DE69019818T2

DE69019818T2 - Radially expandable-retractable truss girders.

Info

Publication number: DE69019818T2
Application number: DE1990619818
Authority: DE
Inventors: Charles Hoberman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-05-09
Filing date: 1990-05-09
Publication date: 1996-02-29
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: DE69019818D1; EP0455850A1; EP0455850B1

Description

STATE OF THE ART

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ringeinheit und eine auf der Ringeinheit basierende faltbare Fachwerkstruktur. Die Erfindung betrifft insbesondere eine reversibel ausziehbare, dreidimensionale Fachwerkstruktur.The present invention relates to a ring unit and a foldable truss structure based on the ring unit. The invention particularly relates to a reversibly extendable, three-dimensional truss structure.

Es existieren bereits zahlreiche faltbare Fachwerkstrukturen. Bei den meisten sind entweder Fachwerke ohne Krümmung oder nur mit einer einzigen Krümmung (d.h. in zylindrischer Form) vorgesehen. Diejenigen, die insbesondere eine doppelte Krümmung betreffen, sind im allgemeinen auf kugelförmige Geometrien begrenzt und weisen eine komplexe Funktionsweise und Konstruktion auf. Keine ermöglicht abwechslungsreichere geometrische Formen wie etwa Torusse, Ellipsoide, Spiralflächen, facettierte Polyeder und unregelmäßig dreidimensionale Geometrien.Numerous foldable truss structures already exist. Most of them envisage either trusses with no curvature or with only a single curvature (i.e. cylindrical in shape). Those that specifically involve double curvature are generally limited to spherical geometries and have complex functionality and construction. None allow more varied geometric shapes such as toruses, ellipsoids, spiral surfaces, faceted polyhedra and irregular three-dimensional geometries.

Ein signifikantes Merkmal früherer Systeme für faltbare Fachwerkstrukturen mit gekrümmter Geometrie besteht darin, daß sich die Gesamtform des Fachwerks während des Faltprozesses ändert. Daher wird eine kugelförmige oder zylindrische Form leicht flachgedrückt, wenn das Fachwerk zusammengefaltet wird, oder sie wird auf andere Weise verändert.A significant feature of previous systems for foldable truss structures with curved geometry is that the overall shape of the truss changes during the folding process. Therefore, a spherical or cylindrical shape is easily flattened when the truss is folded, or is otherwise altered.

Der Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der US-A-4253284 offenbart, die ferner eine Schereneinheit aus drei drehbar miteinander verbundenen Scherenpaaren offenbart. Die Strebenelemente der Scherenpaare sind gekrümmt. Dadurch, daß die Achse des mittleren Drehpunktes in der Ebene der Krümmung des Strebenelementes liegt, kommt es zu einer Gesamtkrümmung der Struktur, wenn sie ausgefahren ist; wird sie jedoch zurückgezogen und flach zusammengefaltet, ergibt sich keine Gesamtkrümmung. Die Struktur gemäß diesem Dokument ist daher in bezug auf die verschiedenen Formen, die zu Strukturen mit einem Krümmungsgrad (zylindrisch) hergestellt werden können, begrenzt.The preamble of claim 1 is disclosed in US-A-4253284, which further discloses a scissor unit comprising three pairs of scissors pivotally connected to one another. The strut elements of the pairs of scissors are curved. Because the axis of the central pivot point lies in the plane of the curvature of the strut element, an overall curvature of the structure occurs when it is extended; however, when it is retracted and folded flat, no overall curvature occurs. The structure according to this The document is therefore limited in terms of the different shapes that can be manufactured into structures with a degree of curvature (cylindrical).

Da sich die Gesamtform verändert, wird beim Falten in die Beziehungen zwischen Strebenelementen ein hohes Maß an Komplexität eingebracht. Das zieht im allgemeinen folgendes nach sich:Because the overall shape changes, folding introduces a high degree of complexity into the relationships between strut elements. This generally results in:

a. Durchbiegen und Verwinden der Fachwerkelemente während des Faltens. Durch dieses Verbiegen kommt es zu "Widerstandspunkten" beim Faltprozeß, wobei Kräfte überwunden werden müssen, um die Struktur zu öffnen oder zu schließen. Daher muß das Fachwerk aus flexiblen Werkstoffen hergestellt werden, was bei den meisten Strukturen unerwünscht ist.a. Bending and twisting of the truss elements during folding. This bending creates "resistance points" in the folding process, where forces must be overcome to open or close the structure. Therefore, the truss must be made of flexible materials, which is undesirable in most structures.

b. Es sind komplexe Gelenke erforderlich, die mehr als einen Freiheitsgrad haben, beispielsweise Führungsgelenke, Kugelgelenke usw. Diese Verbindungen sind teurer in der Herstellung als einfache Drehverbindungen und weniger strukturstabil.b. Complex joints are required that have more than one degree of freedom, such as guide joints, ball joints, etc. These joints are more expensive to manufacture than simple rotary joints and are less structurally stable.

c. Die Struktur wird leicht schwach bzw. "schlaff hängend", wenn sie in teilweise zusammengefaltetem Zustand ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die günstigen Struktureigenschaften des Fachwerks weitgehend von seiner Gesamtgeometrie herrühren. Da sich diese Geometrie während des Faltprozesses ändert, durchläuft sie Konfigurationen, die strukturell instabil sind.c. The structure easily becomes weak or "droopy" when it is in a partially folded state. This is because the favorable structural properties of the truss largely come from its overall geometry. As this geometry changes during the folding process, it goes through configurations that are structurally unstable.

d. Es bestehen erhebliche Einschränkungen bei den Arten der Gesamtformen, die derartige Systeme bewerkstelligen können. Da selbst relativ einfache Formen (wie z. B. eine Kugel) einen hohen Grad an Komplexität mit sich bringen, werden noch komplexere Formen undurchführbar.d. There are significant limitations on the types of overall shapes that such systems can achieve. Since even relatively simple shapes (such as a sphere) involve a high degree of complexity, even more complex shapes become infeasible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein dreidimensionales, faltbares Fachwerk bereitzustellen, dessen Gesamtform und -geometrie während des gesamten Faltprozesses konstant und unverändert bleiben. Eine derartige dreidimensionale, faltbare Fachwerkstruktur wird im kennzeichnenden Teil von Anspruch 2 beschrieben, wobei die Fachwerkstruktur aus Ringeinheiten nach Anspruch 1 zusammengesetzt ist. Die Gründe verhalten sich umgekehrt zu den obengenannten:The object of the present invention is therefore to provide a three-dimensional, foldable framework whose overall shape and geometry remain constant and unchanged throughout the entire folding process. Such a three-dimensional, foldable framework structure is described in the characterizing part of claim 2, wherein the truss structure is composed of ring units according to claim 1. The reasons are the reverse of those mentioned above:

e. Es können starre Werkstoffe verwendet werden, und der Prozeß des Auseinanderfaltens verläuft reibungs- und mühelos.e. Rigid materials can be used and the unfolding process is smooth and effortless.

f. Bei allen Verbindungen handelt es sich um einfache Drehpunkte, die simpel, kompakt, strukturell günstig und nicht teuer sind.f. All connections are simple pivot points, which are simple, compact, structurally inexpensive and inexpensive.

g. Die Struktur behält ihre strukturelle Stabilität während des Zusammen- und Auseinanderfaltens. Die Bewegung innerhalb der Struktur ist der eigentliche Prozeß des Auseinanderfaltens, nicht jedoch lnstabilität.g. The structure maintains its structural stability during folding and unfolding. The movement within the structure is the actual process of unfolding, not instability.

h. Es läßt sich ein praktisch unbegrenztes Spektrum an Formen bewerkstelligen.i.e. a practically unlimited range of shapes can be achieved.

Das Endergebnis dieser Merkmale ist ein System, das ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten bietet, das von Zelten, Pavillons, Sommerhäusern und dergleichen über neuartige Produkte und Dekoartikel in der Unterhaltungsindustrie bis hin zu Klappmöbeln, Raumteilern und Einrichtungsgegenständen für Wohnungen reichen.The end result of these features is a system that offers a wide range of applications, from tents, gazebos, summer houses and the like, to novel products and decorative items in the entertainment industry, to folding furniture, room dividers and home furnishings.

Aufgrund der Kombination von struktureller Integrität mit reibungslosem Auseinanderfalten sind große Strukturen möglich und bei Bedarf automatisch auseinanderfaltbar. Bei derartigen Anwendungen kann es sich beispielsweise um Stadiondächer, provisorische Lagerhallen und Behelfsunterkünfte oder Schutzräume handeln.The combination of structural integrity with smooth deployment allows large structures to be built and automatically deployed when needed. Such applications could include stadium roofs, temporary warehouses and temporary shelters.

