(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスミッション出力が車両の前部に面するようにエンジンが車両後部に向かって位置決めされ得るように適合されるインラインエンジン及び速度変換トランスミッション組立体を含む水陸両用車両のためのパワートレインであって、
該パワートレインがエンジン後部に配置される海洋推進ユニットを駆動するように構成されるパワーテイクオフ手段と、
前記トランスミッション出力を伝達するようにトランスミッションに連結された伝達駆動部と、
を備え、
該伝達駆動部は、エンジンの下側又はその一方側に沿って後方に延び且つ車両のリヤホイール駆動用の後部差動装置を駆動するように適合される第１駆動シャフトを駆動するように構成されており、エンジンの少なくとも一部がリヤホイールの前方側に位置決めされ得るように構成され、
前記海洋推進ユニットのための駆動は、前記伝達駆動部を通して供給される
ことを特徴とするパワートレイン。
【請求項２】
エンジンは車両のフロントホイールとリヤホイールとの間に位置決めされ得るように構成される請求項１記載のパワートレイン。
【請求項３】
エンジンの下方でエンジンに沿って平行に延びる第２駆動シャフトによって海洋推進ユニットを駆動するように構成される前記伝達駆動部によってパワーテイクオフ手段が提供される請求項１又は２記載のパワートレイン。
【請求項４】
エンジンの一方側に沿ってエンジンに平行に延びる第２駆動シャフトによって海洋推進ユニットを駆動するように構成される前記伝達駆動部によってパワーテイクオフ手段が提供される請求項１又は２記載のパワートレイン。
【請求項５】
前記第１駆動シャフトと前記第２駆動シャフトとは、前記第１駆動シャフトと前記第２駆動シャフトとの間に前記エンジンが位置するように配置された請求項４記載のパワートレイン。
【請求項６】
パワーテイクオフ手段は、第１駆動シャフトに適合されて第１駆動シャフトによって駆動される別の伝達駆動部を含む請求項１又は２記載のパワートレイン。
【請求項７】
海洋推進ユニットは、ウォータジェット又は海洋スクリュウプロペラである請求項１〜６の何れか１項に記載のパワートレイン。
【請求項８】
海洋推進ユニットへの駆動力が選択的に連結及び連結解除され得るように、パワーテイクオフから海洋推進ユニットへの駆動ラインに１つのデカプラが設けられる請求項１〜７の何れか１項に記載のパワートレイン。
【請求項９】
第１駆動シャフトは、後部差動装置を介して車両のリヤホイールを駆動するように構成される請求項１〜８の何れか１項に記載のパワートレイン。
【請求項１０】
伝達駆動部は、前部差動装置を介して車両のフロントホイールを駆動するように構成される第３駆動シャフトを含む請求項９記載のパワートレイン。
【請求項１１】
トランスミッションと少なくとも１つの駆動されるロードホイールとの間の駆動ラインには、１つのデカプラが設けられ、該少なくとも１つのロードホイールへの駆動力が選択的に連結及び連結解除され得る請求項１〜１０の何れか１項に記載のパワートレイン。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのデカプラは、ホイール駆動シャフトに駆動力を連結するために配置され、シンクロメッシュ機構を組み込むと共に、等速ジョイントと組み合わされる請求項１１記載のパワートレイン。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか１項に記載されたパワートレインを含む車両を特徴とする水陸両用車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陸上及び水上を走行可能である水陸両用車両で使用するのに特に好適であるパワートレインに関し、更に詳細には、水陸両用車両の海洋推進ユニット及びリヤホイールの双方を駆動するためにインラインエンジン及び速度変換トランスミッションを有する一般的な自動車両用パワートレインの適用に関する。また、本発明は、其のようなパワートレインを有する水陸両用車両に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
