JP7476832B2 - 飛行装置 - Google Patents

Description

本発明は複数の推力発生装置を備える飛行装置に関する。

飛行装置に設けられる推力発生装置のプロペラ（回転翼、ブレード）のピッチ角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、推力発生装置の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回転翼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回転翼のピッチ角（ブレード角度）が変更・調整される。

特開平５－８７０３７号公報

マルチコプターのように複数の推力発生装置を備える飛行装置の場合、複数の推力発生装置の回転翼が全て同じ方向（例えば、時計回り）に回転するならば、上昇すべき飛行装置が上昇せずに右回転してしまう（あるいは上昇しながら右回転してしまう）。これは推力発生装置が発生するトルク（例えば、右回りのトルク）を打ち消すトルクが存在しないからである。右回りトルクを打ち消すためには、左回りトルク（カウンタトルク）を発生する推力発生装置を飛行装置に設ける必要があるが、右回りトルクを発生する推力発生装置の部品と左回りトルクを発生する推力発生装置の部品が異なると、開発コスト及び製造コストが増大する。
そこで、本発明は、異なる方向に回転トルクを発生する推力発生装置を備えた飛行装置において、推力発生装置の部品の共通化率を向上することを目的とする。

本発明の１つの態様による飛行装置は、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を複数備える飛行装置であって、前記複数の推力発生装置の各々は、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グリップと、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、前記グリップを前記第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、前記ピッチ角変更機構は、前記ハブ内に設けられて前記回転軸方向に直線運動可能であり且つ前記回転軸方向に平行な面を有する直動体と、当該直動体の前記面に取り付けられたラックと、当該ラックに噛み合うピニオンとを有し、前記ピニオンは前記グリップに取り付けられており、前記複数の推力発生装置のうちの１つの推力発生装置の前記ラックは、前記ピニオンの中心から見て前記面の一方の側に位置し、他の推力発生装置の前記ラックは、前記ピニオンの中心から見て前記面の前記一方の反対側に位置している。

前記１つの推力発生装置の前記ラックは、前記直動体の前記面の一端に取り付けられ、前記他の推力発生装置の前記ラックは、前記直動体の前記面の他端に取り付けられてよい。前記複数は偶数であってよい。また、前記他の推力発生装置の前記ラックは、前記１つの推力発生装置の前記ラックと同じ形状を有してよい。
前記１つの推力発生装置の前記ラックと噛み合う前記ピニオンは、前記他の推力発生装置の前記ラックと噛み合う前記ピニオンと同じ形状を有してよい。
前記１つの推力発生装置と前記他の推力発生装置は、前記回転軸方向において同じ高さに配置されてよい。あるいは、前記１つの推力発生装置と前記他の推力発生装置は、前記回転軸方向において同軸上でタンデム配置されてよい。

本発明によれば、異なる方向に回転トルクを発生する推力発生装置を備えた飛行装置において、推力発生装置の部品の共通化率を向上することができる。

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である。 図２は、図１（ａ）の推力発生装置を回転軸の一端側から見たときの構成を分解して示す斜視図である。 図３は、図１（ａ）に示す推力発生装置を回転軸の他端側から見たときの構成を分解して示す斜視図である。 図４（ａ）は、図２に示す推力発生装置の組み立て後の構成を示す斜視図、図４（ｂ）は、図３に示す推力発生装置の組み立て後の構成を示す斜視図である。 図５（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である。 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６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ－Ｂ線に沿って切断した断面図である。 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。 図８（ａ）は、図６のピッチ可変用モータ、垂直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）のピッチ可変用モータ、垂直伝達部および直動案内部を除去した構成を示す斜視図である。 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である。 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である。 図１１は、図１（ｂ）のハブの構成を分解して示す斜視図である。 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である。 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。 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である。 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。 図１６Ａは、回転翼を推力発生装置の回転軸回りの反時計回り方向（ＣＣＷ方向）に回転させる場合に採用する直動体とラックを示す図である。 図１６Ｂは、回転翼を推力発生装置の回転軸回りの時計回り方向（ＣＷ方向）と反時計回り方向（ＣＣＷ方向）に回転させる場合に採用するラックとピニオンの位置関係を示す概略概略図である。 図１７は、反時計回り方向に回転する回転翼を備えた推力発生装置を示す図である。 図１８は、本実施形態にかかる飛行装置の概略平面図である。 図１９は、他の実施形態にかかる推力発生装置を説明する図である。 図２０は、図１９の推力発生装置を備える飛行装置の概略平面図である。 図２１は、エクステンションの変形例を示す斜視図である。 図２２は、図２１に示した変形例の断面図である。 図２３は、図２１に示した変形例の他の断面図である。 図２４は、図２１に示した変形例の展開斜視図である。 図２５は、図２１に示した変形例のエクステンションと、ハブケースと、ハブ取り付け用ボルトを示す展開斜視図である。

