船舶用操舵装置及び船舶
【課題】船舶の走行状態に応じて、常に応答性良く、且つ、操作感が良好に転舵できる船舶用転舵装置及び船舶を提供する。
【解決手段】操船者により操作され、操作量に応じた駆動信号を電動モータに与えるために電動モータに電気的に接続されたハンドル１７と、ハンドル１７に対して反力を付与する反力モータ２９と、反力モータ２９を制御するＥＣＵ３３とを備え、ＥＣＵ３３は、ハンドル操作に従った操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、船舶の走行状態を検出する走行状態検出手段と、船外機１２の搭載数等の状態を認識する船外機状態認識手段と、電動モータの状態を検出する電動モータ状態検出手段との少なくとも一つを有し、少なくとも一つの手段からの検知値に基づいて、トルク目標値を大きくするトルク演算手段と、トルク演算手段が演算したトルク目標値に応じて反力モータ２９を制御する反力モータ制御手段とを備えた。
【解決手段】操船者により操作され、操作量に応じた駆動信号を電動モータに与えるために電動モータに電気的に接続されたハンドル１７と、ハンドル１７に対して反力を付与する反力モータ２９と、反力モータ２９を制御するＥＣＵ３３とを備え、ＥＣＵ３３は、ハンドル操作に従った操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、船舶の走行状態を検出する走行状態検出手段と、船外機１２の搭載数等の状態を認識する船外機状態認識手段と、電動モータの状態を検出する電動モータ状態検出手段との少なくとも一つを有し、少なくとも一つの手段からの検知値に基づいて、トルク目標値を大きくするトルク演算手段と、トルク演算手段が演算したトルク目標値に応じて反力モータ２９を制御する反力モータ制御手段とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハンドルの操作により電動アクチュエータが駆動されて転舵される船舶用操舵装置、特に、ハンドルに対して反力を付与する船舶用操舵装置及び、この操舵装置が設けられた船舶に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からこの種の船舶としては、特許文献１に記載されたようなものがある。
【０００３】
すなわち、この特許文献１には、「ハンドル操作により舵取装置の電動アクチュエータが駆動され、ハンドル操作量に対応して操舵されると共に、船に作用する外力が検出され、この検出された外力に基づいてハンドルに対し、反トルクが付与される。従って、操船者は、水流などによって船に加えられる外力をハンドルを通して感じることができ、この外力に対応する船の動きを認識して迅速に対応することができる。」旨記載されている。
【特許文献１】特開２００５−２５４８４８号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来のものにあっては、船に作用する外力に基づいてハンドルに対し、反トルクが付与され、操船者は、水流などによって船に加えられる外力をハンドルを通して感じることができ、この外力に対応する船の動きを認識して迅速に対応することができるようになっているが、船に外力が作用していない状態では、ハンドル操作を軽くできるため、転舵に必要な出力（転舵トルク）が大きい場合に、ハンドル操作速度が速いと、ステアリングモータ（電動アクチュエータ）の出力が追いつかず、結果として操作感が良好でなくなるという問題が発生する。
【０００５】
ちなみに、転舵に必要な転舵トルク特性（必要転舵力特性）は、図９に示すように、船舶の特性、舵角、操舵速度等により、必要転舵力特性線Ａ１に示す状態から必要転舵力特性線Ａ２に示す状態まで変化する場合があり、かかる場合に、必要転舵力がモータ能力を超えてしまい、応答性を損ない、操作感を悪くする虞がある。
【０００６】
また、モータ特性は、図１０に示すように、温度条件などの環境によって変化し、例えば、高温になると、モータ特性線Ｂ１（図中実線）に示す状態からモータ特性線Ｂ２（図中破線）に示す状態まで変化する場合があり、かかる場合に、高温時のモータ特性はモータトルクが小さくなるため必要転舵力を満足せず、応答性を損ない、操作感を悪くする虞がある。
【０００７】
そこで、この発明は、船舶の走行状態に応じて、常に応答性良く、且つ、操作感が良好に転舵できる船舶用転舵装置及び船舶を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、船尾に配設される船舶推進装置と、船舶の進行方向を変えるための電動アクチュエータによって駆動される舵取り装置と、操船者により操作され、操作量に応じた駆動信号を前記電動アクチュエータに与えるために前記電動アクチュエータに電気的に接続されたハンドルと、該ハンドルに対して反力を付与する反力アクチュエータと、該反力アクチュエータを制御する制御手段とを備えた船舶用操舵装置において、前記制御手段は、ハンドル操作に従った操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、船舶の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記船舶推進装置の搭載数等の状態を認識する船舶推進装置状態認識手段と、前記電動アクチュエータの状態を検出する電動アクチュエータ状態検出手段との少なくとも一つを有し、該少なくとも一つの手段からの検知値に基づいて、トルク目標値を演算するトルク演算手段と、該トルク目標値に応じて前記反力アクチュエータを制御する反力アクチュエータ制御手段と、を備えた船舶用操舵装置としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記操舵状態検出手段には、前記転舵に必要な転舵力を検出する転舵力検出手段と、舵に作用している負荷を検出する負荷検出手段と、ハンドル操作角、ハンドル操作速度、ハンドル操作方向を検出する操舵検出手段と、ハンドル操作に従って駆動される舵の回転角度、回転速度、回転方向を検出する転舵検出手段と、ハンドル操作に従った目標転舵角と検出された実転舵角との偏差を検出する偏差検出手段との少なくとも一つを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記走行状態検出手段には、前記船舶の喫水位置、重量の少なくとも一つを検出する重量検出手段と、前記船舶のトリム角を検出するトリム角検出手段と、前記船舶の速度、加速度、推力、前記船舶推進装置の出力の少なくとも一つを検出する速度検出手段との少なくとも一つを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一つに記載の構成に加え、前記船舶推進装置状態認識手段には、前記船舶推進装置の搭載数、前記船舶推進装置の船舶に対する搭載位置、前記船舶推進装置に設けられたプロペラの回転方向、プロペラ形状、トリムタブ角度、トリムタブ形状のうち何れか一つの情報を記憶した操舵記憶手