(57)【要約】【課題】小型軽量化を実現でき、展開構造物の展開状態を十分な剛性で維持することができるヒンジ、そのラッチ機構およびラッチピン機構を提供する。【解決手段】ラッチピン受部（１０２）が設けられたヒンジシャフト支持部（１０１）と、ラッチピン収容部（２０２）が形成されたヒンジシャフト（２０１）と、ラッチピン収容部においてヒンジ軸方向にのみスライド可能なラッチピン（３０１）と、を有し、ラッチピンが本体部（３０３）、軸部（３０４）および突出部（３０５）を有し、ラッチピンの突出部がヒンジシャフト支持部の当接部（１０３）から開口部（１０４）に嵌合することで、本体部（３０３）の一部がラッチピン収容部（２０２）からラッチピン受部（１０２）へスライドしてヒンジをラッチする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一アームと第二アームとを有するヒンジのラッチ機構であって、
前記第一アームに固定され、第一の断面形状を有するラッチピン受部が設けられたヒンジシャフト支持部と、
前記第一の断面形状を有するラッチピン収容部が前記ラッチピン受部と対応するように設けられ、前記第二アームに固定されたヒンジシャフトと、
前記ヒンジシャフトの前記ラッチピン収容部に挿入され、前記ラッチピン受部と前記ラッチピン収容部との間で前記ヒンジシャフトの軸方向にのみスライド可能であり、前記ヒンジシャフトの前記端部から外方向へ付勢されたラッチピンと、
を有し、
前記ラッチピンが、前記第一の断面形状を有する本体部と、前記本体部から外側へ向けて延伸した軸部と、前記軸部の一部がさらに外側へ延伸し前記第一の断面形状より小さい第二の断面形状を有する突出部と、からなり、
前記ヒンジシャフト支持部が、前記ラッチピン受部に前記突出部の先端が当接する当接部と、当該当接部の所定位置に前記突出部が嵌合する開口部とを有し、
前記ラッチピンの前記突出部が、前記ヒンジシャフト支持部の前記当接部から前記開口部に摺動して嵌合すると、前記ラッチピンの前記本体部の一部が前記ヒンジシャフトの前記ラッチピン収容部から前記ヒンジシャフト支持部の前記ラッチピン受部へスライドし、前記ヒンジをラッチするラッチ機構。
【請求項２】
前記ラッチピンの前記突出部が前記対応するヒンジシャフト支持部の前記当接部に当接した状態では、前記ラッチピンの前記本体部のすべてが前記ヒンジシャフトの前記ラッチピン収容部に収容され、前記ラッチピンの前記軸部を中心として前記第一および前記第二アームが相対的に回転可能である請求項１に記載のラッチ機構。
【請求項３】
前記第一の断面形状が前記ヒンジシャフトの径より小さい円に内接する多角形である請求項１または２に記載のラッチ機構。
【請求項４】
前記ラッチピンの前記軸部は前記第一の断面形状より小さい円形の断面形状を有し、前記突出部は前記円形の一部分である扇形の断面形状を有する請求項１−３のいずれか１項に記載のラッチ機構。
【請求項５】
前記対応するヒンジシャフト支持部の前記開口部は、前記第一の断面形状における前記ヒンジの軸を中心とした所定角度範囲にある請求項１−４のいずれか１項に記載のラッチ機構。
【請求項６】
第一アームと第二アームとを有するヒンジのラッチピン機構であって、
前記ヒンジが、
前記第一アームに固定されたヒンジシャフト支持部であって、前記ヒンジシャフト支持部が第一の断面形状を有するラッチピン受部を有し、当該ラッチピン受部に当接部と当該当接部の所定位置に形成された開口部とが設けられた前記ヒンジシャフト支持部と、
前記第二アームに固定されたヒンジシャフトであって、前記第一の断面形状を有するラッチピン収容部を少なくとも端部に有し、前記ラッチピン収容部が前記ラッチピン受部に対応する前記ヒンジシャフトと、
を有し、
前記ラッチピン機構が、
前記ヒンジシャフトの前記ラッチピン収容部に挿入され、前記ラッチピン受部と前記ラッチピン収容部との間で前記ヒンジシャフトの軸方向にのみスライド可能であるラッチピンと、
前記ラッチピンを前記ヒンジシャフトの前記端部から外方向へ付勢する付勢手段と、
を有し、前記ラッチピンが、
前記第一の断面形状を有する本体部と、
前記本体部から外側へ向けて延伸した軸部と、
前記軸部の一部がさらに外側へ延伸し前記第一の断面形状より小さい第二の断面形状を有する突出部と、
