JP2583427B2 - 同芯反転ロータを用いた乗り物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、同芯反転ロータを用いた乗り物に関する
ものである。

［従来の技術及びその問題点］ 従来、ロータを用いた乗り物、例えばヘリコプター
は、エンジンの出力軸からロータに至るまでの機構が、
軸を用いる構造となっており、ロータを大きくしている
ため、操縦室上部に形成していた。つまり、操縦室がロ
ータ下側となるような構造となっていた。このためロー
タからの強風が操縦室を通るので、それに伴う爆音も大
きく不快であった。また、墜落時には、ロータの回転数
の減少に伴い重心が移動して、機体の落下衝撃を和らげ
るための構造上の難点があった。更に回転部の構造も複
雑で重量も大きく、取扱いに特別の技術を要していた。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、エン
ジン出力軸からロータに至るまでの機構、回転部の構造
と操縦室の配置等を改良して、操縦室に強風や爆音を与
えず、重量を少なくして安全性を高めた同芯反転ロータ
を用いた乗り物の提供にある。

［問題点を解決する手段］ 本発明の同芯反転ロータを用いた乗り物は、外体に連
結されたロータと、内体に連結されたロータと、前記各
ロータの外周側に設けられたガス室と、前記ロータを駆
動する駆動源と、該駆動源の保持部と、前記駆動源を操
作する操作部と、軌道と、を備え、前記各ロータが同芯
反転機構によって駆動する乗り物において、前記同芯反
転機構は、外体側に設けられた歯車と、内体側に設けら
れた歯車と、これらの歯車間に配設され前記軌道に保持
された小歯車と、前記軌道に形成された軌道ギヤと、該
軌道ギヤと噛合する駆動ギヤと、該駆動ギヤを回動する
モータより成る、モータ停止時における前記各ロータは
等速回転を行い、モータ駆動時における各ロータは変速
回転を行い、外体と内体を互いに相反転させる構造を備
え、前記操作部により伸縮可能に操作される連結手段に
より前記ガス室と前記保持部とを連結してなることを特
徴とする。

［作用］ 本発明に係る同芯反転機構は、外体側に設けられた歯
車と、内体側に設けられた歯車と、これらの歯車間に配
設され前記軌道に保持された小歯車と、前記軌道に形成
された軌道ギヤと、該駆動ギヤと噛合する駆動ギヤと、
該駆動ギヤを回動するモータより成る、モータ停止時に
おける前記各ロータは等速回転を行い、モータ駆動時に
おける各ロータは変速回転を行い、外体と内体を互いに
相反転させる構造を備え、前記操作部により伸縮可能に
操作される連結手段により前記ガス室と前記保持部とを
連結してなるているので、例えば、外体側のロータが時
計回りに回転しているときに、小歯車を時計方向に軌道
に沿って周回させると、小歯車の自転速度は減少し、一
方のロータ（実施例では下部ロータ）の回転数も減少し
て時計廻りのトルクが発生して向きを変えることにな
る。小歯車を反対に周回させると速度が増加し一方のロ
ータ（実施例では下部ロータ）の回転速度も増加して、
反時計廻りのトルクが発生することになる。そして連結
手段の長さを伸縮し各ロータの水平面に対する角度を変
えることによって方向を決める。

このように同芯反転機構により、各ローターの回転速
度の変化によってトルクを発生させ、それによって向き
を変え、ローターの水平面に対する角度を決めることに
よって方向を決めているので、下降気流の一部を使うこ
ともなく、したがって揚力の損失もなく、舵効果も確実
である。また各ローターを水平面に対して傾け前進及び
後進を行うことができる。

また、操縦室をロータの内側の上部に設置できてロー
タ回転による強風や爆音を少なくすることができる。ま
た、ガス室を周囲に配置することによって重量も軽くな
り、飛行中にあっては重心が機体の中心下部となってい
るので安定性が向上し、ビル等の屋上に停めることも可
能となって経済性が固まり、日常的使用もできるように
なる。さらにロータが停止しても、風圧による重心移動
が小さいため安全性が高まる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
なお以下の説明における材質、部材、配置などは本発明
を限定するものではなく、本発明の趣旨に反しない範囲
で種々改変することができるものである。

