JP2012179931A

JP2012179931A - 車両用推進装置

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Publication number: JP2012179931A
Application number: JP2011042140A
Authority: JP
Inventors: Yasutoku Matsunaka; 泰徳松中
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2012-09-20
Anticipated expiration: 2031-02-28
Also published as: JP5507483B2

Abstract

【課題】舗装道路での走行のみならず、雪上や湿地等においても十分な推進力を得ることのできる車両用推進装置を提供する。
【解決手段】車両１の推進方向に延びる第１の回転軸１１ａを中心とする螺旋状に形成され、第１の回転軸１１ａを中心に回転するスクリュー状の回転体１１と、回転体１１のスクリュー部１１ｂの周端面に沿って螺旋状に配列され、回転体１１の軸方向に対して所定の傾斜角度をなす第２の回転軸を中心に転動するように設けられた多数の転動体１２とを備え、舗装道路を走行する場合は、各転動体１２が回転体１１の回転方向への転動を規制されながら路面との接地によりスクリュー部１１ｂの接線方向に転動することにより、回転体１１の軸方向への推進力が得られる。また、雪上路や湿地等を走行する場合は、各回転体１１のスクリュー部１１ｂが雪や泥を後方に押し出す力によって推進力が得られる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば乗用車、貨物車、農耕車、特殊車、建設車等、各種の車両に用いられる車両用推進装置に関するものである。

一般に、乗用車等の路面を走行する車両にはタイヤが用いられているが、通常のタイヤではウェット路面との摩擦力が低下するため、雨天時の高速走行ではハイドロプレーニング現象を生じやすいという欠点がある。また、建設現場等のように土や泥からなる軟弱路面を走行する建設車両においては、通常のタイヤでは走行が困難であるとともに、ぬかるみにはまって自力で脱出することができなくなる場合もある。一方、雪上路ではスタッドレスタイヤが用いられるが、スタッドレスタイヤでも雪上路においては乾燥路面に比べて制駆動性能が十分とはいえず、スリップや横流れを生ずる場合がある。

一方、雪上や湿地等での走行に適した推進装置として、スクリュー状の回転体によって推進力を得るようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−１６９３８８号公報

前述のようにスクリュー状の回転体を用いたものでは、雪や泥土を後方に押し出すようになっているため、タイヤのようにスリップすることはなく、雪上や湿地等で確実に推進力を得ることができる。しかしながら、このようなスクリュー状の回転体は舗装道路のアスファルト路面では使用することができないため、雪上や湿地での走行用に限定され、舗装道路での走行も想定した車両に用いることはできないという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、舗装道路での走行のみならず、雪上や湿地等においても十分な推進力を得ることのできる車両用推進装置を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、車両の推進方向に延びる第１の回転軸を中心とする螺旋状に形成され、第１の回転軸を中心に回転するスクリュー状の回転体と、回転体のスクリュー部の周端面に沿って螺旋状に配列され、回転体の軸方向に対して所定の傾斜角度をなす第２の回転軸を中心に転動するように設けられた多数の転動体とを備え、転動体を路面に接地させながら回転体を回転させることによって回転体の軸方向に推進するように構成している。

これにより、舗装道路を走行する場合は、各回転体を回転させると、スクリュー部の各転動体が順次路面に接地しながら転動する。その際、各転動体は回転体の軸方向に対して所定の傾斜角度をなす第２の回転軸を中心に転動することから、各転動体が回転体の回転方向への転動を規制されながら路面との接地により転動することにより、回転体の軸方向への推進力が得られる。また、雪上路や湿地等を走行する場合は、各回転体を回転させると、各回転体のスクリュー部が雪や泥を後方に押し出す力によって推進力が得られる。

本発明によれば、舗装道路での走行のみならず、雪上や湿地等においても十分な推進力を得ることのできるので、例えば車でスキー場へ向かう場合や、豪雪地域の居住者が車を所有する場合など、舗装道路と雪上路とを走行する乗用車等においては、通常のタイヤのようにノーマルタイヤからスタッドレスタイヤに交換する手間がないという利点がある。また、舗装道路と工事現場の軟弱路面とを走行する建設車両等においては、軟弱路面でスリップすることがなく、ぬかるみにはまって脱出できなくなることもないという利点がある。

