JP2021147038A - Thrust generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、推力発生装置に関する。 The present invention relates to a thrust generator.
油圧を用いることなく、電動でプロペラ(回転翼)の回転軸に対する取付角度であるピッチを可変にする技術として、例えば、特許文献1に開示がある。この技術では、回転主軸が中空状に形成され、この回転主軸内に操作ロッドが軸線方向にのみ移動可能に同心状に配設され、その操作ロッドの下端に固着されたアームが、リンクおよびレバー機構を介して羽根の各支持軸に連結されている。そして、操作ロッドを軸線方向に往復移動させることによって、リンクおよびレバー機構を介して各羽根の取付角度が変化される。
しかしながら、特許文献1に開示の技術では、各羽根の取り付け角度を変化させるために、操作ロッドの下端に固着されたアームが、リンクおよびレバー機構を介して羽根の各支持軸に連結される。このため、複数枚の羽根の取り付け角度を変化させる場合、可変ピッチ機構の大型化を招くおそれがあった。
そこで、本発明は、大型化を抑制しつつ、モータで駆動される複数枚の回転翼のピッチ角を可変とすることが可能な推力発生装置を提供することを目的とする。
However, in the technique disclosed in
Therefore, an object of the present invention is to provide a thrust generator capable of making the pitch angles of a plurality of rotary blades driven by a motor variable while suppressing the increase in size.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、N(Nは2以上の整数)枚の回転翼の推力を発生させる第1モータと、前記回転翼のピッチ角を変化させる回転運動を発生させる第2モータと、前記第2モータの回転運動を直線運動に変換する第1変換部と、前記第1変換部で変換された1つの直線運動を前記N個の回転運動に変換する第2変換部とを備える。 In order to solve the above problems, according to the thrust generator according to one aspect of the present invention, the pitch of the first motor that generates the thrust of N (N is an integer of 2 or more) rotary blades and the rotary blades. The second motor that generates rotational motion that changes the angle, the first conversion unit that converts the rotational motion of the second motor into linear motion, and the N single linear motion converted by the first conversion unit. It is provided with a second conversion unit that converts the rotational motion of the above.
これにより、第1変換部で変換された1つの直線運動に基づいて、N枚の回転翼のピッチ角を調整することができ、推力発生装置の大型化を抑制しつつ、N枚の回転翼のピッチ角を可変とすることができる。 As a result, the pitch angles of the N rotor blades can be adjusted based on one linear motion converted by the first conversion unit, and the N blades can be adjusted while suppressing the increase in the size of the thrust generator. The pitch angle of is variable.
また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記第2変換部は、前記N枚の回転翼のそれぞれに対応したN個の面を有し、前記第1変換部で変換された直線運動に従って直線運動可能な直動体と、前記N枚の回転翼のそれぞれに対応したN個のラックピニオンを備え、前記N個のラックピニオンのN個のラックは、前記N個の面でそれぞれ支持され、前記N個のラックピニオンのN個のピニオンは、前記N枚の回転翼の支持軸側でそれぞれ支持される。 Further, according to the thrust generator according to one aspect of the present invention, the second conversion unit has N surfaces corresponding to each of the N rotation blades, and is converted by the first conversion unit. A linear motion body capable of linear motion according to a linear motion and N rack pinions corresponding to each of the N rotary blades are provided, and the N racks of the N rack pinions are formed on the N surfaces. Each is supported, and the N pinions of the N rack pinions are supported on the support shaft side of the N rotary blades, respectively.
これにより、1個の直動体を直線運動させることで、N枚の回転翼のそれぞれの支持軸を回転軸としたN個の回転運動を発生させることができる。このため、第2変換部のコンパクト化を図りつつ、N枚の回転翼のピッチ角を可変とすることができる。 As a result, by linearly moving one linear motion body, it is possible to generate N rotary motions with each support axis of the N rotary blades as a rotation axis. Therefore, the pitch angles of the N rotor blades can be made variable while making the second conversion unit compact.
また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記N個の面は、前記第1モータの回転軸の軸回りにN回の回転対称となる位置に設けられる。 Further, according to the thrust generator according to one aspect of the present invention, the N surfaces are provided at positions that are rotationally symmetric N times around the axis of the rotation axis of the first motor.
これにより、1個の直動体を直線運動させることで、N枚の回転翼のそれぞれの支持軸を回転軸としたN個の回転運動を発生させることができる。このため、第2変換部のコンパクト化を図りつつ、N枚の回転翼のピッチ角を可変とすることができる。 As a result, by linearly moving one linear motion body, it is possible to generate N rotary motions with each support axis of the N rotary blades as a rotation axis. Therefore, the pitch angles of the N rotor blades can be made variable while making the second conversion unit compact.
また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記N個の各支持軸は、前記N個の各面に垂直になるように配置され、前記N個の各ラックは、前記N個の各ピニオンと噛み合う位置で前記N個の面でそれぞれ支持される。 Further, according to the thrust generator according to one aspect of the present invention, the N support shafts are arranged so as to be perpendicular to each of the N surfaces, and the N racks are arranged so as to be perpendicular to each of the N surfaces. It is supported by the N surfaces at a position where it meshes with each of the pinions.
これにより、直線運動を行う直動体のN個の各面と、回転運動を行うN個の各ピニオンを、N枚の各回転翼が延びる方向に直列に配置することができる。このため、1つの直線運動からN個の回転運動にそれぞれ変換するための経路の経路長の増大を抑制することができ、第2変換部のコンパクト化を図りつつ、N枚の回転翼のピッチ角を可変とすることができる。 As a result, each of the N faces of the linear motion body that performs linear motion and each of the N pinions that perform rotary motion can be arranged in series in the direction in which each of the N rotary blades extends. Therefore, it is possible to suppress an increase in the path length of the path for converting one linear motion into N rotational motions, respectively, and while trying to make the second conversion unit compact, the pitch of N rotor blades. The angle can be variable.
また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記回転翼を支持するハブを備え、前記直動体および前記N個のラックピニオンは、前記ハブ内に収容される。 Further, according to the thrust generator according to one aspect of the present invention, the hub is provided to support the rotary blade, and the linear moving body and the N rack and pinions are housed in the hub.
これにより、第2変換部の収納に必要なスペースを削減することができ、推力発生装置のコンパクト化を図ることができる。 As a result, the space required for storing the second conversion unit can be reduced, and the thrust generator can be made compact.
また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記第1変換部は、前記第2モータの回転運動を直線運動に変換するボールねじと、前記ボールねじで変換された直線運動を前記直動体に伝える直動伝達軸とを備える。 Further, according to the thrust generator according to one aspect of the present invention, the first conversion unit converts a ball screw that converts the rotational motion of the second motor into a linear motion and a linear motion converted by the ball screw. It is provided with a linear motion transmission shaft that transmits to the linear motion body.
これにより、すべりねじを用いた場合に比べて、駆動トルクを低減することができ、第2モータの省電力化を図ることができる。また、直動伝達軸を設けることにより、ボールねじと直動体を第1モータの回転軸の軸方向に離間して配置することができ、ボールねじを第1モータ内に収容しつつ、直動体をハブ内に収容することができる。 As a result, the drive torque can be reduced as compared with the case where the sliding screw is used, and the power saving of the second motor can be achieved. Further, by providing the linear motion transmission shaft, the ball screw and the linear motion element can be arranged apart from each other in the axial direction of the rotation axis of the first motor, and the linear motion element can be accommodated in the first motor. Can be housed in the hub.
また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記第2変換部は、複列アンギュラ玉軸受を備え、前記複列アンギュラ玉軸の外輪は、前記直動体の内面側に取り付けられ、前記複列アンギュラ玉軸の内輪は、前記直動伝達軸に取り付けられる。 Further, according to the thrust generator according to one aspect of the present invention, the second conversion unit includes a double row angular contact ball bearing, and the outer ring of the double row angular contact ball shaft is attached to the inner surface side of the linear moving body. , The inner ring of the double row angular contact ball shaft is attached to the linear motion transmission shaft.
これにより、第1モータの回転軸の軸回りに直動伝達軸が回転するのを防止しつつ、第1モータの回転軸の軸回りに直動体を回転可能に支持することが可能となるとともに、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重を受けることができる。 This makes it possible to rotatably support the linear motion body around the axis of the rotation axis of the first motor while preventing the linear motion transmission shaft from rotating around the axis of the rotation axis of the first motor. , Can receive radial load and axial load in both directions.
