アウトドライブ装置用操船システム
【課題】電磁比例弁のソレノイドが故障し、アウトドライブ装置の舵角度が制御不能となった場合に、該アウトドライブ装置の舵角度を舵中央にすることができる技術を提供する。
【解決手段】ピストンが摺動することによってアウトドライブ装置１０を回動させる操舵用油圧アクチュエータ２０と、ピストンの摺動方向を切り換える電磁比例弁３０と、電磁比例弁３０に制御信号を送信可能とする制御装置４０と、を備えたアウトドライブ装置用操船システム１００であって、電磁比例弁３０は、作動油の油路を切り換えるスプールシャフトと、スプールシャフトを一方に摺動させる第一ソレノイドと、スプールシャフトを他方に摺動させる第二ソレノイドと、を具備し、制御装置４０は、第一ソレノイド又は第二ソレノイドのいずれか一方が故障した場合、故障していない第一ソレノイド又は第二ソレノイドを作動させる、とした。
【解決手段】ピストンが摺動することによってアウトドライブ装置１０を回動させる操舵用油圧アクチュエータ２０と、ピストンの摺動方向を切り換える電磁比例弁３０と、電磁比例弁３０に制御信号を送信可能とする制御装置４０と、を備えたアウトドライブ装置用操船システム１００であって、電磁比例弁３０は、作動油の油路を切り換えるスプールシャフトと、スプールシャフトを一方に摺動させる第一ソレノイドと、スプールシャフトを他方に摺動させる第二ソレノイドと、を具備し、制御装置４０は、第一ソレノイド又は第二ソレノイドのいずれか一方が故障した場合、故障していない第一ソレノイド又は第二ソレノイドを作動させる、とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アウトドライブ装置用操船システムの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、船体内部にエンジンを配置し、船体外部に配置されたアウトドライブ装置へ動力を伝達する船内外機（インボートエンジン・アウトボートドライブ）が知られている（例えば特許文献１参照）。アウトドライブ装置は、スクリュープロペラを回転することによって船体を推進させる推進装置であり、船体の進行方向に対して回動することによって該船体を旋回させる舵装置でもある。
【０００３】
また、このようなアウトドライブ装置を二台備えた、いわゆる二軸推進方式の船舶が知られている（例えば特許文献２参照）。二軸推進方式の船舶は、アウトドライブ装置の舵角度が制御不能となった場合においても、左右のアウトドライブ装置の出力を独立して調節することで操船できる。
【０００４】
しかし、アウトドライブ装置の舵角度が舵中央となっていない場合においては、左右のアウトドライブ装置の出力を独立して調節しても操船することは困難であった。そのため、作動油の流動方向を変更する電磁比例弁のソレノイドが故障し、アウトドライブ装置の舵角度が制御不能となった場合に、該アウトドライブ装置の舵角度を舵中央にすることができる技術が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１９９２号公報
【特許文献２】特開平８−４０３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであり、作動油の流動方向を変更する電磁比例弁のソレノイドが故障し、アウトドライブ装置の舵角度が制御不能となった場合に、該アウトドライブ装置の舵角度を舵中央にすることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１に係る発明は、
シリンダスリーブに内設されたピストンが摺動することによってアウトドライブ装置を回動させる操舵用油圧アクチュエータと、
前記操舵用油圧アクチュエータの作動油の流動方向を変更して前記ピストンの摺動方向を切り換える電磁比例弁と、
前記電磁比例弁に制御信号を送信可能とする制御装置と、を備えたアウトドライブ装置用操船システムであって、
前記電磁比例弁は、摺動することによって作動油の油路を切り換えるスプールシャフトと、
前記スプールシャフトを一方に摺動させる第一ソレノイドと、
前記スプールシャフトを他方に摺動させる第二ソレノイドと、を具備し、
前記制御装置は、前記第一ソレノイド又は前記第二ソレノイドのいずれか一方が故障した場合、故障していない前記第一ソレノイド又は前記第二ソレノイドを作動させることによって前記アウトドライブ装置の舵角度を舵中央にする、ものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のアウトドライブ装置用操船システムにおいて、
前記制御装置は、故障していない前記第一ソレノイド又は前記第二ソレノイドを作動させると前記ピストンが舵中央となる位置に近づくように摺動する場合にのみ、該第一ソレノイド又は第二ソレノイドを作動させる、ものである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のアウトドライブ装置用操船システムにおいて、
前記ピストンの位置を検出する位置センサを具備し、
前記制御装置は、前記位置センサからの検出信号に基づいて前記ピストンの位置及び摺動方向を把握する、ものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、第一ソレノイド又は第二ソレノイドのいずれか一方が故障した場合に、故障していない第一ソレノイド又は第二ソレノイドを作動させる。これにより、アウトドライブ装置の舵角度を舵中央にすることが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、故障していない第一ソレノイド又は第二ソレノイドを作動させると操舵用油圧アクチュエータのピストンが舵中央となる位置に近づくように摺動する場合にのみ、該第一ソレノイド又は第二ソレノイドを作動させる。これにより、アウトドライブ装置の舵角度を舵中央にすることが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、位置センサからの検出信号に基づいてピストンの位置及び摺動方向を把握することができる。これにより、アウトドライブ装置の舵角度を確実に舵中央にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】アウトドライブ装置用操船システムの全体概要を示す図。
【図２】アウトドライブ装置用操船システムの構成を示す図。
【図３】アウトドライブ装置の構成を示す図。
【図４】アウトドライブ装置の取り付け構造を示す図。
【図５】操舵用油圧アクチュエータの構成を示す一の図。
【図６】操舵用油圧アクチュエータの構成を示す他の図。
【図７】電磁比例弁の構成を示す図。
【図８】電磁比例弁の動作態様を示す図。
【図９】アウトドライブ装置用操船システムの制御フローを示す図
【図１０】アウトドライブ装置の回動を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
まず、図１から図８を用いてアウトドライブ装置用操船システム１００の全体概要及び構成について説明する。なお、図１及び図２は、アウトドライブ装置１０を二台備えた、いわゆる二軸推進方式のアウトドライブ装置用操船システム１００を示している。但し、一軸推進方式等であっても成立し、これに限定するものではない。
【００１７】
アウトドライブ装置用操船システム１００は、アクセルレバー２の操作に応じてエンジン５の運転状態を調節し、ひいてはスクリュープロペラ１５の回転速度を変更させる制御システムである。また、アウトドライブ装置用操船システム１００は、操舵ハンドル３やジョイスティックレバー４の操作に応じてアウトドライブ装置１０を回動させる制御システムでもある。アウトドライブ装置用操船システム１００は、主にアウトドライブ装置１０と、操舵用油圧アクチュエータ２０と、電磁比例弁３０と、制御装置４０と、で構成される。
【００１８】
アウトドライブ装置１０は、スクリュープロペラ１５を回転させることによって船体１を推進させる。また、アウトドライブ装置１０は、船体１の進行方向に対して回動することによって該船体１を旋回させる。図３に示すように、アウトドライブ装置１０は、主に入力軸１１と、切換クラッチ１２と、駆動軸１３と、出力軸１４と、スクリュープロペラ１５と、で構成される。
【００１９】
入力軸１１は、ユニバーサルジョイント６を介して伝達されたエンジン５の回転動力を切換クラッチ１２に伝達する。入力軸１１の一端部は、エンジン５の出力軸に取り付けられたユニバーサルジョイント６と連結され、その他端部は、アッパーハウジング１０Ｕの内部に配置された切換クラッチ１２と連結される。
【００２０】
切換クラッチ１２は、入力軸１１等を介して伝達されたエンジン５の回転動力を正回転方向又は逆回転方向に切換可能とする。切換クラッチ１２は、ディスクプレートを備えるインナードラムと連結された正回転用ベベルギア、ならびに、逆回転用ベベルギアを有し、入力軸１１に連結されたアウタードラムのプレッシャープレートをいずれのディスクプレートに押し付けるかによって回転方向の切り換えを行なう。
【００２１】