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の構成に加え、前記電動アクチュエータ状態検出手段には、前記電動アクチュエータの温度を検出する温度検出手段が接続されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一つに記載の構成に加え、前記電動アクチュエータ状態検出手段には、駆動している前記電動アクチュエータの数を検出する駆動数検出手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の何れか一つに記載の船舶用操舵装置が配設された船舶としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記各発明によれば、制御手段は、ハンドル操作に従った操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、船舶の走行状態を検出する走行状態検出手段と、船舶推進装置の搭載数等の状態を認識する船舶推進装置状態認識手段と、電動アクチュエータの状態を検出する電動アクチュエータ状態検出手段との少なくとも一つを有し、少なくとも一つの手段からの検知値に基づいて、トルク目標値を演算するトルク演算手段と、トルク演算手段が演算したトルク目標値に応じて反力アクチュエータを制御する反力アクチュエータ制御手段とを備えることにより、船舶の走行状態に応じて、常に応答性良く、且つ、操作感が良好に転舵できる船舶用転舵装置及び船舶を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１乃至図８には、この発明の実施の形態を示す。
【００１８】
まず構成を説明すると、この実施の形態の船舶は、図１に示すように、船体１０の船尾板１１に「船舶推進装置」としての船外機１２がクランプブラケット１３を介して取り付けられ、この船外機１２は、上下方向に沿うスイベル軸（操舵ピボット軸）１４廻りに回転可能となっており、この船外機１２が回動されることで舵の役割を果たし、船舶の推進方向が変えられるようになっている。
【００１９】
このスイベル軸１４の上端部には、ステアリングブラケット１５が固定され、このステアリングブラケット１５の前端部１５ａに舵切り装置１６が連結され、この舵切り装置１６が、操船席に配設されたハンドル１７により操作されて駆動されるようになっている。
【００２０】
その舵切り装置１６は、図２に示すように、「電動アクチュエータ」としての例えばＤＤ（Direct Drive）型電動モータ２０を有し、この電動モータ２０が、船幅方向に配設されたネジ棒２１に装着され、このネジ棒２１に沿って船幅方向に移動するように構成されている。
【００２１】
そのネジ棒２１は、両端部が左右一対の支持部材２２に支持され、これら支持部材２２は、チルト軸２３に支持されている。
【００２２】
そして、その電動モータ２０には、連結ブラケット２４が後方に向けて突設され、この連結ブラケット２４とステアリングブラケット１５とが連結ピン２５を介して連結されている。
【００２３】
これにより、電動モータ２０が駆動して、ネジ棒２１に対して船幅方向に移動することにより、連結ブラケット２４及びステアリングブラケット１５を介して船外機１２が、スイベル軸１４を中心として回動するように構成されている。
【００２４】
一方、ハンドル１７は、図１に示すように、ハンドル軸２６に固定され、このハンドル軸２６の基端部にハンドル制御部２７が設けられ、このハンドル制御部２７には、ハンドル１７の操舵角を検出するハンドル操舵角センサ２８及び、ハンドル１７の操作時にこのハンドル１７に対して所望の反力を付与する「電動アクチュエータ」としての反力モータ２９が設けられている。
【００２５】
このハンドル制御部２７が、信号ケーブル３０を介して「制御手段」としての制御装置（ＥＣＵ）３３に接続され、この制御装置３３が舵切り装置１６の電動モータ２０に接続され、この制御装置３３にハンドル操舵角センサ２８からの信号が入力され、この制御装置３３にて電動モータ２０が制御駆動されると共に、この制御装置３３にて反力モータ２９が制御されるように構成されている。
【００２６】
そして、この制御装置３３には、図４に示すように、ハンドル操作に従った操舵状態を検出する操舵状態検出手段３８と、船舶の走行状態を検出する走行状態検出手段３９と、船外機１２の数量等の状態を認識する「船舶推進装置状態認識手段」としての船外機状態認識手段４０と、電動モータ２０の状態を検出する「電動アクチュエータ状態検出手段」としての電動モータ状態検出手段４１とを有している。また、これら手段３８…からの検知値に基づいて、転舵時に作用する電動モータ２０に対する負荷が増加されると判断される時に、反力モータ２９が付与するトルク目標値を大きくするトルク演算手段４２と、このトルク演算手段４２が演算したトルク目標値に応じて反力モータ２９を制御する反力モータ制御手段４３とを有している。
【００２７】
その操舵状態検出手段３８には、図３に示す、転舵に必要な転舵力を検出する転舵力検出手段４６と、水圧など舵に作用している負荷を検出する負荷検出手段４４と、ハンドル１７操舵角、ハンドル１７操舵速度、ハンドル操舵方向を検出する操舵検出手段４７と、ハンドル１７操作に従って駆動される舵の回転角度、回転速度、回転方向を検出する転舵検出手段５４と、図４に示す、ハンドル操作に従った目標転舵角と検出された実転舵角との偏差を検出する偏差検出手段４５とを備えている。その操舵検出手段４７に設けられた前記ハンドル操舵角センサ２８により、操舵角度が検出されるようになっている。
【００２８】
また、その走行状態検出手段３９には、図３に示す、船舶の喫水位置、重量を検出する重量検出手段４８と、船舶のトリム角を検出するトリム角検出手段４９と、船舶の速度、加速度、推力、船外機１２の出力を検出する速度検出手段５０とが接続されている。
【００２９】
さらに、船外機状態認識手段４０には、船外機１２の搭載数、船外機１２の船舶に対する搭載位置、船外機１２に設けられたプロペラの回転方向、プロペラ形状、トリムタブ角度、トリムタブ形状等の情報を記憶した操舵記憶手段５１が接続されている。勿論、操舵記憶手段５１はＥＣＵ３３に内蔵されていても良い。
【００３０】
さらにまた、電動モータ状態検出手段４１には、図３に示すように、電動モータ２０の温度を検出する温度検出手段５２、及び、駆動している電動モータ２０の数を検出する駆動数検出手段５３を備えている。
【００３１】
次に、作用について説明する。
【００３２】
まず、操船者にてハンドル１７が所定量回転されると、操舵検出手段４７のハンドル操舵角センサ２８からＥＣＵ３３に信号が送られて、図５中、ステップＳ１０で、目標転舵角が検知され、ステップＳ１１で、目標制御偏差が演算される。
【００３３】
また、ステップＳ１２で、操舵状態検出手段３８により、操舵状態が検知される。操舵状態とは、船外機１２の転舵に必要な転舵トルク、ハンドル操作に従って操舵の操舵角度、操舵速度、操舵方向、ハンドル操作に従った転舵の転舵角度偏差等の状態を言う。
【００３４】