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。

本実施形態の飛行装置は、複数の推力発生装置を備える飛行装置である。複数の推力発生装置は、モータ回転軸回りの時計回り方向に回転する回転翼を有する推力発生装置と、モータ回転軸回りの反時計回り方向に回転する回転翼を有する推力発生装置とを備える。
まず、推力発生装置の構成及び機能について説明するが、各推力発生装置はほぼ同一の構成及び作用を有するので、以下の説明では、モータ回転軸回りの時計回り方向に回転する回転翼を有する推力発生装置について説明する。尚、推力発生装置が有する回転翼が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。複数の推力発生装置を備える飛行装置は、例えば、マルチコプター、飛行機、回転翼機である。また、複数の推力発生装置を備える飛行装置は、飛行機能を有する自動車でもよい。飛行機能を有する自動車では、例えば、自動車の車体の周囲に複数の推力発生装置１が取り付けられる。
図１（ａ）は、実施形態に係る複数の推力発生装置のうち、モータ回転軸回りの時計回り方向に回転する回転翼を有する推力発生装置１を示す斜視図である。尚、時計回り方向に回転するとは、推力発生装置１を上方から見た場合に右回りに回転することを意味する。以下の記載において、時計回り方向をＣＷ方向と称する場合がある。ＣＷはＣｌｏｃｋｗｉｓｅの略である。また、反時計回り方向をＣＣＷ方向と称する場合がある。ＣＣＷはＣｏｕｔｅｒ Ｃｌｏｃｋｗｉｓｅの略である。図１（ｂ）および図１（ｃ）は、実施形態に係る推力発生装置１に取り付けられた回転翼のピッチ角θ（回転翼Ｈ１のピッチ角はθ１）の変化を説明する側面図である。各回転翼は回転翼回転中心軸回りに回動することができる。図１（ｂ）から分かるように、ピッチ角θは、モータ回転軸Ｓ０に垂直な線（水平線）ＨＲから下方に計測した角度である。図１（ｃ）のピッチ角θ１は図１（ｂ）のピッチ角θ１より大きい。図２および図３は、図１（ａ）の推力発生装置１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１の組み立て後の構成を示す斜視図である。

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。回転翼Ｈ１～Ｈ３はブレードと称されることもある。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。回転Ｒ１～Ｒ３は、上から見た場合時計回りの回転であるので、回転翼Ｈ１～Ｈ３は回転軸Ｓ０を中心にしてＣＷ方向に回転すると言える。本実施形態の飛行装置は、回転翼Ｈ１～Ｈ３がＣＷ方向に回転する推力発生装置１と、回転翼Ｈ１～Ｈ３がＣＣＷ方向に回転する推力発生装置９９（後述）とを備える。

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。

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。

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行装置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、飛行装置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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

直動体１１は、軸受Ｕ３を介し、直動伝達軸７Ｄの軸回りにロータ軸４、エクステンション９およびハブ１０と共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。

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。ラックＡ１～Ａ３は、直動体１１に着脱自在に設けられている。直動体１１は回転軸Ｓ０に平行な面Ｚ１～Ｚ３を有し、ラックＡ１～Ａ３は面Ｚ１～Ｚ３に取り付けられて、回転軸Ｓ０に平行に延びる。このようにラックＡ１～Ａ３とピニオンＢ１～Ｂ３が配置されると、ラックＡ１～Ａ３の歯とピニオンＢ１～Ｂ３の歯が正対するので、運動伝達がスムーズに行われる。

各支持軸Ｍ１～Ｍ３は、推力発生装置１から（より詳しくはハブ１０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。軸受Ｅ１～Ｅ３は、ハブ２１内に設けられ、グリップＰ１～Ｐ３を支持軸Ｍ１～Ｍ３（あるいは回転軸ＪＳ１～ＪＳ３）回りに回転可能に保持する保持機構である。回転軸Ｓ０を第１の回転軸と考えた場合、回転軸ＪＳ１～ＪＳ３は第１の回転軸に所定の角度で交わる第２の軸であると言える。

