船外機的操舵裝置的製作方法

2023-05-23 06:10:31 3

專利名稱：船外機的操舵裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及船外機的電動式的操舵裝置，特別地，涉及具有由舵輪操作的舵部的操舵裝置。
背景技術：
目前，作為船外機的操舵裝置，已知有一種在例如舵輪(舵)上設置液壓泵、並在船外機附近配置有被上述液壓泵驅動的液壓致動器的操舵裝置。在該操舵裝置中，利用由上述液壓泵產生的液壓改變船外機的方向。另外，也已知有一種通過將舵輪的旋轉運動經由推拉纜線(push-pull cable)傳遞至船外機來改變船外機的方向的機械式的操舵裝置。由於這些操舵裝置由所謂人工(船舶操作者的力)來操作，因此，根據船舶操作狀況在需要非常大的操作力這點上存在改善的餘地。因此，也可考慮例如專利文獻I所公開的那樣將用於對舵輪的操作量進行檢測的傳感器配置於舵部的操舵裝置。利用從該傳感器輸出的電信號來驅動操舵的驅動源即電動式的致動器部。在這種操作裝置中，根據上述傳感器的輸出來驅動上述致動器部，因此，使舵輪旋轉的力較小即可。然而，有時舵輪因較小的力過度旋轉也不是理想的，因此，在舵部上設有摩擦產生機構。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:美國專利第7137347號說明書

發明內容
發明所要解決的技術問題專利文獻I中記載的操舵裝置的摩擦產生機構因電磁致動器而產生摩擦力。因此，當因電源故障等而在上述電磁致動器中產生通電不良時，舵輪有時會因小的力而突然旋轉。在該情況下，不僅對舵輪的操作不知所措，也會成為誤操作船舶的原因。因此，本發明提供一種能在操作舵輪時產生適度阻力的船外機的操舵裝置。解決技術問題所採用的技術方案本發明的船外機的操舵裝置具有舵裝置，上述舵裝置具有殼體；轉向軸，該轉向軸以能自由旋轉的方式設於上述殼體，並利用舵輪旋轉；舵傳感器，該舵傳感器對上述轉向軸的旋轉進行檢測；以及摩擦產生機構,該摩擦產生機構收容於上述殼體內。該摩擦產生機構包括內部盤，該內部盤與上述轉向軸一起旋轉；外部盤，該外部盤被配置成與上述內部盤相對；電磁致動器；電樞，當朝上述電磁致動器供給電力時，該電樞在使上述內部盤和外部盤相互壓緊的方向上移動；以及輔助彈簧，該輔助彈簧在使上述內部盤和外部盤相互壓緊的方向上對上述電樞始終進行施力。在本發明的一實施方式中，上述操舵裝置具有對上述電磁致動器進行控制的控制部，上述控制部具有通過使供給至上述電磁致動器的電力變化來使在上述摩擦產生機構的上述內部盤與外部盤之間產生的摩擦力變化的元件。另外，上述操舵裝置也可具有能設定 上述摩擦產生機構的摩擦力的調節用操作部。上述控制部也可具有當上述舵輪從中立位置起的轉速達到預先設定的轉速時、將 使上述內部盤與外部盤處於鎖定狀態的電力供給至上述電磁致動器的元件。另外，上述操 舵裝置也可具有調節用操作部，該調節用操作部能設定上述舵輪從上述中立位置到上述鎖 定狀態為止能取得的舵輪轉速。在本發明一實施方式中，具有旋轉體，該旋轉體與上述轉向軸一起旋轉；花鍵， 該花鍵形成於上述旋轉體；齒部，該齒部形成於上述內部盤，並與上述花鍵卡合；以及間 隙，該間隙限定於上述花鍵與上述齒部之間，當上述內部盤和外部盤處於上述鎖定狀態時， 上述間隙允許上述轉向軸相對於上述內部盤相對轉動以下角度以上的量，該角度超過上述 舵傳感器的角度檢測的解析度。此外，也可採用以下結構上述內部盤在上述轉向軸的軸線 方向上配置有多片，此外，還具有用於將各內部盤的上述齒部的位置彼此對齊的排列用構 件。在本發明另一實施方式中，具有保持件構件，該保持件構件設於上述轉向軸的端 部，並能在上述轉向軸的軸線方向上自由移動；被檢測構件，該被檢測構件設於上述保持件 構件；以及彈簧構件，該彈簧構件設於上述轉向軸，並通過對上述保持件構件朝上述舵傳感 器進行施力來將從上述被檢測構件到上述舵傳感器為止的距離保持成一定。在本發明一實施方式中，具有電路基板，該電路基板收容於上述殼體；端面，該 端面形成於上述殼體，並支承於船體側的舵安裝壁；第一通孔和第二通孔，該第一通孔和第 二通孔形成於上述舵安裝壁；安裝用螺栓，該安裝用螺栓從上述殼體的上述端面朝上述舵 安裝壁突出，且插入上述第一通孔；以及配線構件，該配線構件與上述電路基板電連接，且 插入上述第二通孔。發明效果根據本發明，能通過利用設於舵裝置的電磁致動器操作摩擦產生機構來調節舵輪 的操作力(阻力)。而且，在因電磁致動器的電源故障等而處於無通電狀態時，能利用輔助 彈簧將某一程度大小的阻力施加至舵輪，因此，能避免因舵輪突發性地變輕而產生的問題。


