【発明の詳細な説明】
空間用引込自在被覆
発明の背景−発明の分野
本発明は建造物および他の機能的空間に関するものであり、特に、野外使用お
よび頭上防護の装備の、両方の観点から代わる有益となる建造物および他の機能
的空間に関連する。本発明は、例えば、居住域の庭のような極めて小さなものか
ら、スポーツスタジアムのような極めて大きなものまで、どのような空間サイズ
および空間形状にでも適合可能である。
先行技術の関連特許
第1,286,895号、1918年12月10日、DT Arrel、天蓋構造
第1,711,994号、1929年5月7日、F.W．Erickson、昼夜両用スタジアム
第1,800,984号、1931年4月14日、F.W．Erickson、昼夜両用スタジアム
第2,142,220号、1940年12月13日、W．Colven，Jr.、屋根
第4,754,800号、1988年6月21日、Kidaほか、作動可能ドーム状ルーフ構造
第5,167,097号、1992年12月1日、R.Robbieほか、引込自在スタジアムルーフ
第5,203,125号、1993年4月20日、Sugizaki、作動可能ルーフ
出版物による関連コンセプト
野外劇場用引込自在被覆、Nijmegan、オランダ、建築家：Frei Otto、版権：196
1年
スタジアム用螺旋型張力固定式ルーフ構造案、建築家：Welton Beckett、版権：
1962年
引込自在布製スタジアムルーフ、エキスポ'67、モントリオール、建築家：Roger
Taillibert,版権：1966年
日除け装置、USパビリオン、エキスポ'67、モントリオール、建築家:R．Buckmin
ster Fuller、版権：1966年
発明の背景−先行技術の説明
数は比較的少ないが、建造物および空間、特に、スポーツスタジアムのような
極めて広い空間用に設計された引込自在被覆は、一般に２つのバリエーションか
らなる。これらは、(a)大型の可動ルーフ要素、または(b)パネルまたは膜体で使
用され、多様な方法で補強される、より可撓性のある材料からなるより軽量の組
立体であり得る。
第１の種類は、本発明には間接的に関連があるにすぎず、ルーフ構成要素は重
く、構築し、維持し、かつ作動するのに経費が嵩む傾向があるので、極めて稀で
もある。Robbieのスカイドームは、完全な包囲体を形成するために滑動自在にか
つ回動自在に作動される３つの嵩高い、剛性のセグメントから構成される具体例
である。しかしそれでも、開放時には、これら要素の大型部分は見える状態にあ
る。この引込自在被覆は閉鎖するのに20分かかり、引込みおよび配置に多大な動
力も要することが報告されており、かかる動作にいちいち500ドル分を越える電
気代を費やすことが伝えられる。この種類の、Sugizakiの作動可能ルーフおよび
Kidaらの作動可能ドーム状ルーフ構造体などの最近の特許は、上記と同じ欠点を
共有する傾向がある。大型可動ルーフ要素は通常は、新型施設にのみ適用される
と見られるが、それらの過酷な要件は調節可能である。本発明に関しては、引込
可能な、大規模建造物用のルーフ被覆の要求と必要を例示する。
第２の種類は、より軽量の組立体であるが、本発明に直接関連する。可撓性材
料は近年大いに改良されてきており、これら材料からなる広範な固定式ルーフ応
用例が出ている。しかし、この種類の引込自在被覆は通常は、小規模プロジェク
トおよび中間規模プロジェクトの応用例に限られた。これら新規な材料の大規模
応用の例が無いことはより公言さえされる。今日まで、この種類についての特許
は矩形のパネルおよび矩形形状の索具(rigging)に依存することが多い。それゆ
え、これらは実際の応用例や利用可能な可撓性材料の強度の有効利用に必要な固
有の形状を欠いている。この形状の制約はまた、構造的要素の位置や性質に制限
を加える。大半の大型スタジアムは形状が円形または楕円形になる傾向があり、
多くは形状に複合曲線を採用する。このため、これら特許を大半の大型空間に採
択することは、困難である。例えば、Ericksonの昼夜両用スタジアムの両方のバ
ージョンは、多数の回転要素が配置され、かつ、多数の重い固定式ケーブルによ
り矩形配列に支持された、矩形パネルに依存していた。Arrelの天蓋構造は、中
間固定式ライン索からの、端縁を支持するための吊りループを用いた、分離式矩
形パネルに依存していた。W．Colvin，Jr．のルーフは、大型の固定式トラス要
素を、矩形パネルと共に、提案している。結果的に、これらの全ては、円形配列
状のパネルを使用する可能性がほとんどまたは全くない。これに加えて、この第
２の種類の欠点は、間隔を密にするために、端縁ケーブル上を走る近接して間隔
を設けた端縁プーリ、または、頭上ケーブル上を走る重量トラックのような余剰
装置に依存することである。この依存により、応用例の規模が増大するにつれて
、追加経費と重量が加わる。
両方のタイプの引込自在被覆は、更なる主要な望ましい特性を処理し損なうこ
とが多い。これは、既存の大規模構造にも引込式に適用され得る、かかる被覆を
提供することである。大半の既存の建造物は、全般的形状によってのみ制限され
るわけではない。構造的には、これらは通常は、新たな静的荷重または動的荷重
を支えるそれらの能力について制約を受ける。これに加えて、他の重大な制約は
、主要な新規被覆の収納に利用できる空間が不充分である可能性である。残念な
がら、現在までに提示されてきた引込自在被覆についての大半のコンセプトは、
逆の結果を生むことなく、かかる(retroactive)引込用途には適合し得ない。
より効率的かつより耐久性のある軽量材料の近年における開発と共に、あらゆ
るサイズの被覆の新規な適用が、実現されてきた。しかし、大半の大規模応用例
は、不動の固定式パネル据付に限定されてきた。これらは、膨張式膜体と懸架式
膜体のいずれかを広く使用している。或る応用例は引込可能であるが、これらは
通常は、規模と応用例について限定されている。Ottoの野外劇場用の引込被覆は
、引込のために中心点へと自由に集束される、３つの主要な独立した天蓋から構
成される。これに加えて、二次天蓋は、下に懸架されるが、雨水を運び出すのに
必要とされる。Taillibertのエキスポ'67（モントリオール）用の引込自在布製
