JP2007203842A - Steering device for navigation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、船外機等の航行用操舵装置に関するものである。 The present invention relates to a navigation steering apparatus such as an outboard motor.
船外機を推進装置として利用するモータボート等の小型船舶では、舵は付いておらず、船外機が舵取機構であり、船外機本体の向きを変えることにより、舵取りが行われる。特に小型の場合には、船外機本体にハンドルバーを取付けて、運転者が直接操舵するようになっている。その他の場合では、運転席に設けられたステアリングホイール(操舵部材、ハンドル)の回転を、ロープと滑車、プッシュプルケーブル又は油圧プランジャにより伝達して、船外機本体を操舵している。 A small boat such as a motor boat that uses an outboard motor as a propulsion device does not have a rudder, the outboard motor is a steering mechanism, and steering is performed by changing the direction of the outboard motor main body. In particular, in the case of a small size, a handlebar is attached to the outboard motor main body so that the driver can directly steer. In other cases, the rotation of a steering wheel (steering member, steering wheel) provided in the driver's seat is transmitted by a rope and pulley, a push-pull cable, or a hydraulic plunger to steer the outboard motor body.
このような船外機の操舵を行わせる為の航行用操舵装置として、近年、運転席のステアリングホイールを船外機との機械的な連結なしに配すると共に、船外機に操舵用のアクチュエータを付設し、このアクチュエータを、ステアリングホイールの操作方向及び操作量の検出結果に基づいて動作させ、船外機を操向させて、ステアリングホイールの操作に応じた操舵を行わせる構成とした分離型の航行用操舵装置が、特許文献1等で提案されている。
上述したような航行用操舵装置では、舵取機構の転舵角とステアリングホイールの操舵角との舵角比(転舵角/操舵角)は、機種毎に固定されており、運転者の好みに合わない場合があるという問題がある。 In the navigation steering apparatus as described above, the steering angle ratio (steering angle / steering angle) between the steering angle of the steering mechanism and the steering angle of the steering wheel is fixed for each model, and the driver's preference There is a problem that may not fit.
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、第1発明では、舵取機構の転舵角とステアリングホイールの操舵角との舵角比(転舵角/操舵角)を調節することができ、運転者の好みに合わせることができる航行用操舵装置を提供することを目的とする。
第2発明では、舵取機構の転舵角とステアリングホイールの操舵角との舵角比(転舵角/操舵角)の調節に合わせて、ステアリングホイールの回転を端止めするストッパ角も調設することができる航行用操舵装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-described circumstances. In the first invention, the steering angle ratio (steering angle / steering angle) between the steering angle of the steering mechanism and the steering angle of the steering wheel is set. An object of the present invention is to provide a navigation steering device that can be adjusted and adapted to the driver's preference.
According to the second aspect of the invention, a stopper angle for stopping the rotation of the steering wheel is also prepared in accordance with the adjustment of the steering angle ratio (steering angle / steering angle) between the steering angle of the steering mechanism and the steering angle of the steering wheel. It is an object of the present invention to provide a navigation steering device that can be used.
第1発明に係る航行用操舵装置は、船体を操舵する操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出器と、前記操舵部材から機械的に分離され、前記船体を転舵する舵取機構と、前記操舵角検出器が検出した操舵角に舵角比を乗じて目標転舵角を定める手段と、該手段が定めた目標転舵角に基づき、前記舵取機構を駆動する転舵アクチュエータと、前記舵角比を調節する調節手段とを備えることを特徴とする。 A navigation steering apparatus according to a first aspect of the present invention includes a steering angle detector that detects a steering angle of a steering member that steers a hull, a steering mechanism that is mechanically separated from the steering member and steers the hull, Means for multiplying the steering angle detected by the steering angle detector by a steering angle ratio to determine a target turning angle; a steering actuator for driving the steering mechanism based on the target turning angle determined by the means; Adjusting means for adjusting the rudder angle ratio.
第2発明に係る航行用操舵装置は、前記操舵角検出器が検出した操舵角に応じて、前記操舵部材に操舵反力を与える反力アクチュエータと、前記操舵角検出器が検出した操舵角が所定角度以上になったときは、操舵が禁止されるように、前記反力アクチュエータにより操舵部材に操舵反力を与える手段とを更に備え、前記所定角度は、前記調節手段が調節した舵角比と前記目標転舵角の最大値とに基づき、調節されるように構成してあることを特徴とする。 The navigation steering apparatus according to a second aspect of the present invention includes a reaction force actuator that applies a steering reaction force to the steering member according to the steering angle detected by the steering angle detector, and a steering angle detected by the steering angle detector. Means for applying a steering reaction force to the steering member by the reaction force actuator so that steering is prohibited when the angle exceeds a predetermined angle, and the predetermined angle is a steering angle ratio adjusted by the adjustment means. And the maximum value of the target turning angle.
