(57)【要約】  プロペラ羽根の運動を制御するための装置および方法が、開示されている。一つの実施例においては、その装置は、第１の軸で第１の軸線回りにプロペラを回転させる第１のモータを含み得る。その第１のモータに対して固定される第１の信号伝送部は、第１の軸で回転する第２の信号伝送部に信号を伝送できる。第２のモータは、第１の軸により担持され、その第２の信号伝送部からの信号を受信できる。その第２のモータは、羽根の角度を変更するように第１の軸線に対し略直角な第２の軸線の回りにそのプロペラ羽根を第２の軸を介して駆動できる。
2007532370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の羽根部および第２の羽根部を有し、該第１および第２の羽根部が第１の軸線の回りに一緒に回転可能とされ、該第１の軸線に対して略垂直な第２の軸線の回りにお互いに対して回転可能とされるプロペラと、
前記第１の軸線の回りに前記プロペラを回転させるように該プロペラに連結される軸と、
第１の信号伝送部と、
前記軸が回転するとき、前記第１の信号伝送部からの信号を受信するように該軸に連結される第２の信号伝送部と、
前記軸により支えられ、前記信号を受信するように前記第２の信号伝送部に連結され、
前記第１および第２の羽根部を前記第２の軸線回りに回転させるように該第１および第２の羽根部に連結されるアクチュエータと、
を含む推進用システム。
【請求項２】
前記アクチュエータは、カップリングにより前記第１および第２の羽根部に連結される電動機を含み、前記第１および第２の信号伝送部は、前記軸が前記第１の軸線の回りに回転するとき、電気信号を該電動機に伝送するように構成される請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第１および第２の信号伝送部は、機械的でないリンクを介して信号を伝送するように構成される請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記第１および第２の信号伝送部は、電気機械的リンクを介して信号を伝送するように構成される請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の信号伝送部は、回転変圧器の第１の部分を含み、前記第２の信号伝送部は、回転変圧器の第２の部分を含む請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記第２の信号伝送部と前記アクチュエータとの間に連結される周波数弁別器をさらに含み、該周波数弁別器は、前記電気信号が第１の周波数を有する場合、第１の方向に第２の軸線の回りに前記第１および第２の羽根部を回転させるように前記アクチュエータを導き、前記電気信号が前記第１の周波数と異なる第２の周波数を有する場合、第１の方向とは異なる第２の方向に該第２の軸線の回りに該第１および第２の羽根部を回転させるように該アクチュエータを導くように構成される請求項１記載のシステム。
【請求項７】
ギア式カップリングを前記アクチュエータと前記第１および第２の羽根部との間にさらに含む請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記アクチュエータは電気式角度制御用モーターを含み、前記第１および第２の信号伝送部は、前記軸が第１の軸線回りに回転するとき、電気信号を該電気式モーターに伝送するように構成され、
前記システムは、
前記第１の軸線の回りに前記プロペラを回転させるように前記軸に連結される推進用モーターであって、該プロペラが前記角度制御用モーターと該推進用モーターとの間に位置付けられる推進用モーターと、
前記角度制御用モーターと前記第１および第２の羽根部との間に連結され、該角度制御用モーターにより回転可能に駆動される親ねじと、該親ねじにより軸線方向に駆動されるナットであって、該ナットが軸線方向に移動するとき、それぞれ反対方向に羽根部を回転させるように前記第１および第２の羽根部に作動的に連結されるナットとを含むカップリングと、をさらに含む請求項１記載のシステム。
【請求項９】
プロペラ軸により支えられるように構成される角度制御用アクチュエータと、
第１の信号伝送部と、
前記角度制御用アクチュエータに連結される第２の信号伝送部であって、該第２の信号伝送部および角度制御用アクチュエータが前記第１の信号伝送部に対して回転するとき、前記第１の信号伝送部からの電磁気信号を受信する第２の信号伝送部と、
前記角度制御用アクチュエータに連結されるカップリングであって、該角度制御用アクチュエータが作動される場合、前記羽根のピッチ角度を変更するように少なくとも一つのプロペラ羽根部に連結されるように構成されるカップリングと、
を含むプロペラの角度を制御するための装置。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、電動機を含み、前記第１および第２の信号伝送部は、該電動機が前記第１の信号伝送部に対して回転するとき、電気信号を該電動機に伝送するように構成される請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の信号伝送部は、回転変圧器の第１の部分を含み、前記第２の信号伝送部は、回転変圧器の第２の部分を含む請求項９記載の装置。