本発明の第１の実施形態を示す車両用推進装置の平面図車両用推進装置の側面図車両用推進装置の背面図図回転体の側面図回転体の要部平面図回転体の要部側面図転動体の位置関係を示す回転体の要部平面図推進力の発生原理を示す回転体の要部平面図本発明の第２の実施形態を示す回転体の要部側面図本発明の第３の実施形態を示す車両用推進装置の平面図

図１乃至図８は本発明の第１の実施形態を示すもので、乗用車に用いられる車両用推進装置を示すものである。

同図に示す車両１は、車体２、左右一対の前輪３、エンジン４及びトランスミッション５を備えた乗用車であり、その後部には後輪の代わりに本実施形態の推進装置１０が設けられている。

推進装置１０は、車両１の幅方向両側に配置された左右一対のスクリュー状の回転体１１と、回転体１１のスクリュー部の周端面に沿って螺旋状に配列された多数の転動体１２と、各回転体１１を回転させる伝動機構１３とを備えている。

各回転体１１は、車両１の推進方向に延びる第１の回転軸１１ａと、第１の回転軸１１ａを中心とする螺旋状に形成されたスクリュー部１１ｂとからなり、スクリュー部１１ｂは、その接線方向Ａが回転体１１の軸方向Ｂに対して所定の傾斜角度θ1 （例えば６０゜）をなすように形成されている。また、スクリュー部１１ｂの周端面には、各転動体１２が一つずつ収容される多数の孔１１ｃが設けられている。

各転動体１２は球状のゴムによって形成され、その略半分が外部に位置するように回転体１１の孔１１ｃ内に収容されている。この場合、各転動体１２は、全体がゴムからなる中実の球体であってもよいし、金属製や合成樹脂製の球体の表面をゴムで被覆したものであってもよい。転動体１２は、その中心を通る第２の回転軸１２ａを有し、第２の回転軸１２ａの両端は回転体１１のスクリュー部１１ｂに固定された軸受け１２ｂによって回動自在に支持されている。第２の回転軸１２ａは回転体１１の軸方向Ｂに対して所定の傾斜角度θ2 （例えば３０゜）をなすように配置され、各転動体１２がスクリュー部１１ｂの接線方向Ａと同一の方向にのみ転動するようになっている。この場合、各転動体１２は、図７に示すように互いに間隔Ｌ1 をおいて配列されるとともに、回転体１１の軸方向任意の位置Ｐ1 にある転動体１２と、この軸方向位置Ｐ1 と回転体１１の周方向同一位置Ｑにおける回転体１１の他の軸方向位置Ｐ2 にある転動体１２とが互いに回転体１１の周方向に所定距離Ｌ2 （例えばＬ1 の１／２）だけずれるように配置されている。

伝動機構１３は、車両１のトランスミッション５にカップリング１３ａを介して連結された駆動軸１３ｂを有し、車体２の下部に設けられている。伝動機構１３には各回転体１１の第１の回転軸１１ａの一端が連結され、第１の回転軸１１ａの他端は軸受け１３ｃによって車体２の後端側に回動自在に支持されている。即ち、伝動機構１３は、エンジン４の動力を駆動軸１３ｂ及び図示しないギヤを介して各回転体１１の第１の回転軸１１ａに伝達するように構成され、各回転体１１を互いに反対方向に回転させるようになっている。

以上のように構成された推進装置１０を備えた車両１において、舗装道路を走行する場合は、エンジン４の動力によって推進装置１０の各回転体１１を回転させると、スクリュー部１１ｂの各転動体１２が順次路面に接地しながら転動し、車両１が回転体１１の軸方向Ｂに推進する。即ち、転動体１２が路面に接触すると、図８に示すように路面との摩擦力により転動体１２が回転体１１の回転方向Ｃ（回転体１１の軸方向Ｂに直交する方向）に転動しようとするが、転動体１２は第２の回転軸１２ａにより転動方向をスクリュー部１１ｂの接線方向Ａのみに規制されているため、転動体１２がＡ方向に転動する。その際、転動体１２が路面との接触によりＡ方向に転動した分だけ回転体１１がＢ方向に進むことにより、路面を後方に押し出す力Ｆ（推進力）が得られる。ここで、転動体１２が路面との接触によりＡ方向に進む距離をＤ1 、回転体１１がＢ方向に進む距離をＤ2 とすると、理論的には、
Ｄ2 ＝Ｄ1 ×ｃｏｓθ1 …(1)
となる。また、転動体１２と路面との摩擦力により、回転体１１自体が車両１の幅方向（Ｃ方向）に転動しようとするが、回転体１１は伝動機構１３によって互いに反対方向に回転するため、各回転体１１のＣ方向に転動しようとする力が相殺される。更に、各転動体１２は、回転体１１が一回転するごとに一回ずつ路面と接触するが、回転体１１の軸方向任意の位置Ｐ1 にある転動体１２と、この軸方向位置Ｐ1 と回転体１１の周方向同一位置Ｑにおける回転体１１の他の軸方向位置Ｐ2 にある転動体１２とが距離Ｌ2 だけずれているため、軸方向位置Ｐ1 で任意の転動体１２が接地した後、次の転動体１２が接地するまでの間に、他の軸方向位置Ｐ2 において別の転動体１２が接地する。

