JP4705312B2

JP4705312B2 - ステアリングシステム

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Publication number: JP4705312B2
Application number: JP2002532097A
Authority: JP
Inventors: アダム、ポールラドル、; テレンス、ジェームズロイクロフト、
Original assignee: ギブズテクノロジーズリミテッド
Priority date: 2000-09-30
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: WO2002028695A1; JP2004510621A; DE60114864D1; AU2001290150A1; DE60114864T2; EP1320479B1; ATE309123T1; EP1320479A1; US20040097146A1; US6796856B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水陸両用車両のためのステアリングシステム及び其のようなステアリングシステムを有する水陸両用車両に関する。また、本発明は、水陸両用車両のための其のようなステアリングシステムに使用される一般的な液圧動力補助式のステアリングラックを変更する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
陸地や水上で作動できるステアリングシステムを備えた水陸両用車両を提供することは既に公知である。最も単純には、これらのシステムは、２つの独立したステアリング構造、例えば、陸地における作動のための一般的なラックアンドピニオンに連結されるステアリングホイールと、水上における作動のためのラダーのヘッドに連結されるチラーとから構成される。
【０００３】
更に新型のステアリングシステムにあっては、ステアリングホイールは路上操作及び水上操作の双方を制御する。例えば、米国特許第5,727,494号には、シャフトによって固定ギヤボックスに連結されるステアリングホイールを有する水陸両用車両が開示されている。固定ギヤボックスは、可動式ギヤボックスに伸縮自在に連結され、可動式ギヤボックスに連結されるステアリングロッドは、車両のフロントホイールの回転を可能にする。また、ステアリングシャフトは、ラダーの回転を制御する機械式ケーブルステアリングシステムに連結される。陸地及び水上のステアリング構造は共に、ステアリングホイールに永久的に連結される。ケーブルステアリングシステムが距離に対する力の関係において柔軟性が無く、海洋環境における腐食や摩擦の影響を受け易い、ということが考慮されるべきである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴に従い、車両の少なくとも１つのホイールを操舵するための陸上ステアリング手段と水上ステアリングシステムとに作動連結されるステアリング制御を含む水陸両用車両のためのステアリングシステムであって、水上ステアリングシステムが液圧スレーブシリンダに流体連結される液圧マスターシリンダを含み、スレーブシリンダが水上ステアリング手段に作動連結される、ステアリングシステムにおいて、マスターシリンダは、陸上ステアリング手段の動きに応じて、スレーブシリンダ、従って、水上ステアリング手段を駆動するように、陸上ステアリング手段に作動連結されていることを特徴とするステアリングシステムが提供される。
【０００５】
好適な実施態様において、マスターシリンダは、ピストン各側に第１及び第２のチャンバを画成する複動ピストンを含み、該ピストンは、陸上ステアリング手段に一緒に動くように連結され、液圧スレーブシリンダは、ピストンの各側に第１及び第２のチャンバを画成する複動ピストンを含み、スレーブシリンダのピストンは、水上ステアリング手段に一緒に動くように連結され、マスターシリンダの第１チャンバは、スレーブシリンダの第１チャンバに流体連結され、マスターシリンダの第２チャンバは、スレーブシリンダの第２チャンバに流体連結されている。
【０００６】
好ましくは、陸上ステアリング手段は、ラック及びピニオン組立体の一部を形成するステアリングラックである。この構造において、マスターシリンダは、ラック及びピニオン組立体の一体部品として形成できる。ラック及びピニオン組立体のケーシングの一部は、マスターシリンダのハウジングを構成でき、マスターシリンダピストンは、マスターシリンダハウジング内でラックと共に動くようにステアリングラックに取付けできる。マスターシリンダは、ステアリングラックに整列して設けることができる。代わりに、マスターシリンダは、ステアリングラックに略平行に配置され、マスターシリンダピストンは、少なくとも１つのリンクによってラックに連結されるピストンロッドに取付けることができる。
【０００７】
好ましくは、水上ステアリングシステムを選択的に作動化又は非作動化させる手段が設けられる。水上ステアリングシステムを選択的に作動化又は非作動化させる手段は、マスターシリンダ及び／又はスレーブシリンダのチャンバを液圧流体リザーバに選択的に連結するためのバルブ手段を含む。代わりに、水上ステアリングシステムを選択的に作動化又は非作動化させる手段は、マスターシリンダの第１及び第２チャンバが相互に流体連結されるように選択的にセットするためのバルブ手段を含むことができる。
