JPH04262998A - 展開トラス - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、１次元的に展開収縮す
る展開トラスに係り、特に大規模な宇宙構造物の主構造
用に好適な展開トラスに関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、展開トラスは、宇宙構造
物の主構造を構成するのに用いられ、また、衛星や宇宙
船から搭載機器を外部空間に伸展支持するのに用いられ
るが、従来の展開トラスは、長手方向の大部分の縦部材
（ロンジロン部材）の中間に折れ曲がるフォールドジョ
イント、あるいは、スライドするテレスコピックジョイ
ントが設けられ、ロンジロン部材を折り曲げたり、スラ
イドさせて部材長を変えたりすることによって展開収縮
する形式のものが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ロンジロン部
材は、展開時のトラスの剛性や強度を決定する重要な部
材であるが、上述した従来の展開トラスは、大部分のロ
ンジロン部材に折れ曲がり式あるいはスライド式のジョ
イントを有するので、展開時にジョイントのがたによっ
て剛性や強度が低下する難点がある。また、展開を確実
に行うには全てのジョイントが同期して作動する必要が
あり、展開信頼性に難点がある。さらに、展開や収縮の
途中でロンジロン部材や斜材であるダイヤゴナル部材が
トラス内部に突き出してきたり、収縮した状態ではトラ
ス内部で重なり合うので、搭載機器や搭載モジュール、
バス部のハーネスケーブルを敷設する空間の確保が困難
で、ケーブルに折れ曲がり等の無理な負荷を与える。加
えて、展開収縮時には搭載機器やトラス部材は展開収縮
方向と直交する向きに移動することになるので、その慣
性の影響で搭載機器またはトラスを固定しているプラッ
トホームに有害な動的変動を与える可能性がある、等の
各種の問題がある。

【０００４】本発明の目的は、展開時の剛性及び強度の
向上と展開信頼性の確保を可能とし、且つ、ケーブルの
配置空間を確保でき、展開収縮時にプラットホーム等に
無用な変動を与えないようにできる展開トラスを提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の展開トラスは次の如き構成を有する。即ち
、本発明の展開トラスは、所定数の基本ユニットを１次
元的な展開収縮方向に連結してなる展開トラスであって
；　　前記基本ユニットは、等長の枠材の３個で構成さ
れる正３角形のラテラルバッテンフレームであってその
３角形面を展開収縮方向に直交させて対向配置される３
個のラテラルバッテンフレームと；前記３個のラテラル
バッテンフレームをその１つの枠材が同一平面内にある
ように配置したとき、互いに隣接して対向する２個のラ
テラルバッテンフレームの互いに対向する枠材連結端同
士を連結する縦部材であって、両端が対応する枠材連結
端にジョイントを介して連結される６個のロンジロン部
材と；　　前記３個のラテラルバッテンフレームをその
１つの枠材が同一平面内にあるように配置したとき、互
いに隣接して対向する２個のラテラルバッテンフレーム
の互いに対向する２個の枠材とこれらの両端同士を連結
する２個の前記ロンジロン部材とで形成される４角形の
１つの対角線をなし、且つ、同一平面内にある他の４角
形におけるその対角線とが中央のラテラルバッテンフレ
ームに対し対称となるようにその一方の枠材の一端連結
端と他方の枠材の他端連結端とを連結する斜部材であっ
て、中央にジョイントを有し両端が対応する枠材連結端
にジョイントを介して連結される６個のダイアゴナル部
材と；　　で構成されることを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】次に、前記の如く構成される本発明の展開トラ
スの作用を説明する。本発明の展開トラスは、所定数の
基本ユニットを連結して構成されるが、各基本ユニット
において、３個のラテラルバッテンフレームをその１つ
の枠材が同一平面内にあるように配置したとき、同一平
面内にある２個のダイアゴナル部材が中央のラテラルバ
ッテンフレームに対し対称となるように配置され、且つ
、中央にジョイントを有する。従って、中央のラテラル
バッテンフレームまたは両端の２個のラテラルバッテン
フレームをその正３角形面の中心軸線回りに回転させる
ことで展開と収縮が行える。つまり、所定数の基本ユニ
ットを連結した展開トラスにおいて、１つおきのラテラ
ルバッテンフレームを展開収縮方向に回転させずに直線
的に平行移動させるのみで、移動付勢されない１つおき
のラテラルバッテンフレームがその正３角形面の中心軸
線回りに自動的に回転し、所定の展開と収縮をなしうる
のである。このとき、ロンジロン部材は中央にジョイン
トを有しないので、展開時の剛性及び強度が向上する。

