(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な入力部材（２２）と、
往復動可能に配置されたピストン（３４）と、前記ピストンの両側に第一の室（１０４）及び第二の室（１０６）を郭定するよう前記ピストンの両側に長手方向に隔置された流体通路（９２，９６，１１２，１１４）とを有する液圧シリンダであって、前記第一の室（１０４）に於ける前記ピストンの有効面積は前記第二の室（１０６）に於ける前記ピストンの有効面積より大きくされている液圧シリンダ（３３）と、
加圧された液圧流体を前記シリンダ（３３）へ供給する流体供給源装置（４４）と、
前記入力部材（２２）に駆動接続された弁制御装置（４２）と、
前記ピストン（３４）に駆動接続された出力装置（４５）とを有し、
前記流体供給源装置（４４）は前記弁制御装置（４２）を介して前記第一の室（１０４）へ加圧された液圧流体を供給すると共に前記弁制御装置（４２）をバイパスして前記第二の室（１０６）へ加圧された液圧流体を供給するようになっており、
前記弁制御装置（４２）は回転可能な弁体（５２）を有し、該弁体が一つの方向に回転されたときには前記流体供給源装置（４４）より加圧された液圧流体を前記第一の室（１０４）へ導き、該弁体が前記一つの方向とは反対の他の方向に回転されたときには前記第一の室（１０４）を前記流体圧供給源装置（４４）より遮断すると共に前記第一の室（１０４）を排圧するようになっていることを特徴とするパワーステアリングアシスト装置。
【請求項２】
前記ピストン（３４）より外方へ前記シリンダ（３３）内にて長手方向に延在し一端にて前記弁体（５２）と駆動接続されたボールスクリュー（１１８）と、
前記ボールスクリュー（１１８）と同心に配置され前記ピストン（３４）の直線運動時に応じて直線運動するよう前記ピストン（３４）と駆動接続されたボールナット（１２０）とを含み、前記ボールナット（１２０）の直線運動が前記ボールスクリュー（１１８）の回転運動に変換され、これにより前記弁体（５２）が回転されることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項３】
前記回転可能な弁体（５２）は前記ピストン（３４）と第一および第二の弁装置（８６，８８）とに駆動連結されており、
更に前記入力部材（２２）が一つの方向に回転されたとき前記流体供給源装置（４４）と前記第一の室（１０４）と前記第一の弁装置（８６）と前記第二の室（１０６）との間を連通する第一の流体連通手段（１１２，９２．１１４）と、前記入力部材（２２）が前記一つの方向とは反対の方向に回転されたとき前記第一の室（１０４）と前記第二の弁装置（８８）と前記流体供給源装置（４４）と前記第二の室（１０６）とを連通する第二の流体連通手段（１１４，９８）とを有することを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項４】
前記の回転可能な弁体（５２）は第一および第二の弁装置（８６，８８）を有しており、前記液圧シリンダ（３３）は前記入力部材（２２）が一方の方向への操舵のために操作されたとき前記流体供給源装置（４４）と前記第一の室（１０４）と前記第一の弁装置（８６）と前記第二の室（１０６）とを連通する第一の流体連通手段（１１２，９２，１１４）および前記入力部材（２２）が前記一方の方向とは反対の方向への操舵のために操作されたとき前記第一の室（１０４）と前記第二の弁装置（８８）と前記流体供給源装置（４４）とを連通する第二の流体連通手段（１１４，９６）を有していることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項５】
前記シリンダ（３３）は孔（２９）を有する内端壁（２８）を有する第一のシリンダであり、前記第一のシリンダ（３３）内にその前記孔（２９）を通って同心に延在し前記ピストン（３４）の直線運動に応じて直線運動するラムロッド（３６）が設けられており、前記出力装置（４５）は前記ラムロッド（３６）に駆動連結された第二のシリンダ（４８）を有しており、該第二のシリンダは前記第一のシリンダ（３３）への液圧流体の選択された流れに応答して作動されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項６】
前記ピストン（３４）と前記弁体（５２）とに駆動連結された連結手段（１１８，１２０）が前記ピストン（３４）の直線運動に対応して回転運動して前記弁体（５２）を回転させるよう設けられていることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項７】
前記弁制御装置（４２）は第一および第二の弁装置（８６，８８）を含んでおり、前記ピストン（３４）と前記弁体（５２）とに駆動連結され前記ピストン（３４）の直線運動に対応して前記弁体（５２）を回転させるよう回転する連結手段（１１８，１２０）と、前記入力部材（２２）が一つの方向に回転することに応じて前記流体供給源装置（４４）と前記第一の室（１０４）と前記第一の弁装置（８８）と前記第二の室（１０６）とを連通させる第一の流体連通手段（１１２，９２，１１４）と、前記入力部材（２２）が前記一つの方向とは反対の方向へ回転することに応じて前記第一の室（１０４）と前記第二の弁装置（８８）と前記流体供給源装置（４４）と前記第二の室（１０６）とを連通させる第二の流体連通手段（１１４，９６）とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項８】
前記連結手段（１１８，１２０）は前記ピストンを貫通して前記シリンダ（３３）内に縦方向に延在し一端にて前記弁体（５２）に駆動連結されたボールスクリュー（１１８）と、前記ボールスクリュー（１１８）と同心関係にあって前記ボールスクリュー（１１８）と循環するボール連結装置（１２２）にて連結され且つ前記ピストン（３４）の直線運動に対応して軸線方向に移動するよう前記ピストン（３４）に駆動連結されたボールナット（１２０）とを含み、これによって前記ボールナット（１２０）の軸線方向運動は前記ボールスクリュー（１１８）の回転運動に変換されて前記弁体（５２）を回転させるようになっていることを特徴とする請求項６または７に記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項９】
前記シリンダ（３３）は孔（２９）を備えた内端壁（２８）を有する第一のシリンダ（３３）であり、前記第一のシリンダ（３３）内にその前記孔（２９）を通って前記ピストン（３４）より同心に延在し前記ピストンの直線運動に応じて直線運動するラムロッド（３６）が設けられており、
前記出力装置（４５）は前記ラムロッド（３６）に駆動連結された第二のシリンダ（４８）を含んでおり、これによって前記第二のシリンダ（４８）は前記第一のシリンダ（３３）への液圧流体の選択的流れに応じて作動されるようになっていることを特徴とする請求項８に記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項１０】
操舵軸線の回りに枢動する推進装置（１４）と、前記操舵軸線の回りに操舵運動を起こさせるトルクを生ずる操作可能な操舵手段（１４６）と、運転者により操作可能な操舵ヘルム（１２）と、前記推進装置（１４）と前記操舵ヘルム（１２）とに連結され操舵操作に応じて作動する入力部材（２２）とを有する船舶（１６）に適用可能であり、
