JP7635101B2 - エアモビリティのプロペラ装置 - Google Patents

Description

本発明は、エアモビリティのプロペラ装置に係り、特に、飛行状態に応じてウイングが展開されたり折り畳まれたりするエアモビリティのプロペラ装置に関する。

最近では、貨物コンテナー、医療輸送などのさまざまな方面で使用可能なエアモビリティが開発中にあり、飛行モビリティのエネルギー効率化および安定化が改善されて実用化の段階に至っている。

このようなエアモビリティは、プロペラの起動によって飛行し、これにより垂直離着陸が実現される。但し、エアモビリティの垂直離着陸の際には、飛行状態よりもさらに大きい推力と多くのプロペラの使用が要求される。一方、エアモビリティが飛行状態に進入すると、翼による揚力によって飛行が可能であるため、垂直離着陸の際に使用される一部のプロペラの起動が要求されない。特に、エアモビリティが高速飛行に進入する場合、プロペラが空気抵抗力を発生させて飛行時にエネルギー損失を発生させる。

このため、エアモビリティは、飛行状態に応じてプロペラが選択的に展開されたり折り畳まれたりする技術が求められる。

前述の背景技術として説明された事項は、本発明の背景に対する理解増進のためのものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者に既に知られている従来技術に該当することを認めるものと受け止められてはならない。

韓国公開特許第１０－２０２０－０１０４５８２号公報（２０２０年９月４日）

本発明は、かかる問題点を解決するために提案されたもので、その目的は、エアモビリティの飛行状態に応じてウイングが展開されたり折り畳まれたりすることにより、エアモビリティの各飛行状況でウイングの効率的な使用によってエネルギー効率が向上し、飛行距離が増大するエアモビリティのプロペラ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係るエアモビリティのプロペラ装置は、ハブおよび該ハブに連結された複数のウイングと、ハブに回転力を伝達することにより、ハブおよびウイングを回転させる回転軸と、回転軸上で独立して上下運動するように設けられた第１移動部および第２移動部と、第１移動部と複数のウイングとを連結し、第１移動部の上下運動時に複数のウイングがその場で回転してピッチング動作が実現されるようにする第１リンク組立体と、第２移動部と複数のウイングとを連結し、第２移動部の上下運動時に複数のウイングが回転移動して折り畳み動作または展開動作が実現されるようにする第２リンク組立体と、を含む。

ウイングが連結部を介してハブに回転可能に連結され、第１リンク組立体および第２リンク組立体が互いに異なる位置で連結部に回転可能に連結されてもよい。

連結部は、ウイングに連結され、ハブに垂直軸を基準に回転可能に連結されてもよい。

第１リンク組立体は、第１移動部に回転可能に連結された第１連結リンクと、ウイングに連結され、連結部に回転可能に連結された第２連結リンクと、第１連結リンクおよび第２連結リンクに回転可能に連結された第３連結リンクと、を含んでもよい。

第１連結リンクは、第１移動部に垂直軸を基準に回転可能に連結され、第２連結リンクは、連結部に水平軸を基準に回転可能に連結され、第３連結リンクは、第１連結リンクおよび第２連結リンクに水平軸を基準に回転可能に連結されてもよい。

第１移動部が上下運動する場合、第１連結リンクおよび第３連結リンクが第１移動部と共に上下方向に移動して第２連結リンクを回転させることにより、第２連結リンクに連結されたウイングが連結部で回転してウイングのピッチが変化してもよい。

第２リンク組立体は、回転軸に設置された固定リンクと、連結部に回転可能に連結された第１回転リンクと、第２移動部および第１回転リンクに回転可能に連結された第２回転リンクと、固定リンクおよび第２回転リンクに回転可能に連結された第３回転リンクと、を含んでもよい。

第１回転リンクは、連結部に垂直軸を基準に回転可能に連結される第１付加リンクと、一端が第１付加リンクに垂直軸を基準に回転可能に連結され、他端が第２回転リンクに水平軸を基準に回転可能に連結される第２付加リンクと、を含んでもよい。

固定リンクが第２移動部よりも上方に位置し、第２移動部が固定リンクの下側で上下方向に移動してもよい。

第２回転リンクは、第３回転リンクよりも長く延長されてもよい。

第２移動部が上下運動する場合、第２回転リンクが第３回転リンクに支持されて回転軸に対して窄まったり広がったりするように回転することにより、ハブに連結された連結部が回転してウイングの位置が変動してもよい。

