(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵軸線の周りに枢動可能な推進装置を有し、操縦者により操作可能なステアリングヘルムと、前記推進装置に接続されたステアリング部材とを含む小型船舶用のパワーステアリング装置に於いて、往復動可能に配置されたピストンを有しピストンの両側に液圧流体を受ける室を郭定し前記ステアリングヘルムに於ける操舵操作に応答して駆動される液圧シリンダ−ピストン組立体と、前記シリンダ−ピストン組立体へ加圧された液圧流体を供給する流体供給源装置とを含むパワーステアリングアシスト装置と、非操舵時には閉弁位置へ付勢される状態にて前記シリンダ−ピストン組立体内に配置され、前記シリンダ−ピストン組立体と前記流体供給源装置との間に流体通路を形成するよう構成された第一の弁装置と、操舵操作が行われると前記第一の弁装置を選択的に駆動して前記流体通路を形成する装置と、前記ステアリングヘルムに於いて操舵操作が行われると前記パワーステアリングアシスト装置へ駆動入力を与える駆動可能な入力装置と、前記ステアリングヘルムに於ける操舵操作に応答して前記ステアリング部材を対応する方向へ駆動し、これにより前記推進装置を前記操舵軸線の周りに枢動させる駆動可能な出力装置と、前記流体供給源装置に故障が発生すると液圧流体源と前記ピストンの両側の前記室との間に流体通路を形成し前記室を実質的に液圧流体にて充填された状態に維持する第二の弁装置を含む装置とを含んでおり、前記第二の弁装置は前記流体供給源装置に故障が発生したとき前記液圧流体源より前記ピストンの両側の前記室の一方へ流体が流れることを許す第一の逆止弁と前記室の他方へ流体が流れることを許す第二の逆止弁とを含んでいることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１のパワーステアリング装置に於いて、マニュアル操舵時に前記駆動可能な入力装置を前記駆動可能な出力装置と係合させる接続装置を含んでいることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項３】
操舵軸線の周りに枢動可能な推進装置と、前記推進装置にトルクを与えて前記推進装置を前記操舵軸線の周りに操舵駆動する操舵駆動装置とを有し、操縦者により操作可能なステアリングヘルムと、前記推進装置に接続されたステアリング部材とを含む小型船舶用のパワーステアリング装置に於いて、直線駆動の機械的出力を発生し、前記推進装置より離れた位置にて前記ステアリングヘルムと前記推進装置との間に介装されこれらに駆動接続されたパワーステアリングアシスト装置であって、往復動可能に配置されたピストンを有し該ピストンの両側に液圧流体を受ける室を郭定し前記ステアリングヘルムに於ける操舵操作に応答して駆動され第一の弁装置を有する液圧式シリンダ−ピストン組立体と、前記シリンダ−ピストン組立体へ加圧された液圧流体を供給する流体供給源装置とを含むパワーステアリングアシスト装置と、前記機械的出力を受ける駆動可能な入力装置であって、前記ステアリングヘルムに駆動接続され前記ステアリングヘルムに於ける操舵操作に応答し、前記パワーステアリングアシスト装置に駆動接続され前記ステアリングヘルムに於ける操舵操作時に前記パワーステアリングアシスト装置へ駆動入力を与える駆動可能な入力装置と、前記パワーステアリングアシスト装置及び前記ステアリング部材に駆動接続され前記駆動可能な出力装置の駆動に応答して前記推進装置が前記操舵軸線の周りに枢動される際に発生するトルクを吸収する駆動可能な出力装置であって、前記ステアリングヘルムに於ける操舵操作に応答して駆動出力を発生し前記ステアリング部材を所定の方向へ駆動して前記推進装置を前記操舵軸線の周りに枢動させる駆動可能な出力装置と、前記流体供給源装置の故障時には液圧流体源より前記ピストンの両側の前記室へ液圧流体を供給し、これにより操舵中に前記室を実質的に液圧流体にて充填された状態に維持する第二の弁装置を含んでいることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項３のパワーステアリング装置に於いて、前記第二の弁装置は前記ピストンの一方の側の室へ流体が流れることを許す第一の逆止弁と、前記ピストンの他方の側の室へ流体が流れることを許す第二の逆止弁とを含んでいることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項３又は４のパワーステアリング装置に於いて、マニュアル操舵時に前記駆動可能な入力装置を前記駆動可能な出力装置と係合させる接続装置を含んでいることを特徴とするパワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワーステアリング装置に係り、更に詳細には特に小型船舶に使用されパワーステアリング装置に故障が生じてもアンチフィードバック状態を維持するための制御装置を有するパワーステアリング装置に係る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ボートに使用される船外機のためのステアリング装置の如き従来のステアリング装置に於いては、一般にボートのトランサムに取り付けられる推進装置、即ち船外機は、ステアリングヘルムに於いて操縦者により操舵操作が行われると鉛直方向の操舵軸線の周りに枢動される。トランサムに取り付けられる船外機を有するボート用の一つの典型的なステアリング装置は、ステアリングヘルムと推進装置との間に延在するプッシュプルケーブルの如きステアリングケーブルを含み、ステアリングヘルムに於ける操舵操作によってケーブルが駆動され、これにより推進装置が操舵軸線の周りに操舵駆動される。ケーブルの一端はステアリングヘルムに駆動接続され、その他端は推進装置の操舵機構に駆動接続されている。ステアリングヘルムに於いてステアリングホイールが回転されると、ケーブルが駆動され、これより推進装置が操舵駆動される。ケーブルによる操舵駆動の代わりに液圧によって駆動されるステアリング装置が使用されてよく、液圧式に駆動されるステアリング装置に於いては、ステアリングホイールが一方の方向又は他方の方向へ回転されることに応答してオイルの如き液圧流体がステアリングヘルムより導管を経てシリンダ−ピストン制御装置へ供給される。制御装置の作動により推進装置の操舵機構が駆動され、これにより推進装置が所定の方向へ回転される。
【０００３】
また従来技術には、液圧式のシリンダ−ピストン組立体及びピストンロッドを選択的に出し入れして推進装置を操舵駆動するプッシュプルケーブルを使用する船外用のパワーステアリング装置も示されている。一般にかかるパワーステアリング装置は推進装置に取り付けられ且つこれにより支持されるようになっており、このことは特殊なブラケットが必要であり、供給導管が露呈され乱用に曝されるので好ましくない。またかかるパワーステアリング装置の多くは操舵操作が行われたときにではなく常に流体をパワーステアリング装置へ供給するよう設計されており、そのためエンジンの出力が浪費される。
【０００４】
推進装置より離れた位置に取り付けられる小型船舶用のパワーステアリング装置であって、従来技術の幾つかの欠点を解消するパワーステアリング装置が米国特許第５，２２８，４０５号及び米国特許出願第０８／０１２，５５２号に記載されている（これらは何れも本願出願人と同一の譲受人に譲渡された）。
【０００５】
