JP7130681B2 - 空中ビークル、有利に揺動可能なアームマウントを有するマルチコプター - Google Patents

Description

本発明は、空中ビークル（ＡＶ）、より具体的には、請求項１の前文に明記されているような、遠隔制御ドローンとして動作可能なマルチコプターに関する。

従来技術は、ドローンが使用されていないときにローターアームが折り畳まれている場合にそのサイズを縮小できる折り畳み式ドローンを開示する特許文献１を含む。機体の上板と底板の間には複数のアームが設けられており、各アームの自由端にはモーターによるプロペラを備えたローターが設けられている。上板および底板の前後に、１組の前部接続ユニットと１組の後部接続ユニットが設けられている。前部接続ユニットの幅は、後部接続ユニットの幅よりも大きいため、前アームと後アームは、互いに重ならないように並べて折り畳むことができる。

韓国特許第１０－１５２７５４４号明細書

本発明の目的は、ドローンとして有利に動作可能な複数のモーターを備えたローター翼マルチコプター型ＡＶを提供することであり、固定され吊り下げられた重い積み荷、有利には約３００ｋｇから約５００ｋｇの範囲の重い積み荷を運ぶように設計されている。

発明者は、本発明の開発において、本明細書に図示および説明するブラケットアームの構成に上下のエンジンおよびプロペラを配置し、上下のエンジンおよびプロペラが反対方向に回転することにより、瞬間的な回転が有利に回避されることを発見した。「Ｓｗｉｔｃｈ－Ａｎｄ－Ｌｏｃｋ」システムは、特に高速展開に対応するために、ＵＡＶの簡単で高速な変更を可能にするメカニズムである。ローターアームは、格納位置から飛行のための安全にロックされた拡張位置に揺動することで簡単に広げることができ、また、ローターアームをＡＶの機体に向けて揺動することで簡単にコンパクトに輸送できる。本発明のＡＶは、飛行時間の延長または最大リフト能力のために常に最適な数のローターを選択するオプションも可能にする。切替機構は、ＡＶの機体に回転可能に取り付けられた中央スピンドルを有利に備える。ローターアームの対は、中央スピンドルのそれぞれの第１端部と第２端部に有利に取り付けられる。

ロック機構は、ローターアームの事前定義された回転角度で中央スピンドルにスライドするバネ付きロックコッターピンで構成されている。

本発明は、特許請求の範囲の請求項１に記載の仕様に従って、揚力発生手段を有する空中ビークルのための揺動可能なアームマウントを提供し、この空中ビークルは有利にはマルチコプターである。

したがって、本体と複数の揚力発生手段とを含む空中ビークルが提供され、前記各揚力発生手段は、それぞれのアームアセンブリによって支持されるとともに本体に接続され、アームアセンブリは、格納位置と拡張ロックおよび解除可能位置との間で移動可能であり、前記アームアセンブリは、対で配置され、各アームアセンブリの対は、本体に回転可能に取り付けられた中央スピンドルを介して相互接続されることを特徴とする。

一実施形態では、各アームアセンブリ対は、同じコーナー部分で本体に取り付けられ、前記揺動スピンドルによって互いに結合される上部および下部アームを形成し、スピンドルは上部および下部アーム取付ブラケットのそれぞれの対で軸支され、それにより、前記拡張アーム位置と格納アーム位置との間で揺動可能な揺動可能アーム対を形成する。

空中ビークルは、上部および下部アーム取付ブラケットのそれぞれの対における揺動スピンドルおよびそれらの軸支構成を少なくとも保護するために、各コーナー部分で本体に取り付けられるそれぞれのカバーをさらに含み得る。

空中ビークルは、揺動スピンドルを受け入れる大きな円形の開口部の両側に位置する上部および下部アーム取付ブラケットのそれぞれに開口部をさらに備え、 カバーを上部および下部アーム取付ブラケットに取り付けるためにカバーの上端部および下端部の対応する開口部に適合するネジに対応し、これにより、カバーは、上部および下部アーム取付ブラケットの関連部分の分離を維持および固定する役割を果たす。

