JP2021079844A - 空陸両用移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】空陸両用移動体の機体構造の成立性と搭乗性を両立させる。【解決手段】空陸両用移動体１は、地上走行および飛行可能な空陸両用移動体１であって、内部に搭乗スペースＳが形成される胴体７と、胴体７の左右両側に設けられる主翼５と、空陸両用移動体１の重心付近に、胴体７を左右方向に貫通するように配置され、主翼５を支持する主翼桁１７と、を備え、主翼桁１７は、胴体７内の搭乗スペースＳに搭乗した搭乗者１００の腹部（重心部位）１０１に隣接して配置される。これにより、空陸両用移動体１の機体構造の成立性と搭乗性を両立させることができる。【選択図】図９

Description

本発明は、空陸両用移動体に関する。

近年、地上走行と空中飛行が可能な空陸両用移動体の開発が進められている。例えば、特許文献１には、折り畳み式の主翼を備えた自動車が記載されている。この特許文献１に記載の自動車は、左右一対の主翼を折り畳んでサイドドアに格納した状態で地上走行する一方、サイドドアを上方に開いた状態で、車体の上部側において主翼を左右方向に伸長、展開した状態で飛行する。

また、特許文献２には、胴体の左右下側に配置される主翼部を展開および格納可能な翼付き移動体について記載されている。この特許文献２に記載の翼付き移動体は、内翼部連結アームと内翼部連結ピボットを介して、主翼部を胴体に対して枢動させて、胴体の下側に収納する構造を有する。

特開２０１３−２４４８９８号公報 特開２０１９−１４３１１号公報

上記特許文献１の自動車では、空中飛行時、車体の上部に主翼が配置される。また、特許文献２の翼付き移動体では、空中飛行時、胴体の下側に主翼が配置される。このように、従来の空陸両用移動体では、主翼は、機体（車体、胴体）の重心から上側または下側に偏った位置に配置されおり、空陸両用移動体の機体構造として成立性が低かった。

つまり、本体に対して主翼を上側に配置しすぎると、地上走行時の移動体全体の重心が高くなりすぎ、地上走行時の安定性が低下してしまうだけでなく、搭乗者の視界も制限される。一方、機体に対して主翼を下側に配置しすぎると、地上走行時や離着陸時に主翼が地面と干渉してしまうだけでなく、搭乗者の乗降性も低下する。

加えて、機体と主翼の強度を増強して機体構造の成立性を高めるためには、左右一対の主翼を支持する主翼桁を、機体を左右方向に貫通させるように配置することが好ましい。また、空中飛行時における機体のバランスをとるためには、機体の重心付近に、主翼桁の中心位置と搭乗者の重心とを配置することが好ましい。ところが、当該主翼桁の中心位置と搭乗者の重心とを機体の重心付近に配置すると、機体内の搭乗スペースにおいて搭乗者と主翼桁とが干渉するおそれもある。

以上のように、空陸両用移動体において、機体構造の成立性と搭乗性を両立させるためには、機体の重心と、主翼桁の配置と、搭乗者の搭乗位置との相対位置関係を適切に設計する必要がある。しかしながら、上記特許文献１、２等に記載の従来技術では、これらの相対位置関係やその最適化については、明確なコンセプトが何ら開示されておらず、改善の余地があった。

そこで、本発明は、空陸両用移動体の機体構造の成立性と搭乗性を両立させることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の空陸両用移動体は、地上走行および飛行可能な空陸両用移動体であって、内部に搭乗スペースが形成される胴体と、胴体の左右両側に設けられる主翼と、空陸両用移動体の重心付近に、胴体を左右方向に貫通するように配置され、主翼を支持する主翼桁と、を備え、主翼桁は、胴体内の前記搭乗スペースに搭乗した搭乗者の重心部位に隣接して配置される。

搭乗者の重心部位が空陸両用移動体の重心付近に配置され、かつ、搭乗者の姿勢を所定の姿勢に規定するように、搭乗スペースに配置された運転装置を備えてもよい。

所定の姿勢は、搭乗者の上半身が前傾する姿勢であってもよい。

運転装置は、搭乗者が握る操作部材と、搭乗者が座る運転席と、を有し、搭乗者が運転席に座り、操作部材を握った状態で、主翼桁は、搭乗者の太腿の上側で腹部の前側の空間を通過する位置に配置されてもよい。

胴体の前後方向において、主翼桁を挟んで搭乗者の重心部位とは反対側に燃料タンクが配置されてもよい。

主翼桁は、胴体の左右方向に延びる回動軸を中心として、主翼とともに回動可能に設けられてもよい。

主翼桁は、胴体の左右両側に配置される一対のヒンジ機構により折り曲げ可能に設けられてもよい。

本発明によれば、空陸両用移動体の機体構造の成立性と搭乗性を両立させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る地上走行モードの空陸両用移動体を示す概略斜視図である。 同実施形態に係る垂直離着陸モードの空陸両用移動体を示す概略斜視図である。 同実施形態に係る水平飛行モードの空陸両用移動体を示す概略斜視図である。 同実施形態に係るヒンジ機構の構成を示す分解斜視図である。 同実施形態に係るヒンジ機構の一部を示す部分拡大斜視図である。 同実施形態に係るヒンジ機構の一部を示す部分拡大斜視図である。 同実施形態に係る空陸両用移動体の動力系の構成を示すブロック図である。 同実施形態に係る主翼桁の駆動機構を示す概略斜視図である。 同実施形態に係る移動体の内部構造を示す概略図である。 同実施形態に係る搭乗者の姿勢と主翼桁の位置関係を示す模式図である。 同実施形態の変形例に係る移動体の内部構造を示す概略図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

