JPH0490996A - 乗物用のサーボ式操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［０００１］

【産業上の利用分野】

本発明は、乗物、特にモーターボート用のサーボ式操舵
装置であって、ステアリングホイールと、芯及びケース
を備えてステアリングホイールに結合されたロープ引張
り機構と、ロープ引張り機構の芯に結合されて乗物又は
モーターボートの制御装置に駆動接続された駆動リンク
機構とが設けられており、ロープ引張り機構のケースが
ステアリングホイールによって支持されており、かつ制
御弁の調節可能な制御機構に固定されており、制御弁が
油圧式の調節シリンダを制御しており、調節シリンダの
調節ピストンが駆動リンク機構に作用している形式のも
のに関する。 ［０００２］

【従来の技術】

上記形式のサーボ式操舵装置は、アメリカ合衆国特許出
願筒４　２９５　８３３号明細書から公知である。この
サーボ式操舵装置では、ステアリングホイールが旋回レ
バーによってロープ引張り機構の芯に結合されており、
このステアリングホイールの範囲に、ロープ引張り機構
のケースが移動不能に締付は固定されている。また、ス
テアリングホイールとは反対側において、ロープ引張り
機構の芯端部が制御装置の駆動リンク機構に結合されて
おり、ロープ引張り機構のケースが制御弁の調節可能な
制御機構に結合されている。このような公知のサーボ式
操舵装置では、さらに、ロープ引張り機構が制御弁のた
めの特別な操作装置に作用している。この場合、制御弁
は操作装置とは離されて配置されており、調節シリンダ
も制御弁から離されて配置されている。このように離さ
れた制御装置を接続するため、特別な圧力媒体導管が必
要になるが、この導管は損傷を受けやすく、それによっ
て、制御装置の運転を妨害する。また、ロープ引張り機
構及び調節ピストンのために、特別な駆動リンク機構も
必要である。従って、このような公知のサーボ式操舵装
置は高価で大きなものとなる。つまり、特にモーターボ
ートにおいてはしばしば設けられていない程の比較的大
きな所要スペースが、公知のサーボ式操舵装置には必要
になる。 ［０００３］ 上記形式の別の公知なサーボ式操舵装置では、制御弁と
調節シリンダとが、互いにほぼ平行に並んで共通のケー
シング内に組込まれている。この場合、ローフ引張り機
構の芯は制御弁の制御機構内を軸方向に貫通しており、
かつ制御装置のための操作リンク機構に固定されている
。それによって、制御弁を操作するための特別な装置は
不要となる。しかし、このような構成のサーボ式操舵装
置では、調節シリンダによってサーボ式制御を助成する
ために、特別な操作リンク機構が必要である。 ［０００４］

【発明が解決しようとする課題】

本発明の課題は、初めに述べた形式のサーボ式操舵装置
を改良してより簡単な構成とすると共に、特に所要スペ
ースを縮小して運転確実性を高めることにある［０００
５］

【課題を解決するための手段】

上記課題は、本発明によれば初めに述べた形式のサーボ
式操舵装置において、調節シリンダが、制御機構の調節
方向で見て制御弁と同軸的に配置されており、調節シリ
ンダの調節ピストンが、制御機構を軸方向に貫通する、
ロープ引張り機構の芯に結合されていることによって解
決されている。 ［０００６］