これらの文献に記載されている如き液圧式のパワーステアリング装置に於いては、推進装置に於いて生じるトルクに打ち勝つアシスト力が発生され、これによりこのトルクにより発生される操舵反力が低減される。即ちパワーステアリングアシスト装置はステアリングヘルムやステアリングホイールに於ける労力を液圧式パワーステアリング装置を駆動するに必要な労力に低減し、その労力は推進装置により発生されるトルクとは無関係である。しかし一般にはバッテリや電動機の一部の如き電気的故障に起因して流体供給源装置が故障することがある。かかる故障が発生すると、ステアリングヘルムに於いて操舵操作が行われることによりパワーステアリング装置のシリンダ−ピストン組立体より液圧流体（例えば加圧されたオイル）が急激に排出されてしまい、故障が発生しているのでシリンダ−ピストン組立体を液圧流体にて充填された状態に維持したり組立体に液圧流体を補充したりすることができない。即ち操縦者がステアリングホイールを回転させると、ピストンが駆動され、旋回方向に応じてピストンのアップストローク側又はダウンストローク側の室より液圧流体が排出され、これにより室内の液圧流体が減少する。パワーステアリング装置が故障しているので、パワーステアリング装置を液圧的にロックされた状態に維持すべくシリンダ内の液圧流体を維持したりシリンダに液圧流体を補充したりすることができない。その結果シリンダ−ピストン組立体より流体が実質的に完全に排出され、或いは液圧流体が殆どなくなってしまうと、液圧によってピストンを駆動することができず、そのためマニュアル操舵を除き推進装置により発生されるトルクに起因する操舵反力を低減することができない。ピストンは自由に運動可能であるが、シリンダ−ピストン組立体が液圧的にロックされていないので操舵駆動に寄与せず、推進装置により発生されるトルクがステアリングヘルムへフィードバックされる。マニュアル操舵によりボートを旋回させることはできるが、トルクがフィードバックされるので、ボートを直進状態に維持したりボートを旋回させるためにはステアリングホイールに於いて過大な労力が必要となる。またステアリングホイールが強固に把持された状態に維持されなければ、ボートが急激に何れかの方向へ旋回し、これにより非常に危険な状況になることがある。
【０００６】
従って本発明は、液圧シリンダを使用するパワーステアリング装置に於いて、シリンダ内の液圧流体の減少を防止することによって故障時にもアンチフィードバック状態を維持する装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【発明の概要】
本発明によれば、ステアリングヘルムと操舵軸線の周りに枢動可能な推進装置とを有する小型船舶のための船外用パワーステアリング装置が提供される。パワーステアリング装置は液圧シリンダを有するパワーステアリングアシスト装置であって、好ましくは推進装置より離れた位置にて推進装置とステアリングヘルムとの間に介装されたパワーステアリングアシスト装置を含み、駆動可能な入力装置がステアリングヘルム及びパワーステアリングアシスト装置に駆動接続され、これによりステアリングヘルムに於いて操舵操作が行われるとパワーステアリングアシスト装置に駆動入力を与えるようになっている。駆動可能な出力装置が駆動入力に応答して作動するようパワーステアリングアシスト装置に駆動接続され、また推進装置に駆動出力を与えて推進装置を操舵軸線の周りに操舵駆動するよう推進装置に駆動接続された操舵駆動装置に駆動接続されている。ステアリングヘルムは典型的にはステアリングホイールを含み、操縦者により操作可能である。駆動可能な入力装置は一端にてステアリングヘルムに駆動接続され、他端にてパワーステアリングアシスト装置に駆動接続され、ステアリングホイールの回転に応答して駆動される。パワーステアリングアシスト装置は液圧シリンダ−ピストン組立体を含み、シリンダ−ピストン組立体は往復動可能に配置されたピストンを有し、ピストンの両側に液圧流体を受け入れるよう二つの室、即ちピストンの一方の側の第一の室とピストンの他方の側の第二の室（ピストンのアップストローク側の室及びピストンのダウンストローク側の室）を郭定している。またパワーステアリングアシスト装置は閉弁位置へ付勢された弁制御装置と、シリンダ−ピストン組立体へ加圧された液圧流体を供給する流体供給源装置とを含んでいる。適当な駆動装置がパワーステアリングアシスト装置に流れる液圧流体の流れを制御する。
【０００８】
本発明は流体供給系の故障（例えばバッテリの故障）が生じるとアンチフィードバック状態を維持する制御装置を含んでいる。かくしてパワーステアリングアシスト装置のシリンダ−ピストン組立体内の液圧流体がなくなることを防止すべく、制御装置は流体供給源装置よりピストンのストローク方向、従って操舵方向に応じてピストンの何れかの側のシリンダ室へ液圧流体を供給する第二の弁制御装置を含んでいる。かくしてピストンの両側に、即ちピストンのアップストローク側及びダウンストローク側の両方に於いてシリンダ内に液圧流体が維持される。この場合推進装置よりステアリングホイールへトルクがフィードバックされないので、パワーステアリング装置は液圧的にロックされた状態になる。ピストンの両側に液圧流体が存在するので、ピストンはマニュアル操舵による入力が与えられる場合を除き移動することができない。即ちピストンを直線駆動するマニュアル操舵中にはピストンの両側のシリンダ室に流体が維持される。中立位置、即ち非操舵位置に於いては、パワーステアリング装置は液圧的にロックされる。
【０００９】
好ましい実施形態に於いては、駆動可能な入力装置は歯車駆動装置を含み、駆動可能な出力装置はパワーステアリングアシスト装置の駆動に応答して作動するようパワーステアリングアシスト装置に駆動接続された歯車式出力装置を含んでいる。操舵駆動装置が一端にて歯車式出力装置に駆動接続されており、操舵駆動装置の作動に応答して推進装置が操舵軸線の周りに駆動されることにより推進装置に発生するトルクに打ち勝つべく歯車式出力装置の作動に応答するようになっている。操舵駆動装置は他端に於いて推進装置のステアリング部材に駆動接続され、これによりステアリングヘルムの操舵操作時に於ける操舵駆動装置の作動に応答してステアリング部材を所定の方向へ駆動し、これにより推進装置を操舵軸線の周りに枢動させるようになっている。
【００１０】
パワーステアリングアシスト装置は推進装置より離れた位置にてステアリングヘルムと推進装置、即ち船外機との間に介装されることが好ましい。尚本明細書に於いて「の間に介装される」とは物理的な介装配置に限定されるものではなく、例えば平面図で見てステアリングヘルムがパワーステアリングアシスト装置と推進装置との間に設けられてもよいので、作動上の配置に関するものであり、パワーステアリングアシスト装置は作動上介装される部材である。更に外観上の物理的配列構造に拘らず、パワーステアリングアシスト装置は推進装置より離れた位置に設けられる。
【００１１】
広義には、好ましい駆動可能な入力装置として歯車駆動装置はステアリングシャフトの回転に応答して作動する入力従動歯車を含んでいる。好ましい実施形態に於ける歯車式出力装置は入力従動歯車に駆動接続された第一の出力歯車と、該第一の出力歯車に駆動係合する出力従動歯車と、該出力従動歯車に駆動接続された第二の出力歯車とを含んでいる。もし必要ならば、駆動可能な出力装置は液圧により駆動される装置を含んでいてよい。好ましい実施形態に於いては、入力従動歯車は入力ラックアンドピニオンに駆動接続された入力駆動歯車を含み、入力ラックアンドピニオンはパワーステアリングアシスト装置に流れる液圧流体の流れを制御する駆動装置に駆動係合している。ステアリングシャフトに回転可能に取り付けられた入力駆動歯車は入力ラックを直線駆動し、入力ラックの運動によりパワーステアリングアシスト装置が駆動される。歯車式出力装置に於いては、第一の出力歯車はパワーステアリングアシスト装置の駆動に応答する第一のラックアンドピニオンと、第一の出力ラックアンドピニオンに駆動接続され第二の出力ラックを直線駆動する第二の出力ラックアンドピニオンとを含んでいる。操舵駆動装置は第二の出力ラックに駆動接続され、ステアリングヘルムに於ける操舵操作に応答して第二の出力ラックが直線移動することによりステアリング部材が所定の方向へ駆動される。
【００１２】