前記弁制御装置（４２）は前記操舵操作に応答して動くよう前記入力部材（２２）に駆動連結されて前記シリンダ（３３）に作動入力を与えるようになっており、
前（４５）は前記作動入力に応答して動くよう前記ピストンに駆動連結され且つ前記操舵手段（１４６）に駆動連結されており、これによって前記ピストン（３４）の直線運動に応答して前記操舵手段（１４６）の操作に応答する前記操舵軸線の回りの前記推進装置（１４）に作用するトルクを克服して前記操舵手段（１４６）を作動させ、前記操舵手段は前記操舵操作に応答して前記操舵部材（４６）を動かす出力を発生し前記推進装置（１４）を前記操舵軸線の回りに作動させるようになっていることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項１１】
前記の回転可能な弁体（５２）は第一および第二の弁装置（８６，８８）と、前記入力部材（２２）の一つの方向への操舵作動に応じて前記流体供給源装置（４４）と前記第一の室（１０４）と前記第一の弁装置（８６）と前記第二の室（１０６）とを連通する第一の流体連通手段（１１２，９２，１１４）と、前記入力部材（２２）の前記一つの方向とは反対の方向への操舵作動に応じて前記第一の室（１０４）と前記第二の弁装置（８３）と前記流体供給源装置（４４）とを連通する第二の流体連通手段（１１４，９６）とを有していることを特徴とする請求項１０に記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項１２】
前記シリンダ（３３）は孔（３２）を備えた内端壁を有し、前記シリンダ（３３）内にその前記孔（３２）を通って前記ピストン（３４）より同心に延在し前記出力装置（４５）に連結されたラムロッド（３６）が設けられており、前記ラムロッド（３６）は前記ピストン（３４）の直線運動に応じて直線運動するようになっていることを特徴とする請求項１０または１１に記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項１３】
前記流体供給源装置（４４）より供給される液圧流体の流れを制御するよう前記弁制御装置（４２）を選択的に作動させるべく前記入力部材（２２）に駆動連結された作動手段（７８）を有し、該作動手段（７８）は前記回転可能な弁体（５２）の縦軸線と実質的に一致する軸線に沿って回転するようになっており、前記弁制御装置（４２）を作動させるための前記作動手段（７８）の両方向への作動距離を制限する手段（７２）が設けられていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項１４】
前記第二の室（１０６）のピストン受圧面積は前記第一の室（１０４）のピストン受圧面積の半分であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項１５】
前記出力装置（４５）は第二のシリンダ（４８）を含み、前記ラムロッド（３６）は前記第二のシリンダ（４８）に同心に延在し該第二のシリンダに作動連結されており、これによって前記ラムロッド（３６）の直線運動が前記第二のシリンダ（４８）を作動させるようになっていることを特徴とする請求項１０に記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項１６】
前記シリンダ（３３）は直線運動可能に取付けられた第一のピストン（３４）を有する第一のシリンダであり、
第二のピストン（５０）に直線運動可能に取付けられ前記第一のシリンダ（３３）に同軸に整合してその一端に配置された第二のシリンダ（４８）と、
前記第一のシリンダ（３３）と前記第二のシリンダ（４８）とを隔てる隔壁（３０）と、
前記第一および第二のシリンダ（３３，４８）に同軸に整合し前記隔壁（３０）を貫通して前記第一のピストン（３４）より延在し前記第二のピストン（５０）に取付けられたラムロッド（３６）とを含み、前記ラムロッド（２６）は前記第二のシリンダ（４８）より外側に配置された閉じた端部（３８）を有し、
前記の回転可能な弁体（５２）は前記第一のシリンダ（３３）の他端に近接して配置され前記入力部材（２２）に駆動連結された第一および第二の弁装置（８６，８８）を含んでおり、
前記第一のピストン（３４）と前記弁体（５２）とに駆動連結され前記第一のピストン（３４）の直線運動に応じて前記弁体（５２）を回転させて前記第一のピストン（３４）を直線運動させまたそれに応じて前記第二のピストン（５０）の対応する直線運動を起こさせるよう回転可能に装着された連結手段（１１８，１２０）が設けられ、前記第二のシリンダ（４８）に駆動連結された操舵手段（１４６，１４８）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項１７】
前記入力部材（２２）が一つの方向に回転することに応じて前記流体供給源装置（４４）と前記第一の室（１０４）と前記第一の弁装置（８６）と前記第二の室（１０６）とを連通させる第一の流体連通手段（１１２，９２，１１４）と、前記入力部材（２２）が前記一つの方向とは反対の方向に回転することに応じて前記第一の室（１０４）と前記第二の弁装置（８８）と前記流体供給源装置（４４）と前記第二の室（１０６）とを連通させる第二の流体連通手段（１１４，９６）とを有することを特徴とする請求項１６に記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項１８】
前記入力部材（２２）に駆動連結され該入力部材の作動に応答して前記流体供給源装置（４４）から供給される液圧流体の流れを制御しまた前記入力部材（２２）の作動に応答して前記第一および第二の弁装置（８６，８８）を選択的に作動させて前記の流体連結を達成し、これによって前記流体供給源装置（４４）からの液圧流体を前記第一のシリンダ（３３）へ供給するようになっていることを特徴とする請求項１６または１７に記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項１９】
前記第一および第二の弁装置（８６，８８）は前記弁体（５２）の縦軸線に沿って互いに隔置されており、前記第一および第二の弁装置（８６，８８）を操舵変化が生じない閉位置へ向けてバイアスする手段（９８）が設けられており、前記第一の流体連通手段（１１２，９２，１１４）は開位置へ作動された前記第一の弁装置（８６）を含み、前記第二の流体連通手段（１１４，９６）は開位置へ作動された前記第二の弁装置（８８）を含んでいることを特徴とする請求項１８に記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項２０】
前記連結手段（１１８，１２０）は前記ピストン（３４）を通って前記シリンダ（３３）内に縦方向に延在し一端にて前記弁体（５２）に駆動連結されたボールスクリュー（１１８）と、該ボールスクリューと同心の関係にあり前記ピストン（３４）に駆動連結されて該ピストンの軸線方向直線運動に応じて動くボールナット（１２０）とを含んでおり、これによって前記ボールナット（１２０）の軸線方向運動が前記ボールスクリュー（１１８）の回転運動に変換されて前記弁体（５２）を回転させるようになっていることを特徴とする請求項１６、１７、１８または１９に記載のパワーステアリングアシスト装置。
【請求項２１】
推進装置（１４）に連結された操舵部材（４６）を有する船舶（１６）に適用されるようになっており、
