JP4712809B2 - 水陸両用車 - Google Patents

Description

本発明は水陸両用車に関し、特に、陸上で全地形型車両（ＡＴＶ）機能を備えた誇座式の水陸両用車に関する。

水陸両用車は、現在、技術的によく知られている。しかし、本願出願人は、陸上でＡＴＶ機能を備え、水上で高速水上バイクとして機能する水陸両用車の必要性を認識した。多数の従来技術の提案は、試作品まで進んでいる。しかし、このような車両は海上モードでの操作を最適化するか、または陸上モードでの操作を最適化するかのいずれかを選択していた。その結果、一方または他方の操作モードでは性能が低い水陸両用車となっている。

誇座式の水陸両用車は、Grzechの米国特許第5690046号などで既に説明されている。Grzechは、水陸両用三輪車を開示している。この文献で発明者によって認識された問題は、その水上バイク（ＰＷＣ）は限定された陸上機能を備え、浅瀬を移動する際、少なくとも部分的に移動可能であることであった。Grzechは、陸上モードで操作するときは、よく舗装された道での移動に適しているだけのことに限定していた。これは、その車両が車輪を三つしか持たず、それらがサスペンション構成によって車両の残りの部分に接続され、前記サスペンション構成は滑らかな路面にのみ対処するように調整され、車両のオフロード使用に適したサスペンション移動を有していないためである。また、Grzechは大きな熱交換器を必要とし、それは非常に高パワーの海上燃焼エンジンの冷却に必要な必須の冷却機能を提供するために、車両のキールを介して突出していた。熱交換器はこのような使用では容易に損傷するので、これはオフロードの陸上使用に向かないこと決定付けていた。Grzechは、水上バイクへの適用に最も容易であるので操舵可能な単一前輪を選択していた。
米国特許第5690046号

従って、より詳細には、少なくとも四つの引き込み可能な車輪組み立て品を備えた全地形型高速水陸両用車の必要性が存在する。

第一形態では、本発明は、
誇座式の座席と、
滑走船体と、
各々が拡張した陸上モード位置と引き込んだ水上モード位置の間で移動可能であり、その二つが操舵可能な前輪であり、少なくとも車両の陸上モードでハンドルバーに接続し、車両を操舵するために運転者によって操作可能となる少なくとも四つの車輪と、
車両の陸上モードにおいて少なくとも一つの車輪に接続して車輪を駆動するエンジンと、
水上で車両を推進させるための海上推進手段を有する水陸両用車を提供する。

Grzechは、限定された陸上機能を備えたＰＷＣを提供することを求めていただけであり、既存のＰＷＣを採用しそれをいくつかの変更に対応させていた。エンジンは一つの固定ギア比率を備えた伝達機を介して駆動輪に接続可能であることを、Ｇｒｚｅｃｈは開示している。

第二形態では、本発明は、
誇座式の座席と、
滑走船体と、
各々が拡張した陸上モード位置と引き込んだ水上モード位置の間で移動可能であり、少なくともその二つが操舵可能な前輪であり、少なくとも車両の陸上モードでハンドルバーに接続し、車両を操舵するために運転者によって操作可能となる少なくとも四つの車輪と、
車両の陸上モードにおいて少なくとも一つの車輪に接続して車輪を駆動するエンジンと、
水上で車両を推進させるための海上推進手段を有する水陸両用車を提供する。

Grzechは、ＰＷＣを適応させる際、既存のＰＷＣの寸法内に車両の全体の寸法を保とうとした。従って、船体ビームより狭い幅のトラックを備えた牽引アームサスペンション上の後輪とさらに単一の引き込み可能な前輪を選択していた。

第三形態では、本発明は、
誇座式の座席と、
滑走船体と、
それらの全てが拡張した陸上モード位置と引き込んだ水上モード位置の間で移動可能であり、その陸上モード位置と水上モード位置の間で移動する際、車両に沿って前方から後方まで走る軸の周りで各々が旋回され、少なくともその二つが操舵可能な前輪であり、少なくとも車両の陸上モードでハンドルバーに接続し、車両を操舵するために運転者によって操作可能となる少なくとも四つの車輪と、
車両の陸上モードにおいて少なくとも一つの車輪に接続して車輪を駆動するエンジンと、
水上で車両を推進させるための海上推進手段を有する水陸両用車を提供する。

