JP2016043864A - ブレードの取り付け構造及び無人ヘリコプタ - Google Patents

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【課題】無人ヘリコプタの機体を分解することなく、荷台からはみ出させずに軽トラックに積載したり、倉庫内の狭小なスペースに設置して保管したりすることができるブレード取り付け構造を提供する。
【解決手段】ブレード5の根元部が挿入されたブレードホルダー6の上下のグリップ間に固定ボルトを挿通してブレード5の根元部をグリップ間に保持し、且つ固定ボルトを支軸としてブレード5を回転自在にブレードホルダー6に取り付ける。ブレードホルダー6の上下のグリップ間にロックピン16を進退自在に、且つ進出移動したロックピン16がブレード5の穴部7aに挿入可能に設置し、挿入位置でブレード5を上下のグリップ間に固定し、ロックピン16を後退させる操作でロックピン16を穴部7aから外してブレード5の固定を解除し、固定ボルトを支点としてブレード5を回転させて折り畳む。
【選択図】図5

Description

本発明は、無線装置による遠隔操作により或いは自律制御により飛行する産業用やホビー用の無人ヘリコプタのブレードの取り付け構造に関する。
農薬散布などの農業分野や、空中撮影による地形の測量、環境観測などの学術調査、防災業務などに産業用の無人ヘリコプタが利用されている。
かかる無人ヘリコプタは、使用の際にワンボックスカーや軽トラックに載せて使用目的地まで運搬され、軽トラックの荷台に載せて運搬するにあたっては、無人ヘリコプタを簡単な操作で固定して積み降ろし作業ができるように、無人ヘリコプタ専用の車載固定具が使用されている(例えば特許文献1参照)。
また、無人ヘリコプタをその機体本体とテールブームとに簡単に分割及び組み立てができる構造とし、無人ヘリコプタを分割した状態で車両に載せることで荷台上の設置スペースの狭小化を図った構成のものが知られている(例えば特許文献2参照)。
特開2007−302103号公報 特開平10−45098号公報
軽トラックの荷台に載せて無人ヘリコプタを運搬する場合に、前記車載固定具を用いることで、無人ヘリコプタを荷台上で強固に保持して、目的地まで安全に運搬することが可能となる。
しかし、例えば農薬散布に使用される無人ヘリコプタは、その全長(メインロータを機体の前後に沿わせた状態でのメインロータの前側端部から機体のテール部端部までの長さL:図7(A)参照)が3.8m程度の大きさであり、これを軽トラックの荷台に載せて運搬する場合に、前記車載固定具の使用の有無に関わりなく、制限外積載許可申請書の届け出が必要となり、運搬のための手続が面倒である。
すなわち、道路交通法では軽トラックに荷物をはみ出して積載することが可能な最大積載長さを車両の長さの1/10までと規定しているが、軽自動車の寸法の最大値の条件を満たす、長さ3.40m×幅1.48m×高さ2.0mの大きさの軽トラックがあったと仮定した場合にその荷台に積載可能な荷物の長さは3.74m(車両長さ3.4m+許容はみ出し量0.34m)であり、前記寸法の無人ヘリコプタを載せると機体の一部が前記規定のはみ出し量よりも大きく荷台の後方へはみ出すことは明らかである。
そのため、現状では軽トラックの荷台に無人ヘリコプタを載せて運搬するときには、無人ヘリコプタの利用日程に合わせて予め所定の申請書の届け出を済ませておく必要があり、天候不順などの理由で利用日程が変更されるときには再度の届け出の手続が必要となるなど、都合の良いときに直ぐに運搬することができないといった運用上の難点があった。
前記分割及び組み立てが容易な無人ヘリコプタであれば、分割状態にした機体を荷台からはみ出させずに軽トラックに載せて運搬することが可能であるが、使用目的地で分解状態の無人ヘリコプタを組み立てるのは面倒で機体の調整にも時間を要し、使用後に軽トラックに載せるために再び分解するのにも手間を要して煩わしく実用性に乏しいという問題がある。
本発明は従来技術の有するこのような問題点に鑑み、無人ヘリコプタの機体を分解することなく、荷台からはみ出させずに軽トラックに積載したり、倉庫内の狭小なスペースに設置して保管したりすることができるようにすることを課題とする。
