JP4763705B2 - 水陸両用車の変速伝動装置 - Google Patents

Description

本発明は、陸上および水上で動力走行することのできる水陸両用車に関する。本発明は特に、オートバイ、ジェットスキー、クワドバイク、または類似物のように使用者が車両に跨って着座する水陸両用車に関するが、それらに限定されない。

陸上および水上の両方で動力走行することのできる水陸両用車は公知である。典型的な構成では、原動機（エンジンまたは電動機のような）が、車両を水上で推進させるために船舶推進ユニットに駆動力を提供し、かつ陸上での走行のために１つまたはそれ以上の路面車輪に駆動力を提供するように構成される。

船舶推進ユニットおよび少なくとも１つの路面車輪を駆動する必要があるので、水陸両用車のパワートレーンは往々にして、従来の道路車両または船舶専用機より複雑である。これは、重量分布が陸上および水上の両方の使用に満足できることをも確実にしながら、制限された利用可能な空間内に収容されるようにパワートレーンを設計することに困難を生じることがあり得る。この問題は、形態がオートバイ、ジェットスキー、またはクワドバイクと同様のより小型の「跨って着座する」タイプの水陸両用車の場合、特に深刻である。そのような車両は、従来の水陸両用車パワートレーンを収容することを困難にする、より狭隘で背の高い車体を持つ傾向がある。

したがって、より小さいまたはより狭隘な空間に、より容易に収容することのできる、改善されたまたは代替的パワートレーンレイアウトを有する水陸両用車、特に跨って着座するタイプの水陸両用車の必要性がある。

本発明の第１態様では、請求項１に記載する特徴を有する水陸両用車を提供する。

本発明の特別の利点は、伝動装置を原動機出力シャフトの軸線より上または下のどちらでも配置することができ、このため、パワートレーンの全体的な幅を過度に増大させることなく、パワートレーンの全長を低減することが可能になることである。本発明は特に、エンジン室が他のタイプの水陸両用車より一般的に細長い、跨って着座するタイプの水陸両用車に特に適用可能である。

本発明の他の特徴は、請求項１の従属請求項、および本発明の以下の説明から容易に明らかになるであろう。

以下、本発明について、単なる例として添付の図面に基づき説明する。

図１を参照すると、水陸両用車１０が図示されている。車両１０は、オートバイ、ジェットスキー、クワドバイク、または類似物の場合と同様に使用者１２がサドル１４に跨って着座する、「跨って着座する」タイプの車両である。

車両１０は、後部に２つの従動路面車輪１６を有する。路面車輪１６は、水中で車両として使用するためにそれらが持ち上げられた後退位置（図１に示す通り）と、車両の本体１８を地面から離して車輪で支持することができるように車輪が略垂直に整列した延出位置との間でそれらが移動することができるように、取り付けられる。いずれかの適切な車輪後退装置を用いて、後輪１６を取り付けることができる。例えば、後輪１６は、WO95/23074として公開された国際特許出願第PCT/NZ95/0013号に開示された構成に従って取り付けることができ、その内容を本書に援用する。そのような後退可能な車輪構成は、車両が水上を滑走するように構成される場合、特に有用である。

疑義の回避のため、特許請求の範囲を含め本明細書全体を通して、「垂直な」または「垂直に」という言及は、必然的に水平方向に直交する方向というより、車両がその車輪によってまたはそのハルによって移動運動のための従来通りの向きに支持されたときの上から下へ（またはその逆）の方向に関連すると理解すべきである。車両の高さ、幅、および長さといった用語は、それに応じて解釈すべきである。

車両は長手軸および横軸を有する。長手軸は、車両の幅および高さの略中心の点を通って、前から後ろにかつその逆に、垂直方向に略直角に延びる。横軸は、車両の長さおよび高さの略中心の点を通って、左から右へかつその逆に、垂直方向に略直角に延びる。

車両１０はまた、車両の前方にさらなる路面車輪または車輪（図示せず）を備えることができる。単数または複数の前輪もまた、後退位置と延出位置との間で移動することができ、かつ当業界で公知の方法で陸上で車両を操縦するように適応される。好適な実施形態では、車両１０は２つの前輪（図示せず）を有する。