In bestimmten Fällen ist es wünschenswert, anstelle eines tragbaren Schutzraumes eine Struktur zu haben, die zwar ortsfest ist, sich jedoch öffnen und schließen läßt. Ein Beispiel hierfür ist ein einziehbares Dach über einem Stadion, Schwimmbad, Theater oder Pavillon.In certain cases, it is desirable to have a structure that is fixed in place but can be opened and closed, rather than a portable shelter. An example of this is a retractable roof over a stadium, swimming pool, theater or pavilion.

Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht reversibel einziehbare Strukturen vor, die sich von der Mitte her nach außen öffnen, deren Umfang jedoch im wesentlichen gleich bleibt. Die Bewegung dieser Strukturen kann als irisblendenartige Bewegung beschrieben werden.Another embodiment of the present invention provides reversibly retractable structures that open outward from the center, but whose circumference remains substantially constant. The movement of these structures can be described as an iris-like movement.

Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um ein Fachwerk, das aus Verbindungsgliedern besteht, die über einfache Drehpunkte miteinander verbunden sind. Abdeckungen lassen sich auf unterschiedliche Art herstellen, beispielsweise durch Befestigung von Schindelplatten oder einer flexiblen Membran am Fachwerk.This design is a framework consisting of links connected to each other via simple pivot points. Covers can be made in different ways, for example by attaching shingles or a flexible membrane to the framework.

Neben zurückziehbaren Dächern bestehen für diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zahlreiche andere Verwendungsmöglichkeiten, beispielsweise neuartige Fensterjalousien, Spielzeugartikel und spezielle Irisblenden für Leuchten.In addition to retractable roofs, there are numerous other possible uses for this embodiment of the present invention, such as novel window blinds, toy items, and special iris diaphragms for lights.

SUMMARY OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung ermöglicht selbsttragende Strukturen, die ihre gekrümmte Gesamtgeometrie beibehalten, während sie sich in synchroner Weise ausdehnen oder zusammenziehen. Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform ermöglicht einziehbare, irisblendenförmige Strukturen, bei denen der Mittelpunkt der Struktur zu seinem Umfang hin eingezogen wird. Bei dieser Ausführungsform behält der Umfang eine fast konstante Größe bei.The present invention enables self-supporting structures that maintain their overall curved geometry while expanding or contracting in a synchronous manner. Another embodiment of the invention enables retractable iris-shaped structures in which the center of the structure is retracted toward its perimeter. In this embodiment, the perimeter maintains a nearly constant size.

Die Strukturen beider Ausführungsformen bestehen aus besonderen Mechanismen, im folgenden Ringeinheiten genannt. Diese Einheiten bestehen teilweise aus winkligen Strebenelementen, die einfach drehbar mit anderen, ähnlichen Elementen zu Scherenpaaren verbunden sind. Diese Scherenpaare sind wiederum einfach drehbar mit anderen Paaren oder Nabenelementen verbunden und bilden so einen geschlossenen Ring.The structures of both embodiments consist of special mechanisms, hereinafter referred to as ring units. These units consist partly of angled strut elements that are easily rotatably connected to other, similar elements to form pairs of scissors. These pairs of scissors are in turn easily rotatably connected to other pairs or hub elements, thus forming a closed ring.

Wenn dieser Ring zusammen- oder auseinandergefaltet wird, bleiben bestimmte kritische Winkel konstant und unveränderlich. Durch diese unveränderlichen Winkel wird ermöglicht, daß die Gesamtgeometrie der Struktur konstant bleibt, wenn sie sich ausdehnt oder zusammenzieht.When this ring is folded or unfolded, certain critical angles remain constant and unchanging. These unchanging angles allow the overall geometry of the structure to remain constant as it expands or contracts.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, wobei:The invention is described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 eine Draufsicht ist, die das grundlegende winklige Strebenelement zeigt, aus dem sich die Struktur im wesentlichen zusammensetzt;Fig. 1 is a plan view showing the basic angled strut element of which the structure is essentially composed;

Fig. 1A - 1C Draufsichten alternativer Konfigurationen des Grundelementes sind, die ebenfalls im Hinblick auf ihre Drehpunkte - wenn nicht auf ihren Umriß - winklig sind;Fig. 1A - 1C are plan views of alternative configurations of the base member, which are also angled with respect to their pivot points - if not their outline;

Fig. 2 eine Draufsicht auf zwei winklige Strebenelemente ist, die zwischen ihren Enden drehbar miteinander verbunden sind, auch Scherenpaar genannt;Fig. 2 is a plan view of two angled strut elements pivotally connected between their ends, also called a scissor pair;

Fig. 2A eine perspektivische Ansicht des Scherenpaares ist;Fig. 2A is a perspective view of the pair of scissors;

Fig. 3 eine Ansicht des Scherenpaares in einer anderen Position ist. Ferner ist ein kritischer Winkel dargestellt, der in allen Positionen des Scherenpaares konstant bleibt.Fig. 3 is a view of the pair of scissors in a different position. Furthermore, a critical angle is shown which remains constant in all positions of the pair of scissors.

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein beispielhaftes Polygon ist;Fig. 4 is a plan view of an exemplary polygon;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine geschlossene Ringeinheit aus Scherenpaaren ist, die dem Polygon in Fig. 4 nahekommt;Fig. 5 is a plan view of a closed ring unit of scissor pairs, approximating the polygon in Fig. 4;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die geschlossene Ringeinheit aus Fig. 5 in einer anderen Position ist;Fig. 6 is a plan view of the closed ring unit of Fig. 5 in another position;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist, wobei es sich um eine dreidimensionale Ringeinheit handelt, die aus drei Scherenpaaren und sechs Nabenelementen besteht;Figure 7 is a perspective view of another embodiment of the invention, which is a three-dimensional ring unit consisting of three pairs of scissors and six hub elements;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht der Ringeinheit aus Fig. 7 in einer anderen Position ist;Fig. 8 is a perspective view of the ring unit of Fig. 7 in another position;

Fig. 9 - 10 perspektivische Ansichten einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform in zwei Positionen sind;Fig. 9 - 10 are perspective views of another embodiment of the invention in two positions;

Fig. 11 - 12 perspektivische Ansichten einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform in zwei Positionen sind;Fig. 11 - 12 are perspective views of another embodiment of the invention in two positions;

Fig. 13 - 16 eine Folge perspektivischer Ansichten einer vollständigen, aus Ringeinheiten bestehenden Kugelstruktur zeigen, die sich gerade ausdehnt;Fig. 13 - 16 show a series of perspective views of a complete spherical structure consisting of ring units which is in the process of expanding;

Fig. 17 - 20 eine Folge perspektivischer Ansichten einer vollständigen facettierten, aus Ringeinheiten bestehenden ikosaedrischen Struktur zeigen, die sich gerade ausdehnt;Fig. 17 - 20 show a series of perspective views of a complete faceted icosahedral structure consisting of ring units that is in the process of expanding;

Fig. 21 - 23 eine Folge von Ansichten einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigen, die eine planare, einziehbare Struktur mit einem irisblendenförmigen Bewegungsablauf ist.Figures 21-23 show a series of views of another embodiment of the invention which is a planar, retractable structure with an iris-shaped movement path.

Fig. 24 - 27 eine Folge von Ansichten einer anderen irisblendenförmigen Struktur zeigen, die die Form einer Kuppel hat;Fig. 24 - 27 show a series of views of another iris-shaped structure having the shape of a dome;

Fig. 28 - 30 eine Folge von Ansichten der in Fig. 24 - 27 dargestellten Struktur zeigen, wobei an ihr eine Abdeckung angebracht ist, die als einziehbares Dach verwendet werden kann;Figs. 28 - 30 show a series of views of the structure shown in Figs. 24 - 27 with a cover fitted thereto which can be used as a retractable roof;

Fig. 31 - 33 eine Folge von Ansichten einer irisblendenförmigen, einziehbaren Struktur zeigen, die einen ovalen Umfang hat und an der eine Abdeckung angebracht ist.Fig. 31 - 33 show a series of views of an iris-shaped retractable structure having an oval perimeter and to which a cover is attached.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Im folgenden wird genauer auf die Figuren Bezug genommen. Dabei zeigt FIG. 1 ein im wesentlichen planares, starres Strebenelement 10, das einen mittleren Drehpunkt 12 und zwei Enddrehpunkte 14 und 16 aufweist, durch die drei Parallelachsen verlaufen. Die Mittelpunkte der drei Drehpunkte liegen nicht auf einer geraden Linie; das Element ist winklig. Der Abstand zwischen den Punkten 14,12 und der Abstand zwischen den Punkten 16, 12 kann jeweils beliebig gewählt werden. Der Winkel zwischen der Linie, die die Punkte 14, 12 verbindet, und der Linie, die die Punkte 16,12 verbindet, kann ebenfalls beliebig gewählt werden. Dieser Winkel wird im folgenden Strebenwinkel genannt.The following will refer to the figures in more detail. FIG. 1 shows an essentially planar, rigid strut element 10, which has a central pivot point 12 and two end pivot points 14 and 16, through which three parallel axes run. The centers of the three pivot points do not lie on a straight line; the element is angular. The distance between points 14, 12 and the distance between points 16, 12 can be chosen arbitrarily. The angle between the line connecting points 14, 12 and the line connecting points 16, 12 can also be chosen arbitrarily. This angle is referred to below as the strut angle.

Fig. 1A zeigt eine andere Konfiguration 17 eines grundlegenden Strebenelements. Es gleicht in allen wesentlichen Aspekten dem in Fig. 1 gezeigten Strebenelement, außer daß es einen dreieckigen anstelle eines winkligen Umrisses hat. Fig. 1B und 1C zeigen die Strebenelemente 18 bzw. 19. Sie gleichen mit Ausnahme des Umrisses im wesentlichen dem in Fig. 1 gezeigten Strebenelement. Die in Fig. 1A - 1C gezeigten Strebenelemente sind im Hinblick auf die Anordnung ihrer drei Drehpunkte alle winklig.Fig. 1A shows another configuration 17 of a basic strut member. It is similar in all essential respects to the strut member shown in Fig. 1, except that it has a triangular rather than an angular outline. Figs. 1B and 1C show the strut members 18 and 19, respectively. They are essentially the same as the strut member shown in Fig. 1, except for the outline. The strut members shown in Figs. 1A-1C are all angular in terms of the arrangement of their three pivot points.

FIG. 2 zeigt das Scherenpaar 30. Es besteht aus dem Element 10 und einem im wesentlichen identischen Element 20, das den mittleren Drehpunkt 22 und zwei Enddrehpunkte 26 und 24 aufweist. Das Element 10 ist drehbar mit dem Element 20 über ihre jeweiligen mittleren Drehpunkte 12 und 22 verbunden. Bei allen hier beschriebenen Drehpunktverbindungen handelt es sich um einfache Drehverbindungen mit einem Freiheitsgrad.FIG. 2 shows the pair of scissors 30. It consists of the element 10 and a substantially identical element 20 which has the central pivot point 22 and two end pivot points 26 and 24. The element 10 is pivotally connected to the element 20 via their respective central pivot points 12 and 22. All pivot point connections described here are simple pivot connections with one degree of freedom.

Die Elemente 10 und 20 des Scherenpaares 30 lassen sich so drehen, daß Drehpunkt 14 direkt über Drehpunkt 24 liegt. Zwei Drehpunkte in einem Scherenpaar, die sich derart zueinander anordnen können, werden im folgenden paarweise Enddrehpunkte genannt. Bei den Punkten 14 und 24 handelt es sich also um paarweise Enddrehpunkte. Gleichermaßen sind die Punkte 16 und 26 paarweise Enddrehpunkte.The elements 10 and 20 of the pair of scissors 30 can be rotated so that pivot point 14 is directly above pivot point 24. Two pivot points in a pair of scissors that can be arranged in this way are referred to as paired end pivot points in the following. Points 14 and 24 are therefore paired end pivot points. Points 16 and 26 are also paired end pivot points.

FIG. 2 zeigt außerdem die Linie 40, die durch den Mittelpunkt der paarweisen Enddrehpunkte 14, 24 gezogen ist, und Linie 50, die durch den Mittelpunkt der paarweisen Enddrehpunkte 16, 26 gezogen ist. Die Linien 40 und 50 bilden einen Winkel. Linien, die wie die Linien 40 und 50 gebildet werden, werden im folgenden Normale genannt. Eine genauere Definition der Normalen wird im folgenden Abschnitt entwickelt.FIG. 2 also shows line 40 drawn through the center of the paired end pivots 14, 24 and line 50 drawn through the center of the paired end pivots 16, 26. Lines 40 and 50 form an angle. Lines formed like lines 40 and 50 are hereinafter called normals. A more precise definition of normals is developed in the following section.

FIG. 2A zeigt eine perspektivische Ansicht des Scherenpaares 30. Durch den Drehpunkt 14 verläuft die Achse 15. Gleichermaßen verlaufen die Achsen 13, 25 und 23 durch die Drehpunkte 16, 24 bzw. 26. Eine Normale 40, die die Achsen 15 und 25 schneidet und senkrecht zu ihnen verläuft wird gebildet. Eine Normale 50, die die Achsen 13 und 23 schneidet und senkrecht zu ihnen verläuft wird gebildet. Somit lautet die allgemeine Definition einer Normalen, daß diese eine Linie ist, die die Achsen eines Enddrehpunkt-Paars schneidet und senkrecht zu ihnen verläuft.FIG. 2A shows a perspective view of the pair of scissors 30. The axis 15 runs through the pivot point 14. Likewise, the axes 13, 25 and 23 run through the pivot points 16, 24 and 25 respectively. 26. A normal 40 intersecting and perpendicular to axes 15 and 25 is formed. A normal 50 intersecting and perpendicular to axes 13 and 23 is formed. Thus, the general definition of a normal is that it is a line intersecting and perpendicular to the axes of a pair of end pivots.

FIG. 3 zeigt das Scherenpaar 30, bei dem die Elemente 10 und 20 drehbar zueinander dargestellt sind. FIG. 3 zeigt zudem die Linie 60, die durch den Mittelpunkt der paarweisen Enddrehpunkte 14, 24 gezogen ist, und die Linie 70, die durch den Mittelpunkt der paarweisen Enddrehpunkte 16, 26 gezogen ist. Die Normalen 60 und 70 bilden einen Winkel. Dieser ist identisch mit dem Winkel zwischen den Normalen 40 und 50. Es läßt sich mathematisch beweisen, daß der Winkel zwischen der Linie, die ein Enddrehpunkt-Paar miteinander verbindet, und der Linie, die das andere Enddrehpunkt-Paar miteinander verbindet, immer gleich ist, wie immer auch die relative Drehung der Elemente 10 und 20 zueinander sein mag. Dieser Winkel wird im folgenden Normalwinkel genannt. Es läßt sich auch zeigen, daß der Normalwinkel das Komplement des Strebenwinkels ist.FIG. 3 shows the pair of scissors 30, in which the elements 10 and 20 are shown as being rotatable relative to one another. FIG. 3 also shows the line 60, which is drawn through the center of the paired end pivot points 14, 24, and the line 70, which is drawn through the center of the paired end pivot points 16, 26. The normals 60 and 70 form an angle. This is identical to the angle between the normals 40 and 50. It can be mathematically proven that the angle between the line connecting one pair of end pivot points and the line connecting the other pair of end pivot points is always the same, whatever the relative rotation of the elements 10 and 20 to one another. This angle is referred to below as the normal angle. It can also be shown that the normal angle is the complement of the strut angle.

FIG. 4 zeigt ein der Veranschaulichung dienendes Polygon 80, bei dem die Anzahl der Seiten, ihre relativen Längen und die Winkel zwischen ihnen willkürlich gewählt wurden.FIG. 4 shows an illustrative polygon 80 in which the number of sides, their relative lengths and the angles between them have been chosen arbitrarily.

FIG. 5 zeigt eine geschlossene Ringeinheit 100, bestehend aus neun Scherenpaaren 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 1 80 und 190, wobei jedes Scherenpaar drehbar über seine zwei Enddrehpunkt- Paare mit den Enddrehpunkten seiner zwei benachbarten Scherenpaare verbunden ist. Diese Ringeinheit kommt dem Polygon 80 dergestalt nahe, daß die Abstände zwischen benachbarten mittleren Drehpunkten den gleichen Wert wie die entsprechenden Längen der Seiten des Polygons 80 haben. Ferner eritsprechen die Winkel zwischen den Linien, die benachbarte mittlere Drehpunkte mit ähnlich geformten Linien in der Einheit verbinden, den entsprechenden Winkeln im Polygon 80.FIG. 5 shows a closed ring unit 100 consisting of nine pairs of scissors 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180 and 190, each pair of scissors being pivotally connected via its two end pivot pairs to the end pivots of its two adjacent pairs of scissors. This ring unit approximates the polygon 80 in such a way that the distances between adjacent middle pivots have the same value as the corresponding lengths of the sides of the polygon 80. Furthermore, the angles between the lines connecting adjacent middle pivots with similar shaped lines in the unit connect the corresponding angles in the polygon 80.

FlG. 5 zeigt ferner die Normalen 112, 122, 132, 142, 152, 1 62, 172, 182 und 192, die durch die paarweisen Enddrehpunkte der neun Scherenpaare verlaufen. Zu beachten ist, daß benachbarte Scherenpaare eine gemeinsame Normale aufweisen.Fig. 5 also shows the normals 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172, 182 and 192, which run through the paired end pivot points of the nine pairs of scissors. It should be noted that neighboring pairs of scissors have a common normal.

FIG. 6 zeigt die zu einer anderen Konfiguration gefaltete Ringeinheit 100, ohne daß eines ihrer Elemente verbogen oder verwunden ist. Es läßt sich zeigen, daß die Ringeinheit 100 ein Mechanismus mit einem Null entsprechenden Freiheitsgrad ist. Kinematisch gesehen würde man also annehmen, daß sich dieser Mechanismus nicht frei bewegt. Durch die speziellen Abmessungen der Verbindungsglieder kann er bewegt werden.FIG. 6 shows the ring assembly 100 folded into another configuration without any of its elements being bent or twisted. It can be shown that the ring assembly 100 is a mechanism with a degree of freedom equal to zero. Kinematically, one would therefore assume that this mechanism does not move freely. The special dimensions of the connecting links allow it to move.

Außerdem werden die Normalen 114, 124, 134, 144, 154, 164, 174, 184 und 194 gezeigt. Der Winkel zwischen 112 und 122 entspricht dem Winkel zwischen 114 und 124. In gleicher Weise entspricht der Winkel zwischen zwei beliebigen Linien aus 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172, 182 und 192 dem entsprechenden Winkel zwischen zwei beliebigen Linien aus 114, 124, 134, 144, 154, 164, 174, 184 und 194.Also shown are the normals 114, 124, 134, 144, 154, 164, 174, 184 and 194. The angle between 112 and 122 corresponds to the angle between 114 and 124. Similarly, the angle between any two lines from 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172, 182 and 192 corresponds to the corresponding angle between any two lines from 114, 124, 134, 144, 154, 164, 174, 184 and 194.

FIG. 7 zeigt eine Ringeinheit 200, die aus drei winkligen Scherenpaaren 210, 220, 230 und sechs Nabenelementen 240, 245, 250, 255, 260 und 265 besteht. Das Scherenpaar 210 besteht aus den winkligen Strebenelementen 211 und 212. Gleichermaßen besteht 220 aus den Elementen 221 und 222 und 230 aus den Elementen 231 und 232.FIG. 7 shows a ring unit 200 consisting of three angled scissor pairs 210, 220, 230 and six hub members 240, 245, 250, 255, 260 and 265. The scissor pair 210 consists of the angled strut members 211 and 212. Likewise, 220 consists of the members 221 and 222 and 230 consists of the members 231 and 232.

Das Scherenpaar 210 ist über seine paarweisen Enddrehpunkte 213 und 214 drehbar mit den Nabeneiementen 240 und 245 verbunden. Die Nabenelemente 240 und 245 sind wiederum drehbar mit den paarweisen Enddrehpunkten 223 und 224 des Scherenpaares 220 verbunden. Das Scherenpaar 220 ist wiederum über die paarweisen Enddrehpunkte 226 und 228 drebbar mit den Nabenelementen 250 und 255 verbunden. Diese Nabenelemente sind mit dem Scherenpaar 230 verbunden, das in ähnlicher Weise mit den Nabenelementen 260 und 265 verbunden ist. Diese Nabenelemente sind mit dem Scherenpaar 210 verbunden, so daß der Ring geschlossen wird.The pair of scissors 210 is rotatably connected to the hub elements 240 and 245 via its paired end pivot points 213 and 214. The hub elements 240 and 245 are in turn rotatably connected to the paired end pivot points 223 and 224 of the pair of scissors 220. The pair of scissors 220 is in turn rotatably connected to the hub elements 250 via the paired end pivot points 226 and 228. and 255. These hub members are connected to the pair of scissors 230, which is similarly connected to the hub members 260 and 265. These hub members are connected to the pair of scissors 210, so that the ring is closed.

FIG. 7 zeigt zudem die drei Normalen 270, 280 und 290. Die Linie 270 schneidet die und ist senkrecht zu den Achsen, welche durch die paarweisen Drehendpunkte 213 und 214 verlaufen. Gleichermaßen schneidet die Linie 270 die Achsen, die durch die paarweisen Enddrehpunkte 223 und 224 verlaufen, und steht senkrecht zu diesen. Auf diese Weise teilen sich die Scherenpaare 210 und 220 die Normale 270. Gleichermaßen teilen sich die Scherenpaare 220 und 230 die Normale 280 und die Scherenpaare 230 und 210 die Normale 290.FIG. 7 also shows the three normals 270, 280 and 290. The line 270 intersects and is perpendicular to the axes passing through the paired pivot endpoints 213 and 214. Likewise, the line 270 intersects and is perpendicular to the axes passing through the paired pivot endpoints 223 and 224. In this way, the pairs of scissors 210 and 220 share the normal 270. Likewise, the pairs of scissors 220 and 230 share the normal 280 and the pairs of scissors 230 and 210 share the normal 290.

FIG. 8 zeigt die zu einer anderen Konfiguration gefaltete Ringeinheit 200. Die winkligen Strebenelemente 211 und 212 wurden relativ zueinander gedreht. Gleichermaßen wurden die Elemente 221 und 222 sowie 231 und 232 gedreht. Diese veränderte Konfiguration der Einheit 200 wird erreicht, ohne daß eines ihrer Elemente verbogen oder verwunden wird. Zudem sind drei Normale 300, 310 und 320 dargestellt. In gleicher Weise wie oben beschrieben teilen sich die Scherenpaare 210 und 220 die Normale 300, die Scherenpaare 220 und 230 teilen sich die Normale 310 und die Scherenpaare 230 und 210 die Normale 320.FIG. 8 shows the ring unit 200 folded into a different configuration. The angled strut elements 211 and 212 have been rotated relative to each other. Likewise, elements 221 and 222 and 231 and 232 have been rotated. This changed configuration of the unit 200 is achieved without bending or twisting any of its elements. In addition, three normals 300, 310 and 320 are shown. In the same manner as described above, the scissor pairs 210 and 220 share the normal 300, the scissor pairs 220 and 230 share the normal 310 and the scissor pairs 230 and 210 share the normal 320.

Der Winkel zwischen den Normalen 300 und 310 ist identisch mit dem Winkel zwischen den Linien 270 und 280. Gleichermaßen ist der Winkel zwischen den Normalen 310 und 320 identisch mit dem Winkel zwischen den Linien 280 und 290. Ebenso ist der Winkel zwischen den Normalen 320 und 300 identisch mit dem Winkel zwischen den Linien 290 und 270. Wenn die relative Drehung zwischen zwei Strebenelementen eines beliebigen Scherenpaares in der Ringeinheit geändert wird, bleiben alle Winkel zwischen den Normalen der Ringeinheit gleich.The angle between normals 300 and 310 is identical to the angle between lines 270 and 280. Similarly, the angle between normals 310 and 320 is identical to the angle between lines 280 and 290. Likewise, the angle between normals 320 and 300 is identical to the angle between lines 290 and 270. If the relative rotation between two strut elements of any pair of scissors in the ring unit is changed, all angles between the normals of the ring unit remain the same.

FIG. 9 zeigt die Ringeinheit 400, die aus den beiden winkligen Scherenpaaren 410 und 430, den beiden geraden Scherenpaaren 420 und 440 sowie den acht Nabenelementen 450, 452, 454, 456, 458, 460, 462 und 464 besteht. Ferner sind die Normalen 470, 480, 490 und 500 dargestellt. Das Scherenpaar 410 ist über die paarweisen Enddrehpunkte 413 und 414 drehbar mit den Nabenelementen 450 und 452 verbunden. Diese Nabenelemente sind wiederum drehbar mit den Enddrehpunkten 426 und 428 verbunden, die zum Scherenpaar 420 gehören. Gleichermaßen ist 420 über die Elemente 454 und 456 mit 430 verbunden; 430 ist über die Elemente 458 und 460 mit 440 verbunden, und 440 ist über die Elemente 462 und 464 mit 410 verbunden, so daß der Ring geschlossen wird.FIG. 9 shows the ring unit 400, which consists of the two angled scissor pairs 410 and 430, the two straight scissor pairs 420 and 440 and the eight hub elements 450, 452, 454, 456, 458, 460, 462 and 464. Also shown are the normals 470, 480, 490 and 500. The scissor pair 410 is rotatably connected to the hub elements 450 and 452 via the paired end pivot points 413 and 414. These hub elements are in turn rotatably connected to the end pivot points 426 and 428 belonging to the scissor pair 420. Likewise, 420 is connected to 430 via the elements 454 and 456; 430 is connected to 440 via elements 458 and 460, and 440 is connected to 410 via elements 462 and 464, thus closing the ring.