【請求項１２】
前記第１および第２の信号伝送部は、電気信号を前記角度制御用アクチュエータに伝送するように構成されるスリップリング装置を含む請求項９記載の装置。
【請求項１３】
前記カップリングは、
前記角度制御用アクチュエータにより回転可能に駆動される親ねじと、
該親ねじにより軸線方向に駆動されるナットであって、該ナットが軸線方向に移動するとき、少なくとも一つのプロペラ羽根部を回転させるように少なくとも一つのプロペラ羽根部に作動的に連結可能なナットと、を含む請求項９記載の装置。
【請求項１４】
少なくとも一つのプロペラ羽根を支える回転可能なプロペラ軸と、
前記少なくとも一つのプロペラ羽根の角度を制御するための制御手段であって、前記プロペラ軸により支えられる制御手段と、
前記制御手段を導くための信号伝送手段であって、電磁気信号を該制御手段に導くように構成され、該信号伝送手段の第１の部分が前記回転可能なプロペラ軸とともに回転しないように構成され、該信号伝送手段の第２の部分が該回転可能なプロペラ軸とともに回転するように構成される信号伝送手段と、
を含む推進用システム。
【請求項１５】
前記信号伝送手段は、電気的なスリップリング装置を含む請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記制御手段は、電動回転モーターを含む請求項１４記載のシステム。
【請求項１７】
前記制御手段は、電動モーターと、該モーターと少なくとも一つのプロペラ羽根との間に連結されるように構成される機械的なカップリングとを含む請求項１４記載のシステム。
【請求項１８】
無人飛行用に構成される機体と、
前記機体に連結され、第１の羽根部および第２の羽根部を有し、該第１および第２の羽根部が第１の軸線回りに一緒に回転可能とされ、該第１の軸線に対して略垂直な第２の軸線の回りにお互いに対して回転可能であるプロペラと、
前記プロペラに連結され、前記第１の軸線の回りに前記プロペラを回転させる軸と、
前記軸に連結され、前記第１の軸線の回りに該軸を回転させる推進用モーターと、
第１の信号伝送部と、
前記軸に連結され、該軸が回転するとき、前記第１の信号伝送部からの信号を受信する第２の信号伝送部と、
前記軸により支えられ、前記信号を受信するように前記第２の信号伝送部に連結されるアクチュエータであって、前記第１および第２の羽根部に連結され、前記第２の軸線の回りに該第１および第２の羽根部を回転させるアクチュエータと、
を含む無人飛行体。
【請求項１９】
前記第１および第２の信号伝送部は、前記軸が回転するとき、電磁気信号を前記アクチュエータに伝送するように構成される請求項１８記載の無人飛行体。
【請求項２０】
前記プロペラは、前記アクチュエータおよび前記推進用モーター相互間に位置付けられる請求項１８記載の無人飛行体。
【請求項２１】
前記アクチュエータと前記第１および第２の羽根部との間に連結されるカップリングであって、
前記アクチュエータにより回転可能に駆動される親ねじと、
該親ねじにより軸線方向に駆動されるナットであって、該ナットが軸線方向に移動するとき、それぞれ反対方向に羽根部を回転させるように前記第１および第２の羽根部に作動的に連結されるナットと、を含むカップリングをさらに含む請求項１８記載の無人飛行体。
【請求項２２】
電磁気信号を回転用プロペラ軸により支えられるアクチュエータに伝送し、
前記回転用プロペラ軸により支えられるプロペラ羽根のピッチ角を変更するように前記電磁気信号を介して前記アクチュエータを作動させることを含む航空機のプロペラ羽根の角度を制御する方法。
【請求項２３】
ピッチ角を変更することは、前記プロペラ軸により支えられる機械的なカップリングを介して前記アクチュエータからの機械的な信号を前記プロペラ羽根に伝送することを含む
請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
電磁気信号を伝送することは、電気信号を電動機に伝送することを含む請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
電磁気信号を伝送することは、回転変圧器を介して電気信号を電動機に伝送することを含む請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
第１の周波数で電気信号を伝送することにより、第１の方向に前記プロペラ羽根のピッチ角を変更するように前記アクチュエータを導き、
前記第１の周波数と異なる第２の周波数で電気信号を伝送することにより、第１の方向とは反対の第２の方向に前記プロペラ羽根のピッチ角を変更するように前記アクチュエータを導くことをさらに含む請求項２２記載の方法。
【請求項２７】
前記プロペラ羽根は、推進用モーターにより、駆動され、前記アクチュエータを作動させることは、該推進用モーターとして該プロペラの向かい側に位置付けられるアクチュエータを作動させることを含む請求項２２記載の方法。
【請求項２８】
前記プロペラ羽根は、推進用モーターにより、駆動され、該推進用モーターとして該プロペラの同じ側に位置付けられるアクチュエータを作動させることを含む請求項２２記載の方法。
【請求項２９】
前記プロペラ軸により支えられるプロペラ羽根のピッチ角を変更することは、
