JP2006510830A - 展開可能構造 - Google Patents

Abstract

第１の半剛性の面が第１の位置と第２の位置と、をとることを可能とするように基準に回転可能に固定されたように構成された第１の湾曲した縁部と、第１の半剛性の面が第１の位置にある時には折りたたまれ、第１の半剛性の面が第２の位置にある時には展開されることを可能とするように、第１の半剛性の面にまたがる第１の連結構造と、を有する構造。前記構造は、第２の湾曲した縁部を有し、第１および第２の位置を取ることを可能とするように前記基準に回転可能に固定されるように構成された第２の半剛性の面を含む。前記第１および第２の半剛性の面は、前記第１および第２の湾曲した縁部にて、第２の連結構造によって連結されている。前記第２の連結構造は、前記第１および第２の半剛性の面が第１の位置にある時にはほぼ同時に折りたたまれることを可能とするように構成されている。

Description

この発明は、使用時に容易に開き、なおかつコンパクトな形状に折りたたむことのできる展開可能構造に関する。

携行可能な組み立て式のシェルターが米国特許Ｎｏ．２，９８２，２９０号明細書（Ｈｕｎｚｉｋｅｒ特許）に記載されている。この携行可能なシェルターは、延在するヒンジによって連結されたパネル部材から構成されている。パネル部材は、屈曲変形して球形状セグメントとなるパネルとハーフパネルとを含む。対をなすハーフパネル間のヒンジ接合された直線状縁部は、接合された直線状縁部間の縁部またはヒンジの各組が球状体の子午線状を形成するように、外側に向けてそれらの屈曲位置にまで張り出される。
米国特許公報 第２，９８２，２９０号

本発明は展開可能構造であって、湾曲した縁部を有する第１の半剛性の面を具備し、前記第１の半剛性の面は前記第１の半剛性の面が２つの位置、すなわち（下記に定義する）基準に近接する第１の位置と、前記基準から延在する第２の位置とを取ることを可能とするように前記基準に固定される。さらに前記第１の半剛性面が前記第１の位置の時に折りたたまれ、前記第２の位置の時には広げられるように、前記第１の半剛性の面にまたがる第１の連結構造が設けられている。以下にさらに詳しく記載するように、好ましくはこの前記第１の半剛性の面は、完全に展開されている時には一枚のパネルとして機能する一方、転換されて収縮および収容を容易にする。
この前記構造はまた、湾曲した縁部を有する第２の半剛性の面を含み、前記第２の半剛性の面は、前記第２の半剛性の面が、二つの位置、すなわち前記基準に近接する第１の位置と、前記基準から延在する第２の位置とを取ることを可能とするように、前記基準に固定される。前記第１および第２の半剛性の面が前記基準に隣接している時に前記第１および第２の半剛性の面がほぼ同時に折りたたまれることを可能とするように構成された第２の連結構造によって、前記第１および第２の半剛性の面は、前記第１および第２の湾曲した縁部にて連結される。
ここに記載されている本発明のこれらおよび他の態様は、仮設建築物または構造物、医療用具（例えば静脈内および整像性）作業用の、小型に、かつ柔軟に収容でき、狭い入り口を通った後には強く剛性の高い構造に展開できる装置）、（前述のように、小さなアクセスポイントがあり、アクセスが得られた時には強く大きな構造が必要な場合に用いられる）他の多様な装置、基礎構造（幅広い地下の基礎部を有する細い支持支柱）、展開かつ収容可能な空力抵抗低減フェアリング（例えばトラックの荷台やコンテナ用）、その他、等の広範囲かつ多様な用途に適用される。

この記載において、「基準」という用語はその最も広い意味において、３つの非共直線的な空間上の点を意味し、これらの点は（物理的な対象物を伴う場合、伴わない場合があるが）、本願発明のアセンブリ１００を固定できる幾何平面を定義する。本願発明の特定の応用または用途にもよるが、例えば、前記基準の物理的な対象物には、物体の側部、後部、前部、頂部、底部、始端部、または終端部、物体の表面の一部、直角の曲管によって連結された二つの管（管によって定義される面が基準である）、地表面、器具や工具の鈍端、鉛直に配置された３本のロッドまたは柱（３つの端によって定義される面が基準である）などがありうる。