また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記第2変換部は、前記直動体の前記直線運動の方向を前記第1モータの回転軸の軸方向に案内するリフトガイドと、前記直動体と前記リフトガイドとの間に介在されるリニアブッシュとを備える。 Further, according to the thrust generator according to one aspect of the present invention, the second conversion unit includes a lift guide that guides the direction of the linear motion of the linear motion body in the axial direction of the rotation axis of the first motor. A linear bush interposed between the linear moving body and the lift guide is provided.
これにより、直動体の直線運動の位置決め精度を向上させるとともに、直動体の直線運動時の低摩擦化を図ることができる。 As a result, it is possible to improve the positioning accuracy of the linear motion of the linear motion object and reduce the friction during the linear motion of the linear motion object.
本発明の一つの態様によれば、大型化を抑制しつつ、モータで駆動される複数枚の回転翼のピッチ角を可変とすることができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to make the pitch angles of a plurality of rotary blades driven by a motor variable while suppressing the increase in size.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の構成に必須のものとは限らない。実施形態の構成は、本発明が適用される装置の仕様や各種条件(使用条件、使用環境等)によって適宜修正または変更され得る。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定され、以下の個別の実施形態によって限定されない。また、以下の説明に用いる図面は、各構成を分かり易くするため、実際の構造と縮尺および形状などを異ならせることがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the following embodiments do not limit the present invention, and not all combinations of features described in the embodiments are essential to the configuration of the present invention. The configuration of the embodiment may be appropriately modified or changed depending on the specifications of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions (use conditions, use environment, etc.). The technical scope of the present invention is defined by the claims and is not limited by the following individual embodiments. In addition, the drawings used in the following description may differ from the actual structure in terms of scale and shape in order to make each configuration easy to understand.
以下の説明では、推力発生装置で駆動される回転翼が3枚の場合を例にとるが、推力発生装置で駆動される回転翼は、必ずしも3枚に限定されることなく、N(Nは2以上の整数)枚であればよい。
図1(a)は、第1実施形態に係る推力発生装置に回転翼を取り付けた状態を示す斜視図、図1(b)および図1(c)は、第1実施形態に係る推力発生装置に取り付けられた回転翼のピッチ角を変化させた状態を示す側面図、図2および図3は、図1(a)の推力発生装置の構成を分解して示す斜視図、図4(a)および図4(b)は、図2および図3の推力発生装置の組み立て後の構成を示す斜視図である。
In the following description, the case where the number of rotor blades driven by the thrust generator is three is taken as an example, but the number of rotor blades driven by the thrust generator is not necessarily limited to three, and N (N is It may be an integer of 2 or more).
1 (a) is a perspective view showing a state in which a rotary blade is attached to the thrust generator according to the first embodiment, and FIGS. 1 (b) and 1 (c) are thrust generators according to the first embodiment. 2 and 3 are side views showing a state in which the pitch angle of the rotary blade attached to the rotary blade is changed, and FIGS. 2 and 3 are perspective views showing the configuration of the thrust generator of FIG. 1 (a) in an exploded manner, FIG. 4 (a). And FIG. 4B is a perspective view showing the assembled configuration of the thrust generators of FIGS. 2 and 3.
図1(a)、図1(b)および図1(c)において、推力発生装置1は、回転翼H1〜H3を電動で駆動する。回転翼H1〜H3は、グリップP1〜P3をそれぞれ介して推力発生装置1に装着される。グリップP1〜P3は、推力発生装置1から水平方向に放射状に延びるように回転翼H1〜H3を支持する。推力発生装置1は、装着面1Aを介して飛翔体に装着される。推力発生装置1が装着された飛翔体は、例えば、モータで飛行するマルチコプター、飛行機、回転翼機および飛行機能を備える自動車などの飛行可能な機体または車体である。
In FIGS. 1 (a), 1 (b) and 1 (c), the
図1(a)、図1(b)、図1(c)、図2、図3、図4(a)および図4(b)に示すように、推力発生装置1は、推力発生用モータ(第1モータ)2、ピッチ可変用モータ(第2モータ)5、回転伝達部6、回転直動変換部(第1変換部)7、直動回転変換部(第2変換部)8、エクステンション9およびハブ10を備える。推力発生用モータ2は、ステータ2A、ロータ2B、外側フレーム2C、内径部2Dおよび内側フレーム2Eを備える。また、ロータ2Bは、内径側にロータ軸4および中空部3A、3Bを備える。ロータ軸4の軸方向端部には、エクステンション9を介してハブ10を装着する装着部4Aが設けられる。
As shown in FIGS. 1 (a), 1 (b), 1 (c), 2, 2, 3, 4 (a) and 4 (b), the
内径部2Dの径方向外側には、内側フレーム2Eが位置し、内側フレーム2Eの径方向外側には、外側フレーム2Cが位置する。内径部2Dは、外側フレーム2C側に固定される。内側フレーム2Eは、ロータ軸4側に固定され、ロータ軸4とともに回転する。ロータ軸4は、内径部2D内に収容される。このとき、装着部4Aは、内径部2Dの軸方向外側に位置する。内側フレーム2Eの外周面に沿ってロータ2Bが位置する。外側フレーム2Cの内周面に沿ってステータ2Aが位置する。このとき、回転軸S0から径方向外側に向かって、ロータ軸4、内径部2D、内側フレーム2E、ロータ2B、ステータ2Aおよび外側フレーム2Cは、同心円状に配置される。
The
推力発生用モータ2は、回転翼H1〜H3の推力Fを発生させる。ステータ2Aは、電磁鋼鈑と巻線により構成され、ロータ2Bの外側に位置する。ステータ2A、内径部2Dおよび装着面1Aは、外側フレーム2Cに固定される。このとき、装着面1Aは、支持部1Cを介して外側フレーム2Cに固定することができる。内径部2Dは、スペーサ2Fを介して装着面1Aの裏側に固定することができる。スペーサ2Fは、推力発生用モータ2内に回転伝達部6を収容するための空間を確保することができる。
The
装着面1Aは、回転伝達部6を外側フレーム2C内に挿入可能な開口1Bを備える。支持部1Cは、外側フレーム2Cの外枠から内側に向かって放射状に延びる。内径部2Dは、円筒形状であり、軸受U1を介してロータ軸4を回転自在に支持する。内側フレーム2Eは、円環状であり、ロータ2Bを支持する。外側フレーム2Cは、円環状であり、ステータ2Aを支持する。
The mounting
装着面1A、外側フレーム2C、内径部2D、内側フレーム2Eおよびスペーサ2Fは、例えば、ジュラルミンなどの合金で形成することができる。装着面1A、外側フレーム2C、内径部2D、内側フレーム2Eおよびスペーサ2Fは、例えば、鋳造、鍛造または切削加工などの方法で一体的に形成することができる。
