專利名稱：兩棲車輛的制作方法
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的兩棲車輛通常將其發(fā)動機(jī)安裝在車輛的中間或者后部，以確保在以船用模式行駛時(shí)“船頭翹起”。在日本專利公告第63-093607號(馬自達(dá)汽車株式會社)中公開了這種構(gòu)造的一個(gè)例子。這項(xiàng)馬自達(dá)申請為一輛兩棲車輛，其發(fā)動機(jī)橫置在車輛后部，用來驅(qū)動后車輪和/或通過一軸向傳動裝置驅(qū)動一船用推進(jìn)裝置，該船用推進(jìn)裝置在該案中為一噴水推進(jìn)器。具體地說，發(fā)動機(jī)的至少一部分安裝在后車輪驅(qū)動軸的上方。噴水推進(jìn)器由一從稱為“轉(zhuǎn)換裝置”的齒輪箱中伸出的軸驅(qū)動。轉(zhuǎn)換裝置設(shè)計(jì)成給前車輪或噴水推進(jìn)器提供所需的動力，而其自身由發(fā)動機(jī)通過一差動器上的環(huán)形齒輪來驅(qū)動。轉(zhuǎn)換裝置安裝在發(fā)動機(jī)的前面。這樣一來這種馬自達(dá)構(gòu)造必須將發(fā)動機(jī)安裝在噴水推進(jìn)器傳動軸的上方。而該傳動軸又位于船用噴水推進(jìn)器的中央，安裝在車輛尾部上的船用噴水推進(jìn)器必須提供足夠的離地距離，以便車輛可在角度足夠大的坡道上行駛。從而車輛重心高于單純作為船舶時(shí)的重心。此外，由于兩棲車輛無法鎮(zhèn)重，考慮到低干舷車輛作為船用模式時(shí)的側(cè)傾，重心與浮心相對高度的任何增加都不利于兩棲車輛的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的兩棲車輛包括一橫置在中部或后部的發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)用來驅(qū)動后車輪和/或通過一軸向傳動裝置驅(qū)動一船用推進(jìn)裝置，其特征在于，發(fā)動機(jī)相對船用推進(jìn)裝置的傳動裝置安裝成發(fā)動機(jī)底面位于該傳動裝置的軸線以下。
除了有助于確?！按^翹起”，本發(fā)明還有利于兩棲車輛在水面上滑行。
最好是，車輛體的底面設(shè)計(jì)成使該車輛能夠滑行。為此，如我們的同在審理中的WO 95/23074號專利申請所示，車輪在船用模式下可向上收起。
后車輪最好通過一差動器由發(fā)動機(jī)驅(qū)動，該差動器與至少一后車輪之間有一分離器。船用推進(jìn)裝置最好通過該差動器由發(fā)動機(jī)和車輪傳動裝置驅(qū)動。在差動器與船用推進(jìn)裝置之間可設(shè)置另一個(gè)分離器。差動器最好安裝在發(fā)動機(jī)的后部。
根據(jù)本發(fā)明的兩棲車輛，重心以不超出浮心上方335mm為宜，最好是不超出275mm，從而確保一足夠的扶正力矩。當(dāng)設(shè)計(jì)用來滑行時(shí)，車輛體滑行時(shí)整個(gè)滑行面積在1.4至14m2之間為宜，最好是在6至7.6m2之間。重心離車體底面以不大于510mm為宜，最好是不大于450mm。
穩(wěn)心高度、車輛水線處寬度、和吃水面面積(車輛設(shè)計(jì)為在水面滑行時(shí))都是表示車輛穩(wěn)定性的有用參數(shù)。穩(wěn)心高度以在370至180mm之間為宜，最好在370至290mm之間，這決定于車輛的大小、負(fù)載和構(gòu)型。進(jìn)一步，穩(wěn)心高度與車輛水線處船寬的比率以在0.10至0.33之間為宜，最好在0.14至0.21之間。穩(wěn)心高度的平方與滑行面積之比以在0.004至0.052之間為宜，最好是在0.007至0.021之間。所有這些比率都取決于車輛的大小、負(fù)載、構(gòu)型以及車輛是處于排水模式還是滑行模式。


下面將參照