圖1是表示包括本發明第一實施方式的操舵裝置的船舶的側視圖。圖2是圖1所示的船舶的俯視圖。圖3是圖1所示的船舶的舵裝置的剖視圖。圖4是表示圖3所示的舵裝置的摩擦產生機構的一部分的分解立體圖。圖5是表示圖4所示的摩擦產生機構的一部分的剖視圖。圖6是表示圖4所示的摩擦產生機構的一部分的立體圖。圖7是圖1所示的船舶的舵部的調節用操作部的主視圖。圖8是表示圖1所示的船舶的船外機的一部分和操舵用的致動器部的立體圖。圖9是圖8所示的致動器部和支架的俯視圖。圖10是表示圖8所示的致動器部被朝右舷側操作的狀態的俯視圖。圖11是圖8所示的致動器部的沿水平方向的剖視圖。
圖12是表示圖1所示的操舵裝置在接入電源時的處理流程的流程圖。
圖13是表示圖1所示的操舵裝置在接入電源後的處理流程的流程圖。
圖14是本發明第二實施方式的舵裝置的剖視圖。
圖15是圖14所示的舵裝置的一部分的放大剖視圖。
圖16是包括本發明第三實施方式的操舵裝置的船舶的俯視圖。
具體實施方式
以下，參照圖1至圖13，對包括本發明第一實施方式的操舵裝置的船舶進行說明。
圖1和圖2示出了船舶10的一例。該船舶10包括船體11、船外機12、操舵裝置 13。操舵裝置13包括具有舵輪15的舵部16、配置於船體11後部的操舵用的電動式致動器 部17、控制部18、電源開關19。致動器部17作為用於改變船外機12的舵角的驅動源起作 用。控制部18與舵部16及致動器部17電連接。舵部16、致動器部17及控制部18利用電 源開關19來導通電源或斷開電源。
舵部16包括利用舵輪15進行操作的舵裝置20。首先，參照圖3至圖7來對舵裝 置20進行說明。
圖3是表示舵裝置20的一例的剖視圖。舵裝置20包括防水規格的殼體21 ;插 入殼體21的轉向軸22 ;設於殼體21內部的溼式的摩擦產生機構23 ;輔助彈簧24 ；以及用 於對舵輪15的操作角進行檢測的舵傳感器(helm sensor) 25。輔助彈簧24由從例如波形 彈簧、碟形彈簧、波形墊圈等選擇出的彈性構件構成。
在轉向軸22的一個端部形成有供舵輪15固定的嵌合部30。在轉向軸22的另一 個端部設有形成舵傳感器25的一部分的作為被檢測構件的磁體31。轉向軸22能以軸線 X(i(圖3所不)為中心朝第一方向A和第二方向B旋轉。
在上述殼體21上形成有供轉向軸22插入的孔35、收容摩擦產生機構23的室36、 對輔助彈簧24進行支承的彈簧支承面37、供油口 38等。供油口 38在將油注入室36時被 使用。該供油口 38在將油供給至室36內之後被栓構件39堵塞。
在殼體21的後部利用螺釘等固定用構件51固定著蓋構件50。在蓋構件50上利用 固定用構件53固定著電路基板52。在電路基板52上配置有對上述磁體(被檢測構件)31 進行檢測的元件55。磁體31和元件55構成用於對轉向軸22的旋轉量和旋轉方向進行檢 測的舵傳感器25。由舵傳感器25檢測出的與轉向軸22的操作量(操作角)相關的電信號 被輸出至控制部18。
轉向軸22被插入到形成於殼體21的孔35中。此外，該轉向軸22被軸承構件60、 61支承成能自由旋轉。在轉向軸22與孔35的內周面之間設有密封件62、63。
在殼體21內部的室36中收容有摩擦產生機構23。圖4是表示摩擦產生機構23 的一部分的分解立體圖。
摩擦產生機構23包括旋轉體70、多個內部盤71、多個外部盤72、電磁致動器73及 電樞74。旋轉體70安裝於轉向軸22。內部盤71與旋轉體70—體旋轉。固定側的外部盤 72被配置成與內部盤71相對。內部盤71和外部盤72彼此在板厚方向上交錯地配置。該 摩擦產生機構23與收容於室36內的上述油接觸。
在旋轉體70的外周面上形成有沿著軸線X。(圖3所示)的花鍵75。在內部盤71的內周部形成有與花鍵75嵌合的齒部76。因此，內部盤71被保持成能相對於旋轉體70在軸線Xtl方向上移動，且能與旋轉體70 —體地旋轉。
旋轉體70利用固定用構件80固定於轉向軸22。固定用構件80的一例是在轉向軸22的徑向上插入的彈簧銷。旋轉體70能繞軸線Xtl與轉向軸22 —體旋轉。該轉向軸22 被碟形彈簧等彈性構件81朝蓋構件50的支承座82施力。
電磁致動器73包括由鐵類金屬等磁性體構成的軛部90 ;以及由銅線構成的線圈 91。來自未圖示的電源的電力經由控制部18被供給至線圈91。在軛部90的外周面與殼體 21的內周面之間設有密封件92。電樞74能沿著轉向軸22的軸線Xtl的方向移動。該電樞 74被在朝線圈91供給電力時產生的磁力朝軛部90吸引。當軛部74被朝軛部90吸引時， 內部盤71和外部盤72相互按壓。
軛部90利用固定用構件51固定於殼體21。在軛部90的一部分上形成有花鍵95。 齒部96與花鍵95嵌合。齒部96形成於外部盤72的外周部。因此,外部盤72能相對於殼體21在轉向軸22的軸線Xtl方向上移動。而且，該外部盤72以相對於殼體21不旋轉的方式保持於軛部90。
輔助彈簧24以施加初始負載而撓曲的狀態配置於殼體21的彈簧支承面37與電樞74之間。輔助彈簧24的一例是由彈簧材料構成的波形墊圈。利用輔助彈簧24產生的反彈負載始終對電樞74朝軛部90施力。