The mounting
ロータ2Bは、磁石などにより構成され、ロータ軸4の外側に位置する。ロータ2Bおよびロータ軸4は、内側フレーム2Eに固定される。ロータ軸4は、軸受U1を介して、回転軸S0の軸回りに回転する。ロータ軸4の回転に伴ってロータ2Bおよび内側フレーム2Eも回転軸S0の軸回りに回転する。ロータ軸4、装着部4Aおよび内側フレーム2Eは、例えば、ジュラルミンなどの合金で形成することができる。ロータ軸4、装着部4Aおよび内側フレーム2Eは、例えば、鋳造、鍛造または切削加工などの方法で一体的に形成することができる。
The
中空部3A、3Bは、推力発生用モータ2内に位置する。また、中空部3Aは、ロータ2Bの円周方向に沿ってロータ2Bとロータ軸4の間に位置する。中空部3Bは、ロータ軸4の軸方向に沿ってロータ軸4内径側に位置する。
The
ピッチ可変用モータ5は、回転翼H1〜H3のピッチ角θ1〜θ3を変化させる回転運動を発生させる。ピッチ可変用モータ5は、内径部2Dに固定される。ピッチ可変用モータ5の少なくとも一部は、推力発生用モータ2内に収容される。このとき、ピッチ可変用モータ5は、中空部3Aに位置することができる。ピッチ可変用モータ5の回転軸は、推力発生用モータ2の回転軸S0と並列に位置することができる。
The pitch
回転伝達部6は、ピッチ可変用モータ5で発生された回転運動を推力発生用モータ2の回転軸S0に対して垂直方向に伝える。すなわち、ピッチ可変用モータ5の回転軸と、推力発生用モータ2の回転軸S0は平行な異なる軸であり、回転伝達部6によりピッチ可変用モータ5で発生された回転運動を、推力発生用モータ2の回転軸S0の軸上に伝達する。回転伝達部6は、内径部2Dに固定される。回転伝達部6の少なくとも一部は、推力発生用モータ2内に収容される。
The
回転直動変換部7は、ピッチ可変用モータ5で発生され、回転伝達部6を介して伝えられた回転運動を、回転軸S0の軸方向の直線運動LMに変換する。回転直動変換部7の少なくとも一部は、推力発生用モータ2内に収容される。このとき、回転直動変換部7の少なくとも一部は、中空部3B内に位置することができる。この場合、回転直動変換部7の少なくとも一部は、回転軸S0の軸方向に沿って中空部3Bから回転翼H1〜H3側に突出させることができる。回転直動変換部7は、内径部2Dに固定される。
The rotation linear
直動回転変換部8は、回転直動変換部7で変換された直線運動LMを、各支持軸M1〜M3の軸回りの回転運動に変換する。直動回転変換部8は、推力発生用モータ2の外部に位置する。
The linear motion
エクステンション9は、回転軸S0の軸方向において、推力発生用モータ2と回転翼H1〜H3との間の間隔を保つためのスペーサである。エクステンション9は、回転翼H1〜H3が推力発生用モータ2に衝突するのを防止する。エクステンション9は、装着部4Aを介してロータ軸4に固定され、ロータ軸4とともに回転する。
The
ハブ10は、直動回転変換部8を収容するとともに、グリップP1〜P3がハブ10から突出した状態でグリップP1〜P3を支持する。ハブ10は、エクステンション9を介して、ロータ軸4に固定される。すなわち、ハブ10は、ロータ軸4を介して回転軸S0の軸回りに回転可能な状態で外側フレーム2Cに支持される。ハブ10は、グリップP1〜P3を介し、回転軸S0の軸方向に対して垂直方向に回転翼H1〜H3を支持する。
The
推力発生用モータ2が動作すると、ロータ2Bが回転軸S0を中心に回転することで、回転翼H1〜H3が回転する。そして、各回転翼H1〜H3の回転R1〜R3に伴って回転翼H1〜H3の推力Fが発生する。
When the
ここで、ピッチ可変用モータ5、回転伝達部6および回転直動変換部7は、外側フレーム2C側に固定される。このため、ロータ2Bが回転しても、ピッチ可変用モータ5、回転伝達部6および回転直動変換部7は、回転軸S0の軸回りに回転しない。
Here, the pitch
また、ピッチ可変用モータ5が動作すると、各回転翼H1〜H3は、各支持軸M1〜M3の軸回りに回転し、回転翼H1〜H3のピッチ角θ1〜θ3が変化する。このとき、ピッチ可変用モータ5の回転運動は、回転伝達部6を介して回転直動変換部7に伝えられる。そして、ピッチ可変用モータ5の回転運動は、回転直動変換部7によって、回転軸S0の軸方向の直線運動LMに変換される。そして、回転直動変換部7で変換された直線運動LMは、直動回転変換部8によって、各支持軸M1〜M3の軸回りの3つの回転運動に変換される。そして、各支持軸M1〜M3の回転運動は、グリップP1〜P3をそれぞれ介し、各回転翼H1〜H3に伝えられ、各回転翼H1〜H3のピッチ角θ1〜θ3が変化される。
Further, when the pitch
ここで、推力発生装置1は、回転翼H1〜H3のピッチ角θ1〜θ3を可変とすることにより、推力を変化させることができる。また、推力発生装置1は、ピッチ角θ1〜θ3を可変とすることにより、推力変化の応答速度を早めることで飛翔体の安定性を向上させることが可能となるとともに、ブレード長(回転翼H1〜H3の長さ)を長くすることなく、飛翔体に必要な推力を確保することができ、推力発生装置1の大型化および重量増を抑制することができる。また、各状況で必要な推力は固定ピッチと比較した場合、推力発生用モータ2の低い回転数で発生できるので、回転数に依存する騒音を抑制することができる。
Here, the
また、推力発生装置1は、回転翼H1〜H3のピッチ角θ1〜θ3を電動で可変とすることにより、油圧を用いる必要がなくなる。このため、油の給排を制御する油圧制御ユニットおよび回転体に対してオイルシールを行うための複雑な回転シール機構を設ける必要がなくなり、推力発生装置1の大型化を抑制することが可能となるとともに、推力発生装置1のメンテナンス性を向上させることができる。
Further, the
また、直動回転変換部8は、回転直動変換部7で変換された1つの直線運動LMを、各支持軸M1〜M3の軸回りの3つの回転運動に変換することにより、回転直動変換部7で変換された1つの直線運動LMに基づいて、3枚の回転翼H1〜H3のピッチ角θ1〜θ3を調整することができ、推力発生装置1の大型化を抑制することができる。
Further, the linear motion
さらに、回転直動変換部7の少なくとも一部を、推力発生用モータ2内に収容することにより、回転軸S0の軸方向において推力発生用モータ2からの回転直動変換部7の突出量を減らすことができる。このため、推力発生用モータ2で回転翼H1〜H3の推進力を発生させ、ピッチ可変用モータ5で回転翼H1〜H3のピッチ角θ1〜θ3を可変とした場合においても、回転軸S0の軸方向に推力発生装置1をコンパクト化することが可能となる。
Further, by accommodating at least a part of the rotation linear
さらに、回転直動変換部7の少なくとも一部を、中空部3B内に収容することにより、推力発生用モータ2を回転軸S0の軸方向に大型化することなく、回転直動変換部7の少なくとも一部を推力発生用モータ2内に収容することができ、回転軸S0の軸方向に推力発生装置1をコンパクト化することが可能となる。
Further, by accommodating at least a part of the rotation linear
さらに、ピッチ可変用モータ5で発生された回転運動を、回転伝達部6を介して伝えることにより、推力発生用モータ2の回転軸S0とピッチ可変用モータ5の回転軸を並列に配置することが可能となり、ピッチ可変用モータ5を推力発生用モータ2内に収容することが可能となる。
Further, by transmitting the rotational motion generated by the pitch
さらに、直動回転変換部8をハブ10内に収容することにより、回転軸S0の軸方向に推力発生装置1をコンパクト化することが可能となるとともに、直動回転変換部8が外部に露出するのを防止することが可能となる。
Further, by accommodating the linear motion
ここで、回転翼H1〜H3が回転軸4の軸回りに回転すると、各回転翼H1〜H3には遠心力F1〜F3がそれぞれかかる。各回転翼H1〜H3にかかる遠心力F1〜F3は、グリップP1〜P3をそれぞれ介し、各支持軸M1〜M3に伝わる。このとき、各支持軸M1〜M3は、各支持軸M1〜M3に伝わった各遠心力F1〜F3に基づいて、各支持軸M1〜M3の回転軸芯を自動調整し、各支持軸M1〜M3の軸回りの回転精度を向上させることができる。
Here, when the rotary blades H1 to H3 rotate around the axis of the
以下、回転伝達部6、回転直動変換部7および直動回転変換部8の構成および動作について、より具体的に説明する。
図5(a)および図6(a)は、第1実施形態に係る推力発生装置の構成を示す平面図、図5(b)は、図5(a)のA−A線に沿って切断した断面図、図6(b)は、図6(a)のB−B線に沿って切断した断面図、図7(a)は、第1実施形態に係る推力発生装置の推力発生用モータの構成を示す平面図、図7(b)は、図7(a)のC−C線に沿って切断した断面図である。
Hereinafter, the configuration and operation of the
5 (a) and 6 (a) are plan views showing the configuration of the thrust generator according to the first embodiment, and FIG. 5 (b) is cut along the line AA of FIG. 5 (a). 6 (b) is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 6 (a), and FIG. 7 (a) is a thrust generating motor of the thrust generator according to the first embodiment. 7 (b) is a plan view showing the configuration of the above, and is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 7 (a).
