JP7468019B2 - Thrust generating device - Google Patents
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Description
本発明は、推力発生装置に関する。 The present invention relates to a thrust generating device.
油圧を用いることなく、電動でプロペラ(回転翼)のピッチを変更する技術としては、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。
A technology for electrically changing the pitch of a propeller (rotor blades) without using hydraulics is disclosed, for example, in
マルチコプター、飛行機、回転翼機、飛行可能な自動車などの飛行可能な飛翔体に装着される推力発生装置については、飛翔体の重量に依存して、要求される推力が異なる。推力を変更する場合、プロペラ全体を変更することが考えられる。しかし、複雑な内部機構が異なる多種類のプロペラを製造するのは、製造コストの上昇の要因になる。 The thrust required for thrust generating devices mounted on flyable flying objects such as multicopters, airplanes, rotorcraft, and flyable automobiles varies depending on the weight of the flying object. When changing the thrust, it is possible to change the entire propeller. However, manufacturing many different types of propellers with different complex internal mechanisms increases manufacturing costs.
そこで、本発明は、製造コストの増加を最小限にしつつ、要求される推力に応じて、プロペラの部品を変更することができる推力発生装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a thrust generating device that allows propeller components to be changed according to the required thrust while minimizing increases in manufacturing costs.
本発明のある態様に係る推力発生装置は、複数の回転翼を回転させて推力を発生させる推力発生モータと、前記回転翼のピッチ角を変更するピッチ角変更モータと、前記ピッチ角変更モータに連結された回転伝達部と、直動軸と、前記回転伝達部と前記直動軸に連結され前記回転伝達部の回転を前記直動軸の直線運動に変換する第1の運動変換機構を有する第1の運動変換部と、前記直動軸の直線運動を回転運動に変換して、前記回転翼のピッチ角を変更する第2の運動変換部とを備える。前記第2の運動変換部は、前記推力発生モータによって回転させられるハブと、前記ハブに取り付けられ、前記回転翼をそれぞれ支持する複数のグリップと、前記直動軸の直線運動を前記複数のグリップの回転運動に変換する第2の運動変換機構と、前記グリップの内側端部をそれぞれ回転可能に支持する複数のラジアル軸受とを備える。前記ハブは、各グリップの内側端部と、前記第2の運動変換機構と、各ラジアル軸受を収容するケースを有する。前記第2の運動変換機構と各ラジアル軸受を前記ハブに残した状態で、各グリップが変更可能である。
この態様においては、各グリップが変更可能である。したがって、推力発生装置が装着される飛翔体の重量、ひいては推力発生装置に要求される推力に応じて、その推力に適するグリップをハブに取り付けることが可能である。各グリップが変更可能な一方、各ラジアル軸受および複雑な第2の運動変換機構は、変更せずに使用可能であるので、製造コストの増加を最小限にすることができる。
A thrust generating device according to an aspect of the present invention includes a thrust generating motor that generates thrust by rotating a plurality of rotors, a pitch angle changing motor that changes the pitch angle of the rotors, a rotation transmission unit connected to the pitch angle changing motor, a linear shaft, a first motion conversion unit that is connected to the rotation transmission unit and the linear shaft and has a first motion conversion mechanism that converts the rotation of the rotation transmission unit into linear motion of the linear shaft, and a second motion conversion unit that converts the linear motion of the linear shaft into rotational motion to change the pitch angle of the rotors. The second motion conversion unit includes a hub that is rotated by the thrust generating motor, a plurality of grips that are attached to the hub and support the rotors, a second motion conversion mechanism that converts the linear motion of the linear shaft into rotational motion of the grips, and a plurality of radial bearings that rotatably support inner ends of the grips. The hub has a case that houses the inner ends of the grips, the second motion conversion mechanism, and the radial bearings. The grips can be modified while the second motion conversion mechanism and radial bearings remain on the hub.
In this embodiment, each grip is changeable. Therefore, a grip suitable for the thrust can be attached to the hub according to the weight of the flying object to which the thrust generating device is attached and the thrust required for the thrust generating device. While each grip is changeable, each radial bearing and the complicated second motion conversion mechanism can be used without modification, so that an increase in manufacturing costs can be minimized.
好ましくは、各グリップは回転翼の種類に応じて変更可能である。
したがって、推力発生装置が装着される飛翔体の重量、ひいては推力発生装置に要求される推力に応じて、適切な回転翼が選択されると、その回転翼に適するグリップをハブに取り付けることが可能である。
Preferably, each grip is changeable depending on the type of rotor.
Therefore, once an appropriate rotor is selected depending on the weight of the flying object to which the thrust generating device is attached and thus the thrust required for the thrust generating device, a grip suitable for that rotor can be attached to the hub.
好ましくは、前記第2の運動変換部は、さらに、前記グリップの内側端部がそれぞれ挿入され、前記ラジアル軸受にそれぞれ挿入される複数の筒を備える。各筒は、前記グリップの長手軸線を含む平面を境界として分割可能である。前記ケースは、分割不可能であって、前記ケースは、前記グリップの外側端部が前記ケースの外側に配置された状態で前記グリップの内側端部が挿入可能な複数の開口を有する。
この場合には、グリップの内側端部がケースの開口を通じて挿入されて、ケースの内部に配置される。ケースの内部において、ラジアル軸受はグリップを回転可能に支持できるように、グリップの内側端部の周囲に配置される。具体的には、グリップの内側端部は筒に挿入され、筒がラジアル軸受に挿入される。各筒はグリップの長手軸線を含む平面を境界として分割可能であって、容易にグリップの内側端部の周囲に配置し、組み合わせた状態で容易にラジアル軸受に挿入することが可能である。したがって、ケースが分割不可能であっても、ケースの内部において、容易にグリップの内側端部の周囲にラジアル軸受を配置することが可能である。よって、各グリップを容易に変更することができる。
Preferably, the second motion converter further includes a plurality of cylinders into which the inner ends of the grips are inserted and which are inserted into the radial bearings. Each cylinder can be divided along a plane including the longitudinal axis of the grip. The case is indivisible, and has a plurality of openings into which the inner ends of the grips can be inserted with the outer ends of the grips disposed outside the case.
In this case, the inner end of the grip is inserted through the opening of the case and disposed inside the case. Inside the case, the radial bearing is disposed around the inner end of the grip so as to rotatably support the grip. Specifically, the inner end of the grip is inserted into a tube, and the tube is inserted into the radial bearing. Each tube can be divided with a plane including the longitudinal axis of the grip as a boundary, and can be easily disposed around the inner end of the grip and easily inserted into the radial bearing in a combined state. Therefore, even if the case cannot be divided, it is possible to easily dispose the radial bearing around the inner end of the grip inside the case. Therefore, each grip can be easily changed.
好ましくは、前記グリップの内側端部の外周面は、前記ハブの径方向外側ほど小さい直径を有する部分を有する。前記筒は、スリーブと、前記スリーブより前記ハブの径方向外側に配置されたフランジを有し、前記スリーブの内周面は、前記ハブの径方向外側ほど小さい直径を有する。前記ハブの径方向外側に向かう力が前記筒にかかった場合に、前記筒は前記ケースの外端壁の内面に支持される。
この場合には、回転翼にかかる遠心力によって、ハブの径方向外側にグリップが引っ張られると、グリップの内側端部の外周面は筒のスリーブの内周面にフィットする。ハブの径方向外側に向かう力が筒にかかった場合に、筒はケースの外端壁の内面に支持されるので、筒は遠心力がかかったグリップの抜け止めとして機能する。また、遠心力がある程度、増加すると、グリップの内側端部の外周面が筒のスリーブの内周面にフィットするので、グリップの長手軸線は理想的な向きに調整される。
Preferably, the outer circumferential surface of the inner end of the grip has a portion having a smaller diameter radially outward from the hub. The tube has a sleeve and a flange disposed radially outward from the sleeve, and the inner circumferential surface of the sleeve has a smaller diameter radially outward from the hub. When a force toward the radially outward side of the hub is applied to the tube, the tube is supported by the inner surface of the outer end wall of the case.