第１移動部にはハブと同一の形状に形成される補助ハブが備えられ、第１リンク組立体がハブおよび補助ハブに連結されてもよい。

第２移動部は、回転軸上で一緒に上下運動する上部スライダーおよび下部スライダーによって構成され、上部スライダーおよび下部スライダーが第１移動部の上下側に離隔配置され、第１移動部を貫通する連結軸を介して上部スライダーと下部スライダーとが互いに連結されてもよい。

第２リンク組立体は、上部スライダーおよびウイングに回転可能に連結されてもよい。

複数のウイングのうち、いずれか一つのウイングは、第１リンク組立体を介して第１移動部に連結され、残りのウイングは、第１リンク組立体および第２リンク組立体を介して第１移動部および第２移動部に連結されてもよい。

上述した構造を持つエアモビリティのプロペラ装置は、エアモビリティの飛行状態に応じてウイングが展開されたり折り畳まれたりすることにより、各飛行状況でウイングの効率的な使用によってエネルギー効率が向上し、飛行距離が増大する。また、ウイングの展開動作または折り畳み動作と共に、ピッチング動作も実現されることにより、飛行性能が確保される。

本発明に係るエアモビリティのプロペラ装置を示す図である。 図１に示されたエアモビリティのプロペラ装置を説明するための図である。 ウイングのピッチング動作を説明するための図である。 ウイングのピッチング動作を説明するための図である。 ウイングの展開動作または折り畳み動作を説明するための図である。 図１に示されたエアモビリティのプロペラ装置を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係るエアモビリティのプロペラ装置について説明する。

図１は本発明に係るエアモビリティのプロペラ装置を示す図、図２は図１に示されたエアモビリティのプロペラ装置を説明するための図、図３および図４はウイングのピッチング動作を説明するための図、図５はウイングの展開動作または折り畳み動作を説明するための図、図６は図１に示されたエアモビリティのプロペラ装置を説明するための図である。

本発明に係るエアモビリティのプロペラ装置は、図１および図２に示すように、ハブ１０および該ハブ１０に連結された複数のウイング２０と、ハブ１０に回転力を伝達することにより、ハブ１０およびウイング２０を回転させる回転軸３０と、回転軸３０上で独立して上下運動するように設けられた第１移動部４０および第２移動部５０と、第１移動部４０と複数のウイング２０とを連結し、第１移動部４０の上下運動時に複数のウイング２０がその場で回転してピッチング動作が実現されるようにする第１リンク組立体６０と、第２移動部５０と複数のウイング２０とを連結し、第２移動部５０の上下運動時に複数のウイング２０が回転移動して折り畳み動作または展開動作が実現されるようにする第２リンク組立体７０と、を含む。

本発明は、エアモビリティの機体または翼側に設置でき、回転軸３０が駆動モータＭに連結され、駆動モータＭから伝達される回転力によって回転軸３０およびハブ１０と一緒にウイング２０が回転することにより推進力が生成され、エアモビリティの飛行が行われ得る。また、本発明の構成は、上下反転されるように設置できる。

このように、回転軸３０は、駆動モータＭに連結され、駆動モータＭの回転力の伝達を受けて回転し、回転軸３０に連結されたハブ１０、およびハブ１０に連結された複数のウイング２０も回転軸３０と一緒に回転する。

ここで、回転軸３０上には、独立して上下運動するように設けられた第１移動部４０および第２移動部５０が設けられ、第１移動部４０および第２移動部５０は、それぞれ第１リンク組立体６０および第２リンク組立体７０を介してウイング２０に連結される。すなわち、第１移動部４０が上下運動する場合、第１リンク組立体６０によってウイング２０がその場で回転してピッチング動作が実現されることにより、エアモビリティの姿勢制御が行われ得る。第２移動部５０が上下運動する場合、第２リンク組立体７０によってウイング２０が回転移動して折り畳み動作または展開動作が実現されることにより、エアモビリティに対してウイング２０が収納されたり繰り広げられたりすることができる。

