JP2017197158A

JP2017197158A - 同軸反転式ヘリコプタ

Info

Publication number: JP2017197158A
Application number: JP2016092189A
Authority: JP
Inventors: 高和上堀; Takakazu Uehori; 鈴木　俊一; Shunichi Suzuki; 俊一鈴木
Original assignee: Hirobo Ltd
Current assignee: Hirobo Ltd
Priority date: 2016-04-30
Filing date: 2016-04-30
Publication date: 2017-11-02
Anticipated expiration: 2036-04-30
Also published as: JP6114436B1

Abstract

【課題】同軸反転式ヘリコプタのヨー軸制御機構を、より少ない部材で簡易に構成する。【解決手段】ラダーコントロールロッド１３ｃの上端部にミキシングロッドヘッド２６を固定し、ミキシングロッドヘッド２６の両側面に、上側メインロータ１５のヨーク外周面に固定されたラダーストッパープレート２９に一端部が接続されたアジャストロッド３０の他端部を接続する。上側ブレードホルダー１５ｂの側面に上側ピッチアーム２７を取り付け、上側ピッチアーム２７の端部に上側ミキシングアーム２８をその中間部を回転自在に軸支し、上側ミキシングアーム２８の一側の端部に上側スワッシュプレート１７に接続したアジャストロッド３２の端部を接続し、他側の端部にミキシングロッドヘッド２６の側面に端部が接続したアジャストロッド３１の端部を接続してヨーク軸制御のためのリンケージ機構を構成する。【選択図】図４

Description

本発明は、互いに逆方向へ回転する上下のメインロータがメインマストに設けられた同軸反転式ヘリコプタに関する。本発明は、遠隔制御或いは自律制御によって飛行する無人ヘリコプタや有人ヘリコプタに適用されるものである。

同軸反転式ヘリコプタは、メインマストに沿って同軸に配置した上下のメインロータを互いに逆方向へ回転させることにより、揚力の発生とトルクの相殺を同時に実現するように構成されており、テールロータに変わる機首の方向制御（ヨー軸の制御）は、可変ピッチタイプのものでは上側メインロータと下側メインロータとでロータブレードのピッチ角に差をつけることにより実現される。

かかる同軸反転式ヘリコプタのヨー軸の制御機構を、例えば図９に示されるように、簡易な構造でありながら、上側ロータブレードのピッチ角を正確に制御することができるように構成したものが、本願の発明者により実用化されるに至っている（例えば特許文献１参照）。

同図に示されたヨー軸の制御機構は、ラダーサーボによりメインマスト１００内を上下動可能に設置されたラダーコントロールロッド１０１の上端部にミキシングロッドヘッド１０２を固定し、このミキシングロッドヘッド１０２の前後両側部から外方へ突出した端部に、一端部がラダーストッパープレート１０３に接続したアジャストロッド１０４の他端部をそれぞれ接続し、ミキシングロッドヘッド１０２の左右両側部にはアッパーミキシングアーム１０５の端部をそれぞれ接続し、アッパーミキシングアーム１０５の他端部にはアジャストロッド１０６を介して中間部がメインマスト１００の外周面に設けられた軸部１０７で支持されたミキシングアッパー１０７の端部を接続し、ミキシングアッパー１０７の他端部はアジャストロッド１０８を介して上側スワッシュプレート１０９に接続した形態に設けてある。
そして、ラダーサーボの作動によってラダーコントロールロッド１０１とともに上下動するミキシングロッドヘッド１０２の上下の変位が、リンケージ機構を構成する前記各部材を介して上側ブレードホルダー１１０を支軸廻りに傾動させる変位に変換して、上側ロータブレード１１１のピッチ角を変化させることにより、上下のメインロータのロータブレードのピッチ角に差が設けられるように構成してある。

特開２０１４−７６６７４号公報

前記図９に示された形態のものは、ヨー軸を制御するための部材が上側メインロータの上方に設けてあるので、上下のメインロータ間を必要以上に長く設ける必要がなく、構造がシンプルで機体をコンパクトに構成することが可能となり、また、精密な調整をしなくとも、上側ロータブレードのピッチ角を正確に制御することが可能となるなどの利点を有する。然し乍ら、本願の発明者の知見によって、些細ではあるが以下の技術上の課題を内在するものであることが見出された。

すなわち、ラダーコントロールロッド１０１とともにミキシングロッドヘッド１０２が上下動すると、ミキシングロッドヘッド１０２とアジャストロッド１０４，１０４のそれぞれの接続部分がラダーストッパープレート１０３，１０３の先端接続部分を支点として円運動することとなるが、この際、ミキシングロッドヘッド１０２に、メインロータの回転面と平行に若干の回転運動を生じさせ、これと接続したアッパーミキシングアーム１０５，１０５もメインマスト軸を中心に同じ方向に回転する。アッパーミキシングアーム１０５に接続したアジャストロッド１０６には、それぞれ先端にピロボールが接続されており、これにより前記アッパーミキシングアーム１０５の回転変位を吸収することができるものの、反面その可動域が抑制されてしまうことになる。

