WO2019198256A1 - マルチコプター - Google Patents
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Abstract
騒音を発生させず、コンパクトで、メンテナンス容易なマルチコプターを提供する。 上記課題解決のため、マルチコプターは、駆動装置から複数のプロペラに回転力を伝達する回転伝達機構を備え、回転伝達機構は、駆動ピニオンと噛み合う第1ギヤと、第1ギヤと噛み合い第1ギヤから回転力が伝達される第2ギヤと、第1ギヤとともに回転する第1原動プーリと、第2ギヤとともに回転する第2原動プーリと、第1原動プーリとの間にベルトが掛けられることで、第1原動プーリの回転力が伝達される第1従動プーリと、第2原動プーリとの間にベルトが掛けられることで、第2原動プーリの回転力が伝達される第2従動プーリと、を備えている。
Description
本発明は、複数のプロペラを備えたマルチコプターに関する。
複数のプロペラそれぞれについてモータ等の駆動装置を備えて、複数のプロペラ夫々の回転数に差を付けることで、動作制御を行うマルチコプターが広く普及している。マルチコプターは着陸の際に各プロペラの回転数を減少させねばならない。このため、複数のプロペラ夫々の回転数に差を付けて動作制御を行うマルチコプターでは、着陸時の動作制御が不安定になり易いという課題があった。特許文献1(中国実用新案登録第203780797号公報)に示すマルチコプターは、この課題を解決し得る。特許文献1には、ピッチ角が変更可能な4つのプロペラと2つのモータとを搭載したマルチコプターが開示されている。回転伝達機構において、1つのモータによる回転力がギヤによって2つのプロペラに分配され、これによって2つのモータで4つのプロペラを回転させることが出来るようになっている。特許文献1では、一つのモータによって回転されるプロペラの回転数が一定となるが、各プロペラのピッチ角が変更可能であるため、このピッチ角の変更によって、マルチコプターの動作制御が行われる。このため、マルチコプターの着陸の際においても、マルチコプターの動作制御を安定的に行うことが出来るようになっている。
上述したように、特許文献1のマルチコプターでは、1つのモータによる回転力がギヤによって2つのプロペラに分配され、これによって2つのモータで4つのプロペラを回転させることが出来るようになっている。このため、マルチコプターが備えるギヤの数が多くなり、ギヤの噛み合い部分から発生する音が大きくなる。このことから、マルチコプターを市街地等で飛ばす場合には、騒音問題が発生する可能性がある。また、ギヤの数が多いと、回転伝達機構が大型になり)、回転伝達機構の構造が複雑になってメンテナンスし難くなる問題が生じる。
そこで、本発明の課題は、騒音を発生させず、コンパクトで、メンテナンス容易なマルチコプターを提供することである。
(1)上記課題を解決するために、本発明に係るマルチコプターは、回転により揚力を発生する、第1のプロペラ、第2のプロペラ、第3のプロペラ、及び第4のプロペラを含む複数のプロペラと、これらの複数のプロペラを回転させる駆動装置と、この駆動装置から複数のプロペラに回転力を伝達する回転伝達機構と、を備える。上記マルチコプターにおいて、複数のプロペラは、ピッチ角が変更可能に取り付けられ、複数のプロペラのピッチ角を制御する制御部を備え、回転伝達機構は、駆動装置の出力軸に設けられた駆動ピニオンと直接的又は間接的に噛み合い、この駆動ピニオンから伝達された回転力が前記第1のプロペラに伝達される第1ギヤと、第1ギヤと直接的又は間接的に噛み合い、この第1ギヤから伝達された回転力が第2のプロペラに伝達される第2ギヤと、第1ギヤとともに回転する第1原動プーリと、第2ギヤとともに回転する第2原動プーリと、第1原動プーリとの間にベルトが掛けられることで、第1原動プーリの回転力が伝達され、この回転力が第3のプロペラに伝達される第1従動プーリと、第2原動プーリとの間にベルトが掛けられることで、前記第2原動プーリの回転力が伝達され、この回転力が第4のプロペラに伝達される第2従動プーリと、を備えている、ことを特徴とする。
上記(1)に記載の構成によれば、複数のプロペラのピッチ角が制御部によって変更されて、各プロペラで発生する揚力を調整して、マルチコプターの動作制御を行うことができる。この様な構成において、上記(1)のマルチコプターでは、駆動装置の回転力が第1ギヤに伝達され、この回転力が回転方向を反転させて第1ギヤに噛み合う第2ギヤに伝達される。第1ギヤの回転力が第1のプロペラに伝達され、第2ギヤの回転力は第2のプロペラに伝達される。そして、第1原動プーリと第1従動プーリに掛けられたベルトによって第1ギヤからの回転力が第3のプロペラに伝達され、第1のプロペラと同方向で第3のプロペラが回転される。また、第2原動プーリと第2従動プーリに掛けられたベルトによって第2ギヤからの回転力が第4のプロペラに伝達され、第2のプロペラと同方向で第4のプロペラが回転される。この様にして、第1のプロペラ及び第3のプロペラと、第2のプロペラ及び第4のプロペラとが互いに反対方向に回転し、反トルクを打ち消し合う。
上述した(1)に記載のマルチコプターでは、第1ギヤの回転力がギヤではなくベルトによって、第3のプロペラに伝達され、第2ギヤの回転力がギヤではなくベルトによって、第4のプロペラに伝達される。これによって、ギヤの噛み合い部分から発生する騒音を減らすことができ、住宅地等の近くでマルチコプターを飛ばしても騒音問題が発生し難い。また、回転伝達機構で使用されるギヤの数を減らすことができるため、コンパクト設計が可能となり、構造も簡素にすることができる。また、単一の駆動装置で複数のプロペラを回転させることができるため、駆動装置としてエンジンを使用することが容易になり、長時間飛行が可能になる。そして、夫々のプロペラのピッチ角を制御するに当たり、全てのプロペラの回転数を同期させることが必要となるが、従来技術のように駆動装置が2個ある場合、ピッチ角を制御するとその反力で各駆動装置へ力が加わり、回転数に変動が出る。このことから、プロペラのピッチ角が可変な構成において複数の駆動装置で複数のプロペラを回転させるマルチコプターでは、各プロペラの回転数の同期が容易ではない。上記構成では、単一の駆動装置で複数のプロペラを回転させるため、複数の駆動装置で複数のプロペラを回転させるよりも、各プロペラの回転数を容易に同期することができるので、緻密な動作制御を行うことができる。この効果は、エンジンなどのように回転数の緻密な制御が難しい駆動装置を採用する場合は特に顕著となる。なお、駆動装置は、モータであっても、エンジンであってもよい。