操舵駆動装置は機械式のものであってもよく、電気式のものであってもよく、或いは液圧式のものであってもよく、またそれらの任意の二つの組合せであってもよい。本発明の一つの好ましい実施形態に於いては、操舵駆動装置は可撓性を有する外装、即ちカバーと外装内に軸線に沿って摺動可能に配置されたインナコアとを含む機械式のプッシュプルケーブル装置である。外装はインナコアを保護し、またケーブルの移動を補助し、ケーブルが巻線状になることを防止する。機械式のケーブルが使用される場合には、ケーブルは一端にてパワーステアリングアシスト装置に駆動接続され、他端にて推進装置に駆動接続される。ステアリングヘルムに於いて操舵操作が行われることによりパワーステアリングアシスト装置に出力が発生され、ケーブル、より詳細にはインナコアが駆動され、これによりステアリング部材が所定の方向へ駆動される。また船外機が大型である場合やボートに二つ又はそれ以上の船外機が使用される場合には複数のステアリングケーブルが出力を伝達するために使用されてよい。また必要ならば、操舵駆動装置として液圧装置が使用されてもよい。典型的には液圧装置は出力を発生するようパワーステアリングアシスト装置に駆動接続されたシリンダ−ピストン組立体と、ステアリングヘルムに於ける操舵操作に応答してピストンを駆動するようシリンダの一端へ加圧された流体を供給する装置とを含んでいる。ステアリングヘルムに於ける操舵操作によりステアリング部材が所定の方向へ駆動され、これにより推進装置が鉛直方向の操舵軸線の周りに枢動される。
【００１３】
パワーステアリングアシスト装置のための液圧シリンダ−ピストン組立体は、閉弁位置へ付勢された弁制御装置と、シリンダ−ピストン組立体へ加圧された液圧流体を供給する流体供給源装置とを含んでいる。流体供給源装置はシリンダ−ピストン組立体へ液圧流体を供給するアキュムレータと、シリンダ−ピストン組立体より導かれる液圧流体を受けそれをアキュムレータへ供給するリザーバとを含んでいる。パワーステアリングを行うべく、駆動可能な入力装置、例えば歯車駆動装置及び弁制御装置に駆動接続された駆動装置が操舵操作時に弁制御装置を駆動して流体通路を形成し、これにより流体供給源装置よりシリンダ−ピストン組立体へ加圧された液圧流体を供給し、これによりこれと同時に操舵駆動装置へ出力を与えてステアリング部材を所定の方向へ駆動するようになっている。駆動装置は右旋回方向又は左旋回方向へ弁制御装置を選択的に駆動し、この駆動運動はそれが何れの旋回方向についても互いに実質的に同一であるよう予め設定される。好ましい実施形態に於いては、弁制御装置は閉弁位置へ付勢された弁を有する互いに隔置された二つの弁ハウジングを含み、駆動装置は操舵方向に応じて一方の弁ハウジングの弁を開弁し、これにより加圧された液圧流体を導く。シリンダ−ピストン組立体へ供給された加圧された液圧流体はピストンを直線駆動し、ピストンに駆動接続された対応する装置が駆動可能な出力装置、例えば出力ケーブルを駆動し、これによりステアリング部材が所定の方向へ駆動される。
【００１４】
流体供給源装置が故障しシリンダ内の加圧された液圧流体がなくなると、第二の弁制御装置は液圧流体がシリンダ−ピストン組立体のピストンに対し何れかの側へ供給されることを許す。ステアリングヘルムに於ける操舵操作によりマニュアル式にピストンが駆動され、これにより室内に負圧が形成される。この負圧は第二の弁制御装置を経てシリンダ内へ液圧流体を吸入し、室の容積を増大する。ピストンの両側の室内に液圧流体を維持すべく、液圧流体が流体供給源装置、例えばリザーバより第二の弁制御装置を経てピストンの両側の何れかの側のシリンダ室（例えばピストンのアップストローク側又はピストンのダウンのストローク側の室）へ吸入され、シリンダ−ピストン組立体の第二の弁制御装置が閉弁され、これによりパワーステアリング装置は液圧的にロックされる。即ちシリンダ室に対し液圧流体の給排が行われなくなり、ステアリングホイールに対しフィードバックが行われなくなる。本発明の一つの実施形態によれば、操舵操作時に歯車式入力装置を歯車式出力装置と駆動係合させ、これによりステアリング部材を駆動する接続装置が設けられる。
【００１５】
シリンダ−ピストン組立体及び流体供給源装置は取り付け用のハウジングにより支持され、パワーステアリング装置は船外機より離れた位置に配置されるので、有害な影響や物理的乱用に曝されることより保護される所定の位置にパワーステアリング装置を設置することができる。更に好ましい実施形態によれば、駆動装置は歯車駆動装置と歯車式出力装置とを駆動接続する適当なリンク装置を含み、該リンク装置は操舵装置の作動時に自由に往復動する。シリンダ−ピストン組立体内にてピストンより延在する適当なラムがリンク装置及び歯車式出力装置に駆動接続されており、このラムは操舵駆動装置に出力を与える。また操舵操作時に直線移動する駆動装置は弁の開弁を制御し、これにより操舵速度の所要の増大を達成するよう駆動装置の移動距離を調節するための装置を含んでいる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
これより本発明を前述の米国特許出願第０８／０１２，５５２号に記載されたパワーステアリング装置を参照して説明するが、本発明は前述の米国特許第５，２２８，４０５号及び米国特許出願第０８／４２２，８９３号に記載された型式のパワーステアリング装置の如く液圧式シリンダ−ピストン組立体を使用するパワーステアリング装置にも適用可能であることに留意されたい。
【００１８】
図１及び図２に本発明のパワーステアリング装置がボートに取り付けられた状態にて解図的に示されている。本発明によれば、パワーステアリング装置は符号１０にて全体的に示されたパワーステアリングアシスト装置を含み、パワーステアリングアシスト装置１０は推進装置１４より離れた位置にてステアリングヘルム１２と推進装置との間に介装されている。パワーステアリングアシスト装置は必ずしもステアリングヘルムと推進装置との間に配置されなくてもよいが、パワーステアリングアシスト装置はそれがステアリングヘルムと推進装置とを駆動可能に接続する点に於いてインラインに設けられる。パワーステアリングアシスト装置１０はステアリングヘルム又はその近傍に設けられることが好ましい。図示の如く、ステアリングヘルム１２はボートの船体１６の船首又はその近傍に配置され、典型的にはパネル２０に適宜に取り付けられたステアリングホイール１８を含んでいる。ステアリングシャフト２２が一端にてステアリングホイール１８に固定され、ステアリングホイールが回転されると回転駆動される。一体に形成されたエンドキャップ２３を有するシャフト２２は、ステアリングホイールよりマウント２４を貫通して延在しており、後に詳細に説明する如く符号２６にて全体的に示された歯車式入力装置と駆動接続されている。即ちシャフト２２のこの端部はステアリングホイールの回転に応答して歯車式入力装置２６を駆動するよう歯車式入力装置と駆動接続されている。かくして一方の方向又は他方の方向へのステアリングホイール１８の回転により、パワーステアリングアシスト装置１０に駆動接続された歯車式入力装置２６が駆動され、パワーステアリングアシスト装置１０は後に詳細に説明する液圧流体の圧力により駆動される装置を含み、歯車式入力装置の作動に応答してパワーステアリングのアシスト力を発生する。この歯車式入力装置はステアリングヘルム１２よりの入力を受け、その入力をパワーステアリングアシスト装置へ伝達する。
【００１９】
