(57)【要約】    【解決手段】  無人航空機（ＵＡＶ）は、制御システムと、当該制御システムからの制御信号に応答して揚力を生成し、前記ＵＡＶを方向付けるスラスター（４、５）とを含むスラスト本体（１）を有する。球形のフェンダーケージ（２）は、スラスト本体（１）を囲む。スポーク（２０９、２１０）は、前記スラスト本体から延長して球面状のスラストベアリング（２２１）を支持し、前記スラストベアリング（２２１）は、前記フェンダーケージ（２）が、いかなるジンバル機構も使用せずに前記スラスト本体（１）から分離され、任意の球面方向へ自由に回転できるよう、前記フェンダーケージの内側の球面に抗して自由にスライドできる。  【選択図】      図２−２
2021532020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律航空機であって、
スラスト本体（１）と、
前記スラスト本体（１）から放射状に延長したスポーク（２０９、２１０）であって、前記スラスト本体（１）から共通の半径でスラストベアリング（２２１）により提供される凸球面状のベアリング面を配設するためのスポーク（２０９、２１０）と、
フェンダーケージ（２）であって、前記共通の半径と等しい半径を伴う球面状の内側のベアリング面を有することにより、当該フェンダーケージ（２）は、前記スラストベアリングと当該フェンダーケージの内面との係合により、前記スラスト本体（１）から一定距離において支持され、当該フェンダーケージ（２）は、前記スラスト本体（１）の周囲で全球面方向に自由に回転できる、フェンダーケージと
を有する自律航空機。
【請求項２】
請求項１記載の自律航空機において、前記フェンダーケージは、開口部を画成して全方向で空気の自由な流通を容易にする要素（２０１．１、２０２．１）を有し、前記スラストベアリング面は、常に前記通路のいずれかの全長にわたるようサイズ調整されて、前記要素（２０１．１、２０２．１）のうちの少なくとも２つに係合するものである自律航空機。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の自律航空機において、前記フェンダーケージ（２）は、２つの同様にサイズ調整された半球状の部分から製作されるものである自律航空機。
【請求項４】
請求項３記載の自律航空機において、前記半球状の部分は、リムリング（２０３）およびリムリング（２０４）により、分離可能に外周を接合できるものである自律航空機。
【請求項５】
請求項４記載の自律航空機において、各リムリング（２０３、２０４）は、相補的なねじ山を有するものである自律航空機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の自律航空機において、前記各スラストベアリング（２２１）は、ディスクを有するものである自律航空機。
【請求項７】
請求項６記載の自律航空機において、前記ディスクは凹状である自律航空機。
【請求項８】
請求項７記載の自律航空機において、前記ディスクは、空気の流れを容易にするため、開口部により穴が開けられるものである自律航空機。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の自律航空機において、前記スラストベアリング（２２１）または前記スポーク（２０９、２１０）のうちの一方がスピゴット（２１９）を呈し、他方がスリーブ（２２０）を呈することにより、前記スピゴットを前記スリーブ内に受容することで、前記スラストベアリング（２２１）は前記スポークに取り付けられるものである自律航空機。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の自律航空機において、前記スラストベアリング（２２１）は、摩擦低減材から製作されるものである自律航空機。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の自律航空機において、前記スラストベアリングには、摩擦低減要素が設けられるものである自律航空機。
【請求項１２】
請求項１記載の自律航空機において、前記スラストベアリング（２２１）には、転動要素（２２１．７）が設けられるものである自律航空機。
【請求項１３】
請求項１２記載の自律航空機において、前記スラストベアリング（２２１．１）は、当該スラストベアリングの半径に垂直な軸の周囲での回転のための前記転動要素（２２１．７）を支持するケージを提供するものである自律航空機。転動要素（２２１．７）
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の自律航空機において、前記スラストベアリングは、前記スポークの軸の周囲における回転のために取り付けられるものである自律航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地面に沿って移動でき、飛行できる自律航空機に関する。自律航空機は、最も一般的には無人航空機となるが、搭乗パイロットまたは乗員を有する場合もある。
【０００２】
