JP4859663B2 - 水陸両用車両のステアリング - Google Patents

Description

本発明は、水陸両用車両のステアリング（舵取り装置）に関する。

水陸両用車両（以下、「水陸両用自動車（ａｍｐｈｉｂｉａｎｓ）」という）は、しばしば、同じステアリングホイールにより、陸上モードおよび水上モードで操舵される。下記特許文献１には、水陸両用自動車の簡単な形態のステアリングが開示されている。この特許文献１の提案では、ステアリングケーブルが、リア推進ユニットとステアリングコラムの内側シャフトとの間に配置されて、この回りに巻回され、ここから船舶推進ユニットに戻されている。これは簡単な構造であるが、推進ユニットの操舵に大きい力が要求される高速滑走水陸両用自動車には適していない。すなわち、特許文献１の構成の機械的長所は低いものである。自動車のステアリングコラムを使用する場合には、特許文献１のステアリングケーブルは、事故時にステアリングコラムの破壊可能性を確保するように設計された機構と矛盾し、或いは人間工学的ドライビングポジションを確保するように設計されたあらゆるテレスコピック調節機構とも矛盾するという高い危険性が存在する。

下記特許文献２に開示された他の提案では、船舶のリア推進ユニットと車両のフロントでのステアリング構造との間のリンク機構は、滑走水陸両用自動車では重量が入念に制御されるべき車両フロント位置で嵩張りかつ重いものとなってしまう。また、特許文献２のステアリングは、陸上モードおよび水上モードの両方で作動できるように適合されている。この二重性を可能にするため、陸上ステアリングシステムの作動は、高圧空気圧ラムにより所定位置に保持されるステアリングラックに基いている。これは、安全の観点から幾分不安がある。

同時に作動できる陸上ステアリングシステムおよび水上ステアリングシステムを設けることは有利であると考えられている。これにより、陸上モードから水上モードへの切換え（またはこの逆）を殆ど変化なく行うことができるため、制御システムが簡単化される。また、水中で低速で操縦するとき、特に水陸両用自動車を船架に導くときは、従属陸上ホイールのステアリング効果は、少なくとも、例えばジェットドライブに取付けられたステアリングノズルのステアリング効果に等しい。また、両システムが一緒に作動される場合、複雑なシステムが、この一方または他方のシステムに切り換えられるときに、該システムが常に初期センタリングされるようにする必要はない。最後に、ステアリングケーブルが破断しまたは動かなくなってしまうという予想できない事態が生じたときに、第二ステアリングシステムを使用できるという安全上の長所を有している。このような状況では、水上ステアリングはセルフセンタリング作用することに留意すべきである。運動のいかなる制御入力または拘束もない場合には、ジェットステアリングノズルを水が通ると、ノズルをセンタリングする傾向を有する。
米国特許第５，７２７，４９４号明細書（Ｃａｓｅｒｔａ） 米国特許第５，５９０，６１７号明細書（Ｇｅｒｅ）

本発明の一目的は、陸上ステアリングへの動力補助（パワーアシスタンス）が、高速で走行する水上推進ユニットのセルフセンタリング傾向を解消するのに必要な動力補助に一致するように、ステアリングシステムがバランスされる構成の滑走水陸両用自動車用ステアリングシステムを提供することにある。本発明の他の目的は、滑走水陸両用車両の水抵抗を低減させるべく引っ込める必要があるフロントホイール間の領域内のステアリング組立体の部品の嵩（大きさ）を小さくすることにある。

本発明によれば、リトラクタブルホイールおよび滑走船体と、水上推進ユニットと、横方向に取付けられたパワーアシスト型要素により操縦されるように配置されたフロントホイールと、前記要素に取付けられかつ横方向に移動できるように配置された作動ロッドと、可撓性連結手段とを有し、該可撓性連結手段は、前記要素の横方向移動によって水上推進ユニットの一部が操舵されるように、前記作動ロッドを水上推進ユニットの操舵可能部分に連結している構成の水陸両用車両が提供される。

