JP2727892B2 - 折れ曲り展開機構 - Google Patents
折れ曲り展開機構Info
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- JP2727892B2 JP2727892B2 JP4291288A JP29128892A JP2727892B2 JP 2727892 B2 JP2727892 B2 JP 2727892B2 JP 4291288 A JP4291288 A JP 4291288A JP 29128892 A JP29128892 A JP 29128892A JP 2727892 B2 JP2727892 B2 JP 2727892B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- deployment
- pin
- torque
- bending
- horizontal
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は展開アンテナ、太陽電
池パドル等の宇宙用展開構造物の展開機構に関するもの
である。
池パドル等の宇宙用展開構造物の展開機構に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】展開アンテナ、太陽電池パドル等の宇宙
用大型構造物は運搬ロケットの大きさの制約から折り畳
まれて打上げられ、軌道上で開く構造、いわゆる展開構
造となっている。展開構造物の折り畳みは、紙を折り畳
む様に１８０゜折り曲げるのが基本であるため、これら
に用いる展開機構は、如何に効率良く、折り曲げられた
部材を１８０度、即ち直線状或いは平面状に広げるかが
重要な課題となっている。図５は例えば、日本航空宇宙
学会誌第３１巻第３５５号（１９８３年８月）川島他
「太陽電池パドル（展開型）の開発」に示されたＭＯＳ
−１用太陽電池パドルに用いられた従来の展開機構の展
開終了状態の図で、１は図示していないソーラセル等を
装着した第１の部材、２は上記第１の部材１に一端をピ
ン結合された図示していないソーラセル等を装着した第
２の部材、３は上記第１の部材１と上記第２の部材２を
結合し、上記第２の部材に取付けられた頭部に溝を有す
結合ピン、４は上記結合ピン３に一端を取付けられた渦
巻バネ、５は上記第１の部材１に固着され上記渦巻バネ
４の他端を取付けるブロック、６は上記第１の部材１及
び第２の部材２のピン結合端側に設けられた当たり面を
示す。
用大型構造物は運搬ロケットの大きさの制約から折り畳
まれて打上げられ、軌道上で開く構造、いわゆる展開構
造となっている。展開構造物の折り畳みは、紙を折り畳
む様に１８０゜折り曲げるのが基本であるため、これら
に用いる展開機構は、如何に効率良く、折り曲げられた
部材を１８０度、即ち直線状或いは平面状に広げるかが
重要な課題となっている。図５は例えば、日本航空宇宙
学会誌第３１巻第３５５号（１９８３年８月）川島他
「太陽電池パドル（展開型）の開発」に示されたＭＯＳ
−１用太陽電池パドルに用いられた従来の展開機構の展
開終了状態の図で、１は図示していないソーラセル等を
装着した第１の部材、２は上記第１の部材１に一端をピ
ン結合された図示していないソーラセル等を装着した第
２の部材、３は上記第１の部材１と上記第２の部材２を
結合し、上記第２の部材に取付けられた頭部に溝を有す
結合ピン、４は上記結合ピン３に一端を取付けられた渦
巻バネ、５は上記第１の部材１に固着され上記渦巻バネ
４の他端を取付けるブロック、６は上記第１の部材１及
び第２の部材２のピン結合端側に設けられた当たり面を
示す。
【０００３】図６は上記展開機構の展開途中を示す図、
図７は上記展開機構の収納状態を示す図で、図中θは上
記展開機構の展開角、ＭR は上記展開機構に働く摩擦力
や図示していないハーネス等による展開抵抗トルク、Ｍ
は上記結合ピン３まわりに働く上記渦巻バネのバネトル
クを示す。
図７は上記展開機構の収納状態を示す図で、図中θは上
記展開機構の展開角、ＭR は上記展開機構に働く摩擦力
や図示していないハーネス等による展開抵抗トルク、Ｍ
は上記結合ピン３まわりに働く上記渦巻バネのバネトル
クを示す。