このような部材にかかる負荷は、ヘリコプタの飛行性能や操作性などに及ぼす影響は極め小さいが、上下のロータブレードのピッチ角を変化させるためのリンケージ機構の耐久性を低下させる要因ともなりかねず、また、部材にかかる負荷が無くなれば、よりリニアな制御が可能となって飛行性能は向上することから、負荷のないリンケージ機構を実現することが望ましい。
また、図示したリンケージ機構は、コンパクトに構成されているものの部材点数が多く、機体の天面部分に装備されているため重心高となるとともに、メンテンスがし難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、同軸反転式無人ヘリコプタのヨー軸制御機構を、より少ない部材で簡易に、且つ部材に負荷を生じさせることなく、スムーズな動作で上側ロータブレードのピッチ角を正確に制御することができるように構成し、ヨー軸制御を含めた同軸反転式ヘリコプタの飛行動作を安定させて操作性を向上させることを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、メインマストに設けられた同軸上で互いに逆回転する回転軸に上下のメインロータがそれぞれ取り付けられ、上下のメインロータのロータブレードのピッチ角を、上下のスワッシュプレートを傾動動作させることにより変化させて飛行する同軸反転式ヘリコプタにおいて、
前記メインマスト内に挿通されたラダーコントロールロッドが、その下端部にリンク機構を介して接続されたラダーサーボの作動によってメインマストに沿って上下動するように設けられ、
メインマストの上端部から突出したラダーコントロールロッドの上端部にミキシングロッドヘッドが固定され、上側メインロータと共回りするようにミキシングロッドヘッドと上側メインロータのヨーク外周面に固定されたラダーストッパープレートとがアジャストロッドを介して接続され、
上側メインロータのヨーク両側に回転自在に取り付けられた上側ブレードホルダーの側面に上側ピッチアームがそれぞれ取り付けられ、上側ピッチアームの端部に上側ミキシングアームの中間部がそれぞれ回転自在に接続されているとともに、上側ミキシングアームの一側の端部に上側スワッシュプレートに接続したアジャストロッドの端部が接続され、上側ミキシングアームの他側の端部に前記ミキシングロッドヘッドの側面に端部が接続したアジャストロッドがそれぞれ接続された構成を有することを特徴とする。

前記構成の同軸反転式ヘリコプタにおいて、ミキシングロッドヘッドの両側面にそれぞれ一対のアジャストロッド接続部が設けられ、それぞれ一方のアジャストロッド接続部に一端部がラダーストッパープレートに回転自在に軸支されたアジャストロッドの他端部が回転自在に軸支され、他方のアジャストロッド接続部に一端部が上側ミキシングアームの他側の端部に回転自在に軸支されたアジャストロッドが回転自在に軸支された構成とすることができる。

本発明によれば、メインマスト内に上下に作動するラダーコントロールロッドを通し、メインマストの上端部から突出したラダーコントロールロッドの上端部にミキシングロッドヘッドを固定し、このミキシングロッドヘッドの側面部、つまり上側メインロータの上方に、上側スワッシュプレートと接続するリンク機構を取り付けて、上側スワッシュプレートからの入力と、ラダーコントロールロッドの上下動に伴うミキシングロッドヘッドの上下の変位とを前記リンケージ機構によりミキシングして上側ブレードホルダーに伝達し、上側ブレードホルダーが傾動することで上側ロータブレードのピッチ角が変化して、下側メインロータのロータブレードとのピッチ角に差が設けられるように構成してある。
ミキシングロッドヘッドは、アジャストロッドを介して上側メインロータと共回りするようにラダーストッパープレートと接続し、また、アジャストロッドを介して上側ピッチアームで支持された上側ミキシングアームと接続して設置されているので、ラダーコントロールロッドの上下動の変位をアジャストロッド、上側ミキシングアーム、上側ピッチアームなどのリンケージ機構を介して正確に伝達することができる。また、ミキシングロッドヘッドの両側面にそれぞれ一対のアジャストロッド接続部が設けられ、ラダーストッパープレートから接続したアジャストロッドのピロボールと上側ミキシングアームから接続したアジャストロッドのピロボールとが平行な平面で構成されていることにより、ラダーコントロールロッドが上下動し、ミキシングロッドヘッドが円運動したとしても、ピロボールの可動域を抑制するような変位は発生しない。
ヨー軸を制御するための部材が上側メインロータの上方に設けてあるので、上下のメインロータ間を必要以上に長く設ける必要がないなど、従来のものよりも機体設計の自由度が増し、機体をコンパクトに構成することができる。
また、機体の天面部に装備されたリンケージ機構が従来のものより少ない部材点数で構成してあるので、機体の重心位置が低く抑えられるとともに、メンテンス性に優れ、また、リンケージ機構を構成する各部材に無用の負荷がかかることはなく、各部材をスムーズに動作させて耐久性を向上させることができる。
さらに、上下に変位する部材であるミキシングロッドヘッドをラダーコントロールロッドの上端に設置して、これと上側スワッシュプレートとの配置間隔を大きく設けて両部材をリンケージ機構で接続してあるので、ミキシングロッドヘッドの上下方向の作動範囲をある程度大きく設け、その作動範囲に対応させて上側ロータブレードのピッチ角を変化させる量を設定することで、リンク機構の作動範囲量を微妙に調整しなくとも、上側ロータブレードのピッチ角を所定の角度に精密且つ正確に制御することが可能となる。上側ロータブレードのピッチ角を精密に制御して機体のヨー軸制御を行うことができるので、遠隔操縦のものでは良好な操作性及び飛行安定性を得ることができる。

