(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-30
(45)【発行日】2024-10-08
(54)【発明の名称】推力発生装置
(51)【国際特許分類】
B64C 27/68 20060101AFI20241001BHJP
B64D 27/24 20240101ALI20241001BHJP
B64C 11/32 20060101ALI20241001BHJP
B64C 27/605 20060101ALI20241001BHJP
F16J 15/3232 20160101ALI20241001BHJP
F16J 15/18 20060101ALI20241001BHJP
【ＦＩ】
B64C27/68
B64D27/24
B64C11/32
B64C27/605
F16J15/3232 201
F16J15/18 C
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021050764
(22)【出願日】2021-03-24
(65)【公開番号】P2022035963
(43)【公開日】2022-03-04
【審査請求日】2023-10-11
(31)【優先権主張番号】P 2020140323
(32)【優先日】2020-08-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109380
【弁理士】
【氏名又は名称】小西 恵
(74)【代理人】
【識別番号】100109036
【弁理士】
【氏名又は名称】永岡 重幸
(72)【発明者】
【氏名】熊谷 浩保
(72)【発明者】
【氏名】郡司 大輔
(72)【発明者】
【氏名】ロドリゲス ロペス リカルド
【審査官】塚本 英隆
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０７８９７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】実公昭３８－０１３０４８（ＪＰ，Ｙ１）
【文献】米国特許第０２４９９８３７（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６４Ｃ ２７／６８
Ｂ６４Ｄ ２７／２４
Ｂ６４Ｃ １１／３２
Ｂ６４Ｃ ２７／６０５
Ｆ１６Ｊ １５／３２３２
Ｆ１６Ｊ １５／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転翼の推力を発生させる第１モータと、前記回転翼のピッチ角を変化させる回転運動を発生させる第２モータと、
前記第２モータの回転運動を直線運動に変換する第１変換部と、
前記第１変換部で変換された直線運動を回転運動に変換する第２変換部とを備え、
前記第２変換部は、
前記直線運動に基づいて前記回転運動を発生するラックアンドピニオンと、
前記ラックアンドピニオンのピニオンの回転運動を前記回転翼に伝える支持軸と、
前記ラックアンドピニオンと支持軸を収容するケースと、
前記支持軸に結合され、前記回転翼を保持するグリップと、
前記ケース内で前記支持軸を回転可能に支持する軸受と、
前記グリップの付け根の位置で前記ケースをシールするシール材とを備え、
前記シール材は、前記グリップと前記ケースとの間の隙間を塞ぐシールリングであり、
前記シールリングの装着位置において、装着前の前記シールリングの内径は前記グリップの径よりも小さく、
前記グリップは、前記ケースの外側で径方向に広がった傾斜面を備え、
前記シールリングは、
前記隙間の位置で前記グリップと前記ケースに密着する第１リップと、
前記グリップの前記傾斜面に密着する第２リップと、
前記隙間の位置より径方向外側で前記ケースに密着する第３リップとを備えることを特徴とする推力発生装置。
【請求項2】
前記シールリングの装着位置において、前記第１リップと前記第２リップは、前記グリップにて押圧されることで弾性変形することを特徴とする請求項１に記載の推力発生装置。
【請求項3】
前記ケースは、前記シールリングを前記グリップに押し付ける凸部と、
前記第３リップを収容する凹部とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の推力発生装置。
【請求項4】
前記ケースに装着可能なクランプ部を備え、前記クランプ部は、前記ケースへの装着時に、前記第３リップを収容しつつ、前記シールリングを前記グリップに押し付ける段差を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の推力発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、推力発生装置に関する。
【背景技術】
【0002】
油圧を用いることなく、電動でプロペラ(回転翼)の回転軸に対する取付角度であるピッチを可変にする技術として、例えば、特許文献１に開示がある。この技術では、回転主軸が中空状に形成され、この回転主軸内に操作ロッドが軸線方向にのみ移動可能に同心状に配設され、その操作ロッドの下端に固着されたアームが、リンクおよびレバー機構を介して羽根の各支持軸に連結されている。そして、操作ロッドを軸線方向に往復移動させることによって、リンクおよびレバー機構を介して各羽根の取付角度が変化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平５－８７０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に開示の技術では、アーム、リンクおよびレバー機構などの動作を円滑化するためにグリースなどの潤滑剤を用いると、潤滑剤がランナボス外に飛散するおそれがあった。
そこで、本発明は、ピッチ角を変化させる回転部のシール性を向上させることが可能な推力発生装置を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、ピッチ角を変化させる回転部のシール性を向上させることが可能な推力発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、回転翼の推力を発生させる第１モータと、前記回転翼のピッチ角を変化させる回転運動を発生させる第２モータと、前記第２モータの回転運動を直線運動に変換する第１変換部と、前記第１変換部で変換された直線運動を回転運動に変換する第２変換部とを備え、前記第２変換部は、前記直線運動に基づいて前記回転運動を発生するラックアンドピニオンと、前記ラックアンドピニオンのピニオンの回転運動を前記回転翼に伝える支持軸と、前記ラックアンドピニオンと支持軸を収容するケースと、前記支持軸に結合され、前記回転翼を保持するグリップと、前記ケース内で前記支持軸を回転可能に支持する軸受と、前記グリップの付け根の位置で前記ケースをシールするシール材とを備える。
【0006】
これにより、軸受の回転を円滑化するための潤滑剤をケース内に封止することができ、グリップとケースとの間の隙間から潤滑剤が漏れ出するのを防止することができる。このため、第１モータの回転軸回りにケースが回転し、潤滑剤に遠心力がかかった場合においても、潤滑剤がケース外に飛散するのを防止することができる。
【0007】
また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記シール材は、前記グリップと前記ケースとの間の隙間を塞ぐシールリングである。
【0008】
これにより、グリップにシールリングを装着することで、グリップとケースとの間の隙間を塞ぐことができる。このため、シール作業の煩雑化を抑制しつつ、グリップを支持するケースのシール性を向上させることができる。
【0009】
また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記シールリングの装着位置において、装着前の前記シールリングの内径は前記グリップの径よりも小さい。
【0010】
これにより、シールリングをグリップに装着することで、シールリングをグリップに密着させることができ、グリップを支持するケースのシール性を向上させることができる。
【0011】
また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記グリップは、前記ケースの外側で径方向に広がった傾斜面を備え、前記シールリングは、前記隙間の位置で前記グリップと前記ケースに密着する第１リップと、前記グリップの前記傾斜面で前記グリップに密着する第２リップと、前記隙間の位置より径方向外側で前記ケースに密着する第３リップとを備える。
【0012】
これにより、グリップとケースとの間の隙間に第１リップを侵入させつつ、グリップとケースとの間の隙間から第１リップが抜けないように第２リップと第３リップで抑えることができる。このため、第１モータの回転軸回りにグリップが回転し、グリップおよびシールリングにかかる遠心力によってグリップおよびシールリングがケースから引き離された場合においても、グリップとケースとの間の隙間がシールリングで塞がれたままの状態を維持することができ、グリップを支持するケースのシール性を向上させることができる。
【0013】
また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記シールリングの装着位置において、前記第１リップと前記第２リップは、前記グリップにて押圧されることで弾性変形する。
【0014】
これにより、グリップとケースとの間の隙間に第１リップを侵入させやすくすることが可能となるとともに、グリップおよびシールリングにかかる遠心力によってグリップおよびシールリングがケースから引き離された場合においても、グリップとケースとの間の隙間から第１リップが抜けにくくすることができる。
【0015】
また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記ケースは、前記シールリングを前記グリップに押し付ける凸部と、前記第３リップを収容する凹部とを備える。
