JPH07100476B2 - 可変比率式操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遠隔制御式船舶用ステ
アリングシステムに関し、詳細には、ハンドルと方向舵
との間の機械的有利を備えた機械式ステアリング組立体
に関する。

【０００２】

【従来の技術】機械式の船舶用ステアリング装置は、し
ばしば、ラック・ピニオン歯車タイプのものである。か
かるステアリング装置は、通常、ハンドルからの回転に
応答して出力歯車（すなわち、ラック歯車）に回転自在
に係合する回転歯車（すなわち、ピニオン歯車）を有す
る。出力歯車は、典型的にはかかる出力歯車に取付けら
れたケーブルを有し、このケーブルは、方向舵、或い
は、船舶用原動機の外側駆動体に取付けられた、方向
舵、或いは、船舶用原動機の外側駆体の運動を遠隔制御
するためのものである。方向舵、或いは、外側駆体は、
通常、垂直軸線を中心に回動し、これによって、水の流
れを方向決めする。

【０００３】方向舵、或いは、外側駆体の回転が増す
と、通過した水によって供給される流れが増し、同様
に、必要とされるステアリング入力力を増大させる。言
い換えると、方向舵は水の流れに対して横になるから、
通過する水によって方向舵に置かれた力（すなわち、抵
抗）は増加する。このことは、ハンドルを回転させるの
に必要なトルクを増加させる。

【０００４】知られている先行技術のステアリング装置
では、増加した方向舵の力を、多数の歯車機構によって
克服するが、かかる機構の大部分は、操作者による歯車
間の手動シフトを必要とする。

【０００５】デュビン(Dubin) に特許された米国特許第
3225620 号は、かさ歯車を端に取付けたステアリングシ
ャフトを有する多比率式ステアリング装置を開示する。
かさ歯車はシャフトに連結された第２かさ歯車と係合
し、このシャフトは、一対の平歯車を回転させる。平歯
車は、調節ロッドに連結されたキーによってシャフトに
沿って摺動することができる。所望のステアリング比に
応じて、第１平歯車を第１ピニオン歯車と係合させ、或
いは、第２平歯車を第２ピニオン歯車と係合させる。両
方のピニオン歯車は第２シャフトを中心に回転し、この
第２シャフトにはねじ歯車が取付けられている。ねじ歯
車の回転は、出力軸歯車に変換され、かくして、出力シ
ュフトを回転させる。この装置の重大な欠陥は、可変比
率が２つの別個のシャフトに偏心的に取付けられた４つ
の別個の歯車の手動選択に応じていることである。

【０００６】クリスチェンコ(Kulischenko) に対する米
国特許第4244316 号は、キーを有するハンドルに連結さ
れた入力シャフトを開示する。入力シャフトは、係合ピ
ンによって１つの、或いは、２つの異なる位置に係止す
ることができる。第１位置では、キーを有する入力シャ
フトが駆動プーリーに係合し、これにより、入力シャフ
トと駆動プーリーとの間に作動的に係合されたタイミン
グベルトによって駆動プーリーを回転させる。駆動式プ
ーリーは駆動プーリーよりも小さな直径を備え、かくし
て、駆動プーリーの１回転により、駆動式プーリーの多
数の回転を作り出すことになる。駆動式プーリーは、第
２駆動プーリーと同じシャフトを中心に回転する。第２
駆動プーリーにより、第２駆動式プーリーを、かかる第
２駆動プーリーと第２駆動式プーリーとの間に作動的に
係合された第２タイミングベルトによって、第２駆動プ
ーリーと一緒に回転させる。同様に、第２駆動プーリー
の１回転により、第２駆動式プーリーの多数の回転を作
り出すことになる。かくして、クリスチェンコの特許
は、ハンドルの１回転での第２駆動式プーリーの６回転
を開示する。第１位置での入力シャフトでは、操作者に
は、多数のプーリー・ベルト装置に亘って、機械的有利
が与えられる。更に、入力シャフトが第２位置にあると
きには、キーは、プーリー・ベルト装置から外され、こ
れによって、出力シャフトを直接回転させる。しかしな
がら、クリスチェンコの装置は、操作者に、機械的有利
を選択的に増大させ、或いは、減少させるために、多数
の歯車機構の間で手動で選択することを要求する同様な
欠陥がある。