In this case, when the grip is pulled radially outward from the hub by the centrifugal force acting on the rotor, the outer peripheral surface of the grip's inner end fits against the inner peripheral surface of the sleeve of the cylinder. When a force toward the radially outward direction of the hub is applied to the cylinder, the cylinder is supported by the inner surface of the outer end wall of the case, so that the cylinder functions as a retainer for the grip that is subjected to the centrifugal force. Also, when the centrifugal force increases to a certain extent, the outer peripheral surface of the grip's inner end fits against the inner peripheral surface of the sleeve of the cylinder, so that the longitudinal axis of the grip is adjusted to an ideal direction.
好ましくは、前記ラジアル軸受は、複列アンギュラ玉軸受であり、前記第2の運動変換機構より前記ハブの径方向外側に配置されている。
この場合には、グリップを回転運動させる第2の運動変換機構にグリップを介して遠心力がかかった時、第2の運動変換機構の径方向外側のラジアル軸受にアキシャル荷重が与えられる。ラジアル軸受は複列アンギュラ玉軸受であるので、大きなアキシャル荷重に耐えることができる。
Preferably, the radial bearing is a double row angular contact ball bearing and is arranged radially outward of the hub relative to the second motion conversion mechanism.
In this case, when centrifugal force is applied to the second motion conversion mechanism that rotates the grip through the grip, an axial load is applied to the radial bearing on the radial outside of the second motion conversion mechanism. The radial bearing is a double row angular contact ball bearing, and can withstand a large axial load.
好ましくは、前記ハブの径方向外側に向かう力が前記筒にかかった場合に、前記筒は、スラスト軸受を介して、前記ケースの外端壁の内面に支持される。
この場合には、グリップを介して遠心力がかかる筒のアキシャル荷重をケースの外端壁で強固に支持することができる。
Preferably, when a force directed radially outward from the hub is applied to the cylinder, the cylinder is supported on an inner surface of an outer end wall of the case via a thrust bearing.
In this case, the axial load of the cylinder, to which centrifugal force is applied via the grip, can be firmly supported by the outer end wall of the case.
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。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。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。 The following describes in detail the embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. The following embodiments do not limit the present invention, and not all of the combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the configuration of the present invention. The configuration of the embodiments may be modified or changed as appropriate depending on the specifications of the device to which the present invention is applied and various conditions (conditions of use, environment of use, etc.). The technical scope of the present invention is determined by the claims and is not limited by the individual embodiments below. The drawings are not necessarily drawn to scale, and some features may be exaggerated or omitted.
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は正の整数)枚であればよい。 In the following explanation, we will use an example in which the rotor driven by the thrust generating device has three blades, but the number of blades driven by the thrust generating device is not necessarily limited to three, and may be N (N is a positive integer).
図1は、回転翼が取り付けられた実施形態に係る推力発生装置を示す斜視図である。図2および図3は、回転翼が取り付けられた実施形態に係る推力発生装置を示す側面図であり、回転翼のピッチ角が異なる。 Figure 1 is a perspective view showing a thrust generating device according to an embodiment in which rotors are attached. Figures 2 and 3 are side views showing thrust generating devices according to an embodiment in which rotors are attached, with the rotors having different pitch angles.
図1から図3に示すように、推力発生装置1は、複数の回転翼H1~H3を有するロータまたはプロペラRを回転させる。プロペラRは推力発生装置1の真下に配置されている。プロペラRは、グリップP1~P3を有し、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。
As shown in Figures 1 to 3, the
推力発生装置1は、上方の装着部1Aを介して飛翔体の機体に装着される。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。図示しないが、飛翔体の機体には、プロペラRが取り付けられた複数の推力発生装置1が装着されてよい。
The
推力発生装置1は、推力発生モータ2、ピッチ角変更モータ5A、および運動伝達ユニット6を備える。推力発生モータ2は、プロペラRを回転させて、飛翔体に与えられる推力を発生させる。ピッチ角変更モータ5Aの各々は、回転翼H1~H3のピッチ角θ1~θ3を変更する。回転翼H1~H3のピッチ角θ1~θ3を変更することにより、飛翔体に与えられる推力を変化させることができる。運動伝達ユニット6は、ピッチ角変更モータ5Aの回転運動を回転翼H1~H3に伝達する。
The
図4および図5は、推力発生装置1の分解斜視図である。図6は推力発生装置1の平面図であり、図7は図6のVII-VII線矢視断面図である。図4から図7に示すように、推力発生モータ2は、ステータ2A、ロータ2Bおよびフレーム2Cを備える。ロータ2Bは、径方向内側にロータ軸4および中空部3A,3Cを備える。
Figures 4 and 5 are exploded perspective views of the
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は、ステータ2Aの外側に配置されたフレーム2Cの円環部に固定されている。推力発生装置1の装着部1Aは、フレーム2Cの中央に設けることができる。装着部1Aは開口1Bを備え、開口1Bには運動伝達ユニット6が挿入される。装着部1Aは、放射状に延びる複数のスポーク1Cを介して円環部に連結されている。フレーム2Cには内側円筒部1Dが形成されており、内側円筒部1Dは軸受U1を介してロータ軸4を回転自在に支持する。円環部、装着部1A、スポーク1Cおよび内側円筒部1Dを含むフレーム2Cは、例えば、ジュラルミンなどの合金の切削加工で形成することができる。
