JPH07223597A

JPH07223597A - 二次元展開構造物

Info

Publication number: JPH07223597A
Application number: JP6014513A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Kawamura; 俊一川村; Jun Nakagawa; 潤中川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-02-08
Filing date: 1994-02-08
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】【目的】複雑な機構を用いること無く構造物の機構の
自由度の過拘束状態を回避し、収納形状の包絡域を小さ
くし、パネルの個数が増えても収納形状と展開形状の最
適設計を必要としない高い拡張性を持ち、展開段数のよ
り少い二次元展開構造物を得る。【構成】複数個のパネル１、隣接するパネル同士を結
合する複数個のヒンジ３によって構成され、パネル１を
一列のパネル列となるように、かつパネル列の隣り合う
任意のパネルの展開方向が異なるようにして展開形状を
形成できるようにヒンジ３によってパネル１が結合され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば宇宙船に収納
状態で搭載され、軌道上にて展開する太陽電池パネルや
フェーズドアレイアンテナ等の平面、または大型アンテ
ナや太陽光集光板等の曲面を構成するような宇宙用の二
次元展開構造物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３４（ａ）、図３４（ｂ）、図３４
（ｃ）は太陽電池パネル等に代表される一次元展開構造
物の収納形状及び、展開途中形状、展開形状を示し、図
３５（ａ）、図３５（ｂ）は４個パネル構成の二次元展
開構造物の展開形状及び収納形状を示し、図３６
（ａ）、図３６（ｂ）は特許公報、平２−１７２０に示
される９個パネル構成の二次元展開構造物の展開形状及
び収納形状を示す図である。図において、１は平行四辺
形パネル、２は宇宙船、３は１軸回転自在ヒンジ、５は
多自由度ヒンジである。

【０００３】二次元的な広がりを持つ宇宙用展開構造物
は、従来その収納方法として、構成要素が隣接する全要
素と結合されたまま折り畳むという概念が適用されてい
る。そのため構造物が剛体パネル等の厚みを持ったもの
から構成される場合、収納から展開への動作が円滑に行
われ、さらに展開形状で高剛性及び高精度を実現するた
めには折り目に相当するパネル間の機構及びその折り畳
み方式には工夫を要する。

【０００４】特に、要求される展開形状の面積に対して
収納形状の包絡域が十分に大きく取れる場合は、従来の
太陽電池パネル等に代表されるように構成要素であるパ
ネル面積を十分に大きく取り、図３４（ｂ）に示すよう
にびょうぶ状に折り畳めるようにパネル間を１軸回転自
在ヒンジで直列に結合していく。すると、図３４（ａ）
〜（ｃ）に示すように一方向のみの展開動作となり、こ
のような構造物を一次元展開構造物と呼ぶことにする。

【０００５】この構造物の特徴は、図３４（ａ）に示す
ように収納形状が１個のパネル上に一方向に積み重ねる
ように折り畳むことができるため、その包絡域は比較的
小さい。また、パネルの個数を追加する場合、追加パネ
ル個数とパネル１個の厚みの積が収納形状の包絡域のパ
ネルの積み重ね方向に加算されるだけで、展開形状の面
積が追加パネル個数とパネル１個の面積の積だけ増加す
る。展開方式は折り畳んだびょうぶを広げる方式と同じ
ままである。よって展開方向のパネル個数、すなわち展
開形状の面積、の追加に対する拡張性が高いといえる。

【０００６】さらに、びょうぶ状に山折りと谷折りを交
互に繰り返すことで収納形状になるので、同一形状の単
純な機構である１軸回転自在ヒンジによって全てのパネ
ル間を結合できる。すると展開動作中においてパネル同
士が幾何学的に干渉することがないため、これを利用し
て一段階で展開することが可能であるため、結果として
展開動作信頼性が高い。

【０００７】さらに、展開形状における前記ヒンジ剛性
を向上させれば構造物の剛性及び展開精度も容易に向上
することが可能である。

【０００８】しかし、収納包絡域は搭載宇宙船等により
大きく制限されるため、パネルが常に大きな面積を稼ぐ
のは困難である。したがって前記一次元展開構造物の展
開面積の展開方向以外の拡張性は、乏しいといえる。よ
って二方向に展開する展開構造物の必然性が生じ、この
ような展開構造物を二次元展開構造物と呼ぶことにす
る。

【０００９】図３５（ａ）に示す二次元展開構造物は、
前記太陽電池パネルに用いた１軸回転自在なヒンジ３ａ
〜ｄを用いて４個のパネル１ａ〜ｄを展開させるもので
ある。この二次元展開構造物は例えば図３５（ｂ）のよ
うに折り畳んだ時にはヒンジ３ｅが図に示されているよ
うにその形状を保てないという現象が起きる。これは展
開構造物を機構として見た場合、機構の持つ自由度が過
拘束状態にあることを意味しており、このような機構で
は展開及び収納は不可能である。