ここで、第１移動部４０および第２移動部５０は、それぞれロータリーまたはリニアアクチュエータで動作することができ、別途のコントロールロッドに連結されて上下運動することができる。

上述した本発明について具体的に説明すると、ウイング２０が連結部８０を介してハブ１０に回転可能に連結され、第１リンク組立体６０および第２リンク組立体７０が互いに異なる位置で連結部８０に回転可能に連結され得る。

図２に示すように、ハブ１０には連結部８０が回転可能に連結され、連結部８０にはウイング２０が回転可能に連結される。また、連結部８０には、互いに異なる位置で第１リンク組立体６０および第２リンク組立体７０が回転可能に連結される。これにより、ウイング２０を連結部８０を介してハブ１０に連結でき、第１移動部４０の上下運動時に第１リンク組立体６０によってウイング２０がその場で回転するか、或いは第２移動部５０の上下運動時に第２リンク組立体７０が連結部８０を直接回転させてウイング２０が回転移動するようにする。

これにより、連結部８０は、第１リンク組立体６０と第２リンク組立体７０が互いに異なる位置で連結できるように垂直に折り曲げられた形態で形成でき、連結部８０の垂直部８１には、ウイング２０が第１リンク組立体６０と一緒に水平軸を基準に回転可能に連結され、水平部８２を介してハブ１０に垂直軸を基準に回転可能に設置され、第２リンク組立体７０が垂直軸を基準に回転可能に連結され得る。

このように、ハブ１０に連結された連結部８０を介してウイング２０、第１リンク組立体６０、第２リンク組立体７０が連結されることにより、第１移動部４０および第２移動部５０の各上下運動によるウイング２０の姿勢および位置調節が行われ得る。

以下、ウイング２０の姿勢制御および回転位置調節に応じて各構成について詳細に説明する。

ウイング２０の姿勢制御のための第１リンク組立体６０は、第１移動部４０に回転可能に連結された第１連結リンク６１と、ウイング２０に連結され、連結部８０に回転可能に連結された第２連結リンク６２と、第１連結リンク６１および第２連結リンク６２に回転可能に連結された第３連結リンク６３と、を含む。

図２に示すように、第１リンク組立体６０においては、第１連結リンク６１、第２連結リンク６２、第３連結リンク６３がそれぞれ回転可能に連結され、第１移動部４０の上下運動時にウイング２０が連結部８０に対してその場で回転することにより、ピッチング動作が実現されるようにする。

これにより、第１連結リンク６１は、第１移動部４０に垂直軸を基準に回転可能に連結され、第２連結リンク６２は、連結部８０に水平軸を基準に回転可能に連結され、第３連結リンク６３は、第１連結リンク６１および第２連結リンク６２に水平軸を基準に回転可能に連結され得る。本発明において、各リンクは、ヒンジ構造を介して回転可能に連結できる。このように第１連結リンク６１、第２連結リンク６２、第３連結リンク６３の回転可能な方向が設定されることにより、第１移動部４０の上下運動時に第１連結リンク６１、第２連結リンク６２、第３連結リンク６３が連携動作して上下移動しながら、ウイング２０のピッチング動作が実現されるようにすることができる。

すなわち、第１移動部４０が上下運動する場合、第１連結リンク６１および第３連結リンク６３が第１移動部４０と共に上下方向に移動して、第２連結リンク６２を回転させることにより、第２連結リンク６２に連結されたウイング２０が連結部８０に対して回転してウイング２０のピッチが変化する。このとき、第１移動部４０の上下位置はウイング２０の姿勢制御に応じて決定され、これは別の制御器によって制御できる。

図３に示すように、第１移動部４０が上方に移動すると、第１移動部４０に連結された第１連結リンク６１と一緒に、第３連結リンク６３が上方に移動する。このとき、第３連結リンク６３に連結された第２連結リンク６２が、連結部８０に対して回転することにより、連結部８０に連結されたウイング２０は、上方に回転する。

逆に、図４に示すように、第１移動部４０が下方に移動すると、第１移動部４０に連結された第１連結リンク６１と一緒に、第３連結リンク６３が下方に移動する。このとき、第３連結リンク６３に連結された第２連結リンク６２が、連結部８０に対して回転することにより、連結部８０に連結されたウイング２０は、下方に回転する。