(2)上記課題を解決するために、本発明に係るマルチコプターは、回転により揚力を発生する、第1のプロペラ、第2のプロペラ、第3のプロペラ、及び第4のプロペラを含む複数のプロペラと、これらの複数のプロペラを回転させる第1及び第2の駆動装置と、この第1及び第2の駆動装置から複数のプロペラに回転力を伝達する回転伝達機構とを備える。上記マルチコプターにおいて、複数のプロペラは、ピッチ角が変更可能に取り付けられ、複数のプロペラのピッチ角を制御する制御部を備え、回転伝達機構は、第1の駆動装置の出力軸に設けられた第1駆動ピニオンと直接的又は間接的に噛み合い、この第1駆動ピニオンから伝達された回転力が第1のプロペラに伝達される第1ギヤと、第2の駆動装置の出力軸に設けられた第2駆動ピニオンと直接的又は間接的に噛み合い、この第2駆動ピニオンから伝達された、第1ギヤに伝達された回転力とは反対方向の回転力が第2のプロペラに伝達される第2ギヤと、第1ギヤとともに回転する第1原動プーリと、第2ギヤとともに回転する第2原動プーリと、第1原動プーリとの間にベルトが掛けられることで、第1原動プーリの回転力が伝達され、この回転力が第3のプロペラに伝達される第1従動プーリと、第2原動プーリとの間にベルトが掛けられることで、第2原動プーリの回転力が伝達され、この回転力が第4のプロペラに伝達される第2従動プーリと、を備えている、ことを特徴とする。
上記(2)の構成によれば、複数のプロペラのピッチ角が制御部によって変更されて、各プロペラで発生する揚力を調整して、マルチコプターの動作制御を行うことができる。この様な構成において、上記(2)のマルチコプターでは、第1の駆動装置の回転力が第1ギヤに伝達される。また、第2の駆動装置の回転力が第2ギヤに伝達される。なお、第2ギヤに伝達された回転力は、第1ギヤに伝達された回転力とは回転方向が異なる。そして、第1原動プーリと第1従動プーリに掛けられたベルトによって第1ギヤからの回転力が第3のプロペラに伝達され、第1のプロペラと同方向で第3のプロペラが回転される。また、第2原動プーリと第2従動プーリに掛けられたベルトによって第2ギヤからの回転力が第4のプロペラに伝達され、第2のプロペラと同方向で第4のプロペラが回転される。この様にして、第1のプロペラ及び第3のプロペラと、第2のプロペラ及び第4のプロペラとが互いに反対方向に回転し、反トルクを打ち消し合う。
上述した(2)に記載のマルチコプターでは、第1ギヤの回転力がギヤではなくベルトによって、第3のプロペラに伝達され、第2ギヤの回転力がギヤではなくベルトによって、第4のプロペラに伝達される。これによって、ギヤの噛み合い部分から発生する騒音を減らすことができ、住宅地等の近くでマルチコプターを飛ばしても騒音問題が発生し難い。また、回転伝達機構で使用されるギヤの数を減らすことができるため、コンパクト設計が可能となり、構造も簡素にすることができる。また、第1の駆動装置で第1のプロペラ及び第3のプロペラを回転させ、第2の駆動装置で第2のプロペラ及び第4のプロペラを回転させるため、第1のプロペラ及び第3のプロペラの回転数と、第2のプロペラ及び第4のプロペラの回転数とを変えることができ、複数のプロペラのピッチ角制御に加えて、回転数によってもマルチコプターのヨー軸制御を行うことができる。
(3)上記(1)又は(2)の何れかに記載のマルチコプターにおいて、回転伝達機構は、第1ギヤの回転力を第1のプロペラに伝達する第1のプロペラ用プーリ機構と、第2ギヤの回転力を前記第2のプロペラに伝達する第2のプロペラ用プーリ機構とを更に備え、第1のプロペラ用プーリ機構と、第2のプロペラ用プーリ機構とは、夫々第3原動プーリを有してもよい。そして、第1のプロペラ用プーリ機構における第3原動プーリと、第1原動プーリとが、第1ギヤとともに回転する第1ギヤの回転軸に取り付けられ、第2のプロペラ用プーリ機構における第3原動プーリと、第2原動プーリとが、第2ギヤとともに回転する第2ギヤの回転軸に取り付けられていてもよい。
上記(3)の構成によれば、第1ギヤの回転軸に第3原動プーリと第1原動プーリとを取り付けるだけ、第2ギヤの回転軸に第3原動プーリと第2原動プーリとを取り付けるだけの簡易な構成によって、第1ギヤの回転にともなって第1ギヤと同方向及び同一回転数で第3原動プーリと第1原動プーリを回転させ、第2ギヤの回転にともなって第2ギヤと同方向及び同一回転数で第3原動プーリと第2原動プーリとを回転させることができる。
(4)上記(1)から(3)の何れかに記載のマルチコプターにおいて、複数のプロペラ夫々は、複数のブレードを備え、各ブレードは、ピッチ角がプロペラの空気抵抗の最も小さくなる角度未満にならない取り付け構造で取り付けられている、又は、各ブレードのピッチ角が、プロペラの空気抵抗が最も小さくなる角度未満にならないように制御部によって制御されてもよい。
なお、ブレードが上下対称翼である場合には、ブレードとプロペラの回転面との間の角度が0度の状態が、ブレードのピッチ角が空気抵抗の最も小さくなる角度にある状態である。この状態をブレードのピッチ角が0度の状態とする。この状態が、空気抵抗が最も小さくなるため、プロペラの回転によって生じる反トルクも最も小さくなる。この状態から第1の回転方向に回転するとピッチ角が0度より大きくなり(プラスになり)、第1の回転方向の反対方向(第2の回転方向)に回転するとピッチ角が0度より小さくなる(マイナスになる)。なお、プロペラの特性によって、ブレードとプロペラの回転面との間の角度が0度の状態が最も空気抵抗が小さくならず、0度付近(1度やー1度)の状態が最も空気抵抗が小さくなる場合がある。この場合には、ブレードとプロペラの回転面との間の角度が0度付近(1度やー1度)になる状態が、ブレードのピッチ角が0度の状態となる。
上記(1)から(3)の何れかに記載のマルチコプターは、第1のプロペラ及び第3のプロペラと、第2のプロペラ及び第4のプロペラとが互いに反対方向に回転する。何れかのプロペラのピッチ角が0度のときに、逆回転するプロペラが0度よりピッチ角が大きい場合に、逆回転するプロペラの反トルクが、ピッチ角0度のプロペラの反トルクを上回り、その結果ピッチ角0度のプロペラの回転方向にマルチコプター全体が回転する。この原理を利用しマルチコプターのヨー軸制御を行う。この制御においては、通常ピッチ角が小さくなる程、反トルクが小さくなるという理論の下、ヨー軸制御を行うが、ピッチ角が0度より小さくなった場合、実際には、ピッチ角が小さくなる程にプロペラの空気抵抗が大きくなり、プロペラの回転によって生じる反トルクも大きくなる。この理論と実際の不一致により、ピッチ角が0度より小さい場合のヨー軸制御が不安定になる。
上記(4)の構成によれば、ピッチ角がヨー軸制御が不安的になる角度(0度未満の角度)にならないように、プロペラを取り付け、又は、プロペラのピッチ角制御を行うため、マルチコプターのヨー軸制御を安定的に行うことができる。
(5)上記(1)から(4)の何れかに記載のマルチコプターにおいて、複数のプロペラを支持するプロペラ支持機構を備え、プロペラ支持機構は、直立するプロペラシャフトと、プロペラシャフトの上端に固定され、貫通孔を有するプロペラハブと、プロペラハブにおける貫通孔内に挿入されたスピンドルシャフトと、スピンドルシャフトに対して、ピッチ角を変更可能に、プロペラを取り付けるプロペラホルダーと、を備え、プロペラハブとスピンドルシャフトとの間に、ダンパーが配置されていてもよい。
上記(5)の構成によれば、プロペラのピッチ角を可変にすることでプロペラの支持機構は劣化し易くなるが、この劣化をダンパーの緩衝によって防止することができる。
上記構成によれば、騒音を発生させず、コンパクトで、メンテナンス容易なマルチコプターを提供することができる。
〔第1実施形態〕
(本実施形態に係るマルチコプターの全体構成)
以下に、図1を用いて、第1実施形態に係るマルチコプターの全体構成を説明する。図1は、第1実施形態に係るマルチコプターの斜視図である。第1実施形態に係るマルチコプター1は、無人で飛行する回転翼機である。マルチコプター1は、回転により揚力を発生する、複数のプロペラ2と、これらの複数のプロペラ2を回転させる駆動装置3と、この駆動装置3から複数のプロペラ2に回転力を伝達する回転伝達機構4とを備える。
(本実施形態に係るマルチコプターの全体構成)
以下に、図1を用いて、第1実施形態に係るマルチコプターの全体構成を説明する。図1は、第1実施形態に係るマルチコプターの斜視図である。第1実施形態に係るマルチコプター1は、無人で飛行する回転翼機である。マルチコプター1は、回転により揚力を発生する、複数のプロペラ2と、これらの複数のプロペラ2を回転させる駆動装置3と、この駆動装置3から複数のプロペラ2に回転力を伝達する回転伝達機構4とを備える。
第1実施形態では、複数のプロペラ2は、第1のプロペラ21、第2のプロペラ22、第3のプロペラ23、及び第4のプロペラ24を含む。第1のプロペラ21はマルチコプター1における前方右側に配置され、第2のプロペラ22はマルチコプター1における前方左側に配置され、第3のプロペラ23はマルチコプター1における後方左側に配置され、第4のプロペラ24は、マルチコプター1における後方右側に配置されている。第1のプロペラ21及び第3のプロペラ23は同方向に回転し、第2のプロペラ22及び第4のプロペラ24は、第1のプロペラ21及び第3のプロペラ23とは逆方向に回転し、これによって、回転によって生じる反トルクを打ち消し合うようになっている。
第1のプロペラ21、第2のプロペラ22、第3のプロペラ23及び第4のプロペラ24の間の位置に、単一の駆動装置3が配置される。具体的には、フレーム5に駆動装置3が固定される。なお、図1においては、視認のし易さを考慮して、フレーム5における下板部のみ開示しているが、下板部だけでなく、下板部の上方に配置された中板部及び上板部や各板部を支持する支柱等を備えた構成であり、ペイロードスペースを形成するように構成されている。本実施形態では、駆動装置3は、図略のバッテリーによって電力が供給されるモータである。
回転伝達機構4は、単一の駆動装置3の回転力を複数のプロペラ2に分配する分配構造40を備える。分配構造40は、フレーム5の駆動装置3の近傍に固定される。この分配構造40についての詳細は、後述する。分配構造40によって分配された駆動装置3からの回転力は、プーリ機構によって各プロペラ2に伝達される。この伝達構造を具体的に説明する。フレーム5に一端が固定された4つの円筒状のアーム42が放射状に配置されている。各円筒状のアーム42の他端には夫々、プロペラ2を支持するプロペラ支持機構6が取り付けられている。そして、分配構造40から回転力が伝達される4つの第3原動プーリ43がフレーム5内におけるアーム42より内側の位置に設けられるとともに、第3原動プーリ43と同径の第3従動プーリ44が各プロペラ支持機構6に設けられる。第3原動プーリ43と第3従動プーリ44には、アーム42内を通る無端ベルト45が巻き掛けられており、これによって、分配構造40によって分配された回転力が複数のプロペラ2に伝達されるようになっている。
第1実施形態では、単一の駆動装置3の回転力が各プロペラ2に伝達されるため、各プロペラ2の単位時間あたりの回転数(回転速度)は一定となる。そして、各プロペラ2のピッチ角が可変になるように、各プロペラ2がプロペラ支持機構6によって支持されており、これによって、複数のプロペラ2が、ピッチ角が変更可能に取り付けられている。そして、複数のプロペラ2のピッチ角を制御する制御部7が各アーム42に取り付けられ、制御部7による各プロペラ2のピッチ角の制御によって、マルチコプター1の動作制御が行われている。本実施形態において、マルチコプター1の動作制御とは、姿勢制御(ヨー軸制御、ロール軸制御、ピッチ軸制御)及び速度制御等である。プロペラ支持機構6の構造の詳細については、後述する。各アーム42には、着陸の衝撃吸収のために降着装置(スキッド)8が取り付けられる。
(回転伝達機構)
以下に、図1及び図2を用いて、第1実施形態に係る回転伝達機構4を説明する。図2は、第1実施形態に係るマルチコプターの駆動装置3及び回転伝達機構4の一部を示す斜視図である。なお、図2は、マルチコプター1を前下方から見た斜視図である。回転伝達機構4は、上述したように、単一の駆動装置3の回転力を複数のプロペラ2に分配する分配構造40を備える。分配構造40は、駆動装置3から回転力が伝達される第1ギヤ401、第1ギヤ401とともに回転する第1原動プーリ402、及び第1原動プーリ402との間に無端ベルト403が巻き掛けられる第1従動プーリ404を備える。
以下に、図1及び図2を用いて、第1実施形態に係る回転伝達機構4を説明する。図2は、第1実施形態に係るマルチコプターの駆動装置3及び回転伝達機構4の一部を示す斜視図である。なお、図2は、マルチコプター1を前下方から見た斜視図である。回転伝達機構4は、上述したように、単一の駆動装置3の回転力を複数のプロペラ2に分配する分配構造40を備える。分配構造40は、駆動装置3から回転力が伝達される第1ギヤ401、第1ギヤ401とともに回転する第1原動プーリ402、及び第1原動プーリ402との間に無端ベルト403が巻き掛けられる第1従動プーリ404を備える。
