JP2010075568A - ヘリコプタ玩具 - Google Patents

Abstract

【課題】機体を安定して上昇させることができ、上昇後に機体を操作することが容易な構成であり、また、構成がシンプルであるために製造コストが安いヘリコプタ玩具を提供する。
【解決手段】本体の両側に延在する少なくとも一組の主翼の端部に配置される少なくとも一組のメインロータと、前記本体の後方に延在する尾部に配置されるテールロータと、本体内部に設けられて各メインロータの回転速度とテールロータの回転速度とをそれぞれ独立して個別に調節するコントローラとを備え、前記メインロータの中心軸が両主翼に対して両ロータがそれぞれ本体から離隔する方向に傾斜するように配置されることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヘリコプタ玩具に関し、特に安定して飛行可能なヘリコプタ玩具に関する。

本発明に関する現時点での技術水準をより十分に説明する目的で、本願で引用され或いは特定される特許、特許出願、特許公報、科学論文等の全てを、ここに、参照することでそれらの全ての説明を組入れる。

例えば、特許文献１では、主翼の両端に１対のメインロータが模型本体の両側に配置されていて、垂直方向に推力を発生する模型回転翼機が図１として開示されている。特にメインロータ１ａ、１ｂは揚力を発生するために、ある一定の仰角でシャフト２３に固定されていると記載されている。

特開平０７−１４８３５６号公報

ここで、この特許文献１は、模型本体２の尾部に設けたヨーコントロール用プロペラ５と、そして、同じく模型本体２の尾部に設けたピッチコントロール用プロペラ６とを有しており、４つのロータを回転させて、３方向の制御を可能とする構成である。

しかし、ロータの数が増えることで、制御すべき要素が増大し、また、ロータや駆動部の部品数が増大することで、装置全体のコストが増大することとなる。

さらに、ロータの数が増えることで操作の困難性が高まることとなる。特に玩具であれば、想定される使用者をどのような年齢等や嗜好とするかにより、操作の困難性を調整する必要がある。操作の自由度と操作の困難性は互いに相補的な関係にあり、自由度を向上させることで操作性の困難さが高まり、自由度を制限することで操作の困難性を低下させることもできる。

本発明は、上述した従来のヘリコプタ玩具における課題を解消するためになされたものであって、機体を安定して上昇させることができ、上昇後に機体を操作することが容易な構成であり、また、構成がシンプルであるために製造コストが低いヘリコプタ玩具を提供することを目的とする。

上記の課題を解決すべく本発明に係るヘリコプタ玩具は、本体の両側に延在する少なくとも一組の主翼の端部に配置される少なくとも一組のメインロータと、前記本体の後方に延在する尾部に配置されるテールロータと、本体内部に設けられて各メインロータの回転速度とテールロータの回転速度とをそれぞれ独立して個別に調節するコントローラとを備え、前記メインロータの中心軸が両主翼に対して両ロータがそれぞれ本体から離隔する方向に傾斜するように配置されることを特徴とする。

また、前記メインロータは、本体を対象軸として二組配置され、一組ずつ前記メインロータの中心軸が両主翼に対して両ロータがそれぞれ本体から離隔する方向に傾斜するように配置されてもよい。

さらに、前記メインロータの回転面は前記本体の水平な進行方向に対して１度以上９０度未満の角度で前傾してもよい。

加えて、前記メインプロペラは、スタビライザと直交してもよい。

一方、前記中心軸の主翼に対する傾斜角が９０度以上１８０度未満であることを特徴とする。

さらに、前記コントローラは、無線受信部を備えて無線操縦により制御される。

本発明に係るヘリコプタ玩具を用いることで、機体を安定して上昇させることができ、上昇後に機体を操作することが容易な構成であり、また、構成がシンプルであるために製造コストが低いヘリコプタ玩具を提供する。

以下本発明の実施の形態について複数の実施例を用いて以下に説明する。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態が適宜変更され得るものである。

図１は、本発明に係るヘリコプタ玩具の一実施例の概観図である。このヘリコプタ玩具２は、ボディ４と、ボディ４の両側に延在して主翼上部６ａと主翼下部７ａと主翼上部６ｂと主翼下部７ｂとが設けられ、主翼上部６ａの先端にメインロータ８ａが設けられ、主翼上部６ｂの先端にメインロータ８ｂが設けられ、ボディ４後方にテールロータ支持軸１０が延在し、前記テールロータ支持軸１０の後端に設けられるテールロータ１２とが設けられている。

主翼上部６ａと主翼上部６ｂは、ボディ４のそれぞれ両側の側面鉛直上部から水平方向より斜め上側に向けて突設されるシャフトである。主翼上部６ａと主翼上部６ｂは、ボディ４とは反対側でフレーム３０ａ、３０ｂの上端と結合する。

主翼下部７ａと主翼下部７ｂは、ボディ４のそれぞれ両側の側面鉛直下部から水平方向より斜め下側に向けて突設されるシャフトである。主翼上部７ａと主翼上部７ｂは、ボディ４とは反対側でフレーム３０ａ、３０ｂの下端と結合する。

ボディ４の内部には、図１では図示されぬため詳細は後述するが、赤外線受光素子１６と電気的に結合する駆動制御部１８と受信機バッテリ２０とが内蔵される。駆動制御部１８がメインロータ８ａ、８ｂとテールロータ１２と電気的に結合される。

メインロータ８ａは、回転軸２２ａの先端に装着され、回転軸２２ａの他端には減速ギア２４ａが装着され、この減速ギア２４ａを介してメインモータ２６ａによって回転駆動される。減速ギア２４ａは、メインモータ２６ａの先端に設けられるピニオンギアと中間ギアと回転軸２２ａに設けられるギアとから構成され、中間ギアと回転軸２２ａに設けられるギアとのギア比により減速される。

メインロータ８ｂは、回転軸２２ｂの先端に装着され、回転軸２２ｂの他端には減速ギア２４ｂが装着され、この減速ギア２４ｂ（図２）を介してメインモータ２６ｂによって回転駆動される。なお、メインモータ２６ａと、メインモータ２６ｂは互いに逆方向となるように配置されることで、メインロータ８ａとメインロータ８ｂとは互いに回転方向が逆回転となるように形成される。メインモータ２６ａと、メインモータ２６ｂによるバランスを図り、浮力を適切に作用させるためである。

テールロータ１２は、回転軸に直接連結されるテールモータ２８によって回転駆動される。

続いて、本発明に係るヘリコプタ玩具２の正面図を図２に示す。

図２に示すように、ボディ４に対して左側のロータであるメインロータ８ａの回転軸２２ａは、メインロータ８ａがボディ４から離間し、メインモータ２６ａがボディ４側に接近するように傾斜して主翼上部６ａと主翼下部７ａの端部に取り付け固定されている。一方、ボディ４に対して右側のロータであるメインロータ８ｂの回転軸２２ｂは、メインロータ８ｂがボディ４から離間し、メインモータ２６ｂがボディ４側に接近するように傾斜して主翼上部６ｂと主翼下部７ｂの端部に取り付け固定されている。このため、正面図である図２では、回転軸２２ａと回転軸２２ｂが日本語の片仮名の「ハ」の字を反転させた状態、すなわちメインモータの中心軸同士よりもメインロータの中心軸がさらに離間した状態に配置される。

メインロータ８ｂは、図２に示されるように回転軸２２ｂと連結され、この回転軸２２ｂはフレーム３０ｂに支持されており、軸受け部３２ｂによって回転可能に構成される。

フレーム３０ｂは、主翼上部６ｂと主翼下部７ｂに直接連結され、ここで、メインロータ８ｂの回転軸２２ｂは、メインロータ８ｂがボディ４から離間し、メインモータ２６ｂがボディ４側に接近するように傾斜して主翼上部６ｂと主翼下部７ｂの端部に取り付け固定される。ここで、メインモータ２６ｂは、モータケース３４ｂに収納され、モータケース３４ｂは、フレーム３０ｂの下端に固定される。フレーム３０ａもまた同様に形成される。

一方、メインロータ８ｂと垂直方向にスタビライザ３６ｂとが交叉する。スタビライザ３６ｂの端部には、重り３８ｂが設けられる。スタビライザ３６ｂとプロペラ３８ｂとは一対のロッド３９ｂによって連結される。メインロータ８ａにおけるスタビライザ３６ａ、ロッド３９ａ、プロペラ３８ａまた同様に構成される。

また、メインロータ８ｂと、回転軸２２ｂとは、メインロータ８ｂの回転面がボディ４の進行方向に対して傾斜するように連結される。

続いて、本発明に係るヘリコプタ玩具２を操縦するための赤外線操縦用送信機の外観図を図３に示し、赤外線操縦用送信機のブロックダイヤグラムを図４に示し、赤外線操縦用受信機のブロックダイヤグラムを図５に示す。