駆動軸１３は、切換クラッチ１２等を介して伝達されたエンジン５の回転動力を出力軸１４に伝達する。駆動軸１３の一端部に設けられたベベルギアは、切換クラッチ１２に設けられた正回転用ベベルギア、ならびに、逆回転用ベベルギアと歯合され、その他端部に設けられたベベルギアは、ロアハウジング１０Ｒの内部に配置された出力軸１４のベベルギアと歯合される。
【００２２】
出力軸１４は、駆動軸１３等を介して伝達されたエンジン５の回転動力をスクリュープロペラ１５に伝達する。出力軸１４の一端部に設けられたベベルギアは、上述したように駆動軸１３のベベルギアと歯合され、その他端部には、スクリュープロペラ１５が取り付けられている。
【００２３】
スクリュープロペラ１５は、回転することによって推進力を発生させる。スクリュープロペラ１５は、出力軸１４等を介して伝達されたエンジン５の回転動力によって駆動され、回転軸周りに配置された複数枚のブレード１５ａが周囲の水をかくことによって推進力を発生させる。
【００２４】
なお、アウトドライブ装置１０は、船体１の船尾板（トランサムボード）に取り付けられたジンバルハウジング７に支持されている。具体的には、アウトドライブ装置１０は、該アウトドライブ装置１０のジンバルリング１６が喫水線ｗｌから略垂直方向となるようにジンバルハウジング７に支持されている。なお、ジンバルリング１６は、アウトドライブ装置１０に取り付けられた略円筒形状の回動軸を構成し、アウトドライブ装置１０は、該ジンバルリング１６を中心として回動する。
【００２５】
ジンバルリング１６の上側端部には、船体１の内部に延設された操舵アーム１９が取り付けられている。そして、操舵アーム１９は、ジンバルリング１６を中心にアウトドライブ装置１０を回動させる。なお、操舵アーム１９は、操舵ハンドル３やジョイスティックレバー４の操作に応じて連動する操舵用油圧アクチュエータ２０によって駆動される。
【００２６】
ここで、図４を用いてアウトドライブ装置１０の取り付け構造について詳細に説明する。
【００２７】
船尾板（トランサムボード）の前面側には、ブラケット８が取り付けられている。また、船尾板（トランサムボード）の後面側には、ジンバルハウジング７が取り付けられている。そして、ジンバルハウジング７には、回動軸１７・１７が略垂直方向に設けられ、ジンバルリング１６は、回動軸１７・１７によって回動自在に支持されている。また、ジンバルリング１６の中途部には、回動軸１８・１８が水平方向に設けられ、アッパーハウジング１０Ｕの前上部は、回動軸１８・１８によって回動自在に支持されている。
【００２８】
回動軸１７の上側端部には、操舵アーム１９が取り付けられている。操舵アーム１９は、船体１及びブラケット８に設けられた貫通孔１Ｈ・８Ｈを通って船体１の内部に延設されている。そして、操舵アーム１９の端部には、操舵用油圧アクチュエータ２０が連結されている（図３参照）。従って、アウトドライブ装置１０は、操舵用油圧アクチュエータ２０が作動することによって、ジンバルリング１６を中心に左右に回動するのである。
【００２９】
なお、ジンバルリング１６の下部とアッパーハウジング１０Ｕとの間には、昇降用油圧アクチュエータ９が介装されている（図３参照）。従って、アウトドライブ装置１０は、昇降用油圧アクチュエータ９が作動することによって、回動軸１８・１８を中心に上下に回動するのである。
【００３０】
操舵用油圧アクチュエータ２０は、アウトドライブ装置１０の操舵アーム１９を駆動して該アウトドライブ装置１０を回動させる。図５に示すように、操舵用油圧アクチュエータ２０は、主にシリンダスリーブ２１と、ピストン２２と、ロッド２３と、第一シリンダキャップ２４と、第二シリンダキャップ２５と、位置センサ２６と、で構成される。なお、本実施形態に係る操舵用油圧アクチュエータ２０は、いわゆる片ロッド型の油圧アクチュエータであるが、図６に示すように両ロッド型であっても良い。
【００３１】
シリンダスリーブ２１は、ピストン２２を摺動可能に内設する。シリンダスリーブ２１の両端部には、周方向に突設された鍔部が設けられており、該鍔部には、第一シリンダキャップ２４又は第二シリンダキャップ２５が固設される。
【００３２】
ピストン２２は、油圧を受けることによってシリンダスリーブ２１の内部を摺動する。ピストン２２には、該ピストン２２の中心軸と同軸に貫通孔２２ｈが設けられており、該貫通孔２２ｈには、ロッド２３が挿通されている。また、ピストン２２の外周面には、その周方向にリング溝が設けられており、該リング溝には、シールリングが環装されている。更に、各シールリングの間であってピストン２２の外周面には、永久磁石２２２が取り付けられている。
【００３３】
ロッド２３は、ピストン２２の摺動を操舵アーム１９に伝達する。ロッド２３の一端部には、該ロッド２３の外径を縮径した縮径部２３ｔａが設けられている。そして、ロッド２３は、ピストン２２の貫通孔２２ｈに縮径部２３ｔａを挿通した状態でナット２３１が螺合されて該ピストン２２と固設される。また、ロッド２３の他端部には、該ロッド２３の外径を縮径した縮径部２３ｔｂが設けられている。そして、ロッド２３は、クレビス２７の貫通孔２７ｈに縮径部２３ｔｂを挿通した状態でナット２３２が螺合されて該クレビス２７と固設される。なお、クレビス２７とは、ロッド２３と操舵アーム１９とを連結する連結部材である。
【００３４】
第一シリンダキャップ２４は、シリンダスリーブ２１の一端部を密封する。第一シリンダキャップ２４には、シリンダスリーブ２１とピストン２２で構成された第一油室Ｏｃ１に連通する第一油路２４ｐが設けられている。また、シリンダスリーブ２１に嵌入される周壁面には、その周方向にリング溝が設けられてシールリングが環装されている。これにより、第一油室Ｏｃ１は、所定の油圧に耐え得る耐圧室を構成している。
【００３５】
第二シリンダキャップ２５は、シリンダスリーブ２１の他端部を密封するとともに、ロッド２３を摺動可能に支持する。第二シリンダキャップ２５には、シリンダスリーブ２１とピストン２２で構成された第二油室Ｏｃ２に連通する第二油路２５ｐが設けられている。また、シリンダスリーブ２１に嵌入される周壁面には、その周方向にリング溝が設けられてシールリングが環装されている。更に、第二シリンダキャップ２５には、シリンダスリーブ２１の中心軸と同軸に貫通孔２５ｈが設けられており、該貫通孔２５ｈには、ロッド２３が摺動可能に挿通される。なお、貫通孔２５ｈの内周面には、その周方向にリング溝が設けられており、該リング溝には、シールリングが嵌挿されている。これにより、第二油室Ｏｃ２は、所定の油圧に耐え得る耐圧室を構成している。
【００３６】
位置センサ２６は、ピストン２２に取り付けられた永久磁石２２２の磁力を検出する。位置センサ２６は、少なくともピストン２２が摺動できる範囲内において該ピストン２２の摺動方向に対して平行となるようにシリンダスリーブ２１の外周面に取り付けられている。これにより、制御装置４０は、ピストン２２の位置を把握することができ、ひいてはアウトドライブ装置１０の舵角度を把握することができるのである。また、制御装置４０は、単位時間毎にピストン２２の位置を把握することで該ピストン２２の摺動方向を認識できる。
【００３７】
なお、位置センサ２６は、主に磁束密度の変化に応じて出力電圧を変換する、いわゆるホール素子で構成されている。ホール素子は、磁界と電流の相互作用によって電子にローレンツ力が作用することを利用し、ローレンツ力に起因する電位差（ホール電圧）から磁界の強さを検出する。なお、本実施形態においては、位置センサ２６の主な構成要素としてホール素子を用いているが、磁界の強さに応じて電気抵抗値が変化する磁気抵抗素子を用いても良く、これに限定するものではない。
【００３８】
電磁比例弁３０は、操舵用油圧アクチュエータ２０の作動油の流動方向を変更する。図７及び図８に示すように、電磁比例弁３０は、主にバルブボディ３１と、スプールシャフト３２と、第一ソレノイド３３と、第二ソレノイド３４と、で構成される。なお、本実施形態における電磁比例弁３０は、いわゆる直動形電磁比例弁であるが、パイロット形電磁比例弁であっても良く、作動形式を限定するものではない。
【００３９】
バルブボディ３１は、スプールシャフト３２を摺動可能に内設する。バルブボディ３１には、スプールシャフト３２が内設されるバレル孔３１ｈが設けられており、該バレル孔３１ｈには、操舵用油圧アクチュエータ２０の各油路２４ｐ・２５ｐと連通される給排ポート３１ｐａ・３１ｐｂが設けられている。また、バレル孔３１ｈには、作動油ポンプ５０と連通されるポンプポート３１ｐｐ、ならびに、作動油タンク６０と連通されるリターンポート３１ｒｐが設けられている。更に、バルブボディ３１には、スプールシャフト３２が所定の位置にあることを条件として給排ポート３１ｐｂとリターンポート３１ｒｐを連通する油路３１ｏｌが設けられている。
【００４０】
スプールシャフト３２は、バレル孔３１ｈを摺動することによって作動油の油路を切り換える。スプールシャフト３２には、該スプールシャフト３２の外径を縮径した縮径部３２ｔａ・３２ｔｂ・３２ｔｃが設けられており、該スプールシャフト３２が摺動することによって各ポート３１ｐａ・３１ｐｂ・３１ｐｐ・３１ｒｐどうしを連通又は遮断する。
【００４１】