図7(a)および図7(b)において、ロータ2Bは、軸受U1を介し、回転軸S0の軸回りに回転可能な状態で外側フレーム2Cにて支持される。また、推力発生用モータ2内において、ロータ2Bとロータ軸4の間には中空部3Aが設けられ、ロータ軸4内には中空部3Bが設けられている。
In FIGS. 7 (a) and 7 (b), the
また、図2、図3、図5(a)、図5(b)、図6(a)および図6(b)において、回転伝達部6は、歯車G1〜G3および支持部材BJ1〜BJ3を備える。歯車G1〜G3は、ピッチ可変用モータ5の回転運動を回転直動変換部7に伝える。歯車G1は、ボールねじ軸7Fの一端に取り付けられる。歯車G3は、ピッチ可変用モータ5の回転軸に取り付けられる。歯車G2は、歯車G1と歯車G3の間で歯車G1、G3と噛み合う位置に設けられる。
Further, in FIGS. 2, 3, 5, 5 (a), 5 (b), 6 (a), and 6 (b), the
外側フレーム2Cは、支持部材BJ1を介し、歯車G1およびボールねじ軸7Fが回転可能な状態で歯車G1および回転直動変換部7を支持する。また、外側フレーム2Cは、支持部材BJ3を介し、歯車G3およびピッチ可変用モータ5の回転軸を回転可能な状態で支持する。また、外側フレーム2Cは、支持部材BJ1、BJ2を介し、歯車G2を回転可能な状態で支持する。このとき、歯車G2は、支持部材BJ1、BJ2で挟み込まれた状態で、歯車G1、G3と噛み合う位置に配置される。歯車G1〜G3の材料は、例えば、炭素鋼であり、支持部材BJ1〜BJ3の材料は、例えば、アルミ合金である。なお、回転伝達部の機構として、歯車の代わりにベルトを用いてもよい。
The
回転直動変換部7の回転直動変換機構として、ボールねじを用いることができる。回転直動変換部7の回転直動変換機構として、すべりねじを用いるようにしてもよい。回転直動変換部7は、直動伝達軸7D、直動案内部7E、ボールねじ軸7Fおよびボールねじナット7Gを備える。
A ball screw can be used as the rotation linear motion conversion mechanism of the rotation linear
直動案内部7Eは、回転軸S0に沿って直線運動する方向にボールねじナット7Gおよび直動伝達軸7Dを案内する。このとき、直動案内部7Eは、ボールねじ軸7Fの回転に伴ってボールねじナット7Gが回転運動するのを規制する。直動案内部7Eは、支持部材BJ1から突出する形状である。直動案内部7Eは、支持部材BJ1と一体的に設けることができる。
The linear
ボールねじ軸7Fは、軸受U2を介し、回転可能な状態で支持部材BJ1にて支持されている。ボールねじ軸7Fは、転動体を介してボールねじナット7Gと螺合した状態で歯車G1とともに回転し、ボールねじナット7Gを直線運動させる。
ボールねじナット7Gは、ボールねじ軸7Fの回転運動に伴って直線運動し、その直線運動LMを直動伝達軸7Dに伝える。
The
The ball screw
直動伝達軸7Dは、ボールねじナット7Gの直線運動LMを直動回転変換部8に伝える。直動伝達軸7Dは、ボールねじナット7Gに固定され、直動伝達軸7Dの先端は、軸受U3の内輪に挿入される。直動伝達軸7Dは、ボールねじナット7Gおよびボールねじ軸7Fの一部を内包する形状である。
The linear
直動回転変換部8の直動回転変換機構として、ラックピニオンを用いることができる。直動回転変換部8は、直動体11、ラックA1〜A3、ケース21、支持軸M1〜M3、軸受E1〜E3、アダプタD1〜D3およびピニオンB1〜B3を備える。
A rack and pinion can be used as the linear rotation conversion mechanism of the linear
直動体11は、軸受U3を介し、直動伝達軸7Dの軸回りに回転可能な状態で支持される。このとき、直動体11は、直動伝達軸7Dとともに、回転軸S0の軸方向に沿って直線運動可能である。
The
ラックA1〜A3は、直動体11にて支持される。各ラックA1〜A3は、ピニオンB1〜B3とそれぞれ噛み合った状態で直動体11とともに直線運動し、ピニオンB1〜B3をそれぞれ回転運動させる。
The racks A1 to A3 are supported by the linear moving
各支持軸M1〜M3は、推力発生装置1から水平方向に放射状に突出するようにグリップP1〜P3をそれぞれ支持する。各支持軸M1〜M3は、軸受E1〜E3をそれぞれ介し、各支持軸M1〜M3の軸回りに回転可能な状態でケース21にて保持される。グリップP1と支持軸M1は一体的に設け、グリップP2と支持軸M2は一体的に設け、グリップP3と支持軸M3は一体的に設けることができる。グリップP1〜P3と支持軸M1〜M3の材料は、例えば、ジュラルミンである。グリップP1〜P3と支持軸M1〜M3の耐久性を増大させるため、グリップP1〜P3と支持軸M1〜M3の材料として、例えば、チタンを用いてもよい。
Each of the support shafts M1 to M3 supports the grips P1 to P3 so as to project horizontally from the
各ピニオンB1〜B3は、各支持軸M1〜M3にそれぞれ固定される。各ピニオンB1〜B3は、各ラックA1〜A3の直線運動LMに伴って回転運動し、その回転運動を各支持軸M1〜M3に伝える。ピニオンB1〜B3およびラックA1〜A3の材料は、例えば、クロムモリブデン鋼である。 The pinions B1 to B3 are fixed to the support shafts M1 to M3, respectively. The pinions B1 to B3 rotate along with the linear motion LM of the racks A1 to A3, and the rotational motion is transmitted to the support shafts M1 to M3. The material of the pinions B1 to B3 and the racks A1 to A3 is, for example, chrome molybdenum steel.
ケース21は、ハブ10の一部として用いることができる。ケース21は、例えば、接合面のない非分割ケースである。非分割ケースは、インゴットからの削り出しで作製することができる。このとき、非分割ケースは、接着剤または溶接などで個片を繋ぎ合わせることなく作製することができる。非分割ケースは、繋ぎ目のないシームレスケースであってもよい。ケース21は、直動体11、ラックA1〜A3、支持軸M1〜M3、軸受E1〜E3、アダプタD1〜D3およびピニオンB1〜B3を収容する。このとき、ケース21は、ロータ軸4の円周方向に120°の間隔で支持軸M1〜M3を収容することができる。ケース21は、エクステンション9を介してロータ2Bの端面に固定される。また、ケース21は、回転軸S0の軸回りの回転時に回転翼H1〜H3にかかる遠心力に対抗して各支持軸M1〜M3を支持することができる。ケース21は、例えば、ジュラルミンなどの切削加工で形成することができる。
The
各アダプタD1〜D3は、支持軸M1〜M3と軸受E1〜E3との間に設けられ、支持軸M1〜M3にてそれぞれ支持される。各アダプタD1〜D3の内周面は、支持軸M1〜M3の外周面に沿うように形成され、各アダプタD1〜D3の外周面は、軸受E1〜E3の内周面に沿うように形成される。これにより、各アダプタD1〜D3は、各支持軸M1〜M3の径の変化に対応しつつ、各軸受E1〜E3の内周側で各支持軸M1〜M3を支持させることができる。アダプタD1〜D3の材料は、例えば、ジュラルミンである。 The adapters D1 to D3 are provided between the support shafts M1 to M3 and the bearings E1 to E3, and are supported by the support shafts M1 to M3, respectively. The inner peripheral surfaces of the adapters D1 to D3 are formed along the outer peripheral surfaces of the support shafts M1 to M3, and the outer peripheral surfaces of the adapters D1 to D3 are formed along the inner peripheral surfaces of the bearings E1 to E3. NS. As a result, the adapters D1 to D3 can support the support shafts M1 to M3 on the inner peripheral side of the bearings E1 to E3 while responding to the change in the diameter of the support shafts M1 to M3. The material of the adapters D1 to D3 is, for example, duralumin.
各軸受U3、E1〜E3は、例えば、複列アンギュラ玉軸受を用いることができる。複列アンギュラ玉軸受は、単列アンギュラ玉軸受を背面組合せにし、外輪を一体にしてもよいし、単列アンギュラ玉軸受を正面組合せにし、内輪を一体にしてもよい。複列アンギュラ玉軸受は、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重を負荷することができ、背面組合せではモーメント荷重も負荷できる。 For each of the bearings U3, E1 to E3, for example, a double row angular contact ball bearing can be used. As for the double row angular contact ball bearings, the single row angular contact ball bearings may be combined on the back surface and the outer ring may be integrated, or the single row angular contact ball bearings may be combined on the front surface and the inner rings may be integrated. The double-row angular contact ball bearing can carry a radial load and an axial load in both directions, and can also carry a moment load in the rear combination.