FIG. 9 zeigt zudem die Normale 470, welche die Achsen schneidet, die durch die paarweisen Drehendpunkte 413 und 414 sowie die Enddrehpunkte 426 und 428 verlaufen, und senkrecht zu diesen steht. Auf diese Weise teilen sich die Scherenpaare 410 und 420 die Normale 470. Gleichermaßen teilen sich die Scherenpaare 420 und 430 die Normale 480, die Scherenpaare 430 und 440 die Normale 490 und die Scherenpaare 440 und 410 die Normale 500.FIG. 9 also shows the normal 470 which intersects the axes passing through the paired pivot endpoints 413 and 414 and the end pivot points 426 and 428 and is perpendicular to them. In this way, the scissor pairs 410 and 420 share the normal 470. Likewise, the scissor pairs 420 and 430 share the normal 480, the scissor pairs 430 and 440 share the normal 490 and the scissor pairs 440 and 410 share the normal 500.

FIG. 10 zeigt die zu einer anderen Konfiguration gefaltete Ringeinheit 400. Die Strebenelemente 411 und 412 wurden relativ zueinander gedreht. Gleichermaßen wurden die Elemente 421 und 422, die Elemente 431 und 432 sowie die Elemente 441 und 442 gedreht. Diese veränderte Konfiguration der Einheit 400 wird erreicht, ohne daß eines ihrer Elemente verbogen oder verwunden wird. Zudem sind vier Normale 510, 520, 530 und 540 dargestellt. Die Scherenpaare 410 und 420 teilen sich wie oben beschrieben die Normale 510. Gleichermaßen teilen sich die Scherenpaare 420 und 430 die Normale 520 und die Scherenpaare 430 und 440 die Normale 530. Die Scherenpaare 440 und 410 wiederum teilen dich die Normale 540. Der Winkel zwischen den Normalen 510 und 520 ist identisch mit dem Winkel zwischen den Linien 470 und 480. Gleichermaßen ist der Winkel zwischen den Normalen 520 und 530 identisch mit dem Winkel zwischen den Linien 480 und 490; der Winkel zwischen den Normalen 530 und 540 ist identisch mit dem Winkel zwischen den Linien 490 und 500, und der Winkel zwischen den Normalen 540 und 510 ist wiederum identisch mit dem Winkel zwischen den Linien 500 und 470. Wenn - wie oben beschrieben - die relative Drehung zwischen zwei Strebenelementen eines beliebigen Scherenpaares in der Ringeinheit geändert wird, bleiben alle Winkel zwischen den Normalen der Ringeinheit gleich.FIG. 10 shows the ring assembly 400 folded into a different configuration. The strut members 411 and 412 have been rotated relative to each other. Likewise, members 421 and 422, members 431 and 432, and members 441 and 442 have been rotated. This changed configuration of the assembly 400 is achieved without bending or twisting any of its members. Four normals 510, 520, 530, and 540 are also shown. The pairs of scissors 410 and 420 share the normal 510 as described above. Likewise, the pairs of scissors 420 and 430 share the normal 520 and the pairs of scissors 430 and 440 share the normal 530. The pairs of scissors 440 and 410 in turn share the normal 540. The angle between the normals 510 and 520 is identical to the angle between the lines 470 and 480. Likewise, the Angle between normals 520 and 530 is identical to the angle between lines 480 and 490; the angle between normals 530 and 540 is identical to the angle between lines 490 and 500, and the angle between normals 540 and 510 is in turn identical to the angle between lines 500 and 470. If - as described above - the relative rotation between two strut elements of any pair of scissors in the ring unit is changed, all angles between the normals of the ring unit remain the same.

FIG. 11 zeigt die Ringeinheit 600, die aus 12 Scherenpaaren und 12 Nabenelementen besteht. Der Ring ist wie folgt verbunden: das Scherenpaar 610 ist mit dem Scherenpaar 620 verbunden, indem die paarweisen Enddrehpunkte des einen Scherenpaares direkt mit den paarweisen Enddrehpunkten des anderen Scherenpaares verbunden sind. Verbindungen dieser Art werden im folgenden "Typ 1-Verbindung" genannt.FIG. 11 shows the ring unit 600, which consists of 12 pairs of scissors and 12 hub elements. The ring is connected as follows: the scissor pair 610 is connected to the scissor pair 620 by connecting the pairwise end pivot points of one pair of scissors directly to the pairwise end pivot points of the other pair of scissors. Connections of this type are hereinafter referred to as "Type 1 connection".

Das Scherenpaar 620 ist über seine verbleibenden paarweisen Enddrehpunkte drehbar mit den Nabenelementen 630 und 635 verbunden. 630 und 635 sind drehbar mit einem Paar Enddrehpunkte verbunden, die zum Scherenpaar 640 gehören. Auf diese Weise ist das Scherenpaar 620 über die Nabenelemente 630 und 635 mit dem Scherenpaar 640 verbunden. Verbindungen dieser Art werden im folgenden " Typ 2-Verbindung" genannt.The scissor pair 620 is pivotally connected to the hub elements 630 and 635 via its remaining paired end pivots. 630 and 635 are pivotally connected to a pair of end pivots belonging to the scissor pair 640. In this way, the scissor pair 620 is connected to the scissor pair 640 via the hub elements 630 and 635. Connections of this type are hereinafter referred to as "Type 2 connection".

Das Scherenpaar 640 weist eine Typ 1-Verbindung zu 650 auf; 650 hat über die Elemente 660 und 665 eine Typ 2-Verbindung mit 670; 670 hat eine Typ 1-Verbindung mit 680; 680 weist über die Elemente 690 und 695 eine Typ 2-Verbindung zu 700 auf; 700 hat eine Typ 1-Verbindung mit 710; 710 hat über die Elemente 720 und 725 eine Typ 2-Verbindung mit 730; 730 weist eine Typ 1-Verbindung zu 740 auf; 740 hat über die Elemente 750 und 755 eine Typ 2-Verbindung mit 760; 760 hat eine Typ 1-Verbindung mit 770; 770 hat über die Elemente 780 und 785 eine Typ 2-Verbindung mit 610. Durch die letztgenannte Verbindung wird der Kreis geschlossen.The pair of scissors 640 has a type 1 connection to 650; 650 has a type 2 connection to 670 via elements 660 and 665; 670 has a type 1 connection to 680; 680 has a type 2 connection to 700 via elements 690 and 695; 700 has a type 1 connection to 710; 710 has a type 2 connection to 730 via elements 720 and 725; 730 has a type 1 connection to 740; 740 has a type 2 connection to 760 via elements 750 and 755; 760 has a type 1 connection to 770; 770 has a type 2 connection with 610 via elements 780 and 785. The latter connection closes the circle.

FIG. 11 zeigt zudem zwölf Normale 602, 612, 632, 642, 662, 672, 692, 702, 722, 732, 752 und 762, die die Achsen der verbundenen Enddrehpunkte benachbarter Scherenpaare schneiden und senkrecht zu ihnen stehen.FIG. 11 also shows twelve normals 602, 612, 632, 642, 662, 672, 692, 702, 722, 732, 752 and 762 which intersect the axes of the connected end pivots of adjacent pairs of scissors and are perpendicular to them.

FIG. 12 zeigt die zu einer anderen Konfiguration gefaltete Ringeinheit 600, bei der jedes der beiden zu jedem Scherenpaar gehörenden Strebenelemente relativ zueinander gedreht wurde. Wie bereits oben beschrieben verläuft der Faltprozeß, ohne daß eines der Elemente in der Einheit verbogen oder verwunden wird.FIG. 12 shows the ring assembly 600 folded into a different configuration in which each of the two strut members associated with each pair of scissors has been rotated relative to one another. As described above, the folding process occurs without bending or twisting any of the members in the assembly.