第一ソレノイド３３は、スプールシャフト３２を一方に摺動させる。本実施形態における第一ソレノイド３３は、いわゆる単動比例ソレノイドである。第一ソレノイド３３は、スプールシャフト３２の一端部に隣接されており、励磁された電磁コイルに可動鉄心が吸着することを利用してスプールシャフト３２を摺動させる。なお、本実施形態において第一ソレノイド３３は、スプールシャフト３２を図７に示す矢印Ｒの方向へ摺動させる。
【００４２】
第二ソレノイド３４は、スプールシャフト３２を他方に摺動させる。本実施形態における第二ソレノイド３４は、いわゆる単動比例ソレノイドである。第二ソレノイド３４は、スプールシャフト３２の他端部に隣接されており、励磁された電磁コイルに可動鉄心が吸着することを利用してスプールシャフト３２を摺動させる。なお、本実施形態において第二ソレノイド３４は、スプールシャフト３２を図７に示す矢印Ｌの方向へ摺動させる。
【００４３】
制御装置４０は、アクセルレバー２、操舵ハンドル３及びジョイスティックレバー４等からの入力信号に基づいて制御信号を作成するとともに、作成した制御信号を電磁比例弁３０等に送信する。また、制御装置４０は、全地球測位システム（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）からの情報に基づいて制御信号を作成するとともに、作成した制御信号を電磁比例弁３０等に送信することも可能としている。つまり、制御装置４０は、オペレータが手動で行なう操船のほかに、自らの位置と設定された目的地とから航路を算出して自動で操船を行なう、いわゆる自動航法を可能としている。
【００４４】
次に、本アウトドライブ装置用操船システム１００の制御態様について説明する。図９は、アウトドライブ装置用操船システム１００の制御フローを示している。
【００４５】
ここで、制御装置４０が第一ソレノイド３３又は第二ソレノイド３４の故障を如何にして発見するかについて簡単に説明する。
【００４６】
上述したように、制御装置４０は、アクセルレバー２、操舵ハンドル３及びジョイスティックレバー４等からの入力信号に基づいて制御信号を作成するとともに、作成した制御信号を電磁比例弁３０等に送信する。そして、制御装置４０は、位置センサ２６等からの検出信号に基づいてフィードバック制御を行なうとともに、本アウトドライブ装置用操船システム１００に異常がないかを検討する。
【００４７】
具体的に説明すると制御装置４０は、例えば第一ソレノイド３３を作動させる旨の制御信号を電磁比例弁３０に送信した場合、ピストン２２の摺動（図５、図６中に示す矢印Ｒ方向）に伴って位置センサ２６からの検出信号が変化するものと認識している。しかし、制御装置４０は、第一ソレノイド３３を作動させる旨の制御信号を送信したにも関わらず、位置センサ２６からの検出信号が変化しない場合に該第一ソレノイド３３が故障したと判断する。
【００４８】
同様に、制御装置４０は、例えば第二ソレノイド３４を作動させる旨の制御信号を電磁比例弁３０に送信した場合、ピストン２２の摺動（図５、図６中に示す矢印Ｌ方向）に伴って位置センサ２６からの検出信号が変化するものと認識している。しかし、制御装置４０は、第二ソレノイド３４を作動させる旨の制御信号を送信したにも関わらず、位置センサ２６からの検出信号が変化しない場合に該第二ソレノイド３４が故障したと判断する。
【００４９】
そして、制御装置４０は、第一ソレノイド３３又は第二ソレノイド３４のいずれか一方が故障したと判断した場合、即ち、アウトドライブ装置１０の舵角度が制御不能となった場合に、以下に説明する制御を開始する。
【００５０】
まず、ステップＳ１０１において制御装置４０は、本制御を実行するか否かを選択できる許否スイッチがどのような状態にあるかを判断する。つまり、制御装置４０は、アウトドライブ装置１０の舵角度が制御不能となった場合に、該アウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にする制御を行なうか否かの判断を行なう。
【００５１】
そして、制御装置４０は、許否スイッチが入状態である、即ち、アウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にする制御を行なう場合にステップＳ１０２へ移行する。一方、制御装置４０は、許否スイッチが切状態である、即ち、アウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にする制御を行なわない場合に本制御を終了する。
【００５２】
ステップＳ１０２において制御装置４０は、第一ソレノイド３３又は第二ソレノイド３４のいずれのソレノイド３３・３４が故障しているかについて再度判断する。つまり、制御装置４０は、位置センサ２６からの検出信号に基づいて第一ソレノイド３３及び第二ソレノイド３４の作動の有無を確認し、いずれのソレノイド３３・３４が故障しているかを判断する。ここでは、第一ソレノイド３３が故障している場合を想定して説明する。
【００５３】
ステップＳ１０３において制御装置４０は、位置センサ２６からの検出信号に基づいてピストン２２の位置を把握する。そして、制御装置４０は、予め記憶しているアウトドライブ装置１０の舵角度が舵中央となるピストン２２の位置と検出された実際のピストン２２の位置との差異を算出する。
【００５４】
ステップＳ１０４において制御装置４０は、故障していない第二ソレノイド３４を作動させるとピストン２２が舵中央となる位置に近づくように摺動するかを判断する。つまり、制御装置４０は、ステップＳ１０３における算出結果に基づいて、第二ソレノイド３４が作動したことによるピストン２２の摺動方向が舵中央となる位置に近づく方向であるかを判断する。かかる状況は、図１０Ａ及び図１０Ｃに示す場合に相当する。即ち、図１０Ａに示す状況から第二ソレノイド３４が作動したことによるピストン２２の摺動によって、図１０Ｃに示す状況となり得るかを判断するのである。
【００５５】
そして、制御装置４０は、第二ソレノイド３４が作動したことによるピストン２２の摺動方向が舵中央となる位置に近づく方向である、即ち、第二ソレノイド３４を作動させるとアウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にできると判断した場合にステップＳ１０５へ移行する。一方、制御装置４０は、第二ソレノイド３４が作動したことによるピストン２２の摺動方向が舵中央となる位置から離れる方向である、即ち、第二ソレノイド３４を作動させてもアウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にできないと判断した場合に本制御を終了する。
【００５６】
ステップＳ１０５において制御装置４０は、電磁比例弁３０に制御信号を送信することによって第二ソレノイド３４を作動させる。これにより、第二ソレノイド３４は、スプールシャフト３２を所定の位置まで摺動させる（図８Ｂ参照）。その結果、操舵用油圧アクチュエータ２０のピストン２２は、図５、図６に示す矢印Ｌの方向に摺動することとなる。
【００５７】
具体的に説明すると制御装置４０は、第二ソレノイド３４によってスプールシャフト３２を摺動させることで給排ポート３１ｐａとポンプポート３１ｐｐとを連通させ、給排ポート３１ｐｂとリターンポート３１ｒｐとを連通させる（図８Ｂ参照）。これにより、作動油ポンプ５０から圧送された作動油は、第二油路２５ｐを通って第二油室Ｏｃ２へ供給され、第一油室Ｏｃ１内の作動油は、第一油路２４ｐを通って作動油タンク６０へ戻される。こうすることで、第二油室Ｏｃ２に掛かる油圧は、第一油室Ｏｃ１に掛かる油圧よりも高くなり、第二油室Ｏｃ２と第一油室Ｏｃ１とを隔てるピストン２２は、第一油室Ｏｃ１側へ摺動するのである。
【００５８】
ステップＳ１０６において制御装置４０は、位置センサ２６からの検出信号に基づいてピストン２２の位置が舵中央となる位置にあるか否かを判断する。つまり、制御装置４０は、予め記憶しているアウトドライブ装置１０の舵角度が舵中央となるピストン２２の位置と検出された実際のピストン２２の位置に差異があるか否かを判断する。
【００５９】
そして、制御装置４０は、舵中央となるピストン２２の位置と検出された実際のピストン２２の位置に差異がない、即ち、ピストン２２が舵中央となる位置にある場合にステップＳ１０７へ移行する。一方、制御装置４０は、舵中央となるピストン２２の位置と検出された実際のピストン２２の位置に差異がある、即ち、ピストン２２が舵中央となる位置にない場合にステップＳ１０５へ戻す。
【００６０】
ステップＳ１０７において制御装置４０は、電磁比例弁３０への制御信号を停止して第二ソレノイド３４の作動を停止させる。これにより、スプールシャフト３２は、スプリングの付勢力によって所定の位置まで摺動される（図８Ａ参照）。その結果、操舵用油圧アクチュエータ２０のピストン２２は、アウトドライブ装置１０の舵角度が舵中央となる位置で停止することとなる。
【００６１】
