JP7037826B2 - プロペラ式飛行体 - Google Patents
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Description
このため、本発明のプロペラ式飛行体によれば、内燃機関を備え、内燃機関の回転力を回転力伝達機構でプロペラに伝達するため、従来のプロペラ式飛行体(プロペラを電動モーターのみで駆動するプロペラ式飛行体)と比較して長い稼働時間を得ることが可能なプロペラ式飛行体となる。
図1は、実施形態1に係るプロペラ式飛行体1を説明するために示す図である。図1(a)はプロペラ式飛行体1の上面図であり、図1(b)はプロペラ式飛行体1の正面図(図1(a)の方向d1に沿って見た図)であり、図1(c)はプロペラ式飛行体1の側面図(図1(b)の方向d2に沿って見た図)である。図1の上面図、正面図及び側面図においては、説明をわかりやすくするために、全部又は一部がプロペラ式飛行体1の内部に配設されている内燃機関20、回転力伝達機構30、電動モーター40a,40bについても表示している。内燃機関、回転力伝達機構及び電動モーターについては、特記しない限り、後述する他の図面においても図1と同様に表示する。
各プロペラ10a,10bは、分岐した回転力伝達機構30の末端に1つずつ接続されている。
各プロペラ10a,10bは、主翼50a,50bの左右両側に配設されている。さらにいえば、各プロペラ10a,10bは、主翼50a,50bの前縁部左右両側に、左右対称に配設されている。実施形態1においてはプロペラ10aは主翼50a側に配設され、プロペラ10bは主翼50b側に配設されている。
なお、本明細書において「主翼の左右両側」とは、片方の主翼の左右両側のことではなく、主翼全体(実施形態1においては主翼50a,50b全体)を見たときの左右両側のことをいう。
本明細書において「回転力」とは、ある物体を回転させようとする力のことをいう。
なお、回転力伝達機構30は、各プロペラ10a,10bと接続する位置を末端とする。
差動機構32としては、各種ディファレンシャルギア(例えば、ベベルギアや遊星歯車を用いたもの)を好適に用いることができる。
回転力伝達機構30は、差動機構32から見て回転力伝達機構30の末端側に配置され、回転力伝達機構30の回転力伝達方向を屈曲させる屈曲機構33a,33bをさらに有する。屈曲機構33a,33bとしては、例えば、ベベルギア(傘歯車)を組み合わせたものを好適に用いることができる。
回転力伝達機構30は、差動機構32以外の構成要素として、回転力を伝達するための回転シャフト、各種ギア、自在継手等を有する。これらは動力伝達の手段として一般的なものであるため、詳細な説明及び具体的な図示は省略する。
第1クラッチ34としては、種々のクラッチを用いることができる。第1クラッチ34を単に内燃機関20始動時にのみ活用するのであれば、機械式の遠心クラッチを好適に用いることができる。また、第1クラッチ34としては、回転数差があっても回転力の接続が可能であるもの(電磁クラッチ、摩擦クラッチ、流体クラッチ等)も好適に用いることができる。
本明細書において「クラッチ」とは、特定の条件又は特定の操作により動力(本明細書においては回転力)の断続(切断及び接続)が可能な機械装置のことをいう。
本明細書における「制動力」とは、回転を止めようとする力のことをいう。
各電動モーター40a,40bは、差動機構32と各プロペラ10a,10bとの間に1つずつ接続されている。実施形態1における電動モーター40a,40bは、回転力伝達機構30を構成する回転シャフトの一部を回転軸としている。
また、電動モーター40a,40bを回転力を発生させる装置としても用いる場合には、内燃機関20の回転力に電動モーター40a,40bの回転力を足し合わせることで、高速での飛行が可能となる。