前記自律航空機は、スラスターを備えたスラスト本体を有する。スラスターは、通常、１若しくはそれ以上のローター（例えば、プロペラまたはダクテッドファン）により設けられ、１若しくはそれ以上のモーターを動力源とする。一般に、各ローターは個別にモーターを動力源とし、インテリジェント・マイクロプロセッサ・コントローラにより制御される。通常、ロータースラスターの軸は、前記自律航空機の概念上の垂直軸上かそれに平行に設けられる。前記自律航空機は、スラスターまたは各スラスターにより生成される推力が実世界の垂直方向と整列したとき、垂直に上昇する。横方向の推力を生成するには、スラスト本体の垂直軸がピッチング、ローリング、またはヨーイングするよう、１若しくはそれ以上のローターの推力を変える。スラスターは、それに代わる可動型ウィングスラスター、例えばオーニソプター、あるいは非翼型スラスター、例えばジェットまたはロケットにより提供できる。
【０００３】
前記自律航空機が名目上の水平面、例えば地面、その上層の面、例えば天井、または垂直面、例えば壁に沿って移動できるよう、前記自律航空機は、スラスト本体を取り囲み、いくつかの球面方向、すなわち球面の接線方向に回転するよう支持された略球形のフェンダーケージを有する。
【背景技術】
【０００４】
フェンダーケージ付き自律航空機に最も近い公知の先行技術は、ＥＰ２８１３４２８およびＥＰ３０２４７２６により例示されているが、ほかにもいくつかフェンダーケージ付きＡＡＶｓの例はある。ＥＰ２８１３４２８は、スラスト本体から各々反対方向に延長する２つの放射状スポークにより略球形のケージに連結されたスラスト本体を提供する。各スポークは、第１の軸方向に回転可能なスポークベアリングにより内側のジンバルリングと連結して、その内側のジンバルリングが第１のスポーク軸の周りで回転できるようにする。外側のジンバルリングは、回転する外側のジンバルリング・ベアリングにより前記内側のジンバルリングと、前記スポークベアリングから円周方向に（９０度）離間された位置で連結される。これにより、前記外側のジンバルリングは、前記スポーク軸から９０度の回転軸について、前記内側のジンバルリングの周りを回転することができる。略球形のフェンダーケージは、前記外側のジンバルリング・ベアリングから等間隔に設置された回転式ケージベアリングにより前記外側のジンバルリングに連結されて、前記ジンバルリングで相互に直交するよう固定された３つの軸のいずれか若しくは各々について、前記ケージが前記スラスト本体の周りを回転できるようにする。そのため、前記ケージが別の物体、例えば地面に当たって、いかなる回転が前記ケージに誘発されても、通常、それが前記スラスト本体に伝達されることはない。前記ケージは、このように、前記自律航空機が制御された態様で表面に沿って移動できるようにし、前記表面とローターは互いに衝突しないよう双方保護される。ＥＰ２８１３４２８で例示された第１の実施形態において、ケージは、３つの相互に直交するジンバルリングが強固かつ一体的に連結されたもので製作される。第２の実施形態では、五角形を取り囲む六角形でジオデシック構造（フラー構造）を形成するよう接合された同様な長さの剛性スパーから形成されたケージが示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＥＰ２８１３４２８の自律航空機の問題は、ケージが、特により大きなペイロードを運搬できるものの場合、より大型のスラスト本体を囲むケージがかさばることである。このため自律航空機の運搬は困難になり、自律航空機のフェンダーケージが移動中に損傷を受けやすくなってしまっている。前記フェンダーケージは、特にジオデシック構造が使用される場合、スラスト本体へのアクセスが困難になるため、ペイロードの扱い、あるいはバッテリーパックの交換または充電が難しくなる。
【０００６】
ＥＰ２８１３４２８およびＥＰ３０２４７２６の自律航空機に伴う別の難点として、ジンバルリングとそれに伴うベアリングにより重量が増し、自律航空機のペイロードと航続時間に悪影響が及ぶ。ＥＰ２８１３４２８およびＥＰ３０２４７２６の自律航空機に伴うさらに別の難点として、ジンバルリングとベアリングにより部品点数が増すため、自律航空機の組み立て工程数と結果的なコストも増大する。
【０００７】
ジンバルリング、ベアリング、およびスポークの接合部は、比較的損傷しやすく、汚れやすい。
【０００８】
さらにもう１つの技術的問題は、ジンバルを使用したすべての装置に共通するもので、ジンバルロックとして知られている。ジンバルロックは、２若しくはそれ以上の回転軸が整合したときに起こり、実質的に、利用可能な回転軸数が２から１に減少してしまう。利用可能な回転軸の接線方向の力がフェンダーケージにかかると、ケージは揚力体を単離できなくなり、前記揚力体に力が伝達される。  
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、自律航空機であって、
スラスト本体と、
前記スラスト本体から放射状に延長したスポークであって、前記スラスト本体から共通の半径においてスラストベアリングにより提供される凸球面状のベアリング面を配設するためのスポークと、
フェンダーケージであって、前記共通の半径と等しい半径を伴う内側のベアリング球面を有することにより、当該フェンダーケージは、前記スラストベアリングと当該フェンダーケージの内面との係合により、前記スラスト本体から一定距離において支持され、当該フェンダーケージは、前記スラスト本体の周囲で全球面方向に回転できる、フェンダーケージと
