(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の中間部又は後部に搭載された横置きのエンジン（１２）を備え、
前記エンジンが、走行用後輪（３０）、及び、前記車両の長手方向の軸に対して実質的に平行な軸状の動力伝達シャフト（３７）を介して船舶用の推進ユニット（３８）を駆動させるように配置されている水陸両用車両であって、
前記エンジンの下部（８）が、前記動力伝達シャフトの軸（３７）より下方であるように、前記エンジンが前記船舶用推進ユニットへの動力伝達に対して搭載されており、
前記車両は、船舶状態において水面から浮き上がることが可能な下部（６０）を有することを特徴とする水陸両用自動車。
【請求項２】
走行用車輪（２０、３０）が、船舶の移動のために、上昇した姿勢（図５）で収容されるように配置されている請求項１記載の車両。
【請求項３】
前記後輪が、デファレンシャル（１６）及び前記デファレンシャルと少なくとも一つの前記後輪（６０）との間に具備されている分断機（３４）を介して、前記エンジンにより駆動される請求項１又は２記載の車両。
【請求項４】
前記船舶用推進ユニットが、前記エンジン及び走行用トランスミッションから駆動されるように配置されている請求項３記載の車両。
【請求項５】
前記船舶用推進ユニットが、前記エンジン、前記走行用トランスミッション及び前記デファレンシャルから駆動されるように配置されている請求項４記載の車両。
【請求項６】
前記船舶用推進ユニットが、前記エンジン、前記走行用トランスミッション及び前記デファレンシャルから、別の分断機を介して駆動されるように配置されている請求項５記載の車両。
【請求項７】
前記デファレンシャルが、エンジンの後方に搭載されている請求項３〜６の何れかに記載の車両。
【請求項８】
重心（６）が、浮力の中心（Ｂ）の上方に３３５ｍｍ以下である請求項１〜７の何れかに記載の車両。
【請求項９】
前記重心が、浮力の中心の上方に２７５ｍｍ以下である請求項８記載の車両。
【請求項１０】
前記下部が、１．４〜１４ｍ２の間の水線面の表面を有する請求項１〜９の何れかに記載の車両。
【請求項１１】
前記下部が、６〜７．６ｍ２の間の水線面の表面を有する請求項１０記載の車両。
【請求項１２】
前記車両の重心が、前記車両の船殻の下部の上方に５１０ｍｍ以下である請求項２、１０又は１１の何れかに記載の車両。
【請求項１３】
前記車両の重心が、前記車両の船殻の下部の上方に４５０ｍｍ以下である請求項１２記載の車両。
【請求項１４】
請求項２に従った場合に、車両の大きさ、負荷及び形状に従って、傾心の高さ（ＭＺ）が、３７０〜１８０ｍｍの間である請求項２〜１３の何れかに記載の車両。
【請求項１５】
車両の負荷及び形状に従って、前記傾心の高さが、３７０〜２９０ｍｍの間である請求項１４記載の車両。
【請求項１６】
車両の大きさ、負荷、形状、及び前記車両が排水状態又は浮上状態であるかに従って、前記車両の喫水線での船幅に対する前記傾心の高さの比率（ＭＺ／ＸＳ又はＭＺ／ＸＰ）が、０．１０〜０．３３の間である請求項２、１０又は１１の何れかに記載の車両。
【請求項１７】
車両の負荷、形状及び前記車両が排水状態又は浮上状態であるかに従って、前記車両の喫水線での船幅に対する前記傾心の高さの比率が、０．１４〜０．２１の間である請求項１６記載の車両。
【請求項１８】
車両の大きさ、負荷、形状、及び前記車両が排水状態又は浮上状態であるかに従って、水線面の領域に対する前記傾心の高さの平方の比率（ＭＺ２／ＡＰ）が、０．００４〜０．０５２の間である請求項２、１０又は１１の何れかに記載の車両。
【請求項１９】
車両の負荷、形状、及び前記車両が排水状態又は浮上状態であるかに従って、水線面の領域に対する前記傾心の高さの平方の比率が、０．００７〜０．０２１の間である請求項１８記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【背景技術】