【００１０】この問題を解決する、すなわち機構の自由
度の過拘束状態を回避するためには、前記ヒンジを全て
１軸回転自在ヒンジとするのでは無く、例えばヒンジ３
ｅを適当な自由度を持たせた多自由度ヒンジに置きかえ
れば良い。

【００１１】この考えかたを適用した二次元展開構造物
を、図３６（ａ）、及び図３６（ｂ）にその展開形状及
び収納形状を示す。この構造物は９個のパネル１ａ〜１
ｉ、宇宙船２、そのパネル間を結合する１軸回転自在ヒ
ンジ３ａ〜３ｉ、多自由度ヒンジ５ａ〜５ｄによって構
成されており、図３６（ａ）に示すように収納形状はパ
ネルを積み重ねるように折り畳まれ、図３６（ｂ）から
２方向６ａ、６ｂに展開形状図３６（ｂ）になるように
二次元展開を達成するものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のような二次元展
開構造物は、機構の自由度の過拘束状態を回避するため
にヒンジ５ａ〜５ｄのように多自由度ヒンジという複雑
な機構が必要となる。機構が複雑になれば重量の増加、
展開形状の剛性・精度の低下、展開動作信頼性の低下が
生じるため望ましくない。

【００１３】さらに展開面積に対して収納形状の包絡域
が一次元展開構造物と比較して大きい。またさらにパネ
ル個数が増えた場合、その個数に応じて収納形状と展開
形状の関係に留意してヒンジ配置、ヒンジ形状、ヒンジ
の自由度配分等を最適設計する必要が生じるため、結果
として拡張性に乏しい。

【００１４】さらにパネル形状が平行四辺形である、可
展ダブルコルゲーションのように同時に二方向に展開す
るものも存在するが、パネル形状が長方形ならば二方向
同時展開は不可能となり、１方向ずつ展開していく多段
階展開となって、展開動作信頼性が下がるという課題が
あった。

【００１５】この発明は、かかる課題を解決するために
なされたものであり、複雑な機構を用いること無く機構
の自由度の過拘束状態を回避し、収納形状の包絡域を小
さくし、パネル個数が増えても収納形状と展開形状の最
適設計を必要としない高い拡張性を持ち、展開段数のよ
り少い展開動作信頼性の高い二次元展開構造物を得るこ
とを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる二次元
展開構造物においては、隣接するパネル同士をヒンジで
直列に結合して作られる一列のパネル列で要求する展開
形状を形成するものである。

【００１７】また、前記パネル列を山折りと谷折りを交
互に繰り返してパネルの面外方向に積み重ねるようにし
て収納状態にするものである。

【００１８】また、隣接する前記パネル同士のなす展開
角度はパネルの枚数から１を引いた数だけあるが、展開
動作中において、これら展開角度がある関係を持って展
開するような同期機構を備えたものである。

【００１９】また、上記同期機構に加えて、前記ヒンジ
の一箇所に粘性等を利用したダンパを組込んだものであ
る。

【００２０】また、前記ヒンジに巻きばね等のばねを組
込んで、収納状態でばねに蓄積された弾性歪エネルギー
を解放することで展開するものである。

【００２１】また、前記のばねを組込んだヒンジ全てに
粘性等を利用した速度ダンパを組込んだものである。

【００２２】また、収納状態では隣接しないが、展開状
態では隣接する前記パネル間の適当な箇所にラッチ機構
を備えるものである。

【００２３】また、前記パネル列の端のパネルが宇宙船
に取付けられるものである。

【００２４】また、前記パネル列の端のパネル宇宙船と
の間にパネル以外の取付け部材が介入したものである。

【００２５】また、前記パネル列の端ではないパネルが
宇宙船に取付けられるものである。

【００２６】また、前記パネル列の端ではないパネルと
衛星との間にパネル以外の取付け用部材が介入したもの
である。

【００２７】

【作用】上記のように構成された二次元展開構造物にお
いて、前記パネルが直列に１列に結合されているので、
パネル列が輪にならない限り機構の自由度の過拘束状態
を容易に回避できるのでパネル個数追加に対する拡張性
を高くできる。

【００２８】また、前記パネル列を山折り谷折りを繰り
返して折り畳んで収納形状にすることで、その包絡域を
縮少し、同一ヒンジで前記パネルを結合できて、さらに
展開動作中のパネル同士の干渉回避可能であるので、よ
り少ない段数で展開可能となり、結果として展開動作信
頼性を向上でき、さらにパネル個数追加においても収納
方法は変化しないため拡張性を高くできる。

【００２９】また、隣接する前記パネル同士のなす展開
角度がある関係を持って展開するような同期機構を備え
ているので、展開動作中のパネルの軌道を容易に予測で
きるので、結果として展開動作信頼性を向上できる。

【００３０】また、上記同期機構に加えて、前記ヒンジ
の一箇所に粘性等を利用したダンパを組込むことで、全
展開角度の動作を制御することで展開動作信頼性を向上
できる。

【００３１】また、前記ヒンジに巻きばね等のばねを組
込んで、収納状態でばねに蓄積された弾性歪エネルギー
を解放することで展開するので、構造物全体が簡素なも
のとなり、結果として展開動作信頼性を向上できる。