を有する自律航空機が提供される。
【００１０】
本明細書において、用語「球面方向」とは、球体表面の任意の接線方向をいう。
【００１１】
前記フェンダーケージは、空気流用に多数の通路（ｐａｓｓａｇｅｗａｙｓ）を残して球面を囲むよう成形された複数の細長い部材、または空気流の阻害を最低限に抑えられるよう多数の通路で穴を開けた中空の球形構造のどちらかにより提供される。前記スラストベアリングは、前記通路の全長にわたる球面状のベアリング面を呈することにより、前記フェンダーケージの全構成において当該フェンダーケージの内側のベアリング面と係合する。そのため、前記スラストベアリングは、前記フェンダーケージとのいかなる係合点においても係合解除されることなく、これに閉じ込められる。ジンバルを使用するシステムと異なり、２若しくはそれ以上の回転軸が整列するおそれはないため、ジンバルロックは起こらない。
【００１２】
組み立て、分解、および保守を容易にするため、前記フェンダーケージは２つの略同様な半球状部分へと分離するよう製作でき、その半球状部分は、少なくとも部分的に入れ子にして、前記ケージの保管および運搬用に小型化できる。前記２つの半球状部分は、赤道帯にあたる部分で分離可能に接合できる。
【００１３】
前記航空機の予想外の利点は、先行技術のフェンダーケージで知られた現象である前記フェンダーケージの回転持続が軽減されることである。
【００１４】
本発明の第２の態様によれば、無人航空機が提供され、この無人航空機は、フェンダーケージを支持するスラスト本体を有し、前記フェンダーケージは、展開状態において、前記スラスト本体を囲む概念上の表面を覆うように拡張する要素を有し、前記フェンダーケージは、可逆的に小型化して梱包、運搬、および前記スラスト本体へのアクセスができるよう構成される。
【００１５】
前記第２の実施形態の前記フェンダーケージは、それらの縁部（リム）において接合することにより、前記スラスト本体の周囲に中空の球体を形成するようなっている一対の剛性中空の半球体から形成されることが好ましい。フェンダーケージ支持アセンブリは、前記スラスト本体から前記フェンダーケージの内側の球面まで延長する少なくとも一対のスポークを有し、それらのスポークは、前記フェンダーケージの内面に直接係合する球面状のスラストベアリングを支持する。前記スラストベアリングにより、前記フェンダーケージは、当該球形のフェンダーケージの中心の周りで任意の球面方向に自由に回転することができ、これは前記スラストベアリングと前記フェンダーケージ間に固定された取り付け点または接触点がないためである。
【００１６】
前記スポークの有効径は、前記球形のフェンダーケージの略中心で前記スラスト本体を架設するよう一定であってよい。ただし、前記スポークおよび／またはスラストベアリングを弾性的に変形可能にして、前記スラスト本体およびフェンダーケージが限定的に相対運動できるようにもできる。弾性変形は、入れ子構造を備えたスポークをばね手段により中立状態まで付勢したものによりもたらすことができる。あるいは、一体型ばね構造を備えた特徴とともに前記スポークを形成できる。
【００１７】
前記スラストベアリングは、前記スポークの端部でスピンドル構造上へとスライドする軸方向のスリーブにより、前記スポークの端部に取り付けられる。強固な滑りばめ、またはスナップ嵌合構造を使用するとスラストベアリングを保持できるが、破損が生じた場合には修理および交換用に取り外しが容易になる。
【００１８】
前記スラスト本体は、前記スラスターまたは各スラスターのスラスト軸に垂直な平面を画成する。一般に、前記スラスト軸は前記ローターまたは各ローターの回転軸でもあり、この仕様は適宜理解すべきである。当該自律航空機の好適な垂直スポークの一実施形態において、前記スポークは、前記スラスト本体から前記スラスト軸に平行に延長する。横方向のスポークの一代替実施形態において、前記スポークは、前記平面に平行に延長する。前記スポークおよび前記スラスト本体の長さおよび連結点は、前記自律航空機が飛行用に構成される場合（すなわち、バッテリーパックおよびペイロード、例えばカメラが取り付けられる）、前記スラスト本体の重心が通常前記フェンダーケージの中心よりも上または下に位置するよう構成されることが好ましい。前記自律航空機の一部の実施形態において、前記スラスト本体およびスラストベアリングとの連結部は、前記スラストベアリングが前記スラスト本体に対して回転できないよう、剛性にする。前記自律航空機の一部の実施形態において、前記スラスト本体と前記スポーク間の連結部は、各スポークがその長軸の周囲で回転できるよう、ロータリーベアリングにする。
【００１９】
各スラストベアリングは、前記フェンダーケージの内側のベアリング面に係合する摩擦低減要素を備えることができる。摩擦低減要素は、低摩擦材料、例えばＰＴＦＥのパッドであってよい。摩擦低減要素は、潤滑剤、例えば油で湿潤された発泡材またはフェルトのパッドであってよい。摩擦低減要素は、転動要素を支持する構造を有することもでき、その場合、前記転動要素は、前記フェンダーケージの内側のベアリング面に係合する。転動要素は、ボールまたはローラーから成るものであってよい。例えば、前記スラストベアリングに面する前記フェンダーケージ表面に適宜成形・形成された凹部内にボールベアリングを保持できる。