一般的な陸地ベースの車両のための公知の自動車両パワートレインにおいて、エンジン及び速度変換トランスミッションは、車両の長手軸線に一致するように車両前部に位置決めされる。トランスミッションの駆動端は、車両後部に面しており、車両のリヤホイールを駆動するために、駆動シャフト（プロペラシャフトとして公知である）を介して後部差動装置に連結される。
【０００３】
水陸両用車両の海洋推進ユニット及びホイールを駆動するためにインラインエンジン及び速度変換トランスミッションを使用することも公知である。例えば、米国特許第4958584号（ウイリアムソン）は、エンジン及びトランスミッションが車両後部に配置され、トランスミッション駆動端が車両前部に面するようなパワートレイン構造を開示している。プロペラシャフトは、車両のフロントホイールを駆動するためにトランスミッションから前部差動装置に駆動力を提供する。車両のリヤホイールは駆動されない。海洋推進ユニットは、エンジン後部に位置決めされ、エンジンのクランクシャフトのタイミングエンドから駆動される。この構造は、米国特許第4958584号の図５に良好に描かれている。
【０００４】
米国特許第4838194号（ウイリアムソン）は、上記米国特許第4958584号の親出願である。この特許も、インラインエンジン及びトランスミッションが車両後部に配置されているように見え、トランスミッションの駆動端が車両前部に面している、パワートレイン構造を有する水陸両用車両を開示している。フロントホイールは、後方に面する海洋駆動装置に駆動力を提供するトランスファケースからのシャフトによって駆動される。海洋駆動装置は、スクリュウプロペラに対する長いプロペラシャフトを有し、その両方は、ラダーと共に、ロード用途のために上昇することができ、海洋用途のために下降することができる。この構造は、エンジン及び速度変換トランスミッションのために車両内のいずれかに僅かな空間だけしか残さず、その位置は特に開示されていない。
【０００５】
エンジン及びトランスミッションが（一部係属の米国特許第4,958,584号の場合のように）車両リヤアクスルの後部に配置される場合、それらはプロペラシャフトの上側に配置されねばならず、重心を上昇させて陸地上及び水上の車両ハンドリングの悪化させるか又はプロペラシャフトの一方側にして、異様な重量配分を与えるか、包装の問題をもたらす。これらのオプションのいずれも、トランスファボックスへの非対称な駆動装置を要求し、パワーロスや起き得るNVH（ノイズ、振動、不快感）問題が導かれる。長い鉛直な調整可能なプロペラシャフトは、船体底部におけるシール問題をもたらし、トランスファケースの腐食問題や水の侵入が導かれる、ということに留意されたい。要するに、それは水陸両用車両のための実用的なレイアウトであるように思われない。
【０００６】
欧州特許EP0341009（ロイル）は、インラインエンジン及びトランスミッションが車両後部に設けられ、トランスミッションの出力が車両前部に面している、水陸両用車両の別の例を示している。このレイアウトにおいて、トランスミッションは、駆動シャフトを介して車両のリヤホイールを駆動し、他方、エンジン背部に配置される海洋推進ユニットは、エンジンのタイミングエンドから駆動される。
【０００７】
上記公知の水陸両用車両のパワートレイン構造には、特に、後述するようなロードオペレーションの現代車両の求められる高い要求に鑑みると、重大な不都合が存在する。
【０００８】
前進方向に車両が加速するとき、車両前部は、車両に対するホイールの回転加速に関係して上方に持ち上げられる傾向がある。それは、車両がフロントホイール駆動又はリヤホイール駆動であるか否かにかかわらず生じ、加速下での道路及びフロントホイール間のトラクションロスが導かれ易い。この問題は、車両のリヤホイールの後部にエンジンが位置決めされる公知の水陸両用車両構造において拡大する。それは、エンジン重量が持ち上げ力を相殺するような車両の前部にエンジンを有する一般的なパワートレイン構造と異なり、リヤホイール背部に位置決めされるときにエンジンの重量が持ち上げ力を増加させるからである。従って、公知の水陸両用車両構造においては、フロントホイールは加速下でトラクションを失い易い。実際上、これによって、過剰なホイールスピンやタイヤ摩耗が引き起こされる。これは、車両がフロントホイール駆動であるウイリアムソンのレイアウトで特に問題となる。
【０００９】