図１および２を参照すると、アセンブリ１００は、２つの主要な構成要素である第１の面１２０および第２の面１１０を含む。折りたたみまたは収容時、前記面１１０および１２０は幾何学上は概して平面となるが、展開されている時には以下に記載のように湾曲した形態をとる。前記第１の面１２０および第２の面１１０の各々は、構造的には半剛体である。本明細書において、面あるいはパネルが半剛性を有するとは、面あるいはパネルが次のような厚さおよび材料特性を有することを意味する。すなわち、平面状態である時には、曲げ剛性および曲げ強度が、永久変形を生ずることなくパネルの幅またはや高さと同程度の半径にまでパネルを弾性的に曲げることを許容する程度に低く、なおかつ、そのように弾性的に曲げられた場合には、シェル構造として荷重に耐えうるよう座屈に対してパネルが十分な抵抗力を示す、という厚さおよび材料特性をパネルが有する場合である。前記曲げは弾性的であるので、前記曲げを引き起こす外部の力の付与が終了するとともに、前記表面は幾何平面の形態を再びとる。この半剛性構造は第１の面１２０および第２の面１１０をシート状材料、たとえばシートポリエチレン材から形成することにより得られる。

参照番号１２１で図示される部分が直線的であることは本発明では必須ではないが、前記第１の面１２０は、前記面１２０の直線的縁部として示される終端部１２１を含む。前記第１の面１２０は、前記面１２０が、前記第１の面１２０と前記基準３００の交点によって定義される軸をほぼ中心として自由自在に回転可能であるように、基準３００（このケースでは終端部１２１である）に固定されている。例えば機械的ヒンジのように前述の回転自由度を許容するものであれば、前記第１の面１２０の前記終端部１２１は、いかなる構造や機構によって前記基準３００に固定されてもよい。しかしながら、そのような回転自由度を付与する構造や機構であればいかなる機構も、本発明では好適に用いることができ、そのような構造や機構は前記終端部１２１に固定される必要のないことを理解されたい。

同様に、参照番号１１１で図示される部分が直線的であることは本発明では必須ではないが、前記面１１０の直線的縁部として示される終端部１１１を含む。前記第２の面１１０は、前記面１１０が前記第２の面１１０と前記基準３００の交点によって定義される軸をほぼ中心として回転可能であるように、前記基準３００（このケースでは終端部１１１である）に固定される。前記第１の面１２０のケースと同様に、例えば機械的ヒンジのように前述の回転自由度を許容するものであれば、前記第２の面１１０の前記終端部１１１は、いかなる形状や機構によって前記基準３００へ固定されてもよい。そのような回転自由度を許容する機構であれば、いかなるものも本発明では好適に用いることができ、そのような機構は前記終端部１１１に固定される必要のないことを理解されたい。

図５Ａより、前記第１の面１２０は連結構造１２３を有しており、このケースでは前記連結構造１２３は、前記第１の面１２０における前記終端部１２１と湾曲した縁部１２２の交点から、前記第１の面１２０の対角線上の反対側のコーナー部にまでまたがっている。前記連結構造１２３は、前記面１２０の二つの部分、すなわち中心パネル１２４と側部パネル１２５が共に、前記アセンブリ１００の収容時に折りたたまれることを可能とすることを目的とする。従って、前記連結構造１２３は前記面１２０を対角線状にまたがることが図５Ａに示されているが、前記連結構造１２３の方向は、最も容易に以下のような状態を可能とするような方向であることが望ましい。すなわち前記第２の面１１０に接するように前記第１の面１２０の前記パネル１２４、１２５をともにコンパクトに折りたたむことを可能とし、構成要素に著しい応力を付与したり、曲げたり、また曲げられたアセンブリを保持するために過度の力を要することのないような方向に前記連結構造１２３を設けることが好ましい。前記連結構造１２３は前記パネル１２４および１２５を互いに相対的に回転させることを可能とし、その回転の進行に伴って前記連結構造１２３が曲がることも可能である。直線的な形状に図示されているが、さらに多くの形状を付与する手段として、前記連結構造１２３を随意に湾曲形状としてもよい。