[１．空陸両用移動体の全体構成と動作モード]
まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態に係る空陸両用移動体１の全体構成と動作モードについて説明する。図１は、地上走行モードの空陸両用移動体１の概略斜視図である。図２は、垂直離着陸モードの空陸両用移動体１の概略斜視図である。図３は、水平飛行モードの空陸両用移動体１の概略斜視図である。

以下では、空陸両用移動体１の進行方向に対して平行な方向を前後方向Ｘ（ロール軸方向）、前後方向Ｘに対して垂直な水平方向を左右方向Ｙ（ピッチ軸方向）、前後方向Ｘおよび左右方向Ｙに対して垂直な方向を上下方向Ｚ（ヨー軸方向）として説明する。前方向＋Ｘは、前後方向Ｘのうち機体の前側に向かう方向（空陸両用移動体１の進行方向）であり、後方向−Ｘは、前後方向Ｘのうち機体の後側に向かう方向である。左方向＋Ｙ、右方向−Ｙはそれぞれ、左右方向Ｙのうち機体の左側、右側に向かう方向である。上方向＋Ｚ、下方向−Ｚはそれぞれ、上下方向Ｚのうち機体の上側、下側に向かう方向である。

図１〜図３に示すように、本実施形態に係る空陸両用移動体１（以下、「移動体１」と略称する。）は、例えば、２つの車輪３と、左右一対の主翼５を備えた自動二輪車である。移動体１は、地上走行および飛行可能に構成されている。つまり、移動体１は、２つの車輪３等の走行手段を備えることで、自動二輪車と同様に地上を走行可能である。かつ、移動体１は、主翼５等の飛行手段を備えることで、航空機と同様に空中を飛行可能である。

移動体１は、車輪３と、主翼５と、胴体７と、水平尾翼９と、垂直尾翼１１と、第１回転翼１３と、第２回転翼１５と、主翼桁１７と、ヒンジ機構（ヒンジ部）１９とを備える。移動体１は、図１〜３に示すように、主翼５の配置を変更することにより、動作モードを切り替えることが可能である。動作モードは、地上走行モード（図１）と、垂直離着陸モード（図２）と、水平飛行モード（図３）とを含む。

図１に示す地上走行モードでは、移動体１は、胴体７に対し主翼５、５が後方向−Ｘに折り畳まれる主翼折畳状態となる。主翼５、５が折り畳まれることで、移動体１の左右方向Ｙの幅が小さくなる。その結果、移動体１は、地上走行時に走行幅が制限されるような環境下においても走行することが可能となる。

図２に示す垂直離着陸モードでは、移動体１は、胴体７に対し主翼５、５が左方向＋Ｙおよび右方向−Ｙに展開される主翼展開状態となる。垂直離着陸モードでは、主翼５、５は大凡ＹＺ平面内に配置され、第１回転翼１３、１３の回転中心軸は大凡上下方向Ｚとなる。この状態で、第１回転翼１３が回転すると、移動体１の上方向＋Ｚに推力（揚力）を発生させることができる。上方向＋Ｚへの推力を増減させることで、移動体１は、地上から上方向＋Ｚに浮上して離陸したり、あるいは、空中から下方向−Ｚに下降して着陸することができる。このように、移動体１は、垂直離着陸可能な飛行体として動作可能である。

図３に示す水平飛行モードでは、垂直離着陸モードと同様に、移動体１は、主翼展開状態となる。水平飛行モードでは、主翼５、５および第１回転翼１３、１３は、上記垂直離着陸モード時の状態から主翼桁１７を中心に前方に９０度回動した状態となり、主翼５、５は大凡ＸＹ平面内に配置され、第１回転翼１３、１３の回転中心軸は大凡前後方向Ｘとなる。この状態で、第１回転翼１３が回転すると、移動体１の前方向＋Ｘに推力（揚力）を発生させることができる。前方向＋Ｘへの推力を増減することで、移動体１は、前方向＋Ｘに移動する速度（即ち、飛行速度）を増減することができる。

[２．移動体の各構成要素]
次に、本実施形態に係る移動体１の各構成要素について詳述する。

本実施形態に係る移動体１は、例えば、自動二輪車をベースとした飛行体であるため、地上走行時に地面に接触する駆動輪として、２つの車輪３（前輪３ａ、後輪３ｂ）を備える。前輪３ａは、胴体７の下部の前側に設けられる。後輪３ｂは、胴体７の下部の後側に設けられる。車輪３は、図１に示す地上走行モードおいて、回転駆動しながら地面と接触し、移動体１を走行させる。

