JP4711842B2 - Navigation steering device - Google Patents
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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、舵取機構の中点位置検出の為、ラックにマーキングを施し、そのマーキングを検出器により読取る方法が考えられている。但し、ボールネジを用いた舵取機構の場合、検出器がボールネジ溝とマーキングの区別なく検出してしまうので、ボールネジ溝を避けて検出器を設置する必要があるが、その為には必要以上にラックを長くしなければならないという問題がある。しかし、航行用操舵装置は、ラックのストローク量が車両よりも大きい為、ラックを長くするのは困難である。 In the navigation steering apparatus as described above, there is considered a method of marking the rack and reading the marking with a detector in order to detect the midpoint position of the steering mechanism. However, in the case of a steering mechanism using a ball screw, the detector detects the ball screw groove and the marking without distinction. Therefore, it is necessary to avoid the ball screw groove and install the detector. There is a problem that the rack must be lengthened. However, in the navigation steering apparatus, since the rack stroke amount is larger than that of the vehicle, it is difficult to lengthen the rack.
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、ボールネジを用いた舵取機構の中点位置を、必要以上にラックを長くすることなく検出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 circumstances as described above, and provides a navigation steering apparatus that can detect the midpoint position of a steering mechanism using a ball screw without making the rack longer than necessary. With the goal.
本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応じて、前記舵取機構を駆動する転舵アクチュエータとを備え、前記舵取機構は、該転舵アクチュエータによりボールナットが回動するボールネジ機構を有し、該ボールネジ機構が前記転舵アクチュエータの回転動作を直線動作に変換することにより転舵する航行用操舵装置において、前記ボールネジ機構のボールネジ溝部の端部を検出する検出器を備え、該検出器が前記端部を検出することにより、前記舵取機構の中点が定まるように構成してあることを特徴とする。 A navigation steering apparatus according to 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, and A steering actuator that drives the steering mechanism according to a steering angle detected by a steering angle detector, and the steering mechanism has a ball screw mechanism in which a ball nut is rotated by the steering actuator; In a navigation steering apparatus in which the ball screw mechanism steers by converting the rotational operation of the steering actuator into a linear motion, the navigation device includes a detector that detects an end of a ball screw groove portion of the ball screw mechanism, and the detector includes the detector A middle point of the steering mechanism is determined by detecting the end portion.
本発明に係る航行用操舵装置によれば、検出器が、ボールネジ機構のボールネジ溝部の端部を検出し、検出器がその端部を検出することにより、舵取機構の中点が定まるので、ボールネジを用いた舵取機構の中点位置を、必要以上にラックを長くすることなく検出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 according to the present invention, the detector detects the end of the ball screw groove of the ball screw mechanism, and the detector detects the end of the steering mechanism so that the midpoint of the steering mechanism is determined. A navigation steering device that can detect the midpoint position of the steering mechanism using the ball screw without making the rack longer than necessary can be realized.
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と共に、ケーブル39により、操舵角信号を船体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 main body 3. It is supported.
The outboard motor suspension bracket 4 is pivotally supported by a
A propeller (not shown) of the outboard motor main body 3 is attached below the drive shaft housing in which the drive shaft at the lower portion of the outboard motor main body is accommodated.
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。尚、後述するような中点検出器46を備えていれば、転舵角検出器41は絶対角検出器である必要はなく、中点検出器46を備えていなければ、転舵角検出器41は絶対角検出器でなければならない。
A steered shaft 45 (steering mechanism) protrudes from the tip of the outboard motor suspension bracket 4 on the outboard motor main body 3 side, and the steered
A
ラックハウジング18の内側面の、ラック17の雄ネジ25の一端部付近に面する位置に、雄ネジ25の溝部の端部を検出する中点検出器(検出器)46が設置されている。中点検出器46は、図4に示すように、例えば、ラック17の溝部17aと溝が刻設されていない部分との反射光の差異で、溝部17aの端部を検出する。中点検出器46が溝部17aの端部を検出するときの、転舵アーム33の転舵角を予め測定して記憶しておけば、以後、中点検出器46が溝部17aの端部を検出することにより、転舵アーム33の転舵角が確定し、中点(直進角)を検出することができる。
A midpoint detector (detector) 46 for detecting the end of the groove of the
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
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。また、ケーブル39を通じて、操舵角信号を転舵用コントローラ42に与える。
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
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、モータ駆動回路44は、与えられたロータ角信号に基づき、反力モータ9を駆動する為の例えば3相電圧を発生させる。
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信号、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。
The rotor angle signal detected by the
The steered
また、転舵用コントローラ42は、始動時に、中点検出器46からの中点検出信号に基づき、転舵角検出器41が検出した転舵角の中点を定める。つまり、始動時に、中点検出器46から中点検出信号を与えられたときに、そのときの転舵角検出器41が検出した転舵角を中点として、以後の転舵角検出器41が検出した転舵角を補正する。
Further, 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、11 転舵モータ(転舵アクチュエータ)、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、17 ラック(舵取機構)、17a 溝部、18 ラックハウジング、22 取付けブラケット、26 回転筒(ボールナット、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 中点検出器(検出器) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outboard motor, 3 Outboard motor body (steering mechanism), 4 Outboard motor suspension bracket, 5 Clamp bracket, 8 Hull, 9 Reaction force motor, 11 Steering motor (steering actuator), 14 Steering wheel (steering) Member), 15 steering angle detector, 16 controller for steering / reaction force, 17 rack (steering mechanism), 17a groove, 18 rack housing, 22 mounting bracket, 26 rotating cylinder (ball nut, steering mechanism), 30 guide Plate (steering mechanism), 33 Steering arm (steering mechanism), 41 Steering angle detector, 42 Steering controller, 45 Steering shaft (steering mechanism), 46 Midpoint detector (detector)
Claims (1)
前記ボールネジ機構のボールネジ溝部の端部を検出する検出器を備え、該検出器が前記端部を検出することにより、前記舵取機構の中点が定まるように構成してあることを特徴とする航行用操舵装置。 A steering angle detector that detects a steering angle of a steering member that steers the hull, a steering mechanism that is mechanically separated from the steering member and steers the hull, and a steering angle detected by the steering angle detector. And a steering actuator that drives the steering mechanism. The steering mechanism has a ball screw mechanism in which a ball nut is rotated by the steering actuator, and the ball screw mechanism rotates the steering actuator. In a navigation steering device that steers by converting motion into linear motion,
A detector for detecting an end of the ball screw groove of the ball screw mechanism is provided, and the detector detects the end so that a midpoint of the steering mechanism is determined. Steering device for navigation.
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