本発明の一実施形態のロータヘッドを装備した同軸反転式ヘリコプタの正面図と側面図である。図１の同軸反転式ヘリコプタのカウルを取り外した状態の機体の前側斜視図と後側斜視図である拡大外観斜視図である。図２の機体の概略横断面図である（見やすくするため破断線は省略してある）。図１の同軸反転式ヘリコプタのカウルとロータブレードを取り外した状態の機体の天面部分の拡大外観斜視図である。図１の同軸反転式ヘリコプタのカウルとロータブレードを取り外した状態の機体の外観斜視図である。図５とは反対の方向から見た機体の外観斜視図である。図５の状態からミキシングロッドヘッドを上昇させたときの機体の外観斜視図である。図５の状態からミキシングロッドヘッドを下降させたときの機体の外観斜視図である。従来のヨー軸制御機構を説明するためのＲ／Ｃヘリの天面部分の拡大外観図である。

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は本発明の一実施形態のロータヘッドを装備した同軸反転式ヘリコプタの外観を示している。本形態は、遠隔操縦により飛行する、同軸上で互いに逆回転する上下のメインロータを機体に備えた同軸反転式ヘリコプタ（以下、「Ｒ／Ｃヘリ」という。）に本発明を適用したものである。
同図において、符番１はＲ／Ｃヘリ、２はカウル、３は後述する電動モータを駆動するバッテリーである。

図２はカウル２を取り外した状態のＲ／Ｃヘリ１の機体の前側と後側の外観を示しており、同図に示されるように、機体４は、アルミニウム製のパイプを枠状に組み立て構成された機体フレーム５に、上下のメインロータが取り付けられたロータヘッド７に電動モータ８を組み付けてなるギヤボックスユニット６、電動モータ８の制御回路が収納されたモータコントロールボックス９、各サーボの制御回路が収納されたサーボコントロールボックス１０、スキッド１１、さらには図示されない操舵信号の受信装置などの、ユニット化された各部材を一体に取り付けて構成してある。符番１２は電動モータ８を冷却するモータファンを内部に収納したダクト付きモータカバーである。

ロータヘッド７は、図２〜図５に示されるように、メインマスト１３、上下のメインロータ１４，１５、スワッシュプレート１６，１７、エレベータサーボＥＳ、エルロンサーボＡＳ、ピッチサーボＰＳ、ラダーサーボＲＳ（図示せず）などの部材と、これら各部材の作動部を相互に連結してリンク機構を構成するロッドを備えて構成されている。

詳しくは、メインマスト１３は、中空なロアメインマスト１３ａの内部に、同じく中空でロアメインマスト１３ａよりも長いアッパーメインマスト１３ｂを装填して同軸に配置し、図３に示されるように、両マストの下端部にそれぞれ固着されたベベルギヤ１８ａ，１８ｂをメインマスト１３の下部に設置された電動モータ８の出力軸に固着されたベベルギヤ１８ｃに噛み合わせて連結し、電動モータ８を駆動することにより、両マストが互いに逆方向に回転するように構成してある。
アッパーメインマスト１３ｂの内部には、ラダーコントロールロッド１３ｃを当該アッパーメインマスト１３ｂの内周面に沿って摺動自在に挿通してあり、このラダーコントロールロッド１３ｃの上端部をメインマスト１３の上方に突出させるとともに、後述するミキシングロッドヘッド２６を一体に固着し、その下端部には軸受けを介してラダープッシュプルアーム１９の端部を接続してある。
ミキシングロッドヘッド２６は、後述するラダーストッパープレート３０とアジャストロッド３１を介してアッパーメインロータ１５に取り付けられて、メインマスト１３内で、アッパーメインロータ１５と一体に回転する。

ラダープッシュプルアーム１９の他端部は、メインマスト１３の下方で中央を回転自在に軸支して取り付けられたラダーミキシングアーム２０の一端部に軸支され、ラダーミキシングアーム２０の他端部は、一端がラダーサーボＲＳのサーボホーンに接続した下向きの出力レバーに接続した、ラダープッシュプルアーム１９の他端部に接続してある。