【０００７】

【発明の概要及び利点】第１軸線を中心に回転すること
ができるように支持された回転歯車手段を有し、ハンド
ルの回転入力に応答してステアリング要素を作動させる
タイプのボート用ステアリング組立体。回転歯車手段
は、第１軸線から半径方向に間隔を隔てた駆動外周部を
有する。組立体は、回転歯車手段と関連された、回転歯
車手段を第１軸線を中心に回転させるための入力手段を
有する。更に、組立体は出力歯車を有し、この出力歯車
は、駆動外周部に接触点で係合するための係合外周部を
有する。ボート用ステアリング組立体は、駆動外周部と
係合外周部が、第１軸線と接触点との間の距離が減少し
たときに、入力手段と出力歯車との梃比を増大させるた
め、回転歯車手段が回転するにつれ、第１軸線と接触点
との間の距離を自動的に変えるための輪郭を有すること
を特徴とする。

【０００８】第１軸線と接触点との間の距離の自動変更
は、入力手段と出力手段との間での増大した梃比の有利
を提供する。言い換えると、操作者の機械的有利は、第
１軸線と接触点との間の距離が減少するにつれて、自動
的に変化する。機械的有利の増大により、操作者は、例
えば、シフト歯車に係合したり、その係合を解いたりす
る必要なしに、増大した方向舵の力を打ち消すことがで
きる。

【０００９】本発明のその他の有利は、添付図面と関連
して考慮したときに、以下の詳細な説明を参照すること
によって、本発明がもっと良く理解されることになった
ときに、たやすく認識されることになろう。

【００１０】

【実施例】ボート用ハンドル組立体が、図に全体的に１
０で示されている。組立体１０は、入力と出力の比を自
動的に変えることによって高めた機械的有利を提供す
る。組立体１０は、全体的に１４で示した第１軸線に偏
心的に取付けられた円形歯車１２と、部分的に正弦曲線
を描く外周部１８を有する出力歯車１６、１６’とを有
する。

【００１１】円形歯車１２は、第１軸線１４を中心に偏
心的に回転し、多数の半径方向に間隔を隔てた歯２０を
有し、この歯２０は、出力歯車１６、１６’に係合する
ための輪郭を有する駆動外周部２１を構成する。更に、
第１軸線１４は、かかる軸線に偏心的に取付けられたほ
ぼ円形の遊び歯車２２を有する。第１軸線１４は、遊び
シャフト２４を有し、溶接、キー溝、或いは、その他の
先行技術で周知な適当な連結手段によって円形歯車１２
及び遊び歯車２４に接合される。遊び歯車２２は、典型
的には円形歯車１２よりも大きな直径のものであり、軸
歯車２８に係合するための半径方向に間隔を隔てた多数
の歯２６を有する。軸歯車２８は、多数の半径方向に間
隔を隔てた歯３０を有し、典型的にはボート用ハンドル
３２に連結され、通常、円形歯車１２よりも小さい直径
のものである。軸歯車２８は全体的に３４で示した第２
軸線を中心に回転し、この第２軸線３４は、（図１に最
も良く示すように）第１軸線１４から側方に間隔を隔て
られ、第１軸線１４と平行である。第２軸線３４は、ハ
ンドル３２から延びるステアリングシャフト３６であ
る。

【００１２】軸歯車２８と遊び歯車２２の直径はどんな
寸法のものであっても良いが、代表的には、実質的に小
さな軸歯車２８が大きな遊び歯車２２に係合することに
より最良の入力比が提供されることが良く知られてい
る。