更に、車両がカーブを離れるときに、タイヤと道路面との間の密着は、加速及び遠心力の双方に耐えねばならない。これらの力の組合せがフロントタイヤのトラクション限界に近づくか又は越える場合、アンダーステア状態が生じる。先に記載した一般的な陸地ベースの車両パワートレイン構造の場合、エンジンの重量は、車両の前部に位置し、これにより、コーナリング時にアンダーステアになる傾向が低減される。しかしながら、エンジン重量がリヤホイール背部にある公知の水陸両用車両構造では、アンダーステアが生じる可能性を増大させるフロントホイールに対する負荷が減少する。
【００１０】
車両の前部に配置される速度変換トランスミッション及びインラインエンジンを有する一般的な陸地ベースの自動車両に四輪駆動特性をもたせることは公知である。其のような構造において、トランスミッションの出力端は、車両の後部に面し、トランスファケースは、リヤホイールのみか又はフロントホイール及びリヤホイールを選択的に駆動するために用いられる。
【００１１】
海洋推進ユニットを駆動するためにリヤホイール駆動装置を用いると共に、フロントホイールを駆動するためにフロントホイール駆動装置を用いて、水陸両用車両を駆動するためにこのタイプの自動車両パワートレインを用いることが提案されている。このようにパワートレインを用いるためには、車両の前部に向けてエンジン及びトランスミッションを通常の位置に配置することが必要となる。
【００１２】
水陸両用車両における水上走行のための後方に重量を片寄らせる必要性のために、この通常の位置にエンジン及びトランスミッションを配置することが不適当であることがわかっている。
また、ウイリアムソンの特許における教示と異なり、エンジン重量が駆動ホイールに移っていないので、後方又は中央取付け型エンジンから水陸両用車両のフロントホイールのみを駆動することが不適当であることがわかっている。このことは、湿った滑る道（wet slipways）におけるトラクションを制限し、水の残留という問題をもたらし、ホイールスピンや道路上での急速なタイヤ摩耗が引き起こされ得る。
【００１３】
本発明の目的は、一般的なインラインエンジン及び速度変換トランスミッションが利用され、上記不都合が軽減ないし実質上除去されるような水陸両用車両のためのパワートレインを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に従い、トランスミッション出力が車両の前部に面するようにエンジンが車両後部に向かって位置決めされ得るように適合されるインラインエンジン及び速度変換トランスミッション組立体を含む水陸両用車両のためのパワートレインであって、該パワートレインがエンジン後部に配置される海洋推進ユニットを駆動するように構成されるパワーテイクオフ手段を含む、前記パワートレインにおいて、伝達駆動部がトランスミッションと調和するように設けられ、該伝達駆動部は、エンジンの少なくとも一部が車両のリヤホイールの前方側に位置決めされ得るように、エンジン近傍に延びる第１駆動シャフトを介して車両のリヤホイールを駆動するように構成されることを特徴とするパワートレインが提供される。
【００１５】
特に好適な態様において、パワートレインは、エンジンが車両のフロントホイールとリヤホイールとの間に位置決めされ得るように構成される。
【００１６】
１つの好適な態様において、エンジンの下方で略平行に延びる第２駆動シャフトによって海洋推進ユニットを駆動するように構成されるトランスファボックスによってパワーテイクオフ手段が提供される。代わりに、第２駆動シャフトは、エンジンの一方側に沿って略平行に延び得る。この後者の構造において、第１駆動シャフトがエンジンの反対側に沿って第２駆動シャフトまで延びる場合に好適である。
【００１７】
他の好適な態様において、パワーテイクオフ手段は、エンジンのタイミングエンドでエンジンクランクシャフトによって駆動される。
【００１８】
更に他の好適な態様において、パワーテイクオフ手段は、第１駆動シャフトに適合されて第１駆動シャフトによって駆動される別の伝達駆動部を含む。
【００１９】
海洋推進ユニットは、ウォータジェット又は海洋スクリュウプロペラにすることができる。
【００２０】
海洋推進ユニットへの駆動力が選択的に連結及び連結解除され得るように、パワーテイクオフから海洋推進ユニットへの駆動ラインには、１つのデカプラを設けることができる。
【００２１】