その転舵トルクは、トルク検出手段４６により検出され、操舵角度、操舵速度及び操舵方向等は操舵検出手段４７により検出され、これら検知信号が操舵状態検出手段３８に送信されて、操舵状態が検知される。
【００３５】
さらに、ステップＳ１３で、走行状態検出手段３９により、走行状態が検知される。走行状態とは、船舶の喫水位置、重量、トリム角、速度、加速度、推力、船外機１２の出力等の状態を言う。
【００３６】
その船舶の喫水位置、重量は重量検出手段４８により検出され、船舶のトリム角はトリム角検出手段４９により検出され、船舶の速度、加速度、推力、船外機１２の出力は速度検出手段５０により検出され、これら検知信号が走行状態検出手段３９に送信されて、走行状態が検知される。
【００３７】
さらにまた、ステップＳ１４で、船外機状態認識手段４０により、船外機１２の状態が認識される。船外機１２の状態とは、船外機１２の搭載数、船外機１２の船舶に対する搭載位置、船外機１２に設けられたプロペラの回転方向、プロペラ形状、トリムタブ角度、トリムタブ形状等の状態を言う。
【００３８】
その船外機１２の搭載数、船外機１２の船舶に対する搭載位置、船外機１２に設けられたプロペラの回転方向等の情報は、操舵記憶手段５１に記憶され、この情報が読み出され、この情報が船外機状態認識手段４０に送信されて、船外機１２の状態が認識される。
【００３９】
次いで、ステップＳ１５で、電動モータ状態検出手段４１により、電動モータ２０の状態が検知される。電動モータ２０の状態とは、電動モータ２０の温度や電圧、駆動している電動モータ２０の数等の状態を言う。
【００４０】
この電動モータ２０の温度は、温度検出手段５２により検出され、この検知信号が電動モータ状態検出手段４１に送信されて、電動モータ２０の状態が検知される。また、駆動している電動モータ２０の数等は、駆動数検出手段５３により検出され、この検知信号が電動モータ状態検出手段４１に送信される。
【００４１】
そして、これら検知値に基づいて、ステップＳ１６で、ＥＣＵ３３のトルク演算手段４２にて反力モータ２９による反力が演算され、ステップＳ１７で、そのＥＣＵ３３の反力モータ制御手段４３からその反力演算値の信号が反力モータ２９に送られて、反力モータ２９による反力制御が行われ、ステップ１０に戻る。
【００４２】
これにより、操船者は、操船するに当たり、船舶の走行状態等に応じて、ハンドル１７に対して所定の反力が作用することにより、電動モータ２０が常に応答性良く駆動され、且つ、操船者は操作感が良好に転舵できる。
【００４３】
より詳しくは、
【００４４】
（１）操舵状態による制御
【００４５】
転舵に必要な転舵力、舵に作用している負荷が大きい場合、ハンドル１７操舵方向、舵の回転方向に応じてプロペラ反力を受ける方向に転舵する場合における反力モータ２９の反力の制御は、反力を大きくすることで、転舵力の増加を抑えられる。
【００４６】
通常のハンドル１７と船外機１２とが機械的ケーブルで連結されているものでは、転舵速度が速い程、ハンドル１７が重くなるため、ここでは、これに合わせて反力モータ２９による反力を大きくするようにしている。
【００４７】
また、通常のハンドル１７と船外機１２とがケーブルで連結されているものでは、図３に示すように、プロペラ反力を受ける方向と反対方向の転舵動作時は、プロペラ反力を受ける方向に転舵する場合より、ハンドル１７が重くなるため、ここでは、これに合わせて反力モータ２９による反力を大きくするようにしている。
【００４８】
（２）走行状態による制御
【００４９】
ａ．喫水位置、重量、トリム角の作用
【００５０】
喫水位置が高く、重量が重く、又はトリム角が小さく船外機１２が略垂直の前後所定範囲の状態のときは、舵角に応じた転舵力が大きくなる。
【００５１】
故に、反力モータ２９による反力を大きく制御することで、ハンドル１７操作を重くして、転舵能力の範囲を超えないようにすることができる。
【００５２】
ｂ．速度、推力、加速度、減速度、出力の作用
【００５３】
加速、減速時には、一定速度で航行中よりも大きな推力を発生しているため、プロペラの反力が大きくなる。
【００５４】
故に、反力モータ２９による反力を大きく制御することで、ハンドル１７操作を重くして、転舵能力の範囲を超えないようにすることができる。
【００５５】
（３）船外機１２状態に応じた制御
【００５６】
船外機１２の搭載数が多い程、転舵荷重が増加し、プロペラが大きい程、転舵荷重が増加し、プロペラ回転方向により一方向に転舵荷重が増加し、タブトリムの大きさにより転舵荷重が増加し、タブトリムの角度が、船速、トリム角、喫水に応じた基準位置からずれている場合、転舵荷重が増加する。
【００５７】
故に、反力モータ２９による反力を大きく制御することで、ハンドル１７操作を重くして、転舵能力の範囲を超えないようにすることができる。
【００５８】
船外機１２の搭載位置については、複数の船外機１２を搭載する船舶で、実際にはそのうちの一部の船外機１２のみで走行している場合、又は、それぞれの船舶のトリム状態が異なる場合（船外機１２下部の水没深さが異なる場合）には、左への転舵と右への転舵の転舵荷重特性が同じにならない。そのため推力を発生している船外機１２が船舶の幅方向で右側か左側かに応じて、又はトリム角が小さく水没深さがより深い船外機１２の搭載位置が船舶の幅方向で左側か右側かに応じて推力を調整する（水没深さが深い方の船外機１２を搭載している側に転舵した位置から戻す時に推力を小さくする）。
【００５９】
（４）モータ状態に応じた制御
【００６０】
モータ温度が高くなる程、前述の図１０中破線に示すモータ特性を示すようになるため、トルクが出難くくなることから、電動モータ２０の能力の限界を超えないようにすべく、反力モータ２９による反力を大きく制御している。
【００６１】
また、駆動している電動モータ２０の数を検出して、数が少ない程、反力モータ２９による反力を大きくするようにしている。すなわち、電動モータ２０を複数用いている場合において、その中の幾つかが故障などで駆動できない場合や、複数の船外機１２を搭載し、船外機１２同士が連結されて同じ転舵動作を行う構成において、電動モータ２０が各船外機１２それぞれに設けられ、一部の船外機１２を非作動としたときに電動モータ２０も非作動となるシステムの時に、残りの電動モータ２０で転舵するようになる状況等で、駆動できるモータ数が少ない程、反力モータ２９による反力を大きくして、電動モータ２０の能力の限界を超えないようにしている。
【００６２】
このように、かかる船舶では、船外機１２の転舵は、電動モータ２０で行うようにしているため、ハンドル１７操作を軽くできるが、例えば必要な転舵トルクが大きい場合に、ハンドル１７操作の速度を速くすると、電動モータ２０の出力が追いつかず、転舵動作の操作感を悪くする虞がある。しかし、ここでは、電動モータ２０のモータ特性に応じて、このモータ特性の限度を越えないように、反力モータ２９の出力を制御して、ハンドル１７操作を重くするようにしている。
【００６３】
これにより、ハンドル１７操作の速度が遅くなり、電動モータ２０の出力の範囲内で、船外機１２を転舵できるため、転舵動作の操作感を悪くすることがない。