【0016】
これにより、グリップおよびシールリングにかかる遠心力によってグリップがケースから引き離された場合においても、シールリングがケースから引き離されるのを防止することができ、グリップを支持するケースのシール性を維持することができる。
【0017】
また、本発明の一態様に係る推力発生装置によれば、前記ケースに装着可能なクランプ部を備え、前記クランプ部は、前記ケースへの装着時に、前記第３リップを収容しつつ、前記シールリングを前記グリップに押し付ける段差を備える。
【0018】
これにより、グリップおよびシールリングにかかる遠心力によってグリップがケースから引き離された場合においても、シールリングがケースから引き離されるのを防止することができ、グリップを支持するケースのシール性を維持することができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明の一つの態様によれば、ピッチ角を変化させる回転部のシール性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】図１（ａ）は、第１実施形態に係る推力発生装置に回転翼を取り付けた状態を示す斜視図、図１（ｂ）および図１（ｃ）は、第１実施形態に係る推力発生装置に取り付けられた回転翼のピッチ角を変化させた状態を示す側面図である。
【図8】図８（ａ）は、図６のピッチ可変用モータ、垂直伝達部および回転直動変換部の構成を示す斜視図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のピッチ可変用モータ、垂直伝達部および直動案内部を除去した構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の構成に必須のものとは限らない。実施形態の構成は、本発明が適用される装置の仕様や各種条件（使用条件、使用環境等）によって適宜修正または変更され得る。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定され、以下の個別の実施形態によって限定されない。また、以下の説明に用いる図面は、各構成を分かり易くするため、実際の構造と縮尺および形状などを異ならせることがある。
【0022】
以下の説明では、推力発生装置で駆動される回転翼が３枚の場合を例にとるが、推力発生装置で駆動される回転翼は、必ずしも３枚に限定されることなく、Ｎ（Ｎは２以上の整数）枚であればよい。
図１（ａ）は、第１実施形態に係る推力発生装置に回転翼を取り付けた状態を示す斜視図、図１（ｂ）および図１（ｃ）は、第１実施形態に係る推力発生装置に取り付けられた回転翼のピッチ角を変化させた状態を示す側面図、図２および図３は、図１（ａ）の推力発生装置の構成を分解して示す斜視図、図４（ａ）および図４（ｂ）は、図２および図３の推力発生装置の組み立て後の構成を示す斜視図である。
図１（ａ）は、第１実施形態に係る推力発生装置に回転翼を取り付けた状態を示す斜視図、図１（ｂ）および図１（ｃ）は、第１実施形態に係る推力発生装置に取り付けられた回転翼のピッチ角を変化させた状態を示す側面図、図２および図３は、図１（ａ）の推力発生装置の構成を分解して示す斜視図、図４（ａ）および図４（ｂ）は、図２および図３の推力発生装置の組み立て後の構成を示す斜視図である。
【0023】
図１（ａ）、図１（ｂ）および図１（ｃ）において、推力発生装置１は、回転翼Ｈ１～Ｈ３を電動で駆動する。回転翼Ｈ１～Ｈ３は、グリップＰ１～Ｐ３をそれぞれ介して推力発生装置１に装着される。グリップＰ１～Ｐ３は、推力発生装置１から水平方向に放射状に延びるように回転翼Ｈ１～Ｈ３を支持する。推力発生装置１は、装着面１Ａを介して飛翔体に装着される。推力発生装置１が装着された飛翔体は、例えば、モータで飛行するマルチコプター、飛行機、回転翼機および飛行機能を備える自動車などの飛行可能な機体または車体である。
【0024】
図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）、図２、図３、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、推力発生装置１は、推力発生用モータ（第１モータ）２、ピッチ可変用モータ（第２モータ）５、回転伝達部６、回転直動変換部（第１変換部）７、直動回転変換部（第２変換部）８、エクステンション９およびハブ１０を備える。推力発生用モータ２は、ステータ２Ａ、ロータ２Ｂ、外側フレーム２Ｃ、内径部２Ｄおよび内側フレーム２Ｅを備える。また、ロータ２Ｂは、内径側にロータ軸４および中空部３Ａ、３Ｂを備える。ロータ軸４の軸方向端部には、エクステンション９を介してハブ１０を装着する装着部４Ａが設けられる。
【0025】
内径部２Ｄの径方向外側には、内側フレーム２Ｅが位置し、内側フレーム２Ｅの径方向外側には、外側フレーム２Ｃが位置する。内径部２Ｄは、外側フレーム２Ｃ側に固定される。内側フレーム２Ｅは、ロータ軸４側に固定され、ロータ軸４とともに回転する。ロータ軸４は、内径部２Ｄ内に収容される。このとき、装着部４Ａは、内径部２Ｄの軸方向外側に位置する。内側フレーム２Ｅの外周面に沿ってロータ２Ｂが位置する。外側フレーム２Ｃの内周面に沿ってステータ２Ａが位置する。このとき、ロータ軸４、内径部２Ｄ、内側フレーム２Ｅ、ロータ２Ｂ、ステータ２Ａおよび外側フレーム２Ｃは、回転軸Ｓ０から径方向外側に向かって同心円状に配置される。
【0026】
推力発生用モータ２は、図１（ｂ）の回転軸Ｓ０の軸回りに回転翼Ｈ１～Ｈ３を回転させ、回転翼Ｈ１～Ｈ３の推力Ｆを発生させる。ステータ２Ａは、電磁鋼鈑と巻線を備え、ロータ２Ｂの外側に位置する。ステータ２Ａ、内径部２Ｄおよび装着面１Ａは、外側フレーム２Ｃに固定される。このとき、装着面１Ａは、支持部１Ｃを介して外側フレーム２Ｃに固定することができる。内径部２Ｄは、スペーサ２Ｆを介して装着面１Ａの裏側に固定することができる。スペーサ２Ｆは、推力発生用モータ２内に回転伝達部６を収容するための空間を確保することができる。
【0027】
装着面１Ａは、回転伝達部６を外側フレーム２Ｃ内に挿入可能な開口１Ｂを備える。支持部１Ｃは、外側フレーム２Ｃから内側に向かって放射状に延びる。内径部２Ｄは、円筒形状であり、軸受Ｕ１を介してロータ軸４を回転自在に支持する。内側フレーム２Ｅは、円環状であり、ロータ２Ｂを支持する。外側フレーム２Ｃは、円環状であり、ステータ２Ａを支持する。
【0028】
装着面１Ａ、外側フレーム２Ｃ、内径部２Ｄ、内側フレーム２Ｅおよびスペーサ２Ｆは、例えば、ジュラルミンなどの合金で形成することができる。装着面１Ａ、外側フレーム２Ｃ、内径部２Ｄ、内側フレーム２Ｅおよびスペーサ２Ｆは、例えば、鋳造、鍛造または切削加工などの方法で一体的に形成することができる。
【0029】
ロータ２Ｂは、磁石などにより構成され、ロータ軸４の外側に位置する。ロータ２Ｂおよびロータ軸４は、内側フレーム２Ｅに固定される。ロータ軸４は、軸受Ｕ１を介して、回転軸Ｓ０の軸回りに回転する。ロータ軸４の回転に伴ってロータ２Ｂおよび内側フレーム２Ｅも回転軸Ｓ０の軸回りに回転する。ロータ軸４、装着部４Ａおよび内側フレーム２Ｅは、例えば、ジュラルミンなどの合金で形成することができる。ロータ軸４、装着部４Ａおよび内側フレーム２Ｅは、例えば、鋳造、鍛造または切削加工などの方法で一体的に形成することができる。
【0030】
中空部３Ａ、３Ｂは、推力発生用モータ２内に位置する。また、中空部３Ａは、ロータ２Ｂの円周方向に沿ってロータ２Ｂとロータ軸４の間に位置する。中空部３Ｂは、ロータ軸４の軸方向に沿ってロータ軸４内径側に位置する。
【0031】
ピッチ可変用モータ５は、回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３を変化させる回転運動を発生させる。ピッチ可変用モータ５は、内径部２Ｄに固定される。ピッチ可変用モータ５の少なくとも一部は、推力発生用モータ２内に収容される。このとき、ピッチ可変用モータ５は、中空部３Ａに位置することができる。ピッチ可変用モータ５の回転軸は、推力発生用モータ２の回転軸Ｓ０と並列に位置することができる。
【0032】
回転伝達部６は、ピッチ可変用モータ５で発生された回転運動を推力発生用モータ２の回転軸Ｓ０に対して垂直方向に伝える。すなわち、ピッチ可変用モータ５の回転軸と、推力発生用モータ２の回転軸Ｓ０は平行な異なる軸であり、回転伝達部６によりピッチ可変用モータ５で発生された回転運動を、推力発生用モータ２の回転軸Ｓ０の軸上に伝達する。回転伝達部６は、内径部２Ｄに固定される。回転伝達部６の少なくとも一部は、推力発生用モータ２内に収容される。
【0033】
回転直動変換部７は、ピッチ可変用モータ５で発生され、回転伝達部６を介して伝えられた回転運動を、回転軸Ｓ０の軸方向の直線運動ＬＭに変換する。回転直動変換部７の少なくとも一部は、推力発生用モータ２内に収容される。このとき、回転直動変換部７の少なくとも一部は、中空部３Ｂ内に位置することができる。この場合、回転直動変換部７の少なくとも一部は、回転軸Ｓ０の軸方向に沿って中空部３Ｂから回転翼Ｈ１～Ｈ３側に突出させることができる。回転直動変換部７は、内径部２Ｄに固定される。
【0034】
直動回転変換部８は、回転直動変換部７で変換された直線運動ＬＭを、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の軸回りの回転運動に変換する。直動回転変換部８は、推力発生用モータ２の外部に位置する。
【0035】
エクステンション９は、回転軸Ｓ０の軸方向において、推力発生用モータ２と回転翼Ｈ１～Ｈ３との間の間隔を保つためのスペーサである。エクステンション９は、回転翼Ｈ１～Ｈ３が推力発生用モータ２に衝突するのを防止する。エクステンション９は、装着部４Ａを介してロータ軸４に固定され、ロータ軸４とともに回転する。