【０００８】
水上ステアリングシステムを選択的に作動化又は非作動化させるような手段が設けられる場合において、水上ステアリングシステムの作動中に水上ステアリング手段及び陸上ステアリング手段の直線前進位置を同期させるための手段が設けることができる。
【０００９】
好ましくは、バルブ手段は、陸上ステアリング手段が直線前進位置又は実質上そこに位置するときだけ、水上ステアリング手段を選択的に作動させることができる。陸上ステアリング手段が直線前進位置又は実質上そこに位置するときを検出するためのセンサが設けることができ、ステアリングシステムは、陸上ステアリング手段が直線前進位置又は実質上そこに位置することをセンサが検出したときだけ、バルブ手段が動いて水上ステアリングシステムを作動させることを許容する制御手段を更に含む。好適な構造において、センサは、陸上ステアリング手段が直線前進位置にあるときを決定するためにマスターシリンダピストンの位置を検出する。
【００１０】
別の構造において、マスターシリンダは、陸上ステアリング手段の直線前進位置と同じとみなせるピストンのストロークの所定ポイント又はそれと実質上同じところに位置する少なくとも１つのポートを介して液圧流体リザーバに連結され、水上ステアリング手段を作動させるためのバルブ手段の作動に引き続き、リザーバからマスターシリンダの各チャンバを閉じるために、一度ピストンがそのストロークの前記所定ポイントを通過すると、スレーブシリンダピストンが所定方向に動き始めるように構成される。好ましくは、マスターシリンダは、マスターシリンダピストンのストロークの所定ポイントの各側に１つ配置される２つのポートを介してリザーバに連結される。２つのポートは、マスターシリンダピストンの厚みよりも僅かに大きい寸法だけ離すことができる。
【００１１】
好ましくは、水上ステアリング手段を直線前進位置に向かって付勢するために弾性手段を更に含む。弾性手段は、一対のバネを含むことができ、第１のバネは、スレーブシリンダの第１のチャンバの中に配置され、第２のバネは、スレーブシリンダの第２のチャンバの中に配置され、水上ステアリング手段の直線前進位置と同じとみなせるピストンのストロークの所定ポイントに向かってピストンを付勢するためにスレーブシリンダピストンの反対側に第１及び第２バネが作用するように構成される。
【００１２】
好ましくは、陸上ステアリング手段は動力補助される。動力補助は、液圧又は電気液圧式動力補助システムを含むことができる。代わりに、動力補助は、電気又は磁気の動力補助システムを含むことができる。流体リザーバが水上ステアリングシステムのために用いることができるので陸上ステアリングシステムが液圧流体を使用する場合は特に有益である。
【００１３】
本発明の第２の特徴に従い、本発明の第１の特徴に従い車両がステアリングシステムを含むことを特徴とする水陸両用車両が提供される。
【００１４】
本発明の第３の特徴に従い、本発明の第１特徴に従いステアリングシステムで使用するための一般的な液圧動力補助式ステアリングラックを適用するための方法において、
第１及び第２ラムチャンバと制御バルブとを画成する複動液圧ラムを有するステアリングラックを設けること、
制御バルブから第１及び第２ラムチャンバを連結解除すること、
水上ステアリング手段の作動のために、ピストン各側に第１及び第２チャンバを画成するピストンを有するスレーブシリンダを提供すること、
ステアリングラックの第１ラムチャンバとスレーブシリンダの第１チャンバとを流体連結し、ステアリングラックの第２ラムチャンバとスレーブシリンダの第２チャンバとを流体連結すること、
を含む。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の幾つかの実施態様は、添付図面に関連して、単なる一例により、説明される。
【００１６】
先ず、図１を参照すると、水陸両用車両に用いられる本発明に係るステアリングシステムの第１の実施態様は、全体的に１０で示される。陸上車両用の一般的な動力補助式のステアリングラック及びピニオン組立体１２は、システムで用いられるように適合され、ステアリングコラム１６に取付けられたピニオン１４と、ピニオン１４に噛合・係合するギヤ付きラック１８とを含む。ステアリング制御、例えば、ステアリングホイール（図示せず）は、ステアリングコラム１６に取付けられる。
【００１７】
ラック１８の左手（図で見て）端部は、一般的な形式でラック１８の動きに対して動力補助を提供するために複動ラム２０として形成される。この目的のために、ピストン２２は、シール２６、２８によって液圧シリンダ２４内でシールされるラック１８上に取付けられる。全体が３０で示されるコマンド弁は、ステアリングコラム１６の周りに取付けられ、液圧ライン３２、３４は、シリンダ２４のピストン２２の両側に形成されるチャンバと前記バルブとを連結するために設けられる。ラック１８の左手端部（図で見て）は、ステアリングアーム３６に連結され、ラック１８の右手端部（図で見て）は、ステアリングアーム３８に連結される。ステアリングアーム３６、３８は、車両のフロントホイール（図示せず）を回転させるために延びている。
【００１８】