【００３２】また、前記のばねを組込んだヒンジ全てに
粘性等を利用したダンパを組込んでいるので、各展開角
度の動作を制御することができるため、展開動作信頼性
を向上できる。

【００３３】また、収納状態では隣接しないが、展開状
態では隣接する前記パネルの間のうちの適当な箇所にラ
ッチ機構を備えているので、展開形状の剛性および精度
が向上する。

【００３４】また、前記パネル列の端のパネルが宇宙船
に取付けられているので、展開動作中のパネルと宇宙船
との干渉が回避可能となり、１段階で展開することがで
きるので結果として高い展開動作信頼性が得られる。

【００３５】また、前記パネル列の端のパネルが前記パ
ネル以外の取付け部材を介して宇宙船に取付けられてい
るので、展開動作中のパネルと宇宙船との干渉を回避
し、かつ構造物と宇宙船との距離を離すことで、構造物
の視野を拡大することができる。

【００３６】また、前記パネル列の端ではない適当なパ
ネルを選んで宇宙船に取付けることで、宇宙船に対する
展開構造物の対称性を向上できる。

【００３７】また、前記パネル列の端ではない選んだパ
ネルが前記パネル以外の取付け部材を介して宇宙船に取
付けられているので、宇宙船にたいする展開構造物の対
称性を向上できて、かつ構造物と宇宙船との距離を離す
ことで、構造物の視野を拡大することができる。

【００３８】

【実施例】

実施例１図１〜１０はこの発明の実施例１を示す図で、そのうち
図１は全体の構成図、図２〜５は構成品の詳細を説明す
る図、図６は収納状態を説明する図、図７〜１１は展開
の途中経過を示す図である。

【００３９】図１において、１はパネル、２は宇宙船、
２０はパネル１同士を結合しさらに同期機構が付加され
たヒンジ、２１はヒンジ２０から同期機構を除いた宇宙
船２とパネル１を結合するヒンジ、２２はヒンジ２０と
異なる同期機構が付加された宇宙船２とパネル１を結合
するヒンジである。

【００４０】図１は実施例１の展開状態を示すものであ
る。

【００４１】図２（ａ）は図１におけるヒンジ２０ｂの
展開状態の背面図、図２（ｂ）は図１におけるヒンジ２
０ｂの展開状態の上面図、図２（ｃ）は図１におけるヒ
ンジ２０ｂの展開状態の正面図を示す図である。

【００４２】図２（ａ）において、１はパネル、２３は
同期機構の一部をなす同期ケーブル、３１は固定ブラケ
ット、３２は軸受が組込まれた軸受ブラケット、３３ａ
は固定ブラケット３１に固定された回転軸、３４は中心
側の端部が回転軸３３ａに固定された渦巻ばね、３６は
片方が渦巻ばね３４の外側の端部が引っかけられもう片
方が回転ブラケット３２に固定されたばねシャフト、３
７は同期ケーブル２３ｂを引っかける為のプーリ、３８
は同期ケーブル２３ｂがプーリ３７に対して滑らないよ
うにする滑り止め、３５はプーリ３７が固定ブラケット
３１に対して回転しないためのプーリシャフト、Ａは固
定ブラケット３１と軸受ブラケット３２が展開状態にお
ける接触面を示す。

【００４３】前述のように構成されたヒンジ２０ｂにお
いて、このヒンジは軸受ブラケット３２に球面軸受を組
込むことで回転軸３３ａの垂直面内回転とそれ以外の方
向の回転も許容されている三軸回転自在ヒンジである。
展開状態である図２（ｂ）において、軸受ブラケット３
２を時計まわりに１８０度回転させてパネル１ａとパネ
ル１ｂを平行にすると収納状態となる。

【００４４】収納状態から展開状態への展開力と展開状
態の保持力は、渦巻ばね３４の中心側の端部を回転軸３
３ａに固定して図２（ｂ）において時計まわりに適当角
度だけ巻き込んでばねシャフト３６に引っかけることで
得られる。

【００４５】図３（ａ）〜（ｃ）はヒンジ２０とパネル
１の結合関係と同期機構による同期を説明する図であ
る。図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は展開状態の上面
図、図３（ｃ）は展開途中の上面図を示す。

【００４６】図３（ａ）において、パネル１ａとパネル
１ｂはヒンジ２０ａと２０ｂで結合され、パネル１ｂと
パネル１ｃはヒンジ２０ｃとヒンジ２０ｄで結合されて
いる。ヒンジ２０は同一ヒンジであり、２０ａを基準す
れば、左右を入れ換えるように１８０度回転したものが
ヒンジ２０ｂ、上下を入れ換えるように１８０度回転し
たものが２０ｃ、上下左右を入れ換えるように１８０度
回転したものが２０ｄとなっている。１軸回転自在ヒン
ジの回転軸が同一直線上に並ぶ配置は、その位置の調整
が困難であるため、ヒンジ２０を三軸回転自在ヒンジに
して図のように２つ用いてパネル１同士を結合して等価
的に１軸自在ヒンジとすれば、取付け誤差や熱変形を吸
収することもできる。

