｂの相対位置に変化が生じる。これにより、検出コイル４６ｂには、磁石４６ａとの相対位置の変化によって生じる磁束の変化に応じた電流が発生する。検出コイル４６ｂに発生した電流はＥＣＵ２２に送出され、ＥＣＵ２２は、入力した電流に基づいてスイベルシャフト５０の回動角の大きさと方向を検出する。
【００３３】
このように、この実施の形態にあっては、回動角センサ４６をスイベルシャフト５０の外周に取り付けるようにしたので、スイベルシャフト５０の回動角を直接検出することができ、よって回動角センサ４６の検出精度を向上させることができる。また、回動角センサ４６を回転式の回動角センサとし、その軸心４６ｃとスイベルシャフト５０の回転中心５０ｃを一致させるようにしたので、回動角センサ４６の検出精度を一層向上させることができる。
【００３４】
さらに、回動角センサ４６を、スイベルシャフト５０の外周に取り付けられた磁石４６ａと、スイベルケース１２の内周に取り付けられた検出コイル４６ｂとから構成したので、回動角センサ４６の取り付けに必要なスペースを低減することができる。また、回動角センサ４６が外部環境に曝されないため、塵埃や海水による塩害の影響を受けることがないと共に、磁石４６ａと検出コイル４６ｂが船外機１０のなかでも比較的強固なスイベルシャフト５０とスイベルケース１２に直接取り付けられるため、船外機１０が衝撃を受けても磁石４６ａと検出コイル４６ｂの相対位置関係がずれるおそれが少ないことから、回動角センサ４６の検出精度をより一層向上させることができる。
【００３５】
次いで、上記に基づいて船外機１０の転舵について概説する。前述の如く、操縦者がステアリングホイール２８を操舵すると、その操舵角は操舵角センサ３０を介してＥＣＵ２２に入力される。ＥＣＵ２２は、入力された操舵角と回動角センサ４６によって検出されたスイベルシャフト５０の回動角の偏差が零になるように、油圧ポンプを駆動して操舵用油圧シリンダ４２を駆動（伸縮）し、スイベルシャフト５０を回動させて船外機１０を転舵させる。
【００３６】
即ち、操舵用油圧シリンダ４２を伸縮させることにより、スイベルシャフト５０を転舵軸として船外機１０の水平方向の転舵がパワーアシストされ、よってプロペラ２４およびラダー２６が揺動されて船体１６が操舵される。具体的には、操舵用油圧シリンダ４２が伸び方向に駆動されることにより、スイベルシャフト５０およびマウントフレーム５２が船体１６に対して右回り（上面視において右回り）に回動し、船外機１０が右回りに転舵され、よって船体１６が左回り（上面視において左回り）に操舵（左旋回）される。
【００３７】
一方、操舵用油圧シリンダ４２が縮み方向に駆動されることにより、スイベルシャフト５０およびマウントフレーム５２が船体１６に対して左回りに回動し、船外機１０が左回りに転舵され、よって船体１６が右回りに操舵（右旋回）される。尚、この実施の形態に係る船外機１０にあっては、右回りの最大転舵角と左回りの最大転舵角がそれぞれ３０度ずつであり、計６０度の転舵が可能とされる。
【００３８】
このように、この実施の形態に係る船外機の操舵装置にあっては、操舵角センサ３０でステアリングホイール２８の操舵角を検出すると共に、スイベルシャフト５０の外周に取り付けられた回動角センサ４６でスイベルシャフト５０の回動角を検出し、検出した操舵角と回動角の偏差が零になるように操舵用油圧シリンダ４２を駆動して船外機１０を転舵させるように構成したので、船外機１０の転舵角を操縦者の意図した転舵角に精度良く一致させることができる。
【００３９】
また、操舵用油圧シリンダ４２と回動角センサ４６を船外機１０の内部に備えようにしたので、それらによって船体１６のスペースが制約されることがない。
【００４０】
さらに、回動角センサ４６を回転式とし、その軸心４６ｃとスイベルシャフト５０の回転中心５０ｃを一致させるように構成したので、回動角センサ４６の検出精度を一層向上させることができ、よって船外機１０の転舵角を操縦者の意図した転舵角に一層精度良く一致させることができる。
【００４１】
さらに、回動角センサ４６を、スイベルシャフト５０の外周に取り付けられた磁石４６ａと、スイベルケース１２の内周に取り付けられた検出コイル４６ｂとから構成したので、回動角センサ４６が塵埃や海水による塩害の影響を受けることがないと共に、磁石４６ａと検出コイル４６ｂの相対位置関係がずれるおそれが少ない。このため、回動角センサ４６の検出精度をより一層向上させることができ、よって船外機１０の転舵角を操縦者の意図した転舵角により一層精度良く一致させることができる。
【００４２】
