JP2013154795A - 水陸両用車の方向転換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転半径が小さく、応答性の優れた水陸両用車の方向転換装置を提供する。
【解決手段】水陸両用車１０を水上で方向転換させる水陸両用車の方向転換装置において、車体１１の後部の左右に配置された２つのプロペラ２１、２２と、車体１１の側面の両側に配置された２つのフラップと、フラップの配置位置を変更する駆動機構とを備え、車体１１を急速転回する場合、左右のプロペラ２１、２１の一方側の推進力を大きくすると共に、他方側の推進力を小さくし、更に、駆動機構を用いて、他方側のフラップが水中において車体１１の側面に垂直且つ鉛直となるように配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水陸両用車の方向転換装置に関する。

水上及び陸上を移動可能な水陸両用車が知られている。近年は、災害時において、災害現場の悪路、水没地を走破し、いち早く災害現場に急行できる水陸両用救難車両の需要が高まってきている。

実開平６−６１６９７号公報

従来の水陸両用車において、その方向転換、緊急回避時の問題点を、図９（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。水陸両用車５０では、現在、舵による方向転換を実施している。しかしながら、災害時においては、図９（ａ）に示すように、水没地などにも多数の障害物５１があり、方向転換の回転半径が取れない場所が多々ある。そのため、十分な回転半径を取れずに、障害物５１と衝突するおそれがある。又、図９（ｂ）に示すように、水没地などに浮遊する浮遊物５２が水陸両用車５０に向かってきている場合、舵だと方向転換の応答性が悪く、向かってくる浮遊物５２を緊急回避できないおそれがある。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、回転半径が小さく、応答性の優れた水陸両用車の方向転換装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る水陸両用車の方向転換装置は、
水陸両用車を水上で方向転換させる水陸両用車の方向転換装置において、
当該水陸両用車の車体の後部の左右に配置された２つの推進器と、
前記車体の側面の両側に配置された２つの平板部材と、
前記平板部材の配置位置を変更する駆動機構とを備え、
前記車体を急速転回する場合、
左右の前記推進器の一方側の推進力を大きくすると共に、他方側の推進力を小さくし、
更に、前記駆動機構を用いて、前記他方側の前記平板部材の少なくとも一部が水中において前記車体の側面に垂直且つ鉛直となるように配置することを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る水陸両用車の方向転換装置は、
上記第１の発明に記載の水陸両用車の方向転換装置において、
前記２つの推進器は、１つの内燃機関と、前記内燃機関の回転軸の駆動端側に接続された第１クラッチと、前記第１クラッチに接続された第１プロペラと、前記内燃機関の回転軸の自由端側に接続された第２クラッチと、前記第２クラッチに接続された第２プロペラからなることを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る水陸両用車の方向転換装置は、
上記第１又は第２の発明に記載の水陸両用車の方向転換装置において、
前記平板部材は、前記車体の側面に配置され、前記駆動機構により前記車体の側面に垂直且つ鉛直となるよう回動されることを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る水陸両用車の方向転換装置は、
上記第３の発明に記載の水陸両用車の方向転換装置において、
前記駆動機構は、１つの内燃機関と、前記内燃機関の回転軸の駆動端側に接続された第３クラッチと、前記第３クラッチに接続された第１歯車と、前記第１歯車に係合する第１歯竿と、前記第１歯竿に係合する第３歯車と、一方の前記平板部材の鉛直となる側端部に沿って取り付けられると共に前記第３歯車の中心軸と接続された第１回動軸と、前記内燃機関の回転軸の自由端側に接続された第４クラッチと、前記第４クラッチに接続された第２歯車と、前記第２歯車に係合する第２歯竿と、前記第２歯竿に係合する第４歯車と、他方の前記平板部材の鉛直となる側端部に沿って取り付けられると共に前記第４歯車の中心軸と接続された第２回動軸とからなり、
前記車体を急速転回する場合、当該駆動機構において、前記第３クラッチ又は前記第４クラッチのいずれかを接続し、いずれか一方の前記平板部材を前記車体の側面に垂直且つ鉛直となるように回動させることを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係る水陸両用車の方向転換装置は、
上記第１又は第２の発明に記載の水陸両用車の方向転換装置において、
前記平板部材は、前記車体の側面に垂直且つ鉛直に配置され、前記駆動機構により昇降されることを特徴とする。