第1発明に係る航行用操舵装置によれば、操舵角検出器が、船体を操舵する操舵部材の操舵角を検出し、舵取機構が、操舵部材から機械的に分離され、船体を転舵し、定める手段が、操舵角検出器が検出した操舵角に舵角比を乗じて目標転舵角を定め、転舵アクチュエータが、定める手段が定めた目標転舵角に基づき、舵取機構を駆動し、調節手段が、舵角比を調節するので、舵取機構の転舵角とステアリングホイールの操舵角との舵角比(転舵角/操舵角)を調節することができ、運転者の好みに合わせることができる航行用操舵装置を実現することができる。 According to the navigation steering apparatus of the first aspect of the invention, the steering angle detector detects the steering angle of the steering member that steers the hull, and the steering mechanism is mechanically separated from the steering member to steer the hull. The means for determining determines the target turning angle by multiplying the steering angle detected by the steering angle detector by the steering angle ratio, and the steering actuator determines the steering mechanism based on the target turning angle determined by the means for determining. Since the steering means adjusts the steering angle ratio, the steering angle ratio (steering angle / steering angle) between the steering angle of the steering mechanism and the steering angle of the steering wheel can be adjusted. It is possible to realize a navigation steering apparatus that can be adapted to the user's preference.
第2発明に係る航行用操舵装置によれば、反力アクチュエータが、操舵角検出器が検出した操舵角に応じて、操舵部材に操舵反力を与え、操舵角検出器が検出した操舵角が所定角度以上になったときは、操舵が禁止されるように、与える手段が、反力アクチュエータにより操舵部材に操舵反力を与え、所定角度は、調節手段が調節した舵角比と目標転舵角の最大値とに基づき調節されるので、舵取機構の転舵角とステアリングホイールの操舵角との舵角比(転舵角/操舵角)の調節に合わせて、ステアリングホイールの回転を端止めするストッパ角も調節することができる航行用操舵装置を実現することができる。 According to the navigation steering apparatus of the second aspect of the invention, the reaction force actuator applies a steering reaction force to the steering member according to the steering angle detected by the steering angle detector, and the steering angle detected by the steering angle detector is When the angle exceeds a predetermined angle, the giving means applies a steering reaction force to the steering member by the reaction force actuator so that the steering is prohibited. The predetermined angle is determined by the steering angle ratio adjusted by the adjusting means and the target turning. Since the adjustment is based on the maximum value of the angle, the rotation of the steering wheel can be stopped according to the adjustment of the steering angle ratio (steering angle / steering angle) between the steering angle of the steering mechanism and the steering angle of the steering wheel. It is possible to realize a navigation steering apparatus that can also adjust the stopper angle to be stopped.
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る航行用操舵装置の実施の形態の構成を示す模式図であり、図2は、本発明に係る航行用操舵装置に使用される船外機本体及び船体の連結関係を示す横断面図である。
この航行用操舵装置は、船体8前部の運転席に設けられたステアリングホイール(操舵部材)14の操舵シャフト37に、操舵角検出器15、モータ駆動回路44、反力モータ(反力アクチュエータ)9、及びロータ角検出器12が付設されている。複数回転数の絶対操舵角を検出する操舵角検出器15が検出した操舵角信号は操舵/反力用コントローラ16に与えられる。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an embodiment of a navigation steering apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a connection relationship between an outboard motor main body and a hull used in the navigation steering apparatus according to the present invention. FIG.
