JPH056625B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は折畳んだ状態では小さな収容容積を
占め、伸ばされると柱状のトラス構造を形成する
伸縮構造物に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の伸縮構造物として、少なくとも
３本の縦梁と、この縦梁に横位置で枢軸的に結合
される多数の小角材装置（横梁装置）と、これら
の結合点を斜めに結ぶ対角張力部材を含む緊張装
置より構成された、特公昭49−26653号公報に開
示の伸縮構造物と、それをベースとして改良され
た第６図乃至第８図に示す伸縮構造物が代表例と
して知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記特許公報に開示の伸縮構造
物においては、構造物の変形時に伸びを伴い変形
する部材は、縦梁と半数の引張り緊張部材であつ
て、横梁となる小角材装置の変形は生じない。こ
のため、小角材装置間を斜めに結ぶ緊張装置の対
角一方の引張り部材すべてに引張り用のスプリン
グを装着しなければならず、折り畳み時のスプリ
ングと小角材装置の干渉による容積増及びスプリ
ング自体の重量増があり、省スペース化、軽量化
の観点に立つと、特に宇宙用としては伸展構想の
メリツトが消失しかねない欠点を有していた。

一方、前記問題点を解決すべく改良された第６
図乃至第８図に示す緊張装置は、構造物が伸ばさ
れる時には構造物の長手方向に真直に伸びるが構
造物が縮められる時にはその長手方向に直角な位
置に巻回変形できる少なくとも３本の横に間隔を
おいた縦梁１〜３と、構造物の長手方向に直角に
広がつた面内にあり構造物が伸ばされた時には構
造物の長手方向の中で間隔をおいて難れており構
造物が縮められる時には捩り力によつて上下方向
に湾曲して上下に重ねられる可撓性部材で構成さ
れた多数の横梁装置５と、この横梁装置５と前記
縦梁１〜３とを枢軸的に結合する枢軸装置６と、
構造物が伸びた時に横梁枢支部間を対角Ｘ状に緊
張する位置関係に配置される引張り部材７とから
構成され、原理的には前記特許公報に開示のもの
と同一であるが、緊張装置を単なる引張り部材７
に改め、伸びを拘束する代りに横梁装置５を面外
に変形させるようにして、軽量・小形化を達成し
たものである。

この伸縮構造物は伸展のメカニズムが巧妙であ
り、収納時の容積を極めて小さくでき且つ軽量化
が可能となる等の利点を有するが、この伸縮構造
物にも以下に述べるような問題がある。

(1) 縦梁１〜３と各横梁装置５を錘軸的に結合す
る枢軸装置６（ジヨイント金具）が複雑であ
り、加工組立の費用がかさむ上、小形化が困難
であること。

(2) 構造物の伸展力、剛性、重量に係わる重要な
設計パラメータである横梁装置５同志の間隔の
設定に下限界があること。

第６図、第７図に横梁装置５と引張り部材７
の構造物伸展時及び収縮時における相対関係を
示す。構造物伸展時の横梁装置５同志の間隔が
縦梁１〜３を通る構造物直径の約1/2以下とな
ると、収縮時に引張り部材７が緩まず、従つて
収縮直径が伸展時の直径よりも小さくならざる
を得ない。このため、この横梁装置５は収納時
には径方向に圧縮され、この結果、この横梁装
置の横梁部材等がこのマストの長手方向と垂直
な面内から飛び出してマストの長手方向に膨ら
むように弾性変形する。一方、対角引張り部材
７の片方、つまり構造物の収緒時に緊張してい
る引張り部材は、マストの中央近くに緊張した
状態で存在することになり、これは変形した横
梁装置５の密着に近い重なりを妨げることにな
るので、収納効率としては第８図に示すように
極めて悪いものとなつてしまう。

(3) 構造物の伸展モードに重要な影響を与える横
梁装置５の剛性を調整することが下記の理由に
より困難であること。

縦梁１〜３と横梁装置５が枢軸的に結合さ
れており、その結合支点近傍に対角引張り部
材７が結合されているため、これらの取外し
及び取付けが困難である。

横梁装置５の剛性は部材そのものの剛性に
依存しているため、剛性を考えることは横梁
装置そのものを変更しなければならない。

第９図に構造物の伸展モードを示すように、中
心制御索（図示せず）の緩め動作及び巻取動作で
伸縮される構造物は、横梁装置５の間隔や剛性に
応じて、第９図Ａに示すローカル・コイリングモ
ードと、同図Ｂに示すオーデイナリ・ヘリカルモ
ードの２つのモードを示すことが知られている。
地上試験の容易性、伸展中の剛性の確保等からす
ると、第９図Ａに示すローカル・コイリングモー
ドが好ましいことは明らかである。