【００４７】図３（ｂ）と図３（ｃ）において同期機構
とその動作について説明する。図３（ｂ）の同期ケーブ
ル２３ｂはヒンジ２０ｂのプーリ３７とヒンジ２０ｄの
プーリ３７に適当な張力状態で掛けられ、さらに滑り止
め３８で各々のプーリ３７に滑らないように固定されて
いる。さらに２つのプーリ３７はプーリシャフト３５で
それぞれの固定ブラケット３１に対して回転しないよう
に固定されている。

【００４８】仮にパネル１ｂを固定して収納状態からあ
る角度θ₁だけパネル１ａを回転させると、ヒンジ２０
ｂのプーリ３７は固定ブラケット３１に対して回転しな
いためパネル１ａと同じ角度θ₁回転する。すると同期
ケーブル２３ｂは滑り止め３８によってプーリ３７に固
定されているので、図３（ｃ）に示すようにパネル１ｃ
に対してθ₂の回転角を幾何学的に伝達する。またプー
リ半径が同じ為、回転角θ₁とθ₂は等しい。

【００４９】図１においてパネル１ｅに対してパネル１
ｆとパネル１ｄはヒンジ２０ｊとヒンジ２０ｈと同期ケ
ーブル２３ｅによって、パネル１ｈに対してパネル１ｇ
とパネル１ｉはヒンジ２０ｊとヒンジ２０ｈと同期ケー
ブル２３ｈによって同様に同期される。

【００５０】図４において、４０は同期ケーブル２３を
引っかけるためにパネルに取付けられたステーａ、４１
は同期ケーブル２３を引っかけるためにパネルに取付け
られたステーｂである。図４においてパネル１ｅ〜ｈの
同期機構とその動作について説明する。パネル１ｇは図
３（ａ）のパネル１ｂと異なって隣り合う二辺にヒンジ
２０ｋとヒンジ２０ｌによってパネル１ｆが結合され、
ヒンジ２０ｎとヒンジ２０ｍによってパネル１ｈが結合
されている。同期ケーブル２３ｇは図３（ａ）の同期ケ
ーブル２３ｂと同様にヒンジ２０ｌとヒンジ２０ｍのプ
ーリ３７に各々滑り止め３８で固定されている。ただ
し、同期ケーブル２３ｇはパネル１ｇに取付けられたス
テー４１ｂを通す。ステー４１ｂの同期ケーブル２３ｇ
と接触する部位には溝が設けられている。上記構成のヒ
ンジ２０ｌとヒンジ２０ｍによってパネル１ｆとパネル
１ｈのパネル１ｇの回転角度は回転軸は９０°回転して
いるが、基本的には図３（ｃ）と同様に同期される。

【００５１】同様にパネル１ｆに対するパネル１ｅ及び
パネル１ｇの回転角度もヒンジ２０ｉとヒンジ２０ｋと
同期ケーブル２３ｆによって同期される。ただし、同期
ケーブル２３ｆの張力方向を９０°変換するためにパネ
ル１ｆに取付けられたステー４０ｂの外側を回す。ステ
ー４０ｂの同期ケーブル２３ｆと接触する部位には溝が
設けられている。パネル１ｂ〜ｅの４枚についても同様
に同期される。

【００５２】次に図５（ａ）〜（ｂ）において、宇宙船
２とパネル１ａの同期機構とその動作について説明す
る。図においてプーリ３９の半径はプーリ３７の半径の
２倍で他の構成部品はヒンジ２０と同じである。

【００５３】同期の動作は図３（ｂ）〜（ｃ）と同じで
あるが、プーリ３９の半径がプーリ３７の半径の２倍で
あるため、パネル１ａの宇宙船２に対する展開角度はパ
ネル１ａとパネル１ｂのなす角度の半分となる。なお、
ヒンジ２１ａと図１のヒンジ２１ｂはパネル１の構成上
同期機構を必要としないヒンジであるので、図に示すよ
うに同期機構のプーリ３７、プーリシャフト３５、滑り
止め３８を除いて、他の構成部品はヒンジ２０と同等の
ヒンジである。

【００５４】図１の実施例１は前記のように構成されて
いるので、すべてのパネル１および宇宙船２が同期して
展開することがわかる。

【００５５】次に図６〜１１において、実施例１の収納
状態から展開状態までの経過を説明する。

【００５６】図６〜１１において、実施例１を示す概念
図であり、図において３はヒンジ２０またはヒンジ２１
を組み合わせた１軸回転自在ヒンジ、８ａはヒンジ２２
とヒンジ２１から構成される１軸回転自在ヒンジを示
す。同期ケーブル２３、ステー４０、ステー４１は省略
してある。