【０００４】次に動作について説明する。はじめ図７に
示す、図示していない保持ケーブルで拘束された上記展
開機構は、地上からのコマンドで爆管等による保持ケー
ブルの切断により可動できる状態となり、上記渦巻バネ
４のバネトルクにより展開を始める。展開は展開抵抗力
トルクＭR に打勝ってθの値として０から９０゜までの
範囲で行なわれ、θ＝９０゜で上記第１の部材１と第２
の部材２が、上記当り面６にて相互に当り終了となる。
なお、展開性能確保のため、上記展開トルクＭは任意の
展開角θにて常に展開抵抗トルクＭR に打勝つ用に設計
される。ここで上記展開抵抗トルクＭR は構造物により
異り、太陽電池パドルではほぼ一定値を、展開アンテナ
では展開角θに対し単調増加する特徴を有する。一方、
展開トルクＭは展開角θに対し単調減少するため、設計
では展開終了時に残留展開トルクが展開抵抗トルクより
も大きくなる様に設定されている。即ち展開角を横軸
に、トルク量を縦軸にとり上記展開トルク及び展開抵抗
トルクを描くとき、前者は必ず後者より大きくとる事が
設計仕様である。又、両者が挟む面積は展開終了後開放
される開放エネルギーで、これを小さくする事が、当該
機構の設計目標である。
示す、図示していない保持ケーブルで拘束された上記展
開機構は、地上からのコマンドで爆管等による保持ケー
ブルの切断により可動できる状態となり、上記渦巻バネ
４のバネトルクにより展開を始める。展開は展開抵抗力
トルクＭR に打勝ってθの値として０から９０゜までの
範囲で行なわれ、θ＝９０゜で上記第１の部材１と第２
の部材２が、上記当り面６にて相互に当り終了となる。
なお、展開性能確保のため、上記展開トルクＭは任意の
展開角θにて常に展開抵抗トルクＭR に打勝つ用に設計
される。ここで上記展開抵抗トルクＭR は構造物により
異り、太陽電池パドルではほぼ一定値を、展開アンテナ
では展開角θに対し単調増加する特徴を有する。一方、
展開トルクＭは展開角θに対し単調減少するため、設計
では展開終了時に残留展開トルクが展開抵抗トルクより
も大きくなる様に設定されている。即ち展開角を横軸
に、トルク量を縦軸にとり上記展開トルク及び展開抵抗
トルクを描くとき、前者は必ず後者より大きくとる事が
設計仕様である。又、両者が挟む面積は展開終了後開放
される開放エネルギーで、これを小さくする事が、当該
機構の設計目標である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の展開機構は以上
のように構成されているので、展開途中に蓄積される解
放エネルギーが大きくなるため、展開終了時に生じる衝
撃が大きく、部材の破損や強度確保のための部材重量増
といった問題点があった。特に展開アンテナ等では、展
開終了間際に鏡面メッシュや張架ケーブルを張架するた
め展開抵抗トルクが展開角に対し極端な右上り曲線とな
り、展開終了時の展開機構の解放エネルギーが大きく、
極めて大きな衝撃が発生する。
のように構成されているので、展開途中に蓄積される解
放エネルギーが大きくなるため、展開終了時に生じる衝
撃が大きく、部材の破損や強度確保のための部材重量増
といった問題点があった。特に展開アンテナ等では、展
開終了間際に鏡面メッシュや張架ケーブルを張架するた
め展開抵抗トルクが展開角に対し極端な右上り曲線とな
り、展開終了時の展開機構の解放エネルギーが大きく、
極めて大きな衝撃が発生する。
【０００６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので展開終了時の展開衝撃を小さくす
る折れ曲り展開機構を得ることを目的とする。
ためになされたもので展開終了時の展開衝撃を小さくす
る折れ曲り展開機構を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る折れ曲り
展開機構は折れ曲り部材のピン結合点両側に第１及び第
２の縦プレートを設け、一端を結合ピンで結合した第１
及び第２の横プレートを、展開後ほぼ一直線となる様に
長さ設定し、上記第１及び第２の縦プレートにピン結合
し、上記第１及び第２の横プレートを結合する結合ピン
に渦巻バネを取付けたものである。
展開機構は折れ曲り部材のピン結合点両側に第１及び第
２の縦プレートを設け、一端を結合ピンで結合した第１