第一の液圧シリンダ−ピストン組立体（３３）を有する円筒状ハウジング（２４）を含み、該円筒状ハウジングは第一および第二の端壁（２６，２８）と孔（３２）を備えた隔壁（３０）とを備え、
第一のピストン（３４）に連結されて前記隔壁（３０）を貫通して延在し前記第二の端壁（２８）より隔置された環状のラムロッド（３４）が設けられており、
前記の回転可能な弁体（５２）は前記第一の端壁（２６）に隣接し前記第一のシリンダ−ピストン組立体（３３）に接続されて前記入力部材（２２）に駆動連結された前記弁制御装置（４２）を有しており、前記弁体（５２）は前記第一のピストン（３４）に駆動連結されており、
前記隔壁（３０）と前記第二の端壁（２８）により第二の液圧シリンダ−ピストン組立体（４８）が形成されて前記操舵部材（４６）に駆動連結されており、前記第二のシリンダ（４８）は前記第二のピストン（５０）の両側に縦方向に隔置されて前記操舵部材（４６）との流体的連通を達成する流体通路（１５０，１５２，１３２）を有しており、これによって前記第一のピストン（３４）の直線運動が前記第二のピストン（５０）を直線運動させて前記推進装置（１４）を操舵するよう前記操舵部材（４６）を動かすようになっていることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリングアシスト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液圧式パワーステアリングアシスト装置に係り、更に詳細には特に小型船舶に使用され推進装置より離れた位置に設置される液圧式パワーステアリングアシスト装置に係る。
【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としての船外機は、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。従来のステアリングケーブルは可撓性を有する保護外装、即ちハウジング内にて往復摺動可能なインナコアを含むプッシュプルケーブルである。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、インナコアのプッシュプル運動によって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。この種の従来のステアリング装置を開示する文献として、米国特許第４，５９２，７３２号、同第４，６１５，２９０号、同第４，６３２，０４９号、同第４，５６８，２９２号、同第４，２９５，８３３号、同第５，０７４，１９３号、フランス国特許第１，１３３，０６１号がある。更に英国特許出願第２，１５９，４８３Ａ号には、液圧式シリンダ−ピストン組立体及び制御弁を有する船外用のパワーステアリング装置が記載されており、制御弁は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含むアクチュエータにより作動される。
【０００３】
しかし上記各米国特許や英国特許出願に記載されたパワーステアリングアシスト装置は推進装置に取り付けられ且つ推進装置により支持されるようになっている。パワーステアリング装置を推進装置に取り付けることは多数の理由から好ましくない。まず第一に、ステアリング装置が垂直平面内に於ける傾動中にボートのトランサムと干渉するので、推進装置の取り付け位置が変更されなければならない。パワーステアリング装置を推進装置に取り付けるためには、取り付けパッドが船外機のデザインに応じて大きく異なるので特殊なブラケットが各船外機のデザイン毎に必要である。船外機の取り付け構造の一例が上記英国特許出願に記載されており、該英国特許出願の図７に示されている如く、パワーアシスト装置１２０はボートのトランサム２２に取り付けられた推進装置１０に取り付けられる。推進装置１０が水平の軸線４２の周りに傾動すると、パワーアシスト装置１２０はボートのトランサムに接触することがあり、そのためその適用が制限される。また第二の欠点は、高圧状態に置かれる供給導管及び復帰導管を含むパワーステアリング装置がそれらが露出していることから太陽光線、塩水による腐食、物理的乱用に曝されるということである。第三に、上記英国特許出願に記載されている如き構造に於いては、操舵の衝撃をステアリングケーブルによって部分的に吸収することができないということである。何故ならば、操舵の衝撃がパワーステアリングアシスト装置を越えて伝達されることが阻止され、これにより推進装置の操舵部材に高い応力が発生されるからである。更に、従来のステアリング装置、特に上記英国特許出願に記載されている如きステアリング装置は、操舵操作が行われたときに流体を操舵装置へ供給するのではなく流体を操舵装置へ連続的に供給するよう設計されている。かくして流体が連続的に供給されるステアリング装置に於いてはエンジンの出力が浪費される。
【０００４】
米国特許第４９７，７０６号には、ステアリングアシスト装置がプロペラに隣接して配置された舵より離れた位置に取り付けられる点に於いてインライン式のステアリングアシスト装置が開示されている。後退可能なカートリッジが流体により駆動されるピストンによって移動され、ピストンよりカートリッジに設けられたプーリを経て舵板まで延在するケーブルがピストンの運動に応答して舵板を駆動する。舵に於いて発生するトルクはステアリングアシスト装置によってほとんど又は全く吸収されず、そのためステアリングヘルムに於いて必要な操舵労力はは低減されない。
【０００５】
また従来技術として、ボートを操舵するための歯車組立体が使用されたボート用のステアリング機構も知られており、一般に歯車組立体はステアリングホイールに操舵入力が与えられることに応答して船外機に設けられたステアリング部材を駆動するようになっている。かかる従来技術を開示する文献として、米国特許第１，４２５，８８７号、同第１，８５２，１５１号、同第２，７００，３５８号、同第２，８９１，４９８号、同第２，９３９，４１７号、同第３，１８１，４９１号、同第３，６６９，１４６号、同第４，４１６，６３７号、同第４，８９０，６８３号、同第５，０１８，４６９号がある。しかしこれらの何れの米国特許にも歯車組立体を有するパワーステアリングアシスト装置は記載されていない。
【０００６】
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）。これらの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。上記米国特許第５，２２８，４０５号のパワーステアリング装置は、弁駆動装置を有する液圧式のシリンダ−ピストン組立体に駆動接続された入力ステアリング部材としてのプッシュプルケーブルと、シリンダ−ピストン組立体及び推進装置のステアリング部材に駆動接続されたプッシュプルケーブルの如き出力ステアリング部材とを含んでいる。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アームが所定の方向へ駆動される。また上記米国特許出願第０８／０１２，５５２号に記載された装置に於いては、入力ステアリング部材及び出力ステアリング部材は歯車駆動装置を含んでいる。
【０００７】