このように、本発明は、第１移動部４０の上下移動によってウイング２０のピッチを調節することができる。

一方、ウイング２０の回転位置制御のための第２リンク組立体７０は、回転軸３０に設置された固定リンク７１と、連結部８０に回転可能に連結された第１回転リンク７２と、第２移動部５０および第１回転リンク７２に回転可能に連結された第２回転リンク７３と、固定リンク７１および第２回転リンク７３に回転可能に連結された第３回転リンク７４と、を含む。

図２に示すように、第２リンク組立体７０は、固定リンク７１、第１回転リンク７２、第２回転リンク７３、第３回転リンク７４がそれぞれ回転可能に連結されて、第２移動部５０の上下運動時に、連結部８０がハブ１０に対して回転することにより、ウイング２０が連結部８０と一緒に回転移動して折り畳み動作または展開動作が実現されるようにする。

ここで、固定リンク７１、第２回転リンク７３、第３回転リンク７４が水平軸を基準に回転可能に連結される。第１回転リンク７２が、連結部８０に対して垂直軸を基準に回転可能に連結され、且つ、第２回転リンク７３に水平軸を基準に回転可能に連結される。このような第１回転リンク７２は、連結部８０に垂直軸を基準に回転可能に連結される第１付加リンク７２ａと、一端が第１付加リンク７２ａに垂直軸を基準に回転可能に連結され、他端が第２回転リンク７３に水平軸を基準に回転可能に連結される第２付加リンク７２ｂと、を含むことができる。これにより、第１付加リンク７２ａは、一定の長さ延長されるように形成でき、第２付加リンク７２ｂは、垂直に折り曲げられるように形成できる。これにより、第２移動部５０の上下移動時に第２回転リンク７３が回転すると、第１回転リンク７２の第２付加リンク７２ｂが第２回転リンク７３に連動して回転軸３０に対して離れたり近づいたりする方向に移動する。これと同時に、第１付加リンク７２ａは、連結部８０に連結された状態で第２付加リンク７２ｂの移動によって回転し、連結部８０は、第１付加リンク７２ａの回転によって回転しながらウイング２０の回転位置が変化する。

一方、固定リンク７１は、第２移動部５０よりも上方に位置し、第２移動部５０が固定リンク７１の下側で上下方向に移動することができる。また、第２回転リンク７３は、第３回転リンク７４よりも長く延びることができる。これにより、第２移動部５０の上下運動時に第２回転リンク７３が第３回転リンク７４に支持されて広がったり窄まったりする形態で動作することができる。

このように、第２移動部５０が上下運動する場合、第２回転リンク７３が第３回転リンク７４に支持されて回転軸３０に対して窄まったり広がったりするように回転することにより、第１回転リンク７２に連結された連結部８０がハブ１０に対して回転してウイング２０の回転位置が変動する。このとき、第２移動部５０の上下位置はウイング２０の回転位置に応じて決定され、これは別の制御器によって制御できる。

図３に示すように、第２移動部５０が上方に移動すると、第２移動部５０に連結された第２回転リンク７３が第３回転リンク７４に支持されて、第２回転リンク７３は時計回りに回転し、第３回転リンク７４は反時計回りに回転する。これにより、第２回転リンク７３は広がる動作が行われ、第２回転リンク７３に連結された第１回転リンク７２が、ハブ１０に連結された連結部８０を回転させる。これにより、連結部８０に連結されたウイング２０は、展開される方向に回転移動する。

逆に、図５に示すように、第２移動部５０が下方に移動すると、第２移動部５０に連結された第２回転リンク７３が第３回転リンク７４に支持されて、第２回転リンク７３は反時計回りに回転し、第３回転リンク７４は時計回りに回転する。これにより、第２回転リンク７３は窄まる動作が行われ、第２回転リンク７３に連結された第１回転リンク７２が、ハブ１０に連結された連結部８０を回転させる。これにより、連結部８０に連結されたウイング２０は、折り畳まれる方向に回転移動する。

一方、第１移動部４０にはハブ１０と同一の形状に形成される補助ハブ４１が含まれ、第１リンク組立体６０がハブ１０および補助ハブ４１に連結され得る。このように、第１移動部４０にはハブ１０と同じ形状の補助ハブ４１が含まれることにより、ハブ１０の周りに沿って複数設置されるウイング２０に対して第１リンク組立体６０が上下方向に安定的に設置され得る。