The
推力発生モータ2のロータ2Bは、放射状に延びる複数のスポーク2Dを介してロータ軸4に連結されている。ロータ2Bは、中心軸線S0(図2および図3参照)を中心としてロータ軸4とともに回転する。ロータ2Bとロータ軸4は、軸受U1を介して、フレーム2Cに回転可能に支持されている。
The
中空部3Aは、ロータ2Bとロータ軸4の間に設けられている。中空部3Aには、ピッチ角変更モータ5Aが配置されている。ピッチ角変更モータ5Aはフレーム2Cに固定されている。
The
中空部3Cは、ロータ軸4の中心孔であり、ロータ軸4の軸線方向に沿って延びている。中空部3Cには、運動伝達ユニット6の一部が挿入されている。
The
推力発生モータ2のロータ軸4の下端面には、中空円筒であるエクステンション9が固定され、エクステンション9は、ロータRのハブ10に固定されている。したがって、ハブ10は、中心軸線S0周りに回転可能な状態でフレーム2Cに支持される。ハブ10には、回転翼H1~H3を支持するグリップP1~P3が取り付けられている。このようにして、推力発生モータ2は、回転翼H1~H3を有するプロペラRを回転させる。すなわち、推力発生モータ2が動作して、ロータ2Bが回転すると、ロータ軸4が回転し、中心軸線S0を中心として回転翼H1~H3が回転する。回転翼H1~H3の回転に伴って、飛翔体に与えられる推力が発生する。
A hollow
エクステンション9は、推力発生装置1の軸線方向において、推力発生モータ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って、回転翼H1~H3が推力発生モータ2に衝突するのを防止する。エクステンション9の材料は、例えば、ジュラルミンである。
The
回転翼H1~H3のピッチ角を変更するピッチ角変更モータ5Aは、推力発生モータ2のフレーム2Cに固定されており、推力発生モータ2の内部、具体的には、中空部3Aに配置されている。ピッチ角変更モータ5Aの回転軸は、推力発生モータ2のロータ軸4と同様に鉛直方向に延びる。すなわち、ピッチ角変更モータ5Aの回転軸とロータ軸4は平行な異なる軸である。
The pitch
次に、ピッチ角変更モータ5Aの回転運動を回転翼H1~H3に伝達する運動伝達ユニット6を説明する。運動伝達ユニット6は、回転伝達部6A、回転直動変換部7、および直動回転変換部8を備える。
Next, we will explain the
回転伝達部6Aは、ピッチ角変更モータ5Aの回転軸の回転を回転直動変換部7のボールねじ軸7Fに伝達する。ボールねじ軸7Fは、推力発生装置1の中心軸線S0に沿って鉛直方向に延び、ロータ軸4の中心孔である中空部3C内に配置されている。したがって、回転伝達部6Aはピッチ角変更モータ5Aの回転運動を中心軸線S0上の軸に伝達する。各回転伝達部は、ピッチ角変更モータの回転軸の回転に伴って回転する回転部材を有する。回転伝達部6Aはフレーム2Cに固定される。
The
回転直動変換部(第1の運動変換部)7は、推力発生装置1の中心軸線S0に沿って鉛直方向に延びる直動伝達軸(直動軸)7Dと、回転伝達部6Aの回転を直動伝達軸7Dの直線運動に変換する運動変換機構を有する。回転直動変換部7の運動変換機構(第1の運動変換機構)は、回転伝達部6Aと直動伝達軸7Dに連結されている。この運動変換機構は、直動伝達軸7Dの上方に同軸に配置されたボールねじ軸7Fを有する。回転直動変換部7の上部は、推力発生モータ2内に収容されているが、回転直動変換部7の下部は、推力発生モータ2から下方に突出する。回転直動変換部7は、フレーム2Cに固定される。
The rotary-linear converter (first motion converter) 7 has a linear transmission shaft (linear shaft) 7D that extends vertically along the central axis S0 of the
直動回転変換部(第2の運動変換部)8は、回転直動変換部7の直動伝達軸7Dの直線運動を回転運動に変換して、回転翼H1~H3のピッチ角を変更する。直動回転変換部8は、推力発生用モータ2の下方に位置する。
The linear motion-rotation conversion unit (second motion conversion unit) 8 converts the linear motion of the linear
ピッチ角変更モータ5A、回転伝達部6Aおよび回転直動変換部7は、推力発生モータ2のフレーム2Cに固定される。このため、ロータ軸4が回転しても、ピッチ角変更モータ5A、回転伝達部6Aおよび回転直動変換部7は、ロータ軸4の周りに回転しない。一方、直動回転変換部8は、ロータ軸4に支持される。このため、直動回転変換部8は、ロータ軸4の回転に伴ってロータ軸4の周りに回転する。
The pitch
図8~図11に示すように、回転直動変換部7のボールねじ軸7Fの上端には、歯車G1が固定されている。回転伝達部6Aは、歯車G2,G3を有しており、歯車G3はピッチ角変更モータ5Aの回転軸に固定され、歯車G2は歯車G3と歯車G1に噛み合わせられている。したがって、回転伝達部6Aにおいて、歯車G3,G2はピッチ角変更モータ5Aの回転運動を歯車G1に固定されたボールねじ軸7Fに伝達することが可能である。歯車G1~G3の材料は、例えば、炭素鋼である。
As shown in Figures 8 to 11, gear G1 is fixed to the upper end of the
回転直動変換部7は支持部材F1に支持されている。図4、図6および図7に示すように、支持部材F1は、推力発生モータ2のフレーム2Cの装着部1Aの開口1Bの中に配置されている。支持部材F1は、例えば4つのボルトJ1(図8~図11参照)によってフレーム2Cに支持されている。ボルトJ1は、例えば、支持部材F1の四隅に配置することができる。また、推力発生モータ2の中空部3Aには、支持部材F3が配置されている。支持部材F3もボルトJ3(図8、図9、図11参照)によってフレーム2Cに支持されている。中空部3A内の支持部材F3にはボルトJ4によってピッチ角変更モータ5Aが固定されている(図8~図11参照)。
The rotary-
図8~図11に示すように、支持部材F1には支持部材F2がボルトJ2によって支持されており、支持部材F1と支持部材F2は、回転伝達部6Aの歯車G2を回転可能に支持する。支持部材F1~F3の材料は、例えば、アルミニウム合金である。
As shown in Figures 8 to 11, support member F2 is supported by bolt J2 on support member F1, and support member F1 and support member F2 rotatably support gear G2 of
この実施形態では、回転伝達部6Aにおいて、歯車がピッチ角変更モータ5Aの回転運動を回転直動変換部7のボールねじ軸7Fに伝達する。しかし、各回転伝達部は、ベルト・プーリ機構またはチェーン・スプロケットを有してもよい。具体的には、ボールねじ軸7Fにプーリを固定し、このプーリとピッチ角変更モータ5Aの回転軸に固定されたプーリにベルトを巻いてもよい。ベルトとしてタイミングベルトを使用してもよい。ボールねじ軸7Fにスプロケットを固定し、このスプロケットとピッチ角変更モータ5Aの回転軸に固定されたスプロケットにチェーンを巻いてもよい。
In this embodiment, in the
この実施形態では、回転直動変換部7は、運動変換機構としてボールねじを用いて、ボールねじ軸7Fの回転運動を直動伝達軸7Dの直線運動に変換する。運動変換機構は、ボールねじ軸7F、ボールねじナット7Gおよび一対の直動案内部7Eを備える。但し、ボールねじの代わりに、すべりねじ、またはその他の送りねじを用いてもよい。この実施形態では、回転直動変換部7の運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、駆動トルクを低減することができ、ピッチ角変更モータ5Aの省電力化を図ることができる。
In this embodiment, the rotary-
ボールねじ軸7Fは、鉛直方向に延びている。ボールねじ軸7Fは、図7に示すように、支持部材F1の筒状部分F1aに固定された軸受U2によって回転可能に支持されており、歯車G1の回転に伴ってボールねじ軸7Fの長手軸線を中心にして回転する。
The
図9および図10に示すように、ボールねじナット7Gは、ボールねじ軸7Fに噛み合わせられている。ボールねじナット7Gも鉛直方向に延びており、ボールねじナット7Gの下方に配置された鉛直方向に延びる直動伝達軸7Dに固定されている。
As shown in Figures 9 and 10, the
図9から図11に示すように、ボールねじナット7Gと直動伝達軸7Dは、支持部材F1の筒状部分F1aから突出する一対の平行な長尺な板壁である直動案内部7Eに挟まれており、一対の直動案内部7Eによって回転しないように規制されている。ボールねじ軸7Fの回転に伴って、ボールねじナット7Gと直動伝達軸7Dは、ボールねじ軸7Fの軸線方向に沿って鉛直方向に直線運動する。直動案内部7Eは、ボールねじナット7Gと直動伝達軸7Dの直線運動を許容する。換言すれば、直動案内部7Eは、ボールねじナット7Gと直動伝達軸7Dを直線運動するよう案内する。したがって、歯車G1とともにボールねじ軸7Fが回転すると、直動案内部7Eに案内されて、ボールねじナット7Gと直動伝達軸7Dが鉛直方向に直線運動する。直動案内部7Eは支持部材F1と一体的に設けることができる。
As shown in Figures 9 to 11, the
図9および図10に示すように、直動伝達軸7Dの上部には、鉛直方向に延びる空洞が形成されており、この空洞に、ボールねじ軸7Fに噛み合わせられたボールねじナット7Gが挿入されている。
As shown in Figures 9 and 10, a vertically extending cavity is formed at the top of the linear
