JPH02283598A - 展開型トラス構造及び展開力を有するヒンジ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、収納状態から２次元的に展開可能な展開型ト
ラス構造及び展開力を有するヒンジ機構に関するもので
ある。

〔従来技術〕

宇宙用大型アンテナや太陽光集光器等に用いられる展開
型構造物は、打上げ時コンパクトに収納可能で且つ宇宙
空間で２次元的に展開可能であることが必要であり、こ
の展開構造物として展開パネル式のもの、金属メツシュ
とフレーム構造とを組合せたもの（例えば、特開昭６２
−１５９０４号公報参照）、展開型トラス構造からなる
ものなど種々提案されている。

この展開型構造物は宇宙空間で２次元的に展開され、そ
の表面に反射面を形成するため反射膜材などが設けられ
るが、宇宙用大型アンテナや太陽光集光器の場合反射膜
材は全体として放物面に形成される。

上記展開型構造物で宇宙用大型アンテナ等を形成するう
えで、展開型パネル式のもの或いは金属メツシュとトラ
ス構造を組合せたものではその展開面積に限界があるが
、展開型構造物をトラス構造で構成する場合には、大型
の構造物に展開でき、構造物全体の剛性が高く且つトラ
ス部材長を適宜設定することにより所望の曲面形状に展
開でき且つ反射面精度を高く維持し得るなど種々の特徴
を備えているので、展開型トラス構造は最も有望視され
ている。

上記宇宙用展開型構造物に用いる展開型トラス構造とし
て種々の型式のものが提案され、例えば特開昭６１−２
３８５９７号公報には、八面体トラス構造を基本構成と
する展開型トラス構造が記載され、またＮＡＳＡのＨ，
Ｇ、Ｂｕｓｈ等及びロッキード社のＲ，Ｒ，Ｊｏｈｎｓ
ｏｎなどの共著で文献ｒ　ＬａｒｇｅＳｐａｃｅ　Ａｎ
ｔｅｎｎａ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＋　１９８４年１２
月４−６」に発表した論文’５ｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｌ
ｙ　ＤｅｐｌｏｙａｂｌｅＴｅｔｒａｈｅｄｒａｌ　Ｔ
ｒｕｓｓ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ　Ｊには、四面体トラス
構造を基本構成とする展開型トラス構造が記載されてい
る。

一方、上記のように四面体トラス構造を基本構成とする
展開型トラス構造を収納状態にして打上げて宇宙空間で
展開する為に、通常展開したときの上面側の多数の上面
トラス部材のスパン中央部及び下面側の多数の下面トラ
ス部材のスパン中央部には夫々ヒンジ機構が設けられ、
収納状態において上面及び下面トラス部材は相対的に所
定角度回動させた屈曲位置に保持され、展開状態におい
て上面及び下面トラス部材は直線状の伸長位置に切換え
られる。

上記の論文の展開型トラス構造では、上記ヒンジ機構と
して通常の単なるヒンジ結合部が用いられ、トラス部材
は２つ折り状に屈曲した屈曲位置から伸長位置に切換え
られる。

一方、展開型トラス構造を宇宙空間で自動釣に展開させ
る為の展開力付与機構として、上記の論文の展開型トラ
ス構造では、四面体トラスの各節点部の節点ヒンジ機構
に展開同期機構と複合化して設けられた展開力付与機構
であって、ガイドロッドと、ガイドロッドに可動に外装
されたスライダ及びダンパ及び圧縮コイルバネと、スラ
イダと各トラス部材を連結する同期リンクなどからなる
展開力付与機構が記載されている。

一方、特開昭５９−７７１１９号公報には、展開力付与
機能を有する展開ヒンジ機構であって、１対の部材の端
部を支軸を介してヒンジ結合するとともに１対のリンク
部材を介してリンク結合し、支軸の回りに展開付勢用の
第１スプリングを装着し、またリンク結合部に展開状態
保持用の第２スプリングを装着し、１対の部材を２つ折
り状に屈曲した屈曲位置において第１スプリングにより
展開力を付与し、また直線状に展開した伸長位置におい
て第２スプリングにより伸長状態を保持する付勢力を付
与するようにした展開ヒンジ機構が記載されている。

〔発明が解決しようとする課題］ 上記公報及び論文に記載の展開型トラス構造では、反射
面を構成する個々のセルの形状が三角形であることから
、平面状反射面等を形成するときには特に問題がないが
、放物面など曲面状反射面をトラス部材に取付けた反射
膜材で形成するときには各セルの曲面形状精度を高める
ことが困難で大型アンテナ等の性能低下が避けられない
。仮に、セル形状が四角形の場合にも同様である。

