特許 7115800 無人航空機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-01

(45)【発行日】2022-08-09

(54)【発明の名称】無人航空機

(51)【国際特許分類】

   B64C 39/02 20060101AFI20220802BHJP

【ＦＩ】

B64C39/02

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2022080510

(22)【出願日】2022-05-16

【審査請求日】2022-06-09

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】521197184

【氏名又は名称】アラセ・アイザワ・アエロスパシアル合同会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】荒瀬 国男

【審査官】塚本 英隆

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２０１７９３０１７（ＣＮ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１８／０８４２６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１８－５１６１９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｃ ３９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

機体から対角線方向に水平に突き出る４本のプロペラシャフトと、折りたたみ機構を有する２枚のブレードからなる４基のプロペラを備え、エンジンの回転がギアで前記プロペラに伝達される無人航空機であって、
前記４基のプロペラは、いずれも前記プロペラシャフトの先端から同じ高さにあって、隣接する前記プロペラと回転範囲がオーバラップし、取付け角度が隣接する前記プロペラと９０°ずれており、回転方向が隣接する前記プロペラと互いに逆であることを特徴とする無人航空機。

【請求項2】

前記折りたたみ機構は、ノブと、スプリングと、ピンと、前記ピンを囲むゴムダンパーと、からなり、前記ノブを引いて、前記ピンと前記ブレードとの係合を外すと、回動軸を中心に前記ブレードが回動可能となることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無人航空機に関し、より詳しくは、プロペラが折りたたみ可能で、プロペラが隣接するプロペラと同じ高さにあって、回転範囲がオーバラップして回転できる無人航空機に関する。

【背景技術】

【0002】

無人航空機は、例えば飛行場までトラックに積載して運搬される。２トントラックの荷台は、例として長さが３．１ｍ、幅が１．６ｍ、高さが０．４ｍであり、これに搭載できる機体寸法が望ましい。一方機体に水平に回転する長さ１．８ｍのプロペラを４基設けて重ならないように配置すると、機体全体の縦×横の寸法が３．６ｍ□の長さになり、２トントラックの荷台には積載できない。プロペラを折り曲げ可能にするとプロペラが半分の長さ０．９ｍにでき、縦×横の寸法が１．８ｍ□の長さになるが、このようにしても、幅が１．６ｍの荷台には積載できない。

【0003】

そこで、プロペラ間の回転範囲をオーバラップさせて、縦×横の寸法をさらに小さくすることが考えられる。プロペラのオーバラップは、プロペラのぶつかりを避けるため、プロペラ間で高低差を付ける。隣接するプロペラを０．５ｍ程度オーバラップさせた場合、縦×横の寸法は１．０ｍ□（＝１．８ｍ－０．５ｍ×２）の長さにでき、２トントラックの荷台に積載できる。

【0004】

プロペラに高低差を設けることは、プロペラを個別にモーター駆動する場合には有効である。プロペラのぶつかりをなくせるからである。一方、プロペラに高低差を設けることは、機体の均一な揚力と機体の安定性からは好ましくない。プロペラがエンジンからギアで駆動される場合、各プロペラを一定の関係で回転させることができるので、各プロペラを同じ高さに配置してもプロペラ間のぶつかりが起きないようにできる。特許文献１には、エンジンが搭載され、プロペラがギアで駆動される無人航空機が示される。プロペラを折りたたむことや、オーバラップして配置することは示されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０２０－１００２４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、揚力が均一で、機体全体の寸法を小さくできる無人航空機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明による無人航空機は、機体から対角線方向に水平に突き出る４本のプロペラシャフトと、折りたたみ機構を有する２枚のブレードからなる４基のプロペラを備え、エンジンの回転がギアで前記プロペラに伝達される無人航空機であって、前記プロペラは、いずれも前記プロペラシャフトの先端から同じ高さにあって、隣接する前記プロペラと回転範囲がオーバラップし、取付け角度が隣接する前記プロペラと９０°ずれており、回転方向が隣接する前記プロペラと互いに逆であることを特徴とする。

