JP2004506851A - 改良されたデカプラーを備える水陸両用車 - Google Patents

Abstract

水陸両用車の動力伝達機構の出力と道路用車輪または船舶駆動手段との間で駆動を結合／切断するデカプラーが、恒速度継手と一体化される。よって、省スペース、軽量化できると共に、少量生産のコストを削減でき、取付構成を簡素化できる。動力伝達機構の出力軸（１４）は、開口（１６）を介してケーシング（１２）に入り、フランジ内（２０）においてスプライン（２２）で終端する。ボークリング（５０）とシンクロコーン（４８）は、駆動リング（２４）と従動ＣＶ継手キャップ（４４）との間で同期噛み合い動作を行う。ロッド（３０）がセレクタアーム（２８）に取り付けられ、溝（２６）内に配置されて、図示しない空気または油圧シリンダにより補助される外部の制御手段によって制御された結合および切断を可能にする。図２は結合された状態を示す。同期噛み合い装置の部品はトラックのギアボックスから調達してよい。ＣＶ継手（３４）は軸受（３６）に装着され、ゼッパ型であってもよい。溝（５９）に図示しない従来の埃カバーを取り付けることができる。

Description

【０００１】
本発明は、車両の駆動軸を結合／切断するためのデカプラー（ｄｅｃｏｕｐｌｅｒ）を有する水陸両用車に関し、より詳細には、車両の動力伝達機構からの出力を車両の車輪または船舶用推進システムに駆動可能に接続する駆動軸を係合／分離するための駆動軸デカプラーを有する水陸両用車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水陸両用車の船舶用推進システムを、車輪をも駆動する変速機を介して駆動すると便利であることが分かった。この構成では、水陸両用車が水上モードの場合、車輪に対する駆動を分離すると共に船舶用推進システムに対する駆動を係合する必要がある。また、車両が陸上走行モードと水上走行モード間で切り換わるときに、車輪に対する駆動と船舶用推進システムに対する駆動を別々に切断あるいは結合できることが望ましい。
【０００３】
最終駆動及び差動ユニットを変速機全体に一体化された一部として組み込んでいる変速機の場合、新しい内部構成を設計することによってのみ、デカプラーを変速機に組み込むことが可能である。特殊な用途に使用され、比較的少量生産される水陸両用車にとって、専用の変速機は利用不可能なほど高価なものとなる。
【０００４】
従って、エンジンが一体型変速機／差動装置を介して道路用車輪と船舶用推進システムとを駆動する水陸両用車では、差動装置と駆動輪の間の駆動ならびに変速機と船舶用推進システムの間の駆動を切断する、外付けの駆動軸デカプラーを設けることが必要であることが判明した。一般的に、デカプラーは、変速機と各駆動輪との間の動力伝達経路に設けられる。しかしながら、駆動輪のうちの一つに対する駆動を切断することにより、差動装置の効果によって、両方の車輪に対する駆動を効果的に分離することができるので、デカプラーを動力伝達経路において変速機と片方の駆動輪との間だけで使うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
既知の外付け駆動軸デカプラーの問題点は、それに必要な余分のスペースの大きさである。これは、水中で車両を使用するために、車輪が上向きに且つ車両の内側に引っ込むように設計されている水陸両用車において特に問題である。そのような車両の場合、車輪引き込み装置と専用の懸架装置が設けられるので、外付け駆動軸デカプラーのために利用できるスペースが減ってしまう。
【０００６】
さらに、駆動を結合する際に、デカプラーの入力手段と出力手段の速度を同期させる必要があるという問題が生じる。この問題は、例えば、車輪を展開させて車両が水を離れる準備をしている時に生じる。このような状況では、道路用車輪に対する駆動を結合しつつ、車両を岸に向けて押し進めるために船舶用推進システムに対する駆動を維持する必要がある。そうすることにより、船舶用推進システムおよび道路用車輪からの駆動を併せて用いることによって、車両は水から出ることができる。従って、デカプラーは、変速機（例えば１０００ＲＰＭで回転しているもの）の差動出力と、打ち勝つべき慣性としての、駆動軸とブレーキディスクとハブと車輪（水中では最初、静止している）とから成る回転組立体との間で漸進的に駆動を係合するクラッチ手段を備える必要がある。