【0036】
ハブ１０は、直動回転変換部８を収容するとともに、グリップＰ１～Ｐ３がハブ１０から突出した状態でグリップＰ１～Ｐ３を支持する。ハブ１０は、エクステンション９を介して、ロータ軸４に固定される。すなわち、ハブ１０は、ロータ軸４を介して回転軸Ｓ０の軸回りに回転可能な状態で外側フレーム２Ｃに支持される。ハブ１０は、グリップＰ１～Ｐ３を介し、回転軸Ｓ０の軸方向に対して垂直方向に回転翼Ｈ１～Ｈ３を支持する。
【0037】
推力発生用モータ２が動作すると、ロータ２Ｂが回転軸Ｓ０を中心に回転することで、回転翼Ｈ１～Ｈ３が回転する。そして、各回転翼Ｈ１～Ｈ３の回転Ｒ１～Ｒ３に伴って回転翼Ｈ１～Ｈ３の推力Ｆが発生する。
【0038】
ここで、ピッチ可変用モータ５、回転伝達部６および回転直動変換部７は、外側フレーム２Ｃ側に固定される。このため、ロータ２Ｂが回転しても、ピッチ可変用モータ５、回転伝達部６および回転直動変換部７は、回転軸Ｓ０の軸回りに回転しない。
【0039】
また、ピッチ可変用モータ５が動作すると、各回転翼Ｈ１～Ｈ３は、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の軸回りに回転し、回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３が変化する。このとき、ピッチ可変用モータ５の回転運動は、回転伝達部６を介して回転直動変換部７に伝えられる。そして、ピッチ可変用モータ５の回転運動は、回転直動変換部７によって、回転軸Ｓ０の軸方向の直線運動ＬＭに変換される。そして、回転直動変換部７で変換された１つの直線運動ＬＭは、直動回転変換部８によって、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の軸回りの３つの回転運動に変換される。そして、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の回転運動は、グリップＰ１～Ｐ３をそれぞれ介し、各回転翼Ｈ１～Ｈ３に伝えられ、各回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３が変化される。
【0040】
ここで、推力発生装置１は、回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３を可変とすることにより、推力を変化させることができる。また、推力発生装置１は、ピッチ角θ１～θ３を可変とすることにより、推力変化の応答速度を速め、飛翔体の安定性を向上させることが可能となるとともに、ブレード長（回転翼Ｈ１～Ｈ３の長さ）を長くすることなく、飛翔体に必要な推力を確保することができ、推力発生装置１の大型化および重量増を抑制することができる。また、各状況で必要な推力は固定ピッチと比較した場合、推力発生用モータ２の低い回転数で発生できるので、回転数に依存する騒音を抑制することができる。
【0041】
また、推力発生装置１は、回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３を電動で可変とすることにより、油圧を用いる必要がなくなる。このため、油の給排を制御する油圧制御ユニットおよび回転体に対してオイルシールを行うための複雑な回転シール機構を設ける必要がなくなり、推力発生装置１の大型化を抑制することが可能となるとともに、推力発生装置１のメンテナンス性を向上させることができる。
【0042】
また、直動回転変換部８は、回転直動変換部７で変換された１つの直線運動ＬＭを、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の軸回りの３つの回転運動に変換することにより、回転直動変換部７で変換された１つの直線運動ＬＭに基づいて、３枚の回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３を調整することができ、推力発生装置１の大型化を抑制することができる。
【0043】
さらに、回転直動変換部７の少なくとも一部を、推力発生用モータ２内に収容することにより、回転軸Ｓ０の軸方向において推力発生用モータ２からの回転直動変換部７の突出量を減らすことができる。このため、推力発生用モータ２で回転翼Ｈ１～Ｈ３の推進力を発生させ、ピッチ可変用モータ５で回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３を可変とした場合においても、回転軸Ｓ０の軸方向に推力発生装置１をコンパクト化することが可能となる。
【0044】
さらに、回転直動変換部７の少なくとも一部を、中空部３Ｂ内に収容することにより、推力発生用モータ２を回転軸Ｓ０の軸方向に大型化することなく、回転直動変換部７の少なくとも一部を推力発生用モータ２内に収容することができ、回転軸Ｓ０の軸方向に推力発生装置１をコンパクト化することが可能となる。
【0045】
さらに、ピッチ可変用モータ５で発生された回転運動を、回転伝達部６を介して伝えることにより、推力発生用モータ２の回転軸Ｓ０とピッチ可変用モータ５の回転軸を並列に配置することが可能となり、ピッチ可変用モータ５を推力発生用モータ２内に収容することが可能となる。
【0046】
さらに、直動回転変換部８をハブ１０内に収容することにより、回転軸Ｓ０の軸方向に推力発生装置１をコンパクト化することが可能となるとともに、直動回転変換部８が外部に露出するのを防止することが可能となる。
【0047】
ここで、回転翼Ｈ１～Ｈ３がロータ軸４の軸回りに回転すると、各回転翼Ｈ１～Ｈ３には遠心力Ｆ１～Ｆ３がそれぞれかかる。各回転翼Ｈ１～Ｈ３にかかる遠心力Ｆ１～Ｆ３は、グリップＰ１～Ｐ３をそれぞれ介し、各支持軸Ｍ１～Ｍ３に伝わる。このとき、各支持軸Ｍ１～Ｍ３は、各支持軸Ｍ１～Ｍ３に伝わった各遠心力Ｆ１～Ｆ３に基づいて、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の回転軸芯を自動調整し、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の軸回りの回転精度を向上させることができる。
【0048】
以下、回転伝達部６、回転直動変換部７および直動回転変換部８の構成および動作について、より具体的に説明する。
図５（ａ）および図６（ａ）は、第１実施形態に係る推力発生装置の構成を示す平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ－Ａ線に沿って切断した断面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ－Ｂ線に沿って切断した断面図、図７（ａ）は、第１実施形態に係る推力発生装置の推力発生用モータの構成を示す平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＣ－Ｃ線に沿って切断した断面図である。
図５（ａ）および図６（ａ）は、第１実施形態に係る推力発生装置の構成を示す平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ－Ａ線に沿って切断した断面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ－Ｂ線に沿って切断した断面図、図７（ａ）は、第１実施形態に係る推力発生装置の推力発生用モータの構成を示す平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＣ－Ｃ線に沿って切断した断面図である。
【0049】
図７（ａ）および図７（ｂ）において、ロータ２Ｂは、軸受Ｕ１を介し、回転軸Ｓ０の軸回りに回転可能な状態で外側フレーム２Ｃにて支持される。また、推力発生用モータ２内において、ロータ２Ｂとロータ軸４の間には中空部３Ａが設けられ、ロータ軸４内には中空部３Ｂが設けられている。
【0050】
また、図２、図３、図５（ａ）、図５（ｂ）、図６（ａ）および図６（ｂ）において、回転伝達部６は、歯車Ｇ１～Ｇ３および支持部材ＢＪ１～ＢＪ３を備える。歯車Ｇ１～Ｇ３は、ピッチ可変用モータ５の回転運動を回転直動変換部７に伝える。歯車Ｇ１は、ボールねじ軸７Ｆの一端に取り付けられる。歯車Ｇ３は、ピッチ可変用モータ５の回転軸に取り付けられる。歯車Ｇ２は、歯車Ｇ１と歯車Ｇ３の間で歯車Ｇ１、Ｇ３と噛み合う位置に設けられる。
【0051】
内径部２Ｄは、支持部材ＢＪ１を介し、歯車Ｇ１およびボールねじ軸７Ｆが回転可能な状態で歯車Ｇ１および回転直動変換部７を支持する。また、内径部２Ｄは、支持部材ＢＪ３を介し、歯車Ｇ３およびピッチ可変用モータ５の回転軸を回転可能な状態で支持する。また、内径部２Ｄは、支持部材ＢＪ１、ＢＪ２を介し、歯車Ｇ２を回転可能な状態で支持する。このとき、歯車Ｇ２は、支持部材ＢＪ１、ＢＪ２で挟み込まれた状態で、歯車Ｇ１、Ｇ３と噛み合う位置に配置される。歯車Ｇ１～Ｇ３の材料は、例えば、炭素鋼であり、支持部材ＢＪ１～ＢＪ３の材料は、例えば、アルミ合金である。なお、回転伝達部の機構として、歯車の代わりにベルトを用いてもよい。
【0052】
回転直動変換部７の回転直動変換機構として、ボールねじを用いることができる。回転直動変換部７の回転直動変換機構として、すべりねじを用いるようにしてもよい。回転直動変換部７は、直動伝達軸７Ｄ、直動案内部７Ｅ、ボールねじ軸７Ｆおよびボールねじナット７Ｇを備える。
【0053】
直動案内部７Ｅは、回転軸Ｓ０に沿って直線運動する方向にボールねじナット７Ｇおよび直動伝達軸７Ｄを案内する。このとき、直動案内部７Ｅは、ボールねじ軸７Ｆの回転に伴ってボールねじナット７Ｇが回転運動するのを規制する。直動案内部７Ｅは、支持部材ＢＪ１から突出する形状である。直動案内部７Ｅは、支持部材ＢＪ１と一体的に設けることができる。
【0054】