FIG. 12 zeigt zudem zwölf Normale 604, 614, 634, 644, 664, 674, 694, 704, 724, 734, 754 und 764, die die Achsen der verbundenen zusammengehörigen Drehpunkte benachbarter Scherenpaare schneiden und senkrecht zu diesen stehen.FIG. 12 also shows twelve normals 604, 614, 634, 644, 664, 674, 694, 704, 724, 734, 754 and 764, which intersect the axes of the connected pivot points of adjacent pairs of scissors and are perpendicular to them.

Der Winkel zwischen 602 und 61 2 ist identisch mit dem Winkel zwischen 604 und 614. Wie oben bleiben alle Winkel zwischen den Normalen der Ringeinheit konstant, wenn die relative Drehung zwischen zwei Strebenelementen eines beliebigen Scherenpaares in der Ringeinheit geändert wird.The angle between 602 and 61 2 is identical to the angle between 604 and 614. As above, all angles between the normals of the ring unit remain constant when the relative rotation between two strut elements of any pair of scissors in the ring unit is changed.

FIG. 13 zeigt die kugelförmige Fachwerkstruktur 1000, die aus einer Vielzahl von Ringeinheiten gemäß obiger Beschreibung besteht; sie ist in vollständig zusammengefalteter (zusammengeklappter) Konfiguration dargestellt. FIG. 14 und FlG. 15 zeigen jeweils teilweise zusammengefaltete Konfigurationen der Struktur 1000. FIG. 16 zeigt die Struktur 1000 in einer vollständig auseinandergefalteten (offenen) Konfiguration. Der Faltprozeß der Struktur 1000 läuft ab, ohne daß eines ihrer Elemente verbogen oder verwunden wird. Während die Struktur zusammen- und auseinandergefaltet wird, bleiben alle Winkel zwischen den Normalen in der Struktur konstant.FIG. 13 shows the spherical truss structure 1000 consisting of a plurality of ring units as described above; it is shown in a fully collapsed (folded) configuration. FIG. 14 and FIG. 15 each show partially collapsed configurations of the structure 1000. FIG. 16 shows the structure 1000 in a fully unfolded (open) configuration. The folding process of the structure 1000 occurs without bending or twisting any of its elements. As the structure is folded and unfolded, all angles between the normals in the structure remain constant.

In Fig. 16 liegen die Mittelpunkte der mittleren Drehpunkte aller Scherenpaare in der auseinandergefalteten Struktur 1000 auf einer gemeinsamen Fläche, in diesem Fall einer Kugel. In Fig. 13 liegen die Mittelpunkte der mittleren Drehpunkte aller Scherenpaare in der Struktur auf einer gemeinsamen Fläche, die ebenfalls kugelförmig ist, deren Maßstab jedoch kleiner als der der Fläche in Fig. 16 ist. In gleicher Weise liegen die Mittelpunkte der mittleren Drehpunkte aller Scherenpaare in der Struktur gemäß Fig. 14 - 15, die teilweise zusammengefaltete Konfigurationen der Struktur 1000 zeigen, bei jeder Konfiguration auf einer gemeinsamen kugelförmigen Fläche. Bei jeder beliebigen Konfiguration der Struktur liegen die Mittelpunkte der mittleren Drehpunkte aller Scherenpaare auf einer kugelförmigen Fläche. Während die Struktur zusammen- und auseinandergefaltet wird, ändert sich nur der Maßstab dieser Fläche, nicht jedoch ihre dreidimensionale Form.In Fig. 16, the centers of the central pivot points of all pairs of scissors in the unfolded structure 1000 lie on a common surface, in this case a sphere. In Fig. 13, the centers of the central pivot points of all the pairs of scissors in the structure lie on a common surface which is also spherical but smaller in scale than the surface in Fig. 16. Similarly, the centers of the central pivot points of all the pairs of scissors in the structure of Figs. 14-15, which show partially folded configurations of the structure 1000, lie on a common spherical surface in each configuration. In any configuration of the structure, the centers of the central pivot points of all the pairs of scissors lie on a spherical surface. As the structure is folded and unfolded, only the scale of this surface changes, not its three-dimensional shape.

FIG. 17 zeigt die Fachwerkstruktur 1200, die eine ikosaedrische Geometrie aufweist und aus einer Vielzahl von Ringeinheiten gemäß obiger Beschreibung besteht; sie ist in vollständig zusammengefalteter (zusammengeklappter) Konfiguration dargestellt. Fig. 18 und Fig. 19 zeigen jeweils teilweise zusammengefaltete Konfigurationen der Struktur 1200. Fig. 20 zeigt die Struktur 1200 in einer vollständig auseinandergefalteten (offenen) Konfiguration. Der Faltprozeß der Struktur 1200 läuft ab, ohne daß eines ihrer Elemente verbogen oder verwunden wird. Während die Struktur zusammen- und auseinandergefaltet wird, bleiben alle Winkel zwischen den Normalen in der Struktur konstant.FIG. 17 shows the truss structure 1200 having an icosahedral geometry and consisting of a plurality of ring units as described above, shown in a fully folded (collapsed) configuration. FIG. 18 and FIG. 19 each show partially folded configurations of the structure 1200. FIG. 20 shows the structure 1200 in a fully unfolded (open) configuration. The folding process of the structure 1200 occurs without bending or twisting any of its elements. As the structure is folded and unfolded, all angles between the normals in the structure remain constant.

In Fig. 20 liegen die Mittelpunkte der mittleren Drehpunkte aller Scherenpaare in der auseinandergefalteten Struktur 1200 auf einer gemeinsamen Fläche, in diesem Fall einem Ikosaeder. In Fig. 17 liegen die Mittelpunkte der mittleren Drehpunkte aller Scherenpaare in der Struktur auf einer gemeinsamen Fläche, die ebenfalls ikosaedrisch ist, deren Maßstab jedoch kleiner als der der Fläche in Fig. 20 ist. In gleicher Weise liegen die Mittelpunkte der mittleren Drehpunkte aller Scherenpaare in der Struktur aus Fig. 18 - 19, die teilweise zusammengefaltete Konfigurationen der Struktur 1200 zeigen, auf gemeinsamen ikosaedrischen Flächen. Beim Zusammen- und Auseinanderfalten der Struktur ändert sich nur der Maßstab dieser ikosaedrischen Fläche, nicht jedoch ihre dreidimensionale Form.In Fig. 20, the centers of the central pivot points of all pairs of scissors in the unfolded structure 1200 lie on a common surface, in this case an icosahedron. In Fig. 17, the centers of the central pivot points of all pairs of scissors in the structure lie on a common surface, which is also icosahedral, but whose scale is smaller than that of the surface in Fig. 20. In the same way, the centers of the central pivot points of all pairs of scissors in the structure of Fig. 18 - 19, which partially show folded configurations of structure 1200, on common icosahedral faces. When the structure is folded and unfolded, only the scale of this icosahedral face changes, but not its three-dimensional shape.

Fig. 21 zeigt eine planare Struktur 1500, die eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform darstellt. Sie besteht aus vier Ringeinheiten 1510, 1520, 1530 und 1540. Die inneren Enddrehpunkte von 1510 treffen in der Mitte der Struktur aufeinander. Die äußeren Enddrehpunkte der Ringeinheit 1510 sind drehbar mit den inneren Enddrehpunkten der Ringeinheit 1520 verbunden. Gleichermaßen sind die äußeren Enddrehpunkte von 1520 mit den inneren Enddrehpunkten von 1530 verbunden. Die äußeren Enddrehpunkte der Ringeinheit 1530 sind wiederum mit den inneren Enddrehpunkten von 1540 verbunden.Fig. 21 shows a planar structure 1500 which represents another embodiment of the invention. It consists of four ring units 1510, 1520, 1530 and 1540. The inner end pivots of 1510 meet in the middle of the structure. The outer end pivots of ring unit 1510 are pivotally connected to the inner end pivots of ring unit 1520. Likewise, the outer end pivots of 1520 are connected to the inner end pivots of 1530. The outer end pivots of ring unit 1530 are in turn connected to the inner end pivots of 1540.