電磁致動器73僅在朝線圈91供給電力時吸引電樞74。換言之，當電磁致動器73 未被勵磁時，內部盤71和外部盤72僅因輔助彈簧24的反彈負載而被夾在電樞74與軛部 90之間，以產生摩擦力(制動力)。
另一方面，電磁致動器73通過產生基於供給至線圈91的電力大小的磁力來吸引電樞74。因此，當電磁致動器73被勵磁時，內部盤71和外部盤72因將輔助彈簧24的反彈負載和電磁致動器73的吸引力合在一起的力而被夾在電樞74與軛部90之間。因此，摩擦產生機構23在電磁致動器73被勵磁時產生較大的摩擦力。而且，根據供給至電磁致動器 73的電力的大小，能改變摩擦產生機構23的摩擦力，因此，能使舵輪15的操舵力(阻力) 變化。
圖5示出了旋轉體70的一部分和內部盤71的一部分。如圖5所示，在旋轉體70 的花鍵75與內部盤71的齒部76之間在旋轉體70的旋轉方向上形成有規定的間隙(遊隙)G。利用該間隙G允許旋轉體70和內部盤71相對地轉動微小的角度Θ。
能利用上述間隙G使旋轉體70和內部盤71相對轉動的角度Θ比舵傳感器25所檢測出的轉向軸22的旋轉角度的解析度大。即，轉向軸22能相對於內部盤71在超過舵傳感器25的檢測解析度的角度範圍(角度Θ )內自由轉動。
因此，在內部盤71和外部盤72被電磁致動器73彼此固定(鎖定)的狀態下，轉向軸22能相對於內部盤71在超過舵傳感器25的檢測解析度Θ的角度的範圍 中轉動。
圖6示出了設於內部盤71的排列用構件100。排列用構件100的一例是具有彈性的彈簧構件，並被配置成橫跨各內部盤71。該排列用構件100以各內部盤71的齒部76的位置彼此對齊的方式來對各內部盤71的旋轉方向的位置進行限制。由於設有排列用構件 100，因此，能防止因振動等擾動而使各內部盤71的齒部76的位置在旋轉方向上偏移。而且，排列用構件100能在內部盤71的旋轉方向上稍許撓曲。因此，能吸收在朝旋轉體70輸入轉矩時、各內部盤71的齒部76的微小的位置偏移。能利用排列用構件100使各內部盤 71的齒部76與花鍵75均等地抵接。
控制部18利用船舶操作者操作的調節用操作部110使供給至線圈91的電力變 化。圖7示出了配置於舵部16的儀錶盤等的調節用操作部110。該調節用操作部110包括 摩擦調節部111、遊隙調節部112及舵輪轉速設定部113。
當操作摩擦調節部111時，控制部18根據其操作量使供給至電磁致動器73的電 力變化。即，該控制部18包括使供給至電磁致動器73的電力變化的電腦程式，以作為使 摩擦產生機構23的摩擦力變化的元件。
在欲使例如操作舵輪15時的阻力(操舵力)變重的情況下，將摩擦調節部111朝 「摩擦大」側進行操作。這樣，供給至電磁致動器73的電力變大。藉此，電磁致動器73的磁 場增大，電樞74被更大的力吸引，從而使摩擦產生機構23的摩擦增加。由此，能使操舵力 變重。相反地，在欲使操舵力變輕的情況下，通過將摩擦調節部111朝「摩擦小」側進行操 作，使供給至電磁致動器73的電力變小。藉此，電磁致動器73的磁場減小，摩擦產生機構 23的摩擦減小,從而使操舵力變輕。
即便萬一因電磁致動器73的電源故障等而使電磁致動器73處於無通電狀態，也 可利用輔助彈簧24始終對電樞74朝軛部90施力。因此，在電源故障時也能使摩擦產生機 構23產生某一程度的摩擦力，從而能避免舵輪15因較小的力過度旋轉而產生的急劇的舵 角變化。
當操作遊隙調節部112時，控制部18對朝致動器部17的信號輸出進行控制，以使 舵輪15被操作之後到實際致動器部17進行動作為止的遊隙變化。該遊隙越小，則致動器 部17相對於舵輪15的動作越敏感地工作。
另外，該控制部18具有當舵輪轉速設定部113被操作時、使舵輪轉速變化的元件 (電腦程式)。此處，舵輪轉速是指舵輪15從中立位置旋轉至最大舵角而被鎖定為止的 舵輪的轉速。即，在控制部18和舵輪轉速設定部113中設有電腦程式，該電腦程式能 設定舵輪15在中立位置與鎖定狀態之間能取得的舵輪轉速。
例如，若利用舵輪轉速設定部113增加舵輪旋轉量，則在船舶10高速航行時等情 況下，可減小致動器部17相對於舵輪15的操作角的工作量。因此，能抑制在高速時路線急 劇變化。相反地，若利用舵輪轉速設定部113減小舵輪轉速，則在船舶10低速移動時，可增 加致動器部17相對於舵輪15的操作角的工作量。在該情況下，即使舵輪15的操作角較小， 也能大幅度地使舵轉向。
控制部18也可具有根據來自用於對例如發動機轉速等進行檢測的傳感器的信號 來自動地控制電磁致動器73這樣的功能。例如，當船舶10低速移動時，將較小的電力供給 至電磁致動器73以使操舵力變輕。此外，也可設有以下電腦程式隨著船舶10的速度增 大,通過使供給至電磁致動器73的電力增加來增加操舵力。
當使舵輪15朝右舷(starboard)側或朝左舷(port)側以達到上述舵輪轉速為止 全力旋轉時，控制部18將供給至電磁致動器73的電力設為最大。藉此，電磁致動器73的 磁場為最大，內部盤71和外部盤72被彼此鎖定。藉此，舵輪15處於鎖定狀態，從而阻止了 舵輪15進一步旋轉。即，在控制部18中設有在舵輪15從中立位置起的旋轉量達到預先設 定的舵輪轉速的狀態下、將使內部盤71和外部盤72鎖定的電力供給至電磁致動器73的元件(電腦程式)。