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。ピニオンＢ１～Ｂ３は、グリップＰ１～Ｐ３に着脱自在に設けられている。

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。支持軸Ｍ１～Ｍ３の支持構造の詳細は後述する。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。好ましくは、支持軸Ｍ１～Ｍ３は回転軸Ｓ０から放射状に延びる。支持軸Ｍ１～Ｍ３はそれぞれ支持軸Ｍ１～Ｍ３の軸回りに回転できるように、軸受Ｅ１～Ｅ３によりハブ１０に支持されている。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。本実施形態では、図９（ｄ）に示すように下から見ると、ラックＡ１は面Ｚ１の右端に取り付けられ、ラックＡ２は面Ｚ２の右端に取り付けられ、ラックＡ３は面Ｚ３の右端に取り付けられている。

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。外蓋２２と中蓋２３をまとめて蓋部材と称してもよい。

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。

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。ラックＡ１の歯がピニオンＢ１の歯に噛み合い、ラックＡ２の歯がピニオンＢ２の歯に噛み合い、ラックＡ３の歯がピニオンＢ３の歯に噛み合う。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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（第１部材）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。

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。

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、後述する態様で、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。

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上でそれぞれ支持される。

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。

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θ１～θ３を可変とすることができる。

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。

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θ１～θ３を可変とすることができる。

各回転翼Ｈ１～Ｈ３はモータ２の下方に配置され、推力発生装置１は、例えば、飛行装置の機体の下部に装着される。

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。

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。

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。

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。

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Ｋ１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。

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。

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Ｋ１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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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の予圧機構を省きつつ、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。

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に予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。

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の破損などに応じて、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。

次に、図１６Ａ及び図１７を参照して、回転翼Ｈ１～Ｈ３が回転軸Ｓ０回りにＣＣＷ方向に回転する推力発生装置９９の構成について説明する。推力発生装置９９の構造は推力発生装置１とほぼ同じであるので、以下の記載では相違点を中心に説明をする。
図１６Ａは、回転翼Ｈ１～Ｈ３を回転軸Ｓ０回りにＣＣＷ方向に回転させる場合に採用する直動体５０とラックＡ１～Ａ３を示す図である。つまり、図１６Ａは、推力発生装置９９が採用する直動体５０とラックＡ１～Ａ３を示している。図１６Ａは図９（ｄ）に対応する図である。図１７は図１（ｃ）に対応する図であり、推力発生装置９９を示している。
推力発生装置９９を準備する場合、まず、推力発生用モータ２の回転方向をＣＣＷ方向に設定（変更）する。そして、推力発生装置９９を構成する部分として、図２～図１５で説明した各部品を準備するが、直動体１１のみを直動体５０に変更する。図９に示したラックＡ１～Ａ３は、そのまま図１６Ａに示したラックＡ１～Ａ３として使用する（但し、後述するように取付位置は異なる）。つまり、図９のラックＡ１～Ａ３と図１６ＡのラックＡ１～Ａ３は同一の部品であり、推力発生装置９９のラックＡ１～Ａ３は、推力発生装置１のラックＡ１～Ａ３と同じ形状を有している。推力発生装置１と比較した場合、部品としては、直動体１１を直動体５０に交換するだけで、推力発生装置９９の回転翼Ｈ１～Ｈ３の支持軸Ｍ１～Ｍ３は、回転軸ＪＳ１～ＪＳ３回りに反対方向に回転できるようにしている（詳細は後述）。
推力発生装置９９のグリップＰ１～Ｐ３のピッチ角は、推力発生装置１と比較した場合、支持軸Ｍ１～Ｍ３方向から見て、回転軸Ｓ０を対称軸にして反転する。図１（ｃ）と図１７を比較すると分かるように、推力発生装置１の場合（図１（ｃ））、グリップＰ１の設定ピッチ角θ１は右斜め下６０度程度であり、回転翼Ｈ１は右下がりに傾斜しているが、推力発生装置９９の場合（図１７）は、これを回転軸Ｓ０を対称軸にして反転している。
上記したように、推力発生用モータ２の回転方向を逆にして、グリップＰ１～Ｐ３のピッチ角θ１を図１７のようにして、直動体１１を直動体５０に変更することにより、推力生装置９９は、回転翼Ｈ１～Ｈ３を回転軸Ｓ０回りにＣＣＷ方向に回転させて、推力発生装置１と同じように下向きの推力Ｆを発生できるようになる。

