船舶用推進システム
【課題】転舵装置により舵部が回動される場合において、船の旋回性が悪化してしまうことを抑制しながらハンドルのロックを行うことが可能な船舶用推進システムを提供する。
【解決手段】所定の角度範囲内で回動可能な船外機３００と、ハンドルの回動に応じて船外機３００を回動させる舵取装置２００と、ハンドルの回動角に対応して目標操舵角を設定するとともに、船外機３００の回動角度が目標操舵角となるように舵取装置２００を駆動する船体側ＥＣＵ１０９と、船外機３００の回動角度が所定の角度範囲の限界角度以上になったことを検知する実舵角センサ２０３と、実舵角センサ２０３により船外機３００の回動角度が限界角度以上になったことが検知された場合に、ハンドルの回動をロックするロック機構１０８とを備えている。
【解決手段】所定の角度範囲内で回動可能な船外機３００と、ハンドルの回動に応じて船外機３００を回動させる舵取装置２００と、ハンドルの回動角に対応して目標操舵角を設定するとともに、船外機３００の回動角度が目標操舵角となるように舵取装置２００を駆動する船体側ＥＣＵ１０９と、船外機３００の回動角度が所定の角度範囲の限界角度以上になったことを検知する実舵角センサ２０３と、実舵角センサ２０３により船外機３００の回動角度が限界角度以上になったことが検知された場合に、ハンドルの回動をロックするロック機構１０８とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、船舶用推進システムに関し、特に、ハンドルの回動をロックするロック手段を備えた船舶用推進システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハンドルの回動をロックするロック手段を備えた船舶用推進システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１では、ステアリングホイール（ハンドル）の回動角度がセンサにより検出されるとともに、その検出結果に基づいて転舵モータ（転舵装置）が駆動されることにより船外機（舵部）が回動される、いわゆるＳＢＷシステム（ステアバイワイヤシステム）を備えた船舶用推進システムが開示されている。また、上記特許文献１では、ハンドルを一方向に回動させていった場合に、ステアリングホイール（ハンドル）の回動角度がストッパ角（限界角度）になった場合には、反力モータ（ロック手段）によりハンドルの回動方向に対して逆方向（舵を戻す方向）のトルクを加えることにより、ステアリングホイールの回動をロックしている。ステアリングホイールの回動をロックすることにより、船外機が限界角度まで回動したことを操船者に認識させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０３８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記したようなＳＢＷシステムでは、ハンドルの回動に対して船外機の回動に遅れが生じてしまう。すなわち、センサにより検出したハンドルの回動角度の検出結果に基づいて目標操舵角を設定し、その後船外機の実舵角が目標操舵角と一致するように転舵装置（転舵モータ）を駆動することにより船外機を回動させている。このとき、転舵装置の応答遅れに起因して、ハンドルの回動に対する船外機の回動に遅れが生じてしまう。このため、ハンドルを一方向に回動させていき、ハンドルの回動角度が限界角度に到達したとしても、船外機の回動角度は限界角度まで達していない場合がある。ハンドルの回動角度が限界角度に到達した時点でハンドルをロックすると、ハンドルがロックされた時点から遅れて船外機の回動角度が限界角度に到達することになる。ハンドルがロックされた時点で船外機の回動角度が限界角度になったと操船者は認識するので、ハンドルがロックされた時点からすぐにハンドルを戻し始めた場合には、船外機の回動角度が限界角度まで到達していないのにも拘わらず舵が戻されてしまう。この場合には、船外機の回動角度が限界角度まで達することなく船が操作されてしまうので、結果的に船の旋回性が悪化してしまうという問題点がある。また、離着岸の際などに舵角比（ハンドルの回動角度の変化量に対する船外機の回動角度の変化量の比）を大きくした場合には、転舵装置の応答遅れも大きくなるので、上記した船の旋回性が悪化してしまうという問題点がさらに顕著になってしまう。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、転舵装置により舵部が回動される場合において、船の旋回性が悪化してしまうことを抑制しながらハンドルのロックを行うことが可能な船舶用推進システムを提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
この発明の一の局面による船舶用推進システムは、回動可能なハンドルと、ハンドルの回動に応じて回動される舵部と、ハンドルの回動に応じて舵部を回動させる転舵装置と、ハンドルの回動角、又は回動角の変化量に対応して目標操舵角を設定するとともに、舵部の回動角度が目標操舵角となるように転舵装置を駆動する制御部と、舵部の回動角度が所定角度以上になったことを検知する第１検知手段と、制御部によって駆動制御され、第１検知手段により舵部の回動角度が所定角度以上になったことが検知された場合に、ハンドルの回動をロックするロック手段とを備えている。
【０００８】
この一の局面による船舶用推進システムでは、上記のように、舵部の回動角度が所定の角度範囲の所定角度以上になったことを検知する第１検知手段と、第１検知手段により舵部の回動角度が所定角度以上になったことが検知された場合に、ハンドルの回動をロックするロック手段とを設けている。このように構成することによって、転舵装置により舵部が回動される場合において、ハンドルの回動に対して舵部の回動に遅れが生じてしまう場合にも、舵部の回動角度が所定角度以上になった時点でハンドルがロックされるので、操船者はハンドルがロックされたことによって舵部の回動角度が所定角度以上であることを正しく認識することができる。これにより、操船者は舵部を確実に所定角度まで回動させて船を操作することができるので、船の旋回性が悪化してしまうことを抑制することができる。以上から、この一の局面による船舶用推進システムでは、転舵装置により舵部が回動される機構において、船の旋回性が悪化してしまうことを抑制しながらハンドルのロックを行うことができる。
【０００９】
上記一の局面による船舶用推進システムにおいて、好ましくは、制御部は、舵部の回動角度が所定角度以上になったことが検知されるまでは、ハンドル角又は目標操舵角の角度に関わらず（ハンドルロックは結局のところハンドル角、目標操舵角には一切関係ないため）ハンドルの回動のロックを行わないようにロック手段を制御するように構成されている。このように構成すれば、目標操舵角が所定角度に達した場合でも、舵部の回動角度が所定角度に達する前のタイミングでハンドルのロックが行われてしまうことを確実に防止することができる。
【００１０】
上記舵部の回動角度が所定角度以上になったことが検知されるまではハンドルのロックを行わない構成において、好ましくは、舵部の回動角度が所定角度以上になる前に目標操舵角が所定角度以上になった場合に、制御部は、ハンドルがさらに舵を切る方向に回動された場合にも目標操舵角を所定角度に保持し、ハンドルが舵を戻す方向に回動された場合には、ハンドルの舵を戻す方向への回動に対応するように、目標操舵角を所定角度から変化させるように構成されている。このように構成すれば、所定角度に対応する角度よりも大きくハンドルを切っている状態でハンドルを戻す方向に回動させた場合であっても、ハンドルを戻し始めた時点からハンドルの操作に合わせて舵部の舵を戻すことができる。これにより、舵を戻し始める際に、ハンドルの操作に対する舵の応答遅れが生じることを抑制することができる。
【００１１】
上記舵部の回動角度が所定角度以上になったことが検知されるまではハンドルのロックを行わない構成において、好ましくは、舵部の回動角度が所定角度以上になる前に目標操舵角が所定角度以上になった場合に、制御部は、ハンドルが舵を戻す方向に回動された場合には、ハンドルが舵を戻す方向に回動され始めた時点における舵部の回動角度である舵戻し開始角度に目標操舵角を置き換えるとともに、ハンドルの舵を戻す方向への回動に対応するように、目標操舵角を舵戻し開始角度から変化させるように構成されている。このように構成すれば、所定角度に対応する角度よりも大きくハンドルを切っている場合にも、そこからハンドルを戻す方向に回動させた場合には、ハンドルを戻し始めた時点からハンドルの操作に合わせて舵部の舵を戻すことができる。これにより、舵を戻し始める際に、ハンドルの操作に対する舵の応答遅れが生じることを抑制することができる。また、ハンドルを小さく切っており目標操舵角が所定角度まで達していない場合にも、そこからハンドルを戻す方向に回動させた場合には、ハンドルを戻し始めた時点からハンドルの操作に合わせて舵部の舵を戻すことができる。
【００１２】
上記一の局面による船舶用推進システムにおいて、好ましくは、ロック手段は、ハンドルの左右の回動に対して抵抗を付与することにより、ハンドルの回動のロックを行うように構成されており、舵部の回動角度が所定角度以上になった場合に、舵を戻す方向にハンドルが回動している状態、または、舵を戻す方向にハンドルが回動しようとしている状態を検知する第２検知手段をさらに備える。このように構成すれば、ハンドルの舵を切る方向および舵を戻す方向の両方向の回動がロック手段によってロックされている場合に、ハンドルを舵を戻す方向に回動させようとしていることを第２検知手段により検知することができる。したがって、第２検知手段による検知情報に基づいて、たとえば、ロック手段によるハンドルのロックを解除することができる。
【００１３】
この場合、好ましくは、制御部は、第２検知手段の検知情報に基づいて、ロック手段によるハンドルの回動のロックを解除するように構成されている。このように構成すれば、操船者がハンドルを舵を戻す方向に回動させた場合には、第２検知手段により検知されたタイミングでロック手段によるハンドルのロックを自動的に解除することができる。これにより、ハンドルの回動方向を指定してロックを行うことができないロック手段を用いてロックを行う場合にも、ハンドルを一度ロックさせた後にハンドルを戻す（舵を戻す方向に回動させる）ことができなくなることを防止することができる。また、ハンドルのロックは実舵角に応じて制御される一方、ハンドルロックの解除はハンドル動作に応じて制御される。このため、操船者は実舵角が実際に所定角度に達する前に実舵角であると誤認識してしまうことを防止できるとともに、操船者の意図に応じてロックを解除して操舵制御することができる。
【００１４】
上記ハンドルの左右の回動に対して抵抗を付与することにより、ハンドルの回動のロックを行うロック手段を備えた構成において、好ましくは、ロック手段は、磁性流体と磁場発生部とを含み、磁場発生部に電流が流されることにより磁性流体の粘性が変化されることによってハンドルの左右の回動に対して抵抗を付与するように構成されている。このように構成すれば、磁性流体を用いてハンドルのロックを行うことによって、ロック手段の構造を簡略化することができるとともに、ハンドルをロックする際の消費電力が増大することを抑制することができる。
【００１５】
上記一の局面による船舶用推進システムにおいて、好ましくは、第１検知手段は、舵部の回動角度を絶対的な角度として検出するための操舵角センサを含み、ハンドルの回動角の変化量を相対的な角度として検出するためのハンドル角センサをさらに備える。このように構成すれば、相対的な角度を検出するハンドル角センサを用いていることに起因してハンドルの絶対的な回動角度を認識することが困難な場合にも、操舵角センサにより舵部の絶対的な回動角度を認識することができるので、操舵角センサの検知情報に基づいて適切なタイミングでハンドルをロックすることができる。
【００１６】
上記一の局面による船舶用推進システムにおいて、好ましくは、舵部は、ハンドルの回動に応じて所定の角度範囲内で回動可能に船体に取り付けられた船外機である。このように構成することによって、転舵装置により舵部が回動される機構において、船外機の回動角度が所定角度以上になった時点でハンドルがロックされるので、操船者はハンドルがロックされたことによって船外機の回動角度が所定角度以上であることを正しく認識することができる。これにより、操船者は船外機を確実に所定角度まで回動させて船を操作することができるので、船の旋回性が悪化してしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムを示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムを示す模式的な平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムを示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムのハンドルのロック機構の構造を示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの舵制御を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの舵制御を説明するための模式的な平面図である。
【図７】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの舵制御を説明するための模式的な平面図である。
【図８】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの舵制御を説明するための模式的な平面図である。
【図９】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの舵切り動作の一例（ロックした後に舵を戻した場合）を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの舵切り動作の一例（ロックする前に舵を戻した場合）を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態による船舶用推進システムを示すブロック図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による船舶用推進システムの舵制御を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明の第２実施形態による船舶用推進システムの舵切り動作の一例（ロックする前に舵を戻した場合）を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの構造を説明する。
【００２０】
図１〜図３に示すように、第１実施形態による船舶用推進システムは、船体１００の船尾１０１に舵取装置２００を介して船外機３００が取り付けられることにより構成されている。船体１００には、船舶用推進システムの電源のオン、オフを切り換えるメインスイッチ１０２、スロットル開度およびシフトの切換を指示するためのリモコンレバー１０３、および、船体１００の進行方向を変更するためのハンドル１０４などが設置されている。リモコンレバー１０３は、レバー１０３ａ（図１参照）を回動させることにより、ニュートラル、前進および後進の切換と、アクセル操作とを行うことが可能である。
【００２１】
また、ハンドル１０４は、操舵するために設けられており、何回でも回転することが可能に構成されている。図４に示すように、ハンドル１０４には、ハンドル１０４に連結されてハンドル１０４と一体的に回転するハンドル軸１０５が設けられている。ハンドル軸１０５には、ハンドル１０４の回動角度（ハンドル軸１０５の回動角度）を検出するためのハンドル角センサ１０６と、ハンドル軸１０５を回転させようとするトルクを検出するためのトルクセンサ１０７とが設けられている。ハンドル角センサ１０６は、ハンドル１０４の回動角度（ハンドル軸１０５の回動角度）を基準位置に対する相対角で検出することが可能に構成されている。すなわち、ハンドル角センサ１０６は、基準点（０度位置）が固定されておらず、毎回異なる基準点に対する相対的な角度を検出するように構成されている。トルクセンサ１０７は、ハンドル軸１０５を回動させようとするトルクを検知することにより、ハンドル１０４が舵を切る方向に回動されている（回動されようとしている）か、または、ハンドル１０４が舵を戻す方向に回動されている（回動されようとしている）かを判定することが可能である。なお、トルクセンサ１０７は、本発明の「第２検知手段」の一例である。
【００２２】
また、第１実施形態では、ハンドル１０４には、ハンドル１０４の回動をロックするロック機構１０８が設けられている。図４に示すように、ロック機構１０８は、固定的に設置され、ハンドル軸１０５の下端部が挿入される磁性流体保持部１０８ａと、磁性流体保持部１０８ａに充填された磁性流体１０８ｂと、磁性流体１０８ｂの外側に巻き回されたコイル１０８ｃとを含んでいる。磁性流体１０８ｂは、磁場の大きさに応じて粘性が変化する性質を有しており、ロック機構１０８は、コイル１０８ｃに通電することにより磁性流体１０８ｂの粘性を変化させてハンドル軸１０５の動きに抵抗を付加するように構成されている。また、磁性流体保持部１０８ａおよびハンドル軸１０５には、それぞれ、プレート１０８ｄおよび１０５ａが固定されている。このプレート１０８ｄおよび１０５ａにより磁性流体１０８ｂによる抵抗を効果的に付与することが可能である。なお、ロック機構１０８は、本発明の「ロック手段」の一例であり、コイル１０８ｃは、本発明の「磁場発生部」の一例である。
【００２３】
舵取装置２００は、ブラケット２０１を介して船体１００の船尾１０１に取り付けられている。舵取装置２００は、操舵時に船外機３００を回動させるためのモータ２０２と、船外機３００の回動角度（実舵角）を検出するための実舵角センサ２０３（図３参照）とを含んでいる。なお、船外機３００は、舵を有しておらず、船外機３００自体で舵を切る構造になっている。すなわち、船外機３００の本体を左右に振る（回動させる）ことによりプロペラ３０３の向きを変えることによって、そのプロペラ３０３の推力で船体１００が方向を変えるように構成されている。実舵角センサ２０３は、船外機３００の回動角度を絶対角で検出することが可能に構成されている。すなわち、実舵角センサ２０３は、基準点（０度位置）が固定されており、その基準点に対する角度を検出するように構成されている。なお、舵取装置２００は、本発明の「転舵装置」の一例であり、実舵角センサ２０３は、本発明の「第１検知手段」および「操舵角センサ」の一例である。
【００２４】
また、船体１００には船体側ＥＣＵ１０９が搭載されている。なお、船体側ＥＣＵ１０９は、本発明の「制御部」の一例である。マイクロコンピュータを含む船体側ＥＣＵ１０９は、ハンドル角センサ１０６および実舵角センサ２０３からの信号に基づいて、舵取装置２００のモータ２０２およびロック機構１０８の駆動を制御するように構成されている。船外機３００は、舵取装置２００により直進位置（０度）から所定の角度範囲（第１実施形態では、左右にθ０（θ０＝３０度）の角度範囲）で回動するように構成されている。ハンドル１０４が何度回動された場合に、船外機３００が何度回動されるかの対応値（舵角比）は予め設定されている。たとえば、船体側ＥＣＵ１０９は、ハンドル１０４が２回転半（９００度）回動された場合に、船外機３００を３０度回動するように舵取装置２００を駆動するように構成されている。より詳細には、船体側ＥＣＵ１０９は、ハンドル１０４の回動角度に一定の比率（舵角比）を乗じた値を目標操舵角とし、その目標操舵角となるように、舵取装置２００のモータ２０２を駆動制御している。また、リモコンレバー１０３による、ニュートラル、前進および後進の切換と、アクセル操作とを指示する信号は、船体側ＥＣＵ１０９を介して船外機３００の船外機側ＥＣＵ３０１に送信されるように構成されている。
【００２５】
また、船体側ＥＣＵ１０９は、実舵角センサ２０３により検出された船外機３００の回動角度に基づいて、ロック機構１０８を制御するように構成されている。すなわち、船体側ＥＣＵ１０９は、船外機３００の回動角度が限界角度θ０（θ０＝３０度）よりも小さい場合には、小さい抵抗をハンドル軸１０５に付与するようにロック機構１０８を制御するように構成されている。これにより、ハンドル１０４が適度な重さになるので、操船者はハンドル１０４を容易に操作することが可能になる。また、船体側ＥＣＵ１０９は、船外機３００の回動角度が限界角度θ０になった場合には、大きい抵抗をハンドル軸１０５に付与してハンドル１０４をロックするようにロック機構１０８を制御するように構成されている。これにより、ハンドル１０４を回動させることが困難となるので、船外機３００が限界角度θ０であることを操船者に知らせることが可能である。なお、限界角度θ０は、本発明の「所定角度」の一例である。
【００２６】
第１実施形態では、ハンドル１０４を舵を切る方向に回動していった場合に、舵取装置２００のモータ２０２の応答遅れに起因して、目標操舵角が実舵角（船外機３００の回動角度）よりも先に限界角度θ０まで達した場合に、船体側ＥＣＵ１０９は、ハンドル１０４をロックしないようにロック機構１０８を制御するように構成されている。したがって、目標操舵角が限界角度θ０に達した後にも、実舵角が限界角度θ０になるまでは、操船者はハンドル１０４を舵を切る方向に回動させることが可能である。また、目標操舵角が限界角度θ０に達した後に操船者がハンドル１０４を舵を切る方向に回動させた場合、船体側ＥＣＵ１０９は、目標操舵角を限界角度θ０よりも大きい値にはせずに、目標操舵角を限界角度θ０に保持するように構成されている。また、目標操舵角が限界角度θ０に保持された状態において、ハンドル１０４を舵を戻す方向に回動させた場合には、船体側ＥＣＵ１０９は、ハンドル１０４の舵を戻す方向への回動に対応するように、一定の舵角比で目標操舵角を限界角度θ０から変化させるように構成されている。
【００２７】
また、第１実施形態では、船体側ＥＣＵ１０９は、船外機３００が限界角度θ０になってハンドル１０４がロックされた場合に、船外機３００の回動角度が小さくなる方向（舵を戻す方向）にハンドル１０４が回動している場合、または、回動しようとしている場合に、ハンドル１０４のロックを解除するようにロック機構１０８を制御するように構成されている。ハンドル１０４が舵戻し方向に回動している状態（回動しようとしている状態）は、トルクセンサ１０７からの信号により判断される。
【００２８】
また、船外機３００は、船体１００の船尾１０１にクランプブラケット２０１（図２参照）に固定された舵取装置２００を介して左右方向に回動可能に取り付けられている。船外機３００は、エンジン３０２と、エンジン３０２の駆動力により回転するプロペラ３０３と、前後進切替機構部３０４とを備えている。前後進切替機構部３０４は、エンジン３０２の駆動力をプロペラ３０３に伝達する伝達状態（前進および後進）と、エンジン３０２の駆動力をプロペラ３０３から遮断する遮断状態（ニュートラル）とを切り替えることが可能である。エンジン３０２の回転および前後進切換機構部４は、船外機側ＥＣＵ３０１により制御される。
【００２９】
次に、図５〜図８を参照して、本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの舵切り動作時の制御を説明する。なお、図５の制御フローは、船体側ＥＣＵ１０９により約５ｍｓｅｃ以上約１０ｍｓｅｃ以下の時間毎に繰り返されている。
【００３０】
まず、図５のステップＳ１において、相対的な角度を検出するハンドル角センサ１０６からの信号に基づいて、ハンドル１０４の回動角の変化量が船体側ＥＣＵ１０９により認識される。すなわち、前回のフロー（約５ｍｓｅｃ以上約１０ｍｓｅｃ以下の時間だけ前の時点）におけるハンドル１０４の回動角と今回のフローにおけるハンドル１０４の回動角との差が検出される。そして、ステップＳ２において、船体側ＥＣＵ１０９は、今回の目標操舵角を、「目標操舵角＝前回の目標操舵角＋ハンドル角変化量×舵角比」として取得する。
【００３１】
次に、ステップＳ３において、船体側ＥＣＵ１０９は、取得した目標操舵角が限界角度θ０よりも大きいか否かを判断する。目標操舵角が限界角度θ０よりも大きい場合には、ステップＳ４において、船体側ＥＣＵ１０９は、目標操舵角を限界角度θ０とする。すなわち、目標操舵角を限界角度θ０に保持する。また、目標操舵角が限界角度θ０以下である場合には、ステップＳ２において取得した目標操舵角のままステップＳ５に進む。
【００３２】
次に、ステップＳ５において、船体側ＥＣＵ１０９は、船外機３００の実舵角が目標操舵角になるように舵取装置２００のモータ２０２を駆動制御する。
【００３３】
そして、ステップＳ６において、船体側ＥＣＵ１０９は、船外機３００の回動角度を絶対角で検出する実舵角センサ２０３からの信号に基づいて、船外機３００の回動角（実舵角）を認識する。
【００３４】