【００２０】
好適な一実施形態において、各スラストベアリングは、前記スポーク軸の接線方向に延長する軸の周囲で回転する１若しくはそれ以上のローラーを支持するケージまたはシャーシから成るものであってよい。各ローラーの表面は、前記フェンダーケージの内面に係合する。前記ローラーは自由に回転できるため、前記フェンダーケージは、その中心の周りで任意の方向へ自由に回転できる。前記ローラーは、前記フェンダーケージ内面のいかなる永続的または一時的な凹凸にも対応する。そのような凹凸は、前記フェンダーケージを変形させる外部構造との衝撃により生じうる。前記フェンダーケージは、このように、過度の重量ペナルティを生じることなく十分剛性に保つことができる。
【００２１】
好適な一実施形態において、前記スラストベアリングは、通常の多角形に略類似した辺を有するケージを有する。前記辺の最低限の数は３（三角形）であるが、四角形、五角形、六角形、七角形、および最も好ましくは八角形がすべて可能である。
【００２２】
前記ローラーは、中央における最大口径から軸端部における最小口径まで延長するテーパーのかかった表面を有することが好ましい。より好ましくは、前記テーパーは、前記ローラーの断面が円弧状の面、好ましくは球の弧状の面を呈するような、球状のテーパー形状である。
【００２３】
本発明の第３の態様によれば、無人航空機が提供され、この無人航空機は、フェンダーケージを支持するスラスト本体を有し、前記フェンダーケージは、展開状態において、前記スラスト本体を囲む概念上の表面を覆うように拡張する要素を有し、前記フェンダーケージは、より小さい構成へと可逆的に小型化して梱包および運搬できるよう、また展開構成へと広げられるよう構成される。
【００２４】
前記フェンダーケージは、前記スラスト本体に対し、少なくとも２つの相互に垂直な軸の周囲で自由に回転できるよう支持されることが好ましい。
【００２５】
前記フェンダーケージは、展開して使用する際、任意の方向に転動しやすいよう略球形であることが好ましい。
【００２６】
第１の実施形態において、前記フェンダーケージ要素は、一対の直径方向に離間されたハブと、各ハブに固定され、各ハブ間に延長するた複数の弧状のスパーとを有することができる。各スパーの端部は、枢動可能なアンカーにより各ハブ内に係合できる。前記アンカーは、円筒形のピンにより提供される。各スパーのアンカーは、各ハブの中心から放射状に離間され、前記ハブに取り付けられたアンカーが互いに円周方向に離間されるよう設けられる。便宜的に前記ハブは、当該ハブから放射状に延長する各スパーを定位置にロックするロック手段を有して、前記展開状態を達成できる。前記ロック手段はビスであってよい。前記ハブは、内側の環状ディスクおよび外側の環状ディスクを有することができ、前記内側の環状ディスクは、前記ビスを受容するネジ式の中心穴を有し、前記内側および外側のディスクの各々は、各スパーの端部を受容するよう放射状に延長する溝と、前記ピンを捕捉するよう円周方向に離間された穴の環とを備えて形成された対向面を有することにより、前記ビスを締めて前記スパー端部の位置を各溝に１つずつ放射状にロックし、前記ビスを緩めると、前記スパーが枢動して小型化した状態になることができる。
【００２７】
前記フェンダーケージ要素は、各スパーに着脱可能に固定可能な少なくとも１つの円形ストラットを含むことが好ましい。前記ストラットは、当該ストラットまたは前記スパーの１つに形成されたピンにより各スパーに固定し、当該ストラットに形成されたピンホールに受容されるよう構成できる。
【００２８】
前記自律航空機は、前記スラスト本体の少なくとも１つの軸の周囲で回転可能な外側のリングを有することができ、前記外側のリングは、前記外側のリングから直径方向に延出した２つのトラニオンを支持し、前記ビスは、それぞれ前記トラニオンを受容する軸方向の孔を有し、前記フェンダーケージを当該自律航空機に取り付けて前記トラニオンの軸の周囲で回転できるようにする。前記外側のリングはリングトラック経路を提供でき、内側のリングは、当該内側のリングから放射状に突出して前記外側のリングに係合するローラーにより前記外側のリングに係合し、これにより前記フェンダーケージは、少なくとも第２の軸の周囲で回転することができる。サスペンションビームは、このサスペンションビームの両端がロータリーベアリングにより前記内側のリングに係合し、それにより前記内側のリングが第３の軸の周囲で自由に回転できるよう、前記スラスト本体から延長することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
以下、小型化可能なフェンダーケージを備え、少なくとも２つの直交する軸の周囲で回転可能であり、本発明に基づいて構成される自律航空機の実施形態について、単なる例として添付の例示的な図面を参照し、説明する。
【図１−１】図１−１は、展開構成のフェンダーケージを備えた前記自律航空機の南東等角図である。
【図１−２】図１−２は、前記フェンダーケージを畳み込む準備が部分的に整った前記自律航空機の南東等角図である。