符号２８にて全体的に示された第二の歯車装置、即ち歯車式出力装置（後に詳細に説明する）が、パワーステアリングアシスト装置１０の作動に応答して作動するようパワーステアリングアシスト装置１０と係合し得るようになっている。好ましくは外装、即ちカバー３２と外装に対し相対的に摺動可能なインナコア３３とを有するプッシュプルケーブルを含む操舵駆動装置３０が、歯車式出力装置２８の作動に応答して作動するよう一端にて歯車式出力装置に駆動接続されている。操舵駆動装置３０は歯車式入力装置２６より離れた位置に設けられているが、ステアリングヘルムに於ける操舵操作による歯車式入力装置２６の作動によりパワーステアリングアシスト装置１０が作動され、これにより歯車式出力装置２８が駆動されて操舵駆動装置３０が駆動される。かくして操舵駆動装置３０はパワーステアリングアシスト装置１０より出力を受け、その出力を推進装置１４、より詳細には推進装置のステアリング部材３４へ伝達する。操舵駆動装置３０は他端に於いて推進装置１４のステアリング部材３４に駆動接続されており、ステアリング部材３４は傾斜管３６とステアリングリンク３７とステアリングアーム３８とを含み、鉛直方向の操舵軸４２（図に於いては水面に対し実質的に垂直であるものとして図示されている）の周りに枢動し得るよう船体１６のトランサム４０に取り付けられている。かくして操舵駆動装置３０が駆動されることにより推進装置１４が操舵駆動される。
【００２０】
推進装置１４より離れた位置にてステアリングヘルム１２と推進装置１４との間に設けられたパワーステアリングアシスト装置１０は、弁制御装置４６（図３、図６、図８、図９参照）を有する液圧シリンダ−ピストン組立体４４と、組立体４４より隔置され組立体４４と連通し組立体４４へ加圧された流体を供給する流体供給源装置４８とを含んでいる。パワーステアリングアシスト装置１０は好ましくはパネル２０（図１及び図３参照）の近傍又はその下方に取り付けられている。液圧流体を貯容するタンク部材、即ちリザーバ５０及び電動機５３により駆動されるポンプ５２が液圧式シリンダ−ピストン組立体４４及び流体供給源装置４８と連通する状態にて設けられている。パワーステアリングアシスト装置１０より延在し歯車式出力装置２８に駆動接続された駆動リンク装置が、ステアリングホイール１８が操舵操作された場合にステアリングホイールと共働して推進装置１４を操舵駆動するようになっている。かくしてシリンダ−ピストン組立体４４がステアリングヘルム１２に於ける操舵操作に応答して駆動されると、後に詳細に説明する如く流体供給源装置４８より供給される加圧された液圧流体（例えば加圧されたオイル）がシリンダ−ピストン組立体４４へ流れる。推進装置１４よりのトルクはパワーステアリングアシスト装置１０によって吸収され、これによりステアリングホイール１８に於いて必要な労力がシリンダ−ピストン組立体４４を駆動するに必要な労力に低減され、その場合の労力は推進装置１４により発生されるトルクとは無関係である。
【００２１】
図３乃至図７に最もよく示されている如く、歯車式出力装置２６はステアリングシャフト２２を介してステアリングヘルム１２に駆動接続され、またパワーステアリングアシスト装置１０に駆動接続されている。好ましい実施形態に於いては、歯車式入力装置２６は駆動歯車５４を含み、駆動歯車５４はそれを出力軸５６の一端に同軸に取り付けるためのボア５５を有する実質的に円筒形をなしている（図６参照）。駆動歯車５４には、その両端に形成され互いに隔置された平歯車部５８及び６０と、後に説明する理由から出力軸５６より突出するストッパ装置６６を受ける溝６４を有する平坦部６２とが設けられている。エンドキャップ２３にはステアリングシャフト２２の回転により駆動歯車５４が回転駆動されるよう、歯車部５８と係合するに適した従来のキー装置（図示せず）が設けられている。駆動歯車５４の歯車部６０を有する側の端部は、出力軸５６に対し実質的に平行にこれより隔置された入力軸７０の所定の軸線方向位置に設けられた入力駆動歯車６８と噛合している。入力軸７０の他端には入力ラックアンドピニオンが設けられており、このラックアンドピニオンは実質的に断面円形をなし平坦なラック面を有する細長いラックバー７４と、ラックバー７４と噛合するよう設けられたピニオンギヤ７６とを含んでいる。かくして歯車駆動装置の入力部を構成するよう、駆動歯車５４は出力軸５６に回転可能に取り付けられ、ステアリングホイール１８と接続された端部とは反対側のステアリングシャフト２２の端部と係合し、ステアリングホイールが回転駆動されることによってステアリングシャフト２２が回転駆動されることにより回転駆動されるようになっている。
【００２２】
入力駆動歯車６８は駆動歯車５４と噛合した状態にて設けられており、これらの歯車は互いに噛合するラジアル歯を有している。駆動歯車５４が時計廻り方向又は反時計廻り方向へ回転されると入力駆動歯車６８はそれとは反対方向に回転駆動される。入力駆動歯車６８は回転可能な入力軸７０に固定されており、入力軸７０はピニオンギヤ７６まで延在し、入力駆動歯車６８の回転に応答して回転する。ラックバー７４はピニオンギヤ７６と噛合する状態にて設けられており、ハウジング７８により保護されている。またラックバー７４は一端に於いてボルト８１によりアクチュエータブラケット８０に接続されており、ラックバー７４のピニオンギヤ７６と係合する部分の長さは上述の接続部が存在するのでラックバーの全長よりも短いことが好ましい。アクチュエータブラケット８０はシリンダ−ピストン組立体４４に駆動接続され、これにより後に詳細に説明する如くステアリングヘルム１２と組立体４４とを駆動接続し、組立体４４と操舵駆動装置３０とを駆動接続している。
【００２３】
アクチュエータブラケット８０の直線移動距離は予め設定されており、この距離は後に説明する如くシリンダ−ピストン組立体４４内のラムロッド１３０の移動距離よりも短く、従って入力ラックバー７４はアクチュエータブラケット８０に駆動入力を与えるときには対応する距離移動する。アクチュエータブラケット８０の直線運動によりラムロッドを含むシリンダ−ピストン組立体４４の弁制御装置４６が駆動される。添付の図面に示されている如く（図４及び図１１参照）、出力ブラケット８２が後に説明する如くシリンダ−ピストン組立体４４のラムロッド及び歯車式出力装置２８に駆動接続されている。好ましい実施形態に於いては、歯車式出力装置２８は出力軸歯車８６と噛合する第一の出力ラックアンドピニオン８４を含み、出力軸歯車８６は符号８８にて全体的に示された第二の出力ラックアンドピニオンに駆動接続されている。図３、図６、図７に最もよく示されている如く、第一の出力ラックアンドピニオン８４は支持体９１に横方向へ移動可能に取り付けられ実質的に断面矩形をなす細長いラックバー９０を含み、ラックバー９０は後に説明するシリンダ−ピストン組立体４４内のラムロッドが直線運動するとそれに対応して横方向へ移動するよう配置されている。ラックバー９０と噛合するピニオンギヤ９２及びピニオンギヤ９２よりも直径の大きい出力歯車９４がシャフト９６に互いに同軸に取り付けられており、これによりラックバー９０が横方向へ移動すると歯車９２及び９４が一体となって回転するようになっている。出力軸歯車８６は駆動歯車５４に隣接して出力軸５６の一端近傍に固定されており、出力歯車９４は出力軸歯車８６と噛合している。かくして出力歯車９４が回転すると出力軸歯車８６が回転駆動され、これにより出力軸５６が回転駆動される。
【００２４】
操舵駆動装置３０は一端にてハウジング１００内に於いて第二の出力ラックアンドピニオン８８に駆動接続されており、ラックアンドピニオン８８はピニオンギヤ９８と該ピニオンギヤ９８と噛合する細長いラックバー１０２とを含んでいる。かくして出力軸５６が時計廻り方向又は反時計廻り方向へ回転することによりラックバー１０２が一方の方向又は他方の方向へ駆動され、ラックバー１０２が横方向へ移動することにより操舵駆動装置３０が駆動される。後に説明する如くシリンダ−ピストン組立体４４に駆動接続された第一の出力ラックバー９０に対し所定の速度にて第二の出力ラックバー１０２が移動するよう、出力歯車９４は出力軸歯車８６と噛合している。出力歯車９４により駆動される出力軸５６はラックバー１０２と噛合するピニオンギヤ９８に駆動接続されており、従ってラックバー１０２はピニオンギヤ９８の回転方向と同一の方向へ駆動される。即ちピニオンギヤ９８が時計廻り方向へ回転するとラックバー１０２は右方へ駆動される。かくして第一及び第二のラックアンドピニオン８４、８８は実質的に同時に作動し、ラックバー９０及び１０２は実質的に一定の速度比にて移動する。
