JP3817591B2

JP3817591B2 - 自動車

Info

Publication number: JP3817591B2
Application number: JP2002139342A
Authority: JP
Inventors: 廣繁菊川
Original assignee: Kanazawa Institute of Technology (KIT)
Current assignee: Kanazawa Institute of Technology (KIT)
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2022-05-14
Also published as: JP2003327198A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車に係る技術に関し、とくに走行と飛行とが可能な自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来の走行と飛行とが可能な自動車１０（以下、単に「自動車」という）の一例であり、飛行時の概観を示す図である。本体１２には、走行時に進行方向を決める第１操舵輪１４ａおよび第２操舵輪１４ｂと、前進方向および後進方向に駆動する第１駆動輪１５ａならびに第２駆動輪１５ｂを有する。主翼１６は、左翼１６ａと右翼１６ｂとに分割可能になっており、飛行時には本体１２に固定される。胴体２４の端部には、尾翼１８、垂直尾翼２０および推進部２２が設けられている。推進部２２は、プロペラであり飛行時の推力を発生する。
【０００３】
図２は、走行時の自動車１０の概観を示す図である。主翼１６を本体１２に固定した状態では、飛行機能を有していない自動車（以下、「通常の自動車」という）が走行する道路幅より翼幅が長くなってしまうので、走行時には、本体１２に固定した左翼１６ａと右翼１６ｂとを取り外し、本体１２の側面に取り付けることで収納する。このように、翼端が後方になるように折りたたむことで、自動車１０は、通常の自動車と同じように道路を走行することができる。これ以外の翼の収納方法として、翼端が前方になるように折りたたむ形態、翼端が上方になるように折りたたむ形態、左翼１６ａ、右翼１６ｂ、胴体２４を本体１２から取り外し、トレーラーのように牽引する形態が考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図３は、航空路を示す図である。従来航空路３０は、航空機を利用した従来の航空路を概念的に示しており、ハブ空港３２を中心に地方空港３４に空路が決められている。例えば、第１地方空港３４ａから第２地方空港３４ｂに移動する場合、利用者は、まず第１地方空港３４ａからハブ空港３２に空路で移動し、次にハブ空港３２から第２地方空港３４ｂに空路で移動する必要がある。これでは、第１地方空港３４ａから第２地方空港３４ｂまで直接飛べば非常に近い距離であるにも関らず、長い距離を飛ぶことになり、無駄に時間がかかってしまう。
【０００５】
将来航空路４０は、従来航空路３０の問題点を鑑み、本発明者が想定した将来の航空路を示している。将来の航空路は、ハブ空港３２から各地方空港３４への空路と、各地方空港３４を結ぶ空路３６、地方空港３４から離島、山間部３８を結ぶ空路４２などの短距離空路を含む車輪状の空路である。こうした短距離の空路を結ぶ手段として、本発明者は飛行機能を有する自動車を利用することが、滑走路や利便性などの面から効果的だと考え、図１および図２を用いて説明した自動車１０に注目した。
【０００６】
しかしながら、飛行時と走行時とで形態を変える従来の形式では、飛行時の形態から走行時の形態に変える場合、および走行時から飛行時の形態に変える場合のそれぞれで形態変更のために時間と労力が必要となる。このため、空路を利用した短時間の高速移動を目的とする自動車としては、極めて機動性が悪い。
【０００７】
本発明者はそうした点に着目して本発明をなしたものであり、その目的は、日常生活における移動を迅速にする輸送技術を提供することにあり、その輸送に利用する機動性の高い飛行機能を有する自動車を提供することにある。更には、こうした輸送技術を利用して僻地等における緊急医療を可能にすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、アスペクト比が小さくてもアスペクト比が大きい通常翼と同等の空力特性を有する円環翼に注目し、それを利用することで形態変更せずに走行と飛行とを可能にする自動車を創作するに至った。
【０００９】
本発明のある態様は自動車である。この自動車は、進行方向を決める操舵輪と、走行用の動力が伝達される駆動輪とを有し、前記操舵輪を動かす第１操舵力伝達機構と、走行に必要な動力を前記駆動輪に伝達する駆動部と、当該自動車の飛行に必要な揚力を発生するための円環翼と、飛行時に当該自動車の姿勢を定める舵と、前記舵を動かす第２操舵力伝達機構と、飛行に必要な推進力を発生する推進部とを備える。「舵」は、当該自動車のロール、ピッチ、ヨーを制御するための舵であり、「補助翼」、「昇降舵」、「方向舵」を含む。「推進部」は、例えばプロペラ、ジェットエンジンなどである。
【００１０】