This navigation steering device includes a
操舵/反力用コントローラ16は、与えられた操舵角信号に基づき、反力モータ9を駆動制御して、ステアリングホイール14に操舵反力を与える。また、操舵角信号と後述する舵角比設定器46(図3)で設定された舵角比とに基づき目標転舵角を定めて、ケーブル39により、船体8後部に設けられた転舵用コントローラ42に与える。
ロータ角検出器12が検出したロータ角信号は、モータ駆動回路44に与えられ、ブラシレスモータである反力モータ9を駆動する為の3相電圧を発生させるのに使用される。
The steering /
The rotor angle signal detected by the
船外機1は、船体8後尾部のトランサム(横材)7に、船外機懸架ブラケット4及び一対のクランプブラケット5(図2)を介して取付けられている。船外機本体3(舵取機構)は、船外機本体3に固定された後述する転舵シャフト45(図2)を介して、船外機懸架ブラケット4回りに水平方向へ回動可能に支持されている。
船外機懸架ブラケット4は、一対のクランプブラケット5間に渡されたクランプブラケットシャフト6により、鉛直方向に回動可能に、つまり、チルト及びトリム可能に軸支されている。
船外機本体3の図示しないプロペラは、船外機本体下部のドライブシャフトが収納されたドライブシャフトハウジングの下方に取付けられている。
The outboard motor 1 is attached to a transom (cross member) 7 at the rear part of the hull 8 via an outboard motor suspension bracket 4 and a pair of clamp brackets 5 (FIG. 2). The outboard motor main body 3 (steering mechanism) can be rotated in the horizontal direction around the outboard motor suspension bracket 4 via a steering shaft 45 (FIG. 2) described later fixed to the outboard motor
The outboard motor suspension bracket 4 is pivotally supported by a
A propeller (not shown) of the outboard motor
転舵力を発生させる転舵モータ11(転舵アクチュエータ)には、モータ駆動回路43が付設され、モータ駆動回路43には、転舵モータ11を駆動制御する転舵用コントローラ42がケーブルにより接続されている。転舵モータ11に隣接してギアケース27が設けられており、ギアケース27はラックハウジング18に付設されている。ラックハウジング18にその中央部が収納された後述するラック17(図2)の両端部は、各クランプブラケット5に取付けられた各取付けブラケット22に支持されている。
The steered motor 11 (steering actuator) that generates the steered force is provided with a
ラックハウジング18の側方には、ガイドプレート30が固着されており、ガイドプレート30の船外機本体3側先端部には、転舵アーム33が水平方向に回動自在に連結されている。
モータ駆動回路43,44、転舵用コントローラ42、操舵/反力用コントローラ、操舵角検出器15、反力モータ9等の電源は、船体8後部に設置されたバッテリ40から供給される。
A
The
ラック(舵取機構)17は、船体8の幅方向であるその長手方向の両端部が、各取付けブラケット22に各ボルト23により固定されている。各取付けブラケット22は、船外機懸架ブラケット4をクランプブラケット5により軸支するクランプブラケットシャフト6の両端部に螺合される各ナット24により、クランプブラケット5に共締めされている。
ラック(舵取機構)17のラックハウジング18に収納されない部分は、伸縮可能な防水の為のブーツ50により被覆されている。
Both ends of the rack (steering mechanism) 17 in the longitudinal direction, which is the width direction of the hull 8, are fixed to the
A portion of the rack (steering mechanism) 17 that is not accommodated in the
ラック17のラックハウジング18に収納された部分は、ラック17に刻設された雄ネジ25と、回転筒26の内周面に刻設された雌ネジとの間を多数の鋼球が転動することにより、転舵モータ11の回転運動を直線運動に変換するボールネジ機構となっている。回転筒26は、その外周面とラックハウジング18の内周面との間に設けられた一対の軸受28により、回動自在に支持されている。
ボールネジ機構は、転舵モータ11のモータ軸29の先端に取付けられた傘歯車20と、回転筒26の外周面に周設された傘歯車21との噛合により、転舵モータ11の回転運動が減速されて回転筒26に伝達され、回転筒26が回転する。
A portion of the
In the ball screw mechanism, the rotational motion of the steered
回転筒26が回転することにより、ラックハウジング18がラック17の軸方向に移動し、ラックハウジング18の側面に垂直方向へ回動自在に取付けられたガイドプレート(舵取機構)30も同様に移動する。
ガイドプレート30の船外機本体3側先端部には、ラック17の軸方向と垂直方向に長い長孔32が穿設されており、転舵アーム(舵取機構)33の一端部に突設されたガイドピン34が、長孔32を貫通している。
転舵アーム33の図示しない他端部は、船外機本体3に固着されており、転舵アーム33の他端部の向かう方向が、船外機本体3のプロペラの向かう方向となり、転舵が行われる。
As the
A
The other end (not shown) of the steered