【００２５】
本発明のパワーステアリング装置は必要ならば一つ以上の出力ラックアンドピニオン８８を有していてよい。例えば二つの推進装置を有するボートや二つのステアリングケーブルを有するボートの場合には、図４及び図７（Ｃ）に示されている如く二つの出力ラックアンドピニオン８８及び８８′が設けられ、二つの操舵駆動装置（例えばステアリングケーブル）３０及び３０′がこれらのラックアンドピニオンに接続される。かくして図７（Ｃ）に於いては、出力軸５６の端部に固定されたピニオンギヤ９８と、このピニオンギヤと噛合する第二のピニオンギヤ１０６とが図示されている。符号１０７にて示された細長いラックバーがピニオンギヤ１０６の軸線を横切る方向に延在するよう設けられ、ピニオンギヤ１０６と噛合している。従って出力軸５６が回転することによりピニオンギヤ９８が回転駆動され、これによりラックバー１０２が横方向へ駆動されると共にピニオンギヤ１０６が回転駆動され、これによりラックバー１０７が駆動される。ピニオンギヤ９８及び１０６の回転方向は互いに逆方向であるが、ラックバー１０２及び１０７は同一の方向へ移動する。従って二つの操舵駆動装置３０及び３０′も同時に同一の方向へ移動する。
【００２６】
シリンダ−ピストン組立体４４はボア１１０を有するシリンダ１０８を含み、ボア１０８は往復動可能に配置されたピストン１１２を受け入れてピストンの両側に第一の室１２２及び第二の室１４０を郭定している（図８及び図９参照）。ピストン１１２はピストンヘッドを郭定しラムロッド１３０の端部に対向するエンドキャップ１１４を含んている。エンドキャップ１１４はピストン１１２に固定され、孔１１６及びエンドキャップ１１４より横方向へ延在する一体的に形成されたプラグ１１８を有し、シリンダの端壁１２０より隔置されることによりシリンダの一端に例えばオイルの如き液圧流体を受ける第一の室１２２を郭定している。シリンダ１０８の他端にはシリンダ−ピストン組立体４４及び流体供給源装置４８を支持するハウジング１２３が設けられており、ハウジング１２３はそれぞれ出力軸５６及び入力軸７０を受ける互いに隔置された横断方向の孔１２４及び１２５を有している。
【００２７】
ピストン１１２はシリンダ１０８のボア１１０内に往復動可能に配置されており、ピストン１１２には該ピストンの外面に沿って流体が漏洩することを阻止する適当なシールガスケット及び軸受（図示せず）が設けられている。更にピストン１１２にはねじを有する環状リセス１２６が設けられており、管状のラムロッド１３０のねじを有する端部１２８がリセス１２６と螺合している。シリンダ１０８の長手方向軸線と同心且つ同軸に配置されシリンダより内方へ隔置されたラムロッド１３０は、シリンダ１０８の端部より外方へピストン１１２より長手方向に延在し、ハウジング１２３により摺動可能に保持され、その先端に於いて出力ブラケット８２に固定的に接続されている。ラムロッド１３０は後に説明する理由から複数の互いに隔置された孔１３２を有し、またラムロッド１３０にはヘッド部の直径よりも小さい小径部が設けられており、この小径部は環状の肩部１３４を郭定している。
【００２８】
ラムロッド１３０はピストン１１２を受け入れるシリンダ１０８と実質的に同心に配置されており、これにより環状の第二の室１４０を郭定している。第二の室１４０は孔１３２を経て弁制御装置４６と流体的に連通している。ラムロッド１３０は長手方向軸線に沿って延在する軸線方向通路１４２を有し、軸線方向通路１４２は後に説明する如く弁制御装置４６と流体的に連通している。
【００２９】
弁制御装置４６はシリンダ１０８のボア１１０内に往復動可能に配置されたピストン１１２を含んでいる。肩部１４６を備えた小径部１４５を有するアクチュエータロッド１４４が、弁制御装置４６より軸線方向通路１４２内にて長手方向に延在し、ピストンとは反対側の端部に於いて軸受１４７により支持されている（図１０参照）。小径部１４５は軸受１４７を貫通して延在し、アクチュエータロッド１４４は後に詳細に説明する調節ナット１４９によりねじを有する端部１４８に於いてアクチュエータブラケット８０に駆動接続されている。ねじを有する他端１５０は弁制御装置４６に螺合により連結されている。ラムロッド１３０の直径の大きいピストン側の端部には長手方向ボア１５２が設けられており、ボア１５２は軸線方向通路１４２と実質的に同軸に形成され、エンドキャップ１１４の内面より延在して空間１５４を郭定し、エンドキャップの内面より外方へ隔置された肩部１３４に於いて終っている。一端にて開口する長手方向ボア１６０を有する管状のボールアクチュエータ１５８が、ラムロッド１３０に対し相対的に軸線方向に往復動し得るようボア１５２内に配置されている。孔１５６内へ外方へ延在するボールアクチュエータ１５８の他端は内ねじ部１６２を有し、アクチュエータロッド１４４のねじ部１５０に螺合によって接続されている。ボールアクチュエータ１５８には少なくとも一つ、好ましくは複数の孔１６４が設けられており、これらの孔は通路１４２とボア１６０とを流体的に連通接続するようねじ部１６２より内側（肩部１３４の側）に形成されている。孔１６４と空間１５４の端部との間には互いに隔置された環状のフランジ１６６及び１６８が設けられており、これらのフランジはボールアクチュエータ１５８の円筒壁よりそれぞれ室１７０及び１７２内へ外方へ横断方向に延在している。アクチュエータロッド１４４のねじ端部１５０は外ねじを有し、これによりボールアクチュエータ１５８のねじ部１６２に螺合によって連結されている。アクチュエータロッド１４４はボールアクチュエータ１５８に駆動接続されているので、アクチュエータブラケット８０の直線運動によりアクチュエータロッド１４４が直線駆動され、ボールアクチュエータ１５８はラムロッド１３０に対し相対的に軸線方向に駆動される。
【００３０】
図９に一層明瞭に示されている如く、弁制御装置４６は、分割手段１８０により分離された状態にて弁体１７８内に配置され流体供給源装置４８より第一の流体通路手段（後に説明する）を経て室１２２へ供給される加圧された液圧流体の流れを制御するボール逆止弁１７４及び１７６と、弁体１８５内に配置され室１２２より第二の流体通路手段（後に説明する）を経て流れる加圧された液圧流体の流れを制御するボール逆止弁１８２及び１８４とを有している。かくしてオイルの如き液圧流体は実質的に一方向にのみ流れる。図示の如く、各ボール逆止弁は逆止ボール１８６、１８７、１８８、１８９として図示された逆止ボールを有し、非操舵位置に於いては各ボール逆止弁はコイルばねの如き適当な付勢手段１９０により閉弁位置に維持され、付勢手段１９０はボールを対応する弁座に対し付勢してオイルがボール逆止弁を通過することを阻止する。かかる閉弁位置に於いては、弁制御装置４６はロックされた状態にあり、従って駆動されることはない。好ましくはボールアクチュエータ１５８の周りに挿入可能な環状部材、即ちリングとして形成されたボールアクチュエータピン１９１及び１９２が、それらのピンの外周縁より延在する一つ又はそれ以上の横断方向のボス１９３、１９４、１９５、１９６を有し、これらのボスの先端は非操舵位置に於いては逆止ボールより隔置された状態にある。ボスは各逆止弁に設けられており、左旋回方向又は右旋回方向の操舵操作が行われると、ボスは逆止ボールと接触せしめられ、これによりボールが弁座より離脱せしめられる。ボールアクチュエータ１５８が左方又は右方へ軸線に沿って駆動されると、フランジ１６６又は１６８がアクチュエータピン１９１又は１９２に係合し、ボスを強制的に逆止ボールに係合させて逆止ボールをその弁座より離脱させ、これにより後に説明する如くオイルの如き加圧された液圧流体が逆止弁を通過して流れ得るようになる。