本發(fā)明的各實(shí)施例，附圖中圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的側(cè)視圖；圖2為從該第一實(shí)施例動力系后方一側(cè)看去的透視圖；圖3為可替換圖2中所示動力系的本發(fā)明第二實(shí)施例的透視圖；圖4為該第一實(shí)施例的側(cè)視圖，示出平均載荷下與浮心相對的重心，車輛處于排水模式和車輪收起的船舶模式；圖5為類似于圖4的側(cè)視圖，示出車輛滑行；圖6為從圖4中A-A截取的圖4所示車輛的截面圖，示出了在同樣的平均載荷下的浮力曲線，其中為清楚起見省略內(nèi)部細(xì)節(jié)；圖7至9示出在本說明書第6頁數(shù)據(jù)表中列出的各尺寸；圖7類似于圖6，示出車輛的一橫截面；圖8為另一簡化橫截面圖；以及圖9為類似于圖4的外部視圖，示出排水模式下的車輛，且車輪降下。
除了車輛長度上的平均船寬尺寸X，這三個(gè)圖可相互說明，顯然，船寬尺寸在車輪拱形缺口處比在車體全寬處小。
圖10示出根據(jù)所要求保護(hù)的構(gòu)造，實(shí)際應(yīng)用中可取的最小尺寸132、典型尺寸32、及最大尺寸232的兩棲車輛。
具體實(shí)施例方式
圖1為第一實(shí)施例，示出一面朝滑行兩棲車輛32后部33的橫置發(fā)動機(jī)12。發(fā)電機(jī)12通過一軸向傳動裝置14驅(qū)動后車輪30或船用推進(jìn)裝置(在本案中為一噴水推進(jìn)器)38，或通過后車輪和軸18的差動器16和分離器34(一個(gè)分離器就足夠)來驅(qū)動兩者。船用推進(jìn)裝置38通過由差動器16提供動力的傳動齒輪箱22、另一分離器36和軸37(圖2)受驅(qū)。雖然圖中示出的是噴水推進(jìn)器，但也可使用通常的船用螺旋漿。在圖3所示第二實(shí)施例中，一橫置在車輛后部的發(fā)電機(jī)12’與圖1中發(fā)動機(jī)類似。在發(fā)動機(jī)12’的一端42安裝有一傳動驅(qū)動器40用來驅(qū)動與發(fā)動機(jī)12’平行并相鄰設(shè)置的傳動裝置44。這種布置方式即通常所述的“環(huán)繞式傳動裝置(wraparound transmission)”。傳動裝置44與軸向差動器46相連接。
與圖1中車輪30的布置相同，用來驅(qū)動后車輪(未示出)的主動軸48與由差動器46的任一邊驅(qū)動的分離器50連接。由差動器46驅(qū)動的傳動齒輪箱52用來驅(qū)動分離器54，該分離器通過軸37’驅(qū)動噴水推進(jìn)器56。
圖4和6示出浮心B與重心G之間的關(guān)系。當(dāng)車輛32在船用模式下側(cè)傾、使得水線WLD(圖6中WLS)變?yōu)閣1時(shí)，浮心沿浮力曲線x移到b。浮力曲線x以穩(wěn)心M為其圓心。隨著浮心從B移動到b，產(chǎn)生一扶正力矩，從而在b點(diǎn)有一大小為GZ的扶正力矩用來扶正車輛。因此可以看出，G相對B越高或隨著尺寸BG的增加，GZ將減小。因此通過確保發(fā)動機(jī)12(12’)底面8在軸向傳動軸37(37’)的軸線35以下，在本實(shí)施例中BG在燃料箱注滿燃料、一個(gè)駕駛員和一個(gè)乘客的通常負(fù)載情況下不會大于275mm。
圖4還示出在船用模式下車輪20、30收起，這有助于滑行，因?yàn)檐囕喸谒袝斐勺枇?。注意由于重心靠后，水線WLD(排水模式下的水線)不與車輛軸距平行，所以即使在靜態(tài)時(shí)也呈“船頭翹起”。
圖5示出了車輛的滑行。WLF表示車輛前方的水線。注意當(dāng)滑行時(shí)，車輛處于水面上而不是在水中。WLR代表車輛后方的水平面，從圖6可清楚看出，滑行的車輛在水中通過時(shí)產(chǎn)生一波谷。WLS為車輛的后部船旁水平面。
從圖6可以看出為什么水線處船寬滑行時(shí)比排水模式下寬。車輛兩邊在前后車輪拱形之間各有一臺階70、72，以便于在陸地上時(shí)踏入車輛，這與四輪驅(qū)動車輛側(cè)面臺階一樣。這些臺階在車輛只是浮起(圖7)處于排水模式時(shí)淹沒在水中。當(dāng)車輛滑行時(shí)，盡管車輛的前后部之間高低不同，但這些臺階在車輛中心部位中處于水線上。
