JP2022032940A - 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.
プロペラ(回転翼、ブレード)を取り付けるためのプロペラ取付部を、ハブに保持する機構(保持機構)に関する技術が特許文献1に開示されている。特許文献1の保持機構は軸受用玉により構成されている。プロペラが回転すると軸受用玉に遠心荷重が作用するので、特許文献1では、当該遠心荷重に耐えられるように、軸受用玉に予圧を与える予圧付加装置が設けられている。特許文献1では、与圧付加装置を取り外すことにより、軸受用玉をハブから取外すことができる。
特許文献1では、与圧付加装置を取り外すことにより、軸受用玉をハブから取外すことができるが、軸受用玉を取り外す際に軸受用玉が散乱してしまう可能性がある。軸受用玉が散乱すると、取り外し作業が非常に面倒になる。これは軸受アッセンブリ(外輪、内輪、転動体のアッセンブリ)をハブから取り出す構造になっていないからである。
本発明の目的は、プロペラ取付部をハブに保持する機構に設けられた軸受アッセンブリの交換作業を容易に行うことができるようにすることである。
In
An object of the present invention is to facilitate replacement work of a bearing assembly provided in a mechanism for holding a propeller mounting portion on a hub.
本発明の1つの態様による推力発生装置は、モータの回転軸回りに回転翼を回転させることにより推力を発生する推力発生装置であって、前記回転翼と、前記回転翼を保持し、前記回転軸に所定の角度で交わる第2の軸回りに回転可能な回転翼保持部と、前記回転軸回りに前記回転翼を回転させるモータと、前記モータに取り付けられ、前記モータと共に回転するハブと、前記ハブ内に設けられ、前記回転翼保持部を前記第2の軸回りに回転可能に支持する軸受と、前記回転翼保持部を前記第2の軸回りに回転させることにより前記回転翼のピッチ角を変更するピッチ角変更機構と、を備え、前記ハブは外部と前記軸受を連通する第1の開口部を有する。 The thrust generator according to one aspect of the present invention is a thrust generator that generates thrust by rotating a rotary blade around the rotation axis of a motor, and holds the rotary blade and the rotary blade to rotate the rotary blade. A rotary blade holder that can rotate around a second axis that intersects the shaft at a predetermined angle, a motor that rotates the rotary blade around the rotation axis, and a hub that is attached to the motor and rotates with the motor. A bearing provided in the hub that rotatably supports the rotary wing holding portion around the second axis, and a pitch of the rotary wing by rotating the rotary wing holding portion around the second axis. A pitch angle changing mechanism for changing the angle is provided, and the hub has a first opening for communicating the outside with the bearing.
前記回転翼保持部は、前記第1の開口部に対応する位置に切り欠き部を有いてもよい。
前記第1の開口部は、外部から前記軸受への直線的なアクセスを可能にしてもよい。
前記第1の開口部は、前記軸受の外輪の端面に連通してもよい。
前記ハブは、前記第2の軸に垂直な方向に面を有し、当該面に前記第1の開口部が形成されてもよい。
前記回転翼保持部は、前記ハブの面に対向する対向面を有し、当該対向面に前記切り欠き部が形成されてもよい。前記切り欠き部は、例えば、V字形状、U字形状または円形である。
前記回転翼保持部は、前記切り欠き部を有さずに、外部から前記軸受への直線的なアクセスを可能にする形状を有してもよい。
前記ハブ内には前記回転翼保持部のスラスト荷重を支持するスラスト軸受が設けられてよい。前記ハブは外部と前記スラスト軸受を連通する第2の開口部を有してもよい。前記第2の開口は前記第2の軸に垂直な前記ハブの面に形成されてもよい。
The rotor blade holding portion may have a notch at a position corresponding to the first opening.
The first opening may allow linear access to the bearing from the outside.
The first opening may communicate with the end face of the outer ring of the bearing.
The hub may have a surface in a direction perpendicular to the second axis, and the first opening may be formed in the surface.
The rotor blade holding portion has a facing surface facing the surface of the hub, and the notch portion may be formed on the facing surface. The notch is, for example, V-shaped, U-shaped or circular.
The rotor blade holding portion may have a shape that allows linear access to the bearing from the outside without having the notch portion.
A thrust bearing that supports the thrust load of the rotary blade holding portion may be provided in the hub. The hub may have a second opening that communicates the outside with the thrust bearing. The second opening may be formed in the surface of the hub perpendicular to the second axis.
本発明によれば、推力発生装置においてプロペラ取付部をハブに保持する機構に設けられた軸受アッセンブリの交換作業を容易に行うことができる。よって、プロペラ取付部をハブに保持する機構のメンテナンス作業を容易に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to easily replace the bearing assembly provided in the mechanism for holding the propeller mounting portion on the hub in the thrust generator. Therefore, maintenance work of the mechanism for holding the propeller mounting portion on the hub can be easily performed.
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 invention is defined by the claims and is not limited by the individual embodiments below. 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、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、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 embodiment, and FIGS. 1 (b) and 1 (c) are attached to the thrust generator according to the embodiment. Side views showing a state in which the pitch angle of the rotary blade is changed, FIGS. 2 and 3, are perspective views showing the configuration of the thrust generator of FIG. 1 (a) in an exploded manner, FIGS. 4 (a) and 4 (FIG. 4). b) is a perspective view showing the configuration of the thrust generators of FIGS. 2 and 3 after assembly.