當通過使轉向軸22朝一個方向旋轉而處於上述鎖定狀態時，不能使舵輪15進一步旋轉。然而，當使舵輪15朝相反方向旋轉時，轉向軸22能在基於上述間隙(遊隙)G的角度Θ的範圍中移動。該相反方向的轉動、即轉向軸22從鎖定狀態朝相反方向返回可由舵傳感器25檢測出。根據此時的來自舵傳感器25的信號，控制部18解除摩擦產生機構23 的鎖定。因此，舵輪15能朝相反方向旋轉。
接著，對操舵用的致動器部17進行說明。
圖8示出了船外機12的一部分和致動器部17。船外機12利用支架130支承於船體11的後部壁11a。圖9和圖10是從上方觀察致動器部17和支架130的俯視圖。
支架130包括固定於船體11的固定支架部131a、131b ;以及移動支架部133。移動支架部133能相對於固定支架部131a、131b以傾斜軸132為中心在上下方向上移動。傾斜軸132是成為使船外機12向上傾斜時的中心的軸。傾斜軸132在船體11的寬度方向即水平方向上延伸。
船外機12安裝於移動支架部133。移動支架部133能利用未圖示的液壓致動器等傾斜驅動源在向下傾斜位置到向上傾斜位置的範圍中沿上下方向移動。即，該船外機12具有向上傾斜功能。
在移動支架部133上設有用於改變船外機12的操舵方向的操舵臂135。操舵臂 135能以設於移動支架部133的迴旋軸136(圖9和圖10所示)為中心在左右方向上轉動。 通過使操舵臂135在左右方向上運動，能使船外機12相對於船體11朝右舷(starboard) 側或朝左舷(port)側移動。
圖9示出了操舵臂135位於中立位置時的情況。當操舵臂135位於中立位置時， 船外機12位於舵角為零的中立位置，因此，船舶10直線前進。圖10示出了操舵臂135朝右舷側移動後的狀態。如圖10中雙點劃線所示，也能使操舵臂135移動至左舷側。在操舵臂135的前端部附近設有由例如孔構成的支承部139。
致動器部17包括第一支 承臂140和第二支承臂141。第一支承臂140利用螺母等固定件142固定於傾斜軸132的一端。在第一支承臂140與傾斜軸132之間配置有碟形彈簧等彈簧常數較大的彈性構件143。第二支承臂141利用螺母等固定件144固定於傾斜軸 132的另一端。在第二支承臂141與傾斜軸132之間配置有碟形彈簧等彈簧常數較大的彈性構件145。
致動器部17包括電動致動器150。該電動致動器150通過第一支承臂140及第二支承臂141固定於上述傾斜軸132的兩端部。圖11示出了電動致動器150的截面。電動致動器150包括在船體11的寬度方向上延伸的筒形的蓋構件151、第一電動機152、第二電動機153、進給絲槓154、後述螺母構件170等。第一電動機152安裝於蓋構件151的一端附近。第二電動機153安裝於蓋構件151的另一端附近。進給絲槓154利用電動機152、 153而旋轉。蓋構件151被設成與傾斜軸132平行。沿著進給絲槓154的軸線Xl形成有狹縫 151a。
如圖11所不,第一電動機152包括電動機殼體155 ;以及利用電力旋轉的旋轉體 156。電動機殼體155通過碟形彈簧等彈簧常數較大的彈性構件157利用螺母等固定件158 固定於第一支承臂140。
第二電動機153具有電動機殼體160 ；以及利用電力旋轉的旋轉體161。電動機殼體160通過碟形彈簧等彈簧常數較大的彈性構件162利用螺母等固定件163固定於第二支承臂141。由於這些電動機152、153彼此同步地朝相同的方向旋轉，因此，能從進給絲槓 154的兩端朝進給絲槓154施加轉矩。
在第一電動機152的電動機殼體155與第二電動機153的電動機殼體160之間彼此平行地設有四根連接杆165。這些連接杆165位於蓋構件151的外側，並沿著進給絲槓 154的軸線Xl (圖11所示)延伸。利用這些連接杆165將第一電動機152的電動機殼體 155和第二電動機153的電動機殼體160彼此結合。
在蓋構件151的內側配置有進給絲槓154。進給絲槓154具有沿著蓋構件151的長邊方向的軸線XI。進給絲槓154能利用第一電動機152和第二電動機153這兩個電動機產生的轉矩朝第一方向Rl或第二方向R2(圖11所示)旋轉。
在蓋構件151的內部收容有螺母構件170。螺母構件170具有形成於其內部的螺旋形的循環路；以及在該循環路中循環的許多個滾珠。螺母構件170通過上述滾珠以能自由旋轉的方式與進給絲槓154螺合。當進給絲槓154相對於螺母構件170相對旋轉時， 根據進給絲槓154的旋轉方向和旋轉量使螺母構件170移動。S卩，螺母構件170在蓋構件 151的內部沿著軸線Xl朝第一方向Fl或第二方向F2 (圖11所示)往復移動。由進給絲槓 154和螺母構件170構成滾珠絲槓機構。