前記課題を解決するため本発明は、無人ヘリコプタのブレードホルダーにブレードを取り付けて支持するブレードの取り付け構造において、
ブレードの根元部が挿入されたブレードホルダーの上下のグリップ間に固定ボルトが挿通されてブレードの根元部が上下のグリップ間に保持され、且つ前記固定ボルトを支軸としてブレードが回転可能にブレードホルダーに取り付けられているとともに、
ブレードホルダーに取り付けられたブレードを上下のグリップ間に回転不能に固定するブレード固定手段と、
ブレード固定手段によるブレードの固定を解除して固定ボルトを支点としてブレードを回転可能な状態とする固定解除手段がブレードホルダーに設けられた構成を有することを特徴とする。
これによれば、ブレードホルダーに取り付けられたブレードは、ブレード固定手段によりブレードホルダーの上下のグリップ間に回転不能に固定され、メインマストを中心に一対のブレードが同一直線上に保持固定されてメインロータを構成する。ブレード固定手段により固定された状態で、ブレードが固定ボルトを軸に回転することはない。
無人ヘリコプタをトラックに載せて運搬するときは、固定解除手段を操作してブレードの固定を解除することでブレードが前記固定ボルトを支点として回転可能な状態となる。そして、固定されていた位置からブレードを適宜な角度、例えば90度回転させて、ブレードホルダーに対して交差するように折り畳めば、ブレードが固定されていた状態よりも無人ヘリコプタの機体全長は短くなる(図7(b)参照)。
よって、ブレードを折り畳んだ状態で無人ヘリコプタを軽トラックの荷台に載せれば、無人ヘリコプタは荷台からはみ出さずに軽トラックに載り、制限外積載許可申請書の届け出が不要となって、都合の良いときに運搬することが可能となる。また、倉庫に保管するときに、ブレードを折り畳めば、保管スペースが小さくて済み、保管空間の省スペース化を図ることができる。
前記ブレードの取り付け構造のブレード固定手段は、ブレードホルダーの上下のグリップの間に設けられた、ヨーク側から両グリップの間の間隙内に向けて進退自在に配置されたロックピンと、ブレードの根元部側の端部に設けられていて両グリップの間の間隙内に進出移動したロックピンが嵌合する穴部を備えた構成とすることができる。
前記ロックピンは、ヨーク側から両グリップの間の間隙内に進出する方向に向けて弾圧付勢した状態で設置することができる。
また、固定解除手段は、ブレードホルダーに設けられた操作レバーで、穴部に嵌合したロックピンを後退移動させて嵌合が解除される構成とすることができる。
また、本発明の無人ヘリコプタは、前記ブレードの取り付け構造によりブレードが取り付けられた構成を有することを特徴とする。無人ヘリコプタは、自律制御によって飛行する構成のものの他、無線操縦装置による遠隔制御によって飛行する構成のものも含まれる。
前記ブレードの取り付け構造によりブレードが取り付けられた構成を具備した無人ヘリコプタは、ブレードホルダーに取り付けられたブレードを、ブレード固定手段を設定操作して、ブレードホルダーの上下のグリップ間に固定してメインロータを構成した状態で、機体に搭載したメインロータの駆動源であるエンジン又は電動モータを作動してマストを回転し、マストと一体にメインロータが回転することで生じる揚力によって機体を空中に浮き上がらせるとともに、ヨークに回転自在に取り付けられたブレードホルダーをスワッシュプレートやピッチアームなどを介して適宜に回転させることにより、ロータブレードのピッチ角を周期的に変化させるサイクリックピッチコントロールがなされ、機体の前後軸及び左右軸周りの向きを制御して、無人ヘリコプタを所望の方向へ飛行させることができるように構成される。
本発明のブレードの取り付け構造を適用した一実施形態の無人ヘリコプタの外観図である。 図1の無人ヘリコプタのブレードを支持したブレードホルダーの外観図である。 図2に示されたブレードホルダーユニットとブレードユニットの構成部材展開図である。 図2のブレードを支持したブレードホルダー横断面図(A)と縦断面図(B)である。 ブレードを折り畳む機能を説明するためのブレードホルダーの外観図(A)、横断面図(B)及びブレードを折り畳んだ状態の横断面図(C)である。 ブレードを折り畳んだ状態のブレードホルダーの外観図である。 図1の無人ヘリコプタのメインブレードを機体前後方向に沿って向けた状態の上面図(A)とブレードを折り畳んだ状態の上面図(B)である。