第四形態では、本発明は、
誇座式の座席と、
滑走船体と、
各々が拡張した陸上モード位置と引き込んだ水上モード位置の間で移動可能であり、その二つが操舵可能な前輪であり、少なくとも車両の陸上モードでハンドルバーに接続し、車両を操舵するために運転者によって操作可能となる少なくとも四つの車輪と、
車両の陸上モードにおいて少なくとも一つの車輪に接続して車輪を駆動するエンジンと、
水上で車両を推進させるための海上推進手段を有する水陸両用車であって、
前記滑走船体を単一部品として構成し、車両が接合ラインに沿って船体部品に全てを接合した一つ以上のデッキ部品を有し、前記接合ラインが水中の車両の喫水線より上のレベルで車両の周囲全体に広がり、
そのデッキ部品、または少なくとも一つのデッキ部品が車両の上向きの面の大部分を構成し、その下に配置したエンジンにアクセスできるように取り外し可能である水陸両用車を提供する。

第五形態では、本発明は、
誇座式の座席と、
滑走船体と、
各々が拡張した陸上モード位置と引き込んだ水上モード位置の間で移動可能であり、その二つが車両の操舵可能な前輪であり、少なくとも車両の陸上モードでハンドルバーに接続し、車両を操舵するために運転者によって操作可能となる少なくとも四つの車輪と、
車両の陸上モードにおいて少なくとも一つの車輪に接続して車輪を駆動するエンジンと、
水上で車両を推進させるための海上推進手段を有する水陸両用車であって、
前記船体に取り外し可能なように接続したフレーム上にエンジンを取り付け、車両がさらにエンジンを駆動車輪に接続する伝達機を有し、さらに伝達機の少なくとも一部をフレーム上に取り付けた水陸両用車を提供する。

第六形態では、本発明は、
誇座式の座席と、
滑走船体を有する車両と、
各々が拡張した陸上モード位置と引き込んだ水上モード位置の間で移動可能であり、その二つが操舵可能であり、少なくとも車両の陸上モードでハンドルバーに接続し、車両を操舵するために運転者によって操作可能となる少なくとも四つの車輪と、
車両の陸上モードにおいて少なくとも一つの車輪に接続して車輪を駆動するエンジンと、
水上で車両を推進させるための海上推進手段を有する水陸両用車であって、
車両本体が前記誇座式の座席の両側に間隙を介して一対のフットウェル領域を規制し、フットウェル領域の横方向の外側に配置した敷居部を備えた水陸両用車を提供する。

以下、添付の図面に基づいて、例示的ではあるが、本発明の好ましい実施例を説明する。

図１と２を参照すると、前方船首部１２と後方船尾部１４を備えた水陸両用車１０が示されている。

車両１０は四つの路面車輪５０、５１、５２、５３を有し、前記車輪は車輪サスペンション系によって車両の残りの部分に接続され、前記サスペンション系は車両引き込み機構を有し、路上用の下側の状態と海上用の上昇状態の間で車輪５０、５１、５２、５３を移動させる。前輪５０と５３は操舵可能であり、ハンドルバー５４はこれらの車輪を操舵可能にする。後方車輪５１、５２は、陸上で車両を推進させるために駆動する。ジェット駆動ユニット５５（図２参照）は、海上使用中に推進力を提供する。

水陸両用車１０の構造は、上側デッキ領域３０と下側船体領域４０を有する。上側デッキ構造３０は周辺の平面なエッジの周りで下側船体領域４０に対して密閉し、前記エッジは水陸両用車１０が水中に配置されたとき喫水線の上にある（図５と図８で最もよくわかる）。完成した上側デッキ領域３０は単一ユニットとして下側船体領域４０から取り外し可能であり、これによって整備などのために車両の内部部品に容易にアクセス可能になる。

