船外机的操舵装置的制作方法

专利名称：船外机的操舵装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及船外机的电动式的操舵装置，特别地，涉及具有由舵轮操作的舵部的操舵装置。
背景技术：
目前，作为船外机的操舵装置，已知有一种在例如舵轮(舵)上设置液压泵、并在船外机附近配置有被上述液压泵驱动的液压致动器的操舵装置。在该操舵装置中，利用由上述液压泵产生的液压改变船外机的方向。另外，也已知有一种通过将舵轮的旋转运动经由推拉缆线(push-pull cable)传递至船外机来改变船外机的方向的机械式的操舵装置。由于这些操舵装置由所谓人工(船舶操作者的力)来操作，因此，根据船舶操作状况在需要非常大的操作力这点上存在改善的余地。因此，也可考虑例如专利文献I所公开的那样将用于对舵轮的操作量进行检测的传感器配置于舵部的操舵装置。利用从该传感器输出的电信号来驱动操舵的驱动源即电动式的致动器部。在这种操作装置中，根据上述传感器的输出来驱动上述致动器部，因此，使舵轮旋转的力较小即可。然而，有时舵轮因较小的力过度旋转也不是理想的，因此，在舵部上设有摩擦产生机构。现有技术文献专利文献专利文献1:美国专利第7137347号说明书

发明内容
发明所要解决的技术问题专利文献I中记载的操舵装置的摩擦产生机构因电磁致动器而产生摩擦力。因此，当因电源故障等而在上述电磁致动器中产生通电不良时，舵轮有时会因小的力而突然旋转。在该情况下，不仅对舵轮的操作不知所措，也会成为误操作船舶的原因。因此，本发明提供一种能在操作舵轮时产生适度阻力的船外机的操舵装置。解决技术问题所采用的技术方案本发明的船外机的操舵装置具有舵装置，上述舵装置具有壳体；转向轴，该转向轴以能自由旋转的方式设于上述壳体，并利用舵轮旋转；舵传感器，该舵传感器对上述转向轴的旋转进行检测；以及摩擦产生机构,该摩擦产生机构收容于上述壳体内。该摩擦产生机构包括内部盘，该内部盘与上述转向轴一起旋转；外部盘，该外部盘被配置成与上述内部盘相对；电磁致动器；电枢，当朝上述电磁致动器供给电力时，该电枢在使上述内部盘和外部盘相互压紧的方向上移动；以及辅助弹簧，该辅助弹簧在使上述内部盘和外部盘相互压紧的方向上对上述电枢始终进行施力。在本发明的一实施方式中，上述操舵装置具有对上述电磁致动器进行控制的控制部，上述控制部具有通过使供给至上述电磁致动器的电力变化来使在上述摩擦产生机构的上述内部盘与外部盘之间产生的摩擦力变化的元件。另外，上述操舵装置也可具有能设定 上述摩擦产生机构的摩擦力的调节用操作部。上述控制部也可具有当上述舵轮从中立位置起的转速达到预先设定的转速时、将 使上述内部盘与外部盘处于锁定状态的电力供给至上述电磁致动器的元件。另外，上述操 舵装置也可具有调节用操作部，该调节用操作部能设定上述舵轮从上述中立位置到上述锁 定状态为止能取得的舵轮转速。在本发明一实施方式中，具有旋转体，该旋转体与上述转向轴一起旋转；花键， 该花键形成于上述旋转体；齿部，该齿部形成于上述内部盘，并与上述花键卡合；以及间 隙，该间隙限定于上述花键与上述齿部之间，当上述内部盘和外部盘处于上述锁定状态时， 上述间隙允许上述转向轴相对于上述内部盘相对转动以下角度以上的量，该角度超过上述 舵传感器的角度检测的分辨率。此外，也可采用以下结构上述内部盘在上述转向轴的轴线 方向上配置有多片，此外，还具有用于将各内部盘的上述齿部的位置彼此对齐的排列用构 件。在本发明另一实施方式中，具有保持件构件，该保持件构件设于上述转向轴的端 部，并能在上述转向轴的轴线方向上自由移动；被检测构件，该被检测构件设于上述保持件 构件；以及弹簧构件，该弹簧构件设于上述转向轴，并通过对上述保持件构件朝上述舵传感 器进行施力来将从上述被检测构件到上述舵传感器为止的距离保持成一定。在本发明一实施方式中，具有电路基板，该电路基板收容于上述壳体；端面，该 端面形成于上述壳体，并支承于船体侧的舵安装壁；第一通孔和第二通孔，该第一通孔和第 二通孔形成于上述舵安装壁；安装用螺栓，该安装用螺栓从上述壳体的上述端面朝上述舵 安装壁突出，且插入上述第一通孔；以及配线构件，该配线构件与上述电路基板电连接，且 插入上述第二通孔。发明效果根据本发明，能通过利用设于舵装置的电磁致动器操作摩擦产生机构来调节舵轮 的操作力(阻力)。而且，在因电磁致动器的电源故障等而处于无通电状态时，能利用辅助 弹簧将某一程度大小的阻力施加至舵轮，因此，能避免因舵轮突发性地变轻而产生的问题。


图1是表示包括本发明第一实施方式的操舵装置的船舶的侧视图。图2是图1所示的船舶的俯视图。图3是图1所示的船舶的舵装置的剖视图。图4是表示图3所示的舵装置的摩擦产生机构的一部分的分解立体图。图5是表示图4所示的摩擦产生机构的一部分的剖视图。图6是表示图4所示的摩擦产生机构的一部分的立体图。图7是图1所示的船舶的舵部的调节用操作部的主视图。图8是表示图1所示的船舶的船外机的一部分和操舵用的致动器部的立体图。图9是图8所示的致动器部和支架的俯视图。图10是表示图8所示的致动器部被朝右舷侧操作的状态的俯视图。图11是图8所示的致动器部的沿水平方向的剖视图。