本発明の好適な一実施形態を、図面を参照して説明する。
図1は、本発明のブレードの取り付け構造によりブレードホルダーにブレードを取り付けた無人ヘリコプタの一実施形態の外観を示している。
この無人ヘリコプタ1は、機体2の中央にメインロータ3、後部にテールロータ4を配置したシングルロータ式のヘリコプタであり、無線操縦による遠隔制御によってメインロータ3を回転させるとともに、その回転面の角度を変化させて機体2の前後軸及び左右軸周りの向きを制御して飛行するように構成してある。
図2は、無人ヘリコプタ1のメインロータ3を構成するブレード5及びブレードホルダー6を示しており、本形態ではブレード5を含むブレードユニット7とブレードホルダー6を含むブレードホルダーユニット12でブレード固定手段と固定解除手段を構成し、ブレードユニット7をブレードホルダーユニット12に取り付けて、ブレード5をブレードホルダー6に支持させてメインロータ3を構成するとともに、後述するように固定ボルト18を支点としてブレード5を回転させて、ブレード5を同図に示された支持位置から略直角に折り曲げることができるように構成してある(図6参照)。
詳しくは、図3に示されるように、ブレードユニット7はブレード5とドラッグガイド8とルートエンド9とダンパーゴム10とを備えて構成されている。
ドラッグガイド8は、その内周面がブレード5の根本部側の端部に嵌合する形状に、外周面が円弧状の湾曲面形状にそれぞれ設けられているとともに、外周面中央部にルートエンド9の基部9aが嵌る凹部8aを設けて形成してある。
ルートエンド9は、中央に貫通孔が開けられた基部9aの上下端部に、通孔9d,9cがそれぞれ形成されたグリップ板9b,9bを平行に固定して形成してある。また、ダンパーゴム10はリング形をなし、前記基部9aの貫通孔内に圧入固定してある。
ブレードユニット7は、ブレード5の根本部にドラッグガイド8を嵌合し、このドラッグガイド8の凹部8aに、貫通孔内にダンパーゴム10が圧入固定されたルートエンド9の基部9aを嵌め込むとともに、ルートエンド9の上下のグリップ板9b,9bをブレード5の上下両面に重ね合わせ、図4に示されるように、ブレード5に形成された通孔5aにグリップ板9bに形成された通孔9cから留めネジ11を螺子入れて、ドラッグガイド8及びルートエンド9をブレード5の根本部側端部に一体に留め付けることで組み立てられる。ブレードユニット7の組み立てにより、ダンパーゴム10が圧入固定されたルートエンド9の基部9aの中央に、後述するロックピン16が嵌合する穴部7aが形成される。
また、図3に示されるように、ブレードホルダーユニット12はブレードホルダー6とスピンドル13と操作レバー14とスプリング15とロックピン16とを備えて構成されている。
ブレードホルダー6は、マストに取り付けられるヨーク(何れも図示せず)に接続する軸部6aの一側に上下のグリップ6b,6bが突設されて、両グリップ6b,6b間に挿入されるブレード5の根元部を保持し得るように形成してある。ブレードホルダー6は、その軸部6aの一側に操作レバー14の軸部14aが挿通する孔部6cを有し、軸部6aの内部にはスピンドル13が挿通される孔部6dと操作レバー14の操作片14cが変位する空間である凹溝6eを設けて形成してある。
スピンドル13は、ヨークに回転自在に軸支される側の端部に鍔部13aを有し、他側の端部にスプリング15とロックピン16が挿入される穴部13bと、操作レバー14の操作片14cが挿入されるスリット13cを設けて形成してある。スピンドル13は、穴部13bが形成された側の端部から前記ブレードホルダー6の孔部6d内に挿入され、ブレードホルダー6の外周面に形成された通孔6gからスピンドル13の外周面に形成された通孔13dに固定ピン17を貫通止着してブレードホルダー6に一体に取り付けてある。
操作レバー14は、その軸部14aの上端に弓形に屈曲したレバー本体14bを、中間部分に前記レバー本体14bとは反対方向に屈曲した操作片14cをそれぞれ一体に取り付けて形成され、前記ブレードホルダー6の孔部6cに軸部14aを挿入し且つ回転自在に軸支して、レバー本体14b及び操作片14cが孔部6c内に軸支された軸部14a周りに回転変位し得るように取り付けてある。レバー本体14を押引操作して操作レバー14を回転変位させたときに、操作片14cは前記ブレードホルダー6の凹溝6eとスピンドル13のスリット13c内を変位する。