ロアメインロータ１４は、図５及び図６に示されるように、ロアメインマスト１３ａの外周に一体に固着したロアヨーク１４ａと、ロアヨーク１４ａの左右両側に、メインマスト１３と直交する軸方向の周りに回転自在に取り付けられた一対のロアブレードホルダ１４ｂ，１４ｂと、ロアブレードホルダ１４ｂ，１４ｂの元端部を上下両面から挟み込みボルトを貫通させて所定のピッチ角でロアブレードホルダ１４ｂ，１４ｂに一体に取り付けられたロアロータブレード１４ｃ，１４ｃとにより構成してある。

ロアヨーク１４ａは、ロアメインマスト１３ａの外周面に一体に固着した周面部にロアラジアスブロック２１が一体に固着してあり、ロアラジアスブロック２１に連結したロアラジアスアーム２２を、後述するロアスワッシュプレート１６のロア回転スワッシュ１６ｂに一体に接続してある。
また、ロアブレードホルダ１４ｂ，１４ｂには、マスト１３と直交する軸方向を支点として回転自在にロアヨーク１４ａに取り付けられたミキシングアームロア２３，２３の端部が、ロアピッチアーム２４を介してそれぞれ回転自在に連結してある。
ミキシングアームロア２３，２３の他端部は、マスト１３と平行に鉛直向きに配置されたアジャストロッド２５，２５の上端部がそれぞれ連結し、このアジャストロッド２５，２５の下端部はロアスワッシュプレート１６のロア回転スワッシュ１６ｂに連結してある。

ロアメインロータ１４は、ロアメインマスト１３ａと一体に回転しつつ、アジャストロッド２５、ミキシングアームロア２３及びロアピッチアーム２４を介して、後述するロアスワッシュプレート１６の傾動動作がロアブレードホルダ１４ｂ，１４ｂに伝達され、ロアブレードホルダ１４ｂ，１４ｂがメインマスト１３と直交する軸方向の周りに傾動するのに伴ってロアメインロータ１４全体が適宜に傾くことにより、ロアロータブレード１４ｃ，１４ｃのピッチ角を変化させるように構成してある。

アッパーメインロータ１５は、図４〜図６に示されるように、アッパーメインマスト１３ｂの外周に一体に固着したアッパーヨーク１５ａと、アッパーヨーク１５ａの左右両側に、メインマスト１３と直交する軸方向の周りに回転自在に取り付けられた一対のアッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂと、アッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂの元端部を上下両面から挟み込みボルトを貫通させて所定のピッチ角でアッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂに一体に取り付けられたアッパーロータブレード１５ｃ，１５ｃとにより、ロアメインロータ１４と同様に構成してある。

アッパーメインロータ１５の上方には、前記メインマスト１３の上端から突出したラダーコントロールロッド１３ｃの端部にミキシングロッドヘッド２６が取り付けてある。図４に示されるように、このミキシングロッドヘッド２６は、その両側面が外方へ突出した形状に設けられており、この両側面がアッパーメインロータ１５の軸方向（長手両端部を結んだ方向）とは直交する方向へ突出するように配置してラダーコントロールロッド１３ｃの上端に固定してある。また、ミキシングロッドヘッド２６の前記突出した両側面には、一対のアジャストロッド接続部２６ａ，２６ｂがそれぞれ設けてある。

アッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂの側面には、略三角形の外形を呈するアッパーピッチアーム２７が取り付けられ、このアッパーピッチアーム２７の先端部には、アッパーミキシングアーム２８を、その中間部分をアッパーメインロータ１５の軸方向とは交差する軸方向廻りに回転自在に軸支して取り付けてある。なお、アッパーピッチアーム２７は、平面視で時計方向回りに回転するアッパーメインロータ１５の回転方向の前面側となるアッパーブレードホルダ１５ｂの側面に取り付けてある。

アッパーヨーク１５ａ，１５ａの上面には、Ｌ字形に屈曲したラダーストッパープレート２９が取り付けられており、このラダーストッパープレート２９の上端部にはアジャストロッド３０の一端部がアッパーメインロータ１５の軸方向とは交差する軸方向廻りに回転自在に軸支して取り付けられ、このアジャストロッド３０の他端部は前記ミキシングロッドヘッド２６のアジャストロッド接続部２６ａに、前記と同様にアッパーメインロータ１５の軸方向とは交差する軸方向廻りに回転自在に軸支して取り付けてある。

そして、アッパーミキシングアーム２８のメインマスト１３側となる内方側端部は、アジャストロッド３１を介して、前記ミキシングロッドヘッド２６のアジャストロッド接続部２６ｂに接続し、他端部はアジャストロッド３２を介して、後述するアッパースワッシュプレート１７のアッパー上側回転スワッシュ１７ｂに連結してある。アジャストロッド３１，３２のそれぞれの両端部も、アッパーメインロータ１５の軸方向とは交差する軸方向廻りに回転自在に軸支して各々取り付けてある。
各アジャストロッドは、その端部に設けられたピロボールを介して接続してある。