【図１−３】図１−３は、折り畳まれ小型化された構成のフェンダーケージを備えた前記自律航空機の南東等角図である。
【図１−４】図１−４は、前記フェンダーケージのスパーの南東等角図である。
【図１−５】図１−５は、前記フェンダーケージのスパーおよびストラットを除いた前記自律航空機の断面正面立面図である。
【図１−６】図１−６は、前記フェンダーケージのスパーおよびストラットを除いた前記自律航空機の左側断面立面図である。
【図２−１】図２−１は、前記自律航空機の第２の実施形態の平面図である。
【図２−２】図２−２は、前記第２の実施形態の正面立面図である。
【図２−３】図２−３は、図２−１の線２．３−２．３に沿った断面立面図である。
【図２．４】図２．４は、図２−１の線２．４−２．４に沿った断面立面図である。
【図２−５】図２−５は、スラスト本体およびフェンダーケージ支持手段の南東等角図である。
【図２−３−１】図２−３−１は、図２−３の細部の拡大正面断面図である。
【図２−５−１】図２−５−１は、前記フェンダーケージ支持アセンブリのスポークを前記スラスト本体に固定するクランプアセンブリの細部の南東等角図である。
【図２−５−２】図２−５−２は、前記フェンダーケージ支持アセンブリのスポークと、当該フェンダーケージ支持アセンブリのスラストベアリングとの連結部の南東等角図である。
【図３−１】図３−１は、第３の実施形態の南東等角図である。
【図３−２】図３−２は、前記第３の実施形態の平面図である。
【図３−３】図３−３は、前記第３の実施形態の南東等角図であり、フェンダーケージの上側部分が取り外された状態を示している。
【図３−４】図３−４は、前記第３の実施形態の拡大南東等角図であり、前記フェンダーケージ、揚力体、およびローラーベアリングが取り外された状態を示している。
【図３−５】図３−５は、スポークおよびスラストベアリングの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
なお、水平および垂直というときは、単に、図に示されたＵＡＶの配向をいい、使用時、前記ＵＡＶが他の配向を取りうることは明らかであろう。  
【００３１】
第１の実施形態
図に示されている自律航空機は、全般的に矢印１で示すスラスト本体を有し、このスラスト本体は全般的に矢印２で示すフェンダーケージを支持する。このスラスト本体１はシャーシ３を有し、このシャーシ３は、４つのスラスターの各々に給電するよう構成された複数のパワーセルからなるバッテリーを支持し、前記４つのスラスターは、４つのローター５を回転させるよう構成されたモーター４により提供される。各実施例において、前記スラスト本体は、自律型コントローラおよび遠隔制御トランスポンダを含み、当業者に公知のとおり、前記ローターのスラストを方向付けるため、遠隔手動操作が可能な遠隔制御装置から受信される制御信号に応答して、個別に前記モーターのスピードを制御し、これによりロール、ピッチ、およびヨーをもたらす。前記遠隔制御装置は、専用装置であってよく、または無線通信機能を備えた汎用制御装置、例えば携帯電話であってもよい。そのような制御用の技術は、当該技術分野で一般によく知られている。
【００３２】
前記スラスター本体１はサスペンションビーム６から懸架され、このサスペンションビーム６は、本自律航空機のＹ軸に沿って若しくはこれに平行に当該スラスト本体から各方向へ等距離だけ延長し、ベアリングハウジング８内に固定された回転式転動要素ベアリング７内で終端する。前記ベアリングハウジング８は、前記スラスト本体１を取り囲む内側のリング９内に形成される。
【００３３】
前記内側のリング９は、一対の放射状に外向きのローラー１０を支持し、各ローラー１０は、前記ベアリングハウジング８から９０°離間される。前記ローラー１０は、転動要素によりアクスル１１上に支持される。このローラーが経路部の外側のリング１２に係合することにより、前記内側のリングは、前記外側のリング内で自由に回転して前記スラスト本体１の「Ｚ軸」周囲の回転をもたらすことができる。
【００３４】
前記外側のリング１２は、一対の直径方向に外側へ延長したトラニオン１３を支持する。
【００３５】
各トラニオン１３は、ハブアセンブリを支持する。各ハブアセンブリは、内側のハブディスク１４と、外側のハブディスク１５と、ビス１６とを有する。各ハブディスクは、前記ビス１５を受容するようサイズ調整された中心穴を有する。前記外側のハブディスク１５の中心穴１５．１は貫通穴だが、前記内側のハブディスク１４の内側の穴１４．１はねじ穴である。６つの溝１４．２および１５．２は、前記内側および外側のディスクの各々の環から外側へ放射状に延長し、前記ディスクの表面に向かう。各々の６つの軸方向に延長する穴１４．３および１５．３のＩリング（Ｉ  ｒｉｎｇ）は、前記内側および外側のディスクに形成され、円周方向および半径方向の間隔は同様である。
【００３６】
