JP4112624B2 - ヒンジストラップ - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、一般に組立部品の角度のついた動作を可能とする、部品や部材間のリンク部材に関し、特に２つの結合部材を自動展開可能とし、展開位置から自動でロック可能なヒンジに関する。
背景技術
本発明の好ましい適用分野、つまり宇宙分野において、信頼性の欠如や接触状態の部品同士に発生する摩擦を回避するヒンジによってヒンジ動作可能な衛星のソーラパネルが知られている。加えて、そのようなヒンジは、ソーラパネルを置き換えるための作動手段に固定されている。そのようなタイプのヒンジは、高レベルの摩擦を持っており、パネルを展開するために十分なマージンを確保して範囲を超過して駆動することが必要である。摩擦が低い時には、その後の結果として、展開端での衝撃が大きくなる。このような衝撃を制限するために、ヒンジには速度を適正化するためのシステムに結合される手段が設けられ、それは比較的複雑なヒンジを動かすことに通じる。
そのような欠点を改善する試みとして、米国特許第３３８６１２８号や仏国特許第２６３５０７７号は、複数の弾性のある環状アーチ形断面のブレードであって、各ブレードが夫々の端部において２つのヒンジ部材に固定されているものによって２つのヒンジ部材を接続することを提案している。また、その方法で作られた各ヒンジストラップは、カルパンティエストラップとして知られ、自動で展開するように結合部材間に駆動トルクを供給するように折り曲げられて設計されている。弾性のあるブレードが展開された位置にあるときには、ヒンジ部材同士のロック力が働く。それは自動作動及び自動ロックするヒンジを提供する。
それにもかかわらず、そのタイプのヒンジは展開位置において部材のロック時にコントロールを欠如するという第１の欠点がある。ヒンジストラップがその展開位置に到達すると、開く速度がゼロではないので平衡位置を行き過ぎてアンロックを起したり、或いは弾みでヒンジが再度閉じたりするのを引き起こす可能性がある。
そのようなヒンジでは、ヒンジがロックしている時に衝撃が加わるという他の欠点を持っている。そのようなロック状態では、残余運動エネルギーがヒンジを平衡位置に近づける。それゆえ、リンク片は運動エネルギー量を増加することで増加する大きな力を受ける。そのような応力は、範囲を超過したリンク部材を導き出す。
発明の概要
本発明の目的は、しかるに一般的な技術で２つの部材を結合するように設計されたヒンジストラップを提供することによって上述の欠点を改善することであり、ヒンジがロック状態において衝撃が低減又は略消滅するように、展開位置における部材のロックをコントロールするように設計されたヒンジストラップを用いて、自動作動、自動ロック機能を提供することである。
この目的を達成するため、本発明は減衰能を持つ自動作動及び自動ロックするヒンジストラップを提供することを求めている。
本発明によれば、本発明のヒンジストラップは２つの隣接部材の間に取り付けるように設計され、湾曲した断面に予め形成され、該２つの部材にその２つの端部を介して固着され、折り曲げられた位置と展開位置とを占めるように設計された少なくとも１つの弾性を有するストリップ（３）から構成されるタイプである。
本発明によれば、各弾性を有するストリップは、ヒンジに減衰機能を付与するように、該弾性を有するストリップの１つの面と応力プレートとの間に挟まれた粘性と弾性を併せ持つ材料の層が設けられている。
また、本発明は、本発明のヒンジストラップの組立体を備えるヒンジの提供を目的としている。好ましい実施形態では、ヒンジは、２つの平面を分配された３つのヒンジストラップにより各々構成された第１及び第２の組立体を備える。
様々な他の特徴点は、一例に限定されないように、本発明の実施形態や実行手段を示す添付図面を参照して与えられる以下の記述から明らかである。
【図面の簡単な説明】
図１は、折り曲げられた位置での本発明のヒンジの実施形態を示す破断した概略図である。
図２は、展開位置にあるときの図１に示すヒンジの平面図である。
図３は、本発明のヒンジストラップの詳細な正面図である。
図４は、図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
図５は、図３のＶ−Ｖ断面図である。
図６は、図２のＶＩ−ＶＩ断面図である。
発明を実施するための最良の形態
図１及び２は、あらゆる種類及び適当な形状の２つの隣接する部材又は部品Ａ₁，Ａ₂間に取り付けられるように設計された本発明のヒンジ１の実施形態を示している。ヒンジ１は図１に示す折り曲げられた位置から図２に示す展開された位置に動くように設計され、それゆえ部品Ａ₁，Ａ₂を回動軸Ａまわりに１８０°だけ互いに相対的に移動可能になっている。図１及び２に示す例では、ヒンジ１は、自動作動機能、自動ロック機能及び減衰機能を与えられた本発明の一連のヒンジストラップ２から作られている。