ボールねじ軸７Ｆは、軸受Ｕ２を介し、回転可能な状態で支持部材ＢＪ１にて支持される。ボールねじ軸７Ｆは、転動体を介してボールねじナット７Ｇと螺合した状態で歯車Ｇ１とともに回転し、ボールねじナット７Ｇを直線運動させる。
ボールねじナット７Ｇは、ボールねじ軸７Ｆの回転運動に伴って直線運動し、その直線運動ＬＭを直動伝達軸７Ｄに伝える。
ボールねじナット７Ｇは、ボールねじ軸７Ｆの回転運動に伴って直線運動し、その直線運動ＬＭを直動伝達軸７Ｄに伝える。
【0055】
直動伝達軸７Ｄは、ボールねじナット７Ｇの直線運動ＬＭを直動回転変換部８に伝える。直動伝達軸７Ｄは、ボールねじナット７Ｇに固定され、直動伝達軸７Ｄの先端は、軸受Ｕ３の内輪に挿入される。直動伝達軸７Ｄは、ボールねじナット７Ｇおよびボールねじ軸７Ｆの一部を内包する形状である。
【0056】
直動回転変換部８の直動回転変換機構として、ラックアンドピニオンを用いることができる。直動回転変換部８は、直動体１１、ラックＡ１～Ａ３、ケース２１、支持軸Ｍ１～Ｍ３、軸受Ｅ１～Ｅ３、アダプタＤ１～Ｄ３およびピニオンＢ１～Ｂ３を備える。
【0057】
直動体１１は、軸受Ｕ３を介し、直動伝達軸７Ｄの軸回りに回転可能な状態で支持される。このとき、直動体１１は、直動伝達軸７Ｄとともに、回転軸Ｓ０の軸方向に沿って直線運動可能である。
【0058】
ラックＡ１～Ａ３は、直動体１１にて支持される。各ラックＡ１～Ａ３は、ピニオンＢ１～Ｂ３とそれぞれ噛み合った状態で直動体１１とともに直線運動し、ピニオンＢ１～Ｂ３をそれぞれ回転運動させる。
【0059】
各支持軸Ｍ１～Ｍ３は、推力発生装置１から水平方向に放射状に突出するようにグリップＰ１～Ｐ３をそれぞれ支持する。各支持軸Ｍ１～Ｍ３は、軸受Ｅ１～Ｅ３をそれぞれ介し、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の軸回りに回転可能な状態でケース２１にて保持される。グリップＰ１と支持軸Ｍ１は一体的に設け、グリップＰ２と支持軸Ｍ２は一体的に設け、グリップＰ３と支持軸Ｍ３は一体的に設けることができる。グリップＰ１～Ｐ３と支持軸Ｍ１～Ｍ３の材料は、例えば、ジュラルミンである。グリップＰ１～Ｐ３と支持軸Ｍ１～Ｍ３の耐久性を増大させるため、グリップＰ１～Ｐ３と支持軸Ｍ１～Ｍ３の材料として、例えば、チタンを用いてもよい。
【0060】
各ピニオンＢ１～Ｂ３は、各支持軸Ｍ１～Ｍ３にそれぞれ固定される。各ピニオンＢ１～Ｂ３は、各ラックＡ１～Ａ３の直線運動ＬＭに伴って回転運動し、その回転運動を各支持軸Ｍ１～Ｍ３に伝える。ピニオンＢ１～Ｂ３およびラックＡ１～Ａ３の材料は、例えば、クロムモリブデン鋼である。
【0061】
ケース２１は、ハブ１０の一部として用いることができる。ケース２１は、例えば、接合面のない非分割ケースである。非分割ケースは、インゴットからの削り出しで作製することができる。このとき、非分割ケースは、接着剤または溶接などで個片を繋ぎ合わせることなく作製することができる。非分割ケースは、繋ぎ目のないシームレスケースであってもよい。ケース２１は、直動体１１、ラックＡ１～Ａ３、支持軸Ｍ１～Ｍ３、軸受Ｅ１～Ｅ３、アダプタＤ１～Ｄ３およびピニオンＢ１～Ｂ３を収容する。このとき、ケース２１は、ロータ軸４の円周方向に１２０°の間隔で支持軸Ｍ１～Ｍ３を収容することができる。ケース２１は、エクステンション９を介してロータ２Ｂの端面に固定される。また、ケース２１は、回転軸Ｓ０の軸回りの回転時に各回転翼Ｈ１～Ｈ３にかかる遠心力Ｆ１～Ｆ３に対抗して各支持軸Ｍ１～Ｍ３を支持することができる。ケース２１は、例えば、ジュラルミンなどの切削加工で一体的に形成することができる。
【0062】
各アダプタＤ１～Ｄ３は、支持軸Ｍ１～Ｍ３と軸受Ｅ１～Ｅ３との間に設けられ、支持軸Ｍ１～Ｍ３にてそれぞれ支持される。各アダプタＤ１～Ｄ３の内周面は、支持軸Ｍ１～Ｍ３の外周面に沿うように形成され、各アダプタＤ１～Ｄ３の外周面は、軸受Ｅ１～Ｅ３の内周面に沿うように形成される。これにより、各アダプタＤ１～Ｄ３は、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の径の変化に対応しつつ、各軸受Ｅ１～Ｅ３の内周側で各支持軸Ｍ１～Ｍ３を支持させることができる。アダプタＤ１～Ｄ３の材料は、例えば、ジュラルミンである。
【0063】
各軸受Ｕ３、Ｅ１～Ｅ３は、例えば、複列アンギュラ玉軸受を用いることができる。複列アンギュラ玉軸受は、単列アンギュラ玉軸受を背面組合せにし、外輪を一体にしてもよいし、単列アンギュラ玉軸受を正面組合せにし、内輪を一体にしてもよい。複列アンギュラ玉軸受は、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重を負荷することができ、背面組合せではモーメント荷重も負荷できる。
【0064】
エクステンション９は、フランジ９Ａを備える。フランジ９Ａは、エクステンション９と一体的に設けることができる。エクステンション９は、フランジ９Ａを介し、ロータ軸４の端面に取り付け可能である。ここで、ボルトＪ６にてフランジ９Ａをロータ軸４にねじ止めすることで、エクステンション９をロータ軸４に固定することができる。エクステンション９およびフランジ９Ａの材料は、例えば、ジュラルミンである。
【0065】
フランジ９Ａは、ロータ軸４の軸方向にフランジ９Ａを貫通する貫通孔９Ｋを備える。貫通孔９Ｋは、ボルトＪ６を挿入可能である。装着部４Ａは、ボルトＪ６をねじ込み可能な雌ねじ４Ｂを備える。雌ねじ４Ｂは、フランジ９Ａの装着面側に位置する。貫通孔９Ｋおよび雌ねじ４Ｂは、ボルトＪ６の挿入位置に対応させて配置することができる。ここで、貫通孔９Ｋを通してボルトＪ６を雌ねじ４Ｂにねじ込み、ボルトＪ６にてフランジ９Ａを装着部４Ａにねじ止めすることで、エクステンション９をロータ軸４に固定することができる。
【0066】
ピッチ可変用モータ５が回転すると、ピッチ可変用モータ５の回転運動に伴って歯車Ｇ１～Ｇ３が回転する。そして、歯車Ｇ１の回転運動に伴ってボールねじ軸７Ｆが回転し、ボールねじ軸７Ｆの回転運動に伴って、ボールねじナット７Ｇとともに直動伝達軸７Ｄが直線運動する。このとき、ボールねじナット７Ｇおよび直動伝達軸７Ｄの運動は、直動案内部７Ｅにて案内され、推力発生装置１内において、回転軸Ｓ０の軸方向に沿った直線運動に制限される。
【0067】
直動伝達軸７Ｄの直線運動ＬＭは、直動体１１に伝えられ、直動伝達軸７Ｄの直線運動ＬＭに伴って、直動体１１とともに各ラックＡ１～Ａ３が直線運動する。このとき、各ラックＡ１～Ａ３は、ピニオンＢ１～Ｂ３とそれぞれ噛み合った状態で直線運動し、各ピニオンＢ１～Ｂ３を回転させる。各ピニオンＢ１～Ｂ３の回転運動に伴って、各支持軸Ｍ１～Ｍ３がそれぞれの軸回りに回転する。そして、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の回転運動は、グリップＰ１～Ｐ３をそれぞれ介し、各回転翼Ｈ１～Ｈ３に伝えられ、各回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３が変化される。
【0068】
ここで、回転直動変換部７の回転直動変換機構としてボールねじを用いることにより、すべりねじを用いた場合に比べて、ピッチ可変に必要な駆動トルクを低減することができ、ピッチ可変用モータ５の省電力化を図ることができる。
また、回転直動変換部７に直動伝達軸７Ｄを設けることにより、ボールねじと直動体１１を回転軸Ｓ０の軸方向に離間して配置することができ、ボールねじを推力発生用モータ２内に収容しつつ、直動体１１をハブ１０内に収容することができる。
さらに、直動回転変換部８の直動回転変換機構として、ラックアンドピニオンを用いることにより、各ラックＡ１～Ａ３の長手方向を直動体１１の直動方向に揃えることが可能となるとともに、各ピニオンＢ１～Ｂ３の円周方向を各支持軸Ｍ１～Ｍ３の円周方向に揃えることが可能となる。このため、３個のラックアンドピニオンの配置を直動体１１の周囲でコンパクトにまとめることができ、各回転翼Ｈ１～Ｈ３に対応して３個のラックアンドピニオンを設けた場合においても、ハブ１０の大型化を抑制しつつ、直動回転変換部８をハブ１０内に収容することが可能となる。
また、回転直動変換部７に直動伝達軸７Ｄを設けることにより、ボールねじと直動体１１を回転軸Ｓ０の軸方向に離間して配置することができ、ボールねじを推力発生用モータ２内に収容しつつ、直動体１１をハブ１０内に収容することができる。
さらに、直動回転変換部８の直動回転変換機構として、ラックアンドピニオンを用いることにより、各ラックＡ１～Ａ３の長手方向を直動体１１の直動方向に揃えることが可能となるとともに、各ピニオンＢ１～Ｂ３の円周方向を各支持軸Ｍ１～Ｍ３の円周方向に揃えることが可能となる。このため、３個のラックアンドピニオンの配置を直動体１１の周囲でコンパクトにまとめることができ、各回転翼Ｈ１～Ｈ３に対応して３個のラックアンドピニオンを設けた場合においても、ハブ１０の大型化を抑制しつつ、直動回転変換部８をハブ１０内に収容することが可能となる。
【0069】
以下、回転伝達部６および回転直動変換部７の構成および動作について、さらに具体的に説明する。
図８（ａ）は、図６のピッチ可変用モータ、回転伝達部および回転直動変換部の構成を示す斜視図、図８（ｂ）は、図８（ａ）の回転直動変換部を支持する支持部材および直動案内部を除去した構成を示す斜視図である。
図８（ａ）は、図６のピッチ可変用モータ、回転伝達部および回転直動変換部の構成を示す斜視図、図８（ｂ）は、図８（ａ）の回転直動変換部を支持する支持部材および直動案内部を除去した構成を示す斜視図である。
【0070】