空中ビークルはさらに、各スピンドルがアーム対を拡張位置と格納位置の少なくとも一方にロックした状態に保つように構成された揺動ロック機構を備えてもよい。

一実施形態では、スピンドルは、中空部分を備え、揺動スピンドルと上部および下部アームのそれぞれに取り付けられたアイテムとの制御、動力、または燃料ライン用の上部および下部開口部を中空部分に備え、揺動スピンドルと本体に配置された機器との間の制御、動力、または燃料ライン用の上部および下部中央開口部を中空揺動スピンドルに備える。

一実施形態では、スピンドルは、管状揺動スピンドルであり、揺動スピンドルの円周の少なくとも一部にカムを有し、揺動スピンドルのそれぞれの第１および第２部分を受け入れ、軸支を提供するための開口部を備えた第１および第２アーム取付ブラケットと、 揺動スピンドルを第１および第２アーム取付ブラケット間の隙間の位置に保持するための第１および第２手段と、コッターピンがカムと面一になり、カムのノッチまたは谷部に配置されるロック位置と、カムと面一ではない解放位置との間で移動可能に配置された可動コッターピンを含むロック装置と有する。

空中ビークル本体は、長方形の本体であってもよく、アームアセンブリ対は、前記本体の各コーナー部分に接続される。

以下において、本発明は、例として、添付の図面を参照して説明される。

本発明によるマルチコプタードローンの一実施形態を示す第１の斜視図である。 図１に示す本発明によるマルチコプタードローンの実施形態を示す第２の上面斜視図の写真である。 図１および図２Ａに示される本発明によるマルチコプタードローンの実施形態を示す第３の側面斜視写真である。 図１、図２Ａ、および図２Ｂに示される本発明によるマルチコプタードローンの実施形態に含まれるモーター／プロペラアームブラケット構成の実施形態の構成要素を示す分解図である。 図３に示されたモーター／プロペラアームブラケット構成の実施形態を示す部分斜視図である。 図３および図４に示されるモーター／プロペラアームブラケット構成の実施形態におけるモーター／プロペラアームブラケット揺動およびロック／解放構成の実施形態を示す部分組立側面斜視図である。 図５Ａに示されたモーター／プロペラアームブラケット揺動およびロック／解放装置の実施形態を示す部分組立側面図である。 図５Ａおよび図５Ｂに示されたモーター／プロペラアームブラケットのロック／解除構成の実施形態の構成要素を示す分解図である。

簡単にするため、以下では、モーター／プロペラアームブラケットをアームと呼び、シャーシまたはフレームを本体と呼ぶ。

最初に図１の図面を参照すると、本発明による完全なローター翼マルチコプターが、アームが本体から外に揺動されてロックされ、飛行の準備が整った構成で示されている。この図では、略長方形の本体１０、本体の長方形の上部コーナー部分を形成するように本体に取り付けられた複数の上部アーム取付ブラケット４０Ａ、本体の長方形の下部コーナー部分を形成するように本体に取り付けられた複数の下部アーム取付ブラケット４０Ｂ、本体の長方形のコーナーのそれぞれの上部のそれぞれにヒンジ接続されて上方および外側に延びる複数の上部アーム２０Ａ、本体の長方形のコーナーの下部のそれぞれにヒンジ接続されて下方および外側に延びる複数の下部アーム２０Ｂ、各上部アーム２０Ａのそれぞれの外端部に取り付けられた複数の上部モーターサポート６０Ａ、各下部アーム２０Bのそれぞれの外端部に取り付けられた複数の下部モーターサポート６０Ｂ、それぞれ上部モーター駆動プロペラまたはローター６２Ａを備え、上部モーターサポート６０Aのそれぞれに取り付けられた複数の上部モーター６１Ａ、それぞれ下部モーター駆動プロペラまたはローター６２Ｂを備え、下部モーターサポート６０Ｂのそれぞれに取り付けられた複数の下部モーター６１Ｂが確認される。本体は、プロペラの回転を駆動するために適用される電力を制御するために、少なくとも電力または燃料コントローラーを搭載するように構成されている。ワイヤレスの実施形態では、本体は、モーターおよびコントローラーの動力源または燃料を収容するようにもなっている。モーター６１Ａ、６１Ｂは、有利には電気モーターであり、動力源は、バッテリー、ソーラーパネル、または本発明の空中ビークルに搭載された電力を提供または生成する他の手段である。上部アーム２０Ａと下部アーム２０Ｂの各対は、本体の同じコーナー部分に取り付けられ、揺動スピンドル（図１には示されていない）によって互いに結合され、揺動スピンドルは、上部および下部アーム取付ブラケット４０A，４０Bの各対に軸支されており、これにより、拡張アーム位置と格納アーム位置の間で揺動可能な揺動可能なアームの対を形成する。本体に取り付け可能なカバー５０が各コーナーに設けられており、揺動スピンドル（図１には示されていない）および上部および下部アーム取付ブラケット４０A，４０Bの各対における軸支構造を少なくとも保護する。