また、雪上路を走行する場合は、各回転体１１のスクリュー部１１ｂが雪を後方に押し出す力によって推進力が得られる。湿地等の軟弱路面やぬかるみを走行する場合も同様である。

このように、本実施形態の推進装置１０によれば、車両１の推進方向に延びる第１の回転軸１１ａを中心とする螺旋状に形成され、第１の回転軸１１ａを中心に回転するスクリュー状の回転体１１と、回転体１１のスクリュー部１１ｂの周端面に沿って螺旋状に配列され、回転体１１の軸方向Ｂに対して所定の傾斜角度θ2 をなす第２の回転軸１２ａを中心に転動するように設けられた多数の転動体１２とを備え、舗装道路を走行する場合は、各転動体１２が回転体１１の回転方向Ｃへの転動を規制されながら路面との接地によりスクリュー部１１ｂの接線方向Ａに転動することにより、回転体１１の軸方向Ｂへの推進力を得ることができる。また、雪上路や湿地等を走行する場合は、各回転体１１のスクリュー部１１ｂが雪や泥を後方に押し出す力によって推進力を得ることができる。

これにより、舗装道路のみならず、雪上や湿地等においても走行することが可能となり、例えば車でスキー場へ向かう場合や、豪雪地域の居住者が車を所有する場合など、舗装道路と雪上路とを走行する乗用車等においては、通常のタイヤのようにノーマルタイヤからスタッドレスタイヤに交換する手間がないという利点がある。また、舗装道路と工事現場の軟弱路面とを走行する建設車両等においては、軟弱路面でスリップすることがなく、ぬかるみにはまって脱出できなくなることもないという利点がある。

更に、通常のタイヤでは、接地面がタイヤ周方向に連続しているため、雨天時の高速走行でタイヤと路面との間に水膜を生じてハイドロプレーニング現象の原因となるが、本実施形態では多数の転動体１２が回転体１１の一回転ごとに一回ずつ路面と瞬間的に接触するようになっているため、接地面が不連続となり、ハイドロプレーニング現象の防止に極めて有利である。

また、本実施形態では、スクリュー部１１ｂを互いに反対向きにした回転体１１を車両１の幅方向に一対備え、各回転体１１を互いに反対方向に回転させるようにしたので、各回転体１１自体が車両１の幅方向に転動しようとする力を相殺することができ、直進安定性を高めることができる。

更に、各転動体１２を、回転体１１の軸方向任意の位置Ｐ1 にある転動体１２と、位置Ｐ1 と回転体１１の周方向同一位置Ｑにおける回転体１１の他の軸方向位置Ｐ2 にある転動体１２とが互いに回転体１１の周方向に所定距離Ｌ2 だけずれるように配置したので、軸方向位置Ｐ1 で任意の転動体１２が接地した後、軸方向位置Ｐ1 で次の転動体１２が接地するまでの間に、他の軸方向位置Ｐ2 において別の転動体１２を接地させることができ、任意の転動体１２が接地してから次の転動体１２が接地するまでの間隔を短くすることができる。これにより、各転動体１２の接地により生ずる振動や騒音を少なくすることができ、乗り心地の向上を図ることができる。

