JP2000344197A - 多軸型垂直離着陸機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の多軸型垂直離着陸機型は，空中浮揚
させた状態で，高層建造物などへ直接横付けさせたまま
で荷物の上げ下ろし，人の乗り降りができる物を提供す
るものである。 【解決手段】 原動のネジ歯車の両側へネジ歯車を組み
つけてこのネジ歯車の回転軸に可変ピッチ回転翼を装備
したギヤユニットを前後に配置して前後の原動ネジ歯車
を動力伝達回転軸で連結をする。回転翼へ保護具を装備
して，エンジンの回転出力で動力伝達回転軸を回転さ
せ，連結されているネジ歯車を介して四ヶ所の可変ピッ
チ回転翼を回転させて空中浮揚させる。空中浮揚させた
状態で高層建造物などへ直接横付けさせたまま，回転翼
の外側で荷物の上げ下ろし，人が乗り降りした瞬間のバ
ランスの崩れを，可変ピッチ回転翼のピッチ角の瞬時の
操作によってバランスの崩れを修正し安定浮揚させるこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，一本の動力伝達
回転軸から複数の可変ピッチ回転翼を同時に回転させる
ことができる多軸型垂直離着陸機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来は，一本の動力伝達回転軸へ複数の
従動回転軸を取り付けるには多数のカサ歯車などを利用
していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明と同じ機能を従
来の技術で行うには，図１０のように多数のカサ歯車を
使用しなければできなかった。この理由は，動力伝達回
転軸から従動回転軸までの距離，従動回転軸の軸方向，
回転方向，回転速度，従動回転軸どうしの反トルクの相
殺などの機能を組み入れると多数のカサ歯車を使用する
ことになる。又，カサ歯車を支えるベアリングや，カサ
歯車に回転を伝える回転軸など構成部品が多数必要であ
り，さらに，これらの部品などを支える全体としての構
成部品の数が多く構造上複雑すぎる。ゆえにコストアッ
プ，重量増加，加工，組み立て精度など多くの問題があ
り多軸型垂直離着陸機に利用するには信頼性が大変劣る
ものである。本発明は，これらの複雑なギヤメカニズム
を解決するためになされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の複雑なギヤメカニ
ズムを解決するためにネジ歯車の組み合わせによって単
純なギヤメカニズムになり部品点数をおおはばに少なく
できるものである。図５，図７のようにネジ歯車（５）
の両側へ噛み合うように，ネジ歯車（６）を図のように
角度を付け組みつける。そして，このネジ歯車（６）の
軸の他端に可変ピッチ回転翼（ＦＲ），可変ピッチ回転
翼（ＦＬ）が取り付けてあり，サーボ（９）の動作によ
って，それぞれピッチ角を変えることができる。以上の
構造のギヤメカニズムの物を一つのギヤユニットとし
て，このギヤユニット前側を（Ｆ），後ろ側を（Ｒ）と
して前後に配置して連結具（２）で連結する。そして動
力伝達回転軸（１）でギヤユニット（Ｆ），ギヤユニッ
ト（Ｒ）のネジ歯車（５）を連結することによって本発
明は単純な構成よりなる多軸型垂直離着陸機である。

【作用】このギヤユニットの構造によって，ネジ歯車軸
の取り出し方向の設定自由度の拡大，高速回転の設定自
由度の拡大，ネジ歯車軸が互いに逆転するために反トル
クの相殺などネジ歯車三個でできるギヤメカニズムであ
る。したがって，構成部品が少なく単純な構造になり，
コストダウン，重量減量などの利点が増すものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下，本発明の実施例について説
明する。