図10および図11に示すように、直動伝達軸7Dの上部の外周面には、2つの被案内平坦面7Cが形成されている。2つの被案内平坦面7Cは互いに平行である。一方、2つの直動案内部7Eは、それぞれ案内平坦面7E1を有し、これらの案内平坦面7E1は互いに平行である。2つの被案内平坦面7Cは、2つの直動案内部7Eの案内平坦面7E1に対してそれぞれ対向する。但し、被案内平坦面7Cは案内平坦面7E1に接触せず、被案内平坦面7Cと案内平坦面7E1の間には微小なクリアランスが設けられている。
As shown in Figures 10 and 11, two guided
図10および図12に示すように、被案内平坦面7Cの各々には凹部が形成され、凹部には低摩擦材料、例えばフッ素樹脂から形成された摺動部材7Hが嵌め込まれている。摺動部材7Hの一部は凹部から突出し、直動案内部7Eの案内平坦面7E1に摺動可能に接触する。したがって、ボールねじナット7Gと直動伝達軸7Dが鉛直方向に直線運動する時、摺動部材7Hは直動案内部7Eとの摩擦を減少させる。摺動部材7Hは凹部に接着剤などで固定してもよい。摩擦をさらに低減するため、被案内平坦面7Cと案内平坦面7E1の間のクリアランスに、グリース等の潤滑剤をコーティングしてもよい。
As shown in Figures 10 and 12, a recess is formed in each of the guided
図9から図12に示すように、ボールねじナット7Gの上端にはフランジ7Aが形成され、直動伝達軸7Dの上端にもフランジ7Bが形成されている。フランジ7A,7Bは、円筒を平行な2つの平面で切り取った形状であり、フランジ7Aは2つの円弧状の突出部分7A1と2つの平面部分7A2を有し、フランジ7Bは2つの円弧状の突出部分7B1と2つの平面部分7B2を有する。
As shown in Figures 9 to 12, a
フランジ7A,7Bの円弧状の突出部分7A1,7B1は、一対の直動案内部7Eの間から露出している。フランジ7A,7Bの突出部分7A1,7B1はボルトJ5によって固定されており、したがって直動伝達軸7Dはボールねじナット7Gに固定されている。
The arc-shaped protruding portions 7A1 and 7B1 of the
一方、図10に示すように、フランジ7A,7Bの平面部分7A2,7B2は、2つの直動案内部7Eの案内平坦面7E1にそれぞれ対向する。フランジ7Aの平面部分7A2は、直動案内部7Eの案内平坦面7E1には接触しない。フランジ7Bの平面部分7B2は、被案内平坦面7Cの部分であり、ここに形成された凹部に摺動部材7Hが嵌め込まれている。このように、フランジ7A,7Bに平面部分7A2,7B2を設けることにより、一対の直動案内部7Eの外径を小さくすることができ、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である。したがって、推力発生装置1のさらなる小型化および軽量化を実現することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 10, the flat portions 7A2 and 7B2 of the
図7に示すように、直動伝達軸7Dの上部を含む回転直動変換部7の大部分は推力発生モータ2の内部に配置されている一方、直動伝達軸7Dの下部は中空円筒であるエクステンション9の内部空間を貫通し、さらにプロペラRのハブ10の内部に到達する。
As shown in FIG. 7, most of the rotary-
直動伝達軸7Dの下部は、回転翼H1~H3のピッチ角を変更するために、回転直動変換部7の直線運動を回転運動に変換する直動回転変換部8に連結されている。この実施形態では、直動回転変換部8は、運動変換機構(第2の運動変換機構)としてラックピニオンを用いて、回転直動変換部7の直動伝達軸7Dの直線運動を回転運動に変換する。
The lower part of the linear
図4および図5に示すように、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、シャフトアダプタD1~D3およびピニオンB1~B3を備える。
As shown in Figures 4 and 5, the linear motion
直動体11は正三角柱の形状を有し、その中央には空洞が形成されている。図7に示すように、直動伝達軸7Dの下端は、軸受U3の内輪に嵌め込まれており、軸受U3の外輪は直動体11の空洞に嵌め込まれている。したがって、直動体11は直動伝達軸7Dの周りを回転可能であり、直動伝達軸7Dとともに鉛直方向に直線運動する。軸受U3としては、例えば、複列アンギュラ玉軸受を用いることができる。
The
ラックA1~A3は、直動体11の3つのコーナーに固定されており、直動体11とともに直線運動する。ラックA1~A3は、それぞれピニオンB1~B3と噛み合わせられ、ピニオンB1~B3は、直動体11とラックA1~A3の直線運動に伴って、同時に回転運動させられる。
The racks A1 to A3 are fixed to three corners of the
支持軸M1~M3は、プロペラRの回転翼H1~H3を支持するグリップP1~P3の延長線上にそれぞれ配置されている。すなわち、支持軸M1~M3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グリップP1~P3をそれぞれ支持する。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。但し、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。
The support shafts M1 to M3 are arranged on the extensions of the grips P1 to P3 that support the rotors H1 to H3 of the propeller R. That is, the support shafts M1 to M3 support the grips P1 to P3 so as to extend horizontally radially from the
支持軸M1~M3は、ケース21に固定された軸受E1~E3によって、支持軸M1~M3の軸回りに回転可能に支持されている。E1~E3としては、例えば、スラスト軸受、好ましくは複列アンギュラ玉軸受を用いることができる。
The support shafts M1 to M3 are supported by bearings E1 to E3 fixed to the
ピニオンB1~B3は、それぞれ支持軸M1~M3の先端に固定されている。したがって、直動体11とラックA1~A3の直線運動に伴って、ピニオンB1~B3が回転すると、支持軸M1~M3もグリップP1~P3とともに回転する。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 tips of the support shafts M1 to M3, respectively. Therefore, when the pinions B1 to B3 rotate in accordance with the linear motion of the
ケース21は、プロペラRのハブ10の一部である。ケース21は、直動体11、ラックA1~A3、支持軸M1~M3、軸受E1~E3、シャフトアダプタD1~D3およびピニオンB1~B3を収容する。したがって、ケース21は、直動回転変換部8のケースであるとみなすこともできる。
The
ケース21の上部は、中空円筒であるエクステンション9の下端に固定され、エクステンション9の上端は、推力発生モータ2のロータ軸4に固定されている。したがって、ケース21はロータ2Bとロータ軸4とともに、推力発生装置1の軸線周りに回転する。
The upper part of the
ケース21に固定された軸受E1~E3は、推力発生装置1の軸線周りの回転時に、回転翼H1~H3にかかる遠心力に対抗して支持軸M1~M3を支持することができる。
The bearings E1 to E3 fixed to the
シャフトアダプタD1~D3は、それぞれ支持軸M1~M3の外側、かつ軸受E1~E3の内側に配置され、それぞれ支持軸M1~M3に支持される。各シャフトアダプタD1~D3の内周面は、径が変化する支持軸M1~M3の外周面にフィットするように形成され、各シャフトアダプタD1~D3の外周面は、円柱形の軸受E1~E3の内周面にフィットするように形成される。シャフトアダプタD1~D3により、各支持軸M1~M3の径の変化に対応しつつ、軸受E1~E3は支持軸M1~M3を支持することができる。ケース21およびシャフトアダプタD1~D3の材料は、例えば、ジュラルミンである。
The shaft adapters D1 to D3 are disposed outside the support shafts M1 to M3 and inside the bearings E1 to E3, respectively, and are supported by the support shafts M1 to M3. The inner circumferential surface of each shaft adapter D1 to D3 is formed to fit the outer circumferential surface of the support shafts M1 to M3, which vary in diameter, and the outer circumferential surface of each shaft adapter D1 to D3 is formed to fit the inner circumferential surface of the cylindrical bearings E1 to E3. The shaft adapters D1 to D3 allow the bearings E1 to E3 to support the support shafts M1 to M3 while accommodating changes in the diameter of each support shaft M1 to M3. The