【００１３】出力歯車の１つの実施例は、図１乃至図３
に示す直線歯車１６を有する。直線歯車１６は、実質的
に矩形であり、部分的に正弦曲線を描く輪郭によって構
成される係合外周部１８を有する。部分的に正弦曲線を
描く輪郭１８は、円形歯車１２の歯２０とかみ合うため
の多数の間隔を隔てた歯４６を有する。図示した実施例
では、直線歯車１６の部分的に正弦曲線を描く輪郭１８
は、直線歯車１６の中間部分に負の振幅部、すなわち、
下方湾曲部を有する。

【００１４】直線歯車１６は、ハウジング３８内に摺動
自在に配置され、円形歯車１２の回転運動を直線運動に
変換する。この直線運動は、典型的には、ハンドル用単
一ケーブル組立体４０、或いは、在来の二重ケーブル組
立体（図示せず）を作動させるのに使用され、これによ
って、方向舵、或いは、船外機４２（図３に最も良く示
す）を回動させる。ハンドル用ケーブル４０は、先行技
術で周知なように、直線歯車１６に位置決めされてい
る。更に、直線歯車１６は、知られているように、直線
歯車の両側から延びる一対のケーブルの使用によって直
線運動を伝達する。

【００１５】出力歯車の別の実施例は、同じ参照番号を
有する図４に示した楕円歯車１６’を有する。楕円歯車
１６’は、部分的に正弦曲線を描く外周部１８’と、間
隔を隔てた多数の歯４６’とを有する。外周部１８’
は、部分的に正弦曲線を描き、これによって、円形歯車
１２が回転するにつれて、第１軸線１４と接触点５２’
との間の距離を減ずる。

【００１６】楕円歯車１６’はかかる歯車に固定された
ヘリックス歯車５４を有し、この歯車５４は、ハンドル
用ケーブル４０’を案内するための円周凹部５６を有す
る。楕円歯車１６’及びヘリックス歯車５４’は、第３
軸線５８を中心に偏心的に取付けられている。

【００１７】上述のとおり、ハンドル用ケーブル４０、
４０’は、方向舵、或いは、船外機４２（図３に最も良
く示す）を作動させるのに使用される。

【００１８】操作では、船舶操作者は、ハンドルを廻し
て方向舵、或いは、船外機４２を回動させ、これによっ
て、ボート５０を位置決めする。ハンドル３２が廻る
と、ステアリングシャフト３６が回転し、かくして、か
かるシャフト３６は軸歯車２８を第２軸線３４を中心に
回転させる。軸歯車２８の歯２６は、遊び歯車の歯２６
に係合し、かくして、遊び歯車２２を第１軸線１４を中
心に偏心的に回転させる。遊び歯車２２の回転数は、遊
び歯車の直径と軸歯車の直径の比に比例する。ここに述
べた手段は例に過ぎない。１３の歯を持つ軸歯車と４６
の歯を持つ遊び歯車により、ハンドルを３．８３回転さ
せることによって、遊び歯車２２が完全に１回転するこ
とになることがわかっている。円形歯車１２は、幾何学
中心から0.635 ｃｍ（0.25インチ）喰い違い、直径が6.
35ｃｍ（2.5 インチ）である。遊び歯車２２と円形歯車
１２は遊びシャフト３６に取付けられているから、遊び
歯車２２の回転によって円形歯車１２が回転することに
なる。遊びシャフト３６は円形歯車１２の幾何学中心か
ら側方に位置決めされているから、円形歯車１２の回転
は中心から偏心的である。