エクステンション9は、フランジ9Aを備える。フランジ9Aは、エクステンション9と一体的に設けることができる。エクステンション9は、フランジ9Aを介し、ロータ軸4の端面に取り付け可能である。ここで、ボルトJ6にてフランジ9Aをロータ軸4にねじ止めすることで、エクステンション9をロータ軸4に固定することができる。エクステンション9およびフランジ9Aの材料は、例えば、ジュラルミンである。
The
フランジ9Aは、ロータ軸4の軸方向にフランジ9Aを貫通する貫通孔9Kを備える。貫通孔9Kは、ボルトJ6を挿入可能である。装着部4Aは、ボルトJ6をねじ込み可能な雌ねじ4Bを備える。雌ねじ4Bは、フランジ9Aの装着面側に位置する。貫通孔9Kおよび雌ねじ4Bは、ボルトJ6の挿入位置に対応させて配置することができる。ここで、貫通孔9Kを通してボルトJ6を雌ねじ4Bにねじ込み、ボルトJ6にてフランジ9Aを装着部4Aにねじ止めすることで、エクステンション9をロータ軸4に固定することができる。
The
ピッチ可変用モータ5が回転すると、ピッチ可変用モータ5の回転運動に伴って歯車G1〜G3が回転する。そして、歯車G1の回転運動に伴ってボールねじ軸7Fが回転し、ボールねじ軸7Fの回転運動に伴って、ボールねじナット7Gとともに直動伝達軸7Dが直線運動する。このとき、ボールねじナット7Gおよび直動伝達軸7Dの運動は、直動案内部7Eにて案内され、推力発生装置1内において、回転軸S0の軸方向に沿った直線運動に制限される。
When the pitch
直動伝達軸7Dの直線運動LMは、直動体11に伝えられ、直動伝達軸7Dの直線運動LMに伴って、直動体11とともに各ラックA1〜A3が直線運動する。このとき、各ラックA1〜A3は、ピニオンB1〜B3とそれぞれ噛み合った状態で直線運動し、各ピニオンB1〜B3を回転させる。各ピニオンB1〜B3の回転運動に伴って、各支持軸M1〜M3がそれぞれの軸回りに回転する。そして、各支持軸M1〜M3の回転運動は、グリップP1〜P3をそれぞれ介し、各回転翼H1〜H3に伝えられ、各回転翼H1〜H3のピッチ角θ1〜θ3が変化される。
The linear motion LM of the linear
ここで、回転直動変換部7の回転直動変換機構としてボールねじを用いることにより、すべりねじを用いた場合に比べて、ピッチ可変に必要な駆動トルクを低減することができ、ピッチ可変用モータ5の省電力化を図ることができる。
また、回転直動変換部7に直動伝達軸7Dを設けることにより、ボールねじと直動体11を回転軸S0の軸方向に離間して配置することができ、ボールねじを推力発生用モータ2内に収容しつつ、直動体11をハブ10内に収容することができる。
さらに、直動回転変換部8の直動回転変換機構として、ラックピニオンを用いることにより、各ラックA1〜A3の長手方向を直動体11の直動方向に揃えることが可能となるとともに、各ピニオンB1〜B3の円周方向を各支持軸M1〜M3の円周方向に揃えることが可能となる。このため、3個のラックピニオンの配置をコンパクトにまとめることができ、各回転翼H1〜H3に対応して3個のラックピニオンを設けた場合においても、ハブ10の大型化を抑制しつつ、直動回転変換部8をハブ10内に収容することが可能となる。
Here, by using the ball screw as the rotary linear motion conversion mechanism of the rotary linear
Further, by providing the linear
Further, by using a rack and pinion as the linear rotation conversion mechanism of the linear
以下、回転伝達部6および回転直動変換部7の構成および動作について、さらに具体的に説明する。
図8(a)は、図6のピッチ可変用モータ、回転伝達部および回転直動変換部の構成を示す斜視図、図8(b)は、図8(a)の回転直動変換部を支持する支持部材および直動案内部を除去した構成を示す斜視図である。
Hereinafter, the configuration and operation of the
8 (a) is a perspective view showing the configurations of the pitch variable motor, the rotation transmission unit, and the rotation linear motion conversion unit of FIG. 6, and FIG. 8 (b) shows the rotation linear motion conversion unit of FIG. 8 (a). It is a perspective view which shows the structure which removed the support member which supports and the linear motion guide part.
図8(a)および図8(b)において、支持部材BJ1は、ボルトJ1により外側フレーム2Cに固定することができる。ボルトJ1は、例えば、支持部材BJ1の四隅に配置することができる。支持部材BJ2は、支持部材BJ1との間に歯車G2を挟み込んだ状態で、ボルトJ2と支柱31により支持部材BJ1に固定する。ボルトJ2は、例えば、支持部材BJ2の両端に配置することができる。歯車G2の両軸端は、軸受を介して支持部材BJ1およびBJ2に対し回転自在に支持される。支持部材BJ3は、ボルトJ3により外側フレーム2Cに固定することができる。ボルトJ3は、例えば、支持部材BJ3の端部の2か所に配置することができる。また、支持部材BJ3は、ボルトJ4によりピッチ可変用モータ5を固定することができる。
In FIGS. 8A and 8B, the support member BJ1 can be fixed to the
ボールねじナット7Gは、フランジ7Aを備える。フランジ7Aは、円筒を平行な二平面で切り取った形状であり、直動案内部7Eの開口部にフランジ7Aの突出部が配置される。フランジ7Aは、ボールねじナット7Gと一体的に設けることができる。
直動伝達軸7Dは、フランジ7Bおよび案内面7Cを備える。案内面7Cは、摺動部材7Hを備える。フランジ7Bおよび案内面7Cは、円筒を平行な二平面で切り取った形状であり、直動案内部7Eの開口部にフランジ7Bが配置される。
The ball screw
The linear
フランジ7Bの平坦面と案内面7Cは一体の平面であってもよい。この平坦面は、互いに反対方向を向く2つの面であってもよい。フランジ7A、7Bの突出部には、ボルトJ5を挿入可能な領域を設けることができる。フランジ7A、7Bが重なった状態で、ボルトJ5にてフランジ7Aをフランジ7Bに固定することにより、直動伝達軸7Dをボールねじナット7Gに固定することができる。
The flat surface of the
また、フランジ7Bの平坦面または案内面7Cには、摺動部材7Hを挿入可能な凹部を設けることができる。そして、その凹部に摺動部材7Hを挿入し、接着剤などでフランジ7Bに固定することができる。このとき、摺動部材7Hは、平坦面から突出する。摺動部材7Hの材料は、例えば、樹脂である。
Further, the flat surface or the
一方、直動案内部7Eの内側には、フランジ7A、7Bおよび案内面7Cの平坦面と対向する平面を設けることができる。そして、直動伝達軸7Dの直線運動LMに伴って摺動部材7Hが直動案内部7Eの平面を摺動することにより、直動伝達軸7Dの運動を回転軸S0の軸方向に制限することができる。
On the other hand, inside the linear
ここで、フランジ7A、7Bの外周部の一部および案内面7Cに平坦面を設けるとともに、ボルトJ5を挿入可能な突出部をフランジ7A、7Bに設け、突出部を直動案内部7Eの開口部に配置することにより、直動案内部7Eの外径を小さくすることができ、推力発生用モータ2内のロータ軸4の径の増大を抑制しつつ、回転直動変換部7をロータ軸4内に収納することが可能となる。
Here, a flat surface is provided on a part of the outer peripheral portion of the
以下、直動回転変換部8の構成および動作について、さらに具体的に説明する。
図9(a)は、実施形態に係るラックが取り付けられた直動体の構成を示す下面図、図9(b)は、図9(a)のD−D線に沿って切断した断面図、図9(c)は、図9(a)のE−E線に沿って切断した断面図、図9(d)は、実施形態に係るラックが取り付けられた直動体の構成を示す上面図、図10は、図9(a)のラックが取り付けられた直動体の構成を分解して示す斜視図、図11は、図1(b)のハブの構成を分解して示す斜視図、図12は、図9(d)のラックが取り付けられた直動体とピニオンとの位置関係を示す上面図、図13(a)は、図1(b)の回転翼のピッチ角に対応した直動体の位置を示す斜視図、図13(b)は、図1(c)の回転翼のピッチ角に対応した直動体の位置を示す斜視図である。
Hereinafter, the configuration and operation of the linear motion
9 (a) is a bottom view showing the configuration of the linear moving body to which the rack according to the embodiment is attached, and FIG. 9 (b) is a cross-sectional view cut along the line DD of FIG. 9 (a). 9 (c) is a cross-sectional view cut along the line EE of FIG. 9 (a), and FIG. 9 (d) is a top view showing the configuration of a linear moving body to which the rack according to the embodiment is attached. 10 is an exploded perspective view showing the configuration of the linear moving body to which the rack of FIG. 9A is attached, FIG. 11 is an exploded perspective view showing the configuration of the hub of FIG. 1B, FIG. 12; 9 (d) is a top view showing the positional relationship between the pinion and the linear moving body to which the rack is attached in FIG. 9 (d), and FIG. 13 (a) shows the linear moving body corresponding to the pitch angle of the rotor blade in FIG. 1 (b). A perspective view showing the position, FIG. 13 (b) is a perspective view showing the position of the linear moving body corresponding to the pitch angle of the rotary blade of FIG. 1 (c).