【０００７】従って、本発明によれば、大規模な宇宙構
造物の主構造に好適な展開トラスを提供できる。また、
展開収縮の動作ではジョイントの同期は基本ユニット単
位となるから、容易に同期をとることができ、展開信頼
性を確保できる。そして、ダイアゴナル部材の折れ曲が
りは４角形の面内で行われるので、ケーブルの配置空間
を確保できる。さらに、展開収縮の動作では、１つおき
のラテラルバッテンフレームを平行移動させることにな
るので、回転しないラテラルバッテンフレームにケーブ
ルを支持させることにより、ケーブルに捻じれを生じさ
せずに展開収縮を行える。また、伸展方向への平行移動
であるので、トラス先端に設置した搭載機器やプラット
ホームがトラス下端の取付箇所に対し回転せずに展開収
縮することになり、無用な変動を与えることがない。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の展開トラスに用いる基本ユニッ
トの構成例（展開状態図）を示す。図中上下方向が展開
収縮方向である。図１において、１ａ、１ｂ及び１ｃは
、それぞれラテラルバッテンフレームであり、それぞれ
等長の３本の枠材を連結してなる合同正３角形のリジッ
ドなフレームである。展開した状態では、３個のラテラ
ルバッテンフレームは、その１つの枠材が同一平面内に
在るように配置される。

【０００９】また、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ及び
２ｆは、それぞれロンジロン部材であり、中間にジョイ
ントを有しない１本の部材からなる。各ロンジロン部材
は、展開時における３個のラテラルバッテンフレームに
おいて互いに隣接して対向する２個のラテラルバッテン
フレーム（１ａ、１ｂ）（１ｂ、１ｃ）の互いに対向す
る枠材連結端同士を連結する縦部材であって、両端が対
応する枠材連結端にロンジロンエンドジョイント３を介
して連結される。

【００１０】また、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ及び
４ｆは、それぞれダイアゴナル部材であり、それぞれ中
間にダイアゴナルセンタージョイント５を有する。各ダ
イアゴナル部材は、展開時における３個のラテラルバッ
テンフレームにおいて互いに隣接して対向する２個のラ
テラルバッテンフレーム（１ａ、１ｂ）（１ｂ、１ｃ）
の互いに対向する２個の枠材とこれらの両端同士を連結
する２個の前記ロンジロン部材（２ａ、２ｂ）（２ｄ、
２ｅ）、（２ｂ、２ｃ）（２ｅ、２ｆ）、（２ｃ、２ａ
）（２ｆ、２ｄ）とで形成される４角形の１つの対角線
をなし、且つ、同一平面内にある他の４角形におけるそ
の対角線とが中央のラテラルバッテンフレーム１ｂに対
し対称となるようにその一方の枠材の一端連結端と他方
の枠材の他端連結端とを連結する斜部材であって、両端
が対応する枠材連結端にダイアゴナルエンドジョイント
６を介して連結される。

【００１１】次に、ロンジロンエンドジョイント３とダ
イアゴナルエンドジョイント６は、例えば図２に示すよ
うになっており、それぞれ３つの自由度を有する。即ち
、３個のラテラルバッテンフレームは、３角形面の軸線
回りに回転できるのである。また、ダイアゴナルセンタ
ージョイント５は、例えば図３に示すようになっており
、ダイアゴナル部材を４角形の面内で折れ曲がり自在に
し、伸展したときその状態を保持するラッチ機構を備え
る。つまり、図１において、ラテラルバッテンフレーム
１ｃを固定し、ラテラルバッテンフレーム１ａを下向き
に直線移動させると、中央のラテラルバッテンフレーム
１ｂが３角形面の軸線回りに自動的に回転し、ダイアゴ
ナル部材が４角形の面内で折れ曲がり、ラテラルバッテ
ンフレーム１ａがラテラルバッテンフレーム１ｃに積み
重なる。

【００１２】さて、本発明の展開トラスは、図１に例示
した基本ユニットの所定数を例えば図４に示すように１
次元的な展開収縮方向に連結してなるものである。図４
において、４１は円筒状のハウジングである。このハウ
ジング４１は一端が例えば衛星本体４２に固定されるが
、所定数の基本ユニットを折り重ねた状態で全てを収納
できる適宜長さのものからなる。展開収縮は内蔵する展
開収納駆動機構によって基本ユニット単位に行われる。 図４では、トラスの一部がハウジング４１の他端から展
開した状態を示し、その先端に搭載機器４３が固定され
ている状態を示す。トラスの全てがハウジング４１内に
収納された状態では、搭載機器４３はハウジング４１の
他端に接触した状態で配置されることになる。