赤外線操縦用送信機４０は、赤外線放射素子６２と、ＬＥＤ４４と、浮上用ＣＨ２スロットル４８と、左右回転用ＣＨ１スロットル４６と、テールローダＶ１（５２）と、メインローダボリウムＶ２（５０）とを備えている。

赤外線放射素子６２は、赤外線操縦用送信機４０の上端側部中央部４２に放射部が露出するように埋設される。

ＬＥＤ４４は、送信機４０の前面上側中央に配置される電源入力時に点灯するよう配置される。

浮上用ＣＨ２スロットル４８は、送信機４０の前面に向かって左側にニュートラル時に前面下端部に配置され、ヘリコプタ玩具２を上昇させる場合は、スティックを正面上方向にシフト可能であって、左メインロータ用駆動モータ駆動アンプ７６と右メインロータ用駆動モータ駆動アンプ８０とに接続される。

左右回転用ＣＨ１スロットル４６は、送信機４０の前面に向かって右側にニュートラル時に前面中央部に配置され、ヘリコプタ玩具２を左右回転させる場合は、スティックを正面向かって左右方向にシフト可能であって、テールロータ用モータ駆動アンプと接続される。

テールローダＶ１（５２）は、左右回転用ＣＨ１スロットル４６に連結して設けられる。

メインローダボリウムＶ２（５１）は、左右のメインロータを調整するよう構成される。

赤外線操縦用送信機のブロックダイヤグラムは、メインロータ制御用可変抵抗部５３と、テールロータ制御用可変抵抗部５８と、制御ＩＣ６０と、制御ＩＣ６０と電気的に結合する赤外線放射素子６２を備える。これらは上述のようにスティック状のレバーが設けられたプロポーショナルコントローラに装着されて構成される。

一方、これらの全てのブロックに電源を供給するのが送信機バッテリ６８であり、各部と連結する。送信機バッテリ６８は、充電回路６６と連結され、受信機バッテリ２０と連結可能である。

メインロータ制御用可変抵抗部５３は、メインロータの上昇制御信号を制御する上昇制御用可変抵抗部５４と、メインロータの水平制御信号を制御する水平制御用可変抵抗部５６から構成される。

メインロータの上昇制御用可変抵抗部５４は、メインロータの上昇回転数を制御するために、可変抵抗の抵抗値を変化させることで、メインロータの上昇回転数を増減させる信号を生成する機能を有する。

メインロータの水平制御用可変抵抗部５６は、機体の水平を制御するために可変抵抗の抵抗値を変化させることで、左右メインロータの回転比を制御させる信号を生成する機能を有する。

テールロータ制御用可変抵抗部５８は、テールロータの制御信号を送信する信号を制御するための可変抵抗である。テールロータ制御用可変抵抗部５８は、テールロータの旋回を制御するために、可変抵抗の抵抗値を変化させることで、テールロータの左右旋回の回転数を増減させる信号を生成する機能を有する。これらの可変抵抗の操作により電圧が制御され、その電圧値が制御ＩＣ６０に伝達される。

制御ＩＣ６０は、可変抵抗の操作による制御電圧を変換して予め定められたパルス幅やパルス本数等の変動信号を出力する回路装置である。制御ＩＣ６０は、これらのパルス幅の変動信号やパルス本数等の変動信号を変調して赤外線放射素子６２に伝達する機能を有する。

赤外線放射素子６２は、例えば赤外線ＬＥＤを用いることができる。

一方、これらの構成要素に電源を供給するのが送信機バッテリ６８である。複数本の乾電池から構成される。

充電回路６６は、受信機バッテリ２０が接続されると受信機バッテリ２０の電圧を検出する。検出電圧が規定値より低い場合は、受信機バッテリ２０を充電する。検出電圧が規定値を上回るまで充電を継続する。また、電流が常に一定に出力されるよう電流制御回路、さらに電流が逆流しないように出力回路もまた内蔵される。

受信機バッテリ２０は、ヘリコプタ玩具２に装着されたバッテリであり、ヘリコプタに装着した状態で充電できるように充電回路６６に導線が設けられる。

次に、赤外線操縦用受信機のブロックダイヤグラムについて図５を用いて説明する。

赤外線操縦用受信機のブロックダイアグラムは、赤外線受光素子１６と、制御ＩＣ７４を含む駆動制御部１８と、受信機バッテリ２０とから構成される。これらの回路はいずれもボディー４内に収納される。