自動車用のパワーステアリングアシスト装置は一般的であり、基本的には米国特許第３，１２１，３４５号に記載されている如く液圧式のパワーシリンダ及びピストンを有している。上記米国特許第３，１２１，３４５号に於いては、図４に示されたパワーステアリング装置は室９６及び１０１を形成するようピストン９４により分割されたシリンダ１０′と、回転弁８４と、ステアリングシャフトに接続された入力シャフト、即ちスタブシャフト９０とを含んでいる。ステアリングホイールが回転されると、入力シャフトが弁を回転させて流体通路を開き、旋回方向に応じてオイルがシリンダ室の一方へ導かれ、他方のシリンダ室よりオイルが排出され、これによりスリーブ４０′及びシャフト５４′が駆動されてピットマンアーム６０′が揺動される。ボール循環式の接続装置によりスリーブの直線運動が許され、その直線運動はシャフトの回転運動に変換される。トーションバー８６が弁を中立位置に維持し、ステアリングホイールの回転によりトーションバーが捩じられて流体通路の間の関係が変更される。トーションバーは中立位置、即ち非操舵位置にあるときには、等しい圧力の流体がシリンダ内の二つの室へ供給されるよう流体通路の相対位置を維持する。かくして操舵操作が完了すると、パワーステアリングアシスト装置は中立位置へ戻され、このことは自動車用のパワーステアリング装置に特徴的なことである。何故ならば、操舵感覚が維持されるよう路面よりのフィードバックが必要であるからである。例えば車輪が小さい障害物に衝突したり前輪のタイヤが平坦になると、その荷重や力はすぐにステアリングホイールへフィードバックされる。この荷重は大まかに見てボートの推進装置により発生されるトルクに似ているが、小型船舶の場合には荷重は実質的にステアリングホイールへフィードバックされない。
【０００８】
陸上車輌用のステアリング装置に関連する他の文献として米国特許第３，４７３，３２４号がある。この米国特許には分配弁、即ちスプール弁３６及びアクチュエータ３５が記載されている。ホイール１２が回転されることによりオイルが弁の一方の側へ供給され、オイルの圧力がピストンに匹敵する部材６１を横方向へ駆動し、これにより通路が開かれてアクチュエータへオイルが供給され、これによりピストン４７及びロッド４８が駆動される。また米国特許第４，３１６，５１９号には、スプール弁１４２（図７及び図８参照）を含むパワーステアリング装置が記載されており、スプール弁は操舵操作時に駆動され、これにより流体がシリンダ６６へ導かれ、ピストン５６又は６２に作用してシリンダのスリーブが駆動され車輪が操舵される。また米国特許第２，０９４，４６６号には、流体の流れを導いてジャッキを駆動する逆止弁を備えたカム駆動式の弁を含む液圧装置が記載されている。更に米国特許第５，２８９，８９３号には、車輪を操舵するためのアクチュエータ１３０にリンク接続されたラテラルシャフト８２を駆動するラック８４及びピニオン９２と、アクチュエータ内のピストン１３４の何れかの側へ流体を導く三方向ソレノイド弁１３とを含むステアリング制御機構が記載されている。
【０００９】
【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、ステアリングヘルムに於ける操舵操作時にパワーステアリングアシスト装置へ駆動入力を与えるようステアリングヘルムに駆動接続された液圧式のパワーステアリングアシスト装置を含んでいる。パワーステアリングアシスト装置には駆動入力に応答して作動するよう駆動可能な出力装置が駆動接続されている。また出力装置及び推進装置には推進装置を操舵軸線の周りに操舵駆動する駆動装置が駆動接続されている。ステアリングヘルムは一般にステアリングホイールを含み、操縦者により操作され、パワーステアリングアシスト装置はステアリングホイールの回転に応答して駆動される。
【００１０】
本発明の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に隣接して配置される。しかしパワーステアリングアシスト装置の位置は上述の物理的位置に限定されるものではなく、作動上の配列関係に制限される。もし必要ならば、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より隔置されてもよい。パワーステアリングアシスト装置の物理的構成に拘らず、パワーステアリングアシスト装置は推進装置より隔置された位置に配置される。
【００１１】
広義には、本発明のパワーステアリングアシスト装置は、往復動可能に配置されたピストンと内部に第一及び第二のシリンダ室を郭定するようピストンの両側に対し長手方向に隔置された流体通路とを有する液圧式のシリンダ−ピストン組立体と、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弁制御装置とを含んでいる。弁制御装置は第一及び第二の弁装置を有する回転弁体を含み、シリンダ−ピストン組立体と同軸にシリンダ−ピストン組立体の一端に隣接して配置される。ステアリングヘルムに於いて操舵操作が行われると駆動される回転可能な入力部材（例えばステアリングシャフト又はその延長部）が、旋回方向に応じて一方の弁装置又は他方の弁装置を選択的に開弁させる弁制御装置、好ましくはアクチュエータ装置に駆動接続される。流体供給源装置が加圧された液圧流体をシリンダ−ピストン組立体へ供給する。
【００１２】
かくしてステアリングヘルムに於ける操舵操作により弁制御装置が作動され、シリンダ−ピストン組立体を流れる加圧された液圧流体の流れが制御され、これにより操舵方向に応じてピストンが一方の方向又は他方の方向へ駆動される。ピストンの両側の有効面積は互いに異なっている。弁制御装置はシリンダ−ピストン組立体へ供給される液圧流体の流れを選択的に制御し、これによりピストンの直線運動はピストンの有効面積が大きい側の室に対し給排される加圧された流体の流量により決定される。
【００１３】
第一の流体通路手段が一方の方向へ操舵操作が行われた場合に流体供給源装置とシリンダ−ピストン組立体の第一の室と弁制御装置と第二の室とを接続し、第二の流体通路手段が逆方向へ操舵操作が行われたときにシリンダ−ピストン組立体の第一の室と弁制御装置と流体供給源装置とを接続する。接続装置がピストン及び弁体に駆動接続されており、接続装置はピストンが直線運動すると回転運動するよう配置された装置を含み、これにより回転運動が弁体へ伝達される。出力装置がシリンダ−ピストン組立体及び推進装置、即ち船外機のステアリング部材の如き操舵装置に駆動接続されている。
【００１４】
本発明の一つの好ましい実施形態に於いては、接続装置はピストンを貫通してシリンダ内に長手方向に延在し一端にて弁体に駆動接続されたボールスクリューを含んでいる。ボールスクリューと同心に配置されボールを循環するようボールスクリューと接続されたボールナットがピストンと駆動接続され、これによりピストンを軸線に沿って直線駆動するようになっている。操舵操作が行われると、弁制御装置が駆動され、加圧された液圧流体が操舵方向に応じてシリンダ−ピストン組立体の一方の室又は他方の室へ導入され、これによりピストンが直線駆動され、これに対応してボールナットが直線駆動される。このボールナットの直線運動はボールスクリューの回転運動に変換され、これにより弁体が回転される。回転防止手段がピストンの回転を阻止する。弁体の回転速度は実質的にステアリングシャフトの回転速度に対応しており、これにより弁制御装置を開弁状態に維持する。即ち弁体は操舵入力と実質的に同一の速度にて回転する。操舵操作が停止されると、弁体は弁制御装置が閉弁されオイルの流れが遮断されるまで回転する。この段階に於いてパワーステアリングアシスト装置は作動を終了する。
【００１５】