胴体７の中央部の左右両側に一対の主翼５、５が設けられる。主翼５、５は、前後方向Ｘにおける胴体７の中央部に配置され、胴体７の左右両側に連結される。主翼５、５は、図３に示す水平飛行モードにおいて、胴体７の左右両側に展開され、移動体１に上方向＋Ｚの揚力を発生させる。

胴体７は、移動体１の機体の中心構造部材であり、前後方向Ｘの長さが左右方向Ｙの長さよりも長い。胴体７の内部には、搭乗者が搭乗可能な搭乗スペースＳが形成されるとともに、エンジン等の駆動源、燃料タンク、運転装置、計測器等の各種装置が搭載される。本実施形態に係る胴体７は、搭乗スペースＳおよび各種装置、車輪３等のほぼ全体を覆うカバーを備えているが、かかる例に限定されず、胴体７内の搭乗スペースＳまたは各種装置の一部は、カバーで覆われずに露出していてもよい。

胴体７の後部の左右両側に、一対の水平尾翼９、９が設けられる。水平尾翼９、９は、胴体７の後部から左右方向Ｙに張り出すように配置される。水平尾翼９、９は、移動体１のピッチ軸回り（図１〜図３中、Ｙ軸回り）の安定性を保つ機能を有する。

垂直尾翼１１は、胴体７の後部の上側に、上方向＋Ｚに張り出すように設けられる。垂直尾翼１１は、移動体１のヨー軸回り（図１〜図３中、Ｚ軸回り）の安定性を保つ機能を有する。

第１回転翼１３、１３は、一対の主翼５、５のそれぞれに設けられる。第１回転翼１３は、不図示のモータにシャフトを介して接続されたスピナ１３ａと、スピナ１３ａの周囲に放射状に配置される複数のブレード１３ｂを備える。第１回転翼１３を回転させることにより図２に示す垂直離着陸モードにおいて上方向＋Ｚに推力（揚力）を発生させ、また、図３に示す水平飛行モードにおいて前方向＋Ｘに推力を発生させる。

第２回転翼１５は、胴体７の後端において、一対の水平尾翼９、９の間に設けられる。第２回転翼１５を回転させることで、上下方向Ｚに推力を発生させ、移動体１のピッチ軸回りの姿勢を制御する。第２回転翼１５は、主に移動体１の空中停止（ホバー）時に使用される。

主翼桁１７は、主翼５、５を支持する機能を有する。主翼桁１７は、左右一対の主翼５、５および胴体７に跨って左右方向Ｙに延びるように設けられる。主翼桁１７は、左右方向Ｙに胴体７を貫通するように配置される。本実施形態では、主翼桁１７は、中心の胴体７内に配置される主翼桁１７Ａと、左右一対の主翼５、５内に配置される主翼桁１７Ｂ、１７Ｂとから構成される。主翼桁１７Ａと主翼桁１７Ｂ、１７Ｂはヒンジ機構１９により連結される。

かかる主翼桁１７が円筒形状として回動可能に構成されることで、移動体１をティルトウィング機として成立させることができる。つまり、移動体１は、左右方向Ｙに延びる回動軸を中心に主翼桁１７を回動させることにより、主翼５、５を回動させて、上記垂直離着陸モード（図２）時の状態、または水平飛行モード（図３）時の状態にすることができる。これにより、移動体１は、垂直離発着から水平飛行まで行うことができる。

主翼桁１７の途中には、左右一対のヒンジ機構１９、１９が設けられる。ヒンジ機構１９、１９は、胴体７の左右両側に配置される。ヒンジ機構１９は、胴体７内の主翼桁１７Ａと、主翼５内の主翼桁１７Ｂとを折れ曲げ可能に連結する。また、ヒンジ機構１９は、主翼５、５を胴体７に対し折り畳み可能に支持する。かかるヒンジ機構１９により、上記地上走行モード（図１）では、主翼桁１７Ａに対して主翼桁１７Ｂ、１７Ｂを折り曲げて、胴体７に対して主翼５、５を折り畳むことができる。一方、垂直離着陸モード（図２）や水平飛行モード（図３）では、左右方向Ｙに延びるように主翼桁１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｂを真っ直ぐに連結して、胴体７に対して主翼５、５を展開することができる。

[３．ヒンジ機構の構成]
ここで、図４〜図６を参照して、ヒンジ機構１９の具体的な構成について詳述する。図４は、ヒンジ機構１９の構成を示す分解斜視図である。図５、図６は、ヒンジ機構１９の一部を示す部分拡大斜視図である。

図４〜図６に示すように、ヒンジ機構１９は、第１ヒンジベース２１と、第２ヒンジベース２３と、ヒンジピン３７、３９、４７、４９を備える。

第１ヒンジベース２１は、主翼５の内部に設けられる主翼桁１７Ｂに固定される。第１ヒンジベース２１は、第１接続片２７ａと、第２接続片２７ｂと、第３接続片２７ｃと、第４接続片２７ｄとを備える。これら接続片２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄにはピン挿入孔３３、３５、４３、４５が貫通形成されている。