前記フェンダーケージ２は、６つのスパー１７から形成される。各スパー１７は、弧状形態へと事前に曲げて形成される。各スパー１７の各端部は円筒形のピン１８により形成され、そのピン１８は、前記スパー１７の弧の弦に沿って延長し、前記ピンホール１４．３および１５．３内に１つずつ受容可能となり、前記内側および外側のハブディスク間に前記スパーの前記端部を嵌着させる。各ハブアセンブリの前記ハブディスク１４および１５は、前記一対の溝１４．２および１５．２の１つの内側に各スパーを位置合わせし、前記内側のハブディスク１４の雌ネジに前記ビス１６を螺入して締めることにより一体的に閉じることができる。前記ビス１６は、軸方向の孔１６．１のシャフトが前記トラニオン１３を受容するように形成される。このように、前記スパーの弾性は前記ビス１６が前記トラニオン１３から外れるのを防ぐため、前記フェンダーケージ２は前記外側のリング上に保持される。
【００３７】
展開時、前記フェンダーケージは２つの円形ストラット１９により強化される。これらの円形ストラット１９は、規則的な円周間隔で６つの内向きのピン１９．１を有する。各ピン１９．１は、前記スパー１７の各々に形成された２つのスパーピンホール１７．１の１つに係合して、図１−１に示す組み立て済みフェンダーケージを形成するよう設けられる。
【００３８】
前記フェンダーケージ２を折り畳むには、図１−２、特に前記ハブアセンブリの細部で示すように、前記ビス１６を少なくとも部分的に螺出する。各スパーピン１８は、各々の穴１４．３、１５．３に嵌入した状態で保たれるよう十分な長さはあるが、前記放射状の溝１４．２および１５．２から自由に外して、図１−３に示す状態へと枢動させることもできる。当該ケージを展開して使用するには逆の操作をする。
【００３９】
前記自律航空機は、前記スラスト本体にトルクをかける前記ケージが動くことなく、地面、壁、または天井に沿って任意方向に転がることが可能である。当該自律航空機は飛行もできる。
【００４０】
図２−１〜２．４に示した前記自律航空機の第２の実施形態において、自律航空機は、フェンダーケージ２を支持するスラスト本体１を有する。前記フェンダーケージ２は、展開状態では拡張して前記スラスト本体１を囲む穴の開いた球面を形成する要素から形成される。このフェンダーケージ２は、可逆的に小型化して梱包、運搬、および前記スラスト本体へのアクセスができるよう構成される。  
【００４１】
第２の実施形態
第２の実施形態のフェンダーケージは、同様な半径を伴う一対の剛性中空の半球体２０１、２０２を有する要素から形成される。図に示すように、第１の下側の半球体２０１はリムリング２０３を有し、このリムリング２０３には、雄ネジ２０４およびショルダー接合部２０５が形成される。第２の半球体２０２はリムリング２０６を有し、このリムリング２０６には、前記雄ネジ２０４に対し相補的な雌ねじ２０７が形成されるため、前記第１および第２の半球体２０１、２０２を前記スラスト本体の周りで一体的に結合させて、当該スラスト本体の周囲に中空の球体を形成することができる。この結合工程を逆にすると、当該フェンダーケージの前記要素を分離して入れ子にし、運搬用に小型化できる。
【００４２】
前記フェンダーケージ２の望ましい剛性を実現するため、各部分２０１、２０２は、各要素２０１．１、２０２．１と他の任意の交差要素の接合部が剛性になることで前記フェンダーケージが傾向としてその形状を保つよう、半球状の金型の周囲または内部に成形され、あるいは図示された半球状に射出成形された細長い要素のウェブ２０１．１、２０２．１から形成される。さらに各要素の内面、したがって前記ケージは、可能な限り球体面に近似し、通路（ｐａｓｓａｇｅｗａｙｓ）により中断されるベアリング面をもたらす。前記通路は、前記フェンダーケージを通じて任意の方向に空気が流通できるようにする。
【００４３】
フェンダーケージ支持アセンブリは、少なくとも一対のスポーク２０９、２１０を含み、これらスポーク２０９、２１０は、それぞれ、前記スラスト本体１に設けられた各々の取り付けアセンブリ２１１、２１２から延長する。この変形形態において、前記スポーク２０９、２１０は、前記のローター５のスラスト軸に平行に、直径方向に反対方向へ延長する（図示したように上下方向へ）。
【００４４】
前記第２の実施形態の変形形態（図示せず）において、前記スポークは、前記スラスト本体１から実質的に前記スラスト軸に垂直な平面内で延長するようにできる。前記スラスト本体１は、これらの変形形態において前後部の非対称性を有し、その非対称性は前記スラスト本体１の前部へのカメラ２１３の取り付けにより決定される。実質的に前記スラスト平面に垂直に設けられたスポークは、横方向へ、および／または前記スラスト本体の前端から後端まで、または任意の実質的に若しくは有効に直径方向の配置で、これらの端部間に延長するようにできる。垂直方向のスポークが使用される場合、それらは、前記スラスト軸に厳密に平行である必要はなく、前記スラスト本体から前記フェンダーケージまでの半径全長にわたって十分延長する限り、傾斜させてよい。全般的に、直径方向に対向し合う２つのスポークは、構造的に単純で重量は最低限であることが好ましい。ただし、前記スラスト本体を実質的に前記フェンダーケージの中心に架設する構成である限り、任意の組み合わせのスポーク配設が可能である。
【００４５】