實(shí)際應(yīng)用中圖1所示的車輛使用下列參數(shù)靜態(tài)時(shí)滑行時(shí)水線長度4.47m 3.4m水線處船寬 1.85m 2.0m吃水面面積，額定值(AP) 8.3m26.8m2由于軸37(37’)位于發(fā)動機(jī)底面8上方，因此發(fā)動機(jī)可以降低。這可提高后車輪驅(qū)動角并導(dǎo)致下列改進(jìn)(i)陸地操縱性能提高—轉(zhuǎn)彎時(shí)不容易側(cè)翻，抓地性好。
(ii)水上滑行時(shí)船用操縱性能提高。
(iii)排水模式下船體穩(wěn)定性提高。
(iv)船用模式下轉(zhuǎn)彎時(shí)不易側(cè)傾。
(v)滑行時(shí)具有更好的橫向穩(wěn)定性而不必增加船寬(注意增加船寬會增加在高速時(shí)的阻力、在高速時(shí)的行駛難度和在海上航行時(shí)的側(cè)傾)。
(vi)在排水模式下，橫向穩(wěn)定性提高而不必增加船寬，而增加船寬會增加船體成本；容許側(cè)傾的角度減小，從而容易發(fā)生干舷高被超過、船體進(jìn)水的情況；以及船寬超過車輛實(shí)際所需寬度。
用于相同實(shí)施例但不同負(fù)載條件下的更詳細(xì)的參數(shù)如下所示(注意，滑行模式下車輪收起時(shí)，重心升高約33mm，浮心處于與重心相同的縱向和橫向位置)負(fù)載條件例1空載例2駕駛員+燃料+2個(gè)乘客+行李平均船寬-mm(X) 1326 1332水線處船寬，靜態(tài)-mm(XS) 1830 1850水線處船寬，滑行時(shí)-mm(XP) N/A 2000船底斜度-度數(shù)(θ) 9 9重心超過船底以上-mm(Zcg) 401 395重心離船尾距離-mm(Scg)1680 1680吃水深度-mm(D) 301 330吃水面長度，靜態(tài)-mm(LWP) 4400 4470由于傾斜造成最小浸入-mm(h) 50.0 50.2船底傾度的深度-mm(dr) 105.0 105.5船壁浸入水位-(dw) 196.0 224.5平均浸水橫截面積-mm2(AO) 329510369313浮心高度-mm(Zbo) 174.9 189.7船基力矩(moments)-m3(AoZbo) 0.05760.0701穩(wěn)心高度-mm(MZ) 363.5 328.0浮心到穩(wěn)心(BM) 589.6 533.3穩(wěn)心高度與水線處船寬比，靜態(tài)(MZ/XS) 0.199 0.178穩(wěn)心高度與水線處船寬比，滑行(MZ/XP) N/A 0.164(穩(wěn)心高度)平方與滑行面積比(MZ2/AP) N/A 0.0158
從這些參數(shù)中可以看出，對于本實(shí)施例，重心距離車輛體底面不大于450mm。此外，穩(wěn)心高度在370mm至290mm的范圍內(nèi)，這取決于車輛的負(fù)載和構(gòu)型。
穩(wěn)心高度與車輛水線處船寬的比率可從上述數(shù)據(jù)中算出，根據(jù)車輛的負(fù)載，對于帶有可收起車輪的滑行車輛根據(jù)車輛構(gòu)型以及根據(jù)是處于排水模式還是滑行模式，可求得該比率在0.14至0.21之間。這一比率對于在水中的橫向穩(wěn)定性是一個(gè)很有用的指標(biāo)，其中比率高表明穩(wěn)定性高。作為比較，K.J.Rawson和E.C.Tupper在《船舶基本原理》第1卷第4節(jié)中，給出了船舶的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值為0.143。在本案中，該兩棲車輛比Rawson和Tupper所描述的船舶具有更高的穩(wěn)定性。