【００１３】なお、図４において、４２と４３をそれぞ
れ任意の宇宙構造物とし、その間を本発明の展開トラス
で連結することもできる。

【００１４】ハウジング４１が内蔵する展開収納駆動機
構は、例えば図５に示すようになっている。図５におい
て、ハウジング４１内には、３本のガイド用リードスク
リュー５１が正３角形の頂点位置に配置され、各ガイド
用リードスクリュー５１は駆動モータ５２によって回転
駆動される。そして、図１の基本ユニットにおける上側
のラテラルバッテンフレーム１ａの各枠材連結端がガイ
ド用リードスクリュー５１に図示例で言えば上下動自在
で、且つ、接離自在に連結される。具体的に言えば、図
６に詳示するように、ガイド用リードスクリュー５１は
、多段式の釣り竿のように、等長（ハウジング４１の長
さと略等しい）異径の複数の筒状棒でもって多段に伸縮
自在となっている。各段の筒状棒はそれぞれ螺合し、駆
動モータ５２によって回転駆動される。

【００１５】そして、伸展は釣り竿方式とは逆に外側の
筒状棒から順に行う。外側の筒状棒の外面にもねじ溝が
形成されていて、展開トラスの全てがハウジング４１内
に収納されているときは、最先端の基本ユコットの上側
ラテラルバッテンフレーム（１ａ）の各枠材連結端が外
側の筒状棒の外面に螺合している（図６（ｂ））。駆動
モータ５２の回転駆動により外側の筒状棒がハウジング
４１の他端から外へ出て行きその後端がハウジング４１
の他端まで来ると、外側の筒状棒は伸展を中止して単に
回転のみを行う。すると、上側のラテラルバッテンフレ
ーム（１ａ）はねじ送りの原理によって図示例で言えば
上向きに直線的に平行移動する。中央のラテラルバッテ
ンフレーム（１ｂ）は３角形面の中心軸線回りに回転す
る。これにより、ロンジロン部材やダイアゴナル部材が
起き上がり最先端の基本ユニットが展開し、図１に示し
た状態となる。次いで、２番目の基本ユニットの上側ラ
テラルバッテンフレーム（最先端の基本ユコットの下側
ラテラルバッテンフレーム（１ｃ）である）の各枠材連
結端が外側の筒状棒の外面に螺合し、同様に展開する。

【００１６】外側の筒状棒での展開が終わると、２番目
に外側の筒状棒がハウジング４１の他端から外へ同様に
出て行き、その後端がハウジング４１の他端まで来ると
伸展を中止して単に回転のみを行い、上記と同様にして
基本ユニットを展開させる。以上の動作を繰り返すこと
によってトラスはハウジング４１の他端から伸展してい
く。収納はガイド用リードスクリュー５１の回転方向を
逆にすれば良い。

【００１７】次に、図７は、基本ユニットの展開シーケ
ンスを示す。番号（１）の収納状態から番号（８）の展
開状態までを順次立体視して示してある。但し、部材径
やジョイント等は省略してある。

【００１８】番号（４）の状態を例にとって説明する。 基本ユニットの３つのラテラルバッテンフレームのうち
、上下のラテラルバッテンフレームは互いに回転するこ
となく平行移動する。そのため、図４で示した搭載機器
４３は回転または横揺れを起こすことなく伸展方向に沿
ってそのままスムーズに展開することができる。つまり
、衛星本体４２等のプラットホームに無用の変動を与え
ることがない。

【００１９】また、番号（１）の状態では、３つのラテ
ラルバッテンフレームは平行であるが、展開するにつれ
て、中央のラテラルバッテンフレームは、上下の回転し
ないラテラルバッテンフレームに対して回転しながら展
開して行き、結局１２０°回転して番号（８）の展開状
態となる。収納は逆のシーケンスで達成される。従って
、基本ユニットを多数接続した展開トラスの展開シーケ
ンスは例えば図８のようになる。

【００２０】そして、図９は展開トラスの上視図である
が、展開途中（収納途中）においては、展開トラスの中
央に円筒状の空間部９１が存在し、ロンジロン部材やダ
イアゴナル部材の干渉のない空間を広くとることができ
る。この部分に電源ケーブルやユーティリティケーブル
を敷設することが可能である。なお、回転しないラテラ
ルバッテンフレームにケーブルを支持させ得るので、ケ
ーブルに無理な負荷を与えないで済む利点もある。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の展開トラ
スによれば、当該展開トラスは、所定数の基本ユニット
を連結して構成されるが、各基本ユニットにおいて、３
個のラテラルバッテンフレームをその１つの枠材が同一
平面内にあるように配置したとき、同一平面内にある２
個のダイアゴナル部材が中央のラテラルバッテンフレー
ムに対し対称となるように配置され、且つ、中央にジョ
イントを有する構成としたので、中央のラテラルバッテ
ンフレームまたは両端の２個のラテラルバッテンフレー
ムをその正３角形面の中心軸線回りに回転させることで
展開と収縮が行える。つまり、所定数の基本ユニットを
連結した展開トラスにおいて、１つおきのラテラルバッ
テンフレームを展開収縮方向に回転させずに直線移動さ
せるのみで、移動付勢されない１つおきのラテラルバッ
テンフレームがその正３角形面の中心軸線回りに自動的
に回転し、所定の展開と収縮をなしうる。このとき、ロ
ンジロン部材は中央にジョイントを有しないので、展開
時の剛性及び強度を向上できる。