リンク部材４０は、ギヤ歯とステアリングアーム３８の連結部との間のラック１８右手側部（図で見て）に取付けられる。この部材４０は、ラック１８から垂直に延びており、端部にピボット取付け部４２を具備する。ピストンロッド４６を有する液圧マスターシリンダ４４は、ステアリングラック１２のラック１８の一方側に平行に位置決めされる。ピストンロッド４６の端部は、取付け部４２によってリンク部材４０にピボット可能に取付けられる。
【００１９】
マスターシリンダ４４は、ピストンロッド４６に取付けられる複動ピストン５２の各側の第１及び第２チャンバ４８、５０を有する。ピストンロッド４６は、シリンダ４４の両端部から延出しており、シリンダに対してシール５４、５６によりシールされる。第１及び第２のポート４９、５１は、各チャンバ４８、５０に流体連結形式でシリンダ４４の各端部に設けられる。
【００２０】
液圧スレーブシリンダ５８は、車両（図示せず）の後部に取付けられる。スレーブシリンダ５８は、ピストンロッド６２に取付けられた複動ピストン６０と、ピストン６０の両側の第１チャンバ６８及び第２チャンバ７０と、シリンダ５８の端部にピストンロッド６２をシールするシール６４、６６と、を含む。第１及び第２のポート６９、７１は、各第１及び第２チャンバ６８、７０に流体連結形式でシリンダ５８の各端部に設けられる。ピストンロッド６２の端部は、水上ステアリング手段、例えば、ラダーやウォータージェットノズル（図示せず）のためのステアリングアーム７２にピボット可能に取付けられる。
【００２１】
液圧ライン７４は、マスターシリンダ４４の第１チャンバ４８のポート４９からスレーブシリンダ５８の第１チャンバ６８のポート６９まで延びている。同様に、別の液圧ライン８０は、マスターシリンダの第２チャンバ５０のポート５１をスレーブシリンダ５８の第２チャンバ７０のポート７１に接続している。分岐ライン７４ａは、第１バルブ７６を介してマスターシリンダ及びスレーブシリンダの各第１チャンバ４８、６８を流体リザーバ８８に流体連結するために液圧ライン７４から延びている。同様に、第２の分岐ライン８０ａは、第２バルブ８２を介してマスターシリンダ及びスレーブシリンダの各第２チャンバ５０、７０を流体リザーバ８８に流体連結するために液圧ライン８０から延びている。
【００２２】
図１において、バルブ７６は、『閉』位置に描かれており、液圧流体が分岐ライン７４ａ、８０ａからリザーバ８８に入るのが阻止されている。バルブは、任意の適当な手段によって、開位置に移動でき、液圧流体は分岐ライン７４ａ、８０ａとリザーバとの間を自由に流れることができる。
【００２３】
バネ８３、８４は、スレーブシリンダの第１チャンバ６８及び第２チャンバ７０の各々に配置され、シリンダ内の中央位置にピストンを付勢するためにピストン６０及びシリンダの各端部に対して作用する。ピストンの中央位置は、水上ステアリング手段の直線前進位置に対応する。
【００２４】
バルブが閉じたステアリングシステム１０の作用について以下説明する。
【００２５】
オペレータが車両を旋回させたい場合、ステアリングコラム１６及びピニオン１４はステアリングホイールによって回転せしめられる。これにより、一般的な形式でピストン２２によって液圧補助されてラック１８が作動し、ステアリングアーム３６、３８は、それに応じて車両のフロントホイール（図示せず）を回転させるように動かされる。
【００２６】
ギヤ付きラック１８が、例えば、矢印Ａ方向に移動することによって、同一方向に、リンク部材４０、次いでマスターシリンダ４４のピストン５２及びピストンロッド４６が動く。従って、チャンバ５０は容積が減り、液圧オイルは、ポート５１及び液圧ライン８０を通して、スレーブシリンダ５８のチャンバ７０の中に押し入れられる。スレーブシリンダ５８のピストン６０及びピストンロッド６２は、水上推進手段のステアリングアーム７２を動かす効果によって、マスターシリンダ４４のピストン５２及びピストンロッド46とは反対の方向、即ち、矢印Ｂ方向に、バネ８３の動作に逆らうように強制される。同時に、スレーブシリンダのチャンバ６８内の液圧オイルは、ライン７４を通してマスターシリンダ４４のチャンバ４８（容積が増大）の中に流れ込む。
【００２７】
ギヤ付きラック１８が反対方向、即ち、矢印Ｂ方向に動くと、ピストン５２、６０は反対方向に動き、液圧オイルはライン７４及び８０を介して別の方向に流れ、ステアリングアーム７２は矢印Ａ方向に移動する。
【００２８】
従って、ステアリングシステム１０は、単一のステアリング制御（この場合はステアリングホイール）ではなく、陸上ステアリングシステム及び水上ステアリングシステムの双方について同時操作又は二段階操作を提供する。これにより、オペレータは同一ステアリング制御によって陸上又は水上のいずれかにおいて車両の操舵をすることができる。
【００２９】
ステアリングシステムの上記作動において、バルブ７６、８２が図１に示されるように閉じられ、液圧流体が液圧ライン７４から液圧理８８内に流入するのが阻止される。しかしながら、水上推進手段のステアリングアーム７２を動かすためではなく、（図示しない）車両のホイールを操舵することが望まれる場合、液圧バルブ７６、８２は、リザーバ８８と流体連結されるマスターシリンダ及びスレーブシリンダの第１チャンバ４８、６８及び第２チャンバ５０及び７０を液圧ライン７４、８０が相互連結するように開くことができる。