図9(a)〜図9(d)、図10〜図12、図13(a)および図13(b)において、直動体11は、各ラックA1〜A3を各面Z1〜Z3で支持するため、各面Z1〜Z3上に凸部X1〜X3を備える。各ラックA1〜A3は、各凸部X1〜X3を嵌め込み可能な凹部Y1〜Y3を備える。各凹部Y1〜Y3は、各ラックA1〜A3の歯が設けられる面と反対側の面に設けることができる。
各凸部X1〜X3および各凹部Y1〜Y3には、直動体11の直線運動LMの方向に沿ってピンI1〜I3をそれぞれ挿入可能な貫通孔を設けることができる。
In FIGS. 9 (a) to 9 (d), FIGS. 10 to 12, 13 (a) and 13 (b), the linear moving
The convex portions X1 to X3 and the concave portions Y1 to Y3 may be provided with through holes into which pins I1 to I3 can be inserted along the direction of the linear motion LM of the
そして、各凸部X1〜X3を各凹部Y1〜Y3に嵌め込む。そして、凸部X1と凹部Y1にピンI1を挿入し、凸部X2と凹部Y2にピンI2を挿入し、凸部X3と凹部Y3にピンI3を挿入することで、各ラックA1〜A3を直動体11の各面Z1〜Z3に固定することができる。
Then, the convex portions X1 to X3 are fitted into the concave portions Y1 to Y3. Then, by inserting the pin I1 into the convex portion X1 and the concave portion Y1, inserting the pin I2 into the convex portion X2 and the concave portion Y2, and inserting the pin I3 into the convex portion X3 and the concave portion Y3, the racks A1 to A3 are directly inserted. It can be fixed to each surface Z1 to Z3 of the moving
直動回転変換部8は、直動体11の直線運動LMの移動範囲を制限するため、ベース13、リフトガイドT1〜T3、リニアブッシュL1〜L3およびナットS1〜S3を備える。ベース13は、直動伝達軸7Dの先端を通過可能な開口14を備える。直動体11は、開口12、開口V1〜V3および面Z1〜Z3を備える。ハブ10は、ケース21、外蓋22および中蓋23を備える。ケース21は、収容部21A、中空部Q1〜Q3、開口21Bおよび開口K1〜K3を備える。中蓋23は、貫通孔23Aを備える。
The linear motion
開口12には軸受U3が挿入され、さらに軸受U3の内輪には直動伝達軸7Dが挿入される。各開口V1〜V3は、リフトガイドT1〜T3をそれぞれ挿入可能である。開口21Bは、ラックA1〜A3が取り付けられた直動体11をベース13とともに収容部21Aに挿入可能である。各開口K1〜K3は、各支持軸M1〜M3をケース21内に挿入可能である。
The bearing U3 is inserted into the
各面Z1〜Z3は、直動体11が回転軸S0の軸回りに3回の回転対称となる位置に設けられる。3回の回転対称では、回転軸S0の軸回りに直動体11を120°だけ回転させる度に、回転後の形状を回転前の形状に重ねることができる。各面Z1〜Z3は、ラックA1〜A3をそれぞれ支持可能である。このとき、各面Z1〜Z3は、各ラックA1〜A3の歯がピニオンB1〜B3の歯の方向を向く位置で各ラックA1〜A3を支持する。
The surfaces Z1 to Z3 are provided at positions where the linear moving
直動体11は、軸受U3の外輪で支持され、直動伝達軸7Dの先端は、軸受U3の内輪に固定される。軸受U3の外輪は、例えば、C型留め輪16にて直動体11に取り付けることができる。このとき、開口12の内周面には、C型止め輪16を位置決めする溝を設けることができる。また、軸受U3の外輪とC型止め輪16との間にスペーサ18を設け、軸受U3の外輪とC型止め輪16との間の隙間をなくすことができる。
The
軸受U3の内輪は、例えば、ナット15にて直動伝達軸7Dの先端に取り付けることができる。このとき、直動伝達軸7Dの先端には、図8(a)および図8(b)に示すように、ナット15をねじ止め可能な雄ねじ7Mを設けることができる。また、軸受U3の内輪とナット15との間にスペーサ17を設け、軸受U3の内輪とナット15との間の隙間をなくすことができる。
The inner ring of the bearing U3 can be attached to the tip of the linear
ベース13は、リフトガイドT1〜T3を直立した状態で支持する。リフトガイドT1〜T3は、ベース13と一体的に設けることができる。ベース13の平面形状は、直動体11の平面形状と等しくすることができる。各開口V1〜V3の位置は、リフトガイドT1〜T3の位置に対応させることができる。
The
各リニアブッシュL1〜L3は、各開口V1〜V3を介して直動体11内に挿入可能である。このとき、各リニアブッシュL1〜L3は、直動体11と各リフトガイドT1〜T3との間に介在される。各リニアブッシュL1〜L3は、各リフトガイドT1〜T3を挿入可能な円筒状とすることができる。各リニアブッシュL1〜L3の材料は、例えば、銅または銅合金である。各リニアブッシュL1〜L3は、直動体11の直線運動LMの位置決め精度を向上させるとともに、直動体11の直線運動時の低摩擦化を図ることができる。
The linear bushes L1 to L3 can be inserted into the linear moving
収容部21Aは、ラックA1〜A3が取り付けられた直動体11をベース13とともにケース21内に収容する。収容部21Aは、例えば、ケース21内に設けられた中空部または凹部である。収容部21Aの平面形状は、ベース13の平面形状に対応させることができる。このとき、収容部21Aの平面形状は、回転軸S0の軸回りに3回の回転対称とすることができる。
The
一方、各支持軸M1〜M3を挿入可能な開口K1〜K3は、収容部21Aの外側の円周面に沿って配置することができる。このとき、支持軸M1、ピニオンB1、軸受E1およびアダプタD1を挿入可能な中空部Q1と、支持軸M2、ピニオンB2、軸受E2およびアダプタD2を挿入可能な中空部Q2と、支持軸M3、ピニオンB3、軸受E3およびアダプタD3を挿入可能な中空部Q3をケース21に設けることができる。各中空部Q1〜Q3には、開口21Bを介し、支持軸M1〜M3、ピニオンB1〜B3、軸受E1〜E3およびアダプタD1〜D3をそれぞれ挿入可能である。
On the other hand, the openings K1 to K3 into which the support shafts M1 to M3 can be inserted can be arranged along the outer circumferential surface of the
各リフトガイドT1〜T3は、各開口V1〜V3を介して直動体11内に挿入される。このとき、各リフトガイドT1〜T3は、各リニアブッシュL1〜L3を貫通し、直動体11と各リフトガイドT1〜T3との間に介在される。そして、各開口V1〜V3の内周面にC型止め輪C1〜C3をそれぞれ装着し、各リニアブッシュL1〜L3を各開口V1〜V3内で保持することができる。このとき、各開口V1〜V3の内周面には、C型止め輪C1〜C3を支持する溝を設けることができる。また、各リニアブッシュL1〜L3と各C型止め輪C1〜C3との間にスペーサO1〜O3を設け、各リニアブッシュL1〜L3と各C型止め輪C1〜C3との間の隙間をなくすことができる。
The lift guides T1 to T3 are inserted into the linear moving
リフトガイドT1〜T3の先端は、貫通孔23Aを介して中蓋23の外側に突出する。そして、リフトガイドT1〜T3の先端が中蓋23の外側に突出した状態で、ナットS1〜S3が各リフトガイドT1〜T3の先端に装着されることで、収容部21A内にベース13を配置することができる。
The tips of the lift guides T1 to T3 project to the outside of the
中蓋23は、ケース21にて支持される。中蓋23は、ボルトJ7にてケース21に固定することができる。外蓋22は、中蓋23をカバーする。外蓋22は、中蓋23に固定することができる。中蓋23の材料は、例えば、ジュラルミン、外蓋22の材料は、例えば、樹脂である。
The
そして、ラックA1〜A3が取り付けられた直動体11は、収容部21Aに収納される。各ピニオンB1〜B3が取り付けられた各支持軸M1〜M3は、各中空部Q1〜Q3に収納される。このとき、図12に示すように、各支持軸M1〜M3は、それぞれの回転軸JS1〜JS3が直動体11の各面Z1〜Z3に対して垂線方向JD1〜JD3に向くように配置される。そして、各ラックA1〜A3は、各ピニオンB1〜B3と噛み合う位置で各面Z1〜Z3上にそれぞれ支持される。
Then, the linear moving
そして、直動伝達軸7Dの直線運動LMに伴って、直動体11とともに各ラックA1〜A3が直線運動する。このとき、直動体11の直線運動LMは、リフトガイドT1〜T3にて案内されるとともに、直動体11の直線運動LMの移動範囲が、ベース13およびナットS1〜S3にて制限される。各ラックA1〜A3の直線運動LMに伴ってピニオンB1〜B3がそれぞれ回転運動し、ピニオンB1〜B3の回転運動に伴って、各支持軸M1〜M3がそれぞれの軸回りに回転する。そして、各支持軸M1〜M3の回転運動に伴って各回転翼H1〜H3が回転し、各回転翼H1〜H3のピッチ角θ1〜θ3が変化される。例えば、直動体11が図13(a)の位置にあるときは、各回転翼H1〜H3のピッチ角θ1〜θ3が図1(b)に示すように設定され、直動体11が図13(b)の位置にあるときは、各回転翼H1〜H3のピッチ角θ1〜θ3が図1(c)に示すように設定される。