及び第２の横プレートを、展開後ほぼ一直線となる様に
長さ設定し、上記第１及び第２の縦プレートにピン結合
し、上記第１及び第２の横プレートを結合する結合ピン
に渦巻バネを取付けたものである。
【０００８】
【作用】この発明における折れ曲り展開機構は折れ曲り
部材のピン結合点回りに４角形リンクを構成しており、
さらにこの４角形リンクが展開トルクの増幅器として働
くため、折れ曲り材のピン結合点に働く展開トルクが展
開抵抗トルクと同様の展開角に対する右上り特性を有す
るものとなる。従って、展開終了時に解放される展開機
構の解放エネルギーは少く、この結果展開衝撃も小さい
ものとなる。
部材のピン結合点回りに４角形リンクを構成しており、
さらにこの４角形リンクが展開トルクの増幅器として働
くため、折れ曲り材のピン結合点に働く展開トルクが展
開抵抗トルクと同様の展開角に対する右上り特性を有す
るものとなる。従って、展開終了時に解放される展開機
構の解放エネルギーは少く、この結果展開衝撃も小さい
ものとなる。
【０００９】
実施例１．図１はこの発明の一実施例を示す折れ曲り展
開機構の展開終了状態を示す図で１〜６は上記従来装置
と同一のものである。図中７は先端に、ピン結合点を有
し上記第１の部材１に取付けられた第１の縦プレート、
８は上記第２の部材に同様に取付けられた第２の縦プレ
ート、９は一端を上記第１の縦プレート７にピン結合さ
れた第１の横プレート、１０は一端を上記第２の縦プレ
ートに他端を上記第１の横プレート９にピン結合された
第２の横プレートである。３ａ〜３ｄは従来の結合ピン
と同様のものであるが取付けられた場所の違いを示すた
めに設けたもので、それぞれこの順に第１の部材と第２
の部材の結合ピン、第１の縦プレートと第１の横プレー
トの結合ピン、第１の横プレートと第２の横プレートの
結合ピン、第２の横プレートと第２の縦プレートの結合
ピンを示す。なお、図中αは展開終了状態での上記結合
ピン３ａと３ｂを結ぶ直線と上記第１の部材のなす角
度、βは上記結合ピン３ａと３ｄを結ぶ直線と上記第２
の部材のなす角度を示す。渦巻バネ４は上記結合ピン３
ｃまわりに従来例と同様に取付けられている。
開機構の展開終了状態を示す図で１〜６は上記従来装置
と同一のものである。図中７は先端に、ピン結合点を有
し上記第１の部材１に取付けられた第１の縦プレート、
８は上記第２の部材に同様に取付けられた第２の縦プレ
ート、９は一端を上記第１の縦プレート７にピン結合さ
れた第１の横プレート、１０は一端を上記第２の縦プレ
ートに他端を上記第１の横プレート９にピン結合された
第２の横プレートである。３ａ〜３ｄは従来の結合ピン
と同様のものであるが取付けられた場所の違いを示すた
めに設けたもので、それぞれこの順に第１の部材と第２
の部材の結合ピン、第１の縦プレートと第１の横プレー
トの結合ピン、第１の横プレートと第２の横プレートの
結合ピン、第２の横プレートと第２の縦プレートの結合
ピンを示す。なお、図中αは展開終了状態での上記結合
ピン３ａと３ｂを結ぶ直線と上記第１の部材のなす角
度、βは上記結合ピン３ａと３ｄを結ぶ直線と上記第２
の部材のなす角度を示す。渦巻バネ４は上記結合ピン３
ｃまわりに従来例と同様に取付けられている。
【００１０】図２は上記実施例の展開機構の展開途中を
示す図で図中θは本展開機構の第１の部材１と第２の部
材２のなす角度の半分値で、本展開機構の展開角を示
し、φは第１の横プレート９と第２の横プレート１０の
なす角度の半分値を示す。図３は上記実施例の収納状態
を示す。
示す図で図中θは本展開機構の第１の部材１と第２の部
材２のなす角度の半分値で、本展開機構の展開角を示
し、φは第１の横プレート９と第２の横プレート１０の
なす角度の半分値を示す。図３は上記実施例の収納状態
を示す。
【００１１】次に動作について説明する。図３におい
て、図示していない保持ケーブルで拘束された上記展開
機構は、地上からのコマンドで爆管等による保持ケーブ
ルの切断により可動できる状態となり、上記渦巻バネ４
のバネトルクにより展開をはじめる。上記渦巻バネ４の
バネトルクにより、上記第１及び第２の横プレート９，
１０が結合ピン３ｃのまわりに回転し、上記結合ピン３
ｂ及び３ｄ間距離を広げる。上記結合ピン３ｂ及び３ｄ