【0008】

前記折りたたみ機構は、ノブと、スプリングと、ピンと、前記ピンを囲むゴムダンパーと、からなり、前記ノブを引いて前記ピンと前記ブレードとの係合を外すと、回動軸を中心に前記ブレードが回動可能となることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明による無人航空機によれば、（１）４基のプロペラをいずれも同じ高さにしたので、揚力を均一にできる。（２）プロペラの回転範囲をオーバラップさせたので、また、プロペラに折りたたみ機構を設けたので、機体全体の寸法を小さくできる。小型トラックに積載でき、一般道路を走行しての運搬ができる。（３）プロペラを同じ高さにし、プロペラの回転範囲をオーバラップさせても、（ア）プロペラがギア駆動で、（イ）プロペラの取付け角度を隣接するプロペラと９０°ずらし、（ウ）プロペラの回転方向が隣接するプロペラと逆にしたので、プロペラがぶつからずに回転できる。

【0010】

折りたたみ機構がノブと、スプリングと、ピンと、ピンを囲むゴムダンパーと、からなるとしたので、手動でノブを引いて、ピンとブレードとの係合を外すと、回動軸を中心にブレードを回動できる。これによりプロペラを折りたたむことができる。ピンにゴムダンパーを設けたので、ピンにかかるプロペラの回転開始時の荷重を緩和できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明による無人航空機のプロペラが回転中の平面図である。

【図2】本発明による無人航空機のプロペラが停止中の平面図である。

【図3】図２で、プロペラが折りたたまれた状態の平面図である。

【図4】４基のプロペラを駆動するメインベベルギアの平面図である。

【図5】第１プロペラと第３プロペラの内部構造図である。

【図6】第２プロペラと第４プロペラの内部構造図である。

【図7】ブレードの折りたたみ機構を示す図５のＡ部詳細図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面に基づいて本発明の無人航空機を詳しく説明する。

【実施例】

【0013】

図１は、本発明による無人航空機１００のプロペラが回転中の平面図である。無人航空機１００は、機体５の周囲に４基のプロペラ６を備える。時計回りで第１プロペラ１、第２プロペラ２、第３プロペラ３、及び第４プロペラ４を備える。プロペラ６は、対角線線方向に水平に配置された第１プロペラシャフト２１、第２プロペラシャフト２２、第３プロペラシャフト２３、及び第４プロペラシャフト２４の先端に設けられた縦軸に、水平に回転するように設けられる。プロペラ６の回転範囲は互いにオーバラップして配置される。第１プロペラ１の回転範囲は、左の第４プロペラ４と前の第２プロペラ２とオーバラップしている。第２プロペラ２の回転範囲は、後の第１プロペラ１と左の第３プロペラ３とオーバラップしている。第３プロペラ３の回転範囲は、右の第２プロペラ２と後の第４プロペラ４とオーバラップしている。第４プロペラ４の回転範囲は、前の第３プロペラ３と右の第１プロペラ１とオーバラップしている。プロペラ６は、４基とも同じ高さに配置される。

【0014】

図２は、本発明による無人航空機のプロペラが停止中の平面図である。プロペラ６は、ブレード６ａ、６ａからなる２枚羽根である。プロペラが停止する場合、第１プロペラ１と第３プロペラ３が左右方向を向き、第２プロペラ２と第４プロペラ４が前後方向を向くように停止する。本実施例では、プロペラ６は、エンジンのクランク軸に設けられたクラッチの後側のドライブシャフト１２（後述）で回転されるので、必ずしも停止位置は一定ではないが、プロペラ６を手動で回すことにより所定の位置にできる。これに限らず、駆動モーターで所定の位置までドライブシャフト１２を回すとしてもよい。プロペラ６は、ぶつからないように、取付け角度が隣接するプロペラ６と９０°ずれて取り付けられる。