吸気口３１は、水陸両用車１０の冷却システムで使用するために冷却用空気の（例えば、ファンでアシストされた）入口を提供する。吸気口３１を介して取り込まれた空気は、最終的には排気口３２から排気される。吸気口３１と排気口３２の間には、ドレード系を配置し水の浸入を防ぐ。ドレード系は迷路状吸気口通路系の使用によって水上での車両の復原を容易にし、水陸両用車１０が万一、海上モードで使用中に転覆しても水が浸入しないようにする。誇座式の座席３３と３４は、水陸両用車１０の運転者と乗者用に提供される。フットウェル領域３５は誇座式の座席３３、３４の両側に設けられ、各々がフットウェル領域３５の横方向外側に配置された車体によって覆われ保護を提供する。これらのフットウェル領域３５は、水陸両用車１０の使用中に入り込む水を自動的に汲み出す手段を設けることもできる。

前輪および後輪アーチ３６、３７は水陸両用車１０の両側に設け、水陸両用車１０が海上モードで操作しているときに引き込まれる引き込み可能な車輪組み立て品を収容する。計器盤３８は操舵制御の前方に設け、水陸両用車１０の関連パラメータを運転者に伝える。さらに、運転者の視覚補助としてバックミラー（図示せず）を設けることもできる。その上、地方の法的要件に従って、上側デッキ構造３０内またはその上に航海灯を設けることもできる。

上側デッキ構造３０は、車両全体の構造の一体的な部分を構成する。それは構造的部品であって、単なる保護層ではない。一般に、複合構造の形態（例えば、樹脂内に固定したガラス繊維または炭素繊維）をとるが、任意の適切な製造方法を用いることができる。上側デッキ構造３０内に強度を局所化した領域が必要な場合は、製造中、余分な繊維の層またはマットを下に置くこともできる。デッキ３０は局所的に強化された領域を備えて形成され、車両の縦軸に直交する面内の完全な円で車両の周りに広がる完全な力伝達経路を提供し、車両上の捻り負荷に対する抵抗を提供する。

ここで、図２と４を参照すると、前方船首領域１２から後方船尾領域１４まで広がる船体の下側が見られる。上側デッキ領域３０を備えた平坦な界面から始まり、水陸両用車３０の周囲に広がる比較的浅い領域４１があり、この領域には前輪および後輪アーチ４２、４３が提供される。船体のこれらの領域は、水陸両用車１０の中心線から横方向に間隙を介した密閉容積を提供するので、水陸両用車１０が海上モードで高速操作中に安定性を提供する。また、例えば、鋭く旋回するとき、傾斜角の増大と共に復原力の増大が経験される。フットウェル領域の横の車体には浮力挿入物を設けることができ、それは車両が水上で旋回するとき車両の中心線から間隙を介した復原力を提供する。

車両の中心線の両側で前輪および後輪アーチ４２、４３の領域内の船体には切り込みを設け、引き込み可能な車輪組み立て品を引き出しおよび引き込み可能にするスロットを提供する。適切な輪郭のカバー４４、４５は車輪組み立て品の一部として設け、海上モードで使用するために車輪組み立て品を引き込んだとき船体のラインを再構成する。

下側のＶ領域４６は中央領域４１から懸吊し、水陸両用車の船首１２から車両の長手方向に沿ってほぼ中間まで続くキール領域を備えている。この点において、キールは、水陸両用車１０のジェット駆動海上推進ユニット用の取水領域４９を組み込むために分離している。船体４０の設計は、水陸両用車１０を海上モードで操作するとき実現される性能の決定において重要である。

この出願は船体４０の設計においてかなりの時間と労力を費やし、滑走船艇に通常期待されるものにおいてむしろ驚くべき形状をもたらした。船体の底勾配角は、実質的にその全体の長さに沿って２０．７°である。これは、非常に深い底勾配角で船首領域において始まる既存の滑走船体に比べられ、それらの底勾配角は船体の長手方向に沿って船尾に向かってより浅くなり、一般に５°以下の底勾配角で終わる。