が距離を広げることはとりもなおさず上記第１の部材１
と上記第２の部材２が上記結合ピン３ａのまわりに回転
する事を意味する。展開は従来例と同様に上記第１の部
材１と第２の部材２が上記当り面６にて相互に当り終了
となる。
て、図示していない保持ケーブルで拘束された上記展開
機構は、地上からのコマンドで爆管等による保持ケーブ
ルの切断により可動できる状態となり、上記渦巻バネ４
のバネトルクにより展開をはじめる。上記渦巻バネ４の
バネトルクにより、上記第１及び第２の横プレート９，
１０が結合ピン３ｃのまわりに回転し、上記結合ピン３
ｂ及び３ｄ間距離を広げる。上記結合ピン３ｂ及び３ｄ
が距離を広げることはとりもなおさず上記第１の部材１
と上記第２の部材２が上記結合ピン３ａのまわりに回転
する事を意味する。展開は従来例と同様に上記第１の部
材１と第２の部材２が上記当り面６にて相互に当り終了
となる。
【００１２】本実施例において、上記渦巻きバネ４の上
記結合ピン３ｃ回りのバネトルクをＭc ，上記バネトル
クＴが上記結合ピン３ａのまわりに作用する展開トルク
をＭa とすると、そのトルク比Ｍa ／Ｍc は上記結合ピ
ン３ａ，３ｂ，３ｄの作る三角形の面積Ｓa と上記結合
ピン３ｃ，３ｂ，３ｄの作る三角形の面積の比Ｓa ／Ｓ
c に等しくなるので、展開終了状態にて、図２に示す上
記第１と第２の横プレート９，１０のなす角度２φを１
８０゜よりわずかに低目に設定する事により、上記展開
トルクＭc を上記展開角θに対し右上りの特性を持たせ
られる事になる。理論的には上記２φを１８０゜に近づ
ける事により上記Ｓc が零に近づくために三角形面積比
は無限大となり、所望の展開トルクＭc は無限大にする
ことが可能となる。
記結合ピン３ｃ回りのバネトルクをＭc ，上記バネトル
クＴが上記結合ピン３ａのまわりに作用する展開トルク
をＭa とすると、そのトルク比Ｍa ／Ｍc は上記結合ピ
ン３ａ，３ｂ，３ｄの作る三角形の面積Ｓa と上記結合
ピン３ｃ，３ｂ，３ｄの作る三角形の面積の比Ｓa ／Ｓ
c に等しくなるので、展開終了状態にて、図２に示す上
記第１と第２の横プレート９，１０のなす角度２φを１
８０゜よりわずかに低目に設定する事により、上記展開
トルクＭc を上記展開角θに対し右上りの特性を持たせ
られる事になる。理論的には上記２φを１８０゜に近づ
ける事により上記Ｓc が零に近づくために三角形面積比
は無限大となり、所望の展開トルクＭc は無限大にする
ことが可能となる。
【００１３】実施例２．図４はこの発明の実施例２を示
す展開終了状態での上面図で、実施例１に示す折れ曲り
機構を上記第１及び第２の部材１，２の軸線に対し対称
となる様に２組取り付けた例を示す。実施例１では上記
第１及び第２の部材１，２、上記第１及び第２の縦プレ
ート７，８、上記第１及び第２の横プレート９，１０、
並びに渦巻バネ４のバネ幅の影響により、上記第１及び
第２の部材１，２は軸方向に捩られ、上記結合ピン３ａ
の変形を誘起し、この結果上記ピン結合部の摩擦力を高
め、展開抵抗トルクを増大させる可能性があるが、実施
例２によれば上記結合ピン３ａに作用する捩りモーメン
トは相殺されてなくなり、何らの変形も誘起されないの
で展開抵抗トルクの増加もなくなるという効果がある。
す展開終了状態での上面図で、実施例１に示す折れ曲り
機構を上記第１及び第２の部材１，２の軸線に対し対称
となる様に２組取り付けた例を示す。実施例１では上記
第１及び第２の部材１，２、上記第１及び第２の縦プレ
ート７，８、上記第１及び第２の横プレート９，１０、
並びに渦巻バネ４のバネ幅の影響により、上記第１及び
第２の部材１，２は軸方向に捩られ、上記結合ピン３ａ
の変形を誘起し、この結果上記ピン結合部の摩擦力を高
め、展開抵抗トルクを増大させる可能性があるが、実施
例２によれば上記結合ピン３ａに作用する捩りモーメン
トは相殺されてなくなり、何らの変形も誘起されないの
で展開抵抗トルクの増加もなくなるという効果がある。
【００１４】
【発明の効果】この発明は以上説明した様に構成されて
いるので展開トルクが展開角に対し単調増加する特性を
有し、このため展開時の衝撃が小さく、軽量で信頼性の
高い折れ曲り展開機構が得られる効果がある。
いるので展開トルクが展開角に対し単調増加する特性を