第２ヒンジベース２３は、胴体７の内部に設けられる主翼桁１７Ａに固定される。第２ヒンジベース２３は、第１接続片２９ａと第２接続片２９ｂとを備える。これら接続片２９ａ、２９ｂにはピン挿入孔３１、４１が貫通形成されている。第１接続片２９ａは、第１ヒンジベース２１の第１接続片２７ａと第２接続片２７ｂとの間に配置可能に構成される。第１接続片２９ａが、第１接続片２７ａと第２接続片２７ｂとの間に配置されると、第１接続片２９ａの内部に形成されたピン挿入孔３１が、第１接続片２７ａおよび第２接続片２７ｂの内部に形成されたピン挿入孔３３、３５と連通する。

第２接続片２９ｂは、第１ヒンジベース２１の第３接続片２７ｃと第４接続片２７ｄとの間に配置可能に構成される。第２接続片２９ｂが、第３接続片２７ｃと第４接続片２７ｄとの間に配置されると、第２接続片２９ｂの内部に形成されたピン挿入孔４１が、第３接続片２７ｃおよび第４接続片２７ｄの内部に形成されたピン挿入孔４３、４５と連通する。

図５に示すように、第１接続片２９ａは、図５中、矢印方向に移動することで、第１接続片２７ａと第２接続片２７ｂとの間に配置される。このとき、第１接続片２９ａのピン挿入孔３１は、第１接続片２７ａのピン挿入孔３３と、第２接続片２７ｂのピン挿入孔３５と連通する。

この状態で、ピン挿入孔３１、３３、３５には、第１ヒンジピン３７および第２ヒンジピン３９が挿通される。この第１ヒンジピン３７および第２ヒンジピン３９は、第２ヒンジベース２３に対して第１ヒンジベース２１を回動させるヒンジ軸となる。これにより、当該ヒンジ軸を中心として、第１ヒンジベース２１に連結された主翼桁１７Ｂおよび主翼５を、第２ヒンジベース２３に連結された主翼桁１７Ａおよび胴体７に対して、回動することができる。主翼５を当該ヒンジ軸を中心に回動させることにより、図１に示す主翼折畳状態と図２に示す主翼展開状態とを切り替えることができる。

図６に示すように、第２接続片２９ｂは、図６中、矢印方向に移動することで、第３接続片２７ｃと第４接続片２７ｄとの間に配置される。このとき、第２接続片２９ｂのピン挿入孔４１は、第３接続片２７ｃのピン挿入孔４３と、第４接続片２７ｄのピン挿入孔４５と連通する。

この状態で、ピン挿入孔４１、４３、４５には、第３ヒンジピン４７および第４ヒンジピン４９が挿通される。このように、第１ヒンジベース２１および第２ヒンジベース２３に第１ヒンジピン３７、第２ヒンジピン３９、第３ヒンジピン４７、第４ヒンジピン４９が挿通されることで、第１ヒンジベース２１は、第２ヒンジベース２３に対し回動不能となる。よって、第１ヒンジベース２１に連結された主翼桁１７Ｂおよび主翼５も、第２ヒンジベース２３に連結された主翼桁１７Ａおよび胴体７に対して、回動できなくなる。この結果、主翼桁１７Ａと主翼桁１７Ｂは、折れ曲がり不能となり、胴体７および主翼５、５を左右方向Ｙに貫通する１本の主翼桁１７が構成されることとなる。

ここで、第１ヒンジベース２１および第２ヒンジベース２３から第３ヒンジピン４７および第４ヒンジピン４９が取り外されると、主翼桁１７Ｂは、第１ヒンジピン３７および第２ヒンジピン３９の中心軸（ヒンジ軸）周りに回動可能な状態となる。つまり、主翼５の主翼桁１７Ｂは、胴体７の主翼桁１７Ａに対し、折り曲げ可能な状態となる。換言すれば、１本の主翼桁１７は、胴体７の左右両側に配置されるヒンジ機構１９、１９（一対の第１ヒンジベース２１および第２ヒンジベース２３）により折り曲げ可能に構成される。

[４．移動体の動力系の構成]
次に、図７を参照して、移動体１の動力系の構成について説明する。図７は、移動体１の動力系の構成を示すブロック図である。図７に示すように、移動体１は、燃料タンク５１と、エンジン５３と、発電機５５と、動力制御部５７と、バッテリ５９と、駆動機構６１とを備える。

燃料タンク５１には、燃料が貯留される。エンジン５３には、燃料タンク５１に貯留された燃料が供給される。エンジン５３は、燃料を燃焼室内で燃焼させ、その燃焼圧力によりピストンを往復動させてクランクシャフトを回転させる。クランクシャフトの回転は、動力伝達機構（図示せず）を介して車輪３に伝達される。車輪３が回転することで、空陸両用移動体１は、地上を走行することができる。

また、クランクシャフトは、発電機５５に接続される。発電機５５には、クランクシャフトの回転が伝達される。発電機５５は、クランクシャフトの回転により電力を生成する。動力制御部５７は、発電機５５により生成された電力をバッテリ５９に充電する。動力制御部５７は、バッテリ５９から第１回転翼１３、第２回転翼１５、駆動機構６１に電力を供給する。また、動力制御部５７は、第１回転翼１３、第２回転翼１５、駆動機構６１への電力の供給量を制御する。第１回転翼１３、第２回転翼１５、駆動機構６１は、動力制御部５７から供給される電力により駆動される。