そして、ステップＳ７において、船体側ＥＣＵ１０９は、認識した実舵角が所定の角度範囲（０度から左右に３０度）の限界角度θ０（右または左に３０度）であるか否かを判断する。船外機３００の回動角度（実舵角）が所定の角度範囲内である場合には、ステップＳ８において、図６に示すように、ロック機構１０８により小さい抵抗がハンドル軸１０５に付与される。すなわち、船体側ＥＣＵ１０９は、ロック機構１０８のコイル１０８ｃに小さい電流を流すことにより磁性流体１０８ｂの粘性を少し上げるようにロック機構１０８を制御する。この状態では、操船者はハンドル１０４を容易に回動させることが可能である。
【００３５】
船外機３００の回動角度（実舵角）が所定の角度範囲の限界角度θ０である場合には、ステップＳ９において、船体側ＥＣＵ１０９は、トルクセンサ１０７からの信号に基づいて、舵戻し方向のトルクが負（０より小さい値）であるか否かを判断する。舵戻し方向のトルクが負である場合には、ハンドル１０４がさらに舵を切る方向に回動されている状態（されようとしている状態）である。この場合には、ステップＳ１０において、図７に示すように、ロック機構１０８により大きい抵抗（ロック抵抗）がハンドル軸１０５に付与されてハンドル１０４がロックされる。すなわち、船体側ＥＣＵ１０９は、ロック機構１０８のコイル１０８ｃに大きい電流を流すことにより磁性流体１０８ｂの粘性を大きく上げるようにロック機構１０８を制御する。ハンドル１０４がロックされた場合には、操船者はハンドル１０４を回動させることが困難となる。
【００３６】
また、舵を戻す方向のトルクが０または正（０より大きい値）である場合には、ハンドル１０４が舵を戻す方向に回動されている状態（されようとしている状態）、又はハンドル操作を止めた状態である。この場合には、ステップＳ１１において、図８に示すように、船体側ＥＣＵ１０９は、ハンドル１０４がロックされている場合にそのロックを解除するとともに、ステップＳ１２において、小さい抵抗をハンドル軸１０５に付与するようにロック機構１０８を制御する。ハンドル１０４がロックされていない場合には、船体側ＥＣＵ１０９は、そのまま小さい抵抗をハンドル軸１０５に付与するようにロック機構１０８を制御する。
【００３７】
次に、図９および図１０を参照して、本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの舵切り動作の一例について説明する。なお、図９では、実舵角が限界角度θ０に達した後にハンドル１０４を戻し始めた例を示しており、図１０では、実舵角が限界角度θ０に達する前にハンドル１０４を戻し始めた例を示している。
【００３８】
実舵角が限界角度θ０に達した後にハンドル１０４を戻し始める例については、図９に示すように、操船者がハンドル１０４を一方向に回動させていった場合に、ハンドル角に比例して目標操舵角が上昇していく。また、目標操舵角に遅れて実舵角が上昇していく。そして、時間Ｔ１において、目標操舵角が実舵角よりも先に限界角度θ０に到達する。この時、実舵角は限界角度θ０まで到達していないので、ハンドル１０４のロックは行われない。したがって、さらにハンドル１０４を舵を切る方向に回動させることが可能である。
【００３９】
そして、時間Ｔ１以降では、ハンドル１０４の回動角度は上昇しているが、目標操舵角は限界角度θ０で保持される。実舵角は、限界角度θ０に保持された目標操舵角となるように上昇し、時間Ｔ２において、実舵角が限界角度θ０に達する。実舵角が限界角度θ０に達した場合には、ハンドル１０４の回動のロックが行われる。これにより、操船者は船外機３００の回動角度（実舵角）が限界角度θ０に達したことを認識する。
【００４０】
また、時間Ｔ３において、操船者がハンドル１０４を戻す方向に回動させようとした場合には、ハンドル１０４のロックが解除されることにより、操船者は容易に舵を戻すことが可能である。時間Ｔ３においてハンドル１０４が舵を戻す方向に回動され始めると、ハンドル１０４の回動に伴って時間Ｔ３から目標操舵角も限界角度θ０から減少していく。
【００４１】
また、実舵角が限界角度θ０に達した後にハンドルを戻し始める例については、図１０に示すように、時間Ｔ１までは図９に示した例と同様である。そして、時間Ｔ１以降では、ハンドル１０４の回動角度は上昇しているが、目標操舵角は限界角度θ０で保持される。実舵角は、限界角度θ０に保持された目標操舵角となるように上昇する。ここで、図１０では、時間Ｔ４においてハンドル１０４を戻し始めている。この場合、時間Ｔ４においてハンドル１０４が舵を戻す方向に回動され始めると、ハンドル１０４の回動に伴って時間Ｔ４から目標操舵角も限界角度θ０から減少していく。
【００４２】
時間Ｔ４以降では、ハンドル１０４が舵を戻す方向に回動されているが、目標操舵角は実舵角よりも大きいので、実舵角はその目標操舵角に向かって上昇している。そして、時間Ｔ５において、目標操舵角と実舵角とが等しくなり、時間Ｔ５以降は実舵角が目標操舵角となるように減少していく。なお、時間Ｔ５の直後では実舵角が角度θ１まで上昇しているが、これは船外機３００の慣性力によるものである。
【００４３】
第１実施形態では、上記のように、船外機３００の回動角度が所定の角度範囲の限界角度θ０になったことを検知する実舵角センサ２０３と、実舵角センサ２０３により船外機３００の回動角度が限界角度θ０になったことが検知された場合に、ハンドル１０４の舵を切る方向への回動をロックするロック機構１０８とを設けている。このように構成することによって、モータ２０２により船外機３００が回動される機構において、ハンドル１０４の回動に対して船外機３００の回動に遅れが生じてしまう場合にも、船外機３００の回動角度が限界角度θ０になった時点でハンドル１０４がロックされるので、操船者はハンドル１０４がロックされたことによって船外機３００の回動角度が限界角度θ０であることを正しく認識することができる。これにより、操船者は船外機３００を確実に限界角度θ０まで回動させて船を操作することができるので、船の旋回性が悪化してしまうことを抑制することができる。以上から、第１実施形態による船舶用推進システムでは、モータ２０２により船外機３００が回動される機構において、船の旋回性が悪化してしまうことを抑制しながらハンドル１０４のロックを行うことができる。
【００４４】
また、第１実施形態では、上記のように、船外機３００の回動角度が限界角度θ０になる前に目標操舵角が限界角度θ０になった場合にも、船外機３００の回動角度が限界角度θ０になったことが検知されるまでは、ロック機構１０８によるハンドル１０４の回動のロックを行わないように構成されている。このように構成することによって、船外機３００の回動角度が限界角度θ０まで達する前のタイミングでハンドル１０４のロックが行われてしまうことを確実に防止することができる。
【００４５】
また、第１実施形態では、上記のように、船外機３００の回動角度が限界角度θ０になる前に目標操舵角が限界角度θ０になった場合に、ハンドル１０４がさらに舵を切る方向に回動された場合にも目標操舵角を限界角度θ０に保持し、ハンドル１０４が舵を戻す方向に回動された場合には、ハンドル１０４の舵を戻す方向への回動に対応するように、目標操舵角を限界角度θ０から変化させるように構成されている。このように構成することによって、限界角度θ０に対応する角度よりも大きくハンドル１０４を切っている場合にも、ハンドル１０４を戻す方向に回動させた場合には、ハンドル１０４を戻し始めた時点からハンドル１０４の操作に合わせて船外機３００の舵を戻すことができる。これにより、舵を戻し始める際に、ハンドル１０４の操作に対する舵の応答遅れが生じることを抑制することができる。
【００４６】
また、第１実施形態では、上記のように、コイル１０８ｃに電流が流されることにより磁性流体１０８ｂの粘性が変化されることによってハンドル１０４の舵を切る方向および舵を戻す方向の両方の回動に抵抗を付与してハンドル１０４の回動をロックしている。このように構成することによって、磁性流体１０８ｂを用いてハンドル１０４のロックを行うことによって、ロック機構１０８の構造を簡略化することができるとともに、ハンドル１０４をロックする際の消費電力が増大することを抑制することができる。
【００４７】
また、第１実施形態では、上記のように、船外機３００の回動角度が限界角度θ０になった場合に、舵を戻す方向にハンドル１０４が回動している状態、または、舵を戻す方向にハンドル１０４が回動しようとしている状態を検知するトルクセンサ１０７を設けるとともに、トルクセンサ１０７の検知情報に基づいて、ロック機構１０８によるハンドル１０４の回動のロックを解除している。このように構成することによって、操船者がハンドル１０４を舵を戻す方向に回動させた場合には、ロック機構１０８によるハンドル１０４のロックを解除することができる。これにより、ハンドル１０４の回動方向を指定してロックを行うことができないロック機構１０８を用いてロックを行う場合にも、ハンドル１０４を一度ロックさせた後にハンドル１０４を戻す（舵を戻す方向に回動させる）ことができなくなることを防止することができる。
【００４８】
また、第１実施形態では、上記のように、実舵角センサ２０３により船外機３００の回動角度を絶対的な角度として検出するとともに、ハンドル角センサ１０６によりハンドル１０４の回動角の変化量を相対的な角度として検出することによって、相対的な角度を検出するハンドル角センサ１０６を用いていることに起因してハンドル１０４の絶対的な回動角度を認識することが困難な場合にも、実舵角センサ２０３により船外機３００の絶対的な回動角度を認識することができるので、実舵角センサ２０３の検知情報に基づいて適切なタイミングでハンドル１０４をロックすることができる。
【００４９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による船舶用推進システムについて説明する。この第２実施形態では、ハンドル１０４を舵を戻す方向に回動させた場合に目標操舵角を限界角度θ０から戻した上記第１実施形態と異なり、ハンドル１０４を舵を戻す方向に回動させた場合に目標操舵角をハンドル１０４を戻し始めた時の実舵角から戻す例について説明する。まず、図３および図１１を参照して、本発明の第２実施形態による船舶用推進システムの構造を説明する。
【００５０】
図１１に示すように、第２実施形態による船舶用推進システムは、図３に示した上記第１実施形態の構成の船体側ＥＣＵ１０９を船体側ＥＣＵ１０９ａに替えた構造を有している。なお、船体側ＥＣＵ１０９ａは、本発明の「制御部」の一例である。第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、目標操舵角が実舵角（船外機３００の回動角度）よりも先に限界角度θ０まで達した場合に、船体側ＥＣＵ１０９ａは、ハンドル１０４をロックしないようにロック機構１０８を制御するように構成されている。また、目標操舵角が限界角度θ０に達した後に操船者がハンドル１０４を舵を切る方向に回動させた場合、船体側ＥＣＵ１０９ａは、目標操舵角を限界角度θ０よりも大きい値にはせずに、目標操舵角を限界角度θ０に保持するように構成されている。
【００５１】
また、第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、ハンドル１０４を舵を戻す方向に回動させた場合には、船体側ＥＣＵ１０９ａは、ハンドル１０４を舵を戻す方向に回動させ始めた時点における実舵角（舵戻し開始角度）を検出し、目標操舵角を舵戻し開始角度に変更するとともに、ハンドル１０４の舵を戻す方向への回動に対応するように、一定の舵角比で目標操舵角を舵戻し開始角度から変化させるように構成されている。
【００５２】
なお、上記した船体側ＥＣＵ１０９ａの構成以外の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５３】
次に、図１２を参照して、本発明の第２実施形態による船舶用推進システムの舵切り動作時の制御を説明する。
【００５４】
まず、図１２のステップＳ２０において、相対的な角度を検出するハンドル角センサ１０６からの信号に基づいて、ハンドル１０４の回動角の変化量が船体側ＥＣＵ１０９ａにより認識される。
【００５５】
次に、第２実施形態では、ステップＳ２１において、船体側ＥＣＵ１０９ａは、所定の条件を満たすか否かを判断する。この条件は、「目標操舵角＝限界角度θ０」であり、かつ、「舵を切る方向を正とした場合にハンドル角変化量が＜０」であることである。すなわち、目標操舵角が限界角度θ０になる回動角度以上にハンドル１０４が回動された状態で、ハンドル１０４が舵を戻す方向に回動され始めたか否かを判断している。
【００５６】