有し、このため展開時の衝撃が小さく、軽量で信頼性の
高い折れ曲り展開機構が得られる効果がある。
【図１】この発明の実施例１の展開終了状態を示す図で
ある。
ある。
【図２】この発明の実施例１の展開途中状態を示す図で
ある。
ある。
【図３】この発明の実施例１の収納状態を示す図であ
る。
る。
【図４】この発明の実施例２の平面図である。
【図５】従来の折れ曲り展開機構の展開終了状態を示す
図である。
図である。
【図６】従来の折れ曲り展開機構の展開途中状態を示す
図である。
図である。
【図７】従来の折れ曲り展開機構の収納状態を示す図で
ある。
ある。
１ 第１の部材 ２ 第２の部材 ３ 結合ピン ４ 渦巻バネ ５ ブロック ６ 当り面 ７ 第１の縦プレート ８ 第２の縦プレート ９ 第１の横プレート １０ 第２の横プレート
Claims (2)
- 【請求項１】 一端をピン結合された２部材よりなる折
れ曲り材に対し、上記ピン結合点の両側に配置され、一
端を上記部材に取付けられ他端にピン結合点を有す第１
及び第２の縦プレートと、一端を上記第１の縦プレート
にピン結合され他端にピン結合点を有する第１の横プレ
ートと、一端を上記第２の縦プレートにピン結合され他
端を上記第１横プレートにピン結合された第２の横プレ
ートと、上記第１及び第２の横プレートをピン結合する
結合ピンと、一端を上記結合ピンの頭部に取付けられ他
端を上記第１の横プレートに取付けられ、上記第１及び
第２の横プレートを結合ピンまわりに回転させて、上記
折れ曲り部材が展開時に上記第１の横プレートと上記第
２の横プレートがほぼ一直線となる様に設定する渦巻バ
ネとからなる展開機構ユニットを具備した折れ曲り展開
機構。 - 【請求項２】 上記展開機構ユニット２組を、上記折れ
曲り材の両側に上記結合ピンを共有して平行に取り付け
て成る事を特徴とする請求項第１項記載の折れ曲り展開
機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4291288A JP2727892B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 折れ曲り展開機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4291288A JP2727892B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 折れ曲り展開機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06135397A JPH06135397A (ja) | 1994-05-17 |
| JP2727892B2 true JP2727892B2 (ja) | 1998-03-18 |
Family
ID=17766944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4291288A Expired - Lifetime JP2727892B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 折れ曲り展開機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2727892B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5056562B2 (ja) * | 2008-04-18 | 2012-10-24 | 株式会社豊田中央研究所 | 展開構造体及び衝撃吸収装置 |
| JP6949815B2 (ja) * | 2018-12-26 | 2021-10-13 | 豊田鉄工株式会社 | 車両脱出用のガラス破砕具 |
-
1992
- 1992-10-29 JP JP4291288A patent/JP2727892B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06135397A (ja) | 1994-05-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |