(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１基のエンジンを備え、該エンジンから伸びる単一の動力伝達回転軸に対し、四角形のフレームの頂点位置にそれぞれ配置され、各々が２枚ずつの可変ピッチ回転翼を備えたローター４軸が、ネジ歯車（５）及びネジ歯車（６）からなるギヤユニットによりそれぞれ連結された多軸型垂直離着陸機であって、前記ローターのうち前部及び後部の左右２軸ずつは回転翼が互いに交差する位置に配置され、前部２軸と後部２軸のローターは回転翼が交差しないよう配置されており、さらに回転翼を保護するため前記すべての回転翼回転範囲の周囲に配置された回転翼防護具を装備したことを特徴とする多軸型垂直離着陸機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一本の動力伝達回転軸から複数の可変ピッチ回転翼を同時に回転させることができる多軸型垂直離着陸機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、一本の動力伝達軸へ複数の従動回転軸を取り付けるには多数のカサ歯車などを利用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明と同じ機能を従来の技術で行うには、図１０のように多数のカサ歯車を使用しなければできなかった。この理由は、動力伝達回転軸から従動回転軸までの距離、従動回転軸の軸方向、回転方向、回転速度、従動回転軸どうしの反トルクの相殺などの機能を組み入れると多数のカサ歯車を使用することになる。又、カサ歯車を支えるベアリングや、カサ歯車に回転を伝える回転軸など構成部品が多数必要であり、さらに、これらの部品などを支える全体としての構成部品の数が多く構造上複雑すぎる。ゆえにコストアップ、重量増加、加工、組み立て精度など多くの問題があり多軸型垂直離着陸機に利用するには信頼性が大変劣るものである。また、従来の多軸型垂直離着陸機の場合、それぞれのローター回転半径が重複しないようにすると回転軸間の距離が長くなってしまい、機体が大型化してしまうという問題がある。一方、それぞれのローターの回転半径が重複するような配置の場合、特に２枚ずつの回転翼を有するローター４軸を互いに交差する位置に配置しようとすると、各回転翼同士の干渉が問題となってしまう。本発明は、上述の問題を解決するためになされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明による多軸型垂直離着陸機では、１基のエンジンと、該エンジンから伸びる単一の動力伝達軸に対し、四角形のフレームの頂点位置にそれぞれ配置され、各々が２枚ずつの可変ピッチ回転翼を備えたローター４軸が、ネジ歯車（５）及びネジ歯車（６）からなるギヤユニットによりそれぞれ連結された多軸型垂直離着陸機であって、前記ローターのうち前部及び後部の左右２軸ずつは回転翼が互いに交差する位置に配置され、前部２軸と後部２軸のローターは回転翼が交差しないよう配置されており、さらに回転翼を保護するため前記すべての回転翼回転範囲の周囲に配置された回転翼防護具を装備したことを特徴とする。
【０００５】
【作用】
本発明による多軸型垂直離着陸機においては、左右２軸ずつのローターを回転翼が互いに交差する位置に配置し、前後のローター同士は回転半径が重複しないように配置しているため、前後の回転翼同士の干渉を防止して、なおかつ機体を小型化できる。また、このギヤユニットの構造によって、ネジ歯車軸の取り出し方向の設定自由度の拡大、高速回転の設定自由度の拡大、ネジ歯車軸が互いに逆転するために反トルクの相殺などネジ歯車三個でできるギヤメカニズムである。したがって、構成部品が少なく単純な構造になり、コストダウン、重量減量などの利点が増すものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について説明する。