車両の座席はその縦方向に沿って配置されるので、車両は乗用車より狭くなる。エンジンを車両の縦方向に沿って配置することは、ビーム内で狭く深い本体形状を与える。従来技術で一般的な平坦な滑走船体を採用するのではなく、この出願は、それが提供する機敏な海上ハンドリング用のより大きな底勾配角を採用し、多くの移動でサスペンションを必要とし、陸上で適切な地面との隙間を与えることを許容する。大きな車輪もオフロード使用を可能にするが、それらは実装の問題をもたらす。Grzechのもののような従来の車両は、車両のビーム内に車輪のトラック幅を保とうとしたが、この出願では車両のトラック幅が船体のビームより大きければ、より良好な地上モード操作が実現されることが認識された。この出願によって採用された方式は、海上用途で車両の喫水線を遮らないように、車輪を大きな角度まで引き込まなければならないことを意味するが、その戦略は陸上と水上の両方で機能できる車両を提供する。

船体４０は、さらに条板４７、４８の形態の流体力学的補助と既に述べた輪郭形成サスペンションアームカバー４４、４５を備えている。水陸両用車１０の船体の小さなフットプリントであっても、船体設計４０は高速時期にほとんど困難がない面上まで水陸両用車１０を推進可能にする。さらに、水陸両用車１０の水上性能を犠牲にせず、全地形型車両としての陸上モード中、水陸両用車１０を操作するとき適切な地面との隙間を利用できる。

図８は、水陸両用車１０の主な内部部品の位置を示している。

図８では、マルチシリンダ内燃機関である原動機６０が見られる。それは伝達機６１によって接続され、車両の陸上使用中は後輪５１、５２を駆動し、海上使用中はジェット駆動ユニット５５を駆動する。この出願の他の用途で説明されるように、ジェット駆動ユニットはエンジン６０に固定的に接続され常に駆動されるが、車輪５１と５２はそれらの下側の地上使用位置でのみエンジン５２に接続される。

図８では、ハンドルバー５４は操舵コラム６２によって操舵機構６３に接続され、車両の前輪５０、５３を駆動し、これはこの出願の別の用途で詳しく説明する。スプリングおよびダンパ組み立て品６４、６５、６６、６７は、車輪５０、５１、５２、５３用に内側に設けられる。二つの車輪引き込み油圧アクチュエータが設けられ（図には見られない）、前輪５０、５３用のものと後輪５１、５２用のものが、図８に示したそれらの下側の位置から上昇位置に車輪を引き込み可能にする。これらの油圧アクチュエータは、エンジン６０によって動力供給されるポンプ（図示せず）からの油圧流体によって動力供給される。

車両内の座席は車両の駆動系上に実質的に設けられ、既存のＰＷＣ設計の場合は車両の（後から測定して）長手方向に沿って約３分の２の位置にハンドルバーを配置するのに対して、ハンドルバーは車両の長手方向に沿ってほぼ中間に配置される。これは、海上および陸上使用の両方で良好な重量分布を与える。

図８に示した駆動系部品、つまり、エンジン６０、伝達機６１はフレーム基盤上に構築し、それから船体に接続する。これは、製造の容易性にかなりの利点を与える。実際、シャーシは車輪サスペンション部品、車輪操舵機構、車輪引き込み機構、エンジン６０および伝達機６１の全てを支持するフレームを用いて構成できるように想定される。これは、構成および修理にかなり役立つ。これは図１９に示されており、そこでは周囲の船体およびデッキ領域を取り外した車両のローリングシャーシ３００が見られる。図では、エンジン、伝達機６１および前後輪用のサスペンション組み立て品、放熱器７０、車両の冷却系３０２が見られ、全ては共通支持構造３０３に取り付けられている。

放熱器７０は、車両の前部に配置された図８でも見られ、それは少なくとも陸上使用において車両のエンジンを冷却する。車両のエンジンは海上使用中、水／水熱交換器（図示せず）によっても冷却され、水は車両の下から引き込まれエンジン冷却系で用いられる水を冷却する。

伝達機６１はエンジンからギアボックス７２に駆動を導く出力シャフト７１を有し、それはジェット駆動ユニット５５に駆動をもたらす水平延長シャフト７３と、連続的に変更可能な伝達機構成に導く垂直延長シャフト７４の二つの出力シャフトを有し、そのプーリ７５、７６は図８に見られ、概略的に図２０に示されている。図２０に示したように、連続的に変更可能な伝達機構成は垂直延長出力シャフト４００を有し、それは差動装置４０１まで下向きに延び、それを介して後輪５１、５２に駆動を中継する。ＣＶＴ伝達機６１は、他の実施例では、既存の自動ギアボックスまたは手動ギアボックスによって置き換えることができる。