好ましくは、第１駆動シャフトは、後部差動装置を介して車両のリヤホイールを駆動するように構成される。四輪駆動特性が求められる場合、伝達駆動部は、前部差動装置を介して車両のフロントホイールを駆動するように構成される第３駆動シャフトを駆動できる。
【００２２】
有益な態様において、トランスミッションと少なくとも１つの駆動されるロードホイールとの間の駆動ラインには、１つのデカプラが設けられ、該少なくとも１つのロードホイールへの駆動力が選択的に連結及び連結解除され得る。
【００２３】
ホイール駆動シャフトに駆動力を連結するために１つのデカプラが設けられる場合、該デカプラは、シンクロメッシュ機構を組み込むことができ、等速ジョイントと組み合わされ得る。
【００２４】
本発明の第２の態様に従い、本発明の第１の態様に係るパワートレインを有する水陸両用車両が提供される。
【００２５】
以下には本発明の幾つかの態様が添付図面を参照して例示として記載される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
異なる実施態様の間で共通する部品を示すために全図にわたって共通する参照符号が使用されている。
【００２７】
最初に図１〜３を参照すると、水陸両用の車両に使用されるパワートレインが全体的に２０で示されており、車両Ａの長手軸線に一致するように配置される速度変換トランスミッションすなわちギアボックス９とエンジン８とを含む長手方向パワートレイン組立体から成る。エンジンのタイミングエンド１０は、車両後部に向かって配置され、トランスミッションからの出力は、車両前部に面している。
【００２８】
伝達駆動部１３は、トランスミッション９の出力端１１に直列に適合され、トランスミッション９からカウンタシャフト１４に駆動力を伝達し、カウンタシャフトの軸線は、エンジン８及びトランスミッション９の長手軸線Ａに対してオフセットしている。カウンタシャフト１４は、後部の差動装置（differential）６を駆動するためにエンジン８の一方側に沿い且つそれに平行に延びる第１駆動シャフト１５にプロペラシャフト形式で連結されている。差動装置６は、中継シャフト７及び別の駆動シャフト１２を介して車両の右手側（図１に示されるように）リヤホイールに駆動力を提供し、他方、差動装置６は、駆動シャフト１８を介して左手側（図示のように）リヤホイールを駆動する。
【００２９】
１つ又は複数のデカプラ（図示せず）は、車両が海洋モードのときにホイールへの駆動力を選択的に切り離すために駆動されるロードホイール（主車輪）の少なくとも１つとトランスミッションとの間の駆動ラインに設けることができる。例えば、カウンタシャフト１４と第１駆動シャフト１５との間には、１つのデカプラを設けることができる。代わりに、差動装置６とリヤホイールの一方又は双方との間に、１つ又は複数のデカプラを設けることができる。この後者の構造において、そのデカプラ又は各デカプラは、差動装置６とホイール駆動シャフト１２、１８との間に、或いは、ホイール駆動シャフト１２、１８とその各々のリヤホイールとの間に設けることができる。ホイール駆動シャフト１２、１８への駆動力を分断するためにデカプラが使用される場合、シンクロメッシュ機構を組込み且つ等速ジョイントと組合わされるようなタイプに形成することができる。其のようなデカプラは、本出願人の同時係属中の国際特許出願PCT/GB01/03493に開示されており、その内容は参考のために本文に組み込まれる。
【００３０】
エンジン後部に配置された海洋推進ユニット５を駆動するためのパワーテイクオフ（パワー取り出し装置）は、エンジンのタイミングエンドでエンジンクランクシャフトによって駆動される。本実施態様において、パワーテイクオフは、エンジン８のクランクシャフトプーリ２に適合されて駆動されるカップリング１の形態で設けられる。クランクシャフトプーリ２は、エンジン８のタイミングエンドにある。第２駆動シャフト３は、一端がカップリング１に連結され、他端がデカプラ４に連結され、デカプラ４は、第２駆動シャフト３から海洋推進ユニット５への駆動力の連結及連結解除を行う。海洋推進ユニットは、海洋スクリュウプロペラ又はウォータジェットにすることができる。
【００３１】
クランクシャフトのタイミングエンドにプーリが設けられないような場合、パワーテイクオフは、任意の適当な手段によってクランクシャフトのタイミングエンドに連結することができる。例えば、パワーテイクオフは、クランクシャフトのタイミングエンドに設けられるスプロケットに連結することができるし、或いは、適当にクランクシャフトのタイミングエンドに直結することができる。