【第１の実施の形態】図５，図７，のようにネジ歯車
（５）の両側へ噛み合うようにネジ歯車（６）を角度を
つけ組みつける。そしてこのネジ歯車の軸の他端へ可変
ピッチ回転翼（ＦＲ），可変ピッチ回転翼（ＦＬ）が装
備してありサーボ（９）の動作によってピッチ角をそれ
ぞれ変えることができる。図２よりこれらのギヤユニッ
ト（Ｆ），ギヤユニット（Ｒ）を前後に配置して連結具
（２）で連結している。さらにギヤユニット（Ｆ），ギ
ヤユニット（Ｒ）のネジ歯車（５）を動力伝達回転軸
（１）で連結する。連結具（２）にはエンジン（１８）
が設置されており回転出力を減速歯車（１９）を介して
動力伝達回転軸（１）を回転させるようになっている。
本発明の多軸型垂直離着陸機の基本全体構造は以上のよ
うな構造であり一本の動力伝達回転軸（１）で可変ピッ
チ回転翼（ＦＲ），可変ピッチ回転翼（ＦＬ）可変ピッ
チ回転翼（ＲＲ）可変ピッチ回転翼（ＲＬ）を同時に回
転させるものである。さらに細部について説明をすれば
フレーム板（７）二枚にそれぞれ固定されたベアリング
（８）にネジ歯車（５）を組み付け，このネジ歯車
（５）の両側へ噛み合うように，ネジ歯車（６）を図５
のように角度を付けネジ歯車軸保持具（４）を介してフ
レーム板（７）に組み付ける。この時ネジ歯車（６）の
軸の他端に装備してある可変ピツチ回転翼（ＦＲ），可
変ピッチ回転翼（ＦＬ）が接触しないように交差させて
おく。可変ピッチ回転翼（ＦＲ），可変ピッチ回転翼
（ＦＬ）は，サーボ保持具（２２）を介してフレーム板
（７）に取り付けられた各サーボ（９）の動作によりサ
ーボリンク（１０），Ｌリンク（１１），操作棒（１
２），ピッチコントロールヘツド（１３），ピッチ調整
リンク（１４），回転翼保持具（１５）を介してピッチ
角を変えることができる。以上の構造，機能のギヤメカ
ニズムの物を一つのギヤユニットとして，このギヤユニ
ット前側を（Ｆ），後ろ側を（Ｒ）として図２のように
前後に配置し連結具（２）で連結する。ギヤユニット
（Ｆ）（Ｒ）のネジ歯車（５）を動力伝達回転軸（１）
で連結する。この動力伝達回転軸（１）はネジ歯車の特
性により発生するスラスト荷重を相殺する役目も持って
いる。したがって，ギヤユニット（Ｆ），ギヤユニット
（Ｒ）の歯筋方向は互いに反対方向であり，ギヤユニッ
ト（Ｆ），ギヤユニット（Ｒ）ともスラスト荷重が動力
伝達回転軸（１）を互いに引き合うようにして相殺す
る。連結具（２）にはエンジン（１８）が取り付けられ
ており，減速歯車（１９）を介して動力伝達回転軸
（１）を回転させるようになっている。他に燃料タン
ク，電装品を収納した箱（２０）と，脚（２１）が取り
付けてある。本発明は以上のような構造でこれを使用す
るときは，エンジン（１８）の回転出力を上げ減速歯車
（１９）を介して動力伝達回転軸（１）を回転させるこ
とによって，連結されているギヤユニット（Ｆ），ギヤ
ユニット（Ｒ）のネジ歯車（５）を回転させる。これに
より可変ピッチ回転翼（ＦＲ），可変ピッチ回転翼（Ｆ
Ｌ），可変ピッチ回転翼（ＲＲ），可変ピッチ回転翼
（ＲＬ）がすべて同時に回転させられ揚力が発生し上昇
を始める。可変ピッチ回転翼（ＦＲ），可変ピッチ回転
翼（ＦＬ），可変ピッチ回転翼（ＲＲ），可変ピッチ回
転翼（ＲＬ）のピッチ角を各サーボ（９）で操作するこ
とによって上昇，下降，空中静止，前後移動，左右移
動，旋回の行動がとれるものである。例えば，前進移動
させるには，図１の前側の可変ピッチ回転翼（ＦＲ），
可変ピッチ回転翼（ＦＬ）のピッチ角を下げる操作をす
れば揚力が減少して機首下げになる。同時に後ろ側の可
変ピッチ回転翼（ＲＲ），可変ピッチ回転翼（ＲＬ）の
ピッチ角を上げる操作をすれば揚力が増して尻上げにな
り全体として前傾姿勢になり前進移動する。この逆の操
作をすれば後傾姿勢になり後退移動することができる。
左右移動についても同じ操作をすれば良い。以上のよう
にピッチ角を操作するだけで機体の姿勢をコントロール
し飛行することができる。さらに，機体の重心位置や，
図９に示すような可変ピッチ回転翼より外側位置での荷
物の上げ下ろし，人の昇降による大きな重心変動にも素
早く対応することができる。