【００３１】
かくして図９に於いて、ボールアクチュエータ１５８が左旋回操作により左方へ駆動されると、ピン１９１が左方へ駆動され、これによりボス１９３及び１９４がそれぞれ逆止ボール１８６及び１８７に係合し、ボール逆止弁１７４、１７６が開弁される。逆にボールアクチュエータ１５８が右旋回操舵により右方へ駆動されると、ピン１９２が右方へ駆動され、これによりボス１９５及び１９６がそれぞれ逆止ボール１８８及び１８９に係合し、ボール逆止弁１８２、１８４が開弁される。好ましい実施形態に於いては、ピン１９１のボス１９３はボス１９４よりも長い。従ってボールアクチュエータ１５８が軸線方向に駆動されると、逆止ボール１８７がその弁座より離脱せしめられる前に逆止ボール１８６がその弁座より離脱せしめられ、逆止ボール１８７が弁座より離脱せしめられると左旋回位置のための加圧された液圧流体の流量が増大され、これによりパワーステアリングアシスト装置による左旋回の操舵駆動速度が増大される。同様にピン１９２のボス１９５はボス１９６よりも長く、従ってまず逆止ボール１８８がその弁座より離脱せしめられ、逆止ボール１８９が弁座より離脱せしめられると右旋回の操舵駆動速度が増大される。
【００３２】
ラムロッド１３０はボール逆止弁１７４及び１７６と室１２２へオイルの如き加圧された液圧流体を供給するオリフィス１１６との間に延在する環状通路１９７を有している。かくしてシリンダ１０８の第二の室１４０はボール逆止弁１７４、１７６及びラムロッド１３０の側壁に設けられた孔１３２を経て弁体１７８内の室１７０と流体的に連通している。これらの逆止弁の一方又は両方がボールアクチュエータ１５８の駆動によって開弁されると（例えば旋回が左旋回である場合にはボールアクチュエータは図９で見て左方へ駆動される）、室１７０より孔１９８を経てラムロッド１３０内に長手方向に延在する環状通路１９７へ至り、更にピストン１１２のエンドキャップ１１４に形成され室１２２に連通するオリフィス１１６へ至る流体通路が形成される。室１２２へ流入する加圧された流体はピストン１１２を左方へ駆動する。かくして流体供給源装置４８より供給されるオイルの如き液圧流体はピストンを経て室１２２へ流入し、これにより流体供給源装置４８と室１２２との間に第一の流体通路手段が形成される。
【００３３】
室１２２より流体供給源装置４８へ戻る加圧された流体は第一の流体通路手段とは異なる経路にてラムロッド１３０を通過する。エンドキャップのオリフィス１１６は部分的にボール逆止弁１８２及び１８４と連通しており、これらの逆止弁は室１７２と連通し、更にボア１６０と連通する孔１５４と連通しており、ボア１６０は孔１６４を経て軸線方向通路１４２と流体的に連通している。従ってボールアクチュエータ１５８が上述の方向とは逆方向、即ち右方へ駆動されることによって一方又は両方のボール逆止弁１８２、１８４が開弁されると、室１２２よりボール逆止弁１８２及び１８４、ボールアクチュエータのボア１６０を経て軸線方向通路１４２へ液圧流体が流れることを許す通路手段が形成される。軸線方向通路１４２の他端はそれぞれラムロッド１３０及び出力ブラケット８２に設けられた互いに整合する通路２００及び２０１を経て復帰導管１９９と流体的に連通しており、後に詳細に説明する如く、復帰導管はオイルタンク５０まで延在し、またオイルタンクより流体供給源装置４８まで延在している。室１２２内の液圧流体が減少することによりピストン１１２、従ってラムロッド１３０が右方へ駆動され、これにより室１２２と流体供給源装置４８との間に第二の流体通路手段が形成される。
【００３４】
前述の如く、シリンダ１０８と同心に配置されシリンダ１０８より内方へ隔置されたラムロッド１３０はその端部に固定されたピストン１１２より延在しており、ハウジング２３に設けられラムロッドを往復動可能に受ける適当な軸受面を有するボア２０９により摺動可能に保持されている。ラムロッド１３０はその他端に於いてナット２０２との螺合により出力ブラケット８２に固定的に取り付けられている。更にアクチュエータブラケット８０はアクチュエータロッド１４４に駆動接続されており、アクチュエータロッド１４４はその他端に於いてボールアクチュエータ１５８に駆動接続されており、従ってステアリングヘルムに於いて操舵操作が行われ歯車が駆動されると、これらの要素、即ちアクチュエータロッド、アクチュエータブラケット、ボールアクチュエータは一体となって移動し、これによりボール逆止弁１７４及び１７６又は１８２及び１８４の一方が開弁され、シリンダ−ピストン組立体４４を経て液圧流体が流れ得るようになる。
【００３５】
好ましい実施形態に於いては、図７乃至図１０に示されている如く、調節ナット１４９がアクチュエータブラケット８０の両側に於いてアクチュエータロッド１４４のねじ部１４８に螺合により固定されている。係合長さ（機械の公差に起因して実際には各パワーステアリング装置毎に異なっていてよい）によりアクチュエータブラケット８０の所定の移動距離が決定される。この移動距離は右旋回についてはボール逆止弁１８２及び１８４の全開位置までのボールの移動距離に等しく、その位置に於いては平坦部６２の溝６４の側壁はストッパ装置６６に係合し、これにより出力軸５６が駆動される。歯車式出力装置２８と駆動係合する出力軸５６の回転により、ラムロッド１３０がアクチュエータブラケット８０に対し相対的に所定の方向及び移動速度にてマニュアル式に駆動される。かくして調節ナット１４９は非操舵状況について所定の位置に設定されその位置に固定される。旋回が右旋回であるときには、アクチュエータロッド１４４は右方へ移動してボール逆止弁１８２及び１８４の一方又は両方を開き、これによりオイルの如き液圧流体が弁制御装置４６及び上述の第二の流体通路手段を経て流れ得るようになり、操舵速度が増大されるとアクチュエータロッド１４４はその移動距離の終端まで移動し、ストッパ装置６６が溝６４の壁に当接し、これによりアクチュエータ１４４がそれ以上移動することが阻止され、マニュアル操舵が開始する。逆に旋回が左旋回であるときには、アクチュエータロッド１４４は左方へ移動し、ボール逆止弁１７４及び１７６の一方又は両方が開弁され、これにより液圧流体が上述の第一の流体通路手段を経て弁制御装置４６へ流れる。操舵速度が増大されると、アクチュエータロッド１４４はその移動距離の終端まで移動し、ストッパ装置６６が溝６４の反対側の壁に当接し、これによりアクチュエータロッドのそれ以上の移動が阻止される。この時点に於いては駆動歯車５４の平坦部６２に設けられた溝６４がストッパ装置６６に係合し、これによりマニュアル操舵が開始される。
【００３６】
出力ブラケット８２は管状のラムロッド１３０に駆動接続されており、ラムロッド１３０と一体となってラムロッドと同一の方向へ直線移動する（図６、図８、図１１参照）。更に出力ブラケット８２は第一の出力ラックアンドピニオン８４のラックバー９０にも駆動接続されており、従ってラックバー９０はラムロッドが直線移動すると横方向へ移動する。図１１に最もよく示されている如く、出力ブラケット８２とラックバー９０との間にスペーサ２０４が配置され、スペーサを貫通してラックバーに設けられたねじ孔２０９内へ長手方向に延在するねじ部２０８を有するボルト２０６の如き手段によって出力ブラケット及びラックバーが互いに接続されることが好ましい。前述の如く、第一の出力ラックアンドピニオン８４が駆動されると、出力軸歯車８６が回転駆動され、これにより第二の出力ラックアンドピニオン８８が駆動される。ラックバー１０２は操舵駆動装置３０のインナコア３３の一端を軸線方向に移動可能に受けるよう構成されており、インナコア３３の一端はラックバー１０２の横方向の運動と同期して直線移動するようラックバー１０２に駆動接続されている。インナコア３３の他端は推進装置１４のステアリング部材３４に駆動接続されている。かくしてラムロッド１３０が駆動されると、出力ブラケット８２が直線駆動され、歯車式出力装置２８により操舵駆動装置３０が駆動され、これによりステアリングヘルム１２に於ける操舵操作に応答してステアリング部材３４が所定の方向へ駆動され、推進装置１４が操舵軸４２の周りに枢動される。