を有し、前記ラッチピンの前記突出部が、前記ヒンジシャフト支持部の前記当接部から前記開口部に移動して嵌合すると、前記ラッチピンの前記本体部の一部が前記ヒンジシャフトの前記ラッチピン収容部から前記ヒンジシャフト支持部の前記ラッチピン受部へスライドし、前記ヒンジをラッチするラッチピン機構。
【請求項７】
前記ラッチピンの前記突出部が前記対応するヒンジシャフト支持部の前記当接部に当接した状態では、前記ラッチピンの前記本体部のすべてが前記ヒンジシャフトの前記ラッチピン収容部に収容され、前記ラッチピンの前記軸部を中心として前記第一および前記第二アームが相対的に回転可能である請求項６に記載のラッチピン機構。
【請求項８】
前記第一の断面形状が前記ヒンジシャフトの径より小さい円に内接する多角形である請求項６または７に記載のラッチピン機構。
【請求項９】
前記ラッチピンの前記軸部は前記第一の断面形状より小さい円形の断面形状を有し、前記突出部は前記円形の断面形状の部分円形の断面形状を有する請求項６−８のいずれか１項に記載のラッチピン機構。
【請求項１０】
請求項１−５のいずれか１項に記載のラッチ機構を有するヒンジであって、
前記ヒンジシャフト支持部が前記第一アームの２つのアーム端の各々に設けられ、各アーム端に前記ラッチピン受部が設けられ、
前記ラッチピン受部の各々に対応して、前記ヒンジシャフトの両端に前記ラッチピン収容部が配置され、
前記ラッチピンが前記両端のラッチピン収容部の各々に収容され、それぞれのラッチピンが前記ヒンジシャフトの軸方向の外側へ向けてそれぞれ付勢されたヒンジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池パドルや大型平板アンテナ等の展開構造物に用いられるヒンジに係り、特に所定の展開状態を維持するラッチ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人工衛星の太陽電池パドルは、大電力の要求から多数のパネルを必要とする。このような多数のパネルは打ち上げ時に折り畳んで収納され、軌道上にて所定の平面形状に展開される。このような展開パネルに用いられるヒンジには展開状態を維持するラッチ機構が設けられており、このようなラッチ機構を備えたヒンジがこれまでに種々提案されている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、凸部が凹部と嵌合するカム構造を利用して可動軸を所定角度でロック状態にするヒンジが開示されている。また、特許文献２には、ヒンジ軸部に歯状面を有する部材と溝を有する部材とを接触可能に設け、それらをかみ合わせることでヒンジをロック状態する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１２５７７３号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１４／０２５９５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献に開示されたヒンジ機構は、いずれも小トルクの開閉を主目的としたラッチ構造であり、太陽電池パドルのように展開状態で高い剛性を必要とする構造には不適である。
【０００６】
また、高い剛性を有するラッチ機構をヒンジとは別個に設けた場合には、搭載部品の増加および質量の増大を招き、小型軽量化が困難となる。特に、人工衛星に搭載する場合、搭載部品数の増加および質量の増大は回避すべきである。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、小型軽量化を実現でき、展開構造物の展開状態を十分な剛性で維持することができるヒンジ、そのラッチ機構およびラッチピン機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の態様によれば、第一アームと第二アームとを有するヒンジの展開ラッチ機構は、前記第一アームに固定され、第一の断面形状を有するラッチピン受部が設けられたヒンジシャフト支持部と、前記第一の断面形状を有するラッチピン収容部が前記ラッチピン受部と対応するように設けられ、前記第二アームに固定されたヒンジシャフトと、前記ヒンジシャフトの前記ラッチピン収容部に挿入され、前記ラッチピン受部と前記ラッチピン収容部との間で前記ヒンジシャフトの軸方向にのみスライド可能であり、前記ヒンジシャフトの前記端部