アッパーメインロータ１５は、アッパーメインマスト１３ｂと一体に回転しつつ、アジャストロッド３２、ミキシングアーム２８、アッパーピッチアーム２７を介して、後述するアッパースワッシュプレート１７の傾動動作がアッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂに伝達され、アッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂがメインマスト１３と直交する軸方向の周りに傾動するのに伴ってアッパーメインロータ１５全体が適宜に傾くことにより、アッパーロータブレード１５ｃ，１５ｃのピッチ角を変化させるように構成してある。
また、アッパーメインロータ１５は、後述するように、ラダーサーボＲＳを作動させてラダーコントロールロッド１３ｃをマスト１３に沿って上下動させると、ラダーコントロールロッド１３ｃとともにその上端に固着されたミキシングロッドヘッド２６が上下に変位し、この変位に対応してアッパーミキシングアーム２８，２８がその中間部を支点として回転することにより、後述するアッパー上側回転スワッシュ１７ｂからの入力をミキシングしてアッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂに伝達し、アッパーロータブレード１５ｃ，１５ｃのピッチ角が変化することで、ロアメインロータ１４のピッチ角との差を設けて、Ｒ／Ｃヘリ１のヨー軸制御がなされるように構成してある。

ロアスワッシュプレート１６は、ロア固定スワッシュ１６ａの上側に、軸受け（図示せず）を介して、ロア回転スワッシュ１６ｂを回転自在に支持して構成され、その中央に形成された開口にメインマスト１３を通し、当該マストを中心としてマストと直交する方向の軸廻りで傾動自在に取り付けてある。
ロアスワッシュプレート１６の下側には、エレベータサーボＥＳ、エルロンサーボＡＳ及びピッチサーボＰＳの各サーボが設置されており、各サーボホーンに接続した上向きの出力レバーを、ロア固定スワッシュ１６ａの外周三方に各々連結してある。
ロア回転スワッシュ１６ｂは、ロアラジアスアーム２２及びロアラジアスブロック２１を介してロアヨーク１４ａに取り付けられ、ロアメインマスト１３ａと一体に回転するように取り付けてある。また、ロア回転スワッシュ１６ｂの外周面の対向位置には、上端部がミキシングアームロア２３に接続したアジャストロッド２５の下端部をそれぞれ連結してあるとともに、外周四方に４本のアジャストロッド３３の下端部を接続し、これらアジャストロッド３３の上端部を後述するアッパースワッシュプレート１７のアッパー下側回転スワッシュ１７ａの外周四方に連結してある。

アッパースワッシュプレート１７は、アッパー下側回転スワッシュ１７ａの上側に、軸受け（図示せず）を介して、アッパー上側回転スワッシュ１７ｂを回転自在に支持して構成され、その中央に形成された開口にメインマスト１３を通し、当該マストを中心としてマストと直交する方向の軸廻りで傾動自在に取り付けてある。
アッパー下側回転スワッシュ１７ａは、その外周四方が前記アジャストロッド３３を介してロア回転スワッシュ１６ｂの外周四方に連結してあるとともに、アッパーラジアスブロック３４及びアッパーラジアスアーム３５を介してロアヨーク１４ａに固定され、ロアメインロータ１４と一体に回転するように取り付けてある。
また、アッパー上側回転スワッシュ１７ｂは、アッパーラジアスアーム３５を介してアッパーメインマスト１３ｂの外周面に固着したアッパーラジアスブロック３７に固定され、アッパーメインロータ１５とともにアッパーメインマスト１３ｂと一体に回転するように取り付けてある。
また、アッパー上側回転スワッシュ１７ｂの外周面の対向位置には、上端部がアッパーミキシングアーム２８に接続したアジャストロッド３２の下端部をそれぞれ連結してある。

ロアスワッシュプレート１６とアッパースワッシュプレート１７は、エレベータサーボＥＳ、エルロンサーボＡＳ又はピッチサーボＰＳを駆動して各サーボホーンと接続した上向きの出力レバーを昇降作動させると、ロアスワッシュプレート１６のロア固定スワッシュ１６ａとロア回転スワッシュ１６ｂが、昇降する出力レバーの位置に対応してメインマスト１３の廻りで傾動し、ロア回転スワッシュ１６ｂの傾動に伴って、アッパースワッシュプレート１７の上下の回転スワッシュ１７ａ，１７ｂが、ロアスワッシュプレート１６と平行にメインマスト１３の廻りで傾動するように取り付けてある。

このように構成された本形態のＲ／Ｃヘリ１のヨー軸の制御は以下のようにして行われる。
先ず、図５に示されるように、上下のメインロータ１４，１５のロータブレード１４ｃ，１５ｃのピッチ角に差を設けない状態では、ラダーサーボＲＳの出力レバーはその作動範囲の中間位置に保持される。