【０００７】
【第１の実施の形態】
図５、図７、のようにネジ歯車（５）の両側へ噛み合うようにネジ歯車（６）を角度をつけ組みつける。そしてこのネジ歯車の他端へ２枚の可変ピッチ回転翼（１７）を備えた右前部ローター（ＦＲ）及び左前部ローター（ＦＬ）が配置される。これらのローターにはサーボ（９）が備えられており、その動作によって各回転翼（１７）のピッチ角をそれぞれ変えることができる。図２よりこれらのギヤユニット（Ｆ）、ギヤユニット（Ｒ）を前後に配置して連結具（２）で連結している。さらにギヤユニット（Ｆ）、ギヤユニット（Ｒ）のネジ歯車（５）を動力伝達回転軸（１）で連結する。連結具（２）にはエンジン（１８）が設置されており回転出力を減速歯車（１９）を介して動力伝達回転軸（１）を回転させるようになっている。本発明の多軸型垂直離着陸機の基本全体構造は以上のような構造であり一本の動力伝達軸（１）で右前部ローター（ＦＲ）、左前部ローター（ＦＬ）、右後部ローター（ＲＲ）及び左後部ローター（ＲＬ）を同時に回転させるものである。
【０００８】
さらに細部について説明をすれば、フレーム板（７）二枚にそれぞれ固定されたベアリング（８）にネジ歯車（５）を組み付け、このネジ歯車（５）の両側へ噛み合うようにネジ歯車（６）を図５のように角度を付けネジ歯車軸保持具（４）を介してフレーム板（７）に組み付ける。この時ネジ歯車（６）の軸の他端に装備してある右前部ローター（ＦＲ）、左前部ローター（ＦＬ）が接触しないように回転翼（１７）の配置を９０度ずらせて交差させておく。右前部ローター（ＦＲ）、左前部ローター（ＦＬ）の各回転翼（１７）は、サーボ保持具（２２）を介してフレーム板（７）に取り付けられた各サーボ（９）の動作によりサーボリンク（１０）、Ｌリンク（１１）、操作棒（１２）、ピッチコントロールヘッド（１３）、ピッチ調整リンク（１４）、回転翼保持具（１５）を介してピッチ角を変えることができる。
【０００９】
以上の構造、機能のギヤメカニズムの物を一つのギヤユニットとして、このギヤユニット前側を（Ｒ）、後ろ側を（Ｒ）として図２のように前後に配置し連結具（２）で連結する。ギヤユニット（Ｆ）及び（Ｒ）のネジ歯車（５）を動力伝達回転軸（１）で連結する。この動力伝達回転軸（１）は、ネジ歯車の特性により発生するスラスト荷重を相殺する役目も持っている。したがって、ギヤユニット（Ｆ）及び（Ｒ）の歯筋方向は互いに反対方向であり、ギヤユニット（Ｆ）及び（Ｒ）ともスラスト荷重が動力伝達回転軸（１）を互いに引き合うようにして相殺する。連結具（２）にはエンジン（１８）が取り付けられており、減速歯車（１９）を介して動力伝達回転軸（１）を回転させるようになっている。他に燃料タンク、電装品を収納した箱（２０）と、脚（２１）が取り付けてある。
【００１０】
本発明は以上のような構造でこれを使用するときは、エンジン（１８）の回転出力を上げ減速歯車（１９）を介して動力伝達回転軸（１）を回転させることによって、連結されているギヤユニット（Ｆ）、ギヤユニット（Ｒ）のネジ歯車（５）を回転させる。これにより右前部ローター（ＦＲ）、左前部ローター（ＦＬ）、右後部ローター（ＲＲ）及び左後部ローター（ＲＬ）がすべて同時に回転させられ揚力が発生し上昇を始める。右前部ローター（ＦＲ）、左前部ローター（ＦＬ）、右後部ローター（ＲＲ）及び左後部ローター（ＲＬ）の各回転翼のピッチ角を各サーボ（９）で操作することによって上昇、下降、空中静止、前後移動、左右移動、旋回の行動がとれるものである。
【００１１】