[５．駆動機構の構成]
ここで、図８を参照して、駆動機構６１について詳述する。図８は、駆動機構６１の構成を示す概略斜視図である。図８に示すように、駆動機構６１は、主翼５を回動（ティルティング）させて、図２に示す状態または図３に示す状態に切り替えるために、主翼桁１７を回動させる機能を有する。駆動機構６１は、一対のフランジ部６３、６３と、一対のアクチュエータ６５、６５とを備える。

フランジ部６３は、涙滴状の平板により形成される。フランジ部６３は、貫通孔６３ａと、挿通孔６３ｂとを備える。貫通孔６３ａは、フランジ部６３の中央部に形成され、フランジ部６３を厚さ方向に貫通する。貫通孔６３ａには、主翼桁１７Ａが挿通される。

一対のフランジ部６３、６３は、主翼桁１７Ａの軸方向に離隔して配置される。フランジ部６３は、貫通孔６３ａに主翼桁１７Ａが挿通された状態で、主翼桁１７Ａと連結する。フランジ部６３は、主翼桁１７Ａの周方向に回転不能に固定される。したがって、フランジ部６３は、主翼桁１７Ａと一体的に回転する。

挿通孔６３ｂは、貫通孔６３ａよりもフランジ部６３の先端側に形成され、フランジ部６３を厚さ方向に貫通する。つまり、挿通孔６３ｂは、主翼桁１７Ａから離隔した位置に形成される。挿通孔６３ｂには、アクチュエータ６５のロッド６５ａが連結される。

一対のアクチュエータ６５、６５は、一対のフランジ部６３、６３の挿通孔６３ｂ、６３ｂにそれぞれ連結される。アクチュエータ６５、６５は、例えば、台形ねじにより構成される。アクチュエータ６５、６５は、動力制御部５７（図７参照）から供給される電力により、ロッド６５ａ、６５ａを図８中、両矢印方向Ａに伸縮させる。

アクチュエータ６５、６５のロッド６５ａ、６５ａを伸張させることにより、フランジ部６３、６３および主翼桁１７Ａは、図８中、矢印方向Ｂに回動する。一方、アクチュエータ６５、６５のロッド６５ａ、６５ａを収縮させることにより、フランジ部６３、６３および主翼桁１７は、図８中、矢印方向Ｃに回動する。このように、主翼桁１７は、左右方向Ｙに延びる回動軸を中心として、主翼５とともに回動可能に設けられる。図２および図３に示すように、主翼桁１７が回動すると主翼桁１７の回転に伴って主翼５も回動する。

例えば、図８に示すように、主翼桁１７が矢印方向Ｃに回転すると、主翼５は、主翼桁１７と一体的に回転し、図２に示す状態から図３に示す状態となる。一方、主翼桁１７が矢印方向Ｂに回転すると、主翼５は、主翼桁１７と一体的に回転し、図３に示す状態から図２に示す状態となる。このように、駆動機構６１により、移動体１の形態を垂直離着陸モードまたは水平飛行モードに切り替えることができる。

図２に示すように、主翼５および第１回転翼１３が上方向＋Ｚを向いている状態で第１回転翼１３を回転させると、移動体１は、上方向＋Ｚに離陸あるいは下方向−Ｚに着陸する。図３に示すように、主翼５および第１回転翼１３が前方向＋Ｘを向いている状態で第１回転翼１３を回転させると、移動体１は、前方向＋Ｘに移動（飛行）する。

[６．主翼桁の配置と、搭乗者の搭乗位置および姿勢]
ところで、胴体７と主翼５の強度を増強して機体構造の成立性を高めるためには、左右一対の主翼５、５を支持する主翼桁１７を、胴体７を左右方向に貫通させるように配置することが好ましい。また、移動体１のバランスをとるためには、移動体１の重心付近に、主翼桁１７の中心位置と搭乗者の重心とを配置することが好ましい。搭乗者が機体の重心から離れた位置にいると、搭乗者の体重によって機体のバランスが崩れてしまう。したがって、重量変化要素である搭乗者と燃料タンク５１とが機体の重心付近に配置されることが好ましい。ところが、主翼桁１７の中心位置と搭乗者の重心とを移動体１の重心付近に配置すると、胴体７内の搭乗スペースにおいて搭乗者と主翼桁１７とが干渉するおそれがある。

したがって、移動体１において、機体構造の成立性と搭乗性を両立させるためには、移動体１の重心と、主翼桁１７の配置と、搭乗者の搭乗位置との相対位置関係を適切に設定する必要がある。

図９は、本実施形態における移動体１の内部構造を示す概略図である。図９に示すように、胴体７の内部には、搭乗スペースＳが形成されており、当該搭乗スペースＳには、搭乗者１００が移動体１に搭乗して操作するための運転装置６７が配置される。運転装置６７は、運転席６９と、ハンドル７１と、ペダル７３とを備える。ペダル７３の近傍には、搭乗者の足を載置するステップが設けられる。