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。回転翼H1~H3はブレードと称されることもある。
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2(第1モータ)、ピッチ可変用モータ5(第2モータ)、回転伝達部6、回転直動変換部7(第1変換部)、直動回転変換部8(第2変換部)、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, FIG. 3, FIG. 4 (a) and FIG. 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を回転させることにより推力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 surface 1A includes an
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 surface 1A, the
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の駆動により、各回転翼H1~H3は回転翼回転中心軸回りに回動することができる。例えば、ピッチ可変用モータ5の駆動により、図1(b)の回転翼H1のピッチ角θ1を、図1(c)に示すピッチ角θ1のように大きくすることができる。符号HRは水平線を示している。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。直動回転変換部8は、ピッチ角変更機構と称することができる。
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 rotary 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 movement 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、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、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 embodiment, and FIG. 5 (b) is a cross section cut along the line AA of FIG. 5 (a). 6 (b) is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 6 (a), and FIG. 7 (a) shows a configuration of a thrust generating motor of the thrust generating device according to the embodiment. The plan view and FIG. 7 (b) are cross-sectional views 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 rotary linear motion conversion mechanism of the rotary 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、ラックとピニオンの組み合わせ(以下、「ラックピニオン」と称する場合がある)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。
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 linear moving
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 radially 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。 Each pinion B1 to B3 is fixed to each support shaft 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、繋ぎ目のないシームレスケースである。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. Ru. Thereby, 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 bearing U3, E1 to E3, for example, a double-row angular contact ball bearing can be used. As for the multi-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 multi-row angular contact ball bearings can carry a radial load and an axial load in both directions, and can also load a moment load in the rear combination.
エクステンション9は、環状の上端面9Hを有する。エクステンション9の上端面9Hの回りにフランジ9Aが設けられている。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の内周面には、エクステンション9をロータ2Bに位置決めするための位置決めピンJ12が設けられている。位置決めピンJ12はエクステンション9の上端面9Hから所定量突出しており、当該突出部分がロータ2Bに形成された孔に嵌合することにより、エクステンション9とロータ2Bとの位置決めが行われる。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。フランジ9Aには、ボルトJ6が通過する孔9A1がフランジ9Aの周方向に形成されている。
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、ピッチ角の変更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。
図3及び図5(b)に示すように、本実施形態の推力発生装置1では、可変ピッチ機構である直動回転変換部8がハブ10に内蔵されている。そして、回転翼H1~H3のグリップP1~P3の支持軸M1~M3(直動回転変換部8のピニオンB1~B3と共に回転する軸)もハブ10内に設けられている。支持軸M1~M3の回転軸JS1~JS3(図14)は、推力発生用モータ2の回転軸S0(第1の軸)に所定角度で交わる方向に延びる軸(第2の軸)である。支持軸M1~M3はそれぞれ回転軸JS1~JS3回りに回転できるように、軸受E1~E3により支持されている。
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
As shown in FIGS. 3 and 5B, in the
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 to support 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により推力発生用モータ2の静止部材の一つである外側フレーム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平面図、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裏面図、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裏面図、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 plan view showing the configuration of a 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 back 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 back view showing the positional relationship between the linear moving body to which the rack is attached and the pinion of FIG. 9 (d), and FIG. 13 (a) shows the linear moving body corresponding to the pitch angle of the rotary blade of 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(開口K3は図示を省略)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、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。外蓋22及び中蓋23材をケース21から外すと、ラックA1~A3及びピニオンB1~B3へアクセスすることができる。
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のピッチ角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 pitch angles of the three rotary blades H1 to H3 can be made variable while the linear
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, by using a double-row angular ball bearing as the bearing U3, attaching the outer ring of the bearing U3 to the inner surface side of the linear moving
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が延びる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ための経路の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 in the direction perpendicular to the respective surfaces Z1 to Z3 of the linear moving
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 rotary blades H1 to H3 are arranged directly under the
以下、ケース21内における各支持軸M1~M3の支持機構の一例について、より具体的に説明する。なお、以下の説明では、支持軸M1の支持機構を例にとるが、各支持軸M2、M3の支持機構についても同様に構成される。
図14は、実施形態に係る直動回転変換部の1つのグリップ部分の構成を示す断面図、図15は、図14の直動回転変換部の1つのグリップ部分の構成を分解して示す斜視図である。
Hereinafter, an example of the support mechanism of each of the support shafts M1 to M3 in the
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the configuration of one grip portion of the linear motion rotation conversion unit according to the embodiment, and FIG. 15 is a perspective view showing the configuration of one grip portion of the linear motion rotation conversion unit of FIG. 14 in an exploded manner. It is a figure.
図14および図15において、支持軸M1の外周面は、回転翼H1の方向に向かって支持軸M1の軸方向に傾斜している面M1Aを備える。面M1Aは、支持軸M1の軸回りに回転対称な面とすることができる。面M1Aは、例えば、遠心力F1の方向に向かって先細りになる面である。面M1Aは、例えば、遠心力F1の方向と反対方向に広がるテーパ面である。面M1Aは、必ずしも支持軸M1の外周面全体に設ける必要はなく、支持軸M1の外周面の一部に設けてもよい。面M1Aは、軸受E1の内輪で支持軸M1の周囲が囲まれる位置にあればよい。面M1Aは、回転翼H1の方向に向かって直線状に傾斜してもよいし、曲線状に傾斜してもよい。面M1Aが回転翼H1の方向に向かって曲線状に傾斜する場合、外側に反った形状であってもよいし、内側に反った形状であってもよいし、これらを組み合わせた形状であってもよい。面M1Aが転翼H1の方向に向かって直線状に傾斜する場合、面M1Aは、円錐面状とすることができる。面M1Aが遠心力F1の方向に向かって曲線状に傾斜する場合、例えば、ラッパ状、壺状または鐘状とすることができる。 In FIGS. 14 and 15, the outer peripheral surface of the support shaft M1 includes a surface M1A that is inclined in the axial direction of the support shaft M1 toward the direction of the rotary blade H1. The surface M1A can be a plane that is rotationally symmetric about the axis of the support shaft M1. The surface M1A is, for example, a surface that tapers toward the centrifugal force F1. The surface M1A is, for example, a tapered surface extending in a direction opposite to the direction of the centrifugal force F1. The surface M1A does not necessarily have to be provided on the entire outer peripheral surface of the support shaft M1, and may be provided on a part of the outer peripheral surface of the support shaft M1. The surface M1A may be located at a position where the inner ring of the bearing E1 surrounds the support shaft M1. The surface M1A may be inclined linearly or curvedly toward the rotary blade H1. When the surface M1A is inclined in a curved shape toward the rotary blade H1, it may have an outwardly curved shape, an inwardly curved shape, or a combination of these. May be good. When the surface M1A is linearly inclined toward the rolling blade H1, the surface M1A can be conical. When the surface M1A is inclined in a curved shape toward the centrifugal force F1, it can be, for example, a trumpet shape, a pot shape, or a bell shape.