図２Ａを参照すると、本発明のＡＶの実施形態の上からの写真が斜視図で示されている。この図２Ａでは、遠近法の視点が本体の中心に対してわずかに中心を外れて左にあるため、写真の右側では２対のアームの上部および下部アームの２セットが明確に区別できるのに対して、写真の左側では、上部アームのそれぞれは、各アームペアのそれぞれの下にあるアームのほとんどと実質的に重なって隠しており、モーターと各アームのそれぞれのプロペラまたはローターブレードの部分のみがはっきりと区別できる。

図２Ａと同様に、図２Ｂは、図２Ａに示された本発明のＡＶの実施形態の側面からの写真を斜視図で示しており、本体と上部アームおよび下部アームのそれぞれがそれぞれ隣接する上下のアームの大部分と実質的に重って隠しており、カメラの位置に対して最も離れた位置にあるモーターとアームのそれぞれのプロペラまたはローターブレードのみがはっきりと区別できる。図３を参照すると、本発明によるＡＶの揺動アーム構成の構成要素の第１の分解斜視図が提供されている。この実施形態では、上部アーム２０Ａおよび下部アーム２０Ｂのそれぞれは、図面のそれぞれの最も左側および右側に配置可能なそれぞれの第１および第２のアーム半体によって形成される。アーム半体の複数の円形の機構は、アームを形成するためにアーム半体を結合するための留め具の位置を示す。アームの内側部分にある円形の機構と併せて、留め具の位置を表す円形の機構を示す隣接する点線の第１の対も描かれ、内端部でアーム対のアームを揺動スピンドル３０の上部および下部部分に取り付けるための留め具を収容し、アームの外側部分の円形の機構と併せて、留め具の位置を表す円形の機構を示す隣接する点線の第２の対も描かれ、外側アーム端部でアーム対のアームを上部および下部モーターサポート６０Ａ，６０Ｂのそれぞれに取り付けるための留め具を収容する。中央に配置された揺動スピンドル３０の上部および下部は、ほぼ管状で、上部および下部アーム取付ブラケット４０Ａ，４０Ｂのそれぞれの大きな円形開口部の開口部に嵌合し、取付ブラケットは本体のコーナーの取付構造に嵌合する。揺動スピンドル３０の縦方向の中心軸と、上部および下部のアーム取付ブラケットの大きな円形の開口部を通る点線は、これらが組み立てられる垂直線を示している。各上部Ａおよび下部アーム取付ブラケットにある２つの小さな開口部は、揺動スピンドルが収容される開口部の対向する側に配置され、上部および下部アーム取付ブラケット４０Ａ，４０Ｂにカバーを取り付けるために、カバー５０の上下端部の対応する開口部に適合するネジを収容する。それにより、カバー５０は、上部および下部アーム取付ブラケット４０Ａ，４０Ｂの関連部品の分離を維持および固定するのにも役立つ。構成要素が数字７０で集合的に示されている揺動ロック装置は、各揺動スピンドル３０に対して設けられ、アーム対を拡張位置および格納位置の少なくとも一方にロックした状態を維持する。