ナットのスロット内にプロペラ羽根により支えられ、該羽根のピッチ軸線に対し偏心したピンを受け止め、
前記ナットにより係合される親ねじを、親ねじ軸線の回りに回転させることにより、前記ピッチ軸線の回りにそれぞれ反対方向に前記プロペラ羽根を回転させ、
前記ナットを前記親ねじ軸線に沿って移動させることを含む請求項２２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね、例えば、無人飛行体に動力を供給するために使用されるプロペラの角度を制御するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な角度機構が、代表的に、プロペラ即ち、回転駆動式の固定翼機、および、ヘリコプターに用いられ、これらの飛行体の性能を改善する。様々な角度機構は、羽根が回転するとき、羽根により生じる力の方向および大きさを制御するように羽根の迎え角を調整する。例えば、そのような機構は、固定翼機に使用され、様々な気流速度で羽根の角度を最適にし、逆推力をもたらす。そのような機構は、ヘリコプターに使用され、回転羽根により生じる揚力を制御する。
【０００３】
回転用プロペラ羽根の角度を変更するための既存の装置の一つは、「斜板カム」機構を含む。この機構は、プロペラ駆動軸に略平行に配されるリニアーアクチュエータと、そのプロペラにより回転する斜板カムとを含む。そのアクチュエータは、駆動軸に対し垂直な軸回りに互いに対してプロペラ羽根を回転させるようにスラストベアリングを介してその斜板カムを前進させる。既存の他の装置は、油圧により駆動される変角機構を含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の双方の装置は、幾つかの短所がある。例えば、双方の装置は、比較的重く、かなりの内部摩擦損失を有しており、その装置が搭載される航空機の性能も低下させる。さらに、油圧システムは、流体漏れを起こし易い場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下の概要は、読者の便宜のためだけにもたらされ、請求の範囲に記載の本発明を制限するものではない。本発明の一つの形態に従う推進用システムは、第１の羽根部および第２の羽根部を有し、第１および第２の羽根部が第１の軸線の回りに一緒に回転可能とされ、第１の軸線に対して略垂直な第２の軸線の回りにお互いに対して回転可能とされる。軸が、第１の軸線の回りにプロペラを回転させるようにプロペラに連結可能とされる。そのシステムは、さらに、第１の信号伝送部と、軸が回転するとき、第１の信号伝送部からの信号を受信するように軸に連結される第２の信号伝送部と、を含み得る。
【０００６】
そのシステムは、またさらに、軸により支えられ、信号を受信するように第２の信号伝送部に連結されるアクチュエータを含むことができる。そのアクチュエータは、第１および第２の羽根部を第２の軸線回りに回転させるように第１および第２の羽根部に連結可能とされる。
【０００７】
本発明のさらなる特別な特徴において、第１および第２の信号伝送部は、電気機械的リンクを介して信号を伝送するように構成され得る。例えば、第１および第２の信号伝送部が、回転変圧器の一部を含むことができる。他の実施例において、第１および第２の信号伝送部が、電気信号をアクチュエータに伝送するように構成されるスリップリング装置を含むことができる。
【０００８】
また、本発明は、航空機のプロペラ羽根の角度を制御するための方法について述べられる。本発明の一つの形態に従う方法は、回転用プロペラ軸により支えられるアクチュエータに電磁気信号を伝送することを含む。その方法は、さらに、回転用プロペラ軸により支えられるプロペラ羽根のピッチ角を変更するように電磁気信号を介して前記アクチュエータを作動させることを含む。さらに特別な形態においては、その方法は、ナットのスロット内にプロペラ羽根により支えられる偏心ピンを受け止めることを含む。またさらに、その方法は、ナットにより係合される親ねじを、親ねじ軸線の回りに回転させることにより、ピッチ軸線の回りにそれぞれ反対方向にプロペラ羽根を回転させ、ナットを親ねじ軸線に沿って移動させることを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下の開示は、プロペラ、または他の回転翼の制御、例えば、航空機におけるプロペラの角度を制御するためのシステムおよび方法を説明する。
【００１０】
ある具体的な詳細は、本発明の様々な実施例の完璧な理解をもたらすように以下の説明および図１〜図７Ｅにおいて述べられる。
【００１１】
可変ピッチ機構に関連づけて語られることの多い周知の構造、システム、および、方法は、本発明の様々な実施例における説明を徒に不明瞭にすることを避けるために以下の詳細において、示されてなく、または説明されていない。また、該当する技術分野における当業者は、本発明におけるその他の実施例が後述の幾つかの詳細なしに実行され得ることを了解するだろう。
【００１２】