好ましくは、前記横方向に取付けられた要素はリンクを介して各ホイールにリンクされており、前記リンクは、ホイールの引っ込め時に上方に折畳まれるように配置されている。陸上ステアリングおよび水上ステアリングは、同時的に作動されるように構成されている。横方向に取付けられた要素は、ラックアンドピニオンステアリングシステムで構成できる。可撓性連結手段は、好ましくは、プシュ−プルケーブルおよび作動ロッドに取付けられたプシュ−プルケーブルである。作動ロッドはステアリングコラムの前方に取付けることができる。スリーブ内で摺動可能なケーブルからなるプシュ−プルケーブル構造は、１５０ｍｍの最小曲げ半径でボディ部材と車両のパワートレーン（動力伝達機構）との間に適合するように容易に配置される。一実施形態では、ケーブルの直径は１２〜１３ｍｍ、スリーブの直径は１５〜１７ｍｍである。

本発明のステアリングシステムは、１つ以上の操舵型フロントアクスルを備えたステアリングシステムに容易に適合できる。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。

図１の左側には、ディスク４およびブレーキキャリパ６を備えたフロントホイールハブ組立体２が示されている。ハブ組立体２は上下のウィッシュボーン８、９に取付けられており、これらのウィッシュボーン８、９は、ピストン／シリンジ装置１２が、フロントホイールを図２に示す位置から図３に示す位置に上昇させることを可能にする。これにより、リンク１４（参照番号１４′で示す他側のリンクと同じ構造である）が、図１に破線で示す位置１４″まで上方に折畳まれる（明瞭化のため、折畳み位置１４″はリンク１４′について示されている）。図３はまた、船体１０の一部を示し、船体１０には、取付け板（明瞭化のため省略されている）を介してウィッシュボーン８、９が取付けられている。船体１０は滑走底１１を有している。

リンク１４、１４′には、横方向に取付けられたパワーアシスト型ステアリングラックユニット１６が連結されている。ステアリングラックユニット１６はハウジング１８内のピニオンにより作動され、ピニオンは、軸線２０上の内側ステアリングコラムにより駆動され、かつ最終的にはステアリングホイール２２により駆動される。尚、ステアリングホイール２２は、明瞭化のため極端に縮小されたスケールで概略的に示されている。

ラック移動量は端から端まで約１１４ｍｍであり、一方、ステアリングホイール２２は、端から端まで２．３回転する。ラックアーム２４にはブラケット２６が取付けられており、該ブラケット２６にはリンクロッド２８が取付けられている。リンクロッド２８の他端にはベルクランク３０が取付けられている。ベルクランク３０はピボット３２の回りで枢動されかつプシュ−プルケーブル３４に連結されており、該プシュ−プルケーブル３４は可撓性ケーシングすなわちスリーブ３６内に摺動可能に取付けられている。ラックアーム２４とベルクランク３０との連結は、ロッド２８がステアリングコラム２０の前方に位置するようにして行われる。これにより、省スペースが確保される。

図４に示すように、車両のリアには水上推進ユニット４０が配置されており、該水上推進ユニット４０は、参照番号４６で示す箇所で推進導管ハウジング４４に枢着されたステアリングノズル４２を有している。該ステアリングノズル４２にはステアリングアーム４８がボルトト止めされており、該ステアリングアーム４８にはプシュ−プルケーブル３４が連結されている。ハウジング４４のフランジ５２には、参照番号５０で示す箇所においてスリーブ３６が固定されている。スリーブ３６の直径は１５〜１７ｍｍであるのに対し、ケーブル３４の直径は１２〜１３ｍｍである。ケーブル３４およびスリーブ３６は、１５０ｍｍの最小曲げ半径で車両に配置される。船舶工学分野で知られているように、ステアリングノズル４２にはリバーシングバケットを取付けることができる。

上記ステアリングシステムには、本発明の本質的概念から逸脱することなく、更に改善を加えることができることに留意すべきである。上記システムは、「ワイヤによる操舵（ｓｔｅｅｒ ｂｙ ｗｉｒｅ）」を用いる陸上ステアリングシステム（すなわちステアリングホイールと横方向に取付けられたステアリング要素との間の機械的リンク機構を備えていないステアリングシステム）への適用に特に適している。このようなシステムは、ドライバの前方の隔壁を慣用的なステアリングコラムが通ることがなく、水が通ることに対して一層容易にシールできる点で、水陸両用自動車に特に有利である。パワーアシスト型ステアリングシステムは、油圧、油圧／電気のハイブリッド、電気または磁石を用いることができる。水上ステアリングシステムへの入力は、操舵されるリアアクスルから行うこともできる。しかしながら、これは、殆どのリアホイールステアリングシステムが、ときどき、フロントホイールとの位相外れ態様でリアホイールを操舵するという事実を考慮に入れた何らかの制御手段を必要とする。