第1ギヤ401は、回転軸が略垂直方向に延びるヘリカルギヤであり、駆動装置3の出力軸の先端に設けられたピニオンギヤ31に噛み合うことで、駆動装置3からの回転力が伝達される。なお、詳細については後述するが、この伝達された回転力は、第1プロペラ21に伝達される。第1ギヤ401を貫通するように、シャフト4011が設けられ、このシャフト4011に外嵌するように固定されて、第1ギヤ401の下側に第1原動プーリ402が設けられている。これによって、第1ギヤ401の回転にともなって回転する第1ギヤ401の回転軸(シャフト4011)に、1原動プーリ402が取り付けられ、第1ギヤ401の回転にともなって第1原動プーリ402も回転するようになっている。
第1ギヤ401及び第1原動プーリ402の後方左側には、第1原動プーリ402と略同一の高さに第1従動プーリ404が配置されている。第1従動プーリ404はその回転軸が垂直方向に延びるように配置されている。第1原動プーリ402と第1従動プーリ404は、歯付きプーリであり、歯付きの無端ベルト403が巻き掛けられており、これによって、第1原動プーリ402の回転力が第1従動プーリ404に伝達される。詳細については後述するが、この伝達された回転力は、第3プロペラ23に伝達されるようになっている。なお、第1原動プーリ402の回転方向と、第1従動プーリ404の回転方向は同一となる。また、第1原動プーリ402と第1従動プーリ404とは、同径に構成されており、これによって、第1ギヤ401及び第1原動プーリ402の単位時間あたりの回転数と、第1従動プーリ404の単位時間あたりの回転数とが同一になっている。第1原動プーリ402と第1従動プーリ404の間には、無端ベルト403のテンションを調節するためのテンションプーリ403Aが設けられている。
第1ギヤ401のシャフト4011には、第1ギヤ401の上側において第3原動プーリ43(431)が外嵌された状態で取り付けられている。このため、この第3原動プーリ43(431)及び第1ギヤ401は回転軸が同じであり、第1ギヤ401の回転にともなって、第3原動プーリ43(431)が回転する。この第3原動プーリ43(431)の回転力は、第3の従動プーリ44に伝達されることで、第1のプロペラ21に伝達される。また、第1従動プーリ404は、シャフト4041に外嵌されて固定されており、シャフト4041における第1従動プーリ404の上側には第3原動プーリ43(433)が取り付けられている。このため、この第3原動プーリ43(433)及び第1従動プーリ404の回転軸は同じである。これによって、第1従動プーリ404の回転にともなって第3原動プーリ43(433)が回転する。この第3原動プーリ43(433)の回転力は、無端ベルト45を介して第3従動プーリ44に伝達されることで、第3のプロペラ23に伝達される。この様にして、駆動装置3の回転力は、第1のプロペラ21及び第3のプロペラ23に分配される。
上述したように、第1実施形態では、第1ギヤ401の回転軸であるシャフト4011に、第3原動プーリ431と第1原動プーリ402とを取り付けるだけの簡易な構成で、第1ギヤ401の回転にともなって第1ギヤ401と同方向及び同一回転数で第3原動プーリ431と第1原動プーリ402を回転させることができる。なお、本発明における「第1のプロペラ用プーリ機構」は、第3原動プーリ431、第1のプロペラ21のプロペラ支持機構6に設けられた第3従動プーリ44、及びこの第3従動プーリ44と第3原動プーリ431に巻き掛けられた無端ベルト45からなり、これらの部材によって、第1ギヤ401の回転力を第1のプロペラ21に伝達する。また、第1従動プーリ404の回転軸であるシャフト4041に、第3原動プーリ433を取り付けるだけの簡易な構成で、第1従動プーリ404の回転にともなって第1従動プーリ404と同方向及び同一回転数で第3原動プーリ433を回転させることができる。
更に、分配構造40は、第1ギヤ401と噛み合う第2ギヤ411、第2ギヤ411とともに回転する第2原動プーリ412、及び第2原動プーリ412との間に無端ベルト413が巻きかけられる第2従動プーリ414を備える。
第2ギヤ411は、回転軸が第2ギヤ401と同方向に延びるヘリカルギヤであり、第1ギヤ401と噛み合う。これによって、第1ギヤ401からの回転力が伝達される。なお、詳細については後述するが、この伝達された回転力は第2プロペラ22に伝達される。ここで、第1ギヤ401と第2ギヤ411の回転方向は逆になる。第1ギヤ401と第2ギヤ411は、同径(歯数同一)であるため、単位時間あたりの回転数が同一になる。第2ギヤ411を貫通するように、シャフト4111が設けられ、このシャフト4111に外嵌するように固定されて、第2ギヤ411の下側に第2原動プーリ412が設けられている。これによって、第2ギヤ411の回転にともなって回転する第2ギヤ411の回転軸(シャフト4111)に、第2原動プーリ412が取り付けられ、第2ギヤ411の回転にともなって第2原動プーリ412も回転するようになっている。
第2ギヤ411及び第2原動プーリ412の後方右側には、第2原動プーリ412と略同一の高さに第2従動プーリ414が配置されている。第2従動プーリ414はその回転軸が垂直方向に延びるように配置されている。第2原動プーリ412と第2従動プーリ414は、歯付きプーリであり、歯付きの無端ベルト413が巻き掛けられており、これによって、第2原動プーリ412の回転力が第2従動プーリ414に伝達される。詳細については後述するが、この伝達された回転力は、第4プロペラ24に伝達されるようになっている。なお、第2原動プーリ412の回転方向と、第2従動プーリ414の回転方向は同一となる。また、第2原動プーリ412と第2従動プーリ414とは、同径に構成されており、これによって、第2ギヤ411及び第2原動プーリ412の単位時間あたりの回転数と、第2従動プーリ414の単位時間あたりの回転数が同一になっている。第2原動プーリ412と第2従動プーリ414の間には、無端ベルト413のテンションを調節するためのテンションプーリ413Aが設けられている。
第2ギヤ411のシャフト4111には、第2ギヤ411の上側に第3原動プーリ43(432)が取り付けられている。このため、この第3原動プーリ43(432)及び第2ギヤ411は回転軸が同じであり、第2ギヤ411の回転にともなって、第3原動プーリ43(432)が回転する。この第3原動プーリ43(432)の回転力は、無端ベルト45を介して第3の従動プーリ44に伝達されることで、第2のプロペラ22に伝達される。また、第2従動プーリ414は、シャフト4141に外嵌されて固定されており、シャフト4141には第2従動プーリ414の上側において第3原動プーリ43(434)が外嵌された状態で取り付けられている。このため、この第3原動プーリ43(434)及び第2従動プーリ414の回転軸は同じである。これによって、第2従動プーリ414の回転にともなって第3原動プーリ43(434)が回転する。この第3原動プーリ43(434)の回転力は、無端ベルト45を介して第3従動プーリ44に伝達されることで、第4のプロペラ24に伝達される。この様にして、駆動装置3の回転力は、第2のプロペラ22及び第4のプロペラ24に分配される。