図９（ｄ）と図１６Ａを比較すると分かるように、回転翼Ｈ１～Ｈ３の支持軸Ｍ１～Ｍ３を回転軸ＪＳ１～ＪＳ３回りに反対方向（推力発生装置１と比べて反対方向）に回転させるために、推力発生装置９９では、ラックＡ１～Ａ３の取り付け位置を変えている。より詳しくは、図９（ｄ）ではラックＡ１が直動体１１の面Ｚ１の右端に取り付けられているが、図１６ＡではラックＡ１は直動体５０の面Ｚ１の左端に取り付けられている。面Ｚ１の中心から見た場合、推力発生装置９９のラックＡ１～Ａ３の位置は、推力発生装置１のラックＡ１～Ａ３の位置の反対側にある。この配置を、直動体の面Ｚ１に面するピニオンＢ１を用いて表現すると、次のようになる。すなわち、図１２から分かるように、ピニオンＢ１の中心から見た場合、推力発生装置１の直動体１１の面Ｚ１の一方の側（右側）にラックＡ１～Ａ３が設けられ、推力発生装置９９では面Ｚ１の他方の側（左側）にラックＡ１～Ａ３が設けられることになる。尚、図９（ｄ）と図１６Ａは直動体１１、５０を上から見た図であるので、直動体１１、５０を下から見ると左右が逆になる。図１６Ｂは、推力発生装置１のピニオンＢ１とラックＡ１の位置関係と、推力発生装置９９のピニオンＢ１とラックＡ１の位置関係を模式的に示した図である。図１６Ｂに示すように、ピニオンＢ１から見て、推力発生装置９９のラックＡ１の位置は、推力発生装置１のラックＡ１の位置の反対側にある。
同様に、図９（ｄ）ではラックＡ２が直動体１１の面Ｚ２の右端に取り付けられている（面Ｚ２に正対して見た場合）が、図１６ＡではラックＡ２は直動体５０の面Ｚ２の左端に取り付けられている。また、図９（ｄ）ではラックＡ３が直動体１１の面Ｚ３の右端に取り付けられている（面Ｚ３に正対して見た場合）が、図１６ＡではラックＡ３は直動体５０の面Ｚ３の左端に取り付けられている。尚、図９（ｄ）に示したラックＡ１～Ａ３と図１６Ａに示したラックＡ１～Ａ３は同一部品である。図９（ｄ）のラックＡ１～Ａ３を上下反転すれば、図１６ＡのラックＡ１～Ａ３になる。ラックＡ１～Ａ３は図９（ｃ）に示すように、上下対称であるので、上下を反転しても、ピニオンＢ１～Ｂ３に対しては同じように噛み合う。直動体１１に使用したピンＩ１～Ｉ３も、直動体５０に使用できる。ラックＡ１～Ａ３と噛み合うピニオンＢ１～Ｂ３も、推力発生装置１と推力発生装置９９において、同一の部品を使用する。つまり、推力発生装置９９のピニオンＢ１～Ｂ３は推力発生装置１のピニオンＢ１～Ｂ３と同じ形状を有している。
上記したように、直動体の１１、５０の面Ｚ１上で見ると、推力発生装置９９のラックＡ１～Ａ３の位置は、推力発生装置１のラックＡ１～Ａ３の位置の反対側にある。この配置を、直動体の面Ｚ１に面するピニオンＢ１を用いて表現すると、次のようになる。すなわち、図１２から分かるように、ピニオンＢ１の中心から見た場合、推力発生装置１の直動体１１の面Ｚ１の一方の側（右側）にラックＡ１～Ａ３が設けられ、推力発生装置９９では面Ｚ１の他方の側（左側）にラックＡ１～Ａ３が設けられることになる。尚、図９（ｄ）と図１６Ａは直動体１１、５０を下から見た図であるので、直動体１１、５０を上から見ると左右が逆になる。図１６Ｂは、推力発生装置１のピニオンＢ１とラックＡ１の位置関係と、推力発生装置９９のピニオンＢ１とラックＡ１の位置関係を模式的に示した図である。図１６Ｂに示すように、ピニオンＢ１から見て、推力発生装置９９のラックＡ１の位置は、推力発生装置１のラックＡ１の位置の反対側にある。