図１は、本発明の実施例に従い構成される推進用システム１００における部分概略的な一部破断した等角投影図である。この実施例における一形態において、推進用システム１００は、第１、即ち、一次軸１２１によりプロペラ１１０に連結される第１、即ち、１次モータ１２０（例えば、推進用モータ）を含んでいる。第１のモーター１２０は、往復動エンジン（図１に示されるような）、または、タービンエンジン、電気エンジン、またはロータリーエンジンのような他のエンジンを含み得る。プロペラ１１０は、それぞれ共通の羽根用ヘッド１１２に連結される１個以上の羽根、即ち、羽根部１１１（二つの羽根が図１に示される）を含み得るものである。この実施例における一つの形態において、各羽根１１１は、ねじ付き溶接スタッド１１４およびナット１１８により、羽根用ヘッド１１２に連結されている。スラストワッシャー１１３は、プロペラ１１０が回転するとき、羽根１１１により生じる遠心荷重に耐える。羽根用ヘッド１１２は、第１の軸１２１に連結されており、第１のモータ１２０により生じる回転運動をプロペラ１１０に対し伝達する。第１の軸１２１は、第１の軸１２１に固定されるインナーレースと、第１の軸１２１の回りに配されるベアリングサポート１２２に連結されるアウターレースとを有するラジアルベアリング１２３に連結され得る。従って、ベアリングサポート１２２およびベアリング１２３は、第１の軸１２１およびプロペラ１１０が第１の軸線１１５の回りに回転するとき、第１の軸１２１およびプロペラ１１０を支持している。
【００１３】
推進用システム１００は、さらに、第１の軸線１１５に略垂直に配される第２の軸線１１６の回りに各羽根１１１をそれぞれ反対方向に回転させる変角装置１４０を含む。この実施例における一つの形態において、変角装置１４０は、第１の軸１２１とともに回転するように第１の軸１２１内に収容される第２のモーター（可変ピッチモーター）１４３を含んでいる。可変ピッチモーター１４３は、第１の軸１２１および羽根用ヘッド１１２を通じて同軸上にギアヘッド１４４およびカップリング（継手）１５０まで延在する第２の軸１４２に連結されている。カップリング１５０および羽根１１１の付け根は、スピナー（図１において図示されていない）内に収容可能とされる。カップリング１５０は、第２の軸１４２を羽根１１１に作動的に連結させる。従って、第１の軸１２１が回転する場合、可変ピッチモーター１４３、第２の軸１４２、カップリング１５０、およびプロペラ１１０は、一つのユニットとして回転することができる。また、可変ピッチモーター１４３は、より詳細に後述されるように、羽根１１１の角度を制御するように第１の軸１２１に対して第２の軸１４２を回転させることができる。
【００１４】
図１に示される実施例における一形態において、カップリング１５０は、二つのウォームギヤ１５２に係合されるウォーム１５１を含み、二つのウォームギヤ１５２は、ウォーム１５１が第１の軸１１５の回りに回転するとき、それぞれ反対方向に回転する。二つのウォームギヤ１５２は、それぞれ、その結果として羽根１１１に連結される平歯車１５３の列に連結される。従って、ウォーム１５１が第１の軸線１１５回りに第１の軸１２１に対して回転するとき、各羽根１１１は、第２の軸線１１６の回りにそれぞれ反対方向に回転し、羽根１１１のピッチ角を変更する。
【００１５】
図１に示される実施例における他の形態において、可変ピッチモーター１４３は、信号伝送リンク１３０からの出力を受信する。この実施例における特別な特徴において、信号伝送リンク１３０は、回転中の第１の軸１２１内に収容される回転中の可変ピッチモーター１４３に対し電気信号（例えば、電気出力）を伝送する回転変圧器を含み得る。従って、信号伝送リンク１３０は、固定部１３２（一次モーター１２０に対して固定されている）および回転部１３１（第１の軸１２１に対して固定されるが、一次モーター１２０に対して回転する）を含み得る。固定部１３２は、ブラケット１３３に連結可能とされ、その結果として、ベアリングサポート１２２により支持されている。従って、固定部１３２は、第１の軸１２１とともに回転しない。電気出力が固定部１３２に印加される場合、固定部が電磁場をもたらし、回転部１３１が回転する。従って、電気信号が、第１の軸１２１が回転のとき、および第１の軸１２１が静止（例えば、一次モーター１２０が動作していないとき）のときの双方において、その二つの部分相互間における直接的な機械的接触なく、固定部１３２から回転部１３１まで伝播される。他の実施例において、信号伝送リンク１３０は、例えば、ブラシ、ローター装置、またはスプリットリング装置などの電気信号を回転用可変ピッチモーター１４３に伝送するための他の装置を含み得る。
【００１６】
可変ピッチモーター１４３は、回転部１３１からの出力を受信することができる。回転部１３１と可変ピッチモーター１４３との相互間に連結される随意のモーター用サーキットリー１４１は、可変ピッチモーター１４３に送信される以前に信号伝送リンク１３０によりもたらされる電気信号を調整か、または修正できる。例えば、信号伝送リンク１３０により伝送される信号は、ＡＣ信号である場合、モーター用サーキットリー１４１は、その信号を変調可能である。可変ピッチモーター１４３がＤＣモーターである場合、モーター用サーキットリー１４１は、ＤＣ可変ピッチモーター１４３を作動させるのに適するように着信するＡＣ電気信号を直流に変えることができる。いずれの実施例においても、可変ピッチモーター１４３は、変角軸１４２を回転させ、従って、羽根１１１の角度を調整するように信号伝送リンク１３０を介して電気出力を受信できる。モーター用サーキットリー１４１のさらなる一面は、図５を参照して以下に説明される。