上記論文の四面体トラス構造は、反射面のセル形状が三
角形をなして細分化されるので反射面側のトラス部材の
部材数が多くなるだけでなく、反射面側のトラス部材は
折り曲げヒンジ機構で屈伸可能なものなのでヒンジ機構
はトラス部材の部材数に応じて多くなり、重量が増加し
且つ製作コストが全体として高価になる。

上記の論文の展開型トラス構造では、ヒンジ機構として
展開力付与機能のないヒンジ結合部を用い、節点ヒンジ
機構に展開同期機構と複合化された展開力付与機構を用
いているが、例えば６本の上面トラス部材と３本の傾斜
トラス部材に一括して展開力を付与するので、ガイドロ
ッド、スライダ、ダンパ及びコイルバネなどが大型化す
ること、コイルバネが強力なものなので大きなダンパを
必要とすること、コイルバネからダンパを介してスライ
ダに作用する展開力を同期リンクの圧縮軸力を介してト
ラス部材に伝達するので同期リンクが大型化することな
どの問題がある。

上記特開昭５９−７７１１９号公報の展開ヒンジ機構で
は、１対のリンク部材を必要とするのでヒンジ機構が大
型化し重くなること、屈曲位置のときにも伸長位置のと
きにも１対のリンク部材がトラス部材の外側へ大きく突
出するので、収納状態における展開型トラス構造が全体
として大型化し打上げコストが高価になること、屈曲位
置から所定角度展開しないうちは第１スプリングの展開
力に対して第２スプリングが展開を妨げるように作用す
るので、大きな展開力の必要な展開開始初期における展
開力が低下することなどの問題がある。

本発明の目的は、小型・軽量でパイプ状のトラス部材内
スペースを有効活用し得るような展開力を有するヒンジ
機構及びこのヒンジ機構を組込んだ展開型トラス構造を
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

第１請求項に係る展開型トラス構造は、収納状態から展
開可能な展開型トラス構造において、上記展開型トラス
構造は、展開力を有するヒンジ機構で連結され且つ収納
状態のときに２つ折り状に屈曲されるとともに展開状態
のときに直線状に伸びる複数のトラス部材を備え、上記
各展開力を有するヒンジ機構は、１対の分割トラス部材
の端部同士を回動自在に連結する支軸と、１対の分割ト
ラス部材内に亙って配設されるとともに一端が一方の分
割トラス部材にまた他端が他方の分割トラス部材に夫々
固定された弾性部材と、上記支軸の外周側に配設され、
収納状態のときに弾性部材を案内してその経路を展開状
態のときよりも長く保持する案内部材とを備え、収納状
態のときに案内部材によって案内されて弾性変形した弾
性部材の弾性力で再分割トラス部材に展開力を付与する
ように構成されているものである。

第２請求項に係る展開型トラス構造は、基本的に第１請
求項と同様の構成を備えているうえ、更にその展開型ト
ラス構造は、展開したときに、倒立正六角錐の上面の各
辺の両端の節点と上記正六角錐の頂部節点と上記正六角
錐に隣接し且つ上記各辺を共有する倒立正六角錐の頂部
節点とで決定される６個の四面体と、上記各節点とこの
節点に対応する各３個の頂部節点とで決定される６個の
四面体とを形成する四面体トラス構造を基本構成として
備えている。

第３請求項に係る展開力を有するヒンジ機構は、ロンド
状の１対の部材を直線状に伸した伸長位置と両部材を相
対的に所定角度回動させた屈曲位置とに切換自在に両部
材の端部同士を支軸を介して連結するヒンジ機構におい
て、１対の部材内に亙って配設されるとともに一端が一
方の部材にまた他端が他方の部材に夫々固定された弾性
部材と、上記支軸の外周側に配設され、屈曲位置のとき
に弾性部材を案内してその経路を伸長位置のときよりも
長く保持する案内部材とを備え、屈曲位置のときに案内
部材によって案内されて弾性変形した弾性部材の弾性力
で両部材に展開力を付与するように構成されているもの
である。

〔作用〕

第１請求項に係る展開型トラス構造においては、展開力
を有するするヒンジ機構で連結され且つ収納状態のとき
に２つ折り状に屈曲されるとともに展開状態のときに直
線状に伸びる複数のトラス部材を備えているので、上記
複数のトラス部材を夫々２つ折り状に屈曲させることに
より体積効率よく折り畳んだ収納状態にすることが出来
、また複数のトラス部材を夫々直線状に伸ばすことによ
り展開状態にすることが出来る。

上記展開力を有するヒンジ機構において、収納状態のと
きに案内部材により案内される弾性部材の経路が展開状
態のときよりも長くなって弾性部材が弾性変形し、その
弾性力で１対の分割トラス部材に展開力が付与されるの
で、展開型トラス構造は複数の展開力を有するヒンジ機
構の展開力で展開状態に展開することになる。