前記連結構造１２３に好適な連結構造機構を図６に示す。図６において、例えば、ゴム製のエラストマー部材１１２３の一方の縁部が固定部材６１５の部品６２０、６２５間に固定され、前記エラストマー部材１１２３の他端が固定部材６３０の部品６３５、６４０間に固定されている。ポリプロピレンまたは他の好適な材料から成型可能な固定部材６１５および６３０も、リベット接合、溶接、ナットおよびボルトによる接合等により、それぞれ好適に前記部品１２４および１２５に接合されている。前記エラストマー部材１１２３または前記固定部材６１５および６３０（またはこれらすべて）は、好ましいならば、長さ方向において連続的であってもよいし、断続的であってもよい。また、前記連結構造１２３は、前記パネル１２４、１２５の交線の長さ方向に沿って、互いに間隔をあけて断続的に配置された一連のヒンジであってもよいし、類似の機能を実現する他の機構であってもよい。

図５Ａおよび５Ｂに示すように、前記第２の面１１０は前記湾曲した縁部１１２を有し、なおかつ前記第１の面１２０は湾曲した縁部１２２を有する。前記アセンブリ１００が組み立てられると、前記縁部１１２および１２２は縁部どうしの長さ方向に沿って、連結構造１３３によって接合される。前記連結構造１３３により、前記面１２０は、前記面１１０に対して相対的に、前記縁部１１２および１２２の交線を中心として回転可能となり、なおかつそのような回転の進行に伴って前記連結構造１３３が曲がることも可能となる。前記連結構造１３３は、図６に示されるような構造を有していてもよい。また前記連結構造１３３は、前記パネル１１２，１２２が接する線の長さ方向に沿って、互いに間隔をあけて断続的に配置された一連のヒンジであってもよいし、類似の機能を実現する他の機構であってもよい

前記アセンブリ１００の展開は、前記アセンブリ１００が折りたたまれた状態から開始され、次のように進行する。具体的には、前記第１の面１２０は前記基準３００に近接して配置され、なおかつ前記第２の面１１０の上部は前記第１の面１２０に近接して配置されている。二つの前記パネル１２４、１２５は折りたたまれた状態であり、前記パネル１２４は前記パネル１２５と前記基準３００の間に挟まれ、前記パネル１２５は前記第２の面１１０と前記パネル１２４の間に挟まれている。

展開作用は、前記第２の面１１０を前記基準３００から離間させるように単純に回転させることによって開始され、その結果、前記第１の面１２０が展開し始める。この動作の進行に伴い、前記面１１０と前記パネル１２５の間の内角が拡大し始め、内角が拡大するにしたがって、前記湾曲した縁部１２２に近接する前記面１２０の領域は、前記湾曲した縁部１１２の曲率に適合するように、下向きに湾曲した形状へと移行する。同様に、前記湾曲した縁部１１２に近接する前記第２の面１１０の領域は、前記湾曲した縁部１２２の曲率に適合するように、湾曲した形状へと移行する。

展開作用を完了させるためには、前記第１の面１２０に力または回転力が付与される。力、または回転力を付与する際には、前記第１の面１２０が弾性的に前記連結構造１２３の長さ方向に沿って外側にむけて屈曲し、その結果前記パネル１２４、１２５が前記連結構造１２３の領域において局所的に同一面内に位置し、なおかつ屈曲作用によって前記面１２０が湾曲した形状をとるように、力または回転力が付与される。例えば、用途に適した構造やシステムを採用することにより、前記第１の面１２０の主屈曲モードの波腹の領域において、前記面１２０の表面に略垂直な方向に力が付与されてもよい。前記面１２０が外側に屈曲する結果、前記連結構造１２３を開いた状態で「ロック」することができる。このロックされた状態は、前記連結構造１２３を屈曲させて本来の形状に戻し、その結果連結構造を開放して回転させる別の力が付与されるまで維持される。