ルーフは、嵩高い連続膜体被覆を支持するための極めて背高のマストを必要とし
たが、その基部は、空間を包囲するために、全周を巡って、引き出されねばなら
な
い。
追加の種類の引込自在被覆は、より軽量の引込自在日除け装置から構成される
。これらは通常、風雨の力から保護するための主要被覆を必要とする。これらの
大半は、大規模外部応用例に適合し得ない。Fullerのエキスポ'67（モントリオ
ール）用日除け装置は、主要被覆を必要としていることに加え、外部適用に重要
な隣接パネルの連続的重なりを提供しない。
引込自在ではないが、Beckettのスポーツスタジアム用の螺旋張力固定式ルー
フ構造（案）は、大型空間を覆う固定式ルーフ構造を形成するために利用され得
る。この原理が引込自在ルーフについて使用され得る案は、いずれも明白ではな
い。
野外用途、部分的閉鎖用途、完全包囲用途のいずれをも要求に応じて可能とす
る、万能軽量被覆システムを提供するための課題が残っている。かかるシステム
は、容易かつ効率的に建造され、作動され、維持されなければならない。かかる
システムは、積極的な雨水の流出を許容するべきである。かかるシステムはまた
、開放型であれ、閉鎖型であれ、視界障壁を最小限にするべきである。理想的に
は、このシステムはまた、例えば、私邸の小型庭園から大型運動用スタジアムま
で、空間のどのようなサイズおよび形状についても据付可能であるべきである。
恐らく最も重要なことに、かかるシステムは、既存の施設の構造改築を必要とせ
ずに、既存の建造物への引込自在な据付を実施し得るものであるべきである。
発明の目的および効果
本願出願人の引込自在被覆は、上述の難点を解決し、多数の新規施設および既
存の施設の容易で経済的な装備を可能にし、どのような空間についても全天候型
用途を提供する。従って、本願出願人の多数の目的および効果は、以下のとおり
である。
A. 経済的で、耐久性があり、軽量である。
B. どのような所望の中途位置にでも、効率的かつ迅速に作動および設置され
る。
C. いかなる形状の空間にでも適合できる。
D. 最小限のパネル材料を用いた、全体被覆と効果的閉鎖。
E. 開放時または閉鎖時に視界障壁がない。
F. システム全体の構造的設計が本来的に安定している。
G. 個々のパネルの構造的設計が本体的に安定している。
H. 構造的設計が支持構造のコストを最小限にする。
I. パネルの補強が、パネル材料の利用率と強度を最大限にする。
J. 相互的作動が、移動の効率を向上させる。
K. 平衡錘(counterweight)が、迫加強度と衝撃吸収安定性を供与する。
L. １つのモータが配列全体を推進させ得る。
M. 既存の構造への据え付けについて、経済的かつ実際的である。
N. システムは周辺部のみ被覆に適する。
O. システムは携帯可能応用例に適する。
エネルギー節約の増す重要性と共に、上記品質のうちの幾つかは、エネルギー
節約の１つの方法となる。一方で、空間を構成要素から閉じることにより、より
快適となり、すなわち、エネルギーを消費する暖房またはエアコンディショニン
グの必要を回避または減少する。他方で、建造物の耐久年数および用途の延長に
より、取替えは不必要となる。建造物用のコンクリートおよびスチールの必須要
素を単に製造するだけの工程でも、かなり大量のエネルギーが消費されるという
、研究発表がある。本願発明は既存の構造に容易に適合されると同時に、それら
構造の利用可能性と寿命を増幅させ得るので、取替えに利用されてきたエネルギ
ーは、別な用途に転用され得る。
目下のところ、エネルギー節約への一般の関心とは無関係に、少なくとも１つ
の有名、構造的に適切な（耐震試験を経た）、いまだに有用なスポーツスタジア
ムは、現実に、「風通り」が強すぎるという理由で、破壊し、置換する提案がさ
れた。本発明を単に適用するだけで、この主たる欠点を減じ、または取り除き、
施設全体をその継続的サービス性と広く賞賛された来歴とで、活気付けることが
できた。こうして、施設の取り替えの必要を無くすことにより、大量のエネルギ
ーが節約できた。
本発明の更なる目的および効果は、図面および下記の説明を思量すれば、明白
となるであろう。
図面の説明
図面中では、密接に関連した図は同一参照番号を有するが、異なるアルファベ
ット添字を有する。
図１Aから図１Cは、新規なスポーツスタジアム用の32パネル実施態様の３つの
図である。
パネルは充分に展開した位置、すなわち閉鎖した位置で示される。
それぞれ、等角図、正面図、および平面図である。
図２は、住居庭園用の２パネル実施態様の等角図であり、一方のパネルは日除
けのために展開され、他方のパネルは太陽を求めて引込みされている。
図３は、既存のスポーツスタジアム用の32パネル実施態様の斜視図であり、こ
れらパネルは中途位置にあるのが示される。
図４Aから図４Dは、非対称空間用の６パネルの等角図である。
連続する各図はパネルの４つの位置を描き、それぞれ、引込位置（開放位置）
、第１中途位置、第２中途位置、および展開位置（閉鎖位置）を示す。
図５Aから図５Dは、図４Aから図４Dに示されたものと同一実施態様の平面図で
ある。
図６Aから図６Dは、図４Aから図４Dに示されたものと同一実施態様の正面図で
ある。
図７Aは、図４Aから図４Dに描かれた、相互作用する１対のパネルとケーブル
との詳細図である。
パネルは引込（開放）位置から展開開始状態を示す。
図７Bは、十分な展開（閉鎖）状態に近づいたパネルの、図７A対応図である。
図８Aは、閉鎖前の、制御リングをパネルおよびケーブルと共に示す図である
。
図８Bは、パネルが十分に閉鎖（展開）状態にある、図８A対応図である。
図９Aは、サービスプラットフォームの部分図であり、パネルおよびケーブル
用のリールを例示する。
図９Bは、サービスプラットフォームの別な部分図であり、モータおよび伝達
駆動装置を例示する。
図10は、平衡錘、ならびに、その、可動ケーブルおよびパネルとの関係を示す
図である。
図11Aから図11Dは、引込自在被覆について、多様な展開と形状を示す図である
。
図12Aは、周辺部のみの被覆を提供する、本発明の改変例の図であり、各パネ
ルが十分な展開位置、すなわち、閉鎖位置にある状態を示す。
図12Bは、図12Aの索具の詳細を示す図であり、各パネルが中途位置にある状態
を示す。
図12Cは、本発明の単一パネル応用例の平面図である。