第１図乃至第７図は本願発明の第１の実施例を示すも
のであり、第１図乃至第７図において、記号Ｓは同芯反
転ロータを用いた乗り物であり、本例の同芯反転ロータ
を用いた乗り物Ｓは、ガス室１と、下部ロータ３と、上
部ロータ20と、外体としての外筒５及び中空軸15と、内
体としての内筒６及び貫通軸18と、原動機を備えた保持
部としての原動機室８と、軌道９と、方向操縦棒16等を
主たる構成要素としている。

ガス室１は、第１図及び第４図で示すように、アルミ
ニウムなどの軽合金、ゴム、合成樹脂等の材質で気密に
されたドーナツ様の形態をしており、図示しない注入口
からヘリウム等の気体が充填されており、乗物Ｓ全体を
軽量にするものである。ガス室１の底面には、接触ゴム
30等配設されており、接地、接水時にガス室１を保護す
るようになっている。また、ガス室１の下部は、第３図
で示すように、補強棒29を架設して補強されている。

操縦室４は操縦室筒７の内側に配設され、この操縦筒
７はガス室１の中央部に位置して且つガス室１と所定数
（本例では４本）の腕２によって固定されている。この
操縦室７の下部は操縦室支持突起19を介して内筒６によ
って支持されている。

内筒６の外側には外筒５が配設されており、操縦室筒
７、内筒６、外筒５の間は、それぞれ間隙があって、相
互に接触しないような構造になっている。内筒６は、こ
の内筒６を支持する貫通軸18と一体となっており、この
貫通軸18の端部には傘歯車からなる貫通軸歯車13が一体
に取付けられている。またこの貫通軸歯車13には、対向
して上面がドーナツ円板状の傘歯車である中空軸歯車14
が、複数個（本例では３つ）の小歯車12を介して配設さ
れている。また中空軸歯車14は、上記貫通軸18と図示し
ない軸受によって回動自在に軸支されると共に、上記小
歯車12を介して貫通軸歯車13と反転するように形成され
ている。そしてこの貫通軸18は後述する原動機の出力軸
と連結されている。なお上記貫通軸歯車13と中空軸歯車
14は、大きさ及び歯数が同じものを用いている。

また外筒５は、この外筒５を支持する中空軸15と一体
となっており、この中空軸15は、上記中空軸歯車14に支
持されている。

そして内筒６には所定数の羽根状の上部ロータ20が所
定数（本例では２本）接合されており、外筒５には同じ
く羽根状の下部ロータ３が接合されている。

また上記のように複数個設置されている小歯車12の端
部は、軌道９と軸着されている。

軌道９は空間を中に備えたいわゆるドーナツ状の円板
体であり、この軌道９は軌道支え10によって支持されて
いる。空間の部分には前記貫通軸歯車13、中空軸歯車14
等が配置されるものである。本例では、軌道９は軌道ギ
ヤとしてのラックが下部に刻まれており、駆動ギヤとし
ての軌道歯車33と噛み合い、原動機室８の上部に配設さ
れた油圧モータ台32上の油圧モータ31によって、軌道９
が歯車12とともに周回するようになっている。上記のよ
うに、本例ではラック＆ピニオン機構によって軌道９を
駆動しているが、軌道９をウオームホイールとして、ウ
オームによって駆動させることもできる。このように、
軌道をウオームホイールとして、ウオームによって駆動
すると、ウオームの配置が軌道の接線位置になるため、
ウオームの駆動装置の配置位置が容易となる。またこの
ようにすると、上記実施例と異なり、軌道の回転をウオ
ームによって制御することができるだけでなく、軌道を
制動させることができる。