上記展開力を有するヒンジ機構では弾性部材と案内部材
とからなる簡単かつ軽量な機構で分割トラス部材に展開
力を付与することが出来るうえ、分割トラス部材内の空
間を有効活用して弾性部材を配設するので、ヒンジ機構
を小型化して展開型トラス構造の全体ボリュームを小さ
くすることが出来る。

第２請求項に係る展開型トラス構造においては、基本的
に第１請求項と同様の作用が得られる。更に、１２個の
四面体を形成する四面体トラス構造を基本構成としてい
るので、剛性が高く振動しにくく軽量化が可能なものと
なる。

加えて、展開状態において反射面側となる上面の個々の
セルの形状は正六角形なので、放物面など曲面状の反射
面との適合性に優れ、曲面状反射面の形状精度を高める
ことが出来るので、アンテナなどの性能を向上させるこ
とが出来る。

更に、セル形状が正六角形故に上面トラス部材の部材数
を低減することが出来るので、その分だけ軽量化でき宇
宙への打上げコストと製作コストを低減することが出来
る。

第３請求項に係る展開力を有するヒンジ機構においては
、屈曲位置のときに案内部材により案内される弾性部材
の経路が伸長位置のときよりも長くなって弾性部材が弾
性変形し、その弾性力で１対の部材に展開力が付与され
る。

しかも、この展開力を有するするヒンジ機構では、弾性
部材と案内部材とからなる簡単且つ軽量な機構で１対の
部材に展開力を付与することが出来るうえ、１対の部材
内の空間を有効活用して弾性部材を配設するのでヒンジ
機構を小型化・軽量化することが出来るうえ、弾性部材
や案内部材が部材の外部へ突出しないように構成できる
ので収納状態の体積を小さくすることが出来る。

（発明の効果〕 第１請求項に係る展開型トラス構造によれば、上記〔作
用〕の項で説明したように、展開力を有するヒンジ機構
が簡単かつ軽量な機構で展開力を付与するようになって
おり、しかもその展開力を付与する弾性部材がトラス部
材内の空間を有効活用して配設されているので、展開型
トラス構造の総部材数を低減し且つ軽量化し、収納状態
のときの全体ボリュームを小さくすることが出来る。

第２請求項に係る展開型トラス構造によれば、上記〔作
用〕の項で説明したように、基本的に第１請求項と同様
の効果が得られる。更に、展開状態における上面の個々
のセル形状を正六角形に形成することにより、反射膜材
で形成される曲面状反射面との適合性を高め、反射面の
形状精度を高め、アンテナ等の性能を向上させることが
出来る。

更に、上面トラス部材の部材数を低減して軽量化を図り
、宇宙への打上げコストと製作コストを低減することが
出来る。

第３請求項に係る展開力を有するヒンジ機構によれば、
上記〔作用〕の項で説明したように、弾性部材と案内部
材とからなる簡単且つ軽量な機構で展開力を付与するこ
とが出来、ヒンジ機構を軽量化することが出来、１対の
部材内の空間を有効活用して弾性部材を配設するので、
ヒンジ機構を小型化することが出来る。

〔実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

本実施例は、コンパクトに折り畳んだ収納状態で宇宙空
間へ打上げ、宇宙空間で２次元的な拡がりを持つプレー
ト状のトラス構造に展開して宇宙用大型アンテナや太陽
光集光器などに使用される展開型トラス構造に本発明を
適用した場合の一例である。

第１図は、この展開型トラス構造の基本構成である展開
型トラス構造ユニットＴを示すものであり、第１図（ａ
）はトラス構造ユニットＴを折り畳んだ収納状態、第１
図（ｄ）トラス構造ユニッＩ−Ｔの展開状態を示し、第
１図■）及び第１図（Ｃ）は夫々収納状態から展開状態
へ移る途中の状態を示している。

次に、上記トラス構造ユニットＴの展開状態における骨
組構造について、第１図（ｄ）に基いて説明する。

このトラス構造ユニットＴは、その中央部には６辺を形
成する６本の上面トラス部材ｌ（以下、部材１という）
と６本の稜トラス部材２（以下、部材２という）とで倒
立正大角錐が形成され、部材１同士は各節点Ｐ１におい
てヒンジ接合され、６本の部材２は頂部節点Ｐ２におい
てヒンジ結合されている。更に、上記倒立正大角錐の外
側に各部材１を共有して形成される倒立正大角錐の頂部
節点Ｐ２ｍと中央部の頂部節点Ｐ２とが下面トラス部材
３（以下、部材３という）で連結されるとともに、相互
に隣接する頂部節点Ｐｅａ同士が部材３と同機能の下面
トラス部材３Ａ（以下、部材３Ａという）で連結され、
また各頂部節点Ｐｅａとそれに対応する各部材１の両端
の節点Ｐ１　とが部材２と同機能の稜部材２Ａ（以下、
部材２Ａという）で連結されている。