パネルが中途位置にある状態を示す。
図面中の参照番号
20 建造物 40 ルーフ
22 野外空間 42 張力リング
24 主要タワー 44 プーリ
26 二次タワー 46a パネルリール
28 静止ケーブル 46b ケーブルリール
30 制御リング 48 モータ
32 引込自在パネル 50 伝達駆動装置
34 パネル補強材 52 平衡錘
36 引込自在ケーブル 54 平衡錘ケーブル
38 サービスプラットフォーム 56 サービスカー
詳細な説明―図1Aから図10
本発明の引込自在被覆は、多様なサイズ、タイプ、および形状の空間に容易に
適合可能である。それゆえ、これら実施態様の２、３の代表的具体例を提示する
。例示の応用例は、大規模例から小規模例の範囲にわたる。本発明の各要素の後
述
の詳細な議論は、図４から図10に示される、第４の実施態様に焦点を置く。
全ての図は、本願出願人の引込自在被覆の各実施態様が、施設すなわち建造物
20に同様に適用され得ることを、示す。
被覆の目的は、構造により包囲され得る野外空間22の頭上保護または他の包囲
を提供することである。応用例次第で、野外空間の周辺部または包囲建造物に配
置された、多数の主要タワー24および/または二次タワー26が存在し得る。多数
の静止ケーブル28は、タワーから懸架され得る。これらケーブルの幾つかは、サ
ービスプラットフォーム38を支持するために使用され得る。他のケーブルは懸架
された環状体すなわち制御リング30を支持できる。このリングは、野外空間上の
ある所定レベルおよび位置に配置され得る。制御リングが利用されても、利用さ
れなくても、全ての実施態様の共通構成要素は、傾斜する引込自在パネル32の螺
旋配列である。これらパネルは、最大限の強度および効率を求めて、パネル補強
材34を有し得る。共同作用ライン、すなわち引込自在ケーブル36が各パネルに装
着される。パネルとケーブルの配列全体は、十分に展開され、中央の所定位置近
くまで引かれ得る。全てのパネルとケーブルが、互いから各所定距離に渡され、
この点を中心として螺旋パターンを成す。適切に構成され、成形されれば、これ
ら集まるパネルの端縁は、十分に展開されると、重なり合うことにより、空間の
完全な被覆を生じる。代替例として、パネルのこの配列は、部分的に、または十
分に野外空間の周辺部に引込まれる。この周辺部付近には、引込み式パネルおよ
びケーブルがサービスプラットフォーム38上に格納され得る。このサービスプラ
ットフォームの上には、あらゆる装置を保護するためのルーフ40が設けられ得る
。多様な要因に依存して、上述の要素の幾つかまたは全てが、利用され得る。場
合によっては、これら要因のうちのわずか数個が必要となるにすぎない。
図1Aから図1Cは、本願出願人の引込み自在被覆の理想的実施態様を示す。本発
明の多様な要素は、建造物の設計で統合された。かかる施設は、150メートルを
越える幅になり得る、被覆されるべき空間、または障害物の無い開口部を提示す
る。制御リング30は、被覆されるべき空間上で、60メートルまたは70メートルを
越えることがある。引込み自在パネル32が十分に展開されるか、または閉鎖位置
にある時は、それらの隣接端縁は１メートルまたは２メートルだけ重なる。パ
ネルは、これら端縁がこの連続重畳を維持できるように設計され、その空間を覆
う、信頼性のある、保護被覆を確保する。
パネルが十分に引込まれた時、または開放された時、制御リングと引込自在ケ
ーブルの螺旋配列とだけが、観客に見える。パネルは、どのような可撓性組立体
または材料から構成されてもよい。これらはまた、不透明膜体、半透明膜体、ま
たは透明膜体、もしくは、簡単な日除けのためのオープンウエブネットワークな
どの、多様な視覚特性を有し得る。主要タワー24は、その最小高さが制御リング
の所望高さにのみ基づくが、パイロンまたは他の好適な構造であり得る。
図２は、住居庭園用のような、遥かに小規模実施態様を示す。本発明の基本要
素のみが、この例では必要である。野外空間22は、幅および/または長さが、わ
ずか数メートルまたはそれより短いことがある。この場合、引込自在パネル32お
よび引込自在ケーブル36は、制御リングまたは支持タワーの必要が無い。その代
わり、包囲建造物は十分な支持および安定性を提供する。引込されたパネルは各
々、パネルリール46aに格納される。計画的に配置されたプーリ44は、各パネル
の適切な整列状態を求めて、ケーブルを誘導する。かかる小規模応用例について
でさえ、風雨の力に抗する追加強度と安定性を与えれば、パネル補強材34は望ま
しいことがある。
図３は、本発明の最も魅力のある実施態様を例示する。同図は、既存のスタジ
アムに引込式に付与された引込自在被覆を示す。このように、これは自己支持式
でなければならず、すなわち、既存の構造からは構造的に独立していなければな
らない。これはまた、大規模応用が可能でなければならない。更に、これは非対
称的または不規則型の平面形状に一致しなければならない。例示の既存施設の構
造および機能は、改装設置により影響を受けなかった。より背高の主要タワー24
に加えて、多数の二次タワー26が存在する。これらは、より高い制御リング30を
支えるのに必要ではないので、主要タワーの高さを必要とはしない。しかしなが
ら、主要タワーと同様に、これらは、建造物20の周辺部付近の各所定点で間隔を
設けられる。これらタワーの全てが組み合わさって、引込自在被覆システムの全
荷重を支える。サービスプラットフォーム38の内側周辺部は、連続張力構造、ま
たは、張力リング42を含む。この構造要素は、サービスプラットフォームの底部
を、既存ルーフ上で所定距離に懸架された状態に維持する。構造的荷重が既存の
建造物によって支えられる必要が無いようにするために、この張力リングは、形
態によっては、かかる応用例に必要とされる。しかしながら、本件発明者の引込
自在被覆の多くの応用例について、この張力リングは必要とされず、というのも
、大半の荷重は周辺部タワーにより支えられるからである。従って、サービスプ
ラットフォーム38の内側周辺部のより少ない荷重は、多くの既存の構造により、
容易に支持され得る。
図４Aから図４Dは、本件発明者の引込自在パネル32のための４つの位置を例示
する包括的な実施態様の空間図である。この実施態様は、不規則形状を備えてい