【００１７】
図１を参照して上述された推進用システム１００の実施例における一つの特徴は、可変ピッチモーター１４３が比較的小型で、第１の軸１２１内に収容される点にある。この装置の利点は、可変ピッチモーター１４３の重量が、比較的少なくでき、推進用システム１００に対し変角機能を付加するうえでの重量の影響を低減できる点にある。この特徴は、軽量航空機、例えば、比較的小さな無人飛行体（ＵＡＶ）に変角装置を取り付ける場合、特に有用である。この装置の他の利点は、可変ピッチモーター１４３が、第１の回転軸線１１５から半径方向外方にかなりの距離に及ばない点にある。従って、可変ピッチモーター１４３は、第１の軸１２１およびプロペラ１１０を回転させ、および／または停止させるために要される力に、小さくおよび／または無視できる影響を及ぼす。上述の装置のさらなる利点は、可変ピッチモーター１４３が回転用一次軸１２１により支持されているので力またはトルク（電磁気力を除く）を回転領域を横切って伝達することが不要である点にある。従って、そのような力またはトルクに典型的に関連付けられる摩擦損失が回避されることによって、システム１００の効率を向上させる。
【００１８】
図１に示されるシステム１００の実施例における他の特徴は、プロペラ１１０がカップリング１５０と第１のモーター１２０との間に位置付けられる点にある。従って、プロペラ１１０は、カップリング１５０を収容するようにプロペラ１１０と第１のモーター１２０との間に空間を必要とすることなく、第１のモーター１２０に比較的近いところに位置付け可能とされる。この装置の利点は、変角機構１４０の付加にもかかわらず、第１の軸１２１の長さが比較的短くできる点にある。結果として、曲げモーメントがカップリング１５０の存在により僅かに増大するけれど、第１の軸１２１における曲げモーメントは、プロペラ１１０を第１のモーター１２０から遠く離隔させて位置付けることにより増大することがないだろう。
【００１９】
図１に示されるシステム１００の実施例におけるもう一つの特徴は、信号伝送リンク１３０における固定部１３２および回転部１３１が、お互いに対して動いているとき、互いに機械的接触がない点にある。従って、これらの部品が、互いに機械的に接触している部品よりも摩擦の結果として摩耗する可能性が高くない。また、この装置は、固定部１３２と回転部１３１との相互間の電気的（および電気的ノイズ）の絶縁性をもたらすことができる。信号伝送リンク１３０が回転変圧器を含む場合、この装置は、伝送された信号の電圧を上昇または下降させるために使用可能とされる。
【００２０】
他の実施例において、プロペラ１１０の角度は、回転用軸１２１に対し非接触の信号伝送リンクをもたらしながら、図１に示されるものとは異なる装置を有するカップリングにより制御可能とされる。例えば、図２Aに示されるように、第１の軸１２１が、矢印Bにより示されるようにプロペラ羽根１１１を回転させるためにカップリング２５０を含む変角装置２４０に連結される可変ピッチモーター２４３を収容することができる。この実施例における一つの特徴において、カップリング２５０は、二つのアーム２５４を含み、それぞれは、二つの羽根１１１のうちのひとつを回転させる。この装置におけるさらに詳細は、図２Ｂを参照し以下に説明される。
【００２１】
図２Ｂは、図２Ａを参照して上述された装置における部分破断図であり、部分的な概略図である。図２Ｂに示されるように、可変ピッチモーター２４３は、アームサポート２５５のねじ孔２５６にねじ込まれ係合するねじ付親ねじ２５７に連結可能とされる。サポートアーム２５５は、図２Ａに示される二つのアーム２５４（図２Ｂに見えるのが一方である）に旋回可能に連結される。可変ピッチモーター２４３が回転するとき、ねじ付親ねじ２５７は、矢印Ｃにより示されるように、回転し、軸線方向にアームサポート２５５を駆動する。アームサポート２５５が軸線方向に移動するとき、複数のアーム２５４は、旋回し、第２の軸線１１６の回りにそれぞれ反対方向にプロペラ羽根１１１を回転させ、従って、プロペラ１１０の角度を変更する。スピナー２１７は、カップリング２５０の周りに空力的形状が付けられた保護筐体をもたらす。
【００２２】
図３Ａに示される他の装置において、第１の軸１２１は、変角軸３４２に連結され上述の可変ピッチモーター２４３とほぼ同様な可変ピッチモーター３４３ａを収容する。そしてまた、変角軸３４２は、ベベルピニオン３５１に連結される。ベベルピニオン３５１は、それぞれ、プロペラ羽根１１１のうちの一つに連結される対向する複数のベベルギア３５２に係合する。可変ピッチモーター３４３ａが変角軸３４２を回転させるとき、ベベルピニオン３５１は、それぞれ、反対方向にプロペラ羽根１１１を反対方向に回転させ、羽根１１１の角度を変更する。
【００２３】
またさらなる実施例において、上述の可変ピッチシステムは、他の機構を有することができる。例えば、図３Ｂに示される実施例において、可変ピッチモーター３４３ｂは、第１のモーター１２０（図１）に対向するプロペラ１１０側、例えば、スピナー２１７内に収容可能とされる。可変ピッチモーター３４３ｂは、リードにより（図３Ｂに示されていない）信号伝送リンク１３０（図１）の回転部１３１（図１）に連結される。可変ピッチモーター３４３ｂが回転するとき、可変ピッチモーターがベベルピニオン３５１および複数のかさ歯車３５２を回転させ、上述とほぼ同様な方法でプロペラ羽根１１１の角度を変更する。