従って、このトラス構造ユニットＴは、各部材１の両端
の節点Ｐ１　・Ｐ、と頂部節点Ｐ２とこの部材１を共有
する倒立正大角錐の頂部節点Ｐｐｍとで決定される６組
の四面体と、各節点Ｐ、とこの節点Ｐ１に対応する３個
の頂部節点Ｐ２　・Ｐ。

Ｐ２１とで決定される６個の四面体とを形成する四面体
トラス構造になっている。

上記トラス構造ユニットＴを基本構成とし、第２図に示
すように、頂部節点Ｐ２を有する倒立正大角錐の外側に
頂部節点Ｐ　Ｚｉを夫々有する６個の倒立正大角錐を構
成し、更にそれらの外側にも同様に多数の倒立正大角錐
を構成していくことにより、上面には多数の正六角形状
のセルを有する２次元的な拡がりを持つプレート状のト
ラス構造ＴＣ（以下プレート状トラス構造ＴＣという）
を構成することが出来る。

上記２次元展開型トラス構造ＴＣは用途に応じてその上
面及び下面が平面をなすように或いは部材長を適宜設定
することにより放物面などの曲面をなすように構成され
るが、何れの場合にも多数の正六角形セルからなる上面
に反射膜部材などが取付けられ電波反射面或いは太陽光
集光面等として活用される。

第３図に示すように、トラス構造ユニットＴの部材１・
２・２Ａ・３・３Ａの夫々は例えば表面にアルマイト層
を形成したアルミニウム製パイプ材で構成され、部材１
のスパン中央部及び部材３・３Ａのスパン中央部には夫
々後述のヒンジ機構１０が設けられ、部材ｌは直線状に
伸した伸長位置と２つ折り状に下方へ屈曲させた屈曲位
置とに切換自在に構成され、また部材３・３Ａは直線状
に伸した伸長位置と上方へ２つ折り状に屈曲させた屈曲
位置とに切換自在に構成されている。

上記頂部節点Ｐ２には、下面内の放射状の６本の部材３
及び正六角錐の稜に位置する６本の部材２をヒンジ結合
する頂部節点ヒンジ機構２０が設けられ、この頂部節点
ヒンジ機構２０に付随する頂部節点展開同期機構３０が
設けられている。尚、各頂部節点Ｐｅｍにも上記と同様
の頂部節点ヒンジ機構２０及び頂部節点展開同期機構３
０が設けられている。

更に、各節点Ｐ１には、上面内の放射状の３本の部材１
及び正六角錐の稜に位置する３本の部材２・２Ａをヒン
ジ結合する節点ヒンジ機構４０が設けられ、この節点ヒ
ンジ機構４０に付随する節点展開同期機構５０が設けら
れている。

上記頂部節点ヒンジ機構２０及び頂部節点展開同期機構
３０について、第４図に基いて説明する。

頂部節点Ｐ２の頂部節点部材２１の上端外周部には６個
の第１結合部２２が円周６等分位置に放射状に突設され
、頂部節点部材２１の下端外周部には第１結合部２２よ
りも長い６個の第２結合部２３が第１結合部２２から３
０度位相をずらした円周６等分位置に放射状に突設され
、各第１結合部２２にはそれに直交する水平のピン２４
を介して部材２の下端部の１対の結合片２ａが回動自在
に連結され、また各第２結合部２３にはそれに直交する
水平のピン２５を介して部材３の端部の１対の結合片３
ａが回動自在に連結されている。但し、第４図には同様
の部材を省略し、１本の部材２・３を連結した状態を示
しである。上記トラス構造ユニットＴでは、第６図に示
すように収納状態において、６本の部材２と６本の部材
３が鉛直方向に向けて折り畳まれたときに、６本の部材
２の外側に６本の部材３が円周６等分位置で外接するよ
うに第１結合部２２と第２結合部２３の半径方向長さが
設定されている。

上記頂部節点展開同期機構３０は、トラス構造ユニット
Ｔを展開するときに、６本の部材２と６本の部材３とが
等しい展開度で展開するように同期させる為のものであ
り、第４図に示すように、頂部節点部材２１の中央部に
鉛直向きの案内孔３１が形成され、ガイドロッド３２（
これが、同期用基準ロッドに相当する）は案内孔３１に
上下摺動自在に挿通装着され、ガイドロッド３２の上端
部にはリンク連結具３３が外嵌固着され、リンク連結具
３３の上端外周部には６本の部材２に夫々臨む２又状の
第１連結部３４が放射状に突設され、また第１連結部３
４の下方へ所定路離隔てた位置でリンク連結具３３の下
端外周部には６本の部材３に夫々臨む２又状の第２連結
部３５が放射状に突設されている。