るけれども、後述の詳細な説明についての主要モデルである。本発明の全ての特
質は、システムの十分な使用が評価され得るように、利用される。これは、図３
に示される前の実施態様に類似し、非対称的であり、自蔵式で、独立して支持さ
れる。サイズは不確定であるが、中規模であると考えられる。被覆される野外空
間22の平均幅は、約75メートルから100メートルである。
引込自在パネル32の被覆材料は、どのような好適に可撓性の組立体またはであ
ってもよいし、或いは、反復的な引込および展開が可能な材料であり得る。また
、被覆材料は、不透明、半透明、透明、またはオープンネットワークであり得る
。各パネルは、その端縁で、かつ、そのフィールド内で、パネル補強材34のネッ
トワークを含む。この補強材は、被覆材料自体に付着され、その下に存し、また
はそれと一体化された、高張力強度材から構成され得る。この補強材は、パネル
材料における接合部で包囲されるケーブル、被覆材自体と接合され、または他の
方法で結合される張力材料、もしくは、十分な強度と可撓性の材料などの手段で
あり得る。この補強材ネットワークは構造的に自己充足的、すなわち、構造的に
パネル被覆材料自体から独立し得る。更に、このネットワークは、ネットワーク
の端部がパネルのコーナーで集合するように、パネルの境界、またはフィールド
内部で経路が取られ得る。図4Dは、パネルが十分な展開位置または閉鎖位置にあ
る場合には、コーナーがパネル支持のための最強点とパネル補強材34のための集
合点とを設けることを、最もよく例示する。
図４Aに例示されるのは、付属品サービスカー56用の３つの位置である。第１
位置は、左に示されるが、サービスカーがサービスプラットフォーム38から取り
外され、かつ、その上に格納されるのを示す。例示の第２位置は、サービスカー
が引込自在ケーブル36に索具を装着するための位置へと移動した状態を示す。第
３位置は、サービスカーが制御リング30へと遷移する一方で、引込自在パネル32
のための引込自在ケーブル36に付着した状態を示す。このサービスカーは、人員
と機材を保守および修繕を目的として制御リング30まで輸送するために使用され
得る。その用途は、本発明の大規模応用例について、最も重要である。より小型
の応用例は、水平吊り椅子(boatswain's chair)と同程度に簡単なコンセプトの
変形例を利用し、遠隔構成要素への類似の接近を許容する。簡略な実施態様は、
この設定を必要とし得ない。
図５Aから図５Dは、個々の引込パネル32の可変形状を最もうまく例示する。任
意のパネルの移動距離は、パネルの底辺に直交し、かつ、十分に展開されたパネ
ルの引込自在頂角と交差するラインに沿って、測定される。各パネルの底辺の縦
横の移動距離の両方が、配列中の任意のパネルおよび全てのパネルについて可変
である。この可変性は、引込自在被覆を、事実上どのようなサイズまたは形状の
空間にでも適用可能にする。制御リング30は、全てのパネルが閉鎖位置にある場
合の、パネル全ての合流点である。パネルの頂角は、それらにそれぞれ付着され
た移動ケーブルについての装着点である。また、この一連の図面に最も良好に例
示されるのは、パネルが引込まれつつある状態、または展開されつつある状態に
ある時の、パネルの円形パターンである。
図６Aから図６Dは、主要タワー24の高さが、制御リング30の所望の高さにより
主として決定されることを、最も明瞭に示す。二次タワー26の高さはこれよりも
低く、というのも、二次タワーはこの高所に位置決めされた荷重を支えないから
である。低減した高さを許容する別な要因としては、引込自在ケーブル36が、そ
れぞれの所望の高さに達した後で、サービスプラットフォーム38まで直接戻るこ
とを制御リングにおけるプーリが可能にするという事実がある。サービスプラッ
トフォーム38を含め、システム全体の静的荷重および動的荷重全てが、静止ケー
ブル28により建造物20の頂部の上に懸架状態になる。図６Aは、パネル32（図示
せず）は十分に引込まれた（開放された）時には、野外空間上の眼に見える主要
装置が制御リング30および引込自在ケーブル36でりあり得ることを、最もうまく
例示する。タワーは、建造物20の周辺部に配置された状態で、中央野外空間22か
ら見た場合には、二次的重要性を帯びる。
図７Aおよび図７Bは、配列中の1対の相互作用パネル32のシステムの索具操作
を示す。引込自在ケーブル36が野外空間22を横断するにつれて、それらは直線的
に移動する必要はない。制御リング30に配置されたプーリは、ケーブルの各々が
制御リングに向けて上方に移動できるようにし、次いで、サービスプラットフォ
ーム38に向けて下方に継続的に移動する。これらプーリはまた、長手方向の方向
変化を可能にすると同時に、索具操作についての広範な可能性を許容する。空間
の反対側に達すると、各パネルについての引込自在ケーブルは、それがドラムま
たはケーブルリール46bに達するまで、追加プーリを介して方向付けられ得る。
このケーブルリールは、その対応パネルのための隣接パネルリール46aに接続さ
れ得る。これら相互接続されたリールは、各々が、反対の回転方向に巻かれ、そ
れにより、移動の相互同期するシステムを生じる。矢印は、パネルの展開期間中
の移動の方向を示す。
図８Aおよび図８Bは、制御リング30が、パネル補強材34からの力を含め、引込
自在ケーブル36およびそれらに付着された引込自在パネル32の力全部についての
中央集合点であることを示す。これらの力は、制御リング上に搭載された多数の
プーリ44により、制御リングへと伝送される。制御リング自体は、静止ケーブル
28により支持され、今度は、主要タワーにより支持される、所定サイズの張力リ
ングである。この図では、本発明の大規模応用例に関して、制御リングは２段ア
センブリとして描かれ、下方段はプーリを修理するための通路(catwalk)を表す
。代替例として、通路自体は単一張力リングを形成し得るか、または、除去され
てプーリは１段張力リングから懸架され得る。
プーリは、リングの周辺部上の所定点に厳密に配置され得る。これらの点は、
パネルおよびそれらに装着されたケーブルの螺旋交差を決定する。結果的に、隣
接する引込自在パネルとそれらのそれぞれの移動ケーブルとの間に、予測可能な