フェアリングアセンブリ１００の剛性は、前記第２の面１１０および前記第１の面１２０の自由縁部に対し、展開中もしくは展開後に内側に向けて張力を付与することによって向上させることができる。例えば、図１に、張力を付与する機構の例として、必要な張力の付与に用いられる２本一組のケーブル６４１および６４３を示す。これらのケーブル６４１および６４３に対し、アセンブリ１００の展開後に張力を付与することができる。

また張力を付与する機構は、張力の付与が受動的になされるように構成されてもよい。すなわち張力が受動的に付与されるとは、前記面１１０，１２０の展開自体が前記張力付与機構として作用し、これによってこれらの面が適切な状態に曲がるように、張力が付与される場合である。例えば、前記ケーブル６４１および６４３への張力の付与は、これらのケーブルを適切な長さでの前記基準３００に固定することによって実現することもできる。このようにすることで、前記ケーブル６４１および６４３は前記面１１０，１２０が部分的に展開した後に緊張した状態をとることが可能になり、さらにこれらの面が展開して完全に展開した状態になることにより、フェアリング表面が適度に曲げられる。当業者には自明であるように、類似の受動的な張力付与機能は、他の好適な張力付与機構デザイン、すなわち、主要部材として例えばロッド、レバー等を採用したデザインを、特定の用途に応じて用いることによって達成できる。

さらに、前記面１２０および１１０の展開と折りたたみは手動でも、また展開／収容機構を用いることによって達成されてもよい。展開／収容機構の例は、本願と同じ発明者らにより、「展開可能な車両用フェアリング構造」という名称で２００２年１２月１９日に出願された米国特許出願米国特許出願Ｎｏ．１０／３２３，７００号（代理人整理番号０２９１６．０００００１号）に記載されており、本明細書はその内容を参照してここに援用する。張力付与および、展開／収容作用は、本願と同じ発明者らにより、「展開可能乗用車用フェアリング構造」という名称で、２００２年１２月１９日に出願された前記米国特許出願Ｎｏ．１０／３２３，７００号、（代理人整理番号０２９１６．０００００１号）に、より詳しく記載されているように、単一の機構によって達成されてもよく、本明細書は前記米国出願の内容を参照してここに援用する。

本発明の実施例のうち一部だけを上記に説明したが、本願発明の趣旨から逸脱することなく種々の改変が可能であることは自明である。 本願発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、さらに多様な変更や改変が可能であることを理解されたい。

完全に展開した位置における本発明の例示的な実施例の概略斜視図である。 完全に収容された位置における本発明の例示的な実施例の斜視概略図である。 完全に展開した位置における本発明の例示的な実施例の側面図である。 完全に収容された位置における本発明の例示的な実施例の側面図である。 完全に展開した位置における本発明の例示的な実施例の上面図である。 組み立てられていない状態の第１面１２０の例示的な実施例の平面図である。 組み立てられていない状態の第２面１１０の例示的な実施例の平面図である。 パネル１２５を伴うパネル連結器１２４の機構を例示する図である。

符号の説明

１００：アセンブリ
１１０：第２の面
１１１：終端部
１１２：縁部
１２０：第１の面
１２１：終端部
１２２：縁部
１２３：連結構造
１２４：中心パネル
１２５：側部パネル
１３３：連結構造
３００：基準
６１５：固定部材
６２０：部品
６２５：部品
６３０：固定部材
６３５：部品
６４０：部品
１１２３：エラストマー部材
６４１：ケーブル
６４３：ケーブル

Claims (6)