前記スポーク２０９、２１０は、同様に構築され、構築コストを最小限に抑えるよう交換可能である。各スポーク２０９、２１０は、中実で断面が均一な「Ｌ」字状のビームにより提供され、このビームは、第１の主要なウェブ２１４と、この第１の主要なウェブ２１４を補剛し、これに垂直な第２のウェブ２１５とを有する。変形形態では、断面がＩ字状またはＴ字状のビームも可能である。例示した前記第２の実施形態において、第３のウェブ２１６は、前記スラスト本体１に結合された前記スポーク端部の周囲に延出する。前記第３のウェブ２１６は、一対の対向しあうＬ字状断面のジョー２１７間に係合して前記取り付けアセンブリ２１１、２１２上にクランプ構造を形成する。このクランプ構造は、ロータリーベアリング２１８により前記スラスト本体へと支持されて、前記クランプ構造およびスポーク２１０が、このスポークの長軸周囲で自由に回転できるようにする。
【００４６】
前記スポークの変形形態において、前記第１のウェブは、トラスとして形成して重量を最小限に抑え、強度を最大限に伸ばすことができる。
【００４７】
前記第３のウェブ２１６に対する各スポークの遠端には、円筒形のスピゴット２１９が設けられる。このスピゴット２１９は、スラストベアリング２２１の内面に放射状に一体的に形成されたスリーブ２２０内に受容される。
【００４８】
前記２つの対向して配置されたスラストベアリング２２１の各々は、前記球形のフェンダーケージ２の曲率半径と同様な曲率半径の外側球面を備えた凸状ディスクにより設けられる。前記フェンダーケージの内面および前記スラストベアリング２２１の球面状の外側の面は、それぞれ、前記スラストベアリングが前記面上で自由にスライドできるよう、突起または障害物がないように形成される。これは、さらに前記フェンダーケージ部品および前記スラストベアリングの製造で低摩擦材料を使うことにより容易になる。一部の変形形態において、前記フェンダーケージの内面および／またはそれに接触する前記スラストベアリングの外面は、低摩擦のコーティングまたは膜により提供される。前記ディスクには開口部が設けられて、前記スラストベアリングおよびフェンダーケージを通じた空気の流れを容易にする。
【００４９】
前記球形のフェンダーケージには多数の開口部２２２が形成され、前記スラスターが起こす空気の流れを前記ケージ内外へ容易に流通できるようにする。前記開口部は、前記フェンダーケージの表面にわたり一様に分布させて、前記スラスターからの推力に悪影響が及ぶのを防ぐことができる。この示した変形形態において、前記開口部は前記球面上の湾曲した方形である。これにより、前記フェンダーケージの材料は、アスペクト比の高い要素２２３から形成可能になり、すなわち前記開口部の外側の表面積は、前記フェンダーケージの材料の外側の表面積よりもはるかに大きくなる。
【００５０】
各スラストベアリングには多数の開口部が形成され、これにより、前記スラスターからの予測可能な推力方向を確実に実現するための自由な空気の流れが可能になる。  
【００５１】
第３の実施形態
第３の実施形態は、全体として前記第２の実施形態と同様なスラスト本体１およびフェンダーケージ２を有する。フェンダーケージ支持アセンブリは、箱型断面構造２２４を有し、この箱型断面構造２２４は、２つの離間された対向しあう水平部材２２４．２により接合され、離間された対向しあう垂直な側部材２２４．１から形成される。前記側部材および水平部材２２４．１、２２４．２には、重量を軽減し、かつ、ビスおよびブラケット２２４．３を使って前記箱型断面構造２２４を揚力体に固定する点を提供するよう穴が開けられる。スポーク取り付けソケット２２４．４は、前記水平部材２２４．２の各々に１つずつ中央に取り付けられる。各スポーク取り付けソケット２２４．４は、円筒形の管であり、前記水平部材への取り付けねじを受容するための取り付けブラケット２２４．５を提供するよう成形される。直径方向に対向しあう穴２２４．６は、円筒形のスポーク２０９．１、２１０．１の近端が前記ソケット２２４．４に挿入されると、各穴２２４．６とそれに対応する穴２０９．２を貫通するピンまたはボルト（図示せず）により前記近端が固定されるよう提供される。
【００５２】
各スポークおよびスラストベアリング・アセンブリは、同一であるが、位置および配向が異なるため、そのうちの１つだけを以下詳述する。
【００５３】
前記スポーク２０９．１の遠端は、スピンドル構造２２５に連結する。このスピンドル構造は、円筒形の中空ブラインドソケット２２５．１を有し、そこに前記スポーク２０９．１の遠端が受容される。前記スポーク２０９．１の遠端は、当該スポークの遠端および前記ソケットにそれぞれ形成された貫通穴２０９．２、２２５．２にピンまたはボルト（図示せず）を貫通させることにより固定される。前記スピンドルソケット２２５．１の遠端は、軸方向に延長するスピンドル２２５．３を支持する構造により閉鎖される。
【００５４】
前記スピンドル２２５．３は、ロータリーベアリング用にロータリーベアリング・アクスルを提供する。ロータリーベアリング２２６は、スラストベアリング２２１の回転および保持を容易にする。
【００５５】
