专利名称：水陆两用车辆变速传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够在陆地和水上机动行驶的水陆两用车辆。本发明具体涉及但不限于一种使用者照摩托车、喷射式滑雪橇、四轮摩托车等方式跨骑的水陆两用车辆。
背景技术：
能够在陆地和水上机动行驶的水陆两用车辆是大家都知道的。在一个典型的配置中，布置一原动机(诸如发动机或电动机)来为水上推进单元提供动力以在水上推进该车辆，并为在陆地行进的一个或多个行走轮提供动力。
由于需要驱动水上推进单元以及至少一个行走轮，水陆两用车辆的传动系通常比常规的路面行走的车辆或只在水上行走的船舶的传动系更复杂。这提高了将传动系容纳在有限的可用空间内而同时确保其重量分布适于陆地和水上使用的设计难度。这一问题对于类似于摩托车、喷射式滑雪橇、四轮摩托车等形式的较小的“跨骑”型水陆两用车辆尤其突出。这些车辆一般具有较窄、较高的车体，这使得其难以容纳常规的水陆两用车辆传动系。
发明内容
因此，需要一种具有改进或替代的传动系设计的水陆两用车辆，该传动系设计能够更容易地被容纳在较小或较窄的空间内，尤其是用于跨骑型水陆两用车辆。
根据本发明的第一方面，提供了一种具有权利要求1中所限定的特征的水陆两用车辆。
本发明的特别有利之处的在于，传动装置能够位于原动机输出轴的轴线的之上或之下，这使得传动系的总长度被减少而不过度增加传动系的总宽度。本发明尤其可用于发动机机舱比其他类型的水陆两用车辆的发动机机舱更薄和更高的跨骑型水陆两用车辆。
根据本发明的第二方面，提供了具有权利要求24中所述特征的水陆两用车辆。
从权利要求1的从属权利要求和本发明的以下描述中，可以容易地明白本发明的其他特征。
现在将参照附图，仅以示例的方式描述本发明，其中图1是根据本发明的“跨骑”型水陆两用车辆的部分剖开的示意性后视图；图2是用于图1中的车辆的传动系的示意性侧视图；图3是图2中的传动系的示意性平面图；图4A至4E是从图3中的A-A线所剖开的穿过图2和3中的传动系的传动齿轮箱的剖视图；图5是图2和图3的传动系的局部后视图，示出了传动线路的改变；图6是类似于图2的视图，示出了根据本发明的用于水陆两用车辆的传动系的另一个实施方案；图7是类似于图2和6的视图，示出了根据本发明的用于水陆两用车辆的传动系的又一实施方案。
具体实施例方式
参照图1，示出了一种水陆两用车辆10。该车辆10是一种使用者12照类似于摩托车、喷射式滑雪橇、四轮摩托车等方式跨骑车座14的“跨骑”型的车辆。
车辆10在后部具有两个从动行走轮16。将行走轮16安装为使得其能够在缩回位置和伸出位置之间运动，其中在缩回位置行走轮16被抬起以在水中使用该车辆(如图1中所示)，而在伸出位置该行走轮16被基本竖直定位，以使得车辆主体18支撑在行走轮上而离开地面。可以使用任意适合的轮缩回装置来固定后轮16。例如，可以根据公开为WO 95/23074的国际专利申请No.PCT/NZ95/0013中所公开的装置来固定后轮16，该国际专利申请的内容通过引用并入本说明书中。这样的可缩回轮装置在该车辆被构造为在水上滑行时特别有用。
为避免疑惑，在整个说明书(包括权利要求书)中所提到的“竖直的”或“竖直地”应该被理解为指的是当该车辆在常规运动方向上通过其轮或者其壳体支撑时从该车辆顶部到底部(或者相反)的方向；而不是必须与水平面正交的方向。也应相应地理解该车辆的高度、宽度和长度等术语。
该车辆具有纵向轴和横向轴线。该纵向轴线基本垂直于竖直线从前向后以及从后向前地延伸穿过基本在车辆宽度和高度中心的点。该横向轴线基本垂直于竖直线从左向右以及从右向左延伸穿过基本在车辆长度和高度中心的点。
车辆10还可设置其他靠近该车辆前部的行走轮(未示出)。该前轮也能够在缩回和伸出位置之间运动，并且将适于以本领域已知的方式来在陆地上使车辆转向。在优选实施方案中，车辆10具有两个前轮(未示出)。
车辆主体18具有车体20，该车体20构成容纳至少一部分车辆10的传动系(在图2中用24总体标示)的舱室22。从图1中可以看到，舱室22倾向于相当窄和高，以使得在两侧能够容纳使用者的腿。
在图2和3中可以看到用于图1中所示的车辆10的传动系24的第一实施方案。传动系24包括原动机26、分动箱28、伞齿轮箱30、变速传动装置32、后差速器34和水上推进单元36。
原动机26通常会是内燃机，但是可以是任意适合类型的原动机，例如诸如电动机或复合发动机和电机的组合。
如下文将更加详细描述的，原动机26向车辆后轮16以及水上推进单元36提供动力。
原动机26位于靠近车辆前部，并具有朝向车辆后部的输出轴38，用于与分动箱28连接的。
当原动机26是发动机时，该输出轴可以是发动机曲轴。应该指出的是，原动机输出轴38的旋转轴线在车辆的纵向上延伸。如图3中X所示，在本实施方案中，原动机输出轴的旋转轴线与车辆的纵向轴线在一条直线上或者至少与之平行。但是，应该理解并非总是需要如此。可以将原动机安装为使得其输出轴的旋转轴线倾斜于车辆的纵向轴线。实际上，可以将原动机26横向安装，以使得原动机输出轴38的旋转轴线在如图3中Z所示的车辆的横向上延伸。
主驱动轴40连接在原动机输出轴38和分动箱的输入轴或主轴42之间。当原动机是发动机时，可以将主驱动轴40以本领域公知方式固定到安装在原动机输出轴38上的飞轮(未示出)上。
分动箱28具有两个输出轴，第一陆地驱动输出轴44通过另一驱动轴48连接到伞齿轮箱30的输入轴46。分动箱的第二输出轴50构成水上推进输出轴，并且通过还一驱动轴52连接到水上推进单元36。
将分动箱28被设置为选择性地将动力从原动机26连接到行走轮16和/或水上推进单元36。分动箱28也包括换向齿轮机构，以使行走轮16的驱动方向能够被反向。
在图4A至4E中可看到分动箱28的详细构造。如上文所述，原动机的输出轴38连接到分动箱28的主轴或输入轴42。输入齿轮54安装到主轴42上并随其旋转。该主轴的一端被支撑，以在分动箱28的壳体56内旋转，而另一端与陆地驱动输出轴44可旋转接合。如图4B和4D中所示，第一齿式离合器58使得主轴42和陆地驱动输出轴44接合在一起，以将动力传递到伞齿轮箱30，伞齿轮箱30也在图4A中示意示出。
中间齿轮60安装在第二轴62上，该第二轴自身在两端旋转安装在分动箱28的壳体56内。中间齿轮60与输入齿轮54常啮合，并且被安装为随第二轴62旋转或形成在第二轴62上。换向输入齿轮64也被安装为随第二轴62旋转或形成在第二轴62上。反向中间齿轮66与换向输入齿轮64常啮合，并且可旋转地支撑在中间齿轮轴68上。换向陆地驱动输出齿轮70与第一齿式离合器58的可移动选择器部分相接合。第一齿式离合器58的可移动选择器部分通过花键45与陆地驱动输出轴44滑动啮合。如图4C所示，可以移动第一齿式离合器58的选择器部分，以使得换向陆地驱动输出齿轮70与反向中间齿轮66常啮合，以将动力从原动机的输出轴38传递到伞齿轮相30，但是以相反方向进行的。
水上推进输入齿轮72安装到水上推进输出轴74上，水上推进输出轴74一端旋转支撑在分动箱壳体56内。水上推进输入轴74的另一端与水上推进输出轴50可旋转地接合。提供第二齿式离合器78，以使水上推进输入轴74与水上推进输出轴50可旋转地接合。如图4D和4E所示，当第二齿式离合器78啮合时，动力经由输入齿轮54、中间齿轮60、水上推进输入齿轮72和第二齿式离合器78从原动机输出轴38传递到水上推进输出轴50。
通过第一和第二齿式离合器58、78以及换向陆地驱动输出齿轮70的适当啮合，能够单独或者选择性地将动力从原动机26传递到水上推进单元36和/或行走轮16上，以及使行走轮的驱动方向反向。图4A显示了第一和第二齿式离合器58、78均分离并且未选定换向齿轮的空档位置的分动箱。图4B显示了只选择了向前驱动所选行走轮(如箭头A所示)的分动箱。在这种情况下，第一离合器58啮合而第二齿式离合器78分离。图4C显示了移动第一齿式离合器58的可移动选择器部分，以使得换向陆地驱动输出齿轮70与反向中间齿轮66啮合，而第二齿式离合器78分离。此配置只向行走轮16提供反向动力。图4D显示了齿式离合器58、78均啮合，以提供动力到行走轮16和水上推进单元36。最后，图4E显示了第二齿式离合器78啮合而第一齿式离合器58分离，并且未选定换向齿轮。因此，此配置将只向水上推进单元36提供动力。应该理解的是，分动箱28也可以包括与水上推进单元36连接的减速箱式装置，例如具有2∶1的减速比。
如上文所述，分动箱28的陆地驱动输出轴44通过驱动轴48连接到伞齿轮箱30的输入轴46。伞齿轮箱30包括至少一对被布置为将来自分动箱的动力输出的方向转向90度的伞齿轮80、82。为此，第一伞齿轮80固定在伞齿轮箱输入轴46上随其旋转，而第二伞齿轮82固定在伞齿轮箱的输出轴84上随其旋转。伞齿轮箱的输出轴84向上突出并且具有基本在车辆竖直方向上延伸的旋转轴线Y。
变速传动装置32位于伞齿轮箱30上方并且具有都在车辆的向下方向上延伸的输入轴86和输出轴88。在本实施方案中，变速传动装置的输入轴86与伞齿轮箱的输出轴84成直线定位并且直接连接到其上。
应当指出的是，变速传动装置的输入和输出轴86、88的旋转轴线与车辆的纵向和横向均延伸的平面垂直。在本实施方案中，将原动机28定位成使得其输出轴38的旋转轴线基本水平定位，并且变速传动装置的输入和输出轴86、88的旋转轴线与包括原动机的输出轴38的旋转轴线的平面垂直。但是，应该理解的是，变速传动装置输入和输出轴86、88的旋转轴线不需要与包括原动机输出轴的旋转轴线的平面垂直。
虽然参照变速传动装置输入轴86的旋转轴线与车辆的纵向和横向(或水平方向)平面大致成垂直角度(即成90度)对本发明进行了描述，但输入轴86的旋转轴线也可以布置为其他角度，例如可以根据车辆的内部结构需要布置。例如，该旋转轴线可以被布置为与车辆的该横向-纵向平面成45至90度之间的角度，诸如与所述平面成60度。在任一这些情况下，可以将变速传动装置32的输出轴88布置为平行于输入轴86或者与其成任意其他所需角度。
在本实施方案中，变速传动装置32是无级变速传动(CVT)。CVT传动装置的详细结构并不构成本发明的一部分并且是本领域普通技术人员已知的。但是，简单来讲，CVT包括与输入轴86相连接的主带轮90、与输出轴88相连接的第二带轮92以及在所述两个带轮之间延伸的传动带94。
虽然该变速传动装置优选是CVT，但是该传动装置也可是任意适宜的类型。例如，该变速传动装置可以是手动、顺序式手动或自动手动变速箱，它也可以是自动或半自动变速箱。
CVT的输出轴88通过驱动轴96、98连接到驱动两后轮16的差速器34。在本实施方案中，差速器的输入端与传动装置32的输出轴88成直线定位，这样使得传动装置的输出轴88直接连接或通过一个或多个中间轴连接到差速器的输入轴。但是，在某些实施方案中，可能需要将差速器相对于传动装置32的输出轴88偏移。在该情况下，可以使用任意适宜的装置在传动装置输出轴88和差速器之间互连驱动器。图5示意地示出了允许将差速器34相对于传动装置输出轴88偏移的装置。在此种变型中，第一驱动链轮100安装到传动装置的输出轴88上，第二驱动链轮102安装到差速器的输入轴104上，驱动链106驱动地互连第一和第二驱动链轮。这样的装置使得如果需要时差速器的输入能够增速或减速。可以使用驱动带和皮带轮来替代链和链轮。
如已经描述的，水上推进单元36通过驱动轴52连接到分动箱的水上推进输出轴50，其中驱动轴52可以是水上推进单元36的延伸或者可以连接到该水上推进单元36上。优选地，该水上推进单元可以是喷水式推进器，而且可以是诸如船用螺旋桨之类的任意适合的类型。在某些实施方案中，可以设置多于一个的水上推进单元36。在该情况下，可以以本领域普通技术人员容易理解的方式将来自分动箱28的动力在水上推进单元36之间分配。
图6显示了用于诸如图1中所示的水陆两用车辆的传动系24′的替代实施方案。使用相同的标记数字来标识与上文中根据图2和3中示出的传动系24所做描述相类似的部件。
除了省略了分动箱28以及通过伞齿轮箱30驱动水上推进单元36之外，传动系24′与传动系24类似。这一装置使得能够在水上推进单元36端提供最大可能动力。可以在伞齿轮箱30内设置至少一个附加伞齿轮(未示出)，以使能够直接获得水上推进单元36的动力。替代地，也可以将输入轴40与输出轴52整体制造。
由于省略了分动箱，因此在传动线路中没有提供用于使从原动机26到行走轮16的动力方向反向的换向齿轮。当需要使行走轮的动力反向时，可以通过诸如电动机或发动机之类的第二动力单元110来提供，该第二动力单元被布置为向差速器34的输入端提供反向动力。有利地，该第二动力单元110是电动机。具有可收缩的惯性式驱动装置(Bendix drive)的车辆启动电机是特别适宜的。
应该指出的是，该第二动力单元110示意性地示出在图6中并且其位置可以根据需要变化。
虽然在图6中未示出，但是也可以提供用于将从原动机26到驱动轮16的动力断开的离合器或者其他装置。
图7中显示了用于诸如图1中所示的水陆两用车辆的传动系24″的还一替代实施方案。使用相同的标记数字来标识与上文中根据图2、3和6中所示出的传动系24所作描述相类似的部件。
在此实施方案中，分动箱28布置在伞齿轮箱30的输出端，与水上推进单元36相连。分动箱28包括减速箱式装置(未示出)，用于选择性地控制到水上推进单元36的动力。
虽然在图7中未示出，但是也可以提供用于将从原动机26到驱动轮16的动力断开的离合器或者其他装置。可以看到，本发明提供了一种用于水陆两用车辆的紧凑且多用途的传动系设计。通过不寻常地定位变速传动装置，以使得其输入轴基本在车辆的竖直方向延伸，该变速传动装置可以定位在原动机输出轴的轴线上方或下方。这使得传动系的总长度被减少而且使得该传动系尤其适合用于跨骑型水陆两用车辆。将变速传动装置定位在原动机输出轴的轴线上方还具有提高了该传动装置的高度而减少在水上使用该车辆时弄湿该传动装置的风险的另一有利之处。
尽管相对于目前认为最实用和优选的实施方案描述了本发明，但应该理解的是，本发明并不限于所公开的装置，而且相反旨在覆盖包括在本发明的范围之内的各种变型和等效结构。例如，虽然伞齿轮箱30和分动箱28作为单独的部件示出，但应当理解的是，可以将分动箱和伞齿轮箱的功能整合到一单独的单元中。此外，应该理解的是，当变速传动装置不是CVT时，在传动系中可以包括离合器或液力飞轮以使得来自原动机26的动力平稳承载。此外，当设有四个轮子时，它们可以都被驱动。可以为水上推进单元提供换向齿轮，特别是用于辅助去除杂草或其它杂质。水上推进单元也可以是只要原动机运转就永久驱动的；这样可以避免使用飞轮。
请注意，作为另一替代装置(未示出)，分动箱28可以定位在伞齿轮30的上游。
权利要求
1.一种用于使用者位于骑跨位置的水陆两用车辆，该车辆包括传动系，该传动系包括具有输出轴的原动机、具有输入轴的变速传动装置以及水上推进单元，所述原动机被布置为通过所述变速传动装置驱动水上推进单元以及驱动车辆的至少一个行走轮，其中该变速传动装置被安装为使得其输入轴的旋转轴线相对于和车辆的横向轴线及纵向轴线平行延伸的平面成一角度。
2.权利要求1所述的水陆两用车辆，其中所述变速传动装置输入轴的旋转轴线被布置为与所述车辆的横向-纵向平面基本垂直。
3.权利要求1所述的水陆两用车辆，其中所述变速传动装置输入轴的旋转轴线以与所述车辆的该横向-纵向平面成45度至90度之间的角度布置。
4.权利要求1或3所述的水陆两用车辆，其中所述变速传动装置输入轴的旋转轴线以与所述车辆的该横向-纵向平面成60度的角度布置。
5.权利要求1至4中任一项所述的水陆两用车辆，其中所述变速传动装置的输入轴的旋转轴线基本在车辆的竖直方向上延伸。
6.权利要求1至5中任一项所述的水陆两用车辆，其中将所述变速传动装置定位为使其输入轴基本沿车辆的向下方向延伸。