この自動車は、走行時に当該自動車に地面方向の力が働くように前記舵を操作する制御部を更に備えてもよい。走行時に発生する揚力により、自動車には地面と反対の方向にも力が働くので、地面と車輪の摩擦力が低下し、十分なグリップ力を得られなくなり、走行性能が悪くなる。前述の制御により、当該自動車を地面に押し付ける方向に力が働くので、走行性能の低下を防止できる。
【００１１】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法に変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図４は、第１の実施形態に係る自動車１００の外観図である。第１自動車１００ａ、第２自動車１００ｂ、および第３自動車１００ｃは、それぞれ飛行手段としてそれぞれ円環翼１５８を有する。
【００１３】
図５は、円環翼と通常翼の空力特性を示す図である。このグラフは、横軸にアスペクト比をとり、縦軸に揚力（ＣＬｍａｘ）、誘導効力（ＣＤ）および迎え角αをとったものである。ここで、円環翼のアスペクト比は、円環翼直径ｄ／翼弦長ｃで算出される。このグラフから、円環翼は、アスペクト比が１．６以上あれば、アスペクト比が７の通常翼と同等以上の揚力を発生することがわかる。例えば、翼幅が４ｍ、翼弦長が２．５ｍの円環翼でも、翼幅が１０ｍ程度の通常翼と同等以上の揚力を発生できることができる。したがって、例えば、翼幅が３ｍから６ｍの円環翼を利用することで形態を変更しなくても道路を走行できる。一般に円環翼の利点として、アスペクト比が小さくても発生する揚力が大きいという点、翼端渦が分散するのでアスペクト比が小さくても誘導効力が小さい点、翼端が接合しているので強度剛性が高い点などが知られている。
【００１４】
図６は、図４に示した第１自動車１００ａ、第２自動車１００ｂおよび第３自動車１００ｃを概念的にした自動車１００の正面図である。自動車１００は、円環翼１５８、推進部１５６としてのプロペラ、飛行中の縦安定性を高める先尾翼１５４、走行時に利用する左操舵輪１５２ａおよび右操舵輪１５２ｂを本体１５０に備える。他の例では、先尾翼１５４は設けられなくてもよい。
【００１５】
図７は、図６の自動車１００の側面図である。本図において既に説明した符号と同一の符号は、説明済みの符号と機能が同じである。左駆動輪１５３ａは、図示しない動力源からの動力により駆動され、前進および後進の方向に回転可能である。補助翼１２６は、円環翼１５８の一部に設けられ、飛行時にロール方向の制御を行い、主に旋回操作に利用される。方向舵１２８は、円環翼１５８の一部に設けられ、飛行時にヨー方向の制御をする。自動車１００の重心１６０は、左操舵輪１５２ａの車軸と左駆動輪１５３ａの車軸との間であって、左駆動輪１５３ａの車軸に近い位置にあることが好ましい。このように重心を後ろよりにすることで、着陸性能を向上できる。
【００１６】
また、着陸と離陸時に車体後部にある円環翼１５８および推進部１５６が地面に接しないように、左駆動輪１５３ａの接地点Ａと推進部１５６のプロペラの端部Ｂとを結ぶ直線と地面とが所定の角度βを成すように設計される。例えば、角度βは、円環翼１５８の失速角より大きく設定される。この実施形態では、２５度程度になっている。
【００１７】
図８は、図６の自動車１００の上面図である。本図において既に説明した符号と同一の符号は、説明済みの符号と機能が同じである。昇降舵１２４は、円環翼１５８に設けられ、飛行時にピッチ方向の制御をする。
【００１８】
図９は、自動車１００の機能ブロック図である。自動車１００は、走行機能を実現する走行ユニット１６１と、飛行機能を実現する飛行ユニット１６０とを備える。操作部１０６は、ステアリングや操縦桿などであって運転者からの操作を受け付ける。走行用操舵力伝達機構１０４は、運転者の操作に応じて左操舵輪１５２ａおよび右操舵輪１５２ｂを動かす。走行用動力源１０８は、エンジンや電動モータなどの動力発生源であり、動力を駆動部１１０に伝達する。駆動部１１０は、ミッション、デファレンシャルギアなどの動力を左駆動輪１５３ａおよび右駆動輪１５３ｂに伝達する機構を有する。他の例では、駆動部１１０は右操舵輪１５２ｂおよび左操舵輪１５２ａに動力を伝達してもよい。また、図示しないが当然のことながらブレーキも設けられている。
【００１９】
モード切替部１３０は、走行モードと飛行モードとの切り替えを運転者から受け付ける。状態検出部１１２は、当該自動車の状態を検出し、それを舵制御部１１４および動力制御部１１６に供給する。状態検出部１１２が検出する項目としては、例えば速度、高度、加速度、地上走行中か飛行中か等である。飛行用操舵力伝達機構１２２は、運転者の操作に応じて補助翼１２６、昇降舵１２４および方向舵１２８を動かす。舵制御部１１４は、状態検出部１１２により検出された状態と操作部１０６からの操作指示に基づいて舵を制御する。例えば、地上走行中の場合、舵制御部１１４は、運転者の操作に関らず自動車１００を地面に押し付ける向きに力が働くように昇降舵１２４を制御する。この制御を行うことで、走行中に図６の円環翼１５８が発生する揚力により、走行が不安定になることを防止できる。また、走行中の横風や、コーナリング時などに補助翼１２６、方向舵１２８を操作して走行が不安定になることを防止してもよい。また、飛行中の場合、舵制御部１１４は、運転者の操作に応じて、補助翼１２６、昇降舵１２４および方向舵１２８のそれぞれの舵角を適切に調整してもよい。