具体的に説明すると制御装置４０は、第二ソレノイド３４の作動停止によってスプールシャフト３２を摺動させることで各ポート３１ｐａ・３１ｐｂ・３１ｐｐ・３１ｒｐを遮断させる（図８Ａ参照）。これにより、作動油ポンプ５０から圧送された作動油は、第一油室Ｏｃ１や第二油室Ｏｃ２へ供給されず、各油室Ｏｃ１・Ｏｃ２内の作動油も作動油タンク６０へ戻されない。こうすることで、第一油室Ｏｃ１と第二油室Ｏｃ２とを隔てるピストン２２は、アウトドライブ装置１０の舵角度が舵中央となる位置で停止するのである。
【００６２】
以上が電磁比例弁３０の第一ソレノイド３３が故障した場合の制御態様であるが、以下に電磁比例弁３０の第二ソレノイド３４が故障している場合の制御態様について説明する。
【００６３】
ステップＳ１０３において制御装置４０は、位置センサ２６からの検出信号に基づいてピストン２２の位置を把握する。そして、制御装置４０は、予め記憶しているアウトドライブ装置１０の舵角度が舵中央となるピストン２２の位置と検出された実際のピストン２２の位置との差異を算出する。
【００６４】
ステップＳ１０４において制御装置４０は、故障していない第一ソレノイド３３を作動させるとピストン２２が舵中央となる位置に近づくように摺動するかを判断する。つまり、制御装置４０は、ステップＳ１０３における算出結果に基づいて、第一ソレノイド３３が作動したことによるピストン２２の摺動方向が舵中央となる位置に近づくように摺動するかを判断する。かかる状況は、図１０Ｂ及び図１０Ｃに示す場合に相当する。即ち、図１０Ｂに示す状況から第一ソレノイド３３が作動したことによるピストン２２の摺動によって、図１０Ｃに示す状況となり得るかを判断するのである。
【００６５】
そして、制御装置４０は、第一ソレノイド３３が作動したことによるピストン２２の摺動方向が舵中央となる位置に近づく方向である、即ち、第一ソレノイド３３を作動させるとアウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にできると判断した場合にステップＳ１０５へ移行する。一方、制御装置４０は、第一ソレノイド３３が作動したことによるピストン２２の摺動方向が舵中央となる位置から離れる方向である、即ち、第一ソレノイド３３を作動させてもアウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にできないと判断した場合に本制御を終了する。
【００６６】
ステップＳ１０５において制御装置４０は、電磁比例弁３０に制御信号を送信することによって第一ソレノイド３３を作動させる。これにより、第一ソレノイド３３は、スプールシャフト３２を所定の位置まで摺動させる（図８Ｃ参照）。その結果、操舵用油圧アクチュエータ２０のピストン２２は、図５、図６に示す矢印Ｒの方向に摺動することとなる。
【００６７】
具体的に説明すると制御装置４０は、第一ソレノイド３３によってスプールシャフト３２を摺動させることで給排ポート３１ｐａとリターンポート３１ｒｐとを連通させ、給排ポート３１ｐｂとポンプポート３１ｐｐとを連通させる（図８Ｃ参照）。これにより、作動油ポンプ５０から圧送された作動油は、第一油路２４ｐを通って第一油室Ｏｃ１へ供給され、第二油室Ｏｃ２内の作動油は、第二油路２５ｐを通って作動油タンク６０へ戻される。こうすることで、第一油室Ｏｃ１に掛かる油圧は、第二油室Ｏｃ２に掛かる油圧よりも高くなり、第一油室Ｏｃ１と第二油室Ｏｃ２とを隔てるピストン２２は、第二油室Ｏｃ２側へ摺動するのである。
【００６８】
ステップＳ１０６において制御装置４０は、位置センサ２６からの検出信号に基づいてピストン２２の位置が舵中央となる位置にあるか否かを判断する。つまり、制御装置４０は、予め記憶しているアウトドライブ装置１０の舵角度が舵中央となるピストン２２の位置と検出された実際のピストン２２の位置に差異があるか否かを判断する。
【００６９】
そして、制御装置４０は、舵中央となるピストン２２の位置と検出された実際のピストン２２の位置に差異がない、即ち、ピストン２２が舵中央となる位置にある場合にステップＳ１０７へ移行する。一方、制御装置４０は、舵中央となるピストン２２の位置と検出された実際のピストン２２の位置に差異がある、即ち、ピストン２２が舵中央となる位置にない場合にステップＳ１０５へ戻す。
【００７０】
ステップＳ１０７において制御装置４０は、電磁比例弁３０への制御信号を停止して第一ソレノイド３３の作動を停止させる。これにより、スプールシャフト３２は、スプリングの付勢力によって所定の位置まで摺動される（図８Ａ参照）。その結果、操舵用油圧アクチュエータ２０のピストン２２は、アウトドライブ装置１０の舵角度が舵中央となる位置で停止することとなる。
【００７１】
具体的に説明すると制御装置４０は、第一ソレノイド３３の作動停止によってスプールシャフト３２を摺動させることで各ポート３１ｐａ・３１ｐｂ・３１ｐｐ・３１ｒｐを遮断させる（図８Ａ参照）。これにより、作動油ポンプ５０から圧送された作動油は、第一油室Ｏｃ１や第二油室Ｏｃ２へ供給されず、各油室Ｏｃ１・Ｏｃ２内の作動油も作動油タンク６０へ戻されない。こうすることで、第一油室Ｏｃ１と第二油室Ｏｃ２とを隔てるピストン２２は、アウトドライブ装置１０の舵角度が舵中央となる位置で停止するのである。
【００７２】
このような構成により、作動油の流動方向を変更する電磁比例弁３０の第一ソレノイド３３又は第二ソレノイド３４のいずれか一方が故障し、アウトドライブ装置１０の舵角度が制御不能となった場合に、該アウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にすることが可能となる。また、位置センサ２６からの検出信号に基づいてピストン２２の位置及び摺動方向を把握することができるため、アウトドライブ装置１０の舵角度を確実に舵中央にすることが可能となる。
【００７３】
なお、本アウトドライブ装置用操船システム１００においては、一方のアウトドライブ装置１０の舵角度が制御不能となった場合、他方のアウトドライブ装置１０の舵角度も自動的に舵中央にする。つまり、電磁比例弁３０の第一ソレノイド３３又は第二ソレノイド３４のいずれか一方が故障し、アウトドライブ装置１０の舵角度が制御不能となった場合に、該アウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にするとともに、隣接されたアウトドライブ装置１０の舵角度も自動的に舵中央にするのである。
【００７４】
このような構成により、一方のアウトドライブ装置１０の舵角度が制御不能となった場合においても、両方のアウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にできるため、各アウトドライブ装置１０の出力を独立して調節することで操船可能となる。
【００７５】
また、本アウトドライブ装置用操船システム１００は、一方のアウトドライブ装置１０の舵角度が制御不能となり、位置センサ２６の検出結果から舵角度αであることを把握した場合、他方のアウトドライブ装置１０の舵角度が−αとなるように自動的に制御する。つまり、一方のアウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にできない場合に、船舶が回頭しないように隣接されたアウトドライブ装置１０の舵角度を調節するのである。
【００７６】
このような構成により、一方のアウトドライブ装置１０の舵角度が制御不能となって舵中央にできない場合においても、制御不能となったアウトドライブ装置１０の舵角度に応じて他方のアウトドライブ装置１０の舵角度を調節するため、各アウトドライブ装置１０の出力を独立して調節することで操船可能となる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 船体
２ アクセルレバー
３ 操舵ハンドル
４ ジョイスティックレバー
１０ アウトドライブ装置
１５ スクリュープロペラ
２０ 操舵用油圧アクチュエータ
２１ シリンダスリーブ
２２ ピストン
２６ 位置センサ
３０ 電磁比例弁
３２ スプールシャフト
３３ 第一ソレノイド
３４ 第二ソレノイド
４０ 制御装置
５０ 作動油ポンプ
６０ 作動油タンク
１００ アウトドライブ装置用操船システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アウトドライブ装置用操船システムの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、船体内部にエンジンを配置し、船体外部に配置されたアウトドライブ装置へ動力を伝達する船内外機（インボートエンジン・アウトボートドライブ）が知られている（例えば特許文献１参照）。アウトドライブ装置は、スクリュープロペラを回転することによって船体を推進させる推進装置であり、船体の進行方向に対して回動することによって該船体を旋回させる舵装置でもある。
【０００３】
また、このようなアウトドライブ装置を二台備えた、いわゆる二軸推進方式の船舶が知られている（例えば特許文献２参照）。二軸推進方式の船舶は、アウトドライブ装置の舵角度が制御不能となった場合においても、左右のアウトドライブ装置の出力を独立して調節することで操船できる。
【０００４】