【００２４】
図３Ｃは、可変ピッチモーター３４３ｃもスピナー２１７内に位置付けられる本発明の他の実施例に従う装置を示す。可変ピッチモーター３４３ｃは、第１のインターナルリングギヤー３５７ａおよび第２のインターナルリングギヤー３５７ｂをそれぞれ、反対方向に駆動するウォーム３５３に連結されている。各インターナルリングギヤー３５７ａ、３５７ｂは、ウォーム３５３が可変ピッチモーター３４３ｃにより回転せしめられるとき、プロペラ羽根１１１の角度を変更するように、プロペラ羽根１１１の一方に取り付けられる。ウォーム３５３とインターナルリングギヤー３５７ａ，３５７ｂとの相互間におけるカップリングのさらなる詳細は、図３Ｄを参照して以下に説明される。
【００２５】
図３Ｄを参照するに、ウォーム３５３は、第１のウォームギヤー３５４ａおよび第２のウォームギヤー３５４ｂをそれぞれ反対方向に回転させる。第１のウォームギヤー３５４ａは、そしてまた、第１のインターナルリングギヤー３５７ａに係合する第１の駆動平歯車３５５ａに取り付けられている。第２のウォームギヤー３５４ｂは、そしてまた第２のインターナルリングギヤー３５７ｂに係合する第２の駆動平歯車（第１のインターナルリングギヤー３５７ａの真下の見えないところに隠される）に取り付けられている。また、図３Ｄに示される機構は、１個以上のサポート平歯車３５６を含んでいる（２個が、第１のサポート平歯車３５６ａおよび第２のサポート平歯車３５６ｂとして図３Ｄに示される。）第１のサポート平歯車３５６ａは、独立に回転するが、第１のウォームギヤー３５４ａおよび第１の被動平歯車３５５ａと同軸上にある。第２のサポート平歯車３５６ｂは、独立に回転するが、第２のウォームギヤー３５４ｂおよび第２の被動平歯車と同軸上にある。従って、複数のサポート平歯車３５６は、ウォーム３５３および複数のインターナルリングギヤー３５７に対して複数のウォームギヤー３５４を支持する。図３Ｃ〜図３Ｄに示される装置は、十分なギヤ減速をもたらすことができ、その結果、比較的小さく、低トルクの可変ピッチモーター３４３ｃの使用を可能にする。また、この装置は、小型化した空間に収め、可変ピッチシステムの慣性モーメントを低減でき、そしてまた、軽量化された部品を支持できる。この装置におけるさらなる側面において、ウォーム３５３によりプロペラ羽根１１１に加えられるトルクは、プロペラ羽根１１１のピッチ角とは無関係であり、可変ピッチモーター３４３ｃおよび連動する駆動系は、動作における変角の範囲の両極端で高負荷（たぶんまれに起きる）を吸収するような大きさに作られる必要がない。またさらなる実施例において、変角装置は、またさらなる装置を有することができる。
【００２６】
図３Ｅは、本発明の他の実施例に従って構成される変角装置３４０を有するシステム３００を示す。変角装置３４０は、第１の軸１２１により支えられる可変ピッチモーター３４３ｅを含み、スピナー２１７内に収容される。可変ピッチモーター３４３ｅは、カップリング３５０を介してプロペラ羽根１１１に連結可能とされる。この実施例における一つの特徴においては、カップリング３５０は、可変ピッチモーター３４３ｅにより回転可能に駆動され、ナット３６０に係合する親ねじ３５７を含み得る。ナット３６０は、一対のスロット３６１（一方が、図３Ｅにおいて見える）を含み、それぞれのスロットは、そしてまた、ブレードベース３６３を介して対応するプロペラ羽根１１１の一方に連結される対応するピボットピン３６２を受け止める。各ピボットピン３６２は、第２の軸線１１６を基準として偏心しており、偏心軸線１１６の両側に配置可能とされる（例えば、図３Ｅにおいて明白であり、上部羽根１１１に連結されるピボットピン３６２は、第２の軸線１１６に対し見る人に向けて配され、下部羽根１１１に連結されるピボットピンは、図３Ｅの平面の下に、見る人から離れて配置可能とされる）。親ねじ３５７が回転するとき、親ねじは、ナット３６０を移動させる。ナット３６０が移動したとき、ナットは、第２の軸線
の回りに偏心ピン３６２を回転させる。その結果として、矢印Ｂにより示されるように、第２の軸線１１６の回りにそれぞれ反対方向に複数の羽根１１１を回転させる。
【００２７】
可変ピッチモーター３４３ｅは、信号伝送リンク３３０により作動され、制御可能とされる。一つの実施例において、信号伝送リンク３３０は、図１を参照して上述したものとほぼ同様な回転変圧器を含み得る。そのような信号伝送リンクは、可変ピッチモーター３４３ｅが交流モーターの場合、実施可能とされる。他の実施例において（例えば、可変ピッチモーター３４３ｅが直流モーターの場合）、信号伝送リンク３３０は、回転用第１の軸１２１の境界を横切って電磁信号を伝送する電気機械的に係合される一組のスリップリングを含み得る。例えば、信号伝送リンク３３０は、回転用スリップリング３３１に電気機械的に接触させる固定接点３３２を含むことができる。スリップリング３３１は、電線３３４により可変ピッチモーター３４３ｅに接続されている。他の実施例において、信号伝送リンク３３４は、他の装置を含むことができる。
【００２８】