【発明の効果】

上記手段によれば、調節シリンダとこれに配設された制
御弁とが互いに離れて取付けられてはおらず、自由に設
けられた導管によって接続されている。即ち、調節シリ
ンダ及び制御弁は互いに平行にはケーシング内に取付け
られておらず、互いに軸方向に並んで配置されている。 また、これらの部材は直接結合されていてもよい。この
ようにスペースが最大限カリ良好に利用されるので、本
発明によるサーボ式操舵装置の所要スペースは最小限に
抑えられる。その結果、このサーボ式操舵装置を実際に
どのようなモーターボートにも難なく利用することがで
きる。また、ロープ引張り機構と調節シリンダとが、操
作されるべき制御装置に同じ駆動リンク機構を介して作
用するので、付加的な駆動リンク機構が不要となりそれ
によってスペースがさらに節約される。このようにして
、操舵装置に設けられる駆動リンク機構の所要スペース
が、実際には半分に縮小される。その結果、機能的観点
から見ると、運転確実性が大きく高められる。また、制
御弁と調節シリンダとの間で露出した圧力媒体導管も不
要となる。 ［０００７］ 本発明の構成によれば、制御弁が、制御機構を成すスプ
ールピストンを備えた制御スプールとして構成されてい
る。そして、このスフ−ルビストンが、軸方向にロープ
引張り機構の芯によって貫通されており、制御機構がロ
ープ引張り機構のケースに結合されている。このように
制御弁として制御スプールが使用されることにより、サ
ーボ式操舵装置の構成が簡略化される。なぜなら、制御
スプールは、調節シリンダと軸方向に結合されて配置さ
れるのに極めて適しているからである。 ［０００８］ 本発明の有利な構成によれば、制御弁の制御機構又は制
御弁の弁ケーシングが軸方向の延長部を有している。そ
して、延長部は調節シリンダを軸方向に貫通しており、
延長部上には調節ピストンと中空状のピストンロッドと
が案内されている。また、ロープ引張り機構の芯とロッ
ドとが、中空状に形成されたこの延長部内を貫通案内さ
れており、かつ調節シリンダとこの延長部との外側で、
調節ピストンのピストンロッドに結合されている。この
ような構成により、サーボ式操舵装置が簡単に構成され
て、サーボ式操舵装置の所要スペースが節約される。さ
らに、サーボ式操舵装置を成す個々の構成部材に接近し
やすくなる。またこの場合、ハンドル車により操作され
るロープ引張り機構及び調節シリンダと、果物又はモー
ターボートの制御装置とを機械的に接続するためには、
ただ１つの操作リンク機構で充分である。それにもかか
わらず、サーボ式制御を助成する装置の故障時にも、ス
テアリングホイールによって機械的な非常操作が行われ
る。 ［０００９］ 本発明による有利な別の構成によれば、ロープ引張り機
構の芯とロッドとが、ｔ１節シ’）　ンタの調節ピスト
ン内を軸方向移動可能な制御体に固定されている。この
制御体は２つのストッパ間を移動できるようになってお
り、カリ少なくとも１つの通路を制御している。そして
、この通路が、一方のシリンダ室から調節ピストンを貫
通して他方のシリンダ室まで延びている。また、制御弁
の制御機構が、ロープ引張り機構のケースの引張り方向
で見て、戻し調節ばねのカに抗してケースによって移動
させられる。この場合、制御弁は２つの部分から構成さ
れる装置それぞれ１つの制御機構がロープ引張り機構の
芯及びケースに結合されている。さらに本発明によれば
、調節ピストンのピストンロッドとは反対側に設けられ
た一方のシリンダ室と、油圧的な圧力媒体タンクとの接
続が、制御機構によって制御されている。この場合、圧
力媒体は、ピストンロッドによって貫通された他方のシ
リンダ室内へ供給されている。 ［００１０］ 本発明のさらに別の構成によれば、調節シリンダが差動
シリンダとして形成されている。また、ピストンロッド
によって貫通された、調節シリンダの他方のシリンダ室
は、油圧的な圧力源と常に接続されている。これに対し
て、ピストンロッドとは反対側の、調節シリンダの一方
のシリンダ室は、制御弁によって制御されて上記圧力源
又はタンクに接続される。このような構成により、調節
シリンダは容易に制御される。なぜなら、ピストンロッ
ド側のシリンダ室が常に圧力媒体によって負荷されるの
で、圧力媒体が切換え制御されなくともよいからである
。 さらに、公知のサーボ式操舵装置とは異なり、調節シリ
ンダの両側に設けられた上記２つのシリンダ室間の接続
部は、不要となる。