実用的な水陸両用車両は、一般的に、それらのエンジンが中央か或いは車両の後方の何れかに搭載されており、船舶状態における進行中に「ノーズアップ」姿勢を確保している。このような構造の一つの例が、日本国特許出願公開昭６３−０９３６０７号公報（マツダ株式会社）に図示され記載されている。このマツダの提案は、後輪及び／又は、軸の動力伝達を介して、この場合はポンプジェットである船舶用推進ユニットを選択的に駆動させるように配置された後部に横置きに搭載されたエンジンを有している水陸両用車両である。特にそのエンジンは、少なくとも部分的に、後輪の駆動軸より上に搭載されている。そのポンプジェットは、「トランスファ装置」と呼ばれるギアボックスからシャフトにより駆動される。そのトランスファ装置は、要求される前輪又はポンプジェットに動力を供給するように設計されており、エンジンからデファレンシャルのリングギアを経てそれ自身を駆動させる。そのトランスファ装置は、エンジンの先に搭載されている。このマツダの構造は、結果として、ポンプジェットの駆動軸より上にエンジンを搭載することが必要である。中央から船舶用ポンプジェットへのこのシャフトは、車両が走行状態の際に適当なランプ角を付与するように、当該車両の後部に適当な接地クリアランスを具備するように搭載される必要がある。従って、同等の純粋な船舶の場合と比較して、車両の重心は高くなる。その上、水陸両用車両はバラストを積むことが不可能であるので、低い乾舷の車両の船舶状態におけるロールを考慮する場合には、浮力の中心に対する重心の高さのいかなる増加も重要事項である。
【０００２】
【発明の開示】
従って、本発明の目的は、浮力の中心に対する重心の高さを減少させて、適当な接地クリアランスに対応した安定性が向上された水陸両用車両を提供するである。
【０００３】
本発明の水陸両用車両によれば、車両の中間部又は後部に搭載された横置きのエンジンを備え、前記エンジンが、走行用後輪、及び、前記車両の長手方向の軸に対して実質的に平行な軸状の動力伝達シャフトを介して船舶用の推進ユニットを駆動させるように配置されており、前記エンジンの下部が、前記動力伝達シャフトの軸より下方であるように、前記エンジンが前記船舶用推進ユニットへの動力伝達に対して搭載されており、前記車両は、船舶状態において水面から浮き上がることが可能な下部を有することを特徴とする。
【０００４】
本発明は、「ノーズアップ」を確保することを支援することとは別に、水面から浮き上がるように設計された水陸両用車両に有益である構造を提供する。
【０００５】
車両が浮き上がることが可能なように、車両の船殻の下部が設計されている。この目的を支援するために、本出願人の同時継続している国際公開ＷＯ９５／２３０７４号に示されるように、船舶状態において車輪が上昇した姿勢で収容されるように配置されても良い。
【０００６】
前記後輪が、デファレンシャル及び前記デファレンシャルと少なくとも一つの前記後輪との間に具備されている分断機を介して、前記エンジンにより駆動されることが好ましい。前記船舶用推進ユニットが、前記エンジン及び走行用トランスミッションにより駆動されることが好ましい。さらに、前記デファレンシャルを介していることが好ましい。別の分断機が、前記デファレンシャルと前記船舶用推進ユニットとの間に具備されても良い。前記デファレンシャルは、前記エンジンの後方に搭載されていることが好ましい。
【０００７】
本発明による水陸両用車両は、十分な復元モーメントが確保されるように、重心が、浮力の中心より上方に３３５ｍｍ以下であることが好ましく、２７５ｍｍ以下であることがより好ましい。それが水面から浮き上がるように設計されている場合には、水面から浮き上がる際の前記車両の船殻の水線面の表面全体が、１．４〜１４ｍ２の間であることが好ましく、６〜７．６ｍ２の間であることがより好ましい。前記重心は、前記船殻の下部から５１０ｍｍ以下であることが好ましく、４５０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【０００８】