図３乃至５からより明確に示されるように、各ヒンジストラップ２は湾曲した垂直断面を有するように予め形成された弾性を有するストリップ３を備える。例えば、この弾性を有するストリップは円弧状の垂直断面を有する金属テープから作られている。静止状態で又はロック位置において、各弾性を有するストリップ３は湾曲した部分で直線位置を占めると共に、横方向に折り曲げられた位置では、弾性を有するストリップは直線位置又はロック位置に戻るような作動トルクが発生し、その状態を保持する。
本発明によれば、各弾性を有するストリップ３は、該弾性を有するストリップの１つの面３₁と応力プレート５との間に挟まれた粘性と弾性を併せ持つ材料４の層が設けられている。しかるに、粘性と弾性を併せ持つ材料４はストリップ３と応力プレート５の間の全領域にはさまれ又はクランプされている。一例によれば、粘性と弾性を併せ持つ材料４はストリップ３及びプレート５に貼り付いている。ストリップ３とプレート５とはいずれも高い剛性が高く、効果的な減衰を付与することができるように比較的大容量の機械的エネルギーが粘性と弾性を併せ持つ材料内に蓄積されている。粘性と弾性を併せ持つ材料のせん弾力を増加するため、ストリップ３とプレート５には、例えばリベットにより一端で互いに固定されるような手段が用意されている。
ヒンジストラップが開いたときには、つまり折り曲げられた位置から展開位置に移動したときには、粘性と弾性を併せ持つ材料４のせん弾力により放出されたエネルギーがヒンジストラップの減衰に供される。素早く応力をかける機能として粘性と弾性を併せ持つ材料の弾性係数の変動は、開く速度の機能としてヒンジストラップの作動トルクの強度を調整する。それゆえ、ヒンジが開きにくい状態ではほとんどエネルギーが低下せず、ヒンジが簡単に開く状態ではヒンジの変位が大きく減衰される。粘性と弾性を併せ持つ材料は、ヒンジを開くときにロックが安定に維持されるように十分に小さなエネルギーが放出されるように選択される。更に、粘性と弾性を併せ持つ材料は使用温度の全領域において、或いは静止又はほぼ静止状態に関して行われる全ての周波数において効果を発揮する。一例によれば、粘性と弾性を併せ持つ材料は、参照番号ＩＳＤの３Ｍ社で販売されている物質類からのアクリル性ポリマーである。
本発明の特徴点によれば、粘性と弾性を併せ持つ材料４の層と応力プレート５とはストリップの長さより短い長さでストリップに固定されている。ゆえに、粘性と弾性を併せ持つ材料４と応力プレート５とはストリップ３の中央部分に取り付けられ、ストリップ３が２つの末端部３ａ，３ｂを介して突出するようになっている。材料４とプレート５によりカバーされないこれら末端部において、ストラップの折れ曲がりを回避するために、末端部３ａ，３ｂの剛性が増加されている。例えば、ストリップの末端部３ａ，３ｂはストリップの中央部分の幅より大きな幅となっている。ゆえに、ヒンジストラップ２は、粘性と弾性を併せ持つ材料４と応力プレート５に固定された中央部分で折り曲げられるように拘束されている。粘性と弾性を併せ持つ材料でない端部領域でストラップが折り曲がるのを回避することによって、ヒンジストラップは常時減衰機能を付与する位置にある。
本発明の他の特徴点によれば、粘性と弾性を併せ持つ材料４の層と応力プレート５とは、ストリップの内側面に配置されており、内側とは折り曲げられたときのヒンジストラップ２が占める位置に関係している。ゆえに、図１及び４に示されるように、粘性と弾性を併せ持つ材料４の層は、ヒンジが開く方向に関して矢印ｆで示すようにストリップの内側面３₁に配置されている。ヒンジの内側での粘性と弾性を併せ持つ材料４と応力プレート５の位置により、ストラップの端部で粘性と弾性を併せ持つ材料４に与えられる引張力を回避可能になっている。
本発明の他の特徴点によれば、粘性と弾性を併せ持つ材料４の層と応力プレート５は、はがれる虞を低減するように面取り又は先端切りされた末端部を有する（図３）。
本発明の他の特徴点によれば、粘性と弾性を併せ持つ材料４の層は、弾性を有するストリップ３に取り付けられ、材料がヒンジストラップが折り曲げられた位置にあるときに応力がかからないようになっている。この端部において、折り曲げられた位置にあると同時に、粘性と弾性を併せ持つ材料が弾性を有する部材に取り付けられている。
本発明のヒンジストラップは、適切な手段によってその端部３ａ，３ｂを介してＡ１，Ａ２に結合された部材に取り付けられている。好ましい実施形態では、図４に示すように、端部３ａ，３ｂは結合された部材Ａ₁，Ａ₂内部に埋めこまれることにより取り付けられている。