上述したように、第1実施形態では、第2ギヤ411の回転軸であるシャフト4111に、第3原動プーリ432と第2原動プーリ412とを取り付けるだけの簡易な構成で、第2ギヤ411の回転にともなって第2ギヤ411と同方向及び同一回転数で第3原動プーリ432と第2原動プーリ412を回転させることができる。なお、本発明における「第2のプロペラ用プーリ機構」は、第3原動プーリ432、第2のプロペラ22のプロペラ支持機構6に設けられた第3従動プーリ44、及びこの第3従動プーリ44と第3原動プーリ432に巻き掛けられた無端ベルト45からなり、これらの部材によって、第2ギヤ411の回転力を第2のプロペラ22に伝達する。また、第2従動プーリ414の回転軸であるシャフト4141に、第3原動プーリ434を取り付けるだけの簡易な構成で、第2従動プーリ414の回転にともなって第2従動プーリ414と同方向及び同一回転数で第3原動プーリ434を回転させることができる。
なお、第1ギヤ401、第1原動プーリ402、無端ベルト403、第1従動プーリ404、第2ギヤ411、第2原動プーリ412、無端ベルト413、第2従動プーリ414、シャフト4011、シャフト4041、シャフト4111、及びシャフト4141で、分配構造40を構成する。また、シャフト4011、4041、4111、4141は、両端でフレーム5に固定されており、これによって、分配構造40がフレーム5に固定される。
(プロペラ支持機構)
以下に、図1、図3~図5を用いて、本実施形態に係るマルチコプター1のプロペラ支持機構6を説明する。図3は、第1実施形態に係るマルチコプター1のプロペラ支持機構6の斜視図である。図4は、図3で示すプロペラ支持機構6のA-A矢視断面図である。図5は、プロペラ2のピッチ角と動作制御の説明図である。
プロペラ支持機構6は、直立するプロペラシャフト61と、このプロペラシャフト61の上端に固定され、略垂直方向に形成された貫通孔62Aを有するプロペラハブ62と、プロペラハブ62における貫通孔62A内に挿入されたスピンドルシャフト63と、スピンドルシャフト63に対して、ピッチ角を変更可能に、プロペラ2を取り付けるプロペラホルダー64と、を備える。
以下に、図1、図3~図5を用いて、本実施形態に係るマルチコプター1のプロペラ支持機構6を説明する。図3は、第1実施形態に係るマルチコプター1のプロペラ支持機構6の斜視図である。図4は、図3で示すプロペラ支持機構6のA-A矢視断面図である。図5は、プロペラ2のピッチ角と動作制御の説明図である。
プロペラ支持機構6は、直立するプロペラシャフト61と、このプロペラシャフト61の上端に固定され、略垂直方向に形成された貫通孔62Aを有するプロペラハブ62と、プロペラハブ62における貫通孔62A内に挿入されたスピンドルシャフト63と、スピンドルシャフト63に対して、ピッチ角を変更可能に、プロペラ2を取り付けるプロペラホルダー64と、を備える。
本実施形態では、プロペラハブ62は、略水平方向に延びる第1筒体621の下に第2筒体622が突出するように延設された形状である。第2筒体622内には、プロペラシャフト61の上端が、挿入された状態でビス等によって固定され、これによって、プロペラハブ62は、プロペラシャフト61の上端に固定されるようになっている。第1筒体621の筒孔が貫通孔62Aであり、この貫通孔62Aよりも長いスピンドルシャフト63が貫通孔62Aの両端から突出するように貫通孔62Aに挿入される。
プロペラハブ62とスピンドルシャフト63との間には、ダンパー600が配置されている。具体的には、ダンパー600は、例えばゴム製のOリングであり、スピンドルシャフト63に嵌められることで、スピンドルシャフト63の周囲に取り付けられ、この状態で貫通孔62Aに挿入される。なお、貫通孔62Aの両端部は、孔の径が大きくなっており、この部分に夫々ダンパー600が配置されるようになっている。プロペラ2のピッチ角を可変にすることでプロペラ支持機構6は劣化し易くなるが、この劣化をダンパー600の緩衝によって防止することができる。本実施形態では、ダンパー600は、ゴム製のOリングであるが、ゴム製でなくてもOリングでなくてもよく、素材及び形状を問わず緩衝材であればよい。
スピンドルシャフト63における貫通孔62Aから突出した部分夫々に、プロペラホルダー64が外嵌される。このプロペラホルダー64を介してスピンドルシャフト63の両端部に、プロペラ2を構成する一対のブレード201、202が固定される。なお、プロペラ2を構成するブレードの個数は、2つに限定されず、より多くの数のブレードから構成されてもよい。
複数のプロペラ2は、ブレード201、202のピッチ角がプロペラ2の空気抵抗が最も小さくなる角度未満にならない取り付け構造で取り付けられている。言い換えれば、ブレード201、202のピッチ角がプロペラ2の空気抵抗が最も小さくなる角度(ピッチ角0度)以上の所定の角度αになるように、ブレード201、202がスピンドルシャフト63に取り付けられる。かつ、ブレード201、202はピッチ角が所定の角度αより小さくなるようには回転しないように取り付けられる。この取り付け構造について、具体的に説明する。ブレード201、202は、夫々、略円盤状の固定部位201A、202Aから延設されている。ここで、固定部位201A、202Aが、プロペラホルダー64の可動範囲における最低の角度(図5における第2の回転方向に最も回転した状態)となるような状態に配置されたときに、ブレード201、202は、ピッチ角が上記所定の角度αとなるような傾きに設けられている。そして、固定部位201A、202Aがプロペラホルダー64の一端(スピンドルシャフト63の取り付け側の反対端)に上下方向から挟持されて、ビスで上下方向から貫通されることで、プロペラホルダー64に固定される。なお、ブレード201、202は、ピッチ角が所定の角度αより小さくなるようには回転しないようになっているが、この具体的な構成の詳細については後述する。なお、上記所定の角度αは、0度以上で略5度以下であることが好ましい。
