(57)【要約】【課題】翼付き移動体に於ける格納可能な主翼構造であって、従前の種々の形式の構造に比して、揚力に対する強度がより高く、且つ、できるだけ小さく収納することのできる構造を提供すること。【解決手段】本発明の翼付き移動体は、胴体と、該胴体の左右に設けられる一対の主翼部にして、胴体の左右側面の各々から外方へ延伸する内翼部と、主翼部の格納状態に於いては内翼部の外表面に覆うように該内翼部に外嵌され、主翼部の展開状態に於いては内翼部の先端部から外方へ延伸する鞘状の外翼部とを含む主翼部とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼付き移動体であって、胴体と、該胴体の左右に設けられる一対の主翼部にして、前記胴体の左右側面の各々から外方へ延伸する内翼部と、前記主翼部の格納状態に於いては前記内翼部の外表面に覆うように該内翼部に外嵌され、前記主翼部の展開状態に於いては前記内翼部の先端部から外方へ延伸する鞘状の外翼部とを含む主翼部とを有する移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、翼付きの移動体に係り、より詳細には、翼付き移動体の主翼の構造に係る。
【背景技術】
【０００２】
近年、地上では自動車と同様に車輪にて走行でき、且つ、空中では飛行機（固定翼機）と同様に翼にて飛行することのできる翼付き移動体（飛行可能モビリティ、フライング・カーとも称される。）として、種々の構造が提案されている。特に、そのような翼付き移動体の場合、その重量から見積もられる相応の主翼面積（例えば、１０ｍ２程度）が必要となるので、そのような面積の主翼が地上での走行の妨げとならないように、地上走行状態で主翼をコンパクトに格納し或いは折り畳むことが一つの課題となっている。かくして、コンパクトに格納可能な主翼構造として、例えば、柔らかい素材から成る浮き袋の如き翼構造にして、翼の使用時には、空気を入れて空気圧力により膨らませて翼構造を伸長させ、収納時には袋の構造を密に折畳んで格納するインフレータ式の翼構造、硬い素材から形成された複数に分割された部分が入れ子式に連結された翼構造にして、収納時には先端部分から根元部分へ向かって順々に内側に収容されて短縮する構造を有するテレスコピック式の翼構造（特許文献１〜２）、或いは、硬い素材から形成された複数に分割された部分が互いにヒンジにより連結された翼構造にして、収納時には伸長していた複数の部分がそれぞれヒンジにて屈曲される折り曲げ式の翼構造（特許文献３〜４）などが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７８６６６１０号明細書
【特許文献２】米国特許第７７８９３４３号明細書
【特許文献３】特開２０１３−２４４８９８
【特許文献４】特開２０１６−１１７４８０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の如き種々の翼構造のうち、インフレータ式の翼構造の場合には、下記のような課題を有している。まず、高い翼面荷重を支えるために、ストラット、吊線などによる荷重の分散が図られるが、そうすると、抵抗が増加し、高速飛行が困難となり得る。また、コンパクトに自動的に収納できるようにするために、脱気や巻取りのための機構が必要となるところ、巻取りロール径が大きくなり、地面に接触してしまうなどの支障が生じ得る。更に、柔らかい素材で形成されるので、翼表面が鳥、雹、異物等の衝突で破れ、揚力喪失してしまうことを回避すべく、多胞化したり、前縁部鎧状ガードを用いたりした場合、或いは、翼型表面乱れによる揚力の減少と抵抗の増大を回避するために、中仕切りや面剛性ある表面材を用いた場合には、重量の増大に繋がってしまう。そして、エルロン、フラップなどの動翼を構成することを考えると、空気圧式のアクチュエータによる翼型変更が想定されるところ、その場合には、応答が遅いなどの問題が生じ得る。その他、インフレータ式の翼構造の場合、耐久性、耐光性、耐候性などの課題もあるので、実際に人が乗る実用的な翼付き移動体への適用は困難であると考えられる。