図９から１１は、車両の前方操舵およびサスペンション組み立て品を示している。フレーム１０１は車両の後方から見て、その左および右サスペンション１０３と１０５に揺動可能なように取り付ける。

各サスペンション１０３と１０５は、下側サスペンションアーム１０９と上側ウィシュボーン１１１に接続した直立部材１０７を有する（図１０参照）。車輪５０と５３（図１に示した）は各々ハブ１１４に取り付け、直立部材１０７上に回転可能なように保持される。

各直立部材１０７からは操舵アーム１１７（特に図９参照）が延び、その外端１２１にはトラックロッド拡張部１１９を旋回可能なように接続する。拡張部１１９の内端は、トラックロッド１２３に接続する。トラックロッド１２３はリンク１２５を介して横方向に移動され、リンク１２５は操舵コラム１２９上の揺動可能な接続部１２７に接続する。

ピストンロッド１４３を備えたアクチュエータ１４１は、アームを旋回させるために揺動アーム１３７の一つのアームに作用し、その外端はサスペンションダンパ１４５のピストンロッド１４４に接続し（図１０と１１参照）、それらはコイルスプリング１４６によって取り囲まれている。各ダンパ１４５のベースは１４７で引き込みアーム１４９に接続し、引き込みアーム１４９は１５１でフレーム１０１に旋回可能なように取り付ける。引き込み時には、サスペンションは車両の縦方向に沿って前方から後方に走る軸の周りで揺動し、捻れチューブ１５１が回転し、下側サスペンションアーム１０９がそれと共に回転する（図１０と１１を比較のこと）。

車輪が陸上モード操作である駆動と、ジェット駆動の動力供給の両方で上記の単一の内燃機関が用いられているが、路面車輪用のものとジェット駆動用のもう一つのものの別個のエンジンを設けることもできる。また、ジェット駆動はプロペラと置き換えることもできる。

本発明による水陸両用車の上からの斜視図である。 図１の水陸両用車の下からの斜視図である。 図１の水陸両用車の上面図である。 図１の水陸両用車の底面図である。 図１の水陸両用車の側面図である。 図１による水陸両用車の正面図である。 図１の水陸両用車の背面図である。 図１の車両の図であり車両の上面が透明にされている。 車両の操舵およびサスペンション組み立て品の斜視図である。 図９の操舵およびサスペンション組み立て品の正面図であり、車輪は陸上モード操作位置に降下している。 図１０と同様の正面図であるが、車輪は海上モード操作で上昇している。 図１〜７に示した図に対応するが、ただし図１３〜１８に示した図は海上モードで使用するために、その車輪組み立て品を引き込んだ水陸両用車を示している。 車両のローリングシャーシの斜視図である。 車両の伝達機の概略図である。

Claims (21)