直動体１１と直動体５０の相違点は、面Ｚ１～Ｚ３に設けられている凸部Ｘ１～Ｘ３の位置である（図１０参照）。図１０に示したように、凸部Ｘ１～Ｘ３はラックＡ１～Ａ３を支持する部位である。図１０と図１６Ａから分かるように、直動体５０の凸部Ｘ１～Ｘ３はラックＡ１～Ａ３の配置位置（面Ｚ１～Ｚ３の左端）に形成されている。
ラックＡ１～Ａ３はピニオンＢ１～Ｂ３に噛み合うので、直動体５０が図１６Ａの紙面垂直方向に移動した場合（図１３の符号ＬＭの方向に移動した場合）にピニオンＢ１～Ｂ３が回転する方向は、直動体１１が図９（ｄ）の紙面垂直方向に移動した場合にピニオンＡ１～Ａ３が回転する方向の反対方向になる。例えば、直動体１１の直線運動によりピニオンＢ１～Ｂ３がＣＷ方向に回転すると、直動体５０の直線運動によりピニオンＢ１～Ｂ３はＣＣＷ方向に回転する。

次に、図１８を参照して、飛行装置１００の概略構造を説明する。図１８は、本実施形態にかかる飛行装置１００の概略平面図である。
図１８に示すように、飛行装置１００は、機体１０１と、機体１０１から４方向に延びるアーム１０２と、４本のアーム１０２の各々の先端に設けられた推力発生装置１ＦＬ、９９ＦＲ、９９ＲＬ、１ＲＲとを備える。ここでＦＬはＦｒｏｎｔ-Ｌｅｆｔの略で、機体１０１から見て左前を意味し、ＦＲはＦｒｏｎｔ-Ｒｉｇｈｔの略で、機体１０１から見て右前を意味する。また、ＲＬはＲｅａｒ-Ｌｅｆｔの略で、機体１０１から見て左後を意味し、ＲＲはＲｅａｒ-Ｒｉｇｈｔの略で、機体１０１から見て右後を意味する。つまり、推力発生装置１ＦＬは左前側に位置する推力発生装置１であることを示し、推力発生装置９９ＦＲは右前側に位置する推力発生装置９９であることを示し、推力発生装置９９ＲＬは左後側に位置する推力発生装置９９であることを示し、推力発生装置１ＲＲは右後側に位置する推力発生装置１であることを示している。４台の推力発生装置１ＦＬ、９９ＦＲ、９９ＲＬ、１ＲＲは、同一水平面上に位置している。つまり、推力発生装置１（１ＦＬ、１ＲＲ）と推力発生装置９９（９９ＦＲ、９９ＲＬ）は、モータ回転軸Ｓ０方向を高さ方向とした場合、同じ高さに配置されている。
４台の推力発生装置１ＦＬ、９９ＦＲ、９９ＲＬ、１ＲＲのうち、２台の推力発生装置１ＦＬと１ＲＲは、回転軸Ｓ０回りにＣＷ方向に回転する回転翼Ｈ１～Ｈ３を有する。他の２台の推力発生装置９９ＦＲと９９ＲＬは、回転軸Ｓ０回りにＣＣＷ方向に回転する回転翼Ｈ１～Ｈ３を有する。従って、推力発生装置１ＦＬと１ＲＲにより生成される右回りトルクが、推力発生装置９９ＦＲと９９ＲＬにより生成される左回りトルクにより打ち消される。よって、飛行装置１００は上昇方向に安定した推力（揚力）を発生することができる。尚、４台の推力発生装置１、１、９９、９９の配置は図１８に示した配置に限定されない。例えば、推力発生装置１ＲＲを推力発生装置９９ＲＬの位置に配置し、推力発生装置９９ＲＬを推力発生装置１ＲＲの位置に配置してもよい。

上記したように、本実施形態によれば、飛行装置１００はＣＷ方向に回転する推力発生装置１ＦＬ、１ＲＲとＣＣＷ方向に回転する推力発生装置９９ＦＲ、９９ＲＬとを備えるが、ハブケース２１、グリップＰ１～Ｐ３、ピッチ可変用モータ（リフトアクチュエータ）５、ラックＡ１～Ａ３、ピニオンＢ１～Ｂ３は、４台の推力発生装置１（１ＦＬ、９９ＦＲ、９９ＲＬ、１ＲＲ）で共通の部品を使用することができる。部品として異なるのは、直動体１１と直動体５０だけである。このように、４台の推力発生装置１ＦＬ、９９ＦＲ、９９ＲＬ、１ＲＲにおいて部品の共通化率を高くしているので、開発コストを低減することができる。
尚、飛行装置１００に設けられる推力発生装置１、９９の総数は４に限定されない。例えば、飛行装置１００は４台以上の推力発生装置１、９９を備えてもよい。推力発生装置１、９９の総数は、飛行装置１００への要求仕様に応じて決定される。
カウンタトルクの相殺を考慮すると、飛行装置１００が備える推力発生装置１、９９の総数は偶数が好ましい。つまり、飛行装置１０が備える推力発生装置１の数と、推力発生装置９９の数は等しいことが好ましい。