图12是表示图1所示的操舵装置在接入电源时的处理流程的流程图。
图13是表示图1所示的操舵装置在接入电源后的处理流程的流程图。
图14是本发明第二实施方式的舵装置的剖视图。
图15是图14所示的舵装置的一部分的放大剖视图。
图16是包括本发明第三实施方式的操舵装置的船舶的俯视图。
具体实施方式
以下，参照图1至图13，对包括本发明第一实施方式的操舵装置的船舶进行说明。
图1和图2示出了船舶10的一例。该船舶10包括船体11、船外机12、操舵装置 13。操舵装置13包括具有舵轮15的舵部16、配置于船体11后部的操舵用的电动式致动器 部17、控制部18、电源开关19。致动器部17作为用于改变船外机12的舵角的驱动源起作 用。控制部18与舵部16及致动器部17电连接。舵部16、致动器部17及控制部18利用电 源开关19来导通电源或断开电源。
舵部16包括利用舵轮15进行操作的舵装置20。首先，参照图3至图7来对舵装 置20进行说明。
图3是表示舵装置20的一例的剖视图。舵装置20包括防水规格的壳体21 ;插 入壳体21的转向轴22 ;设于壳体21内部的湿式的摩擦产生机构23 ;辅助弹簧24 ；以及用 于对舵轮15的操作角进行检测的舵传感器(helm sensor) 25。辅助弹簧24由从例如波形 弹簧、碟形弹簧、波形垫圈等选择出的弹性构件构成。
在转向轴22的一个端部形成有供舵轮15固定的嵌合部30。在转向轴22的另一 个端部设有形成舵传感器25的一部分的作为被检测构件的磁体31。转向轴22能以轴线 X(i(图3所不)为中心朝第一方向A和第二方向B旋转。
在上述壳体21上形成有供转向轴22插入的孔35、收容摩擦产生机构23的室36、 对辅助弹簧24进行支承的弹簧支承面37、供油口 38等。供油口 38在将油注入室36时被 使用。该供油口 38在将油供给至室36内之后被栓构件39堵塞。
在壳体21的后部利用螺钉等固定用构件51固定着盖构件50。在盖构件50上利用 固定用构件53固定着电路基板52。在电路基板52上配置有对上述磁体(被检测构件)31 进行检测的元件55。磁体31和元件55构成用于对转向轴22的旋转量和旋转方向进行检 测的舵传感器25。由舵传感器25检测出的与转向轴22的操作量(操作角)相关的电信号 被输出至控制部18。
转向轴22被插入到形成于壳体21的孔35中。此外，该转向轴22被轴承构件60、 61支承成能自由旋转。在转向轴22与孔35的内周面之间设有密封件62、63。
在壳体21内部的室36中收容有摩擦产生机构23。图4是表示摩擦产生机构23 的一部分的分解立体图。
摩擦产生机构23包括旋转体70、多个内部盘71、多个外部盘72、电磁致动器73及 电枢74。旋转体70安装于转向轴22。内部盘71与旋转体70—体旋转。固定侧的外部盘 72被配置成与内部盘71相对。内部盘71和外部盘72彼此在板厚方向上交错地配置。该 摩擦产生机构23与收容于室36内的上述油接触。
在旋转体70的外周面上形成有沿着轴线X。(图3所示)的花键75。在内部盘71的内周部形成有与花键75嵌合的齿部76。因此，内部盘71被保持成能相对于旋转体70在轴线Xtl方向上移动，且能与旋转体70 —体地旋转。
旋转体70利用固定用构件80固定于转向轴22。固定用构件80的一例是在转向轴22的径向上插入的弹簧销。旋转体70能绕轴线Xtl与转向轴22 —体旋转。该转向轴22 被碟形弹簧等弹性构件81朝盖构件50的支承座82施力。
电磁致动器73包括由铁类金属等磁性体构成的轭部90 ;以及由铜线构成的线圈 91。来自未图示的电源的电力经由控制部18被供给至线圈91。在轭部90的外周面与壳体 21的内周面之间设有密封件92。电枢74能沿着转向轴22的轴线Xtl的方向移动。该电枢 74被在朝线圈91供给电力时产生的磁力朝轭部90吸引。当轭部74被朝轭部90吸引时， 内部盘71和外部盘72相互按压。
轭部90利用固定用构件51固定于壳体21。在轭部90的一部分上形成有花键95。 齿部96与花键95嵌合。齿部96形成于外部盘72的外周部。因此,外部盘72能相对于壳体21在转向轴22的轴线Xtl方向上移动。而且，该外部盘72以相对于壳体21不旋转的方式保持于轭部90。
辅助弹簧24以施加初始负载而挠曲的状态配置于壳体21的弹簧支承面37与电枢74之间。辅助弹簧24的一例是由弹簧材料构成的波形垫圈。利用辅助弹簧24产生的反弹负载始终对电枢74朝轭部90施力。
电磁致动器73仅在朝线圈91供给电力时吸引电枢74。换言之，当电磁致动器73 未被励磁时，内部盘71和外部盘72仅因辅助弹簧24的反弹负载而被夹在电枢74与轭部 90之间，以产生摩擦力(制动力)。