例えば、前進移動させるには、図１の右前部ローター（ＦＲ）及び左前部ローター（ＦＬ）の各回転翼のピッチ角を下げる操作をすれば揚力が減少して機首下げになる。同時に右後部ローター（ＲＲ）及び左後部ローター（ＲＬ）の各回転翼のピッチ角を上げる操作をすれば揚力が増して尻上げになり全体として前傾姿勢になり前進移動する。この逆の操作をすれば後傾姿勢になり後退移動することができる。左右移動についても同様に右側２軸のローターと左側２軸のローターの各回転翼のピッチ角を操作すればよい。以上のようにピッチ角を操作するだけで機体の姿勢をコントロールし飛行することができる。さらに、機体の重心位置や、図９に示すようなローター軸より外側位置での荷物の上げ下ろし、人の昇降による大きな重心変動にも素早く対応することができる。
【００１２】
【第２の実施の形態】
第１の実施形態のギヤユニット（Ｆ）、ギヤユニット（Ｒ）を前後に配置し、図８のように角度をつけた連結具（２ａ）で連結する。したがって、水平面に対して前側のギヤユニット（Ｆ）が前傾になり右前部ローター（ＦＲ）及び左前部ローター（ＦＬ）も前傾姿勢になる。後ろ側のギヤユニット（Ｒ）が後傾になり右後部ローター（ＲＲ）及び左後部ローター（ＲＬ）は後傾姿勢になる。左右方向についてはギヤユニット（Ｆ）、ギヤユニット（Ｒ）の中で互いに外側方向へ傾くように角度を付けて組み込まれているので、右前部ローター（ＦＲ）及び右後部ローター（ＲＲ）は右外側方向へ傾き、左前部ローター（ＦＬ）及び左後部ローター（ＲＬ）は左外側方向へ傾くようになる。以上のように前後方向に角度がついているためにギヤユニット（Ｆ）、ギヤユニット（Ｒ）のネジ歯車（５）へ回転動力を伝える動力伝達回転軸（１ａ）に自在継ぎ手（２３）を設け、角度がついていても回転させることができるようにして連結する。角度付連結具（２ａ）にはエンジン（１８）が設置されており、減速歯車（１９）を介して自在継ぎ手（２３）付き動力伝達回転軸（１ａ）を回転させるようになっている。他に燃料タンク、電装品を収納した箱（２０）と、脚（２１）が取り付けてある。
【００１３】
第２の実施の形態は以上のような構造で、これを使用するときはエンジン（１８）の回転出力を上げ、減速歯車（１９）を介して自在継ぎ手（２３）付き動力伝達回転軸（１ａ）を回転させることによって連結されている前後のネジ歯車（５）を回転させる。これにより各傾きの付いた右前部ローター（ＦＲ）、左前部ローター（ＦＬ）、右後部ローター（ＲＲ）及び左後部ローター（ＲＬ）がすべて同時に回転させられ揚力が発生し上昇を始める。右前部ローター（ＦＲ）、左前部ローター（ＦＬ）、右後部ローター（ＲＲ）及び左後部ローター（ＲＬ）の各回転翼のピッチ角を各サーボ（９）で操作することによって、機体を傾けずに上昇、下降、空中静止、前後移動、左右移動、旋回の行動が取れるものである。
【００１４】
例えば、前進移動させるには右前部ローター（ＦＲ）及び左前部ローター（ＦＬ）の各回転翼のピッチ角を上げる操作をすれば揚力が増して、ギヤユニット（Ｆ）が前傾しているので前方へ惹かれるようになる。この逆の操作をすれば後退移動することができる。左右移動についても同様に右側２軸のローターまたは左側２軸のローターの各回転翼のピッチ角を操作すれば、機体を傾けずに移動飛行することができる。
【００１５】
【第３の実施の形態】
第１の実施の形態の構造の物を、図９のように右前部ローター（ＦＲ）、左前部ローター（ＦＬ）、右後部ローター（ＲＲ）及び左後部ローター（ＲＬ）のすべての回転翼回転範囲の周囲に、回転翼が障害物に接触し破壊されないように保護具（２５）を装備して、連結具（２）を右前部ローター（ＦＲ）及び左前部ローター（ＦＬ）の回転範囲よりも前方へ延長し昇降口（２４）を設置する。第３の実施の形態は以上のような構造のもので、これを使用するにはエンジン（１８）の回転出力を上げ空中浮揚させた状態で前方より高層建造物（２６）などへ、接近、もしくは窓（２７）へ直接横付けさせることができ、昇降口（２４）より荷物の上げ下ろし、人の乗り降りができる。この時機体には大きな重心変動が発生し不安定になる。したがって可変ピッチ回転翼のピッチ角を瞬時に操作する必要がある。例えば、荷物を降ろした瞬間には機体の前方が軽くなって浮き上がり、機体全体としては後傾姿勢になる。この瞬間に右前部ローター（ＦＲ）及び左前部ローター（ＦＬ）の回転翼のピッチ角を下げ、右後部ローター（ＲＲ）及び左後部ローター（ＲＬ）の回転翼のピッチ角を上げる操作を行い水平姿勢を保つことができるものである。