しかし、アウトドライブ装置の舵角度が舵中央となっていない場合においては、左右のアウトドライブ装置の出力を独立して調節しても操船することは困難であった。そのため、作動油の流動方向を変更する電磁比例弁のソレノイドが故障し、アウトドライブ装置の舵角度が制御不能となった場合に、該アウトドライブ装置の舵角度を舵中央にすることができる技術が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１９９２号公報
【特許文献２】特開平８−４０３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであり、作動油の流動方向を変更する電磁比例弁のソレノイドが故障し、アウトドライブ装置の舵角度が制御不能となった場合に、該アウトドライブ装置の舵角度を舵中央にすることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１に係る発明は、
シリンダスリーブに内設されたピストンが摺動することによってアウトドライブ装置を回動させる操舵用油圧アクチュエータと、
前記操舵用油圧アクチュエータの作動油の流動方向を変更して前記ピストンの摺動方向を切り換える電磁比例弁と、
前記電磁比例弁に制御信号を送信可能とする制御装置と、を備えたアウトドライブ装置用操船システムであって、
前記電磁比例弁は、摺動することによって作動油の油路を切り換えるスプールシャフトと、
前記スプールシャフトを一方に摺動させる第一ソレノイドと、
前記スプールシャフトを他方に摺動させる第二ソレノイドと、を具備し、
前記制御装置は、前記第一ソレノイド又は前記第二ソレノイドのいずれか一方が故障した場合、故障していない前記第一ソレノイド又は前記第二ソレノイドを作動させることによって前記アウトドライブ装置の舵角度を舵中央にする、ものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のアウトドライブ装置用操船システムにおいて、
前記制御装置は、故障していない前記第一ソレノイド又は前記第二ソレノイドを作動させると前記ピストンが舵中央となる位置に近づくように摺動する場合にのみ、該第一ソレノイド又は第二ソレノイドを作動させる、ものである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のアウトドライブ装置用操船システムにおいて、
前記ピストンの位置を検出する位置センサを具備し、
前記制御装置は、前記位置センサからの検出信号に基づいて前記ピストンの位置及び摺動方向を把握する、ものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、第一ソレノイド又は第二ソレノイドのいずれか一方が故障した場合に、故障していない第一ソレノイド又は第二ソレノイドを作動させる。これにより、アウトドライブ装置の舵角度を舵中央にすることが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、故障していない第一ソレノイド又は第二ソレノイドを作動させると操舵用油圧アクチュエータのピストンが舵中央となる位置に近づくように摺動する場合にのみ、該第一ソレノイド又は第二ソレノイドを作動させる。これにより、アウトドライブ装置の舵角度を舵中央にすることが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、位置センサからの検出信号に基づいてピストンの位置及び摺動方向を把握することができる。これにより、アウトドライブ装置の舵角度を確実に舵中央にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】アウトドライブ装置用操船システムの全体概要を示す図。
【図２】アウトドライブ装置用操船システムの構成を示す図。
【図３】アウトドライブ装置の構成を示す図。
【図４】アウトドライブ装置の取り付け構造を示す図。
【図５】操舵用油圧アクチュエータの構成を示す一の図。
【図６】操舵用油圧アクチュエータの構成を示す他の図。
【図７】電磁比例弁の構成を示す図。
【図８】電磁比例弁の動作態様を示す図。
【図９】アウトドライブ装置用操船システムの制御フローを示す図
【図１０】アウトドライブ装置の回動を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
まず、図１から図８を用いてアウトドライブ装置用操船システム１００の全体概要及び構成について説明する。なお、図１及び図２は、アウトドライブ装置１０を二台備えた、いわゆる二軸推進方式のアウトドライブ装置用操船システム１００を示している。但し、一軸推進方式等であっても成立し、これに限定するものではない。
【００１７】
アウトドライブ装置用操船システム１００は、アクセルレバー２の操作に応じてエンジン５の運転状態を調節し、ひいてはスクリュープロペラ１５の回転速度を変更させる制御システムである。また、アウトドライブ装置用操船システム１００は、操舵ハンドル３やジョイスティックレバー４の操作に応じてアウトドライブ装置１０を回動させる制御システムでもある。アウトドライブ装置用操船システム１００は、主にアウトドライブ装置１０と、操舵用油圧アクチュエータ２０と、電磁比例弁３０と、制御装置４０と、で構成される。
【００１８】
アウトドライブ装置１０は、スクリュープロペラ１５を回転させることによって船体１を推進させる。また、アウトドライブ装置１０は、船体１の進行方向に対して回動することによって該船体１を旋回させる。図３に示すように、アウトドライブ装置１０は、主に入力軸１１と、切換クラッチ１２と、駆動軸１３と、出力軸１４と、スクリュープロペラ１５と、で構成される。
【００１９】
入力軸１１は、ユニバーサルジョイント６を介して伝達されたエンジン５の回転動力を切換クラッチ１２に伝達する。入力軸１１の一端部は、エンジン５の出力軸に取り付けられたユニバーサルジョイント６と連結され、その他端部は、アッパーハウジング１０Ｕの内部に配置された切換クラッチ１２と連結される。
【００２０】
切換クラッチ１２は、入力軸１１等を介して伝達されたエンジン５の回転動力を正回転方向又は逆回転方向に切換可能とする。切換クラッチ１２は、ディスクプレートを備えるインナードラムと連結された正回転用ベベルギア、ならびに、逆回転用ベベルギアを有し、入力軸１１に連結されたアウタードラムのプレッシャープレートをいずれのディスクプレートに押し付けるかによって回転方向の切り換えを行なう。
【００２１】
駆動軸１３は、切換クラッチ１２等を介して伝達されたエンジン５の回転動力を出力軸１４に伝達する。駆動軸１３の一端部に設けられたベベルギアは、切換クラッチ１２に設けられた正回転用ベベルギア、ならびに、逆回転用ベベルギアと歯合され、その他端部に設けられたベベルギアは、ロアハウジング１０Ｒの内部に配置された出力軸１４のベベルギアと歯合される。
【００２２】
出力軸１４は、駆動軸１３等を介して伝達されたエンジン５の回転動力をスクリュープロペラ１５に伝達する。出力軸１４の一端部に設けられたベベルギアは、上述したように駆動軸１３のベベルギアと歯合され、その他端部には、スクリュープロペラ１５が取り付けられている。
【００２３】
スクリュープロペラ１５は、回転することによって推進力を発生させる。スクリュープロペラ１５は、出力軸１４等を介して伝達されたエンジン５の回転動力によって駆動され、回転軸周りに配置された複数枚のブレード１５ａが周囲の水をかくことによって推進力を発生させる。
【００２４】
なお、アウトドライブ装置１０は、船体１の船尾板（トランサムボード）に取り付けられたジンバルハウジング７に支持されている。具体的には、アウトドライブ装置１０は、該アウトドライブ装置１０のジンバルリング１６が喫水線ｗｌから略垂直方向となるようにジンバルハウジング７に支持されている。なお、ジンバルリング１６は、アウトドライブ装置１０に取り付けられた略円筒形状の回動軸を構成し、アウトドライブ装置１０は、該ジンバルリング１６を中心として回動する。
【００２５】
ジンバルリング１６の上側端部には、船体１の内部に延設された操舵アーム１９が取り付けられている。そして、操舵アーム１９は、ジンバルリング１６を中心にアウトドライブ装置１０を回動させる。なお、操舵アーム１９は、操舵ハンドル３やジョイスティックレバー４の操作に応じて連動する操舵用油圧アクチュエータ２０によって駆動される。
【００２６】
ここで、図４を用いてアウトドライブ装置１０の取り付け構造について詳細に説明する。
【００２７】
船尾板（トランサムボード）の前面側には、ブラケット８が取り付けられている。また、船尾板（トランサムボード）の後面側には、ジンバルハウジング７が取り付けられている。そして、ジンバルハウジング７には、回動軸１７・１７が略垂直方向に設けられ、ジンバルリング１６は、回動軸１７・１７によって回動自在に支持されている。また、ジンバルリング１６の中途部には、回動軸１８・１８が水平方向に設けられ、アッパーハウジング１０Ｕの前上部は、回動軸１８・１８によって回動自在に支持されている。
【００２８】
回動軸１７の上側端部には、操舵アーム１９が取り付けられている。操舵アーム１９は、船体１及びブラケット８に設けられた貫通孔１Ｈ・８Ｈを通って船体１の内部に延設されている。そして、操舵アーム１９の端部には、操舵用油圧アクチュエータ２０が連結されている（図３参照）。従って、アウトドライブ装置１０は、操舵用油圧アクチュエータ２０が作動することによって、ジンバルリング１６を中心に左右に回動するのである。
【００２９】
なお、ジンバルリング１６の下部とアッパーハウジング１０Ｕとの間には、昇降用油圧アクチュエータ９が介装されている（図３参照）。従って、アウトドライブ装置１０は、昇降用油圧アクチュエータ９が作動することによって、回動軸１８・１８を中心に上下に回動するのである。
【００３０】
操舵用油圧アクチュエータ２０は、アウトドライブ装置１０の操舵アーム１９を駆動して該アウトドライブ装置１０を回動させる。図５に示すように、操舵用油圧アクチュエータ２０は、主にシリンダスリーブ２１と、ピストン２２と、ロッド２３と、第一シリンダキャップ２４と、第二シリンダキャップ２５と、位置センサ２６と、で構成される。なお、本実施形態に係る操舵用油圧アクチュエータ２０は、いわゆる片ロッド型の油圧アクチュエータであるが、図６に示すように両ロッド型であっても良い。
【００３１】
シリンダスリーブ２１は、ピストン２２を摺動可能に内設する。シリンダスリーブ２１の両端部には、周方向に突設された鍔部が設けられており、該鍔部には、第一シリンダキャップ２４又は第二シリンダキャップ２５が固設される。
【００３２】
ピストン２２は、油圧を受けることによってシリンダスリーブ２１の内部を摺動する。ピストン２２には、該ピストン２２の中心軸と同軸に貫通孔２２ｈが設けられており、該貫通孔２２ｈには、ロッド２３が挿通されている。また、ピストン２２の外周面には、その周方向にリング溝が設けられており、該リング溝には、シールリングが環装されている。更に、各シールリングの間であってピストン２２の外周面には、永久磁石２２２が取り付けられている。
【００３３】
ロッド２３は、ピストン２２の摺動を操舵アーム１９に伝達する。ロッド２３の一端部には、該ロッド２３の外径を縮径した縮径部２３ｔａが設けられている。そして、ロッド２３は、ピストン２２の貫通孔２２ｈに縮径部２３ｔａを挿通した状態でナット２３１が螺合されて該ピストン２２と固設される。また、ロッド２３の他端部には、該ロッド２３の外径を縮径した縮径部２３ｔｂが設けられている。そして、ロッド２３は、クレビス２７の貫通孔２７ｈに縮径部２３ｔｂを挿通した状態でナット２３２が螺合されて該クレビス２７と固設される。なお、クレビス２７とは、ロッド２３と操舵アーム１９とを連結する連結部材である。
【００３４】
第一シリンダキャップ２４は、シリンダスリーブ２１の一端部を密封する。第一シリンダキャップ２４には、シリンダスリーブ２１とピストン２２で構成された第一油室Ｏｃ１に連通する第一油路２４ｐが設けられている。また、シリンダスリーブ２１に嵌入される周壁面には、その周方向にリング溝が設けられてシールリングが環装されている。これにより、第一油室Ｏｃ１は、所定の油圧に耐え得る耐圧室を構成している。
【００３５】
第二シリンダキャップ２５は、シリンダスリーブ２１の他端部を密封するとともに、ロッド２３を摺動可能に支持する。第二シリンダキャップ２５には、シリンダスリーブ２１とピストン２２で構成された第二油室Ｏｃ２に連通する第二油路２５ｐが設けられている。また、シリンダスリーブ２１に嵌入される周壁面には、その周方向にリング溝が設けられてシールリングが環装されている。更に、第二シリンダキャップ２５には、シリンダスリーブ２１の中心軸と同軸に貫通孔２５ｈが設けられており、該貫通孔２５ｈには、ロッド２３が摺動可能に挿通される。なお、貫通孔２５ｈの内周面には、その周方向にリング溝が設けられており、該リング溝には、シールリングが嵌挿されている。これにより、第二油室Ｏｃ２は、所定の油圧に耐え得る耐圧室を構成している。
【００３６】
位置センサ２６は、ピストン２２に取り付けられた永久磁石２２２の磁力を検出する。位置センサ２６は、少なくともピストン２２が摺動できる範囲内において該ピストン２２の摺動方向に対して平行となるようにシリンダスリーブ２１の外周面に取り付けられている。これにより、制御装置４０は、ピストン２２の位置を把握することができ、ひいてはアウトドライブ装置１０の舵角度を把握することができるのである。また、制御装置４０は、単位時間毎にピストン２２の位置を把握することで該ピストン２２の摺動方向を認識できる。
【００３７】
なお、位置センサ２６は、主に磁束密度の変化に応じて出力電圧を変換する、いわゆるホール素子で構成されている。ホール素子は、磁界と電流の相互作用によって電子にローレンツ力が作用することを利用し、ローレンツ力に起因する電位差（ホール電圧）から磁界の強さを検出する。なお、本実施形態においては、位置センサ２６の主な構成要素としてホール素子を用いているが、磁界の強さに応じて電気抵抗値が変化する磁気抵抗素子を用いても良く、これに限定するものではない。
【００３８】
電磁比例弁３０は、操舵用油圧アクチュエータ２０の作動油の流動方向を変更する。図７及び図８に示すように、電磁比例弁３０は、主にバルブボディ３１と、スプールシャフト３２と、第一ソレノイド３３と、第二ソレノイド３４と、で構成される。なお、本実施形態における電磁比例弁３０は、いわゆる直動形電磁比例弁であるが、パイロット形電磁比例弁であっても良く、作動形式を限定するものではない。
【００３９】
バルブボディ３１は、スプールシャフト３２を摺動可能に内設する。バルブボディ３１には、スプールシャフト３２が内設されるバレル孔３１ｈが設けられており、該バレル孔３１ｈには、操舵用油圧アクチュエータ２０の各油路２４ｐ・２５ｐと連通される給排ポート３１ｐａ・３１ｐｂが設けられている。また、バレル孔３１ｈには、作動油ポンプ５０と連通されるポンプポート３１ｐｐ、ならびに、作動油タンク６０と連通されるリターンポート３１ｒｐが設けられている。更に、バルブボディ３１には、スプールシャフト３２が所定の位置にあることを条件として給排ポート３１ｐｂとリターンポート３１ｒｐを連通する油路３１ｏｌが設けられている。
【００４０】
スプールシャフト３２は、バレル孔３１ｈを摺動することによって作動油の油路を切り換える。スプールシャフト３２には、該スプールシャフト３２の外径を縮径した縮径部３２ｔａ・３２ｔｂ・３２ｔｃが設けられており、該スプールシャフト３２が摺動することによって各ポート３１ｐａ・３１ｐｂ・３１ｐｐ・３１ｒｐどうしを連通又は遮断する。
【００４１】
第一ソレノイド３３は、スプールシャフト３２を一方に摺動させる。本実施形態における第一ソレノイド３３は、いわゆる単動比例ソレノイドである。第一ソレノイド３３は、スプールシャフト３２の一端部に隣接されており、励磁された電磁コイルに可動鉄心が吸着することを利用してスプールシャフト３２を摺動させる。なお、本実施形態において第一ソレノイド３３は、スプールシャフト３２を図７に示す矢印Ｒの方向へ摺動させる。
【００４２】
第二ソレノイド３４は、スプールシャフト３２を他方に摺動させる。本実施形態における第二ソレノイド３４は、いわゆる単動比例ソレノイドである。第二ソレノイド３４は、スプールシャフト３２の他端部に隣接されており、励磁された電磁コイルに可動鉄心が吸着することを利用してスプールシャフト３２を摺動させる。なお、本実施形態において第二ソレノイド３４は、スプールシャフト３２を図７に示す矢印Ｌの方向へ摺動させる。
【００４３】
制御装置４０は、アクセルレバー２、操舵ハンドル３及びジョイスティックレバー４等からの入力信号に基づいて制御信号を作成するとともに、作成した制御信号を電磁比例弁３０等に送信する。また、制御装置４０は、全地球測位システム（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）からの情報に基づいて制御信号を作成するとともに、作成した制御信号を電磁比例弁３０等に送信することも可能としている。つまり、制御装置４０は、オペレータが手動で行なう操船のほかに、自らの位置と設定された目的地とから航路を算出して自動で操船を行なう、いわゆる自動航法を可能としている。
【００４４】
次に、本アウトドライブ装置用操船システム１００の制御態様について説明する。図９は、アウトドライブ装置用操船システム１００の制御フローを示している。
【００４５】
ここで、制御装置４０が第一ソレノイド３３又は第二ソレノイド３４の故障を如何にして発見するかについて簡単に説明する。
【００４６】
上述したように、制御装置４０は、アクセルレバー２、操舵ハンドル３及びジョイスティックレバー４等からの入力信号に基づいて制御信号を作成するとともに、作成した制御信号を電磁比例弁３０等に送信する。そして、制御装置４０は、位置センサ２６等からの検出信号に基づいてフィードバック制御を行なうとともに、本アウトドライブ装置用操船システム１００に異常がないかを検討する。
【００４７】
具体的に説明すると制御装置４０は、例えば第一ソレノイド３３を作動させる旨の制御信号を電磁比例弁３０に送信した場合、ピストン２２の摺動（図５、図６中に示す矢印Ｒ方向）に伴って位置センサ２６からの検出信号が変化するものと認識している。しかし、制御装置４０は、第一ソレノイド３３を作動させる旨の制御信号を送信したにも関わらず、位置センサ２６からの検出信号が変化しない場合に該第一ソレノイド３３が故障したと判断する。
【００４８】
同様に、制御装置４０は、例えば第二ソレノイド３４を作動させる旨の制御信号を電磁比例弁３０に送信した場合、ピストン２２の摺動（図５、図６中に示す矢印Ｌ方向）に伴って位置センサ２６からの検出信号が変化するものと認識している。しかし、制御装置４０は、第二ソレノイド３４を作動させる旨の制御信号を送信したにも関わらず、位置センサ２６からの検出信号が変化しない場合に該第二ソレノイド３４が故障したと判断する。
【００４９】
そして、制御装置４０は、第一ソレノイド３３又は第二ソレノイド３４のいずれか一方が故障したと判断した場合、即ち、アウトドライブ装置１０の舵角度が制御不能となった場合に、以下に説明する制御を開始する。
【００５０】
まず、ステップＳ１０１において制御装置４０は、本制御を実行するか否かを選択できる許否スイッチがどのような状態にあるかを判断する。つまり、制御装置４０は、アウトドライブ装置１０の舵角度が制御不能となった場合に、該アウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にする制御を行なうか否かの判断を行なう。
【００５１】
そして、制御装置４０は、許否スイッチが入状態である、即ち、アウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にする制御を行なう場合にステップＳ１０２へ移行する。一方、制御装置４０は、許否スイッチが切状態である、即ち、アウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にする制御を行なわない場合に本制御を終了する。
【００５２】
ステップＳ１０２において制御装置４０は、第一ソレノイド３３又は第二ソレノイド３４のいずれのソレノイド３３・３４が故障しているかについて再度判断する。つまり、制御装置４０は、位置センサ２６からの検出信号に基づいて第一ソレノイド３３及び第二ソレノイド３４の作動の有無を確認し、いずれのソレノイド３３・３４が故障しているかを判断する。ここでは、第一ソレノイド３３が故障している場合を想定して説明する。
【００５３】
ステップＳ１０３において制御装置４０は、位置センサ２６からの検出信号に基づいてピストン２２の位置を把握する。そして、制御装置４０は、予め記憶しているアウトドライブ装置１０の舵角度が舵中央となるピストン２２の位置と検出された実際のピストン２２の位置との差異を算出する。
【００５４】
ステップＳ１０４において制御装置４０は、故障していない第二ソレノイド３４を作動させるとピストン２２が舵中央となる位置に近づくように摺動するかを判断する。つまり、制御装置４０は、ステップＳ１０３における算出結果に基づいて、第二ソレノイド３４が作動したことによるピストン２２の摺動方向が舵中央となる位置に近づく方向であるかを判断する。かかる状況は、図１０Ａ及び図１０Ｃに示す場合に相当する。即ち、図１０Ａに示す状況から第二ソレノイド３４が作動したことによるピストン２２の摺動によって、図１０Ｃに示す状況となり得るかを判断するのである。
【００５５】
そして、制御装置４０は、第二ソレノイド３４が作動したことによるピストン２２の摺動方向が舵中央となる位置に近づく方向である、即ち、第二ソレノイド３４を作動させるとアウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にできると判断した場合にステップＳ１０５へ移行する。一方、制御装置４０は、第二ソレノイド３４が作動したことによるピストン２２の摺動方向が舵中央となる位置から離れる方向である、即ち、第二ソレノイド３４を作動させてもアウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にできないと判断した場合に本制御を終了する。
【００５６】
ステップＳ１０５において制御装置４０は、電磁比例弁３０に制御信号を送信することによって第二ソレノイド３４を作動させる。これにより、第二ソレノイド３４は、スプールシャフト３２を所定の位置まで摺動させる（図８Ｂ参照）。その結果、操舵用油圧アクチュエータ２０のピストン２２は、図５、図６に示す矢印Ｌの方向に摺動することとなる。
【００５７】
具体的に説明すると制御装置４０は、第二ソレノイド３４によってスプールシャフト３２を摺動させることで給排ポート３１ｐａとポンプポート３１ｐｐとを連通させ、給排ポート３１ｐｂとリターンポート３１ｒｐとを連通させる（図８Ｂ参照）。これにより、作動油ポンプ５０から圧送された作動油は、第二油路２５ｐを通って第二油室Ｏｃ２へ供給され、第一油室Ｏｃ１内の作動油は、第一油路２４ｐを通って作動油タンク６０へ戻される。こうすることで、第二油室Ｏｃ２に掛かる油圧は、第一油室Ｏｃ１に掛かる油圧よりも高くなり、第二油室Ｏｃ２と第一油室Ｏｃ１とを隔てるピストン２２は、第一油室Ｏｃ１側へ摺動するのである。
【００５８】
ステップＳ１０６において制御装置４０は、位置センサ２６からの検出信号に基づいてピストン２２の位置が舵中央となる位置にあるか否かを判断する。つまり、制御装置４０は、予め記憶しているアウトドライブ装置１０の舵角度が舵中央となるピストン２２の位置と検出された実際のピストン２２の位置に差異があるか否かを判断する。
【００５９】
そして、制御装置４０は、舵中央となるピストン２２の位置と検出された実際のピストン２２の位置に差異がない、即ち、ピストン２２が舵中央となる位置にある場合にステップＳ１０７へ移行する。一方、制御装置４０は、舵中央となるピストン２２の位置と検出された実際のピストン２２の位置に差異がある、即ち、ピストン２２が舵中央となる位置にない場合にステップＳ１０５へ戻す。
【００６０】
ステップＳ１０７において制御装置４０は、電磁比例弁３０への制御信号を停止して第二ソレノイド３４の作動を停止させる。これにより、スプールシャフト３２は、スプリングの付勢力によって所定の位置まで摺動される（図８Ａ参照）。その結果、操舵用油圧アクチュエータ２０のピストン２２は、アウトドライブ装置１０の舵角度が舵中央となる位置で停止することとなる。
【００６１】
具体的に説明すると制御装置４０は、第二ソレノイド３４の作動停止によってスプールシャフト３２を摺動させることで各ポート３１ｐａ・３１ｐｂ・３１ｐｐ・３１ｒｐを遮断させる（図８Ａ参照）。これにより、作動油ポンプ５０から圧送された作動油は、第一油室Ｏｃ１や第二油室Ｏｃ２へ供給されず、各油室Ｏｃ１・Ｏｃ２内の作動油も作動油タンク６０へ戻されない。こうすることで、第一油室Ｏｃ１と第二油室Ｏｃ２とを隔てるピストン２２は、アウトドライブ装置１０の舵角度が舵中央となる位置で停止するのである。
【００６２】
以上が電磁比例弁３０の第一ソレノイド３３が故障した場合の制御態様であるが、以下に電磁比例弁３０の第二ソレノイド３４が故障している場合の制御態様について説明する。
【００６３】
ステップＳ１０３において制御装置４０は、位置センサ２６からの検出信号に基づいてピストン２２の位置を把握する。そして、制御装置４０は、予め記憶しているアウトドライブ装置１０の舵角度が舵中央となるピストン２２の位置と検出された実際のピストン２２の位置との差異を算出する。
【００６４】
ステップＳ１０４において制御装置４０は、故障していない第一ソレノイド３３を作動させるとピストン２２が舵中央となる位置に近づくように摺動するかを判断する。つまり、制御装置４０は、ステップＳ１０３における算出結果に基づいて、第一ソレノイド３３が作動したことによるピストン２２の摺動方向が舵中央となる位置に近づくように摺動するかを判断する。かかる状況は、図１０Ｂ及び図１０Ｃに示す場合に相当する。即ち、図１０Ｂに示す状況から第一ソレノイド３３が作動したことによるピストン２２の摺動によって、図１０Ｃに示す状況となり得るかを判断するのである。
【００６５】
そして、制御装置４０は、第一ソレノイド３３が作動したことによるピストン２２の摺動方向が舵中央となる位置に近づく方向である、即ち、第一ソレノイド３３を作動させるとアウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にできると判断した場合にステップＳ１０５へ移行する。一方、制御装置４０は、第一ソレノイド３３が作動したことによるピストン２２の摺動方向が舵中央となる位置から離れる方向である、即ち、第一ソレノイド３３を作動させてもアウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にできないと判断した場合に本制御を終了する。
【００６６】
ステップＳ１０５において制御装置４０は、電磁比例弁３０に制御信号を送信することによって第一ソレノイド３３を作動させる。これにより、第一ソレノイド３３は、スプールシャフト３２を所定の位置まで摺動させる（図８Ｃ参照）。その結果、操舵用油圧アクチュエータ２０のピストン２２は、図５、図６に示す矢印Ｒの方向に摺動することとなる。
【００６７】