車両の本体１８は、車両１０用のパワートレーン（図２で一般的に２４で示される）の少なくとも一部分を収容するための区画室２２を形成する車体構造２０を有する。図１から分かるように、区画室２２は、使用者の脚を両側に乗せることができるようにするために、細長くなる傾向がある。

図１に示す車両１０用のパワートレーン２４の第１実施形態は、図２および３に見ることができる。パワートレーン２４は、原動機２６、伝達ボックス２８、傘歯車ボックス３０、変速伝動装置３２、リアディファレンシャル３４、および船舶推進ユニット３６を含む。

原動機２６は一般的に内燃エンジンであるが、例えば電動機またはハイブリッドエンジン兼用電動機のようないずれかの適切なタイプの原動機とすることができる。

以下でさらに詳述するように、原動機２６は車両の後輪１６および船舶推進ユニット３６に駆動力を提供する。

原動機２６は車両の前方に配置され、伝達ボックス２８と接続するために車両の後部を向いた出力シャフト３８を有する。原動機２６がエンジンである場合、出力シャフトはエンジンのクランクシャフトとすることができる。原動機出力シャフト３８の回転軸は、車両の長手軸方向に延びることに注意されたい。本実施形態では、原動機出力シャフトの回転軸は、図３にＸで示すように、車両の長手軸と一列に、あるいは少なくとも平行に並ぶ。しかし、かならずしもそうである必要は無いことは理解されるであろう。原動機は、出力シャフトの回転軸が車両の長手軸に対して傾斜するように取り付けることができる。実際、原動機２６は、原動機出力シャフト３８の回転軸が、図３にＺで示すように車両の横方向に延びるように横方向に取り付けることができる。

主駆動シャフト４０は、原動機の出力シャフト３８と、伝達ボックスの入力または１次シャフト４２との間に接続される。原動機がエンジンである場合、主駆動シャフト４０は、当業界で周知の方法で原動機出力シャフト３８に取り付けられたフライホイール（図示せず）に取り付けることができる。

伝達ボックス２８は２つの出力シャフトを有する。第１の陸上駆動出力シャフト４４は、さらなる駆動シャフト４８によって、傘歯車ボックス３０の入力シャフト４６に接続される。伝達ボックスの第２出力シャフト５０は水上推進出力シャフトを備え、さらに別の駆動シャフト５２によって船舶推進ユニット３６に接続される。

伝達ボックス２８は、原動機２６から路面車輪１６および／または船舶推進ユニット３６に駆動力を選択的に連結するように構成される。伝達ボックス２８はまた、路面車輪１６の駆動の方向を反転することができるように、反転歯車機構をも含む。

伝達ボックス２８の詳細構造は、図４Ａないし４Ｅに見ることができる。既述の通り、原動機の出力シャフト３８は、伝達ボックス２８の１次または入力シャフト４２に接続される。入力歯車５４は１次シャフト４２に取り付けられ、それと共に回転する。１次シャフトの１端は、伝達ボックス２８のケーシング５６内で回転するように支持される一方、他端は陸上駆動出力シャフト４４と回転係合される。第１噛合いクラッチ５８は、１次シャフト４２および陸上駆動出力シャフト４４を図４Ｂおよび４Ｄに示すように一体に連結して、図４Ａにも概略的に示す傘歯車ボックス３０に駆動力を伝達することを可能にする。

中間歯車６０は２次シャフト６２に取り付けられ、２次シャフト自体は両端を、伝達ボックス２８のケーシング５６内で回転するように取り付けられる。中間歯車６０は入力歯車５４と常時噛み合っており、２次シャフト６２と共に回転するように取り付けられ、あるいは２次シャフト６２上に形成することができる。反転入力歯車６４もまた、２次シャフト６２と共に回転するように取り付けられ、あるいはその上に形成することができる。反転アイドラ歯車６６は反転入力歯車６４と常時噛合っており、アイドラシャフト６８に回転自在に支持される。反転陸上駆動出力歯車７０は、第１噛合いクラッチ５８の可動セレクタ部に関連付けられる。第１噛合いクラッチ５８の可動セレクタ部は、スピンドル４５を用いて陸上駆動出力シャフト４４と褶動自在に係合される。図４Ｃに示すように、第１噛合いクラッチ５８のセレクタ部は、反転陸上駆動出力歯車７０が反転アイドラ歯車６６と噛み合うように移動させて、原動機の出力シャフト３８から傘歯車ボックス３０へ、ただし反転方向に伝達することを可能にすることができる。