上記した如く、この発明の一つの実施の形態にあっては、スイベルケース１２に回動自在に収容されたスイベルシャフト５０を介して船体１６に転舵自在に取り付けられた船外機１０の操舵装置において、前記スイベルシャフト５０を回動させるアクチュエータ（操舵用油圧シリンダ４２）と、前記スイベルシャフト５０の回動角を検出する回動角センサ４６とを前記船外機１０の内部に備え、少なくとも前記検出された回動角に基づいて前記アクチュエータの駆動を制御し、よって前記スイベルシャフト５０を回動させて前記船外機１０を転舵させると共に、前記回動角センサ４６を前記スイベルシャフト５０の外周に取り付けるように構成した。
【００４３】
また、前記回動角センサ４６が回転式の回動角センサからなると共に、前記回動角センサ４６の軸心４６ｃと前記スイベルシャフト５０の回転中心５０ｃを一致させるように構成した。
【００４４】
また、前記回動角センサ４６が、前記スイベルシャフト５０の外周に取り付けられた磁石４６ａと、前記スイベルケース１２の内周に取り付けられた検出部（検出コイル４６ｂ）とからなるように構成した。
【００４５】
尚、上記において、スイベルシャフト５０を回動させるアクチュエータとして油圧シリンダを例に挙げたが、それに限られるものではなく、電動モータや油圧モータなどであっても良い。
【００４６】
また、回動角センサの検出部として検出コイルを使用したが、ホール素子や磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）などを用いても良い。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１項にあっては、スイベルシャフトを回動させるアクチュエータと、スイベルシャフトの回動角を検出する回動角センサを船外機の内部に備えように構成したので、アクチュエータや回動角センサによって船体のスペースが制約されることがない。また、回動角センサをスイベルシャフトの外周に取り付けるように構成したので、スイベルシャフトの回動角を直接検出することができる。これにより、回動角センサの検出精度を向上させることができ、よって船外機の転舵角と操縦者の意図した転舵角を精度良く一致させることができる。
【００４８】
請求項２項にあっては、スイベルシャフトの回動角を検出する回動角センサとして回転式の回動角センサを用い、その軸心とスイベルシャフトの回転中心を一致させるように構成したので、回動角センサの検出精度を一層向上させることができ、よって船外機の転舵角と操縦者の意図した転舵角を一層精度良く一致させることができる。
【００４９】
請求項３項にあっては、回動角センサが、スイベルシャフトの外周に取り付けられた磁石と、スイベルシャフトを収容するスイベルケースの内周に取り付けられた検出部とからなるように構成したので、回動角センサの取り付けに必要なスペースを低減することができる。また、回動角センサが外部環境に曝されないため、塵埃や海水による塩害の影響を受けることがないと共に、磁石と検出部が船外機のなかでも比較的強固なスイベルシャフトとスイベルケースに直接取り付けられるため、船外機が衝撃を受けても磁石と検出部の相対位置関係がずれるおそれが少ない。このため、回動角センサの検出精度をより一層向上させることができ、よって船外機の転舵角と操縦者の意図した転舵角をより一層精度良く一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一つの実施の形態に係る船外機の操舵装置を全体的に示す説明図である。
【図２】図１に示す操舵装置の部分説明側面図である。
【図３】図２に示すスイベルケース付近を拡大して示す部分断面図である。
【図４】図３に示す回動角センサ付近を側方から見た部分拡大断面図である。
【図５】図３に示す回動角センサ付近を上方から見た部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１０    船外機
１２    スイベルケース
１６    船体（船舶）
４２    操舵用油圧シリンダ（アクチュエータ）
４６    回動角センサ
４６ａ  磁石
４６ｂ  検出コイル（検出部）
４６ｃ  回動角センサの軸心
５０    スイベルシャフト
５０ｃ  スイベルシャフトの回転中心
【図１】
2004249791.tif 000003
【図２】
2004249791.tif 000004
【図３】
2004249791.tif 000005
【図４】
2004249791.tif 000006
【図５】
2004249791.tif 000007