運転席６９は、胴体７の内部の搭乗スペースＳに搭乗した搭乗者１００が座るためのシートである。なお、運転席６９は、通常の自動二輪車のような鞍乗り型シートであってもよいし、通常の自動四輪車のような運転シートであってもよい。

ハンドル７１は、搭乗者１００の手により移動体１の運転操作を行うための操作部材である。地上走行モード時にハンドル７１が操作されると、エンジン５３（図７参照）は、ハンドル７１の操作量に応じて、車輪３の駆動を制御する。このとき、ハンドル７１の操作方向に応じて、車輪３の向きが変更する。また、垂直離着陸モードおよび水平飛行モード時にハンドル７１およびペダル７３が操作されると、動力制御部５７（図７参照）は、ハンドル７１およびペダル７３の操作方向および操作量に応じて、第１回転翼１３、第２回転翼１５、駆動機構６１の駆動を制御する。

ペダル７３は、搭乗者１００の足が載置され、地上走行モード時において車輪３のブレーキ操作や動力伝達系のギヤの変更を行うための操作部材である。

運転装置６７は、搭乗者１００の体の各部位を所定の位置に規定する。例えば、ハンドル７１は、搭乗者１００の腕および手の位置を規定する。運転席６９は、搭乗者１００の胴体の位置を規定する。ペダル７３は、搭乗者１００の足の位置を規定する。このように、運転装置６７は、搭乗スペースＳ内において搭乗者１００を所定の姿勢に規定する。ここで、所定の姿勢は、例えば、搭乗者１００の上半身が前傾する姿勢であり、人が自動二輪車に搭乗したときの搭乗姿勢である。搭乗者１００は、運転席６９に座り、ペダル７３に足を載せ、ハンドル７１を握ることで、所定の姿勢を保つようになる。さらに、運転装置６７の配置により搭乗スペースＳにおける搭乗者１００の位置や姿勢が規定されるので、搭乗者１００の重心部位も所定の位置に規定される。

図９に示すように、移動体１の側面視において、主翼桁１７は、移動体１の重心Ｇ付近に配置される。なお、機体のバランスを取るために、主翼桁１７は、主翼５の風圧中心もしくは尾翼特性を考慮して空力中心に合わせて配置される。空中飛行時に移動体１のピッチ軸周りの前後バランスが適切に維持されるためには、主翼桁１７の中心位置が、移動体１の重心Ｇ付近に配置されることが好ましい。この観点から、移動体１の前後方向Ｘにおける主翼桁１７の中心位置が移動体１の重心Ｇから所定の上限距離以内となるように、主翼桁１７の配置が調整される。本実施形態では、主翼桁１７の回転中心軸（中心位置）が移動体１の重心Ｇに一致するように、主翼桁１７が配置されている。ただし、かかる重心Ｇに一致する配置例に限定されず、主翼桁１７は、移動体１の重心Ｇ付近に配置されれば、主翼桁１７の中心位置が移動体１の重心Ｇから、所定の上限距離以下の距離だけずれた位置に配置されてもよい。この所定の上限距離は、移動体１のタイプや大きさ等に応じて異なるが、例えば、±５ｃｍ以内である。

また、空中飛行時に移動体１のピッチ軸周りの前後バランスが適切に維持されるためには、移動体１の重心Ｇおよび主翼桁１７の位置に応じて、搭乗者１００の重心部位の位置と、搭乗者１００の姿勢が、好適な位置と姿勢に調整されることが好ましい。このために、本実施形態では、運転装置６７は、搭乗者１００の腹部（重心部位）１０１が移動体１の重心Ｇ付近に配置され、かつ、搭乗者１００の腹部（重心部位）１０１が主翼桁１７に隣接するように、搭乗者１００の位置と姿勢を規定する。搭乗者１００の重心部位とは、搭乗者１００が所定の搭乗姿勢であるときに、搭乗者１００の身体全体の重心が位置する身体の部位である。通常、搭乗者１００の重心は、搭乗者１００の腹部１０１、特に、臍の周辺部に位置するので、腹部１０１は搭乗者１００の重心部位に相当する。

上記のように主翼桁１７は移動体１の重心Ｇ付近に配置されているので、搭乗者１００の重心部位が主翼桁１７に隣接して配置されれば、搭乗者１００の重心部位も移動体１の重心Ｇ付近に配置されることになる。これにより、移動体１の重心Ｇ、主翼桁１７、搭乗者１００の重心部位の位置ができるだけ近い範囲になるように、移動体１の機体構造や運転装置６７の配置を設計して、移動体１のピッチ軸周りの前後バランスを維持できる。ここで、搭乗者１００の重心部位が主翼桁１７に隣接するとは、搭乗者１００の重心部位（例えば腹部１０１）が主翼桁１７の位置に重なることなく、搭乗者１００の重心部位が主翼桁１７に接触する、あるいは搭乗者１００の重心部位と主翼桁１７とが所定の間隔を空けて離隔していることを意味する。この所定の間隔は、移動体１のタイプや大きさ、搭乗者の体形等に応じて異なる値である。