【００６４】
すなわち、図６（ｂ）に示すように、走行状態や電動モータ状態等の、例えば、船速、トリム角、重量、加速度、減速度、推力等が大きくなると、転舵角と転舵力との関係が、図中実線に示す特性から図中破線に示すような特性に変化する。これにより、実線に示す特性の位置ａ１と同じ転舵角又は転舵速度の場合には、破線に示す特性の位置ａ２のように転舵力が大きくなり、実線に示す特性の位置ａ１と同じ転舵力の場合には、破線に示す特性の位置ａ３のように転舵角又は転舵速度が小さくなる。なお、転舵角の大きさは、プロペラ回転の反力、船舶の傾き、風向きと風力、潮流れの方向と流速、転舵方向により変化する。
【００６５】
このように転舵力等が大きくなると、反力モータ２９の反力が小さい場合には、転舵力と転舵速度との関係を示す図６（ａ）中、特性線Ｂ１に示す位置ｂ１のように、電動モータ２０の能力特性線Ｃの外側に外れてしまう場合がある。かかる場合に本発明のように反力モータ２９の反力を大きく制御することにより、特性線Ｂ２のように変化させることで、位置ｂ２に示すように、転舵速度が位置ｂ１と同じで、転舵力が小さくなり、能力特性線Ｃの範囲内に収まるため、電動モータ２０の出力の範囲内で、船外機１２を転舵できるため、転舵動作に応答遅れが生じることがない。
【００６６】
つまり、図７（ａ）に示すように反力値をｄ１からｄ２まで大きくすると、ハンドル１７の操作速度がｄ１からｄ２まで遅くなり、これにより、図７（ｂ）に示すように操作速度がｅ１からｅ２まで減速されることとなる。
【００６７】
その結果、図７（ｃ）に示すように、反力を制御しない従前の状態では、ハンドル１７操作は、図中破線に示すように時間ｔに対して操作角（舵角）が急激に変化していたが、上述のように反力を大きくすることにより、図中実線に示すように、時間ｔに対する操舵角（舵角）の変化がなだらかになり、急激な変化を防止することができることとなる。
【００６８】
また、上述のようにハンドル反力を大きくし、応答性を確保すると共に、図９（ａ）に示すように、反力変化の上限を設定することにより、（ｂ）中破線に示すように、荷重急増時の特性を緩やかにする。従って、（ｃ）に示すように、荷重急変時（加減速時、ジャンプ着水時等）においても、（ｄ）中破線に示すように反力の急増を防止できる。
【００６９】
なお、上記実施の形態では、「船舶推進装置」について船外機１２を適用したが、これに限らず、船内外機でも良いことは勿論である。また、上記実施の形態では、操舵状態検出手段３８、走行状態検出手段３９、船外機状態認識手段４０及び電動モータ状態検出手段４１を有しているが、これら手段の少なくとも一つを備えていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】この発明の実施の形態に係る船舶の平面図である。
【図２】同実施の形態に係る船舶の舵取り装置の拡大平面図である。
【図３】同実施の形態に係る船舶のブロック図である。
【図４】同実施の形態に係るＥＣＵを示すブロック図である。
【図５】同実施の形態に係る反力制御のフローチャート図である。
【図６】同実施の形態に係る転舵状態による反力制御の状態を示すグラフ図である。
【図７】同実施の形態に係る反力制御の効果を示すグラフ図である。
【図８】同実施の形態に係る走行状態に応じた反力制御の状態を示すグラフ図である。
【図９】転舵トルクと転舵速度との関係を示す必要転舵力特性のグラフ図である。
【図１０】電動モータの発生トルクと回転速度との関係を示すモータ特性のグラフ図である。
【符号の説明】
【００７１】
10 船体
12 船外機（船舶推進装置）
16 舵切り装置
17 ハンドル
20 電動モータ
28 ハンドル操舵角センサ
29 反力モータ
33 ＥＣＵ（制御装置）
38 操舵状態検出手段
39 走行状態検出手段
40 船外機状態認識手段（船舶推進装置状態認識手段）
41 電動モータ状態検出手段（電動アクチュエータ状態検出手段）
42 トルク演算手段
41 反力モータ制御手段
46 トルク検出手段
47 操舵検出手段
48 重量検出手段
49 トリム角検出手段
50 速度検出手段
51 操舵記憶手段
52 温度検出手段
54 転舵検出手段
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハンドルの操作により電動アクチュエータが駆動されて転舵される船舶用操舵装置、特に、ハンドルに対して反力を付与する船舶用操舵装置及び、この操舵装置が設けられた船舶に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からこの種の船舶としては、特許文献１に記載されたようなものがある。
【０００３】
すなわち、この特許文献１には、「ハンドル操作により舵取装置の電動アクチュエータが駆動され、ハンドル操作量に対応して操舵されると共に、船に作用する外力が検出され、この検出された外力に基づいてハンドルに対し、反トルクが付与される。従って、操船者は、水流などによって船に加えられる外力をハンドルを通して感じることができ、この外力に対応する船の動きを認識して迅速に対応することができる。」旨記載されている。
【特許文献１】特開２００５−２５４８４８号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来のものにあっては、船に作用する外力に基づいてハンドルに対し、反トルクが付与され、操船者は、水流などによって船に加えられる外力をハンドルを通して感じることができ、この外力に対応する船の動きを認識して迅速に対応することができるようになっているが、船に外力が作用していない状態では、ハンドル操作を軽くできるため、転舵に必要な出力（転舵トルク）が大きい場合に、ハンドル操作速度が速いと、ステアリングモータ（電動アクチュエータ）の出力が追いつかず、結果として操作感が良好でなくなるという問題が発生する。
【０００５】
ちなみに、転舵に必要な転舵トルク特性（必要転舵力特性）は、図９に示すように、船舶の特性、舵角、操舵速度等により、必要転舵力特性線Ａ１に示す状態から必要転舵力特性線Ａ２に示す状態まで変化する場合があり、かかる場合に、必要転舵力がモータ能力を超えてしまい、応答性を損ない、操作感を悪くする虞がある。
【０００６】
また、モータ特性は、図１０に示すように、温度条件などの環境によって変化し、例えば、高温になると、モータ特性線Ｂ１（図中実線）に示す状態からモータ特性線Ｂ２（図中破線）に示す状態まで変化する場合があり、かかる場合に、高温時のモータ特性はモータトルクが小さくなるため必要転舵力を満足せず、応答性を損ない、操作感を悪くする虞がある。
【０００７】