【００３０】
バルブ７６、８２が開くことにより、矢印Ａ方向のマスターシリンダのピストン５２の動きは、以前通りライン８０の中に液圧流体を流れ込ませる。しかしながら、バネ８３は矢印Ｂ方向のスレーブシリンダピストン６０の動きに抵抗するので、流体は、抵抗の無いことの成り行きであるように、分岐ライン８０ａの中に、そして、リザーバの中に流れ込み易い。同時に、液圧流体はライン７４を介してリザーバから分岐ライン７４ａの中に、そして、マスターシリンダのチャンバ４８の中に引き入れられる。その結果、ピストン６０及びピストンロッド６２は動かず、従って、水上ステアリング手段は作動しない。
【００３１】
同様に、マスターシリンダピストン５２が反対方向に移動する場合、液圧流体は、分岐ラインに沿ってマスターシリンダのチャンバ４８からライン７４の中に、そしてリザーバ８８の中に流れる。同時に、流体は、分岐ライン８０ａ及びライン８０を介してマスターシリンダのチャンバ５０の中に引き入れられる。しかしながら、このとき、それは、スレーブシリンダピストン６０の動きに抵抗するバネ８４である。
【００３２】
従って、バルブ７６、８２が開くことにより、水上ステアリングシステムは、効果的に無効化又は非作動化され、これにより、車両は水上ステアリング手段の対応動作を伴うことなく陸地で操舵可能にされる。
【００３３】
水上ステアリング手段を直線前進位置に付勢するためのバネ８３、８４がスレーブシリンダの内部に示されているが、それには限られず、バネはシリンダ外部に設けることができ、例えば、バネはピストンロッド６２と協働するように設けることができる。確かに、其のようなバネ手段は、スレーブシリンダに直接作用する必要は全くないが、水上ステアリング手段を直線前進位置に付勢する傾向にあるならば、水上ステアリングシステムの任意部分に作用するように配置することができる。
【００３４】
図２に示された別の実施態様において、ステアリングラック及びピニオン組立体１２の（図で見て）右手端部は、組立体１２と同軸である完全なマスターシリンダを提供するように変更される。共通する参照符号は図１の部品と同じ部品を示すために用いられている。
【００３５】
一般的な動力補助式のステアリングラック１２のケーシングは、マスターシリンダ４４のハウジングを形成するように延びている。ギヤ付きラック１８の（図で見て）右手端部は、ステアリングアーム３８に接続されたピストンロッド４６として形成される。複動ピストン５２はピストンロッド４６に取付けられ、第１及び第２チャンバ４８、５０は、ピストン５２の各側に形成される。シール５３、５５は、ピストンロッド４６及びシリンダ４４の間をシールする。それぞれのチャンバ４８、５０と連通するポート４９、５１は、液圧ライン７４、８０とそれぞれ接続され、残りの液圧回路は図１に関連して記載された実施態様のそれと同じである。
【００３６】
図２の実施態様の作動は、ギヤ付きラック１８が動くときにマスターシリンダ４４のピストン５２及びピストンロッド４６が図１のリンク部材４０を介してではなく直接動くことは別にして、図１の実施態様のそれと同じである。
【００３７】
本発明の第３の実施態様において、第１実施態様のステアリングラック１２は、ステアリングコラム１６からのギヤ減速を含む一般的なステアリングボックスで置き換えられる。ステアリングアーム３６、３８をつなぐステアリングボックスの出力は、図１のステアリングラック１２との接続と殆ど同じ形式でリンク部材４０に接続される。この実施態様の作動は、図１の実施態様のそれと同じである。
【００３８】
他の別の構造において、ステアリングボックス又はラックは、他の別の公知のステアリング手段で置き換えることができる。全実施態様において、バルブ７６、８２は、電気的に、手動式に、又は液圧制御回路により、制御可能である。
【００３９】
図２の点線ボックスＶは、水上ステアリングシステムを作動化及び非作動化するために使用されるバルブ及びリザーバシステムをカプセル化している。図１又は図２の実施態様のいずれかを用いることのできる別のシステムが図３に示されている。この別の構造において、クロスリンク７４ｂがリンク７４及び８０をリンクするために設けられ、オン・オフバルブ７７がラインに配置される。図３に示されるように、オン・オフバルブ７７が開くとき、液圧流体は、ライン８０及び７４の間を直接通過でき、従って、水上ステアリングシステムが非作動化される。バルブ７７が閉じるとき、水上ステアリングシステムは作動化され、バルブ７６及び８２が閉じたときの図１及び２に関連して上述されたように作動する。必要に応じて、別の液圧ライン８０ｂは、液圧回路を流体リザーバ８８につなぐために設けることができる。水上ステアリングシステムが非作動化されている間に回路内の液圧損失を満たすためにバルブ７７が開かれる間において開くことのできる別のオン・オフバルブ８３をライン８０ｂに設けることができる。
【００４０】
液圧水上ステアリングシステムを作動化又は非作動化するとき、望ましくは、ステアリングラック１８及び水上ステアリング手段のための直線前進位置が同期化されるべきである。図４は、図１及び２に関連して上述された実施態様のいずれかのマスターシリンダ４４の変更態様を図解的に示す。変更されたマスターシリンダにおいて、２つの補助ポート９０及び９２は、ピストン５２のストロークにおける中央ポイント５２ａの各側に１つ設けられる。マスターシリンダピストン５２のストロークの中央ポイント５２ａは、ステアリングラックの直線前進位置に対応する。補助ポート９０、９２は、マスターシリンダのチャンバ４８、５０を液圧流体リザーバ８８に流体連結する。