ピストン面積が異なるピストン、即ち有効面積が互いに異なり、最も好ましくは有効面積の比が２：１であるピストンを使用することが好ましい。かかる有効面積の差により、ピストンの両側に設けられた入口及び出口を有する従来のパワーステアリングアシスト装置に於いて一般的である四つの弁装置を使用するのではなく、弁体内に配置された二つの弁装置のみを使用することができる。
【００１６】
一つの好ましい実施形態に於いては、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に駆動接続された液圧式の出力装置を含んでいる。操舵駆動装置は一端にて液圧式の出力装置に駆動接続され、操舵駆動装置の駆動に応答して操舵軸線の周りに推進装置により発生されるトルクに打ち勝つよう出力装置の作動に応答して作動する。操舵駆動装置は他端に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が操舵操作されると操舵駆動装置の作動に応答して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操舵軸線の周りに枢動される。
【００１７】
前述の如く、パワーステアリングアシスト装置は液圧式のシリンダ−ピストン組立体と、閉弁位置へ付勢された弁制御装置を収容する回転弁体とを含んでいる。液圧流体供給源装置が加圧された液圧流体をシリンダ−ピストン組立体へ供給する。流体供給源装置は液圧流体をシリンダ−ピストン組立体へ供給するアキュムレータ装置と、シリンダピストン組立体より導かれる液圧流体を受け入れその流体をアキュムレータ装置へ供給するリザーバ装置とを含んでいる。操舵操作により弁制御装置が駆動され流体通路が開かれると、加圧された液圧流体が流体供給源装置よりシリンダ−ピストン組立体へ供給され、これによりこれと同時に操舵駆動装置を駆動してステアリング部材を所定の方向へ駆動する出力が発生される。弁制御装置は右旋回方向又は左旋回方向へ選択的に駆動され、この駆動運動は何れの旋回方向についても実質的に互いに同一であるよう予め設定されている。好ましい実施形態に於いては、弁制御装置は回転弁体内にて互いに隔置された二つの弁を含み、これらの弁は閉弁位置へ付勢されており、操舵操作が行われるとその操舵方向に応じて一方の弁のみが開弁され、これにより加圧された液圧流体の流れが導かれる。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駆動し、ピストンに駆動接続された装置が出力装置を駆動し、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。
【００１８】
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、操舵駆動装置は出力を発生するようパワーステアリングアシスト装置と駆動接続されたシリンダ−ピストン組立体を含んでいる。ステアリングヘルムに於ける操舵操作に応答してパワーステアリングアシスト装置のピストンの直線運動によって操舵駆動装置のピストンが駆動される。かくして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。必要ならば、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を含んでいる。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ケーブル、より詳細にはインナコアが駆動され、パワーステアリングアシスト装置に出力が発生され、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。
【００１９】
シリンダ−ピストン組立体及び流体供給源装置は取付け用の適当なハウジングにより支持され、パワーステアリングアシスト装置は船外機より離れた位置に存在するので、種々の有害な要因に曝されたり物理的乱用を受けることより保護される位置にパワーステアリングアシスト装置を配置することが可能である。
【００２０】
【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。
【００２１】
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。ホイール１８はそれが回転されると回転駆動されるねじ接続部２３（図１０参照）によりステアリングシャフト２２に連結固定されている。シャフト２２はステアリングホイールより取り付けパネル２０を貫通して延在しており、後に詳細に説明する如くパワーステアリングアシスト装置１０と駆動接続されている。もし必要ならば、ステアリングホイールより延在するステアリングシャフトは当技術分野に於いて一般に使用されているコネクティングシャフトやスタブシャフトを含んでいてよい。
【００２２】
図３乃至図５に詳細に示された図示の実施形態に於いては、パワーステアリングアシスト装置１０は符号２４にて全体的に示されたシリンダハウジングを含んでおり、シリンダハウジング２４はそれぞれ中央に孔２７及び２９が設けられた端壁２６及び２８と、中央に孔３２が設けられた横断方向の内壁３０とを有している。内壁３０及び端壁２６はシリンダハウジング２４と共働して符号３３にて全体的に示された第一の液圧式シリンダ−ピストン組立体を郭定しており、シリンダ−ピストン組立体３３は該組立体内に往復動するよう配置されたピストン３４を含んでいる。ピストン３４の両側の有効面積は互いに異なっている。封止端部３８を有する環状のラムロッド３６が組立体３３内に同心に配設され、組立体の長手方向軸線と同軸にこれに沿って配置されている。ラムロッド３６はピストン３４より内壁３０の孔３２及び端壁２８の孔２９を貫通して長手方向に延在し、内壁３０及び端壁２８により摺動可能に保持されている。シリンダハウジング２４と実質的に同軸に配置された円筒形のハウジング４０が弁装置４２を受け入れており、ハウジング４０の半径方向外方へ延在する環状のフランジ４０Ａがハウジング４０をシリンダハウジング２４に接続している。弁装置４２は一端にてステアリングシャフト２２に駆動接続され、他端にてシリンダ−ピストン組立体３３に駆動接続され、これにより後に詳細に説明する如くシリンダ−ピストン組立体に対する加圧された液圧流体、例えばオイルの供給を制御するようになっている。
【００２３】
流体供給源装置４３がシリンダ−ピストン組立体３３より隔置され、液圧ホース４４（図１参照）によりシリンダ−ピストン組立体３３と連通接続されている。ホース４４は可撓性を有し、比較的高い圧力に耐えるよう編組鋼線にて強化されており、かかるホースは当技術分野に於いてよく知られており、また市販されている。流体供給源装置４３は、一般に、本願出願人に譲渡された米国特許第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如く、液圧流体、例えばオイルを貯容する適当なタンク又はリザーバと、図には示されていない電動機により駆動されるポンプとを含んでいる。操舵入力装置と適当な出力装置とこれらの間に設けられたパワーステアリングアシスト装置１０とを含む接続構造は、ステアリングホイール１８と共働してステアリングホイールが駆動されると作動し、これにより推進装置１４を操舵駆動する。かくしてシリンダ−ピストン組立体３３が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と、後に詳細に説明する如く、流体供給源装置４３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３３を経て流れる。パワーステアリングアシスト装置１０は推進装置１４よりのトルクに打ち勝ち、これによりステアリングホイールに於ける労力をシリンダ−ピストン組立体３３を駆動するに必要な労力に低減し、その場合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。