【００１９】円形歯車の歯２０は、第１軸線１４から最
大距離に位置した接触点５２で直線歯車の歯４６に係合
し、これによって、ボートをまっすぐな向きに差し向け
る。円形歯車１２が回転すると、円形歯車１２の偏心
と、直線歯車１６の正弦曲線を描く輪郭１８とが、接触
点５２と第１軸線１４との間の距離を自動的に変える。
図示した実施例では、第１軸線１４が直線歯車１６の正
弦曲線を描く輪郭１８に近づくから、ハンドル３２と直
線歯車１６との挺比は高められる。高速度でのボートの
旋回半径が小さくなると、方向舵、或いは、船外機４２
に及ぼされる流体力は増大し、これによって、ハンドル
３２を廻すのに必要とされる力を増大させるから、梃比
を増すことが望ましい。ここで「梃比を増す」とは、支
点から作用点までの距離を短くして、物を移動させるの
に必要な力を減ずることを意味する。

【００２０】従って、下方湾曲部の領域では直線歯車１
６を作動させるためには回転は少なくてすむが、駆動外
周部が直線歯車１６の端部分に近づくにつれて回転が多
く必要とされる。

【００２１】直線歯車１６を作動させるときには、ケー
ブル４０は、ボート５０の後部に設置された方向舵４２
を遠隔的に回動させる。上述したように、図示したケー
ブル４０に加えて、直線歯車１６はまた、知られている
ように、ボート５０の後部まで延びる別のケーブルを有
しても良い。また、方向舵は、船内／外機、或いは、船
外機の外側駆動体であっても良い。

【００２２】本発明を例示の仕方で説明してきたが、使
用した用語は、限定的な性質のものではなく、説明的な
性質を持つように意図されたことを理解すべきである。

【００２３】本発明の多くの変更と変形が可能であるこ
とは上記教示に照らして明らかである。従って、参照番
号が、単に便宜のためのものであるに過ぎず、いかなる
仕方での制限もすることにならない特許請求の範囲の中
で、本発明を、特に説明したのとは異なった仕方で実施
することができることを理解すべきである。

【００２４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された歯車機構の正面図で
ある。

【図２】ボート用ハンドルと遠隔制御ケーブルを有す
る、図１に示したハンドル組立体の斜視図である。

【図３】図２に示した組立体を有するボートの平面図で
ある。

【図４】本発明に従って構成された第２実施例の歯車機
構の正面図である。

【符号の説明】

１４ 第１軸線 １６、１６’ 出力歯車手段 １８、１８’ 係合外周部 ２１ 駆動外周部 ３２ ハンドル ４２ ステアリング要素 ５２、５２’ 接触点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドル３２の回転入力に応答してステ
   アリング要素４２を作動させるタイプのボート用ステア
   リング組立体であって、 ボート５０と、 前記ボート５０の運動を方向決めするための水中ステア
   リング要素４２と、 前記ハンドル３２と前記ステアリング要素４２との間の
   運動を伝達するためのステアリングケーブル４０と、 第１軸線１４と、 遊びシャフト２４を中心に偏心的に回転自在に配置され
   た円形中間遊び歯車２２と、 前記遊び歯車２２に作動連結され、前記第１軸線１４を
   中心に回転できるように支持され、前記第１軸線１４か
   ら半径方向に間隔を隔てられた多数の歯２０を持つ駆動
   外周部２１を有する円形回転歯車１２と、 前記ハンドル３２と作動連結され、前記遊び歯車２２に
   作動係合する、前記円形回転歯車１２を前記第１軸線を
   中心に回転させるための軸歯車２８と、 間隔を隔てられた多数の歯４６、４６’を持つ部分的に
   正弦曲線を描く係合外周部１８、１８’を有する、接触
   点５２、５２’で前記駆動外周部２１に係合するための
   出力歯車手段１６、１６’とを有する前記組立体におい
   て、 前記駆動外周部２１と、前記係合外周部１８、１８’
   は、前記第１軸線１４と前記接触点５２、５２’との間
   の距離が減少したときに、前記軸歯車２８と前記出力歯
   車手段１６、１６’との梃比を増すため前記円形回転歯
   車１２が回転するにつれて前記第１軸線１４と前記接触
   点５２、５２’との間の距離を自動的に変えるための輪
   郭を有することを特徴とする前記組立体。