【０００７】
車両が水に入る時に同様の問題が生じるが、この時、道路用車輪に対する駆動を維持しつつ船舶用推進システムに対する駆動を結合することが望ましい。そうすることにより、車両を陸上使用から水上使用へとスムーズに移行させることができるが、これには静止している船舶用推進システムを回転している変速機の動力取り出し軸に結合する必要がある。
【０００８】
さらに、水陸両用車の変速機と車輪用駆動軸との間の動力伝達経路中でデカプラーが使用される場合、デカプラーは、駆動軸が受ける高トルク荷重に対応できなくてはならない。例えば、車輪に対する駆動を係合する時、そのような駆動軸は非常に高いトルク荷重を受け、エンジントルク（例えば２５０Ｎｍ）の、最終駆動比（例えば３．５：１）×ファーストギア比（例えば４：１）倍となる。
２５０×４×３．５＝３５００Ｎｍ
【０００９】
車輪／地面接触トルク反作用からの衝撃荷重を考慮に入れると、平均的な大きさの道路用車両の駆動軸の場合１０〜１２，０００Ｎｍの最大トルク荷重を見積もるのが普通である。
【００１０】
本発明の目的は、上記の必要条件を満たすと共に、既知のデカプラーよりも少ないスペースで済むデカプラーを備える水陸両用車を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、車両の動力伝達機構からの出力と駆動すべき構成要素との間で駆動を結合／切断するデカプラーを備える水陸両用車であって、前記デカプラーが、駆動が結合されている時にデカプラーの入力手段の速度と出力手段の速度とを同期させる同期装置を備え、前記デカプラーが、恒速度継手をも備える一体化されたユニットの一部を形成することを特徴とする水陸両用車が提供される。
【００１２】
デカプラーを同期装置と恒速度継手と一体化して一つのユニットにすることにより、この一体化されたユニットを、従来例であれば従来の恒速度継手によって占められてしまうスペースに配置することができる。よって、この一体化されたユニットは、別々のデカプラーと恒速度継手を使用する場合に比べてより小さいスペースしか必要としない。さらに、必要な構成要素の数も減らすことができると共に、取付構成も簡素化できる。これによって車両が軽量化され、車両の製造および組立コストが削減でき、信頼性が増す。
【００１３】
特に好ましい実施形態において、同期装置はボークリングとコーンとを備える同期噛み合い装置であり、同期装置のボークリングとコーンとで段階的係合手段がもたらされる。
【００１４】
この構成においては、さらに、従来のギアボックスから既知の同期噛み合い装置をデカプラーで使うために採用できるという利点がある。これによって、市販の構成部品を用い、部品を専用に設計し製造した場合よりもずっと低コストでデカプラーの同期装置を製造することができる。
【００１５】
従来の手動ギアボックスに見られるように、既知の同期噛み合い装置は一体化された機構としてクラッチングと結合／切断の作業を一つの組み合わされた動作で行うが、そのような装置が、従来のギアボックス内での手動のギア選択という意図された目的のため以外に使われたことは以前にはなかった。この点に関して、ギアボックスの内側の軸系に残留する慣性負荷は、駆動軸や水中に沈んだ車輪の慣性負荷よりもずっと小さいことに留意されたい。また、ギアボックスの駆動トルクは、最終駆動の乗算と極端な車輪と地面との間の衝撃荷重も受けない。
【００１６】
しかしながら、広範な分析と試験によって示されたことは、もし通常ギアボックスの寿命期間内に使われるよりも大幅に少ない使用サイクルで使われるならば、水陸両用車用の駆動軸デカプラーのクラッチング要求事項を、ボークリングとシンクロコーンを備える同期噛み合い装置で満たし得るということである。