傾心、車両の喫水面での船幅及び水線面の領域（前記車両が水面から浮き上がるように設計されている場合）は、車両の安定性の有効なパラメータである。車両の大きさ、負荷及び形状に従って、前記傾心の高さが３７０〜１８０ｍｍの間であることが好ましく、前記傾心の高さが３７０〜２９０ｍｍの間であることがより好ましい。さらに、前記車両の喫水線での船幅に対する傾心の高さの比率が、０．１０〜０．３３の間であることが好ましく、０．１４〜０．２１の間であることがより好ましい。水線面の領域に対する傾心の高さの平方の比率が、０．００４〜０．０５２の間であることが好ましく、０．００７〜０．０２１の間であることがより好ましい。これらの全ての比率は、車両の大きさ、負荷、形状、及び適切な場合には、前記車両が排水状態又は浮上状態であるかに従う。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。ここにおいて、
図１は、本発明の第１実施形態の概略側面図である。
図２は、第１実施形態の動力伝達系の後方から一方の側への斜視図である。
図３は、図２に示されるものとは別の本発明の第２実施形態のための動力伝達系の斜視図である。
図４は、船舶状態において車輪が収容され、排水状態において平均の負荷の車両の浮力の中心に対する重心を示す第１実施形態の側面図である。
図５は、水面から浮上する車両を示す図４と同様の側面図である。
図６は、明瞭にするために内部の詳細を省略し、同様の平均の負荷での浮力の曲線を示す図４のＡ−Ａ線での図４の車両の断面図である。
図７〜９は、表２に記載のデータ表に列挙された寸法を示す図である。
図７は、図６と同様に車両の横方向の断面を示す。
図８は、横方向の断面をさらに簡素化して示す。
図９は、排水状態において車輪が下がった車両を示す、図４と同様の外観図である。
これら３つの図は、車両の長手方向に沿って平均化された船幅寸法である寸法Ｘを除き自己を説明している。明らかに、船幅寸法は、船殻が最大幅となる箇所より車輪のアーチが切り取られている箇所の方が小さい。
図１０は、クレームされたような構造に従って実用的に考慮された最小（１３２）、典型的な（３２）及び最大（２３２）のサイズの水陸両用車両を示している。
【００１０】
第１実施形態を示す図１は、浮上性の水陸両用車両３２の後方３３に配置された横置きのエンジン１２を示している。一列に並んでいるトランスミッション１４を介して駆動するエンジン１２は、後輪３０若しくは船舶用推進ユニット（この場合はポンプジェット）３８のいずれか一方又は両方を、後輪（一つの分断機でも十分である）及びシャフト１８へのディファレンシャル１６及び分断機３４を介して駆動させる。船舶用推進ユニット３８は、デファレンシャル１６から動力が伝達された動力伝達ギアボックス２２、別の分断機３６及びシャフト３７を介して駆動されるように配置されている（図２）。ポンプジェットが図示されているが、公知の船舶用スクリュープロペラを用いても良い。図３に示される第２実施形態において、図１と同様に、横置きのエンジン１２’が車両の後部に搭載されている。そのエンジン１２’の一方の端部４２に搭載されている動力伝達装置４０は、エンジン１２’の近傍で平行に位置するトランスミッション４４を駆動させる。この配置は、一般的に「ラップ  アラウンド  トランスミッション（wrap around transmission）」として知られている。トランスミッション４４は、一列に並んでいるデファレンシャル４６に連結されている。
【００１１】
図１における車輪３０の配置と同様の後輪（不図示）を駆動させる駆動軸４８は、デファレンシャル４６の一方の側から駆動される（一つ或いは複数の）分断機５０に連結されている。デファレンシャル４６から駆動される動力伝達ギアボックス５２は、シャフト３７’を介してポンプジェット５６を駆動させる分断機５４を駆動させる。
【００１２】
図４及び６は、浮力の中心Ｂと重心Ｇとの関係を示している。船舶状態の車両３２が一方に傾くと、喫水線ＷＬＤ（図６においてはＷＬＳ）が水位ｗｌとなるので、浮力の中心（浮心）が、浮力曲線ｘに沿って浮力の中心ｂに移動する。浮力曲線ｘは、傾心（メタセンタ）Ｍを中心としている。浮力の中心がＢからｂへ移動するに従い、復元モーメントが大きくなり、その結果として、寸法ＧＺに相当する復元モーメントがｂで車両を復元させるのに作用する。従って、Ｂに対してより高いＧ或いは寸法ＢＧが増加するにつれて、ＧＺが減少することを理解される。それ故に、エンジン１２（１２’）の下部８を、軸状の動力伝達シャフト３７（３７’）の軸３５より下方に確保することにより、本実施形態においては、燃料タンクに燃料を満タンにし、運転者及び一名の乗員を乗せた通常の負荷状態で、ＢＧ間が２７５ｍｍ以下となっている。