第２移動部５０は、回転軸３０上で一緒に上下運動する上部スライダー５１および下部スライダー５２によって構成され、上部スライダー５１および下部スライダー５２が第１移動部４０の上下側に離隔配置され、第１移動部４０を貫通する連結軸５３を介して上部スライダー５１と下部スライダー５２とが互いに連結され得る。ここで、第２リンク組立体７０は、上部スライダー５１およびウイング２０に回転可能に連結され得る。すなわち、第２移動部５０は、ロータリーまたはリニアアクチュエータにより上下移動する下部スライダー５２と、連結軸５３を介して下部スライダー５２に連結されて一緒に上下運動し、第２リンク組立体７０が連結される上部スライダー５１と、によって構成される。このように、第２移動部５０を上部スライダー５１および下部スライダー５２に分割することにより、第２リンク組立体７０と他の部品との干渉を最小限に抑えることができる。また、下部スライダー５２および上部スライダー５１は、第１移動部４０を貫通する連結軸５３を介して連結されることにより、パッケージが縮小される。

一方、複数のウイング２０のうち、いずれか一つのウイング２０ａは、第１リンク組立体６０を介して第１移動部４０に連結され、残りのウイング２０ｂは、第１リンク組立体６０および第２リンク組立体７０を介して第１移動部４０および第２移動部５０に連結され得る。

このように、第１リンク組立体６０を介して第１移動部４０がすべてのウイング２０に連結されることで、すべてのウイング２０はピッチング動作を実現できる。ここで、いずれか一つのウイング２０ａを除いた残りのウイング２０ｂには、第２リンク組立体７０を介して第２移動部５０が連結されることにより、残りのウイング２０ｂが固定された一つのウイング２０ａに向かって回転移動して、折り畳み動作または展開動作を実現できる。一例として、図６に示すように、３つのウイング２０のうち、いずれか一つのウイング２０ａには第１リンク組立体６０および第１移動部４０が連結されてピッチング動作のみが実現され、残りのウイング２０ｂには第１リンク組立体６０および第２リンク組立体７０を介して第１移動部４０および第２移動部５０が連結されることにより、ピッチング動作と共に回転位置の変化による展開動作または折り畳み動作を実現できる。

上述したような構造を持つエアモビリティのプロペラ装置は、エアモビリティの飛行状態に応じてウイングが展開されたり折り畳まれたりすることにより、各飛行状況でウイングの効率的な使用によってエネルギー効率が向上し、飛行距離が増大する。また、ウイングの展開動作または折り畳み動作と共に、ピッチング動作も実現されることにより、飛行性能が確保される。

本発明は特定の実施形態について図示および説明したが、以下の特許請求の範囲によって提供される本発明の技術的思想から逸脱することなく、本発明に様々な改良および変化を加え得るのは、当該分野における通常の知識を有する者にとって自明なことである。

１０ ハブ
２０ ウイング
３０ 回転軸
４０ 第１移動部
４１ 補助ハブ
５０ 第２移動部
５１ 上部スライダー
５２ 下部スライダー
５３ 連結軸
６０ 第１リンク組立体
６１ 第１連結リンク
６２ 第２連結リンク
６３ 第３連結リンク
７０ 第２リンク組立体
７１ 固定リンク
７２ 第１回転リンク
７２ａ 第１付加リンク
７２ｂ 第２付加リンク
７３ 第２回転リンク
７４ 第３回転リンク
８０ 連結部

Claims (14)

