特許 6228181 エアロカーの胴体、および陸上モードから飛行モードに胴体を移行させる方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6228181

(24)【登録日】2017年10月20日

(45)【発行日】2017年11月8日

(54)【発明の名称】エアロカーの胴体、および陸上モードから飛行モードに胴体を移行させる方法

(51)【国際特許分類】

   B60F 5/02 20060101AFI20171030BHJP

   B64C 1/30 20060101ALI20171030BHJP

   B64C 37/00 20060101ALI20171030BHJP

【ＦＩ】

   B60F5/02

   B64C1/30

   B64C37/00

【請求項の数】15

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-243034(P2015-243034)

(22)【出願日】2015年12月14日

(65)【公開番号】特開2016-117480(P2016-117480A)

(43)【公開日】2016年6月30日

【審査請求日】2017年5月19日

(31)【優先権主張番号】14/577,861

(32)【優先日】2014年12月19日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】507342261

【氏名又は名称】トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100153729

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 有一

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100147555

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 公一

(74)【代理人】

【識別番号】100130133

【弁理士】

【氏名又は名称】曽根 太樹

(72)【発明者】

【氏名】ウメシュ エヌ．ガンディ

(72)【発明者】

【氏名】ナム テウド

【審査官】 川村 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特許第５１６２７１４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第５００５７８３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｆ ５／０２

Ｂ６４Ｃ １／３０

Ｂ６４Ｃ ３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エアロカーの胴体であって、
前記胴体の長さ寸法に沿って延びる複数の可撓性フレーム部材と、
該複数の可撓性フレーム部材間で延びる伸張膜と、
各可撓性フレーム部材に連結された油圧支柱であって、収縮形態と拡張形態との間で、複数の可撓性フレーム部材を移動させて複数の可撓性フレーム部材を選択的に曲げて且つ胴体の断面積を修正するように移動するように構成された複数の油圧支柱とを具備し、
前記収縮形態は飛行モードと関連付けられ、前記拡張形態は陸上モードと関連付けられる胴体。

【請求項2】

前記複数の可撓性フレーム部材のそれぞれが、その長さ寸法に沿って、一端における最大部から細端における最小部へとテーパー状となる断面を画定する、請求項１に記載の胴体。

【請求項3】

前記拡張形態が、前記エアロカーの翼を格納するように構成された内部空間を画定する、請求項１に記載の胴体。

【請求項4】

ハッチであって、前記拡張形態において前記可撓性フレーム部材の１つの軸線周りに枢動可能であり、前記エアロカーの翼の展開及び収縮のために開くように構成されたハッチを更に具備する、請求項１に記載の胴体。

【請求項5】

前記伸張膜が、伸張可能な材料及び形状記憶材料の少なくとも一方を含む、請求項１に記載の胴体。

【請求項6】

エアロカーの胴体であって、
前記胴体の長さ寸法に沿って延びる複数の可撓性フレーム部材と、
飛行モードと関連付けられた収縮形態と陸上モードと関連付けられた拡張形態との間で前記複数の可撓性フレーム部材を曲げるように構成された作動システムと、
前記拡張形態において前記可撓性フレーム部材の１つの軸線の周りで枢動可能であり且つ前記エアロカーの一対の各翼の展開及び収縮のために開くように構成された一対のハッチと、を具備し、
前記作動システムは、各可撓性フレーム部材に連結された油圧支柱であって、収縮形態と拡張形態との間で、複数の可撓性フレーム部材を移動させて複数の可撓性フレーム部材を選択的に曲げ且つ胴体の断面積を修正するように移動するように構成された複数の油圧支柱を具備する、胴体。

【請求項7】

前記複数の可撓性フレーム部材のそれぞれが、一端における最大部から細端における最小部へとテーパー状となる断面を画定する、請求項６に記載の胴体。

【請求項8】

前記複数の可撓性フレーム部材間で延びる伸張膜を更に具備した、請求項６に記載の胴体。

【請求項9】

前記伸張膜が、伸張可能な材料及び形状記憶材料の少なくとも一方を含む、請求項８に記載の胴体。

【請求項10】

前記拡張形態が、前記エアロカーの前記翼を格納するように構成された内部空間を形成する、請求項６に記載の胴体。

【請求項11】

陸上モードから飛行モードへと胴体を移行させる方法であって、
前記陸上モードにおいて前記胴体の長さ寸法に沿って延びる可撓性フレーム部材の軸線周りに前記胴体のハッチを枢動して開くことと、
該ハッチによって翼を展開することと、
前記ハッチを枢動して閉じることと、
前記可撓性フレーム部材に連結された油圧支柱を用いて前記陸上モードと関連付けられた拡張形態から前記飛行モードと関連付けられた収縮形態へと前記可撓性フレーム部材を曲げ、これによって前記拡張形態から前記収縮形態へ胴体の断面積を移行させることと、を含む、方法。