ケース21に収容された、直動体11、ラックA1~A3、支持軸M1~M3、軸受E1~E3、シャフトアダプタD1~D3およびピニオンB1~B3は、ケース21とともに、推力発生装置1の軸線周りに回転する。上記の通り、直動体11は軸受U3の外輪に固定され、軸受U3の内輪に固定された直動伝達軸7Dとは独立して、推力発生装置1の軸線周りに回転することが可能である。図7に示すように、軸受U3の内輪は、例えば、ナット15によって直動伝達軸7Dの下端に固定することができ、軸受U3の外輪は、例えば、C型留め輪16にて直動体11に固定することができる。
The
図13は、図2の回転翼のピッチ角に対応した直動体11の位置を示し、図14は、図3の回転翼のピッチ角に対応した直動体11の位置を示す。図13および図14に示すように、直動回転変換部8は、直動体11の直動方向の移動範囲を制限するため、ベース13、リフトガイドT1~T3およびナットS1~S3を備える。ベース13は、輪郭が直動体11の輪郭と同じ正三角形の板であり、ベース13の中央には、直動伝達軸7Dの下端が通過可能な貫通した開口14が形成されている。ベース13は、鉛直方向に延びる棒である互いに平行なリフトガイドT1~T3を支持する。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。
Figure 13 shows the position of the
正三角柱の形状を有する直動体11は、3つの側面Z1~Z3を有する。側面Z1~Z3には、ラックA1~A3がそれぞれ固定されている。直動体11の中央には、空洞12が形成され、空洞12には、軸受U3(図7参照)が配置されている。
The
直動体11の3つのコーナーには、開口V1~V3がそれぞれ形成されている。開口V1~V3には、ベース13に固定されたリフトガイドT1~T3がそれぞれ挿入される。リフトガイドT1~T3の下端には、ナットS1~S3がそれぞれ装着される。
Openings V1 to V3 are formed at the three corners of the
図15はハブ10の分解斜視図である。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、開口21B、中空部Q1~Q3および開口K1~K3(図4および図5参照)を備える。
Figure 15 is an exploded perspective view of the
収容部21Aは、ケース21の中央に形成されており、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の平面形状に対応し、ほぼ正三角形にすることができる。開口21Bは、開口21Bを通じて、収容部21AにラックA1~A3が取り付けられた直動体11とベース13を配備するために形成されている。
The accommodation section 21A is formed in the center of the
中空部Q1~Q3は、収容部21Aの外側に120度の角間隔をおいて配置され、収容部21Aに連通する。中空部Q1には、支持軸M1、ピニオンB1、軸受E1およびシャフトアダプタD1が配置され、中空部Q2には、支持軸M2、ピニオンB2、軸受E2およびシャフトアダプタD2が配置され、中空部Q3には、支持軸M3、ピニオンB3、軸受E3およびシャフトアダプタD3が配置される。これらの中空部Q1~Q3には、開口21Bと収容部21Aを通じて、ピニオンB1~B3、軸受E1~E3およびシャフトアダプタD1~D3を配備することが可能である。
The hollow sections Q1 to Q3 are arranged at angular intervals of 120 degrees outside the housing section 21A and communicate with the housing section 21A. The support shaft M1, pinion B1, bearing E1 and shaft adapter D1 are arranged in the hollow section Q1, the support shaft M2, pinion B2, bearing E2 and shaft adapter D2 are arranged in the hollow section Q2, and the support shaft M3, pinion B3, bearing E3 and shaft adapter D3 are arranged in the hollow section Q3. The pinions B1 to B3, bearings E1 to E3 and shaft adapters D1 to D3 can be arranged in these hollow sections Q1 to Q3 through the
開口K1~K3は、ケース21の外側面に120度の角間隔をおいて形成されており、それぞれ中空部Q1~Q3に連通する。支持軸M1~M3をそれぞれ開口K1~K3に挿入することにより、支持軸M1~M3を収容部21A内に配備することが可能である。
Openings K1 to K3 are formed on the outer surface of
中蓋23は、複数のボルトJ7によってケース21に固定される。さらに中蓋23をカバーする外蓋22が中蓋23に固定される。中蓋23の材料は、例えば、ジュラルミンであり、外蓋22の材料は、例えば、樹脂である。
The
中蓋23には、複数の貫通孔23Aが形成されている。リフトガイドT1~T3(図13および図14参照)の下端は、中蓋23の貫通孔23Aにそれぞれ挿入されて、中蓋23の外側に突出する。中蓋23の外側において、リフトガイドT1~T3の下端にはナットS1~S3が装着される。これにより、ケース21の収容部21A内にベース13を配置することができる。
The
上記の構成の下、ピッチ角変更モータ5Aが回転すると、回転伝達部6Aにおいて、歯車G3,G2がピッチ角変更モータ5Aの回転運動を歯車G1に伝達する(図8~図11参照)。歯車G1は、回転直動変換部7のボールねじ軸7Fに固定されているので、ピッチ角変更モータ5Aの回転運動はボールねじ軸7Fに伝達される。ボールねじ軸7Fが回転すると、ボールねじナット7Gと直動伝達軸7Dは、直動案内部7Eに案内されて、鉛直方向に直線運動する(図9~図11参照)。
When the pitch
直動伝達軸7Dの直線運動は、直動体11に伝達される。直動伝達軸7Dの直線運動に伴って、直動体11とともに直動体11に固定されたラックA1~A3が鉛直方向に直線運動する。直動体11とともにラックA1~A3が直線運動するとき、リフトガイドT1~T3は、直動体11を案内する(図13および図14参照)。直動体11の移動範囲は、ベース13およびナットS1~S3にて制限される。ラックA1~A3には、それぞれピニオンB1~B3が噛み合わせられており、ラックA1~A3が直線運動すると、支持軸M1~M3に固定されたピニオンB1~B3が同時に回転する(図4および図5参照)。したがって、ピニオンB1~B3の回転運動に伴って、支持軸M1~M3がそれぞれの軸線周りに回転する。支持軸M1~M3には、回転翼H1~H3を支持するグリップP1~P3が取り付けられており、支持軸M1~M3の回転運動は回転翼H1~H3に伝達される。したがって、回転翼H1~H3のピッチ角が同時に変更される。例えば、直動体11が図13の位置にあるときは、回転翼H1~H3のピッチ角が図2に示すように設定され、直動体11が図14の位置にあるときは、回転翼H1~H3のピッチ角が図3に示すように設定される。
The linear motion of the
推力発生装置1は、ピッチ角変更モータ5Aの回転角ひいては回転翼H1~H3のピッチ角を変更することにより、飛翔体に与えられる推力を変化させることができる。ピッチ角の変更により推力を変化させることで、推力発生モータ2の回転数を変えて推力を変化させる方法に比べ、推力変化の応答速度を高めることができ、飛翔体の安定性を向上させることが可能である。また、回転翼H1~H3のピッチ角を変更することにより、飛翔体に与えられる推力を変更できるので、回転翼H1~H3を大きくする必要がなく、推力発生モータ2の回転数を過剰に増加させる必要もない。回転翼H1~H3を大きくする必要がないので、飛翔体の大型化および重量増を抑制することができる。また、推力発生モータ2の回転数の増加が抑制されるので、回転数に依存する騒音を抑制することができる。
The
また、推力発生装置1では、回転翼H1~H3のピッチ角を電動で変更することにより、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の維持および修理を容易にすることができる。
In addition, in the
この実施形態では、直動回転変換部8の運動変換機構として、ラックピニオンを用いることにより、ラックA1~A3の各々の長手方向を直動体11の直動方向に揃えることが可能であり、ピニオンB1~B3の各々を支持軸と同心に揃えることが可能である。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、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である。
In this embodiment, by using a rack and pinion as the motion conversion mechanism of the linear motion
この実施形態では、飛翔体の重量、ひいては要求される推力に応じて、グリップP1~P3ひいては回転翼H1~H3を変更することができる。以下、回転翼H1~H3の変更を容易にする機構を説明する。 In this embodiment, the grips P1-P3 and thus the rotors H1-H3 can be changed according to the weight of the flying object and thus the required thrust. Below, we will explain the mechanism that makes it easy to change the rotors H1-H3.