動翼52a,52bは、主翼50a,50bの後縁部左右両側に配設されている。動翼52a,52bは、いわゆるエレボンである。
胴体60は、主翼50a,50bの基部である。また、胴体60は、内燃機関20等を収納している。
図2は、実施形態2に係るプロペラ式飛行体2の上面図である。
実施形態2に係るプロペラ式飛行体2は、基本的には実施形態1に係るプロペラ式飛行体1と同様の構成を有するが、回転力伝達機構の構成が実施形態1に係るプロペラ式飛行体1とは異なる。すなわち実施形態2における回転力伝達機構31は、図2に示すように、差動機構32と電動モーター40a,40bが接続されている位置との間に、回転力の断続が可能な第2クラッチ38a,38bを有する。
図3は、実施形態3に係るプロペラ式飛行体3を説明するために示す図である。図3(a)はプロペラ式飛行体3の上面図であり、図3(b)はプロペラ110a,110b,110c,110d、内燃機関120、第1クラッチ134及び電動モーター140a,140b,140c,140dを図示しないプロペラ式飛行体3の上面図であり、図3(c)はプロペラ式飛行体3の正面図(図3(a)の方向d3に沿って見た図)である。
実施形態3に係るプロペラ式飛行体3は、固定ピッチ式のプロペラと、内燃機関と、差動機構を有する回転力伝達機構と、電動モーターとを備える点においては実施形態1に係るプロペラ式飛行体1と同様の構成を有するが、全体的な形状が実施形態1に係るプロペラ式飛行体1とは異なる。以下、実施形態3に係るプロペラ式飛行体の構成について説明する。
各プロペラ110a,110b,110c,110dは、分岐した回転力伝達機構130の末端に1つずつ接続されている。
プロペラ110a,110b,110c,110dは、放射状に離間して配設されている。プロペラ110a,110b,110c,110dは、いわゆる垂直プロペラである。
差動機構132,136a,136bとしては、各種ディファレンシャルギア(例えば、ベベルギアや遊星歯車を用いたもの)を好適に用いることができる。
回転力伝達機構130は、差動機構136a,136bから見て回転力伝達機構130の末端側に配置され、回転力伝達機構130の回転力伝達方向を屈曲させる屈曲機構133a,133b,133c,133dをさらに有する。屈曲機構133a,133b,133c,133dとしては、例えば、ベベルギア(傘歯車)を組み合わせたものを好適に用いることができる。
回転力伝達機構130は、第1クラッチ134を有する。第1クラッチ134は、実施形態1における第1クラッチ34に相当する。
また、複数の電動モーター140a,140b,140c,140dは、回転力伝達機構130に接続されている。
複数の電動モーター140a,140b,140c,140dを構成する各電動モーター140a,140b,140c,140dは、回転力及び制動力のうち少なくとも一方を生成可能に構成されている。
電動モーター140a,140b,140c,140dとしては、種々のモーターを用いることができる。
なお、プロペラ式飛行体3は、プロペラ110a,110b,110c,110d全体の回転数を増減することで上昇や下降が可能となり、プロペラ110a,110b,110c,110d個別の回転数を増減することで機体を傾ける(バランスを崩す)ことによる前後左右への移動や旋回が可能となる。
図4は、実施形態4に係るプロペラ式飛行体4を説明するために示す図である。図4(a)はプロペラ式飛行体4の上面図であり、図4(b)はプロペラ式飛行体4の正面図(図4(a)の方向d4に沿って見た図。)である。
実施形態4に係るプロペラ式飛行体4は、基本的には実施形態1に係るプロペラ式飛行体1と同様の構成を有するが、回転力伝達機構の構成及び電動モーターの位置が実施形態1に係るプロペラ式飛行体1とは異なる。
複数の差動機構について「複数のプロペラと1対1で対応する」とは、プロペラの数と差動機構の数とが同数であり、かつ、特定のプロペラと特定の差動機構とが対応する関係にあることをいう。