図１、２及び６は、２つの片Ａ₁，Ａ₂からヒンジ１を作る本発明のヒンジストラップ２の好ましい実施形態を示している。ヒンジ１は、上述した種類の一連のヒンジストラップ２を備え、好ましくは３つのヒンジストラップ２により各々構成された第１の組立体Ｉと第２の組立体IIを備え、１つのストラップ２は一方の平面Ｐ₁に取り付けられると共に、他の２つのストラップ２は平面Ｐ₁からオフセットした他方の平面Ｐ₂に取り付けられる。平面Ｐ₁に配置された各ストラップ２は、平面Ｐ₂に配置された他の２つのストラップ間の中間にある水平面に配置されている。
図６により正確に示されるように、ストラップ２は、平面Ｐ₁，Ｐ₂に配置されたストラップ２の凹状側が反対方向に向くように取り付けられている。加えて、平面Ｐ₁に配置されたソールストラップは、折り曲げられた位置でその凹状側が外方を向くような方法にて取り付けられている。そのような状態下では、平面Ｐ₁に配置されたソールストラップは、平面Ｐ₂に配置された２つのストラップによって発生するトルクより大きな作動トルクを付与する。
上記例では、部材Ａ₁，Ａ₂がストラップ２により単一のヒンジとされる。通常では、ガイドシステム、例えばヒンジ軸やボール＆ソケット機構によって、部材Ａ₁，Ａ₂が互いに接続されると考えられる。
産業上の利用可能性
本発明は、例えば衛星のソーラパネルや望遠鏡、反射望遠鏡、送信アンテナ等のカバー等の宇宙で利用される部材用の、自動作動及び自動ロックするヒンジの分野において特に有利な応用分野に関連する。本発明の他の多くの応用分野は、自動作動及び自動ロックするヒンジによって共に組み立てられる部品において認められる。一例によれば、ロボット工学が挙げられる。

Claims (9)

1. ２つの隣接部材（Ａ₁，Ａ₂）の間に取り付けられ、折り曲げ可能で且つ該折り曲げられた位置から展開した位置への戻り動作が可能なヒンジストラップであって、該ヒンジストラップは、湾曲した断面に予め形成され、該２つの隣接部材にその２つの末端部分（３ａ，３ｂ）を介して固着されるように設計された少なくとも１つの弾性を有するストリップ（３）から構成されるタイプであり、
   前記ストラップは、ヒンジに減衰機能を付与するように、前記弾性を有するストリップ（３）の１つの面と応力プレート（５）との間に挟まれた粘性と弾性を併せ持つ材料（４）の層が設けられていることを特徴とするヒンジストラップ。
2. 前記粘性と弾性を併せ持つ材料（４）の層は、前記ヒンジストラップが前記折り曲げられた位置を占めているときに、前記ストリップの内側面（３₁）に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のヒンジストラップ。
3. 前記粘性と弾性を併せ持つ材料（４）の層と前記応力プレート（５）とは、前記ストリップ（３）より短い長さで該ストリップの中央部分に取り付けられ、該ストリップの２つの末端部分（３ａ，３ｂ）が突出するように構成され、前記２つの隣接部材の間に取り付けられた末端部分の折れ曲がりを回避するために、該末端部分の剛性が増加されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒンジストラップ。
4. 前記粘性と弾性を併せ持つ材料（４）の層と前記応力プレートの末端部分は、面取りされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヒンジストラップ。
5. 前記応力プレート（５）と前記弾性を有するストリップ（３）の各端部が互いに固定され、該弾性を有するストリップ（３）のせん弾力を増加することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヒンジストラップ。
6. 前記弾性を有するストリップは、該ストリップの２つの末端部分が前記２つの隣接部材に埋めこまれることにより取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のヒンジストラップ。
7. 前記２つの隣接部材の間には、前記ヒンジストラップが少なくとも１つ取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のヒンジストラップ。
8. 前記２つの隣接部材の間には、各々が３つの前記ヒンジストラップ（２）により構成された第１及び第２の組立体（Ｉ，II）が取り付けられ、該第１及び第２の組立体を構成する３つのヒンジストラップ（２）のうち、１つのヒンジストラップは、前記２つの隣接部材の垂直方向に沿う一方の平面（Ｐ₁）に取り付けられ、他の２つのヒンジストラップは、該一方の平面からオフセットした他方の平面（Ｐ₂）に取り付けられることを特徴とする請求項７に記載のヒンジストラップ。
9. 前記他方の平面（Ｐ₂）に配置されたストラップ（２）は、前記一方の平面（Ｐ₁）に配置された各ストラップ（２）の凹状側に対して反対方向に向いた凹状側を有することを特徴とする請求項８に記載のヒンジストラップ。

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