【００３７】
好ましい実施形態に於いては、ラムロッド１３０及び第一の出力ラックバー９０の移動速度は実質的に互いに等しく、従ってそれらの速度比は約１：１である。しかし出力歯車９４の直径はピニオンギヤ９２及び出力軸歯車８６の直径よりも大きいので、第一の出力ラックバー９０に対する第二の出力ラックバー１０２の直線移動速度比は１よりも大きく、その速度比は好ましくは約２：１である。二つのラックバーの間にかかる移動距離及び速度の関係があるので、装置全体の大きさを低減することが可能である。
【００３８】
特に図８にはシリンダ−ピストン式のアキュムレータ２１０を有する流体供給源装置４８が図示されており、アキュムレータ２１０は一端にて壁２１６により閉ざされ他端にてエンドキャップ２１４により閉ざされたシリンダ２１２を含んでいる。シリンダ２１２内にはピストン２１８が往復動可能に配置されており、ピストン２１８はシリンダ２１２の内部を室２２０と２２２とに分割している。管状部材２１５がエンドキャップ２１４より軸線方向に延在しており、室２２２内へ突出し閉止端２１９を有するピストン２１８の同軸の管状延長部２１７が管状部材２１５を摺動可能に受けており、かかる管状延長部２１７が管状部材２１５に沿って往復摺動することによりピストン２１８がシリンダ内にて往復動する際のピストンのがたつきが防止されるようになっている。ハウジング１２３にはエンドキャップ２１４に設けられた周方向通路２２４に連通する流体通路２２３が設けられており、周方向通路２２４は室２２０と連通する溝状の孔２２６を有している。ハウジング１２３に設けられた第二の流体通路２２７がシリンダ１０８内の室１４０と連通し、これにより流体供給源装置４８内の室２２０よりシリンダ−ピストン組立体４４内の室１２２まで延在する第一の流体通路手段が形成されている。
【００３９】
ポンプ５２はアキュムレータ２１０に隣接して配置されており、ポンプはバッテリや発電機（図示せず）の如き適当な電源を有する電動機５３により駆動される。またポンプ５２は第二の復帰導管２２９を経て液圧流体を受け、タンク部材５０と共働して液圧流体のためのリザーバを郭定している。逆止弁２３２を有する２３０がポンプよりアクチュエータ２１０内のシリンダ室２２０まで延在している。オイルの如き液圧流体は復帰導管２２９を経てポンプへ供給される。液圧流体がポンプ５２よりシリンダ室２２０へ向かう一方向にのみ流れるよう液圧流体がポンプへ戻ることを阻止する逆止弁２３２は通常の状態に於いては閉弁状態にある。ピストン２１８は導管２３０を経て室２２０へ流入し通路２２７を経て室２２０より流出する液圧流体に応答してシリンダ２１２内にて往復動する。またピストン２１８は第二の室２２２内に封入された高圧のガスにより流体供給位置へ付勢されており、高圧のガスは典型的には８００〜１２００psi （５６．２〜８４．４kg／cm2 ）の圧力に維持された窒素である。
【００４０】
かくして図示の実施形態に於いては、液圧流体は左旋回時又は右旋回時には室２２２内のガスによりピストンに与えられる圧力によって室２２０より移動され、アクチュエータロッド１４４が駆動されて一方又は両方のボール逆止弁１７４、１７６が開弁される。ボール逆止弁１７４、１７６が開弁されると、加圧された液圧流体が室２２０より通路２２７、室１４０、孔１３２、ボール逆止弁１７４及び１７６、孔１９８、環状通路１９７、孔１１６を含む第一の流体通路手段を経て室１２２へ流れる。逆にボール逆止弁１８２、１８４が開弁されると、加圧された液圧流体は室１２２より導管１９９等を含む第二の流体通路手段を経てタンク５０へ戻り、更に復帰導管２２９を経てポンプ５２へ流れる。液圧流体が室２２０へ供給されると、ピストン２１８は室２２２内の高圧のガスの圧力に抗して移動する。この第二の流体通路手段は孔１１６、ボール逆止弁１８２、１８４、空間１５４、ボア１６０、孔１６４、軸線方向通路１４２、孔２００、出力ブラケット８２に設けられた通路２０１、復帰導管１９９、タンク５０を含み、更に第二の復帰導管２２９を経てポンプ５２まで延在している。
【００４１】
従来の構造のものであり当技術分野に於いてよく知られた適当なスイッチ装置が、電動機５３を作動させてオイルの如き液圧流体を逆止弁２３２を経て供給するよう予め設定されている。流体が室２２０へ供給されると、ピストン２１８は室２２２内の高圧のガスの圧力に抗して移動される。適当なスイッチ装置はピストン２１８により担持された磁気リング２３６と、導線２４２により電源（図示せず）に接続されたソレノイド２４１に接続されたセンサ２３８及び２４０とを含んでいる。ピストン２１８が所定の位置へ移動すると、磁気リング２３６がセンサ２３８又は２４０を駆動し、これによりオイルの如き液圧流体を供給するための電動機５３の運転開始又は運転停止が制御される。図８に於いては、ピストン２１８はその移動範囲の中央の右側に位置している。室２２０内の液圧流体が減少し、ピストン２１８が左方へ移動すると、磁気リング２３６はセンサ２３８を駆動して電動機５３の運転を開始する。電動機の運転が開始されると、液圧流体が室２２０へ供給され、これにより磁気リング２３６がセンサ２４０を駆動し電動機５３の運転を停止させるまでピストン２１８はガスの圧力に抗して図にて右方へ移動する。
【００４２】
本発明によれば、パワーステアリング装置が故障した場合に例えばリザーバの如き流体供給源装置よりシリンダ−ピストン組立体４４へ至る液圧流体の流れを制御する第二の弁制御装置２５０が設けられている（図６、図８、図９参照）。弁制御装置２５０はコイルばね２５４により閉弁位置へ付勢されシリンダ−ピストン組立体４４の第一の室１２２へ至る液圧流体の流れを制御する第一の逆止弁２５２と、コイルばね２５８により閉弁位置へ付勢されシリンダ−ピストン組立体の第二の室１４０へ至る液圧流体の流れを制御する第二の逆止弁２５６とを含んでいる。パワーステアリング装置が作動状態にあり、或いは中立位置、即ち非操舵位置に於いてパワーステアリング装置に故障が発生すると、逆止弁２５２及び２５６が閉弁され、これにより液圧流体が室１２２又は１４０へ流れることが阻止される。逆止弁２５２は導管２６０及び２６２を介してリザーバ５０と連通しており、逆止弁２５６は導管２６４及び２６２を介してリザーバ５０と連通している。従って何れか一方の逆止弁がそのボールが弁座より離脱せしめられることによって開弁されると、前述の如く、流体供給源装置４８と室１２２又は室１４０との間に流体通路が形成され、液圧流体が逆止弁を経て室１２２又は１４０へ流れ得るようになる。
【００４３】
次にパワーステアリング装置の作動を加圧された液圧流体としてオイルが使用される場合について説明する。パワーステアリング装置はステアリングヘルムに於ける操縦者による操舵操作に応答して作動する。まず左旋回方向へ操舵が行われる状況にあるとすると、即ちステアリングホイールが中立位置にあり推進装置が非旋回位置にあり、ステアリングホイールが左旋回方向へ回転されるとすると、ステアリングヘルムは前述の如く歯車式入力装置２６を駆動する。出力ブラケット８２を介して歯車式出力装置２８に駆動接続されたパワーステアリングアシスト装置１０はアクチュエータブラケット８０が左方へ駆動されると作動される。
【００４４】