そこで、この発明は、船舶の走行状態に応じて、常に応答性良く、且つ、操作感が良好に転舵できる船舶用転舵装置及び船舶を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、船尾に配設される船舶推進装置と、船舶の進行方向を変えるための電動アクチュエータによって駆動される舵取り装置と、操船者により操作され、操作量に応じた駆動信号を前記電動アクチュエータに与えるために前記電動アクチュエータに電気的に接続されたハンドルと、該ハンドルに対して反力を付与する反力アクチュエータと、該反力アクチュエータを制御する制御手段とを備えた船舶用操舵装置において、前記制御手段は、ハンドル操作に従った操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、船舶の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記船舶推進装置の搭載数等の状態を認識する船舶推進装置状態認識手段と、前記電動アクチュエータの状態を検出する電動アクチュエータ状態検出手段との少なくとも一つを有し、該少なくとも一つの手段からの検知値に基づいて、トルク目標値を演算するトルク演算手段と、該トルク目標値に応じて前記反力アクチュエータを制御する反力アクチュエータ制御手段と、を備えた船舶用操舵装置としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記操舵状態検出手段には、前記転舵に必要な転舵力を検出する転舵力検出手段と、舵に作用している負荷を検出する負荷検出手段と、ハンドル操作角、ハンドル操作速度、ハンドル操作方向を検出する操舵検出手段と、ハンドル操作に従って駆動される舵の回転角度、回転速度、回転方向を検出する転舵検出手段と、ハンドル操作に従った目標転舵角と検出された実転舵角との偏差を検出する偏差検出手段との少なくとも一つを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記走行状態検出手段には、前記船舶の喫水位置、重量の少なくとも一つを検出する重量検出手段と、前記船舶のトリム角を検出するトリム角検出手段と、前記船舶の速度、加速度、推力、前記船舶推進装置の出力の少なくとも一つを検出する速度検出手段との少なくとも一つを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一つに記載の構成に加え、前記船舶推進装置状態認識手段には、前記船舶推進装置の搭載数、前記船舶推進装置の船舶に対する搭載位置、前記船舶推進装置に設けられたプロペラの回転方向、プロペラ形状、トリムタブ角度、トリムタブ形状のうち何れか一つの情報を記憶した操舵記憶手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の構成に加え、前記電動アクチュエータ状態検出手段には、前記電動アクチュエータの温度を検出する温度検出手段が接続されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一つに記載の構成に加え、前記電動アクチュエータ状態検出手段には、駆動している前記電動アクチュエータの数を検出する駆動数検出手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の何れか一つに記載の船舶用操舵装置が配設された船舶としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記各発明によれば、制御手段は、ハンドル操作に従った操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、船舶の走行状態を検出する走行状態検出手段と、船舶推進装置の搭載数等の状態を認識する船舶推進装置状態認識手段と、電動アクチュエータの状態を検出する電動アクチュエータ状態検出手段との少なくとも一つを有し、少なくとも一つの手段からの検知値に基づいて、トルク目標値を演算するトルク演算手段と、トルク演算手段が演算したトルク目標値に応じて反力アクチュエータを制御する反力アクチュエータ制御手段とを備えることにより、船舶の走行状態に応じて、常に応答性良く、且つ、操作感が良好に転舵できる船舶用転舵装置及び船舶を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１乃至図８には、この発明の実施の形態を示す。
【００１８】
まず構成を説明すると、この実施の形態の船舶は、図１に示すように、船体１０の船尾板１１に「船舶推進装置」としての船外機１２がクランプブラケット１３を介して取り付けられ、この船外機１２は、上下方向に沿うスイベル軸（操舵ピボット軸）１４廻りに回転可能となっており、この船外機１２が回動されることで舵の役割を果たし、船舶の推進方向が変えられるようになっている。
【００１９】
このスイベル軸１４の上端部には、ステアリングブラケット１５が固定され、このステアリングブラケット１５の前端部１５ａに舵切り装置１６が連結され、この舵切り装置１６が、操船席に配設されたハンドル１７により操作されて駆動されるようになっている。
【００２０】
その舵切り装置１６は、図２に示すように、「電動アクチュエータ」としての例えばＤＤ（Direct Drive）型電動モータ２０を有し、この電動モータ２０が、船幅方向に配設されたネジ棒２１に装着され、このネジ棒２１に沿って船幅方向に移動するように構成されている。
【００２１】
そのネジ棒２１は、両端部が左右一対の支持部材２２に支持され、これら支持部材２２は、チルト軸２３に支持されている。
【００２２】
そして、その電動モータ２０には、連結ブラケット２４が後方に向けて突設され、この連結ブラケット２４とステアリングブラケット１５とが連結ピン２５を介して連結されている。
【００２３】
これにより、電動モータ２０が駆動して、ネジ棒２１に対して船幅方向に移動することにより、連結ブラケット２４及びステアリングブラケット１５を介して船外機１２が、スイベル軸１４を中心として回動するように構成されている。
【００２４】
一方、ハンドル１７は、図１に示すように、ハンドル軸２６に固定され、このハンドル軸２６の基端部にハンドル制御部２７が設けられ、このハンドル制御部２７には、ハンドル１７の操舵角を検出するハンドル操舵角センサ２８及び、ハンドル１７の操作時にこのハンドル１７に対して所望の反力を付与する「電動アクチュエータ」としての反力モータ２９が設けられている。
【００２５】
このハンドル制御部２７が、信号ケーブル３０を介して「制御手段」としての制御装置（ＥＣＵ）３３に接続され、この制御装置３３が舵切り装置１６の電動モータ２０に接続され、この制御装置３３にハンドル操舵角センサ２８からの信号が入力され、この制御装置３３にて電動モータ２０が制御駆動されると共に、この制御装置３３にて反力モータ２９が制御されるように構成されている。
【００２６】
そして、この制御装置３３には、図４に示すように、ハンドル操作に従った操舵状態を検出する操舵状態検出手段３８と、船舶の走行状態を検出する走行状態検出手段３９と、船外機１２の数量等の状態を認識する「船舶推進装置状態認識手段」としての船外機状態認識手段４０と、電動モータ２０の状態を検出する「電動アクチュエータ状態検出手段」としての電動モータ状態検出手段４１とを有している。また、これら手段３８…からの検知値に基づいて、転舵時に作用する電動モータ２０に対する負荷が増加されると判断される時に、反力モータ２９が付与するトルク目標値を大きくするトルク演算手段４２と、このトルク演算手段４２が演算したトルク目標値に応じて反力モータ２９を制御する反力モータ制御手段４３とを有している。