【００２４】
符号４５にて全体的に示された出力装置がシリンダ−ピストン組立体３３及び推進装置１４のステアリング部材４６に駆動接続されている。図示の構造に於いては、一体的な構造体であるシリンダハウジング２４は出力装置４５をも収容しているが、出力装置は独立の装置であってもよい。図示の実施形態に於ける出力装置４５は端壁２８及び横断方向の内壁３０により郭定された第二の液圧式シリンダ−ピストン組立体４８を含んでおり、組立体４８は往復動可能なピストン５０を含んでいる。内壁３０の孔３２及び端壁２８の孔２９に摺動可能に挿通されたラムロッド３６は、ピストン５０まで延在し且つこれに固定されている。かくしてステアリングシャフト２２の端部は弁装置４２まで延在し、ステアリングホイールの回転に応答して作動するよう弁装置４２と駆動接続されている。ステアリングホイール１８が一方の方向又は他方の方向へ回転されると、第一のシリンダ−ピストン組立体３３に駆動接続された弁装置４２が駆動され、弁装置の駆動に応答してパワーステアリングのアシスト力が発生される。ステアリングヘルムよりの入力はパワーステアリングアシスト装置の入力側へ伝達される。ピストン３４が直線的に駆動されるとピストン５０が直線的に駆動され、これにより後に詳細に説明する如く出力装置４５の第二のシリンダ−ピストン組立体４８が駆動されることによってステアリング部材４６が駆動され、これにより推進装置１４が操舵駆動される。
【００２５】
弁装置４２は軸線の周りに回転し得るよう設けられた回転弁体５２と、弁制御装置５４（図４、図５、図１１、図１２に詳細に示されている）とを収容するハウジング４０を含んでいる。ハウジング４０は一端にて中央に軸線方向ボア５８を有するエンドキャップ５６により閉ざされており、ボア５８は弁制御装置５４と駆動接続されるようステアリングホイール１８よりボア５８を経て弁体５２まで延在するステアリングシャフト２２を受け入れている。図４、図５、図８に最もよく示されている如く、エンドキャップ５６は弁ハウジング４０の内ねじと螺合する外ねじを有している。一端２３にてステアリングホイール１８に螺合するステアリングシャフト２２は、エンドキャップ５６の中央に設けられた孔５８を貫通して延在し、ステアリングホイールが回転駆動されるとエンドキャップを回転させることなくステアリングシャフトが回転するよう回転自在に支持されている。内ねじを有するロックナット６０がエンドキャップ５６の外ねじにねじ付けられており、組立て時には図４に示されている如く弁制御装置５４を固定するようハウジング４０の環状の端面に当接した状態にもたらされる。エンドキャップ５６の弁装置４２の側の端面には、後に詳細に説明する如くステアリングシャフトを弁体５２と駆動接続するための手段を受け入れるリセス６２が設けられている。ステアリングシャフト２２のねじを有する端部２３とは反対側の端部には直径の大きい円筒部６４が設けられており、円筒部６４には一端にて開口する円筒孔６６が設けられている。リセス６２の内壁及び円筒部６４の外壁は図７及び図８に最もよく示されている如くクリアランス６８を郭定している。円筒部６４には互いに対向する横断方向の孔が設けられており、これらの孔はピン７０を受けている。ピン７０は円筒部の側壁を横断方向に貫通してクリアランス６８内まで延在している。後に詳細に説明する如く、組立て状態に於いてはステアリングシャフト２２の回転によってピン７０が回転駆動されるよう、ピンの両端はリセス６２の内面より僅かに隔置されている（図６、図７、図８、図９参照）。
【００２６】
もし必要又は望ましいならば、第一及び第二のシリンダ−ピストン組立体のピストンの如き構造体には流体の漏洩を防止する適当なシールガスケットや軸受（図示せず）が設けられてよい。
【００２７】
特に図６、図９、図１１、図１２に於いて、円筒形をなし円筒形のハウジング４０内に同心に配置された回転弁体５２には、平坦面７４より軸線に沿って突出し円弧状に延在する回転制限装置７２が設けられている。円筒形の弁体５２と実質的に同心の回転制限装置７２の円弧形状は、組立て時に回転制限装置の端縁がリセス６２の平坦な横断面に実質的に当接する状態にもたらされるとリセス６２内に密に受け入れられるようクリアランス６８の形状に一致している。また回転弁体５２にはアクチュエータ７８を受け入れる長手方向のボア７６が設けられており、アクチュエータ７８は弁体５２及び回転制限装置７２に対し同心且つ同軸に配置されている。好ましい実施形態に於いては、図１０に示されている如く、アクチュエータ７８には互いに隔置されたランド８０及び８２が設けられており、アクチュエータの一端には外方へ突出するラグ８４を有する環状フランジ８３が設けられており、ラグ８４はピン７０に係合し、これによりステアリングシャフト２２を弁装置４２の回転弁体５２に駆動接続するよう二股状をなしている。ステアリングシャフト２２及び回転弁体５２はかくして互いに駆動接続されているので、ステアリングヘルム１２に於ける操舵によりステアリングシャフト１８が回転駆動されると、弁体５２が同一の方向へ回転駆動される。かくして組立て状態に於いてはピン７０がラグ８４の溝部に嵌め込まれ、操舵方向に応じてステアリングシャフトが何れかの方向へ回転されると、ピン７０が回転制限装置７２に係合する「ｘ−ｘ」の最大距離（図６参照）の範囲内にてアクチュエータ７８が中立位置より回転駆動されるが、その場合の移動距離はステアリングホイールの回転速度に応じて変化する。
【００２８】
図４、図５、図１１、図１２に一層明瞭に示されている如く、弁制御装置５４は実質的に弁体５２の長手方向軸線の両側にてそれぞれ弁体５２内に配置された第一のボール逆止弁８６及び第二のボール逆止弁８８を含んでいる。円筒形のハウジング４０と同心をなす回転弁体５２は、流体通路９２と連通する環状通路９０を郭定し、また流体通路９６と連通する環状通路９４を郭定している。第一の逆止弁８６は流体供給源装置４３より環状通路９０（図４及び図５参照）及び流体通路９２を含む後述の第一の流体通路手段を経て第一のシリンダ−ピストン組立体３３へ供給される加圧された液圧流体の流れを制御する。一方第二の逆止弁８８は第一のシリンダ−ピストン組立体３３より環状通路９４（図４及び図５参照）及び流体通路９６を含む後述の第二の流体通路手段を経て流れる加圧された液圧流体の流れを制御する。かくして液圧流体、例えばオイルの流れは実質的に一方向にのみ流れる。
【００２９】