上記課題を解決する第６の発明に係る水陸両用車の方向転換装置は、
上記第５の発明に記載の水陸両用車の方向転換装置において、
前記駆動機構は、１つの内燃機関と、前記内燃機関の回転軸の駆動端側に接続された第３クラッチと、前記第３クラッチに接続された第１歯車と、一方の前記平板部材の鉛直となる側端部に沿って取り付けられると共に前記第１歯車に係合する第３歯竿と、前記内燃機関の回転軸の自由端側に接続された第４クラッチと、前記第４クラッチに接続された第２歯車と、他方の前記平板部材の鉛直となる側端部に沿って取り付けられると共に前記第２歯車に係合する第４歯竿とからなり、
前記車体を急速転回する場合、当該駆動機構において、前記第３クラッチ又は前記第４クラッチのいずれかを接続し、いずれか一方の前記平板部材の少なくとも一部を水中に降下させることを特徴とする。

本発明によれば、水陸両用車の車体の後部に左右２つの推進器を備え、転回時に、左右の推進力を異なるようにして、急速転回を可能とし、その回転半径を小さくすることができ、加えて、車体の側面に左右２つの平板部材を更に備え、転回時に、左右の平板部材のいずれかを用い、転回を実施したい側で抵抗を生じさせることで、急速転回を応答性よく行うことができ、その回転半径を更に小さくすることができる。

本発明に係る水陸両用車の方向転換装置の一例（実施例１）として、当該方向転換装置の構成の一部を説明する図であり、（ａ）は、通常航行時の斜視図、（ｂ）は、緊急転回時の斜視図である。 本発明に係る水陸両用車の方向転換装置の一例（実施例１）として、当該方向転換装置の構成の他の一部を説明する図であり、緊急回避時の上面図である。 図２に示した方向転換装置の変形例を説明する図であり、緊急回避時の背面図である。 本発明に係る水陸両用車の方向転換装置の他の一例（実施例２）として、図１に示した方向転換装置を駆動する駆動機構を説明する概略図である。 図４に示した駆動機構の動作を説明する図であり、（ａ）は、通常航行時の概略図、（ｂ）は、緊急転回時の概略図である。 本発明に係る水陸両用車の方向転換装置の他の一例（実施例２）として、図２、図３に示した方向転換装置を駆動する駆動機構を説明する概略図である。 図６に示した駆動機構から図２に示した方向転換装置への接続を説明する図である。 図６に示した駆動機構から図３に示した方向転換装置への接続を説明する図である。 従来の水陸両用車の問題点を説明する図であり、（ａ）は、方向転換時の問題点を説明する図、（ｂ）は、緊急回避時の問題点を説明する図である。

本発明に係る水陸両用車の方向転換装置について、図１〜図８を参照して説明する。なお、ここでは、水陸両用車の一例として、車輪を駆動する車両を例示するが、連結離帯を駆動する無限軌道車両であってもよい。

（実施例１）
図１（ａ）は、本実施例の水陸両用車の方向転換装置の構成の一部を説明する通常航行時の斜視図であり、図１（ｂ）は、緊急転回時の斜視図である。又、図２は、本実施例の水陸両用車の方向転換装置の構成の他の一部を説明する緊急回避時の上面図である。又、図３は、図２に示した方向転換装置の変形例を説明する緊急回避時の背面図である。なお、図１、図２では、水面の図示は省略している。

本実施例において、水陸両用車１０は、水上及び陸上を移動可能なものであり、水上に浮く車体１１、陸上を走行するための複数の車輪１２、水上を航行する推進器となる複数のプロペラ２１（第１プロペラ）、プロペラ２２（第２プロペラ）、複数の舵（図示省略）などを有している。そして、本実施例において、水上航行時における方向転換装置は、図１に示す左右２つのプロペラ２１、２２と、図２又は図３に示す左右２つのフラップ２３、２４（平板部材）とから構成される。

プロペラ２１、２２は、車体１１の後部の左右に配置されており、図示していないエンジンにより駆動される。通常航行時には、図１（ａ）に示すように、２つのプロペラ２１、２２と対応する舵を用いて、進行方向を制御する。このとき、左右のプロペラ２１、２２の回転数は同じであり、左右同じ推進力で直進し、転回するときの方向転換は舵で行う。

一方、急速転回時、特に、小さな回転半径で転回したいときには、左右のプロペラ２１、２２の回転数を変更し、その回転差によって、左右の推進力を異なるようにして、急速転回を実施する。例えば、図１（ｂ）に示すように、左側へ急速転回したい場合は、右側のプロペラ２１の回転数を大きくすると共に、左側のプロペラ２２の回転数を小さくする（回転数がゼロの場合も含む。）ことで、右側の推進力を大きくすると共に、左側の推進力を小さくして、急速転回を実施している。なお、左右のプロペラ２１、２２のいずれか一方を逆回転させることで、左右の推進力を異なるようにして、急速転回を実施してもよい。