1. 誇座式の座席と、
   滑走船体と、
   各々が拡張した陸上モード位置と引き込んだ水上モード位置の間で移動可能であり、その二つが操舵可能な前輪であり、少なくとも車両の陸上モードでハンドルバーに接続し、車両を操舵するために運転者によって操作可能となる少なくとも四つの車輪と、
   車両の陸上モードにおいて少なくとも一つの車輪に接続して車輪を駆動するエンジンと、
   水上で車両を推進させるための海上推進手段を有する水陸両用車。
2. エンジンが海上推進手段を駆動し、水上で車両を駆動する、請求項１に記載の水陸両用車。
3. さらに、
   陸上で前進移動中の車両に、エンジンと駆動輪の間の異なる複数のギア比を与える変速伝達機を有する、請求項１または２に記載の水陸両用車。
4. その陸上モードと水上モードの位置の間で動かされる際、車両に沿って前方から後方に走る軸の周りで、四つの車輪全てが各々旋回される、請求項１〜３のいずれかに記載の水陸両用車。
5. その陸上モード位置での二つの操舵可能な前輪が、車両の両側に第一トラック幅で車両を渡って横方向に間隙を介して配置され、
   四つの車輪の他の二つが、それによって操舵されるハンドルバーに接続されず、車両の両側に第一トラック幅より大きな第二トラック幅で、車両を渡って横方向に間隙を介して配置される、請求項１〜４のいずれかに記載の水陸両用車。
6. 各車輪に、別個のスプリングおよびダンパユニットを設けた、請求項１〜５のいずれかに記載の水陸両用車。
7. トラックロッドが車両を渡って横方向に延びるように、取り付け手段によって取り付けられ、ハンドルバーの回転によって、トラックロッドが車両を渡って横方向に当該トラックロッドの軸に沿ってスライド可能であり、トラックロッドは、一端で第一前輪に旋回可能なように接続され、第二端で第二前輪に旋回可能なように接続され、前輪が支持サスペンション構成上に旋回可能なように取り付けられている、請求項１〜６のいずれかに記載の水陸両用車。
8. 変速伝達機が手動で操作可能なギアボックスを有し、ギア比率の一つを選択するために車両の運転者が操作可能なように、手動で操作可能なギア選択手段を設けた、請求項３〜７いずれかに記載の水陸両用車。
9. 変速伝達機が、自動ギアボックスを有する、請求項３〜７いずれかに記載の水陸両用車。
10. 変速伝達機が、連続的に変更可能な伝達機を有する、請求項３〜７いずれかに記載の水陸両用車。
11. 引き込み中、各路面車輪が４５°以上旋回される、請求項１〜１０のいずれかに記載の水陸両用車。
12. ハンドルバーによって操舵可能な前輪の対が陸上モードのとき、第一トラック幅だけ車両を渡って横方向に間隙を介して配置され、後輪の対が陸上モードのとき、第二トラック幅だけ車両を渡って横方向に間隙を介して配置され、滑走船体が第一トラック幅と第二トラック幅の両方より小さな最大ビーム幅を有する、請求項１〜１１のいずれかに記載の水陸両用車。
13. 第一トラック幅が、第二トラック幅より大きな、請求項１２に記載の水陸両用車。
14. 各車輪に、別個のスプリングおよびダンパ組み立て品を設けた、請求項１〜１３のいずれかに記載の水陸両用車。
15. 単一部品として滑走船体を構成し、車両が接合ラインに沿って船体部品に全てを接合した一つ以上のデッキ部品を有し、前記接合ラインが水中の車両の喫水線より上のレベルで車両の周囲全体に広がり、
    そのデッキ部品、または少なくとも一つのデッキ部品が車両の上向きの面の大部分を構成し、その下に配置したエンジンにアクセスできるように取り外し可能である、請求項１〜１４のいずれかに記載の水陸両用車。
16. 船体および各デッキ部品が樹脂内に固定した繊維複合材からなり、デッキ部品の少なくとも一部の局所化された領域が、部品の残りの部分の繊維強化材に追加した繊維強化材を備え、このような領域内により大きな構造的強度を提供し、それによって強化した領域が車両の負荷を伝達するための負荷経路を提供する、請求項１５に記載の水陸両用車。
17. 船体に取り外し可能なように接続したフレーム上にエンジンを取り付け、車両がさらに駆動車輪にエンジンを接続する伝達機を有し、さらに伝達機の少なくとも一部をフレーム上に取り付けた、請求項１〜１６のいずれかに記載の水陸両用車。
18. サスペンション系が路面車輪用に提供され、さらにフレーム上に取り付けられた、請求項１７に記載の水陸両用車。
19. 操舵機構が操舵可能な前輪におけるハンドルバー間に接続され、さらにフレーム上に取り付けられた、請求項１７または１８に記載の水陸両用車。
20. 誇座式の座席の両側に間隙を介して配置した一対のフットウェル領域と、フットウェル領域の横方向の外側に配置した敷居部と、をさらに有する、請求項１〜１０のいずれかに記載の水陸両用車。
21. 車両の敷居部内に、浮力チャンバを設けた請求項２０記載の水陸両用車。

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