【００４１】
この構造において、バルブ７６ａ、８２ａは、液圧流体が液圧ライン７４、８０からリザーバ８８の中に何時でも流入するのを阻止するために、閉じることができる。しかしながら、マスターシリンダピストン５２が中央ポイントを通り、ポート９０、９２のおのおの１つを閉じることによって各チャンバ４８、５０をリザーバ８８から隔離するとき、スレーブシリンダピストン６０の動きが起きる。
【００４２】
例えば、ピストンが中央位置５２ａから矢印Ａ方向に移動する場合、ポート９２は、チャンバ５０及び液圧ライン８０内に閉じた容積を形成するようにされる。また、同一方向のピストンの動きは、チャンバ５０からスレーブシリンダの対応チャンバ７０に流体を移動させ、水上ステアリング手段を動かすように矢印Ｂ方向にスレーブシリンダピストン６０を動かす。同時にスレーブシリンダのチャンバ６８から移動した流体は、ライン７４に沿ってマスターシリンダのチャンバ４８の中に流れる。ステアリングラック及びマスターシリンダピストン５２が逆方向に移動するとき、バネ８３は、スレーブシリンダピストン６０がマスターシリンダピストン５２の動きに従うことを保証する。同様に、中央位置５２ａから矢印Ａ方向にマスターシリンダピストンが動くと、ポート９０が閉じられ、チャンバ４８内に閉じた容積が形成され、システムが反転する。
【００４３】
上記構造において、マスターシリンダピストンが中央位置を通過するときは何時でも、スレーブシリンダの両チャンバ６８、７０は、（液圧ライン７４、８０、マスターシリンダの第１及び第２チャンバ４８、５０、そしてポート９０、９２を介して）リザーバ８８に流体連結され、これにより、バネ８３、８４は、水上ステアリング手段を直線前進位置に戻すためにスレーブシリンダピストン６０を中心位置決めするのに有効である。これにより水上ステアリング手段及びステアリングラックの直線前進位置が同期し続けるのが保証される。
【００４４】
バルブ７６ａ、８２ａは、マスターシリンダピストン５２が中央位置５２ａから遠くに位置決めされるときにバルブ７６ａ、８ａが閉じられる場合にスレーブシリンダピストン６０の不要な動きを阻止するためにマスターシリンダ及びリザーバの間のポート９０、９２とスレーブシリンダ４８のバネ８３、８４と協働して作用する閉位置のチェックバルブ又はノンリターンバルブを特徴とする。
【００４５】
ノンリターンバルブの作動については詳細に後述する。マスターシリンダピストン５２が図４の実線で示される位置にある間にバルブ７６ａ、８２ａが閉じられるとき、開いたポート９０及び９２は、ピストン５２が中央位置５２ａに向かってＡ方向に移動するときに液圧ライン８０を介した流体の移動を阻止する。しかし、其のようなピストン５２の動きにより、ピストン５２の（図で見て）左側の、通常キャビテーションとして知られる、真空状態の形成が導かれる。もしノンリターンバルブがバルブ７６ａ、８２ａに使用されない場合、たとえチャンバ７０内への流体の積極的な移動がなくてもチャンバ６８内の負圧のために、マスターシリンダピストンの左手側の真空状態の形成により、スレーブシリンダピストン６０が矢印Ｂ方向に引かれる。一度ピストンがポート９０を通過するとポート９０を介して引かれる流体によって其のような動きが修正されるが、このポイントに達するまでに生じる一時的な水上ステアリング効果は車両オペレータの邪魔をする。この効果は、図示のようなノンリターンバルブの使用によって回避される。従って、上述したように、マスターシリンダピストン５２の背部には、それが矢印Ａ方向に動くので負圧が形成される場合に、スレーブシリンダピストン６０の矢印Ｂ方向の動きは、バネ８３によって妨害され、流体はリザーバからバルブ７６ａのノンリターンバルブ手段を介して引かれ、スレーブシリンダピストン６０の不要な動きが阻止される。
【００４６】
上記構造において、マスターシリンダピストン５２が中央位置で２つのポート９０、９２の間を移動するのでスレーブシリンダが作動化されないという死角が存在する。従って、２つのポートの間のスペースは、ピストンがそのストロークにおいて中央位置にあるときにマスターシリンダの両チャンバ４８及び５０がリザーバに同時連結されることを保証しながら最小に維持されねばならない。図示のような２つの別のポート９０及び９２を用いる代わりに、単一のポートを設けることができ、該ポートは、ピストンがそのストロークにおいて中央位置５２ａにあるときにマスターシリンダの両チャンバ４８及び５０がリザーバに同時連結されることを保証するためにピストンの厚みよりも大きい。
【００４７】