また、各転動体１２を球状に形成したので、転動体１２の転動抵抗を小さくすることができ、円滑な走行が可能になる。

尚、前記実施形態では、各転動体１２を球状に形成したものを示したが、図９の第２の実施形態に示すようにローラ状の多数の転動体１４を用いるようにしてもよい。

同図に示す転動体１４はローラ状のゴムによって形成され、外周面の略半分が外部に位置するように回転体１１の孔１１ｄ内に収容されている。この場合、各転動体１４は、全体がゴムからなる中実のローラであってもよいし、金属製や合成樹脂製のローラの表面をゴムで被覆したものであってもよい。転動体１４は、その中心を通る第２の回転軸１４ａを有し、第２の回転軸１４ａの両端は回転体１１のスクリュー部１１ｂに固定された軸受け１４ｂによって回動自在に支持されている。第２の回転軸１４ａは回転体１１の軸方向Ｂに対して所定の傾斜角度θ2 （例えば３０゜）をなすように配置され、各転動体１２がスクリュー部１１ｂの接線方向Ａと同一の方向にのみ転動するようになっている。尚、その他の構成は第１の実施形態と同様である。

これにより、前記第１の実施形態と同様、各転動体１４が回転体１１の回転方向への転動を規制されながら路面と接地によりスクリュー部１１ｂの接線方向Ａに転動することにより、回転体１１の軸方向Ｂへの推進力を得ることができる。また、ローラ状の転動体１４は球状のものよりも外径を小さくすることができるので、各転動体１４同士の間隔を小さくすることができる。これにより、転動体１４の数を多くすることができるので、各転動体１４の接地により生ずる振動や騒音の低減に極めて有利である。

尚、前記各実施形態において、駆動部１３に各回転体１１の回転差を許容するディファレンシャルギヤを設ければ、車両１の旋回を円滑に行うことができる。

また、前記実施形態では、車両１の幅方向一対の回転体１１を備えたものを示したが、図１０の第３の実施形態に示すように、車両１の幅方向中央に一つの回転体１１を設けたものであってもよい。この場合、車両１には、回転体１１の幅方向両側に配置される左右一対の後輪６が設けられ、各後輪６と回転体１１の転動体１２がそれぞれ接地するようになっている。これにより、回転体１１自体の車両１の幅方向への転動を各後輪６によって規制することができるので、直進安定性を高めることができる。尚、本実施形態においても、第２の実施形態と同様、ローラ状の転動体１４を用いることが可能である。

尚、前記各実施形態では、各転動体１２，１４の第２の回転軸１２ａ，１４ａをスクリュー部１１ｂの接線方向Ａに転動するように回転体１１の軸方向Ｂに対して所定の傾斜角度θ2 （θ2 ＝９０゜−θ1 ）に配置したものを示したが、各転動体１２，１４の転動方向は必ずしもスクリュー部１１ｂの接線方向Ａと一致している必要はなく、傾斜角度θ2 を９０゜−θ1 と異なるように設定することも可能である。

尚、前記各実施形態において、回転体１１を制動するブレーキを設ければ、車両１をより確実に停止させることができる。

また、前記各実施形態では、本発明の推進装置を乗用車に用いたものを示したが、本発明の推進装置は、乗用車以外にも、貨物車、農耕車、特殊車、建設車等、各種の車両に用いることができる。

１…車両、１０…推進装置、１１…回転体、１１ａ…第１の回転軸、１１ｂ…スクリュー部、１２，１４…転動体。

Claims

車両の推進方向に延びる第１の回転軸を中心とする螺旋状に形成され、第１の回転軸を中心に回転するスクリュー状の回転体と、
回転体のスクリュー部の周端面に沿って螺旋状に配列され、回転体の軸方向に対して所定の傾斜角度をなす第２の回転軸を中心に転動するように設けられた多数の転動体とを備え、
転動体を路面に接地させながら回転体を回転させることによって回転体の軸方向に推進するように構成した
ことを特徴とする車両用推進装置。
前記スクリュー部を互いに反対向きにした回転体を車両の幅方向に一対備え、
各回転体を互いに反対方向に回転するように設けた
ことを特徴とする請求項１記載の車両用推進装置。
前記各転動体を、回転体の軸方向任意の位置にある転動体と、その位置と回転体の周方向同一位置における回転体の他の軸方向位置にある転動体とが互いに回転体の周方向に所定距離だけずれるように配置した
ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用推進装置。
前記各転動体を球状に形成した
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の車両用推進装置。
前記各転動体をローラ状に形成した
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の車両用推進装置。