Then, along with the linear motion LM of the linear
ここで、回転軸S0の軸回りに3回の回転対称となる位置に各面Z1〜Z3を設け、ラックA1〜A3を各面Z1〜Z3に配置するようにしたので、1個の直動体11を直線運動させることで、3個の各支持軸M1〜M3の軸回りの3個の回転運動を発生させることができる。このため、直動回転変換部8をハブ10内に収容することを可能としつつ、3枚の回転翼H1〜H3のピッチを可変とすることができる。
Here, the surfaces Z1 to Z3 are provided at positions that are rotationally symmetric three times around the axis of the rotation axis S0, and the racks A1 to A3 are arranged on the surfaces Z1 to Z3. By making 11 move linearly, it is possible to generate three rotational movements around the axes of each of the three support shafts M1 to M3. Therefore, the pitches of the three rotary blades H1 to H3 can be made variable while allowing the linear motion
また、軸受U3として複列アンギュラ玉軸受を用い、軸受U3の外輪を直動体11の内面側に取り付け、軸受U3の内輪を直動伝達軸7Dに取り付けることにより、回転軸S0の軸回りに直動伝達軸7Dが回転するのを防止しつつ、回転軸S0の軸回りに直動体11を回転可能に支持することが可能となるとともに、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重を受けることができる。
Further, a double-row angular ball bearing is used as the bearing U3, the outer ring of the bearing U3 is attached to the inner surface side of the
さらに、直動体11の各面Z1〜Z3に対して垂直方向JD1〜JD3に各支持軸M1〜M3を配置することにより、直線運動を行う直動体11の各面Z1〜Z3と、回転運動を行う各ピニオンB1〜B3を、各回転翼H1〜H3の長手方向に直列に配置することができる。このため、直動体11に伝えられた1つの直線運動LMから、各支持軸M1〜M3に伝えられる3個の回転運動にそれぞれ変換する経路長の増大を抑制することができ、直動回転変換部8のコンパクト化を図りつつ、3枚の回転翼H1〜H3のピッチ角を可変とすることができる。
Further, by arranging the support shafts M1 to M3 in the directions JD1 to JD3 perpendicular to the surfaces Z1 to Z3 of the
以下、第2実施形態に係る推力発生装置について説明する。上述した第1実施形態では、推力発生用モータ2と回転翼H1〜H3との間の間隔を保つためのスペーサとして、フランジ9Aを有するエクステンション9を用いた例について説明した。第2実施形態では、推力発生用モータ2と回転翼H1〜H3との間の間隔を保つためのスペーサとして、フランジ9Aがないエクステンション9´を用いる例について説明する。
以下の説明では、第1実施形態の構成と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Hereinafter, the thrust generator according to the second embodiment will be described. In the first embodiment described above, an example in which an
In the following description, the same parts as those of the configuration of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図14(a)は、第2実施形態に係る推力発生装置に回転翼を取り付けた状態を示す斜視図、図14(b)および図14(c)は、第2実施形態に係る推力発生装置に取り付けられた回転翼のピッチ角を変化させた状態を示す側面図、図15および図16は、図14(a)の推力発生装置の構成を分解して示す斜視図、図17(a)および図17(b)は、図15および図16の推力発生装置の組み立て後の構成を示す斜視図、図18(a)および図19(a)は、第2実施形態に係る推力発生装置の構成を示す平面図、図18(b)は、図18(a)のA−A線に沿って切断した断面図、図19(b)は、図19(a)のB−B線に沿って切断した断面図である。 14 (a) is a perspective view showing a state in which a rotary blade is attached to the thrust generator according to the second embodiment, and FIGS. 14 (b) and 14 (c) are thrust generators according to the second embodiment. 15 and 16 are side views showing a state in which the pitch angle of the rotary blade attached to the rotary blade is changed, and FIGS. 15 and 16 are perspective views showing the configuration of the thrust generator of FIG. 14 (a) in an exploded manner, FIG. 17 (a). 17 (b) is a perspective view showing the assembled configuration of the thrust generators of FIGS. 15 and 16, and FIGS. 18 (a) and 19 (a) show the thrust generator according to the second embodiment. A plan view showing the configuration, FIG. 18 (b) is a cross-sectional view cut along line AA of FIG. 18 (a), and FIG. 19 (b) is along line BB of FIG. 19 (a). It is a cross-sectional view cut out.
図14(a)、図14(b)、図14(c)、図15、図16、図17(a)、図17(b)、図18(a)、図18(b)、図19(a)および図19(b)において、推力発生装置1´は、図1(b)の推力発生装置1のエクステンション9の代わりにエクステンション9´を備える。推力発生装置1´のそれ以外の構成は図1(b)の推力発生装置1の構成と同様である。
14 (a), 14 (b), 14 (c), 15, 16, 16, 17 (a), 17 (b), 18 (a), 18 (b), 19 In (a) and 19 (b), the thrust generator 1'provides an extension 9'instead of the
エクステンション9´は、回転軸S0の軸方向において、推力発生用モータ2と回転翼H1〜H3との間の間隔を保つためのスペーサである。エクステンション9´は、回転翼H1〜H3が推力発生用モータ2に衝突するのを防止する。エクステンション9´は、装着部4Aを介してロータ軸4に固定され、ロータ軸4とともに回転する。このとき、ハブ10は、エクステンション9´を介して、ロータ軸4に固定される。エクステンション9´は、ロータ軸4の軸方向に直動伝達軸7Dを通すために円筒状とすることができる。エクステンション9´は、図2のエクステンション9のフランジ9Aがないという点以外はエクステンション9と同様に構成することができる。
The extension 9'is a spacer for maintaining a distance between the
以下、エクステンション9´を介したロータ軸4の端面側へのハブ10の取り付け方法について具体的に説明する。
図20は、図14(b)のハブおよびエクステンションの構成を分解して示す斜視図、図21は、図14(b)の装着部、ケースおよびエクステンションの構成を分解して示す斜視図、図22は、図21のケースの構成を示す下面図である。
Hereinafter, a method of attaching the
FIG. 20 is a perspective view showing the configuration of the hub and the extension shown in FIG. 14 (b) in an exploded manner, and FIG. 21 is a perspective view showing the configuration of the mounting portion, the case and the extension shown in FIG. 14 (b) in an exploded manner. 22 is a bottom view showing the configuration of the case of FIG. 21.