各プロペラ10a,10b及び各電動モーター40a,40bは、各差動機構72a,72bにおける2つの差動機構出力軸のうち、それぞれ異なる差動機構出力軸に1つずつ接続されている。
図5は、実施形態5に係るプロペラ式飛行体5を説明するために示す図である。図5(a)はプロペラ式飛行体5の上面図であり、図5(b)はプロペラ110a,110b,110c,110d、内燃機関120及び第1クラッチ134を図示しないプロペラ式飛行体5の上面図であり、図5(c)はプロペラ式飛行体5の正面図(図5(a)の方向d5に沿って見た図)である。
実施形態5に係るプロペラ式飛行体5は、基本的には実施形態3に係るプロペラ式飛行体3と同様の構成を有するが、回転力伝達機構の構成及び電動モーターの位置が実施形態3に係るプロペラ式飛行体3とは異なる。
各差動機構172a,172b,172c,172dは、分岐機構173b,173cと各プロペラ110a,110b,110c,110dとの間に1つずつ配設されている。差動機構172a,172b,172c,172dの入力軸は、内燃機関120側に接続されている。
図6は、実施形態6に係るプロペラ式飛行体6を説明するために示す図である。図6(a)はプロペラ式飛行体6の上面図であり、図6(b)はプロペラ110a,110b,110c,110d、内燃機関120及び第1クラッチ134を図示しないプロペラ式飛行体6の上面図であり、図6(c)はプロペラ式飛行体6の正面図(図6(a)の方向d6に沿って見た図)である。
実施形態6に係るプロペラ式飛行体6は、基本的には実施形態5に係るプロペラ式飛行体5と同様の構成を有するが、回転力伝達機構の構成が実施形態5に係るプロペラ式飛行体5とは異なる。
実施形態6においては、回転力伝達機構180は、内燃機関120の後段の分岐機構183のところで4方向に分岐する。このため、実施形態6においては、回転力伝達機構180は、上面視したときにアルファベットの「X」の字状に見える。
図7は、実施形態7に係るプロペラ式飛行体7の上面図である。
実施形態7に係るプロペラ式飛行体7は、基本的には実施形態4に係るプロペラ式飛行体4と同様の構成を有するが、回転力伝達機構の構成が実施形態4に係るプロペラ式飛行体4とは異なる。すなわち実施形態7における回転力伝達機構71は、図7に示すように、分岐機構73と差動機構72a,72bとの間に、回転力の断続が可能な第2クラッチ78a,78bを有する。
Claims (12)
- 固定ピッチ式のプロペラから構成される複数のプロペラと、
回転力を生成可能な内燃機関と、
前記内燃機関を基点として前記複数のプロペラの数に応じて分岐し、かつ、前記内燃機関で生成された回転力を前記複数のプロペラに伝達する回転力伝達機構と、
前記複数のプロペラと1対1で対応し、かつ、前記回転力伝達機構に接続されている複数の電動モーターとを備え、
前記複数の電動モーターを構成する各電動モーターは、回転力及び制動力のうち少なくとも一方を生成可能に構成され、
前記回転力伝達機構は、前記複数のプロペラを構成する各前記プロペラの間に任意の回転数差を生じさせることを可能とする差動機構を有し、かつ、前記内燃機関で生成された回転力と前記電動モーターで生成された回転力又は制動力とを合成して前記複数のプロペラに伝達可能に構成され、
前記回転力伝達機構は、1つの分岐機構入力軸から入力された回転力を2つ以上の分岐機構出力軸に回転数が同じになるように分配する分岐機構をさらに有し、前記分岐機構のところで分岐するとともに、
前記差動機構として、前記複数のプロペラと1対1で対応する複数の差動機構を有し、
各前記差動機構は、前記分岐機構と各前記プロペラとの間に1つずつ配設され、
前記差動機構は、1つの差動機構入力軸と2つの差動機構出力軸とを有し、かつ、前記1つの差動機構入力軸から入力された回転力を前記2つの差動機構出力軸に分配しつつ前記2つの差動機構出力軸の間に任意の回転数差を生じさせることが可能に構成され、