図８（ａ）および図８（ｂ）において、支持部材ＢＪ１は、ボルトＪ１により内径部２Ｄに固定することができる。ボルトＪ１は、例えば、支持部材ＢＪ１の四隅に配置することができる。支持部材ＢＪ２は、支持部材ＢＪ１との間に歯車Ｇ２を挟み込んだ状態で、ボルトＪ２と支柱３１により支持部材ＢＪ１に固定する。ボルトＪ２は、例えば、支持部材ＢＪ２の両端に配置することができる。歯車Ｇ２の両軸端は、軸受を介して支持部材ＢＪ１およびＢＪ２に対し回転自在に支持される。支持部材ＢＪ３は、ボルトＪ３により内径部２Ｄに固定することができる。ボルトＪ３は、例えば、支持部材ＢＪ３の端部の２か所に配置することができる。また、支持部材ＢＪ３は、ボルトＪ４によりピッチ可変用モータ５を固定することができる。
【0071】
ボールねじナット７Ｇは、フランジ７Ａを備える。フランジ７Ａは、円筒を平行な二平面で切り取った形状であり、直動案内部７Ｅの開口部にフランジ７Ａの突出部が配置される。フランジ７Ａは、ボールねじナット７Ｇと一体的に設けることができる。
直動伝達軸７Ｄは、フランジ７Ｂおよび案内面７Ｃを備える。案内面７Ｃは、摺動部材７Ｈを備える。フランジ７Ｂおよび案内面７Ｃは、円筒を平行な二平面で切り取った形状であり、直動案内部７Ｅの開口部にフランジ７Ｂが配置される。
直動伝達軸７Ｄは、フランジ７Ｂおよび案内面７Ｃを備える。案内面７Ｃは、摺動部材７Ｈを備える。フランジ７Ｂおよび案内面７Ｃは、円筒を平行な二平面で切り取った形状であり、直動案内部７Ｅの開口部にフランジ７Ｂが配置される。
【0072】
フランジ７Ｂの平坦面と案内面７Ｃは一体の平面であってもよい。この平坦面は、互いに反対方向を向く２つの面であってもよい。フランジ７Ａ、７Ｂの突出部には、ボルトＪ５を挿入可能な領域を設けることができる。フランジ７Ａ、７Ｂが重なった状態で、ボルトＪ５にてフランジ７Ａをフランジ７Ｂに固定することにより、直動伝達軸７Ｄをボールねじナット７Ｇに固定することができる。
【0073】
また、フランジ７Ｂの平坦面または案内面７Ｃには、摺動部材７Ｈを挿入可能な凹部を設けることができる。そして、その凹部に摺動部材７Ｈを挿入し、接着剤などでフランジ７Ｂに固定することができる。このとき、摺動部材７Ｈは、平坦面から突出する。摺動部材７Ｈの材料は、例えば、樹脂である。
【0074】
一方、直動案内部７Ｅの内側には、フランジ７Ａ、７Ｂおよび案内面７Ｃの平坦面と対向する平面を設けることができる。そして、直動伝達軸７Ｄの直線運動ＬＭに伴って摺動部材７Ｈが直動案内部７Ｅの平面を摺動することにより、直動伝達軸７Ｄの運動を回転軸Ｓ０の軸方向に制限することができる。
【0075】
ここで、フランジ７Ａ、７Ｂの外周部の一部および案内面７Ｃに平坦面を設けるとともに、ボルトＪ５を挿入可能な突出部をフランジ７Ａ、７Ｂに設け、突出部を直動案内部７Ｅの開口部に配置することにより、直動案内部７Ｅの外径を小さくすることができ、推力発生用モータ２内のロータ軸４の径の増大を抑制しつつ、回転直動変換部７をロータ軸４内に収納することが可能となる。
【0076】
以下、直動回転変換部８の構成および動作について、さらに具体的に説明する。
図９は、図１（ｂ）のハブの構成を分解して示す斜視図、図１０は、図３のラックが取り付けられた直動体とピニオンとの位置関係を示す上面図、図１１（ａ）は、図１（ｂ）の回転翼のピッチ角に対応した直動体の位置を示す斜視図、図１１（ｂ）は、図１（ｃ）の回転翼のピッチ角に対応した直動体の位置を示す斜視図である。
図９は、図１（ｂ）のハブの構成を分解して示す斜視図、図１０は、図３のラックが取り付けられた直動体とピニオンとの位置関係を示す上面図、図１１（ａ）は、図１（ｂ）の回転翼のピッチ角に対応した直動体の位置を示す斜視図、図１１（ｂ）は、図１（ｃ）の回転翼のピッチ角に対応した直動体の位置を示す斜視図である。
【0077】
図９、図１０、図１１（ａ）および図１１（ｂ）において、直動回転変換部８は、その直動方向の移動範囲を制限するため、リフトガイド１９およびナットＳ１～Ｓ３を備える。リフトガイド１９は、ガイドピンＴ１～Ｔ３およびガイドベース１３を備える。ガイドベース１３は、直動伝達軸７Ｄの先端を通過可能な開口１４を備える。直動体１１は、開口１２、開口Ｖ１～Ｖ３および面Ｚ１～Ｚ３を備える。ハブ１０は、ケース２１、外蓋２２および中蓋２３を備える。ケース２１は、収容部２１Ａ、中空部Ｑ１～Ｑ３、開口２１Ｂおよび開口Ｋ１～Ｋ３を備える。中蓋２３は、貫通孔２３Ａを備える。
【0078】
各面Ｚ１～Ｚ３は、直動体１１が回転軸Ｓ０の軸回りに３回の回転対称となる位置に設けられる。３回の回転対称では、回転軸Ｓ０の軸回りに直動体１１を１２０°だけ回転させる度に、回転後の形状を回転前の形状に重ねることができる。各面Ｚ１～Ｚ３は、ラックＡ１～Ａ３をそれぞれ支持可能である。このとき、各面Ｚ１～Ｚ３は、各ラックＡ１～Ａ３の歯がピニオンＢ１～Ｂ３の歯の方向を向く位置で各ラックＡ１～Ａ３を支持する。
開口１２には軸受Ｕ３が挿入され、さらに軸受Ｕ３の内輪には直動伝達軸７Ｄが挿入される。各開口Ｖ１～Ｖ３は、ガイドピンＴ１～Ｔ３をそれぞれ挿入可能である。
開口１２には軸受Ｕ３が挿入され、さらに軸受Ｕ３の内輪には直動伝達軸７Ｄが挿入される。各開口Ｖ１～Ｖ３は、ガイドピンＴ１～Ｔ３をそれぞれ挿入可能である。
【0079】
直動体１１は、軸受Ｕ３の外輪で支持され、直動伝達軸７Ｄの先端はナット１５により軸受Ｕ３の内輪に固定される。軸受Ｕ３の外輪は、例えば、Ｃ型留め輪１６にて直動体１１に取り付けることができる。
【0080】
ガイドベース１３は、ガイドピンＴ１～Ｔ３を直立した状態で支持する。ガイドピンＴ１～Ｔ３は、ガイドベース１３と一体的に設けることができる。ガイドベース１３の平面形状は、直動体１１の平面形状と等しくすることができる。各開口Ｖ１～Ｖ３の位置は、ガイドピンＴ１～Ｔ３の位置に対応させることができる。
【0081】
開口２１Ｂは、ラックＡ１～Ａ３が取り付けられた直動体１１をリフトガイド１９とともに収容部２１Ａに挿入可能である。各開口Ｋ１～Ｋ３は、各支持軸Ｍ１～Ｍ３をケース２１内に挿入可能である。
【0082】
収容部２１Ａは、ラックＡ１～Ａ３が取り付けられた直動体１１をリフトガイド１９とともにケース２１内に収容する。ただし、ガイドピンＴ１～Ｔ３の先端は、収容部２１Ａから突出可能である。収容部２１Ａは、例えば、ケース２１内に設けられた中空部または凹部である。収容部２１Ａの平面形状は、ガイドベース１３の平面形状に対応させることができる。このとき、収容部２１Ａの平面形状は、回転軸Ｓ０の軸回りに３回の回転対称とすることができる。
【0083】
一方、各支持軸Ｍ１～Ｍ３を挿入可能な開口Ｋ１～Ｋ３は、収容部２１Ａの外側の円周面に沿って配置することができる。このとき、支持軸Ｍ１、ピニオンＢ１、軸受Ｅ１およびアダプタＤ１を挿入可能な中空部Ｑ１と、支持軸Ｍ２、ピニオンＢ２、軸受Ｅ２およびアダプタＤ２を挿入可能な中空部Ｑ２と、支持軸Ｍ３、ピニオンＢ３、軸受Ｅ３およびアダプタＤ３を挿入可能な中空部Ｑ３をケース２１に設けることができる。各中空部Ｑ１～Ｑ３には、開口２１Ｂを介し、支持軸Ｍ１～Ｍ３、ピニオンＢ１～Ｂ３、軸受Ｅ１～Ｅ３およびアダプタＤ１～Ｄ３をそれぞれ挿入可能である。
【0084】
ガイドピンＴ１～Ｔ３の先端は、貫通孔２３Ａを介して中蓋２３の外側に突出する。そして、ガイドピンＴ１～Ｔ３の先端が中蓋２３の外側に突出した状態で、ナットＳ１～Ｓ３が各ガイドピンＴ１～Ｔ３の先端に装着されることで、収容部２１Ａ内にガイドベース１３を配置することができる。
【0085】
中蓋２３は、ケース２１にて支持される。中蓋２３は、ボルトＪ７にてケース２１に固定することができる。外蓋２２は、中蓋２３をカバーする。外蓋２２は、中蓋２３に固定することができる。中蓋２３の材料は、例えば、ジュラルミン、外蓋２２の材料は、例えば、樹脂である。
【0086】
そして、ラックＡ１～Ａ３が取り付けられた直動体１１は、収容部２１Ａに収納される。各ピニオンＢ１～Ｂ３が取り付けられた各支持軸Ｍ１～Ｍ３は、各中空部Ｑ１～Ｑ３に収納される。このとき、図１０に示すように、各支持軸Ｍ１～Ｍ３は、それぞれの回転軸ＪＳ１～ＪＳ３が直動体１１の各面Ｚ１～Ｚ３に対して垂線方向ＪＤ１～ＪＤ３に向くように配置される。そして、各ラックＡ１～Ａ３は、各面Ｚ１～Ｚ３上において、各ピニオンＢ１～Ｂ３と噛み合う位置でそれぞれ支持される。
【0087】
また、各ピニオンＢ１～Ｂ３は、各ピニオンＢ１～Ｂ３の各回転軸と各支持軸Ｍ１～Ｍ３の各回転軸ＪＳ１～ＪＳ３が同一方向に向いた状態で各支持軸Ｍ１～Ｍ３にて支持される。このとき、各ピニオンＢ１～Ｂ３の一方の各端面Ｂ１Ａ～Ｂ３Ａは、各回転翼Ｈ１～Ｈ３にかかる各遠心力Ｆ１～Ｆ３の方向を向くことができる。各ピニオンＢ１～Ｂ３の他方の各端面Ｂ１Ｂ～Ｂ３Ｂは、各面Ｚ１～Ｚ３に対向することができる。
【0088】
直動伝達軸７Ｄの直線運動に伴って、直動体１１とともに各ラックＡ１～Ａ３が直線運動する。このとき、直動体１１の運動は、ガイドピンＴ１～Ｔ３にて案内されるとともに、直動体１１の直動方向の移動範囲が、ガイドベース１３およびナットＳ１～Ｓ３にて制限される。各ラックＡ１～Ａ３の直線運動に伴ってピニオンＢ１～Ｂ３がそれぞれ回転運動し、ピニオンＢ１～Ｂ３の回転運動に伴って、各支持軸Ｍ１～Ｍ３がそれぞれの軸回りに回転する。そして、各支持軸Ｍ１～Ｍ３の回転運動に伴って各回転翼Ｈ１～Ｈ３が回転し、各回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３が変化される。例えば、直動体１１が図１１（ａ）の位置にあるときは、各回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３が図１（ｂ）に示すように設定され、直動体１１が図１１（ｂ）の位置にあるときは、各回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチ角θ１～θ３が図１（ｃ）に示すように設定される。
【0089】
ここで、回転軸Ｓ０の軸回りに３回の回転対称となる位置に各面Ｚ１～Ｚ３を設け、ラックＡ１～Ａ３を各面Ｚ１～Ｚ３に配置することにより、１個の直動体１１を直線運動させることで、３個の各支持軸Ｍ１～Ｍ３の軸回りの３個の回転運動を発生させることができる。このため、直動回転変換部８をハブ１０内に収容することを可能としつつ、３枚の回転翼Ｈ１～Ｈ３のピッチを可変とすることができる。