ロックピン16は、その先端側が前記ブレードユニット7の穴部7aに挿入可能な大きさに形成された円筒形のピンであり、その後端部にスプリング15の端部が係合する凹段部16aを有し、その中間部に操作レバー14の操作片14cが係合する孔部16bを設けて形成してある。
ブレードホルダーユニット12は、ブレードホルダー6にスピンドル13と操作レバー14を取り付けた状態で、軸部6a内のスピンドル13の穴部13bにスプリング15とロックピン16を挿入し、スプリング15の一側の端部を穴部13bの端部に、他側の端部をロックピン16の凹段部16aに係合させた状態で、ロックピン16の孔部16b内に操作レバー14の操作片14cを係入させることにより組み立てられる。
組み立てられた状態で、ロックピン16は、スプリング15によってブレードホルダー6の上下のグリップ6b,6b間の間隙方向に向けて常時弾圧付勢され、操作レバー14を操作しない位置では、ロックピン16は孔部16bに係合した操作片14cにより、その先端部を上下のグリップ6b,6bの間の間隙内に突出した位置に保持される(図5(C)参照)。
一方、操作レバー14のレバー本体14bを手動で変位させると、レバー本体14bと一体にその軸部14aを軸に回転変位する操作片14cにより、ロックピン16はその大部分がスプリング15の弾性力に抗してスピンドル13の穴部13b内に没入退避するように設けてある(図5(B)参照)。
そして、ブレードユニット7とブレードホルダーユニット12が組み立てられ、ブレードホルダーユニット12がヨークに取り付けられた状態で、ブレードホルダー6の上下のグリップ6b,6b間に、ブレード5に一体に取り付けられたブレードユニット7のルートエンド9を挿入し、上下のグリップ6b,6bに形成された通孔6f,6f、ルートエンド9のグリップ板9b,9bに形成された通孔9d,9d及びブレード5に形成された通孔5bに固定ボルト18を挿通させ、固定ボルト18を支軸としてブレード5を回転可能にブレードホルダー6に支持させることにより、ブレードホルダー6へのブレード5の取り付けが完了する。
ブレードホルダー6にブレード5が取り付けられた状態で、図4に示されるように、ブレードユニット7の穴部7a内に、上下のグリップ6b,6b間に突出したロックピン16の先端が嵌合するため、ブレード5は上下のグリップ6b,6b間に固定されて、図1に示すメインロータ3を構成する。ブレード5が固定された状態で、ブレード5が固定ボルト18を軸に回転することはない。
この状態で、無人ヘリコプタ1の機体に搭載したメインロータ3の駆動源であるエンジン又は電動モータを作動してマストを回転し、マストと一体にメインロータ3が回転することで生じる揚力によって機体を空中に浮き上がらせて、無人ヘリコプタ1を飛行させることができる。
無人ヘリコプタ1をトラックに載せて運搬するときは、図5(A)に示されるように、操作レバー14のレバー本体14bを変位操作すれば、同図(B)に示されるように、レバー本体14bと一体にその軸部14aを軸に回転変位する操作片14cにより、ロックピン16はその大部分がスプリング15の弾性力に抗してスピンドル13の穴部13b内に没入退避して前記穴部7aとの係合が外れてブレード5の固定が解除される。
よって、固定の解除によりブレード5が前記固定ボルト18を支点として回転可能な状態となり、同図(C)及び図6に示されるように、固定されていた位置からブレード5を適宜な角度回転させて、ブレードホルダー6に対して交差するように折り畳むことが可能となる。
ブレード5を折り畳んだ無人ヘリコプタ1は、図7(B)に示されるように、機体全長(La)は元の機体の全長(L)よりも短くなり(L>La)、ブレード5を折り畳んだ状態で無人ヘリコプタ1を軽トラックの荷台に載せれば、無人ヘリコプタ1を荷台からはみ出さずに軽トラックに載せることが可能となる。この場合、前述した制限外積載許可申請書の届け出は不要であり、また、倉庫に保管するときにも、保管スペースが小さくて済み、保管空間の省スペース化を図ることができる。