【００１７】
水陸両用車用の駆動軸デカプラーの、慣性負荷と道路負荷入力とねじり振動周波数と水陸デューティーサイクルとに関する正確な要求事項に基づくその後の広範な試験によって証明されたことは、重貨物車両用のギアボックスの同期噛み合い装置は、本明細書中に示されるような専用のデカプラーケーシング内に構成されれば、高慣性クラッチングと高トルク結合というこれらの普段は行わないような作業を、コストとスペースを規格仕様内に抑えつつ行えるということである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の一つの実施形態を、添付図面のみを参照しつつ、例を用いて説明する。
まず、図１を参照すると、恒速度ＣＶ継手を組み込んだデカプラーが包括的に番号１０で示されている。デカプラー１０は一体化されたユニットの形態であり、ケーシング１２に収容されている。図示しないギアボックスの出力段または差動装置から伸びてよい駆動軸１４は、円形開口１６を通ってケーシング１２の（図面上の）左側に入り、ケーシング内で回転自在になっている。オイルシール１８は、駆動軸１４と開口１６との間をシールする。駆動軸１４はデカプラー１０の入力装置を構成する。
【００１９】
駆動軸１４は、ケーシング１２内において、フランジ２０で終端しており、その周辺部にはスプライン２２が形成される。スプライン２２に対応するように内側にスプラインが形成された駆動リング２４は、スプライン２２と永久駆動係合し、駆動軸１４とともに回転する。周溝２６が駆動リング２４の周辺部に設けられ、セレクタアーム２８が溝２６内に位置する。矢印Ａによって示されるように往復運動可能にケーシング１２の孔３２内に装着されるロッド３０は、一端がセレクタアーム２８に取付けられる。関連車両（８０、図３）の操作者がロッド３０およびセレクタアーム２８を選択的に必要な位置に摺動できるように、図示しないリンク機構が設けられる。あるいは、ロッド３０の動きは、図示しない空気または油圧シリンダによって遠隔制御できる。
【００２０】
包括的に番号３４で示されるＣＶ継手は、ケーシング１２の（図面上）右側において、玉軸受３６に回転可能に取付けられる。オイルシール３８は、ケーシング１２とＣＶ継手３４との間をシールし、転がり軸受３６はケーシング１２内の保護された位置でシールされる。オイルシール３８および転がり軸受３６は、ケーシング１２内で一対のスナップリング４０によって位置を揃えられて支持される。
【００２１】
ＣＶ継手３４の、駆動軸１４のフランジ２０に対向している端は、４２において段が付けられている。段付きキャップ４４が、段付き端４２に堅く装着されている。キャップ４４の外側の段の周辺部は４６においてスプラインが形成されており、内側の段の周辺部には、シンクロコーン４８が設けられている。スプライン４６は、スプライン２２と同じ形を有している。
【００２２】
フランジ内に延びる切頭円錐形に形成されたボークリング５０が、ＣＶ継手３４の段付きキャップ４４と駆動軸１４のフランジ２０との間に配置される。ボークリング５０のフランジの周辺部は５２においてスプラインが形成され、スプライン５２もまたスプライン２２と４６と同じ形を有する。フランジ２０とボークリング５０とキャップ４４の外側の段とは、直径が同じで同心である。
【００２３】
ＣＶ継手３４は、「ゼッパ」型の継手であり、スプライン５４と、複数の転がり玉５６と、デカプラーの出力装置を構成する従動軸５８とを有する。一般的に、駆動軸５８の端部の周囲には、３つか４つの転がり玉５６が互いに等間隔を空けた配置で装着される。ＣＶ継手３４は、駆動軸１４の軸から４５度まで屈折でき、図示しない従来の埃カバーを有し、この埃カバーは、ＣＶ継手５４の本体に設けられた溝５９と駆動軸５８の間に延びている。
【００２４】
好ましい実施形態においてＣＶ継手はゼッパ型であるが、適切なタイプのＣＶ継手をどれでも使えることを理解されたい。例えば、ＣＶ継手は以下のどれでも良い：トラクタ（Ｔｒａｃｔａ）、ワイス（Ｗｅｉｓｓ）、トリポード（Ｔｒｉｐｏｄｅ）、ＡＣ、ＶＬ、ＵＦ、ＵＦＣ、ＧＩ、ＧＥ、ＧＩＣ、ＡＲＲ、またはトリプラン（Ｔｒｉｐｌａｎ）タイプ。