水上ステアリング手段及びステアリングラックの直線前進位置が同期することを保証する別の構造においては、バルブ７６、８２を作動させる制御手段が適用され、ステアリングラックが直線前進位置にあるときにだけバルブは切り替えることができる。例えば、センサはラックが直線前進位置にあるときを検出するために設けることができ、制御手段は、ラックが直線前進位置にあることをセンサが示しているときだけバルブ７６及び８２の作動を可能にするのに有効である。一実施態様において、図１で９４で示されるセンサは、マスターシリンダのピストン５２がそのストロークにおいて中央位置にあるときを検出するために設けることができ、それはラックの直線前進位置に対応する。センサは、９６で図解的に示される制御手段に連結され、該制御手段は、バルブ７６及び８２を制御し、ピストンが中央ポイントにあることを示す信号をセンサが提供するときだけバルブの作動を許容する。水上ステアリング手段は、水上ステアリングシステムを非作動化させるためにバルブ７６及び８２が開かれるときは常にバネ８３及び８４によって再中心位置決めされるので、この構造は、水上ステアリング手段及びステアリングラックの直線前進位置が同期され続けることを保証する。
【００４８】
本発明に係るステアリングシステムの別の実施態様において、図５に示される。この実施態様は陸上ステアリング手段として動力補助式ラックを再度使用するが、水上ステアリングシステムのための補助的なマスターシリンダを提供するというよりも、動力補助式ステアリングラックの液圧ラムがマスターシリンダとして変更・利用される。
【００４９】
図５は、１００で全体的に示される陸上及び水上モードで動力走行できる水陸両用車両を示す。車両１００は、一対の操舵可能なフロントホイール１１２、１１４と、一対のリヤホイール１１６、１１８と可動ノズル１２１付きウォータジェットユニット１２０を含む。フロントホイール１１２、１１４は、ホイールサポートアップライト１２２、１２４に取付けられる（図示しない）サスペンション部材によって一般的形式で支持され、駆動シャフト１１３、１１５によって各々駆動される。ステアリングリンク１２８、１３０は、ステアリングラック及びピニオン組立体１２６の反対端部をホイールサポートアップライト１２２、１２４に各々接続する。
【００５０】
ステアリングラック及びピニオン組立体１２６は、ステアリングコラム１４２の端部に取付けられるピニオンと噛み合い係合するラック１３２を有する。ステアリングコラム１４２の他方端部に取付けられるステアリングホイール１４４によって、ドライバーは、更に後述するように陸上又は水上モードのいずれかで車両を操舵することができる。
【００５１】
ステアリングラック及びピニオンセット１２６は、ラック１３２及び液圧シリンダもしくはラム１３４を含む。シリンダ１３４は、ピストンの各側で２つのチャンバ１５８及び１６２を形成するためにシリンダ内でステアリングラック１３２に取付けられる複動ピストン１３５を含む。ラック１３２の（図で見て）左手端部は、ステアリングリンク１２８に連結され、ラック１３２の他端１３３はステアリングリンク１３０に連結される。
【００５２】
シリンダ又はラム１３４は、ラックの動きに動力補助を提供するために通常使用されるが、この構造にあっては、液圧水上ステアリングシステムのマスターシリンダとして機能するように変更される。変更は、パワーステアリングのためのコマンドバルブ１６５からシリンダ１３４のチャンバ１５８及び１６２を連結解除することを含み、コマンドバルブは通常ステアリングコラム１４２に取付けられており、ラック１３２及びフロントホイール１１２及び１１４の動きを助力するために加圧済み液圧オイルをポート１３６及び１３８を介してチャンバ１５８及び１６２のいずれか一方に通常方向付ける。
【００５３】
別の液圧シリンダ１４８又はスレーブシリンダが水上ジェット駆動ユニット１２０の近傍の複動ピストンに取付けられる。スレーブシリンダ１４８は、シリンダ反対端部から延びるピストンロッド１５０及び１５２を備えた複動ピストン１５１も有する。ピストンロッド１５２は、ジェットユニット１２０のノズル１２１から延びるステアリングアーム１５４にピボット可能に連結され、ピストンロッド１５０はフリーになっている。
【００５４】
マスターシリンダ１３４の第１チャンバ１５８は、第１液圧ライン１５６によってスレーブシリンダ１４８の第１チャンバ１６０に連結され、マスターシリンダ１３４の第２チャンバ１６２は、第２液圧ライン１５７によってスレーブシリンダ１４８の第２チャンバ１６４に連結されている。液圧回路は、液圧オイル又は他の適当な流体で満たされる。液圧ライン１５６及び１５７は、チャンバを動力補助コマンドバルブに連結するために一般的に使用されるポート１３６及び１３８を介して各々のチャンバ１５８及び１６２に連結することができる。代わりに、液圧ラインをチャンバに連結可能にするために別のポートを設けることができ、この場合、ポート１３６及び１３８はシールされねばならない。
【００５５】
作動において、ドライバーは、選択した方向、例えば、時計回りにステアリングホイール１４４を回転させる。これにより、ピストンロッド４０は、矢印Ａで示されるようにラック１３２を右方に駆動する。ラック１３２の動きにより、矢印Ｂで示されるように右方にホイール１１２及び１１４を回転させる効果によって、ピストン１３５及びステアリングリンク１２８及び１３０が右方に動く。
【００５６】
シリンダ１３４のピストン１３５の作動により、マスターシリンダ１３４の左手側チャンバ１５８の容積が増大し、マスターシリンダの右手側チャンバ１６２の容積が相当減少する。従って、オイルは、チャンバ１６２からライン１５７に沿いスレーブシリンダ１４８の右手側チャンバ１６４の中に強制される。これにより、スレーブシリンダ１４８のピストン１５１は、矢印Ｃで示されるように左に移動する。さらに、ピストンロッド１５０、１５２は、左に移動し、その結果、ノズル１２１は、矢印Ｄで示される方向にピボット回転する。スレーブシリンダ１４８のチャンバ１６０から移された液圧オイルは、ライン１５６に沿いマスターシリンダ１３４のチャンバ１５８の中に流れ込み、よって液圧流れのバランスが保たれる。