水上推進入力歯車７２は、伝達ボックスケーシング５６の１端に回転自在に支持された水上推進入力シャフト７４に取り付けられる。水上推進入力シャフト７４の他端は、水上推進出力シャフト５０と回転自在に係合する。第２噛合いクラッチ７８は、水上推進入力シャフト７４および水上推進出力シャフト５０を回転自在に連結することを可能にするように設けられる。図４Ｄおよび４Ｅに示すように第２噛合いクラッチ７８が係合された状態で、駆動力は、原動機出力シャフト３８から入力歯車５４、中間歯車６０、水上推進入力歯車７２、および第２噛合いクラッチ７８を介して水上推進出力シャフト５０に伝達される。

第１および第２噛合いクラッチ５８、７８と反転陸上駆動出力歯車７０との適切な係合によって、独立してかつ選択的に駆動力を原動機２６から船舶推進ユニット３６および／または路面車輪１６に伝達し、路面車輪の駆動の方向を反転させることが可能である。図４Ａは、第１および第２の噛合いクラッチ５８、７８が両方とも係合を離脱され、反転歯車が選択されない、ニュートラル状態の伝達ボックスを示す。図４Ｂは、路面車輪のみの前進駆動が選択された状態（矢印Ａで示す通り）の伝達ボックスを示す。この場合、第１噛合いクラッチ５８は係合され、第２噛合いクラッチ７８は係合を離脱されている。図４Ｃは、反転陸上駆動出力歯車７０が反転アイドラ歯車６６と係合されるように第１噛合いクラッチ５８の可動セレクタ部が移動し、第２噛合いクラッチ７８が係合を離脱された状態を示す。この構成は、路面車輪１６のみに反転駆動を提供する。図４Ｄは、両方の噛合いクラッチ５８、７８が係合されて、路面車輪１６および船舶推進ユニット３６の両方に駆動力が提供される状態を示す。最後に、図４Ｅは、第２噛合いクラッチ７８が係合されているが、第１噛合いクラッチ５８が係合を離脱されており、反転歯車が選択されない状態を示す。したがって、この構成は、船舶推進ユニット３６のみに駆動力を提供する。伝達ボックス２８が、船舶推進ユニット３６と連絡して例えば２：１の比を有する減速歯車ボックス型の構成をも含むことができることは理解されるであろう。

既述の通り、伝達ボックス２８の陸上駆動出力シャフト４４は、駆動シャフト４８によって傘歯車ボックス３０の入力シャフト４６に接続される。傘歯車ボックス３０は、伝達ボックスから出力される駆動力の方法を９０度転向させるように構成された少なくとも１対の傘歯車８０、８２を備える。この目的のために、第１傘歯車８０は、傘歯車ボックス入力シャフト４６に回転自在に固定される一方、第２傘歯車８２は傘歯車ボックスの出力シャフト８４と回転自在に固定される。傘歯車ボックスの出力シャフト８４は上向きに突出し、車両の略垂直方向に延びる回転軸Ｙを有する。

変速伝動装置３２は傘歯車ボックス３０の上に配置され、入力シャフト８６および出力シャフト８８を有し、その両方が車両の下向きの方向に延びる。本実施形態では、変速伝動装置の入力シャフト８６は、傘歯車ボックスの出力シャフト８４と一列に配置され、かつそれに直接接続される。

変速伝動装置の入力および出力シャフト８６、８８の回転軸は、車両の長手方向および横方向の両方に延びる平面に直交することに注目されたい。本実施形態では、原動機２８は、その出力シャフト３８の回転軸が略水平方向に位置合せされ、かつ変速伝動装置の入力および出力シャフト８６、８８の回転軸が、原動機出力シャフト３８の回転軸を含む平面に直交するように、配置される。しかし、変速伝動装置の入力および出力シャフト８６、８８の回転軸は、原動機出力シャフトの回転軸を含む平面に直交する必要は無いことを理解されたい。