条件が成立した場合には、ステップＳ２２において、船体側ＥＣＵ１０９ａは実舵角を検出するとともに、ステップＳ２３において、目標操舵角を「目標操舵角＝実舵角＋ハンドル角変化量×舵角比」とする。すなわち、船体側ＥＣＵ１０９ａは、モータ２０２の応答遅れなどによって目標操舵角と実舵角とが異なる場合に、目標操舵角を、ハンドル１０４が戻され始めた時点における実舵角に置き換える。
【００５７】
また、条件が成立しなかった場合には、ステップＳ２４において、船体側ＥＣＵ１０９ａは、目標操舵角を、「目標操舵角＝前回目標操舵角＋ハンドル角変化量×舵角比」とする。すなわち、目標操舵角が限界角度θ０よりも小さい場合（目標操舵角＜限界角度θ０の場合）、ハンドル１０４が回動されていない場合（ハンドル角変化量＝０）、および、ハンドル１０４が舵を切る方向に回動されている場合（ハンドル角変化量＞０）には、前回の目標操舵角に基づいて今回の目標操舵角が決定される。
【００５８】
この後、ステップＳ２５〜ステップＳ３４において、上記第１実施形態のステップＳ３〜ステップＳ１２と同様の処理が行われる。
【００５９】
次に、図５、図９、図１０、図１２および図１３を参照して、本発明の第２実施形態による船舶用推進システムの舵切り動作の一例について説明する。なお、図１３では、実舵角が限界角度θ０に達する前にハンドル１０４を戻し始めた例を示している。また、図１３の時間Ｔ１、Ｔ４およびＴ５は、それぞれ、図１０の時間Ｔ１、Ｔ４およびＴ５と同一のタイミングを示している。
【００６０】
第２実施形態では、実舵角が限界角度θ０に達した後にハンドル１０４を戻し始める例については、図９に示すように、上記第１実施形態と同様に舵切り動作が行われる。すなわち、ハンドル１０４を戻し始めた時点（時間Ｔ３）で、実舵角が限界角度θ０に達しているので、ハンドル１０４を戻し始めた時点（時間Ｔ３）で、実舵角＝目標操舵角＝限界角度θ０となっている。したがって、図１２のステップＳ２３において取得される目標操舵角とステップＳ２４において取得される目標操舵角（図５のステップＳ２において取得される目標操舵角）とが同じ値となる。このため、ハンドル１０４を同じように回動させた場合には、第２実施形態の実舵角の変化軌跡は上記第１実施形態と同じになる。
【００６１】
また、実舵角が限界角度θ０に達する前にハンドル１０４を戻し始める例については、たとえば、図１３に示すように舵切り動作が行われる。時間Ｔ１までは図９に示した例と同様である。そして、時間Ｔ１以降では、ハンドル１０４の回動角度は上昇しているが、目標操舵角は限界角度θ０で保持される。実舵角は、限界角度θ０に保持された目標操舵角となるように上昇する。ここで、図１３では、時間Ｔ４においてハンドル１０４を戻し始めている。この場合、時間Ｔ４においてハンドル１０４が舵を戻す方向に回動され始めると、図１２のステップＳ２１の条件が成立するので、ステップＳ２３において目標操舵角が実舵角に置き換えられる。これにより、時間Ｔ４の時点において、限界角度θ０まで到達していない時間Ｔ４時点の実舵角（舵戻し開始角度θ２）の値となるように目標操舵角が変更される。そして、ハンドル１０４の舵を戻す方向への回動に伴って時間Ｔ４から目標操舵角も舵戻し開始角度θ２から減少していく。目標操舵角が減少することに伴って、実舵角も目標操舵角に追従するように減少していく。なお、時間Ｔ４の直後では実舵角が上昇しているが、これは船外機３００の慣性力によるものである。第１実施形態では、第２実施形態と同じタイミングである時間Ｔ４においてハンドル１０４を戻し始めた場合に、実舵角がθ１（図１０参照）まで上昇してから減少している。一方、第２実施形態では、時間Ｔ４においてハンドル１０４を戻し始めた場合に、θ１よりも小さい角度θ３（図１３参照）まで上昇してから減少している。すなわち、第２実施形態では、ハンドル１０４の操作に対する実舵角の変化の応答速度が上記第１実施形態よりも速くなっている。
【００６２】
第２実施形態では、上記のように、船外機３００の回動角度が限界角度θ０になる前に目標操舵角が限界角度θ０になった場合に、ハンドル１０４が舵を戻す方向に回動された場合には、ハンドル１０４が舵を戻す方向に回動され始めた時点における船外機３００の回動角度である舵戻し開始角度θ２に目標操舵角を置き換えるとともに、ハンドル１０４の舵を戻す方向への回動に対応するように、目標操舵角を舵戻し開始角度θ２から変化させている。このように構成することによって、限界角度θ０に対応する角度よりも大きくハンドル１０４を切っている場合にも、そこからハンドル１０４を戻す方向に回動させた場合には、ハンドル１０４を戻し始めた時点からハンドル１０４の操作に合わせて船外機３００の舵を戻すことができる。これにより、舵を戻し始める際に、ハンドル１０４の操作に対する舵の応答遅れが生じることを抑制することができる。また、ハンドル１０４を小さく切っており目標操舵角が限界角度θ０まで達していない場合にも、そこからハンドル１０４を戻す方向に回動させた場合には、ハンドル１０４を戻し始めた時点からハンドル１０４の操作に合わせて船外機３００の舵を戻すことができる。
【００６３】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６４】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、船外機３００を回動させて舵を切る構成に本発明の適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、船内外機のようにドライブユニットを回動させて舵を切る構成に適用してもよいし、船内機のように舵を回動させる構成に適用してもよい。
【００６５】
また、上記第１および第２実施形態では、ハンドル軸１０５の相対的な回動量を検知するハンドル角センサ１０６を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、ハンドル軸１０５の絶対的な回動量を検知するハンドル角センサを用いてもよい。
【００６６】
また、上記第１および第２実施形態では、磁性流体１０８ｂを用いてハンドル軸１０５の回動に抵抗を付与するロック機構１０８によってハンドル１０４の回動をロックした例を示したが、本発明はこれに限らず、ハンドル１０４に対する抵抗の大きさを切り替えることが可能またはハンドル１０４に対する抵抗の大きさを調節することが可能な機構であればよい。また、ハンドル１０４の回動方向を指定してロックすることが可能なロック機構（たとえば、反力モータ）を用いてもよい。
【００６７】
なお、上記したハンドル１０４に対する抵抗の大きさを切り替え、または調節することが可能な機構の一例としては、たとえば、ハンドル側のクラッチ板と、ハウジングなどに固定されたクラッチ板との噛み合いをアクチュエータによって切り替え、または調節することにより、クラッチ板同士の摩擦を利用してハンドルのロックを行うロック機構でもよい。また、ハンドルの回転によりポンプが駆動され、かつ、ポンプの吸込側と吐出側とがオイル通路によって接続されることにより、ハンドルの回動に伴ってオイルがポンプおよびオイル通路を循環する構造において、オイル通路の遮断および開通をアクチュエータによって切り替え可能に構成してもよい。オイル通路を遮断した場合には、ハンドルを回動してもオイルが循環せずポンプの駆動に抵抗が発生するので、ハンドルの回動に抵抗を付与してロックすることが可能である。
【００６８】
また、上記第１および第２実施形態では、本発明の「転舵装置」の一例として、モータ２０３の駆動力により船外機３００を回動させる舵取装置２００を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、電気的な駆動制御により船外機３００（舵部）を回動させる機構であればよい。たとえば、油圧を利用して船外機３００を回動させる機構であってもよい。
【００６９】
また、上記第１および第２実施形態では、船外機３００の回動角度が限界角度θ０以上になった場合にハンドル１０４のロックを行う例を示したが、本発明はこれに限らず、限界角度よりも小さい角度を所定角度として設定しておき、船外機の回動角度が所定角度以上になった場合にハンドルのロックを行ってもよい。たとえば、船外機の回動角度範囲を通常設計される角度範囲（たとえば、第１および第２実施形態では、０≦θ≦３０度）よりも広く（たとえば、０≦θ≦４５度（限界角度））設計しておき、通常の操船時には、船外機の回動角度が３０度（所定角度）以上になった場合にハンドルをロックし、船の旋回性を高めたい状況では、船外機の回動角度が３０度以上になってもロックさせずに船外機の回動角度が４５度（限界角度）になった場合にハンドルをロックしてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１００ 船体
１０４ ハンドル
１０５ ハンドル軸
１０６ ハンドル角センサ
１０７ トルクセンサ（第２検知手段）
１０８ ロック機構（ロック手段）
１０８ｂ 磁性流体
１０８ｃ コイル（磁場発生部）
１０９ 船体側ＥＣＵ（制御部）
１０９ａ 船体側ＥＣＵ（制御部）
２００ 舵取装置（転舵装置）
２０３ 実舵角センサ（第１検知手段、操舵角センサ）
３００ 船外機（舵部）
θ０ 限界角度
θ２ 舵戻し開始角度
【技術分野】
【０００１】
この発明は、船舶用推進システムに関し、特に、ハンドルの回動をロックするロック手段を備えた船舶用推進システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハンドルの回動をロックするロック手段を備えた船舶用推進システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１では、ステアリングホイール（ハンドル）の回動角度がセンサにより検出されるとともに、その検出結果に基づいて転舵モータ（転舵装置）が駆動されることにより船外機（舵部）が回動される、いわゆるＳＢＷシステム（ステアバイワイヤシステム）を備えた船舶用推進システムが開示されている。また、上記特許文献１では、ハンドルを一方向に回動させていった場合に、ステアリングホイール（ハンドル）の回動角度がストッパ角（限界角度）になった場合には、反力モータ（ロック手段）によりハンドルの回動方向に対して逆方向（舵を戻す方向）のトルクを加えることにより、ステアリングホイールの回動をロックしている。ステアリングホイールの回動をロックすることにより、船外機が限界角度まで回動したことを操船者に認識させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０３８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記したようなＳＢＷシステムでは、ハンドルの回動に対して船外機の回動に遅れが生じてしまう。すなわち、センサにより検出したハンドルの回動角度の検出結果に基づいて目標操舵角を設定し、その後船外機の実舵角が目標操舵角と一致するように転舵装置（転舵モータ）を駆動することにより船外機を回動させている。このとき、転舵装置の応答遅れに起因して、ハンドルの回動に対する船外機の回動に遅れが生じてしまう。このため、ハンドルを一方向に回動させていき、ハンドルの回動角度が限界角度に到達したとしても、船外機の回動角度は限界角度まで達していない場合がある。ハンドルの回動角度が限界角度に到達した時点でハンドルをロックすると、ハンドルがロックされた時点から遅れて船外機の回動角度が限界角度に到達することになる。ハンドルがロックされた時点で船外機の回動角度が限界角度になったと操船者は認識するので、ハンドルがロックされた時点からすぐにハンドルを戻し始めた場合には、船外機の回動角度が限界角度まで到達していないのにも拘わらず舵が戻されてしまう。この場合には、船外機の回動角度が限界角度まで達することなく船が操作されてしまうので、結果的に船の旋回性が悪化してしまうという問題点がある。また、離着岸の際などに舵角比（ハンドルの回動角度の変化量に対する船外機の回動角度の変化量の比）を大きくした場合には、転舵装置の応答遅れも大きくなるので、上記した船の旋回性が悪化してしまうという問題点がさらに顕著になってしまう。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、転舵装置により舵部が回動される場合において、船の旋回性が悪化してしまうことを抑制しながらハンドルのロックを行うことが可能な船舶用推進システムを提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