なお、図示した形態は一例であり、本発明のブレードの取り付け構造におけるブレード固定手段及び固定解除手段は、図示した操作レバーやロックピン、弾圧付勢部材などの部材の他に適宜な部材及び構成のものを用いることで、他の適宜な形態で構成することが可能である。実施例では、手作業によるブレード固定手段の設定操作と固定解除手段の解除操作によってブレードの固定と回転操作が行えるように構成したが、電動による自動操作によりブレードの固定と固定の解除がなされるように構成してもよい。
また、実施例ではシングルロータ式のR/Cヘリに本発明を適用したが、自律制御によって飛行するヘリコプタや同軸反転式のR/Cヘリにも適用可能である。また、実施例では、マストの両側で支持される一対のブレードの内の一方のブレードのみを折り畳めるように構成したが、両方のブレードがともに折り畳まれるように構成してもよい。
1 無人ヘリコプタ、2 機体、3 メインロータ、4 テールロータ、5 ブレード、6 ブレードホルダー、7 ブレードユニット、8 ドラッグガイド、9 ルートエンド、10 ダンパーゴム、11 留めネジ、12 ブレードホルダーユニット、13 スピンドル、14 操作レバー、15 スプリング、16 ロックピン、17 固定ピン、18 固定ボルト

これによれば、ブレードホルダーに取り付けられたブレードは、ブレード固定手段によりブレードホルダーの上下のグリップ間に回転不能に固定され、メインマストを中心に一対のブレードが同一直線上に保持固定されてメインロータを構成する。ブレード固定手段により固定された状態で、ブレードが固定ボルトを軸に回転することはない。
無人ヘリコプタをトラックに載せて運搬するときは、固定解除手段を操作してブレードの固定を解除することでブレードが前記固定ボルトを支点として回転可能な状態となる。そして、固定されていた位置からブレードを適宜な角度、例えば90度回転させて、ブレードホルダーに対して交差するように折り畳めば、ブレードが固定されていた状態よりも無人ヘリコプタの機体全長は短くなる(図7(B)参照)。
よって、ブレードを折り畳んだ状態で無人ヘリコプタを軽トラックの荷台に載せれば、無人ヘリコプタは荷台からはみ出さずに軽トラックに載り、制限外積載許可申請書の届け出が不要となって、都合の良いときに運搬することが可能となる。また、倉庫に保管するときに、ブレードを折り畳めば、保管スペースが小さくて済み、保管空間の省スペース化を図ることができる。

Claims (6)

  1. 無人ヘリコプタのブレードホルダーにブレードを取り付けて支持するブレードの取り付け構造において、
    ブレードの根元部が挿入されたブレードホルダーの上下のグリップ間に固定ボルトが挿通されてブレードの根元部が上下のグリップ間に保持され、且つ固定ボルトを支軸としてブレードが回転可能にブレードホルダーに取り付けられているとともに、
    ブレードホルダーに取り付けられたブレードを上下のグリップ間に回転不能に固定するブレード固定手段と、
    ブレード固定手段によるブレードの固定を解除して固定ボルトを支点としてブレードを回転可能な状態とする固定解除手段がブレードホルダーに設けられた構成を有することを特徴とするブレードの取り付け構造。
  2. ブレード固定手段は、
    ブレードホルダーの上下のグリップの間に設けられた、ヨーク側から両グリップの間の間隙内に向けて進退自在に配置されたロックピンと、
    ブレードの根元部側の端部に設けられていて両グリップの間の間隙内に進出移動したロックピンが嵌合する穴部を備えた構成を有することを特徴とする請求項1に記載のブレードの取り付け構造。
  3. ヨーク側から両グリップの間の間隙内に進出する方向に向けてロックピンが弾圧付勢された構成を有することを特徴とする請求項2に記載のブレードの取り付け構造。
  4. 固定解除手段は、穴部に嵌合したロックピンを後退移動させて嵌合を解除する、ブレードホルダーに設けられた操作レバーであることを特徴とする請求項2又は3に記載のブレードの取り付け構造。
  5. 請求項1〜4の何れかに記載のブレードの取り付け構造によりブレードが取り付けられた構成を有する無人ヘリコプタ。
  6. 遠隔制御によって飛行する請求項5に記載の無人ヘリコプタ。
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