変速伝動装置の入力シャフト８６の回転軸が車両の長手方向および横方向（側方）平面に対し略直角につまり９０度傾斜している場合に関連して、本発明を説明したが、入力シャフト８６の回転軸は、車両の内部構成によって要求されるように、別の角度に配置することもできる。例えば、回転軸は、車両の横方向および長手方向平面に対し４５度から９０度の間の角度に、例えば前記平面に対し６０度に、配置することができる。そのような場合、速度伝動装置３２の出力シャフト８８は、入力シャフト８６に平行に、またはいずれかの他の所要角度に配設することができる。

本実施形態では、変速伝動装置３２は無段変速伝動装置（ＣＶＴ）である。ＣＶＴ伝動装置の細部構成は本発明の一部を構成するものではなく、当業者には分かるであろう。しかし、簡単に述べると、ＣＶＴは入力シャフト８６に関連する１次プーリ９０と、出力シャフト８８に関連する２次プーリ９２と、２つのプーリの間に延在する駆動ベルト９４とを備える。

変速伝動装置はＣＶＴであることが好ましいが、伝動装置は任意の適切なタイプとすることができる。例えば変速伝動装置は、手動、逐次手動、または自動化手動歯車ボックスとすることができ、それは自動または半自動歯車ボックスとすることもできる。

ＣＶＴの出力シャフト８８は、駆動シャフト９６、９８を用いて２つの後輪１６を駆動する、ディファレンシャル３４に接続される。本実施形態では、ディファレンシャルへの入力は伝動装置３２の出力シャフト８８と一列に配置され、伝動装置８８の出力シャフトを直接的に、または１つまたはそれ以上中間シャフトを用いて、ディファレンシャルの入力シャフトに接続することを可能にする。しかし、一部の実施形態では、伝動装置３２の出力シャフト８８に対してディファレンシャルを偏位させることが必要になるかもしれない。この場合、いずれかの適切な手段を用いて、伝動装置出力シャフト８８とディファレンシャルとの間で駆動力を相互接続することができる。図５は、ディファレンシャル３４を伝達装置の出力シャフト８８に対して偏位させることのできる構成を概略的に示す。この変形では、第１駆動ステロケット１００が伝動装置の出力シャフト８８に取り付けられ、第２駆動スプロケット１０２がディファレンシャルの入力シャフト１０４に取り付けられ、駆動チェーン１０６が第１および第２駆動スプロケットを駆動相互接続する。この構成は、必要な場合、ディファレンシャルへの入力をギヤアップまたはギヤダウンさせることができる。チェーンおよびスプロケットの代わりに、駆動ベルトおよびプーリを使用することができる。

既述の通り、船舶推進ユニット３６は、船舶推進ユニット３６の入力シャフトの延長とするかあるいはそれに接続することのできる駆動シャフト５２によって、伝達ボックスの水上推進出力シャフト５０に接続される。好ましくは船舶推進ユニットはウォータジェットであるが、船用プロペラのようないずれかの適切なタイプとすることができる。特定の実施形態では、２つ以上の船舶推進ユニット３６を設けることができ、その場合、伝達ボックス２８からの駆動力は、当業者には容易に理解できるように、いずれかの適切な方法で船舶推進ユニット３６の間で分割することができる。

図６は、図１に示すような水陸両用車に使用されるパワートレーン２４’の代替的実施形態を示す。図２および３に示したパワートレーン２４を参照しながら上述したものと同様の構成部品を示すには、同一参照番号が使用される。

パワートレーン２４’は、伝達ボックス２８が省かれかつ船舶推進ユニット３６が傘歯車ボックス３０を介して駆動されることを除いては、パワートレーン２４と同様である。この構成は、船舶推進ユニット３６に最大可能出力を提供することを可能にある。水上推進ユニット３６用の駆動力を一直線状に取り込むことができるように、少なくとも１つの追加の傘歯車（図示せず）を傘歯車ボックス３０に設けることができる。代替的に、入力シャフト４０は出力シャフト５２と一体的に形成することができる。

伝達ボックスが除去されているため、原動機２６から路面車輪１６への駆動力の方向を反転させるための装備が反転歯車の駆動ラインに無い。路面車輪の反転駆動が必要な場合、ディファレンシャル３４の入力に反転方向駆動力を提供するように構成された、電動機またはエンジンのような２次パワーユニット１１０を用いて、これを達成することができる。２次パワーユニット１１０は電動機であることが有利である。後退可能なベンディックス駆動装置を有する車両スタータモータは特に適している。