在螺母構件170上設有驅動臂171。驅動臂171沿著形成於蓋構件151的狹縫 151a與螺母構件170 —體地朝第一方向Fl或第二方向F2移動。在形成於驅動臂171的長孔172中插入由例如銷或螺栓構成的卡合構件173。卡合構件173能沿著長孔172在驅動臂171的前後方向上移動。
卡合構件173與操舵臂135的支承部139連接。當驅動臂171朝第一方向Fl或第二方向F2移動時，卡合構件173朝與驅動臂171相同的方向移動，因此，操舵臂135移動至右舷側或左舷側。
在蓋構件151的內側收容有一對保護罩180、181。保護罩180、181由合成樹脂或橡膠構成。一個保護罩180設於第一電動機152與螺母構件170之間。另一個保護罩181 設於第二電動機153與螺母構件170之間。這些保護罩180、181成形為折皺狀，並能在進給絲槓154的軸線Xl方向上自由伸縮。保護罩180、181覆蓋進給絲槓154。
本實施方式的致動器部17包括用於對操舵臂135是否位於中立位置進行檢測的中立位置檢測傳感器190 ;以及用於對操舵臂135的舵角進行檢測的舵角傳感器191。當操舵臂135位於中立位置時，表示中立位置的信號被從中立位置檢測傳感器190輸出至控制部18。
以下，對操舵裝置13的作用進行說明。
當使舵輪15旋轉時，利用舵傳感器25檢測出其旋轉量(舵角)，並將與舵角的方向和舵角量相關的電信號輸送至控制部18。控制部18以從舵傳感器25輸出至控制部18 的目標舵角與由舵角傳感器191檢測出的船外機12的實際舵角一致的方式使第一電動機 152及第二電動機153旋轉。
通過使第一電動機152`154旋轉時，根據進給絲槓154的旋轉量和旋轉方向，螺母構件170和驅動臂171朝第一方向Fl或第二方向F2(圖11 所示)移動。
驅動臂171的位置即操舵臂135的舵角被舵角傳感器191檢測出。控制部18將 由中立位置檢測傳感器190檢測出的操舵臂135的中立位置用作舵角的基準位置。此外， 以由舵角傳感器191檢測出的操舵臂135的實際舵角與從舵傳感器25傳輸出的目標舵角 一致的方式控制電動機152、153。
例如，當舵輪15被朝右舷方向操舵時,第一電動機152及第二電動機153朝第一 方向Rl (圖11所示)旋轉。因此，驅動臂171朝第一方向Fl移動。此外，當由舵角傳感器 191檢測出的舵角與目標舵角一致時，第一電動機152及第二電動機153停止，驅動臂171 也停止。此時，一個保護罩180收縮，另一個保護罩181伸長。
相反地。當舵輪15被朝左舷方向操舵時，第一電動機152及第二電動機153朝第 二方向R2旋轉。因此，驅動臂171朝第二方向F2(圖11所示)移動。此外，當由舵角傳感 器191檢測出的舵角與目標舵角一致時，第一電動機152及第二電動機153停止，驅動臂 171也停止。此時，一個保護罩180延伸，另一個保護罩181收縮。
根據本實施方式的操舵裝置13，內置於舵裝置20的摩擦產生機構23的電磁致動 器73被控制部18控制。船舶操作者能通過操作調節用操作部110來調節舵輪15的操作 力(阻力)、遊隙或調節舵輪轉速。另外，根據輸入控制部18的來自各種傳感器的信號來控 制電磁致動器73，因此，能以形成適於船舶操作狀況的狀態的方式自動調節舵部16。
而且，在因電磁致動器73的電源故障而處於無通電狀態時，能利用輔助彈簧24對 舵輪15的旋轉施加阻力。因此，也能避免因舵輪15意外地急劇變輕而引起的問題。
在本實施方式的舵裝置20中，當電源開關19斷開時，舵輪15能與船外機12的朝 向無關係地自由旋轉。因此，當電源斷開時，船外機12的朝向和舵輪15的舵位置不對應。 因此，控制部18包括執行圖12所示的接入電源時的處理的電腦程式；以及執行圖13所 示的接入電源時的處理的電腦程式。首先，參照圖12，對接入電源時的處理進行說明。
在圖12中的步驟SI中，當對電源開關19進行導通操作時，轉移至步驟S2。在步 驟S2中，利用舵角傳感器191檢測出操舵臂135的舵位置即「致動器舵位置」。然後，轉移 至步驟S3。
在步驟S3中，利用舵傳感器25檢測出舵輪15的旋轉角即「舵旋轉角」。在步驟S4 中，根據上述「舵旋轉角」和預先由轉速設定部113設定的「舵輪轉速設定值」來算出「舵輪 位置」。
在步驟S5中，對上述「舵輪位置」與上述「致動器舵位置」是否一致進行判斷。在 「舵輪位置」與「致動器舵位置」 一致的情況下，轉移至步驟S6。在「舵輪位置」與「致動器 舵位置」不一致的情況下，通過使舵輪15旋轉而返回至步驟S5。在舵輪15旋轉的中途「舵 輪位置」與「致動器舵位置」一致，因此，轉移至步驟S6。在步驟S6中，將「舵輪位置」輸送 至控制部18的CPU (central processing unit :中央處理器)。
在本實施方式中，通過執行以上說明的接入電源時的處理，當電源開關19被導通 操作時，能使舵輪15的位置(舵輪位置)與船外機12的朝向(致動器舵位置)對應。在 接入電源時的處理結束之後，轉移至圖13所示的電源導通後的通常處理。