【００１３】
さらに、図４は、車輪が水をさらわないように水面から浮き上がるのを支援する、船舶状態において上昇された車輪２０、３０を示している。後方に重量が偏っているため、喫水線ＷＬＤ（排水状態における喫水線）が車両のホイールベースに対して平行でないことに注意すべきであり、その結果として、静止状態においてさえ車両は「ノーズアップ」の状態となっている。
【００１４】
図５は、水面から浮き上がっている車両を図示している。ＷＬＦは車両の前方の喫水線を表している。水面から浮き上がっている際に、車両は水面の中よりむしろ水面上にあることに注意すべきである。ＷＬＲは車両の後方の喫水線を表している。図６において明確に分かるように、浮上している車両は、その通過によって水面に波の谷を形成する。ＷＬＳは車両の後方に対する周囲の水位である。
【００１５】
図６において、浮上した際の喫水線での船幅が、排水状態のそれより広いか否かを理解することができる。車両の両側には、前後輪のアーチの間にステップ７０、７２が設けられており、四輪駆動車のサイドステップのように地上での車両への乗車が容易になっている。車両が単に浮いているような場合に（図７）、排水状態においてこれらステップは水中に入っている。車両が浮上している場合には、車両の前方と後方との間で状態の変化があるが、これらステップは、車両の中央部における喫水線上にある。
【００１６】
実際的に図１に示される車両に以下のパラメータを適用する。
【表１】
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エンジンの下部８より上方にあるシャフト３７（３７’）を有することにより、エンジンを低くすることが可能となる。これにより、後輪への駆動角度が向上すると共に、結果として以下の点が向上する。
(i)  路上走行時のハンドリングが向上する−コーナリング時のロールが減少し、グリップが良くなる。
(ii)  水面から浮き上がっている際の船舶時のハンドリングが向上する。
(iii)  排水状態における船舶の安定性が向上する。
(iv)  船舶状態での回転時に一方に傾く傾向が減少する。
(v)  船幅を増加させることなく、浮上状態での横方向の安定性が向上する（船幅の増加は、全ての浮上時の船進において、高スピードでの水の抗力、高スピード及びロールでの硬い乗り心地を増加させることに注意すべきである）。
(vi)  船幅を増加させることなく、排水状態での横方向の安定性が向上する。この船幅の増加は、船のコストを増加させ、ロール角度を減少させて、乾舷を超えて浸水が生じると共に、自動車の路上走行モードのための実用的な幅を超える。
【００１７】
さらに詳細なパラメータが同実施形態に適用されるが、以下のように負荷状態が異なる（浮上状態で車輪が上昇した際に、重心が約３３ｍｍ分上昇し、浮力の中心が、重心と同様の長手方向及び横方向の位置にあることに注意すべきである）。
【表２】
0004458400.tif 000003
これらのパラメータから、この実施形態では、重心が車両の船殻の下部から４５０ｍｍ以上離れていないことが明らかである。さらに、車両の負荷及び形状に従って、傾心の高さが３７０ｍｍ〜２９０ｍｍの範囲内である。
【００１８】
車両の喫水線での船幅に対する傾心の高さの比率は、上記のデータから容易に算出され、車両の負荷、浮上性の車両のために引っ込められた車輪、車両の形状、及びそれが排水状態又は浮上状態にあるかに従って、０．１４〜０．２１の間であることが理解される。この比率は水面上での横方向の安定性の有効な指標であり、高い比率は高い安定性を示す。比較のために、ロウソン（K.J.Rawson）及びトゥッパー（E.C.Tupper）著の「基礎船舶理論（Basic Ship Theory）」第１巻第４節では、０．１４３という船舶の典型的な値が記載されている。この場合において、この水陸両用車両は、ロウソン及びトゥッパーにより記載された船舶より向上された安定性を有している。