【００２０】
飛行用動力源１１８は、飛行時に利用する動力を発生し、プロペラである推進部１５６を駆動する。飛行用動力源１１８は、例えばレシプロエンジン、電動モーターであってよい。他の例では、飛行用動力源１１８および推進部１５６はジェットエンジンであってもよい。動力制御部１１６は、状態検出部１１２から供給される自動車１００の状態に応じて走行用動力源１０８および飛行用動力源１１８の制御を行う。例えば、走行モードから飛行モードへ切り替わる場合、離陸に必要な速度になるまで走行用動力源１０８および飛行用動力源１１８を動作させ、離陸後に走行用動力源１０８の動作を停止させる。また、飛行モードから走行モードに切り替わる場合、例えば着陸の前に走行用動力源１０８を動作させ、着陸時に急なエンジンブレーキがかからないようにエンジンの回転数や駆動部１１０のギアの調整を行う。具体的には、もっともギア比の高いギアに設定した状態でエンジンの回転数を調整することが好ましい。そして、着陸後に減速するにつれギア比を低くすることで効率的な減速が可能であり、飛行から着陸そして走行へスムーズに移行できる。
【００２１】
このような自動車１００を救急車として利用すれば、渋滞などの影響を受けることなく迅速に緊急患者の移送が可能となる。また、道路、農道、校庭、空地などを滑走路として利用できるので、離島や山間部などの僻地における緊急患者の移送が可能となる。また、自動車１００は緊急時の利用に限らず、新しい交通機関として、新しいレジャーとしての利用も考えられる。
【００２２】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。こうした変形例として以下のものがある。
【００２３】
第１の変形例は、円環翼１５８に関する。円環翼１５８に折りたたみ機構を設け、走行時には円環翼１５８を折りたたんでもよい。図１０は、第２の実施形態における自動車１００の正面図である。この自動車１００は、円環翼１５８に第１回動部１７０ａ、第２回動部１７０ｂ、第１接続部１７２ａおよび第２接続部１７２ｂを設け、走行時には円環翼１５８を折りたたむことができる。これにより、横風の影響を少なくし走行時の安定性を高めることができる。円環翼１５８に複数の回動部を設けることで、更に小さく折りたたむことができる。
【００２４】
第２の変形例は、図９を用いて説明した走行用動力源１０８と飛行用動力源１１８とに関する。図９の自動車１００は、走行時と飛行時で別々の動力部を有するが、ひとつの動力源を走行用と飛行用に利用してもよい。この場合、動力源からの動力を、駆動部１１０および推進部１５６に伝達する機構を有する。このように動力源をひとつにすることで、重量の軽減が期待される。
【００２５】
第３の変形例も、図９を用いて説明した走行用動力源１０８と飛行用動力源１１８とに関する。この変形例は、飛行時の安全性を高めるものであり、双方の動力を互いに伝達可能にする機構を更に設ける。これにより、例えば、飛行中に飛行用動力源１１８が故障した場合に、走行用動力源１０８の動力を推進部１５６に伝達することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、形態を変更しなくてよいので走行から飛行、飛行から走行への移行がスムーズになり、走行機能および飛行機能を有する自動車の機動性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の走行および飛行が可能な自動車の上面図である。
【図２】図１の自動車の走行時の側面図である。
【図３】従来の航空路と将来の航空路を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る自動車の外観図である。
【図５】円環翼と通常翼の空力特性を比較説明するための図である。
【図６】図４の自動車を概念的にした自動車の正面図である。
【図７】図６の自動車の側面図である。
【図８】図６の自動車の上面図である。
【図９】図６の自動車の機能ブロック図である。
【図１０】第２の実施形態に係る自動車の正面図である。
【符号の説明】
１００自動車、１０４走行用操舵力伝達機構、１０６操作部、１０８走行用動力源、１１０駆動部、１１２状態検出部、１１４舵制御部、１１６動力制御部、１１８飛行用動力源、１２２飛行用操舵力伝達機構、１２４昇降舵、１２６補助翼、１２８方向舵、１５２ａ左操舵輪、１５２ｂ右操舵輪、１５３ａ左駆動輪、１５３ｂ右駆動輪、１５４先尾翼、１５６推進部、１５８円環翼、１７０ａ第１回動部、１７０ｂ第２回動部、１７２ａ第１接続部、１７２ｂ第２接続部。

Claims

進行方向を決める操舵輪と、
走行用の動力が伝達される駆動輪とを備える自動車であって、
前記操舵輪を動かす第１操舵力伝達機構と、
走行に必要な動力を前記駆動輪に伝達する駆動部と、
当該自動車の飛行に必要な揚力を発生するための円環翼と、
飛行時に当該自動車の姿勢を定めるために前記円環翼に設けられた舵と、
前記舵を動かす第２操舵力伝達機構と、
飛行に必要な推進力を発生する推進部と、
を備え、
前記円環翼は、折りたたみ機構が設けられたことを特徴とする自動車。
走行時に当該自動車に地面方向の力が働くように前記舵を操作する制御部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の自動車。