一方、部材２の下端付近のガイドロッド３２に対面する
部分には所定長さのスリット３６が軸方向に形成され、
部材２が仮想線で図示の収納位置から実線で図示の展開
位置に展開するときに部材２の軸心が移動する展開面に
金属製の細いロッドからなる第１リンク部材３７（これ
が、軸力部材に相当する）が配設され、第１リンク部材
３７の上端部は対応する第１連結部３４に展開面と直交
するピン３７ａを介して回動自在に連結されるとともに
、第１リンク部材３７の下端部のリング金具３７ｂはス
リット３６の上端部から部材２内へ導入され、スリット
３６の下端付近で展開面と直交する水平のピン２ｂを介
して部材２に回動自在に連結されている。但し、リング
金具３７ｂを省略し、第１リンク部材３７の下端部を直
接ビン２ｂに枢着してもよい。このことはリング金具に
ついても同様である。

、部材３の端部付近の上面側部分には所定長さのスリッ
ト３８が軸方向に形成され、部材３が仮想線で図示の収
納位置から実線で図示の展開位置に展開するときに部材
３の軸心が移動する展開面に第１リンク部材３７よりも
長い金属製の細いロッドからなる第２リンク部材３９（
これが、軸力部材に相当する）が配設され、第２リンク
部材３９の上端部は対応する第２連結部３５に展開面と
直交するピン３９ａを介して回動自在に連結されるとと
もに、第２リンク部材３９の下端部のリング金具３９ｂ
はスリット３８のガイドロッド３２例の端部付近で展開
面と直交するピン３ｂを介して部材３に回動自在に連結
されている。

上記第１及び第２リンク部材３７・３９の長さ、ピン２
ｂ・３ｂの取付位置、第１及び第２結合部２２・２３の
半径方向長さ及び高さ位置、及び第１及び第２連結部３
４・３５の半径方向長さ及び相互高さ位置などの幾何学
的構成は適切に設定されており、トラス構造ユニッ）Ｔ
を収納状態から展開するときに６本の部材２と６本の部
材３が等しい展開度を保ち乍ら同期して展開するように
なっている。

次に、上記節点ヒンジ機構４０及び節点展開同期機構５
０について第５図に基いて説明する。

節点Ｐ＋の節点部材４１の上端部には相互に１２０度の
開角をなして３個の第１結合部４２が放射状に突設され
、節点部材４１の第１結合部４２の下方に隣接する部分
には第１結合部４２同士の中間に夫々対応し且つ第１結
合部４２よりも細く長い３個の第２結合部４３が放射状
に突設され、各第１結合部４２にはそれに直交する水平
のピン１ａを介して部材１の端部の１対の結合片１ｂが
回動自在に連結され、また各第２結合部４３にはそれに
直交する水平のピン２Ｃを介して部材２・２Ａの上端の
１対の結合片２ｄが回動自在に連結されている。尚、ト
ラス構造ユニットＴの単体の場合、１対の部材２Ａ間の
上方の第１結合部４２には部材１が未だ結合されていな
い。

上記節点展開同期機構５０は、トラス構造ユニットＴを
展開するときに、２本の部材１と３本の部材２・２人と
が等しい展開度で展開するように同期させる為のもので
ある。

上記節点部材４１の中央部に鉛直向きの案内孔５２が形
成され、ガイドロッド５３（これが、同期用基準ロッド
に相当する）は案内孔５２に上下摺動自在に挿通装着さ
れ、ガイドロッド５３の下端部にはリンク連結具５１が
外嵌固着されている。

上記リンク連結具５１は、上下に所定長さを有し、その
上端部には部材１に対応する３個の２又状の第１連結部
５４が放射状に突設され、またリンク連結具５１の下端
部には部材２・２Ａに対応する３個の２又状の第２連結
部５５が放射状に突設されている。

前記頂部節点展開同期機構３０と同様に、部材１が収納
位置から展開位置へ展開するときの部材１の軸心の展開
面内に第１リンク部材５６が配設され、第１リンク部材
５６の上端部のリング金具はピンｌｃを介して部材ｌに
連結され、また第１リンク部材５６の下端部は対応する
第１連結部５４に連結されている。

部材２・２Ａが収納位置から展開位置へ展開するときの
部材２・２Ａの軸心の展開面内に第２リンク部材５７が
配設され、第２リンク部材５７の外側の上端部のリング
金具は部材２・２Ａの内側の１対のブラケット５８にピ
ン２ｅを介して連結され、また第２リンク部材５７の内
側の下端部は対応する第２連結部５５に連結されている
。