この発明の一の局面による船舶用推進システムは、回動可能なハンドルと、ハンドルの回動に応じて回動される舵部と、ハンドルの回動に応じて舵部を回動させる転舵装置と、ハンドルの回動角、又は回動角の変化量に対応して目標操舵角を設定するとともに、舵部の回動角度が目標操舵角となるように転舵装置を駆動する制御部と、舵部の回動角度が所定角度以上になったことを検知する第１検知手段と、制御部によって駆動制御され、第１検知手段により舵部の回動角度が所定角度以上になったことが検知された場合に、ハンドルの回動をロックするロック手段とを備えている。
【０００８】
この一の局面による船舶用推進システムでは、上記のように、舵部の回動角度が所定の角度範囲の所定角度以上になったことを検知する第１検知手段と、第１検知手段により舵部の回動角度が所定角度以上になったことが検知された場合に、ハンドルの回動をロックするロック手段とを設けている。このように構成することによって、転舵装置により舵部が回動される場合において、ハンドルの回動に対して舵部の回動に遅れが生じてしまう場合にも、舵部の回動角度が所定角度以上になった時点でハンドルがロックされるので、操船者はハンドルがロックされたことによって舵部の回動角度が所定角度以上であることを正しく認識することができる。これにより、操船者は舵部を確実に所定角度まで回動させて船を操作することができるので、船の旋回性が悪化してしまうことを抑制することができる。以上から、この一の局面による船舶用推進システムでは、転舵装置により舵部が回動される機構において、船の旋回性が悪化してしまうことを抑制しながらハンドルのロックを行うことができる。
【０００９】
上記一の局面による船舶用推進システムにおいて、好ましくは、制御部は、舵部の回動角度が所定角度以上になったことが検知されるまでは、ハンドル角又は目標操舵角の角度に関わらず（ハンドルロックは結局のところハンドル角、目標操舵角には一切関係ないため）ハンドルの回動のロックを行わないようにロック手段を制御するように構成されている。このように構成すれば、目標操舵角が所定角度に達した場合でも、舵部の回動角度が所定角度に達する前のタイミングでハンドルのロックが行われてしまうことを確実に防止することができる。
【００１０】
上記舵部の回動角度が所定角度以上になったことが検知されるまではハンドルのロックを行わない構成において、好ましくは、舵部の回動角度が所定角度以上になる前に目標操舵角が所定角度以上になった場合に、制御部は、ハンドルがさらに舵を切る方向に回動された場合にも目標操舵角を所定角度に保持し、ハンドルが舵を戻す方向に回動された場合には、ハンドルの舵を戻す方向への回動に対応するように、目標操舵角を所定角度から変化させるように構成されている。このように構成すれば、所定角度に対応する角度よりも大きくハンドルを切っている状態でハンドルを戻す方向に回動させた場合であっても、ハンドルを戻し始めた時点からハンドルの操作に合わせて舵部の舵を戻すことができる。これにより、舵を戻し始める際に、ハンドルの操作に対する舵の応答遅れが生じることを抑制することができる。
【００１１】
上記舵部の回動角度が所定角度以上になったことが検知されるまではハンドルのロックを行わない構成において、好ましくは、舵部の回動角度が所定角度以上になる前に目標操舵角が所定角度以上になった場合に、制御部は、ハンドルが舵を戻す方向に回動された場合には、ハンドルが舵を戻す方向に回動され始めた時点における舵部の回動角度である舵戻し開始角度に目標操舵角を置き換えるとともに、ハンドルの舵を戻す方向への回動に対応するように、目標操舵角を舵戻し開始角度から変化させるように構成されている。このように構成すれば、所定角度に対応する角度よりも大きくハンドルを切っている場合にも、そこからハンドルを戻す方向に回動させた場合には、ハンドルを戻し始めた時点からハンドルの操作に合わせて舵部の舵を戻すことができる。これにより、舵を戻し始める際に、ハンドルの操作に対する舵の応答遅れが生じることを抑制することができる。また、ハンドルを小さく切っており目標操舵角が所定角度まで達していない場合にも、そこからハンドルを戻す方向に回動させた場合には、ハンドルを戻し始めた時点からハンドルの操作に合わせて舵部の舵を戻すことができる。
【００１２】
上記一の局面による船舶用推進システムにおいて、好ましくは、ロック手段は、ハンドルの左右の回動に対して抵抗を付与することにより、ハンドルの回動のロックを行うように構成されており、舵部の回動角度が所定角度以上になった場合に、舵を戻す方向にハンドルが回動している状態、または、舵を戻す方向にハンドルが回動しようとしている状態を検知する第２検知手段をさらに備える。このように構成すれば、ハンドルの舵を切る方向および舵を戻す方向の両方向の回動がロック手段によってロックされている場合に、ハンドルを舵を戻す方向に回動させようとしていることを第２検知手段により検知することができる。したがって、第２検知手段による検知情報に基づいて、たとえば、ロック手段によるハンドルのロックを解除することができる。
【００１３】
この場合、好ましくは、制御部は、第２検知手段の検知情報に基づいて、ロック手段によるハンドルの回動のロックを解除するように構成されている。このように構成すれば、操船者がハンドルを舵を戻す方向に回動させた場合には、第２検知手段により検知されたタイミングでロック手段によるハンドルのロックを自動的に解除することができる。これにより、ハンドルの回動方向を指定してロックを行うことができないロック手段を用いてロックを行う場合にも、ハンドルを一度ロックさせた後にハンドルを戻す（舵を戻す方向に回動させる）ことができなくなることを防止することができる。また、ハンドルのロックは実舵角に応じて制御される一方、ハンドルロックの解除はハンドル動作に応じて制御される。このため、操船者は実舵角が実際に所定角度に達する前に実舵角であると誤認識してしまうことを防止できるとともに、操船者の意図に応じてロックを解除して操舵制御することができる。
【００１４】
上記ハンドルの左右の回動に対して抵抗を付与することにより、ハンドルの回動のロックを行うロック手段を備えた構成において、好ましくは、ロック手段は、磁性流体と磁場発生部とを含み、磁場発生部に電流が流されることにより磁性流体の粘性が変化されることによってハンドルの左右の回動に対して抵抗を付与するように構成されている。このように構成すれば、磁性流体を用いてハンドルのロックを行うことによって、ロック手段の構造を簡略化することができるとともに、ハンドルをロックする際の消費電力が増大することを抑制することができる。
【００１５】
上記一の局面による船舶用推進システムにおいて、好ましくは、第１検知手段は、舵部の回動角度を絶対的な角度として検出するための操舵角センサを含み、ハンドルの回動角の変化量を相対的な角度として検出するためのハンドル角センサをさらに備える。このように構成すれば、相対的な角度を検出するハンドル角センサを用いていることに起因してハンドルの絶対的な回動角度を認識することが困難な場合にも、操舵角センサにより舵部の絶対的な回動角度を認識することができるので、操舵角センサの検知情報に基づいて適切なタイミングでハンドルをロックすることができる。
【００１６】
上記一の局面による船舶用推進システムにおいて、好ましくは、舵部は、ハンドルの回動に応じて所定の角度範囲内で回動可能に船体に取り付けられた船外機である。このように構成することによって、転舵装置により舵部が回動される機構において、船外機の回動角度が所定角度以上になった時点でハンドルがロックされるので、操船者はハンドルがロックされたことによって船外機の回動角度が所定角度以上であることを正しく認識することができる。これにより、操船者は船外機を確実に所定角度まで回動させて船を操作することができるので、船の旋回性が悪化してしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムを示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムを示す模式的な平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムを示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムのハンドルのロック機構の構造を示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの舵制御を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの舵制御を説明するための模式的な平面図である。
【図７】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの舵制御を説明するための模式的な平面図である。
【図８】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの舵制御を説明するための模式的な平面図である。
【図９】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの舵切り動作の一例（ロックした後に舵を戻した場合）を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの舵切り動作の一例（ロックする前に舵を戻した場合）を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態による船舶用推進システムを示すブロック図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による船舶用推進システムの舵制御を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明の第２実施形態による船舶用推進システムの舵切り動作の一例（ロックする前に舵を戻した場合）を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの構造を説明する。
【００２０】
図１〜図３に示すように、第１実施形態による船舶用推進システムは、船体１００の船尾１０１に舵取装置２００を介して船外機３００が取り付けられることにより構成されている。船体１００には、船舶用推進システムの電源のオン、オフを切り換えるメインスイッチ１０２、スロットル開度およびシフトの切換を指示するためのリモコンレバー１０３、および、船体１００の進行方向を変更するためのハンドル１０４などが設置されている。リモコンレバー１０３は、レバー１０３ａ（図１参照）を回動させることにより、ニュートラル、前進および後進の切換と、アクセル操作とを行うことが可能である。
【００２１】
また、ハンドル１０４は、操舵するために設けられており、何回でも回転することが可能に構成されている。図４に示すように、ハンドル１０４には、ハンドル１０４に連結されてハンドル１０４と一体的に回転するハンドル軸１０５が設けられている。ハンドル軸１０５には、ハンドル１０４の回動角度（ハンドル軸１０５の回動角度）を検出するためのハンドル角センサ１０６と、ハンドル軸１０５を回転させようとするトルクを検出するためのトルクセンサ１０７とが設けられている。ハンドル角センサ１０６は、ハンドル１０４の回動角度（ハンドル軸１０５の回動角度）を基準位置に対する相対角で検出することが可能に構成されている。すなわち、ハンドル角センサ１０６は、基準点（０度位置）が固定されておらず、毎回異なる基準点に対する相対的な角度を検出するように構成されている。トルクセンサ１０７は、ハンドル軸１０５を回動させようとするトルクを検知することにより、ハンドル１０４が舵を切る方向に回動されている（回動されようとしている）か、または、ハンドル１０４が舵を戻す方向に回動されている（回動されようとしている）かを判定することが可能である。なお、トルクセンサ１０７は、本発明の「第２検知手段」の一例である。
【００２２】
また、第１実施形態では、ハンドル１０４には、ハンドル１０４の回動をロックするロック機構１０８が設けられている。図４に示すように、ロック機構１０８は、固定的に設置され、ハンドル軸１０５の下端部が挿入される磁性流体保持部１０８ａと、磁性流体保持部１０８ａに充填された磁性流体１０８ｂと、磁性流体１０８ｂの外側に巻き回されたコイル１０８ｃとを含んでいる。磁性流体１０８ｂは、磁場の大きさに応じて粘性が変化する性質を有しており、ロック機構１０８は、コイル１０８ｃに通電することにより磁性流体１０８ｂの粘性を変化させてハンドル軸１０５の動きに抵抗を付加するように構成されている。また、磁性流体保持部１０８ａおよびハンドル軸１０５には、それぞれ、プレート１０８ｄおよび１０５ａが固定されている。このプレート１０８ｄおよび１０５ａにより磁性流体１０８ｂによる抵抗を効果的に付与することが可能である。なお、ロック機構１０８は、本発明の「ロック手段」の一例であり、コイル１０８ｃは、本発明の「磁場発生部」の一例である。
【００２３】
舵取装置２００は、ブラケット２０１を介して船体１００の船尾１０１に取り付けられている。舵取装置２００は、操舵時に船外機３００を回動させるためのモータ２０２と、船外機３００の回動角度（実舵角）を検出するための実舵角センサ２０３（図３参照）とを含んでいる。なお、船外機３００は、舵を有しておらず、船外機３００自体で舵を切る構造になっている。すなわち、船外機３００の本体を左右に振る（回動させる）ことによりプロペラ３０３の向きを変えることによって、そのプロペラ３０３の推力で船体１００が方向を変えるように構成されている。実舵角センサ２０３は、船外機３００の回動角度を絶対角で検出することが可能に構成されている。すなわち、実舵角センサ２０３は、基準点（０度位置）が固定されており、その基準点に対する角度を検出するように構成されている。なお、舵取装置２００は、本発明の「転舵装置」の一例であり、実舵角センサ２０３は、本発明の「第１検知手段」および「操舵角センサ」の一例である。
【００２４】
また、船体１００には船体側ＥＣＵ１０９が搭載されている。なお、船体側ＥＣＵ１０９は、本発明の「制御部」の一例である。マイクロコンピュータを含む船体側ＥＣＵ１０９は、ハンドル角センサ１０６および実舵角センサ２０３からの信号に基づいて、舵取装置２００のモータ２０２およびロック機構１０８の駆動を制御するように構成されている。船外機３００は、舵取装置２００により直進位置（０度）から所定の角度範囲（第１実施形態では、左右にθ０（θ０＝３０度）の角度範囲）で回動するように構成されている。ハンドル１０４が何度回動された場合に、船外機３００が何度回動されるかの対応値（舵角比）は予め設定されている。たとえば、船体側ＥＣＵ１０９は、ハンドル１０４が２回転半（９００度）回動された場合に、船外機３００を３０度回動するように舵取装置２００を駆動するように構成されている。より詳細には、船体側ＥＣＵ１０９は、ハンドル１０４の回動角度に一定の比率（舵角比）を乗じた値を目標操舵角とし、その目標操舵角となるように、舵取装置２００のモータ２０２を駆動制御している。また、リモコンレバー１０３による、ニュートラル、前進および後進の切換と、アクセル操作とを指示する信号は、船体側ＥＣＵ１０９を介して船外機３００の船外機側ＥＣＵ３０１に送信されるように構成されている。
【００２５】
また、船体側ＥＣＵ１０９は、実舵角センサ２０３により検出された船外機３００の回動角度に基づいて、ロック機構１０８を制御するように構成されている。すなわち、船体側ＥＣＵ１０９は、船外機３００の回動角度が限界角度θ０（θ０＝３０度）よりも小さい場合には、小さい抵抗をハンドル軸１０５に付与するようにロック機構１０８を制御するように構成されている。これにより、ハンドル１０４が適度な重さになるので、操船者はハンドル１０４を容易に操作することが可能になる。また、船体側ＥＣＵ１０９は、船外機３００の回動角度が限界角度θ０になった場合には、大きい抵抗をハンドル軸１０５に付与してハンドル１０４をロックするようにロック機構１０８を制御するように構成されている。これにより、ハンドル１０４を回動させることが困難となるので、船外機３００が限界角度θ０であることを操船者に知らせることが可能である。なお、限界角度θ０は、本発明の「所定角度」の一例である。
【００２６】
第１実施形態では、ハンドル１０４を舵を切る方向に回動していった場合に、舵取装置２００のモータ２０２の応答遅れに起因して、目標操舵角が実舵角（船外機３００の回動角度）よりも先に限界角度θ０まで達した場合に、船体側ＥＣＵ１０９は、ハンドル１０４をロックしないようにロック機構１０８を制御するように構成されている。したがって、目標操舵角が限界角度θ０に達した後にも、実舵角が限界角度θ０になるまでは、操船者はハンドル１０４を舵を切る方向に回動させることが可能である。また、目標操舵角が限界角度θ０に達した後に操船者がハンドル１０４を舵を切る方向に回動させた場合、船体側ＥＣＵ１０９は、目標操舵角を限界角度θ０よりも大きい値にはせずに、目標操舵角を限界角度θ０に保持するように構成されている。また、目標操舵角が限界角度θ０に保持された状態において、ハンドル１０４を舵を戻す方向に回動させた場合には、船体側ＥＣＵ１０９は、ハンドル１０４の舵を戻す方向への回動に対応するように、一定の舵角比で目標操舵角を限界角度θ０から変化させるように構成されている。
【００２７】
また、第１実施形態では、船体側ＥＣＵ１０９は、船外機３００が限界角度θ０になってハンドル１０４がロックされた場合に、船外機３００の回動角度が小さくなる方向（舵を戻す方向）にハンドル１０４が回動している場合、または、回動しようとしている場合に、ハンドル１０４のロックを解除するようにロック機構１０８を制御するように構成されている。ハンドル１０４が舵戻し方向に回動している状態（回動しようとしている状態）は、トルクセンサ１０７からの信号により判断される。
【００２８】
また、船外機３００は、船体１００の船尾１０１にクランプブラケット２０１（図２参照）に固定された舵取装置２００を介して左右方向に回動可能に取り付けられている。船外機３００は、エンジン３０２と、エンジン３０２の駆動力により回転するプロペラ３０３と、前後進切替機構部３０４とを備えている。前後進切替機構部３０４は、エンジン３０２の駆動力をプロペラ３０３に伝達する伝達状態（前進および後進）と、エンジン３０２の駆動力をプロペラ３０３から遮断する遮断状態（ニュートラル）とを切り替えることが可能である。エンジン３０２の回転および前後進切換機構部４は、船外機側ＥＣＵ３０１により制御される。
【００２９】
次に、図５〜図８を参照して、本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの舵切り動作時の制御を説明する。なお、図５の制御フローは、船体側ＥＣＵ１０９により約５ｍｓｅｃ以上約１０ｍｓｅｃ以下の時間毎に繰り返されている。
【００３０】
まず、図５のステップＳ１において、相対的な角度を検出するハンドル角センサ１０６からの信号に基づいて、ハンドル１０４の回動角の変化量が船体側ＥＣＵ１０９により認識される。すなわち、前回のフロー（約５ｍｓｅｃ以上約１０ｍｓｅｃ以下の時間だけ前の時点）におけるハンドル１０４の回動角と今回のフローにおけるハンドル１０４の回動角との差が検出される。そして、ステップＳ２において、船体側ＥＣＵ１０９は、今回の目標操舵角を、「目標操舵角＝前回の目標操舵角＋ハンドル角変化量×舵角比」として取得する。
【００３１】
次に、ステップＳ３において、船体側ＥＣＵ１０９は、取得した目標操舵角が限界角度θ０よりも大きいか否かを判断する。目標操舵角が限界角度θ０よりも大きい場合には、ステップＳ４において、船体側ＥＣＵ１０９は、目標操舵角を限界角度θ０とする。すなわち、目標操舵角を限界角度θ０に保持する。また、目標操舵角が限界角度θ０以下である場合には、ステップＳ２において取得した目標操舵角のままステップＳ５に進む。
【００３２】
次に、ステップＳ５において、船体側ＥＣＵ１０９は、船外機３００の実舵角が目標操舵角になるように舵取装置２００のモータ２０２を駆動制御する。
【００３３】
そして、ステップＳ６において、船体側ＥＣＵ１０９は、船外機３００の回動角度を絶対角で検出する実舵角センサ２０３からの信号に基づいて、船外機３００の回動角（実舵角）を認識する。
【００３４】
そして、ステップＳ７において、船体側ＥＣＵ１０９は、認識した実舵角が所定の角度範囲（０度から左右に３０度）の限界角度θ０（右または左に３０度）であるか否かを判断する。船外機３００の回動角度（実舵角）が所定の角度範囲内である場合には、ステップＳ８において、図６に示すように、ロック機構１０８により小さい抵抗がハンドル軸１０５に付与される。すなわち、船体側ＥＣＵ１０９は、ロック機構１０８のコイル１０８ｃに小さい電流を流すことにより磁性流体１０８ｂの粘性を少し上げるようにロック機構１０８を制御する。この状態では、操船者はハンドル１０４を容易に回動させることが可能である。
【００３５】
船外機３００の回動角度（実舵角）が所定の角度範囲の限界角度θ０である場合には、ステップＳ９において、船体側ＥＣＵ１０９は、トルクセンサ１０７からの信号に基づいて、舵戻し方向のトルクが負（０より小さい値）であるか否かを判断する。舵戻し方向のトルクが負である場合には、ハンドル１０４がさらに舵を切る方向に回動されている状態（されようとしている状態）である。この場合には、ステップＳ１０において、図７に示すように、ロック機構１０８により大きい抵抗（ロック抵抗）がハンドル軸１０５に付与されてハンドル１０４がロックされる。すなわち、船体側ＥＣＵ１０９は、ロック機構１０８のコイル１０８ｃに大きい電流を流すことにより磁性流体１０８ｂの粘性を大きく上げるようにロック機構１０８を制御する。ハンドル１０４がロックされた場合には、操船者はハンドル１０４を回動させることが困難となる。
【００３６】
また、舵を戻す方向のトルクが０または正（０より大きい値）である場合には、ハンドル１０４が舵を戻す方向に回動されている状態（されようとしている状態）、又はハンドル操作を止めた状態である。この場合には、ステップＳ１１において、図８に示すように、船体側ＥＣＵ１０９は、ハンドル１０４がロックされている場合にそのロックを解除するとともに、ステップＳ１２において、小さい抵抗をハンドル軸１０５に付与するようにロック機構１０８を制御する。ハンドル１０４がロックされていない場合には、船体側ＥＣＵ１０９は、そのまま小さい抵抗をハンドル軸１０５に付与するようにロック機構１０８を制御する。
【００３７】
次に、図９および図１０を参照して、本発明の第１実施形態による船舶用推進システムの舵切り動作の一例について説明する。なお、図９では、実舵角が限界角度θ０に達した後にハンドル１０４を戻し始めた例を示しており、図１０では、実舵角が限界角度θ０に達する前にハンドル１０４を戻し始めた例を示している。
【００３８】
実舵角が限界角度θ０に達した後にハンドル１０４を戻し始める例については、図９に示すように、操船者がハンドル１０４を一方向に回動させていった場合に、ハンドル角に比例して目標操舵角が上昇していく。また、目標操舵角に遅れて実舵角が上昇していく。そして、時間Ｔ１において、目標操舵角が実舵角よりも先に限界角度θ０に到達する。この時、実舵角は限界角度θ０まで到達していないので、ハンドル１０４のロックは行われない。したがって、さらにハンドル１０４を舵を切る方向に回動させることが可能である。
【００３９】
そして、時間Ｔ１以降では、ハンドル１０４の回動角度は上昇しているが、目標操舵角は限界角度θ０で保持される。実舵角は、限界角度θ０に保持された目標操舵角となるように上昇し、時間Ｔ２において、実舵角が限界角度θ０に達する。実舵角が限界角度θ０に達した場合には、ハンドル１０４の回動のロックが行われる。これにより、操船者は船外機３００の回動角度（実舵角）が限界角度θ０に達したことを認識する。
【００４０】
また、時間Ｔ３において、操船者がハンドル１０４を戻す方向に回動させようとした場合には、ハンドル１０４のロックが解除されることにより、操船者は容易に舵を戻すことが可能である。時間Ｔ３においてハンドル１０４が舵を戻す方向に回動され始めると、ハンドル１０４の回動に伴って時間Ｔ３から目標操舵角も限界角度θ０から減少していく。
【００４１】
また、実舵角が限界角度θ０に達した後にハンドルを戻し始める例については、図１０に示すように、時間Ｔ１までは図９に示した例と同様である。そして、時間Ｔ１以降では、ハンドル１０４の回動角度は上昇しているが、目標操舵角は限界角度θ０で保持される。実舵角は、限界角度θ０に保持された目標操舵角となるように上昇する。ここで、図１０では、時間Ｔ４においてハンドル１０４を戻し始めている。この場合、時間Ｔ４においてハンドル１０４が舵を戻す方向に回動され始めると、ハンドル１０４の回動に伴って時間Ｔ４から目標操舵角も限界角度θ０から減少していく。
【００４２】
時間Ｔ４以降では、ハンドル１０４が舵を戻す方向に回動されているが、目標操舵角は実舵角よりも大きいので、実舵角はその目標操舵角に向かって上昇している。そして、時間Ｔ５において、目標操舵角と実舵角とが等しくなり、時間Ｔ５以降は実舵角が目標操舵角となるように減少していく。なお、時間Ｔ５の直後では実舵角が角度θ１まで上昇しているが、これは船外機３００の慣性力によるものである。
【００４３】
第１実施形態では、上記のように、船外機３００の回動角度が所定の角度範囲の限界角度θ０になったことを検知する実舵角センサ２０３と、実舵角センサ２０３により船外機３００の回動角度が限界角度θ０になったことが検知された場合に、ハンドル１０４の舵を切る方向への回動をロックするロック機構１０８とを設けている。このように構成することによって、モータ２０２により船外機３００が回動される機構において、ハンドル１０４の回動に対して船外機３００の回動に遅れが生じてしまう場合にも、船外機３００の回動角度が限界角度θ０になった時点でハンドル１０４がロックされるので、操船者はハンドル１０４がロックされたことによって船外機３００の回動角度が限界角度θ０であることを正しく認識することができる。これにより、操船者は船外機３００を確実に限界角度θ０まで回動させて船を操作することができるので、船の旋回性が悪化してしまうことを抑制することができる。以上から、第１実施形態による船舶用推進システムでは、モータ２０２により船外機３００が回動される機構において、船の旋回性が悪化してしまうことを抑制しながらハンドル１０４のロックを行うことができる。
【００４４】
また、第１実施形態では、上記のように、船外機３００の回動角度が限界角度θ０になる前に目標操舵角が限界角度θ０になった場合にも、船外機３００の回動角度が限界角度θ０になったことが検知されるまでは、ロック機構１０８によるハンドル１０４の回動のロックを行わないように構成されている。このように構成することによって、船外機３００の回動角度が限界角度θ０まで達する前のタイミングでハンドル１０４のロックが行われてしまうことを確実に防止することができる。
【００４５】
また、第１実施形態では、上記のように、船外機３００の回動角度が限界角度θ０になる前に目標操舵角が限界角度θ０になった場合に、ハンドル１０４がさらに舵を切る方向に回動された場合にも目標操舵角を限界角度θ０に保持し、ハンドル１０４が舵を戻す方向に回動された場合には、ハンドル１０４の舵を戻す方向への回動に対応するように、目標操舵角を限界角度θ０から変化させるように構成されている。このように構成することによって、限界角度θ０に対応する角度よりも大きくハンドル１０４を切っている場合にも、ハンドル１０４を戻す方向に回動させた場合には、ハンドル１０４を戻し始めた時点からハンドル１０４の操作に合わせて船外機３００の舵を戻すことができる。これにより、舵を戻し始める際に、ハンドル１０４の操作に対する舵の応答遅れが生じることを抑制することができる。
【００４６】
また、第１実施形態では、上記のように、コイル１０８ｃに電流が流されることにより磁性流体１０８ｂの粘性が変化されることによってハンドル１０４の舵を切る方向および舵を戻す方向の両方の回動に抵抗を付与してハンドル１０４の回動をロックしている。このように構成することによって、磁性流体１０８ｂを用いてハンドル１０４のロックを行うことによって、ロック機構１０８の構造を簡略化することができるとともに、ハンドル１０４をロックする際の消費電力が増大することを抑制することができる。
【００４７】
また、第１実施形態では、上記のように、船外機３００の回動角度が限界角度θ０になった場合に、舵を戻す方向にハンドル１０４が回動している状態、または、舵を戻す方向にハンドル１０４が回動しようとしている状態を検知するトルクセンサ１０７を設けるとともに、トルクセンサ１０７の検知情報に基づいて、ロック機構１０８によるハンドル１０４の回動のロックを解除している。このように構成することによって、操船者がハンドル１０４を舵を戻す方向に回動させた場合には、ロック機構１０８によるハンドル１０４のロックを解除することができる。これにより、ハンドル１０４の回動方向を指定してロックを行うことができないロック機構１０８を用いてロックを行う場合にも、ハンドル１０４を一度ロックさせた後にハンドル１０４を戻す（舵を戻す方向に回動させる）ことができなくなることを防止することができる。
【００４８】
また、第１実施形態では、上記のように、実舵角センサ２０３により船外機３００の回動角度を絶対的な角度として検出するとともに、ハンドル角センサ１０６によりハンドル１０４の回動角の変化量を相対的な角度として検出することによって、相対的な角度を検出するハンドル角センサ１０６を用いていることに起因してハンドル１０４の絶対的な回動角度を認識することが困難な場合にも、実舵角センサ２０３により船外機３００の絶対的な回動角度を認識することができるので、実舵角センサ２０３の検知情報に基づいて適切なタイミングでハンドル１０４をロックすることができる。
【００４９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による船舶用推進システムについて説明する。この第２実施形態では、ハンドル１０４を舵を戻す方向に回動させた場合に目標操舵角を限界角度θ０から戻した上記第１実施形態と異なり、ハンドル１０４を舵を戻す方向に回動させた場合に目標操舵角をハンドル１０４を戻し始めた時の実舵角から戻す例について説明する。まず、図３および図１１を参照して、本発明の第２実施形態による船舶用推進システムの構造を説明する。
【００５０】
図１１に示すように、第２実施形態による船舶用推進システムは、図３に示した上記第１実施形態の構成の船体側ＥＣＵ１０９を船体側ＥＣＵ１０９ａに替えた構造を有している。なお、船体側ＥＣＵ１０９ａは、本発明の「制御部」の一例である。第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、目標操舵角が実舵角（船外機３００の回動角度）よりも先に限界角度θ０まで達した場合に、船体側ＥＣＵ１０９ａは、ハンドル１０４をロックしないようにロック機構１０８を制御するように構成されている。また、目標操舵角が限界角度θ０に達した後に操船者がハンドル１０４を舵を切る方向に回動させた場合、船体側ＥＣＵ１０９ａは、目標操舵角を限界角度θ０よりも大きい値にはせずに、目標操舵角を限界角度θ０に保持するように構成されている。
【００５１】
また、第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、ハンドル１０４を舵を戻す方向に回動させた場合には、船体側ＥＣＵ１０９ａは、ハンドル１０４を舵を戻す方向に回動させ始めた時点における実舵角（舵戻し開始角度）を検出し、目標操舵角を舵戻し開始角度に変更するとともに、ハンドル１０４の舵を戻す方向への回動に対応するように、一定の舵角比で目標操舵角を舵戻し開始角度から変化させるように構成されている。
【００５２】
なお、上記した船体側ＥＣＵ１０９ａの構成以外の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５３】
次に、図１２を参照して、本発明の第２実施形態による船舶用推進システムの舵切り動作時の制御を説明する。
【００５４】
まず、図１２のステップＳ２０において、相対的な角度を検出するハンドル角センサ１０６からの信号に基づいて、ハンドル１０４の回動角の変化量が船体側ＥＣＵ１０９ａにより認識される。
【００５５】
次に、第２実施形態では、ステップＳ２１において、船体側ＥＣＵ１０９ａは、所定の条件を満たすか否かを判断する。この条件は、「目標操舵角＝限界角度θ０」であり、かつ、「舵を切る方向を正とした場合にハンドル角変化量が＜０」であることである。すなわち、目標操舵角が限界角度θ０になる回動角度以上にハンドル１０４が回動された状態で、ハンドル１０４が舵を戻す方向に回動され始めたか否かを判断している。
【００５６】
条件が成立した場合には、ステップＳ２２において、船体側ＥＣＵ１０９ａは実舵角を検出するとともに、ステップＳ２３において、目標操舵角を「目標操舵角＝実舵角＋ハンドル角変化量×舵角比」とする。すなわち、船体側ＥＣＵ１０９ａは、モータ２０２の応答遅れなどによって目標操舵角と実舵角とが異なる場合に、目標操舵角を、ハンドル１０４が戻され始めた時点における実舵角に置き換える。
【００５７】
また、条件が成立しなかった場合には、ステップＳ２４において、船体側ＥＣＵ１０９ａは、目標操舵角を、「目標操舵角＝前回目標操舵角＋ハンドル角変化量×舵角比」とする。すなわち、目標操舵角が限界角度θ０よりも小さい場合（目標操舵角＜限界角度θ０の場合）、ハンドル１０４が回動されていない場合（ハンドル角変化量＝０）、および、ハンドル１０４が舵を切る方向に回動されている場合（ハンドル角変化量＞０）には、前回の目標操舵角に基づいて今回の目標操舵角が決定される。
【００５８】
この後、ステップＳ２５〜ステップＳ３４において、上記第１実施形態のステップＳ３〜ステップＳ１２と同様の処理が行われる。
【００５９】
次に、図５、図９、図１０、図１２および図１３を参照して、本発明の第２実施形態による船舶用推進システムの舵切り動作の一例について説明する。なお、図１３では、実舵角が限界角度θ０に達する前にハンドル１０４を戻し始めた例を示している。また、図１３の時間Ｔ１、Ｔ４およびＴ５は、それぞれ、図１０の時間Ｔ１、Ｔ４およびＴ５と同一のタイミングを示している。
【００６０】
第２実施形態では、実舵角が限界角度θ０に達した後にハンドル１０４を戻し始める例については、図９に示すように、上記第１実施形態と同様に舵切り動作が行われる。すなわち、ハンドル１０４を戻し始めた時点（時間Ｔ３）で、実舵角が限界角度θ０に達しているので、ハンドル１０４を戻し始めた時点（時間Ｔ３）で、実舵角＝目標操舵角＝限界角度θ０となっている。したがって、図１２のステップＳ２３において取得される目標操舵角とステップＳ２４において取得される目標操舵角（図５のステップＳ２において取得される目標操舵角）とが同じ値となる。このため、ハンドル１０４を同じように回動させた場合には、第２実施形態の実舵角の変化軌跡は上記第１実施形態と同じになる。
【００６１】
また、実舵角が限界角度θ０に達する前にハンドル１０４を戻し始める例については、たとえば、図１３に示すように舵切り動作が行われる。時間Ｔ１までは図９に示した例と同様である。そして、時間Ｔ１以降では、ハンドル１０４の回動角度は上昇しているが、目標操舵角は限界角度θ０で保持される。実舵角は、限界角度θ０に保持された目標操舵角となるように上昇する。ここで、図１３では、時間Ｔ４においてハンドル１０４を戻し始めている。この場合、時間Ｔ４においてハンドル１０４が舵を戻す方向に回動され始めると、図１２のステップＳ２１の条件が成立するので、ステップＳ２３において目標操舵角が実舵角に置き換えられる。これにより、時間Ｔ４の時点において、限界角度θ０まで到達していない時間Ｔ４時点の実舵角（舵戻し開始角度θ２）の値となるように目標操舵角が変更される。そして、ハンドル１０４の舵を戻す方向への回動に伴って時間Ｔ４から目標操舵角も舵戻し開始角度θ２から減少していく。目標操舵角が減少することに伴って、実舵角も目標操舵角に追従するように減少していく。なお、時間Ｔ４の直後では実舵角が上昇しているが、これは船外機３００の慣性力によるものである。第１実施形態では、第２実施形態と同じタイミングである時間Ｔ４においてハンドル１０４を戻し始めた場合に、実舵角がθ１（図１０参照）まで上昇してから減少している。一方、第２実施形態では、時間Ｔ４においてハンドル１０４を戻し始めた場合に、θ１よりも小さい角度θ３（図１３参照）まで上昇してから減少している。すなわち、第２実施形態では、ハンドル１０４の操作に対する実舵角の変化の応答速度が上記第１実施形態よりも速くなっている。
【００６２】
第２実施形態では、上記のように、船外機３００の回動角度が限界角度θ０になる前に目標操舵角が限界角度θ０になった場合に、ハンドル１０４が舵を戻す方向に回動された場合には、ハンドル１０４が舵を戻す方向に回動され始めた時点における船外機３００の回動角度である舵戻し開始角度θ２に目標操舵角を置き換えるとともに、ハンドル１０４の舵を戻す方向への回動に対応するように、目標操舵角を舵戻し開始角度θ２から変化させている。このように構成することによって、限界角度θ０に対応する角度よりも大きくハンドル１０４を切っている場合にも、そこからハンドル１０４を戻す方向に回動させた場合には、ハンドル１０４を戻し始めた時点からハンドル１０４の操作に合わせて船外機３００の舵を戻すことができる。これにより、舵を戻し始める際に、ハンドル１０４の操作に対する舵の応答遅れが生じることを抑制することができる。また、ハンドル１０４を小さく切っており目標操舵角が限界角度θ０まで達していない場合にも、そこからハンドル１０４を戻す方向に回動させた場合には、ハンドル１０４を戻し始めた時点からハンドル１０４の操作に合わせて船外機３００の舵を戻すことができる。
【００６３】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６４】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、船外機３００を回動させて舵を切る構成に本発明の適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、船内外機のようにドライブユニットを回動させて舵を切る構成に適用してもよいし、船内機のように舵を回動させる構成に適用してもよい。
【００６５】
また、上記第１および第２実施形態では、ハンドル軸１０５の相対的な回動量を検知するハンドル角センサ１０６を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、ハンドル軸１０５の絶対的な回動量を検知するハンドル角センサを用いてもよい。
【００６６】
また、上記第１および第２実施形態では、磁性流体１０８ｂを用いてハンドル軸１０５の回動に抵抗を付与するロック機構１０８によってハンドル１０４の回動をロックした例を示したが、本発明はこれに限らず、ハンドル１０４に対する抵抗の大きさを切り替えることが可能またはハンドル１０４に対する抵抗の大きさを調節することが可能な機構であればよい。また、ハンドル１０４の回動方向を指定してロックすることが可能なロック機構（たとえば、反力モータ）を用いてもよい。
【００６７】
なお、上記したハンドル１０４に対する抵抗の大きさを切り替え、または調節することが可能な機構の一例としては、たとえば、ハンドル側のクラッチ板と、ハウジングなどに固定されたクラッチ板との噛み合いをアクチュエータによって切り替え、または調節することにより、クラッチ板同士の摩擦を利用してハンドルのロックを行うロック機構でもよい。また、ハンドルの回転によりポンプが駆動され、かつ、ポンプの吸込側と吐出側とがオイル通路によって接続されることにより、ハンドルの回動に伴ってオイルがポンプおよびオイル通路を循環する構造において、オイル通路の遮断および開通をアクチュエータによって切り替え可能に構成してもよい。オイル通路を遮断した場合には、ハンドルを回動してもオイルが循環せずポンプの駆動に抵抗が発生するので、ハンドルの回動に抵抗を付与してロックすることが可能である。
【００６８】
また、上記第１および第２実施形態では、本発明の「転舵装置」の一例として、モータ２０３の駆動力により船外機３００を回動させる舵取装置２００を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、電気的な駆動制御により船外機３００（舵部）を回動させる機構であればよい。たとえば、油圧を利用して船外機３００を回動させる機構であってもよい。
【００６９】
また、上記第１および第２実施形態では、船外機３００の回動角度が限界角度θ０以上になった場合にハンドル１０４のロックを行う例を示したが、本発明はこれに限らず、限界角度よりも小さい角度を所定角度として設定しておき、船外機の回動角度が所定角度以上になった場合にハンドルのロックを行ってもよい。たとえば、船外機の回動角度範囲を通常設計される角度範囲（たとえば、第１および第２実施形態では、０≦θ≦３０度）よりも広く（たとえば、０≦θ≦４５度（限界角度））設計しておき、通常の操船時には、船外機の回動角度が３０度（所定角度）以上になった場合にハンドルをロックし、船の旋回性を高めたい状況では、船外機の回動角度が３０度以上になってもロックさせずに船外機の回動角度が４５度（限界角度）になった場合にハンドルをロックしてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１００ 船体
１０４ ハンドル
１０５ ハンドル軸
１０６ ハンドル角センサ
１０７ トルクセンサ（第２検知手段）
１０８ ロック機構（ロック手段）
１０８ｂ 磁性流体
１０８ｃ コイル（磁場発生部）
１０９ 船体側ＥＣＵ（制御部）
１０９ａ 船体側ＥＣＵ（制御部）
２００ 舵取装置（転舵装置）
２０３ 実舵角センサ（第１検知手段、操舵角センサ）
３００ 船外機（舵部）
θ０ 限界角度
θ２ 舵戻し開始角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動可能なハンドルと、
前記ハンドルの回動に応じて回動される舵部と、
前記ハンドルの回動に応じて前記舵部を回動させる転舵装置と、
前記ハンドルの回動角、又は回動角の変化量に対応して目標操舵角を設定するとともに、前記舵部の回動角度が前記目標操舵角となるように前記転舵装置を駆動する制御部と、
前記舵部の回動角度が所定角度以上になったことを検知する第１検知手段と、
前記制御部によって駆動制御され、前記第１検知手段により前記舵部の回動角度が前記所定角度以上になったことが検知された場合に、前記ハンドルの回動をロックするロック手段とを備えた、船舶用推進システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記舵部の回動角度が前記所定角度以上になったことが検知されるまでは、前記ハンドルの回動角又は前記目標操舵角の角度に関わらず前記ハンドルの回動のロックを行わないように前記ロック手段を制御するように構成されている、請求項１に記載の船舶用推進システム。
【請求項３】
前記舵部の回動角度が前記所定角度以上になる前に前記目標操舵角が前記所定角度以上になった場合に、前記制御部は、前記ハンドルがさらに舵を切る方向に回動された場合にも前記目標操舵角を前記所定角度に保持し、前記ハンドルが舵を戻す方向に回動された場合には、前記ハンドルの前記舵を戻す方向への回動に対応するように、前記目標操舵角を前記所定角度から変化させるように構成されている、請求項２に記載の船舶用推進システム。
【請求項４】
前記舵部の回動角度が前記所定角度以上になる前に前記目標操舵角が前記所定角度以上になった場合に、前記制御部は、前記ハンドルが舵を戻す方向に回動された場合には、前記ハンドルが前記舵を戻す方向に回動され始めた時点における前記舵部の回動角度である舵戻し開始角度に前記目標操舵角を置き換えるとともに、前記ハンドルの前記舵を戻す方向への回動に対応するように、前記目標操舵角を前記舵戻し開始角度から変化させるように構成されている、請求項２に記載の船舶用推進システム。
【請求項５】
前記ロック手段は、前記ハンドルの左右の回動に対して抵抗を付与することにより、前記ハンドルの回動のロックを行うように構成されており、
前記舵部の回動角度が前記所定角度以上になった場合に、舵を戻す方向に前記ハンドルが回動している状態、または、舵を戻す方向に前記ハンドルが回動しようとしている状態を検知する第２検知手段をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の船舶用推進システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記第２検知手段の検知情報に基づいて、前記ロック手段による前記ハンドルの回動のロックを解除するように構成されている、請求項５に記載の船舶用推進システム。
【請求項７】
前記ロック手段は、磁性流体と磁場発生部とを含み、前記磁場発生部に電流が流されることにより前記磁性流体の粘性が変化されることによって前記ハンドルの左右の回動に対して抵抗を付与するように構成されている、請求項５または６に記載の船舶用推進システム。
【請求項８】
前記第１検知手段は、前記舵部の回動角度を絶対的な角度として検出するための操舵角センサを含み、
前記ハンドルの回動角の変化量を相対的な角度として検出するためのハンドル角センサをさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の船舶用推進システム。
【請求項９】
前記舵部は、前記ハンドルの回動に応じて所定の角度範囲内で回動可能に船体に取り付けられた船外機である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の船舶用推進システム。
【請求項１】
回動可能なハンドルと、
前記ハンドルの回動に応じて回動される舵部と、
前記ハンドルの回動に応じて前記舵部を回動させる転舵装置と、
前記ハンドルの回動角、又は回動角の変化量に対応して目標操舵角を設定するとともに、前記舵部の回動角度が前記目標操舵角となるように前記転舵装置を駆動する制御部と、
前記舵部の回動角度が所定角度以上になったことを検知する第１検知手段と、
前記制御部によって駆動制御され、前記第１検知手段により前記舵部の回動角度が前記所定角度以上になったことが検知された場合に、前記ハンドルの回動をロックするロック手段とを備えた、船舶用推進システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記舵部の回動角度が前記所定角度以上になったことが検知されるまでは、前記ハンドルの回動角又は前記目標操舵角の角度に関わらず前記ハンドルの回動のロックを行わないように前記ロック手段を制御するように構成されている、請求項１に記載の船舶用推進システム。
【請求項３】
前記舵部の回動角度が前記所定角度以上になる前に前記目標操舵角が前記所定角度以上になった場合に、前記制御部は、前記ハンドルがさらに舵を切る方向に回動された場合にも前記目標操舵角を前記所定角度に保持し、前記ハンドルが舵を戻す方向に回動された場合には、前記ハンドルの前記舵を戻す方向への回動に対応するように、前記目標操舵角を前記所定角度から変化させるように構成されている、請求項２に記載の船舶用推進システム。
【請求項４】
前記舵部の回動角度が前記所定角度以上になる前に前記目標操舵角が前記所定角度以上になった場合に、前記制御部は、前記ハンドルが舵を戻す方向に回動された場合には、前記ハンドルが前記舵を戻す方向に回動され始めた時点における前記舵部の回動角度である舵戻し開始角度に前記目標操舵角を置き換えるとともに、前記ハンドルの前記舵を戻す方向への回動に対応するように、前記目標操舵角を前記舵戻し開始角度から変化させるように構成されている、請求項２に記載の船舶用推進システム。
【請求項５】
前記ロック手段は、前記ハンドルの左右の回動に対して抵抗を付与することにより、前記ハンドルの回動のロックを行うように構成されており、
前記舵部の回動角度が前記所定角度以上になった場合に、舵を戻す方向に前記ハンドルが回動している状態、または、舵を戻す方向に前記ハンドルが回動しようとしている状態を検知する第２検知手段をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の船舶用推進システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記第２検知手段の検知情報に基づいて、前記ロック手段による前記ハンドルの回動のロックを解除するように構成されている、請求項５に記載の船舶用推進システム。
【請求項７】
前記ロック手段は、磁性流体と磁場発生部とを含み、前記磁場発生部に電流が流されることにより前記磁性流体の粘性が変化されることによって前記ハンドルの左右の回動に対して抵抗を付与するように構成されている、請求項５または６に記載の船舶用推進システム。
【請求項８】
前記第１検知手段は、前記舵部の回動角度を絶対的な角度として検出するための操舵角センサを含み、
前記ハンドルの回動角の変化量を相対的な角度として検出するためのハンドル角センサをさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の船舶用推進システム。
【請求項９】
前記舵部は、前記ハンドルの回動に応じて所定の角度範囲内で回動可能に船体に取り付けられた船外機である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の船舶用推進システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−２３５００４（Ｐ２０１０−２３５００４Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８６４０４（Ｐ２００９−８６４０４）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
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