【００２７】
その操舵状態検出手段３８には、図３に示す、転舵に必要な転舵力を検出する転舵力検出手段４６と、水圧など舵に作用している負荷を検出する負荷検出手段４４と、ハンドル１７操舵角、ハンドル１７操舵速度、ハンドル操舵方向を検出する操舵検出手段４７と、ハンドル１７操作に従って駆動される舵の回転角度、回転速度、回転方向を検出する転舵検出手段５４と、図４に示す、ハンドル操作に従った目標転舵角と検出された実転舵角との偏差を検出する偏差検出手段４５とを備えている。その操舵検出手段４７に設けられた前記ハンドル操舵角センサ２８により、操舵角度が検出されるようになっている。
【００２８】
また、その走行状態検出手段３９には、図３に示す、船舶の喫水位置、重量を検出する重量検出手段４８と、船舶のトリム角を検出するトリム角検出手段４９と、船舶の速度、加速度、推力、船外機１２の出力を検出する速度検出手段５０とが接続されている。
【００２９】
さらに、船外機状態認識手段４０には、船外機１２の搭載数、船外機１２の船舶に対する搭載位置、船外機１２に設けられたプロペラの回転方向、プロペラ形状、トリムタブ角度、トリムタブ形状等の情報を記憶した操舵記憶手段５１が接続されている。勿論、操舵記憶手段５１はＥＣＵ３３に内蔵されていても良い。
【００３０】
さらにまた、電動モータ状態検出手段４１には、図３に示すように、電動モータ２０の温度を検出する温度検出手段５２、及び、駆動している電動モータ２０の数を検出する駆動数検出手段５３を備えている。
【００３１】
次に、作用について説明する。
【００３２】
まず、操船者にてハンドル１７が所定量回転されると、操舵検出手段４７のハンドル操舵角センサ２８からＥＣＵ３３に信号が送られて、図５中、ステップＳ１０で、目標転舵角が検知され、ステップＳ１１で、目標制御偏差が演算される。
【００３３】
また、ステップＳ１２で、操舵状態検出手段３８により、操舵状態が検知される。操舵状態とは、船外機１２の転舵に必要な転舵トルク、ハンドル操作に従って操舵の操舵角度、操舵速度、操舵方向、ハンドル操作に従った転舵の転舵角度偏差等の状態を言う。
【００３４】
その転舵トルクは、トルク検出手段４６により検出され、操舵角度、操舵速度及び操舵方向等は操舵検出手段４７により検出され、これら検知信号が操舵状態検出手段３８に送信されて、操舵状態が検知される。
【００３５】
さらに、ステップＳ１３で、走行状態検出手段３９により、走行状態が検知される。走行状態とは、船舶の喫水位置、重量、トリム角、速度、加速度、推力、船外機１２の出力等の状態を言う。
【００３６】
その船舶の喫水位置、重量は重量検出手段４８により検出され、船舶のトリム角はトリム角検出手段４９により検出され、船舶の速度、加速度、推力、船外機１２の出力は速度検出手段５０により検出され、これら検知信号が走行状態検出手段３９に送信されて、走行状態が検知される。
【００３７】
さらにまた、ステップＳ１４で、船外機状態認識手段４０により、船外機１２の状態が認識される。船外機１２の状態とは、船外機１２の搭載数、船外機１２の船舶に対する搭載位置、船外機１２に設けられたプロペラの回転方向、プロペラ形状、トリムタブ角度、トリムタブ形状等の状態を言う。
【００３８】
その船外機１２の搭載数、船外機１２の船舶に対する搭載位置、船外機１２に設けられたプロペラの回転方向等の情報は、操舵記憶手段５１に記憶され、この情報が読み出され、この情報が船外機状態認識手段４０に送信されて、船外機１２の状態が認識される。
【００３９】
次いで、ステップＳ１５で、電動モータ状態検出手段４１により、電動モータ２０の状態が検知される。電動モータ２０の状態とは、電動モータ２０の温度や電圧、駆動している電動モータ２０の数等の状態を言う。
【００４０】
この電動モータ２０の温度は、温度検出手段５２により検出され、この検知信号が電動モータ状態検出手段４１に送信されて、電動モータ２０の状態が検知される。また、駆動している電動モータ２０の数等は、駆動数検出手段５３により検出され、この検知信号が電動モータ状態検出手段４１に送信される。
【００４１】
そして、これら検知値に基づいて、ステップＳ１６で、ＥＣＵ３３のトルク演算手段４２にて反力モータ２９による反力が演算され、ステップＳ１７で、そのＥＣＵ３３の反力モータ制御手段４３からその反力演算値の信号が反力モータ２９に送られて、反力モータ２９による反力制御が行われ、ステップ１０に戻る。
【００４２】
これにより、操船者は、操船するに当たり、船舶の走行状態等に応じて、ハンドル１７に対して所定の反力が作用することにより、電動モータ２０が常に応答性良く駆動され、且つ、操船者は操作感が良好に転舵できる。
【００４３】
より詳しくは、
【００４４】
（１）操舵状態による制御
【００４５】
転舵に必要な転舵力、舵に作用している負荷が大きい場合、ハンドル１７操舵方向、舵の回転方向に応じてプロペラ反力を受ける方向に転舵する場合における反力モータ２９の反力の制御は、反力を大きくすることで、転舵力の増加を抑えられる。
【００４６】
通常のハンドル１７と船外機１２とが機械的ケーブルで連結されているものでは、転舵速度が速い程、ハンドル１７が重くなるため、ここでは、これに合わせて反力モータ２９による反力を大きくするようにしている。
【００４７】
また、通常のハンドル１７と船外機１２とがケーブルで連結されているものでは、図３に示すように、プロペラ反力を受ける方向と反対方向の転舵動作時は、プロペラ反力を受ける方向に転舵する場合より、ハンドル１７が重くなるため、ここでは、これに合わせて反力モータ２９による反力を大きくするようにしている。
【００４８】
（２）走行状態による制御
【００４９】
ａ．喫水位置、重量、トリム角の作用
【００５０】
喫水位置が高く、重量が重く、又はトリム角が小さく船外機１２が略垂直の前後所定範囲の状態のときは、舵角に応じた転舵力が大きくなる。
【００５１】
故に、反力モータ２９による反力を大きく制御することで、ハンドル１７操作を重くして、転舵能力の範囲を超えないようにすることができる。
【００５２】
ｂ．速度、推力、加速度、減速度、出力の作用
【００５３】
加速、減速時には、一定速度で航行中よりも大きな推力を発生しているため、プロペラの反力が大きくなる。
【００５４】
故に、反力モータ２９による反力を大きく制御することで、ハンドル１７操作を重くして、転舵能力の範囲を超えないようにすることができる。
【００５５】
（３）船外機１２状態に応じた制御
【００５６】
船外機１２の搭載数が多い程、転舵荷重が増加し、プロペラが大きい程、転舵荷重が増加し、プロペラ回転方向により一方向に転舵荷重が増加し、タブトリムの大きさにより転舵荷重が増加し、タブトリムの角度が、船速、トリム角、喫水に応じた基準位置からずれている場合、転舵荷重が増加する。
【００５７】