図5を用いて、この様に複数のプロペラ2が取り付けられる理由を説明する。図5は、プロペラ2を構成するブレード201、202を外側(スピンドルシャフト63の反対側)から見た状態を示す模式図である。なお、説明の便宜上、ブレード201、202が上下対称翼である場合を例に説明する。図5(a)は、ブレード201、202とプロペラ2の回転面との間の角度Θが0度にある場合を示す。ブレード201、202は上下対称翼であるので、この場合が、プロペラ2の空気抵抗が最も小さい角度、すなわちピッチ角Θが0度の状態である。従って、プロペラ2の回転によって生じる反トルクも最も小さくなる。なお、図5(a)の状態から、ブレード201、202が第1の回転方向に回転すると、図5(b)の状態になり、ピッチ角Θが0度より大きい、すなわちプラスの状態になる。この場合には、ブレード201、202の空気抵抗が、ピッチ角Θが0度のときよりも大きくなり、プロペラ2の反トルクが大きくなる。この場合には、ピッチ角Θが大きくなる程、空気抵抗及び反トルクが大きくなる。また、図5(a)の状態から、ブレード201、202が第2の回転方向に回転すると、図5(c)の状態になり、ピッチ角Θが0度より小さい、すなわちマイナスの状態になる。この場合にも、ブレード201、202の空気抵抗が、ピッチ角Θが0度のときよりも大きくなり、プロペラ2の反トルクが大きくなる。この場合には、ピッチ角Θが小さくなる程、空気抵抗及び反トルクが大きくなる。
第1のプロペラ201及び第3のプロペラ203と、第2のプロペラ202及び第4のプロペラ204とが互いに反対方向に回転する。何れかのプロペラ2のピッチ角が0度のときに、逆回転するプロペラ2が0度よりピッチ角が大きい場合に、逆回転するプロペラ2の反トルクが、ピッチ角0度のプロペラ2の反トルクを上回り、その結果ピッチ角0度のプロペラ2の回転方向にマルチコプター1全体が回転する。この原理を利用しマルチコプター1のヨー軸制御を行う。この制御においては、通常ピッチ角が小さくなる程、反トルクが小さくなるという理論の下、ヨー軸制御を行うが、ピッチ角が0度より小さくなった場合、実際には、ピッチ角が小さくなる程にプロペラ2の空気抵抗が大きくなり、プロペラ2の回転によって生じる反トルクも大きくなる。この理論と実際の不一致により、ピッチ角が0度より小さい場合のヨー軸制御が不安定になる。
図1、図3及び図4に戻って、上記から第1実施形態では、ブレード201、202が、ヨー軸制御が難しい、ピッチ角が0度未満の角度にならないようにプロペラホルダー64に固定されるため、マルチコプター1のヨー軸制御を安定的に行うことができる。なお、説明の便宜のため、ブレード201、202が上下対称翼である場合を例として説明したが上下対称翼を採用しなくてもよい。上下対称翼である場合には、ブレード201とプロペラ2の回転面との間の角度が0度の状態が、ブレードのピッチ角が空気抵抗の最も小さくなる角度にある状態である。これに対して、プロペラの特性によって、ブレードとプロペラの回転面との間の角度が0度の状態が最も空気抵抗が小さくならず、0度付近(例えば1度やー1度)の状態が最も空気抵抗が小さくなる場合がある。この場合には、ブレードとプロペラの回転面との間の角度が0度付近(例えば1度やー1度)になる状態が、ブレードのピッチ角が0度の状態となる。
また、プロペラシャフト61の下端部には、第3従動プーリ44が取り付けられている。これによって、第3原動プーリ43から無端ベルト45を介して第3従動プーリ44に伝達された回転力が、プロペラシャフト61に伝達されるようになっている。なお、図3及び図4は図面の視認し易さを考慮して、無端ベルト45を省略している。また、第3従動プーリ44は、フレーム650内に配置される。プロペラシャフト61の回転にともなって、プロペラハブ62とスピンドルシャフト63も同軸で回転し、これによって、スピンドルシャフト63に固定されたプロペラ2も回転するようになっている。
プロペラ2のブレード201、202は、上述したように制御部7によってピッチ角が制御される。具体的には、制御部7には、水平方向に延びる制御ロッド71の一端が取り付けられ、この制御ロッド71は制御部7に制御されて進退動作を行う。制御ロッド71の他端は、筐体650に取り付けられたリンク機構65に取り付けられている。リンク機構65は、プロペラシャフト61におけるスピンドルシャフト63と第3従動プーリ44との間の位置に外嵌される昇降部材66に取り付けられ、制御ロッド71の進退動作に応じて、昇降部材66を昇降させる。昇降部材66は、リンク機構67(671、672)によってプロペラホルダー64に連結されており、昇降部材66の昇降によって、ブレード201、202のピッチ角が調整される。なお、昇降部材66の昇降動作時には、ブレード201、202が回転する。なお、制御部7は、ブレード201、202のピッチ角の制御を、0度以上の所定の範囲(例えば、上記所定の角度α以上、この所定の角度αプラス20度以下の範囲)の角度で行う。制御ロッド71が一番後退している状態(デフォルトの状態)において、ブレード201、202のピッチ角が上記所定の角度αになる。この状態から、制御ロッド71が前進するに従って、ブレード201、202が第1の回転方向(図5(a)を参照)に回転する。制御ロッド71が最も前進した位置にある状態において、ブレード201、202のピッチ角が最大値になり、この状態から制御ロッド71が後退するに従って、ブレード201、202が第2の回転方向(図5(a)を参照)に回転する。この様に、ブレード201、202は、そのピッチ角が上記所定の角度αより小さくなるようには回転しない様に取り付けられ、これによって、ブレード201、202は、そのピッチ角が0度未満にならないように取り付けられている。
フレーム650と水平方向に並ぶように、フレーム650には取付部材60が固定されており、この取付部材60によって、アーム42の一端にプロペラ支持機構6が取り付けられている。具体的には、取付部材60は、アーム挿入用孔60Aが水平方向に向けて形成されており、このアーム挿入用孔60Aにアーム42の一端が嵌め入れられることで、アーム42の一端にプロペラ支持機構6が取り付けられる。ここで、プロペラ支持機構6を所望の傾き度合でアーム挿入用孔60Aに挿入して固定することができる。
以下に、図1及び図2を用いて、第1実施形態に係るマルチコプター1の動作制御について説明する。駆動装置3の回転力がピニオンギヤ31を介して第1ギヤ401に伝達され、この回転力が回転方向を反転させて第1ギヤ401に噛み合う第2ギヤ411に伝達される。第1ギヤ401の回転力が、第3原動プーリ43(431)、第3従動プーリ44及び無端ベルト45によって、第1のプロペラ21に伝達される。また、第2ギヤ411の回転力は、第3原動プーリ43(432)、第3従動プーリ44及び無端ベルト45によって、第2のプロペラ22に伝達される。そして、第1原動プーリ402と第1従動プーリ404に掛けられた無端ベルト403、更に、第3原動プーリ43(433)、第3従動プーリ44及び無端ベルト45によって、第1ギヤ401からの回転力が第3のプロペラ23に伝達され、第1のプロペラ21と同方向で第3のプロペラ23が回転される。また、第2原動プーリ412と第2従動プーリ414に掛けられた無端ベルト413、更に、第3原動プーリ43(434)、第3従動プーリ44及び無端ベルト45によって第2ギヤ411からの回転力が第4のプロペラ24に伝達され、第2のプロペラ22と同方向で第4のプロペラ24が回転される。プロペラ2のピッチ角が制御部7によって変更されて、各プロペラ2で発生する揚力を調整して、マルチコプター1の動作制御を行うことができる。