２次パワーユニット１１０は図６に概略に示されており、その位置は必要に応じて変化させることができることに注目されたい。

図６には示されていないが、原動機２６から従動輪１６への駆動力を切断するために、クラッチまたは他の手段を設けることができる。

図７は、図１に示すような水陸両用車に使用されるパワートレーン２４”のさらに別の代替的実施形態を示す。図２、３および６に示したパワートレーン１０を参照しながら上述したものと同様の構成部品を示すには、同一参照番号が使用される。

この実施形態では、伝達ボックス２８は、船舶推進ユニット３６と連絡している傘歯車ボックス３０の出力側に配設される。伝達ボックス２８は、船舶推進ユニット３６への駆動力を選択的に制御するために減速歯車ボックス型の構成（図示せず）を組み込んでいる。

図７には示されていないが、原動機２６から従動輪１６への駆動力を切断するために、クラッチまたは他の手段を設けることができる。本発明は水陸両用車用の小型で多目的なパワートレーンレイアウトを提供するものであることが分かる。変速伝動装置を通常とは違い、その入力シャフトが車両の略垂直方向に延びるように配置することにより、変速伝動装置を原動機の出力シャフトの軸線の上または下に配置することができる。これはパワートレーンの全体的長さを低減させることを可能にし、パワートレーンを跨って着座するタイプの水陸両用車に使用するのに特に適したものにする。変速伝動装置を原動機の出力シャフトの軸線より上に配置すると、伝動装置の高さが引き上げられるというさらなる利点が得られ、車両を水上で使用する間にそれが濡れる危険性が軽減される。

現在最も実践的かつ好適な実施形態であると考えられるものに関連して本発明を説明したが、本発明は開示した構成に限定されず、むしろ本発明の範囲内に含まれる様々な変形および均等な構成を網羅するつもりであることを理解されたい。例えば、傘歯車ボックス３０および伝達ボックス２８は別個の構成部品として示されているが、伝達ボックスおよび傘歯車ボックスの機能は単一のユニットに一体化することができることは理解されるであろう。さらに、変速伝動装置がＣＶＴではない場合、原動機２６からの駆動力の滑らかな伝達を可能にするために、クラッチまたは流体フライホイールをパワートレーンに含めることができることは理解されるであろう。さらに、４つの車輪が設けられる場合、それらを全て駆動することができる。

特に海草または他の異物の除去を助けるために、船舶推進ユニット用に反転歯車を設けることができる。また、原動機が作動しているときには常に船舶推進ユニットを永久駆動させることができる。これにより、フライホイールの必要性を取り除くことができる。

さらなる代替的構成として（図示せず）、伝達ボックス２８は傘歯車３０の上流に配置することができることに注目されたい。

本発明に係る「跨って座る」水陸両用車の部分断面略背面図である。 図１の車両用のパワートレーンの略側面図である。 図２のパワートレーンの略平面図である。 ＡないしＥは、図２および図３のパワートレーンの伝達歯車ボックスの、図３の線Ａ−Ａにおける断面図である。 図２および図３のパワートレーンの駆動ラインの変形を示す部分背面略図である。 本発明に係る水陸両用車で使用されるパワートレーンのさらなる実施形態を示す、図２と同様の図である。 本発明に係る水陸両用車で使用されるパワートレーンのさらに別の実施形態を示す、図２および６と同様の図である。

Claims (22)