7.前述权利要求中的任一项所述的水陆两用车辆，其中所述平面包括所述原动机输出轴的旋转轴线。
8.权利要求7所述的水陆两用车辆，其中所述原动机输出轴的旋转轴线基本水平延伸。
9.前述权利要求中的任一项所述的水陆两用车辆，其中所述原动机输出轴的旋转轴线沿所述车辆的纵向延伸。
10.前述权利要求中的任一项所述的水陆两用车辆，其中所述水上推进单元具有输入轴，并且将所述水上推进单元定位为使得所述水上推进单元输入轴的旋转轴线沿所述车辆的纵向延伸。
11.前述权利要求中的任一项所述的水陆两用车辆，其中所述变速传动装置是无级变速传动装置。
12.前述权利要求中的任一项所述的水陆两用车辆，其中所述变速传动装置也包括输出轴。
13.权利要求12所述的水陆两用车辆，其中所述变速传动装置输出轴的旋转轴线基本平行于所述变速传动装置输入轴的旋转轴线。
14.权利要求12或13所述的水陆两用车辆，其中所述变速传动装置输出轴基本沿所述车辆的向下方向延伸。
15.权利要求12至14中任一项所述的水陆两用车辆，其中所述传动系还包括差速器，通过该差速器驱动所述车辆的至少两个行走轮，所述差速器具有由所述变速传动装置的输出轴驱动的输入轴，其中所述差速器输入轴的旋转轴线基本与所述平面垂直。
16.权利要求15所述的水陆两用车辆，其中动力通过传动链或传动带从所述变速传动装置的输出轴被传递到所述差速器的输入轴。
17.前述权利要求中的任一项所述的水陆两用车辆，其中所述传动系还包括分动箱，该分动箱用于选择性地将动力从原动机连接到所述水上推进装置和/或变速传动装置。
18.权利要求17所述的水陆两用车辆，其中所述分动箱包括用于使传递到变速传动装置的动力旋转方向反向的装置。
19.前述权利要求中的任一项所述的水陆两用车辆，还包括在所述原动机和变速传动装置之间的传动线路内的一对伞齿轮，用于使动力转向90度。
20.权利要求19所述的水陆两用车辆，其中所述伞齿轮被容纳在伞齿轮箱内，该伞齿轮箱具有输入轴、用于连接到所述变速传动装置的输入轴上的第一输出轴，所述第一输出轴具有与该伞齿轮箱的输入轴的旋转轴线垂直的旋转轴线，所述伞齿轮箱具有用于驱动所述水上推进单元的第二输出轴，该第二输出轴的旋转轴线与该伞齿轮箱的输入轴的旋转轴线成直线。
21.前述权利要求中的任一项所述的水陆两用车辆，其中从原动机到水上推进单元的动力是永久连接的。
22.前述权利要求中的任一项所述的水陆两用车辆，其中提供有第二动力单元，以在车辆的反向上驱动至少一个行走轮。
23.一种包括传动系的水陆两用车辆，所述传动系包括具有输出轴的原动机、具有输入轴的变速传动装置，和水上推进单元，所述原动机被布置为通过所述变速传动装置驱动所述所述车辆的水上推进单元和至少一个行走轮，其中所述变速传动装置在所述车辆内被安装为使得其输入轴基本沿车辆的向下方向延伸，以与来自原动机输出轴的传动线路连接。
24.一种基本如上文参照附图所描述的并且如附图中所示出的水陆两用车辆。
全文摘要
水陆两用车辆(10，图1)传动系包括驱动水上推进单元(36)和道路传动装置的原动机(26)，该传动系包括可以是无级变速传动装置的变速传动装置(32)；该传动装置(32)被安装为输入和输出轴与车辆的纵向和横向轴线垂直。该传动系也可包括分动箱(28，图2)和伞齿轮箱(30)。该原动机也可在该车辆中纵向或横向定位。在水上使用时，至少一个行走轮可以缩回到吃水线之上，尤其是该车辆被构造为用于滑行时更是这样。该传动装置轴可以是竖直的。电机(110)驱动用于路面的换向齿轮。在至少驱动两个行走轮被驱动的情况下可以配置差速器(34)。该车辆适于使用者(12，图1)在跨骑位置。
文档编号B60F3/00GK101068694SQ200580035401
公开日2007年11月7日 申请日期2005年10月14日 优先权日2004年10月15日
发明者S·J·朗迪尔, H·威克斯, S·J·布里格斯, G·M·杰弗瑞 申请人:吉布斯技术有限公司