第1実施形態に係るマルチコプター1では、第1ギヤ401の回転力がギヤ機構ではなくベルト機構によって、第3のプロペラ23に伝達され、第2ギヤ411の回転力がギヤ機構ではなくベルト機構によって、第4のプロペラ24に伝達される。これによって、ギヤの噛み合い部分から発生する騒音を減らすことができ、住宅地等の近くでマルチコプター1を飛ばしても騒音問題が発生し難い。また、回転伝達機構4で使用されるギヤの数を減らすことができるため、コンパクト設計が可能となり、構造も簡素にすることができる。また、単一の駆動装置3で複数のプロペラ3を回転させることができるため、省スペース化を図ることができる。
〔第2実施形態〕
以下に、図6及び図7を用いて、第2実施形態に係るマルチコプター1Aを説明する。第2実施形態に係るマルチコプター1Aについて、第1実施形態に係るマルチコプター1と相違する構成についてのみ説明し、同一の構成については説明を省略する。図6は、第2実施形態に係るマルチコプターの斜視図である。図7は、第2実施形態に係るマルチコプターの駆動装置及び回転伝達機構の一部を示す斜視図である。
以下に、図6及び図7を用いて、第2実施形態に係るマルチコプター1Aを説明する。第2実施形態に係るマルチコプター1Aについて、第1実施形態に係るマルチコプター1と相違する構成についてのみ説明し、同一の構成については説明を省略する。図6は、第2実施形態に係るマルチコプターの斜視図である。図7は、第2実施形態に係るマルチコプターの駆動装置及び回転伝達機構の一部を示す斜視図である。
第2実施形態に係るマルチコプター1Aは、回転伝達機構4Aの分配構造40Aの構成のみが第1実施形態に係るマルチコプター1と異なっている。第1実施形態に係る分配構造40では、単一の駆動装置3が配置されていたのに対して、第2実施形態に係る分配構造40Aでは、駆動装置3(本発明の「第1の駆動装置」に相当)の他にもう一つ駆動装置3A「本発明の「第2の駆動装置」に相当」が配置されている。第2ギヤ411は、第1ギヤ401とは噛み合わず、駆動装置3Aの出力軸に設けられた第2駆動ピニオン31Aと噛み合い、この駆動ピニオン31Aから伝達された、第1ギヤ401に伝達された回転力とは反対方向の回転力が第2のプロペラ22に伝達される。
第2実施形態に係るマルチコプター1Aでも、住宅地等の近くでマルチコプターを飛ばしても騒音問題が発生し難い、回転伝達機構で使用されるギヤの数を減らすことができるため、コンパクト設計が可能となり、構造も簡素にすることができるといった第1実施形態に係るマルチコプター1と同様の効果を奏する。更に、第2実施形態に係るマルチコプター1Aでは、駆動装置3で第1のプロペラ21及び第3のプロペラ23を回転させ、駆動装置3Aで第2のプロペラ22及び第4のプロペラ24を回転させるため、第1のプロペラ21及び第3のプロペラ23の回転数と、第2のプロペラ22及び第4のプロペラ24の回転数を変えることができ、複数のプロペラ2のピッチ角制御に加えて、回転数によってもマルチコプターのヨー軸制御を行うことがでる。
上述した第1及び第2実施形態は、本発明を適用した実施形態の一例であり、適宜構成を変更することが出来る。例えば、各構成部材の材質、配置、個数、及び種類について、適宜変更することが可能である。以下に第1及び第2実施形態の構成を変更した変形例の一例を説明する。
(変形例)
以下に第1及び第2実施形態の変形例を説明する。
以下に第1及び第2実施形態の変形例を説明する。
(1)第1及び第2実施形態では、駆動装置3は、モータであるがモータ以外の他の駆動装置であってもよい。例えば、エンジンであってもよい。特に第1実施形態では、単一の駆動装置3を搭載する構成であるため、エンジンに置き換え容易になる。エンジンの燃料は、モータのためのバッテリーよりもエネルギー密度が高いため、モータよりもエンジンを採用する方が、マルチコプター1、1Aの滞空可能時間を長くすることができる。
(2)第1及び第2実施形態では、第1ギヤ401及び第2ギヤ411は、騒音発生防止の観点からヘリカルギヤを採用しているが平歯車等の他のギヤを採用してもよい。また、第1原動プーリ402、第1従動プーリ404及び無端ベルト403と、第2原動プーリ412、第2従動プーリ414及び無端ベルト413と、第3原動プーリ43、第3従動プーリ44及び無端ベルト45は、夫々歯付きベルト伝動を採用しているが、平ベルト伝動やVベルト伝動等の他の種類のベルト伝動を採用してもよい。
(3)第1及び第2実施形態では、固定部位201A、202Aが、プロペラホルダー64の可動範囲における最低の角度(図5における第2の回転方向に最も回転した状態)となるような状態に配置されたときに、ブレード201、202が、そのピッチ角が0度以上の所定の角度αになるように、固定部位201A、202Aから延設されているが、取り付け構造によってブレード201、202のピッチ角が0度未満にならないようにするのではなく、専ら制御部7による制御によって、ブレード201、202のピッチ角が0度未満にならないようにしてもよい。
(4)第1及び第2実施形態において、マルチコプター1、1Aの主要な部材は金属であるが、必ずしもこの材質に限定されず、適宜材質を変更することが出来る。
(5)第1及び第2実施形態において、制御部7の配置位置はアーム42であるが、他の位置に配置してもよく、プロペラ2のピッチ角の変更のための構造についても、第1及び第2実施形態のものに限定されない。
(6)第1及び/又は第2実施形態では、ピニオンギヤ31と第1ギヤ401とが直接的に噛み合い、ピニオンギヤ31Aと第2ギヤ411とが直接的に噛み合い、第1ギヤ401と第2ギヤ411とが直接的に噛み合っているが、他のギヤを介して間接的に噛み合っても良い。
(7)第1及び第2実施形態では、第1ギヤ401の回転にともなって第1原動プーリ402及び第3原動プーリ431が回転し、第2ギヤ411の回転にともなって第2原動プーリ412及び第3原動プーリ432が回転し、第1従動プーリ404の回転にともなって第3原動プーリ433が回転し、第2従動プーリ414の回転にともなって第3原動プーリ434が回転するように構成されているが、この作用を実現するための構成は第1及び第2実施形態に記載の構成に限定されない。
1、1A マルチコプター
2 プロペラ