另一方面，电磁致动器73通过产生基于供给至线圈91的电力大小的磁力来吸引电枢74。因此，当电磁致动器73被励磁时，内部盘71和外部盘72因将辅助弹簧24的反弹负载和电磁致动器73的吸引力合在一起的力而被夹在电枢74与轭部90之间。因此，摩擦产生机构23在电磁致动器73被励磁时产生较大的摩擦力。而且，根据供给至电磁致动器 73的电力的大小，能改变摩擦产生机构23的摩擦力，因此，能使舵轮15的操舵力(阻力) 变化。
图5示出了旋转体70的一部分和内部盘71的一部分。如图5所示，在旋转体70 的花键75与内部盘71的齿部76之间在旋转体70的旋转方向上形成有规定的间隙(游隙)G。利用该间隙G允许旋转体70和内部盘71相对地转动微小的角度Θ。
能利用上述间隙G使旋转体70和内部盘71相对转动的角度Θ比舵传感器25所检测出的转向轴22的旋转角度的分辨率大。即，转向轴22能相对于内部盘71在超过舵传感器25的检测分辨率的角度范围(角度Θ )内自由转动。
因此，在内部盘71和外部盘72被电磁致动器73彼此固定(锁定)的状态下，转向轴22能相对于内部盘71在超过舵传感器25的检测分辨率Θ的角度的范围 中转动。
图6示出了设于内部盘71的排列用构件100。排列用构件100的一例是具有弹性的弹簧构件，并被配置成横跨各内部盘71。该排列用构件100以各内部盘71的齿部76的位置彼此对齐的方式来对各内部盘71的旋转方向的位置进行限制。由于设有排列用构件 100，因此，能防止因振动等扰动而使各内部盘71的齿部76的位置在旋转方向上偏移。而且，排列用构件100能在内部盘71的旋转方向上稍许挠曲。因此，能吸收在朝旋转体70输入转矩时、各内部盘71的齿部76的微小的位置偏移。能利用排列用构件100使各内部盘 71的齿部76与花键75均等地抵接。
控制部18利用船舶操作者操作的调节用操作部110使供给至线圈91的电力变 化。图7示出了配置于舵部16的仪表盘等的调节用操作部110。该调节用操作部110包括 摩擦调节部111、游隙调节部112及舵轮转速设定部113。
当操作摩擦调节部111时，控制部18根据其操作量使供给至电磁致动器73的电 力变化。即，该控制部18包括使供给至电磁致动器73的电力变化的计算机程序，以作为使 摩擦产生机构23的摩擦力变化的元件。
在欲使例如操作舵轮15时的阻力(操舵力)变重的情况下，将摩擦调节部111朝 “摩擦大”侧进行操作。这样，供给至电磁致动器73的电力变大。藉此，电磁致动器73的磁 场增大，电枢74被更大的力吸引，从而使摩擦产生机构23的摩擦增加。由此，能使操舵力 变重。相反地，在欲使操舵力变轻的情况下，通过将摩擦调节部111朝“摩擦小”侧进行操 作，使供给至电磁致动器73的电力变小。藉此，电磁致动器73的磁场减小，摩擦产生机构 23的摩擦减小,从而使操舵力变轻。
即便万一因电磁致动器73的电源故障等而使电磁致动器73处于无通电状态，也 可利用辅助弹簧24始终对电枢74朝轭部90施力。因此，在电源故障时也能使摩擦产生机 构23产生某一程度的摩擦力，从而能避免舵轮15因较小的力过度旋转而产生的急剧的舵 角变化。
当操作游隙调节部112时，控制部18对朝致动器部17的信号输出进行控制，以使 舵轮15被操作之后到实际致动器部17进行动作为止的游隙变化。该游隙越小，则致动器 部17相对于舵轮15的动作越敏感地工作。
另外，该控制部18具有当舵轮转速设定部113被操作时、使舵轮转速变化的元件 (计算机程序)。此处，舵轮转速是指舵轮15从中立位置旋转至最大舵角而被锁定为止的 舵轮的转速。即，在控制部18和舵轮转速设定部113中设有计算机程序，该计算机程序能 设定舵轮15在中立位置与锁定状态之间能取得的舵轮转速。
例如，若利用舵轮转速设定部113增加舵轮旋转量，则在船舶10高速航行时等情 况下，可减小致动器部17相对于舵轮15的操作角的工作量。因此，能抑制在高速时路线急 剧变化。相反地，若利用舵轮转速设定部113减小舵轮转速，则在船舶10低速移动时，可增 加致动器部17相对于舵轮15的操作角的工作量。在该情况下，即使舵轮15的操作角较小， 也能大幅度地使舵转向。
控制部18也可具有根据来自用于对例如发动机转速等进行检测的传感器的信号 来自动地控制电磁致动器73这样的功能。例如，当船舶10低速移动时，将较小的电力供给 至电磁致动器73以使操舵力变轻。此外，也可设有以下计算机程序随着船舶10的速度增 大,通过使供给至电磁致动器73的电力增加来增加操舵力。
当使舵轮15朝右舷(starboard)侧或朝左舷(port)侧以达到上述舵轮转速为止 全力旋转时，控制部18将供给至电磁致动器73的电力设为最大。藉此，电磁致动器73的 磁场为最大，内部盘71和外部盘72被彼此锁定。藉此，舵轮15处于锁定状态，从而阻止了 舵轮15进一步旋转。即，在控制部18中设有在舵轮15从中立位置起的旋转量达到预先设 定的舵轮转速的状态下、将使内部盘71和外部盘72锁定的电力供给至电磁致动器73的元件(计算机程序)。