1. 出力シャフトを有する原動機と入力シャフトを有する変速伝動装置と船舶推進ユニットとを含むパワートレーンを備えた、跨座位置を取る使用者用の水陸両用車であって、前記原動機が、前記船舶推進ユニットを駆動するように、かつ前記変速伝動装置を介して前記車両の少なくとも１つの路面車輪を駆動するように構成され、前記変速伝動装置の入力シャフトの回転軸が車両の横軸および長手軸の両方に平行に延びる平面に対して傾斜し、かつ、前記原動機の出力シャフトに対しても傾斜するように、前記変速伝動装置が取り付けられた、水陸両用車。
2. 前記変速伝動装置の入力シャフトの前記回転軸が車両の横方向および長手方向平面に対し略直角に配設された、請求項１に記載の水陸両用車。
3. 前記変速伝動装置の入力シャフトの前記回転軸が車両の横方向および長手方向平面に対し４５度から９０度の間の角度に配設された、請求項１に記載の水陸両用車。
4. 前記変速伝動装置の入力シャフトの前記回転軸が車両の横方向および長手方向平面に対し６０度の角度に配設された、請求項１または３に記載の水陸両用車。
5. 前記変速伝動装置の入力シャフトの前記回転軸が車両の略垂直方向に延在する、請求項１ないし４のいずれかに記載の水陸両用車。
6. 前記変速伝動装置の入力シャフトが車両の略下向き方向に延在するように前記変速伝動装置が配置される、請求項１ないし５のいずれかに記載の水陸両用車。
7. 前記平面が前記原動機の出力シャフトの回転軸を含む、請求項１ないし６のいずれかに記載の水陸両用車。
8. 前記原動機の出力シャフトの回転軸が略水平方向に延びる、請求項７に記載の水陸両用車。
9. 前記原動機の出力シャフトの回転軸が車両の長手方向に延びる、請求項１ないし８のいずれかに記載の水陸両用車。
10. 前記船舶推進ユニットが入力シャフトを有し、前記船舶推進ユニットの入力シャフトの回転軸が車両の長手方向に延びるように、前記船舶推進ユニットが配置される、請求項１ないし９のいずれかに記載の水陸両用車。
11. 前記変速伝動装置が無段変速伝動装置である、請求項１ないし１０のいずれかに記載の水陸両用車。
12. 前記変速伝動装置が出力シャフトをも含む、請求項１ないし１１のいずれかに記載の水陸両用車。
13. 前記変速伝動装置の出力シャフトの回転軸が前記変速伝動装置入力シャフトの回転軸に略平行である、請求項１２に記載の水陸両用車。
14. 前記変速伝動装置出力シャフトが車両の略下向き方向に延びる、請求項１２または１３に記載の水陸両用車。
15. 前記パワートレーンがディファレンシャルをさらに備え、車両の少なくとも２つの路面車輪がそれを介して駆動され、前記ディファレンシャルが前記変速伝動装置の出力シャフトから駆動される入力シャフトを有し、前記ディファレンシャルの入力シャフトの回転軸が前記平面に対し略直角である、請求項１２ないし１４のいずれかに記載の水陸両用車。
16. 駆動力が駆動チェーンまたはベルトを介して前記変速伝動装置の出力シャフトから前記ディファレンシャルの入力シャフトに伝達される、請求項１５に記載の水陸両用車。
17. 前記パワートレーンが、前記原動機から前記船舶推進手段および／または前記変速伝動装置に駆動力を選択的に連結するための伝達ボックスをさらに含む、請求項１ないし１６に記載の水陸両用車。
18. 前記伝達ボックスが、前記変速伝動装置への駆動力の回転方向を反転するための手段を含む、請求項１７に記載の水陸両用車。
19. 駆動力を９０度転向して伝達するために、前記原動機と前記変速伝動装置との間の駆動ラインに１対の傘車をさらに含む、請求項１ないし１８に記載の水陸両用車。
20. 前記傘歯車が傘歯車ボックス内に収容され、前記傘歯車ボックスが入力シャフトと、前記変速伝動装置の入力シャフトに接続するための第１出力シャフトとを有し、前記第１出力シャフトが前記傘歯車ボックスの入力シャフトの回転軸に対し直交する回転軸を有し、前記傘歯車ボックスが前記船舶推進ユニットを駆動するための第２出力シャフトを有し、第２出力シャフトの回転軸が前記傘歯車ボックスの入力シャフトの回転軸と一直線上に並ぶ、請求項１９に記載の水陸両用車。
21. 前記原動機から前記船舶推進ユニットへの駆動力が永久的に連結される、請求項１ないし２０のいずれかに記載の水陸両用車。
22. 少なくとも１つの路面車輪を車両の逆行方向に駆動させるために２次パワーユニットが設けられた、請求項１ないし２１のいずれかに記載の水陸両用車。

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