接著，對圖13所示的電源導通後的處理(通常處理)進行說明。
在圖13中的步驟SlO中，利用舵角傳感器191檢測出操舵臂135的舵位置即「致 動器舵位置」。然後，轉移至步驟S11。在步驟Sll中，利用舵傳感器25檢測出舵輪15的旋 轉角即「舵旋轉角」。在步驟S12中，根據上述「舵旋轉角」和預先由轉速設定部113設定的 「舵輪轉速設定值」來算出「舵輪位置」。
在步驟S13中，對上述「舵輪位置」與上述「致動器舵位置」是否一致進行判斷。在 「舵輪位置」與「致動器舵位置」不一致的情況下，轉移至步驟S14。在步驟S13中，若「舵輪 位置」與「致動器舵位置」 一致，則實際的舵角與目標舵角一致，因此，使電動機152、153停 止而結束。
在步驟S14中，在使致動器部17的電動機152、153旋轉之後，轉移至步驟S15。步 驟S15中，對供給至電動機152、153的驅動電流是否超過了正常範圍進行判斷。若驅動電 流在正常範圍內，則返回至步驟S13。
當在致動器部17中產生某些故障而使電動機152、153不正常旋轉時，驅動電流比 正常時大。因此，在步驟S15中，在判斷出驅動電流超過了正常範圍的情況下，轉移至步驟 S16。
在步驟S16中，通過增大供給至舵裝置20的電磁致動器73的電流，來使摩擦產生 機構23的摩擦力比正常時大。藉此，使舵輪15旋轉所需的力會增加，因此，船舶操作者能 識別出在致動器部17中產生了某些故障，從而能採取必要的對策。
在步驟S17中，通過對電動機152、153的驅動電流進行抑制，可避免在電動機152、 153中流動過量的電流。藉此，能保護電動機152、153。
圖14和圖15示出了本發明第二實施方式的舵裝置20A。圖15是將舵裝置20A的 一部分放大後的剖視圖。以下，對該舵裝置20A進行說明。另外，對於該舵裝置20A的與第 一實施方式的舵裝置20(圖1 圖7)相同的部位標註與第一實施方式的舵裝置20相同的 符號。
舵裝置20A的殼體21由第一殼體構件21a和第二殼體構件21b構成。第二殼體 構件21b利用固定用構件51a固定於第一殼體構件21a。在第二殼體構件21b的內側插入 蓋構件50。蓋構件50利用固定用構件51b固定於第二殼體構件21b。在形成於蓋構件50 的凹部200中收容了具有舵傳感器25的電路基板52。電路基板52利用固定用構件53固 定於蓋構件50。配線構件205 (圖14中示出了一部分)與電路基板52電導通。
在位於殼體21內側的轉向軸22的端部附近配置有由例如碟形彈簧等構成的彈性 構件210。轉向軸22被該彈性構件210朝從殼體21突出的方向(圖14中箭頭H所示的方 向)施力。彈性構件210在受到沿轉向軸22的軸線Xci*向輸入的負載時會發生撓曲，因 此，也兼有吸收軸線Xtl方向的振動等的功能。
在位於殼體21內側的轉向軸22的端部設有保持件構件220。保持件構件220被 插入在蓋構件50中央部形成的凹部221中。該保持件構件220被支承座82支承成能繞轉 向軸22的軸線Xtl自由旋轉。保持件構件220能相對於殼體21繞軸線Xtl相對自由旋轉。
在保持件構件220的端面設有作為被檢測構件的一例的磁體31。磁體31位於轉 向軸22的軸線Xtl的延長線上。在電路基板52上配置有舵傳感器25。舵傳感器25包括利 用磁體31的磁力對轉向軸22的旋轉位置進行檢測的元件55。
在保持件構件220上設有由銷等構成的杆狀的連接構件225。該連接構件225在保持件構件220的徑向上延伸。轉向軸22和保持件構件220利用連接構件225彼此連接 在一起。保持件構件220能與轉向軸22 —起旋轉。而且，該保持件構件220能相對於轉向 軸22沿軸線Xtl方向相對移動。
在轉向軸22的端部形成有沿著軸線X。的孔230。在該孔230中收容有由例如壓 縮螺旋彈簧構成的彈簧構件231。彈簧構件231被設成在孔230的內壁與連接構件225之 間壓縮的狀態。保持件構件220被彈簧構件231朝舵傳感器25施力。
因此，無論轉向軸22的軸線X。方向的位置如何，保持件構件220都能被保持成相 對於舵傳感器25使軸線Xtl方向的位置始終一定。由此，即使轉向軸22的位置在軸線Xtl方 向上偏移，也能將從被檢測構件(磁體31)到舵傳感器25為止的距離I (圖15所示)保持 成一定，舵傳感器25能輸出始終穩定的信號。
如圖14所示，殼體21的端面240被支承在與船體側的舵安裝壁241抵接的狀態 下。該舵裝置20A利用朝舵安裝壁241突出的多根安裝用螺栓242和與螺栓242螺合的螺 母構件243固定於舵安裝壁241。安裝用螺栓242設於殼體21。安裝用螺栓242從殼體21 的端面240朝船體側的區域S (圖14所示)突出。安裝用螺栓242被插入在舵安裝壁241 上形成的第一通孔250中。