から外方向へ付勢されたラッチピンと、を有し、前記ラッチピンが、前記第一の断面形状を有する本体部と、前記本体部から外側へ向けて延伸した軸部と、前記軸部の一部がさらに外側へ延伸し前記第一の断面形状より小さい第二の断面形状を有する突出部と、からなり、前記ヒンジシャフト支持部が、前記ラッチピン受部に前記突出部の先端が当接する当接部と、当該当接部の所定位置に前記突出部が嵌合する開口部とを有し、前記ラッチピンの前記突出部が、前記ヒンジシャフト支持部の前記当接部から前記開口部に摺動して嵌合すると、前記ラッチピンの前記本体部の一部が前記ヒンジシャフトの前記ラッチピン収容部から前記ヒンジシャフト支持部の前記ラッチピン受部へスライドし、前記ヒンジをラッチする。
本発明の第二の態様によれば、第一アームと第二アームとを有するヒンジのラッチピン機構は、前記ヒンジが、前記第一アームに固定されたヒンジシャフト支持部であって、前記ヒンジシャフト支持部が第一の断面形状を有するラッチピン受部を有し、当該ラッチピン受部に当接部と当該当接部の所定位置に形成された開口部とが設けられた前記ヒンジシャフト支持部と、前記第二アームに固定されたヒンジシャフトであって、前記第一の断面形状を有するラッチピン収容部を少なくとも端部に有し、前記ラッチピン収容部が前記ラッチピン受部に対応する前記ヒンジシャフトと、を有し、前記ラッチピン機構が、前記ヒンジシャフトの前記ラッチピン収容部に挿入され、前記ラッチピン受部と前記ラッチピン収容部との間で前記ヒンジシャフトの軸方向にのみスライド可能であるラッチピンと、前記ラッチピンを前記ヒンジシャフトの前記端部から外方向へ付勢する付勢手段と、を有し、前記ラッチピンが、前記第一の断面形状を有する本体部と、前記本体部から外側へ向けて延伸した軸部と、前記軸部の一部がさらに外側へ延伸し前記第一の断面形状より小さい第二の断面形状を有する突出部と、を有し、前記ラッチピンの前記突出部が、前記ヒンジシャフト支持部の前記当接部から前記開口部に移動して嵌合すると、前記ラッチピンの前記本体部の一部が前記ヒンジシャフトの前記ラッチピン収容部から前記ヒンジシャフト支持部の前記ラッチピン受部へスライドし、前記ヒンジをラッチする。
本発明の第三の態様によれば、第一アームと第二アームとを有するヒンジが上記ラッチ機構を有し、前記ヒンジシャフト支持部が前記第一アームの２つのアーム端の各々に設けられ、各アーム端に前記ラッチピン受部が設けられ、前記ラッチピン受部の各々に対応して、前記ヒンジシャフトの両端に前記ラッチピン収容部が配置され、前記ラッチピンが前記両端のラッチピン収容部の各々に収容され、それぞれのラッチピンが前記ヒンジシャフトの外側へ向けてそれぞれ付勢されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小型軽量化を実現でき、展開構造物の展開状態を十分な剛性で維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の一実施形態によるヒンジの概略的構造を示す分解斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は本実施形態によるヒンジのシャフト部の構成の一例を示す概略的正面断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）におけるヒンジシャフトのＩ−Ｉ線断面図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）におけるヒンジシャフト支持部の側面図である。
【図３】図３（Ａ）は本実施形態によるラッチピンの概略的斜視図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のラッチピンの正面図、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）におけるラッチピンのII−II線断面図である。
【図４】図４（Ａ）は本実施形態によるヒンジのラッチ状態を示す正面断面図、図４（Ｂ）は同じく側面図である。
【図５】図５（Ａ）は本実施形態によるヒンジの閉じた状態を示す正面断面図、図５（Ｂ）は同じく側面図である。
【図６】図６（Ａ）は本実施形態によるヒンジの９０°展開した状態を示す正面断面図、図６（Ｂ）は同じく側面図である。