具体的に説明すると制御装置４０は、第一ソレノイド３３によってスプールシャフト３２を摺動させることで給排ポート３１ｐａとリターンポート３１ｒｐとを連通させ、給排ポート３１ｐｂとポンプポート３１ｐｐとを連通させる（図８Ｃ参照）。これにより、作動油ポンプ５０から圧送された作動油は、第一油路２４ｐを通って第一油室Ｏｃ１へ供給され、第二油室Ｏｃ２内の作動油は、第二油路２５ｐを通って作動油タンク６０へ戻される。こうすることで、第一油室Ｏｃ１に掛かる油圧は、第二油室Ｏｃ２に掛かる油圧よりも高くなり、第一油室Ｏｃ１と第二油室Ｏｃ２とを隔てるピストン２２は、第二油室Ｏｃ２側へ摺動するのである。
【００６８】
ステップＳ１０６において制御装置４０は、位置センサ２６からの検出信号に基づいてピストン２２の位置が舵中央となる位置にあるか否かを判断する。つまり、制御装置４０は、予め記憶しているアウトドライブ装置１０の舵角度が舵中央となるピストン２２の位置と検出された実際のピストン２２の位置に差異があるか否かを判断する。
【００６９】
そして、制御装置４０は、舵中央となるピストン２２の位置と検出された実際のピストン２２の位置に差異がない、即ち、ピストン２２が舵中央となる位置にある場合にステップＳ１０７へ移行する。一方、制御装置４０は、舵中央となるピストン２２の位置と検出された実際のピストン２２の位置に差異がある、即ち、ピストン２２が舵中央となる位置にない場合にステップＳ１０５へ戻す。
【００７０】
ステップＳ１０７において制御装置４０は、電磁比例弁３０への制御信号を停止して第一ソレノイド３３の作動を停止させる。これにより、スプールシャフト３２は、スプリングの付勢力によって所定の位置まで摺動される（図８Ａ参照）。その結果、操舵用油圧アクチュエータ２０のピストン２２は、アウトドライブ装置１０の舵角度が舵中央となる位置で停止することとなる。
【００７１】
具体的に説明すると制御装置４０は、第一ソレノイド３３の作動停止によってスプールシャフト３２を摺動させることで各ポート３１ｐａ・３１ｐｂ・３１ｐｐ・３１ｒｐを遮断させる（図８Ａ参照）。これにより、作動油ポンプ５０から圧送された作動油は、第一油室Ｏｃ１や第二油室Ｏｃ２へ供給されず、各油室Ｏｃ１・Ｏｃ２内の作動油も作動油タンク６０へ戻されない。こうすることで、第一油室Ｏｃ１と第二油室Ｏｃ２とを隔てるピストン２２は、アウトドライブ装置１０の舵角度が舵中央となる位置で停止するのである。
【００７２】
このような構成により、作動油の流動方向を変更する電磁比例弁３０の第一ソレノイド３３又は第二ソレノイド３４のいずれか一方が故障し、アウトドライブ装置１０の舵角度が制御不能となった場合に、該アウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にすることが可能となる。また、位置センサ２６からの検出信号に基づいてピストン２２の位置及び摺動方向を把握することができるため、アウトドライブ装置１０の舵角度を確実に舵中央にすることが可能となる。
【００７３】
なお、本アウトドライブ装置用操船システム１００においては、一方のアウトドライブ装置１０の舵角度が制御不能となった場合、他方のアウトドライブ装置１０の舵角度も自動的に舵中央にする。つまり、電磁比例弁３０の第一ソレノイド３３又は第二ソレノイド３４のいずれか一方が故障し、アウトドライブ装置１０の舵角度が制御不能となった場合に、該アウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にするとともに、隣接されたアウトドライブ装置１０の舵角度も自動的に舵中央にするのである。
【００７４】
このような構成により、一方のアウトドライブ装置１０の舵角度が制御不能となった場合においても、両方のアウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にできるため、各アウトドライブ装置１０の出力を独立して調節することで操船可能となる。
【００７５】
また、本アウトドライブ装置用操船システム１００は、一方のアウトドライブ装置１０の舵角度が制御不能となり、位置センサ２６の検出結果から舵角度αであることを把握した場合、他方のアウトドライブ装置１０の舵角度が−αとなるように自動的に制御する。つまり、一方のアウトドライブ装置１０の舵角度を舵中央にできない場合に、船舶が回頭しないように隣接されたアウトドライブ装置１０の舵角度を調節するのである。
【００７６】
このような構成により、一方のアウトドライブ装置１０の舵角度が制御不能となって舵中央にできない場合においても、制御不能となったアウトドライブ装置１０の舵角度に応じて他方のアウトドライブ装置１０の舵角度を調節するため、各アウトドライブ装置１０の出力を独立して調節することで操船可能となる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 船体
２ アクセルレバー
３ 操舵ハンドル
４ ジョイスティックレバー
１０ アウトドライブ装置
１５ スクリュープロペラ
２０ 操舵用油圧アクチュエータ
２１ シリンダスリーブ
２２ ピストン
２６ 位置センサ
３０ 電磁比例弁
３２ スプールシャフト
３３ 第一ソレノイド
３４ 第二ソレノイド
４０ 制御装置
５０ 作動油ポンプ
６０ 作動油タンク
１００ アウトドライブ装置用操船システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダスリーブに内設されたピストンが摺動することによってアウトドライブ装置を回動させる操舵用油圧アクチュエータと、
前記操舵用油圧アクチュエータの作動油の流動方向を変更して前記ピストンの摺動方向を切り換える電磁比例弁と、
前記電磁比例弁に制御信号を送信可能とする制御装置と、を備えたアウトドライブ装置用操船システムであって、
前記電磁比例弁は、摺動することによって作動油の油路を切り換えるスプールシャフトと、
前記スプールシャフトを一方に摺動させる第一ソレノイドと、
前記スプールシャフトを他方に摺動させる第二ソレノイドと、を具備し、
前記制御装置は、前記第一ソレノイド又は前記第二ソレノイドのいずれか一方が故障した場合、故障していない前記第一ソレノイド又は前記第二ソレノイドを作動させることによって前記アウトドライブ装置の舵角度を舵中央にする、ことを特徴とするアウトドライブ装置用操船システム。
【請求項２】
前記制御装置は、故障していない前記第一ソレノイド又は前記第二ソレノイドを作動させると前記ピストンが舵中央となる位置に近づくように摺動する場合にのみ、該第一ソレノイド又は第二ソレノイドを作動させる、ことを特徴とする請求項１に記載のアウトドライブ装置用操船システム。
【請求項３】
前記ピストンの位置を検出する位置センサを具備し、
前記制御装置は、前記位置センサからの検出信号に基づいて前記ピストンの位置及び摺動方向を把握する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアウトドライブ装置用操船システム。
【請求項１】
シリンダスリーブに内設されたピストンが摺動することによってアウトドライブ装置を回動させる操舵用油圧アクチュエータと、
前記操舵用油圧アクチュエータの作動油の流動方向を変更して前記ピストンの摺動方向を切り換える電磁比例弁と、
前記電磁比例弁に制御信号を送信可能とする制御装置と、を備えたアウトドライブ装置用操船システムであって、
前記電磁比例弁は、摺動することによって作動油の油路を切り換えるスプールシャフトと、
前記スプールシャフトを一方に摺動させる第一ソレノイドと、
前記スプールシャフトを他方に摺動させる第二ソレノイドと、を具備し、
前記制御装置は、前記第一ソレノイド又は前記第二ソレノイドのいずれか一方が故障した場合、故障していない前記第一ソレノイド又は前記第二ソレノイドを作動させることによって前記アウトドライブ装置の舵角度を舵中央にする、ことを特徴とするアウトドライブ装置用操船システム。
【請求項２】
前記制御装置は、故障していない前記第一ソレノイド又は前記第二ソレノイドを作動させると前記ピストンが舵中央となる位置に近づくように摺動する場合にのみ、該第一ソレノイド又は第二ソレノイドを作動させる、ことを特徴とする請求項１に記載のアウトドライブ装置用操船システム。
【請求項３】
前記ピストンの位置を検出する位置センサを具備し、
前記制御装置は、前記位置センサからの検出信号に基づいて前記ピストンの位置及び摺動方向を把握する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアウトドライブ装置用操船システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１０４４７（Ｐ２０１３−１０４４７Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４４９３５（Ｐ２０１１−１４４９３５）
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
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