【第２の実施の形態】第１の実施の形態のギヤユニット
（Ｆ），ギヤユニット（Ｒ）を前後に配置し，図８のよ
うに角度をつけた連結具（２ａ）で連結する。したがっ
て，水平面に対して前側のギヤユニット（Ｆ）が前傾に
なり可変ピッチ回転翼（ＦＲ），可変ピッチ回転翼（Ｆ
Ｌ）も前傾姿勢になる。後ろ側のギヤユニット（Ｒ）が
後傾になり可変ピッチ回転翼（ＲＲ），可変ピッチ回転
翼（ＲＬ）は後傾姿勢になる。左右方向についてはギヤ
ユニット（Ｆ），ギヤユニット（Ｒ）の中で互いに外側
方向へ傾くように角度を付けて組み込まれているので，
右側の可変ピッチ回転翼（ＦＲ），可変ピッチ回転翼
（ＲＲ）は右外側方向へ傾き，左側の可変ピッチ回転翼
（ＦＬ），可変ピッチ回転翼（ＲＬ）は左外側方向へ傾
くようになる。以上のように前後方向に角度がついてい
るためにギヤユニット（Ｆ），ギヤユニット（Ｒ）のネ
ジ歯車（５）へ回転動力を伝える動力伝達回転軸（１
ａ）に自在継ぎ手（２３）を設け．角度がついていても
回転させることができるようにして連結する。角度付連
結具（２ａ）にはエンジン（１８）が設置されており，
減速歯車（１９）を介して自在継ぎ手（２３）付き動力
伝達回転軸（１ａ）を回転させるようになっている。他
に燃料タンク，電装品を収納した箱（２０）と脚（２
１）が取り付けてある 。第２の実施の形態は以上の
ような構造で，これを使用するときはエンジン（１８）
の回転出力を上げ，減速歯車（１９）を介して自在継ぎ
手（２３）付き動力伝達回転軸（１ａ）を回転させるこ
とによって連結されている前後のネジ歯車（５）を回転
させる。これにより各傾きの付いた可変ピッチ回転翼
（ＦＲ），可変ピッチ回転翼（ＦＬ），可変ピッチ回転
翼（ＲＲ），可変ピッチ回転翼（ＲＬ）がすべて同時に
回転させられ揚力が発生し上昇を始める。可変ピッチ回
転翼（ＦＲ），可変ピッチ回転翼（ＦＬ），可変ピッチ
回転翼（ＲＲ），可変ピッチ回転翼（ＲＬ）のピッチ角
を各サーボ（９）で操作することによって，機体を傾け
ずに上昇，下降，空中静止，前後移動，左右移動，旋回
の行動が取れるものである。例えば，前進移動させるに
は前側の可変ピッチ回転翼（ＦＲ），可変ピッチ回転翼
（ＦＬ）のピッチ角を上げる操作をすれば揚力が増し
て，ギヤユニット（Ｆ）が前傾しているので前方へ引か
れるようになる。したがって前進移動することができ
る。この逆の操作をすれば後退移動することができる。
左右移動についても同じ操作をすればよい。以上のよう
に各ピッチ角を操作すれば，機体を傾けずに移動飛行す
ることができる。

【第３の実施の形態】第１の実施の形態の構造の物を，
図９のように可変ピッチ回転翼（ＦＲ），可変ピッチ回
転翼（ＦＬ），可変ピッチ回転翼（ＲＲ），可変ピッチ
回転翼（ＲＬ）へ障害物が接触し破壊されないように保
護具（２５）を装備して，連結具（２）を前側の可変ピ
ッチ回転翼（ＦＲ），可変ピッチ回転翼（ＲＬ）より前
方へ延長し昇降日（２４）を設置する。第３の実施の形
態は以上のような構造のもので，これを使用するにはエ
ンジン（１８）の回転出力を上げ空中浮揚させた状態で
前方より高層建造物（２６）などへ，接近，もしくは窓
（２７）へ直接横付けさせることができ，昇降口（２
４）より荷物の上げ下ろし，人の乗り降りができる。こ
の時機体には大きな重心変動が発生し不安定になる。し
たがって可変ピッチ回転翼のピッチ角を瞬時に操作する
必要がある。例えば，荷物を降ろした瞬間には機体の前
方が軽くなって浮き上がり，機体全体としては後傾姿勢
になる。この瞬間に前側の可変ピッチ回転翼（ＦＲ），
可変ピッチ回転翼（ＦＬ）のピッチ角を下げ，後ろ側の
可変ピッチ回転翼（ＲＲ），可変ピッチ回転翼（ＲＬ）
のピッチ角を上げる操作を行い機体の水平姿勢を保つこ
とができるものである。