穩(wěn)心高度的平方與吃水面面積的比率對滑行車輛尤其有用，因?yàn)槠浔硎境鲈跈M向和縱向兩軸線上的穩(wěn)定性。該比率很容易從上述數(shù)據(jù)中算出，與上述附帶條件相同，根據(jù)車輛的負(fù)載，對于帶有可收起車輪的滑行車輛，根據(jù)車輛構(gòu)型以及車輛是處于排水模式還是滑行模式，可求得該比率在0.009至0.021之間。
圖1所示兩棲車輛32的各項(xiàng)參數(shù)如上所述，該車輛也即圖10中按權(quán)利要求所述的一種典型兩棲車輛。根據(jù)權(quán)利要求的構(gòu)造，實(shí)際應(yīng)用中最小的兩棲車輛如圖10中132所示。其重心比車輛32高出約60mm，而其滑行面積依據(jù)船體設(shè)計(jì)的不同，為1.4～3m2。其穩(wěn)心比車輛32低約50mm，而其靜態(tài)水線處船寬為1.2m?；袝r(shí)水線處船寬為0.9m。
從這些參數(shù)中，這種車輛重心高出浮心上方不大于335mm，距離船體底面不大于510mm。穩(wěn)心高度將在260mm至180之間變化，而其與水線處船寬之比將在0.14至0.33之間變化。穩(wěn)心高度的平方與滑行面積的比率將在0.011至0.052之間變化。
同樣地，根據(jù)權(quán)利要求的構(gòu)造，實(shí)際應(yīng)用中最大的兩棲車輛如圖10中232所示。其重心比車輛32高40mm，而其滑行面積為10至14m2。其穩(wěn)心高度與車輛32相同。其靜態(tài)水線處船寬為2.3m，而滑行時(shí)水線處船寬為2.4m。
從這些參數(shù)中，這種車輛重心超出浮心上方不大于315mm，且距離船體底面不大于490mm。穩(wěn)心高度將在330mm至250mm之間變化，而其與水線處船寬之比將在0.10至0.14之間變化。穩(wěn)心高度的平方與滑行面積的比率將在0.004至0.109之間變化。
權(quán)利要求
1.一種兩棲車輛，包括一橫置在中部或后部的發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)用來驅(qū)動后車輪和/或通過一軸向傳動裝置驅(qū)動一船用推進(jìn)裝置，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)相對所述船用推進(jìn)裝置的傳動裝置安裝成所述發(fā)動機(jī)的底面處于所述傳動裝置的軸線下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩棲車輛，其特征在于，有一在船用模式下可滑行的底面，其車輪在船用模式下可向上收起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的兩棲車輛，其特征在于，所述后車輪由所述發(fā)動機(jī)通過一差動器驅(qū)動，所述差動器與至少一后車輪之間有一分離器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兩棲車輛，其特征在于，所述船用推進(jìn)裝置由所述發(fā)動機(jī)和車輪傳動裝置驅(qū)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兩棲車輛，其特征在于，所述船用推進(jìn)裝置由所述發(fā)動機(jī)、車輪傳動裝置和差動器驅(qū)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的兩棲車輛，其特征在于，所述船用推進(jìn)裝置由所述發(fā)動機(jī)、車輪傳動裝置和差動器通過另外一分離器驅(qū)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的兩棲車輛，其特征在于，所述差動器安裝在所述發(fā)動機(jī)的后方。