水平方向および垂直方向空隙が設けられる。
図８Bは、閉鎖が完了してしまうと、あらゆる隣接パネルの重畳が設けられ得
ることを示す。制御リングは、この重畳を目的として、さらなる安定性と整列状
態制御とを供与する。制御リング上の各特定位置のガイドの設置は、各展開済み
パネルの頂角上に安定化させる下向きの力を供与し得る。かかるガイドはまた、
隣接する展開済みパネルの適切な重畳を確保し得る。代替例として、螺旋交差の
厳密な形状が可変であるので、この重畳は一斉に除去されて、十分に展開された
パネル同士の間に空間設定が可能となる。
制御リング30は、所定の局面およびサイズを備え得る。プーリ44は、同一機能
を果たす簡単なガイドのような、整列状態制御用の他の装置により、置換され得
る。更に、住居または他の小規模応用例におけるように、制御リングは完全に除
去され得る。これはまた、設置済みパネルの集合点を固定する単体の自由浮動リ
ングと同程度に簡単であり得る。
図９Aおよび図９Bは、サービスプラットフォーム38上に搭載された隣接パネル
リール46aの端部の重なる並置状態を示す。この重なりは、展開済み引込自在パ
ネル32の連続重畳を確保する。リールの頂上は、水平方向（ここに示されるよう
に）または垂直方向のいずれかに形成され得る。代替例として、この重畳は、望
ましければ除去さ得、展開済みパネル同士の間に所定の空間が設けられ得る。こ
れらの図に示されるのはまた、パネルが十分に展開された時の、パネルリールの
端部のパネル端縁およびパネル補強材34の収束状態である。この収束は、各パネ
ルリールについての最強支持の点におけるパネル荷重の十分な集中を可能にする
。
図９Aは、２つの独立作動式パネルリール46aの重なりを描く。プーリ44は、引
込自在ケーブル36が必要な時ケーブルリール46bを通れるようにする。
図９Bは、一連の相互作用ケーブルリール46bおよびパネルリール46aに、モー
タ48がどのように接続され得るかを示す。代替例として、線形推進手段は、線の
或る中途点で引込自在ケーブル36に付与され得る。かかる推進力を付与する手動
手段は、特に小規模応用例については、更なるオプションとなる。また、ここに
例示されるのは、１つの非整列リールから別のリールへの推進エネルギーの伝達
手段、すなわち伝達駆動装置50である。これは、ここに描かれるようなギヤトラ
ンスミッション、ユニバーサルジョイントを備える駆動トレイン、一連のプーリ
およびケーブル、または他の好適な手段の形態をとり得る。
図10は、平衡錘ケーブル54により多数の引込自在ケーブル36のための多数のプ
ーリ44aに平衡錘52が連結され得る、１つの態様を示す。これらプーリ、または1
個のプーリは、引込自在ケーブル36の経路上の或る中途点に位置決めされ得る。
平衡錘ケーブル54は、タワー上に搭載された別個のプーリ44bにより、主要タワ
ー24で支持される。大規模応用例については、平衡錘は10トンを超える重量とな
り得る。これは、サービスプラットフォーム自体の正味荷重となりさえすること
がある。代替例では、この平衡錘力は、ばねからの張力、または、先に記載した
モータの力などの他の手段により代用され得る。小規模応用例では、引込自在ラ
インすなわちケーブルの手動引き締めは、パネル安定性のために適切な張力を付
与するのに十分であり得る。
図11Aから図11Dは、本件発明者の引込自在被覆が付与され得る野外空間22の４
つの変更した形状の図を示す。引込自在パネル32の多くの形状は、示された空間
については可能である。最も重要なことに、事実上想像し得るいかなる形状の空
間も、この引込自在被覆により適合され得る。あらゆる場合に、これらは、完全
な被覆を設けるように展開され得る。パネル補強材34の形状は、同様に、多くの
形状に適合可能であることに、注目されたい。
図11Bは、各隣接パネルの重なりが変更され得て、いくつかのパネルは隣接パ
ネルの両方に重畳する（逆も然り）ことを示す。また、ここに例示されるのは、
２つの可撓性パネル32aと２つの中実パネル32ｂの利用である。先に説明したよ
うに、可撓性パネルはリール上で引込みされ得るが、中実パネルはそれらの全体
が引込みされ得る。両方のタイプのパネルについて、制御リングの使用が有利と
なる。投影線は、２つの中実パネルの開放位置を示す。
図11Cは、主要タワー24が引込自在ケーブル36の移動の経路に沿って計画的に
配置された場合、制御リング30（図11Aから図11Bに示される）が必要とされない
ことがあるのを例示する。また、ここに例示されるのは、パネル補強材の組み合
わせである。張力補強材34aのほかに、この実施態様における各引込自在パネル
はまた、圧縮（中実）補強材34bがパネルの底辺に平行に位置決めされる。
図11Dは、パネルが三角形状に限定されないことを例示する。同一動作および
効果は、矩形の切断型三角形パネルを使用すれば提供され得る。同様に、多数制
御リングは、この図の２つのリングにより示されるように利用され得る。
図12Aから図12Cは、円形引込自在被覆についての原理が、周辺部のみ適用と単
一パネル適用に等しく適合可能であることを、示す。
図12Aは、球技遊技場のための野外空間22で、座席部の周辺部のみ被覆を提供
する、本発明の実施態様を示す。これに加えて、閉鎖場所の制限が表示される。
先の具体例との主たる差異は、パネルまたはケーブルが存在しない中央領域であ
る。この場合、パネルおよびケーブルの螺旋交差は仮説に基づいており、引込自
在パネルの制限を越える。それにもかかわらず、隣接パネルの同一の重なりと、
張力部材の同じ適合可能かつ安定な形状とが供与される。また、円形配列のパネ
ルに関しては、配列中の多様なパネルの索具操作は、同期的な相互運動を有し得
る。
周辺部のみの被覆は、矩形の、または、切断三角形の引込自在パネル32の組み
合わせを利用することにより、達成される。弧の湾曲部は、楔形状パネルにより
被覆される。真っ直ぐな部分は、矩形パネルにより被覆される。配列全体は、静
止ケーブル28から懸架され、場所の限定部内に配置された主要タワー24および二
次タワー26により、係留される。張力リング42は、主要タワ一同士の間に懸架さ
れる静止ケーブルにより形成される弧の形態を採る。この張力リングの弧は、周
辺部二次タワーからの静止ケーブルを用いて、静的張力を分散させることにより