【００５７】図６及び図７は収納状態すなわちパドル１
同士の展開角度が０°の状態を示している。図８は展開
角度が４５°の展開途中を、図９は展開角度が９０°の
展開途中を、図１０は展開角度が１３５°の展開途中
を、図１１は展開角度が１８０°すなわち展開状態を示
す。宇宙船２とパネル１ａの展開角度は前記のパネル１
同士の展開角度の半分である。

【００５８】前述のように構成された二次元展開構造物
において、図６を見ればその収納形状は図３２（ａ）の
一次元展開構造物のようにパネル列を山折りと谷折りを
繰り返すことでパネルの面外方向に積み重ねるように折
り畳むことができることを示している。従って、収納形
状の包絡領域は図３４（ｂ）に示したものより縮少さ
れ、さらにヒンジ３ａ〜ｉが複雑な多自由度ヒンジを用
いず構成がほぼ同一なヒンジで構成できるので軽量化が
できて展開動作信頼性も向上できる。

【００５９】また、図６〜１１の展開途中形状を見る
と、展開動作中においてパネル同士が幾何学的に干渉し
ないことがわかる。よって一段階の展開動作で図７の収
納形状から図１１の展開形状まで一気に展開することが
できるので、展開動作信頼性を向上できる。

【００６０】また、パネル個数を追加する場合、収納・
展開形状やヒンジ配置及びヒンジの自由度配分等の最適
設計は必要なく、図１１のパネル１ｉにパネル１をヒン
ジ３で結合して追加することが可能で、しかも追加しな
い時と同様に展開及び収納できて、さらに収納形状の包
絡領域の増加分が少ないため、面積拡大の拡張性が高
い。さらにヒンジの展開角度を変化させれば展開形状が
平面のみならず、ある曲率を持った構造物に対応できる
ことはいうまでもない。

【００６１】実施例２図１２（ａ）、図１２（ｂ）はこの発明の実施例２を示
す図で、図１２（ａ）において４２はカップリング、４
５はダンパ本体、４４はダンパをパネル１ｂに固定する
ダンパブラケット、４３はダンパ回転軸、３３ｂはカッ
プリング４２が取付け可能な回転軸を示す。また、この
ヒンジは図１では２０ｂに相当するヒンジであり、この
ダンパを装着したヒンジとヒンジ２０ａを組み合わせた
ヒンジ１０ａは図１２（ｂ）に示すような位置に配置さ
れる。

【００６２】回転軸３３ｂとカップリング４２とダンパ
回転軸４３はパネル１ａに対して回転が固定されてお
り、ダンパ４５とダンパブラケット４４はパネル１ｂに
対して固定されている。ダンパ回転軸４３は粘性流体に
よってダンパ４５に対してその回転速度を抑制されるた
め、結果としてパネル１ａとパネル１ｂの展開速度は抑
制される。

【００６３】本発明の構造物が太陽電池パネルやフェー
ズドアレーアンテナ等の電気機器の場合、パネル１間に
は複数本の電気ケーブルが通過する。軌道上での電気ケ
ーブルの展開抵抗力は予想が困難であるため、ばねで展
開するヒンジの場合、その展開動作信頼性の主要因であ
るマージンは展開抵抗力に対して、どれだけの展開力余
裕を持っているかということで定義され、これを向上さ
せるためにはばねの展開力が大きい程よい。ところがば
ねによる展開運動は所望の展開角度に設けられたストッ
パ等で急に停止させられるため、ばねに蓄えられた歪エ
ネルギーに比例する展開衝撃力が発生して機構を破損す
る恐れが生じる。

【００６４】それを避けるために図１２（ｂ）のように
ヒンジ３ａの代わりにダンパを組込んだヒンジ１０ａに
よってパネル１ａとパネル１ｂを結合すれば、パネル１
の展開角度は同期機構により幾何学的に拘束されている
ため、一箇所にダンパを組込めば全パネルの展開運動を
抑制しヒンジの展開衝撃力を制御することができて、結
果的に展開動作信頼性を向上することができる。

【００６５】実施例３図１３（ａ）、図１３（ｂ）はこの発明の実施例３を示
す図で、図において４２はカップリング、４５はダンパ
本体、４４はダンパをパネル１ｂに固定するダンパブラ
ケット、４３はダンパ回転軸、３３ｂはカップリング４
２が取付け可能な回転軸を示す。図１３（ａ）に示され
る構成のヒンジをヒンジ１１とし、図１３（ｂ）に示す
ようにヒンジ３の代わりにパネルを結合する。ダンパの
効果は実施例２で説明した通りである。

【００６６】本実施例ではパネルの同期機構はないが、
前記の軌道上での電気ケーブルの展開抵抗力よりはるか
に大きい展開力を渦巻ばね３４に持たせてその展開速度
をダンパ４５で抑制することで擬似的な同期性を持た
せ、結果として展開動作信頼性を向上することができ
る。