21 第1のプロペラ
22 第2のプロペラ
23 第3のプロペラ
24 第4のプロペラ
201、202 ブレード
3 駆動装置(第1の駆動装置)
3A 駆動装置(第2の駆動装置)
31 ピニオンギヤ(第1駆動ピニオン)
31A ピニオンギヤ(第2駆動ピニオン)
4 回転伝達機構
401 第1ギヤ
4011 シャフト(回転軸)
402 第1原動プーリ
403 無端ベルト
404 第1従動プーリ
4041 シャフト(回転軸)
411 第2ギヤ
4111 シャフト
412 第2原動プーリ
413 無端ベルト
414 第2従動プーリ
43、431、432、433、434 第3原動プーリ
44 第3従動プーリ
45 無端ベルト
6 プロペラ支持機構
600 ダンパー
61 プロペラシャフト
62 プロペラハブ
62A 貫通孔
63 スピンドルシャフト
64 プロペラホルダー
7 制御部
2 プロペラ
21 第1のプロペラ
22 第2のプロペラ
23 第3のプロペラ
24 第4のプロペラ
201、202 ブレード
3 駆動装置(第1の駆動装置)
3A 駆動装置(第2の駆動装置)
31 ピニオンギヤ(第1駆動ピニオン)
31A ピニオンギヤ(第2駆動ピニオン)
4 回転伝達機構
401 第1ギヤ
4011 シャフト(回転軸)
402 第1原動プーリ
403 無端ベルト
404 第1従動プーリ
4041 シャフト(回転軸)
411 第2ギヤ
4111 シャフト
412 第2原動プーリ
413 無端ベルト
414 第2従動プーリ
43、431、432、433、434 第3原動プーリ
44 第3従動プーリ
45 無端ベルト
6 プロペラ支持機構
600 ダンパー
61 プロペラシャフト
62 プロペラハブ
62A 貫通孔
63 スピンドルシャフト
64 プロペラホルダー
7 制御部
Claims (5)
- 回転により揚力を発生する、第1のプロペラ、第2のプロペラ、第3のプロペラ、及び第4のプロペラを含む複数のプロペラと、これらの複数のプロペラを回転させる駆動装置と、この駆動装置から前記複数のプロペラに回転力を伝達する回転伝達機構とを備えたマルチコプターであって、
前記複数のプロペラは、ピッチ角が変更可能に取り付けられ、
前記複数のプロペラのピッチ角を制御する制御部を備え、
前記回転伝達機構は、
前記駆動装置の出力軸に設けられた駆動ピニオンと直接的又は間接的に噛み合い、この駆動ピニオンから伝達された回転力が前記第1のプロペラに伝達される第1ギヤと、
前記第1ギヤと直接的又は間接的に噛み合い、この第1ギヤから伝達された回転力が前記第2のプロペラに伝達される第2ギヤと、
前記第1ギヤとともに回転する第1原動プーリと、
前記第2ギヤとともに回転する第2原動プーリと、
前記第1原動プーリとの間にベルトが掛けられることで、前記第1原動プーリの回転力が伝達され、この回転力が第3のプロペラに伝達される第1従動プーリと、
前記第2原動プーリとの間にベルトが掛けられることで、前記第2原動プーリの回転力が伝達され、この回転力が第4のプロペラに伝達される第2従動プーリと、を備えている、
ことを特徴とするマルチコプター。 - 回転により揚力を発生する、第1のプロペラ、第2のプロペラ、第3のプロペラ、及び第4のプロペラを含む複数のプロペラと、これらの複数のプロペラを回転させる第1及び第2の駆動装置と、この第1及び第2の駆動装置から前記複数のプロペラに回転力を伝達する回転伝達機構とを備えたマルチコプターであって、
前記複数のプロペラは、ピッチ角が変更可能に取り付けられ、
前記複数のプロペラのピッチ角を制御する制御部を備え、
前記回転伝達機構は、
前記第1の駆動装置の出力軸に設けられた第1駆動ピニオンと直接的又は間接的に噛み合い、この第1駆動ピニオンから伝達された回転力が前記第1のプロペラに伝達される第1ギヤと、
前記第2の駆動装置の出力軸に設けられた第2駆動ピニオンと直接的又は間接的に噛み合い、この第2駆動ピニオンから伝達された、前記第1ギヤに伝達された回転力とは反対方向の回転力が前記第2のプロペラに伝達される第2ギヤと、
前記第1ギヤとともに回転する第1原動プーリと、
前記第2ギヤとともに回転する第2原動プーリと、
前記第1原動プーリとの間にベルトが掛けられることで、前記第1原動プーリの回転力が伝達され、この回転力が第3のプロペラに伝達される第1従動プーリと、
前記第2原動プーリとの間にベルトが掛けられることで、前記第2原動プーリの回転力が伝達され、この回転力が第4のプロペラに伝達される第2従動プーリと、を備えている、
ことを特徴とするマルチコプター。 - 前記回転伝達機構は、
前記第1ギヤの回転力を前記第1のプロペラに伝達する第1のプロペラ用プーリ機構と、前記第2ギヤの回転力を前記第2のプロペラに伝達する第2のプロペラ用プーリ機構とを更に備え、
前記第1のプロペラ用プーリ機構と、前記第2のプロペラ用プーリ機構とは、夫々第3原動プーリを有し、
前記第1のプロペラ用プーリ機構における前記第3原動プーリと、前記第1原動プーリとが、前記第1ギヤとともに回転する前記第1ギヤの回転軸に取り付けられ、
前記第2のプロペラ用プーリ機構における前記第3原動プーリと、前記第2原動プーリとが、前記第2ギヤとともに回転する前記第2ギヤの回転軸に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のマルチコプター。 - 複数のプロペラ夫々は、複数のブレードを備え、各ブレードは、ピッチ角がプロペラの空気抵抗が最も小さくなる角度未満にならない取り付け構造で取り付けられている、又は、ピッチ角がプロペラの空気抵抗が最も小さくなる角度未満にならないように前記制御部によって制御される、ことを特徴とする請求項1から3の何れかに記載のマルチコプター。
- 前記複数のプロペラを支持するプロペラ支持機構を備え、
前記プロペラ支持機構は、
直立するプロペラシャフトと、
前記プロペラシャフトの上端に固定され、貫通孔を有するプロペラハブと、
前記プロペラハブにおける前記貫通孔内に挿入されたスピンドルシャフトと、
前記スピンドルシャフトに対して、ピッチ角を変更可能に、前記プロペラを取り付けるプロペラホルダーと、を備え、
前記プロペラハブと前記スピンドルシャフトとの間に、ダンパーが配置されている、
ことを特徴とする請求項1から4の何れかに記載のマルチコプター。
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KR102266989B1 (ko) * | 2021-02-04 | 2021-06-18 | 이제원 | X8형 병렬 하이브리드 멀티콥터 |
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