上記第１及び第２リンク部材５６・５７の長さ、ピンＩ
Ｃ・２ｅの取付位置、第１及び第２結合部４２・４３の
半径方向長さ及び高さ位置、第１及び第２連結部５４・
５５の半径方向長さ及び相互の高さ位置などの幾何学的
構成は適切に設定されており、トラス構造ユニットＴを
収納状態から展開するときに２本の部材１と３本の部材
２・２Ａとが等しい展開度を保ち乍ら同期して展開する
ようになっている。

次に、上記部材１・３・３Ａの各スパン中央部に設けら
れるヒンジ機構１０について、第１２図〜第１４図に基
いて説明するが、これらのヒンジ機構１０は同様のもの
なので、部材３Ａのヒンジ機構１０について説明する。

第１２図に示すように、部材３Ａをスパン中央部で２分
割した分割部材３Ａ、と分割部材３ＡＺの相対向する端
面には、展開状態において直線状に伸長した伸長位置と
なったときに相互に当接する当接面３Ｃが形成され、一
方の分割部材３　Ａ　Ｉの端部には１対の鉛直のブラケ
ット１１が一体的に固着され、再当接面３ｃと分割部材
３Ａ、　　・３Ａ２の下端との交差部を軸心とする水平
の支軸１２が両ブラケット１１に亙って架着され、支軸
１２はその一端の頭部１２ａと他端部に螺着しだ係止具
１２ｃとで軸方向に移動しないように規制されている。

他方の分割部材３Ａ２の端部は両ブラケット１１間に配
設され、分割部材３　Ａ　２の端部に固着された部分円
筒状のブツシュ部材１３が支軸１２に回動自在に外嵌さ
れ、これにより分割部材３　Ａ　＋・３Ａ、は実線で図
示の伸長位置と仮想線で図示のように２つ折り状に折り
曲げた屈曲位置とに切換自在に構成されている。尚、第
１２閏では便宜上分割部材３　Ａ　ｚを分割部材３Ａ、
の方へ１８０度回動して屈曲位置にしたように図示した
が、実際には屈曲位置のとき両分割部材３ＡＩ　・３Ａ
２は共に鉛直姿勢となる。

更に、ブツシュ部材１３の軸方向中央部の外周部には、
半円周環状の案内部材１４が伸長位置のときに分割部材
３Ａ、側に位置するように配設されてブツシュ部材１３
に固着され、案内部材１４の外周部には■溝１４ａが形
成されている。

更に、屈曲位置にある分割部材３　Ａ　＋　　・３Ａ２
に展開力を付与する為の弾性部材として、両分割部材３
　Ａ　＋　　・３Ａ２内にワイヤ１５とその両端部に夫
々連結されたコイルバネ１６とが設けられ、これらは当
接面３Ｃに対して略対称に配設され、分割部材３Ａ、内
のコイルバネ１６の端部はビン１６ａを介して分割部材
３Ａ、に固定され、分割部材３Ａ２内のコイルバネ１６
の端部はビン１６ａを介して分割部材３Ａｚに固定され
、伸長位置のときにも両コイルバネ１６は若干弾性的に
伸びた状態になっていて、このときワイヤ１５は案内部
材１４の上側に位置して案内部材１４の上端部の■溝１
４ａに係合している。

ここで、トラス構造ユニットＴが収納状態つまり両分割
部材３　Ａ　＋　　・３Ａｚが屈曲位置のとき、案内部
材１４が支軸１２に対して分割部材３Ａ・３　Ａ　２と
反対側に位置し、案内部材１４のＶ溝１４ａに係合して
いるワイヤ１５の経路が長くなり、両コイルバネ１６が
大きく弾性変形して伸びた状態になっているので、ワイ
ヤ１５に大きな張力が作用し、支軸１２の軸心から■溝
１４ａまでのレバー長に張力を掛けて得られる回転モー
メントが各分割部材３Ａ、　　・３Ａ、に作用し、その
回転モーメントで両分割部材３　Ａ　＋　　・３Ａ２に
展開力が付与される。

更に、屈曲位置から伸長位置に切換えられたときに、両
分割部材３Ａ、　　・３Ａ２を伸長位置に固定する為の
ロック機構１７が次のように設けられている。

分割部材３Ａ２のうちの両ブラケット１１の内側の部分
には支軸１２と平行な１対のビン孔３ｄが透設され、両
ブラケット１１には伸長位置のときにピン孔３ｄに同心
に連なるピン孔１１ａが夫々形成され、各ピン孔３ｄに
内方より鍔付ピン１８が摺動自在に装着され、これら鍔
付ビン１８の鍔部１８ａ間に圧縮コイルバネ１９が装着
され、両鍔付ビン１８はコイルバネ１９で外方へ付勢さ
れている。