【００６７】実施例４図１４、図１５（ａ）、図１５（ｂ）、図１６（ａ）、
図１６（ｂ）はこの発明の実施例４を示す図で、図１４
において４７はラッチ機構を示している。図１５
（ａ）、図１５（ｂ）はラッチ機構４７ａのラッチする
前の上面図と側面図、図１６（ａ）、図１６（ｂ）はラ
ッチ機構４７ａのラッチ後の上面図と側面図を示してお
り、図において４８はハンドル、４９は固定爪、５０は
可動爪、５１は可動爪回転軸、５２はトリガー、５３は
ねじりコイルばね、５４は可動爪５０に設けられた切り
欠き、５５は固定爪４９に固定されたトリガー回転軸を
示す。

【００６８】図１４において、ラッチ機構でラッチされ
るのはパネル１ａと１ｆ、１ｄと１ｉで、これらパネル
は収納形状及び展開動作中は図６に示すように隣接しな
いが、図１４の展開形状になってはじめて隣接する。

【００６９】図１５（ａ）、図１５（ｂ）において、両
端が固定爪５１と可動爪５０に固定されたねじりコイル
ばね５３によって、可動爪５０は可動爪回転軸５１を回
転中心とした時計まわりの回転力を与えられている。ラ
ッチ前には切り欠き５４にトリガー５２が引っ掛かって
おり、可動爪５０の展開力を固定爪４９に固定されたト
リガー回転軸５５で受けている。ラッチ機構４７にハン
ドル４８は両図に示したような接近をする。

【００７０】図１６（ａ）、図１６（ｂ）において、接
近したハンドル４８はトリガー５２にぶつかって、トリ
ガー回転軸５５まわりに回転させる。すると可動爪５０
が回転してハンドル４８を固定爪４９と可動爪５０では
さんでラッチ動作を完了する。

【００７１】実施例１〜３ではパネル１は宇宙船２から
先端のパネル１ｉまで直列に結合されてパネル列が長い
ため、展開状態において宇宙船２から見たときの構造物
の剛性は低いことが予想される。さらに、ヒンジ２０、
２１、２２の展開角度誤差が宇宙船２からパネル１ｉま
で蓄積して構造物の精度が低下することも予想される。

【００７２】この問題を解決するためには収納形状及び
展開動作中は隣接しないが、図１４の展開形状では隣接
する箇所にラッチ機構４７を設けてパネル１ａと１ｆ、
１ｄと１ｉを結合すれば、直列になっているパネル列が
短くなるので展開状態の構造物の剛性および精度を向上
することができる。

【００７３】実施例５図１７〜１９はこの発明の実施例５を示す図で、図にお
いて７は取付け部材を示している。図１７と図１８は収
納状態を、図１９は展開状態を示す。

【００７４】実施例１と同様に取付け部材７と宇宙船２
とパネル１はヒンジ２０、２１、２２から構成される１
軸回転自在ヒンジ３ｉ、３ｊ、８ａで結合されており、
同期して展開する。

【００７５】本発明の構造物が太陽電池パネルやフェー
ズドアレイアンテナの場合、直接宇宙船に取付いている
と宇宙船自身が構造物の上に影を落として構造物の視野
を狭めることが考えられる。このようなときに構造物と
衛星の間にパネル以外の適当な取付け部材７ａ、７ｂを
介入させて構造物と宇宙船の距離を取ることで構造物の
視野を拡大することができる。

【００７６】実施例６図２０〜２６はこの発明の実施例６を示す図である。

【００７７】図において２ａは収納状態においてパネル
１ａが宇宙船２と干渉しないようにするための宇宙船２
の取付け部を示す。

【００７８】図２０と図２１は収納状態を、図２２は一
段階目の展開状態を、図２３はパネル１の展開角度４５
度の展開途中を、図２４はパネル１の展開角度９０度の
展開途中を、図２５はパネル１の展開角度１３５度の展
開途中を、図２６はパネル１の展開角度１８０度すなわ
ち展開状態を示す。

【００７９】宇宙船に大型の構造物が結合される場合、
衛星全体の姿勢制御をする観点から宇宙船に対する構造
物の対称性があるほうが望ましい。実施例１のようにパ
ネル１が直列に結合された列の端のパネル１ａに宇宙船
２が取付いていると宇宙船２に対する構造物の対称性は
損われる。

【００８０】この問題を解決するために図２６に示すよ
うに前記パネル列の端のパネル１ａではなく１ｂに宇宙
船２を取付けて、宇宙船２から見たときの構造物の対称
性を向上するようにした。

【００８１】実施例７図２７〜３１はこの発明の実施例７を示す図である。

【００８２】図において、７ａ〜ｃは取付け部材を示
す。取付け部材７、宇宙船２、パネル１ｂはヒンジ１１
で結合されている。

【００８３】図２７、２８は収納状態を、図２９は一段
階目の展開状態を、図３０はパネル１の展開角度が９０
度の展開途中を、図３１は展開状態を示す。

【００８４】実施例５と同等な理由で図のように宇宙船
２とパネル１の間に取付部材７ａ、７ｂ、７ｃを介入さ
せて構造物の視野を拡大し、さらに宇宙船から見たとき
の構造物の対称性を向上するために、パネル１ｂに取付
け部材７を結合した。