【請求項12】

前記可撓性フレーム部材が、一端における最大部から細端における最小部へとテーパー状となる断面を画定し、前記可撓性フレーム部材を曲げることは前記細端付近の前記可撓性フレーム部材の領域を曲げることを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記胴体が、複数の各油圧支柱に連結された複数の可撓性フレーム部材を有し、当該方法は、前記陸上モードと関連付けられた拡張形態から前記飛行モードと関連付けられた収縮形態に各可撓性フレーム部材を曲げることを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

少なくとも一つの油圧支柱はアンカーの位置において枢動するように構成される、請求項１又は６に記載の胴体。

【請求項15】

前記可撓性フレーム部材を曲げることは前記可撓性フレーム部材に枢動するように連結された油圧支柱を使用することを含む、請求項１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

空陸両用航空機又はエアロカーは、陸上モードにおいて路上で走行でき、飛行モードにおいて航空機として離陸、飛行及び着陸することができる乗り物である。

【背景技術】

【0002】

かかる機能を実現する乗り物は、拡大されたプライベートな旅行の選択を使用者に提供する。しかしながら、かかる乗り物は、陸上モードと飛行モードの両方の動作を容易にするために、設計上の物理的なトレードオフを要求し得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

概して、陸上車両の車体部又は車室は、乗客の快適性のために、そして、運転性を促進するように形状化されているが、航空機の機体は、空気力学的揚力を最適化し、抗力を制限し、そして飛行安定性を促進するように形状化されている。既存のエアロカーには、飛行モードの間使用され、陸上モードにおいて胴体に対して折り畳まれるように設計された翼が含まれる。このような方法で翼を格納すると、陸上モードにおいて、翼を損傷し、燃費を低下させ、操作者の後方及び側方の視野を制限することとなり得る。

【課題を解決するための手段】

【0004】

エアロカーの形状可変胴体、及び陸上モードから飛行モードに胴体を移行させる方法が開示される。胴体又は機体は、可撓性フレーム部材の周囲で、及び／又は、可撓性フレーム部材間で伸張される伸張膜(tensile skin)を用いて構成され得る。可撓性フレーム部材及び伸張膜の拡張形態は、陸上モードと関連付けることができ、これによって、エアロカーは、路上を走行する場合に、その翼を胴体の内部空間又は空洞内に格納することができる。可撓性フレーム部材及び伸張膜の収縮形態は、飛行モードと関連付けることができ、これによって、形状可変胴体は、テーパー状になって面積を低減し、飛行モードにおいてエアロカーの飛行特性を向上させることができる。

【0005】

一実施形態において、エアロカーの胴体が開示される。この胴体には、複数の可撓性フレーム部材と、複数の可撓性フレーム部材間に延びる伸張膜と、が含まれる。複数の可撓性フレーム部材及び伸張膜は、飛行モードと関連付けられる収縮形態と、陸上モードと関連付けられる拡張形態と、を有する。

【0006】

別の実施形態において、エアロカーの別の胴体が開示される。この胴体には、複数の可撓性フレーム部材と、作動システムであって、飛行モードと関連付けられる収縮形態と、陸上モードと関連付けられる拡張形態との間において複数の可撓性フレーム部材を曲げるように構成された作動システムと、ハッチであって、拡張形態において可撓性フレーム部材のうちの１つの軸線周りに枢動可能であり、開いてエアロカーの翼を展開し収縮するように構成されたハッチと、が含まれる。

【0007】

別の実施形態において、陸上モードから飛行モードに胴体を移行させる方法が開示される。この方法には、陸上モードにおいて、可撓性フレーム部材の軸線を中心に枢動して胴体のハッチを開くことと、ハッチによって翼を展開することと、が含まれる。この方法には、陸上モードにおいて枢動してハッチを閉じることと、その後、作動システムを用いて、陸上モードと関連付けられた拡張形態から飛行モードと関連付けられた収縮形態へと可撓性フレーム部材を曲げることと、が更に含まれる。

【0008】

本明細書は添付図面を参照するが、複数の図面全体において、同様の参照符号は、同様の部分について言及している。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】陸上モードにおける形状可変胴体を有するエアロカーの側面図である。