故に、反力モータ２９による反力を大きく制御することで、ハンドル１７操作を重くして、転舵能力の範囲を超えないようにすることができる。
【００５８】
船外機１２の搭載位置については、複数の船外機１２を搭載する船舶で、実際にはそのうちの一部の船外機１２のみで走行している場合、又は、それぞれの船舶のトリム状態が異なる場合（船外機１２下部の水没深さが異なる場合）には、左への転舵と右への転舵の転舵荷重特性が同じにならない。そのため推力を発生している船外機１２が船舶の幅方向で右側か左側かに応じて、又はトリム角が小さく水没深さがより深い船外機１２の搭載位置が船舶の幅方向で左側か右側かに応じて推力を調整する（水没深さが深い方の船外機１２を搭載している側に転舵した位置から戻す時に推力を小さくする）。
【００５９】
（４）モータ状態に応じた制御
【００６０】
モータ温度が高くなる程、前述の図１０中破線に示すモータ特性を示すようになるため、トルクが出難くくなることから、電動モータ２０の能力の限界を超えないようにすべく、反力モータ２９による反力を大きく制御している。
【００６１】
また、駆動している電動モータ２０の数を検出して、数が少ない程、反力モータ２９による反力を大きくするようにしている。すなわち、電動モータ２０を複数用いている場合において、その中の幾つかが故障などで駆動できない場合や、複数の船外機１２を搭載し、船外機１２同士が連結されて同じ転舵動作を行う構成において、電動モータ２０が各船外機１２それぞれに設けられ、一部の船外機１２を非作動としたときに電動モータ２０も非作動となるシステムの時に、残りの電動モータ２０で転舵するようになる状況等で、駆動できるモータ数が少ない程、反力モータ２９による反力を大きくして、電動モータ２０の能力の限界を超えないようにしている。
【００６２】
このように、かかる船舶では、船外機１２の転舵は、電動モータ２０で行うようにしているため、ハンドル１７操作を軽くできるが、例えば必要な転舵トルクが大きい場合に、ハンドル１７操作の速度を速くすると、電動モータ２０の出力が追いつかず、転舵動作の操作感を悪くする虞がある。しかし、ここでは、電動モータ２０のモータ特性に応じて、このモータ特性の限度を越えないように、反力モータ２９の出力を制御して、ハンドル１７操作を重くするようにしている。
【００６３】
これにより、ハンドル１７操作の速度が遅くなり、電動モータ２０の出力の範囲内で、船外機１２を転舵できるため、転舵動作の操作感を悪くすることがない。
【００６４】
すなわち、図６（ｂ）に示すように、走行状態や電動モータ状態等の、例えば、船速、トリム角、重量、加速度、減速度、推力等が大きくなると、転舵角と転舵力との関係が、図中実線に示す特性から図中破線に示すような特性に変化する。これにより、実線に示す特性の位置ａ１と同じ転舵角又は転舵速度の場合には、破線に示す特性の位置ａ２のように転舵力が大きくなり、実線に示す特性の位置ａ１と同じ転舵力の場合には、破線に示す特性の位置ａ３のように転舵角又は転舵速度が小さくなる。なお、転舵角の大きさは、プロペラ回転の反力、船舶の傾き、風向きと風力、潮流れの方向と流速、転舵方向により変化する。
【００６５】
このように転舵力等が大きくなると、反力モータ２９の反力が小さい場合には、転舵力と転舵速度との関係を示す図６（ａ）中、特性線Ｂ１に示す位置ｂ１のように、電動モータ２０の能力特性線Ｃの外側に外れてしまう場合がある。かかる場合に本発明のように反力モータ２９の反力を大きく制御することにより、特性線Ｂ２のように変化させることで、位置ｂ２に示すように、転舵速度が位置ｂ１と同じで、転舵力が小さくなり、能力特性線Ｃの範囲内に収まるため、電動モータ２０の出力の範囲内で、船外機１２を転舵できるため、転舵動作に応答遅れが生じることがない。
【００６６】
つまり、図７（ａ）に示すように反力値をｄ１からｄ２まで大きくすると、ハンドル１７の操作速度がｄ１からｄ２まで遅くなり、これにより、図７（ｂ）に示すように操作速度がｅ１からｅ２まで減速されることとなる。
【００６７】
その結果、図７（ｃ）に示すように、反力を制御しない従前の状態では、ハンドル１７操作は、図中破線に示すように時間ｔに対して操作角（舵角）が急激に変化していたが、上述のように反力を大きくすることにより、図中実線に示すように、時間ｔに対する操舵角（舵角）の変化がなだらかになり、急激な変化を防止することができることとなる。
【００６８】
また、上述のようにハンドル反力を大きくし、応答性を確保すると共に、図９（ａ）に示すように、反力変化の上限を設定することにより、（ｂ）中破線に示すように、荷重急増時の特性を緩やかにする。従って、（ｃ）に示すように、荷重急変時（加減速時、ジャンプ着水時等）においても、（ｄ）中破線に示すように反力の急増を防止できる。
【００６９】
なお、上記実施の形態では、「船舶推進装置」について船外機１２を適用したが、これに限らず、船内外機でも良いことは勿論である。また、上記実施の形態では、操舵状態検出手段３８、走行状態検出手段３９、船外機状態認識手段４０及び電動モータ状態検出手段４１を有しているが、これら手段の少なくとも一つを備えていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】この発明の実施の形態に係る船舶の平面図である。
【図２】同実施の形態に係る船舶の舵取り装置の拡大平面図である。
【図３】同実施の形態に係る船舶のブロック図である。
【図４】同実施の形態に係るＥＣＵを示すブロック図である。
【図５】同実施の形態に係る反力制御のフローチャート図である。
【図６】同実施の形態に係る転舵状態による反力制御の状態を示すグラフ図である。
【図７】同実施の形態に係る反力制御の効果を示すグラフ図である。
【図８】同実施の形態に係る走行状態に応じた反力制御の状態を示すグラフ図である。
【図９】転舵トルクと転舵速度との関係を示す必要転舵力特性のグラフ図である。
【図１０】電動モータの発生トルクと回転速度との関係を示すモータ特性のグラフ図である。
【符号の説明】
【００７１】
10 船体
12 船外機（船舶推進装置）
16 舵切り装置
17 ハンドル
20 電動モータ
28 ハンドル操舵角センサ
29 反力モータ
33 ＥＣＵ（制御装置）
38 操舵状態検出手段
39 走行状態検出手段
40 船外機状態認識手段（船舶推進装置状態認識手段）
41 電動モータ状態検出手段（電動アクチュエータ状態検出手段）
42 トルク演算手段
41 反力モータ制御手段
46 トルク検出手段
47 操舵検出手段
48 重量検出手段
49 トリム角検出手段
50 速度検出手段
51 操舵記憶手段
52 温度検出手段
54 転舵検出手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船尾に配設される船舶推進装置と、船舶の進行方向を変えるための電動アクチュエータによって駆動される舵取り装置と、操船者により操作され、操作量に応じた駆動信号を前記電動アクチュエータに与えるために前記電動アクチュエータに電気的に接続されたハンドルと、該ハンドルに対して反力を付与する反力アクチュエータと、該反力アクチュエータを制御する制御手段とを備えた船舶用操舵装置において、