【００５７】
反時計方向にステアリングホイール１４４が回転することにより、ステアリングホイールの時計方向について記載したのと反対の方向に部品が動かされ、液圧オイルは、必然的に反対方向にライン１５６及び１５７を流れる。
【００５８】
説明した構造において、液圧ステアリング機構は、永久的に作動せしめられ、水上ステアリングシステムは、車両が陸上で使用されるときですら何時でも動かされる。これにより、陸上モード又は水上モードにおける操舵を失うことをドライバーが経験せずに済むというような安全な構造が提供される。
【００５９】
しかしながら、液圧ライン１５６及び１５７は、図１〜４に関連して上述したと同じ形式でバルブを介して液圧リザーバに連結することができ、これにより、水上ステアリングシステムは、不要時に選択的に非作動化することができる。これは、図５において点線ボックスＶで図解的に示されており、図２及び３のバルブ及びリザーバのレイアウトＶを組み込むことができる。
【００６０】
このように一般的な動力補助式ステアリングラックの使用は、陸上ステアリング手段のための動力補助損失を犠牲にして、水上ステアリングシステムのための液圧マスターシリンダを提供する低コストでコンパクトな構造を提供する。しかしながら、たいていの水陸両用車両において、エンジン及びトランスミッションが車両の後部に向かって取付けられ、それはフロント端が必然的に右になることを意味する。その結果、動力補助式ステアリングは、不可欠ではなくなり、車両の全性能を著しく損なうことなく不要にできる。
【００６１】
最も実用的で好適な実施態様であると現在考えられるものに関連して本発明が記載されたが、本発明は開示構造に限定されず、むしろ本発明の範囲に包含される様々の変更や等価構造をカバーすることが意図される、と理解されるべきである。例えば、記載した液圧回路は、単に好適な実施態様であり、当業者が同一目的及び機能を達成する等価ないし変更回路を考え出すことができる。更に、図１及び２に関して記載された水上ステアリングシステムが選択的に非作動化することができることが好ましいが、それは不可欠なことではなく、水上ステアリングシステムが永久的に作動するように回路が変更可能である。水上ステアリング手段を選択的に非作動化するための別の手段が使用できることが留意されるべきである。水上ステアリング手段を選択的に非作動化するための液圧手段を用いる代わりに、スレーブシリンダ及び水上ステアリング手段の間にデカプラ手段を採用でき、スレーブシリンダの動きは、水上ステアリング手段を非作動化するために水上ステアリング手段から切り離すこと（デカプラ）が可能である。理論上、リザーバ８８は上述した何のレイアウトからも排除できるが、流体リザーバは車両の製造やメンテナンス中におけるシステムブリーディングに便利な助力となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステアリングシステムの第１実施態様の一部断面した一部図解的な図である。
【図２】本発明に係る第２実施態様の一部断面した一部図解的な図である。
【図３】図１及び２のステアリングシステムで使用される液圧バルブの別の構造を示す図である。
【図４】図１及び２のステアリングシステムで使用される変更済みマスターシリンダの一部の断面図である。
【図５】本発明に係るステアリングシステムの別の実施態様を示す、水陸両用車両の図解的な部分断面平面図である。

Claims

車両の少なくとも１つのホイールを操舵する陸上ステアリング手段と水上ステアリングシステムとに連結されるステアリング制御を含み、前記水上ステアリングシステムが液圧スレーブシリンダに流体連結される液圧マスターシリンダを含む水陸両用車両のステアリングシステムにおいて、
前記液圧マスターシリンダが、該液圧マスターシリンダ内を第１チャンバと第２チャンバに仕切ると共に、前記陸上ステアリング手段に連結され、該陸上ステアリング手段の動きに応じて前記液圧マスターシリンダ内を移動する第１の複動ピストンを含み、
前記液圧スレーブシリンダが、該液圧スレーブシリンダ内を第１チャンバと第２チャンバに仕切ると共に、水上ステアリング手段に連結される第２の複動ピストンを含み、
前記液圧マスターシリンダの前記第１チャンバが、前記液圧スレーブシリンダの前記第１チャンバに流体連結され、
前記液圧マスターシリンダの前記第２チャンバが、前記液圧スレーブシリンダの前記第２チャンバに流体連結され、
前記第２の複動ピストンが、前記第１の複動ピストンの移動に応じて前記液圧スレーブシリンダ内を移動して該水上ステアリング手段を作動することを特徴とするステアリングシステム。
前記陸上ステアリング手段は、ラック及びピニオン組立体の一部を形成するステアリングラックである、請求項１記載のステアリングシステム。
前記液圧マスターシリンダは、前記ラック及びピニオン組立体の一体部品として形成される、請求項２記載のステアリングシステム。