この状態から、ラダーサーボＲＳを作動して出力レバーを下降させると、図７に示されるように、メインマスト１３内に装填されてアッパーメインマスト１３ｂと一体に回転するラダーコントロールロッド１３ｃが上昇し、その上端部に固着したミキシングロッドヘッド２６が上方へ変位する。
この変位に対応してミキシングロッドヘッド２６に回転自在に取り付けられたアッパーミキシングアーム２８，２８が取り付け部位を支点に回転して、その外方側端部が下方へ変位し、この変位とアッパー上側回転スワッシュ１７ｂからの入力とがミキシングされ、アッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂをアッパーヨーク１５ａ，１５ａの支軸廻りに傾動させる変位に変換される。そして、変換された変位は、アッパーピッチアーム２９，２９を介してアッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂに伝達され、アッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂとともにアッパーロータブレード１５ｃ，１５ｃが傾動してピッチ角が変化し、これによりロアメインロータ１４のピッチ角に差がつけられ、機体のヨー軸制御が行われる。

これとは逆に、ラダーサーボＲＳの出力レバーを上昇させると、図８に示されるように、ラダーコントロールロッド１３ｃとともにミキシングロッドヘッド２６が下方へ変位し、これに対応してアッパーミキシングアーム２８，２８の外方側端部が上方へ変位する。そして、この変位とアッパー上側回転スワッシュ１７ｂからの入力とがミキシングされ、アッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂを傾動させる変位に変換されて、アッパーピッチアーム２９，２９を介してアッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂに伝達され、アッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂ及びアッパーロータブレード１５ｃ，１５ｃが前記とは逆方向に傾動してピッチ角が変化し、ロアメインロータ１４のピッチ角とに差がつけられることで機体のヨー軸制御が行われるようになっている。

また、本形態のＲ／Ｃヘリ１は、エレベータサーボＥＳ、エルロンサーボＡＳ又はピッチサーボＰＳを駆動して各サーボホーンと接続した出力レバーを昇降作動させると、昇降する出力レバーの位置に対応して、ロアスワッシュプレート１６とアッパースワッシュプレート１７がメインマスト１３の廻りで適宜に傾動し、これに応じてロア回転スワッシュ１６ｂの傾動がアジャストロッド２５を介しロアメインロータ１４に伝達されてロアメインロータ１４を傾動させ、ロアロータブレード１４ｃ，１４ｃのピッチ角を変化させ、また、アッパー上側回転スワッシュ１７ｂの傾動がアジャストロッド３２を介しアッパーメインロータ１５に伝達されてアッパーメインロータ１５を傾動させ、アッパーロータブレード１５ｃ，１５ｃのピッチ角を変化させて、ロール軸やピッチ軸の制御が行なわれるようになっている。

なお、図示した形態は一例であり、本発明は他の適宜な形態の同軸反転式のＲ／Ｃヘリ、或いは自律制御によって飛行する同軸反転式の無人ヘリコプタ、或いは有人ヘリコプタに適用することが可能である。本発明は、比較的大型の産業用のＲ／Ｃヘリや無人ヘリコプタ、屋外で飛行させるホビー用のＲ／Ｃヘリ、さらにはインドア用の小型且つ軽量なＲ／Ｃヘリにも適用可能である。

１Ｒ／Ｃヘリ、４機体、７ロータヘッド、８電動モータ、１３メインマスト、１３ａロアメインマスト、１３ｂアッパーメインマスト、１３ｃラダーコントロールロッド、１４ロアメインロータ、１４ａロアヨーク、１４ｂロアブレードホルダ、１４ｃロアロータブレード、１５アッパーメインロータ、１５ａアッパーヨーク、１５ｂアッパーブレードホルダ、１５ｃアッパーロータブレード、１６ロアスワッシュプレート、１６ａロア固定スワッシュ、１６ｂロア回転スワッシュ、１７アッパースワッシュプレート、１７ａアッパー下側回転スワッシュ、１７ｂアッパー上側回転スワッシュ、２６ミキシングロッドヘッド、２７アッパーピッチアーム、２８アッパーミキシングアーム、２９ラダーストッパープレート、ＥＳエレベータサーボ，ＡＳエルロンサーボ、ＰＳピッチサーボ

同図に示されたヨー軸の制御機構は、ラダーサーボによりメインマスト１００内を上下動可能に設置されたラダーコントロールロッド１０１の上端部にミキシングロッドヘッド１０２を固定し、このミキシングロッドヘッド１０２の前後両側部から外方へ突出した端部に、一端部がラダーストッパープレート１０３に接続したアジャストロッド１０４の他端部をそれぞれ接続し、ミキシングロッドヘッド１０２の左右両側部にはアッパーミキシングアーム１０５の端部をそれぞれ接続し、アッパーミキシングアーム１０５の他端部にはアジャストロッド１０６を介して中間部がメインマスト１００の外周面に設けられた軸部で支持されたミキシングアッパー１０７の端部を接続し、ミキシングアッパー１０７の他端部はアジャストロッド１０８を介して上側スワッシュプレート１０９に接続した形態に設けてある。
そして、ラダーサーボの作動によってラダーコントロールロッド１０１とともに上下動するミキシングロッドヘッド１０２の上下の変位が、リンケージ機構を構成する前記各部材を介して上側ブレードホルダー１１０を支軸廻りに傾動させる変位に変換して、上側ロータブレード１１１のピッチ角を変化させることにより、上下のメインロータのロータブレードのピッチ角に差が設けられるように構成してある。