図16は、グリップP1を支持するハブ10の一部を拡大して示す断面図である。図17は、グリップP1とその付近の断面図である。図18は、図17に示された構成要素の分解斜視図である。
Figure 16 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the
図16に示すように、ハブ10のケース21は、直動伝達軸7Dと、直動伝達軸7Dの直線運動を複数のグリップP1~P3の回転運動に変換する直動回転変換部8の運動変換機構(特に、直動体11、ラックA1~A3、ピニオンB1~B3)を収容する。ケース21は、さらに支持軸M1~M3と、支持軸M1~M3を回転可能に支持する軸受E1~E3を収容する。支持軸M1~M3は、それぞれグリップP1~P3の内側端部とみなすことができる。直動体11、ラックA1~A3、ピニオンB1~B3と軸受E1~E3をハブ10に残した状態で、支持軸を含むグリップが回転翼の種類に応じて変更可能である。
As shown in FIG. 16, the
ハブ10は、ケース21、外蓋22および中蓋23に分解可能であるが、ケース21自体は分割不可能である。ケース21は、グリップP1~P3の外側端部がケース21の外側に配置された状態でグリップP1~P3の内側端部である支持軸M1~M3が挿入可能な複数の開口K1~K3を有する
The
以下では、グリップP1および回転翼H1を支持する機構を詳述するが、他のグリップP2,P3および回転翼H2~H3を支持する機構もこれと同様である(グリップP1~P3は、同形同大の同じ種類である)。 Below, the mechanism supporting grip P1 and rotor H1 will be described in detail, but the mechanisms supporting the other grips P2, P3 and rotors H2-H3 are similar (grips P1-P3 are the same type, with the same shape and size).
図16~図18に示すように、支持軸M1の周囲には、ゴム環30、スラストワッシャ31、針状スラスト軸受32、スラストワッシャ33、シャフトアダプタD1、軸受E1、ピニオンB1、C型留め輪34および締結リング35が配置されている。
As shown in Figures 16 to 18, a
ゴム環30には、支持軸M1が挿入される。図16に示すように、ゴム環30は、ケース21の中空部Q1の外端壁Q1aの外面とグリップP1の外側端部との間に介在させられ、開口K1を閉塞し、ケース21の内部へのダストの侵入を抑制しつつ、軸受用グリースの飛散を防止する。支持軸M1を含むグリップP1は、ゴム環30に対して回転可能である。
The support shaft M1 is inserted into the
針状スラスト軸受32の両端面には、スラストワッシャ31とスラストワッシャ33が接触させられる。スラストワッシャ31とスラストワッシャ33は、軌道輪すなわちリングであって、針状スラスト軸受32の複数のニードルに接触させられる。スラストワッシャ31、針状スラスト軸受32およびスラストワッシャ33には、支持軸M1が挿入される。スラストワッシャ31、針状スラスト軸受32およびスラストワッシャ33の内周面には、支持軸M1は接触せず、支持軸M1を含むグリップP1は、これらに対して回転可能である。
Thrust
シャフトアダプタ(筒)D1には、支持軸M1が挿入され、シャフトアダプタD1は軸受E1に回転可能に挿入される。軸受E1は、例えば、ラジアル軸受、好ましくは複列アンギュラ玉軸受である。シャフトアダプタD1は、グリップP1~P3の長手軸線を含む平面を境界として分割可能であって、2つのセグメントD1a,D1bを有する。セグメントD1a,D1bは組み合わせられて、1つの段付き円筒であるシャフトアダプタD1を構成する。 A support shaft M1 is inserted into the shaft adapter (cylinder) D1, and the shaft adapter D1 is rotatably inserted into the bearing E1. The bearing E1 is, for example, a radial bearing, preferably a double-row angular contact ball bearing. The shaft adapter D1 can be divided at a plane including the longitudinal axes of the grips P1-P3, and has two segments D1a and D1b. The segments D1a and D1b are combined to form the shaft adapter D1, which is a single stepped cylinder.