【図７】図７（Ａ）は本実施形態によるヒンジの１８０°展開してラッチされた状態を示す正面断面図、図７（Ｂ）は同じく側面図である。
【図８】図８（Ａ）は本実施形態によるヒンジを用いたパネルが折り畳まれた状態を示す側面図、図８（Ｂ）は同じくパネルが展開してラッチされた状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施形態の概要＞
本発明の実施形態によれば、ヒンジのシャフトに内蔵されたラッチピンの一部が所定の展開角度でシャフト内から外側のシャフト支持部へスライドし、シャフトとシャフト支持部とを回転方向に関して固定することでヒンジの強固なラッチを実現する。
【００１２】
ラッチピンは本体部、軸部および突出部からなる形状を有する。本体部はヒンジのシャフト内とシャフト支持部内とを軸方向にのみ移動可能であり、軸部は当該本体部からシャフトの外側へ向けて延伸し、突出部は軸部の一部がさらに外側へ延伸したものである。ラッチピンの突出部の先端がシャフト支持部に当接している状態ではヒンジは回転可能である。突出部がシャフト支持部の開口部に回動して嵌合すると、ラッチピン本体部の一部がシャフトからシャフト支持部へスライドしてヒンジの更なる展開をラッチする。ラッチピンの本体部がシャフトとシャフト支持部とを固定するので、高い剛性を得ることができ、さらに、シャフト内にラッチ機構を備えることで小型軽量化を達成できる。
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図１〜図７は、本発明の一実施形態によるヒンジの構成および動作を説明するために例示するものであり、各部品の実際の形状および寸法ならびに寸法の実際の比率を示すものではない。また、一対の部材は共通の参照番号に添え字ＡおよびＢを付して区別するが、これらの部材の形状および機能は同一である。したがって、共通の形状および機能を説明する場合は、添え字ＡおよびＢを付さずに参照番号のみで一対の部材を指示するものとする。
【００１４】
１．展開ヒンジ機構
図１に例示するヒンジ１００は、第一アーム１０、第二アーム２０およびラッチピン機構３０からなる。なお、ヒンジ１００は、第一アーム１０と第二アーム２０とを開く方向に付勢する展開付勢手段を備えることもできる。ここでは、一例として、展開スプリング４０が展開付勢手段として設けられる。
【００１５】
第一アーム１０はコ字型のアームからなり、アームの両端に、ヒンジ軸ＡＨに沿って一対のヒンジシャフト支持部１０１Ａおよび１０１Ｂが設けられている。ヒンジシャフト支持部１０１Ａには、内部に所定の断面形状のラッチピン受部１０２Ａが形成され、同様に、ヒンジシャフト支持部１０１Ｂには、内部に所定の断面形状のラッチピン受部１０２Ｂが形成されている。さらにラッチピン受部１０２Ａの奥には当接部１０３Ａと開口部１０４Ａとが形成され、同様に、ラッチピン受部１０２Ｂの奥には当接部１０３Ｂと開口部１０４Ｂ（図１には図示されていない。）とが形成されている。なお、第一アーム１０には展開構造物を固定するための取付部１０５が設けられている。
【００１６】
第二アーム２０はコ字型のアームからなり、アームの両端にはヒンジ軸ＡＨに沿って一本のヒンジシャフト２０１が固定されている。ヒンジシャフト２０１の両端部には、内部に所定の断面形状のラッチピン収容部２０２Ａおよび２０２Ｂがそれぞれ形成されている。本実施形態では、ヒンジシャフト２０１は、内部に所定の断面形状の中空部が形成された筒状部材である。なお、第二アーム２０には展開構造物を固定するための取付部２０３が設けられている。
【００１７】
ラッチピン機構３０は、一対のラッチピン３０１Ａおよび３０１Ｂとラッチスプリング３０２とからなる。ラッチピン３０１Ａは、所定の断面形状を有する本体部３０３Ａと、本体部３０３Ａから外側へ延びた円形断面の軸部３０４Ａと、軸部３０４Ａの一部が更に延びた突出部３０５Ａとからなる。本体部３０３Ａの断面形状は、上記ヒンジシャフト支持部１０１Ａのラッチピン受部１０２Ａおよびヒンジシャフト２０１のラッチピン収容部２０２Ａと同じ形状を有する。同様に、ラッチピン３０１Ｂは、所定の断面形状を有する本体部３０３Ｂと、本体部３０３Ｂから外側へ延びた円形断面の軸部３０４Ｂと、軸部３０４Ｂの一部が更に延びた突出部３０５Ｂとからなる。本体部３０３Ｂの断面形状は、上記ヒンジシャフト支持部１０１Ｂのラッチピン受部１０２Ｂおよびヒンジシャフト２０１のラッチピン収容部２０２Ｂと同じ形状を有する。なお、突出部３０５Ａおよび３０５Ｂは、上述した第一アーム１０の開口部１０４Ａおよび１０４Ｂにそれぞれ嵌合可能な大きさおよび形状を有する。