図１９は、他の実施形態にかかる飛行装置を説明する図である。図１９では、２台の推力発生装置１、９９がタンデム配置されている。つまり、１台の推力発生装置１の下に他の推力発生装置９９が配置されている。推力発生装置９９は推力発生装置１と同軸上に位置している（回転軸Ｓ０は共通している）。推力発生装置１の回転翼Ｈ１～Ｈ３がＣＷ方向に回転し、推力発生装置９９の回転翼Ｈ１～Ｈ３がＣＣＷ方向に回転する。この場合も、推力発生装置１が発生するトルクは、推力発生装置９９が発生するトルクにより打ち消されるので、推力発生装置１と推力発生装置９９が駆動されると、安定した推力（揚力）が発生することになる。図１９に示した２台の推力発生装置１、９９は、対で使用される。
図２０は、図１９に示した一対の推力発生装置１、９９を３対備える飛行装置１００Ａを示している。飛行装置１００Ａは３台の推力発生装置１と３台の推力発生装置９９とを備えている。尚、図２０では推力発生装置１と９９の対を模式的に描いている。
図２０において飛行装置１００Ａは３対の推力発生装置１、９９を有しているが、推力発生装置１、９９の対の数は３に限定されず、飛行装置１００Ａの使用目的等に応じて増減してよい。
尚、図１９及び図２０において、推力発生装置９９の上に推力発生装置１が設けられているが、推力発生装置１の上に推力発生装置９９を設けてもよい。

＜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２１～図２５を参照して説明する。図２１～図２５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。

図２１は図４（ｂ）に対応する図である。図２２は図５（ｂ）に対応する図である。図２３は図６（ｂ）に対応する図である。
図２４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２４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２４には１本しか示されていない。

図２４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２４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。

図２４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２５）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。

また、エクステンション１０９の内周面の略上半分には、図２２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２５）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２４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。

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２２及び図２４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。

図２５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２５のエクステンション１０９とハブケース２１の位置関係は、図２４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。

図２２、図２４および図２５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。

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。

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、１１ 直動体、５０ 直動体、９９ 推力発生装置、１００ 飛行装置、１００Ａ 飛行装置

Claims (7)

1. 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を複数備える飛行装置であって、
   前記複数の推力発生装置の各々は、
   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グリップと、
   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、
   前記グリップを前記第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、
   前記ピッチ角変更機構は、前記ハブ内に設けられて前記回転軸方向に直線運動可能であり且つ前記回転軸方向に平行な面を有する直動体と、当該直動体の前記面に取り付けられたラックと、当該ラックに噛み合うピニオンとを有し、前記ピニオンは前記グリップに取り付けられており、
   前記複数の推力発生装置のうちの１つの推力発生装置の前記ラックは、前記ピニオンの中心から見て前記面の一方の側に位置し、他の推力発生装置の前記ラックは、前記ピニオンの中心から見て前記面の前記一方の反対側に位置していることを特徴とする飛行装置。
2. 前記１つの推力発生装置の前記ラックは、前記直動体の前記面の一端に取り付けられ、前記他の推力発生装置の前記ラックは、前記直動体の前記面の他端に取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載の飛行装置。
3. 前記複数は偶数であることを特徴とする請求項１または２に記載の飛行装置。
4. 前記他の推力発生装置の前記ラックは、前記１つの推力発生装置の前記ラックと同じ形状を有することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の飛行装置。
5. 前記１つの推力発生装置の前記ラックと噛み合う前記ピニオンは、前記他の推力発生装置の前記ラックと噛み合う前記ピニオンと同じ形状を有することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の飛行装置。
6. 前記１つの推力発生装置と前記他の推力発生装置は、前記回転軸方向において同じ高さに配置されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の飛行装置。
7. 前記１つの推力発生装置と前記他の推力発生装置は、前記回転軸上でタンデム配置されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の飛行装置。