殼體21的端面240與舵安裝壁241抵接。也可在端面240與舵安裝壁241之間 設有防水墊圈等。使螺母構件243從舵安裝壁241的內側與安裝用螺栓242螺合。通過固 定螺母構件243，將舵裝置20A固定於舵安裝壁241。在舵安裝壁241上形成有用於供配線 構件205穿過的第二通孔251。
在該舵裝置20A中，安裝於電路基板52的各種電路零件被收容在殼體21內側的 凹部200。換言之，從殼體21的端面240朝舵安裝壁241突出的構件僅僅是配線構件205 和安裝用螺栓242。因此，在舵安裝壁241上開口的孔是用於供安裝用螺栓242穿過的較小 的通孔250和用於供配線構件205穿過的較小的通孔251就足夠了。因此，形成於舵安裝 壁241的通孔250、251與為安裝現有液壓式舵裝置而形成於舵安裝壁的直徑較大的孔相比 是較小的，因而，通孔250、251的機械加工等變得簡單。
以上說明的舵裝置20A的上述以外的結構和作用與第一實施方式的舵裝置20(圖1 圖7)是相同的，因此，對兩者的相同部位標註相同的符號並省略說明。
圖16示出了包括本發明第三實施方式的操舵裝置的船舶10A。改變船外機12的 朝向的驅動源即致動器部17構成得與第一實施方式的致動器部17相同。該船舶IOA包 括具有第一舵部16a的第一控制系統；以及具有第二舵部16b的第二控制系統。在第一 舵部16a上配置有第一舵裝置20a、第一遙控式發動機控制裝置300a、第一切換開關301a。 在第二舵部16b上配置有第二舵裝置20b、第二遙控式發動機控制裝置300b、第二切換開關 301b。
第一舵裝置20a和第二舵裝置20b分別構成得與上述舵裝置20A相同。當將第一 切換開關301a設為導通時，第一舵裝置20a和第一發動機控制裝置300a的信號被輸入控 制部18。即，第一控制系統有效。當第一控制系統有效時，進行基於第一舵裝置20a的致動 器部17的控制和基於第一發動機控制裝置300a的船外機12的發動機控制(轉換操作和 節流控制)。
當將第二切換開關301b設為導通時，第二舵裝置20b和第二發動機控制裝置300b的信號被輸入控制部18。即，切換至第二控制系統。當第二控制系統有效時，進行基於第二舵裝置20b的致動器部17的控制和基於第二發動機控制裝置300b的船外機12的發動機控制(轉換操作和節流控制)。
這樣，根據本實施方式的船舶IOA的操舵裝置，能利用切換開關301a、301b進行切換，以使第一控制系統和第二控制系統中的船舶操作者所使用的控制系統有效。關於除此之外的結構，該船舶IOA的操舵裝置是與第一及第二實施方式的操舵裝置10的操舵裝置13 相同的，因此，對於與第一及第二實施方式相同的部位標註相同的符號並省略說明。
工業上的可利用性
本發明的操舵裝置能適用於具有船外機的各種形態的船舶。另外，當實施本發明時，當然也可以從舵裝置的殼體、轉向軸、摩擦產生機構、輔助彈簧、舵傳感器、內部盤、外部盤、電磁致動器、控制部入手對構成操舵裝置的各構件的結構、配置等進行各種改變來加以實施。
(符號說明)
12船外機
13操舵裝置
20、20A 舵裝置
21殼體
22轉向軸
23摩擦產生機構
24輔助彈簧
25舵傳感器
70旋轉體
71內部盤
72外部盤
73電磁致動器
74電樞
110調節用操作部
152、153 電動機
權利要求
1.一種船外機的操舵裝置(13)，具有舵裝置(20)，其特徵在於， 所述舵裝置(20)具有 殼體(21)； 轉向軸(22)，該轉向軸(22)以能自由旋轉的方式設於所述殼體(21)，並利用舵輪(15)旋轉； 舵傳感器(25)，該舵傳感器(25)對所述轉向軸(22)的旋轉進行檢測；以及 摩擦產生機構(23)，該摩擦產生機構(23)收容於所述殼體(21)內， 所述摩擦產生機構(23)包括 內部盤(71)，該內部盤(71)與所述轉向軸(22) —起旋轉； 外部盤(72)，該外部盤(72)被配置成與所述內部盤(71)相對； 電磁致動器(73)； 電樞(74)，當朝所述電磁致動器(73)供給電力時，該電樞(74)在使所述內部盤(71)和外部盤(72)相互壓緊的方向上移動；以及 輔助彈簧(24)，該輔助彈簧(24)在使所述內部盤(71)和外部盤(72)相互壓緊的方向上對所述電樞(74)進行施力。
2.如權利要求1所述的操舵裝置，其特徵在於， 所述操舵裝置具有對所述電磁致動器(73)進行控制的控制部(18)， 所述控制部(18)具有通過使供給至所述電磁致動器(73)的電力變化來使在所述摩擦產生機構(23)的所述內部盤(71)與外部盤(72)之間產生的摩擦力變化的元件。
3.如權利要求2所述的操舵裝置，其特徵在於， 所述操舵裝置具有能設定所述摩擦產生機構(23)的所述摩擦力的調節用操作部(110)。
4.如權利要求2所述的操舵裝置，其特徵在於， 所述控制部(18)具有當所述舵輪(15)從中立位置起的轉速達到預先設定的轉速時、將使所述內部盤(71)與外部盤(72)處於鎖定狀態的電力供給至所述電磁致動器(73)的元件。