【００１月 本発明によれば、当然なから、差動弁が設けられている
かどうかとは関係なく調節シリンダの両側は制御技術的
な手段によって別々に制御され得る。なぜなら、制御弁
の制御機構が少なくとも１つの戻し調節ばねを有してい
るからである。この戻し調節ばねは、ロープ引張り機構
の緩められた状態において、調節シリンダへ通じる制御
通路を開放させる中間位置に保持される。 ［００１２］ 【実施例】 次に図示の実施例につき本発明を説明する。 ［００１３］ 図１に概略的に示されたサーボ式操舵装置は、ステアリ
ングホイール１と、操舵作業を油圧的に助成するための
構成ユニット２と、例えばモーターボートのオール又は
いわゆるＺ型駆動装置のような制御装置３とから構成さ
れている。しかし、この制御装置３は、ねじを備えたモ
ーターボート用駆動伝動装置であってもよく、又は例え
ば陸上車の別の操舵伝動装置であってもよい。さらに制
御装置３は、図示の実施例において、モーターボートの
船体に不動に取付けられた軸４を中心として旋回可能に
支承されている。この軸４は、破線によって示されてい
る。また、ステアリングホイール１も図示されていない
船体に不動に固定されている。 ［００１４］ さて、ケース６と芯７とから成るロープ引張り機構５力
飄このステアリングホイール１から構成ユニット２まで
延びている。構成ユニット２は、制御弁８と、円筒管１
０及び調節ピストン１１を有する調節シリンダ９とから
主に構成されている。この場合、図面で見て円筒管１０
の上端部が、弁ケーシング１２によって閉鎖されており
、弁ケーシング１２内には制御弁８が取付けられている
。さらに図面で見て円筒管１０の下端部が、キャップ１
３によって閉鎖されており、キャップ１３内を調節ピス
トン１１のピストンロッド１４が密に貫通案内されてい
る。このピストンロッド１４はピン１５によってレバー
１６に結合されており、レバー１６はリンク機構１７に
よって制御装置３にヒンジ結合されている。 ［００１５］ 上記弁ケーシング１２内に取付けられた制御弁８は、ス
プール弁として構成されており、かつ制御機構１８を有
している。また、この制御機構１８には軸方向の延長部
１９が設けられている。この延長部１９は制御機構１８
と一体成形されていてもよいが、制御機構１８に例えば
ねじ結合された、この制御機構１８とは別の部材であっ
てもよい。しかしまた、延長部１９は制御弁８の弁ケー
シング１２に設けられているか、この弁ケーシング１２
に結合されているかしていてもよい。いずれにせよ、延
長部１９は調節シリンダ９内を軸方向に貫通しており、
かつ中空状に形成されている。そして、調節ピストン１