【0015】

図２に示すように、プロペラ６は、第１プロペラ１と第３プロペラ３が左右方向を向き、第２プロペラ２と第４プロペラ４が前後方向を向くように取り付けられる。本実施例では、第１プロペラ１と第３プロペラ３が右回転、第２プロペラ２と第４プロペラ４が左回転である。第１プロペラ１～第４プロペラ４の回転は、（右回転、左回転、右回転、左回転）と交互になる。このため、プロペラ６がオーバラップする領域で、ブレード６ａがぶつからないようにできる。例として、図１では、オーバラップ領域にある左方向を向いた第１プロペラ１のブレード６ａが右回転して、後方向に動くと、前方向を向いた第４プロペラ４のブレード６ａが、オーバラップ領域に入って来るので、第１プロペラ１のブレード６ａと第４プロペラ４のブレード６ａがぶつかることはない。

【0016】

図３は、図２のプロペラ６が折りたたまれた状態の平面図である。プロペラ６は、エンジン停止後、図２に示すように、左右方向と前後方向に突出するので、これを折りたたむことで、機体５の全体寸法を小さくできる。ブレード６は斜めにねじれているので、図３では第１プロペラ１のブレード６ａと、第２プロペラ２のブレード６ａが重なって描かれているが、ぶつかってはいない。プロペラ６の折りたたみは、ブレード６ａ、６ａの根元に設けた折り畳み機構１３（後述）で行なっている。

【0017】

図４は、４基のプロペラ６を駆動するメインベベルギア７の平面図である。本実施例では、エンジンは水平エンジンで、クランク軸が垂直方向を向いている。クランク軸にクラッチを介して連結されるドライブシャフト１２も垂直方向を向いている。このドライブシャフト１２にメインベベルギア７が取り付けられる。メインベベルギア７には、第１サブベベルギア８、第２サブベベルギア９、第３サブベベルギア１０、及び第４サブベベルギア１１が歯合し、第１プロペラシャフト２１、第２プロペラシャフト２２、第３プロペラシャフト２３、及び第４プロペラシャフト２４にエンジンの回転を伝達している。メインベベルギア７が平面視で右回転とすると、第１サブベベルギア８、第２サブベベルギア９、第３サブベベルギア１０、及び第４サブベベルギア１１は、一方の端面側から見て、いずれも左回転となる。

【0018】

図５は、第１プロペラ１と第３プロペラ３の内部構造図である。どちらも同じ構造を有する。図５に示すように、第１プロペラシャフト２１の回転は、２つのベベルギア２５、２６で逆回転となるように変換されて縦軸３０に伝達される。そして縦軸３０の回転が、第１プロペラ１のブレード６ａ、６ａに伝達される。第１プロペラシャフト２１の一端の第１サブベベルギア８は左回転（図４参照）なので、図５で第１プロペラシャフト２１の他端のベベルギア２５は左側から見て右回転となり、縦軸３０のベベルギア２６は下側から見て左回転となる。結果、第１プロペラ１は、平面視（上側から見て）で右回転となる。

【0019】

同様に、図５に示すように、第３プロペラシャフト２３の回転は、２つのベベルギア２５、２６で逆回転に変換されて縦軸３０に伝達される。そして縦軸３０の回転が、第３プロペラ３のブレード６ａ、６ａに伝達される。第３プロペラシャフト２３の一端の第３サブベベルギア１０は左回転（図４参照）なので、図５で第３プロペラシャフト２３の他端のベベルギア２５は左側から見て右回転となり、縦軸３０のベベルギア２６は下側から見て左回転となる。結果、第３プロペラ３は、平面視（上側から見て）で右回転となる。