【００１９】
水線面の領域に対する傾心の高さの平方の比率は、横方向及び長手方向の両方の軸における安定性の指標として、浮上性の車両に特に有益である。この比率は、上記のデータから容易に算出され、上記と同一の条件で、０．００９〜０．０２１の間であることが理解される。即ち、この比率は、車両の負荷、浮上性の車両のために引っ込められた車輪、車両の形状、及び排水状態又は浮上状態にあるかに従う。
【００２０】
上記のパラメータは、上述したように、図１に従った水陸両用車両３２のために算出されたものであり、さらに図１０において、クレームに従った典型的な水陸両用車両として図示されている。クレームされたような構造に従って実用的に考慮された最小の水陸両用車両が、図１０において１３２で示されている。船殻のデザインに従って、その重心が車両３２より約６０ｍｍ高くなっており、その水線面の領域が１．４３ｍ２となるように考慮されている。その傾心は、車両３２より約５０ｍｍ低くなっており、静止状態の喫水線でのその船幅が１．２ｍとなっている。浮上状態の喫水線での船幅は０．９ｍである。
【００２１】
これらのパラメータから、そのような車両は、重心が浮力の中心より上方に３３５ｍｍ以下であり、船殻の下部から５１０ｍｍ以下である。傾心の高さは２６０ｍｍ〜１８０ｍｍの間で変化する。そして、その喫水線での船幅に対する比率は、０．１４〜０．３３の間で変化する。水線面の領域に対する傾心の高さの平方の比率は、０．０１１〜０．０５２の間で変化する。
【００２２】
同様に、クレームされたような構造に従って実用的に考慮された最大の水陸両用車両が、図１０において２３２で示されている。車両３２よりその重心が４０ｍｍ高くなっており、その水線面領域が１０〜１４ｍ２となっている。その傾心は、車両３２と同一の高さである。静止状態の喫水線での船幅は２．３ｍであり、浮上状態の喫水線での船幅は２．４ｍである。
【００２３】
これらのパラメータから、そのような車両の重心は、浮力の中心より上方に３１５ｍｍ以下であり、船殻の下部から４９０ｍｍ以下である。傾心の高さは、３３０ｍｍ〜２５０ｍｍの間で変化する。喫水線での船幅に対するその比率は、０．１０〜０．１４の間で変化する。水線面の領域に対する傾心の高さの平方の比率は、０．００４〜０．１０９で変化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態の概略側面図である。
【図２】図２は、第１実施形態の動力伝達系の後方から一方の側への斜視図である。
【図３】図３は、図２に示されるものとは別の本発明の第２実施形態のための動力伝達系の斜視図である。
【図４】図４は、船舶状態において車輪が収容され、排水状態において平均の負荷の車両の浮力の中心に対する重心を示す第１実施形態の側面図である。
【図５】図５は、水面から浮上する車両を示す図４と同様の側面図である。
【図６】図６は、明瞭にするために内部の詳細を省略し、同様の平均の負荷での浮力の曲線を示す図４のＡ−Ａ線での図４の車両の断面図である。
【図７】図７は、表２に記載のデータ表に列挙された寸法を示す図であり、図６と同様に車両の横方向の断面を示す。
【図８】図８は、表２に記載のデータ表に列挙された寸法を示す図であり、横方向の断面をさらに簡素化して示す。
【図９】図９は、表２に記載のデータ表に列挙された寸法を示す図であり、排水状態で車輪が下がった車両を示す、図４と同様の外観図である。
【図１０】クレームされたような構造に従って実用的に検討された最小（１３２）、典型的な（３２）及び最大（２３２）のサイズの水陸両用車両を示している。
【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】
0004458400.tif 000012
【図１０】
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