【図2】飛行モードにおける形状可変胴体を有する図１のエアロカーの側面図である。

【図3】図１及び２のエアロカーの形状可変胴体の一部の斜視図である。

【図4】図３の断面Ａ‐Ａによる形状可変胴体の一部の断面図であり、陸上モードと飛行モードとの間の移行を示す。

【図5A】図１及び２のエアロカーの形状可変胴体の断面図であり、翼展開の例示的な過程を示す。

【図5B】図１及び２のエアロカーの形状可変胴体の断面図であり、翼展開の例示的な過程を示す。

【図5C】図１及び２のエアロカーの形状可変胴体の断面図であり、翼展開の例示的な過程を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

陸上モードと飛行モードとの間で移行することができる形状可変胴体を有するエアロカーを以下に説明する。形状可変胴体には、複数の可撓性フレーム部材と、可撓性フレーム部材の周囲に及び／又は可撓性フレーム部材間に延びる伸張膜と、が含まれている。作動システムは、陸上モードと飛行モードとの間で、可撓性フレーム部材を移動させるように構成されており、伸張膜は、陸上モードの伸張状態から、飛行モードの収縮状態へと収縮する。

【0011】

陸上モードにおいて、エアロカーの翼は、道路走行時の破損から保護されるように、形状可変胴体の内部空間又は空洞内に折り畳むことができる。飛行モードでは、翼は、ハッチによって形状可変胴体の側面からほぼ垂直に拡張することができる。さらに、形状可変胴体の断面は、陸上モードと飛行モードとの間においてテーパー状となって低減し、揚力を向上させ抗力を低減することなどによってエアロカーの飛行特性を向上させることができる。

【0012】

図１は、陸上モード、すなわち、エアロカー１００が路上で走行するのに適した形態における形状可変胴体１０２を有するエアロカー１００の側面図である。エアロカー１００の車体は、動力システムによって駆動される車輪１０４上に支持され得る。動力システムとしては、図示するようなバッテリーパック１０６、及び／又は内燃機関、ガスタービン、燃料電池、若しくは他の任意のエネルギー変換装置を挙げることができる。陸上モードにおいて、形状可変胴体１０２は、エアロカー１００の後部内に、一対の翼１０８を格納するのに十分な大きさの内部空間又は空洞を形成することができる。図１では、翼１０８は、陸上モードにおけるエアロカー１００の動作と一致するように、形状可変胴体１０２の内部空洞内に折り畳まれた形態で示されている。エアロカー１００が陸上モードで作動する場合、翼１０８は形状可変胴体１０２の外側に飛び出さないので、翼１０８は破損から保護され、陸上モードでは、エアロカー１００の燃費は向上する。

【0013】

形状可変胴体１０２は、可撓性フレーム部材１１０などの複数の可撓性のフレーム部材で構成され得る。可撓性フレーム部材１１０は、可撓性フレーム部材１１０の前端１１３において最大となり、可撓性フレーム部材１１０の後端１１４おいて最小となるテーパー状の断面を有し得る。可撓性フレーム部材１１０のその長さに沿ったテーパー状又は断面積の減少は、可撓性フレーム部材１１０が、前端１１３における剛性を維持しながら、後端１１４においてより容易に曲げられることを可能とする。可撓性フレーム部材１１０が直線状である場合、形状可変胴体１０２は最大の内部空間を有し、内部空間は、翼１０８を折り畳まれた形態で格納するのに適している。

【0014】

形状可変胴体１０２は、複数の可撓性フレーム部材間及び／又は複数の可撓性フレーム部材の周囲に延びる伸張膜１１２を用いて、構成され得る。伸張膜１１２は、引き伸ばされ又は伸張されることができ、且つ、例えばシリコーンのような、弾性又は伸張する膜材料で構成されることができ、或いは、可撓性フレーム部材が陸上モードの拡張形態と飛行モードの収縮形態との間で曲げられたときに、複数の可撓性フレーム部材に対して滑らかに成形すべく伸張し且つ収縮するように構成された、形状記憶材料で構成され得る。

【0015】

形状可変胴体１０２は、陸上モードと関連付けられた拡張形態に可撓性フレーム部材１１０が配置されるときに可撓性フレーム部材１１０の軸線を中心に枢動可能なハッチ１１６を含み得る。ハッチ１１６は、形状可変胴体１０２が拡張形態にある場合に限り、翼１０８の展開及び収縮のために開くように構成することができる。または、ハッチ１１６は、例えば翼１０８の展開及び収縮を容易にするために形状可変胴体１０２に沿って延びるレール（図示せず）に沿って、摺動するように構成することができる。ハッチ１１６の他の開口機構も可能である。