、形成される。制御リング30は、懸架式プラットフォームの形態を採るが、ここ
から、動作装置を索具操作する。
図12Bは、図12Aからの詳細である。引込自在ケーブル36は、引込自在パネル32
の先端コーナーから索具操作される。円形配列についてとまさに同様に、これら
ケーブルは、同期式相互作用動作を提供する態様で、経路が取られる。これら引
込自在ケーブルは、それぞれの相互作用パネルのためのパネルリール46aに接続
されるケーブルリール46b上に格納され得る。本発明の他の特性および効果の全
ては、パネル重畳のように、ここでは等しく適合される。
図12Cは、野外空間22のために補強被覆を設ける、単一の矩形引込自在パネル3
2を例示する。この実施態様は、より大きな安定性と動作の簡便を求めて、本発
明の特性を利用する。平衡錘（52）は、追加張力を供与するために、簡単なばね
により置換された。パネル補強材34は、パネル端縁に作用する力を緩和し、それ
らがぴんと張った状態に留まれるようにする。また、ここに示されるのは、剛性
の、または圧縮性パネル補強材が設けられ得る態様である。この補強材は剛性で
あるが、それでも、リール上で配置、引込、および格納が可能である。引込自在
パネルのフィールドに配置されたかかるバッテンまたは他の剛性材料は、パネル
リール46aに平行に位置決めされ得る。これにより、剛性部材がそのようにリー
ルに沿って長さ方向に自動的に位置決めされると、引込自在パネルの、そのパネ
ルリール上への妨害の無い巻き取りを許容する。
更に、図12Cに例示されるのは、単一パネルは、相互作用動作のための、接続
されたパネルリール46aとケーブルリール46bの特性を利用し得る態様である。
上記説明から、本件発明者の引込自在被覆の多数の効果は、先行技術と比較し
た場合、以下のように明白となる。
１． 張力部材の固有の形状は、増大した構造的安定性および強度を提供する
。
２． より数の少ない、より軽量の部材。
３． 材料の有効利用を最大限にする。
４． 広範な範囲の応用。
５． どのようなサイズまたは形状の空間にも適合可能である。
６． 周辺部のみの適用に適合可能である。
動作―図４Aから図10
図４Aから図４Dは、野外空間22上で、引込自在パネル32および引込自在ケーブ
ル36が継続的に展開可能で、かつ、引込自在であるのを示す。各パネルおよびそ
のそれぞれのケーブルがパネルの頂角で堅固に締結されるので、統一的運動は、
これら要素の両方について生成される。これら組み合わされた要素は、配列状に
構成されるが、一緒に個々の対について、または別々に、制御リング30付近の螺
旋合流点まで引かれる。
図４Bは、非対称配列では、より長いパネルが制御リング30を介して配置され
る第１のものであり得ることを、最もよく示す。また、ここに描かれるのは、引
込自在ケーブルの索具操作と野外空間22を横切る移動の態様である。制御リング
は、１つの場所からのケーブルが、方向を変更し、かつ、野外空間の反対側まで
下方向に継続的に移動するのを可能にする。
図４Cは、引込自在パネル32の非対称可変長さにも関わらず、全てのパネルが
接近し、かつ、十分な展開状態に調和して到達し得ることを示す。従って、より
長いパネルは、まず先に展開されるが、より短いパネルと同時に、それらのより
長い移動距離を完了し得る。
図４Dは、引込自在パネル32の各々が十分に展開されてしまうと、パネル補強
材34が、各パネルの本体またはフィールドから張力を全て集める。これらのネッ
トワークは、今度は、これらの力の全てをパネルのコーナーに直接伝える。これ
らコーナーは、最強荷重支持点である。その結果、パネルの各端縁は副次的荷重
のみを支えるのに必要となり、それにより、端縁の歪みを最小にする。従って、
パネル端縁はぴんと張られたままであり、風雨を含め、各パネルに作用する静的
力と動的力の大半は、内部方向に伝えられる。それ以外の利益として、被覆材料
自体も、それ自体の能力を超えて力を支持することから解放される。過剰な応力
をそこまで緩和するので、パネル材料は、事実上、どのような好適な材料から構
成されてもよい。最も重要なのは、展開済みの各パネルは、支持と動作のみに必
要な力を遥かに超過し得る追加力を支え得る。この追加の力は全アセンブリの強
度と安定性を増幅する。この追加張力を付与する１つの手段は、以下の図10に解
説される。
二次的重要性ではあるが、図４Aはまた、付属具サービスカー56の動作を例示
する。通常は、この車両はサービスプラットフォーム38上に取り外されおよび格
納され得る。必要になると、パネル32が引込まれた時に、この車両は引込自在ケ
ーブル36上に搭載され得る。このように装着された車両を用いた、パネルの簡単
な展開により、サービスカーは制御リング30まで自動的に輸送される。それほど
集中的ではない応用例については、水平吊り椅子または他の輸送手段の代替的類
似使用で充分であり得る。
図５Aから図５Dは、図４に記載された動作の平面図を例示する。
図５Aは、あらゆる操業装置(running gear)を保護するために設けられ得るル
ーフ40の一部を示す。
図５Bは、パネル32が十分な展開状態に近づいた時の、パネル移動の円形パタ
ーンを例示する。また、同期動作と共に、ベースから頂角までのより短い移動距
離を有するパネルは、最後に展開される。従って、パネルのうちの５枚だけが、
展開開始しているように見える。
図５Cおよび図５Dは、各パネルが制御リング30への移動を完了するのを示す。
図６Aから図６Dは、図４に記載された動作の側面図を例示する。パネル32の作
動期間中は、観察者は、これらの部材が単に長手方向に移動するだけなので、引
込自在ケーブル36の移動を発見し得ないかもしれないことが、見て取れるかもし
れない。この錯覚は、ケーブルの端部からパネルが突然現れるという移動の熟練
に手品の雰囲気を加えることになる。
図７Aおよび図７Bは、相互接続され、相互作用する1対の引込自在パネル32の
動作を例示する。引込自在ケーブル36用の各ケーブルリール46ｂの回転は、対応
する引込自在パネル用の隣接パネルリール46aに接続される。この接続は結果と
して、相互作用する対のためのあらゆる可動策具の統一された動作を生じる。方
向付け矢印を有する図は、この動作が統一され得る簡単な態様を示す。ここに例