１と中空状のピストンロッド１４とが、延長部１９上に
密に案内されてし）る。さらに、ロッド２０が延長部１
９の中空内室内に案内されている。このロッド２０の一
端部はロープ引張り機構５の芯７に、他端部はピストン
ロッド１４と共にピン１５によってリンク機構１７のレ
バー１６に、固定されている。このような構成−により
、一方ではステアリングホイール１と制御装置３とが、
ロープ引張り機構５の芯７とロッド２０とレバー１６と
リンク機構１７とを介して機械的に結合され、他方では
調節シリンダ９と制御装置３とが、調節ピストン１１と
ピストンロッド１４とピン１５とレバー１６とリンク機
構１７とを介して固定的に結合される。 ［００１６］ スツール弁として構成された上記制御弁８の制御機構１
８は、ナツト２１に・よってロープ引張り機構５のケー
ス６に結合されている。また、ロープ引張り機構５が緩
められている場合、この制御機構１８は戻し調節ばね２
２によって図示の中間位置に保たれている。上記弁ケー
シング１２は、さらに必要な接続部、つまり圧力媒体ポ
ンプに通じる接続部２３とタンクに通じる接続部２４と
を有している。さらに別の制御接続部が、通路２５を介
して、調節ピストン１１の、ピストンロッド１４とは反
対側に設けられた一方のシリンダ室２６に接続されてい
る。 また、ピストンロッド１４側に設けられた他方のシリン
ダ室２７も、通路２８を介して圧力媒体ポンプに接続さ
れている。共に圧力媒体ポンプに通じる上記接続部２３
と通路２８とは、例えば接続部２３から他方のシリンダ
室２７へ通じる、円筒管１０内の通路を介して、調節シ
リンダ９の内部で接続されていてもよい。 さらに、タンクに通じる上記接続部２４と軸平行な別の
通路２９が、この接続部２４から弁ケーシング１２の内
部に形成された別の制御接続部に通じている。 ［００１７］ 図面に示されて上述されたサーボ式操舵装置は、力の比
較原理に基づいて作動すもつまり、ステアリングホイー
ル１が操作されると、上述したように形成された機械的
な結合によって回転トルクが制御装置３に及ぼされるだ
けでなく、上記２つのシリンダ室２６．２７のうちで所
望される方のシリンダ室へ、又は所望される方のシリン
ダ室から、圧力媒体が供給される。その結果、所期の方
向の操舵力が強められる。この場合、制御弁８又は制御
弁８の制御機構１８は、ロープ引張り機構５の変形によ
って操作される。そして、制御装置３が調節されるとロ
ープ引張り機構５は変形しなくなる。これにより、制御
機構１８がその中間位置へ戻され、調節シリンダ９への
圧力媒体供給部が閉鎖される。その結果、制御装置３は
所期の位置に保持される。