【００２２】従って、本発明によれば、大規模な宇宙構
造物の主構造に好適な新規構成の展開トラスを提供でき
る。また、展開収縮の動作ではジョイントの同期は基本
ユニット単位となるから、容易に同期をとることができ
、展開信頼性を確保できる。そして、ダイアゴナル部材
の折れ曲がりは４角形の面内で行われるので、ケーブル
の配置空間を確保できる。さらに、展開収縮の動作では
、１つおきのラテラルバッテンフレームを平行移動させ
ることになるので、回転しないラテラルバッテンフレー
ムにケーブルを支持させることにより、ケーブルに捻じ
れを生じさせずに展開収縮を行える。また、伸展方向へ
の平行移動であるので、トラス先端に設置した搭載機器
やプラットホームがトラス下端の取付箇所に対し回転せ
ずに展開収縮することになり、無用な変動を与えること
がない、等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の展開トラスで用いる基本ユニットの外
観図（展開時）である。

【図２】ラテラルバッテンフレームの枠材連結端にロン
ジロン部材及びダイアゴナル部材を連結するジョイント
の詳細図である。

【図３】ダイアゴナル部材の中間部に設けられるジョイ
ントの詳細図である。

【図４】本発明の一実施例に係る展開トラスの外観概略
図である。

【図５】展開収納駆動機構の説明図である。

【図６】ラテラルバッテンフレームの枠材連結端とガイ
ド用リードスクリューとの関係図であり、同図（ａ）は
側面断面図、同図（ｂ）は上面図である。

【図７】基本ユニットの展開シーケンスの説明図である
。

【図８】所定数の基本ユニットの連結からなる展開トラ
スの展開シーケンスの説明図である。

【図９】展開収縮途中の展開トラスの上視図である。

【符号の説明】

１　　ラテラルバッテンフレーム １ａ　　ラテラルバッテンフレーム １ｂ　　ラテラルバッテンフレーム １ｃ　　ラテラルバッテンフレーム ２　　ロンジロン部材 ２ａ　　ロンジロン部材 ２ｂ　　ロンジロン部材 ２ｃ　　ロンジロン部材 ２ｄ　　ロンジロン部材 ２ｅ　　ロンジロン部材 ２ｆ　　ロンジロン部材 ３　　ロンジロンエンドジョイント ４　　ダイアゴナル部材 ４ａ　　ダイアゴナル部材 ４ｂ　　ダイアゴナル部材 ４ｃ　　ダイアゴナル部材 ４ｄ　　ダイアゴナル部材 ４ｅ　　ダイアゴナル部材 ４ｆ　　ダイアゴナル部材 ５　　ダイアゴナルセンタージョイント６　　ダイアゴ
ナルエンドジョイント ４１　　ハウジング ５１　　ガイド用リードスクリュー ５２　　駆動モータ ９１　　ケーブル敷設空間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　所定数の基本ユニットを１次元的な展
   開収縮方向に連結してなる展開トラスであって；　　前
   記基本ユニットは、等長の枠材の３個で構成される正３
   角形のラテラルバッテンフレームであってその３角形面
   を展開収縮方向に直交させて対向配置される３個のラテ
   ラルバッテンフレームと；　　前記３個のラテラルバッ
   テンフレームをその１つの枠材が同一平面内にあるよう
   に配置したとき、互いに隣接して対向する２個のラテラ
   ルバッテンフレームの互いに対向する枠材連結端同士を
   連結する縦部材であって、両端が対応する枠材連結端に
   ジョイントを介して連結される６個のロンジロン部材と
   ；　　前記３個のラテラルバッテンフレームをその１つ
   の枠材が同一平面内にあるように配置したとき、互いに
   隣接して対向する２個のラテラルバッテンフレームの互
   いに対向する２個の枠材とこれらの両端同士を連結する
   ２個の前記ロンジロン部材とで形成される４角形の１つ
   の対角線をなし、且つ、同一平面内にある他の４角形に
   おけるその対角線とが中央のラテラルバッテンフレーム
   に対し対称となるようにその一方の枠材の一端連結端と
   他方の枠材の他端連結端とを連結する斜部材であって、
   中央にジョイントを有し両端が対応する枠材連結端にジ
   ョイントを介して連結される６個のダイアゴナル部材と
   ；　　で構成されることを特徴とする展開トラス。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載の展開トラスにおいて
   ；　　所定数連結される基本ユニットをその１つおきの
   ラテラルバッテンフレームを展開収縮方向に平行移動さ
   せ展開と収縮を行わせる展開収縮駆動機構；　　を備え
   ることを特徴とする展開トラス。