このように、車体１１の後部に左右２つのプロペラ２１、２２を備え、転回時に、左右のプロペラ２１、２２の回転差を設けることで、左右の推進力を異なるようにして、急速転回を可能とし、その回転半径を小さくすることができる。又、急速転回後の加速も可能である。

加えて、急速転回時、特に、浮遊物などを緊急回避したいときには、車体１１の側面の両側に設けたフラップ２３、２４のいずれか一方の少なくとも一部が、水中において、車体１１の側面に垂直且つ鉛直にとなるように配置している。

例えば、図２では、フラップ２３、２４は、車体１１の側面に各々配置され、フラップ２３、２４の一端を中心に水平方向に回動可能に設けられている。そして、通常航行時には、フラップ２３、２４は、車体１１の側面に沿って閉じている。一方、例えば、左側へ急速転回したい場合は、図２に示すように、左側のフラップ２４は、車体１１の側面から開くように回動されて、その側面に垂直且つ鉛直となるように配置され、右側のフラップ２３は車体１１の側面に沿って閉じたままとしておく。すると、急速転回を実施したい左側において、フラップ２４により大きな抵抗が生じ、応答性よく、より小さな回転半径で急速転回が可能となる。

なお、左右のフラップ２３、２４は、図２に示した構成に限らず、例えば、図３に示す変形例のような構成でもよい。図３に示すフラップ２３、２４は、車体１１の側面に垂直且つ鉛直に各々配置され、車体１１の上下方向に昇降可能に設けられている。そして、通常航行時には、フラップ２３、２４は、水面Ｗｓ（又は喫水線）より高い位置に配置されている。一方、急速転回したい場合は、水面Ｗｓより高い位置に配置したフラップ２３、２４のいずれか一方の少なくとも一部を水中へ降下させる。例えば、左側へ急速転回したい場合は、図３に示すように、左側のフラップ２４を水中へ降下させ、右側のフラップ２３は水面Ｗｓより高い位置のままとしておく。すると、急速転回を実施したい左側において、フラップ２４により大きな抵抗が生じ、より小さな回転半径で急速転回が可能となる。

このように、車体１１の側面に左右２つのフラップ２３、２４を更に備え、転回時に、左右のフラップ２３、２４のいずれかを用い、転回を実施したい側で抵抗を生じさせることで、急速転回を応答性よく行うことができ、その回転半径を更に小さくすることができる。

（実施例２）
図４は、図１に示した方向転換装置を駆動する駆動機構を説明する概略図であり、図５（ａ）は、図４に示した駆動機構の通常航行時の動作を説明する概略図、（ｂ）は、その緊急転回時の動作を説明する概略図である。又、図６は、図２、図３に示した方向転換装置を駆動する駆動機構を説明する概略図であり、図７は、図６に示した駆動機構から図２に示した方向転換装置への接続を説明する概略図であり、図８は、図６に示した駆動機構から図３に示した方向転換装置への接続を説明する概略図である。

本実施例では、実施例１の図１〜図３に示した水陸両用車の方向転換装置を駆動する駆動機構の具体的構成を説明する。

通常、水陸両用車では、水上を航行することを考慮し、車重が増えないようにするため、エンジンは一基であり、陸上走行時と水上航行時では、クラッチなどを用いて、車輪駆動とプロペラ駆動とを切り替えて使用している。

本実施例では、図１で説明したように、左右２つのプロペラ２１、２２を有するので、プロペラ駆動の出力を、更に、プロペラ２１駆動用とプロペラ２２駆動用に分けている。

具体的には、図４に示すように、エンジン３１（内燃機関）の回転軸の駆動端側（出力軸３２ａ）だけを用いるのではなく、エンジン３１の回転軸の自由端側（出力軸３２ｂ）も使用するようにしている。つまり、自由端側にも出力軸３２ｂを設け、この出力軸３２ｂも使用するようにしている。なお、図４では、車輪駆動用の構成は図示を省略している。又、ここでは、便宜的に、エンジン３１の回転軸の一方側を駆動端側と呼び、他方側を自由端側と呼ぶ。

エンジン３１の駆動端側では、出力軸３２ａが、傘歯車３３ａ、３４ａを介して、シャフト３５ａ及びクラッチ３６ａ（第１クラッチ）と接続されており、このクラッチ３６ａがシャフト３７ａ及びプロペラ２１と接続されている。従って、エンジン３１の駆動端側では、傘歯車３３ａ、３４ａを介して、シャフト３５ａに出力軸３２ａの出力を伝達し、更に、クラッチ３６ａを介して、プロペラ２１を駆動するシャフト３７ａに出力を伝達するようにしている。