前記課題を解決するため、本発明は、メインマストに設けられた同軸上で互いに逆回転する回転軸に上下のメインロータがそれぞれ取り付けられ、上下のメインロータのロータブレードのピッチ角を、上下のスワッシュプレートを傾動動作させることにより変化させて飛行する同軸反転式無人ヘリコプタにおいて、
前記メインマスト内に挿通されたラダーコントロールロッドがリンク機構を介して接続したラダーサーボの作動によってメインマストに沿って上下動するように設けられ、
メインマストの上端部から突出したラダーコントロールロッドの上端部に、両側面にアジャストロッド接続部が設けられたミキシングロッドヘッドが固定され、
前記ミキシングロッドヘッドの両側のアジャストロッド接続部に、一端が上側メインロータのヨーク外周面に固定されたラダーストッパープレートに接続したアジャストロッドの他端が接続され、
上側メインロータのヨークに回転自在に取り付けられた上側ブレードホルダーの側面に上側ピッチアームが取り付けられ、
上側ピッチアームの前記ヨークの側方に位置する端部に上側ミキシングアームの中間部分が回転自在に接続されているとともに、
この上側ミキシングアームの一側の端部に上側スワッシュプレートに接続したアジャストロッドの端部が接続され、
上側ミキシングアームの他側の端部に前記ミキシングロッドヘッドのアジャストロッド接続部に接続したアジャストロッドが接続された構成を有することを特徴とする。

詳しくは、メインマスト１３は、中空なロアメインマスト１３ａの内部に、同じく中空でロアメインマスト１３ａよりも長いアッパーメインマスト１３ｂを装填して同軸に配置し、図３に示されるように、両マストの下端部にそれぞれ固着されたベベルギヤ１８ａ，１８ｂをメインマスト１３の下部に設置された電動モータ８の出力軸に固着されたベベルギヤ１８ｃに噛み合わせて連結し、電動モータ８を駆動することにより、両マストが互いに逆方向に回転するように構成してある。
アッパーメインマスト１３ｂの内部には、ラダーコントロールロッド１３ｃを当該アッパーメインマスト１３ｂの内周面に沿って摺動自在に挿通してあり、このラダーコントロールロッド１３ｃの上端部をメインマスト１３の上方に突出させるとともに、後述するミキシングロッドヘッド２６を一体に固着し、その下端部には軸受けを介してラダープッシュプルアーム１９の端部を接続してある。
ミキシングロッドヘッド２６は、後述するラダーストッパープレート２９とアジャストロッド３０を介してアッパーメインロータ１５に取り付けられて、メインマスト１３内で、アッパーメインロータ１５と一体に回転する。

ロアヨーク１４ａの下方のロアメインマスト１３ａの外周面には、ロアラジアスブロック２１が一体に固着してあり、ロアラジアスブロック２１に連結したロアラジアスアーム２２を、後述するロアスワッシュプレート１６のロア回転スワッシュ１６ｂに一体に接続してある。
また、ロアブレードホルダ１４ｂ，１４ｂには、マスト１３と直交する軸方向を支点として回転自在にロアヨーク１４ａに取り付けられたミキシングアームロア２３，２３の端部が、ロアピッチアーム２４を介してそれぞれ回転自在に連結してある。
ミキシングアームロア２３，２３の他端部は、マスト１３と平行に鉛直向きに配置されたアジャストロッド２５，２５の上端部がそれぞれ連結し、このアジャストロッド２５，２５の下端部はロアスワッシュプレート１６のロア回転スワッシュ１６ｂに連結してある。

アッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂの側面には、略三角形の外形を呈するアッパーピッチアーム２７が取り付けられ、このアッパーピッチアーム２７の、アッパーヨーク１５ａの側方に位置する先端部には、アッパーミキシングアーム２８を、その中間部分をアッパーメインロータ１５の軸方向とは交差する軸方向廻りに回転自在に軸支して取り付けてある。なお、アッパーピッチアーム２７は、平面視で時計方向回りに回転するアッパーメインロータ１５の回転方向の前面側となるアッパーブレードホルダ１５ｂの側面に取り付けてある。