【００８５】実施例８図３２はこの発明の実施例８を示す図である。

【００８６】図において、宇宙船から順番にパネルａ〜
ｉまでの一列のパネル列を渦巻状に折り曲げたパネル１
とヒンジ３及びヒンジ８の結合関係となっている。この
ようにパネル列の隣り合う任意のパネルの展開方向が異
なるようにして展開形状を形成することもできる。

【００８７】実施例９図３３はこの発明の実施例９を示す図である。

【００８８】図において、宇宙船から順番にパネルａ〜
ｉまでの一列のパネル列をジグザグに折り曲げたパネル
１とヒンジ３及びヒンジ８の結合関係となっている。こ
のようにパネル列の隣り合う任意のパネルの展開方向が
異なるようにして展開形状を形成することもできる。

【００８９】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れるので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００９０】前記パネルが直列に１列に結合されている
ので、構造物の機構の自由度の過拘束状態を容易に回避
でき、パネル個数追加に対する拡張性が高い二次元展開
構造物が得られる。

【００９１】また、前記パネル列を山折り谷折りを繰り
返して折り畳んで収納形状にすることで、その包絡域を
減少し、同一ヒンジで前記パネルを結合できて、さらに
展開動作中のパネル同士の干渉回避可能であるので、よ
り少ない段数で展開可能となり、結果として展開動作信
頼性を向上でき、さらにパネル個数追加においても収納
方法は変化しないため、拡張性の高い二次元展開構造物
が得られる。

【００９２】また、隣接する前記パネル同士のなす展開
角度がある関係を持って展開するような同期機構を備え
ているので、展開動作中のパネルの軌道を容易に予測可
能となり、高い展開動作信頼性を持つ二次元展開構造物
が得られる。

【００９３】また、上記同期機構に加えて、前記ヒンジ
の一箇所に粘性等を利用したダンパを組込むことで、全
展開角度の動作を制御可能のため高い展開動作信頼性を
持つ二次元展開構造物が得られる。

【００９４】また、前記ヒンジに巻きばね等のばねを組
込んで、収納状態でばねに蓄積された弾性歪エネルギー
を解放することで展開するので、構造物全体が簡素なも
のとなり、軽量化ができかつ高い展開動作信頼性を持つ
二次元展開構造物が得られる。

【００９５】また、前記のばねを組込んだヒンジ全てに
粘性等を利用した速度ダンパを組込んでいるので、各展
開角度の動作を制御可能のため高い展開動作信頼性を持
つ二次元展開構造物が得られる。

【００９６】また、収納状態では隣接しないが、展開状
態では隣接する前記パネルの間のうちの適当な箇所にラ
ッチ機構を備えているので、展開形状が高剛性および高
精度の二次元展開構造物が得られる。

【００９７】また、前記パネル列の端のパネルが宇宙船
に取付けられているので、展開動作中のパネルと宇宙船
との干渉が回避可能となり、１段階で展開することがで
きるので結果として高い展開動作信頼性を持つ二次元展
開構造物が得られる。

【００９８】また、前記パネル列の端のパネルが前記パ
ネル以外の取付け部材を介して宇宙船に取付けられてい
るので、展開動作中のパネルと宇宙船との干渉を回避
し、かつ構造物と宇宙船との距離を離すことで、構造物
の視野を拡大することができる二次元展開構造物が得ら
れる。

【００９９】また、前記パネル列の端ではない適当なパ
ネルを選んで宇宙船に取付けることで、宇宙船から見た
展開構造物の対称性が向上した二次元展開構造物が得ら
れる。

【０１００】また、前記パネル列の端ではない選んだパ
ネルが前記パネル以外の取付け部材を介して宇宙船に取
付けられているので、宇宙船から見た展開構造物の対称
性を向上できて、かつ構造物と宇宙船との距離を離すこ
とで、構造物の視野を拡大した二次元展開構造物が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の展開状態を示す図であ
る。