【０００５】
一方、テレスコピック式の翼構造は、次のような主として機械的な構造に関わる課題を有している。まず、翼付き移動体の主翼に於いては、揚力分布は、翼巾方向に於いて楕円分布のようになるところ、テレスコピック式の翼構造では、片持ち梁式の構造となるので、翼の根元部分に大きな曲げモーメントが作用することとなる。そうすると、かかる高い翼面荷重を支えるためには、例えば、翼構造内部にクレーン伸縮ジブ状スパーの如き構造を採用することが考えられるが、先端部分から根元部分へ向かって順々に内側へ収容されるテレスコピック式の幾何学的な構成に於いて、翼型を形成する外側の表面部分（スキン部）と翼面荷重を支える内側の主桁（スパー）とを連結できるようにする構造は、複雑な機構を必要とし、その結果、重量の増大、機構の複雑化を引き起こし得ることとなる。また、エルロン機能やフラップ機能等の動翼機能を考える場合、そういった機能を持たせることができる部分は、翼の最外部分又は先端部分に限られることとなり、十分な機能が得られるかどうかが問題となる。更に、テレスコピック式構造に於ける各部分の連結部に於ける段差による渦の発生及びこれによる揚力の減少、抵抗の増大を回避し、或いは、連結部に於ける引掛りなど動作不良を回避するために、テレスコピック式構造の連結部の設計及び製作にも労力、時間、費用を要することとなる。
【０００６】
更に、折り曲げ式の翼構造の場合には、テレスコピック式の翼構造の場合と同様に片持ち梁式の構造となるところ、高い翼面荷重を支えられるようにヒンジ部分に剛性を持たせると、機構が複雑となったり、重量の増大を引き起こし得る。また、折り曲げ式構造に於ける各部分の連結部に於いては、テレスコピック式構造の場合と同様の問題が生じ得る。
【０００７】
かくして、翼付き移動体の主翼構造に関しては、上記の列記した如き問題が軽減される新規な構造が利用できると有利であろう。従って、本発明の一つの課題は、翼付き移動体に於ける格納可能な主翼構造であって、従前のインフレータ式、テレスコピック式或いは折り曲げ式とは異なる構造であり、それら従前の構造に比して、揚力に対する強度がより高く、且つ、できるだけ小さく収納することのできる構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、上記の課題は、翼付き移動体であって、胴体と、該胴体の左右に設けられる一対の主翼部にして、前記胴体の左右側面の各々から外方へ延伸する内翼部と、前記主翼部の格納状態に於いては前記内翼部の外表面に覆うように該内翼部に外嵌され、前記主翼部の展開状態に於いては前記内翼部の先端部から外方へ延伸する鞘状の外翼部とを含む主翼部とを有する移動体によって達成される。
【０００９】
上記の本発明の構成に於いては、端的に述べれば、地上では車輪にて走行でき、空中では翼にて飛行することのできる「翼付き移動体」に於いて、移動体の胴体（車体又は機体）の両側に取り付けられた主翼が、内翼部と外翼部とから構成される。ここで、内翼部は、胴体から左右側面にて外方へ延在し、外翼部は、内翼部上に外嵌される鞘状構造に形成される。内翼部と外翼部とは、この分野で利用される任意の硬質の材料にて形成されてよい。そして、外翼部は、主翼部の展開状態、即ち、移動体の空中飛行のために、主翼が胴体から完全に延伸した状態に於いては、内翼部の先端部から更に外方へ延在し、主翼部の格納状態、即ち、地上走行のため、主翼が収縮される状態に於いては、内翼部を外側から覆うように内翼部上に嵌合されるよう構成される。かかる構成によれば、まず、主翼部の展開時に内翼部よりも先に延在する部分、即ち、外翼部が主翼部の格納時に内翼部の内側に入れ子式に収容されるといったことがないので、テレスコピック式の構造とは異なり、内翼部に於いて、外側にて翼型を形成する外皮又はスキン部と、内側にて翼面荷重を支えるべく延在する主桁とを連結することが容易となる。これにより、片持ち梁式の主翼構造に於いて、翼の根元に作用する大きな曲げモーメントに耐え得る構造を複雑化することなく形成可能となることが期待される。なお、外翼部もその部分にて作用し得る曲げモーメントに耐え得る強度に形成される。また、内翼部の内側には、入れ子式に収容される部品がないことから、エルロン、フラップ或いはフラッペロン等の動翼構造を比較的簡単な構成にて装備することも可能となるので、内翼部に、かかる動翼構造が設けられてよい。