5.如權利要求4所述的操舵裝置，其特徵在於， 所述操舵裝置具有調節用操作部(110)，該調節用操作部(110)能設定所述舵輪(15)從所述中立位置到所述鎖定狀態為止能取得的舵輪轉速。
6.如權利要求4所述的操舵裝置，其特徵在於，具有 旋轉體(70)，該旋轉體(70)與所述轉向軸(22) —起旋轉； 花鍵(75)，該花鍵(75)形成於所述旋轉體(70)； 齒部(76)，該齒部(76)形成於所述內部盤(71)，並與所述花鍵(75)卡合；以及間隙(G)，該間隙(G)形成於所述花鍵(75)與所述齒部(76)之間，當所述內部盤(71)和外部盤(72)處於所述鎖定狀態時，所述間隙(G)允許所述轉向軸(22)相對於所述內部盤(71)相對轉動以下角度以上的量，該角度超過所述舵傳感器(25)的角度檢測的解析度。
7.如權利要求6所述的操舵裝置，其特徵在於， 所述內部盤(71)在所述轉向軸(22)的軸線(Xtl)方向上配置有多片，此外，還具有用於將各內部盤(71)的所述齒部(76)的位置彼此對齊的排列用構件(100)。
8.如權利要求1所述的操舵裝置，其特徵在於，具有 保持件構件(220)，該保持件構件(220)設於所述轉向軸(22)的端部，並能在所述轉向軸(22)的軸線(Xtl)方向上自由移動； 被檢測構件(31)，該被檢測構件(31)設於所述保持件構件(220);以及 彈簧構件(231)，該彈簧構件(231)設於所述轉向軸(22)，並通過對所述保持件構件(220)朝所述舵傳感器(25)進行施力來將從所述被檢測構件(31)到所述舵傳感器(25)為止的距離保持成一定。
9.如權利要求1所述的操舵裝置，其特徵在於，具有 電路基板(52)，該電路基板(52)收容於所述殼體(21)； 端面(240)，該端面(240)形成於所述殼體(21)，並支承於船體側的舵安裝壁(24)； 第一通孔(250)和第二通孔(251)，該第一通孔(250)和第二通孔(251)形成於所述舵安裝壁(241)； 安裝用螺栓(242)，該安裝用螺栓(242)從所述殼體(21)的所述端面(240)朝所述舵安裝壁(241)突出，且插入所述第一通孔(250);以及 配線構件(205)，該配線構件(205)與所述電路基板(52)電連接，且插入所述第二通孔(251)。
10.如權利要求1所述的操舵裝置，其特徵在於， 所述操舵裝置還具有操舵用的致動器部(17)、控制部(18)及電源開關(19)， 所述控制部(18)具有 當對所述電源開關(19)進行導通操作時對所述致動器部(17)的舵位置進行檢測的元件(S2)； 根據由所述舵傳感器(25)檢測出的舵旋轉角和預先設定的舵輪轉速設定值來算出舵輪位置的元件(S4)； 對所述舵輪位置與所述致動器部(17)的所述舵位置是否一致進行判定的元件(S5)；以及 當所述舵輪位置與所述致動器部(17)的所述舵位置一致時將所述舵輪位置輸送至所述控制部(18)的CPU的元件(S6)。
11.如權利要求10所述的操舵裝置，其特徵在於， 所述控制部(18)具有 當所述舵輪位置與所述致動器部(17)的所述舵位置不一致時朝所述致動器部(17)供給驅動電流的元件(S14)； 對所述驅動電流是否超過了正常範圍進行判斷的元件(S15);以及當所述驅動電流超過了正常範圍時使所述摩擦產生機構(23)的摩擦力增大的元件(S16)。
12.如權利要求1所述的操舵裝置，其特徵在於，具有 操舵用的致動器部(17)； 第一舵部(16a),該第一舵部(16a)配置有第一舵裝置(20a)、第一發動機控制裝置(300a)及第一切換開關(301a)； 第二舵部(16b)，該第二舵部(16b)配置有第二舵裝置(20b)、第二發動機控制裝置(300b)及第二切換開關(301b);以及 切換元件，當對所述第一切換開關(301a)進行導通操作時，該切換元件將基於所述第一舵裝置(20a)及第一發動機控制裝置(300a)的控制設為有效，當對所述第二切換開關(301b)進行導通操作時，所述切換元件將基於所述第二舵裝置(20b)及第二發動機控制裝置(300b)的控制設為有效。
全文摘要
一種船外機的操舵裝置，在舵裝置(20)的殼體(21)上設有轉向軸(22)。轉向軸(22)的旋轉由舵傳感器(25)檢測出。在殼體(21)的內部設有摩擦產生機構(23)。摩擦產生機構(23)包括設於轉向軸(22)的旋轉體(70)；與旋轉體(70)一體旋轉的內部盤(71)；與內部盤(71)相對的外部盤(72)；電磁致動器(73)；以及由電磁致動器(73)驅動的電樞(74)。在殼體(21)內配置有輔助彈簧(24)。輔助彈簧(24)在盤(71)和盤(72)相互按壓的方向上對電樞(74)進行施力。
文檔編號B63H25/02GK103068672SQ20118003957
公開日2013年4月24日 申請日期2011年5月2日 優先權日2010年8月19日
發明者鷲野圭史, 牧田佳紘 申請人:日發美克株式會社