Fig. 22 zeigt die Struktur 1500 in teilweise zurückgezogener Position, wobei die Streben aller Scherenpaare eine relative Drehung vollzogen haben. Die inneren Enddrehpunkte der Ringeinheit 1510 haben sich im Vergleich zu ihrer Position in Fig. 21 nach außen bewegt. Die Enddrehpunkte der Ringeinheit 1540 haben sich im Vergleich zu ihrer Position in Fig. 21 relativ wenig bewegt. Daher hat sich die Größe des Außenumfangs der Struktur 1500 im Vergleich zu den in Fig. 21 und 22 gezeigten Positionen sehr wenig verändert.Fig. 22 shows the structure 1500 in a partially retracted position with the struts of all pairs of scissors having made a relative rotation. The inner end pivots of the ring unit 1510 have moved outward compared to their position in Fig. 21. The end pivots of the ring unit 1540 have moved relatively little compared to their position in Fig. 21. Therefore, the size of the outer perimeter of the structure 1500 has changed very little compared to the positions shown in Figs. 21 and 22.

Fig. 23 zeigt die Struktur 1500 in eingezogener Position. Die inneren Enddrehpunkte der Ringeinheit 1510 liegen im Innenumfang der Struktur und definieren diesen. Dieser Innenumfang hat sich im Vergleich zu den in Fig. 22 und 21 gezeigten Positionen erheblich verändert. Der Außenumfang der Struktur 1500, in dem die äußeren Enddrehpunkte der Ringeinheit 1540 liegen, hat sich jedoch im Vergleich zu den früheren Positionen sehr wenig geändert. Die wesentliche Bewegung der Struktur 1500 ist die des inneren Anteils der Struktur, der sich nach außen zum Umfang hin bewegt. In diesem Sinne kann diese Struktur als irisblendenförmige, einziehbare Struktur bezeichnet werden.Fig. 23 shows the structure 1500 in the retracted position. The inner end pivots of the ring unit 1510 lie within and define the inner perimeter of the structure. This inner perimeter has changed considerably compared to the positions shown in Figs. 22 and 21. However, the outer perimeter of the structure 1500, in which the outer end pivots of the ring unit 1540 lie, has changed very little compared to the previous positions. The essential movement of the structure 1500 is that of the inner portion of the structure, which moves outward toward the perimeter. In this sense, This structure can be called an iris-shaped retractable structure.

Fig. 24 zeigt die einziehbare Struktur 2000, die aus sechs Ringe inheiten 2010, 2020, 2030, 2040, 2050 und 2060 besteht. Die inneren Nabenelemente der Ringeinheit 2010 treffen nahe dem Mittelpunkt der Struktur aufeinander. Die äußeren Nabenelemente der Ringeinheit 2010 sind mit den inneren Nabeneiementen der Ringeinheit 2020 verbunden. Gleichermaßen sind die äußeren Nabenelemente der Ringeinheit 2010 mit den inneren Nabenelementen der Ringeinheit 2020 verbunden. In gleicher Weise sind die Ringeinheiten 2030, 2040 und 2050 mit 2040, 2050 bzw. 2060 verbunden.Fig. 24 shows the retractable structure 2000, which consists of six ring units 2010, 2020, 2030, 2040, 2050 and 2060. The inner hub members of the ring unit 2010 meet near the center of the structure. The outer hub members of the ring unit 2010 are connected to the inner hub members of the ring unit 2020. Likewise, the outer hub members of the ring unit 2010 are connected to the inner hub members of the ring unit 2020. Likewise, the ring units 2030, 2040 and 2050 are connected to 2040, 2050 and 2060, respectively.

Fig. 25 zeigt die Struktur 2000 in teilweise eingezogener Position. Der Innenumfang der Struktur, in dem die inneren Enddrehpunkte der Ringeinheit 2010 liegen und den sie definieren, hat sich vom Mittelpunkt her nach außen bewegt. Der Außenumfang der Struktur, in dem die äußeren Enddrehpunkte der Ringeinheit 2060 liegen, hat sich im Vergleich zu seiner Position in Fig. 24 sehr wenig bewegt.Fig. 25 shows the structure 2000 in a partially retracted position. The inner perimeter of the structure, in which the inner end pivots of the ring unit 2010 lie and which they define, has moved outward from the center. The outer perimeter of the structure, in which the outer end pivots of the ring unit 2060 lie, has moved very little compared to its position in Fig. 24.

Fig. 26 zeigt die Struktur 2000 in einer noch weiter eingezogenen Position. Die Ringeinheiten, aus denen die Struktur besteht, haben sich weiter nach außen zum Umfang hin bewegt.Fig. 26 shows the structure 2000 in an even more retracted position. The ring units that make up the structure have moved further outward toward the periphery.

Fig. 27 zeigt die Struktur 2000 in ihrer vollständig eingezogenen Position. Ihr Innenumfang hat sich im Vergleich zu den Positionen in Fig. 24 - 26 erheblich geändert. Der Außenumfang der Struktur 2000, in dem die äußeren Enddrehpunkte der Ringeinheit 2060 liegen, hat sich jedoch im Vergleich zu den früheren Positionen sehr wenig geändert. Somit ist der Durchmesser der Struktur während des Prozesses des Auseinanderfaltens fast konstant geblieben.Fig. 27 shows the structure 2000 in its fully retracted position. Its inner circumference has changed considerably compared to the positions in Figs. 24 - 26. However, the outer circumference of the structure 2000, in which the outer end pivot points of the ring unit 2060 lie, has changed very little compared to the previous positions. Thus, the diameter of the structure has remained almost constant during the unfolding process.

Fig. 28 zeigt die Struktur 2000, wie sie als einziehbares Dach über einem Stadion 3000 verwendet wird. Als Schutz ist eine Abdeckung vorgesehen (zur Verdeutlichung ist nur die Hälfte des Daches in der bildlichen Darstellung abgedeckt). Eine Reihe von Platten 2110 wurde an einzelnen Elementen der Ringeinheit 2010 befestigt.Fig. 28 shows the structure 2000 used as a retractable roof over a stadium 3000. A cover is provided for protection (for clarity, only half of the roof is covered in the picture). A series of plates 2110 have been attached to individual elements of the ring unit 2010.

Gleichermaßen wurde eine Reihe von Platten 2120 an der Ringeinheit 2020 befestigt. Auf gleiche Weise sind die Plattenreihen 2130, 2140, 2150 und 2160 jeweils an den Ringeinheiten 2030, 2040, 2050 und 2060 befestigt. Die Platten überlappen sich wechselseitig schindelartig, um Schutz vor Wettereinflüssen zu gewährleisten.Similarly, a series of panels 2120 were attached to ring unit 2020. In a similar manner, rows of panels 2130, 2140, 2150 and 2160 are attached to ring units 2030, 2040, 2050 and 2060, respectively. The panels overlap each other in a shingle-like manner to provide protection from the elements.

Fig. 29 zeigt die Struktur 2000 in teilweise eingezogener Position, wobei sich der Innenumfang der Struktur nach außen zum Umfang hin bewegt hat. Die Platten 2110 bewegen sich zusammen mit der Ringeinheit 2010, an der sie befestigt sind, nach außen. Sie gleiten über benachbarte Platten, ohne sich gegenseitig zu behindern. Gleichermaßen bewegen sich die Plattenreihen 2120, 2130, 2140, 2150 und 2160, die an ihren jeweiligen Ringeinheiten befestigt sind, nach außen, ohne sich gegenseitig zu behindern.Fig. 29 shows the structure 2000 in a partially retracted position, with the inner perimeter of the structure having moved outward toward the perimeter. The plates 2110 move outward along with the ring unit 2010 to which they are attached. They slide over adjacent plates without interfering with each other. Similarly, the rows of plates 2120, 2130, 2140, 2150 and 2160 attached to their respective ring units move outward without interfering with each other.

Fig. 30 zeigt die Struktur 2000 in ihrer vollständig eingezogenen Position. Die Plattenreihen 2110, 2120, 2130, 2140, 2150 und 2160 sind in einer kompakten Konfiguration um die Kante der Struktur herum angeordnet und immer noch an ihren jeweiligen Ringeinheiten befestigt. Auch hier kommt es nicht zu wechselseitigen Störungen zwischen den Plattenreihen.Fig. 30 shows the structure 2000 in its fully retracted position. The plate rows 2110, 2120, 2130, 2140, 2150 and 2160 are arranged in a compact configuration around the edge of the structure and are still attached to their respective ring units. Again, there is no mutual interference between the plate rows.