示されるように、隣接する同軸リールは、反対方向に巻き取られる。それゆえ、
ケーブルリールがケーブルを引込んでいる最中は、接続されたパネルリールが同
時にパネル材料を展開中である。同様の態様で、ケーブルリールがケーブルを展
開中である場合は、パネルリールはパネル材料を引込んでいる最中である。従っ
て、この対のパネルは、同期的な動作で移動する−すなわち、一方のパネルが移
動すると、対応するパネルが等しく移動する。同一結果が、反対方向の巻き取り
をせずに、逆転ギヤまたは他の機構の使用により生じ得る。各対のパネルの動作
のかかる連結は、システム上の荷重を均等にすると共に、モータおよび他のギヤ
の数を減じて、引込自在パネルの完全なシステムを実現するのを助ける。
引込自在パネル32は異なる長さを備えるので、より短いパネルほど先に、その
パネルリール46a上で十分な引込状態となる。この場合、このより短いパネルに
装着される引込自在ケーブル36は、そのパネルリール上で巻取りを続ける。この
巻取り動作は、より長い相互作用パネルがそれ自体のパネルリール上で完全な引
き込み状態になってしまうまで、継続する。同一パネルの展開期間中は、この動
作が先の動作の逆であることが、見て取れ得る。
この相互作用対の動作は、本件発明者の引込自在被覆の応用例についての１つ
の任意の選択である。しかし、個々のパネル移動は、空間の一方側だけに日陰を
設ける、または、より基本的な動作を供与するといった、或る目的については好
ましいことがある。小規模応用例では、各リールは、ウインドウローラー日除け
のための機構に類似する、それ自体のばね動作式引き込み機構を有しているだけ
でもよい。別な応用例では、各ケーブルリール46bは、各個別パネルの展開のた
めの個別のモータに直接装着され得る。更なる任意の選択は、同一展開を提供す
るために手動で作動され得る、簡単なプルコードであり得る。これらは、多くの
可能な変形例のうちのわずかな具体例にすぎない。
図８Aおよび図８Bは、制御リング30で引込自在ケーブル36とパネル32とについ
ての動作の螺旋パターンを示す。プーリ44は、制御リング上の所定位置に配置さ
れるが、所望の螺旋パターンを厳密に確立する。この厳密さの意味するところは
、いかなる時でも、パネルとケーブルとは、設定済みの水平方向および垂直方向
距離だけ、互いに並置状態で進む。この螺旋形状は、どのような数の複数の隣接
パネルでも、図８Bに示されるように完全に閉鎖された時に重なり合えるように
し得る。このパターンはまた、これらが独立してまたは同時に作動できるように
する。パネルの頂角は、配列の中心点を通り過ぎる場合でも、制御リングに向か
って上方に引っ張られ得る。各パネルは、１つのパネルの重畳される端縁が隣接
するパネルの重なる本体と接触するまで、移動し続ける。この態様で、重畳部は
隣接パネルの全長に沿って続く。この連続重畳部は、天候から積極的な防護を提
供する。パネルの主要本体に落ちた雨は、パネルの降下線を自然に伝って落ちる
。
この雨水の流出は、収集され、パネル32の底辺に配置されたパネルリール46aの
下で排水される。
螺旋形状を固定することに加えて、制御リング30に搭載されたプーリ44はまた
、パネルのシステムの荷重のかなりの部分を支える。引込自在ケーブル36は、こ
れらプーリを横断すると、方向を下方向に変え、ケーブルの垂直方向荷重は、制
御リングへと伝達される。この垂直方向荷重は、パネル補強材34からの荷重を、
引
込自在パネル32からのその収集された力と共に含む。次いで、この荷重は、先に
記載された主要タワーにより据付けられた静止ケーブル28により支えられる。
制御リング30は本発明の任意の追加の特徴であり、完全に除去され得る。先に
論述の同一螺旋形状は、制御リングの有効性が無くとも、複製され得る。一方法
は、野外空間22の周辺部により高いタワーを設けることである。これらタワーは
、引込自在パネル32についての移動の推定経路と相互作用するように、計画的に
設置される。制御リング30を除去する別な方法は、頂点、すなわち引込自在パネ
ル32についての合流点を低くすることである。制御リングを使用する理由の一つ
は、引込自在被覆の頂点についてかかる追加高さを設けることであるので、この
高さが必要でない場合は、制御リングは必要とはならないだろう。実際、追加高
さがほとんどまたは全く必要でない場合、野外空間22の周辺部のタワーもまた、
除去され得る。例えば、頂点のレベルがサービスプラットフォーム38およびパネ
ルリール46aのレベルに近い場合は、引込自在ケーブル36はサービスプラットフ
ォームで索具操作され得て、そのためタワーを除去する。
図９Aおよび図９Bは、隣接パネルリール46aの相対移動、および相互パネル移
動を例示する。両図は、パネルリール46aとケーブルリール46bの両方向巻取りお
よび相互接続の詳細図を示す。ケーブル36が展開されると、パネル32は同時に引
込される。逆に、ケーブルが引込されると、パネルは同時に配置される。また、
プーリー44は、所定の経路上を各移動するケーブル３６を誘導する多用な方法で
位置決めされ得る。
図９Aは、２つの隣接するパネルリール46aが動作上は独立していてもよく、し
かし、展開済みパネルに重なりを設けることを示す。
図９Bは、モータ48が、ケーブルリール46bおよびそこに装着された、または他
の態様で連結された張り索具(running gear)を推進するために使用され得ること
を、示す。最も重要なのは、ここに例示されるのは、伝達駆動装置50により隣接
パネルの運動を連続して連結する一態様である。このように接続されると、わず
か１つのモータまたは他の推進力が２つまたはそれを越えるリールを一斉に作動
させるのが、可能になる。パネルが相互作用対に更に索具操作される場合は、配
列中のわずか半分のリールのみをこのある形態の伝達駆動装置と接続することに
より、わずか１つのかかる推進力がパネルの配列全体に十分な動力を付与するこ
とが、可能となる。
本件発明者の引込自在被覆の住居用または他の小規模応用例においては、モー
タは除去され得る。手動原動力を付与するには、単純ハンドクランクまたはエン
ドレスループが代用され得る。
図10は、安定化および衝撃吸収する追加張力が、引込自在ケーブル36を介して
、展開済み引込自在パネル32に付与され得る一手段を示す。かかる引込自在ケー