【００１８】 ロープ引張り機構５による操作は以下のようにして行わ
れる；まず、ステアリングホイール１が逆時計口りに、
つまり左へ向かって回転すると、ロープ引張り機構５の
芯７は引張り負荷をかけられる。それにより、　゛引込
み′”方向の力が、ピン１５を介して調節ピストン１１
へ及ぼされる。この場合、芯７はケース６内で伸長した
状態を占めようとするが、ケース６はこの状態にできる
だけ従い、制御機構１８を図１下方の下方最終位置へ移
動させる。この下方最終位置では、圧力媒体ポンプに通
じた接続部２３が、この接続部２３と接続された通路２
８を介して他方シリンダ室２７に接続されている。これ
に対して、タンクに通じた接続部２４力飄通路２９及び
通路２５を介して一方のシリンダ室２６に接続されてＵ
）る。しかし、通路２３と通路２４とは接続されていな
い。その結果、他方のシリンダ室２７内へ流入した圧力
媒体が、調節ピストン１１を″引込み″方向へ移動させ
、制御装置３がそれに応じた方向に調節される。 ［００１９］ 上述した作用とは反対に、ステアリングホイール１が時
計回りに、つまり右へ向かって回転すると、ロープ引張
り機構５のケース６カ飄制御機構１８を戻し調節ばね２
２の力に抗して図１上方の上方最終位置へ移動させる。 この上方最終位置では、上記２つのシリンダ室２６．２
７が、接続部２３ひいては圧力媒体ポンプに接続されて
いる。しかし、タンクに通じた接続部２４は、これら２
つのシリンダ室２６．２７に接続されていない。この場
合、一方のシリンダ室２６内で圧力負荷される面積力へ
他方のシリンダ室２７内で圧力負荷される面積よりも大
きいので、調節ピストン１１は″押出される″。その結
果、制御装置３が上述した方向とは逆方向に調節される
。 ［００２０１ 制御装置３がこのように調節された後で、ステアリング
ホイール１がこれ以上回転しないと、制御装置３による
逆作用力が調節ピストン１１に作用する圧力によって相
殺される位置へ、制御機構１８は調節される。その結果
、ステアリングホイール１の新たな調節が行われるまで
、制御装置３は種々異なる位置に維持される。 ［００２１］ 図２による実施例は、制御弁８の構成において図１によ
る実施例と異なっている。また、図２による実施例にお
いて、ロープ引張り機構５の芯７が制御体３０に固定さ
れている。この制御体３０は、調節シリンダ９の調節ピ
ストン１１内に軸方向移動可能に配置されており、カリ
戻し調節ばね３１によって負荷されている。さらに、一
方のシリンダ室２６から調節ピストン１１内を通って他
方のシリンダ室２７内へ通じる通路３２が、制御体３０
によって制御されている。さて、図１による実施例と同
様に、制御機構１８は弁ケーシング１２内に移動可能に
取付けられているが、図１による実施例よりも簡単に構
成されている。また、この制御機構１８の端部には、ロ
ープ引張り機構５のケース６が固定されている。しかし
この場合、一方のシリンダ室２６から通路２５及び接続
部２４を介したタンクへの接続だけしか、上記制御機構
１８によっては制御されない。他方のシリンダ室２７は
、別の通路２８を介して圧力媒体源に常に接続されてい
る。 ［００２２］ 図２によるこのような実施例において、ステアリングホ
イール１が左へ向かって回転すると、ロープ引張り機構
５の芯７が、制御体３０を戻し調節ばね３１の力に抗し
て上方へ引張りあげる。それにより、通路３２が閉鎖さ
れて、上記２つのシリンダ室２６．２７は遮断される。 しかし、一方のシリンダ室２６は通路２５を介してタン
クに接続されている。従って、別の通路２８内へ流入し
た圧力媒体が、調節ピストン１１を゛′引込みパ方向へ
移動させる。さて、ステアリングホイール１が右へ向か
って回転すると、上記制御体３０は図示の下方最終位置
へ戻される。それにより、上記２つのシリンダ室２６．
２７が接続される。しかし、ロープ引張り機構５のケー
ス６が、制御機構１８を戻し調節ばね２２の力に抗して
上方へ向かって移動させるので、通路２５は閉鎖される
。この結果、通路２５と通路３２とを介して、上記２つ
のシリンダ室２６．２７には同じ大きさの圧力が生せし
められる。この場合、一方のシリンダ室２６内で圧力負
荷されるピストン面積が他方のシリンダ室２７内で圧力
負荷されるピストン面積より大きいので調節ピストン１
１は下方へ向かう　゛′押出じ゛方向へ移動させられる
。 ［００２３１ 以上述べたように、図２においても、図１に示された制
御装置３力飄サ一ボ式制御を助成されなからステアリン
グホイール１の操作に従って、簡単で外型の装置によっ
て調節される。また、図１による実施例と同様に図２に
よる実施例においても、調節ピストン１１を有する調節
シリンダ９力飄制御弁８の制御弁ケーシング１２に直接
カリ同軸的に取付けられる。この場合、ロープ引張り機
構５の芯７は制御機構１８を同軸的に貫通している。そ
の結果、サーボ式操舵装置の所要スペースが特に小さく
縮小される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による第１実施例のサーボ式操舵装置の概略的な
全体図及び部分断面図である。