上述のいずれの装置においても、プロペラ１１０にもたらされるピッチ角の変更における方向および範囲は、例えば、自動式または半自動式で制御可能とされる。例えば、図４に示されるように、プロペラ１１０の角度を制御するためのシステム４６０は、ドライバー４６１に入力信号をもたらす入力装置４６６を含んでいる。この実施例における一つの特徴において、入力装置４６６は、オペレータ操作用ノブまたは、他の操作装置でもよい。他の実施例においては、入力装置４６６は、ドライバー４６１に供給される信号を自動的に発生するコンピュータ用読み取り可能な媒体（例えば、ソフトウェア、またはハードウェア）を含み得る。ドライバー４６１は、上述のものとほぼ同様な方法で第１の軸１２１（図１）の回転範囲を横切って信号を伝送する回転可能な信号伝送リンク４３０に信号をもたらすことができる。スイッチ４６３は、ドライバー４６１によりもたらされる信号がプロペラ羽根１１１を第１の方向（例えば、プロペラのピッチ角を増大させるため）または、第２の方向（例えば、プロペラのピッチ角を減少させるため）にプロペラ羽根１１１を回転させるかどうかを決定する。それから、その信号は、調整され、別の方法で処理され、羽根１１１の角を変更するように可変ピッチモーター４４３に伝送される。
【００２９】
この実施例のさらなる特徴において、システム４６０は、プロペラ１１０の角度が変更される範囲を自動または半自動的に制御するようにフィードバック装置を含めることもできる。この実施例における特別な特徴において、プロペラ１１０の角度は、第１のモーター１２０および／または第１の軸の回転速度（１分あたりの回転数、即ち、ｒｐｍ）が、常に一定であるように制御可能とされる。第１のモーター１２０は、典型的には、この回転速度の表示をもたらす回転速度計を含んでいる。回転速度計からの信号は、第１のフィードバックループ４６７ａを介して入力装置４６６に供給可能とされる。その結果として、プロペラ１１０の角度は、第１のモーター１２０の回転速度を一定に維持するように連続的または半連続的な方法で更新可能とされる。他の装置においては、プロペラ１１０の羽根１１１のピッチ角が、直接的に測定可能とされ、この情報が、第１のフィードバックループ４６７ａに加えて、または、それに代えて、第２のフィードバックループ４６７ｂを介して供給されてもよい。例えば、システム４６０は、非接触式で羽根１１１のピッチ角を決定し、第２のフィードバックループ４６７ｂを介してピッチ角の直接的な表示をもたらす磁気センサーまたは光学センサーを含み得る。この実施例の一つの特徴において、第２のフィードバックループ４６７ｂにより供給される信号が、羽根１１１を所定のピッチ角で維持するように入力装置４６６により供給される信号を自動的に調整することができる。他の実施例において、第２のフィードバックループ４６７ｂは、それから、いかなる所望のピッチ角ももたらすように入力装置４６６で信号を調整することができる操作者に対し信号を供給することができる。
【００３０】
図５は、図４を参照して上述したシステム４６０の特徴における配線図である。この実施例における一つの特徴において、ドライバー４６１は、電気的信号を信号伝送リンク４３０（例えば、回転変圧器）の固定部５３２（例えば、固定側巻線）に供給する。その電気信号は、信号伝送リンク４３０の回転部５３１（例えば、回転側巻線）に伝送される。それから、その信号は、可変ピッチモーター４４３に伝送される以前にスイッチ４６３に供給される。
【００３１】
この実施例における一つの特徴において、スイッチ４６３は、ディレクションスイッチ（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  ｓｗｉｔｃｈ）５６８に連結される周波数弁別器５６５を含む。
周波数弁別器５６５に伝送される信号の周波数が閾値以下であるならば、ディレクションスイッチ５６８は、第１の位置をとり（図５に示される）、第１のＭＯＳＦＥＴのゲート５６９ａ（ダイオードが内蔵されている）を第１の設定値で設定し、第１の極性の信号を可変ピッチモーター４４３に供給する。その信号の周波数が閾値を越えるならば、ディレクションスイッチ５６８の位置は、変更し、第２のＭＯＳＦＥＴのゲート５６９ｂが信号を逆の極性の可変ピッチモーター１４３に信号を供給するように作動される。従って、ドライバー４６１は、スイッチ４６３に供給される信号の周波数に基づいて可変ピッチモーター４４３の方向を変更するように使用可能とされる。他の実施例において、ドライバー４６１により供給される信号の他の特徴は、可変ピッチモーター４４３の方向を変えるために使用可能とされる。例えば、信号の振幅が、第１の方向（例えば、信号が閾値の振幅以下の場合）または第２の方向（例えば、信号が閾値の振幅を超える場合）に可変ピッチモーター４４３を向けるように使用可能とされる。
【００３２】
図６は、上述のいずれかの変角装置が取り付けられ得る無人飛行体６００の部分概略的な等角投影図である。この実施例における一つの特徴において、無人飛行体６００が、胴体６０１と、胴体６０１から外方に延在する一対の翼６０２と、飛行中、飛行体６００を推進するように胴体６０１の後部に位置付けられるプロペラ６１０とを含むことができる。各翼６０２は、横方向の安定性および制御のための上方に延在する小翼６０３を含み得る。この実施例における他の特徴において、飛行体６００は、カメラ６０４、またはジンバル装置６０５により支持される他の積荷を運ぶことができる。カメラ６０４は、飛行体６００の機首６０７内における監視用ドーム６０６の背後に位置付けられ得る。カメラ６０４は、捕捉するように、および／または、地上、海中、または空中に配される目標物を追跡するように飛行体６００に対して移動可能とされる。
