水陸両用車両用の推進装置、ならびに、自動操舵装置、自動操舵方法および自動操舵プログラム
【課題】簡易な構成で、前進させるための推進力を効率よく発生させることができる水陸両用車両用の推進装置を提供する。
【解決手段】エンジンからの駆動力を外側ギヤを介してホイール４に、内側ギヤを介してスクリュー７に伝達するプロペラシャフト２と、中心に給水口６を有した左右のホイール４と、水平パイプおよび垂直パイプによりＴ字形状に形成され、水平パイプの両端に給水口６を介してホイール４が回転可能に取り付けられると共に、垂直パイプの噴射口８が進行方向と反対方向に向けられた装着パイプと、装着パイプの水平パイプの内部で給水口６に対応した位置に収納され、内側ギヤから駆動力を取得して回転する左右の回転シャフトと、回転シャフトと共に回転可能に設けられた左右のスクリュー７と、回転シャフトと内側ギヤとの間を連結または分離する左右のスクリュー用クラッチとを備える。
【解決手段】エンジンからの駆動力を外側ギヤを介してホイール４に、内側ギヤを介してスクリュー７に伝達するプロペラシャフト２と、中心に給水口６を有した左右のホイール４と、水平パイプおよび垂直パイプによりＴ字形状に形成され、水平パイプの両端に給水口６を介してホイール４が回転可能に取り付けられると共に、垂直パイプの噴射口８が進行方向と反対方向に向けられた装着パイプと、装着パイプの水平パイプの内部で給水口６に対応した位置に収納され、内側ギヤから駆動力を取得して回転する左右の回転シャフトと、回転シャフトと共に回転可能に設けられた左右のスクリュー７と、回転シャフトと内側ギヤとの間を連結または分離する左右のスクリュー用クラッチとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水陸両用車両用の推進装置、ならびに、この推進装置を自動操舵する自動操舵装置、自動操舵方法および自動操舵プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンから伝達された駆動力で陸上用のホイールと水上用の回転駆動体（スクリュー等）とをそれぞれ回転させる水陸両用車両用の推進装置が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１に開示された推進装置は、自動車等の通常の車輪のホイール板を、扇風機の羽形（プロペラ）に改造したもので、このプロペラの回転面に対して内側および外側に、プロペラの回転を妨げないように曲流内板と曲流外板とをそれぞれ有したプロペラホイル車輪である。このうち、曲流内板は、板の一辺側に対向する他辺側がプロペラ回転面と所定角度をなすように、板の一辺側がプロペラの所定位置に取り付けられている。また、曲流外板は、曲流内板と同様に取り付けられている。ただし、曲流外板の一辺側が取り付けられている位置は、プロペラの回転軸を中心に、曲流内板の一辺側が取り付けられている位置に対して点対称となる位置である。
このプロペラホイル車輪は、陸上では、自動車等の通常の車輪として作用する。また、プロペラホイル車輪は、水上では、回転により、例えば、前方から曲流外板を介して右から左に向けてプロペラで取り込んだ水（左方横水圧流）を、曲流内板を介して後方縦水圧流に変換して推進力を生じる。そして、曲流内板と曲流外板とが、プロペラと共に回転するので、プロペラが半回転すると、曲流内板と曲流外板との働きが逆になる。すなわち、例えば、前方から曲流内板を介して左から右に向けてプロペラで取り込んだ水（右方横水圧流）を、曲流外板を介して後方縦水圧流に変換して推進力を生じるようになる。
【０００４】
また、特許文献２に開示された推進装置では、ホイールが軸流ポンプとして作用して、回転面に直交する方向（横方向）から水流を取り込み、ホイールに連なる送出ポンプから水を噴射するものである。具体的には、ホイールの回転面に直交する方向（横方向）から水を取り込む専用の羽根がホイールのリムに接続されている。この羽根は回転により水を加速させる。そして、水が羽根を出る領域と隣接し、この領域に向かって開放された螺旋送出流路を通った水は、噴射方向を可変可能な送出ポンプから噴射される。
【特許文献１】特開２０００−７１７０４号公報（段落０００５、図１）
【特許文献２】特表平９−５０１１２５号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されたプロペラホイル車輪では、プロペラが１回転する間に、例えば、上方（または下方）から曲流外板を介して右から左に向けてプロペラで取り込んだ水（左方横水圧流）を、曲流内板を介して下方（または上方）水圧流に変換してしまう。したがって、回転中の曲流内板と曲流外板の配置によっては、推進力である後方縦水圧流が発生しない。つまり、前進させるための推進力を効率よく発生させることができないという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に開示された推進装置では、水を取り込むための回転駆動機構の他に、送出ポンプから噴射される水の噴射方向を変化させるための構成が必要であり、構成が複雑であるという問題がある。
【０００７】
また、従来、このような推進装置を搭載した水陸両用車両で海上を走行する場合、人手によって、目的地までのルートを決定している。このとき、海上においては、目印となる目標物が少なく、目的地に直線ルートで向かえずに、例えば、一旦東へ向かってから北上するなどのルートにより、到達するまでに遠回りしてしまうことがある。その結果、燃料の消費を効果的に抑制することが困難となってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、前記した問題を解決し、簡易な構成で、前進させるための推進力を効率よく発生させることができる水陸両用車両用の推進装置を提供することを目的とする。また、本発明は、水陸両用車両用の推進装置を自動的に操舵する自動操舵装置、自動操舵方法および自動操舵プログラムを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の水陸両用車両用の推進装置は、エンジンから伝達された駆動力で陸上用のホイールと水上用のスクリューとをそれぞれ回転させる水陸両用車両用の推進装置であって、前記エンジンからの駆動力を少なくとも１つのシャフト用ギヤを介して前記ホイールおよび前記スクリューに伝達するプロペラシャフトと、中心に孔を有した左右のホイールと、水平パイプおよび垂直パイプによりＴ字形状に形成され、前記水平パイプの両端に、前記孔を介して前記ホイールがそれぞれ回転可能に取り付けられると共に、前記垂直パイプの開口が進行方向と反対方向に向けられた装着パイプと、前記装着パイプの水平パイプの内部で前記左右のホイールの孔に対応した位置にそれぞれ収納され、前記プロペラシャフトから伝達される駆動力で前記装着パイプの水平パイプの中心軸周りに回転する左右の回転シャフトと、前記回転シャフトに、当該回転シャフトと共に回転可能にそれぞれ１つ以上設けられた左右のスクリューと、前記回転シャフトと前記プロペラシャフトとの間を連結または分離するように設けられ、前記左右のスクリューの動作を制御する左右のスクリュー用クラッチとを備えることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、水陸両用車両用の推進装置は、ホイールが取り付けられる装着パイプの内部に、スクリューが設けられた回転シャフトを備えており、左右のスクリュー用クラッチを連結して回転シャフトを介してスクリューを回転させることにより、水上において、水をホイールの孔から装着パイプの内部に取り込むことができる。ここで、装着パイプの形状は、Ｔ字形状を基本としており、垂直パイプの開口が進行方向と反対方向に向けられて配置される。そして、水陸両用車両用の推進装置は、水平パイプの両端に取り付けられたホイールの孔から取り込んだ水を垂直パイプの開口から噴射する。これにより、水陸両用車両を進行方向に直進させることができる。
【００１１】
そして、水陸両用車両用の推進装置は、水上において、左右のスクリュー用クラッチのいずれかのみを連結して一方のスクリューのみを回転させることにより、一方のホイールの孔から取り込んだ水を他方のホイールの孔および垂直パイプの開口から噴射する。これにより、水陸両用車両用の推進装置は、水陸両用車両を左右いずれかの方向に転進させることができる。また、スクリューにエンジンからの駆動力を伝達するシャフト用ギヤは、ホイールにエンジンからの駆動力を伝達するシャフト用ギヤと共通のものでも別個のものでもよい。
【００１２】
また、請求項２に記載の水陸両用車両用の推進装置は、請求項１に記載の水陸両用車両用の推進装置において、前記プロペラシャフトと前記ホイールとの間を連結または分離するように設けられ、前記左右のホイールの動作を制御するホイール用クラッチをさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、水陸両用車両用の推進装置は、ホイール用クラッチを連結することにより、プロペラシャフトのシャフト用ギヤを介して、エンジンからの駆動力をホイールに伝達し、また、ホイール用クラッチを分離することにより駆動力のホイールへの伝達を停止させることができる。この水陸両用車両用の推進装置は、スクリュー用クラッチとは別に、ホイール用クラッチを備えているので、水上において、スクリュー用クラッチを連結すると共に、ホイール用クラッチを分離することにより、ホイールを停止させてスクリューのみを回転させることが可能になる。この場合には、水上での移動に不必要なホイールを停止することでエネルギーロスを低減すると共に、ホイール（またはタイヤ）に水上（または水中の）の浮遊物が巻き込まれる事態を回避することができる。また、陸上において、スクリュー用クラッチを分離すると共に、ホイール用クラッチを連結した場合には、陸上での移動に不必要なスクリューを停止することでエネルギーロスを低減できる。なお、スクリュー用クラッチとホイール用クラッチとが互いに連動するような構成とすることも可能であり、この場合には、互いに独立に作動するようにした場合と比べて構造を単純化できるので製造コスト等を低減できる。
【００１４】
また、請求項３に記載の自動操舵装置は、請求項１または請求項２に記載の水陸両用車両用の推進装置を自動的に操舵する自動操舵装置であって、入力手段と、位置情報取得手段と、方位測定手段と、クラッチ制御手段とを備えることとした。
【００１５】
かかる構成によれば、自動操舵装置は、入力手段によって、前記水陸両用車両の目的地の位置に関する目的位置情報を入力し、位置情報取得手段によって、前記水陸両用車両の現在位置に関する現在位置情報を取得し、方位測定手段によって、前記水陸両用車両の現在の進路の方位を測定する。ここで、目的位置情報および現在位置情報は、例えば、緯度と経度に関する情報であり、位置情報取得手段は、例えば、ＧＰＳ受信機から構成される。そして、自動操舵装置は、クラッチ制御手段によって、前記入力手段で入力された目的位置情報と、前記位置情報取得手段で取得された現在位置情報とに基づいて、前記目的地への進路の方角である目的方位情報を算出し、算出した目的方位情報と、前記方位測定手段で測定された現在の進路の方位に関する進路方位情報との差分に基づいて、前記左右のスクリュー用クラッチを連結または分離させる。ここで、目的方位情報および進路方位情報は、例えば、１周を３６０°として、所定の方位（東西南北等）に割り当てられた角度の値である。これにより、入力された目的位置情報によって、水陸両用車両を目的地に自動的に移動させることができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の自動操舵装置は、請求項３に記載の自動操舵装置において、前記クラッチ制御手段が、前記目的方位情報と前記進路方位情報との差分が予め定められた許容範囲内である場合に、前記左右のスクリュー用クラッチをそれぞれ連結させるための制御信号を生成し、前記目的方位情報と前記進路方位情報との差分が予め定められた許容範囲を超え、かつ、前記水陸両用車両の進路の方位を前記目的地の方位に向けて修正するために左転が必要である場合に、前記左のスクリュー用クラッチを連結すると共に、前記右のスクリュー用クラッチを分離するための制御信号を生成し、前記目的方位情報と前記進路方位情報との差分が予め定められた許容範囲を超え、かつ、前記水陸両用車両の進路の方位を前記目的地の方位に向けて修正するために右転が必要である場合に、前記右のスクリュー用クラッチを連結すると共に、前記左のスクリュー用クラッチを分離するための制御信号を生成することとした。
【００１７】
かかる構成によれば、自動操舵装置は、目的方位情報と進路方位情報との差分に応じて、自動的に水陸両用車両を進行方向に直進、左転または右転させる。ここで、水陸両用車両の進路の方位を目的地の方位に向けて修正するために左転が必要なのか右転が必要なのかを判定する方法は、種々の方法があり、例えば、目的方位情報から進路方位情報を差し引いた差分が正（プラス）であり、かつ、１８０°より大きい場合には、左転が必要であると判定することができる。これにより、遠回りすることなく自動的に目的地に到達することができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の自動操舵方法は、請求項１または請求項２に記載の水陸両用車両用の推進装置を自動的に操舵する自動操舵方法であって、入力ステップと、位置情報取得ステップと、方位測定ステップと、クラッチ制御ステップとを含むこととした。
【００１９】
かかる手順によれば、自動操舵方法は、入力ステップで、前記水陸両用車両の目的地の位置に関する目的位置情報を入力し、位置情報取得ステップで、前記水陸両用車両の現在位置に関する現在位置情報を取得し、方位測定ステップで、前記水陸両用車両の現在の進路の方位を測定する。そして、自動操舵方法は、クラッチ制御ステップにて、前記入力ステップで入力された目的位置情報と、前記位置情報取得ステップで取得された現在位置情報とに基づいて、前記目的地への進路の方角である目的方位情報を算出し、算出した目的方位情報と、前記方位測定ステップで測定された現在の進路の方位に関する進路方位情報との差分に基づいて、前記左右のスクリュー用クラッチを連結または分離させる。これにより、入力された目的位置情報によって、水陸両用車両を目的地に自動的に移動させることができる。
【００２０】
また、請求項６に記載の自動操舵プログラムは、請求項１または請求項２に記載の水陸両用車両用の推進装置を自動的に操舵するために、コンピュータを、目的方位情報算出手段、制御信号生成手段として機能させることとした。
【００２１】
かかる構成によれば、自動操舵プログラムは、目的方位情報算出手段によって、前記水陸両用車両の目的地の位置に関する目的位置情報と、前記水陸両用車両の現在位置に関する現在位置情報とに基づいて、前記目的地への進路の方角である目的方位情報を算出する。そして、自動操舵プログラムは、制御信号生成手段によって、前記目的方位情報算出手段で算出された目的方位情報と、前記水陸両用車両の現在の進路の方位に関する進路方位情報との差分に基づいて、前記左右のスクリュー用クラッチを連結または分離させるための制御信号を生成する。これにより、入力された目的位置情報によって、水陸両用車両を目的地に自動的に移動させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明によれば、左右のホイールの孔から取り込んだ水を後方に噴射することができるので、水上における推進力を高めることができる。また、前進させるための左右のスクリューのいずれか一方を回転させて一方から水を取り込むことにより、一方に向くことができるので、方向転換のために必要とする構成を単純化することができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明によれば、水上においてスクリューを回転させつつ、水上での移動に不必要なホイールを停止することでエネルギーロスを低減すると共に、ホイール（またはタイヤ）に水上（または水中の）の浮遊物が巻き込まれる事態を回避することができる。