２つ以上の水上推進ユニットが使用される場合には、これらのステアリングノズルは、互いに確実に同相で回転するように機械的にリンクされる。このようなリンク機構には、陸上ステアリング用のアッカーマンジオメトリに匹敵する何らかのジオメトリを採用できる。２つ以上のフロント操舵型アクスルが使用される場合には、これらのアクスルに、それぞれのホイールを操舵するための油圧シリンダを設けることができる。２つのフロント操舵型アクスルおよび２つの水上ドライブを用いる場合には、ケーブルは各操舵型アクスルからそれぞれの水上ドライブに取入れることができる。

ジェットフランジへのケーブルスリーブの上記固定方法は、簡単かつ安価な解決方法である。船舶工学分野で知られているように、ブラケットまたはロックナットを用いてケーブルスリーブをジェットフランジに固定し、ケーブルスリーブの長手方向調節ができるようにするのが好ましい。

上記ステアリングシステムは、ベルクランクのアームの長さにより設計段階で固定される、陸上ステアリングと水上ステアリングとの固定比を表すものである。このような固定比の欠点よりも、システムがコンパクトで、簡単でかつ軽量であることの長所の方が上回り、これらの各長所は、リトラクタブル（引っ込め可能）ホイールが取付けられる場合に特に有効である。

本発明によるリトラクタブルホイールを備えた水陸両用自動車のフロントホイールステアリング構造を上方および後方から見た斜視図である。 図１の水陸両用自動車の１つのフロントホイール構造の側面図であり、明瞭化のためフロントホイールを除去したところを示すものである。 図２のフロントホイール構造の側面図であり、水上モードにおいてホイールが引込められた位置にあるところを示すものである。 図１のステアリング構造により操舵される図１の水陸両用自動車の水上推進ユニットを示す平面図である。

符号の説明

２ フロントホイールハブ組立体
１０ 船体
１４、１４′ リンク
１６ ステアリングラックユニット
３４ プシュ−プルケーブル
３６ 可撓性ケーシング（スリーブ）
４０ 水上推進ユニット
４２ ステアリングノズル
４４ 推進導管ハウジング
４８ ステアリングアーム

Claims (8)

1. 滑走水陸両用車両において、
   リトラクタブルホイールハブ組立体は、車両に回転可能に連結されており、車両に対して陸上位置から水上位置に上昇されるよう構成され、
   パワーアシスト型ステアリングラックユニットは、車両に連結されており、ラックアームを備え、前記ラックアームは、車両に対してラックアームを動かすステアリングコラムの回転によって作動され、前記ラックアームは、前記ホイールハブ組立体にリンクによって連結され、前記リンクは、ホイールハブ組立体を陸上位置から水上位置に上昇させるよう前記ラックアームの端と折畳み可能に連結され、
   ブラケットは、前記ラックアームに連結され、車両に対して、前記ラックアームと共に動くように構成され、
   ベルクランクは、車両に回転可能に連結されており、ピボットの回りで回転するよう構成され、
   作動ロッドは、前記ブラケットと前記ベルクランクに連結されており、前記作動ロッドは、ピボットの回りでベルクランクが回転するように、ラックアームの動きをベルクランクに伝え、
   水上推進ユニットは、車両に回転可能に連結された操縦可能な部分を有し、
   ケーブルは、前記ベルクランクを前記水上推進ユニットの前記操縦可能な部分に連結し、前記ケーブルは、水上推進ユニットの操縦可能な部分が回転するように、ベルクランクの動きを伝えることを特徴とする滑走水陸両用車両。
2. 陸上ステアリングおよび水上ステアリングは、同時的に作動されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の滑走水陸両用車両。
3. 前記パワーアシスト型ステアリングラックユニットは、ラックアンドピニオンステアリングシステムであることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項記載の滑走水陸両用車両。
4. 前記ケーブルはプシュ−プルケーブルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の滑走水陸両用車両。
5. 前記プシュ−プルケーブルは、前記ベルクランクを介して作動ロッドに連結されていることを特徴とする請求項４記載の滑走水陸両用車両。
6. 前記作動ロッドはベルクランクを前記パワーアシスト型ステアリングラックユニットに連結し、前記作動ロッドはステアリングコラムの前方に取付けられていることを特徴とする請求項５記載の滑走水陸両用車両。
7. １つ以上のフロントホイールアクスルが取付けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の滑走水陸両用車両。
8. １つ以上の操舵型水上推進ユニットが取付けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の滑走水陸両用車両。

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