1. ハブおよび該ハブに連結された複数のウイングと、
   前記ハブに回転力を伝達することにより、前記ハブおよび前記ウイングを回転させる回転軸と、
   前記回転軸上で独立して上下運動するように設けられた第１移動部および第２移動部と、
   前記第１移動部と前記複数のウイングとを連結し、前記第１移動部の上下運動時に前記複数のウイングがその場で回転してピッチング動作が実現されるようにする第１リンク組立体と、
   前記第２移動部と前記複数のウイングとを連結し、前記第２移動部の上下運動時に前記複数のウイングが回転移動して折り畳み動作または展開動作が実現されるようにする第２リンク組立体と、を備え、
   前記複数のウイングのうち、いずれか一つのウイングは、前記第１リンク組立体を介して前記第１移動部に連結され前記第２移動部には連結されず、残りのウイングは、前記第１リンク組立体および前記第２リンク組立体を介して前記第１移動部および前記第２移動部に連結されたことを特徴とする、エアモビリティのプロペラ装置。
2. 前記ウイングが連結部を介して前記ハブに回転可能に連結され、前記第１リンク組立体および前記第２リンク組立体が互いに異なる位置で前記連結部に回転可能に連結されたことを特徴とする、請求項１に記載のエアモビリティのプロペラ装置。
3. 前記連結部は、前記ウイングと連結され、前記ハブに垂直軸を基準に回転可能に連結されたことを特徴とする、請求項２に記載のエアモビリティのプロペラ装置。
4. 前記第１リンク組立体は、前記第１移動部に回転可能に連結された第１連結リンクと、前記ウイングに連結され、前記連結部に回転可能に連結された第２連結リンクと、前記第１連結リンクおよび前記第２連結リンクに回転可能に連結された第３連結リンクと、を含むことを特徴とする、請求項２に記載のエアモビリティのプロペラ装置。
5. 前記第１連結リンクは、前記第１移動部に垂直軸を基準に回転可能に連結され、
   前記第２連結リンクは、前記連結部に水平軸を基準に回転可能に連結され、
   前記第３連結リンクは、前記第１連結リンクおよび前記第２連結リンクに水平軸を基準に回転可能に連結されたことを特徴とする、請求項４に記載のエアモビリティのプロペラ装置。
6. 前記第１移動部が上下運動する場合、前記第１連結リンクおよび前記第３連結リンクが前記第１移動部と共に上下方向に移動して前記第２連結リンクを回転させることにより、前記第２連結リンクに連結された前記ウイングが前記連結部に対して回転して前記ウイングのピッチが変化することを特徴とする、請求項４に記載のエアモビリティのプロペラ装置。
7. 前記第２リンク組立体は、前記回転軸に設置された固定リンクと、前記連結部に回転可能に連結された第１回転リンクと、前記第２移動部および前記第１回転リンクに回転可能に連結された第２回転リンクと、前記固定リンクおよび前記第２回転リンクに回転可能に連結された第３回転リンクと、を含むことを特徴とする、請求項２に記載のエアモビリティのプロペラ装置。
8. 前記第１回転リンクは、前記連結部に垂直軸を基準に回転可能に連結される第１付加リンクと、一端が前記第１付加リンクに垂直軸を基準に回転可能に連結され、他端が前記第２回転リンクに水平軸を基準に回転可能に連結される第２付加リンクと、を含むことを特徴とする、請求項７に記載のエアモビリティのプロペラ装置。
9. 前記固定リンクが前記第２移動部よりも上方に位置し、前記第２移動部が前記固定リンクの下側で上下方向に移動することを特徴とする、請求項７に記載のエアモビリティのプロペラ装置。
10. 前記第２回転リンクは、前記第３回転リンクよりも長く延びたことを特徴とする、請求項７に記載のエアモビリティのプロペラ装置。
11. 前記第２移動部が上下運動する場合、前記第２回転リンクが前記第３回転リンクに支持されて前記回転軸に対して窄まったり広がったりするように回転することにより、前記ハブに連結された前記連結部が回転して前記ウイングの位置が変動することを特徴とする、請求項７に記載のエアモビリティのプロペラ装置。
12. 前記第１移動部には前記ハブと同一の形状に形成される補助ハブが含まれ、前記第１リンク組立体が前記ハブおよび前記補助ハブに連結されたことを特徴とする、請求項１に記載のエアモビリティのプロペラ装置。
13. 前記第２移動部は、前記回転軸上で一緒に上下運動する上部スライダーおよび下部スライダーによって構成され、前記上部スライダーおよび前記下部スライダーが前記第１移動部の上下側に離隔配置され、前記第１移動部を貫通する連結軸を介して前記上部スライダーと前記下部スライダーとが互いに連結されたことを特徴とする、請求項１に記載のエアモビリティのプロペラ装置。
14. 前記第２リンク組立体は前記上部スライダーおよび前記ウイングに回転可能に連結されたことを特徴とする、請求項１３に記載のエアモビリティのプロペラ装置。