当通过使转向轴22朝一个方向旋转而处于上述锁定状态时，不能使舵轮15进一步旋转。然而，当使舵轮15朝相反方向旋转时，转向轴22能在基于上述间隙(游隙)G的角度Θ的范围中移动。该相反方向的转动、即转向轴22从锁定状态朝相反方向返回可由舵传感器25检测出。根据此时的来自舵传感器25的信号，控制部18解除摩擦产生机构23 的锁定。因此，舵轮15能朝相反方向旋转。
接着，对操舵用的致动器部17进行说明。
图8示出了船外机12的一部分和致动器部17。船外机12利用支架130支承于船体11的后部壁11a。图9和图10是从上方观察致动器部17和支架130的俯视图。
支架130包括固定于船体11的固定支架部131a、131b ;以及移动支架部133。移动支架部133能相对于固定支架部131a、131b以倾斜轴132为中心在上下方向上移动。倾斜轴132是成为使船外机12向上倾斜时的中心的轴。倾斜轴132在船体11的宽度方向即水平方向上延伸。
船外机12安装于移动支架部133。移动支架部133能利用未图示的液压致动器等倾斜驱动源在向下倾斜位置到向上倾斜位置的范围中沿上下方向移动。即，该船外机12具有向上倾斜功能。
在移动支架部133上设有用于改变船外机12的操舵方向的操舵臂135。操舵臂 135能以设于移动支架部133的回旋轴136(图9和图10所示)为中心在左右方向上转动。 通过使操舵臂135在左右方向上运动，能使船外机12相对于船体11朝右舷(starboard) 侧或朝左舷(port)侧移动。
图9示出了操舵臂135位于中立位置时的情况。当操舵臂135位于中立位置时， 船外机12位于舵角为零的中立位置，因此，船舶10直线前进。图10示出了操舵臂135朝右舷侧移动后的状态。如图10中双点划线所示，也能使操舵臂135移动至左舷侧。在操舵臂135的前端部附近设有由例如孔构成的支承部139。
致动器部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固定于倾斜轴132的一端。在第一支承臂140与倾斜轴132之间配置有碟形弹簧等弹簧常数较大的弹性构件143。第二支承臂141利用螺母等固定件144固定于倾斜轴 132的另一端。在第二支承臂141与倾斜轴132之间配置有碟形弹簧等弹簧常数较大的弹性构件145。
致动器部17包括电动致动器150。该电动致动器150通过第一支承臂140及第二支承臂141固定于上述倾斜轴132的两端部。图11示出了电动致动器150的截面。电动致动器150包括在船体11的宽度方向上延伸的筒形的盖构件151、第一电动机152、第二电动机153、进给丝杠154、后述螺母构件170等。第一电动机152安装于盖构件151的一端附近。第二电动机153安装于盖构件151的另一端附近。进给丝杠154利用电动机152、 153而旋转。盖构件151被设成与倾斜轴132平行。沿着进给丝杠154的轴线Xl形成有狭缝 151a。
如图11所不,第一电动机152包括电动机壳体155 ;以及利用电力旋转的旋转体 156。电动机壳体155通过碟形弹簧等弹簧常数较大的弹性构件157利用螺母等固定件158 固定于第一支承臂140。
第二电动机153具有电动机壳体160 ；以及利用电力旋转的旋转体161。电动机壳体160通过碟形弹簧等弹簧常数较大的弹性构件162利用螺母等固定件163固定于第二支承臂141。由于这些电动机152、153彼此同步地朝相同的方向旋转，因此，能从进给丝杠 154的两端朝进给丝杠154施加转矩。
在第一电动机152的电动机壳体155与第二电动机153的电动机壳体160之间彼此平行地设有四根连接杆165。这些连接杆165位于盖构件151的外侧，并沿着进给丝杠 154的轴线Xl (图11所示)延伸。利用这些连接杆165将第一电动机152的电动机壳体 155和第二电动机153的电动机壳体160彼此结合。
在盖构件151的内侧配置有进给丝杠154。进给丝杠154具有沿着盖构件151的长边方向的轴线XI。进给丝杠154能利用第一电动机152和第二电动机153这两个电动机产生的转矩朝第一方向Rl或第二方向R2(图11所示)旋转。
在盖构件151的内部收容有螺母构件170。螺母构件170具有形成于其内部的螺旋形的循环路；以及在该循环路中循环的许多个滚珠。螺母构件170通过上述滚珠以能自由旋转的方式与进给丝杠154螺合。当进给丝杠154相对于螺母构件170相对旋转时， 根据进给丝杠154的旋转方向和旋转量使螺母构件170移动。S卩，螺母构件170在盖构件 151的内部沿着轴线Xl朝第一方向Fl或第二方向F2 (图11所示)往复移动。由进给丝杠 154和螺母构件170构成滚珠丝杠机构。