図４を参照すると、本発明によるＡＶを形成するために本体に取り付ける準備ができている揺動可能なアーム対システムに組み立てられた図３に示された構成要素の第１の斜視図が示されている。このアセンブリでは、上部および下部モーターサポート６０Ａ，６０Ｂにそれぞれ上部モーター６１Ａと下部モーター６１Ｂが装備されており、一対の揺動アーム２０Ａ、２０Ｂは、上部および下部アーム取付ブラケット４０Ａ，４０Ｂに対して格納位置に配置されている。揺動スピンドルロック装置７０は、一対の上部および下部ガイドサポート７１Ａ，７１Ｂ、上部および下部ガイドサポートと７１Ａ，７１Ｂのそれぞれの端部の穴に保持されるように適合された第１および第２の端部を有する複数のガイドロッド７２、平行に配置されたガイドロッド７２の長手方向にコッターピン７３が前後にスライドするように、ガイドロッド７２のそれぞれを受け入れるように適合された複数の平行な貫通穴を有する板状コッターピン７３、および細長い解放ボタン７５を備える。一対の上部および下部アーム取付ブラケット４０Ａ，４０Ｂの間の位置に組み立てて保持すると、スライドコッターピン７３は、上部および下部ガイドサポート７１Ａ，７１Ｂの間の間隙のガイドロッド上をロック位置と解放位置の間でスライド可能となり、コッターピンをロック位置に付勢するように配置されたバネによって一般にロック位置に保持される。上部および下部ガイドサポート７１Ａ，７１Ｂ間の間隙のコッターピンのロック位置では、コッターピンは、揺動スピンドル３０の中央部に配置されたカム３４（図６参照）と面一であり、コッターピンの突出端部は、カムの側面に乗っているか、カムのノッチに配置されている。カムのノッチにある場合、カムの端部がコッターピンの縁部に当接するまでスピンドルが回転し、その時点でコッターピンによってそれ以上の回転が妨げられる。細長い解放ボタンは、戻しバネ７４の位置を基準にして板状コッターピンの反対側にある上部および下部ガイドサポート７１Ａ，７１Ｂの関連する１つに配置され、一端部がコッターピンの対向面に載置されるか隣接して配置され、反対の端部は、関連するガイドサポートから突出している。したがって、解放ボタン７５の突出端部に、戻しバネ７４の力に逆らう方向の押す力を加えることにより、コッターピンはガイドロッドに沿って、カムと面一ではない位置までスライドする。揺動スピンドルのカムと面一でない場合、カムとコッターピンの間に相互作用がなく、揺動スピンドルは、上部および下部アーム取付ブラケット４０Ａ，４０Ｂの大きな開口部の軸支によって自由に回転する。カムの隆起部分がコッターピンの突出端部に面している場合に解放ボタン７５を離すと、戻しバネ７４によってコッターピンが静止し、コッターピンの突出端部が上部および下部ガイドサポート７１Ａ，７１Ｂの間の間隙のロック位置に再び移動できるようにカムノッチが位置するよう揺動スピンドル３０が十分に回転するまで、カムの側面に押し付けられる。

図５Ａを参照すると、図３に示されたアームおよびアーム関連コンポーネントを含まない部分的なアセンブリを示す第２の斜視組立図が提供される。この図には、揺動スピンドルと、上部および下部アーム２０Ａ，２０Ｂのそれぞれに取り付けられたアイテムとの間の制御、動力、または燃料ライン用の中空揺動スピンドルの上部および下部開口部３２Ａ，３２Ｂと、揺動スピンドルと本発明のＡＶの本体に配置された機器との間の制御、動力、または燃料ライン用の中空揺動スピンドルの上部および下部中央開口部３３Ａ，３３Ｂとが示されている。この図に示されている他のコンポーネントと要素は、図４に示されているものに対応している。