【図２】この発明の実施例１のヒンジ２０ｂを示す図で
ある。

【図３】この発明の実施例１のパネル１ａ〜ｃ、ヒンジ
２０ａ〜ｄの結合関係を示す図である。

【図４】この発明の実施例１のパネル１ｅ〜ｈ、ヒンジ
２０ｉ〜ｎ、同期ケーブル２３ｆ〜ｇの結合関係を示す
展開状態の平面図である。

【図５】この発明の実施例１の宇宙船２、パネル１ａ〜
ｂ、ヒンジ２０ａ〜ｂ、ヒンジ２１ａ、ヒンジ２２、同
期ケーブル２３ａの結合関係を示す図である。

【図６】この発明の実施例１の収納状態の側面図であ
る。

【図７】この発明の実施例１の収納状態の立体図であ
る。

【図８】この発明の実施例１のパネル展開角度４５°の
展開途中を示す立体図である。

【図９】この発明の実施例１のパネル展開角度９０°の
展開途中を示す立体図である。

【図１０】この発明の実施例１のパネル展開角度１３５
°の展開途中を示す立体図である。

【図１１】この発明の実施例１の展開状態を示す立体図
である。

【図１２】この発明の実施例２を示す図である。

【図１３】この発明の実施例３を示す図である。

【図１４】この発明の実施例４の展開状態を示す立体図
である。

【図１５】この発明の実施例４のラッチ機構４７のラッ
チ前を示す図である。

【図１６】この発明の実施例４のラッチ機構４７のラッ
チ後を示す図である。

【図１７】この発明の実施例５の収納状態の側面図であ
る。

【図１８】この発明の実施例５の収納状態の立体図であ
る。

【図１９】この発明の実施例５の展開状態の立体図であ
る。

【図２０】この発明の実施例６の収納状態の側面図であ
る。

【図２１】この発明の実施例６の収納状態の立体図であ
る。

【図２２】この発明の実施例６の一段階の展開状態を示
す立体図である。

【図２３】この発明の実施例６のパネル展開角度４５°
の展開途中を示す立体図である。

【図２４】この発明の実施例６のパネル展開角度９０°
の展開途中を示す立体図である。

【図２５】この発明の実施例６のパネル展開角度１３５
°の展開途中を示す立体図である。

【図２６】この発明の実施例６の展開状態を示す立体図
である。

【図２７】この発明の実施例７の収納状態の側面図であ
る。

【図２８】この発明の実施例７の収納状態の立体図であ
る。

【図２９】この発明の実施例７の一段階の展開状態を示
す立体図である。

【図３０】この発明の実施例７のパネル展開角度９０°
の展開途中を示す立体図である。

【図３１】この発明の実施例７の展開状態を示す立体図
である。

【図３２】この発明の実施例８の展開状態を示す図であ
る。

【図３３】この発明の実施例９の展開状態を示す図であ
る。

【図３４】従来の一次元展開構造物を示す立体図であ
る。

【図３５】従来の４枚パネル構成の二次元展開構造物を
示す立体図である。

【図３６】従来の９枚パネル構成の二次元展開構造物を
示す立体図である。

【符号の説明】

１パネル２宇宙船及び構造物取付部３１軸回転自在ヒンジ７取付け部材８１軸回転自在ヒンジ１０１軸回転自在ヒンジ１１１軸回転自在ヒンジ２０三軸回転自在ヒンジ２１三軸回転自在ヒンジ２２三軸回転自在ヒンジ２３同期ケーブル３１固定ブラケット３２軸受ブラケット３３回転軸３４渦巻ばね３５プーリシャフト３６ばねシャフト３７プーリ３８滑り止め３９プーリ４０ステーａ４１ステーｂ４２カップリング４３ダンパ回転軸４４ダンパブラケット４５ダンパ４７ラッチ機構４８ハンドル４９固定爪５０可動爪５１可動爪回転軸５３トリガー５４切り欠き５５トリガー回転軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】宇宙船に収納状態で搭載されて軌道上で
展開する二次元展開構造物において、複数個のパネル、
隣接する前記パネル同士を結合する複数個のヒンジによ
って構成され、前記複数個のパネルを一列のパネル列と
なるように、かつ前記パネル列の隣り合う任意のパネル
の展開方向が異なるようにして展開形状を形成できるよ
うに前記複数個のヒンジによって前記複数個のパネルが
結合されたことを特徴とする二次元展開構造物。
【請求項２】隣接する前記パネル列を山折りと谷折り
を交互に繰り返すことによって収納形状になるようにパ
ネル間をヒンジで結合したことを特徴とする請求項１記
載の二次元展開構造物。
【請求項３】前記ヒンジに、展開動作中において隣接
する前記パネル同士のなす各々の展開角度がある関係を
もって展開するような同期機構を備えたことを特徴とす
る請求項２記載の二次元展開構造物。
【請求項４】前記ヒンジの一箇所にダンパを備えたこ
とを特徴とする請求項３記載の二次元展開構造物。
【請求項５】前記ヒンジにばねを組込んで収納状態で
蓄積されたばねの歪エネルギーを解放することで展開す
ることを特徴とする請求項２記載の二次元展開構造物。
【請求項６】前記ヒンジの全てにダンパを備えたこと
を特徴とする請求項５記載の二次元展開構造物。
【請求項７】収納状態及び展開途中では隣接しないが
展開状態では隣接する前記パネル同士の間にラッチ機構
を備えたことを特徴とする請求項１記載の二次元展開構
造物。
【請求項８】前記パネル列の端となるパネルが宇宙船
に取付けられることを特徴とする請求項１記載の二次元
展開構造物。
【請求項９】前記パネル列の端となるパネルが前記パ
ネル以外の取付け部材を介して宇宙船に取付けられてい
ることを特徴とする請求項８記載の二次元展開構造物。
【請求項１０】前記パネル列の端ではないパネルが宇
宙船に取付けられることを特徴とする請求項１記載の二
次元展開構造物。
【請求項１１】前記パネル列の端ではないパネルが前
記パネル以外の取付け部材を介して宇宙船に取付けられ
ていることを特徴とする請求項１０記載の二次元展開構
造物。