図示の実施形態に於いては、図１１及び図１２に最もよく示されている如く、第一のボール逆止弁８６及び第二のボール逆止弁８８はそれぞれ逆止ボール８７及び８９を有している。これらの逆止弁は非操舵位置に於いてはねじ又はリベット９９により固定された平坦なばねの如き適当な付勢手段９８により閉弁状態に維持される。付勢手段９８は逆止弁を経てオイルが通過しないよう逆止ボールを対応する弁座に対し付勢している。かかる閉弁位置に於いては、弁制御装置５４は閉じられた状態にあり、閉じられた状態に維持される。アクチュエータ７８のランド８０及び８２にはそれぞれボール駆動ピン１００及び１０２が配置されている。各駆動ピンの先端は非操舵位置に於いては逆止ボールより僅かに隔置され、或いは逆止ボールに軽く当接した状態にある。これに対し左旋回方向又は右旋回方向へ操舵操作が行われると、その操舵方向に応じて一方又は他方のボール駆動ピンが逆止ボールに押し付けられ、これにより逆止ボールが弁座より離脱せしめられる。即ちアクチュエータ７８が左旋回方向又は右旋回方向へ回転駆動されると、ボール駆動ピンは逆止ボールに係合してそのボールを弁座より離脱させ、これによりオイルの如き加圧された液圧流体が後述の如く弁制御装置５４及び第一のシリンダ−ピストン組立体３３に流れ得るようになる。かくして図４、図５、図１１、図１２より解る如く、アクチュエータ７８が左旋回方向への操舵により左旋回方向へ駆動されると、ピン１００が逆止ボール７８に係合するよう駆動され、これによりボール逆止弁８６が開弁される。逆にアクチュエータ７８が右旋回操舵により右旋回方向へ駆動されると、ピン１０２が逆止ボール８９に係合するよう駆動され、これによりボール逆止弁８８が開弁される。
【００３０】
前述の如く、第一のシリンダ−ピストン組立体３３は円筒形のハウジング２４と、組立体３３のボア内に往復動可能に配置されたピストン３４とを含んでいる。円筒形のハウジング２４と実質的に同心をなすラムロッド３６は、ピストン３４のヘッド部より内壁３０及び端壁２８を貫通して長手方向に延在している。ピストン３４は第一のシリンダ−ピストン組立体３３の内部を端壁２６及びピストン３４のヘッド部により郭定される第一の室１０４と、ピストン３４のヘッド部及び内壁３０により郭定される第二の室１０６とに分割している。一つ又はそれ以上の回転防止ピン１０８及び１１０が端壁２６より長手方向に延在し、ねじ止め等により端壁に固定されている。回転防止ピン１０８及び１１０はピストン３４に摺動可能に挿入され、これによりピストン３４が組立体３３内にて往復動することを許しつつピストンが回転することを阻止する。またピストン３４のヘッド部より軸線方向に延在するラムロッド３６は第二の室１０６の一部を占有しており、これにより室１０４内のピストン面積に比して室１０６内のピストン面積が低減されている。即ち室１０４内のピストンの有効面積は室１０６内のピストンの有効面積よりも大きい。本発明の一つの好ましい実施形態に於いては、室１０６内のピストン面積は室１０４内のピストン面積の半分であり、従って室１０４内のオイルの圧力は室１０６内のオイルの圧力の半分である。かくしてピストン３４の直線的移動量は有効面積が大きいピストン側である室１０４内に対し給排される加圧流体の流量により決定される。従って操舵操作時には、室１０４内の圧力が室１０６内の圧力の半分よりも高くなると、ピストン３４は図４及び図５に於いて右方（図５に於いて大きい矢印にて示された方向）へ移動する。
【００３１】
前述の如く、弁装置４２は流体供給源装置４３より第一のシリンダ−ピストン組立体３３へのオイルの如き加圧された液圧流体の供給を制御し、これにより第一の流体通路手段を郭定する。かくしてハウジング２４及びハウジング４０を貫通して延在する流体通路１１２は、流体供給源４３とハウジング４０内の環状通路９０とを流体的に連通接続している。流体供給源装置４３よりの加圧された流体は液圧ホース４４（図４に於いて流体の流れ方向が矢印にて示されている）及び通路１１２を経て環状通路９０へ流入し、逆止弁８６が開弁されると通路９２を経て第一のシリンダ−ピストン組立体３３の第一の室１０４へ流入する。かくして操舵操作時に液圧流体が流れると、ピストン３４は図示の如く右方へ移動し、第二の室１０６内の流体が通路１１２へ押し出され、これにより流体供給源装置４３とシリンダ−ピストン組立体３３との間に第一の流体通路手段が形成される。
【００３２】
同様に、弁装置４２は第一のシリンダ−ピストン組立体３３より流体供給源装置４３へ戻される加圧された液圧流体の流れを制御し、これにより第二の流体通路手段を郭定する。逆止弁８８が開弁されると、加圧された液圧流体が第一の室１０４より流体供給源装置４３へ流れ、また流体供給源装置よりシリンダ−ピストン組立体３３の第二の室１０６へ流入し、これによりピストン３４が図４又は図５で見て左方へ駆動される。図示の如く、室１０４はハウジング４０に設けられた通路１１４を経て環状通路９４と接続されており、逆止弁８８が開弁されると環状通路９４は復帰ホース４４Ａに連通する通路９６に接続され、これにより第二の流体通路手段が郭定される。操舵操作時にかくして第二の流体通路手段が形成されると、ピストン３４は図示の如く左方へ移動する。
【００３３】
従って第一及び第二の流体通路手段を形成することにより加圧された液圧流体の流通を許してパワーステアリングアシスト装置を駆動することができる。弁装置４２は非操舵位置、即ち中立位置に付勢されている。右旋回方向への操舵操作が行われると、アクチュエータ７８が回転駆動され、これにより逆止弁８６が開弁される。逆止弁８６が開弁されると加圧された液圧流体が流体供給源装置４３及びホース４４より、通路１１２、環状通路９０、通路９２、第一のシリンダ−ピストン組立体３３の第一の室１０４を含む第一の流体通路手段を経て第一の室１０４へ流れる。その液圧流体の圧力はピストン３４に作用し、これによりピストンを右方（図５に於いて大きい矢印にて示された方向）へ駆動し、また液圧流体が第二の室１０６より通路１１２へ流出する。また操舵操作が逆方向に行われると、逆止弁８８が開弁される。その場合には加圧された液圧流体が流体供給源装置４３及びホース４４より、第二の室１０６へ流れ、また通路１１４、環状通路９４、通路９６を含む第二の流体通路手段を経て第一の室１０４より復帰ホース４４Ａへ流出する。従ってピストン３４は左方へ駆動される。
【００３４】
前述の如く、操舵操作が行われピストンが直線運動する場合に回転運動を弁体５２に伝達すべく、符号１１６にて全体的に示された接続装置が第一のシリンダ−ピストン組立体３３のピストン３４及び回転弁体５２に駆動接続されている。かくして操舵操作が行われることによりアクチュエータ７８が駆動され、適当な一方の逆止弁（操舵方向に応じて逆止弁８６又は８８）が開弁状態に維持され、その結果パワーステアリングアシスト装置は継続的に作動し、これにより操舵が補助される。操舵が停止される際には、弁体５２は逆止弁が閉弁するまで回転する。図示の実施形態に於いては、接続装置１１６はボールスクリュー１１８とこれと同心に配置されたボールナット１２０とを含み、ボールスクリュー及びボールナットは一連のボール１２２により駆動接続されている。この種のボールウォーム及びナット接続構造は一般的な構造であり、当技術分野に於いてよく知られている。
【００３５】