【００１６】
【発明の効果】
上記実施例の説明から明らかなように、本発明による多軸型垂直離着陸機においては、左右２軸ずつのローター回転翼が互いに交差する位置に配置され、前後のローター同士は回転半径が重複しないように配置されているため、前後の回転翼同士の干渉を防止して、なおかつ機体を小型化できる。また、４軸のローターをそれぞれ個別に操作できるため、機体上で重心変動があったときでもその影響を瞬時に打ち消して安定した飛行を持続できる。さらに、本発明の多軸型垂直離着陸機は、一本の炉動力伝達回転軸とネジ歯車の単純な組合わせで、同時に多軸回転させることができ、さらに、単純な下辺ピッチ回転翼との組合わせでできる多軸型垂直離着陸機である。航空機においては、単純なメカニズムであることは理想であり、さらに高層建造物などへ、接近もしくは直接横付けできることは、活動の場が今まで以上に広がるものである。一例として、高層ビル火災時の迅速な消火活動、救助活動など空中から行うことができるものである。
【００１７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の平面図
【図２】本発明の側面図
【図３】本発明の正面図
【図４】本発明のギヤユニットの平面図であり説明の都合上回転翼の一部を省略してある。
【図５】本発明のギヤユニットの正面図であり説明の都合上回転翼の一部を省略してある。
【図６】本発明のギヤユニットの側面図であり説明の都合上回転翼の一部を省略してある。
【図７】本発明のギヤユニットの簡略参考斜視図
【図８】本発明の側面図
【図９】本発明の斜視図
【図１０】従来の技術で行った場合の簡略参考斜視図
【００１８】
【符号の説明】
Ｆ−前側のギヤユニット                  Ｒ−後ろ側のギヤユニット
ＦＲ−右前部ローター                    ＦＬ−左前部ローター
ＲＲ−右後部ローター                    ＲＬ−左後部ローター
１−動力伝達回転軸                      １ａ−自在継ぎ手付き動力伝達回転軸
２−連結具                              ２ａ−角度付連結具
３−連結具固定バンド                    ４−ネジ歯車軸保持具
５−ネジ歯車                            ６−ネジ歯車
７−フレーム板                          ８−ベアリング
９−サーボ                              １０−サーボリンク
１１−Ｌリンク                          １２−操作棒
１３−ピッチコントロールヘッド          １４−ピッチ調整リンク
１５−回転翼保持具                      １６−右回転翼
１７−左回転翼                          １８−エンジン
１９−減速歯車                          ２０−収納箱
２１−脚                                ２２−サーボ保持具
２３−自在継ぎ手                        ２４−昇降口
２５−回転翼保護具                      ２６−高層建造物
２７−高層建造物窓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0004441714.tif 000010
【図１０】
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