図５Ｂを参照すると、図５Ａに示される部分アセンブリを示す第２の側面図が提供され、この実施形態の戻しバネおよび上部ガイドサポート７１Ａに配置される細長い解放のより明確な図が示されている。コッターピンは揺動スピンドル３０のカム部分３４と明らかに面一になっているため、コッターピンは、ロック位置にあり、コッターピンの突出端部は、カム３４のノッチまたは「谷」に配置されている。

図６を参照すると、揺動スピンドルの回転をロックし、関連する一対のアーム２０Ａ、２０Ｂを所定の揺動位置、格納位置または拡張位置の少なくとも一方にロックするロック装置７０の有利な実施形態を構成する構成要素を示す第３の斜視分解図が提供される。この実施形態では、ロック装置７０は、三角形の断面を有し、３つのガイドロッドのうちの１つの下部を受け入れて保持するための３つのコーナーのそれぞれの上部にある穴を有する下部ガイドサポート７１Ｂと、戻しバネ７４と、３本のガイドロッド７２と、ガイドロッド７２上をスライドするための三角形のコーナーの３つの平行な穴を有するコッターピン７３と、三角形の断面を有し、３本のガイドロッドの１つの上部を受け入れて保持するための３つのコーナーそれぞれの下部にある穴、および解放ボタンを収容する中央穴を有するガイドサポート７１Ａと、上端が上部ガイドサポート７１Ａの上部から突出し、下端がコッターピン７３の上面に載置されるような細長い解放ボタンとを備える。参照のために、この図に示されている揺動スピンドル３０も、揺動スピンドル３０の方向に突出しているコッターピンの端部が、カム３４のノッチまたは「谷」がコッターピンに面している場合に揺動スピンドル３０のカム部分３４と面一になる様子を示しており、この実施形態のカム３４のノッチまたは「谷」は、揺動スピンドル３０の約１８０度の回転角にわたって延びているように見える。上部および下部アーム取付ブラケット４０Ａ，４０Ｂの大きな円形の開口部で揺動スピンドル３０を軸支するための手段の説明のために、揺動スピンドル３０の半径方向外側に突出する上部および下部フランジ３１Ａ，３１Ｂの詳細が示され、揺動スピンドル３０を保持するための手段を提供し、それにより、上部および下部アーム取付ブラケット４０Ａ，４０Ｂの間の位置にカム部分３４を保持する。

本発明は、例として、本発明の実施形態を参照して説明されており、本発明の発明原理および態様を実施する他の実施形態も特許請求の範囲内で企図されることを理解されたい。一例として、発明を実施するＡＶは、本発明を説明するために本明細書に開示したもの以外に、上部アーム２０Ａのみまたは下部アーム２０Ｂのみが含まれる実施形態、または上部アーム２０Ａまたは下部アーム２０Ｂのみの他の組み合わせでさえあり得る。同様に、本発明を例示および説明するために１つの設計のみが示されているが、モーターサポートは本明細書に開示されているものとは異なる方向に向けることができ、アームは異なる設計のものであり得る。

１０ 本体
２０Ａ 上部アーム
２０Ｂ 下部アーム
３０ 揺動スピンドル
３１Ａ 上部フランジ
３１Ｂ 下部フランジ
３２Ａ 上部開口部
３２Ｂ 下部開口部
３３Ａ 上部中央開口部
３３Ｂ 下部中央開口部
３４ カム
４０Ａ 上部アーム取付ブラケット
４０Ｂ 下部アーム取付ブラケット
５０ カバー
６０Ａ 上部モーターサポート
６０Ｂ 下部モーターサポート
６１Ａ 上部モーター
６１Ｂ 下部モーター
６２Ａ 上部ローター
６２Ｂ 下部ローター
７０ ロック装置
７１Ａ 上部ガイドサポート
７１Ｂ 下部ガイドサポート
７２ ガイドロッド
７３ 板状コッターピン
７４ 戻しバネ
７５ 解放ボタン

Claims (8)