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的兩棲車輛，其特征在于，所述重心不超出所述浮心上方335mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的兩棲車輛，其特征在于，所述重心不超出所述浮心上方275mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中任一項(xiàng)所述的兩棲車輛，其特征在于，所述底面的滑行面積在1.4至14m2之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的兩棲車輛，其特征在于，所述底面的滑行面積在6至7.6m2之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求2、10、或11中任一項(xiàng)所述的兩棲車輛，其特征在于，所述車輛的重心不超出所述車輛體底面上方510mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的兩棲車輛，其特征在于，所述車輛的重心不超出所述車輛體底面上方450mm。
14.根據(jù)權(quán)利要求2或從屬于權(quán)利要求2的權(quán)利要求3至13中任一項(xiàng)所述的兩棲車輛，其特征在于，所述穩(wěn)心高度根據(jù)車輛尺寸、負(fù)載和構(gòu)型在370至180mm之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的兩棲車輛，其特征在于，所述穩(wěn)心高度根據(jù)車輛負(fù)載和構(gòu)型在370至290mm之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求2、10、或11中任一項(xiàng)所述的兩棲車輛，其特征在于，所述穩(wěn)心高度與車輛水線處船寬的比率根據(jù)車輛的尺寸、負(fù)載和構(gòu)型以及所述車輛是處于排水模式還是滑行模式在0.10至0.33之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的兩棲車輛，其特征在于，所述穩(wěn)心高度與車輛水線處船寬的比率根據(jù)車輛的負(fù)載和構(gòu)型以及所述車輛是處于排水模式還是滑行模式在0.14至0.21之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求2、10、或11中任一項(xiàng)所述的兩棲車輛，其特征在于，所述穩(wěn)心高度的平方與吃水面面積的比率取決于車輛的尺寸、負(fù)載和構(gòu)型以及所述車輛是處于排水模式還是滑行模式在0.004至0.052之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的兩棲車輛，其特征在于，所述穩(wěn)心高度的平方與吃水面面積的比率取決于車輛的負(fù)載和構(gòu)型以及所述車輛是處于排水模式還是滑行模式在0.007至0.021之間。
20.一種參照說明書附圖的圖1至10中任一圖或多個(gè)圖所描述的兩棲車輛。
全文摘要
一種兩棲車輛(32)，包括一橫置在中部或后部的發(fā)動機(jī)(12)，該發(fā)電機(jī)用于驅(qū)動后車輪(30)和/或通過一軸向傳動裝置(37)驅(qū)動一船用推進(jìn)裝置(38)，其中該發(fā)動機(jī)(12)相對該船用推進(jìn)裝置(38)的傳動裝置(37)安裝成該發(fā)動機(jī)的底面(8)位于所述傳動裝置的軸線(35)下方，從而確保最好為370mm至180mm之間這一有利的穩(wěn)心高度。
文檔編號B60F3/00GK1443121SQ0181293
公開日2003年9月17日 申請日期2001年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月21日
發(fā)明者艾倫·蒂莫西·吉布斯 申請人:吉布斯技術(shù)有限公司