セグメントD1a,D1bから構成されたシャフトアダプタD1は、スリーブ40とフランジ41を有する。フランジ41は、スリーブ40よりハブ10の径方向外側に配置されている。スリーブ40は軸受E1の内輪に挿入される。フランジ41に軸受E1の端面が対向させられる。
The shaft adapter D1, which is composed of segments D1a and D1b, has a
シャフトアダプタD1のフランジ41の周囲には締結リング35が巻かれている。締結リング35は有端リングであって、弾性復元力によって、フランジ41を拘束し、組み合わせられたセグメントD1a,D1bが分離することを防止する。
A
支持軸M1の端部M1aは、ほぼ楕円柱状に形成されており、ピニオンB1のほぼ楕円柱状の中心孔に挿入されている。したがって、ピニオンB1は支持軸M1に対して回転しない。支持軸M1の端部M1aには、溝M1bが形成されており、溝M1bにはC型留め輪34が嵌め込まれている。C型留め輪34はピニオンB1の軸線方向の移動を規制し、ピニオンB1を支持軸M1の端部M1aに固定する。
The end M1a of the support shaft M1 is formed in a substantially elliptical cylindrical shape and is inserted into the substantially elliptical cylindrical central hole of the pinion B1. Therefore, the pinion B1 does not rotate with respect to the support shaft M1. A groove M1b is formed in the end M1a of the support shaft M1, and a C-shaped
グリップP1の外側端部は、2股に分かれており、2つの平行な平板部を有する。図示しないが、これらの平板部の間には、回転翼H1の基部が挟まれる、これらの平板部には、複数の貫通孔が形成され、貫通孔を貫通するボルト36と、ボルト36に噛み合わせられるナット37によって、回転翼H1の基部がグリップP1の外側端部に固定されている。平板部の貫通孔の周囲にはザグリ穴が形成されており、これらのザグリ穴にはワッシャ38が配置されている。ワッシャ38にはボルト36が挿入されている。
The outer end of the grip P1 is bifurcated into two parallel flat plate sections. Although not shown, the base of the rotor H1 is sandwiched between these flat plate sections. These flat plate sections have multiple through holes, and the base of the rotor H1 is fixed to the outer end of the grip P1 by
図16に示すように、ケース21の中空部Q1は、小径孔部Q1bと大径孔部Q1cを有する。小径孔部Q1bと大径孔部Q1cは同軸の円形孔であり、ハブ10の径方向外側に配置された小径孔部Q1bは、ハブ10の径方向内側に配置された大径孔部Q1cより直径が小さい。小径孔部Q1bと大径孔部Q1cの間には段差壁Q1dが設けられている。
As shown in FIG. 16, the hollow portion Q1 of the
スラストワッシャ31、針状スラスト軸受32およびスラストワッシャ33は、ケース21の中空部Q1の小径孔部Q1b内に配置され、スラストワッシャ31が中空部Q1の外端壁Q1aの内面に接触させられる。反対側のスラストワッシャ33には、シャフトアダプタD1のフランジ41が接触させられる。締結リング35とフランジ41も小径孔部Q1b内に配置される。
The
シャフトアダプタD1のスリーブ40が挿入された軸受E1は、ケース21の中空部Q1の大径孔部Q1c内に配置され、軸受E1の外輪の端面は中空部Q1の段差壁Q1dに接触させられる。軸受E1の内輪の他端面は、支持軸M1の端部M1aに固定されたピニオンB1の端面に接触させられ、スリーブ40もピニオンB1のこの端面に接触させられる。
The bearing E1 with the
したがって、支持軸M1の軸線方向において、スラストワッシャ31、針状スラスト軸受32、スラストワッシャ33およびシャフトアダプタD1は、ピニオンB1と、ケース21の中空部Q1の外端壁Q1aの内面との間で挟まれている。ハブ10の径方向外側に向かう力がシャフトアダプタD1~D3にかかった場合に、シャフトアダプタD1~D3のフランジ41は、スラストワッシャ31、針状スラスト軸受32、スラストワッシャ33に遠心力を伝達し、スラストワッシャ31がケース21の外端壁Q1aの内面に接触して、針状スラスト軸受32はケース21の外端壁Q1aの内面に支持される。また、支持軸M1の軸線方向において、軸受E1は、ピニオンB1と、ケース21の中空部Q1の段差壁Q1dとの間で挟まれている。
Therefore, in the axial direction of the support shaft M1, the
シャフトアダプタD1において、スリーブ40の内周面は、ハブ10の径方向外側ほど小さい直径を有する。一方、支持軸M1の外周面において、シャフトアダプタD1に挿入される部分M1cは、ハブ10の径方向外側ほど小さい直径を有する。
In the shaft adapter D1, the inner circumferential surface of the
上記のように、この実施形態では、支持軸を含むグリップが回転翼の種類に応じて変更可能である。図19は、グリップP1~P3と異なる他の種類のグリップP4とその付近の断面図である。図20は、図19に示された構成要素の分解斜視図である。 As described above, in this embodiment, the grip including the support shaft can be changed depending on the type of rotor. Figure 19 is a cross-sectional view of grip P4, another type different from grips P1 to P3, and its surrounding area. Figure 20 is an exploded perspective view of the components shown in Figure 19.
ケース21の外側に配置されるグリップP4の外側端部は、グリップP1の外側端部より大きく、回転翼H1~H3より大きくて重い回転翼(図示せず)を支持するのに適する。したがって、推力発生装置が装着される飛翔体の重量、ひいては推力発生装置に要求される推力に応じて、適切な回転翼が選択されると、その回転翼に適するグリップをハブ10に取り付けることが可能である。
The outer end of grip P4, which is located on the outside of
グリップP4の外側端部は、2股に分かれており、2つの平行な平板部を有する。図示しないが、これらの平板部の間には、回転翼の基部が挟まれる、これらの平板部には、複数の貫通孔が形成され、貫通孔を貫通するボルト36aと、ボルト36aに噛み合わせられるナット37aによって、回転翼の基部がグリップP4の外側端部に固定されている。
The outer end of the grip P4 is bifurcated and has two parallel flat plate sections. Although not shown, the base of the rotor is sandwiched between these flat plate sections. These flat plate sections have multiple through holes, and the base of the rotor is fixed to the outer end of the grip P4 by
他方、グリップP4の内側端部である支持軸M1はグリップP1の支持軸M1と同形同大である。したがって、直動体11、ラックA1~A3、ピニオンB1~B3、軸受E1~E3、およびその他の構成要素をハブ10に残した状態で、支持軸を含むグリップが回転翼の種類に応じて変更可能である。グリップが変更可能な一方、ラジアル軸受E1~E3および複雑な直動体11、ラックA1~A3、ピニオンB1~B3、およびその他の構成要素は、変更せずに使用可能であるので、製造コストの増加を最小限にすることができる。
On the other hand, the support shaft M1, which is the inner end of the grip P4, has the same shape and size as the support shaft M1 of the grip P1. Therefore, the grip including the support shaft can be changed according to the type of rotor while the
この実施形態では、グリップの内側端部である支持軸が挿入され、ラジアル軸受に挿入される各シャフトアダプタは、グリップの長手軸線を含む平面を境界として分割可能である。ハブ10にグリップを組み込む場合には、支持軸M1~M3がケース21の開口K1~K3を通じて挿入されて、ケース21の内部に配置される。ケース21の内部において、軸受E1~E3はグリップP1~P3を回転可能に支持できるように、支持軸M1~M3の周囲に配置される。具体的には、支持軸M1~M3は、シャフトアダプタD1~D3に挿入され、シャフトアダプタD1~D3が軸受E1~E3に挿入される。シャフトアダプタD1~D3の各々は、グリップP1~P3の長手軸線を含む平面を境界として分割可能であって、容易に支持軸M1~M3の周囲に配置し、組み合わせた状態で容易に軸受E1~E3に挿入することが可能である。したがって、ケース21が分割不可能であっても、ケース21の内部において、容易に支持軸M1~M3の周囲に軸受E1~E3を配置することが可能である。よって、各グリップP1~P3を容易に変更することができる。
In this embodiment, the support shaft, which is the inner end of the grip, is inserted, and each shaft adapter inserted into the radial bearing can be divided with a plane including the longitudinal axis of the grip as a boundary. When the grip is assembled into the
支持軸M1~M3の外周面は、ハブ10の径方向外側ほど小さい直径を有する部分M1cを有し、シャフトアダプタD1~D3のスリーブ40の内周面は、ハブ10の径方向外側ほど小さい直径を有する。したがって、回転翼H1~H3にかかる遠心力によって、ハブ10の径方向外側にグリップP1~P3が引っ張られると、支持軸M1~M3の外周面の部分M1cはシャフトアダプタD1~D3のスリーブ40の内周面にフィットする。ハブ10の径方向外側に向かう力(すなわち遠心力)がシャフトアダプタD1~D3にかかった場合に、シャフトアダプタD1~D3はケース21の外端壁Q1aの内面に支持される。このため、シャフトアダプタD1~D3は遠心力がかかったグリップP1~P3の抜け止めとして機能する。
The outer peripheral surface of the support shaft M1-M3 has a portion M1c having a smaller diameter toward the radial outside of the
また、遠心力がある程度、増加すると、支持軸M1~M3の外周面の部分M1cがシャフトアダプタD1~D3のスリーブ40の内周面にフィットするので、グリップP1~P3の長手軸線は理想的な向きに調整される。
In addition, when the centrifugal force increases to a certain extent, the portion M1c of the outer peripheral surface of the support shaft M1-M3 fits into the inner peripheral surface of the
軸受E1~E3は、直動体11、ラックA1~A3、ピニオンB1~B3よりハブ10の径方向外側に配置されている。したがって、グリップP1~P3を回転運動させるピニオンB1~B3にグリップP1~P3を介して遠心力がかかった時、ピニオンB1~B3の径方向外側の軸受E1~E3にアキシャル荷重が与えられる。軸受E1~E3は、好ましくは複列アンギュラ玉軸受であるので、大きなアキシャル荷重に耐えることができる。
The bearings E1 to E3 are arranged radially outward of the
ハブ10の径方向外側に向かう力(すなわち遠心力)がシャフトアダプタD1~D3にかかった場合に、シャフトアダプタD1~D3は、針状スラスト軸受32を介して、ケース21の外端壁Q1aの内面に支持される。したがって、グリップP1~P3を介して遠心力がかかるシャフトアダプタD1~D3のアキシャル荷重をケース21の外端壁Q1aで強固に支持することができる。
When a force (i.e., centrifugal force) toward the radial outside of the
以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。 Although the present invention has been shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the invention as set forth in the appended claims. Such changes, modifications and alterations are intended to be within the scope of the invention.