アダプタD1の内周面D1Aは、支持軸M1の面M1Aに沿うように形成され、遠心力F1の方向に向かう力を支持軸M1の面M1Aから受ける。このとき、支持軸M1の面M1Aは、その反作用として、支持軸M1の回転軸が支持軸M1の回転中心に近づく方向の力をアダプタD1の内周面D1Aから受ける。また、アダプタD1は、フランジD1Bを備える。フランジD1Bは、アダプタD1の末端に位置する。フランジD1Bは、遠心力F1の方向に向かう力を、軸受E1を介して受ける。アダプタD1は、中空部Q1内に挿入された支持軸M1に面M1Aの位置で装着可能とするために、2つに分割可能である。 The inner peripheral surface D1A of the adapter D1 is formed along the surface M1A of the support shaft M1 and receives a force toward the centrifugal force F1 from the surface M1A of the support shaft M1. At this time, the surface M1A of the support shaft M1 receives a force in the direction in which the rotation shaft of the support shaft M1 approaches the rotation center of the support shaft M1 from the inner peripheral surface D1A of the adapter D1 as a reaction thereof. Further, the adapter D1 includes a flange D1B. The flange D1B is located at the end of the adapter D1. The flange D1B receives a force toward the centrifugal force F1 via the bearing E1. The adapter D1 can be divided into two so that it can be mounted on the support shaft M1 inserted in the hollow portion Q1 at the position of the surface M1A.
ケース21は、遠心力F1の方向に支持軸M1が引き抜かれるような力を受ける受面33を備える。受面33は、支持軸M1の回転軸JS1に対して垂直な面とすることができる。開口K1は、受面33に設けられる。
The
受皿Y1、スラスト軸受L1および受皿X1は、支持軸M1にかかる遠心力F1を、アダプタD1を介して受面33に伝える。このとき、受皿Y1、スラスト軸受L1および受皿X1は、アダプタD1を介して伝えられた遠心力F1の方向の力がケース21にかかるのを緩和する。ここで、フランジD1B、受皿Y1、スラスト軸受L1および受皿X1の外径は、開口21Bの径よりも大きくする。これにより、フランジD1B、受皿Y1、スラスト軸受L1、受皿X1および受面33の面を順次押し当て可能とすることができ、フランジD1B、受皿Y1、スラスト軸受L1および受皿X1を順次介し、支持軸M1にかかる遠心力F1をケース21の受面33で受けることができる。
The saucer Y1, the thrust bearing L1 and the saucer X1 transmit the centrifugal force F1 applied to the support shaft M1 to the receiving
OリングO1は、支持軸M1に対するグリップP1の付け根の位置に装着される。そして、OリングO1が装着された支持軸M1を、開口K1を介して中空部Q1に挿入する。OリングO1は、回転翼H1に遠心力F1がかかった場合においても、軸受E1およびスラスト軸受L1などに用いられるグリースが中空部Q1外に飛び散るのを防止する。 The O-ring O1 is mounted at the base of the grip P1 with respect to the support shaft M1. Then, the support shaft M1 to which the O-ring O1 is mounted is inserted into the hollow portion Q1 through the opening K1. The O-ring O1 prevents grease used for the bearing E1 and the thrust bearing L1 from scattering outside the hollow portion Q1 even when a centrifugal force F1 is applied to the rotary blade H1.
フランジD1B、受皿Y1、スラスト軸受L1および受皿X1の外径は、開口21Bの径よりも大きいので、フランジD1B、受皿Y1、スラスト軸受L1および受皿X1は、開口K1を介して中空部Q1に挿入できない。このため、開口21Bを介し、受皿Y1、スラスト軸受L1および受皿X1を中空部Q1に順次挿入する。このとき、支持軸M1を通すようにして、受皿Y1、スラスト軸受L1および受皿X1を受面33の内側に配置する。
Since the outer diameters of the flange D1B, the saucer Y1, the thrust bearing L1 and the saucer X1 are larger than the diameter of the
次に、開口21Bを介し、アダプタD1を中空部Q1に挿入する。このとき、支持軸M1の面M1Aの位置で支持軸M1を挟み込むようにしてアダプタD1を支持軸M1に装着する。ここで、アダプタD1の各分割片の各端部には凸部と凹部を設けることができる。アダプタD1の一方の分割片の凸部は、アダプタD1の他方の分割片の凹部と対向し、アダプタD1の一方の分割片の凹部は、アダプタD1の他方の分割片の凸部と対向する位置に配置することができる。そして、アダプタD1の一方の分割片の凸部と凹部を、アダプタD1の他方の分割片の凹部と凸部にそれぞれはめ合わせることで、アダプタD1の2つの分割片の位置を揃えることができる。
Next, the adapter D1 is inserted into the hollow portion Q1 via the
次に、開口21Bを介し、シムC1を中空部Q1に挿入する。そして、アダプタD1のフランジD1Bの外周にシムC1を装着する。中空部Q1内でアダプタD1を支持軸M1に装着可能とするために、フランジD1Bの外径は、中空部Q1の内径より小さくすることができる。このとき、フランジD1Bの外周にシムC1を装着することにより、中空部Q1内におけるアダプタD1のガタを除去することができる。シムC1が装着されたアダプタD1は、フランジD1Bを受皿X1に押し当て可能な位置に配置することができる。
Next, the shim C1 is inserted into the hollow portion Q1 through the
次に、開口21Bを介し、軸受E1を中空部Q1に挿入する。このとき、軸受E1の外輪は、ケース21側で支持され、支持軸M1は、アダプタD1を介し軸受E1の内輪側で支持される。軸受E1の軸方向の一端は、フランジD1Bに接し、軸受E1の軸方向の他端は、開口21Bに接するように配置することができる。また、ピニオンB1の端面B1Aは、軸受E1の内輪の端面E1Aに対向させることができる。このとき、ピニオンB1の端面B1Aは、軸受E1の内輪の端面E1Aに押し当て可能である。
Next, the bearing E1 is inserted into the hollow portion Q1 through the
次に、開口21Bを介し、ピニオンB1を中空部Q1に挿入する。ピニオンB1は、支持軸M1の軸方向の一端に取り付けることができる。次に、開口21Bを介し、C型止め輪I1を中空部Q1に挿入し、支持軸M1に設けられた溝M1Bに嵌め込む。C型止め輪I1は、支持軸M1の軸方向の一端がピニオンB1を貫通した位置で、ピニオンB1を支持軸M1に固定することができる。
Next, the pinion B1 is inserted into the hollow portion Q1 through the
回転翼H1は、ボルトP1AとナットP1DでグリップP1に取り付けることができる。このとき、ボルトP1AとグリップP1の間にワッシャP1Bを設け、ナットP1DとグリップP1の間にワッシャP1Cを設けてもよい。 The rotor blade H1 can be attached to the grip P1 with a bolt P1A and a nut P1D. At this time, a washer P1B may be provided between the bolt P1A and the grip P1, and a washer P1C may be provided between the nut P1D and the grip P1.
グリップP1には、推力発生用モータ2の回転に伴って常時遠心力F1がかかる。ここで、面M1Aをテーパ形状とすることにより、アダプタD1を押し広げるような方向に力が掛かる。このとき、軸受E1の内輪でアダプタD1の広がり方向が制限されるため、支持軸M1とアダプタD1には楔効果が発生し、遠心力F1の方向に対して支持軸M1の移動の制限が掛かり、支持軸M1がケース21から抜けるのを防止することができ。
推力発生用モータ2の回転数が上がるに従って、アダプタD1が軸受E1の内輪を押し付ける力が大きくなる。このため、この楔効果が増大し、遠心力F1に対して、支持軸M1がケース21からより抜けづらくすることができる。
Centrifugal force F1 is constantly applied to the grip P1 as the
As the rotation speed of the
また、面M1Aをテーパ形状とすることにより、支持軸M1の取り付けのガタツキまたは支持軸M1の加工精度のバラツキなどがある場合においても、支持軸M1の軸芯のガタが減少する方向に支持軸M1の軸芯を自動調整することができる。遠心力F1の大部分は、アダプタD1のフランジD1Bを介し、受皿Y1、スラスト軸受L1、受皿X1およびケース21の順に伝わって、ケース21の受面33で支えられる。
Further, by forming the surface M1A into a tapered shape, even if there is a variation in the mounting of the support shaft M1 or a variation in the processing accuracy of the support shaft M1, the support shaft is in a direction in which the backlash of the shaft core of the support shaft M1 is reduced. The axis of M1 can be automatically adjusted. Most of the centrifugal force F1 is transmitted in the order of the saucer Y1, the thrust bearing L1, the saucer X1 and the
ここで、ケース21としてシームレスケースを用いることにより、ケース21を構成するために、ねじなどの締結部材を不要とすることができる。このため、分割式ケースを使用した場合に対し、ケース21自体の強度を確保するとともに、軸受E1の与圧機構を省きつつ、グリップP1を支えることができ、直動回転変換部8の軽量化が可能となる。
Here, by using the seamless case as the
また、ピニオンB1の端面B1Aは、軸受E1の内輪の端面E1Aに押し当て可能とすることにより、ピニオンB1と支持軸M1にC型止め輪I1を嵌めるための隙間がある場合においても、支持軸M1にかかる遠心力F1を利用し、ピニオンB1の端面B1Aが軸受E1の内輪の端面E1Aに押し当てられることで、ピニオンB1を支持軸M1に取り付けた際のガタを除去することが可能となるとともに、軸受E1に与圧をかけることができる。このため、ねじなどの締結部材を用いることなく、ピニオンB1を支持軸M1に固定することができ、ピニオンB1を支持軸M1に固定するための取り付け機構および取り付け作業を簡略化することができる。 Further, since the end surface B1A of the pinion B1 can be pressed against the end surface E1A of the inner ring of the bearing E1, the support shaft is supported even when there is a gap for fitting the C-shaped retaining ring I1 between the pinion B1 and the support shaft M1. By utilizing the centrifugal force F1 applied to M1 and pressing the end surface B1A of the pinion B1 against the end surface E1A of the inner ring of the bearing E1, it is possible to remove the backlash when the pinion B1 is attached to the support shaft M1. At the same time, pressure can be applied to the bearing E1. Therefore, the pinion B1 can be fixed to the support shaft M1 without using a fastening member such as a screw, and the mounting mechanism and mounting work for fixing the pinion B1 to the support shaft M1 can be simplified.
なお、受皿Y1、スラスト軸受L1、受皿X1、アダプタD1、シムC1、軸受E1、ピニオンB1およびC型止め輪I1は、中空部Q1内で支持軸M1の周りに組み付けられ後、開口21Bを介して中空部Q1から抜き出し可能である。このため、支持軸M1は、ケース21に脱着可能である。これにより、グリップP1の損傷などに応じて、ケース21から支持軸M1を抜き出し、グリップP1を交換することができる。
The saucer Y1, the thrust bearing L1, the saucer X1, the adapter D1, the shim C1, the bearing E1, the pinion B1 and the C-shaped retaining ring I1 are assembled around the support shaft M1 in the hollow portion Q1 and then via the
上記したように、回転翼H1~H3が回転軸S0の軸回りに回転すると、回転翼H1~H3に遠心力が作用し、回転翼H1~H3の一部である支持軸M1~M3にも遠心力が作用する。そして、各支持軸M1~M3を支持している軸受E1~E3、スラスト軸受L1等(以下、「軸受E1~E3等」と称する)にも負荷がかかる。また、回転翼H1~H3が支持軸M1~M3回りに回転すると、各支持軸M1~M3を支持している軸受E1~E3等にも負荷がかかる。従って、推力発生装置1を使用すると、軸受E1~E3等は経年劣化(経時劣化)すると考えられる。推力発生装置1を安全に使用し続けるためには、軸受E1~E3等のメンテナンスが必要である。
As described above, when the rotary blades H1 to H3 rotate around the axis of the rotary shaft S0, a centrifugal force acts on the rotary blades H1 to H3, and the support shafts M1 to M3 which are a part of the rotary blades H1 to H3 also have a centrifugal force. Centrifugal force acts. Then, a load is also applied to the bearings E1 to E3, the thrust bearing L1 and the like (hereinafter referred to as "bearings E1 to E3 and the like") that support the support shafts M1 to M3. Further, when the rotary blades H1 to H3 rotate around the support shafts M1 to M3, a load is applied to the bearings E1 to E3 and the like supporting the support shafts M1 to M3. Therefore, when the
以下に、推力発生装置1のハブ10のメンテナンスについて図5、図10~図20を参照して説明する。本実施形態では、ハブケース21内に位置している軸受E1~E3の交換について説明する。
ハブケース21内に位置している軸受E1~E3を交換するため(取り外すため)には、例えば、次のような作業を行う。
The maintenance of the
In order to replace (remove) the bearings E1 to E3 located in the
(1)ハブケース21から外蓋22と中蓋23を外す(図11及び図13参照)
外蓋22は中蓋23の中央凸部に嵌合しているだけなので、マイナスドライバ等により外蓋22に回転軸SO方向の力をかけると、外蓋22を中蓋23から取り外すことができる。外蓋22を取り外すと、ビスJ7が見えてくるので、ビスJ7を取り外す。また、中蓋23の孔23Aの位置には、ナットS2が位置しているので、ナットSを取り外す。ビスJ7とナットS2を取り除くと、中蓋23をハブケース21から取り外すことができる。
(1) Remove the
Since the
(2)ハブケース21からリフト機構を取り外す(図10~図13及び図16参照)
中蓋23をハブケース21から取り外すと、ハブケース21内にリフト機構(直動回転変換部8)が見えてくる(図11にはリフト機構が示されていない)。リフト機構はナット15により回転軸に固定されているので、ナット15を取り外す。ナット15を取り外すと、リフト機構を回転軸SO方向に引き出すことができる。
ハブケース21の収容部21A内には、図12に示したピニオンB1~B3と、ピニオンB1~B3に噛み合うラックA1~A3と、ラックA1~A3を支持している直動体11が収容されている。この状態からリフト機構を回転軸SO方向に引き出すことができる。
図16は、ハブケース21からリフト機構を取り外した後の状態を示している。ハブケース21の収容部21A内には、ピニオンB1~B3が見える。
(2) Remove the lift mechanism from the hub case 21 (see FIGS. 10 to 13 and 16).
When the
In the
FIG. 16 shows a state after the lift mechanism is removed from the
(3)ハブ10をモータ2から取り外す(図5(b)及び図16参照)
図5(b)に示したように、ハブ10はボルトJ6及びJ10によりモータ2に固定されている。ボルトJ6はエクステンション9のフランジ9Aをモータ2に固定している。ボルトJ10はハブケース21の中に位置して、エクステンション9を介してハブケース21をモータ2に固定している。従って、ボルトJ6及びJ10を取外すことにより、ハブ10をモータ2から取外すことができる。
(3) Remove the
As shown in FIG. 5B, the
(4)ピニオンB1~B3を取り外す(図14~図16参照)
ピニオンB1~B3はグリップP1~P3にC型止め輪I15により固定されているので、図16に示した状態のグリップP1~P3からC型止め輪I15を取り外す。C型止め輪I15を取り外した後、ピニオンB1~B3をグリップP1~P3から取り外す。
(4) Remove the pinions B1 to B3 (see FIGS. 14 to 16).
Since the pinions B1 to B3 are fixed to the grips P1 to P3 by the C-type retaining ring I15, the C-type retaining ring I15 is removed from the grips P1 to P3 in the state shown in FIG. After removing the C-shaped retaining ring I15, the pinions B1 to B3 are removed from the grips P1 to P3.
(5)軸受をハブケース21から取り出す(図13及び図17~図20参照)。
図17(a)及び図17(b)は軸受E1をハブ10から押し出す手順を説明する図である。図17(a)は、グリップP1を支持軸M1方向からハブ10の中心に向かって見た図であり、図17(b)は、図17(a)の状態をハブ10の下から見た斜視図である。図18はハブ10を下から見た斜視図である。図19はグリップP1を、支持軸M1の方向から見た図である。図20はハブ10の断面図である。グリップP1は、回転翼H1を保持する回転翼保持部である。
尚、本実施形態では、軸受取り出し用のピン36(後述)により押し出される軸受E1を外蓋22で受け取るために、外蓋22をハブ21に取り付けた。
(5) The bearing is taken out from the hub case 21 (see FIGS. 13 and 17 to 20).
17 (a) and 17 (b) are diagrams illustrating a procedure for pushing out the bearing E1 from the
In this embodiment, the
以下に、支持軸M1を支持する軸受E1をハブ10から取り外す場合を説明する。
図17(a)に示すように、軸受E1をハブ10から取り外すためには、まず、グリップP1を支持軸M1回りに所定の角度だけ回転する。グリップP1はU字形状を有しており、U字の底部30には2つの切り欠き部31が形成されている(図15)。本実施形態では、切り欠き部31は、V字形状の切り欠きである。底部30は、ハブ21の受面33に対向する対向面である。
図18に示すように、ハブケース21は、グリップP1の底部と対向する部分において、外周端面である受面33を有している。そして、受面(外周端面)33には、4つの角部33Aにそれぞれ工具孔34が形成されている。工具孔34は貫通孔である。工具孔34は受面33に垂直な孔である。
Hereinafter, a case where the bearing E1 that supports the support shaft M1 is removed from the
As shown in FIG. 17A, in order to remove the bearing E1 from the
As shown in FIG. 18, the
図17(a)及び図17(b)に示すように、グリップP1を支持軸M1回りに所定の角度だけ回転すると(本実施形態では、回転翼H1をグリップP1に固定するボルトP1Aの長手方向が回転軸SOに対して45度をなすように回転すると)、グリップP1の底部30の切り欠き部31がハブ10の受面33の角部33Aに重なる位置に移動する。その結果、図17(a)に示すように、切り欠き部31から工具孔34が見えるようになる。その後、図17(b)に示すように、メンテナンス工具であるピン36を支持軸M1の長手方向からハブ10の中心方向に向かって、工具孔34に押し込む。ピン36は、例えば、木ハンマなどにより叩かれることにより、ハブ10の外側から軸受E1の外輪の端面E1B(図20参照)に到達する。図20において、黒色で塗りつぶした部分38は、ピン36が軸受E1の外輪の端面E1Bに到達する様子を概念的に示している。ピン36は所定の直径を有している。また、ピン36は直接的に延びる部材である。本実施形態では、2本のピン36を徐々にハブ10の内部に打ち込む。その結果、軸受E1の外輪が回転軸M1に沿ってハブ10の中央方向に押されて、軸受E1がハブ10の収容部21Aに落ちる。このようにして、軸受E1をハブ10から取り出すことができる。その後、軸受E1を新しい軸受E1に交換する。
As shown in FIGS. 17A and 17B, when the grip P1 is rotated around the support shaft M1 by a predetermined angle (in the present embodiment, the longitudinal direction of the bolt P1A for fixing the rotor blade H1 to the grip P1). Rotates so as to form 45 degrees with respect to the rotation axis SO), the
ハブ10に形成された工具孔34は、ハブ10の外部から軸受E1へのアクセスを可能にする開口部である。グリップP1(回転翼保持部)は、工具孔34に対応できる位置に切り欠き部31を有している。
ピン36は直線的に延びる部材であるので、工具孔34は、外部から軸受E1への直線的なアクセスを可能にする孔である。また、工具孔34は、軸受E1の外輪の端面E1Bへの直線的なアクセスを可能にする孔である。
The
Since the
このように、本実施形態では、ハブケース21からグリップP1を取り外さない状態で、グリップP1から軸受E1を容易に取り外すことができる(支持軸M1を支持する軸受E1を簡単に取り外すことができる)。図15に示した本実施形態の軸受E1は、2つの単列アンギュラ玉軸受からなる複列アンギュラ玉軸受であり、軸受E1は軸受アッセンブリのままグリップP1から取り外すことができる。軸受アッセンブリ単位で軸受を交換できるので、軸受E1の交換作業の工数を削減することができ、軸受E1の交換作業にかかるコストも削減することができる。グリップP2、P3から軸受E2、E3を取り外す場合も、同様な取り外し作業を行うことになる。 As described above, in the present embodiment, the bearing E1 can be easily removed from the grip P1 without removing the grip P1 from the hub case 21 (the bearing E1 supporting the support shaft M1 can be easily removed). The bearing E1 of the present embodiment shown in FIG. 15 is a double-row angular contact ball bearing composed of two single-row angular contact ball bearings, and the bearing E1 can be removed from the grip P1 with the bearing assembly as it is. Since the bearing can be replaced in units of the bearing assembly, the man-hours for the replacement work of the bearing E1 can be reduced, and the cost for the replacement work of the bearing E1 can also be reduced. When the bearings E2 and E3 are removed from the grips P2 and P3, the same removal work is performed.
本実施形態のハブケース21は、図11から分かるように、分割されていない一体構造であることが好ましい。すなわち、ハブケース21は非分割構造のケースであることが好ましい。ハブケース21が非分割であると、防水性及び防塵性が高いが、ハブケース21内に設けられる部品(軸受E1、アダプタD1など)がハブケース21から取り出し困難になる場合も想定される。ハブケース21内に設けられている部品を交換する必要が生じた場合(あるいは、交換すべきタイミングが到来した場合)、当該部品をハブケース21から取り出せるようにすることは、推力発生装置1の安全性にとって重要である。本実施形態では、ハブケース21の外部からピン36を打ち込むことにより軸受E1を取り外すことができるので、ハブケース21が非分割構造を有していても、確実に軸受E1を取り外すことができる。また、軸受E1を取り外すための構造は、切り欠き部31と工具孔34だけであるので、ハブケース21内の部品の配置や形状・サイズを変更する必要はない。
As can be seen from FIG. 11, the
尚、工具孔34は貫通孔であるとしたが、工具孔34に雌ネジを設けてもよい。工具孔34に雌ネジを設ける場合、ピン36に雄ネジを設ける。雄ネジを有するピン36は、シャフトと称してもよい。この構成で軸受E1を取り外す場合、ピン36は工具孔34にねじ込まれる。ピン36を工具孔34にねじ込む際に、所定の工具を使用してもよい。
Although the
工具孔34はハブケース21の受面(端面)33の4つの角部33Aに形成するとしたが、本実施形態はこのような構造に限定されない。例えば、図21に示すように、工具孔34はハブケース21の受面33の2箇所に形成されてもよい。ハブケース21の受面33のどの位置に工具孔34を形成するかは、作業の容易性やピン36の形状等を考慮して決めることができる。
The tool holes 34 are formed in the four
また、グリップP1のU字底部30に形成される切り欠き部31の形状は、図19に示したV字形状に限定されない。例えば、図22(a)に示すように、U字形状の切り欠き部31AをグリップP1の底部30に形成してもよいし、図22(b)に示すように、丸孔形状の切り欠き部31BをグリップP1の底部30に形成してもよい。グリップP1の底部30にどのような切り欠き部を形成するかは、作業の容易性やグリップP1の形状等を考慮して決めることができる。
また、グリップP1の底部30の形状については、図22(c)に示すように、図22(a)の形状から底部30の幅を小さくして(つまり、幅W1から幅W2にして)切り欠き部を省略してもよい。この場合、図22(c)の底部30からは網掛け部分30Fが無くなることになる。
ピン36は、ハブケース21内で、より回転翼P1~P3側に位置するスラスト軸受L1に当接させ、ピン36によって軸受E1とスラスト軸受L1の双方をハブケース21から取り出してもよい。この場合には、2種類の工具孔34を形成してもよい。より具体的には、図23に示すように、面軸受E1のみを交換したい場合に使用する工具孔34aと、軸受E1とスラスト軸受L1の双方を交換したい場合に使用する工具孔34bとを形成する。工具孔34bの直径は、工具孔34aの直径より小さい。工具孔34bは開口K1の周方向に、例えば、2つ形成する。工具孔34aは、開口K1の周方向に、例えば、4つ形成する。工具孔34bの位置は、工具孔34aより開口K1に近い。
Further, the shape of the
As for the shape of the bottom 30 of the grip P1, as shown in FIG. 22 (c), the width of the bottom 30 is reduced from the shape of FIG. 22 (a) (that is, the width W1 is changed to the width W2). The notch may be omitted. In this case, the shaded
The
<エクステンションの変形例>
上記した実施形態では、エクステンション9がフランジ9Aを有していたが、エクステンション9はフランジ9Aを有さなくてもよい。つまり、エクステンション9に大きな負荷が作用しない場合には、フランジ9Aを省略することにより、エクステンション9とロータ2Bとの間の固定を上記した実施形態より簡略化してもよい。エクステンションがフランジ9Aを有さない構成について、図24~図28を参照して説明する。図24~図28において、上記した実施形態と同様な部品や構成には同様の符号をつける。本変形例では、エクステンションに符号109を付ける。
<Extension modification example>
In the above embodiment, the
図24は図4(b)に対応する図である。図25は図5(b)に対応する図である。図26は図6(b)に対応する図である。
図27は、図3に示した部品のうち、推力発生用モータ2のロータ2Bと、エクステンション109と、ハブ10のケース21と、ハブ取り付け用ボルトJ10とを示している。図27では、ケース21から外蓋22と中蓋23が取り外されている。尚、ボルトJ10は実際には3本あるが、図27には1本しか示されていない。
FIG. 24 is a diagram corresponding to FIG. 4 (b). FIG. 25 is a diagram corresponding to FIG. 5 (b). FIG. 26 is a diagram corresponding to FIG. 6 (b).
FIG. 27 shows the
図27に示すように、ケース21の収容部21Aの底部21Eには、ボルトJ10を通すための孔21Fが形成されている。尚、孔21Fは実際には3つあるが、図27には1つしか示されていない。3つの孔21Fは、エクステンション109の下端面9Cに形成された3つの孔9Dに対応する孔である。3つの孔9Dは、エクステンション109の周方向に等間隔で形成されている(つまり、周方向に120度間隔で形成されている)。3つの孔9Dは、貫通孔である。3本のボルトJ10が3つの孔21Fと3つの孔9Dを通過し、ロータ2Bの端面2B1に形成された3つの雌ネジ孔2B2に螺合することにより、ケース21がエクステンション109を介して推力発生用モータ2(より具体的にはロータ2B)に固定される。
As shown in FIG. 27, a
図27に示すように、エクステンション109の下端面9Cには、3つの孔9Dの間に、3つのピン孔9Fが形成されている。ピン孔9Fは貫通孔ではなく、所定の深さを有する孔である。ピン孔9Fには位置決め用ピンJ11(図28)が挿入される。ピン孔9Fに挿入された位置決め用ピンJ11は、エクステンション109の下端面9Cから所定の高さだけ突出する。位置決め用ピンJ11の突出部分は、ケース21に形成された孔(図示せず)に嵌合する。この嵌合により、エクステンション109がケース21に対して位置決めされる。
As shown in FIG. 27, three
また、エクステンション109の内周面の略上半分には、図25に示すようにピン溝9Gが形成されている。ピン溝9Gは、エクステンション109の上端面9Hの円周方向に等間隔で、3つ形成されている。3つのピン溝9Gの位置は、ロータ2Bの端面2B1に形成された3つの孔2B5に対応している。ピン溝9Gは、エクステンション109の上端面9H(下端面9Cの反対側の端面)から所定の長さ(深さ)を有する溝である。ピン溝9Gには位置決め用ピンJ12(図28)が嵌合される。ピン溝9Gに嵌合された位置決め用ピンJ12は、エクステンション109の上端面9Hから所定の高さだけ突出する。位置決め用ピンJ12の突出部分は、図27に示すロータ2Bを支持する内側フレーム2Eの端面2B1に形成された孔2B5に嵌合する。この嵌合により、エクステンション109がロータ2Bに対して位置決めされる。
Further, as shown in FIG. 25, a
ケース21の収容部21Aは、ケース21の内部に形成された中空空間(中空部)であり、ボルトJ10は収容部21Aから推力発生用モータ2に延びている。図25及び図27から分かるように、ケース21(ハブ10)はボルトJ10により推力発生用モータ2に固定される。尚、推力発生用モータ2はボルトJ10によりハブ10に固定されていると表現することもできる。
ボルトJ10の頭部は、ケース21の内部に位置している。つまりハブ10を固定するボルトJ10は、推力発生装置1の外面に位置していない(外部に露出していない)。従って、ボルトJ10が埃や雨などに晒される可能性は低い。よって、ボルトJ10に対する外部環境の影響を低減できる。
The
The head of the bolt J10 is located inside the
図28は、エクステンション109と、ハブ10のケース21と、ハブ取り付け用ボルトJ10と、位置決めピンJ11と、位置決めピンJ12とを示している。エクステンション109はほぼ円筒形状を有している。尚、図28のエクステンション109とハブケース21の位置関係は、図27のエクステンション109とハブケース21の位置関係と上下が逆である。
FIG. 28 shows an
図25、図27および図28に示すように、本変形例では、エクステンション109はボルトJ10によりロータ2Bに固定される。本変形例では、エクステンション109はフランジ9Aを有さないので、エクステンション109の形状を簡素化できる。従って、エクステンション109の製造工程も簡素化できる。また、フランジ9Aがないので、フランジ9Aをロータ2Bに固定するためのボルトJ6(図5(b))が不要になる。
本変形例においてもハブ10は、ケース21の内部のボルトJ10によりロータ2Bに固定されている。従って、ボルトJ10が埃や雨などに晒される可能性は低い。よって、ボルトJ10に対する外部環境の影響を低減できる。
As shown in FIGS. 25, 27 and 28, in this modification, the
Also in this modification, the
尚、上記した実施形態及び変形例では、ロータ2Bとハブ10の間にエクステンション9、109を設けたが、エクステンション9、109を設けなくてもよい場合もある。例えば、回転翼H1~H3の形状や大きさによっては(あるいは、ロータ2Bの端面の形状やケース21の形状によっては)、エクステンション9、109が無くても回転翼H1~H3が推力発生用モータ2に接触・衝突しない場合がある。そのような場合には、エクステンション9、109を省略してもよい。エクステンション9、109が省略された構成であっても、ハブ10をロータ2Bに固定するボルトJ10がケース21の内部に位置する構成は変わらない。
In the above-described embodiment and modification, 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、34 工具孔、36 ピン 1 Thrust generator, H1 to H3 rotary blades, P1 to P3 grips, 2 Thrust generator motors, 2A stators, 2B rotors, 2C frames, 3A, 3B hollow parts, 4 rotor shafts, 5 pitch variable motors, 6 rotation transmissions , 7 Rotational linear motion converter, 8 Linear rotary converter, 9 Extension, 34 Tool hole, 36 pin
Claims (9)
前記回転翼と、
前記回転翼を保持し、前記回転軸に所定の角度で交わる第2の軸回りに回転可能な回転翼保持部と、
前記回転軸回りに前記回転翼を回転させるモータと、
前記モータに取り付けられ、前記モータと共に回転するハブと、
前記ハブ内に設けられ、前記回転翼保持部を前記第2の軸回りに回転可能に支持する軸受と、
前記回転翼保持部を前記第2の軸回りに回転させることにより前記回転翼のピッチ角を変更するピッチ角変更機構と、
を備え、
前記ハブは外部と前記軸受を連通する第1の開口部を有することを特徴とする推力発生装置。 A thrust generator that generates thrust by rotating a rotary blade around the rotation axis of a motor.
With the rotor blades
A rotor blade holder that holds the rotor blade and can rotate around a second axis that intersects the rotary shaft at a predetermined angle.
A motor that rotates the rotary blade around the rotation axis,
A hub attached to the motor and rotating with the motor,
A bearing provided in the hub and rotatably supporting the rotor blade holding portion around the second axis.
A pitch angle changing mechanism that changes the pitch angle of the rotary blade by rotating the rotary blade holding portion around the second axis.
Equipped with
A thrust generator characterized in that the hub has a first opening that communicates the bearing with the outside.
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