同様に、エンジン３１の自由端側では、出力軸３２ｂが、傘歯車３３ｂ、３４ｂを介して、シャフト３５ｂ及びクラッチ３６ｂ（第２クラッチ）と接続されており、このクラッチ３６ｂがシャフト３７ｂ及びプロペラ２２と接続されている。従って、エンジン３１の自由端側では、傘歯車３３ｂ、３４ｂを介して、シャフト３５ｂに出力軸３２ｂの出力を伝達し、更に、クラッチ３６ｂ（第２クラッチ）を介して、プロペラ２２を駆動するシャフト３７ｂに出力を伝達するようにしている。

例えば、通常航行時には、図５（ａ）に示すように、駆動端側及び自由端側のクラッチ３６ａ、３６ｂを共に接続して、２つのプロペラ２１、２２を同じ回転数で駆動するようにしている。

一方、急速転回時には、駆動端側及び自由端側のクラッチ３６ａ、３６ｂのいずれか一方のみを接続して、２つのプロペラ２１、２２を異なる回転数で駆動している。例えば、左側へ急速転回したい場合は、図５（ｂ）に示すように、駆動端側のクラッチ３６ａのみを接続して、２つのプロペラ２１、２２を異なる回転数で駆動することで、左右のプロペラ２１、２２の回転差によって、急速転回を実施する。なお、駆動端側及び自由端側のクラッチ３６ａ、３６ｂのいずれか一方を半クラッチ状態として、２つのプロペラ２１、２２を異なる回転数で駆動してもよい。

このように、駆動端側、自由端側のクラッチ３６ａ、３６ｂを操作することにより、転回時に、プロペラ２１、２２の回転数を左右で変化させることができ、急速転回を可能としている。又、エンジン一基で駆動できるので、新規に開発を必要とする構成が少ない。

加えて、プロペラ駆動用の出力をフラップ駆動用にも分けている。
具体的には、図６に示すように、エンジン３１の駆動端側では、出力軸３２ａが、傘歯車３３ａ、３４ｃを介して、シャフト３５ｃ及びクラッチ３６ｃ（第３クラッチ）と接続されており、このクラッチ３６ａがシャフト３７ｃ及び歯車３８（第１歯車）と接続されている。従って、エンジン３１の駆動端側では、傘歯車３３ａ、３４ｃを介して、シャフト３５ｃに出力軸３２ａの出力を伝達し、更に、クラッチ３６ｃを介して、フラップ２３を駆動するシャフト３７ｃ及び歯車３８に出力を伝達するようにしている。

つまり、傘歯車３３ａに対して２つの傘歯車３４ａ、３４ｃを接続し、一方の傘歯車３４ａにプロペラ駆動用のシャフト３５ａなどを取り付け、他方の傘歯車３４ｃにフラップ駆動用のシャフト３５ｃなどを取り付けている。なお、図６では、駆動端側を図示しているが、自由端側も同様の構造である。

そして、例えば、右側に急速転回したい場合、転回したい方向である右側のプロペラ２１の回転数を、左側のプロペラ２２の回転数より低くしたり、プロペラ２１を駆動するクラッチ３６ａを切ったりしているので、転回したい方向の出力軸３２ａの動力は遊んでいて、余力がある。従って、転回したい方向のフラップ２３を駆動するクラッチ３６ｃを接続すると、大きな出力でフラップ２３を駆動することになり、フラップ２３による抵抗を強烈に生じさせて、車体１１を曲がり易くすることができる。

図２に示したように、フラップ２３、２４を車体１１の側面から開くように回動する場合には、図７に示すように、歯車３８に係合するラック４１（第１歯竿）と、ラック４１に係合する歯車４２（第３歯車）とを設け、歯車４２の中心軸をフラップ２３の回動軸４３（第１回動軸）に接続する構成としている。この回動軸４３は、フラップ２３の鉛直となる側端部に沿って取り付けられている。従って、歯車３８が回転すると、ラック４6１が直線運動し、ラック４１の直線運動に伴い、歯車４１が回転することで、フラップ２３を開閉駆動することができる。なお、図７では、フラップ２３側を図示しているが、フラップ２４側も同様の構造である。

又、図３に示したように、フラップ２３、２４を車体１１の上方向から水面へ垂直に降下するように駆動する場合には、図８に示すように、歯車３８に係合するラック４４（第３歯竿）を設け、ラック４４をフラップ２３の鉛直となる側端部に沿って取り付ける構成としている。従って、歯車３８が回転すると、ラック４４が直線運動することで、フラップ２３を昇降駆動することができる。なお、図８でも、フラップ２３側を図示しているが、フラップ２４側も同様の構造である。