【0016】

図２は、飛行モードの形状可変胴体１０２を有する図１のエアロカー１００の側面図である。この例において、動力システム、例えばバッテリーパック１０６は、飛行モードにおいて推進システム２００に動力を供給するようにも作動する。推進システム２００としては、例えば、図示するようなプロペラ、オープンロータ、プロペラロータ、ターボファン、又は飛行に基づく推進のために構成された他のいずれかの推力発生システムを挙げることができる。エアロカー１００には、それぞれが前輪１０４の前方に配置された一対の先尾翼２０２も含まれている。それぞれの先尾翼２０２には、飛行モードにおけるエアロカー１００のピッチ制御及びロール制御を促進するように構成された移動面が含まれ得る。翼１０８及び先尾翼２０２は、飛行モードにおいて形状可変胴体１０２からほぼ垂直に拡張し、これによって、エアロカー１００に十分な揚力を発生させ、飛行に十分な制御を維持することができる。

【0017】

陸上モードから飛行モードへの移行中、翼１０８が展開され且つハッチ１１６が閉じられた後、可撓性フレーム部材１１０を含む複数の可撓性フレーム部材は、形状可変胴体１０２の断面積をテーパー状とするために、エアロカー１００の車体に沿って収縮状態へと曲げられ得る。そして、伸張膜１１２は、エアロカー１００の揚力及び抗力特性を向上させるために、飛行準備において形状可変胴体１０２の本体を狭くするように収縮し得る。上述したように、可撓性フレーム部材１１０の後端１１４は、前端１１３よりも小さな断面を有しているため、容易に曲げられる。形状可変胴体１０２の形状を変化させる仕組みを、以下に更に説明する。

【0018】

図３は、図１及び図２のエアロカー１００の形状可変胴体１０２の一部の斜視図である。図１及び２のハッチ１１６は、明確性のため、ここでは示さない。図１及び２の可撓性フレーム部材１１０は、伸張膜１１２の下にあり図示する形状可変胴体１０２の一部に沿って間隔をおいて配置された２つの付加的な可撓性フレーム部材３００、３０２に加えて、形状可変胴体１０２の一部の上部に示されている。可撓性フレーム部材１１０、３００、３０２にはそれぞれ、容易に屈曲するようにテーパー状の断面も含まれている。例えば、可撓性フレーム部材１１０は、後端１１４において、前端１１３よりも小さな断面を有している。可撓性フレーム部材３００、３０２においても同様である。

【0019】

可撓性フレーム部材１１０、３００、３０２はそれぞれ、作動システムを用いて曲げられる。図３の例に示されている作動システムは、形状可変胴体１０２の本体に沿って特定の位置に複数の油圧支柱３０４、３０６、３０８を含む油圧（ハイドロリック）システムであるが、作動の目的で用いられる他の機械システム又は形状記憶システムも可能である。この例において、それぞれの油圧支柱３０４、３０６、３０８は、可撓性フレーム部材１１０、３００、３０２の１つに対して連結されており、これにより、油圧支柱３０４、３０６、３０８の移動は、形状可変胴体１０２に沿った特定の位置での可撓性フレーム部材１１０、３００、３０２の配置への移動を生じさせ、そこで、油圧支柱３０４、３０６、３０８は、可撓性フレーム部材１１０、３００、３０２に対して連結される。断面Ａ‐Ａは、形状可変胴体１０２の一部に沿って中央の位置に示され、その下の図４を参照して更に説明する。

【0020】

図４は、図３の断面Ａ‐Ａによる形状可変胴体１０２の一部の断面図であり、陸上モードと飛行モードとの間の移行を示している。この例において、３つの付加的な油圧支柱４００、４０２、４０４は、断面Ａ‐Ａの位置において、可撓性フレーム部材１１０、３００、３０２に連結されている。鎖線で示されている陸上モードと関連付けられる拡張形態では、油圧支柱４００、４０２、４０４は適切な位置で拡張し、伸張膜１１２を拡張させ、形状可変胴体１０２の内部空間又は空洞の大きさを最大限にする。作動システムが油圧支柱４００、４０２、４０４を収縮するように作動する場合、例えば、翼１０８が展開しており、ハッチ１１６が閉じた後、可撓性フレーム部材１１０、３００、３０２は内側に移動し、伸張膜１１２は、油圧支柱４００、４０２、４０４の位置における形状可変胴体１０２の断面の大きさを小さくするように収縮する。飛行モードと関連付けられるこの収縮形態は、図４において実線で示されている。