1. 展開可能構造を有する製品であって、該製品は第１の半剛性の面と；第２の半剛性の面と；を備え、
   前記第１の半剛性の面は、第１の湾曲した縁部を有し、前記第１の半剛性の面は、前記第１の半剛性の面が第１の位置と第２の位置とをとるように基準に回転可能に固定され、前記第１の半剛性の面は、前記第１の半剛性の面が前記第１の位置にある時には前記第１の半剛性の面が折りたたまれ、なおかつ前記第２の位置にある時には折りたたみ解除されるように、二つの連結されたパネルを備え、
   前記第２の半剛性の面は、第２の湾曲した縁部を有し、前記第２の半剛性の面は、前記第２の半剛性の面が第１および第２の位置を取るように前記基準に回転可能に固定され、
   前記第１および第２の半剛性の面は、前記第１および第２の半剛性の面が前記各第１の位置にある時に、第１および第２の半剛性の面がほぼ同時に折りたたまれるように、前記第１および第２の湾曲した縁部にて連結されていることを特徴とする製品。
2. 展開可能構造であって、該展開可能構造は、第１の半剛性の面と；第２の半剛性の面と；を備え、
   前記第１の半剛性の面は、第１の湾曲した縁部を有し、前記第１の半剛性の面は、前記第１の半剛性の面が第１の位置と第２の位置とをとるように、基準に回転可能に固定されるように構成され、前記第１の半剛性の面は、前記第１の半剛性の面が前記第１の位置にある時には前記第１の半剛性の面が折りたたまれ、なおかつ前記第２の位置にある時には折りたたみ解除されるように、二つの連結されたパネルを備え、
   前記第２の半剛性の面は、第２の湾曲した縁部を有し、前記第２の半剛性の面は、前記前記第２の半剛性の面が第１および第２の位置を取るように、前記基準に回転可能に固定されるように構成され、
   前記第１および第２の半剛性の面は、前記第１および第２の半剛性の面が前記各第１の位置にある時に前記第１および第２の半剛性の面がほぼ同時に折りたたまれるように、前記各第１および第２の湾曲した縁部にて連結されていることを特徴とする展開可能構造。
3. 展開可能構造用のキットであって、該キットは、第１の半剛性の面と；第２の半剛性の面と；を備え、
   前記第１の半剛性の面は、第１の湾曲した縁部を有し、前記第１の半剛性の面は、前記第１の半剛性の面が第１の位置と第２の位置とをとるように、基準に回転可能に固定されるように構成され、前記第１の半剛性の面は、前記第１の半剛性の面が前記第１の位置にある時には前記第１の半剛性の面が折りたたまれ、前記第２の位置にある時には前記第１の半剛性の面が折りたたみ解除されるように、二つの連結されたパネルを備え、
   前記第２の半剛性の面は、第２の湾曲した縁部を有し、前記第２の半剛性の面は、前記第２の半剛性の面が第１および第２の位置を取るように前記基準に回転可能に固定されるように構成され、
   前記第１の半剛性の面および前記第２の半剛性の面は、前記第１の半剛性の面および前記第２の半剛性の面が前記各第１の位置にある時に、前記第１の半剛性の面および前記第２の半剛性の面がほぼ同時に折りたたまれるように、前記第１の半剛性の面および前記第２の半剛性の面が前記各第１および第２の湾曲した縁部にて連結されるように、構成されていることを特徴とする部品。
4. 請求項１に記載の製品であって、前記第１の半剛性の面と前記基準との間、および前記第２の半剛性の面と前記基準の間に固定された張力付与機構をさらに備えていることを特徴とする製品。
5. 請求項２に記載の構造であって、前記第１の半剛性の面と前記第２の半剛性の面とに固定され、かつ前記基準に固定されるように構成された張力付与機構をさらに備えていることを特徴とする構造。
6. 請求項３に記載のキットであって、前記第１の半剛性の面と前記基準との間、および前記第２の半剛性の面と前記基準の間に固定されるように構成された張力付与機構をさらに備えていることを特徴とする製品。

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