前記制御手段は、
ハンドル操作に従った操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、船舶の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記船舶推進装置の搭載数等の状態を認識する船舶推進装置状態認識手段と、前記電動アクチュエータの状態を検出する電動アクチュエータ状態検出手段との少なくとも一つを有し、
該少なくとも一つの手段からの検知値に基づいて、トルク目標値を演算するトルク演算手段と、
該トルク目標値に応じて前記反力アクチュエータを制御する反力アクチュエータ制御手段と、を備えたことを特徴とする船舶用操舵装置。
【請求項２】
前記操舵状態検出手段には、
前記転舵に必要な転舵力を検出する転舵力検出手段と、舵に作用している負荷を検出する負荷検出手段と、ハンドル操作角、ハンドル操作速度、ハンドル操作方向を検出する操舵検出手段と、ハンドル操作に従って駆動される舵の回転角度、回転速度、回転方向を検出する転舵検出手段と、ハンドル操作に従った目標転舵角と検出された実転舵角との偏差を検出する偏差検出手段との少なくとも一つを備えることを特徴とする請求項１に記載の船舶用操舵装置。
【請求項３】
前記走行状態検出手段には、
前記船舶の喫水位置、重量の少なくとも一つを検出する重量検出手段と、前記船舶のトリム角を検出するトリム角検出手段と、前記船舶の速度、加速度、推力、前記船舶推進装置の出力の少なくとも一つを検出する速度検出手段との少なくとも一つを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶用操舵装置。
【請求項４】
前記船舶推進装置状態認識手段には、
前記船舶推進装置の搭載数、前記船舶推進装置の船舶に対する搭載位置、前記船舶推進装置に設けられたプロペラの回転方向、プロペラ形状、トリムタブ角度、トリムタブ形状のうち何れか一つの情報を記憶した操舵記憶手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の船舶用操舵装置。
【請求項５】
前記電動アクチュエータ状態検出手段には、前記電動アクチュエータの温度を検出する温度検出手段が接続されたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の船舶用操舵装置。
【請求項６】
前記電動アクチュエータ状態検出手段には、駆動している前記電動アクチュエータの数を検出する駆動数検出手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の船舶用操舵装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一つに記載の船舶用操舵装置が配設されたことを特徴とする船舶。
【請求項１】
船尾に配設される船舶推進装置と、船舶の進行方向を変えるための電動アクチュエータによって駆動される舵取り装置と、操船者により操作され、操作量に応じた駆動信号を前記電動アクチュエータに与えるために前記電動アクチュエータに電気的に接続されたハンドルと、該ハンドルに対して反力を付与する反力アクチュエータと、該反力アクチュエータを制御する制御手段とを備えた船舶用操舵装置において、
前記制御手段は、
ハンドル操作に従った操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、船舶の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記船舶推進装置の搭載数等の状態を認識する船舶推進装置状態認識手段と、前記電動アクチュエータの状態を検出する電動アクチュエータ状態検出手段との少なくとも一つを有し、
該少なくとも一つの手段からの検知値に基づいて、トルク目標値を演算するトルク演算手段と、
該トルク目標値に応じて前記反力アクチュエータを制御する反力アクチュエータ制御手段と、を備えたことを特徴とする船舶用操舵装置。
【請求項２】
前記操舵状態検出手段には、
前記転舵に必要な転舵力を検出する転舵力検出手段と、舵に作用している負荷を検出する負荷検出手段と、ハンドル操作角、ハンドル操作速度、ハンドル操作方向を検出する操舵検出手段と、ハンドル操作に従って駆動される舵の回転角度、回転速度、回転方向を検出する転舵検出手段と、ハンドル操作に従った目標転舵角と検出された実転舵角との偏差を検出する偏差検出手段との少なくとも一つを備えることを特徴とする請求項１に記載の船舶用操舵装置。
【請求項３】
前記走行状態検出手段には、
前記船舶の喫水位置、重量の少なくとも一つを検出する重量検出手段と、前記船舶のトリム角を検出するトリム角検出手段と、前記船舶の速度、加速度、推力、前記船舶推進装置の出力の少なくとも一つを検出する速度検出手段との少なくとも一つを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶用操舵装置。
【請求項４】
前記船舶推進装置状態認識手段には、
前記船舶推進装置の搭載数、前記船舶推進装置の船舶に対する搭載位置、前記船舶推進装置に設けられたプロペラの回転方向、プロペラ形状、トリムタブ角度、トリムタブ形状のうち何れか一つの情報を記憶した操舵記憶手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の船舶用操舵装置。
【請求項５】
前記電動アクチュエータ状態検出手段には、前記電動アクチュエータの温度を検出する温度検出手段が接続されたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の船舶用操舵装置。
【請求項６】
前記電動アクチュエータ状態検出手段には、駆動している前記電動アクチュエータの数を検出する駆動数検出手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の船舶用操舵装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一つに記載の船舶用操舵装置が配設されたことを特徴とする船舶。
【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２００８−１２６７７２（Ｐ２００８−１２６７７２Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１２１６１（Ｐ２００６−３１２１６１）
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【出願人】（０００１７６２１３）ヤマハマリン株式会社 (256)
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【出願人】（０００１７６２１３）ヤマハマリン株式会社 (256)
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