駆動制御部１８は、制御ＩＣ７４と、左メインロータ用モータ駆動アンプ７６と、右メインロータ用モータ駆動アンプ８０と、テールロータ用モータ駆動アンプ８４と、左メインロータ用駆動部７８と、右メインロータ用駆動部８２と、テールロータ用駆動部８６から構成される。

制御ＩＣ７４は赤外線受光素子１６の受信信号を復調して、左メインロータと右メインロータとテールロータのそれぞれに対する信号と、それらのロータを減速すべきか加速すべきか停止すべきかの信号を判定して、その信号に応じて３つのアンプから選択して駆動アンプを制御する信号を生成する機能を有する。左メインローター用モータ駆動アンプ７６は、制御ＩＣ７４からの信号を増幅する回路である。増幅した信号を左メインローター用駆動部７８に伝達する機能を有する。

右メインロータ用モータ駆動アンプ８０は、制御ＩＣ７４からの信号を増幅する回路である。増幅した信号を右メインロータ用駆動部８２に伝達する機能を有する。

テールロータ用モータ駆動アンプ８４は、制御ＩＣ７４からの信号を増幅する回路である。増幅した信号をテールロータ用駆動部８６に伝達する機能を有する。

左メインロータ用駆動部７８は、左メインロータ用モータ駆動アンプ７６の増幅した駆動電流でモータが回転して減速ギア２４ｂを回転させて回転軸２２ｂを回転させる。その結果、回転軸２２ｂに設けられるメインロータ８ｂを回転させる。

右メインロータ用駆動部８２は、右メインロータ用モータ駆動アンプ８０の増幅した駆動電流でモータ２６ａが回転して減速ギア２４ａを回転させて回転軸２２ａを回転させる。その結果、回転軸２２ａに設けられるメインロータ８ａを回転させるよう構成される。

テールロータ用駆動部８６は、テールロータ用モータ駆動アンプ８４の増幅した駆動電流でモータ２８が回転してモータ２８の回転軸に連結されたテールロータ１２が回転するよう構成される。

以上の本発明に係るヘリコプタ玩具の構成に対して、以下に本ヘリコプタ玩具の動作について説明する。

先ず無線操縦用送信機のメインロータ上昇制御用可変抵抗部５４のレバーを倒して上昇信号を生成する。ここでメインロータ水平制御用可変抵抗部４６は、機体の水平を制御する信号を生成する。すると制御ＩＣ６０は制御信号を変調させて、赤外線放射素子６２を経由して赤外線を放射する。

すると、無線操縦用受信機の赤外線受光素子が無線操縦用送信機の放射した赤外線を受信して、その制御信号を制御ＩＣ７４が復調して、左メインロータ用モータ駆動アンプ７６と右メインロータ用モータ駆動アンプ６２を駆動する。このために、ヘリコプタ玩具が上昇を始める。

また、テールロータ用モータ駆動アンプ８４にも一定の電流を駆動してヘリコプタ本体４が回転しないようにテールロータを駆動するように信号を送る。

ここで、回転軸２２ａと回転軸２２ｂが日本語の片仮名の「ハ」の字を反転させた状態に配置されるために、回転軸の傾斜により左メインロータと右メインロータの推進力の一部が互いに打ち消し合うこととなり、飛行時に安定することとなる。

一方、無線操縦用送信機の旋回制御用可変抵抗５８を右（左）側に倒して右（左）旋回信号を生成すると、同一の経路で信号が送信されて、テールロータ用モータ駆動アンプ８４の右（左）旋回駆動電流が増大して機体が右（左）旋回することとなる。

図６に、本発明に係るヘリコプタ玩具の実施例２の概観図を示す。

実施例１との大きな差異は、主翼が２本あることである。このためメインロータが全てで４つとなる点で異なる。

制御においては、進行方向の右側のメインロータ２組と、同じく左側のメインロータ２組でそれぞれ同時に制御すれば２チャンネルの送信機で制御することが可能である。

また、各メインロータは前方の主翼と後方の主翼のいずれも、ボディ８８に対して左側のロータであるメインロータ９０ａの回転軸９２ａは、メインロータ９０ａがボディ８８から離間し、メインモータ９０ａがボディ８８側に接近するように傾斜して主翼９４ａの端部に取り付け固定されている。一方、ボディ８８に対して右側のロータであるメインロータ９０ｂの回転軸２２ｂは、メインロータ９０ｂがボディ８８から離間し、メインモータ９６ｂがボディ８８側に接近するように傾斜して主翼６ｂの端部に取り付け固定されている。このため、正面図では、回転軸９２ａと回転軸９２ｂが日本語の片仮名の「ハ」の字を反転させた状態に配置される。