【００１０】
実施の形態に於いて、内翼部と外翼部とは概ね同じ長さとなるように、即ち、それぞれの主翼の片翼巾のほぼ半分の長さとなるように形成されてよい。これにより、外翼部が内翼部上に完全に嵌合した状態では、内翼部の根元から外翼部の先端までの長さは、片翼巾のほぼ半分に短縮されることとなる。主翼部が格納状態から展開状態へ変位する際には、内翼部上に外嵌された鞘状の外翼部が翼巾外方向に内翼部上を摺動して延伸して内翼部の外端に外翼部の内端が固定されるようになっていてよい。内翼部上にて鞘状の外翼部を摺動させるための機構は、任意の形式にて達成されてよい。そのような機構としては、例えば、後の実施形態の欄にてより詳細に例示される如く、外翼部の長手方向に歯切りをした棒状のラックを取り付け、内翼部にそのラックに噛み合うピニオンを取り付け、外翼部が内翼部上を長手方向（翼巾方向）に伸縮駆動することを可能する構造が採用されてよい（内翼部にラックが設けられ、外翼部にピニオンが設けられてもよいことは理解されるべきであり、そのような場合も本発明の範囲に属する。）。また、主翼部の展開状態に於いて、内翼部の外端に外翼部の内端を固定するための機構、例えば、内翼部の外端に、外翼部の内端にてその内側から係止するロック機構など、が設けられていてよい。なお、本発明による主翼構造が適用される移動体に於いては、詳細には図示していないが、更に、主翼部を格納状態にして、移動体が地上走行する場合に、格納状態の主翼部が胴体の長手方向に沿って延在するように、内翼部の根元には、内翼部を枢動する機構が設けられてよい。これにより、移動体の幅が、実質的に胴体の幅まで収縮されることとなる。
【発明の効果】
【００１１】
かくして、上記の本発明の如く主翼部に於いて外翼部が内翼部上にて伸縮可能に外嵌される構造に於いては、内翼部の内側にて翼面荷重を支えるべく翼巾方向に延在する主桁に対して直接に外側にて翼型を形成する外皮又はスキン部を連結することが容易となるので、主翼の翼巾方向が伸縮可能な構造であって尚且つ（相対的に）大きな曲げモーメントが作用する主翼の根元側（内翼部側）の強度を高めることが容易に可能となる。また、外翼部も内翼部も硬質な材料で製作されてよいので、インフレータ式の構造の場合の、鳥、雹、異物等の衝突で翼表面が破れるなどの種々の問題は解消されることとなる。更に、外翼部が内翼部上に外嵌される本発明の構造によれば、既に触れた如く、（テレスコピック式の構造のように）主翼の格納状態で外翼部が内翼部の内側に入り込む、といったことや、（折り曲げ式の構造のように）翼部分の継ぎ目に剛性の高いヒンジを装備する、といったことの必要がなく、内翼部の内側の空間の自由度が高いので、揚力の高い内翼部側に動翼機構を容易に（然程に複雑化することなく）構成することが可能となり、従って、十分な機能を果たし得る動翼の構成を達成できることが期待される。
【００１２】
本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１（Ａ）は、本発明による翼付き移動体の一つの実施形態であって、主翼及び尾翼が展開状態となっており、空中を飛行可能な状態の模式的な斜視図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の状態から主翼部を格納するべく、主翼部を翼長方向に短縮した状態の模式的な斜視図である。図１（Ｃ）は、地上走行のために、主翼及び尾翼が胴体に格納された状態（格納状態）となっている翼付き移動体の実施形態の模式的な斜視図である。