当該第３の実施形態において、前記スラストベアリング２２１はベアリングケージ２２１．１を有する。前記ベアリングケージ２２１．１は、ロータリーベアリング２２６用に設けられた軸方向のベアリングハウジングを備えたハブを有し、これにより前記スピンドル２２５．３に取り付けられる。８つの等角度に離間されたスポーク２２１．２は、前記ハブから放射状に延長してつば部２２１．３を支持する。前記つば部２２１．３は、通常の八角形状に成形されて、当該つば部に８つの辺を提供する。アクスル支持部２２１．４は、前記つば部の辺の各接合部から１つずつ、放射状に延長する。各アクスル支持部２２１．４は、２つのアクスル保持ソケット２２１．５を提供する。各アクスル保持ソケットは、前記つば部の辺と平行に延長するベアリングアクスル２２１．６の一端を受容するよう位置合わせされ、これにより８つのアクスルのリングが前記ハブの周囲で前記スピンドル２２５．３と同心状の円の接線方向に延在した状態で保持される。各アクスルの端部がそれに対応するソケット内に捕捉されるようにするため、ソケットプレート２２１．６がアクスル支持部２２１．４に着脱可能に固定される。各アクスル２２１．６には、円筒形ローラー２２１．７が回転可能に取り付けられる。各円筒形ローラー２２１．７は、テーパーがかかった球面状の円筒面を有し、中央における最大半径から軸端部における最小口径までテーパー形状である。このテーパーの断面積は円弧に沿っている。
【００５６】
各ローラー２２１．７の表面は、前記フェンダーケージの内面に当接する。前記ローラーは各々の取り付けアクスルの周囲で自由に回転でき、前記スラストベアリングは各々のハブの周囲で自由に回転できるため、前記フェンダーケージは、前記球形のフェンダーケージの中心の周囲で任意の球面方向へ自由に回転できる。
【符号の説明】
【００５７】
（表１）
１...スラスト本体
２...フェンダーケージ
３...シャーシ
４...モーター
５...ローター
６...サスペンションビーム
７...回転式転動要素ベアリング
８...ベアリングハウジング
９...内側のリング
１０...ローラー
１１...アクスル
１２...外側のリング
１３...トラニオン
１４...内側のハブディスク
１４．１...ネジ式中心穴
１４．２...溝
１４．３...軸方向に延長するピンホール
１５...外側のハブディスク
１５．１...中心穴
１５．２...溝
１５．３...軸方向に延長するピンホール
１６...ビス
１６．１...軸方向のビス孔
１７...スパー
１７．１...スパーピンホール
１８...円筒形のピン
１９...ストラット
１９．１...ストラットピン
２０９...スポーク
２０９．１...円筒形のスポーク
２０９．２...穴
２１０...スポーク
２１０．１...円筒形のスポーク
２１１...取り付けアセンブリ
２１２...取り付けアセンブリ
２１３...カメラ
２１４...第１の主要なウェブ
２１５...第２のウェブ
２１６...第３のウェブ
２１７...Ｌ字状断面のジョー
２１８...ロータリーベアリング
２１９...円筒形のスピゴット
２２０...スリーブ
２２１...スラストベアリング
２２１．１...ベアリングケージ
２２１．２...スポーク
２２１．３...つば部
２２１．４...アクスル支持部
２２１．５...アクスル保持ソケット
２２１．６...ソケットプレート
２２１．７...ローラー
２２２...開口部
２２３...要素
２２４...箱型断面構造
２２４．１...側部材
２２４．２...水平部材
２２４．３...ブラケット
２２４．４...スポーク取り付けソケット
２２４．５...取り付けブラケット
２２４．６...穴
２２５...スピンドル構造
２２５．１...ソケット
２２５．２...穴
２２５．３...スピンドル
２２６...ロータリーベアリング
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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【図１−４】
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【図１−５】
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【図１−６】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図２−３−１】
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【図２．４】
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【図２−５】
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【図２−５−１】
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【図２−５−２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図３−４】
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【図３−５】
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【国際調査報告】
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