例えば、上記の実施形態においては、プロペラR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、プロペラR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。
For example, in the above embodiment, the propeller R is disposed directly below the
1 推力発生装置
2 推力発生モータ
R プロペラ
H1~H3 回転翼
P1~P3 グリップ
M1~M3 支持軸
4 ロータ軸
5A ピッチ角変更モータ
6 運動伝達ユニット
6A 回転伝達部
7 回転直動変換部
7A フランジ
7A1 突出部分
7A2 平面部分
7B フランジ
7B1 突出部分
7B2 平面部分
7C 被案内平坦面
7D 直動伝達軸
7E 直動案内部
7E1 案内平坦面
7F ボールねじ軸
7G ボールねじナット
7H 摺動部材
8 直動回転変換部
10 ハブ
11 直動体
A1~A3 ラック
B1~B3 ピニオン
D1~D3 シャフトアダプタ
D1a セグメント
D1b セグメント
40 スリーブ
41 フランジ
E1~E3 軸受
21 ケース
K1~K3 開口
Q1~Q3 中空部
Q1a 外端壁
32 針状スラスト軸受
1
Claims (5)
前記回転翼のピッチ角を変更するピッチ角変更モータと、
前記ピッチ角変更モータに連結された回転伝達部と、
直動軸と、前記回転伝達部と前記直動軸に連結され前記回転伝達部の回転を前記直動軸の直線運動に変換する第1の運動変換機構を有する第1の運動変換部と、
前記直動軸の直線運動を回転運動に変換して、前記回転翼のピッチ角を変更する第2の運動変換部とを
備え、
前記第2の運動変換部は、
前記推力発生モータによって回転させられるハブと、
前記ハブに取り付けられ、前記回転翼をそれぞれ支持する複数のグリップと、
前記直動軸の直線運動を前記複数のグリップの回転運動に変換する第2 の運動変換機構と、
前記グリップの内側端部をそれぞれ回転可能に支持する複数のラジアル軸受とを備え、
前記ハブは、各グリップの内側端部と、前記第2の運動変換機構と、各ラジアル軸受を収容するケースを有し、
さらに、
前記グリップの内側端部がそれぞれ挿入され、前記ラジアル軸受にそれぞれ挿入される複数の筒を備え、
各筒は、前記グリップの長手軸線を含む平面を境界として分割可能であって、
前記ケースは、分割不可能であって、前記ケースは、前記グリップの外側端部が前記ケースの外側に配置された状態で前記グリップの内側端部が挿入可能な複数の開口を有し、
前記第2の運動変換機構と各ラジアル軸受を前記ハブに残した状態で、各グリップが変更可能である
ことを特徴とする推力発生装置。 a thrust generating motor that rotates a plurality of rotors to generate thrust;
a pitch angle changing motor for changing the pitch angle of the rotor;
a rotation transmission unit connected to the pitch angle changing motor;
a first motion conversion unit having a linear motion shaft, the first motion conversion mechanism being connected to the rotation transmission unit and the linear motion shaft and converting rotation of the rotation transmission unit into linear motion of the linear motion shaft;
a second motion conversion unit that converts the linear motion of the linear motion shaft into rotational motion to change the pitch angle of the rotor,
The second motion conversion unit includes:
a hub rotated by the thrust generating motor;
A plurality of grips attached to the hub and each supporting the rotor blade;
a second motion conversion mechanism that converts the linear motion of the linear motion shaft into a rotational motion of the plurality of grips;
a plurality of radial bearings each rotatably supporting an inner end of the grip;
the hub has a case that houses the inner ends of the grips, the second motion conversion mechanism, and the radial bearings;
moreover,
a plurality of cylinders into which the inner ends of the grips are respectively inserted and which are respectively inserted into the radial bearings;
Each cylinder can be divided by a plane including the longitudinal axis of the grip,
the case is inseparable, and the case has a plurality of openings into which the inner end of the grip can be inserted with the outer end of the grip disposed outside the case;
The grips can be changed while the second motion conversion mechanism and the radial bearings remain on the hub.
A thrust generating device characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載の推力発生装置。 2. The thrust generating device according to claim 1, wherein each grip is changeable according to the type of rotor.
前記筒は、スリーブと、前記スリーブより前記ハブの径方向外側に配置されたフランジを有し、前記スリーブの内周面は、前記ハブの径方向外側ほど小さい直径を有し、
前記ハブの径方向外側に向かう力が前記筒にかかった場合に、前記筒は前記ケースの外端壁の内面に支持される
ことを特徴とする請求項1または2に記載の推力発生装置。 The outer circumferential surface of the inner end of the grip has a diameter that decreases toward the radially outer side of the hub,
the cylinder has a sleeve and a flange disposed radially outward of the hub relative to the sleeve, and an inner circumferential surface of the sleeve has a diameter that decreases toward the radially outward side of the hub,
3. A thrust generating device according to claim 1 , wherein when a force directed radially outward from the hub is applied to the cylinder, the cylinder is supported by an inner surface of an outer end wall of the case.
ことを特徴とする請求項3に記載の推力発生装置。 4. The thrust generating device according to claim 3 , wherein the radial bearing is a double row angular contact ball bearing, and is disposed radially outward of the hub relative to the second motion conversion mechanism.
ことを特徴とする請求項3または4に記載の推力発生装置。 5. A thrust generating device as described in claim 3 or 4 , characterized in that when a force directed radially outward from the hub is applied to the cylinder, the cylinder is supported on the inner surface of the outer end wall of the case via a thrust bearing.
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