【0021】

さらに、油圧支柱４００、４０２、４０４は、油圧支柱４０２について示されているように、アンカーの位置において枢動するように設計され得る。油圧支柱４００、４０２、４０４を枢動するように構成することによって、形状可変胴体１０２の形状は、屈曲時に、より容易に制御することができる。図３及び４の例には、２組の油圧支柱３０４、３０６、３０８、４００、４０２、４０４が記載されているが、作動システムを形成するため、エアロカー１００の車体に沿って形状可変胴体１０２内に任意の組数の油圧支柱を配置することができ、形状可変胴体１０２の断面を低減するのに必要な曲げを提供するために、可撓性フレーム部材の端部（例えば、可撓性フレーム部材１１０の後端１１４）に近接して配置された単一組の油圧支柱を含むことができる。また、可撓性フレーム部材１１０、３００、３０２を移動させるように、機械システム又は形状記憶システムのような他の種類の作動システムを用いることもできる。

【0022】

図５Ａ〜５Ｃは、図１及び２のエアロカー１００の形状可変胴体１０２の断面図であり、翼１０８の展開の例示的な過程を示している。図５Ａは、陸上モードにおける形状可変胴体１０２の断面を示し、既に上述したように、可撓性フレーム部材１１０、３００、３０２の組に追加された２つの付加的な可撓性フレーム部材５００、５０２を示している。エアロカー１００の翼１０８は、翼１０８が破損する危険性がなく、そして翼１０８によって生じる付加的な抗力がなく、陸上モードでエアロカー１００が作動できるように、可撓性フレーム部材１１０、３００、３０２、５００、５０２及び伸張膜１１２によって形成された内部空間内に折り畳まれている。この例は、翼１０８のアコーディオン型の折り畳みを示しているが、形状可変胴体１０２内への格納のための、翼１０８のあらゆる折り畳み型又は他の折り畳み手段が可能である。

【0023】

図５Ａから図５Ｂに移ると、翼１０８の展開は、ハッチ１１６によって翼１０８を展開させる前に、最初に、可撓性フレーム部材１１０の軸を中心に枢動してエアロカー１００の形状可変胴体１０２のハッチ１１６を開くことによって、例えば、翼１０８を展開し、エアロカー１００の側面から翼１０８を拡張することによって、実行することができる。図５Ｂは、部分的に展開された位置における翼１０８と、可撓性フレーム部材１１０の長手方向軸線を中心に回転する可撓性フレーム部材３００、３０２、５００、５０２の一部とを示す。この例では、可撓性フレーム部材３００、３０２、５００、５０２は設計上妨げられ、この妨害によって、図１及び２に示されているハッチ１１６は開閉することができる。なお、より少数の可撓性フレーム部材、又は形状可変胴体１０２に沿って異なる間隔を有する可撓性フレーム部材を用いることができ、これによって、ハッチ１１６は、形状可変胴体を形成する他の可撓性レーム部材に影響を及ぼすことなく、可撓性フレーム部材１１０を中心に枢動することができる。

【0024】

図５Ｂから図５Ｃに移ると、翼１０８は完全に展開し、鎖線で示された陸上モードと関連付けられる拡張形態から、実線で示された飛行モードと関連付けられる収縮形態へと可撓性フレーム部材１１０、３００、３０２、５００、５０２を曲げるために作動システムが使用され得る前に、ハッチ１１６は枢動して閉まり得る。容易性のため図５Ａ〜５Ｃに示されていないが、可撓性フレーム部材１１０、３００、３０２、５００、５０２は、例えば、図３及び４を参照して説明された油圧支柱３０４、３０６、３０８、４００、４０２、４０４を用いて、曲げ、又は、移動することができる。用いられる作動システムは、陸上モードから飛行モードへとエアロカー１００を変化させるように、翼１０８の格納、展開及び収縮に十分な隙間を可能にする必要があることに留意されたい。

【0025】

前述の説明は、現在最も実用的な実施形態であると考えられるものに関する。ただし、本開示はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その一方で、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲内に含まれる種々の変更及び同等の構成を包含するものとすることを理解する必要があり、法律の下で許可されているとおりに、すべてのかかる変更及び同等の構造を包含するように、その範囲は最も広く解釈される必要がある。

【符号の説明】

【0026】

１００ エアロカー
１０２ 形状可変胴体
１０４ 車輪
１０６ バッテリーパック
１０８ 翼
１１０ 可撓性フレーム部材
１１２ 伸張膜
１１３ 前端
１１４ 後端
１１６ ハッチ
２００ 推進システム
２０２ 先尾翼

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】