ブルは対応パネルに付与されるので、これらケーブルの一つに付与される張力は
、そのパネルに直接伝達される。この例示では、この張力は、ケーブルプーリ44
aにより引込自在ケーブル36の転換点で付与される。このプーリは、平衡錘ケー
ブル54により平衡錘52と連絡する。従って、平衡錘からの張力の安定化力は、引
込自在ケーブルに直接伝達される。結果として生じる力は、タワー上に搭載され
た平衡錘プーリ44bによりタワー24に伝達される。この平衡錘プーリにより、平
衡錘自体は上下動できるようになり、引き込み自在ケーブルを誘導するプーリは
、それと一緒に前後に移動できるようになる。従って、引込自在ケーブルにおけ
るどのような突然の衝撃または移動でも、平衡錘の対応運動により吸収され得る
。
平衡錘力の重要な特徴は、付与され得る極めて高い荷重である。これは、大き
な力が累積され得る大規模応用例については、特に有益となり得る。かかる事例
では、数トンの重量がある平衡錘が各パネルに対して使用され得る。平衡錘の使
用の一代替例として、等しい張力は、単に、サービスプラットフォーム38の正味
重量から得られ得る。張力源とは無関係に、厳密な量は事前に決定され得る。そ
れゆえ、パネル補強引込自在ケーブルは、それに応じて特に設計され得る。最大
設計力は、従って、展開済みパネルに付与され得る。この追加力は、風雨の力に
抗して、アセンブリ全体を更に安定化させる。
液圧手段または他の手段により、この張力は反復して減少および再付与され得
る。パネルの作動期間中は、この張力はほぼ除去され得る。パネルの動作期間中
にこの力を最小限にすることにより、かなりの摩擦が移動部分から緩和され得る
。この結果、引込または展開期間中には、システムのより経済的、かつ、より迅
速な動作を生じる。結果的に、完全な展開サイクルまたは引込サイクルは、分単
位
ではなく秒単位で測定され得る。これに加えて、上記動作のコストは対応して最
小限に抑えられる。
ばねのような張力付与の代替手段、または作動動力のために使用されるモータ
力はまた、展開が完了してしまうと、十分な追加力を付与するために使用され得
る。小規模応用例では、引込自在ラインまたはケーブルの手動引き締めは、同一
割合の力を提供するのに十分であり得る。
まとめ、効果、範囲
従って、本明細書を読むと、本件発明者の引込自在被覆を利用した空間は、所
望に応じて、野外使用と各要素からの包囲式防護の両方の効果を提供することが
、解るだろう。好ましい天候では、引込自在パネルは、野外を最大享受するため
に十分に引込みされ得る。同様に重要なのは、風景美化のため、または、スポー
ツ用遊戯フィールドのために、好ましい天然植生が採用されてもよい。わずか数
分で、または数秒でさえ、被覆材は迅速かつ経済的に閉鎖され得て、信頼できる
天候からの保護を提供する。これに加えて、美的効果および音響効果がコンサー
トや他の集会のために設けられ得る。引込自在被覆材で装備したスポーツスタジ
アムにおいては、ホームチームによる重要な得点獲得時には、パネルの短いが興
を呼ぶ操作を想像することさえ出来る。
上記説明から、多くのサイズ、形状、およびタイプの空間についての複数の実
施態様が存在し得ることは、明白である。或るものは、100メートルを越える障
害物の無い開口があり、他のものは、わずか幅１メートルか２メートルの場合が
ある。或るものは、円形または惰円形であり、他のものは、単純な正方形または
矩形であってもよい。或るものは、フォーマルな構内を設け、他のものは、極め
てインフォーマルであってもよい。
必要な構造の大半は、簡単な張力部材を使用することにより達成され得るので
、各実施態様は、一時的用途または移動可能用途についてでさえ、容易に実施さ
れ得る。これらが、上記要素全てから構成されてもよいし、わずか数個の要素か
ら構成されてもよい。本発明の個々の要素は多様な形態を採り得るが、それでも
、多くの実施態様において類似の効果をもたらす。例えば、建造物の壁は、前述
の
主要タワーおよび二次タワーの主要支持を供与し、軽量ロープがケーブルに置換
されてもよく、蝶番結合された絶縁型回転式パネルは、または、中実ルーフセグ
メントでさえ、可撓性パネル膜体、または、可撓性ネットワークに置換されても
よく、回転フレームはリールと置換されてもよく、簡単なガイドはプーリと置換
されてよもく、その他もこれに準じる。より大きな安定性と動作の容易さを求め
て、１枚の引込自在パネルでさえ相互作用巻取り機能、または、平衡錘を利用し
た張力付与特性を利用し得る。
この簡単な適合性を可能にすることに加えて、本件発明者の引込自在被覆材の
固有の形状はまた、展開済みパネルの合流点について、可変な水平方向および垂
直方向位置可能にする。この可変性により、パネル形状は事実上制限無しとなる
。更に、良好に引き締められた(well-braced)パネル補強材の自然な適合性は、
被覆材料の強度とは無関係に、事実上どのような被覆材料の効率的使用をも最大
限にする。
一般的構造設計は、照明通路、場内放送用ボードおよびスコアボード、テレビ
映写スクリーンなど、また、静止構造から各位置を観察することをも含め、懸架
式二次機能の重要な潜在性を提供する。既存の施設を本件発明者の引込式被覆で
改造する工程では、新規な独立式建造物および構築物を建築する一方で、新規な
公的施設、会場(concession)、または他の付随空間を同時に建造するのも、比較
的簡単な問題である。
引込自在被覆の動作は、各パネル自体が極度に軽量になり得るので、迅速かつ
効率的である。しかし、いったん展開されてしまうと、これらパネルは大きな力
で引き締められて、安定した効率的な被覆を提供し得る。各パネルは、相互作用
対単位で、または複数相互作用対のコーディネートされた組単位で、個別に作動
され得る。より小規模応用例では、作動力は、手動手段により提供され、または
、ばね作動式機構により支援され得る。大半の応用例において、パネルはモータ
駆動式となる。
上記説明は多くの特殊実施例を含むけれども、これらは本発明の範囲を限定す
るものとして構成されるべきではない。これら特定の実施例は、本発明の現在好
ましい実施態様のうちの幾つかの例示を提供するにすぎない。従って、本発明の
範囲は、添付の特許請求の範囲とそれらの法的均等物により、更に規定されるべ
きである。