本発明は、水陸両用車に好適なものであり、特に、災害現場の悪路、水没地を走破し、いち早く災害現場に急行できる水陸両用救難車両などに好適である。

１０ 水陸両用車
１１ 車体
２１ プロペラ（第１プロペラ）
２２ プロペラ（第２プロペラ）
２３、２４ フラップ（平板部材）
２３、２４ フラップ（平板部材）
３１ エンジン（内燃機関）
３６ａ クラッチ（第１クラッチ）
３６ｂ クラッチ（第２クラッチ）
３６ｃ クラッチ（第３クラッチ）
３８ 歯車（第１歯車）
４１ ラック（第１歯竿）
４２ 歯車（第３歯車）
４３ 回動軸（第１回動軸）
４４ ラック（第３歯竿）

Claims (6)

1. 水陸両用車を水上で方向転換させる水陸両用車の方向転換装置において、
   当該水陸両用車の車体の後部の左右に配置された２つの推進器と、
   前記車体の側面の両側に配置された２つの平板部材と、
   前記平板部材の配置位置を変更する駆動機構とを備え、
   前記車体を急速転回する場合、
   左右の前記推進器の一方側の推進力を大きくすると共に、他方側の推進力を小さくし、
   更に、前記駆動機構を用いて、前記他方側の前記平板部材の少なくとも一部が水中において前記車体の側面に垂直且つ鉛直となるように配置することを特徴とする水陸両用車の方向転換装置。
2. 請求項１に記載の水陸両用車の方向転換装置において、
   前記２つの推進器は、１つの内燃機関と、前記内燃機関の回転軸の駆動端側に接続された第１クラッチと、前記第１クラッチに接続された第１プロペラと、前記内燃機関の回転軸の自由端側に接続された第２クラッチと、前記第２クラッチに接続された第２プロペラからなることを特徴とする水陸両用車の方向転換装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の水陸両用車の方向転換装置において、
   前記平板部材は、前記車体の側面に配置され、前記駆動機構により前記車体の側面に垂直且つ鉛直となるよう回動されることを特徴とする水陸両用車の方向転換装置。
4. 請求項３に記載の水陸両用車の方向転換装置において、
   前記駆動機構は、１つの内燃機関と、前記内燃機関の回転軸の駆動端側に接続された第３クラッチと、前記第３クラッチに接続された第１歯車と、前記第１歯車に係合する第１歯竿と、前記第１歯竿に係合する第３歯車と、一方の前記平板部材の鉛直となる側端部に沿って取り付けられると共に前記第３歯車の中心軸と接続された第１回動軸と、前記内燃機関の回転軸の自由端側に接続された第４クラッチと、前記第４クラッチに接続された第２歯車と、前記第２歯車に係合する第２歯竿と、前記第２歯竿に係合する第４歯車と、他方の前記平板部材の鉛直となる側端部に沿って取り付けられると共に前記第４歯車の中心軸と接続された第２回動軸とからなり、
   前記車体を急速転回する場合、当該駆動機構において、前記第３クラッチ又は前記第４クラッチのいずれかを接続し、いずれか一方の前記平板部材を前記車体の側面に垂直且つ鉛直となるように回動させることを特徴とする水陸両用車の方向転換装置。
5. 請求項１又は請求項２に記載の水陸両用車の方向転換装置において、
   前記平板部材は、前記車体の側面に垂直且つ鉛直に配置され、前記駆動機構により昇降されることを特徴とする水陸両用車の方向転換装置。
6. 請求項５に記載の水陸両用車の方向転換装置において、
   前記駆動機構は、１つの内燃機関と、前記内燃機関の回転軸の駆動端側に接続された第３クラッチと、前記第３クラッチに接続された第１歯車と、一方の前記平板部材の鉛直となる側端部に沿って取り付けられると共に前記第１歯車に係合する第３歯竿と、前記内燃機関の回転軸の自由端側に接続された第４クラッチと、前記第４クラッチに接続された第２歯車と、他方の前記平板部材の鉛直となる側端部に沿って取り付けられると共に前記第２歯車に係合する第４歯竿とからなり、
   前記車体を急速転回する場合、当該駆動機構において、前記第３クラッチ又は前記第４クラッチのいずれかを接続し、いずれか一方の前記平板部材の少なくとも一部を水中に降下させることを特徴とする水陸両用車の方向転換装置。