【0090】
また、各ピニオンＢ１～Ｂ３の各回転軸と各支持軸Ｍ１～Ｍ３の各回転軸ＪＳ１～ＪＳ３を同一方向に向けることにより、各回転翼Ｈ１～Ｈ３にかかる各遠心力Ｆ１～Ｆ３に基づいて、各ピニオンＢ１～Ｂ３が各支持軸Ｍ１～Ｍ３の方向に力を受けるようにすることができる。このため、各回転翼Ｈ１～Ｈ３にかかる各遠心力Ｆ１～Ｆ３を利用し、各ピニオンＢ１～Ｂ３の各端面Ｂ１Ａ～Ｂ３Ａが各軸受Ｅ１～Ｅ３の内輪の端面に押し当てられるようにすることができ、各ピニオンＢ１～Ｂ３を各支持軸Ｍ１～Ｍ３に取り付けた際のガタを除去しつつ、各ピニオンＢ１～Ｂ３を各支持軸Ｍ１～Ｍ３に固定することができる。
【0091】
また、各ピニオンＢ１～Ｂ３の各端面Ｂ１Ｂ～Ｂ３Ｂは、直動体１１の各面Ｚ１～Ｚ３に対向させることにより、各ピニオンＢ１～Ｂ３の各端面Ｂ１Ｂ～Ｂ３Ｂと直動体１１の各面Ｚ１～Ｚ３との間の隙間を小さくすることができ、直動回転変換部８のコンパクト化を図ることができる。
【0092】
以下、ケース２１内における各支持軸Ｍ１～Ｍ３の支持機構の一例について、より具体的に説明する。なお、以下の説明では、支持軸Ｍ１の支持機構を例にとるが、各支持軸Ｍ２、Ｍ３の支持機構についても同様に構成される。
図１２は、実施形態に係る直動回転変換部の１つのグリップ部分の構成を示す断面図、図１３は、図１２の直動回転変換部の１つのグリップ部分の構成を分解して示す斜視図である。
図１２は、実施形態に係る直動回転変換部の１つのグリップ部分の構成を示す断面図、図１３は、図１２の直動回転変換部の１つのグリップ部分の構成を分解して示す斜視図である。
【0093】
図１２および図１３において、支持軸Ｍ１の外周面は、回転翼Ｈ１の方向に向かって支持軸Ｍ１の軸方向に傾斜している面Ｍ１Ａを備える。面Ｍ１Ａは、支持軸Ｍ１の軸回りに回転対称な面とすることができる。面Ｍ１Ａは、例えば、遠心力Ｆ１の方向に向かって先細りになる面である。面Ｍ１Ａは、例えば、遠心力Ｆ１の方向と反対方向に広がるテーパ面である。面Ｍ１Ａは、必ずしも支持軸Ｍ１の外周面全体に設ける必要はなく、支持軸Ｍ１の外周面の一部に設けてもよい。面Ｍ１Ａは、軸受Ｅ１の内輪で支持軸Ｍ１の周囲が囲まれる位置にあればよい。面Ｍ１Ａは、回転翼Ｈ１の方向に向かって直線状に傾斜してもよいし、曲線状に傾斜してもよい。面Ｍ１Ａが回転翼Ｈ１の方向に向かって曲線状に傾斜する場合、外側に反った形状であってもよいし、内側に反った形状であってもよいし、これらを組み合わせた形状であってもよい。面Ｍ１Ａが転翼Ｈ１の方向に向かって直線状に傾斜する場合、面Ｍ１Ａは、円錐面状とすることができる。面Ｍ１Ａが遠心力Ｆ１の方向に向かって曲線状に傾斜する場合、例えば、ラッパ状、壺状または鐘状とすることができる。
【0094】
アダプタＤ１の内周面Ｄ１Ａは、支持軸Ｍ１の面Ｍ１Ａに沿うように形成され、遠心力Ｆ１の方向に向かう力を支持軸Ｍ１の面Ｍ１Ａから受ける。このとき、支持軸Ｍ１の面Ｍ１Ａは、その反作用として、支持軸Ｍ１の回転軸が支持軸Ｍ１の回転中心に近づく方向の力をアダプタＤ１の内周面Ｄ１Ａから受ける。また、アダプタＤ１は、フランジＤ１Ｂを備える。フランジＤ１Ｂは、アダプタＤ１の末端に位置する。フランジＤ１Ｂは、遠心力Ｆ１の方向に向かう力を、軸受Ｅ１を介して受ける。アダプタＤ１は、中空部Ｑ１内に挿入された支持軸Ｍ１に面Ｍ１Ａの位置で装着可能とするために、２つに分割可能である。
【0095】
ケース２１は、遠心力Ｆ１の方向に支持軸Ｍ１が引き抜かれるような力を受ける受面２１Ｃを備える。受面２１Ｃは、支持軸Ｍ１の回転軸ＪＳ１に対して垂直な面とすることができる。開口Ｋ１は、受面２１Ｃに設けられる。
【0096】
受皿Ｙ１、スラスト軸受Ｌ１および受皿Ｘ１は、支持軸Ｍ１にかかる遠心力Ｆ１を、アダプタＤ１を介して受面２１Ｃに伝える。このとき、受皿Ｙ１、スラスト軸受Ｌ１および受皿Ｘ１は、アダプタＤ１を介して伝えられた遠心力Ｆ１の方向の力がケース２１にかかるのを緩和する。ここで、フランジＤ１Ｂ、受皿Ｙ１、スラスト軸受Ｌ１および受皿Ｘ１の外径は、開口Ｋ１の径よりも大きくする。これにより、フランジＤ１Ｂ、受皿Ｙ１、スラスト軸受Ｌ１、受皿Ｘ１および受面２１Ｃの面を順次押し当て可能とすることができ、フランジＤ１Ｂ、受皿Ｙ１、スラスト軸受Ｌ１および受皿Ｘ１を順次介し、支持軸Ｍ１にかかる遠心力Ｆ１をケース２１の受面２１Ｃで受けることができる。
【0097】
シールリングＯ１は、支持軸Ｍ１に対するグリップＰ１の付け根の位置に装着される。そして、シールリングＯ１が装着された支持軸Ｍ１を、開口Ｋ１を介して中空部Ｑ１に挿入する。シールリングＯ１は、回転翼Ｈ１に遠心力Ｆ１がかかった場合においても、軸受Ｅ１およびスラスト軸受Ｌ１などに用いられるグリースが中空部Ｑ１外に飛び散るのを防止する。
【0098】
フランジＤ１Ｂ、受皿Ｙ１、スラスト軸受Ｌ１および受皿Ｘ１の外径は、開口Ｋ１の径よりも大きいので、フランジＤ１Ｂ、受皿Ｙ１、スラスト軸受Ｌ１および受皿Ｘ１は、開口Ｋ１を介して中空部Ｑ１に挿入できない。このため、開口２１Ｂを介し、受皿Ｙ１、スラスト軸受Ｌ１および受皿Ｘ１を中空部Ｑ１に順次挿入する。このとき、支持軸Ｍ１を通すようにして、受皿Ｙ１、スラスト軸受Ｌ１および受皿Ｘ１を受面２１Ｃの内側に配置する。
【0099】
次に、開口２１Ｂを介し、アダプタＤ１を中空部Ｑ１に挿入する。このとき、支持軸Ｍ１の面Ｍ１Ａの位置で支持軸Ｍ１を挟み込むようにしてアダプタＤ１を支持軸Ｍ１に装着する。ここで、アダプタＤ１の各分割片の各端部には凸部と凹部を設けることができる。アダプタＤ１の一方の分割片の凸部は、アダプタＤ１の他方の分割片の凹部と対向し、アダプタＤ１の一方の分割片の凹部は、アダプタＤ１の他方の分割片の凸部と対向する位置に配置することができる。そして、アダプタＤ１の一方の分割片の凸部と凹部を、アダプタＤ１の他方の分割片の凹部と凸部にそれぞれはめ合わせることで、アダプタＤ１の２つの分割片の位置を揃えることができる。
【0100】
次に、開口２１Ｂを介し、シムＣ１を中空部Ｑ１に挿入する。そして、アダプタＤ１のフランジＤ１Ｂの外周にシムＣ１を装着する。中空部Ｑ１内でアダプタＤ１を支持軸Ｍ１に装着可能とするために、フランジＤ１Ｂの外径は、中空部Ｑ１の内径より小さくすることができる。このとき、フランジＤ１Ｂの外周にシムＣ１を装着することにより、中空部Ｑ１内におけるアダプタＤ１のガタを除去することができる。シムＣ１が装着されたアダプタＤ１は、フランジＤ１Ｂを受皿Ｘ１に押し当て可能な位置に配置することができる。
【0101】
次に、開口２１Ｂを介し、軸受Ｅ１を中空部Ｑ１に挿入する。このとき、軸受Ｅ１の外輪は、ケース２１側で支持され、支持軸Ｍ１は、アダプタＤ１を介し軸受Ｅ１の内輪側で支持される。軸受Ｅ１の軸方向の一端は、フランジＤ１Ｂに接し、軸受Ｅ１１の軸方向の他端は、開口２１Ｂに接するように配置することができる。また、ピニオンＢ１の端面Ｂ１Ａは、軸受Ｅ１の内輪の端面Ｅ１Ａに対向させることができる。このとき、ピニオンＢ１の端面Ｂ１Ａは、軸受Ｅ１の内輪の端面Ｅ１Ａに押し当て可能である。
【0102】
次に、開口２１Ｂを介し、ピニオンＢ１を中空部Ｑ１に挿入する。ピニオンＢ１は、支持軸Ｍ１の軸方向の一端に取り付けることができる。次に、開口２１Ｂを介し、Ｃ型止め輪Ｉ１を中空部Ｑ１に挿入し、支持軸Ｍ１に設けられた溝Ｍ１Ｂに嵌め込む。Ｃ型止め輪Ｉ１は、支持軸Ｍ１の軸方向の一端がピニオンＢ１を貫通した位置で、ピニオンＢ１を支持軸Ｍ１に固定することができる。
【0103】
回転翼Ｈ１は、ボルトＰ１ＡとナットＰ１ＤでグリップＰ１に取り付けることができる。このとき、ボルトＰ１ＡとグリップＰ１の間にワッシャＰ１Ｂを設け、ナットＰ１ＤとグリップＰ１の間にワッシャＰ１Ｃを設けてもよい。
【0104】
グリップＰ１には、推力発生用モータ２の回転に伴って常時遠心力Ｆ１がかかる。ここで、面Ｍ１Ａをテーパ形状とすることにより、アダプタＤ１を押し広げるような方向に力が掛かる。このとき、軸受Ｅ１の内輪でアダプタＤ１の広がり方向が制限されるため、支持軸Ｍ１とアダプタＤ１には楔効果が発生し、遠心力Ｆ１の方向に対して支持軸Ｍ１の移動の制限が掛かり、支持軸Ｍ１がケース２１から抜けるのを防止することができ。
推力発生用モータ２の回転数が上がるに従って、アダプタＤ１が軸受Ｅ１の内輪を押し付ける力が大きくなる。このため、この楔効果が増大し、遠心力Ｆ１に対して、支持軸Ｍ１がケース２１からより抜けづらくすることができる。
推力発生用モータ２の回転数が上がるに従って、アダプタＤ１が軸受Ｅ１の内輪を押し付ける力が大きくなる。このため、この楔効果が増大し、遠心力Ｆ１に対して、支持軸Ｍ１がケース２１からより抜けづらくすることができる。
【0105】
また、面Ｍ１Ａをテーパ形状とすることにより、支持軸Ｍ１の取り付けのガタツキまたは支持軸Ｍ１の加工精度のバラツキなどがある場合においても、支持軸Ｍ１の軸芯のガタが減少する方向に支持軸Ｍ１の軸芯を自動調整することができる。遠心力Ｆ１の大部分は、アダプタＤ１のフランジＤ１Ｂを介し、受皿Ｙ１、スラスト軸受Ｌ１、受皿Ｘ１およびケース２１の順に伝わって、ケース２１の受面２１Ｃで支えられる。
【0106】
ここで、ケース２１として接合面のない非分割ケースを用いることにより、ケース２１を構成するために、ねじなどの締結部材を不要とすることができる。このため、分割式ケースを使用した場合に対し、ケース２１自体の強度を確保するとともに、軸受Ｅ１の予圧機構を省きつつ、グリップＰ１を支えることができ、直動回転変換部８の軽量化が可能となる。
【0107】
また、ピニオンＢ１の端面Ｂ１Ａは、軸受Ｅ１の内輪の端面Ｅ１Ａに押し当て可能とすることにより、ピニオンＢ１と支持軸Ｍ１にＣ型止め輪Ｉ１を嵌めるための隙間がある場合においても、支持軸Ｍ１にかかる遠心力Ｆ１を利用し、ピニオンＢ１の端面Ｂ１Ａが軸受Ｅ１の内輪の端面Ｅ１Ａに押し当てられることで、ピニオンＢ１を支持軸Ｍ１に取り付けた際のガタを除去することが可能となるとともに、軸受Ｅ１に予圧をかけることができる。このため、ねじなどの締結部材を用いることなく、ピニオンＢ１を支持軸Ｍ１に固定することができ、ピニオンＢ１を支持軸Ｍ１に固定するための取り付け機構および取り付け作業を簡略化することができる。