【0020】

図６は、第２プロペラ２と第４プロペラ４の内部構造図である。どちらも同じ構造を有する。第２プロペラシャフト２２の回転は、２つのベベルギア２７、２８で順回転に変換されて縦軸３０に伝達される。そして縦軸３０の回転が第２プロペラ２のブレード６ａ、６ａに伝達される。第２プロペラシャフト２２の一端の第２サブベベルギア９は左回転（図４参照）なので、図６で第２プロペラシャフト２２の他端のベベルギア２７は右回転となり、縦軸３０のベベルギア２８は下側から見て右回転となる。結果、第２プロペラ２は、平面視（上側から見て）で左回転となる。

【0021】

図６に示すように、第４プロペラシャフト２４の回転は、２つのベベルギア２７、２８で順回転に変換されて縦軸３０に伝達される。そして縦軸３０の回転が、第４プロペラ４のブレード６ａ、６ａに伝達される。第４プロペラシャフト２４の一端の第４サブベベルギア１０は左回転（図４参照）なので、図６で第４プロペラシャフト２４の他端のベベルギア２７は右回転となり、縦軸３０のベベルギア２８は下側から見て右回転となる。結果、第４プロペラ４は、平面視（上側から見て）で左回転となる。図５と図６に示すように、縦軸３０は同じ長さなので、第１プロペラ１、第２プロペラ２、第３プロペラ３及び第４プロペラ４は、プロペラシャフトの先端から、同じ高さにある。

【0022】

図７は、ブレード６ａの折りたたみ機構１３を示す図５のＡ部詳細図である。Ａ部は図５に示す。図５に示すようにブレード６ａの根元には、折りたたみ機構１３が設けられる。折りたたみ機構１３は、ピン１３ａと、ピン１３ａを囲むゴムダンパー１３ｂと、スプリング１３ｃと、ノブ１３ｄと、からなる。手動でノブを引くと、ピン１３ａとブレード６ａとの係合が外れ、回動軸１４を中心にしてブレード６ａを回動することができる。すなわちブレード６ａを水平に９０°回動させることができる。なお、ピン１３ａにゴムダンパー１３ｂを設けたので、ピン１３ａにかかるプロペラの回転開始時の荷重を緩和できる。

【産業上の利用可能性】

【0023】

本発明は、プロペラを折りたたみ可能とし、プロペラの回転範囲を隣接するプロペラとオーバラップさせ、プロペラを互いに逆方向に回転させることで、揚力が均一でかつ機体全体の寸法を小さくできる無人航空機として好適である。

【符号の説明】

【0024】

１ 第１プロペラ
２ 第２プロペラ
３ 第３プロペラ
４ 第４プロペラ
５ 機体
６ プロペラ
６ａ、６ｂ ブレード
７ メインベベルギア
８ 第１サブベベルギア
９ 第２サブベベルギア
１０ 第３サブベベルギア
１１ 第４サブベベルギア
１２ ドライブシャフト
１３ 折りたたみ機構
１３ａ ピン
１３ｂ ゴムダンパー
１３ｃ スプリング
１３ｄ ノブ
１４ 回動軸
１５ プロペラホルダー
２１ 第１プロペラシャフト
２２ 第２プロペラシャフト
２３ 第３プロペラシャフト
２４ 第４プロペラシャフト
２５、２６ ベベルギア
２７、２８ ベベルギア
３０ 縦軸
１００ 無人航空機

【要約】

【課題】揚力が均一で機体全体の寸法を小さくできる無人航空機を提供する。
【解決手段】本発明による無人航空機は、機体から対角線方向に水平に突き出る４本のプロペラシャフトと、折りたたみ機構を有する２枚のブレードからなる４基のプロペラを備え、エンジンの回転がギアでプロペラに伝達される無人航空機であって、プロペラは、いずれも前記プロペラシャフトの先端から同じ高さにあって、隣接するプロペラと回転範囲がオーバラップし、取付け角度が隣接するプロペラと９０°ずれており、回転方向が隣接するプロペラと互いに逆であることを特徴とする。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】