保持部としての原動機室８にはタービンエンジン又は
内燃機関等の動力源が装備され、原動機室８の一部には
吸気口27、排気口28が設けられている。そして原動機室
８の外側上部には燃料タンク26が取付けられている。原
動機室８はガス室１との間で傾斜した方向操縦棒16によ
って連結されている。本例の方向操縦棒16は原動機室８
の上部からガス室１の下部に取付けられている。また方
向操縦棒16は、油圧装置16aを備えた連結竿を四本用い
ているが、これを３箇所として、その内の２つの一部に
バネを用いて連結し、１つをモータによって伸縮させる
ように構成しても良い。

なお、第１図及び第２図において、符号21は座席であ
り、符号22は操縦台、符号23は向き操縦桿、符号24は方
向操縦桿、符号25はアクセルであり、上記動力源の出力
を制御するものである。

次に上述のように構成されている同芯反転ロータを用
いた乗り物Ｓの作動について説明する。

操縦室４からの操作によって、駆動源から出力された
動力は、貫通軸歯車13を回転させ、同時に貫通軸18、内
筒６、上部ロータ20を回転させる。貫通軸歯車13が回動
することによって、小歯車12を介して中空軸歯車14、中
空軸15、下部ロータ３を回転させる。このとき数個設置
されている小歯車12の端は、軌道９と軸着されており、
軌道９には軌道ギヤとしてのラックが下部に刻まれて、
駆動ギヤとしての軌道歯車33と噛み合って油圧モータ31
によって、軌道９が歯車12とともに周回するようになっ
ている。例えば、ある位置に小歯車12が停められている
場合、動力源からの回転方向が座席12から原動機の方に
見て時計廻りだとすると、貫通軸歯車13も時計廻りに回
転し、小歯車12は紙面の表から裏の方向へ見て時計廻り
に回転し、中空軸歯車14は反時計廻りに回転する。つま
り、上部ロータ20と下部ロータ３は相反転する。このと
き貫通軸歯車13と中軸歯車14は大きさ及び歯数が同じも
のを用いているので、回転数は同じで回転モーメントは
互いにうち消し合って０となる。ロータ３、20が回転中
に、向き操縦桿23の操作によって油圧モータ31を駆動さ
せ、軌道歯車33を回転させ、これによって軌道９が周回
する。このとき軌道９に軸着された小歯車12が周回する
と、小歯車12、貫通軸歯車13、中空軸歯車14間の相対速
度に変化が生じることになる。仮に貫通軸歯車13が時計
方向に回転している場合、小歯車12を時計方向に周回さ
せると、小歯車12の自転速度は減少し、中空軸歯車14と
連結された下部ロータ３の回転数も減少して時計廻りの
トルクが発生して向きを変えることになる。小歯車12を
反対に周回させると速度が増加し下部ロータ３の回転速
度も増加して、反時計廻りのトルクが発生することにな
る。

そして操縦室支持突起19を中心にしてロータ３、20及
び原動機室８は一体となってどの方向にも動くようにな
っている。原動機室８の上部からガス室１の下部に取付
けられた方向操縦棒16は、荷重を支えるとともに、方向
操縦桿24によって操作された油圧によって、ロッド34の
長さを伸縮しロータ３、20の水平面に対する角度を変え
ることによって方向を決める。

飛行速度は方向操縦棒16によるロータ３、20の水平面
に対する傾きと、アクセル25を操作することによって動
力源の出力を増減し、ロータ３、20の回転速度を変える
ことによって決めることができる。なおロータ３、20反
転機構及び原動機室等の荷重は方向操縦棒16を介してガ
ス室下部が受けるため、ガス室下部は補強棒29によって
補強されている。操縦室４の受ける荷重のうち一部は腕
２が受ける。

本例では、ロータへの動力の伝達方法を、筒体を用い
たので、回転部の構造が簡単になって操作が容易になる
という効果がある。

第８図及び第９図は本発明の第２の実施例を示すもの
である。なお本例では上記第１図乃至第７図で示した実
施例と同一部材等には同一符号を付して、その説明を省
略する。