【図２】 本発明による第２実施例のサーボ式操舵装置の概略的な
全体図及び部分断面図である。

【符号の説明】

１　ステアリングホイール、２　構成ユニット、３　制
御装置、４　軸、５０−プ引張り機構、６　ケース、７
　芯、８　制御弁、９　調節シリンダ、１０円筒管、１
１　調節ピストン、１２　弁ケーシング、１３　キャ・
ノブ、１４ピストンロツド、１５　ピン、１６　レバー
　１７　リンク機構、１８　制御機構、１９　延長部、
２０　ロッド、２１　ナツト、２２　戻し調節ばね、２
３゜２４　接続部、２５　通路、２６．２７　　シリン
ダ室、２８．２９　　通路、３０制御体、３１　戻し調
節ばね、３２　通路

【書類者】

図面

【図１】

【図２】

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】乗物用のサーボ式操舵装置であって、ステ
   アリングホィールと、芯及びケースを備えてステアリン
   グホィールに結合されたロープ引張り機構と、ロープ引
   張り機構の芯に結合されて乗物の制御装置に駆動接続さ
   れた駆動リンク機構とが設けられており、ロープ引張り
   機構のケースがステアリングホィールによって支持され
   ており、かつ制御弁の調節可能な制御機構に固定されて
   おり、制御弁が油圧式の調節シリンダを制御しており、
   調節シリンダの調節ピストンが駆動リンク機構に作用し
   ている形式のものにおいて、調節シリンダ（９）が、制
   御機構（１８）の調節方向で見て制御弁（８）と同軸的
   に配置されており、調節シリンダ（９）の調節ピストン
   （１１）が、制御機構（１８）を軸方向に貫通する、ロ
   ープ引張り機構（５）の芯（７）に結合されていること
   を特徴とする、乗物用のサーボ式操舵装置。
2. 【請求項２】制御弁（８）が、制御機構（１８）を成す
   スプールピストンを備えた制御スプールとして構成され
   ており、このスプールピストンが、軸方向にロープ引張
   り機構（５）の芯（７）によって貫通されており、制御
   機構（１８）がロープ引張り機構（５）のケース（６）
   に結合されている、請求項１記載のサーボ式操舵装置。
3. 【請求項３】制御弁（８）の制御機構（１８）又は制御
   弁（８）の弁ケーシング（１２）が、軸方向の延長部（
   １９）を有しており、延長部（１９）が調節シリンダ（
   ９）を軸方向に貫通しており、延長部（１９）上に調節
   ピストン（１１）と中空状のピストンロッド（１４）と
   が案内されており、ロープ引張り機構（５）の芯（７）
   とロッド（２０）とが、中空状に形成されたこの延長部
   （１９）内を貫通案内されており、かつ調節シリンダ（
   ９）とこの延長部（１９）との外側で、調節ピストン（
   １１）のピストンロッド（１４）に結合されている、請
   求項１又は２記載のサーボ式操舵装置。
4. 【請求項４】ロープ引張り機構（５）の芯（７）とロッ
   ド（２０）とが、調節シリンダ（９）の調節ピストン（
   １１）内を軸方向移動可能な制御体（３０）に固定され
   ており、制御体（３０）が２つのストッパ間を移動でき
   るようになっており、かつ少なくとも１つの通路（３２
   ）を制御しており、この通路（３２）が、一方のシリン
   ダ室（２６）から調節ピストン（１１）を貫通して他方
   のシリンダ室（２７）まで延びており、制御弁（８）の
   制御機構（１８）が、ロープ引張り機構（５）のケース
   （６）の引張り方向で見て、戻し調節ばね（２２）の力
   に抗してケース（６）によって移動させられる、請求項
   １又は２記載のサーボ式操舵装置。
5. 【請求項５】調節ピストン（１１）のピストンロッド（
   １４）とは反対側に設けられた一方のシリンダ室（２６
   ）と、油圧的な圧力媒体タンクとの接続が、制御機構（
   １８）によって制御されており、圧力媒体が、ピストン
   ロッド（１４）によって貫通された他方のシリンダ室（
   ２７）内へ供給されている、請求項４記載のサーボ式操
   舵装置。
6. 【請求項６】調節シリンダ（９）が差動シリンダとして
   形成されており、ピストンロッド（１４）によって貫通
   された、調節シリンダ（９）の他方のシリンダ室（２７
   ）が、油圧的な圧力源と常に接続されており、ピストン
   ロッド（１４）とは反対側の、調節シリンダ（９）の一
   方のシリンダ室（２６）が、制御弁（８）によって制御
   されて上記圧力源又はタンクに接続される、請求項１か
   ら５までのいずれか１項記載のサーボ式操舵装置。
7. 【請求項７】制御弁（８）の制御機構（１８）が、少な
   くとも１つの戻し調節ばね（２２）を有しており、この
   戻し調節ばね（２２）が、ロープ引張り機構（５）の緩
   められた状態では、調節シリンダ（９）へ通じる制御通
   路を開放させる中間位置に保持される、請求項１から６
   までのいずれか１項記載のサーボ式操舵装置。