しかしながら、当該構造物は縦梁１〜３及び横
梁装置５の大変形を伴う非線型の挙動を呈し、最
適な伸展モードを示す横梁装置５の選定には、試
行錯誤探索行為が必要である。従つて、横梁装置
５の容易な取付け、取外し、剛性の容易な調整は
当該構造物の開発費、開発期間の短縮に大きく寄
与することになるが、従来の場合においは、既に
述べた基本構造によつてそれが困難であつた。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は前記の問題点を解決するために、前
記横梁装置を縦梁止着の横梁枢支具に対向する複
数個の連結具と、この各連結具間に接合された同
一平面内に配置される複数本の横梁部材と、この
部材連結具の中心孔に移動自在に嵌挿され軸端部
が横梁枢支具の軸受孔に挿入される横梁支軸と、
この横梁支軸を横梁枢支具の方向に付勢する弾性
付勢手段とから構成したことを特徴とするもので
ある。

〔作用〕

前記の横梁装置はその横梁支軸が弾性付勢手段
によつて外方に付勢されているので、この横梁支
軸の軸端部を横梁枢支具の軸受孔内に弾性的に嵌
合させることにより容易に組み立てられる。ま
た、縦梁がコイル状に巻回変形されてこの伸縮構
造物が短縮された場合には、上記の横梁支軸が内
方に弾性的に移動し、この横梁装置が実質的に径
方向に弾性的に縮小するので、この横梁装置が構
造物の長手方向と垂直な面内から長手方向に膨ら
むように変形するのが防止され、この横梁装置が
密着し、この構造物がより短く収納される。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を第１図乃至第３図の
図面に従い具体的に説明すると、この伸縮構造物
は三角形の断面をした柱状のトラス構造をなすも
のであつて、構造物が伸ばされる時には構造物の
長手方向に真直に伸びるが構造物が縮められる時
にはその長手方向に直角な位置に巻回変形できる
横に間隔をおいた３本の縦梁１〜３と、構造物の
長手方向に直角な広がつた面内にあり構造物が伸
ばされた時には構造物の長手方向の中で間隔をお
いて離れており構造物が縮められる時には上下に
重ねられる存在平面内でのみ弾性変形可能な多数
の横梁装置１５と、前記縦梁１〜３に取付けられ
前記横梁装置１５を枢支する横梁枢支具１１，１
２，１３と、構造物が伸びた時に横梁枢支部間を
対角Ｘ状に緊張する位置関係に配置される引張り
部材７とから構成されている。

前記縦梁１〜３の長手方向に間隔的に配置され
た各段の横梁装置１５は、横梁枢支具１１〜１３
と対向離間する３個の連結具１６，１７，１８
と、この各連結具間に両端を挿入して接合された
同一平面内に三角形状に配置される弾性力をもつ
た３本の横梁部材１９，２０，２１と、この部材
連結具１６〜１８の中心孔２２に移動自在に嵌挿
され軸端部が横梁枢支具１１〜１３の軸受孔１１
ａ〜１３ａに第３図の如く挿入される横梁支軸２
３，２４，２５と、この横梁支軸２３〜２５を横
梁枢支具１１〜１３の方向に付勢する弾性付勢手
段とから構成され、この弾性付勢手段は第１図乃
至第３図に示す実施例の場合、各横梁支軸２３〜
２５の後端部と、第３図の如く弾性的に湾曲させ
た横梁部材１９〜２１との間に、系状物等の張力
材２６を斜め（平面ハ字形）に張架し、横梁部材
１９〜２１の弾性復元力で各横梁支軸２３〜２５
を外方に付勢させる構造となつている。

この実施例においては、前記部材１９〜２１の
曲げが横梁装置１５の弾性力源であり、前記張力
材２６の横梁部材１９〜２１に対する取付け箇所
の調整で、各段同一の横梁装置１５を用いても、
その枢支点に与える弾性力を任意に変更すること
ができる。

第４図は前記横梁装置１５の他の実施例を示す
もので、この横梁装置１５は横梁枢支具１１〜１
３と第３図の如く対向離間する３個の連結具１
６，１７，１８と、この各連結具間に両端を挿入
して接合された同一平面内に配置される３本の横
梁部材１９ａ，２０ａ，２１ａと、この部材連結
具１６〜１８の中心孔２２に移動自在に嵌挿され
軸端部が横梁枢支具１１〜１３の軸受孔１１ａ〜
１３ａに第３図の如く挿入される横梁支軸２３，
２４，２５と、この横梁支軸２３〜２５を横梁枢
支具１１〜１３の方向に付勢する引張りコイルス
プリング２７とから構成されている。なお、この
引張りコイルスプリング２７は各横梁支軸２３〜
２５に巻装され、その一端が各種横梁支軸２３〜
２５の後端部に、他端が横梁部材連結具１６〜１
８に取付けられて、各横梁支軸２３〜２５を外方
に付勢する弾性付勢手段を構成している。

この実施例の場合は、横梁装置１５の剛性を前
記スプリング２７の交換によつて任意に調整する
ことができる。

第５図は前記横梁装置１５を更に別の実施例を
示すもので、横梁支軸２３，２４，２５の弾性付
勢手段が、横梁部材１９ａ〜２０ａの中間部に横
架され弓形状に弾性湾曲されて各横梁支軸２３〜
２５を外方に付勢する弾性部材２８で構成されて
いる点が相違している。その他の構成は第４図に
示すものと同様であるから、同一部分に同符号を
付して詳細な端明は省略する。