【図２】図２は、本発明による翼付き移動体の一つの実施形態に於ける主翼部（右）の模式的な斜視図であり、内部構造が理解されるように部分的に破断した状態で描かれている。
【図３】図３は、本発明による翼付き移動体の一つの実施形態に於ける主翼部の内翼部と外翼部の接続部分を拡大した模式的な斜視図であり、内部構造が理解されるように部分的に破断した状態で描かれている。
【符号の説明】
【００１４】
１…翼付き移動体
２…胴体
３ＦＬ、ＦＲ、ＲＲ、ＲＬ…車輪
４Ｌ、４Ｒ…主翼部
５Ｌ、５Ｒ…内翼部
５Ｒｅ…内翼外端面
６Ｌ、６Ｒ…外翼部
７Ｌ、７Ｒ…動翼構造
８…尾翼
９…プロペラ
１０…内翼部連結部
１１…内翼外皮（スキン）
１２…内翼主桁（スパー）
１３…外翼伸縮機構
１３ｐ…外翼伸縮用ピニオン
１３ｒ…外翼伸縮用ラック
１３ｍ…外翼伸縮用駆動モータ
１４…外翼固定機構
１５…外翼固定用ロック
１６…外翼固定用ロック駆動装置
１７…外翼固定用リンク
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。
【００１６】
翼付き移動体の構成の概略
図１（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、本発明による翼付き移動体１は、自動車等の車両と略同様に内部に乗員席（図示せず）を有する胴体２と、その前後左右の車輪３ＦＲ、３ＦＬ、３ＲＲ、３ＲＬと有する。そして、翼付き移動体１が空中にて飛行する状態に於いては、図１（Ａ）に示されている如く、胴体２の前後の車輪の間の側部から左右外方に主翼部４Ｌ、４Ｒが延在し、胴体２の後方には、尾翼８が延在し、尾翼８の略上方に推進用のプロペラ９が装備される。一方、翼付き移動体１が地上にて走行する状態に於いては、尾翼８とプロペラ９とは、適宜折り畳まれて胴体２の後方のトランク１８内へ格納され、主翼部４Ｌ、４Ｒは、図１（Ｂ）に示されている如く、翼巾方向に短縮され、しかる後、図示されていないが、それぞれ根元部分（内翼部連結部１０−図２参照）にて、翼巾方向が胴体２の前後方向に沿うように枢動されて胴体２の下側へ格納されることとなる（図１（Ｃ））。
【００１７】
主翼部の構成
上記の移動体１の構成に於いて、主翼部４Ｌ、４Ｒは、より詳細には、図１（Ａ）に示されている如く、胴体２の側部に取り付けられた内翼部５Ｌ、５Ｒと、その内翼部の翼巾方向外端から更に外方へ延在する外翼部６Ｌ、６Ｒとから構成される。かかる内翼部５Ｌ、５Ｒと、外翼部６Ｌ、６Ｒとは、略同じ長さ、即ち、片翼巾のほぼ半分の長さをそれぞれ有するよう形成されてよく、更に、外翼部６Ｌ、６Ｒは、矢印ａに示されている方向に摺動して内翼部５Ｌ、５Ｒ上へ外嵌可能な鞘状構造に形成される。従って、主翼部４Ｌ、４Ｒを格納するべく、図１（Ｂ）に示されている如く、主翼部４Ｌ、４Ｒをその翼巾方向に短縮する際には、外翼部６Ｌ、６Ｒは、内翼部５Ｌ、５Ｒ上を覆うように内翼部５Ｌ、５Ｒ上に嵌合され、逆に、空中飛行のために、主翼部４Ｌ、４Ｒを格納状態から展開状態にするには、図１（Ｂ）の状態から、外翼部６Ｌ、６Ｒが内翼部５Ｌ、５Ｒ上を摺動して、図１（Ａ）に示されている如く、外翼部６Ｌ、６Ｒの翼巾方向内端部分が内翼部５Ｌ、５Ｒの翼巾方向外端部分に固定され、飛行可能な主翼部を形成することとなる。
【００１８】
上記の如き主翼部４Ｌ、４Ｒの構造によれば、まず、外翼部６Ｌ、６Ｒは、内翼部５Ｌ、５Ｒの内側ではなく、外側にて摺動することとなるので、内翼部５Ｌ、５Ｒの内側には、空間的に比較的余裕があり、従って、内翼部５Ｌ、５Ｒに於いては、エルロン、フラップ或いはフラッペロン等の、図１（Ａ）中の矢印ｂにて示された方向に枢動する動翼機構７Ｌ、７Ｒを比較的容易に装備することが可能である。また、外翼部６Ｌ、６Ｒが内翼部５Ｌ、５Ｒの外側を摺動する構造によれば、図２又は図３に示されている如く、内翼部５Ｌ、５Ｒの内部に於いては、内翼部５Ｌ、５Ｒの表面外皮１１に対して直接に接着した剛固な主桁１２が延在するよう構成することが可能であり、かかる主桁１２は、主翼全体の曲げモーメントに耐えることができ、且つ、主翼部を胴体下部へ収納するための根元部のヒンジ（図示せず）に作用する荷重に耐えられるものにすることが可能である。