一方、主翼桁１７は、ハンドル７１と運転席６９との間に配置される。このため、搭乗者１００が運転席６９に座りペダル７３に足を載せハンドル７１を握った状態において、搭乗者１００の腹部１０１の前側が主翼桁１７と隣接する。図９の例では、搭乗者１００の腹部１０１の前面が主翼桁１７に接触するか、若干離隔している状態を示している。

図９に示すように、燃料タンク５１は、前後方向Ｘにおいて、搭乗者１００の腹部１０１に対し、主翼桁１７よりも前側に配置される。ただし、これに限定されず、燃料タンク５１は、例えば、主翼桁１７に対し下側に配置されてもよい。燃料タンク５１の位置は、主翼桁１７と干渉しない範囲で移動体１の重心Ｇ（主翼桁１７の重心）に近接する位置ほど好ましい。本実施形態では、燃料タンク５１は、前後方向Ｘにおいて、主翼桁１７を挟んで搭乗者１００の腹部１０１とは反対側に配置される。燃料タンク５１は、ハンドル７１と運転席６９との間に配置される。

ここで、図１０を参照して、搭乗者１００の姿勢について、より詳細に説明する。図１０は、搭乗者１００の姿勢と主翼桁１７の位置関係を示す模式図である。搭乗者１００が運転席６９（図９参照）に座りペダル７３（図９参照）に足を載せハンドル７１（図９参照）を握った状態において、図１０（ａ）は、搭乗者１００の上半身が後傾する姿勢を示し、図１０（ｂ）は、搭乗者１００の上半身が直立する姿勢を示し、図１０（ｃ）は、搭乗者１００の上半身が前傾する姿勢を示し、図１０（ｄ）は、搭乗者１００の上半身がうつ伏せになる姿勢を示している。

図１０（ａ）〜（ｄ）に示すいずれの例においても、搭乗者１００の腹部１０１が主翼桁１７に隣接している。このように隣接配置されるように、運転装置６７（図９参照）により搭乗者１００の姿勢が規定される。特に、主翼桁１７は、搭乗者１００が運転席６９に座りペダル７３に足を載せハンドル７１を握った状態において、搭乗者１００の太腿１０３の上側で腹部１０１の前側の空間を通過する位置に配置されることが好ましい。

以上のように、本実施形態の移動体１では、主翼桁１７が胴体７を左右方向Ｙに貫通するように配置される。また、主翼桁１７は、移動体１の重心付近に配置され、搭乗者１００の腹部（重心部位）１０１に隣接して配置される。これにより、移動体１の重心Ｇ付近に主翼桁１７の中心位置と搭乗者１００の重心部位（重心）とを配置しつつも、搭乗者１００と主翼桁１７との干渉を避けることができる。したがって、移動体１の重心Ｇと、主翼桁１７の配置と、搭乗者１００の搭乗位置との相対位置関係を適切に設定することができ、移動体１の機体構造の成立性と搭乗性を両立させることができる。

また、搭乗者１００の腹部（重心部位）１０１が移動体１の重心付近に配置され、かつ、搭乗者１００の姿勢を所定の姿勢に規定するように、ハンドル７１、運転席６９、ペダル７３等の運転装置６７の配置が調整されていることが好ましい。これにより、運転装置６７は、搭乗者１００の腹部１０１を、移動体１の重心Ｇ付近、かつ、主翼桁１７に隣接して配置することができる。ここで、搭乗者１００の姿勢が例えば自動車（自動四輪車）に乗るような姿勢の場合、自動二輪車に乗るような姿勢に比べ、移動体１への乗降性が悪化する。また、自動四輪車に乗るような姿勢の場合、自動二輪車に乗るような姿勢に比べ、搭乗者１００の着座位置が低くなるとともに、主翼桁１７および主翼５の位置も低くなり、主翼５が地面と干渉するおそれがある。したがって、運転装置６７は、搭乗者１００の姿勢を、自動二輪車に搭乗するような、搭乗者１００の上半身が前傾する姿勢に規定することが好ましい。これにより、運転装置６７は、搭乗者１００に無理な態勢をとらせることなく、搭乗者１００の腹部１０１を主翼桁１７に隣接させることができ、搭乗者１００が自然な姿勢で移動体１に搭乗可能となる。

また、主翼桁１７は、搭乗者１００が運転席６９に座りペダル７３に足を載せハンドル７１を握った状態では、搭乗者１００の太腿１０３の上側で腹部１０１の前側の空間を通過する位置に配置されることが好ましい。搭乗者１００がハンドル７１を握った状態では、搭乗者１００の胸部が主翼桁１７の上方向＋Ｚ側に位置する。また、搭乗者１００が運転席６９に座りペダル７３に足を載せた状態では、搭乗者１００の脚部が主翼桁１７の下方向−Ｚ側に位置する。このとき、搭乗者１００の重心点は、腹部（重心部位）１０１のうち主翼桁１７に近接する側に位置することとなる。これにより、搭乗者１００の重心点を移動体１の重心Ｇに近づけることができる。