ボールアクチュエータ１５８より延在するフランジ１６６は、ボールアクチュエータが駆動されるとアクチュエータピン１９１に当接し、これによりばね１９０により閉弁位置へ付勢された逆止ボール１８６及び１８７を弁座より離脱させることによって逆止弁１７４及び１７６を開弁させる。アクチュエータロッド１４４はアクチュエータブラケット８０により出力ブラケット８２に対し相対的に左方へ駆動されると左方へ移動し、これによりボールアクチュエータのピン１９１のボスを左方へ駆動してボール逆止弁を開弁する。好ましい実施形態に於いては、ボス１９３はボス１９４よりも長く、従ってまず逆止ボール１８６のみがその対応する弁座より離脱せしめられる。逆止弁１７４が開弁すると、加圧されたオイルが室２２０より室１４０に連通する通路２２７、孔１３２、ボール逆止弁１７４、孔１９８、第二の環状通路１９７、孔１１６を含む第一の流体通路手段を経て室１２２へ流れる。かくして室１２２へ流入した高圧のオイルはピストン１１２に圧力を及ぼし、これによりピストンをラムロッド１３０及び出力ブラケット８２と共に左方へ駆動する。
【００４５】
アクチュエータブラケット８０が出力ブラケット８２に対し同一の位置に維持されれば操舵速度は一定のままである。操舵速度が増大される必要がある場合には、アクチュエータブラケット８０は出力ブラケット８２に対し相対的に更に左方へ移動する。かくしてアクチュエータブラケット８０が直線移動することにより逆止ボール１８６が更にその弁座より離され、室２２０より流出するオイルの流量が増大され、これにより操舵速度が増大される。操舵速度が尚も不十分である場合には、アクチュエータブラケット８０が出力ブラケット８２に対し相対的に更に左方へ駆動され、これによりアクチュエータロッド１４４が更に駆動され、ボールアクチュエータ１５８が更に左方へ駆動される。かかる駆動により短い方のボス１９４が逆止ボール１８７と接触せしめられ、該逆止ボールが弁座より離脱せしめられることによって逆止弁１７６が開弁される。かくして両方の逆止弁が開弁されると、室２２０より第一の通路手段を経て室１２２へ流れる加圧されたオイルの流量が増大される。出力ブラケット８２に対するアクチュエータブラケット８０の相対位置がその元の位置に戻されると、逆止ボール１８６及び１８７がばね手段１９０によってそれぞれ対応する弁座に当接する位置に戻され、これによりオイルの流れが阻止されて操舵運動が停止される。
【００４６】
オイルが流体供給源装置４８の室２２０より室１２２へ供給されると、ピストン１１２は左方へ移動される。かくして逆止弁１７４及び１７６が操舵操作によって開弁されると、室２２２内の高圧のガスによってピストン２１８に及ぼされる力によりピストン２１８が左方へ駆動され、これによりオイルが室２２０より第一の流体通路手段を経て室１２２へ移動される。ピストン２１８が所定の位置に到達すると、磁気リング２３６がセンサ２３８を駆動し、これにより電動機５３が作動されてポンプ５２の駆動が開始され、これによりオイルが逆止弁２３２を経て室２２０へ供給される。かくしてオイルが供給されると、追加のオイルがオイルタンク５０より供給導管２２９を経てポンプのリザーバへ流入する。室２２０へ流入したオイルは室２２２内のガスの圧力に抗してピストン２１８を右方へ駆動する。逆止弁２３２はオイルがポンプ５２へ戻ることを阻止する。ピストン２１８が所定の位置に到達すると、磁気リング２３６がセンサ２４０を駆動し、これにより電動機５３の運転が停止される。
【００４７】
バッテリの故障や電動機の故障の如き故障が生じ、パワーステアリングアシスト装置１０が上述の如く作動を停止すると、第二の弁制御装置が設けられていない場合には、操舵が継続されるとオイルがシリンダ−ピストン組立体４４より移動される。マニュアル操舵は可能であるが、その場合にはステアリングヘルムやステアリングホイールに対しフィードバックが行われ、これにより操舵に問題が生じ、潜在的に危険な状況になる。本発明は、第二の弁制御装置２５０によって流体供給源装置４８とシリンダ−ピストン組立体４４との間に流体通路を形成することによってアンチフィードバック状態を維持する。例えば故障が発生し、左旋回方向へ操舵が行われるべき状況にあるとすると、アクチュエータブラケット８０が所定の距離駆動され、ラムロッド１３０が左方へ移動し、これにより前述の如く逆止弁１７４及び１７６が開弁する。かくして逆止弁が開弁すると液圧流体が上述の如く第二の室１４０より逆止弁１７４、１７６を含む弁制御装置４６を経て室１２２へ流れる。室１２２は室１４０よりも大きいので、第一の逆止弁２５２が室１２２内に於いて生じる圧力降下（負圧）によって開弁され、オイルがリザーバ５０より逆止弁２５２及び導管２６０、２６２を経て室１２２へ供給され、これにより室１２２がオイルにて充填された状態に維持される。ラムロッド１３０がその中立位置へ戻される必要があるときには、逆止弁１７４及び１７６がそれらの対応する弁座に当接する位置に戻され、これによりオイルがシリンダの内外へ流れなくなる。かくしてパワーステアリング装置に故障が生じてもアンチフィードバック状態が維持され、シリンダ−ピストン組立体４４はマニュアル操舵中にも流体にて充填された状態に維持される。
【００４８】
同様に操舵が右旋回方向に行われるべきときには、アクチュエータブラケット８０が所定の距離移動し、ラムロッド１３０がマニュアル式に右方へ駆動され、これによりオイルが室１２２より逆止弁１８２及び１８４を経て通路１４２へ供給される。オイルは通路２００及び２０１を通過し、更にリザーバ５０に連通する復帰導管１９９へ流れる。これと同時にオイルがリザーバ５０より逆止弁２５６及び導管２６２、２６４を経て室１４０へ供給され、これにより室１４０がオイルにて充填された状態に維持される。操舵位置が中立位置へ戻されるときには、逆止弁１８２及び１８４が閉弁され、シリンダが液圧的にロックされる。
【００４９】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】小型船舶に使用される本発明によるパワーステアリング装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明によるパワーステアリング装置が組み込まれたボートを示す平面図である。
【図３】本発明によるパワーステアリング装置をその一部を破断して示す斜視図である。
【図４】図３に示されたパワーステアリング装置の側面図である。
【図５】図３に示されたパワーステアリング装置の平面図である。
【図６】ステアリングホイール及びステアリングシャフトが除去された状態にて図５に示されたパワーステアリング装置を示す正面図である。
【図７】（Ａ）は本発明のパワーステアリングに使用される歯車装置を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の線７Ａ−７Ａに沿う断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）の線７Ｂ−７Ｂに沿う断面図である。
【図８】図６に示されたパワーステアリング装置の断面図である。
【図９】第一及び第二の弁制御装置を詳細に示す拡大部分断面図である。
【図１０】パワーステアリングアシスト装置のための駆動装置の詳細を示す拡大部分断面図である。
【図１１】歯車装置と駆動接続された駆動装置の詳細を示す拡大部分図である。
【符号の説明】
１０…パワーステアリングアシスト装置
１２…ステアリングヘルム
１４…推進装置
２２…ステアリングシャフト
２６…歯車式入力装置
２８…歯車式出力装置
３０…操舵駆動装置
３４…ステアリング部材
４４…シリンダ−ピストン組立体
４６…弁制御装置
４８…流体供給源装置
５２…ポンプ
１０８…シリンダ
１１２…ピストン
１３０…ラムロッド
１４４…アクチュエータロッド
１５８…ボールアクチュエータ
１７４、１７６、１８２、１８４…ボール逆止弁
２３６…磁気リング
２３８、２４０…センサ
２５０…第二の弁制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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