【0108】
なお、受皿Ｙ１、スラスト軸受Ｌ１、受皿Ｘ１、アダプタＤ１、シムＣ１、軸受Ｅ１、ピニオンＢ１およびＣ型止め輪Ｉ１は、中空部Ｑ１内で支持軸Ｍ１の周りに組み付けられ後、開口２１Ｂを介して中空部Ｑ１から抜き出し可能である。このため、支持軸Ｍ１は、ケース２１に脱着可能である。これにより、グリップＰ１の破損などに応じて、ケース２１から支持軸Ｍ１を抜き出し、グリップＰ１を交換することができる。
【0109】
以下、ケース２１の開口Ｋ１をシールするシールリングＯ１の一例について、より具体的に説明する。なお、以下の説明では、ケース２１の開口Ｋ１をシールするシールリングＯ１を例にとるが、ケース２１の開口Ｋ２、Ｋ３をシールするシールリングについても同様に構成される。
図１４（ａ）は、図１３のシールリングの構成を示す斜視図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のシールリングの構成を示す正面図、図１４（ｃ）は、図１４（ｂ）のＤ－Ｄ線に沿って切断した断面図である。
図１４（ａ）は、図１３のシールリングの構成を示す斜視図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のシールリングの構成を示す正面図、図１４（ｃ）は、図１４（ｂ）のＤ－Ｄ線に沿って切断した断面図である。
【0110】
図１４（ａ）～図１４（ｃ）において、シール材としてのシールリングＯ１は、図１２に示すように、グリップＰ１の付け根の位置に装着され、グリップＰ１とケース２１との間の隙間Ｐ１Ｍを塞ぐ。隙間Ｐ１Ｍは、図１２に示すように、ケース２１の開口Ｋ１の位置において、グリップＰ１とケース２１との間にある。シールリングＯ１の装着位置において、シールリングＯ１のグリップＰ１への装着前の内径はグリップＰ１の径よりも小さい。シールリングＯ１の材料は、例えば、ゴムなどの弾性体である。このため、シールリングＯ１をグリップＰ１に装着することにより、グリップＰ１を締め付けることができ、シールリングＯ１の密着性を向上させることができる。
【0111】
グリップＰ１は、図１２に示すように、ケース２１の外側で径方向に広がった傾斜面Ｐ１Ｎを備える。このとき、図１４（ａ）および図１４（ｃ）に示すように、シールリングＯ１は、リップＰＡ～ＰＣを備えることができる。リップＰＡ、ＰＢ間には窪みＫＵが設けられている。リップＰＡは、グリップＰ１とケース２１との間の隙間Ｐ１Ｍの位置でグリップＰ１とケース２１に密着する。リップＰＢは、グリップＰ１の傾斜面Ｐ１Ｎに密着する。リップＰＣは、グリップＰ１とケース２１との間の隙間Ｐ１Ｍの位置より径方向外側でケース２１に密着する。
【0112】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、図１４（ａ）のシールリングの装着方法の一例を示す断面図である。なお、図１５（ａ）は、シールリングの装着時の変形前の状態を示し、図１５（ｂ）は、シールリングの装着時の変形後の状態を示す。
【0113】
図１５（ａ）において、グリップＰ１は、ケース２１の開口部Ｋ１を介して外側に突出する。このとき、グリップＰ１とケース２１との間には隙間Ｐ１Ｍが発生する。そして、シールリングＯ１がグリップＰ１の付け根の位置に装着された場合、リップＰＡは、隙間Ｐ１Ｍを塞ぐようにグリップＰ１とケース２１に密着する。リップＰＢは、グリップＰ１の傾斜面Ｐ１Ｎに密着し、リップＰＣは、隙間Ｐ１Ｍの位置より径方向外側でケース２１に密着する。
【0114】
ここで、図１５（ｂ）に示すように、シールリングＯ１の装着位置において、シールリングＯ１の内径はグリップＰ１の径よりも小さい。このため、リップＰＡ、ＰＢは、グリップＰ１にて押圧されることで弾性変形する。ここで、リップＰＡ、ＰＢ間に窪みＫＵを設けることで、リップＰＡを押し広げやすくすることができる。このとき、リップＰＢは、グリップＰ１の傾斜面Ｐ１Ｎで押圧されることで、ケース２１の方向にリップＰＣを押圧し、リップＰＣがケース２１により強く密着される。そして、リップＰＡは、その弾性変形により隙間Ｐ１Ｍの奥の方向に侵入するとともに、リップＰＢがグリップＰ１に強く密着し、リップＰＣがケース２１に強く密着することにより、リップＰＡが隙間Ｐ１Ｍから抜けにくくすることができる。
【0115】
ここで、グリップＰ１は、支持軸Ｍ１に結合されている。支持軸Ｍ１は、軸受Ｅ１を介し、支持軸Ｍ１の軸回りに回転可能な状態でケース２１内に保持される。このとき、支持軸Ｍ１と軸受Ｅ１との間にアダプタＤ１が介在される。図１２に示すような遠心力Ｆ１がグリップＰ１にかかると、アダプタＤ１を押し広げるような方向に力が掛かかり、支持軸Ｍ１が締め付けられることから、ケース２１から抜けにくくなる。また、アダプタＤ１のフランジＤ１Ｂとケース２１の受面２１Ｃとの間にはスラスト軸受Ｌ１が配置される。
【0116】
ここで、軸受Ｅ１およびスラスト軸受Ｌ１の動作を円滑化するために、グリースなどの潤滑剤がケース２１内に封入されることがある。このとき、グリップＰ１にシールリングＯ１を装着することにより、ケース２１内に遠心力Ｆ１がかかった場合においても、グリースがケース２１外に飛散するのを防止することができる。このとき、シールリングＯ１は、遠心力Ｆ１により、図１５（ｂ）の状態よりさらにケース２１から離れる方向（図１５（ｂ）の右方）に移動させられる。しかし、リップＰＢが傾斜面Ｐ１Ｎで拡径されることで弾性変形し、リップＰＣはケース２１に押し付けられる。また、グリップＰ１にシールリングＯ１を嵌め込むことで隙間Ｐ１Ｍを塞ぐことができ、シール作業の煩雑化を抑制しつつ、ケース２１のシール性を向上させることができる。
【0117】
また、グリップＰ１の破損などに応じて、グリップＰ１は交換可能である。このとき、グリップＰ１に結合された支持軸Ｍ１をケース２１から抜き出すために、ケース２１からアダプタＤ１を抜き出す必要がある。グリップＰ１にかかる遠心力Ｆ１によってアダプタＤ１は押し広げられ、支持軸Ｍ１は、アダプタＤ１により締め付けられている。このため、図１８に示すように、グリップＰ１に対して遠心力Ｆ１と反対の方向に力ＦＶ１をかけ、遠心力Ｆ１と反対の方向に支持軸Ｍ１を移動させる。このとき、支持軸Ｍ１は、アダプタＤ１の内周面の径の大きい方向に移動するので、アダプタＤ１による支持軸Ｍ１の締め付けが緩和され、ケース２１からアダプタＤ１を抜き出しやすくすることができる。
【0118】
グリップＰ１に対して遠心力Ｆ１と反対の方向に力ＦＶ１をかるために、グリップＰ１の先端をハンマなどで叩くことができる。このとき、グリップＰ１の傾斜面Ｐ１Ｎがケース２１に衝突し、ケース２１に衝撃がかかる。ここで、グリップＰ１にシールリングＯ１を装着することにより、傾斜面Ｐ１Ｎを介してケース２１にかかる衝撃を緩和することができ、ケース２１を保護することができる。
【0119】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）は、図１４（ａ）のシールリングの装着方法のその他の例を示す断面図である。なお、図１６（ａ）は、シールリングの装着時の変形前の状態を示し、図１６（ｂ）は、シールリングの装着時の変形後の状態を示す。
【0120】
図１６（ａ）の支持軸Ｍ１の支持機構では、図１５（ａ）のケース２１の代わりにケース２１´を備える。ケース２１´は、凸部２１Ｄと凹部２１Ｅがケース２１に追加されている。凸部２１Ｄは、シールリングＯ１の装着位置において、シールリングＯ１をグリップＰ１に押し付ける。凹部２１Ｅは、シールリングＯ１の装着位置において、リップＰＣを収容する。このとき、凸部２１Ｄは、支持軸Ｍ１の軸方向に受面２１Ｃに隣接して設けることができる。凹部２１Ｅは、受面２１Ｃと凸部２１Ｄの間に設けることができる。凸部２１Ｄと凹部２１Ｅは、ケース２１´に一体的に設けることができる。凸部２１Ｄと凹部２１Ｅの材料は、例えば、ジュラルミンである。
【0121】
ここで、図１６（ｂ）に示すように、シールリングＯ１の装着位置において、装着前のシールリングＯ１の内径はグリップＰ１の径よりも小さい。このため、リップＰＡ、ＰＢは、グリップＰ１にて押圧されることで弾性変形し、リップＰＡは、隙間Ｐ１Ｍの奥の方向に侵入する。また、シールリングＯ１は、凸部２１ＤでグリップＰ１に押し付けられることで、リップＰＢ、ＰＣの間の位置でくびれる。このとき、リップＰＣは、凹部２１Ｅに侵入し、グリップＰ１およびシールリングＯ１にかかる遠心力Ｆ１によってグリップＰ１がケース２１´から引き離された場合においても、リップＰＣの位置は、凹部２１Ｅの位置に維持される。
【0122】
これにより、グリップＰ１およびシールリングＯ１にかかる遠心力Ｆ１によってグリップＰ１がケース２１´から引き離された場合においても、シールリングＯ１がケース２１´から引き離されるのを防止することができ、ケース２１´のシール性を維持することができる。
【0123】
図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、図１４（ａ）のシールリングの装着方法のさらにその他の例を示す断面図である。なお、図１７（ａ）は、シールリングの装着時の変形前の状態を示し、図１７（ｂ）は、シールリングの装着時の変形後の状態を示す。
【0124】
図１７（ａ）の支持軸Ｍ１の支持機構では、図１５（ａ）のケース２１の代わりにケース２１´´を備える。ケース２１´´は、クランプ部２１Ｆを装着可能である。クランプ部２１Ｆは、ケース２１´´への装着時に、リップＰＣを収容しつつ、リングＯ１をグリップＰ１に押し付ける段差２１Ｇを備える。このとき、段差２１Ｇは、受面２１Ｃとの間でリップＰＣを収容可能な凹部２１Ｉを形成する。クランプ部２１Ｆは、ボルト２１Ｈなどによりケース２１´´の受面２１Ｃに固定することができる。クランプ部２１Ｆの材料は、例えば、ジュラルミンである。