在螺母构件170上设有驱动臂171。驱动臂171沿着形成于盖构件151的狭缝 151a与螺母构件170 —体地朝第一方向Fl或第二方向F2移动。在形成于驱动臂171的长孔172中插入由例如销或螺栓构成的卡合构件173。卡合构件173能沿着长孔172在驱动臂171的前后方向上移动。
卡合构件173与操舵臂135的支承部139连接。当驱动臂171朝第一方向Fl或第二方向F2移动时，卡合构件173朝与驱动臂171相同的方向移动，因此，操舵臂135移动至右舷侧或左舷侧。
在盖构件151的内侧收容有一对保护罩180、181。保护罩180、181由合成树脂或橡胶构成。一个保护罩180设于第一电动机152与螺母构件170之间。另一个保护罩181 设于第二电动机153与螺母构件170之间。这些保护罩180、181成形为折皱状，并能在进给丝杠154的轴线Xl方向上自由伸缩。保护罩180、181覆盖进给丝杠154。
本实施方式的致动器部17包括用于对操舵臂135是否位于中立位置进行检测的中立位置检测传感器190 ;以及用于对操舵臂135的舵角进行检测的舵角传感器191。当操舵臂135位于中立位置时，表示中立位置的信号被从中立位置检测传感器190输出至控制部18。
以下，对操舵装置13的作用进行说明。
当使舵轮15旋转时，利用舵传感器25检测出其旋转量(舵角)，并将与舵角的方向和舵角量相关的电信号输送至控制部18。控制部18以从舵传感器25输出至控制部18 的目标舵角与由舵角传感器191检测出的船外机12的实际舵角一致的方式使第一电动机 152及第二电动机153旋转。
通过使第一电动机152`154旋转时，根据进给丝杠154的旋转量和旋转方向，螺母构件170和驱动臂171朝第一方向Fl或第二方向F2(图11 所示)移动。
驱动臂171的位置即操舵臂135的舵角被舵角传感器191检测出。控制部18将 由中立位置检测传感器190检测出的操舵臂135的中立位置用作舵角的基准位置。此外， 以由舵角传感器191检测出的操舵臂135的实际舵角与从舵传感器25传输出的目标舵角 一致的方式控制电动机152、153。
例如，当舵轮15被朝右舷方向操舵时,第一电动机152及第二电动机153朝第一 方向Rl (图11所示)旋转。因此，驱动臂171朝第一方向Fl移动。此外，当由舵角传感器 191检测出的舵角与目标舵角一致时，第一电动机152及第二电动机153停止，驱动臂171 也停止。此时，一个保护罩180收缩，另一个保护罩181伸长。
相反地。当舵轮15被朝左舷方向操舵时，第一电动机152及第二电动机153朝第 二方向R2旋转。因此，驱动臂171朝第二方向F2(图11所示)移动。此外，当由舵角传感 器191检测出的舵角与目标舵角一致时，第一电动机152及第二电动机153停止，驱动臂 171也停止。此时，一个保护罩180延伸，另一个保护罩181收缩。
根据本实施方式的操舵装置13，内置于舵装置20的摩擦产生机构23的电磁致动 器73被控制部18控制。船舶操作者能通过操作调节用操作部110来调节舵轮15的操作 力(阻力)、游隙或调节舵轮转速。另外，根据输入控制部18的来自各种传感器的信号来控 制电磁致动器73，因此，能以形成适于船舶操作状况的状态的方式自动调节舵部16。
而且，在因电磁致动器73的电源故障而处于无通电状态时，能利用辅助弹簧24对 舵轮15的旋转施加阻力。因此，也能避免因舵轮15意外地急剧变轻而引起的问题。
在本实施方式的舵装置20中，当电源开关19断开时，舵轮15能与船外机12的朝 向无关系地自由旋转。因此，当电源断开时，船外机12的朝向和舵轮15的舵位置不对应。 因此，控制部18包括执行图12所示的接入电源时的处理的计算机程序；以及执行图13所 示的接入电源时的处理的计算机程序。首先，参照图12，对接入电源时的处理进行说明。
在图12中的步骤SI中，当对电源开关19进行导通操作时，转移至步骤S2。在步 骤S2中，利用舵角传感器191检测出操舵臂135的舵位置即“致动器舵位置”。然后，转移 至步骤S3。
在步骤S3中，利用舵传感器25检测出舵轮15的旋转角即“舵旋转角”。在步骤S4 中，根据上述“舵旋转角”和预先由转速设定部113设定的“舵轮转速设定值”来算出“舵轮 位置”。
在步骤S5中，对上述“舵轮位置”与上述“致动器舵位置”是否一致进行判断。在 “舵轮位置”与“致动器舵位置” 一致的情况下，转移至步骤S6。在“舵轮位置”与“致动器 舵位置”不一致的情况下，通过使舵轮15旋转而返回至步骤S5。在舵轮15旋转的中途“舵 轮位置”与“致动器舵位置”一致，因此，转移至步骤S6。在步骤S6中，将“舵轮位置”输送 至控制部18的CPU (central processing unit :中央处理器)。
在本实施方式中，通过执行以上说明的接入电源时的处理，当电源开关19被导通 操作时，能使舵轮15的位置(舵轮位置)与船外机12的朝向(致动器舵位置)对应。在 接入电源时的处理结束之后，转移至图13所示的电源导通后的通常处理。