1. 本体（１０）および複数の揚力発生手段（６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂ）を備える空中ビークル（ＡＶ）であって、各前記揚力発生手段は、それぞれのアームアセンブリ（２０Ａ，２０Ｂ）によって支持され、かつ前記本体（１０）に接続され、前記アームアセンブリは、格納アーム位置と、ロックおよび解放可能な拡張アーム位置と、の間で移動可能であり、
   前記アームアセンブリ（２０Ａ，２０Ｂ）は、対で配置され、
   各アームアセンブリ対は、同じコーナー部分で前記本体（１０）に取り付けられるとともに揺動スピンドル（３０）によって互いに結合された上部アーム（２０Ａ）および下部アーム（２０Ｂ）を形成し、
   前記格納アーム位置において、各前記アームアセンブリ対の前記上部アーム（２０Ａ）および前記下部アーム（２０Ｂ）の先端部は、前記空中ビークル（ＡＶ）の前記本体（１０）を向くことを特徴とする、空中ビークル。
2. 前記揺動スピンドルは、上部アーム取付ブラケット（４０Ａ）および下部アーム取付ブラケット（４０Ｂ）の各対に軸支され、それにより前記拡張アーム位置と前記格納アーム位置との間で揺動可能な、揺動可能アームアセンブリ対を形成する、請求項１に記載の空中ビークル。
3. 各前記コーナー部分で前記本体（１０）に取り付け可能な各カバー（５０）をさらに備え、前記揺動スピンドル（３０）と、前記上部アーム取付ブラケット（４０Ａ）および前記下部アーム取付ブラケット（４０Ｂ）の各対の軸支装置とを少なくとも保護する、請求項２に記載の空中ビークル。
4. 各前記上部アーム取付ブラケット（４０Ａ）および各前記下部アーム取付ブラケット（４０Ｂ）において、前記揺動スピンドルが収容される大きい円形開口部の対向する側に配置された開口部をさらに備え、前記開口部は、前記カバーを前記上部アーム取付ブラケット（４０Ａ）および前記下部アーム取付ブラケット（４０Ｂ）に取り付けるための前記カバー（５０）の上端部および下端部の対応する開口部に適合するネジを収容し、それによって前記カバー（５０）が前記上部アーム取付ブラケット（４０Ａ）および前記下部アーム取付ブラケット（４０Ｂ）の関連部品の分離を維持および固定するよう機能する、請求項３に記載の空中ビークル。
5. 前記アームアセンブリ対を前記拡張アーム位置および前記格納アーム位置の少なくとも一方にロックした状態を維持するために各前記揺動スピンドル（３０）に対して構成された揺動ロック装置（７０）をさらに備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の空中ビークル。
6. 前記揺動スピンドル（３０）が中空部分を備え、かつ前記揺動スピンドルと前記上部アーム（２０Ａ）および前記下部アーム（２０Ｂ）のそれぞれの１つに取り付けられたアイテムとの間の制御、電力、または燃料ライン用の上部開口部（３２Ａ）および下部開口部（３２Ｂ）を前記中空部分に備え、前記揺動スピンドルと前記本体（１０）に配置された機器との間の制御、電力、または燃料ライン用の上部中央開口部（３３Ａ）および下部中央開口部（３３Ｂ）を中空揺動スピンドルに備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の空中ビークル。
7. 前記揺動スピンドル（３０）が管状揺動スピンドルであり、揺動スピンドル外周の少なくとも一部分にカム（３４）を有し、第１アーム取付ブラケット（４０Ａ）および第２アーム取付ブラケット（４０Ｂ）は、前記揺動スピンドルの各第１部分および第２部分を受容し、かつ軸支を提供する開口部を有し、前記揺動スピンドルは、前記揺動スピンドルを前記第１アーム取付ブラケットと前記第２アーム取付ブラケットとの間の間隙の位置に維持するための第１手段および第２手段と、コッターピンが前記カムと面一になり前記カムのノッチまたは谷部に配置されるロック位置と、前記カムと面一ではない解放位置と、の間で移動可能となるよう構成された可動コッターピン（７３）を含むロック装置とを有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の空中ビークル。
8. 前記本体（１０）が長方形の本体であり、前記アームアセンブリ対が前記本体の各前記コーナー部分に接続されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の空中ビークル。

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