【０００６】

【発明の効果】上記実施例の説明から明らかなように，
本発明の多軸型垂直離着陸機は，一本の動力伝達回転軸
とネジ歯車の単純な組み合わせで，同時に多軸回転させ
ることができ，さらに，単純な可変ピッチ回転翼との組
み合わせでできる多軸型垂直離着陸機である。航空機に
おいては，単純なメカニズムであることは理想であり，
さらに高層建造物などへ，接近もしくは直接横付けでき
ることは，活動の場が今まで以上に広がるものである。
一例として，高層ビル火災時の迅速な消火活動，救助活
動など空中から行うことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の平面図

【図２】 本発明の側面図

【図３】 本発明の正面図

【図４】 本発明のギヤユニットの平面図であり説明の
都合上回転翼の一部を省略してある。

【図５】 本発明のギヤユニットの正面図であり説明の
都合上回転翼の一部を省略してある。

【図６】 本発明のギヤユニットの側面図であり説明の
都合上回転翼の一部を省略してある。

【図７】 本発明のギヤユニットの簡略参考斜視図

【図８】 本発明の側面図

【図９】 本発明の斜視図

【図１０】従来の技術で行った場合の簡略参考斜視図

【符号の説明】

Ｆ−前側のギヤユニット Ｒ−後ろ側のギヤユ
ニット ＦＲ−前右の可変ピッチ回転翼 ＦＬ−前左の可変ピ
ッチ回転翼 ＲＲ−後右の可変ピッチ回転翼 ＲＬ−後左の可変ピ
ッチ回転翼 １−動力伝達回転軸 １ａ−自在継ぎ手付き
動力伝達回転軸 ２−連結具 ２ａ−角度付連結具 ３−連結具固定バンド ４−ネジ歯車軸保持
具 ５−ネジ歯車 ６−ネジ歯車 ７−フレーム板 ８−ベアリング ９−サーボ １０−サーボリンク １１−Ｌリンク １２−操作棒 １３−ピッチコントロールヘッド １４−ピッチ，調整
リンク １５−回転翼保持具 １６−右回転，翼 １７−左回転，翼 １８−エンジン １９−減速歯車 ２０−収納箱 ２１−脚 ２２−サーボ保持具 ２３−自在継ぎ手 ２４−昇降口 ２５−回転翼保護具 ２６−高層建造物 ２７−高層建造物窓

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ネジ歯車（５）の両側へネジ歯車（６）を
   組付け，このネジ歯車（６）の軸の他端へ可変ピッチ回
   転翼（ＦＲ）可変ピッチ回転翼（ＦＬ）を装備したこれ
   らのギヤユニット（Ｆ），ギヤユニット（Ｒ）を前後に
   配置し連結具（２）で連結して，ギヤユニット（Ｆ），
   ギヤユニット（Ｒ）のネジ歯車（５）を動力伝達回転軸
   （１）で連結させた多軸型垂直離着陸機で，可変ピッチ
   回転翼（ＦＲ），可変ピッチ回転翼（ＦＬ），可変ピッ
   チ回転翼（ＲＲ），可変ピッチ回転翼（ＲＬ）と間隔を
   設けて防護具（２５）を装備した構成によりなる多軸型
   垂直離着陸機。
2. 【請求項２】請求項１のギヤユニット（Ｆ），ギヤユニ
   ット（Ｒ）を前後に配置し，角度を設けた連結具（２
   ａ）で連結して，ギヤユニット（Ｆ），ギヤユニット
   （Ｒ）のネジ歯車（５）を自在継ぎ手（２３）を装備し
   た動力伝達回転軸（１ａ）で連結させた構成によりなる
   請求項１の多軸型垂直離着陸機。