接着，对图13所示的电源导通后的处理(通常处理)进行说明。
在图13中的步骤SlO中，利用舵角传感器191检测出操舵臂135的舵位置即“致 动器舵位置”。然后，转移至步骤S11。在步骤Sll中，利用舵传感器25检测出舵轮15的旋 转角即“舵旋转角”。在步骤S12中，根据上述“舵旋转角”和预先由转速设定部113设定的 “舵轮转速设定值”来算出“舵轮位置”。
在步骤S13中，对上述“舵轮位置”与上述“致动器舵位置”是否一致进行判断。在 “舵轮位置”与“致动器舵位置”不一致的情况下，转移至步骤S14。在步骤S13中，若“舵轮 位置”与“致动器舵位置” 一致，则实际的舵角与目标舵角一致，因此，使电动机152、153停 止而结束。
在步骤S14中，在使致动器部17的电动机152、153旋转之后，转移至步骤S15。步 骤S15中，对供给至电动机152、153的驱动电流是否超过了正常范围进行判断。若驱动电 流在正常范围内，则返回至步骤S13。
当在致动器部17中产生某些故障而使电动机152、153不正常旋转时，驱动电流比 正常时大。因此，在步骤S15中，在判断出驱动电流超过了正常范围的情况下，转移至步骤 S16。
在步骤S16中，通过增大供给至舵装置20的电磁致动器73的电流，来使摩擦产生 机构23的摩擦力比正常时大。藉此，使舵轮15旋转所需的力会增加，因此，船舶操作者能 识别出在致动器部17中产生了某些故障，从而能采取必要的对策。
在步骤S17中，通过对电动机152、153的驱动电流进行抑制，可避免在电动机152、 153中流动过量的电流。藉此，能保护电动机152、153。
图14和图15示出了本发明第二实施方式的舵装置20A。图15是将舵装置20A的 一部分放大后的剖视图。以下，对该舵装置20A进行说明。另外，对于该舵装置20A的与第 一实施方式的舵装置20(图1 图7)相同的部位标注与第一实施方式的舵装置20相同的 符号。
舵装置20A的壳体21由第一壳体构件21a和第二壳体构件21b构成。第二壳体 构件21b利用固定用构件51a固定于第一壳体构件21a。在第二壳体构件21b的内侧插入 盖构件50。盖构件50利用固定用构件51b固定于第二壳体构件21b。在形成于盖构件50 的凹部200中收容了具有舵传感器25的电路基板52。电路基板52利用固定用构件53固 定于盖构件50。配线构件205 (图14中示出了一部分)与电路基板52电导通。
在位于壳体21内侧的转向轴22的端部附近配置有由例如碟形弹簧等构成的弹性 构件210。转向轴22被该弹性构件210朝从壳体21突出的方向(图14中箭头H所示的方 向)施力。弹性构件210在受到沿转向轴22的轴线Xci*向输入的负载时会发生挠曲，因 此，也兼有吸收轴线Xtl方向的振动等的功能。
在位于壳体21内侧的转向轴22的端部设有保持件构件220。保持件构件220被 插入在盖构件50中央部形成的凹部221中。该保持件构件220被支承座82支承成能绕转 向轴22的轴线Xtl自由旋转。保持件构件220能相对于壳体21绕轴线Xtl相对自由旋转。
在保持件构件220的端面设有作为被检测构件的一例的磁体31。磁体31位于转 向轴22的轴线Xtl的延长线上。在电路基板52上配置有舵传感器25。舵传感器25包括利 用磁体31的磁力对转向轴22的旋转位置进行检测的元件55。
在保持件构件220上设有由销等构成的杆状的连接构件225。该连接构件225在保持件构件220的径向上延伸。转向轴22和保持件构件220利用连接构件225彼此连接 在一起。保持件构件220能与转向轴22 —起旋转。而且，该保持件构件220能相对于转向 轴22沿轴线Xtl方向相对移动。
在转向轴22的端部形成有沿着轴线X。的孔230。在该孔230中收容有由例如压 缩螺旋弹簧构成的弹簧构件231。弹簧构件231被设成在孔230的内壁与连接构件225之 间压缩的状态。保持件构件220被弹簧构件231朝舵传感器25施力。
因此，无论转向轴22的轴线X。方向的位置如何，保持件构件220都能被保持成相 对于舵传感器25使轴线Xtl方向的位置始终一定。由此，即使转向轴22的位置在轴线Xtl方 向上偏移，也能将从被检测构件(磁体31)到舵传感器25为止的距离I (图15所示)保持 成一定，舵传感器25能输出始终稳定的信号。
如图14所示，壳体21的端面240被支承在与船体侧的舵安装壁241抵接的状态 下。该舵装置20A利用朝舵安装壁241突出的多根安装用螺栓242和与螺栓242螺合的螺 母构件243固定于舵安装壁241。安装用螺栓242设于壳体21。安装用螺栓242从壳体21 的端面240朝船体侧的区域S (图14所示)突出。安装用螺栓242被插入在舵安装壁241 上形成的第一通孔250中。