【００２５】
図２も参照して、デカプラー１０の動作を説明する。図１において、デカプラー１０は結合されておらず、ロッド３０を図面の右側へ動かすことによって結合される。ロッド３０が例えば図示しない油圧シリンダによって動かされると、駆動リング２４の周溝２６に係合しているセレクタアーム２８は、駆動リング２４をスプライン２２内でＣＶ継手３４に向けて動かす。駆動リング２４の内側のスプラインはボークリング５０のスプライン５２に係合し、ボークリング５０をシンクロコーン４８の上に押し付ける。ボークリング５０は駆動軸１４の速度で回転し、ボークリング５０の円錐部分とシンクロコーン４８との間の摩擦接触によって、段付きキャップ４４とＣＶ継手３４の速度が駆動軸１４の速度と同期させられる。ボークリング５０とシンクロコーン４８と駆動リング２４の機構は、同期噛み合い装置としてよく知られている。
【００２６】
駆動リング２４がセレクタアーム２８によってさらに移動することにより、図２に示すように、駆動リング２４はキャップ４４のスプライン４６と駆動軸フランジ２０のスプライン２２の両方に係合する位置へと摺動する。そして駆動軸１４の全トルクが駆動リング２４を介してＣＶ継手３４の従動軸５８へ伝えられる。
【００２７】
次に、図３を参照すると、包括的に番号８０で示される水陸両用車は、横方向の動力伝達機構６０を有する。動力伝達機構６０は、エンジン６２と、直列型ギアボックス６４と、ギアボックスによって駆動される差動ユニット６６と、差動装置によって駆動されるトランスファギアボックス６７とを備える。差動装置から車両の後輪６９を駆動する一対の駆動軸６８に駆動力が与えられ、トランスファギアボックス６７から、水ジェット７１の形態をとる船舶用推進システムを駆動する第三の軸７０に駆動力が与えられる。図１及び図２に関連して上述したような種類のデカプラー１０が、各後輪駆動軸６８と差動装置６６との間および駆動軸７０と伝達ギアボックス６７との間に設けられる。デカプラー１０は、駆動を選択的かつ別々に、差動装置６６と各後輪駆動軸６８との間およびトランスファギアボックスと水ジェット駆動軸７０との間で接続可能にする。図示される構成において、駆動軸６８、７０は、図１および２に番号５８で示される駆動軸と同じ部品を備える。
【００２８】
図３に示される実施形態において、デカプラー１０は後輪駆動軸６８のそれぞれに対して設けられる。しかし、別の実施形態において、デカプラー１０を一方の後輪駆動軸６８のみに設け、他方の駆動軸６８には従来のＣＶ継手等を設けてもよい。後輪のうちの一方に対する駆動を切断することによって、差動装置６６の効果により、両方の後輪に対する駆動を効果的に分離できるということを、当業者であればたやすく理解するであろう。
【００２９】
同様に、船舶用推進システムの駆動装置の中にデカプラーを設けることが不可欠だと考えなくてよい。なぜなら、水陸両用車が道路用モードで運転される時には船舶用推進システムを惰性で動かすことが可能だからである。これには必然的にわずかな動力の損失が伴い、必ずしも好ましくないが、船舶駆動系を簡素化することができる。
【００３０】
水陸両用車の動力伝達機構の中には道路用車輪のデカプラーを全く必要としないものもある。これらの動力伝達機構は、船舶用の動力取り出し装置が道路用車輪変速機の上流にある動力伝達機構を含む。例えば、本出願人の同時係属出願である出願番号ＧＢ００２０８８７．６の図１に示すように、サンドイッチ型の動力取り出し装置をエンジンと変速機との間で使用してもよい。この場合、道路用車輪への駆動は単にギアボックスをニュートラルギアに入れることによって切断されるので、道路用車輪のデカプラーは必要ない。
【００３１】
また、道路用車輪のデカプラーは、例えば本出願人の同時係属出願である出願番号ＧＢ００２１００７．０の図２のように、船舶用動力の取り出し装置がクランクシャフトのタイミング端である場合にも必要ない。