【００１８】
ラッチピン受部１０２、ラッチピン収容部２０２およびラッチピン３０１の本体部３０３の断面形状はラッチピン３０１のヒンジ軸ＡＨ周りの回転を阻止する形状であればよい。さらに、当該断面形状は、必要な強度が得られ、かつできるだけ軽量化を図れる（すなわち肉薄の）形状であることが望ましい。このような条件を満たす形状の望ましい一例はヒンジ軸ＡＨを中心とする正多角形である。以下の説明では、典型例として正六角形の断面形状を例示する。
【００１９】
図１に示すように、ラッチピン機構３０はヒンジシャフト２０１の中空部に収容される。さらにヒンジシャフト２０１の周りには展開スプリング４０が配置される。ヒンジシャフト２０１のラッチピン収容部２０２Ａおよび２０２Ｂはヒンジシャフト支持部１０１Ａおよび１０１Ｂの位置にそれぞれ合わせて配置される。ラッチピン３０１Ａおよび３０１Ｂは、ラッチスプリング３０２により互いに遠ざかる方向へ常に付勢されている。したがって、ラッチピン３０１Ａおよび３０１Ｂは、ラッチピン受部１０２Ａおよび１０２Ｂ内へ向けてそれぞれ付勢され、これによって突出部３０５Ａおよび３０５Ｂが当接部１０３Ａおよび１０３Ｂに当接し、開口部１０４Ａおよび１０４Ｂにそれぞれ嵌合可能となる。正六角形の断面を有するラッチピン３０１は、ラッチピン収容部２０２およびラッチピン受部１０２の中をヒンジ軸ＡＨ方向にのみ移動可能である。また、展開スプリング４０は、その両端を第一アーム１０および第二アーム２０にそれぞれ引っかけることで、第一アーム１０および第二アーム２０を展開方向に付勢するものとする。
【００２０】
２．シャフト部
図２に例示するように、ヒンジシャフト支持部１０１のラッチピン受部１０２とヒンジシャフト２０１のラッチピン収容部２０２とは同一の正六角形の断面形状を有する。同じく正六角形の断面を有するラッチピン３０１の本体部３０３は、ラッチピン受部１０２およびラッチピン収容部２０２の断面形状の位相が一致したときに、ラッチピン収容部２０２からラッチピン受部１０２側へ移動可能となる。
【００２１】
ラッチピン受部１０２は外側面に当接部１０３と開口部１０４とを有する。本実施形態における開口部１０４は、一例として、ラッチピン受部１０２の断面形状（正六角形）を二分割した形状を有する。ただし、開口部１０４の形状は正六角形を等分割したものに限定されない。上述したように、開口部１０４はラッチピンの突出部３０５が嵌合可能であればよい。したがって、突出部３０５が当接部１０３に当接して摺動する必要があることを考慮し、必要な機械的強度と製造の容易さの観点から、開口部１０４の形状を決定することができる。たとえば、正六角形の回転軸周りの２／３の部分、たとえば正六角形を構成する６個の正三角形のうち隣り合う２つの正三角形を切り欠いた形状であってもよい。
【００２２】
３．ラッチピン
３．１）構造
図３に例示するように、ラッチピン３０１は、正六角形の断面を有する本体部３０３と、本体部３０３からヒンジ軸方向の外側へ延びた円形断面の軸部３０４と、軸部３０４の一部が更に延びた突出部３０５とからなる。本体部３０３の正六角形の断面は、ラッチピン受部１０２およびラッチピン収容部２０２に嵌合しヒンジ軸方向にのみ移動可能となる大きさを有する。軸部３０４のヒンジ軸ＡＨ方向の長さは後述するようにヒンジ軸として十分機能するように設定される。また突出部３０５のヒンジ軸ＡＨ方向の長さは、後述するように、正六角形断面の本体部３０３がラッチピン収容部２０２からラッチピン受部１０２へ十分な距離スライドして強固なラッチが得られるように設定される。
【００２３】
図３（Ｂ）に典型的に示すように、軸部３０４の断面形状は本体部３０３の正六角形に内接する円よりわずかに小さい円形である。したがって、本体部３０３の全部がラッチピン収容部２０２内に位置するとき、ヒンジシャフト支持部１０１とヒンジシャフト２０１とは、ヒンジシャフト支持部１０１に位置するラッチピン３０１の軸部３０４により回転可能に支持される。
【００２４】