ここで、回転軸９２ａと回転軸９２ｂが日本語の片仮名の「ハ」の字を反転させた状態に配置されるために、回転軸の傾斜により左メインロータと右メインロータの推進力の一部が互いに打ち消し合うこととなり、飛行時に安定することとなる。

また、本発明では、無線操縦装置として赤外線信号を用いた無線操縦装置について説明したが、通常のラジオコントロール玩具に適用される２７ＭＨｚ帯や４０ＭＨｚ帯の周波数の電磁波を用いることができる。

幾つかの好適な実施の形態及び実施例に関連付けして本発明を説明したが、これら実施の形態及び実施例は単に実例を挙げて発明を説明するためのものであって、限定することを意味するものではないことが理解できる。本明細書を読んだ後であれば、当業者にとって等価な構成要素や技術による数多くの変更および置換が容易であることが明白であるが、このような変更および置換は、添付の請求項の真の範囲及び精神に該当するものであることは明白である。

本発明の実施例により、玩具、特に赤外線操縦型の玩具について説明したが、薬剤散布用の赤外線操縦装置や、有線リモコン型への適用や、実機として採用することは可能である。

本発明に係るヘリコプタ玩具の実施例１の概観図である。 本発明に係るヘリコプタ玩具２の正面図である。 本発明に係るヘリコプタ玩具２の赤外線操縦用送信機の外観図である。 本発明に係るヘリコプタ玩具を操縦するための赤外線操縦用送信機のブロックダイヤグラムである。 本発明に係るヘリコプタ玩具を操縦するための赤外線操縦用受信機のブロックダイヤグラムである。 本発明に係るヘリコプタ玩具の実施例２の概観図である。

符号の説明

２ ヘリコプタ玩具
４ ボディ
６ａ 主翼上部
６ｂ 主翼上部
７ａ 主翼下部
７ｂ 主翼下部
８ａ、８ｂ メインロータ
８ａ、８ｂ メインロータ
１０ テールロータ支持軸
１２ テールロータ
１８ 駆動制御部
２０ 受信機バッテリ
２２ａ 回転軸
２２ｂ 回転軸
２４ａ 減速ギア
２４ｂ 減速ギア
２６ａ メインモータ
２６ｂ メインモータ
２８ テールモータ
３０ｂ フレーム
３２ｂ 軸受け部
３４ｂ モータケース
３６ｂ スタビライザ
３８ｂ 重り
５３ 制御用可変抵抗部
５４ メインロータ上昇制御用可変抵抗
５６ メインロータ水平制御用可変抵抗
５８ テールロータ旋回制御用可変抵抗
６０ 制御ＩＣ
６８ 送信機バッテリ
６６ 充電回路
７４ 制御ＩＣ
７６ 左メインロータ用モータ駆動アンプ
８０ 右メインロータ用モータ駆動アンプ
８４ テールロータ用モータ駆動アンプ
７８ 左メインロータ用駆動部
８２ 右メインロータ用駆動部
８６ テールロータ用駆動部

Claims (6)

1. 本体の両側に延在する少なくとも一組の主翼の端部に配置される少なくとも一組のメインロータと、
   前記本体の後方に延在する尾部に配置されるテールロータと、
   本体内部に設けられて各メインロータの回転速度とテールロータの回転速度とをそれぞれ独立して個別に調節するコントローラとを備え、
   前記メインロータの中心軸が両主翼に対して両ロータがそれぞれ本体から離隔する方向に傾斜するように配置されることを特徴とするヘリコプタ玩具。
2. 前記メインロータは、本体を対象軸として二組配置され、一組ずつ前記メインロータの中心軸が両主翼に対して両ロータがそれぞれ本体から離隔する方向に傾斜するように配置されることを特徴とする請求項１に記載のヘリコプタ玩具。
3. 前記メインロータの回転面は前記本体の水平な進行方向に対して１度以上９０度未満の角度で前傾することを特徴とする請求項１又は２に記載のヘリコプタ玩具。
4. 前記メインプロペラは、スタビライザと直交することを特徴とする請求項１乃至３いずれか一つに記載のヘリコプタ玩具。
5. 前記中心軸の主翼に対する傾斜角が９０度以上１８０度未満であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか一つに記載のヘリコプタ玩具。
6. 前記コントローラは、無線受信部を備えて無線操縦により制御されることを特徴とする請求項１乃至５いずれか一つに記載のヘリコプタ玩具。

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