Fig. 31 zeigt die einziehbare Struktur 4000, die aus sechs Ringeinheiten 4010, 4020, 4030, 4040, 4050 und 4060 besteht. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Nabenelemente unterschiedlich lang, damit die Struktur einen ovalen Umriß erhält. Die inneren Nabenelemente der Ringeinheit 4010 treffen nahe dem Mittelpunkt der Struktur aufeinander. Die äußeren Nabenelemente der Ringeinheit 4010 sind mit den inneren Nabenelementen der Ringeinheit 4020 verbunden. Auf gleiche Weise sind die äußeren Nabenelemente der Ringeinheiten 4020, 4030, 4040 und 4050 mit den inneren Nabenelementen von 4030, 4040, 4050 bzw. 4060 verbunden.Fig. 31 shows the retractable structure 4000, which consists of six ring units 4010, 4020, 4030, 4040, 4050 and 4060. In this embodiment of the invention, the hub members are of different lengths to give the structure an oval outline. The inner hub members of ring unit 4010 meet near the center of the structure. The outer hub members of ring unit 4010 are connected to the inner hub members of ring unit 4020. Similarly, the outer hub members of ring units 4020, 4030, 4040 and 4050 are connected to the inner hub members of 4030, 4040, 4050 and 4060, respectively.

Fig. 31 zeigt ferner eine Abdeckung über der Struktur 4000, die Schutz bieten soll (zur Verdeutlichung ist nur die Hälfte des Daches in abgedeckter Form dargestellt). Eine Reihe von Platten 4110 wurde an einzelnen Elementen der Ringeinheit 4010 in einer anderen Anordnung als in der in Fig. 28 gezeigten abgedeckten Struktur befestigt. Gleichermaßen wurde eine Reihe von Platten 4120 an der Ringeinheit 4020 befestigt. Auf gleiche Weise sind die Plattenreihen 4130, 4140, 4150 und 4160 jeweils an den Ringeinheiten 4030, 4040, 4050 und 4060 befestigt. Die Platten überlappen sich wechselseitig schindelartig, um Schutz vor Witterungseinflüssen zu gewährleisten.Fig. 31 also shows a cover over the structure 4000 to provide protection (for clarity, only half of the roof is shown in covered form). A series of panels 4110 were individual elements of ring unit 4010 in a different arrangement than in the covered structure shown in Fig. 28. Similarly, a series of panels 4120 have been attached to ring unit 4020. Similarly, rows of panels 4130, 4140, 4150 and 4160 are attached to ring units 4030, 4040, 4050 and 4060, respectively. The panels overlap each other in a shingle-like manner to provide protection from the elements.

Fig. 32 zeigt die Struktur 4000 in teilweise eingezogener Position. Der Innenumfang der Struktur, in dem die Enddrehpunkte der Ringeinheit 4010 liegen und den sie definieren, hat sich von der Mitte her nach außen bewegt. Die Platten 4110 bewegen sich zusammen mit der Ringeinheit 4010, an der sie befestigt sind, nach außen. Sie gleiten ohne gegenseitige Störungen über benachbarte Platten. Gleichermaßen bewegen sich die Plattenreihen 4120, 4130, 4140, 4150 und 4160, die an ihren jeweiligen Ringeinheiten befestigt sind, nach außen, ohne sich gegenseitig zu behindern. Der Außenumfang der Struktur, in dem die äußeren Enddrehpunkte der Ringeinheit 4060 liegen, hat sich jedoch im Vergleich zu seiner Position in Fig. 31 sehr wenig bewegt.Fig. 32 shows the structure 4000 in a partially retracted position. The inner perimeter of the structure, in which the end pivots of the ring unit 4010 lie and which they define, has moved outward from the center. The plates 4110 move outward together with the ring unit 4010 to which they are attached. They slide over adjacent plates without mutual interference. Similarly, the rows of plates 4120, 4130, 4140, 4150 and 4160, which are attached to their respective ring units, move outward without mutual interference. However, the outer perimeter of the structure, in which the outer end pivots of the ring unit 4060 lie, has moved very little compared to its position in Fig. 31.

Fig. 33 zeigt die Struktur 4000 in ihrer vollständig eingezogenen Position. Der Innenumfang hat sich im Vergleich zu den in Fig. 31 - 32 gezeigten Positionen erheblich verändert. Der Außenumfang der Struktur 4000, in dem die Enddrehpunkte der Ringeinheit 4060 liegen, hat sich jedoch im Vergleich zu den früheren Positionen sehr wenig geändert. Daher ist der Umfang der Struktur während des Prozesses des Einziehens fast konstant geblieben. Die Plattenreihen 4110, 4120, 4130, 4140, 4150 und 4160 sind in einer kompakten Konfiguration um die Kante der Struktur herum angeordnet und immer noch an ihren jeweiligen Ringeinheiten befestigt. Auch hier kommt es nicht zu wechselseitigen Störungen zwischen den Plattenreihen.Fig. 33 shows the structure 4000 in its fully retracted position. The inner perimeter has changed considerably compared to the positions shown in Figs. 31 - 32. However, the outer perimeter of the structure 4000, in which the end pivot points of the ring unit 4060 lie, has changed very little compared to the previous positions. Therefore, the perimeter of the structure has remained almost constant during the retraction process. The plate rows 4110, 4120, 4130, 4140, 4150 and 4160 are arranged in a compact configuration around the edge of the structure and are still attached to their respective ring units. Again, there is no mutual interference between the plate rows.

Claims

1. A ring unit (200) comprising:

at least three pairs of scissors (210, 220, 230), each pair of scissors (210, 220, 230) containing two substantially identical strut elements (211, 212; 221, 222; 231, 232) which have a central and two end pivot points (224, 226; 223, 228), each strut (211, 221, 231) being rotatably connected to the other strut (212, 222, 232) of its pair of scissors (210, 220, 230) via its central pivot point,

at least two of the pairs of scissors (210, 220, 230) comprising: two substantially identical, rigid strut elements (211, 212; 221, 222; 231, 232), each having a central (12) and two end pivot points (14, 16) that do not lie on a straight line, wherein each pair of scissors (210, 220, 230) is rotatably connected by two end pivot points (223, 224) to two end pivot points (213, 214) of another pair,

whereby the closed ring unit (200) is formed by pairs of scissors (210, 220, 230) and this ring unit (200) can be folded together and unfolded,

characterized in that

the strut elements (211, 212; 221, 222; 231, 232) of at least two pairs of scissors (210, 220, 230) are angled;

and/or both pairs of scissors (210, 220, 230) lie essentially on the same plane, or at least two pairs of scissors lie on different planes and

each pair of scissors (210, 220, 230) is rotatably connected by two end pivot points (213, 214) to two end pivot points (223, 224) of another pair of scissors, each end point of a pair of scissors is rotatably connected to a hub element (240, 245; 250, 255; 260, 265) and these hub elements are in turn connected to the end pivot points of another pair of scissors,

in both of the above cases, a line (270, 280, 290) which intersects and is perpendicular to the axes of any two end pivot points of the same pair of scissors, but which are not located on the same strut element, is not parallel to at least two other similarly shaped lines in the assembly,

wherein the angles formed between these lines (270, 280, 290) remain constant when the ring unit (200) is folded and unfolded.

2. A reversibly extendable, three-dimensional truss structure (1000); (1200) consisting at least in part of a ring unit (200) according to claim 1,

where the angles between the normal lines intersecting the axes of end pivots and perpendicular to them with other similarly shaped lines remain constant throughout the structure as it is folded and unfolded.

3. A reversibly extendable, three-dimensional truss structure (1000); (1200) which consists at least in part of a ring unit (200) according to claim 1, when the at least two pairs of scissors are located on different levels,

wherein the central pivot points of all pairs of scissors in the structure lie on a common first surface when the structure is in the folded state, wherein the same points lie on and define a second surface identical to the first surface but having a different scale when the structure is in the unfolded or partially folded state.

4. A reversibly extendable, three-dimensional truss structure (1000); (1200) consisting at least in part of a ring unit (200) according to claim 1,

where the three-dimensional shape of the structure is unchanged when it is folded and unfolded.

5. A reversibly retractable truss structure (1500); (2000); (4000) consisting at least in part of a ring unit (200) according to claim 1, when the at least two pairs of scissors are on different levels,

in which the outer end pivot points of at least one ring unit are rotatably connected to the inner end pivot points of another ring unit.

6. A reversibly retractable truss structure (1500); (2000); (4000) consisting at least in part of a ring unit (200) according to claim 1, when the at least two pairs of scissors are on different levels,

in which the outer hub elements of at least one ring unit are rotatably connected to the inner hub elements of another ring unit.

7. A reversibly retractable truss structure (1500); (2000); (4000) consisting at least in part of a ring unit (200) according to claim 1,

where the size of the inner perimeter of the structure changes significantly as the structure is folded and unfolded, but the outer perimeter changes relatively little.

8. A reversibly retractable truss structure according to claim 7, in which a cover is provided by attaching plates (2110, 2120, 2130, 2140, 2150, 2160) to the elements of the ring units making up the structure.