壳体21的端面240与舵安装壁241抵接。也可在端面240与舵安装壁241之间 设有防水垫圈等。使螺母构件243从舵安装壁241的内侧与安装用螺栓242螺合。通过固 定螺母构件243，将舵装置20A固定于舵安装壁241。在舵安装壁241上形成有用于供配线 构件205穿过的第二通孔251。
在该舵装置20A中，安装于电路基板52的各种电路零件被收容在壳体21内侧的 凹部200。换言之，从壳体21的端面240朝舵安装壁241突出的构件仅仅是配线构件205 和安装用螺栓242。因此，在舵安装壁241上开口的孔是用于供安装用螺栓242穿过的较小 的通孔250和用于供配线构件205穿过的较小的通孔251就足够了。因此，形成于舵安装 壁241的通孔250、251与为安装现有液压式舵装置而形成于舵安装壁的直径较大的孔相比 是较小的，因而，通孔250、251的机械加工等变得简单。
以上说明的舵装置20A的上述以外的结构和作用与第一实施方式的舵装置20(图1 图7)是相同的，因此，对两者的相同部位标注相同的符号并省略说明。
图16示出了包括本发明第三实施方式的操舵装置的船舶10A。改变船外机12的 朝向的驱动源即致动器部17构成得与第一实施方式的致动器部17相同。该船舶IOA包 括具有第一舵部16a的第一控制系统；以及具有第二舵部16b的第二控制系统。在第一 舵部16a上配置有第一舵装置20a、第一遥控式发动机控制装置300a、第一切换开关301a。 在第二舵部16b上配置有第二舵装置20b、第二遥控式发动机控制装置300b、第二切换开关 301b。
第一舵装置20a和第二舵装置20b分别构成得与上述舵装置20A相同。当将第一 切换开关301a设为导通时，第一舵装置20a和第一发动机控制装置300a的信号被输入控 制部18。即，第一控制系统有效。当第一控制系统有效时，进行基于第一舵装置20a的致动 器部17的控制和基于第一发动机控制装置300a的船外机12的发动机控制(转换操作和 节流控制)。
当将第二切换开关301b设为导通时，第二舵装置20b和第二发动机控制装置300b的信号被输入控制部18。即，切换至第二控制系统。当第二控制系统有效时，进行基于第二舵装置20b的致动器部17的控制和基于第二发动机控制装置300b的船外机12的发动机控制(转换操作和节流控制)。
这样，根据本实施方式的船舶IOA的操舵装置，能利用切换开关301a、301b进行切换，以使第一控制系统和第二控制系统中的船舶操作者所使用的控制系统有效。关于除此之外的结构，该船舶IOA的操舵装置是与第一及第二实施方式的操舵装置10的操舵装置13 相同的，因此，对于与第一及第二实施方式相同的部位标注相同的符号并省略说明。
工业上的可利用性
本发明的操舵装置能适用于具有船外机的各种形态的船舶。另外，当实施本发明时，当然也可以从舵装置的壳体、转向轴、摩擦产生机构、辅助弹簧、舵传感器、内部盘、外部盘、电磁致动器、控制部入手对构成操舵装置的各构件的结构、配置等进行各种改变来加以实施。
(符号说明)
12船外机
13操舵装置
20、20A 舵装置
21壳体
22转向轴
23摩擦产生机构
24辅助弹簧
25舵传感器
70旋转体
71内部盘
72外部盘
73电磁致动器
74电枢
110调节用操作部
152、153 电动机
权利要求
1.一种船外机的操舵装置(13)，具有舵装置(20)，其特征在于， 所述舵装置(20)具有 壳体(21)； 转向轴(22)，该转向轴(22)以能自由旋转的方式设于所述壳体(21)，并利用舵轮(15)旋转； 舵传感器(25)，该舵传感器(25)对所述转向轴(22)的旋转进行检测；以及 摩擦产生机构(23)，该摩擦产生机构(23)收容于所述壳体(21)内， 所述摩擦产生机构(23)包括 内部盘(71)，该内部盘(71)与所述转向轴(22) —起旋转； 外部盘(72)，该外部盘(72)被配置成与所述内部盘(71)相对； 电磁致动器(73)； 电枢(74)，当朝所述电磁致动器(73)供给电力时，该电枢(74)在使所述内部盘(71)和外部盘(72)相互压紧的方向上移动；以及 辅助弹簧(24)，该辅助弹簧(24)在使所述内部盘(71)和外部盘(72)相互压紧的方向上对所述电枢(74)进行施力。
2.如权利要求1所述的操舵装置，其特征在于， 所述操舵装置具有对所述电磁致动器(73)进行控制的控制部(18)， 所述控制部(18)具有通过使供给至所述电磁致动器(73)的电力变化来使在所述摩擦产生机构(23)的所述内部盘(71)与外部盘(72)之间产生的摩擦力变化的元件。
3.如权利要求2所述的操舵装置，其特征在于， 所述操舵装置具有能设定所述摩擦产生机构(23)的所述摩擦力的调节用操作部(110)。
4.如权利要求2所述的操舵装置，其特征在于， 所述控制部(18)具有当所述舵轮(15)从中立位置起的转速达到预先设定的转速时、将使所述内部盘(71)与外部盘(72)处于锁定状态的电力供给至所述电磁致动器(73)的元件。