屈曲位置のときに各鍔付ビン１日の外端はブラケット１
１の内面に当接して係止され、屈曲位置から伸長位置へ
展開する途中においても各鍔付ピン１８はブラケット１
１の内面に当接しつつ移動し、伸長位置になると各鍔付
ピン１８の外端部が対応するピン孔３ｄに嵌合して両分
割部材３Ａ。

・３Ａ２が伸長位置にロックされる。

次に、上記トラス構造ユニットの作用について説明する
。

上記トラス構造ユニットＴは、１２個の四面体を形成す
るトラス構造なので、剛性が高く安定したトラス構造と
なり、単位重量当りの基本振動数が高くなる。

また、このトラス構造ユニットＴの上面は正六角形セル
となるので、トラス構造ユニットＴを多数組合せたプレ
ート状トラス構造ＴＣの上面に反射膜材を設けて、放物
面など曲面状反射面を形成する場合に、部材ｌと反射膜
材との適合性がよく、大型アンテナや太陽光集光器の性
能を高めることが出来る。更に、四面体トラス構造で三
角形セルとする場合に比較して上面トラス部材の部材数
を節減することが出来る。

前記頂部節点ヒンジ機構２０、節点ヒンジ機構４０及び
ヒンジ機構１０を設けたので、第１図（ａ）の収納状態
に体積効率よく収納することが出来、この収納状態から
第１図（ｄ）の展開状態に展開することが出来る。この
ことは、トラス構造ユニットＴを多数組合せたプレート
状トラス構造ＴＣについても同様である。

尚、第６図は収納状態のトラス構造ユニッ）Ｔの頂部節
点Ｐ２の部分の平面図であるが、この状態において部材
３は部材２の外側に位置するので部材３に連結された第
２リンク部材３９と部材２との干渉を防ぐ為に、第４図
に図示のように部材２の表面部の所定個所にはリンク部
材挿通溝３９Ｃが凹設されている。第７図・第８図は夫
々収納状態のトラス構造ユニッＩ−Ｔの底面図及び平面
図である。

前記頂部節点展開同期機構３０と節点展開同期機構５０
を設けたので、トラス構造ユニットＴを収納状態から展
開するときに、全部の頂部節点Ｐ２　・Ｐｅａにおいて
部材２・２Ａ及び部材３・３Ａが同期して展開し、全部
の節点Ｐ１において部材ｌ・２・２Ａが同期して展開す
る。尚、この展開時の展開力は既述のようにヒンジ機構
ｌＯに設けたコイルバネ１６の弾性力で発生する。

ここで、トラス構造ユニットＴを展開するときに、第９
図に示すように各ヒンジ機構１０のヒンジ点間に幾何学
的にズレ量ｄが発生するが、これについて第１０図のよ
うなモデルにて解析した結果、第１１図のような結果が
得られ、上記ズレ量ｄが微小量なので分割部材３Ａ、　
　・３Ａ２、第１及び第２リンク部材５６・５７の微小
弾性変形により吸収されることになる。

上記頂部節点展開同期機構３０の第２リンク部材３９及
び節点展開同期機構５０の第１リンク部材５６は張力部
材なので伸縮しないようなワイヤ等で代用することも可
能で、何れにしても小型・軽量化することが出来る。

尚、上記実施例を次のように部分的に変更してもよい。

（１）前記展開力を有するヒンジ機構１０は、第１図に
図示のような四面体展開型トラス構造以外に種々の構造
の展開型トラス構造（例えば、展開同期機構３０・５０
を備えていない展開型トラス構造）にも同様に適用する
ことができる。トラス部材としてはチタン合金製パイプ
材を用いることもあり得る。

更に、ヒンジ機構１０は、宇宙用の展開型トラス構造以
外に地球上で用いられる種々のパイプ構造物のヒンジ機
構として適用し得ることは言うまでもない。

（２）頂部節点や節点の展開同期機構３０・５０の第１
及び第２リンク部材３９・５６には圧縮軸力は作用せず
張力のみ作用するのでこれらは可撓性のワイヤなどで構
成してもよい。

（３）　　ヒンジ機構１０のワイヤ１５としては複数の
又は１本のピアノ線からなる可撓性のワイヤを用いても
よく、また１本のコイルバネ１６を省略してワイヤ１５
の一端部をピン１６ａに固定してもよい。　また、伸長
位置のときのコイルバネ１６の弾性力を大きく設定して
伸長位置に保持する保持力を発生させる構成にしてもよ
い。或いは、ワイヤとコイルバネとからなる別の弾性部
材を同様に配設し、その弾性部材は案内部材に係合させ
ずにブツシュ部材１３の外周に案内させ且つその弾性変
形量を大きく保持し、その弾性部材で大きな展開保持力
を発生させる構成にしてもよい。尚、コイルバネ１６の
代わりに種々の弾性部材（例えば、ゴム紐）を用いても
よい。