上記実施例では、外体として外筒５及び中空軸15、内
体として内筒６及び貫通軸18を用いて、それぞれに中空
軸歯車14、貫通軸歯車13を小歯車12を介して噛合した例
を示したが、本例では、中空軸歯車14、貫通軸歯車13に
相当する歯車51、52を、直接円筒状の内体58に係合させ
て用いている。すなわち歯車51は内体58に固着され、共
に回転し、内体上部には庇部58aが形成され、該庇部58a
と腕53を介して上部ロータ20を連結している。また歯車
52には下部ロータ３が腕53を介して連結されており、軸
受54を介して内体58の廻りを回転するものである。そし
て、小歯車12を介して歯車51と相反転する。なお第９図
で示すように、方向操縦棒16を補強棒29に係合させるよ
うにして構成しても良い。なお符号55はウオームであ
り、符号56は軌道であって、ウオーム55と噛合するウオ
ームホイールとなっている。

以上説明した本発明の同芯反転ロータを用いた乗り物
は、玩具等にも当然適用することができるものであり、
このときの材質は玩具に適したプラスチック等を用いて
構成することができるものである。

［発明の効果］ 本発明では、同芯反転機構により、各ローターの回転
速度の変化によってトルクを発生させ、それによって向
きを変え、ローターの水平面に対する角度を決めること
によって方向を決めているので、下降気流の一部を使う
こともなく、したがって揚力の損失もなく、舵効果も確
実である。そして各ローターを水平面に対して傾け前進
及び後進を行うことができる。

また操縦室をロータの内側上部に設置できてロータ回
転による強風や爆音を少なくすることができる。また、
ガス室を周囲に配置することによって重量も軽くなり、
飛行中にあっては重心が気体の中心下部となっているの
で安定性が向上し、ビル等の屋上に停めることも可能と
なって経済性が固まり、日常的使用もできるようにな
る。さらにロータが停止しても、風圧による重心移動が
小さいため安全性が高まるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本願発明の第１の実施例を示すもの
であり、第１図は斜視図、第２は反転装置の一部切欠部
分断面図、第３図は部分平面図、第４図は一部破断側面
図、第５図は原動機室の方向操縦動作を示した説明図、
第６図は反転装置の説明図、第７図は軌道と油圧モータ
と軌道歯車の説明図、第８図及び第９図は本発明の第２
の実施例を示すものであり、第８図は反転装置の要部断
面図、第９図はガス室とロータの関係を示す部分説明図
である。 １……ガス室、２……腕、３……下部ロータ、４……操
縦室、５……外筒、６……内筒、７……操縦室筒、８…
…原動機室、９……軌道、 10……軌道支え、12……小歯車、13……貫通軸歯車、 14……中空軸歯車、15……中空軸、16……方向操縦棒、 18……貫通軸、19……操縦室支持突起、20……上部ロー
タ、 21……座席、22……操縦台、23……向き操縦桿、 24……方向操縦桿、25……アクセル、26……燃料タン
ク、 27……吸気口、28……排気口、29……補強棒、 30……接触ゴム、31……油圧モータ、32……油圧モータ
台、 33……軌道歯車、34……ロッド。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外体に連結されたロータと、内体に連結さ
   れたロータと、前記各ロータの外周側に設けられたガス
   室と、前記ロータを駆動する駆動源と、該駆動源の保持
   部と、前記駆動源を操作する操作部と、軌道と、を備
   え、前記各ロータが同芯反転機構によって駆動する乗り
   物において、 前記同芯反転機構は、外体側に設けられた歯車と、内体
   側に設けられた歯車と、これらの歯車間に配設され前記
   軌道に保持された小歯車と、前記軌道に形成された軌道
   ギヤと、該軌道ギヤと噛合する駆動ギヤと、該駆動ギヤ
   を回動するモータより成る、モータ停止時における前記
   各ロータは等速回転を行い、モータ駆動時における各ロ
   ータは変速回転を行い、外体と内体を互いに相反転させ
   る構造を備え、 前記操作部により伸縮可能に操作される連結手段により
   前記ガス室と前記保持部とを連結してなることを特徴と
   する同芯反転ロータを用いた乗り物。