【００３３】
他の実施例において、上述のいずれかの変角装置は、図６に示されるものとは異なる構成を有する飛行体とともに使用可能とされる。例えば、図７Ａに示される一つの実施例において、飛行体７００ａは、概ね、アンスウェプトウイング（ｕｎｓｗｅｐｔ  ｗｉｎｇｓ）７０２ａを含み得る。図７Ｂに示される他の実施例においては、飛行体７００ｂは、前進翼７０２ｂを含み得る。図７Ｃに示されるまた他の実施例においては、飛行体７００ｃは、三角翼７０２ｃを含み得る。またさらなる実施例において、その飛行体が、上述したそれらとは異なる、および／または、異なって構成される推進用システムを有することができる。例えば、図７Ｄに示されるように、飛行体７００ｄが、機首に搭載されるプロペラ７１０ｄを含み得る。図７Ｅに示される一つ実施例において、飛行体７００ｅが、複数の翼のうち一つにそれぞれ搭載される双発プロペラ７１０ｅも含むことができる。またさらなる実施例において、その飛行体は、上述の１個以上の変角装置を活かす他の構成を有することができる。
【００３４】
上述の内容から、本発明の特定の実施例が説明の目的で本明細書中で説明されたものであり、様々な変更が本発明から逸脱することなくなされてもよいことは了解されるだろう。例えば、上述のいずれかの変角装置が、ＵＡＶ（無人飛行体）などの小さな飛行体、大きな民間、または軍事用の飛行体、および／または、飛行体でないシステムに取り付け可能とされる。飛行体でない適したシステムは、船舶の推進用システム、および、風車などの据え置き型のシステムを含む。他の実施例において、信号伝送リンクは、電気信号（例えば、光学的信号）ではない電磁気の信号を導くように使用可能とされる。特別の実施例の関連で説明される本発明の特徴は、他の実施例において組み合わされたり、または、排除されてもよい。例えば、スピナーの外側に配されるピッチアクチュエータとの関連で図１〜図３Ａを参照して上述されたカップリング装置が、更なる実施例におけるスピナー内に配されるピッチアクチュエータに対し適用可能とされる。さらに、本発明のある実施例に関連付けられた利点が、それらの実施例の関連で説明されたが、他の実施例も、また、そのような利点を発揮し、また、必ずしもすべての実施例が、そのような利点を発揮する必要がないが、本発明の範囲内である。従って、本発明は、添付した請求の範囲を除いて、制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例に従うプロペラ羽根の角度を変更するための装置における部分概略的な一部破断した等角投影図である。
【図２Ａ】本発明の他の実施例に従うリードスクリュー付きのプロペラの角度を変更するための装置における部分概略的な等角投影図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示される装置における部分破断図である。
【図３Ａ】本発明のさらなる実施例に従うプロペラ羽根の角度を変更するための装置における部分概略的な一部破断した等角投影図である。
【図３Ｂ】本発明のさらなる実施例に従うプロペラ羽根の角度を変更するための装置における部分概略的な一部破断した等角投影図である。
【図３Ｃ】本発明のさらなる実施例に従うプロペラ羽根の角度を変更するための装置における部分概略的な一部破断した等角投影図である。
【図３Ｄ】本発明のさらなる実施例に従うプロペラ羽根の角度を変更するための装置における部分概略的な一部破断した等角投影図である。
【図３Ｅ】本発明のさらなる実施例に従うプロペラ羽根の角度を変更するための装置における部分概略的な一部破断した等角投影図である。
【図４】本発明におけるもう一つの実施例に従うプロペラ羽根の角度を変更するためのシステム示すプロック図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例に従うプロペラ羽根における双方向の角度変化をもたらす装置の概略図である。
【図６】本発明の実施例において可変角度システムが備え付けられ得る航空機の部分的な概略図である。
【図７Ａ】本発明の他の実施例に従って可変角度システムが備え付けられ得る航空機の部分的な概略図である。
【図７Ｂ】本発明の他の実施例に従って可変角度システムが備え付けられ得る航空機の部分的な概略図である。
【図７Ｃ】本発明の他の実施例に従って可変角度システムが備え付けられ得る航空機の部分的な概略図である。
【図７Ｄ】本発明の他の実施例に従って可変角度システムが備え付けられ得る航空機の部分的な概略図である。
【図７Ｅ】本発明の他の実施例に従って可変角度システムが備え付けられ得る航空機の部分的な概略図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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