アッパースワッシュプレート１７は、アッパー下側回転スワッシュ１７ａの上側に、軸受け（図示せず）を介して、アッパー上側回転スワッシュ１７ｂを回転自在に支持して構成され、その中央に形成された開口にメインマスト１３を通し、当該マストを中心としてマストと直交する方向の軸廻りで傾動自在に取り付けてある。
アッパー下側回転スワッシュ１７ａは、その外周四方が前記アジャストロッド３３を介してロア回転スワッシュ１６ｂの外周四方に連結してあるとともに、アッパーラジアスブロック３４及びアッパーラジアスアーム３５を介してロアヨーク１４ａに固定され、ロアメインロータ１４と一体に回転するように取り付けてある。
また、アッパー上側回転スワッシュ１７ｂは、アッパーラジアスアーム３６を介してアッパーメインマスト１３ｂの外周面に固着したアッパーラジアスブロック３７に固定され、アッパーメインロータ１５とともにアッパーメインマスト１３ｂと一体に回転するように取り付けてある。
また、アッパー上側回転スワッシュ１７ｂの外周面の対向位置には、上端部がアッパーミキシングアーム２８に接続したアジャストロッド３２の下端部をそれぞれ連結してある。

前記課題を解決するため、本発明は、メインマストに設けられた同軸上で互いに逆回転する回転軸に上下のメインロータがそれぞれ取り付けられ、上下のメインロータのロータブレードのピッチ角を、上下のスワッシュプレートを傾動動作させることにより変化させて飛行する同軸反転式無人ヘリコプタにおいて、
前記メインマスト内に挿通されたラダーコントロールロッドがリンク機構を介して接続したラダーサーボの作動によってメインマストに沿って上下動するように設けられ、
メインマストの上端部から突出したラダーコントロールロッドの上端部に、両側にアジャストロッド接続部がそれぞれ設けられたミキシングロッドヘッドが固定され、
前記ミキシングロッドヘッドの両側のアジャストロッド接続部に、一端が上側メインロータのヨーク外周面に固定されたラダーストッパープレートに接続したアジャストロッドの他端がピロボールを介して接続され、
上側メインロータのヨークに回転自在に取り付けられた上側ブレードホルダーの側面に上側ピッチアームが取り付けられ、
上側ピッチアームの前記ヨークの側方に位置する端部に上側ミキシングアームの中間部分が回転自在に接続されているとともに、
この上側ミキシングアームの一側の端部に上側スワッシュプレートに接続したアジャストロッドの端部が接続され、
上側ミキシングアームの他側の端部に、一端がピロボールを介して前記ミキシングロッドヘッドのアジャストロッド接続部に接続したアジャストロッドの他端が接続された構成を有することを特徴とする。

前記構成の同軸反転式ヘリコプタにおいて、ミキシングロッドヘッドの両側面にそれぞれ一対のアジャストロッド接続部が設けられ、それぞれ一方のアジャストロッド接続部に一端部がラダーストッパープレートに回転自在に軸支されたアジャストロッドの他端部がピロボールを介して回転自在に軸支され、他方のアジャストロッド接続部に一端部が上側ミキシングアームの他側の端部に回転自在に軸支されたアジャストロッドの他端部がピロボールを介して回転自在に軸支された構成とすることができる。

Claims

メインマストに設けられた同軸上で互いに逆回転する回転軸に上下のメインロータがそれぞれ取り付けられ、上下のメインロータのロータブレードのピッチ角を、上下のスワッシュプレートを傾動動作させることにより変化させて飛行する同軸反転式無人ヘリコプタにおいて、
前記メインマスト内に挿通されたラダーコントロールロッドが、その下端部にリンク機構を介して接続されたラダーサーボの作動によってメインマストに沿って上下動するように設けられ、
メインマストの上端部から突出したラダーコントロールロッドの上端部にミキシングロッドヘッドが固定され、上側メインロータと共回りするようにミキシングロッドヘッドと上側メインロータのヨーク外周面に固定されたラダーストッパープレートとがアジャストロッドを介して接続され、
上側メインロータのヨーク両側に回転自在に取り付けられた上側ブレードホルダーの側面に上側ピッチアームがそれぞれ取り付けられ、上側ピッチアームの端部に上側ミキシングアームの中間部がそれぞれ回転自在に接続されているとともに、上側ミキシングアームの一側の端部に上側スワッシュプレートに接続したアジャストロッドの端部が接続され、上側ミキシングアームの他側の端部に前記ミキシングロッドヘッドの側面に端部が接続したアジャストロッドがそれぞれ接続された構成を有することを特徴とする同軸反転式ヘリコプタ。
ミキシングロッドヘッドの両側面にそれぞれ一対のアジャストロッド接続部が設けられ、それぞれ一方のアジャストロッド接続部に一端部がラダーストッパープレートに回転自在に軸支されたアジャストロッドの他端部が回転自在に軸支され、他方のアジャストロッド接続部に一端部が上側ミキシングアームの他側の端部に回転自在に軸支されたアジャストロッドが回転自在に軸支された構成を有することを特徴とする請求項１に記載の同軸反転式ヘリコプタ。