船外機懸架ブラケット4の船外機本体3側先端部には、転舵シャフト45(舵取機構)が突設されており、転舵シャフト45は、転舵アーム33の中間部に穿設された孔を貫通しており、転舵アーム33は、転舵シャフト45に軸支されている。
転舵シャフト45の軸回りには、転舵角検出器41が周設されており、転舵角検出器41は、転舵アーム33との回転角を転舵角として検出し、検出した転舵角信号を転舵用コントローラ42へ与える。
A steered shaft 45 (steering mechanism) protrudes from the tip of the outboard motor suspension bracket 4 on the outboard motor
A
上述した転舵モータ11、ラック17及び転舵アーム33の連結関係から、転舵モータ11が一方向に回転すると、ラックハウジング18及びガイドプレート30が、ラック17の軸方向の一方向へ移動する。ガイドプレート30が、ラック17の軸方向の一方向へ移動すると、転舵アーム33は、ガイドピン34が長孔32内を滑動して、転舵シャフト45の軸回りに他方向へ回動し、船外機本体3が操向する。
また、転舵モータ11が他方向に回転すると、ラックハウジング18及びガイドプレート30が、ラック17の軸方向の他方向へ移動する。ガイドプレート30が、ラック17の軸方向の他方向へ移動すると、転舵アーム33は、ガイドピン34が長孔32内を滑動して、転舵シャフト45の軸回りに一方向へ回動し、船外機本体3が操向する。
From the connection relationship of the
Further, when the
図3は、本発明に係る航行用操舵装置の制御系の構成例を示すブロック図である。
この制御系は、操舵角検出器15が検出したステアリングホイール14の操舵角信号が操舵/反力用コントローラ16に与えられる。操舵/反力用コントローラ16は、与えられた操舵角信号に基づき、モータ駆動回路44により反力モータ9を駆動制御する。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a control system of the navigation system according to the present invention.
In this control system, the steering angle signal of the
舵角比設定器46(調節手段)は、転舵アーム33の転舵角とステアリングホイール14の操舵角との舵角比(転舵角/操舵角)を調節するものであり、舵角比設定器46で設定された舵角比は、操舵/反力用コントローラ16に与えられる。
操舵/反力用コントローラ16は、舵角比設定器46で設定された舵角比、及び操舵角検出器15が検出した操舵角を乗算することにより、転舵角(目標転舵角)を定め、ケーブル39を通じて転舵用コントローラ42へ与える。この場合の舵角比、操舵角及び転舵角の関係は、図4に示すようになり、転舵の端当て角は変化しないから、舵角比が大/小に設定されれば、ステアリングホイール14のストッパ角A,B,Cは小/大に設定されることになる。
The steering angle ratio setting device 46 (adjusting means) adjusts the steering angle ratio (steering angle / steering angle) between the steering angle of the
The steering /
操舵反力(反力トルク)は、図5に示すように、操舵角0°からストッパ角A,B,C迄は、徐々に大きくなり、ストッパ角A,B,Cでは、不連続的に大きくなるようになっており、これにより、運転者は、ストッパ角A,B,C以上に操舵することができないようになっている。操舵/反力用コントローラ16は、図5に示すような操舵反力を実現する為の操舵角と反力モータ9の目標モータ電流との関係を示す参照テーブルを、内蔵するメモリ16aに記憶している。
転舵用コントローラ42は、操舵/反力用コントローラ16から与えられた目標転舵角、及び転舵角検出器41が検出した転舵シャフト45と転舵アーム33との転舵角信号に基づき、モータ駆動回路43により転舵モータ11を駆動制御する。
As shown in FIG. 5, the steering reaction force (reaction force torque) gradually increases from the
The steering
1 船外機、3 船外機本体(舵取機構)、4 船外機懸架ブラケット、5 クランプブラケット、8 船体、9 反力モータ(反力アクチュエータ)、11 転舵モータ(転舵アクチュエータ)、12 ロータ角検出器、14 ステアリングホイール(操舵部材)、15 操舵角検出器、16 操舵/反力用コントローラ(調節手段)、16a メモリ、17 ラック(舵取機構)、18 ラックハウジング、22 取付けブラケット、26 回転筒(舵取機構)、30 ガイドプレート(舵取機構)、33 転舵アーム(舵取機構)、41 転舵角検出器、42 転舵用コントローラ、45 転舵シャフト(舵取機構)、46 舵角比設定器(調節手段)
1 outboard motor, 3 outboard motor body (steering mechanism), 4 outboard motor suspension bracket, 5 clamp bracket, 8 hull, 9 reaction force motor (reaction actuator), 11 steering motor (steering actuator), 12 Rotor angle detector, 14 Steering wheel (steering member), 15 Steering angle detector, 16 Steering / reaction force controller (adjusting means), 16a Memory, 17 Rack (steering mechanism), 18 Rack housing, 22
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