【００２４】
請求項３、請求項５または請求項６に記載の発明によれば、水陸両用車両に搭載した場合に、目的地の位置に関する目的位置情報を入力すれば、水陸両用車両を目的地に自動的に移動させることができる。したがって、途中に適切な目標物が無くても目的地に到達することができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明によれば、水陸両用車両に搭載された場合に、目的地の位置に関する目的位置情報を入力すれば、水陸両用車両を目的地に効率よく移動させることができる。したがって、途中に適切な目標物が無くても遠回りすることなく目的地に到達できる。その結果、水陸両用車両の燃料の消費を効果的に抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態に係る水陸両用車両用の推進装置および自動操舵装置を順次説明する。
【００２７】
[水陸両用車両用の推進装置]
（第１の実施形態）
＜推進装置の概要＞
本発明の第１の実施形態に係る水陸両用車両用の推進装置の概要について図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る水陸両用車両用の推進装置の一例を示す模式図であって、（ａ）は上方から視た斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側方から視た斜視図を示している。図２は、図１の（ａ）に示した推進装置の一部を透視した説明図である。
【００２８】
水陸両用車両用の推進装置１は、エンジンから伝達された駆動力で陸上用のホイール４と水上用のスクリュー７とをそれぞれ回転させるものであって、図１に示すように、プロペラシャフト２と、シャフトカバー１４と、ホイール４と、タイヤ５と、給水口６と、スクリュー（またはインペラ）７と、噴射口８とを備えている。
【００２９】
プロペラシャフト２は、図２に示すように、プロペラシャフト２の一端側でプロペラシャフト２の径より大径として装着パイプ３の外側に設けられた外側ギヤ（シャフト用ギヤ）９と、プロペラシャフト２の端部で外側ギヤ９より小径として装着パイプ３の内側（内部）に設けられた内側ギヤ（シャフト用ギヤ）１０とを介して、エンジンからの駆動力をホイール４およびスクリュー７にそれぞれ伝達するものである。
【００３０】
図１に示すシャフトカバー１４は、プロペラシャフト２の一端側等をカバーするものであり、詳細には、図２に示すように、外側ギヤ９と、内側ギヤ１０と、ホイールギヤ１１と、左右の回転シャフト１２と、左右のスクリュー用クラッチ１３と、装着パイプ３とを格納する。なお、図２ではシャフトカバー１４（図１参照）を透視して回転シャフト１２とスクリュー用クラッチ１３とをそれぞれ１つずつ図示しているが、実際には、左右に配置されている。
【００３１】
図２に仮想線で示す装着パイプ３は、水平パイプおよび垂直パイプによりＴ字形状に形成され、水平パイプの両端に、孔（給水口）６を介してホイール４がそれぞれ回転可能に取り付けられると共に（図８参照）、垂直パイプの開口（噴射口８）が進行方向と反対方向に向けられており、噴射口８と反対方向にプロペラシャフト２の一部（ここでは内側ギヤ１０）が水密に装着される。なお、垂直パイプはシャフトカバー１４（図１参照）を貫通している。
【００３２】
ホイール４は、図１に示すように、中心に孔（給水口）６を有し、この孔（給水口）６を介して装着パイプ３の水平パイプの両端に、それぞれ取り付けられている。このホイール４には、タイヤ５がそれぞれ装着されている。また、ホイール４は、図２に示すように、給水口６の反対側（装着パイプ３側の端部）に設けられたホイールギヤ１１を介してプロペラシャフト２の外側ギヤ９から駆動力を取得し、装着パイプ３の水平パイプ外側で当該水平パイプの中心軸周りに回転するように構成されている。そして、中心軸に適合して穿設された孔（給水口）６から水（推進装置１の周囲の液体）が装着パイプ３内に流入するように構成されている。
【００３３】
スクリュー（またはインペラ）７は、図１に示すように、ホイール４の給水口６の内側において、回転シャフト１２（図２参照）に当該回転シャフト１２と共に回転可能にそれぞれ設けられている。このスクリュー７は、図２に示すように、回転シャフト１２の端部に１つ設けられているが、これは一例であって、スクリュー７の配置は回転シャフト１２の端部に限定されず、また、１つの回転シャフト１２に対してスクリュー７の個数は１以上の任意の個数である。スクリュー７は、回転することによって、図１に示すホイール４の給水口６を介して装着パイプ３の水平パイプの両端からそれぞれ水を取り込むことができる。そして、取り込んだ水は、図１に示すように、装着パイプ３の垂直パイプに形成された噴射口８から噴射される。
【００３４】
左右の回転シャフト１２は、それぞれ、装着パイプ３の水平パイプの内部で左右のホイール６の孔の中心に対応した位置に配置するようにそれぞれ収納され、プロペラシャフト２の内側ギヤ１０から駆動力を取得し、装着パイプ３の水平パイプ内側で当該水平パイプの中心軸周りに回転するものである。なお、以下では、左右と言う場合、進行方向に対して直交する方向を示すものとする。
【００３５】
左右のスクリュー用クラッチ１３は、回転シャフト１２にそれぞれ設けられ、各回転シャフト１２とプロペラシャフト２の内側ギヤ１０との間を連結または分離するように設けられ、左右のスクリュー７の動作を制御するものである。このスクリュー用クラッチ１３は、例えば、電磁力でクラッチ板を吸着させる電磁クラッチである。なお、スクリュー用クラッチ１３は、回転シャフト１２上の図２に示した位置に配設されているが、この配置は一例であって、スクリュー７と内側ギヤ１０との間であれば任意の位置に配設可能である。
【００３６】
＜推進装置が搭載された水陸両用車両＞
次に、図１および図２に示した推進装置１が搭載された水陸両用車両について、図３および図４を参照して説明する。図３は、図１に示した推進装置を搭載した水陸両用車両の陸上での外観の一例を示す模式図であって、（ａ）は正面側方から視た斜視図、（ｂ）は背面側方から視た斜視図を示している。図４は、図１に示した推進装置を搭載した水陸両用車両の水上での外観の一例を示す模式図であって、（ａ）は正面側方から視た斜視図、（ｂ）は背面側方から視た斜視図を示している。
【００３７】
水陸両用車両２０は、ここでは、図３に示すように、前輪が１つで後輪が２つの３輪バイクである。後輪部に推進装置１（図１参照）が装備されている。この推進装置１（図１参照）は、陸上においては、図示しないエンジンからの駆動力に基づいて、後輪を回転駆動させることにより、水陸両用車両２０を推進させることができる。この水陸両用車両２０は、左右の後輪のホイールの中心に給水口６（図３の（ａ）では、左の給水口６のみを図示している）を有し、これらの給水口６に対応した噴射口８を、図３の（ｂ）に示すように、車体後部に備えている。したがって、水陸両用車両２０は、水上においては、図示しないエンジンからの駆動力に基づいて、スクリュー７（図１参照）を回転駆動させることにより、水陸両用車両２０を推進させることができる。具体的には、図４に示すように、スクリュー７（図１参照）の回転によって左右の給水口６（図３参照）から取り込んだ水を、噴射口８から後方（進行方向と逆方向）に噴射する。この結果、噴射の反作用により、水陸両用車両２０は、前進することができる。
【００３８】
＜ホイールの駆動に関する構成＞
次に、図１に示した第１の実施形態の推進装置１のホイールの駆動に関する詳細な構成について、図５乃至図８を参照して説明する。図５は、図１に示した推進装置を構成する装着パイプの一例を示す構成図である。装着パイプ３は、水陸両用車両２０（図３参照）の本体に固定される。この本体に装着される場合に、図５に示すように、水平パイプの両端は、ホイール４（図１参照）の孔（給水口）６に対して回動可能に接続されて、水平パイプの両端には、孔（給水口）６が形成されている。
【００３９】
図６は、図５に示した装着パイプにプロペラシャフトおよびホイールを装着した一例を示す構成図であって、図２に半透視で示した推進装置１に装着パイプ３が装着された様子を示している。図７は、図６に示したホイールの一例を示す構成図であって、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右斜め前方から視た斜視図を示している。ホイール４は、図７に示すように、孔６の周縁を囲む円筒部２１に対して、円筒部２１を取り巻くように一体に形成された１つのホイールギヤ１１を備えている。そして、ホイールギヤ１１には、プロペラシャフト２の外側ギヤ９（図６参照）を介して、図示しないエンジンからの駆動力が伝達される。このホイール４の構成は、一例であって、ホイールに駆動力を伝達するギヤがホイール４と別体であってもよく、そのギヤの個数が複数でもよい。
【００４０】
図８は、図１の（ｂ）に示した装着パイプの水平方向の断面の一例を示す説明図である。装着パイプ３の水平パイプには、ホイール４を装着するための突起状のリム２２が外周に設けられている。なお、図８では、水平パイプの一方（左側）のみ示している。また、ホイール４は、ベアリング２３，２４を介して装着パイプ３の外側で当該水平パイプの中心軸周りに回転する。具体的には、装着パイプ３の水平パイプの先端部（リム２２よりもホイール４側の所定部分）は、外周にネジが螺刻されて、中空のボルトが形成されており、この水平パイプの先端部から水が装着パイプ３内に流入するように構成されている。そして、このボルト（装着パイプ３の先端部）にホイール４が挿入された後、ボルトにナット２５が螺合される。このとき、ホイール４は、ナット２５や孔６より径の大きいベアリング２３を介して装着され、装着パイプ３の水平パイプに対して回動自在となっている。また、ホイール４は、リム２２とベアリング２３との間（外周にネジが螺刻されていない部分）において、孔６の中に配置されたベアリング２４を介して装着パイプ３の周りに回転する。
【００４１】
＜スクリューの駆動に関する構成＞
次に、図１に示した推進装置１のスクリュー７の駆動に関する詳細な構成について、図９および図１０を参照（適宜図２参照）して説明する。図９は、図１の（ｂ）に示した装着パイプの内部の構成の一例を示す説明図である。装着パイプ３の内部には、スクリュー７（図２参照）を回転させる回転シャフト１２を駆動するために、図９に示すように、支持部２６〜２９と、カバー部３０と、ギヤボックス３１と、ベアリング３２，３３と、シール部３４〜３６とを備えている。
【００４２】
支持部２６〜２９は、装着パイプ３の中空内部で回転シャフト１２を回転可能に、この順番で右側から左側にかけて支持するためのもので、装着パイプ３の内部においてプロペラシャフト２側（前側）に立設または所定の角度を有して形成されている。
カバー部３０は、装着パイプ３の内部において噴射口８側（後側）に設けられ、支持部２６〜２９と共に、プロペラシャフト２の内側ギヤ１０（図２参照）等を含む所定の内部空間を形成するものである。このカバー部３０は、噴射口８側に錐状の頂点が配置されるように（または凸となるように）形成されているため、左右方向からの水流を効果的に後方（噴射口８側）に向けることができる。
【００４３】
ギヤボックス３１は、内側ギヤ１０（図２参照）やスクリュー用クラッチ１３（図２参照）等が収納される筐体であり、前記した装着パイプ３の内部空間に配設される。
ベアリング３２は、支持部２７とカバー部３０との間で回転シャフト１２を回動可能に受けるものであり、同様に、ベアリング３３は、支持部２８とカバー部３０との間で回転シャフト１２を回動可能に受けるものである。
【００４４】
シール部３４は、支持部２６とカバー部３０との間で、前記した内部空間の右側を水密に保つものであり、同様に、シール部３５は、支持部２９とカバー部３０との間で、前記した内部空間の左側を水密に保つものである。また、シール部３６は、プロペラシャフト２と装着パイプ３との間で、前記した内部空間の前方側を水密に保つものである。なお、シール部３４，３５は、それぞれ回転シャフト１２を回動可能に受ける役割も果たす。
【００４５】
図９に示した構成によって、カバー部３０でカバーされた内部空間に配置されたギヤボックス３１は水密に保たれるので、推進装置１は、水上（または水中）において回転シャフト１２を駆動でき、その結果、水上走行に利用するスクリュー７を効率よく回転することが可能である。
【００４６】
図１０は、図２に示した回転シャフトの詳細な構成の一例を示す構成図である。以下では、スクリュー７（図２参照）およびスクリュー用クラッチ１３（図２参照）について、左右を区別して、左スクリュー７ａ、右スクリュー７ｂ、左スクリュー用クラッチ１３ａおよび右スクリュー用クラッチ１３ｂとして適宜記載する。
【００４７】
左右の回転シャフト１２（図２参照）は、詳細には、図１０に示すように、左回転シャフト１２ａと、右回転シャフト１２ｂと、左ギヤシャフト１２ｃと、右ギヤシャフト１２ｄとを備えている。左回転シャフト１２ａは、左側の回転シャフト１２（図２参照）の一部であり、先端（左端）に左スクリュー７ａが取り付けられている。同様に、右回転シャフト１２ｂは、右側の回転シャフト１２（図２参照）の一部であり、先端（右端）に右スクリュー７ｂが取り付けられている。
【００４８】
左ギヤシャフト１２ｃは、一端（左側）が左スクリュー用クラッチ１３ａに接続されていると共に、他端（右側）が左ギヤ４１ａを介してプロペラシャフト２の内側ギヤ１０に接続されている。同様に、右ギヤシャフト１２ｄは、一端（左側）が右ギヤ４１ｂを介してプロペラシャフト２の内側ギヤ１０に接続されていると共に、他端（右側）が右スクリュー用クラッチ１３ｂに接続されている。
【００４９】
ここで、内側ギヤ１０が回転すると、左ギヤ４１ａと右ギヤ４１ｂは互いに逆方向に回転する。例えば、内側ギヤ１０が、推進装置１の後方から視て時計回りに回転（右回転）すると、左ギヤ４１ａは、左方から視て時計回りに回転（右回転）すると共に、右ギヤ４１ｂは右方から視て時計回りに回転（右回転）する。これにより、左右の回転シャフト１２（図２参照）は、互いに逆方向に回転する。したがって、当該回転シャフト１２に取り付けられた左スクリュー７ａおよび右スクリュー７ｂも互いに逆方向に回転することによって、装着パイプ３（図９参照）内に水を取り込むことが可能になる。
【００５０】
図１０に示した構成によって、例えば、左スクリュー用クラッチ１３ａを連結すると、左回転シャフト１２ａと左ギヤシャフト１２ｃとが一体となって回転シャフト１２（図２参照）を形成して回転可能となる。これにより、プロペラシャフト２の内側ギヤ１０からの駆動力は、左ギヤ４１ａを介して、左スクリュー７ａに伝達される。一方、左スクリュー用クラッチ１３ａを切ると(分離すると)、左スクリュー７ａは停止する。なお、右スクリュー７ｂも同様である。
【００５１】
したがって、第１の実施形態に係る推進装置１を装着した水陸両用車両２０（図３および図４参照）の水上での運転中に、例えば、左スクリュー用クラッチ１３ａを連結すると共に、右スクリュー用クラッチ１３ｂを連結した場合に、左スクリュー７ａおよび右スクリュー７ｂが回転し、左右の給水口６から取り込んだ水を噴射口８からジェット噴射として効果的に噴射することができる。
【００５２】
この場合、左スクリュー用クラッチ１３ａを連結すると共に、右スクリュー用クラッチ１３ｂを切った場合には、左スクリュー７ａのみが回転し、左の給水口６から取り込んだ水は、噴射口８および右の給水口６から噴射する。その結果、水陸両用車両２０（図３および図４参照）は、左方に回転（左転）する。逆に、左スクリュー用クラッチ１３ａを切ると共に、右スクリュー用クラッチ１３ｂを連結した場合には、水陸両用車両２０は、右方に回転（右転）する。なお、両スクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂを切った場合には、水陸両用車両２０の噴射口８から強制的に噴射される水は生じない。したがって、水陸両用車両２０は、やがて停止することになる。