【0125】
ここで、図１７（ｂ）に示すように、シールリングＯ１の装着位置において、装着前のシールリングＯ１の内径はグリップＰ１の径よりも小さい。このため、リップＰＡ、ＰＢは、グリップＰ１にて押圧されることで弾性変形し、リップＰＡは、隙間Ｐ１Ｍの奥の方向に侵入する。また、シールリングＯ１は、段差２１Ｇの位置でグリップＰ１に押し付けられることで、リップＰＢ、ＰＣの間の位置でくびれる。このとき、リップＰＣは、凹部２１Ｉに侵入し、グリップＰ１およびシールリングＯ１にかかる遠心力Ｆ１によってグリップＰ１がケース２１´´から引き離された場合においても、リップＰＣの位置は、凹部２１Ｉの位置に維持される。
【0126】
これにより、グリップＰ１およびシールリングＯ１にかかる遠心力Ｆ１によってグリップＰ１がケース２１´´から引き離された場合においても、シールリングＯ１がケース２１´´から引き離されるのを防止することができ、ケース２１´´のシール性を維持することができる。
【0127】
以下、第２実施形態に係る推力発生装置について説明する。上述した第１実施形態では、推力発生用モータ２と回転翼Ｈ１～Ｈ３との間の間隔を保つためのスペーサとして、フランジ９Ａを有するエクステンション９を用いた例について説明した。第２実施形態では、推力発生用モータ２と回転翼Ｈ１～Ｈ３との間の間隔を保つためのスペーサとして、フランジ９Ａがないエクステンション９´を用いる例について説明する。
以下の説明では、第１実施形態の構成と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
以下の説明では、第１実施形態の構成と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0128】
図１９（ａ）は、第２実施形態に係る推力発生装置に回転翼を取り付けた状態を示す斜視図、図１９（ｂ）および図１９（ｃ）は、第２実施形態に係る推力発生装置に取り付けられた回転翼のピッチ角を変化させた状態を示す側面図、図２０および図２１は、図１９（ａ）の推力発生装置の構成を分解して示す斜視図、図２２（ａ）および図２２（ｂ）は、図２０および図２１の推力発生装置の組み立て後の構成を示す斜視図、図２３（ａ）および図２４（ａ）は、第２実施形態に係る推力発生装置の構成を示す平面図、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）のＡ－Ａ線に沿って切断した断面図、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）のＢ－Ｂ線に沿って切断した断面図である。
【0129】
図１９（ａ）、図１９（ｂ）、図１９（ｃ）、図２０、図２１、図２２（ａ）、図２２（ｂ）、図２３（ａ）、図２３（ｂ）、図２４（ａ）および図２４（ｂ）において、推力発生装置１´は、図１（ｂ）の推力発生装置１のエクステンション９の代わりにエクステンション９´を備える。推力発生装置１´のそれ以外の構成は図１（ｂ）の推力発生装置１の構成と同様である。
【0130】
エクステンション９´は、回転軸Ｓ０の軸方向において、推力発生用モータ２と回転翼Ｈ１～Ｈ３との間の間隔を保つためのスペーサである。エクステンション９´は、回転翼Ｈ１～Ｈ３が推力発生用モータ２に衝突するのを防止する。エクステンション９´は、装着部４Ａを介してロータ軸４に固定され、ロータ軸４とともに回転する。このとき、ハブ１０は、エクステンション９´を介して、ロータ軸４に固定される。エクステンション９´は、ロータ軸４の軸方向に直動伝達軸７Ｄを通すために円筒状とすることができる。エクステンション９´は、図２のエクステンション９のフランジ９Ａがないという点以外はエクステンション９と同様に構成することができる。
【0131】
以下、エクステンション９´を介したロータ軸４の端面側へのハブ１０の取り付け方法について具体的に説明する。
図２５は、図１９（ｂ）のハブおよびエクステンションの構成を分解して示す斜視図、図２６は、図１９（ｂ）の装着部、ケースおよびエクステンションの構成を分解して示す斜視図、図２７は、図２６のケースの構成を示す下面図である。
図２５は、図１９（ｂ）のハブおよびエクステンションの構成を分解して示す斜視図、図２６は、図１９（ｂ）の装着部、ケースおよびエクステンションの構成を分解して示す斜視図、図２７は、図２６のケースの構成を示す下面図である。
【0132】
図２５から図２７において、ケース２１の収容部２１Ａは、頂面２１Ｄを備える。頂面２１Ｄは、エクステンション９´の装着側に位置する。頂面２１Ｄには、円形状の開口２１Ｃおよび貫通孔ＷＡ１～ＷＡ３が設けられている。貫通孔ＷＡ１～ＷＡ３は、開口２１Ｃの周囲の３か所に配置することができる。各貫通孔ＷＡ１～ＷＡ３は、ボルトＷ１～Ｗ３の挿入可能である。エクステンション９´は、段差９Ｂおよび貫通孔ＷＢ１～ＷＢ３を備える。段差９Ｂは、エクステンション９´の内周面側でロータ軸４の軸方向に突出する。段差９Ｂは、開口２１Ｃに挿入可能である。貫通孔ＷＢ１～ＷＢ３は、ロータ軸４の軸方向にエクステンション９´を貫通する。各貫通孔ＷＢ１～ＷＢ３は、ボルトＷ１～Ｗ３の挿入可能である。装着部４Ａは、雌ねじＷＣ１～ＷＣ３を備える。雌ねじＷＣ１～ＷＣ３は、エクステンション９´の装着面側に位置する。各貫通孔ＷＡ１～ＷＡ３、ＷＢ１～ＷＢ３および各雌ねじＷＣ１～ＷＣ３は、各ボルトＷ１～Ｗ３の挿入位置に対応させて配置することができる。中蓋２３は、ねじＪ７を挿入可能な貫通孔２３Ｄを備える。このとき、外蓋２２は、貫通孔２３Ｄを塞ぐように中蓋２３をカバーすることができる。
【0133】
そして、段差９Ｂを開口２１Ｃに挿入し、ケース２１の頂面２１Ｄをエクステンション９´の下端側に突き合わせる。そして、ボルトＷ１～Ｗ３を収容部２１Ａ内に挿入し、貫通孔ＷＡ１～ＷＡ３をそれぞれ介してケース２１から突出させ、さらに貫通孔ＷＢ１～ＷＢ３をそれぞれ介してエクステンション９´から突出させ、雌ねじＷＣ１～ＷＣ３にねじ止めすることで、ケース２１およびエクステンション９´を装着部４Ａに固定することができる。このとき、ケース２１内およびエクステンション９´内にボルトＷ１～Ｗ３を収めた状態でケース２１およびエクステンション９´を装着部４Ａに固定することができる。このため、ボルトＷ１～Ｗ３が推力発生装置１´の外部に露出するのを防止することが可能となるとともに、図１（ａ）の推力発生装置１に比べて図１９（ａ）の推力発生装置１´の軽量化を図りつつ、推力発生装置１´からのボルトＷ１～Ｗ３の脱落を防止することができる。
【0134】
ここで、図２５に示すように、ケース２１とエクステンション９´の対向面にノックピン９Ｅを挿入し、装着部４Ａとエクステンション９´の対向面にマーカピン９Ｆを挿入することができる。なお、ノックピン９Ｅおよびマーカピン９Ｆはそれぞれ、ボルトＷ１～Ｗ３の個数に合わせて３個ずつ設けることができる。このとき、エクステンション９´の下端面側において、ノックピン９ＥとボルトＷ１～Ｗ３を円周方向に交互に配置することができる。また、装着部４Ａにおいて、マーカピン９ＦとボルトＷ１～Ｗ３を円周方向に交互に配置することができる。これにより、ケース２１およびエクステンション９´を装着部４Ａにねじ止めするためのクリアランスを確保しつつ、ケース２１およびエクステンション９´の位置決め精度を向上させることが可能となるとともに、ボルトＷ１～Ｗ３にかかる周方向のトルクを逃がすことができる。
【0135】
そして、直動体１１、ラックＡ１～Ａ３およびピニオンＢ１～Ｂ３が収容部２１Ａ内に配置された状態で、開口２１Ｂを塞ぐように中蓋２３がケース２１に装着される。そして、ねじＪ７が貫通孔２３Ｄに挿入された状態で、ねじＪ７がケース２１にねじ込まれることで中蓋２３がケース２１に固定される。そして、ねじＪ７が挿入された貫通孔２３Ｄを塞ぐように外蓋２２が中蓋２３に装着される。これにより、ねじＪ７が推力発生装置１´の外部に露出するのを防止することが可能となるとともに、ねじＪ７の脱落を防止することができる。
【0136】
なお、ケース２１と装着部４Ａは、図１（ｂ）の推力発生装置１と図１９（ｂ）の推力発生装置１とで共通である。このため、図２０のエクステンション９´では装着強度が不足する場合に、ケース２１および装着部４Ａを改変することなく、図２のエクステンション９に交換することができる。
【0137】
上記の実施形態においては、各回転翼Ｈ１～Ｈ３は推力発生装置１の真下に配置され、推力発生装置１は飛翔体の機体の下部に装着されるが、各回転翼Ｈ１～Ｈ３は推力発生装置１の真上に配置され、推力発生装置１は飛翔体の機体の上部に装着されてもよい。
【0138】
なお、上述した実施形態では、推力発生用モータ２と回転翼Ｈ１～Ｈ３との間の間隔を保つために、図１（ｂ）のエクステンション９または図１９（ｂ）のエクステンション９´を設けた構成について示したが、エクステンション９またはエクステンション９´がなくても、推力発生用モータ２と回転翼Ｈ１～Ｈ３との間の間隔を十分維持できる場合は、エクステンション９またはエクステンション９´がなくてもよい。図１（ｂ）のエクステンション９がない場合、フランジ９Ａをケース２１に設けてもよい。図１９（ｂ）のエクステンション９´がない場合、エクステンション９´による間隔分だけボルトＷ１～Ｗ３を短くし、ボルトＷ１～Ｗ３を用いてケース２１を装着部４Ａに直接固定することができる。
【符号の説明】
【0139】
１ 推力発生装置、Ｈ１～Ｈ３ 回転翼、Ｐ１～Ｐ３ グリップ、２ 推力発生用モータ、２Ａ ステータ、２Ｂ ロータ、３Ａ、３Ｂ 中空部、４ ロータ軸、５ ピッチ可変用モータ、６ 回転伝達部、７ 回転直動変換部、８ 直動回転変換部、９ エクステンション
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】