搭乗者１００の重心、および、燃料タンク５１の重心は、主翼桁１７の重心と合わせるように配置することが好ましい。しかし、搭乗者１００、燃料タンク５１、主翼桁１７の各パーツの干渉により、搭乗者１００、燃料タンク５１、主翼桁１７を理想的な位置に配置することが困難な場合がある。その場合において、例えば、主翼桁１７に対し、搭乗者１００および燃料タンク５１を同じ側に配置する場合よりも、反対側に配置することで、２つの物体（搭乗者１００および燃料タンク５１）の重心位置を、主翼桁１７の重心に近づけることができる。これにより、搭乗者１００、燃料タンク５１、主翼桁１７を理想的な位置に配置することが困難である場合でも、各パーツの干渉を避けつつ、搭乗者１００および燃料タンク５１の重心を主翼桁１７の重心に近づけることができる。

また、主翼桁１７は、左右方向Ｙに延びる回動軸を中心として、主翼５とともに回動可能に設けられることが好ましい。これにより、主翼桁１７を回動させることで、主翼５を回動させることができ、移動体１の垂直離着陸モードと水平飛行モードを容易に切り替えることができる。

また、主翼桁１７は、胴体７の左右両側に配置される一対のヒンジ機構１９により折り曲げ可能に設けられることが好ましい。これにより、移動体１は、地上走行時に主翼５を折り畳むことで、機体の左右方向Ｙの幅を小さくして、狭い走行路でも走行できる。

[７．変形例]
図１１は、変形例における移動体１の内部構造を示す概略図である。上記実施形態と実質的に等しい構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。本変形例では、主翼桁１７と、燃料タンク５１と、運転装置６７との位置関係が上記図９に示した実施形態と異なる。また、本変形例では、水平尾翼９が主翼５に対し胴体７の後部ではなく、胴体７の前部に設けられる点で上記図９に示した実施形態と異なる。それ以外については、上記実施形態と略同一であるので、詳細説明は省略する。

図１１に示すように、本変形例では、主翼桁１７は、前後方向Ｘにおいて、搭乗者１００の腹部（重心部位）１０１の後方向−Ｘ側に隣接して配置される。燃料タンク５１は、前後方向Ｘにおいて、主翼桁１７よりも後方向−Ｘ側に配置される。上記実施形態で説明したように、搭乗者１００の重心、および、燃料タンク５１の重心は、主翼桁１７の重心と合わせるように配置することが望ましいが、それが困難である場合、燃料タンク５１は、胴体７の前後方向Ｘにおいて、主翼桁１７を挟んで搭乗者１００の腹部１０１とは反対側に配置されることが好ましい。これにより、搭乗者１００、燃料タンク５１、主翼桁１７を理想的な位置に配置することが困難である場合でも、各パーツの干渉を避けつつ、搭乗者１００および燃料タンク５１の重心を主翼桁１７の重心に近づけることができる。

本変形例の移動体１は、上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、移動体１は、２つの車輪３を備えた自動二輪車をベースとした移動体であったが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の空陸両用移動体は、３つ以上の車輪を備えた車両、例えば、４つの車輪を備えた自動四輪車をベースとした移動体であってもよい。

本発明は、空陸両用移動体に利用できる。

１ 空陸両用移動体
５ 主翼
７ 胴体
１７ 主翼桁
１７Ａ 胴体内の主翼桁
１７Ｂ 主翼内の主翼桁
１９ ヒンジ機構
５１ 燃料タンク
６７ 運転装置
６９ 運転席
７１ ハンドル（操作部材）
７３ ペダル
１００ 搭乗者
１０１ 腹部（重心部位）
１０３ 太腿
Ｓ 搭乗スペース

Claims (7)

1. 地上走行および飛行可能な空陸両用移動体であって、
   内部に搭乗スペースが形成される胴体と、
   前記胴体の左右両側に設けられる主翼と、
   前記空陸両用移動体の重心付近に、前記胴体を左右方向に貫通するように配置され、前記主翼を支持する主翼桁と、
   を備え、
   前記主翼桁は、前記胴体内の前記搭乗スペースに搭乗した搭乗者の重心部位に隣接して配置される、空陸両用移動体。
2. 前記搭乗者の重心部位が前記空陸両用移動体の重心付近に配置され、かつ、前記搭乗者の姿勢を所定の姿勢に規定するように、前記搭乗スペースに配置された運転装置を備える、請求項１に記載の空陸両用移動体。
3. 前記所定の姿勢は、前記搭乗者の上半身が前傾する姿勢である、請求項２に記載の空陸両用移動体。
4. 前記運転装置は、
   前記搭乗者が握る操作部材と、
   前記搭乗者が座る運転席と、
   を有し、
   前記搭乗者が前記運転席に座り、前記操作部材を握った状態で、前記主翼桁は、前記搭乗者の太腿の上側で腹部の前側の空間を通過する位置に配置される、請求項２または３に記載の空陸両用移動体。
5. 前記胴体の前後方向において、前記主翼桁を挟んで前記搭乗者の前記重心部位とは反対側に燃料タンクが配置される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の空陸両用移動体。
6. 前記主翼桁は、前記胴体の左右方向に延びる回動軸を中心として、前記主翼とともに回動可能に設けられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の空陸両用移動体。
7. 前記主翼桁は、前記胴体の左右両側に配置される一対のヒンジ機構により折り曲げ可能に設けられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の空陸両用移動体。

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