各前記プロペラ及び各前記電動モーターは、各前記差動機構における前記2つの差動機構出力軸のうち、それぞれ異なる差動機構出力軸に1つずつ接続されていることを特徴とするプロペラ式飛行体。 - 前記回転力伝達機構は、前記内燃機関と前記差動機構との間に、回転力の断続が可能な第1クラッチを有することを特徴とする請求項1に記載のプロペラ式飛行体。
- 前記回転力伝達機構は、前記分岐機構と前記差動機構との間に、回転力の断続が可能な第2クラッチを有することを特徴とする請求項1に記載のプロペラ式飛行体。
- 前記プロペラ式飛行体は、無尾翼型の空力面を有する主翼と、前記主翼の後縁部左右両側に配設された動翼とをさらに備え、
各前記プロペラは、前記主翼の左右両側に配設されていることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のプロペラ式飛行体。 - 各前記プロペラは、前記主翼の前縁部左右両側に左右対称に配設されていることを特徴とする請求項4に記載のプロペラ式飛行体。
- 前記プロペラを3つ以上備え、前記プロペラは、放射状に離間して配設されていることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のプロペラ式飛行体。
- 固定ピッチ式のプロペラから構成される複数のプロペラと、
回転力を生成可能な内燃機関と、
前記内燃機関を基点として前記複数のプロペラの数に応じて分岐し、かつ、前記内燃機関で生成された回転力を前記複数のプロペラに伝達する回転力伝達機構と、
前記複数のプロペラと1対1で対応し、かつ、前記回転力伝達機構に接続されている複数の電動モーターとを備え、
前記複数の電動モーターを構成する各電動モーターは、回転力及び制動力のうち少なくとも一方を生成可能に構成され、
前記回転力伝達機構は、前記複数のプロペラを構成する各前記プロペラの間に任意の回転数差を生じさせることを可能とする差動機構を有し、かつ、前記内燃機関で生成された回転力と前記電動モーターで生成された回転力又は制動力とを合成して前記複数のプロペラに伝達可能に構成され、
無尾翼型の空力面を有する主翼と、前記主翼の後縁部左右両側に配設された動翼とをさらに備え、
各前記プロペラは、前記主翼の左右両側に配設されていることを特徴とするプロペラ式飛行体。 - 前記差動機構は、1つの差動機構入力軸と2つの差動機構出力軸とを有し、かつ、前記1つの差動機構入力軸から入力された回転力を前記2つの差動機構出力軸に分配しつつ前記2つの差動機構出力軸の間に任意の回転数差を生じさせることが可能に構成され、
前記回転力伝達機構は、前記差動機構のところで分岐し、
各前記プロペラは、分岐した前記回転力伝達機構の末端に1つずつ接続され、
各前記電動モーターは、前記差動機構と各前記プロペラとの間に1つずつ接続されていることを特徴とする請求項7に記載のプロペラ式飛行体。 - 前記回転力伝達機構は、前記差動機構から見て前記回転力伝達機構の末端側に配置され、前記回転力伝達機構の回転力伝達方向を屈曲させる屈曲機構をさらに有することを特徴とする請求項8に記載のプロペラ式飛行体。
- 前記回転力伝達機構は、前記内燃機関と前記差動機構との間に、回転力の断続が可能な第1クラッチを有することを特徴とする請求項7~9のいずれかに記載のプロペラ式飛行体。
- 前記回転力伝達機構は、前記差動機構と前記電動モーターが接続されている位置との間に、回転力の断続が可能な第2クラッチを有することを特徴とする請求項8に記載のプロペラ式飛行体。
- 各前記プロペラは、前記主翼の前縁部左右両側に左右対称に配設されていることを特徴とする請求項7~11のいずれかに記載のプロペラ式飛行体。
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