【００３２】
図示構造において、右手側のリヤホイールを駆動する中継シャフト７は、エンジン８と海洋推進ユニット５との間に配置される。中継シャフト７は、図１及び２に示すように第２駆動シャフト３の下側に位置することができるし、或いは、車両レイアウトによっては、図３に示すように、第２駆動シャフトの上側に位置することができる。四輪駆動の特性が求められる場合、カウンタシャフト１４は、後部差動装置１７を介してフロントホイール（図示せず）を駆動する第３駆動シャフト１６に連結することができる。１つ又は複数のデカプラ（図示せず）は、フロントホイールへの駆動力が選択的に連結及び連結解除することができるように、カウンタシャフト１４及び差動装置１７の間の駆動ラインに設けることができるし、或いは、差動装置１７とフロントホイールの一方又は双方との間の駆動ラインに設けることができる。
【００３３】
本発明の第２の実施態様は、図４及び５を参照して以下に記載される。エンジン、トランスミッション９、及び、伝達駆動部１３は、上述した第１実施態様と同じような形態で配置され、第１駆動シャフト１５は、伝達駆動部１３から後部差動装置６を駆動する。
【００３４】
しかしながら、この実施態様において、パワーテイクオフは、ウォータジェット５を駆動するための第２駆動シャフト３に第１駆動シャフト１５から駆動力を伝達する別の伝達駆動部２２によって設けられる。デカプラ４は、第２駆動シャフト３からウォータジェット５への駆動力の選択的な連結及び連結解除を行う。別の伝達駆動部２２は、ギヤを用いて駆動力を伝達できるが、ベルト若しくはチェーンによってプロペラシャフトから駆動力を伝達する。
【００３５】
車両が海洋モードにある間におけるロードホイールへの駆動力の選択的な連結解除を可能にするために、差動装置６からリヤホイールへの駆動ラインには、１個以上のデカプラ２４、２６が設けられる。特に好適な実施態様において、デカプラ２４、２６は、駆動ラインにやはり設けられるＣＶジョイント２８、３０の内部に設けられる。車両内のスペースが貴重である場合、デカプラ２４、２６は、シンクロメッシュ機構を組み込み且つＣＶジョイントと組み合わされる、上述したようなタイプにすることができる。其のような構造において、独立したＣＶジョイント２８、３０は不要になろう。差動装置１６及びリヤホイールの間の駆動ラインにデカプラを設けることの代替案として、１個以上のデカプラを差動装置６の中又は前に、或いは、伝達駆動部２２の中に設けることができる。
【００３６】
四輪駆動の特性が求められる場合、第１実施態様に関連して上述されたものと同じような形態で設けることができる。
【００３７】
本発明の第３実施態様は、図６〜８を参照して以下に記載される。パワートレイン５０は、車両の長手軸線に一致するように配置されるトランスミッション及びエンジン８を含む。エンジン８は、トランスミッション９の出力端１１が車両前部に面するように、車両後部に向かって取り付けられる。伝達駆動部１３は、トランスミッション９の出力端１１に適合され、トランスミッション９の出力シャフト４２に駆動連結される駆動スプロケット１８を含む。駆動スプロケット１８は、駆動ベルト３２によって駆動係合するように連結され、第１駆動スプロケット３４及び第２駆動スプロケット３６を有し、第１駆動スプロケット３４は、第１から４に取り付けられ、第２駆動スプロケット３６は、第２カウンタシャフト３７に取り付けられる。
【００３８】
第１カウンタシャフト１４は、後部差動装置６を駆動する第１駆動シャフト１５に、デカプラ３８を介して連結される。中継シャフト７を備えた後部差動装置６は、車両のリヤホイール（図示せず）を駆動するためにエンジン８の後部に配置される。
【００３９】
第２カウンタシャフト３７は、デカプラ４０を介して第２駆動シャフト３に連結される。第２駆動シャフト３は、海洋推進ユニット５、例えばウォータジェット、との連結のために、エンジン下側でその後部に延びている。
【００４０】
先の実施態様と同じように、前部差動装置１７を介してフロントホイールを駆動するために第１カウンタシャフト１４を第３駆動シャフト１６に連結することによって、四輪駆動の特性を得ることができる。図示のように、第１カウンタシャフトは、デカプラ４１によって第３駆動シャフト１６に連結され、これにより、フロントホイールへの駆動力は、選択的に連結及び連結解除を行うことができる。