前記ラック及びピニオン組立体のケーシングの一部は、前記液圧マスターシリンダのハウジングを構成し、
前記第１の複動ピストンは、前記ハウジング内で前記ステアリングラックと共に動くように該ステアリングラックに取付けられている請求項３記載のステアリングシステム。
前記液圧マスターシリンダは、前記ステアリングラックに整列して設けられる、請求項３又は４記載のステアリングシステム。
前記液圧マスターシリンダは、前記ステアリングラックに略平行に配置され、該ステアリングラックに少なくとも１つのリンクによって連結されるピストンロッドに取付けられる、請求項２又は３記載のステアリングシステム。
前記水上ステアリングシステムを選択的に作動化又は非作動化させる手段が設けられる、請求項２又は３記載のステアリングシステム。
前記水上ステアリングシステムを選択的に作動化又は非作動化させる手段は、前記液圧マスターシリンダ及び／又は前記液圧スレーブシリンダの前記第１チャンバ及び前記第２チャンバを液圧流体リザーバに選択的に連結するためのバルブ手段を含む、請求項７記載のステアリングシステム。
前記水上ステアリングシステムを選択的に作動化又は非作動化させる手段は、前記液圧マスターシリンダの前記第１チャンバ及び前記第２チャンバが相互に流体連結されるように選択的にセットするためのバルブ手段を含む、請求項７記載のステアリングシステム。
前記水上ステアリングシステムの作動中に前記水上ステアリング手段及び前記陸上ステアリング手段の直線前進位置を同期させるための手段が設けられる、請求項７〜９のいずれか１項記載のステアリングシステム。
前記バルブ手段は、前記陸上ステアリング手段が直線前進位置又は実質上そこに位置するときだけ、前記水上ステアリング手段を選択的に作動させることができる、請求項８又は９に従属する請求項１０記載のステアリングシステム。
前記陸上ステアリング手段が直線前進位置又は実質上そこに位置するときを検出するためのセンサが設けられ、前記陸上ステアリング手段が直線前進位置又は実質上そこに位置することを前記センサが検出したときだけ、前記バルブ手段が動いて前記水上ステアリングシステムを作動させることを許容する制御手段を含む、請求項１１記載のステアリングシステム。
前記センサは、前記陸上ステアリング手段が直線前進位置にあるときを決定するために前記液圧マスターシリンダピストンの位置を検出する、請求項１２記載のステアリングシステム。
前記液圧マスターシリンダは、前記陸上ステアリング手段の直線前進位置と同じとみなせる前記第１の複動ピストンのストロークの所定ポイント又はそれと実質上同じところに位置する少なくとも１つのポートを介して液圧流体リザーバに連結され、前記水上ステアリング手段を作動させるための前記バルブ手段の作動に引き続き、前記液圧流体リザーバから前記液圧マスターシリンダの前記第１チャンバ及び前記第２チャンバを閉じるために、一度前記第１の複動ピストンがそのストロークの前記所定ポイントを通過すると、前記第２の複動ピストンが所定方向に動き始めるように構成される、請求項８又は９に従属する請求項１０記載のステアリングシステム。
前記液圧マスターシリンダは、前記第１の複動ピストンのストロークの所定ポイントの各側に１つ配置される２つのポートを介して前記液圧流体リザーバに連結されている、請求項１４記載のステアリングシステム。
２つの前記ポートは、前記第１の複動ピストンの厚みよりも僅かに大きい寸法だけ離されている、請求項１５記載のステアリングシステム。
前記水上ステアリング手段を直線前進位置に向かって付勢するために弾性手段を更に含む、請求項１〜１６のいずれか１項記載のステアリングシステム。
前記弾性手段は、一対の第１のバネ及び第２のバネを含み、
前記第１のバネは、前記液圧スレーブシリンダの第１チャンバの中に配置され、
前記第２のバネは、前記液圧スレーブシリンダの第２チャンバの中に配置され、
前記第１のバネ及び前記第２のバネが、前記水上ステアリング手段の直線前進位置と同じとみなせる前記第２の複動ピストンのストロークの所定ポイントに向かって相互に反対側から前記第２の複動ピストンを付勢する、請求項１７記載のステアリングシステム。
前記陸上ステアリング手段は動力補助される、請求項１〜１８のいずれか１項記載のステアリングシステム。
前記動力補助は、液圧又は電気液圧式動力補助システムを含む、請求項１９記載のステアリングシステム。
前記動力補助は、電気又は磁気の動力補助システムを含む、請求項１９記載のステアリングシステム。
請求項１〜２１のいずれか１項記載のステアリングシステムを車両が含むことを特徴とする水陸両用車両。
請求項１〜１８の何れか１項記載のステアリングシステムで使用するための一般的な液圧動力補助式ステアリングラックを適用するための方法において、
第１ラムチャンバ及び第２ラムチャンバと制御バルブとを画成する複動液圧ラムを有するステアリングラックを設けること、
前記制御バルブから前記第１ラムチャンバ及び前記第２ラムチャンバを連結解除すること、
水上ステアリング手段の作動のために、ピストン各側に第１チャンバ及び第２チャンバを画成するピストンを有するスレーブシリンダを提供すること、
前記ステアリングラックの前記第１ラムチャンバと前記スレーブシリンダの前記第１チャンバとを流体連結し、前記ステアリングラックの前記第２ラムチャンバと前記スレーブシリンダの前記第２チャンバとを流体連結すること、
を含む方法。