第２図に横梁装置１５と横梁枢支装置及び対角
引張り部材７との関係を示す。横梁枢支装置にお
い要求される機能は、横梁装置１５の弾性反発力
の支持し、横梁装置１５の回転支承のみであり、
横梁装置１５とのピン結合は必要としない。

横梁装置１５からの弾性反発力は、常に横梁枢
支具１１〜１３に取付けられた対角引張部材７を
経て支えられ、構造物としての内方は対角引張部
材７が互いに引張り合うことでバランスするた
め、枢支することによる不都合は生じない。

本発明は主として、横梁装置１５の相互間隔が
構造物直径の約1/2以下の場合に適用して効果の
あるものである。前記の場合には既に述べたよう
に構造物が伸展した時の横梁装置１５の平面内に
おける収縮度合いは、他の全ての状態（遷移状
態、収納状態）よりも小さいので、収納時の構造
物直径は伸展時のそれより小さくなるが、本発明
においては、横梁装置１５はそれが存在する平面
内でのみ変形をするので、収納状態であつても対
角引張り部材７と干渉することなく重り合うこと
ができる。

また、構造物のあらゆる状態で、横梁装置１５
は対角引張り部材７による釣合い反力を横梁枢支
具１１〜１３を介して構造物内方に受けるので、
人為的作用がない限り振動、衝撃等により外れる
ことはない。但し、前記横梁支軸２３〜２５を人
為的な操作で内方に移動させれば、横梁装置１５
を外すことは容易に行える。

〔発明の効果〕

この発明の伸縮構造物は、横梁装置が径方向内
方に弾性的に変形可能であるので、構造が簡単で
組み立てが容易であるとともに、短縮時にはこの
横梁装置が内方に弾性的に縮小し、この横梁装置
がこの構造物の長手方向に膨らむように弾性変形
することがなく、より小さい容積内に収納するこ
とができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の伸縮構造物の一部分を伸展
状態で示した斜視図、第２図はこの伸縮構造物の
横梁装置と横梁枢支具及び対角引張り部材との関
係を示す要部斜視図、第３図は前記構造物の横梁
装置を枢支具との関係で示した横断平面図、第４
図及び第５図は前記横梁装置の異なる２つの実施
例を示した平面図、第６図及び第７図は従来の伸
縮構造物を伸展状態と収縮途中状態で示した斜視
図、第８図は同収納状態の斜視図、第９図Ａ，Ｂ
は前記構造物の２つの伸展モードを示す説明図で
ある。 １〜３……縦梁、７……対角引張り部材、１１
〜１３……横梁枢支具、１１ａ〜１３ａ……横梁
枢支具の軸受孔、１５……横梁装置、１６〜１８
……連結具、１９〜２１（１９ａ〜２１ａ）……
横梁部材、２２……連結具中心孔、２３〜２５…
…横梁支軸、２６……張力材、２７……引張りコ
イルスプリング、２８……弾性部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 構造物が伸ばされる時には構造物の長手方向
   に真直に伸びるが構造物が縮められる時にはその
   長手方向に直角な位置に巻回変形できる少なくと
   も３本の横に間隔をおいた縦梁と、構造物の長手
   方向に垂直な面内に位置し縦梁が真直に伸ばされ
   てこの構造物が伸ばされた時にはこの構造物の長
   手方向に間隔をおいて難れて位置しまた縦梁が巻
   回変形してこの構造物が縮められた時にはこの構
   造物の長手方向に重ねられる多数の横梁装置と、
   前記縦梁に取付けられ前記横梁装置を枢支する横
   梁枢支具と、構造物が伸びた時に横梁枢支部間を
   対角Ｘ状に緊張する位置関係に配置される引張り
   部材とを具備し、前記の横梁装置は、前記の各横
   梁枢支具にそれぞれ対向する複数の連結具と、こ
   れら各連結具間を連結しこの構造物の長手方向と
   垂直な面内に配置された複数本の横梁部材と、こ
   の連結具の中心孔に移動自在に嵌挿され軸端部が
   前記の横梁枢支具の軸受孔に挿入される横梁支軸
   と、この横梁支軸を横梁枢支具の方向に付勢する
   弾性付勢手段とから構成され、前記の横梁支軸が
   この構造物の長手方向と垂直な面内で径方向に移
   動することにより前記の横梁装置がこの構造物の
   長手方向と垂直な面内で弾性的に変形可能である
   ことを特徴とする伸縮構造物。 ２ 横梁支軸の弾性付勢手段が、横梁支軸の後端
   部と弾性的に湾曲させた横梁部材との間に張力材
   を斜めに張架し、横梁部材の弾性復元力で横梁支
   軸を外方に付勢させるように構成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の伸縮
   構造物。 ３ 横梁部材の弾性付勢手段が、横梁支軸の後端
   部に一端を取付け他端を横梁部材の連結具に取付
   けた引張りコイルスプリングであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の伸縮構造物。 ４ 横梁支軸の弾性付勢手段が、横梁部材の中間
   部に横架され弓形状に弾性湾曲されて横梁支軸を
   外方に付勢する弾性部材であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の伸縮構造物。