【００４１】
本発明の第４実施態様が図９及び１０を参照して以下に記載される。第４実施態様は、海洋推進ユニット５を駆動する第２駆動シャフト３がエンジン下側というよりもエンジンの一方側に沿って延びるように配置されることを除いて、第３実施態様と実質上同じである。図示実施態様において、第２駆動シャフト３は、シリンダバンクの下側でシリンダブロックの下部に沿い、第１駆動シャフト１５からエンジンの反対側に沿って延びている。この構造によって、エンジンを車両下方側に配置することが可能になり、これにより、水中及び陸上の車両のハンドリング特性を改善する低い重心がもたらされる。
【００４２】
第１駆動シャフト１５がトランスファボックスを介してトランスミッションから駆動される、本発明に係るパワートレインにおいては、第１駆動シャフトの軸線は、エンジン８及びトランスミッション９の長手軸線に対してオフセットしている。従って、リヤホイールの直前にエンジン及びトランスミッションを位置決めすることができ、後部差動装置６及びリヤホイールを駆動するためにエンジンの一方側に沿って駆動シャフト１５が延びることができる。この構造によって、インライン式エンジン及びトランスミッションがリヤホイールの後部に配置される公知の水陸両用車両パワートレインに関係する多くの問題が克服される。リヤホイールの直前に配置されるエンジンによれば、エンジン及びトランスミッションの重量は、加速中における車両前部のカウンタバランス上昇に役立つ。また、車両の重心は、従来構造と比較して車両中心に向かって前方に移動し、これにより、陸上での車両の機動性及びロードホールディングが改善される。エンジン及びトランスミッションは、水上での車両の走行のためのより好ましい重量配分を提供するように、車両の後部に略向かって配置される。
【００４３】
別の実施態様（図示せず）において、エンジンの一部のみがリヤホイールの前方側に位置するようにエンジン８を取り付けることができる。これは、公知構造のようにリヤアクスルの後部にエンジンを位置決めすることなく乗員のための大きな空間を提供する点で有益かもしれない。しかるに、エンジンを車両下方に取り付けることができるので、フロントホイール及びリヤホイールの間にエンジン全体が配置される場合に有益である。これによって車両の重心が下がり、上述したように車両のハンドリングが改善される。
【００４４】
現時点で最も実用的で好適な実施例であると認められるものに関連して本発明が説明されたが、本発明は開示された構造に限定されず、寧ろ本発明の範囲に包含される様々な変更態様や等価構造をカバーする意図を有する、ということが理解されるべきである。例えば、パワーテイクオフと海洋推進ユニットとの間の駆動力がデカプラを介して連結されることは本質的なことではない。また、第１駆動シャフト１５は、一方側に沿ってというよりもエンジン８下方に延びるように配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明に係る、パワーテイクオフがエンジンのクランクシャフトプーリに連結されている、水陸両用車両のためのパワートレインの第１実施態様の斜視図である。
【図２】  図２は、図１のパワートレインの平面図である。
【図３】  図３は、図１及び２のパワートレインの変更形態の、部分断面した、側面図である。
【図４】  図４は、本発明に係る、パワーテイクオフが車両の後部差動装置を駆動する第１駆動シャフトに連結される、パワートレインの第２実施態様の斜視図である。
【図５】  図５は、図４のパワートレインの平面図である。
【図６】  図６は、本発明に係る水陸両用車両のためのパワートレインの第３実施態様の斜視図である。
【図７】  図７は、図６のパワートレインの平面図である。
【図８】  図８は、図６のパワートレインの、部分断面した、側面図である。
【図９】  図９は、本発明に係る水陸両用車両のためのパワートレインの第４実施態様の平面図である。
【図１０】  図１０は、図９のパワートレインの、部分断面した、側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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