【００１９】
主翼部４Ｌ、４Ｒを展開及び格納するために、内翼部５Ｌ、５Ｒ上にて鞘状構造の外翼部６Ｌ、６Ｒを摺動するための機構（外翼伸縮機構）１３及び内翼部５Ｌ、５Ｒに対して外翼部６Ｌ、６Ｒを固定するための機構（外翼固定機構）１４は、任意の機構にて達成されてよい。
【００２０】
外翼伸縮機構１３の一つの例は、図２及び図３に示されている如く、ラック・アンド・ピニオン機構により達成されてよい。具体的には、例えば、歯型を切ってある棒状の外翼伸縮用ラック１３ｒを外翼部６Ｌ、６Ｒの長手方向に延在するよう取り付け、内翼部５Ｌ、５Ｒの最外端５Ｌｅ（図示せず）、５Ｒｅにラック１３ｒに噛み合う外翼伸縮用ピニオン１３ｐを取り付けられる。そして、外翼伸縮用駆動モータ１３ｍによってピニオン１３ｐを回転することにより、ラック１３ｒが図３中の矢印ａの方向に駆動され、これと伴に外翼部６Ｌ、６Ｒが長手方向（翼巾方向）に伸縮するようになっていてよい。なお、図示していないが、内翼部５Ｌ、５Ｒ側にラック１３ｒが備えられ、外翼部６Ｌ、６Ｒ側にピニオン１３ｐとその駆動用モータ１３ｍが設けられる構成であってもよく、そのような場合も本発明の範囲に属することは理解されるべきである。
【００２１】
外翼固定機構１４の一つの例は、図２及び図３に示されている如く、リンク及びロック機構により達成されてよい。具体的には、図３に詳細に描かれている如く、内翼部の最外端５Ｒｅにて、外翼６Ｒの外皮に対して係止される外翼固定用ロック１５と外翼固定用ロック駆動装置１６とが外翼固定用リンク１７によって連結された構造が設けられる。そして、外翼固定用ロック駆動装置１６が外翼固定用リンク１７を介して、外翼固定用ロック１５をピボット１５ｃ周りにて矢印ｘ周りに回動すると、ロック爪１５ａが外翼内端の外皮に穿たれた孔部に係合し、これにより、外翼部６Ｌ、６Ｒの内端がそれぞれ内翼部５Ｌ、５Ｒの外端に固定され、かくして、外翼の揚力などによる荷重が内翼部へ伝達されることとなる。
【００２２】
上記の主翼部の構成に於いて、内翼部及び外翼部は硬質の材料から製作されてよい。例えば、外翼は、アルミ合金やＣＦＲＰなどの複合材の単板或いはハニカムや発泡樹脂などのコア（芯）材のサンドイッチ複合板により内翼を包むような鞘状の構造に作られてよい。また、外翼部の内側及び／又は内翼部の外側には、内翼外面と外翼内面との間の滑りを良くするためのポリテトラフルオロエチレンなどの潤滑性材料が貼り付けられていてよい。
【００２３】
かくして、上記の実施形態の構成によれば、主翼部４Ｌ、４Ｒに於いて、鞘状の外翼部６Ｌ、６Ｒが内翼部５Ｌ、５Ｒ上にそれぞれ外嵌されて翼巾方向に伸縮されるようになっていることから、地上走行時には、主翼の翼巾方向の長さをコンパクトに短縮可能であると伴に（内翼部５Ｌ、５Ｒと、外翼部６Ｌ、６Ｒとは、略同じ長さに形成することができるので、主翼の格納時には、主翼の長さを、飛行時の半分の長さに短縮できることとなる。）、翼型を形成する外皮１１に直接に接着した状態で翼面荷重を支えるべく翼巾方向に延在する主桁１２を内翼部５Ｌ、５Ｒの内側にて配置することが容易となり、移動体の空中飛行時に於いて、大きな曲げモーメントが作用する内翼部の根元側の強度を容易に高めることができるようになる。また、既に述べた如く、内翼部の内側の空間の自由度が高いので、揚力の高い内翼部側に動翼機構を構成することが可能となり、従って、十分な機能を果たし得る動翼の構成を達成できることが期待される。
【００２４】
以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。
【図１】
2019014310.tif 000003
【図２】
2019014310.tif 000004
【図３】
2019014310.tif 000005