【００３２】
図３には横置きエンジン型の動力伝達機構を有する水陸両用車が示されているが、デカプラー１０は、縦置きエンジン型の動力伝達機構に使用するのにも同様に適しており、実際、水陸両用車での使用に適したどんな動力伝達機構にも同様に適していることが上記から理解されるであろう。
【００３３】
デカプラー１０は、水陸両用車での使用に特に適しているが、それは、エンジンと駆動軸の周りの限られたスペースと、車両の重量を最小限に保つ必要性によるものである。
【００３４】
車両が陸上にあって結合されるトルクが高い時に、変速機と車輪との間で駆動装置を結合すべくデカプラー１０を使用することは、意図されていない。むしろ、車両が水に浮いて図示しない車輪がほとんど邪魔されずに回転できる時に、車輪に駆動装置を結合すべくデカプラー１０を用いることが意図されている。車輪が陸地に着く時までには、デカプラー１０の駆動リング２４は完全にＣＶ継手のスプライン４６と係合する。さらに、駆動軸７０の結合と車輪用駆動軸６８の結合は、ギアボックスが低速ギアに入っていて、エンジンが低速で動いている時に行われる。これによって、駆動軸６８、７０の速度を駆動軸１４の速度と同期させるときに打ち勝つべき慣性が減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による水陸両用車のデカプラーの断面図であり、デカプラーは、駆動装置が分離または切断される位置において示されている。
【図２】
図２は、図１と類似しているが、駆動装置が係合または結合される位置にあるデカプラーを示している。
【図３】
図３は、本発明による水陸両用車の断面の概略平面図であり、エンジン、ギアボックス、および図１と図２に示すタイプの３つのデカプラーを含む駆動系を示している。

Claims (7)

1. 車両の動力伝達機構からの出力と駆動すべき構成要素との間で駆動を結合／切断するデカプラーを備える水陸両用車であって、前記デカプラーは、駆動が結合されている時に前記デカプラーの入力手段の速度と出力手段の速度とを同期させる同期装置を備え、前記デカプラーが恒速度継手をも備える一体化されたユニットの一部を成すことを特徴とする水陸両用車。
2. 前記同期装置はボークリングとコーンとを備える同期噛み合い装置であり、前記同期噛み合い装置の前記ボークリングと前記コーンにより段階的係合手段がもたらされる、請求項１に記載の水陸両用車。
3. 第一の組のスプラインが前記入力手段に形成され、第二の組のスプラインが前記出力手段に形成され、前記デカプラーはさらに、前記入力手段の前記スプラインと永久駆動係合する第三の組のスプラインが内側面に形成される駆動リングを備え、前記駆動リングは、前記駆動リングの前記スプラインが前記入力手段の前記スプラインと係合するが前記出力手段の前記スプラインとは係合しない第一の位置と、前記駆動リングの前記スプラインが前記入力手段の前記スプラインおよび前記出力手段の前記スプラインと係合する第二の位置との間で移動可能である、請求項２に記載の水陸両用車。
4. 前記コーンは前記出力手段に設けられ、前記ボークリングは前記コーンと前記入力手段との間に配置され、第四の組のスプラインが前記ボークリング上に設けられ、前記駆動リングが前記第一の位置から前記第二の位置へ移動されるときに、前記駆動リングの前記スプラインが前記ボークリングの前記スプラインと係合し、これにより前記ボークリングが前記入力手段と共に回転して前記コーンに押し付けられ、前記ボークリングが前記コーンと摩擦接触するように構成される、請求項３に記載の水陸両用車。
5. 前記恒速度継手は前記出力手段を備える、請求項１〜４のいずれかに記載の水陸両用車。
6. 前記恒速度継手はゼッパ型の継手である、請求項１〜５のいずれかに記載の水陸両用車。
7. 実質的に添付図面の図１および図２を参照して本明細書中で説明されると共にこれら図１および図２に示される、車両の変速機からの出力と駆動されるべき構成要素との間で駆動を結合／切断するデカプラーを備える水陸両用車。