（４）ヒンジ機構１０のロック機構１７の鍔付ピン１８
の端部を半球状に形成し、ピン孔１１ａを半球凹部に形
成してもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図（ａ）は収
納状態のトラス構造ユニットの概略斜視図、第１図（ｂ
）・（Ｃ）は夫々展開途中のトラス構造ユニットの概略
斜視図、第１図（ｄ）は展開状態のトラス構造ユニット
の概略斜視図、第２図は複数のトラス構造ユニットから
なる２次元的な拡がりを持つプレート状のトラス構造の
概略平面図、第３図はトラス構造ユニットの斜視図、第
４図は頂部節点ヒンジ機構と頂部節点展開同期機構の要
部斜視図、第５図は節点ヒンジ機構と節点展開同期機構
の斜視図、第６図は収納状態における頂部節点ヒンジ機
構の要部平面図、第７図・第８図は夫々収納状態のトラ
ス構造ユニットの底面図と平面図、第９図はトラス構造
ユニットの展開動作説明図、第１０図は節点展開同期機
構の機構図、第１１図はヒンジ機構の展開度とズレ量と
の関係を示す特性図、第１２図はヒンジ機構の縦断面図
、第１３図は第１２図Ｘ１１１−Ｘｌｌｔ線断面図、第
１４図は第１２図ＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。 Ｔ・・展開型トラス構造、　ＴＣ・・２次元的な拡がり
を持つプレート状のトラス構造、Ｐ、・・節点、　Ｐ２
　・Ｐ　２ｍ・・頂部節点、１・・上面トラス部材、　
　　　２・・稜トラス部材、　３・３Ａ・・下面トラス
部材、 ３Ａ、　　・３Ａｚ　　・・分割トラス部材、１０・・
ヒンジ機構、　　１２・・支軸、１４・・案内部材、　
　１５・・ワイヤ、１６・・コイルバネ。 特　許　出　願　人　　　川崎重工業株式会社第 図 １リ フ０３− 第 図 第 図 １、￥！Ａ牛の耘 ２１発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係 住　　所 名　　称 手続補正書 平成　１年特許願　第１０４３０２号

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）収納状態から展開可能な展開型トラス構造におい
   て、 上記展開型トラス構造は、展開力を有するヒンジ機構で
   連結され且つ収納状態のときに２つ折り状に屈曲される
   とともに展開状態のときに直線状に伸びる複数のトラス
   部材を備え、 上記各展開力を有するヒンジ機構は、 １対の分割トラス部材の端部同士を回動自在に連結する
   支軸と、１対の分割トラス部材内に亙って配設されると
   ともに一端が一方の分割トラス部材にまた他端が他方の
   分割トラス部材に夫々固定された弾性部材と、 上記支軸の外周側に配設され、収納状態のときに弾性部
   材を案内してその経路を展開状態のときよりも長く保持
   する案内部材とを備え、収納状態のときに案内部材によ
   って案内されて弾性変形した弾性部材の弾性力で両分割
   トラス部材に展開力を付与するように構成されているこ
   とを特徴とする展開型トラス構造。
2. （２）上記展開型トラス構造は、展開したときに、倒立
   正六角錐の上面の各辺の両端の節点と上記正六角錐の頂
   部節点と上記正六角錐に隣接し且つ上記各辺を共有する
   倒立正六角錐の頂部節点とで決定される６個の四面体と
   、上記各節点とこの節点に対応する各３個の頂部節点と
   で決定される６個の四面体とを形成する四面体トラス構
   造を基本構成として備えていることを特徴とする第１請
   求項に記載の展開型トラス構造。
3. （３）ロッド状の１対の部材を直線状に伸した伸長位置
   と両部材を相対的に所定角度回動させた屈曲位置とに切
   換自在に両部材の端部同士を支軸を介して連結するヒン
   ジ機構において、 １対の部材内に亙って配設されるとともに一端が一方の
   部材にまた他端が他方の部材に夫々固定された弾性部材
   と、 上記支軸の外周側に配設され、屈曲位置のときに弾性部
   材を案内してその経路を伸長位置のときよりも長く保持
   する案内部材とを備え、 屈曲位置のときに案内部材によって案内されて弾性変形
   した弾性部材の弾性力で両部材に展開力を付与するよう
   に構成されていることを特徴とする展開力を有するヒン
   ジ機構。