【００５３】
第１の実施形態によれば、左右方向から取得した水を後方にジェット噴射することで、水上での推進力を高めることができると共に、スクリュー用クラッチを制御するだけで方向転換を容易に行うことが可能となる。
【００５４】
（第２の実施形態）
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る水陸両用車両用の推進装置の一例を示す模式図であって、（ａ）は内部を一部透視した平面図、（ｂ）は内部を一部透視した背面側方から視た斜視図、（ｃ）は（ａ）に示したホイール用クラッチの正面図、（ｄ）はホイール用クラッチの別の例を示している。
【００５５】
推進装置１Ａは、図１１に示すように、左右のホイール用クラッチ６１を備えている点を除いて、図１乃至図１０に示した推進装置１と同様の構成なので、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。ただし、図１１では、左ギヤシャフト１２ｃは、水平方向（左右方向の）の左回転シャフト１２ａに対して垂直となるように（プロペラシャフト２と平行となるように）配置され、同様に、右ギヤシャフト１２ｄは、水平方向の右回転シャフト１２ｂに対して垂直となるように配置されている。また、左ギヤ４１ａおよび右ギヤ４１ｂは外側ギヤ９を介してプロペラシャフト２から駆動力を取得する。また、左右のスクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂは、左右のギヤボックス内に配置されている。各ギヤボックスには、回転軸を９０度変換するために図示しないギヤが互いに逆向きに設けられている。なお、左右のスクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂは、必ずしも左右のギヤボックス内に配置される必要はなく、左ギヤシャフト１２および右ギヤシャフト１２ｄの任意の位置に設けるようにしてもよい。
【００５６】
ここで、外側ギヤ９が回転すると、左ギヤ４１ａと右ギヤ４１ｂは両方とも外側ギヤ９とは逆方向に回転する。例えば、外側ギヤ９が、推進装置１の後方から視て時計回りに回転（右回転）すると、左ギヤ４１ａおよび右ギヤ４１ｃは、ともに後方から視て反時計回りに回転（左回転）する。これにより、各ギヤボックス内の図示しないギヤを介して、左回転シャフト１２ａおよび右回転シャフト１２ｂが互いに逆方向に回転する。したがって、当該左回転シャフト１２ａおよび右回転シャフト１２ｂに取り付けられた左スクリュー７ａおよび右スクリュー７ｂも互いに逆方向に回転することによって、仮想線で示す装着パイプ３内に水を取り込むことが可能になる。
【００５７】
図１１に示すように、左右のホイール用クラッチ６１は、左回転シャフト１２ａの先端（左端）および右回転シャフト１２ｂの先端（右端）にそれぞれ設けられている。このホイール用クラッチ６１は、左回転シャフト１２ａ（または右回転シャフト１２ｂ）とホイール４との間を連結または分離することによって、プロペラシャフト２の外側ギヤ９と、ホイール４との間を連結または分離するものである。これにより、左右のホイール用クラッチ６１は、左右のホイール４の動作を制御する。なお、ホイール用クラッチ６１が接続されたホイール４は、図示を省略したが、推進装置１Ａが搭載される水陸両用車両２０（図３参照）の本体に設けられた支持部材で円筒部２１が回動自在に支持されており、また、ホイール用クラッチ６１のクラッチ板を例えばホイール４側に移動する図示しない移動機構が備えられる。また、ホイール用クラッチ６１は、同じく本体に固定される、仮想線で示した装着パイプ３の水平パイプの両端（好ましくはパイプ内であるが、パイプ外でもよい）で回動できるように構成されている。このホイール用クラッチ６１を連結する場合には、スクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂを連結しておく。また、ホイール用クラッチ６１を切っている場合でも、スクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂを連結しておけば、推進装置１Ａを搭載した水陸両用車両２０（図３および図４参照）は水上で前進することができる。
【００５８】
ホイール用クラッチ６１では、そのクラッチ板が、図１１の（ｃ）に示すように、外枠部６２と、中心にシャフト用孔６３が穿設された内輪部６４と、外枠部６２と内輪部６４とを連結する複数（図では４個）の外枠支持部６５とを備えている。
ホイール用クラッチ６１は、いわゆる噛み合いクラッチから構成されており、外枠部６２には、図示は省略するが、ホイール４の円筒部２１（図１１の（ｂ）参照）の先端周縁に形成された接合部（図示しない）と噛み合う爪を有している。なお、これは一例であって、爪は、ホイール４の円筒部２１の先にホイールギヤ１１（図２参照）が設けられている場合には、このホイールギヤ１１と噛み合うように構成される。
【００５９】
内輪部６４には、シャフト用孔６３に挿入された左回転シャフト１２ａおよび右回転シャフト１２ｂがそれぞれ固定されている。
外枠支持部６５は、内輪部６４から外枠部６２に放射状に形成され、内輪部６４の回転を外枠部６２に確実に伝達する強度を保持する材質およびサイズを有している。
【００６０】
これら外枠部６２、内輪部６４および外枠支持部６５によって、液体透過部（隙間）６６が形成されており、スクリュー７によって、給水口６（図１参照）から流入する水は、この液体透過部６６を介してホイール用クラッチ６１を通過して推進装置１Ａ内部に取り込まれ、噴射口８（図１参照）から噴射される。
【００６１】
ホイール用クラッチ６１のクラッチ板の形状は、図１１の（ｃ）に示すものに限定されるものではなく、例えば、図１１の（ｄ）に示すような形状でもよい。ホイール用クラッチ６１Ａのクラッチ板の形状は、図１１の（ｄ）に示すように、外枠支持部６５Ａが碁盤状に並設されている点を除いて、図１１の（ｃ）に示したものと同様である。この場合には、液体透過部（隙間）６６Ａが、網目状になって、図１１の（ｃ）に示した液体透過部（隙間）６６よりも細かくなるので、通過する水を収束し易く水流の勢いの低減を防止し易くなる。なお、外枠支持部６５の放射状の形状にさらに同心円状の形状を追加することにより、網目状の隙間を形成するようにしてもよい。
【００６２】
第２の実施形態に係る推進装置１Ａを装着した水陸両用車両２０（図３および図４参照）は、陸上での運転中には、ホイール用クラッチ６１（または６１Ａ）を連結する。これにより、ホイール４が駆動してタイヤ５が回転するので、水陸両用車両２０は陸上で前進することができる。また、水陸両用車両２０は、水上での運転中には、ホイール用クラッチ６１（または６１Ａ）を切る。これにより、ホイール４およびタイヤ５が停止する。その結果、水上の運転中には、タイヤ５を回転させずに移動できるので、水上または水中に浮遊する浮遊物をタイヤ５に巻き込む虞がなくなる。
【００６３】
第２の実施形態によれば、ホイール用クラッチ６１（または６１Ａ）を備えているので、水上での運転中に、スクリュー７を回転させつつ、ホイール４およびタイヤ５の回転を停止することができる。その結果、タイヤ巻き込みに起因した故障等を未然に防ぐことができる。
【００６４】
[自動操舵装置]
＜自動操舵装置の構成＞
図１に示した推進装置１を自動的に操舵する自動操舵装置を図１２乃至図１４を参照して説明する。図１２は、図１に示した推進装置を自動操舵する自動操舵装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。
自動操舵装置５０は、水上において、推進装置１の左右のスクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂを自動的に連結または分離するものであり、図１２に示すように、入力手段５１と、位置情報取得手段５２と、コンパス（方位測定手段）５３と、記憶手段５４と、電力増幅回路５５（５５ａ，５５ｂ）と、クラッチ制御手段５６とを備えている。ここで、自動操舵装置５０は、推進装置１（図１乃至図１０参照）と共に水陸両用車両２０（図３参照）に搭載されている。なお、図１乃至図１０に示した推進装置１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
入力手段５１は、水陸両用車両２０の目的地（搭乗者の目的地）の位置に関する目的位置情報（緯度、経度）を入力するものであり、例えば、専用のボタン、テンキー、タッチパネルなどのポインティングデバイスから構成される。この入力手段５１に入力された目的位置情報は、クラッチ制御手段５６に出力される。なお、水陸両用車両２０は、図示しないイグニッションスイッチを備えており、このイグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦに対応した信号（始動命令／停止命令）も、クラッチ制御手段５６に出力される。
【００６６】
位置情報取得手段５２は、アンテナＡＴＮを介してＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から水陸両用車両２０の現在位置に関する現在位置情報（緯度、経度）を取得し、取得した現在位置情報をクラッチ制御手段５６に出力するものである。
【００６７】
コンパス（方位測定手段）５３は、水陸両用車両２０の現在の進路の方位（現在方位）を測定し、現在方位に関する進路方位情報θをクラッチ制御手段５６に出力するものである。ここで、進路方位情報θとは、例えば、１周を３６０°として、所定の方位（東西南北等）に割り当てられた角度の値である。
【００６８】
記憶手段５４は、入力手段５１に入力された目的位置情報（緯度、経度）と、クラッチ制御手段５６による処理に用いられる各種制御プログラムや各種データ等とを記憶するものであって、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）とから構成されている。
【００６９】
電力増幅回路５５（５５ａ，５５ｂ）は、クラッチ制御手段５６から入力される制御信号を増幅し、電磁クラッチである左右のスクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂにそれぞれ出力するものである。この電力増幅回路５５は、例えば、オペアンプ、または、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）などの半導体素子を備えている。
【００７０】
クラッチ制御手段５６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が、例えばＨＤＤに記憶された制御プログラムをＲＡＭに展開することにより以下の各種機能を実現する。すなわち、クラッチ制御手段５６は、入力手段５１で入力された目的位置情報（緯度、経度）と、位置情報取得手段５２で取得された現在位置情報（緯度、経度）とに基づいて、目的地への進路の方角である目的方位情報θｅｎｄを算出する機能（目的方位情報算出手段）を有している。また、クラッチ制御手段５６は、算出した目的方位情報θｅｎｄと、コンパス５３で測定された進路方位情報θとの差分に基づいて、左右のスクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂをそれぞれ連結または分離させる制御信号（左制御信号Ｌｃｔ、右制御信号Ｒｃｔ）を生成する機能（制御信号生成手段）を有している。このクラッチ制御手段５６で生成された制御信号（左制御信号Ｌｃｔ、右制御信号Ｒｃｔ）は、電力増幅回路５５（５５ａ，５５ｂ）に出力される。ここで、目的方位情報θｅｎｄは、進路方位情報θと同様なものであり、１周を３６０°として、所定の方位（東西南北等）に割り当てられた角度の値である。
【００７１】
このクラッチ制御手段５６は、左制御信号Ｌｃｔおよび右制御信号Ｒｃｔとして、例えば、連結を示すフラグ「１」と、分離を示すフラグ「０」とのいずれかを選択して制御信号を生成する。これらの制御信号の組合せによって、推進装置１および水陸両用車両２０は、表１に示すように、駆動される。
【００７２】
【表１】
【００７３】
クラッチ制御手段５６は、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が予め定められた許容範囲内である場合に、表１に示すように、左制御信号Ｌｃｔおよび右制御信号Ｒｃｔをそれぞれ「１」とすることにより、左右のスクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂをそれぞれ連結（ＯＮ）する。これにより、左スクリュー７ａおよび右スクリュー７ｂがそれぞれ回転する。したがって、操舵結果は「直進」となる。
【００７４】
また、クラッチ制御手段５６は、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が予め定められた許容範囲を超え、かつ、水陸両用車両２０の進路の方位を目的地の方位に向けて修正するために左転が必要である場合に、表１に示すように、左制御信号Ｌｃｔを「１」、右制御信号Ｒｃｔを「０」とすることにより、左スクリュー用クラッチ１３ａを連結すると共に、右スクリュー用クラッチ１３ｂを分離（ＯＦＦ）する。これにより、左スクリュー７ａは回転し、右スクリュー７ｂは停止する。したがって、操舵結果は「左転」となる。
【００７５】
また、クラッチ制御手段５６は、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が予め定められた許容範囲を超え、かつ、水陸両用車両２０の進路の方位を目的地の方位に向けて修正するために右転が必要である場合に、表１に示すように、左制御信号Ｌｃｔを「０」、右制御信号Ｒｃｔを「１」とすることにより、右スクリュー用クラッチ１３ｂを連結すると共に、左スクリュー用クラッチ１３ａを分離する。これにより、左スクリュー７ａは停止し、右スクリュー７ｂは回転する。したがって、操舵結果は「右転」となる。
【００７６】
さらに、クラッチ制御手段５６は、図示しないイグニッションスイッチがＯＦＦされて、それに対応した信号（停止命令）が入力された場合に、表１に示すように、左制御信号Ｌｃｔおよび右制御信号Ｒｃｔをそれぞれ「０」とすることにより、左右のスクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂをそれぞれ分離する。これにより、左スクリュー７ａおよび右スクリュー７ｂがそれぞれ停止する。したがって、操舵結果は「停止」となる。
【００７７】
＜クラッチ制御手段の判別基準＞
クラッチ制御手段５６は、目的方位情報θｅｎｄが式（１）で示される条件を満足するか否かを判別することにより、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が予め定められた許容範囲内か否かを判定する。
【００７８】
（θ−Δθ）≦θｅｎｄ≦（θ＋Δθ） … 式（１）
ただし、Δθは予め定められた許容方位に関する情報であり、例えば、目的方位情報θｅｎｄや進路方位情報θに対応した角度の値である。
【００７９】
クラッチ制御手段５６は、水陸両用車両２０の進路の方位を目的地の方位に向けて修正するために左転が必要なのか右転が必要なのかを判定するために、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が式（２）で示される条件を満足するか否かを判別する。
【００８０】
（θｅｎｄ−θ）＞０ … 式（２）
【００８１】
また、クラッチ制御手段５６は、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が前記した式（２）で示される条件を満足すると判別した場合、目的方位と進路方位との偏差Ａを式（３）で計算し、この偏差Ａが１８０°より大きい場合に左転が必要であると判定し、そうでない場合に右転が必要であると判定する。
【００８２】
Ａ＝θｅｎｄ−θ … 式（３）
【００８３】
また、クラッチ制御手段５６は、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が前記した式（２）で示される条件を満足しないと判別した場合、目的方位と進路方位との偏差Ａを式（４）で計算し、この偏差Ａが１８０°より大きい場合に左転が必要であると判定し、そうでない場合に右転が必要であると判定する。
【００８４】
Ａ＝３６０°−｜θｅｎｄ−θ｜ … 式（４）
【００８５】
＜自動操舵装置の動作＞
次に、図１３を参照（適宜図１２参照）して、クラッチ制御手段の動作を中心に自動操舵装置の動作について説明する。図１３は、図１２に示したクラッチ制御手段の動作を示すフローチャートである。前提として、水上において、自動操舵装置５０は、図示しないイグニッションスイッチのＯＮに対応した信号（始動命令）が入力され、ユーザ（または運転者）の操作にしたがって、入力手段５１によって、水陸両用車両２０の目的地の位置に関する目的位置情報（緯度、経度）を入力する（入力ステップ）。また、自動操舵装置５０は、作動中に常に、位置情報取得手段５２によって、水陸両用車両２０の現在位置に関する現在位置情報を取得し（位置情報取得ステップ）、コンパス５３によって、水陸両用車両２０の現在の進路の方位を測定する（方位測定ステップ）。
【００８６】
この場合、クラッチ制御手段５６は、目的位置情報（緯度、経度）と、位置情報取得手段５２で取得された現在位置情報（緯度、経度）とに基づいて、目的方位情報θｅｎｄを算出する（ステップＳ１）。そして、クラッチ制御手段５６は、前記した式（１）に基づいて、算出した目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が予め定められた許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２）。許容範囲内の場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、クラッチ制御手段５６は、左制御信号Ｌｃｔおよび右制御信号Ｒｃｔをそれぞれ「１」とする（ステップＳ３）。これにより、自動操舵装置５０の操舵結果は、前記した表１に示すように「直進」となる。続いて、クラッチ制御手段５６は、図示しないタイマによって所定時間Δｔが経過したか否かを判別する（ステップＳ４）。所定時間Δｔが経過した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、クラッチ制御手段５６は、ステップＳ２に戻る。
【００８７】
また、クラッチ制御手段５６は、図示しないイグニッションスイッチのＯＦＦに対応した信号（停止命令）が入力されたか否かを判別しており（ステップＳ５）、所定時間Δｔが経過していなくても（ステップＳ４：Ｎｏ）、停止命令が入力された場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、左制御信号Ｌｃｔおよび右制御信号Ｒｃｔをそれぞれ「０」とする（ステップＳ６）。これにより、自動操舵装置５０の操舵結果は、前記した表１に示すように「停止」となるので、クラッチ制御手段５６は処理を終了する。停止命令が入力されていない場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、クラッチ制御手段５６は、ステップＳ４に戻る。
【００８８】
ステップＳ２においてＮｏの場合、すなわち、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が許容範囲を超えた場合、クラッチ制御手段５６は、その差分が前記した式（２）で示される条件を満足するか否かを判別する（ステップＳ７）。前記した式（２）を満足する場合には（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、クラッチ制御手段５６は、目的方位と進路方位との偏差Ａを前記した式（３）で計算し（ステップＳ８）、前記した式（２）を満足しない場合には（ステップＳ７：Ｎｏ）、偏差Ａを前記した式（４）で計算する（ステップＳ９）。
【００８９】
ステップＳ８またはステップＳ９に続いて、クラッチ制御手段５６は、偏差Ａが１８０°より大きいか否かを判別する（ステップＳ１０）。偏差Ａが１８０°より大きい場合には（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、クラッチ制御手段５６は、左転が必要であると判定し、左制御信号Ｌｃｔを「１」、右制御信号Ｒｃｔを「０」とする（ステップＳ１１）。これにより、自動操舵装置５０の操舵結果は、前記した表１に示すように「左転」となる。一方、偏差Ａが１８０°以下の場合には（ステップＳ１０：Ｎｏ）、クラッチ制御手段５６は、右転が必要であると判定し、左制御信号Ｌｃｔを「０」、右制御信号Ｒｃｔを「１」とする（ステップＳ１２）。これにより、自動操舵装置５０の操舵結果は、前記した表１に示すように「右転」となる。そして、ステップＳ１１またはステップＳ１２に続いて、クラッチ制御手段５６は、ステップＳ２に戻る。
【００９０】
＜許容範囲を超えた場合の具体例＞
図１３に示したフローチャートにおいて、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が許容範囲を超えた場合（ステップＳ２：Ｎｏ）のクラッチ制御手段５６の動作の具体例について図１４を参照して説明する。図１４は、図１３に示したフローチャートで許容範囲を超えた場合の説明図であって、（ａ）は目的方位情報と進路方位情報との差分の例、（ｂ）は（ａ）に示した差分の例に対応した操舵結果を示している。
【００９１】
ここでは、図１４の（ａ）に示すように、北（Ｎ）を０°、東（Ｅ）を９０°、南（Ｓ）を１８０°、西（Ｗ）を２７０°と設定した。図１４に示すように、例えば、転回例Ｒ１は、目的方位情報θｅｎｄが「１４０°」、進路方位情報θが「５０°」の場合の具体例である。この場合、前記した式（２）を満足するので、偏差Ａは前記した式（３）で計算され「９０°」となり、これは１８０°以下なので、操舵結果は「右転」となる。転回例Ｒ２〜Ｒ５の場合にも同様の計算を行うことができる。以上をまとめると、図１４の（ｂ）に示す操舵結果がそれぞれ得られる。
【００９２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲でさまざまに実施することができる。例えば、第２の実施形態の推進装置１Ａでは、ホイール用クラッチ６１（または６１Ａ）は、図１１に示すように、スクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂよりもホイール４に近い位置に設けたが、逆に、遠い位置にホイール用クラッチを設けることも可能である。例えば、図２を参照して、左ギヤ４１ａおよび右ギヤ４１ｂが内側ギヤ１０を介してプロペラシャフト２から駆動力を取得する場合に、外側ギヤ９とホイールギヤ１１とを連結または分離するために、外側ギヤ９を移動させるホイール用クラッチを設けることができる。このとき、例えば、プロペラシャフト２を同軸の２重構造として外側ギヤ９の位置を内側ギヤ１０の位置と比べて前後に移動できるように構成してもよい。この場合には、ホイール用クラッチは、スクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂと独立に制御できるので、かかる推進装置を装着した水陸両用車両２０（図３および図４参照）は、陸上での移動中にスクリュー７の回転を停止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る水陸両用車両用の推進装置の一例を示す模式図であって、（ａ）は上方から視た斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側方から視た斜視図を示している。
【図２】図１の（ａ）に示した推進装置の一部を透視した説明図である。
【図３】図１に示した推進装置を搭載した水陸両用車両の陸上での外観の一例を示す模式図であって、（ａ）は正面側方から視た斜視図、（ｂ）は背面側方から視た斜視図を示している。
【図４】図１に示した推進装置を搭載した水陸両用車両の水上での外観の一例を示す模式図であって、（ａ）は正面側方から視た斜視図、（ｂ）は背面側方から視た斜視図を示している。
【図５】図１に示した推進装置を構成する装着パイプの一例を示す構成図である。
【図６】図５に示した装着パイプにプロペラシャフトおよびホイールを装着した一例を示す構成図である。
【図７】図６に示したホイールの一例を示す構成図であって、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右斜め前方から視た斜視図を示している。
【図８】図１の（ｂ）に示した装着パイプの水平方向の断面の一例を示す説明図である。
【図９】図１の（ｂ）に示した装着パイプの内部の構成の一例を示す説明図である。
【図１０】図２に示した回転シャフトの詳細な構成の一例を示す構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る水陸両用車両用の推進装置の一例を示す模式図であって、（ａ）は内部を一部透視した平面図、（ｂ）は内部を一部透視した背面側方から視た斜視図、（ｃ）は（ａ）に示したホイール用クラッチの正面図、（ｄ）はホイール用クラッチの別の例を示している。
【図１２】図１に示した推進装置を自動操舵する自動操舵装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図１３】図１２に示したクラッチ制御手段の動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１３に示したフローチャートで許容範囲を超えた場合の説明図であって、（ａ）は目的方位情報と進路方位情報との差分の例、（ｂ）は（ａ）に示した差分の例に対応した操舵結果を示している。
【符号の説明】
【００９４】
１，１Ａ 水陸両用車両用の推進装置
２ プロペラシャフト
３ 装着パイプ
４ ホイール
５ タイヤ
６ 孔（給水口）
７ スクリュー
８ 噴射口
９ 外側ギヤ（シャフト用ギヤ）
１０ 内側ギヤ（シャフト用ギヤ）
１１ ホイールギヤ
１２ 回転シャフト
１３ スクリュー用クラッチ
１４ シャフトカバー
２０ 水陸両用車両
２１ 円筒部
２２ リム
２３，２４ ベアリング
２５ ナット
２６〜２９ 支持部
３０ カバー部
３１ ギヤボックス
３２，３３ ベアリング
３４〜３６ シール部
４１ａ 左ギヤ
４１ｂ 右ギヤ
５０ 自動操舵装置
５１ 入力手段
５２ 位置情報取得手段
５３ コンパス（方位測定手段）
５４ 記憶手段
５５（５５ａ，５５ｂ） 電力増幅回路
５６ クラッチ制御手段
６１，６１Ａ ホイール用クラッチ
６２ 外枠部
６３ シャフト用孔
６４ 内輪部
６５，６５Ａ 外枠支持部
６６，６６Ａ 液体透過部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水陸両用車両用の推進装置、ならびに、この推進装置を自動操舵する自動操舵装置、自動操舵方法および自動操舵プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンから伝達された駆動力で陸上用のホイールと水上用の回転駆動体（スクリュー等）とをそれぞれ回転させる水陸両用車両用の推進装置が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１に開示された推進装置は、自動車等の通常の車輪のホイール板を、扇風機の羽形（プロペラ）に改造したもので、このプロペラの回転面に対して内側および外側に、プロペラの回転を妨げないように曲流内板と曲流外板とをそれぞれ有したプロペラホイル車輪である。このうち、曲流内板は、板の一辺側に対向する他辺側がプロペラ回転面と所定角度をなすように、板の一辺側がプロペラの所定位置に取り付けられている。また、曲流外板は、曲流内板と同様に取り付けられている。ただし、曲流外板の一辺側が取り付けられている位置は、プロペラの回転軸を中心に、曲流内板の一辺側が取り付けられている位置に対して点対称となる位置である。
このプロペラホイル車輪は、陸上では、自動車等の通常の車輪として作用する。また、プロペラホイル車輪は、水上では、回転により、例えば、前方から曲流外板を介して右から左に向けてプロペラで取り込んだ水（左方横水圧流）を、曲流内板を介して後方縦水圧流に変換して推進力を生じる。そして、曲流内板と曲流外板とが、プロペラと共に回転するので、プロペラが半回転すると、曲流内板と曲流外板との働きが逆になる。すなわち、例えば、前方から曲流内板を介して左から右に向けてプロペラで取り込んだ水（右方横水圧流）を、曲流外板を介して後方縦水圧流に変換して推進力を生じるようになる。
【０００４】
また、特許文献２に開示された推進装置では、ホイールが軸流ポンプとして作用して、回転面に直交する方向（横方向）から水流を取り込み、ホイールに連なる送出ポンプから水を噴射するものである。具体的には、ホイールの回転面に直交する方向（横方向）から水を取り込む専用の羽根がホイールのリムに接続されている。この羽根は回転により水を加速させる。そして、水が羽根を出る領域と隣接し、この領域に向かって開放された螺旋送出流路を通った水は、噴射方向を可変可能な送出ポンプから噴射される。
【特許文献１】特開２０００−７１７０４号公報（段落０００５、図１）
【特許文献２】特表平９−５０１１２５号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されたプロペラホイル車輪では、プロペラが１回転する間に、例えば、上方（または下方）から曲流外板を介して右から左に向けてプロペラで取り込んだ水（左方横水圧流）を、曲流内板を介して下方（または上方）水圧流に変換してしまう。したがって、回転中の曲流内板と曲流外板の配置によっては、推進力である後方縦水圧流が発生しない。つまり、前進させるための推進力を効率よく発生させることができないという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に開示された推進装置では、水を取り込むための回転駆動機構の他に、送出ポンプから噴射される水の噴射方向を変化させるための構成が必要であり、構成が複雑であるという問題がある。
【０００７】
また、従来、このような推進装置を搭載した水陸両用車両で海上を走行する場合、人手によって、目的地までのルートを決定している。このとき、海上においては、目印となる目標物が少なく、目的地に直線ルートで向かえずに、例えば、一旦東へ向かってから北上するなどのルートにより、到達するまでに遠回りしてしまうことがある。その結果、燃料の消費を効果的に抑制することが困難となってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、前記した問題を解決し、簡易な構成で、前進させるための推進力を効率よく発生させることができる水陸両用車両用の推進装置を提供することを目的とする。また、本発明は、水陸両用車両用の推進装置を自動的に操舵する自動操舵装置、自動操舵方法および自動操舵プログラムを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の水陸両用車両用の推進装置は、エンジンから伝達された駆動力で陸上用のホイールと水上用のスクリューとをそれぞれ回転させる水陸両用車両用の推進装置であって、前記エンジンからの駆動力を少なくとも１つのシャフト用ギヤを介して前記ホイールおよび前記スクリューに伝達するプロペラシャフトと、中心に孔を有した左右のホイールと、水平パイプおよび垂直パイプによりＴ字形状に形成され、前記水平パイプの両端に、前記孔を介して前記ホイールがそれぞれ回転可能に取り付けられると共に、前記垂直パイプの開口が進行方向と反対方向に向けられた装着パイプと、前記装着パイプの水平パイプの内部で前記左右のホイールの孔に対応した位置にそれぞれ収納され、前記プロペラシャフトから伝達される駆動力で前記装着パイプの水平パイプの中心軸周りに回転する左右の回転シャフトと、前記回転シャフトに、当該回転シャフトと共に回転可能にそれぞれ１つ以上設けられた左右のスクリューと、前記回転シャフトと前記プロペラシャフトとの間を連結または分離するように設けられ、前記左右のスクリューの動作を制御する左右のスクリュー用クラッチとを備えることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、水陸両用車両用の推進装置は、ホイールが取り付けられる装着パイプの内部に、スクリューが設けられた回転シャフトを備えており、左右のスクリュー用クラッチを連結して回転シャフトを介してスクリューを回転させることにより、水上において、水をホイールの孔から装着パイプの内部に取り込むことができる。ここで、装着パイプの形状は、Ｔ字形状を基本としており、垂直パイプの開口が進行方向と反対方向に向けられて配置される。そして、水陸両用車両用の推進装置は、水平パイプの両端に取り付けられたホイールの孔から取り込んだ水を垂直パイプの開口から噴射する。これにより、水陸両用車両を進行方向に直進させることができる。
【００１１】
そして、水陸両用車両用の推進装置は、水上において、左右のスクリュー用クラッチのいずれかのみを連結して一方のスクリューのみを回転させることにより、一方のホイールの孔から取り込んだ水を他方のホイールの孔および垂直パイプの開口から噴射する。これにより、水陸両用車両用の推進装置は、水陸両用車両を左右いずれかの方向に転進させることができる。また、スクリューにエンジンからの駆動力を伝達するシャフト用ギヤは、ホイールにエンジンからの駆動力を伝達するシャフト用ギヤと共通のものでも別個のものでもよい。
【００１２】
また、請求項２に記載の水陸両用車両用の推進装置は、請求項１に記載の水陸両用車両用の推進装置において、前記プロペラシャフトと前記ホイールとの間を連結または分離するように設けられ、前記左右のホイールの動作を制御するホイール用クラッチをさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、水陸両用車両用の推進装置は、ホイール用クラッチを連結することにより、プロペラシャフトのシャフト用ギヤを介して、エンジンからの駆動力をホイールに伝達し、また、ホイール用クラッチを分離することにより駆動力のホイールへの伝達を停止させることができる。この水陸両用車両用の推進装置は、スクリュー用クラッチとは別に、ホイール用クラッチを備えているので、水上において、スクリュー用クラッチを連結すると共に、ホイール用クラッチを分離することにより、ホイールを停止させてスクリューのみを回転させることが可能になる。この場合には、水上での移動に不必要なホイールを停止することでエネルギーロスを低減すると共に、ホイール（またはタイヤ）に水上（または水中の）の浮遊物が巻き込まれる事態を回避することができる。また、陸上において、スクリュー用クラッチを分離すると共に、ホイール用クラッチを連結した場合には、陸上での移動に不必要なスクリューを停止することでエネルギーロスを低減できる。なお、スクリュー用クラッチとホイール用クラッチとが互いに連動するような構成とすることも可能であり、この場合には、互いに独立に作動するようにした場合と比べて構造を単純化できるので製造コスト等を低減できる。
【００１４】
また、請求項３に記載の自動操舵装置は、請求項１または請求項２に記載の水陸両用車両用の推進装置を自動的に操舵する自動操舵装置であって、入力手段と、位置情報取得手段と、方位測定手段と、クラッチ制御手段とを備えることとした。
【００１５】
かかる構成によれば、自動操舵装置は、入力手段によって、前記水陸両用車両の目的地の位置に関する目的位置情報を入力し、位置情報取得手段によって、前記水陸両用車両の現在位置に関する現在位置情報を取得し、方位測定手段によって、前記水陸両用車両の現在の進路の方位を測定する。ここで、目的位置情報および現在位置情報は、例えば、緯度と経度に関する情報であり、位置情報取得手段は、例えば、ＧＰＳ受信機から構成される。そして、自動操舵装置は、クラッチ制御手段によって、前記入力手段で入力された目的位置情報と、前記位置情報取得手段で取得された現在位置情報とに基づいて、前記目的地への進路の方角である目的方位情報を算出し、算出した目的方位情報と、前記方位測定手段で測定された現在の進路の方位に関する進路方位情報との差分に基づいて、前記左右のスクリュー用クラッチを連結または分離させる。ここで、目的方位情報および進路方位情報は、例えば、１周を３６０°として、所定の方位（東西南北等）に割り当てられた角度の値である。これにより、入力された目的位置情報によって、水陸両用車両を目的地に自動的に移動させることができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の自動操舵装置は、請求項３に記載の自動操舵装置において、前記クラッチ制御手段が、前記目的方位情報と前記進路方位情報との差分が予め定められた許容範囲内である場合に、前記左右のスクリュー用クラッチをそれぞれ連結させるための制御信号を生成し、前記目的方位情報と前記進路方位情報との差分が予め定められた許容範囲を超え、かつ、前記水陸両用車両の進路の方位を前記目的地の方位に向けて修正するために左転が必要である場合に、前記左のスクリュー用クラッチを連結すると共に、前記右のスクリュー用クラッチを分離するための制御信号を生成し、前記目的方位情報と前記進路方位情報との差分が予め定められた許容範囲を超え、かつ、前記水陸両用車両の進路の方位を前記目的地の方位に向けて修正するために右転が必要である場合に、前記右のスクリュー用クラッチを連結すると共に、前記左のスクリュー用クラッチを分離するための制御信号を生成することとした。
【００１７】
かかる構成によれば、自動操舵装置は、目的方位情報と進路方位情報との差分に応じて、自動的に水陸両用車両を進行方向に直進、左転または右転させる。ここで、水陸両用車両の進路の方位を目的地の方位に向けて修正するために左転が必要なのか右転が必要なのかを判定する方法は、種々の方法があり、例えば、目的方位情報から進路方位情報を差し引いた差分が正（プラス）であり、かつ、１８０°より大きい場合には、左転が必要であると判定することができる。これにより、遠回りすることなく自動的に目的地に到達することができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の自動操舵方法は、請求項１または請求項２に記載の水陸両用車両用の推進装置を自動的に操舵する自動操舵方法であって、入力ステップと、位置情報取得ステップと、方位測定ステップと、クラッチ制御ステップとを含むこととした。
【００１９】
かかる手順によれば、自動操舵方法は、入力ステップで、前記水陸両用車両の目的地の位置に関する目的位置情報を入力し、位置情報取得ステップで、前記水陸両用車両の現在位置に関する現在位置情報を取得し、方位測定ステップで、前記水陸両用車両の現在の進路の方位を測定する。そして、自動操舵方法は、クラッチ制御ステップにて、前記入力ステップで入力された目的位置情報と、前記位置情報取得ステップで取得された現在位置情報とに基づいて、前記目的地への進路の方角である目的方位情報を算出し、算出した目的方位情報と、前記方位測定ステップで測定された現在の進路の方位に関する進路方位情報との差分に基づいて、前記左右のスクリュー用クラッチを連結または分離させる。これにより、入力された目的位置情報によって、水陸両用車両を目的地に自動的に移動させることができる。
【００２０】
また、請求項６に記載の自動操舵プログラムは、請求項１または請求項２に記載の水陸両用車両用の推進装置を自動的に操舵するために、コンピュータを、目的方位情報算出手段、制御信号生成手段として機能させることとした。
【００２１】
かかる構成によれば、自動操舵プログラムは、目的方位情報算出手段によって、前記水陸両用車両の目的地の位置に関する目的位置情報と、前記水陸両用車両の現在位置に関する現在位置情報とに基づいて、前記目的地への進路の方角である目的方位情報を算出する。そして、自動操舵プログラムは、制御信号生成手段によって、前記目的方位情報算出手段で算出された目的方位情報と、前記水陸両用車両の現在の進路の方位に関する進路方位情報との差分に基づいて、前記左右のスクリュー用クラッチを連結または分離させるための制御信号を生成する。これにより、入力された目的位置情報によって、水陸両用車両を目的地に自動的に移動させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明によれば、左右のホイールの孔から取り込んだ水を後方に噴射することができるので、水上における推進力を高めることができる。また、前進させるための左右のスクリューのいずれか一方を回転させて一方から水を取り込むことにより、一方に向くことができるので、方向転換のために必要とする構成を単純化することができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明によれば、水上においてスクリューを回転させつつ、水上での移動に不必要なホイールを停止することでエネルギーロスを低減すると共に、ホイール（またはタイヤ）に水上（または水中の）の浮遊物が巻き込まれる事態を回避することができる。
【００２４】
請求項３、請求項５または請求項６に記載の発明によれば、水陸両用車両に搭載した場合に、目的地の位置に関する目的位置情報を入力すれば、水陸両用車両を目的地に自動的に移動させることができる。したがって、途中に適切な目標物が無くても目的地に到達することができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明によれば、水陸両用車両に搭載された場合に、目的地の位置に関する目的位置情報を入力すれば、水陸両用車両を目的地に効率よく移動させることができる。したがって、途中に適切な目標物が無くても遠回りすることなく目的地に到達できる。その結果、水陸両用車両の燃料の消費を効果的に抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態に係る水陸両用車両用の推進装置および自動操舵装置を順次説明する。
【００２７】
[水陸両用車両用の推進装置]
（第１の実施形態）
＜推進装置の概要＞
本発明の第１の実施形態に係る水陸両用車両用の推進装置の概要について図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る水陸両用車両用の推進装置の一例を示す模式図であって、（ａ）は上方から視た斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側方から視た斜視図を示している。図２は、図１の（ａ）に示した推進装置の一部を透視した説明図である。
【００２８】
水陸両用車両用の推進装置１は、エンジンから伝達された駆動力で陸上用のホイール４と水上用のスクリュー７とをそれぞれ回転させるものであって、図１に示すように、プロペラシャフト２と、シャフトカバー１４と、ホイール４と、タイヤ５と、給水口６と、スクリュー（またはインペラ）７と、噴射口８とを備えている。
【００２９】
プロペラシャフト２は、図２に示すように、プロペラシャフト２の一端側でプロペラシャフト２の径より大径として装着パイプ３の外側に設けられた外側ギヤ（シャフト用ギヤ）９と、プロペラシャフト２の端部で外側ギヤ９より小径として装着パイプ３の内側（内部）に設けられた内側ギヤ（シャフト用ギヤ）１０とを介して、エンジンからの駆動力をホイール４およびスクリュー７にそれぞれ伝達するものである。
【００３０】
図１に示すシャフトカバー１４は、プロペラシャフト２の一端側等をカバーするものであり、詳細には、図２に示すように、外側ギヤ９と、内側ギヤ１０と、ホイールギヤ１１と、左右の回転シャフト１２と、左右のスクリュー用クラッチ１３と、装着パイプ３とを格納する。なお、図２ではシャフトカバー１４（図１参照）を透視して回転シャフト１２とスクリュー用クラッチ１３とをそれぞれ１つずつ図示しているが、実際には、左右に配置されている。
【００３１】
図２に仮想線で示す装着パイプ３は、水平パイプおよび垂直パイプによりＴ字形状に形成され、水平パイプの両端に、孔（給水口）６を介してホイール４がそれぞれ回転可能に取り付けられると共に（図８参照）、垂直パイプの開口（噴射口８）が進行方向と反対方向に向けられており、噴射口８と反対方向にプロペラシャフト２の一部（ここでは内側ギヤ１０）が水密に装着される。なお、垂直パイプはシャフトカバー１４（図１参照）を貫通している。
【００３２】
ホイール４は、図１に示すように、中心に孔（給水口）６を有し、この孔（給水口）６を介して装着パイプ３の水平パイプの両端に、それぞれ取り付けられている。このホイール４には、タイヤ５がそれぞれ装着されている。また、ホイール４は、図２に示すように、給水口６の反対側（装着パイプ３側の端部）に設けられたホイールギヤ１１を介してプロペラシャフト２の外側ギヤ９から駆動力を取得し、装着パイプ３の水平パイプ外側で当該水平パイプの中心軸周りに回転するように構成されている。そして、中心軸に適合して穿設された孔（給水口）６から水（推進装置１の周囲の液体）が装着パイプ３内に流入するように構成されている。
【００３３】
スクリュー（またはインペラ）７は、図１に示すように、ホイール４の給水口６の内側において、回転シャフト１２（図２参照）に当該回転シャフト１２と共に回転可能にそれぞれ設けられている。このスクリュー７は、図２に示すように、回転シャフト１２の端部に１つ設けられているが、これは一例であって、スクリュー７の配置は回転シャフト１２の端部に限定されず、また、１つの回転シャフト１２に対してスクリュー７の個数は１以上の任意の個数である。スクリュー７は、回転することによって、図１に示すホイール４の給水口６を介して装着パイプ３の水平パイプの両端からそれぞれ水を取り込むことができる。そして、取り込んだ水は、図１に示すように、装着パイプ３の垂直パイプに形成された噴射口８から噴射される。
【００３４】
左右の回転シャフト１２は、それぞれ、装着パイプ３の水平パイプの内部で左右のホイール６の孔の中心に対応した位置に配置するようにそれぞれ収納され、プロペラシャフト２の内側ギヤ１０から駆動力を取得し、装着パイプ３の水平パイプ内側で当該水平パイプの中心軸周りに回転するものである。なお、以下では、左右と言う場合、進行方向に対して直交する方向を示すものとする。
【００３５】
左右のスクリュー用クラッチ１３は、回転シャフト１２にそれぞれ設けられ、各回転シャフト１２とプロペラシャフト２の内側ギヤ１０との間を連結または分離するように設けられ、左右のスクリュー７の動作を制御するものである。このスクリュー用クラッチ１３は、例えば、電磁力でクラッチ板を吸着させる電磁クラッチである。なお、スクリュー用クラッチ１３は、回転シャフト１２上の図２に示した位置に配設されているが、この配置は一例であって、スクリュー７と内側ギヤ１０との間であれば任意の位置に配設可能である。
【００３６】
＜推進装置が搭載された水陸両用車両＞
次に、図１および図２に示した推進装置１が搭載された水陸両用車両について、図３および図４を参照して説明する。図３は、図１に示した推進装置を搭載した水陸両用車両の陸上での外観の一例を示す模式図であって、（ａ）は正面側方から視た斜視図、（ｂ）は背面側方から視た斜視図を示している。図４は、図１に示した推進装置を搭載した水陸両用車両の水上での外観の一例を示す模式図であって、（ａ）は正面側方から視た斜視図、（ｂ）は背面側方から視た斜視図を示している。
【００３７】
水陸両用車両２０は、ここでは、図３に示すように、前輪が１つで後輪が２つの３輪バイクである。後輪部に推進装置１（図１参照）が装備されている。この推進装置１（図１参照）は、陸上においては、図示しないエンジンからの駆動力に基づいて、後輪を回転駆動させることにより、水陸両用車両２０を推進させることができる。この水陸両用車両２０は、左右の後輪のホイールの中心に給水口６（図３の（ａ）では、左の給水口６のみを図示している）を有し、これらの給水口６に対応した噴射口８を、図３の（ｂ）に示すように、車体後部に備えている。したがって、水陸両用車両２０は、水上においては、図示しないエンジンからの駆動力に基づいて、スクリュー７（図１参照）を回転駆動させることにより、水陸両用車両２０を推進させることができる。具体的には、図４に示すように、スクリュー７（図１参照）の回転によって左右の給水口６（図３参照）から取り込んだ水を、噴射口８から後方（進行方向と逆方向）に噴射する。この結果、噴射の反作用により、水陸両用車両２０は、前進することができる。
【００３８】
＜ホイールの駆動に関する構成＞
次に、図１に示した第１の実施形態の推進装置１のホイールの駆動に関する詳細な構成について、図５乃至図８を参照して説明する。図５は、図１に示した推進装置を構成する装着パイプの一例を示す構成図である。装着パイプ３は、水陸両用車両２０（図３参照）の本体に固定される。この本体に装着される場合に、図５に示すように、水平パイプの両端は、ホイール４（図１参照）の孔（給水口）６に対して回動可能に接続されて、水平パイプの両端には、孔（給水口）６が形成されている。
【００３９】
図６は、図５に示した装着パイプにプロペラシャフトおよびホイールを装着した一例を示す構成図であって、図２に半透視で示した推進装置１に装着パイプ３が装着された様子を示している。図７は、図６に示したホイールの一例を示す構成図であって、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右斜め前方から視た斜視図を示している。ホイール４は、図７に示すように、孔６の周縁を囲む円筒部２１に対して、円筒部２１を取り巻くように一体に形成された１つのホイールギヤ１１を備えている。そして、ホイールギヤ１１には、プロペラシャフト２の外側ギヤ９（図６参照）を介して、図示しないエンジンからの駆動力が伝達される。このホイール４の構成は、一例であって、ホイールに駆動力を伝達するギヤがホイール４と別体であってもよく、そのギヤの個数が複数でもよい。
【００４０】
図８は、図１の（ｂ）に示した装着パイプの水平方向の断面の一例を示す説明図である。装着パイプ３の水平パイプには、ホイール４を装着するための突起状のリム２２が外周に設けられている。なお、図８では、水平パイプの一方（左側）のみ示している。また、ホイール４は、ベアリング２３，２４を介して装着パイプ３の外側で当該水平パイプの中心軸周りに回転する。具体的には、装着パイプ３の水平パイプの先端部（リム２２よりもホイール４側の所定部分）は、外周にネジが螺刻されて、中空のボルトが形成されており、この水平パイプの先端部から水が装着パイプ３内に流入するように構成されている。そして、このボルト（装着パイプ３の先端部）にホイール４が挿入された後、ボルトにナット２５が螺合される。このとき、ホイール４は、ナット２５や孔６より径の大きいベアリング２３を介して装着され、装着パイプ３の水平パイプに対して回動自在となっている。また、ホイール４は、リム２２とベアリング２３との間（外周にネジが螺刻されていない部分）において、孔６の中に配置されたベアリング２４を介して装着パイプ３の周りに回転する。
【００４１】
＜スクリューの駆動に関する構成＞
次に、図１に示した推進装置１のスクリュー７の駆動に関する詳細な構成について、図９および図１０を参照（適宜図２参照）して説明する。図９は、図１の（ｂ）に示した装着パイプの内部の構成の一例を示す説明図である。装着パイプ３の内部には、スクリュー７（図２参照）を回転させる回転シャフト１２を駆動するために、図９に示すように、支持部２６〜２９と、カバー部３０と、ギヤボックス３１と、ベアリング３２，３３と、シール部３４〜３６とを備えている。
【００４２】
支持部２６〜２９は、装着パイプ３の中空内部で回転シャフト１２を回転可能に、この順番で右側から左側にかけて支持するためのもので、装着パイプ３の内部においてプロペラシャフト２側（前側）に立設または所定の角度を有して形成されている。
カバー部３０は、装着パイプ３の内部において噴射口８側（後側）に設けられ、支持部２６〜２９と共に、プロペラシャフト２の内側ギヤ１０（図２参照）等を含む所定の内部空間を形成するものである。このカバー部３０は、噴射口８側に錐状の頂点が配置されるように（または凸となるように）形成されているため、左右方向からの水流を効果的に後方（噴射口８側）に向けることができる。
【００４３】
ギヤボックス３１は、内側ギヤ１０（図２参照）やスクリュー用クラッチ１３（図２参照）等が収納される筐体であり、前記した装着パイプ３の内部空間に配設される。
ベアリング３２は、支持部２７とカバー部３０との間で回転シャフト１２を回動可能に受けるものであり、同様に、ベアリング３３は、支持部２８とカバー部３０との間で回転シャフト１２を回動可能に受けるものである。
【００４４】
シール部３４は、支持部２６とカバー部３０との間で、前記した内部空間の右側を水密に保つものであり、同様に、シール部３５は、支持部２９とカバー部３０との間で、前記した内部空間の左側を水密に保つものである。また、シール部３６は、プロペラシャフト２と装着パイプ３との間で、前記した内部空間の前方側を水密に保つものである。なお、シール部３４，３５は、それぞれ回転シャフト１２を回動可能に受ける役割も果たす。
【００４５】
図９に示した構成によって、カバー部３０でカバーされた内部空間に配置されたギヤボックス３１は水密に保たれるので、推進装置１は、水上（または水中）において回転シャフト１２を駆動でき、その結果、水上走行に利用するスクリュー７を効率よく回転することが可能である。
【００４６】
図１０は、図２に示した回転シャフトの詳細な構成の一例を示す構成図である。以下では、スクリュー７（図２参照）およびスクリュー用クラッチ１３（図２参照）について、左右を区別して、左スクリュー７ａ、右スクリュー７ｂ、左スクリュー用クラッチ１３ａおよび右スクリュー用クラッチ１３ｂとして適宜記載する。
【００４７】
左右の回転シャフト１２（図２参照）は、詳細には、図１０に示すように、左回転シャフト１２ａと、右回転シャフト１２ｂと、左ギヤシャフト１２ｃと、右ギヤシャフト１２ｄとを備えている。左回転シャフト１２ａは、左側の回転シャフト１２（図２参照）の一部であり、先端（左端）に左スクリュー７ａが取り付けられている。同様に、右回転シャフト１２ｂは、右側の回転シャフト１２（図２参照）の一部であり、先端（右端）に右スクリュー７ｂが取り付けられている。
【００４８】
左ギヤシャフト１２ｃは、一端（左側）が左スクリュー用クラッチ１３ａに接続されていると共に、他端（右側）が左ギヤ４１ａを介してプロペラシャフト２の内側ギヤ１０に接続されている。同様に、右ギヤシャフト１２ｄは、一端（左側）が右ギヤ４１ｂを介してプロペラシャフト２の内側ギヤ１０に接続されていると共に、他端（右側）が右スクリュー用クラッチ１３ｂに接続されている。
【００４９】
ここで、内側ギヤ１０が回転すると、左ギヤ４１ａと右ギヤ４１ｂは互いに逆方向に回転する。例えば、内側ギヤ１０が、推進装置１の後方から視て時計回りに回転（右回転）すると、左ギヤ４１ａは、左方から視て時計回りに回転（右回転）すると共に、右ギヤ４１ｂは右方から視て時計回りに回転（右回転）する。これにより、左右の回転シャフト１２（図２参照）は、互いに逆方向に回転する。したがって、当該回転シャフト１２に取り付けられた左スクリュー７ａおよび右スクリュー７ｂも互いに逆方向に回転することによって、装着パイプ３（図９参照）内に水を取り込むことが可能になる。
【００５０】
図１０に示した構成によって、例えば、左スクリュー用クラッチ１３ａを連結すると、左回転シャフト１２ａと左ギヤシャフト１２ｃとが一体となって回転シャフト１２（図２参照）を形成して回転可能となる。これにより、プロペラシャフト２の内側ギヤ１０からの駆動力は、左ギヤ４１ａを介して、左スクリュー７ａに伝達される。一方、左スクリュー用クラッチ１３ａを切ると(分離すると)、左スクリュー７ａは停止する。なお、右スクリュー７ｂも同様である。
【００５１】
したがって、第１の実施形態に係る推進装置１を装着した水陸両用車両２０（図３および図４参照）の水上での運転中に、例えば、左スクリュー用クラッチ１３ａを連結すると共に、右スクリュー用クラッチ１３ｂを連結した場合に、左スクリュー７ａおよび右スクリュー７ｂが回転し、左右の給水口６から取り込んだ水を噴射口８からジェット噴射として効果的に噴射することができる。
【００５２】
この場合、左スクリュー用クラッチ１３ａを連結すると共に、右スクリュー用クラッチ１３ｂを切った場合には、左スクリュー７ａのみが回転し、左の給水口６から取り込んだ水は、噴射口８および右の給水口６から噴射する。その結果、水陸両用車両２０（図３および図４参照）は、左方に回転（左転）する。逆に、左スクリュー用クラッチ１３ａを切ると共に、右スクリュー用クラッチ１３ｂを連結した場合には、水陸両用車両２０は、右方に回転（右転）する。なお、両スクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂを切った場合には、水陸両用車両２０の噴射口８から強制的に噴射される水は生じない。したがって、水陸両用車両２０は、やがて停止することになる。
【００５３】
第１の実施形態によれば、左右方向から取得した水を後方にジェット噴射することで、水上での推進力を高めることができると共に、スクリュー用クラッチを制御するだけで方向転換を容易に行うことが可能となる。
【００５４】
（第２の実施形態）
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る水陸両用車両用の推進装置の一例を示す模式図であって、（ａ）は内部を一部透視した平面図、（ｂ）は内部を一部透視した背面側方から視た斜視図、（ｃ）は（ａ）に示したホイール用クラッチの正面図、（ｄ）はホイール用クラッチの別の例を示している。
【００５５】
推進装置１Ａは、図１１に示すように、左右のホイール用クラッチ６１を備えている点を除いて、図１乃至図１０に示した推進装置１と同様の構成なので、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。ただし、図１１では、左ギヤシャフト１２ｃは、水平方向（左右方向の）の左回転シャフト１２ａに対して垂直となるように（プロペラシャフト２と平行となるように）配置され、同様に、右ギヤシャフト１２ｄは、水平方向の右回転シャフト１２ｂに対して垂直となるように配置されている。また、左ギヤ４１ａおよび右ギヤ４１ｂは外側ギヤ９を介してプロペラシャフト２から駆動力を取得する。また、左右のスクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂは、左右のギヤボックス内に配置されている。各ギヤボックスには、回転軸を９０度変換するために図示しないギヤが互いに逆向きに設けられている。なお、左右のスクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂは、必ずしも左右のギヤボックス内に配置される必要はなく、左ギヤシャフト１２および右ギヤシャフト１２ｄの任意の位置に設けるようにしてもよい。
【００５６】
ここで、外側ギヤ９が回転すると、左ギヤ４１ａと右ギヤ４１ｂは両方とも外側ギヤ９とは逆方向に回転する。例えば、外側ギヤ９が、推進装置１の後方から視て時計回りに回転（右回転）すると、左ギヤ４１ａおよび右ギヤ４１ｃは、ともに後方から視て反時計回りに回転（左回転）する。これにより、各ギヤボックス内の図示しないギヤを介して、左回転シャフト１２ａおよび右回転シャフト１２ｂが互いに逆方向に回転する。したがって、当該左回転シャフト１２ａおよび右回転シャフト１２ｂに取り付けられた左スクリュー７ａおよび右スクリュー７ｂも互いに逆方向に回転することによって、仮想線で示す装着パイプ３内に水を取り込むことが可能になる。
【００５７】
図１１に示すように、左右のホイール用クラッチ６１は、左回転シャフト１２ａの先端（左端）および右回転シャフト１２ｂの先端（右端）にそれぞれ設けられている。このホイール用クラッチ６１は、左回転シャフト１２ａ（または右回転シャフト１２ｂ）とホイール４との間を連結または分離することによって、プロペラシャフト２の外側ギヤ９と、ホイール４との間を連結または分離するものである。これにより、左右のホイール用クラッチ６１は、左右のホイール４の動作を制御する。なお、ホイール用クラッチ６１が接続されたホイール４は、図示を省略したが、推進装置１Ａが搭載される水陸両用車両２０（図３参照）の本体に設けられた支持部材で円筒部２１が回動自在に支持されており、また、ホイール用クラッチ６１のクラッチ板を例えばホイール４側に移動する図示しない移動機構が備えられる。また、ホイール用クラッチ６１は、同じく本体に固定される、仮想線で示した装着パイプ３の水平パイプの両端（好ましくはパイプ内であるが、パイプ外でもよい）で回動できるように構成されている。このホイール用クラッチ６１を連結する場合には、スクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂを連結しておく。また、ホイール用クラッチ６１を切っている場合でも、スクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂを連結しておけば、推進装置１Ａを搭載した水陸両用車両２０（図３および図４参照）は水上で前進することができる。
【００５８】
ホイール用クラッチ６１では、そのクラッチ板が、図１１の（ｃ）に示すように、外枠部６２と、中心にシャフト用孔６３が穿設された内輪部６４と、外枠部６２と内輪部６４とを連結する複数（図では４個）の外枠支持部６５とを備えている。
ホイール用クラッチ６１は、いわゆる噛み合いクラッチから構成されており、外枠部６２には、図示は省略するが、ホイール４の円筒部２１（図１１の（ｂ）参照）の先端周縁に形成された接合部（図示しない）と噛み合う爪を有している。なお、これは一例であって、爪は、ホイール４の円筒部２１の先にホイールギヤ１１（図２参照）が設けられている場合には、このホイールギヤ１１と噛み合うように構成される。
【００５９】
内輪部６４には、シャフト用孔６３に挿入された左回転シャフト１２ａおよび右回転シャフト１２ｂがそれぞれ固定されている。
外枠支持部６５は、内輪部６４から外枠部６２に放射状に形成され、内輪部６４の回転を外枠部６２に確実に伝達する強度を保持する材質およびサイズを有している。
【００６０】
これら外枠部６２、内輪部６４および外枠支持部６５によって、液体透過部（隙間）６６が形成されており、スクリュー７によって、給水口６（図１参照）から流入する水は、この液体透過部６６を介してホイール用クラッチ６１を通過して推進装置１Ａ内部に取り込まれ、噴射口８（図１参照）から噴射される。
【００６１】
ホイール用クラッチ６１のクラッチ板の形状は、図１１の（ｃ）に示すものに限定されるものではなく、例えば、図１１の（ｄ）に示すような形状でもよい。ホイール用クラッチ６１Ａのクラッチ板の形状は、図１１の（ｄ）に示すように、外枠支持部６５Ａが碁盤状に並設されている点を除いて、図１１の（ｃ）に示したものと同様である。この場合には、液体透過部（隙間）６６Ａが、網目状になって、図１１の（ｃ）に示した液体透過部（隙間）６６よりも細かくなるので、通過する水を収束し易く水流の勢いの低減を防止し易くなる。なお、外枠支持部６５の放射状の形状にさらに同心円状の形状を追加することにより、網目状の隙間を形成するようにしてもよい。
【００６２】
第２の実施形態に係る推進装置１Ａを装着した水陸両用車両２０（図３および図４参照）は、陸上での運転中には、ホイール用クラッチ６１（または６１Ａ）を連結する。これにより、ホイール４が駆動してタイヤ５が回転するので、水陸両用車両２０は陸上で前進することができる。また、水陸両用車両２０は、水上での運転中には、ホイール用クラッチ６１（または６１Ａ）を切る。これにより、ホイール４およびタイヤ５が停止する。その結果、水上の運転中には、タイヤ５を回転させずに移動できるので、水上または水中に浮遊する浮遊物をタイヤ５に巻き込む虞がなくなる。
【００６３】
第２の実施形態によれば、ホイール用クラッチ６１（または６１Ａ）を備えているので、水上での運転中に、スクリュー７を回転させつつ、ホイール４およびタイヤ５の回転を停止することができる。その結果、タイヤ巻き込みに起因した故障等を未然に防ぐことができる。
【００６４】
[自動操舵装置]
＜自動操舵装置の構成＞
図１に示した推進装置１を自動的に操舵する自動操舵装置を図１２乃至図１４を参照して説明する。図１２は、図１に示した推進装置を自動操舵する自動操舵装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。
自動操舵装置５０は、水上において、推進装置１の左右のスクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂを自動的に連結または分離するものであり、図１２に示すように、入力手段５１と、位置情報取得手段５２と、コンパス（方位測定手段）５３と、記憶手段５４と、電力増幅回路５５（５５ａ，５５ｂ）と、クラッチ制御手段５６とを備えている。ここで、自動操舵装置５０は、推進装置１（図１乃至図１０参照）と共に水陸両用車両２０（図３参照）に搭載されている。なお、図１乃至図１０に示した推進装置１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
入力手段５１は、水陸両用車両２０の目的地（搭乗者の目的地）の位置に関する目的位置情報（緯度、経度）を入力するものであり、例えば、専用のボタン、テンキー、タッチパネルなどのポインティングデバイスから構成される。この入力手段５１に入力された目的位置情報は、クラッチ制御手段５６に出力される。なお、水陸両用車両２０は、図示しないイグニッションスイッチを備えており、このイグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦに対応した信号（始動命令／停止命令）も、クラッチ制御手段５６に出力される。
【００６６】
位置情報取得手段５２は、アンテナＡＴＮを介してＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から水陸両用車両２０の現在位置に関する現在位置情報（緯度、経度）を取得し、取得した現在位置情報をクラッチ制御手段５６に出力するものである。
【００６７】
コンパス（方位測定手段）５３は、水陸両用車両２０の現在の進路の方位（現在方位）を測定し、現在方位に関する進路方位情報θをクラッチ制御手段５６に出力するものである。ここで、進路方位情報θとは、例えば、１周を３６０°として、所定の方位（東西南北等）に割り当てられた角度の値である。
【００６８】
記憶手段５４は、入力手段５１に入力された目的位置情報（緯度、経度）と、クラッチ制御手段５６による処理に用いられる各種制御プログラムや各種データ等とを記憶するものであって、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）とから構成されている。
【００６９】
電力増幅回路５５（５５ａ，５５ｂ）は、クラッチ制御手段５６から入力される制御信号を増幅し、電磁クラッチである左右のスクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂにそれぞれ出力するものである。この電力増幅回路５５は、例えば、オペアンプ、または、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）などの半導体素子を備えている。
【００７０】
クラッチ制御手段５６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が、例えばＨＤＤに記憶された制御プログラムをＲＡＭに展開することにより以下の各種機能を実現する。すなわち、クラッチ制御手段５６は、入力手段５１で入力された目的位置情報（緯度、経度）と、位置情報取得手段５２で取得された現在位置情報（緯度、経度）とに基づいて、目的地への進路の方角である目的方位情報θｅｎｄを算出する機能（目的方位情報算出手段）を有している。また、クラッチ制御手段５６は、算出した目的方位情報θｅｎｄと、コンパス５３で測定された進路方位情報θとの差分に基づいて、左右のスクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂをそれぞれ連結または分離させる制御信号（左制御信号Ｌｃｔ、右制御信号Ｒｃｔ）を生成する機能（制御信号生成手段）を有している。このクラッチ制御手段５６で生成された制御信号（左制御信号Ｌｃｔ、右制御信号Ｒｃｔ）は、電力増幅回路５５（５５ａ，５５ｂ）に出力される。ここで、目的方位情報θｅｎｄは、進路方位情報θと同様なものであり、１周を３６０°として、所定の方位（東西南北等）に割り当てられた角度の値である。
【００７１】
このクラッチ制御手段５６は、左制御信号Ｌｃｔおよび右制御信号Ｒｃｔとして、例えば、連結を示すフラグ「１」と、分離を示すフラグ「０」とのいずれかを選択して制御信号を生成する。これらの制御信号の組合せによって、推進装置１および水陸両用車両２０は、表１に示すように、駆動される。
【００７２】
【表１】
【００７３】
クラッチ制御手段５６は、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が予め定められた許容範囲内である場合に、表１に示すように、左制御信号Ｌｃｔおよび右制御信号Ｒｃｔをそれぞれ「１」とすることにより、左右のスクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂをそれぞれ連結（ＯＮ）する。これにより、左スクリュー７ａおよび右スクリュー７ｂがそれぞれ回転する。したがって、操舵結果は「直進」となる。
【００７４】
また、クラッチ制御手段５６は、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が予め定められた許容範囲を超え、かつ、水陸両用車両２０の進路の方位を目的地の方位に向けて修正するために左転が必要である場合に、表１に示すように、左制御信号Ｌｃｔを「１」、右制御信号Ｒｃｔを「０」とすることにより、左スクリュー用クラッチ１３ａを連結すると共に、右スクリュー用クラッチ１３ｂを分離（ＯＦＦ）する。これにより、左スクリュー７ａは回転し、右スクリュー７ｂは停止する。したがって、操舵結果は「左転」となる。
【００７５】
また、クラッチ制御手段５６は、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が予め定められた許容範囲を超え、かつ、水陸両用車両２０の進路の方位を目的地の方位に向けて修正するために右転が必要である場合に、表１に示すように、左制御信号Ｌｃｔを「０」、右制御信号Ｒｃｔを「１」とすることにより、右スクリュー用クラッチ１３ｂを連結すると共に、左スクリュー用クラッチ１３ａを分離する。これにより、左スクリュー７ａは停止し、右スクリュー７ｂは回転する。したがって、操舵結果は「右転」となる。
【００７６】
さらに、クラッチ制御手段５６は、図示しないイグニッションスイッチがＯＦＦされて、それに対応した信号（停止命令）が入力された場合に、表１に示すように、左制御信号Ｌｃｔおよび右制御信号Ｒｃｔをそれぞれ「０」とすることにより、左右のスクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂをそれぞれ分離する。これにより、左スクリュー７ａおよび右スクリュー７ｂがそれぞれ停止する。したがって、操舵結果は「停止」となる。
【００７７】
＜クラッチ制御手段の判別基準＞
クラッチ制御手段５６は、目的方位情報θｅｎｄが式（１）で示される条件を満足するか否かを判別することにより、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が予め定められた許容範囲内か否かを判定する。
【００７８】
（θ−Δθ）≦θｅｎｄ≦（θ＋Δθ） … 式（１）
ただし、Δθは予め定められた許容方位に関する情報であり、例えば、目的方位情報θｅｎｄや進路方位情報θに対応した角度の値である。
【００７９】
クラッチ制御手段５６は、水陸両用車両２０の進路の方位を目的地の方位に向けて修正するために左転が必要なのか右転が必要なのかを判定するために、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が式（２）で示される条件を満足するか否かを判別する。
【００８０】
（θｅｎｄ−θ）＞０ … 式（２）
【００８１】
また、クラッチ制御手段５６は、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が前記した式（２）で示される条件を満足すると判別した場合、目的方位と進路方位との偏差Ａを式（３）で計算し、この偏差Ａが１８０°より大きい場合に左転が必要であると判定し、そうでない場合に右転が必要であると判定する。
【００８２】
Ａ＝θｅｎｄ−θ … 式（３）
【００８３】
また、クラッチ制御手段５６は、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が前記した式（２）で示される条件を満足しないと判別した場合、目的方位と進路方位との偏差Ａを式（４）で計算し、この偏差Ａが１８０°より大きい場合に左転が必要であると判定し、そうでない場合に右転が必要であると判定する。
【００８４】
Ａ＝３６０°−｜θｅｎｄ−θ｜ … 式（４）
【００８５】
＜自動操舵装置の動作＞
次に、図１３を参照（適宜図１２参照）して、クラッチ制御手段の動作を中心に自動操舵装置の動作について説明する。図１３は、図１２に示したクラッチ制御手段の動作を示すフローチャートである。前提として、水上において、自動操舵装置５０は、図示しないイグニッションスイッチのＯＮに対応した信号（始動命令）が入力され、ユーザ（または運転者）の操作にしたがって、入力手段５１によって、水陸両用車両２０の目的地の位置に関する目的位置情報（緯度、経度）を入力する（入力ステップ）。また、自動操舵装置５０は、作動中に常に、位置情報取得手段５２によって、水陸両用車両２０の現在位置に関する現在位置情報を取得し（位置情報取得ステップ）、コンパス５３によって、水陸両用車両２０の現在の進路の方位を測定する（方位測定ステップ）。
【００８６】
この場合、クラッチ制御手段５６は、目的位置情報（緯度、経度）と、位置情報取得手段５２で取得された現在位置情報（緯度、経度）とに基づいて、目的方位情報θｅｎｄを算出する（ステップＳ１）。そして、クラッチ制御手段５６は、前記した式（１）に基づいて、算出した目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が予め定められた許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２）。許容範囲内の場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、クラッチ制御手段５６は、左制御信号Ｌｃｔおよび右制御信号Ｒｃｔをそれぞれ「１」とする（ステップＳ３）。これにより、自動操舵装置５０の操舵結果は、前記した表１に示すように「直進」となる。続いて、クラッチ制御手段５６は、図示しないタイマによって所定時間Δｔが経過したか否かを判別する（ステップＳ４）。所定時間Δｔが経過した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、クラッチ制御手段５６は、ステップＳ２に戻る。
【００８７】
また、クラッチ制御手段５６は、図示しないイグニッションスイッチのＯＦＦに対応した信号（停止命令）が入力されたか否かを判別しており（ステップＳ５）、所定時間Δｔが経過していなくても（ステップＳ４：Ｎｏ）、停止命令が入力された場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、左制御信号Ｌｃｔおよび右制御信号Ｒｃｔをそれぞれ「０」とする（ステップＳ６）。これにより、自動操舵装置５０の操舵結果は、前記した表１に示すように「停止」となるので、クラッチ制御手段５６は処理を終了する。停止命令が入力されていない場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、クラッチ制御手段５６は、ステップＳ４に戻る。
【００８８】
ステップＳ２においてＮｏの場合、すなわち、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が許容範囲を超えた場合、クラッチ制御手段５６は、その差分が前記した式（２）で示される条件を満足するか否かを判別する（ステップＳ７）。前記した式（２）を満足する場合には（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、クラッチ制御手段５６は、目的方位と進路方位との偏差Ａを前記した式（３）で計算し（ステップＳ８）、前記した式（２）を満足しない場合には（ステップＳ７：Ｎｏ）、偏差Ａを前記した式（４）で計算する（ステップＳ９）。
【００８９】
ステップＳ８またはステップＳ９に続いて、クラッチ制御手段５６は、偏差Ａが１８０°より大きいか否かを判別する（ステップＳ１０）。偏差Ａが１８０°より大きい場合には（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、クラッチ制御手段５６は、左転が必要であると判定し、左制御信号Ｌｃｔを「１」、右制御信号Ｒｃｔを「０」とする（ステップＳ１１）。これにより、自動操舵装置５０の操舵結果は、前記した表１に示すように「左転」となる。一方、偏差Ａが１８０°以下の場合には（ステップＳ１０：Ｎｏ）、クラッチ制御手段５６は、右転が必要であると判定し、左制御信号Ｌｃｔを「０」、右制御信号Ｒｃｔを「１」とする（ステップＳ１２）。これにより、自動操舵装置５０の操舵結果は、前記した表１に示すように「右転」となる。そして、ステップＳ１１またはステップＳ１２に続いて、クラッチ制御手段５６は、ステップＳ２に戻る。
【００９０】
＜許容範囲を超えた場合の具体例＞
図１３に示したフローチャートにおいて、目的方位情報θｅｎｄと進路方位情報θとの差分が許容範囲を超えた場合（ステップＳ２：Ｎｏ）のクラッチ制御手段５６の動作の具体例について図１４を参照して説明する。図１４は、図１３に示したフローチャートで許容範囲を超えた場合の説明図であって、（ａ）は目的方位情報と進路方位情報との差分の例、（ｂ）は（ａ）に示した差分の例に対応した操舵結果を示している。
【００９１】
ここでは、図１４の（ａ）に示すように、北（Ｎ）を０°、東（Ｅ）を９０°、南（Ｓ）を１８０°、西（Ｗ）を２７０°と設定した。図１４に示すように、例えば、転回例Ｒ１は、目的方位情報θｅｎｄが「１４０°」、進路方位情報θが「５０°」の場合の具体例である。この場合、前記した式（２）を満足するので、偏差Ａは前記した式（３）で計算され「９０°」となり、これは１８０°以下なので、操舵結果は「右転」となる。転回例Ｒ２〜Ｒ５の場合にも同様の計算を行うことができる。以上をまとめると、図１４の（ｂ）に示す操舵結果がそれぞれ得られる。
【００９２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲でさまざまに実施することができる。例えば、第２の実施形態の推進装置１Ａでは、ホイール用クラッチ６１（または６１Ａ）は、図１１に示すように、スクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂよりもホイール４に近い位置に設けたが、逆に、遠い位置にホイール用クラッチを設けることも可能である。例えば、図２を参照して、左ギヤ４１ａおよび右ギヤ４１ｂが内側ギヤ１０を介してプロペラシャフト２から駆動力を取得する場合に、外側ギヤ９とホイールギヤ１１とを連結または分離するために、外側ギヤ９を移動させるホイール用クラッチを設けることができる。このとき、例えば、プロペラシャフト２を同軸の２重構造として外側ギヤ９の位置を内側ギヤ１０の位置と比べて前後に移動できるように構成してもよい。この場合には、ホイール用クラッチは、スクリュー用クラッチ１３ａ，１３ｂと独立に制御できるので、かかる推進装置を装着した水陸両用車両２０（図３および図４参照）は、陸上での移動中にスクリュー７の回転を停止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る水陸両用車両用の推進装置の一例を示す模式図であって、（ａ）は上方から視た斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側方から視た斜視図を示している。
【図２】図１の（ａ）に示した推進装置の一部を透視した説明図である。
【図３】図１に示した推進装置を搭載した水陸両用車両の陸上での外観の一例を示す模式図であって、（ａ）は正面側方から視た斜視図、（ｂ）は背面側方から視た斜視図を示している。
【図４】図１に示した推進装置を搭載した水陸両用車両の水上での外観の一例を示す模式図であって、（ａ）は正面側方から視た斜視図、（ｂ）は背面側方から視た斜視図を示している。
【図５】図１に示した推進装置を構成する装着パイプの一例を示す構成図である。
【図６】図５に示した装着パイプにプロペラシャフトおよびホイールを装着した一例を示す構成図である。
【図７】図６に示したホイールの一例を示す構成図であって、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右斜め前方から視た斜視図を示している。
【図８】図１の（ｂ）に示した装着パイプの水平方向の断面の一例を示す説明図である。
【図９】図１の（ｂ）に示した装着パイプの内部の構成の一例を示す説明図である。
【図１０】図２に示した回転シャフトの詳細な構成の一例を示す構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る水陸両用車両用の推進装置の一例を示す模式図であって、（ａ）は内部を一部透視した平面図、（ｂ）は内部を一部透視した背面側方から視た斜視図、（ｃ）は（ａ）に示したホイール用クラッチの正面図、（ｄ）はホイール用クラッチの別の例を示している。
【図１２】図１に示した推進装置を自動操舵する自動操舵装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図１３】図１２に示したクラッチ制御手段の動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１３に示したフローチャートで許容範囲を超えた場合の説明図であって、（ａ）は目的方位情報と進路方位情報との差分の例、（ｂ）は（ａ）に示した差分の例に対応した操舵結果を示している。
【符号の説明】
【００９４】
１，１Ａ 水陸両用車両用の推進装置
２ プロペラシャフト
３ 装着パイプ
４ ホイール
５ タイヤ
６ 孔（給水口）
７ スクリュー
８ 噴射口
９ 外側ギヤ（シャフト用ギヤ）
１０ 内側ギヤ（シャフト用ギヤ）
１１ ホイールギヤ
１２ 回転シャフト
１３ スクリュー用クラッチ
１４ シャフトカバー
２０ 水陸両用車両
２１ 円筒部
２２ リム
２３，２４ ベアリング
２５ ナット
２６〜２９ 支持部
３０ カバー部
３１ ギヤボックス
３２，３３ ベアリング
３４〜３６ シール部
４１ａ 左ギヤ
４１ｂ 右ギヤ
５０ 自動操舵装置
５１ 入力手段
５２ 位置情報取得手段
５３ コンパス（方位測定手段）
５４ 記憶手段
５５（５５ａ，５５ｂ） 電力増幅回路
５６ クラッチ制御手段
６１，６１Ａ ホイール用クラッチ
６２ 外枠部
６３ シャフト用孔
６４ 内輪部
６５，６５Ａ 外枠支持部
６６，６６Ａ 液体透過部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから伝達された駆動力で陸上用のホイールと水上用のスクリューとをそれぞれ回転させる水陸両用車両用の推進装置であって、
前記エンジンからの駆動力を少なくとも１つのシャフト用ギヤを介して前記ホイールおよび前記スクリューに伝達するプロペラシャフトと、
中心に孔を有した左右のホイールと、
水平パイプおよび垂直パイプによりＴ字形状に形成され、前記水平パイプの両端に、前記孔を介して前記ホイールがそれぞれ回転可能に取り付けられると共に、前記垂直パイプの開口が進行方向と反対方向に向けられた装着パイプと、
前記装着パイプの水平パイプの内部で前記左右のホイールの孔に対応した位置にそれぞれ収納され、前記プロペラシャフトから伝達される駆動力で前記装着パイプの水平パイプの中心軸周りに回転する左右の回転シャフトと、
前記回転シャフトに、当該回転シャフトと共に回転可能にそれぞれ１つ以上設けられた左右のスクリューと、
前記回転シャフトと前記プロペラシャフトとの間を連結または分離するように設けられ、前記左右のスクリューの動作を制御する左右のスクリュー用クラッチと、
を備えることを特徴とする水陸両用車両用の推進装置。
【請求項２】
前記プロペラシャフトと前記ホイールとの間を連結または分離するように設けられ、前記左右のホイールの動作を制御するホイール用クラッチをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の水陸両用車両用の推進装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の水陸両用車両用の推進装置を自動的に操舵する自動操舵装置であって、
前記水陸両用車両の目的地の位置に関する目的位置情報を入力する入力手段と、
前記水陸両用車両の現在位置に関する現在位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記水陸両用車両の現在の進路の方位を測定する方位測定手段と、
前記入力手段で入力された目的位置情報と、前記位置情報取得手段で取得された現在位置情報とに基づいて、前記目的地への進路の方角である目的方位情報を算出し、算出した目的方位情報と、前記方位測定手段で測定された現在の進路の方位に関する進路方位情報との差分に基づいて、前記左右のスクリュー用クラッチを連結または分離させるクラッチ制御手段と、
を備えることを特徴する自動操舵装置。
【請求項４】
前記クラッチ制御手段は、
前記目的方位情報と前記進路方位情報との差分が予め定められた許容範囲内である場合に、前記左右のスクリュー用クラッチをそれぞれ連結させるための制御信号を生成し、
前記目的方位情報と前記進路方位情報との差分が予め定められた許容範囲を超え、かつ、前記水陸両用車両の進路の方位を前記目的地の方位に向けて修正するために左転が必要である場合に、前記左のスクリュー用クラッチを連結すると共に、前記右のスクリュー用クラッチを分離するための制御信号を生成し、
前記目的方位情報と前記進路方位情報との差分が予め定められた許容範囲を超え、かつ、前記水陸両用車両の進路の方位を前記目的地の方位に向けて修正するために右転が必要である場合に、前記右のスクリュー用クラッチを連結すると共に、前記左のスクリュー用クラッチを分離するための制御信号を生成する、
ことを特徴する請求項３に記載の自動操舵装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の水陸両用車両用の推進装置を自動的に操舵する自動操舵方法であって、
前記水陸両用車両の目的地の位置に関する目的位置情報を入力する入力ステップと、
前記水陸両用車両の現在位置に関する現在位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
前記水陸両用車両の現在の進路の方位を測定する方位測定ステップと、
前記入力ステップで入力された目的位置情報と、前記位置情報取得ステップで取得された現在位置情報とに基づいて、前記目的地への進路の方角である目的方位情報を算出し、算出した目的方位情報と、前記方位測定ステップで測定された現在の進路の方位に関する進路方位情報との差分に基づいて、前記左右のスクリュー用クラッチを連結または分離させるクラッチ制御ステップと、
を含むことを特徴する自動操舵方法。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の水陸両用車両用の推進装置を自動的に操舵するために、コンピュータを、
前記水陸両用車両の目的地の位置に関する目的位置情報と、前記水陸両用車両の現在位置に関する現在位置情報とに基づいて、前記目的地への進路の方角である目的方位情報を算出する目的方位情報算出手段、
この目的方位情報算出手段で算出された目的方位情報と、前記水陸両用車両の現在の進路の方位に関する進路方位情報との差分に基づいて、前記左右のスクリュー用クラッチを連結または分離させるための制御信号を生成する制御信号生成手段、
として機能させることを特徴する自動操舵プログラム。
【請求項１】
エンジンから伝達された駆動力で陸上用のホイールと水上用のスクリューとをそれぞれ回転させる水陸両用車両用の推進装置であって、
前記エンジンからの駆動力を少なくとも１つのシャフト用ギヤを介して前記ホイールおよび前記スクリューに伝達するプロペラシャフトと、
中心に孔を有した左右のホイールと、
水平パイプおよび垂直パイプによりＴ字形状に形成され、前記水平パイプの両端に、前記孔を介して前記ホイールがそれぞれ回転可能に取り付けられると共に、前記垂直パイプの開口が進行方向と反対方向に向けられた装着パイプと、
前記装着パイプの水平パイプの内部で前記左右のホイールの孔に対応した位置にそれぞれ収納され、前記プロペラシャフトから伝達される駆動力で前記装着パイプの水平パイプの中心軸周りに回転する左右の回転シャフトと、
前記回転シャフトに、当該回転シャフトと共に回転可能にそれぞれ１つ以上設けられた左右のスクリューと、
前記回転シャフトと前記プロペラシャフトとの間を連結または分離するように設けられ、前記左右のスクリューの動作を制御する左右のスクリュー用クラッチと、
を備えることを特徴とする水陸両用車両用の推進装置。
【請求項２】
前記プロペラシャフトと前記ホイールとの間を連結または分離するように設けられ、前記左右のホイールの動作を制御するホイール用クラッチをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の水陸両用車両用の推進装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の水陸両用車両用の推進装置を自動的に操舵する自動操舵装置であって、
前記水陸両用車両の目的地の位置に関する目的位置情報を入力する入力手段と、
前記水陸両用車両の現在位置に関する現在位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記水陸両用車両の現在の進路の方位を測定する方位測定手段と、
前記入力手段で入力された目的位置情報と、前記位置情報取得手段で取得された現在位置情報とに基づいて、前記目的地への進路の方角である目的方位情報を算出し、算出した目的方位情報と、前記方位測定手段で測定された現在の進路の方位に関する進路方位情報との差分に基づいて、前記左右のスクリュー用クラッチを連結または分離させるクラッチ制御手段と、
を備えることを特徴する自動操舵装置。
【請求項４】
前記クラッチ制御手段は、
前記目的方位情報と前記進路方位情報との差分が予め定められた許容範囲内である場合に、前記左右のスクリュー用クラッチをそれぞれ連結させるための制御信号を生成し、
前記目的方位情報と前記進路方位情報との差分が予め定められた許容範囲を超え、かつ、前記水陸両用車両の進路の方位を前記目的地の方位に向けて修正するために左転が必要である場合に、前記左のスクリュー用クラッチを連結すると共に、前記右のスクリュー用クラッチを分離するための制御信号を生成し、
前記目的方位情報と前記進路方位情報との差分が予め定められた許容範囲を超え、かつ、前記水陸両用車両の進路の方位を前記目的地の方位に向けて修正するために右転が必要である場合に、前記右のスクリュー用クラッチを連結すると共に、前記左のスクリュー用クラッチを分離するための制御信号を生成する、
ことを特徴する請求項３に記載の自動操舵装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の水陸両用車両用の推進装置を自動的に操舵する自動操舵方法であって、
前記水陸両用車両の目的地の位置に関する目的位置情報を入力する入力ステップと、
前記水陸両用車両の現在位置に関する現在位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
前記水陸両用車両の現在の進路の方位を測定する方位測定ステップと、
前記入力ステップで入力された目的位置情報と、前記位置情報取得ステップで取得された現在位置情報とに基づいて、前記目的地への進路の方角である目的方位情報を算出し、算出した目的方位情報と、前記方位測定ステップで測定された現在の進路の方位に関する進路方位情報との差分に基づいて、前記左右のスクリュー用クラッチを連結または分離させるクラッチ制御ステップと、
を含むことを特徴する自動操舵方法。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の水陸両用車両用の推進装置を自動的に操舵するために、コンピュータを、
前記水陸両用車両の目的地の位置に関する目的位置情報と、前記水陸両用車両の現在位置に関する現在位置情報とに基づいて、前記目的地への進路の方角である目的方位情報を算出する目的方位情報算出手段、
この目的方位情報算出手段で算出された目的方位情報と、前記水陸両用車両の現在の進路の方位に関する進路方位情報との差分に基づいて、前記左右のスクリュー用クラッチを連結または分離させるための制御信号を生成する制御信号生成手段、
として機能させることを特徴する自動操舵プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００７−１２５９６０（Ｐ２００７−１２５９６０Ａ）
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１９３９０（Ｐ２００５−３１９３９０）
【出願日】平成１７年１１月２日（２００５．１１．２）
【出願人】（０００１２５３６９）学校法人東海大学 (352)
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２日（２００５．１１．２）
【出願人】（０００１２５３６９）学校法人東海大学 (352)
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