5.如权利要求4所述的操舵装置，其特征在于， 所述操舵装置具有调节用操作部(110)，该调节用操作部(110)能设定所述舵轮(15)从所述中立位置到所述锁定状态为止能取得的舵轮转速。
6.如权利要求4所述的操舵装置，其特征在于，具有 旋转体(70)，该旋转体(70)与所述转向轴(22) —起旋转； 花键(75)，该花键(75)形成于所述旋转体(70)； 齿部(76)，该齿部(76)形成于所述内部盘(71)，并与所述花键(75)卡合；以及间隙(G)，该间隙(G)形成于所述花键(75)与所述齿部(76)之间，当所述内部盘(71)和外部盘(72)处于所述锁定状态时，所述间隙(G)允许所述转向轴(22)相对于所述内部盘(71)相对转动以下角度以上的量，该角度超过所述舵传感器(25)的角度检测的分辨率。
7.如权利要求6所述的操舵装置，其特征在于， 所述内部盘(71)在所述转向轴(22)的轴线(Xtl)方向上配置有多片，此外，还具有用于将各内部盘(71)的所述齿部(76)的位置彼此对齐的排列用构件(100)。
8.如权利要求1所述的操舵装置，其特征在于，具有 保持件构件(220)，该保持件构件(220)设于所述转向轴(22)的端部，并能在所述转向轴(22)的轴线(Xtl)方向上自由移动； 被检测构件(31)，该被检测构件(31)设于所述保持件构件(220);以及 弹簧构件(231)，该弹簧构件(231)设于所述转向轴(22)，并通过对所述保持件构件(220)朝所述舵传感器(25)进行施力来将从所述被检测构件(31)到所述舵传感器(25)为止的距离保持成一定。
9.如权利要求1所述的操舵装置，其特征在于，具有 电路基板(52)，该电路基板(52)收容于所述壳体(21)； 端面(240)，该端面(240)形成于所述壳体(21)，并支承于船体侧的舵安装壁(24)； 第一通孔(250)和第二通孔(251)，该第一通孔(250)和第二通孔(251)形成于所述舵安装壁(241)； 安装用螺栓(242)，该安装用螺栓(242)从所述壳体(21)的所述端面(240)朝所述舵安装壁(241)突出，且插入所述第一通孔(250);以及 配线构件(205)，该配线构件(205)与所述电路基板(52)电连接，且插入所述第二通孔(251)。
10.如权利要求1所述的操舵装置，其特征在于， 所述操舵装置还具有操舵用的致动器部(17)、控制部(18)及电源开关(19)， 所述控制部(18)具有 当对所述电源开关(19)进行导通操作时对所述致动器部(17)的舵位置进行检测的元件(S2)； 根据由所述舵传感器(25)检测出的舵旋转角和预先设定的舵轮转速设定值来算出舵轮位置的元件(S4)； 对所述舵轮位置与所述致动器部(17)的所述舵位置是否一致进行判定的元件(S5)；以及 当所述舵轮位置与所述致动器部(17)的所述舵位置一致时将所述舵轮位置输送至所述控制部(18)的CPU的元件(S6)。
11.如权利要求10所述的操舵装置，其特征在于， 所述控制部(18)具有 当所述舵轮位置与所述致动器部(17)的所述舵位置不一致时朝所述致动器部(17)供给驱动电流的元件(S14)； 对所述驱动电流是否超过了正常范围进行判断的元件(S15);以及当所述驱动电流超过了正常范围时使所述摩擦产生机构(23)的摩擦力增大的元件(S16)。
12.如权利要求1所述的操舵装置，其特征在于，具有 操舵用的致动器部(17)； 第一舵部(16a),该第一舵部(16a)配置有第一舵装置(20a)、第一发动机控制装置(300a)及第一切换开关(301a)； 第二舵部(16b)，该第二舵部(16b)配置有第二舵装置(20b)、第二发动机控制装置(300b)及第二切换开关(301b);以及 切换元件，当对所述第一切换开关(301a)进行导通操作时，该切换元件将基于所述第一舵装置(20a)及第一发动机控制装置(300a)的控制设为有效，当对所述第二切换开关(301b)进行导通操作时，所述切换元件将基于所述第二舵装置(20b)及第二发动机控制装置(300b)的控制设为有效。
全文摘要
一种船外机的操舵装置，在舵装置(20)的壳体(21)上设有转向轴(22)。转向轴(22)的旋转由舵传感器(25)检测出。在壳体(21)的内部设有摩擦产生机构(23)。摩擦产生机构(23)包括设于转向轴(22)的旋转体(70)；与旋转体(70)一体旋转的内部盘(71)；与内部盘(71)相对的外部盘(72)；电磁致动器(73)；以及由电磁致动器(73)驱动的电枢(74)。在壳体(21)内配置有辅助弹簧(24)。辅助弹簧(24)在盘(71)和盘(72)相互按压的方向上对电枢(74)进行施力。
文档编号B63H25/02GK103068672SQ20118003957
公开日2013年4月24日 申请日期2011年5月2日 优先权日2010年8月19日
发明者鹫野圭史, 牧田佳纮 申请人:日发美克株式会社