本発明によれば、螺旋状の外溝１２３を有するボールスクリュー１１８はシリンダ−ピストン組立体３３内に長手方向に沿って同軸に配置されており、ねじ接続部１２４（図１２参照）により回転弁体５２に固定され、回転弁体５２よりピストン３４を貫通してラムロッド３６と同軸に閉止端３８より隔置された位置まで延在している。ボールスクリュー１１８の外溝と補形をなし一連のボール１２２を受け入れる螺旋状の内溝を有するボールナット１２０はピストン３４より軸線方向に延在し、ねじ接続部１２６によりピストンに固定されており、ボールスクリュー１１８と同心に配置されている。ボールスクリュー１１８とボールナット１２０との間の接続は復帰管１２８により互いに補形をなす螺旋状の溝内に循環される一連のボール１２２により行われる。かくして図示の構造によれば、ピストン３４の直線運動によりボールナット１２０がボールスクリュー１１８に沿って直線的に駆動され、ボールナット１２０のこの軸線に沿う直線運動は螺旋状の溝の接続部によりボールスクリュー１１８の回転運動に変換される。従ってボールスクリューに固定された回転弁体５２がボールスクリューの回転方向に回転駆動され、その回転速度はステアリングシャフト２２の回転速度と同一である。また弁体及びボールスクリューの回転速度も互いに同一である。操縦者がステアリングホイールの回転を停止する際には、弁体は逆止弁が閉弁されるまで回転し、逆止弁の閉弁はステアリングホイールの回転の停止と実質的に同時に行われ、これにより液圧流体の流れが停止してパワーステアリングアシスト装置の作動が停止される。
【００３６】
図４及び図５にシリンダハウジング２４に収容された液圧式の出力装置４５が図示されている。出力装置４５は一体的に構成された装置として図示されているが、出力装置は適当なブラケット及び液圧式又は機械式の接続手段によりパワーステアリングアシスト装置に駆動接続された独立の装置であってもよい。図示の好ましい実施形態に於いては、ハウジング２４内にてパワーステアリングアシスト装置１０とステアリング部材４６との間に配置された出力装置４５は、内壁３０及び端壁２８により郭定された第二のシリンダ−ピストン組立体４８を含んでいる。前述の如く、ラムロッド３６はピストン３４より内壁３０に設けられた孔３２及び端壁２８に設けられた孔２９を貫通して軸線方向に突出している。ラムロッドに固定され又はラムロッドと一体に形成され往復動可能に配置されたピストン５０は第二のシリンダ−ピストン組立体４８を二つの環状室１３０及び１３２に分割している。液圧流体（例えばオイル）を貯容するリザーバ、即ちタンク１３４がハウジング２４と一体に形成され、端壁２８の外方に配置されている。流体の補充が必要になった場合に容易にアクセスし得るよう、リザーバ１３４には図示の如くねじ込み式のキャップ１３５が設けられていてよい。
【００３７】
シリンダハウジング２４には流体通路１３６が設けられており、流体通路１３６はリザーバ１３４と第二のシリンダ−ピストン組立体４８とを流体的に連通接続すべくリザーバ１３４に連通している。通路１３６は符号１３８にて示された位置に於いて室１３０と連通し、符号１４０にて示された位置に於いて室１３２と連通している。リザーバ１３４より第二のシリンダ−ピストン組立体４８への液圧流体の流れを制御する弁は逆止弁１４２及び１４４を含んでおり、これらの逆止弁は閉弁位置、即ち中立位置に付勢されている。かかる逆止弁として適した逆止弁は例えば一方の室へ液圧流体を供給し他方の室より液圧流体を選択的に排出させるボール逆止弁、揺動式逆止弁等である。
【００３８】
また第二のシリンダ−ピストン組立体４８は液圧ホース１４６及び１４８を介してステアリング部材４６と流体的に連通接続されている。かくしてシリンダハウジング２４に設けられた通路１５０が一端にて室１３０に連通し、他端にて液圧ホース１４６に連通しており、同様に通路１５２が一端にて室１３２に連通し、他端にて液圧ホース１４８に連通している。ステアリングヘルム１２に於いて操舵操作が行われると、往復動可能に配置されたピストン３４が図５に示されている如く右方へ移動し、これによりこれと同時にピストン５０が右方へ移動する。液圧流体（オイル）が環状室１３２より通路１５２及び液圧ホース１４８を経てステアリング部材４６の液圧シリンダ１６０へ移動される。船外機のためのステアリング部材はよく知られており、また市販されており、操舵軸線の周りに推進装置を回転駆動する液圧装置を開示する米国特許第４，３７３，９２０号及び同第４，７７３，８８２号に記載されている。かくしてシリンダ１６０へ流入しピストン１６２に作用するオイルにより、ピストン１６２及び適当なブラケット（図示せず）にて取り付けられたロッド１６４が左方へ駆動され、これにより推進装置が操舵駆動される。ピストン１６２の直線運動によりシリンダ１６０の他方の側より液圧ホース１４６を経てオイルが排出され、そのオイルは室１３０へ供給される。ステアリングヘルムに於いて逆方向へ操舵操作が行われると、ピストン５０及びピストン１６２が逆方向へ駆動され、これにより推進装置が逆方向へ回転駆動される。室１３０又は室１３２内のオイルが減少すると、リザーバ１３４より流体通路１３６、旋回方向に応じて逆止弁１４２又は１４４を経て室１３０又は１３２へオイルが吸入される。キャップ１３５はオイルが減少した場合にリザーバにアクセスしてオイルを補充するために設けられている。
【００３９】
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が関連す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】本発明が関連するパワーステアリング装置が組み込まれたボートの平面図である。
【図３】本発明によるパワーステアリングアシスト装置を示す斜視図である。
【図４】図３に示されたパワーステアリングアシスト装置の構造を示す長手方向に沿う縦断面図である。
【図５】右旋回方向について部材の運動を示すパワーステアリングアシスト装置の図４と同様の縦断面図である。
【図６】ステアリングシャフトと弁装置のためのアクチュエータとの間の接続構造の詳細を示す図４の線６−６に沿う断面図である。
【図７】エンドキャップの構造を一部破断して詳細に示す側面図である。
【図８】図７のエンドキャップを示す端面図である。
【図９】回転弁体及びアクチュエータの端面図である。
【図１０】ステアリングシャフトと回転弁体とアクチュエータとの間の接続構造を示す分解斜視図である。
【図１１】回転弁体を示す平面図である。
【図１２】弁装置及びステアリングシャフトと液圧シリンダよりの接続要素との接続構造を詳細に示す図１１の線１２−１２に沿う部分断面図である。
【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
１８…ステアリングホイール
２２…ステアリングシャフト
２４…シリンダハウジング
３３…第一の液圧式シリンダ−ピストン組立体
３４…ピストン
３６…ラムロッド
４２…弁装置
４３…流体供給源装置
４５…出力装置
４６…ステアリング部材
４８…第二の液圧式シリンダ−ピストン組立体
５０…ピストン
５２…回転弁体
５４…弁制御装置
７８…アクチュエータ
１１８…ボールスクリュー
１２０…ボールナット
１３４…リザーバ
【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５】
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【図６】
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【図７】
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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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【図１２】
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