図20から図22において、ケース21の収容部21Aは、頂面21Dを備える。頂面21Dは、エクステンション9´の装着側に位置する。頂面21Dには、円形状の開口21Cおよび貫通孔WA1〜WA3が設けられている。貫通孔WA1〜WA3は、開口21Cの周囲の3か所に配置することができる。各貫通孔WA1〜WA3は、ボルトW1〜W3の挿入可能である。エクステンション9´は、段差9Bおよび貫通孔WB1〜WB3を備える。段差9Bは、エクステンション9´の内周面側でロータ軸4の軸方向に突出する。段差9Bは、開口21Cに挿入可能である。貫通孔WB1〜WB3は、ロータ軸4の軸方向にエクステンション9´を貫通する。各貫通孔WB1〜WB3は、ボルトW1〜W3の挿入可能である。装着部4Aは、雌ねじWC1〜WC3を備える。雌ねじWC1〜WC3は、エクステンション9´の装着面側に位置する。各貫通孔WA1〜WA3、WB1〜WB3および各雌ねじWC1〜WC3は、各ボルトW1〜W3の挿入位置に対応させて配置することができる。中蓋23は、ねじJ7を挿入可能な貫通孔23Dを備える。このとき、外蓋22は、貫通孔23Dを塞ぐように中蓋23をカバーすることができる。
In FIGS. 20 to 22, the
そして、段差9Bを開口21Cに挿入し、ケース21の頂面21Dをエクステンション9´の下端側に突き合わせる。そして、ボルトW1〜W3を収容部21A内に挿入し、貫通孔WA1〜WA3をそれぞれ介してケース21から突出させ、さらに貫通孔WB1〜WB3をそれぞれ介してエクステンション9´から突出させ、雌ねじWC1〜WC3にねじ止めすることで、ケース21およびエクステンション9´を装着部4Aに固定することができる。このとき、ケース21内およびエクステンション9´内にボルトW1〜W3を収めた状態でケース21およびエクステンション9´を装着部4Aに固定することができる。このため、ボルトW1〜W3が推力発生装置1´の外部に露出するのを防止することが可能となるとともに、図1(a)の推力発生装置1に比べて図14(a)の推力発生装置1´の軽量化を図りつつ、推力発生装置1´からのボルトW1〜W3の脱落を防止することができる。
Then, the
ここで、図20に示すように、ケース21とエクステンション9´の対向面にノックピン9Eを挿入し、装着部4Aとエクステンション9´の対向面にマーカピン9Fを挿入することができる。なお、ノックピン9Eおよびマーカピン9Fはそれぞれ、ボルトW1〜W3の個数に合わせて3個ずつ設けることができる。このとき、エクステンション9´の下端面側において、ノックピン9EとボルトW1〜W3を円周方向に交互に配置することができる。また、装着部4Aにおいて、マーカピン9FとボルトW1〜W3を円周方向に交互に配置することができる。これにより、ケース21およびエクステンション9´を装着部4Aにねじ止めするためのクリアランスを確保しつつ、ケース21およびエクステンション9´の位置決め精度を向上させることが可能となるとともに、ボルトW1〜W3にかかる周方向のトルクを逃がすことができる。
Here, as shown in FIG. 20, the
そして、直動体11、ラックA1〜A3およびピニオンB1〜B3が収容部21A内に配置された状態で、開口21Bを塞ぐように中蓋23がケース21に装着される。そして、ねじJ7が貫通孔23Dに挿入された状態で、ねじJ7がケース21にねじ込まれることで中蓋23がケース21に固定される。そして、ねじJ7が挿入された貫通孔23Dを塞ぐように外蓋22が中蓋23に装着される。これにより、ねじJ7が推力発生装置1´の外部に露出するのを防止することが可能となるとともに、ねじJ7の脱落を防止することができる。
Then, with the linear moving
なお、ケース21と装着部4Aは、図1(b)の推力発生装置1と図14(b)の推力発生装置1とで共通である。このため、図15のエクステンション9´では装着強度が不足する場合に、ケース21および装着部4Aを改変することなく、図2のエクステンション9に交換することができる。
The
上記の実施形態においては、各回転翼H1〜H3は推力発生装置1の真下に配置され、推力発生装置1は飛翔体の機体の下部に装着されるが、各回転翼H1〜H3は推力発生装置1の真上に配置され、推力発生装置1は飛翔体の機体の上部に装着されてもよい。
In the above embodiment, the rotor blades H1 to H3 are arranged directly under the
なお、上述した実施形態では、推力発生用モータ2と回転翼H1〜H3との間の間隔を保つために、図1(b)のエクステンション9または図14(b)のエクステンション9´を設けた構成について示したが、エクステンション9またはエクステンション9´がなくても、推力発生用モータ2と回転翼H1〜H3との間の間隔を十分維持できる場合は、エクステンション9またはエクステンション9´がなくてもよい。図1(b)のエクステンション9がない場合、フランジ9Aをケース21に設けてもよい。図14(b)のエクステンション9´がない場合、エクステンション9´による間隔分だけボルトW1〜W3を短くし、ボルトW1〜W3を用いてケース21を装着部4Aに直接固定することができる。
In the above-described embodiment, the
1 推力発生装置、H1〜H3 回転翼、P1〜P3 グリップ、2 推力発生用モータ、2A ステータ、2B ロータ、2C フレーム、3A、3B 中空部、4 ロータ軸、5 ピッチ可変用モータ、6 回転伝達部、7 回転直動変換部、8 直動回転変換部、9 エクステンション 1 Thrust generator, H1 to H3 rotary blades, P1 to P3 grips, 2 Thrust generator motor, 2A stator, 2B rotor, 2C frame, 3A, 3B hollow part, 4 rotor shaft, 5 pitch variable motor, 6 rotation transmission Unit, 7 rotary linear motion converter, 8 linear rotary converter, 9 extension
Claims (8)
前記回転翼のピッチ角を変化させる回転運動を発生させる第2モータと、
前記第2モータの回転運動を直線運動に変換する第1変換部と、
前記第1変換部で変換された1つの直線運動を前記N個の回転運動に変換する第2変換部とを備えることを特徴とする推力発生装置。 The first motor that generates the thrust of N (N is an integer of 2 or more) rotor blades, and
A second motor that generates a rotational motion that changes the pitch angle of the rotor blades,
The first conversion unit that converts the rotational motion of the second motor into linear motion, and
A thrust generator including a second conversion unit that converts one linear motion converted by the first conversion unit into the N rotational movements.
前記N枚の回転翼のそれぞれに対応したN個の面を有し、前記第1変換部で変換された直線運動に従って直線運動可能な直動体と、
前記N枚の回転翼のそれぞれに対応したN個のラックピニオンを備え、
前記N個のラックピニオンのN個のラックは、前記N個の面でそれぞれ支持され、
前記N個のラックピニオンのN個のピニオンは、前記N枚の回転翼の支持軸側でそれぞれ支持されることを特徴とする請求項1に記載の推力発生装置。 The second conversion unit
A linear motion body having N faces corresponding to each of the N rotor blades and capable of linear motion according to the linear motion converted by the first conversion unit.
Equipped with N rack and pinions corresponding to each of the N rotor blades,
The N racks of the N rack and pinions are supported by the N surfaces, respectively.
The thrust generator according to claim 1, wherein the N pinions of the N rack and pinions are supported on the support shaft side of the N rotary blades, respectively.
前記N個の各ラックは、前記N個の各ピニオンと噛み合う位置で前記N個の面でそれぞれ支持されることを特徴とする請求項3に記載の推力発生装置。 The N support shafts are arranged so as to be perpendicular to each of the N surfaces.
The thrust generator according to claim 3, wherein each of the N racks is supported by the N surfaces at a position where they mesh with each of the N pinions.
前記直動体および前記N個のラックピニオンは、前記ハブ内に収容されることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の推力発生装置。 With a hub to support the rotor
The thrust generator according to any one of claims 2 to 4, wherein the linear moving body and the N rack and pinions are housed in the hub.
前記第2モータの回転運動を直線運動に変換するボールねじと、
前記ボールねじで変換された直線運動を前記直動体に伝える直動伝達軸とを備えることを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の推力発生装置。 The first conversion unit
A ball screw that converts the rotary motion of the second motor into a linear motion,
The thrust generator according to any one of claims 2 to 5, further comprising a linear motion transmission shaft that transmits a linear motion converted by the ball screw to the linear motion body.
前記複列アンギュラ玉軸の外輪は、前記直動体の内面側に取り付けられ、前記複列アンギュラ玉軸の内輪は、前記直動伝達軸に取り付けられることを特徴とする請求項6に記載の推力発生装置。 The second conversion unit includes a double-row angular contact ball bearing.
The thrust according to claim 6, wherein the outer ring of the double-row angular ball shaft is attached to the inner surface side of the linear motion body, and the inner ring of the double-row angular ball shaft is attached to the linear motion transmission shaft. Generator.
前記直動体の前記直線運動の方向を前記第1モータの回転軸の軸方向に案内するリフトガイドと、
前記直動体と前記リフトガイドとの間に介在されるリニアブッシュとを備えることを特徴とする請求項7に記載の推力発生装置。 The second conversion unit
A lift guide that guides the direction of the linear motion of the linear motion body in the axial direction of the rotation axis of the first motor, and
The thrust generator according to claim 7, further comprising a linear bush interposed between the linear moving body and the lift guide.
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