本実施形態において、突出部３０５の断面は円筒形軸部３０４の半円部分を延伸した形状を有する。突出部３０５の断面を半円としたのは、図２（Ｃ）に例示するラッチ受け部１０２の開口部１０４の形状と対応させるためである。突出部３０５の断面と開口部１０４の形状とを一致させる必要はないが、上述したように突出部３０５が所望のヒンジ角度で開口部１０４に落ち込む必要がある。したがって、開口部１０４がラッチピン受部１０２の断面形状（正六角形）を二分割した形状であれば、図３に示すように、ラッチピン３０１の突出部３０５の断面形状は半円形にするのが望ましい。上述したように、突出部の３０５の半円は本体部３０３の正六角形に内接する円より若干小さいので、開口部１０４にスムーズに嵌合する。他の例として、開口部１０４がラッチピン受部１０２の断面形状（正六角形）の回転軸周りの２／３の部分形状であれば、ラッチピン３０１の突出部３０５の断面形状は半円形でもよいし、開口部１０４に合わせて中心角２４０°の扇形であってもよい。
【００２５】
図３（Ｃ）に例示するように、本体部３０３の正六角形部分と軸部３０４との間にはわずかなテーパ部３０３ａが形成されている。このテーパ部３０３ａは、ラッチピン３０１がラッチピン収容部２０２からラッチピン受部１０２へ移動する動作を円滑にし、これによって本体部３０３の移動によるラッチ動作を円滑かつ確実にする。
【００２６】
３．２）ラッチ状態
図４に例示するように、ラッチピン３０１の突出部３０５がヒンジシャフト支持部１０１の開口部１０４に落ち込むと、ラッチピン３０１の本体部３０３は、ヒンジシャフト２０１のラッチピン収容部２０２からラッチピン受部１０２へ向けてスライドし、ラッチピン３０１の軸部３０４の先端部が当接部１０３に当接して停止する。この状態において、本体部３０３は、ヒンジシャフト２０１のラッチピン収容部２０２とヒンジシャフト支持部１０１のラッチピン受部１０２との両方に嵌合している。したがって、ラッチピン３０１の本体部３０３は、展開スプリング４０により展開方向に付勢されているヒンジシャフト２０１とヒンジシャフト支持部１０１とをヒンジ回転方向に関して固定する。さらに、ラッチピン３０１はラッチスプリング３０２により当接部１０３に押しつけられているので、ヒンジ軸方向に固定される。このように、ラッチピン３０１をヒンジ軸方向にスライドさせることで、ヒンジを強固にラッチさせることができる。以下、本実施形態によるヒンジ１００のラッチ動作について図５〜図７を参照しながら説明する。
【００２７】
４．ラッチ動作
図５に例示するヒンジ１００は第一アーム１０と第二アーム２０とが閉じた状態にあり、図示されていないメカニズム、たとえば展開スプリング４０により開く方向に回転するものとする。ヒンジが閉じた状態では、図５（Ｂ）に示すように、ラッチピン３０１の突出部３０５の先端の全面が当接部１０３に当接するようにラッチピン３０１の角度あるいは位相が設定されているものとする。
【００２８】
また、閉じた状態では、タッチスプリング３０２が図中の矢印に示す外方向にラッチピン３０１を付勢し、ラッチピン３０１の突出部３０５が当接部１０３に当接して押圧される。この状態で、ラッチピン３０１の正六角形の本体部３０３は、その全部がラッチピン収容部２０２内に嵌合して収容されており、ラッチピン３０１の円形断面の軸部３０４および半円形断面の突出部３０５はヒンジシャフト支持部１０１のラッチピン受部１０２内に位置する。従って、ラッチピン３０１の軸部３０４を中心軸としてヒンジの回転が可能である。
【００２９】
図６に例示するヒンジ１００は第一アーム１０と第二アーム２０とが９０°開いた状態にある。この半開き状態では、図６（Ｂ）に示すように、ラッチピン３０１の突出部３０５の先端の半分（９０°の扇形相当）が当接部１０３に当接するので、図６（Ａ）に示すように、ラッチピン３０１の正六角形の本体部３０３は、その全部がラッチピン収容部２０２内に嵌合して収容された状態を維持している。したがって、ラッチピン３０１の円形断面の軸部３０４および半円形断面の突出部３０５はヒンジシャフト支持部１０１のラッチピン受部１０２内に位置し、ラッチピン３０１の軸部３０４を中心軸としてヒンジの回転が可能である。
【００３０】
図７に例示するヒンジ１００は第一アーム１０と第二アーム２０とが１８０°開いた状態にある。この全開状態になると、図７（Ｂ）に示すように、ラッチピン３０１の突出部３０が開口部１０４と重なる。ラッチピン３０１はラッチスプリング３０２によって矢印で示す外方向に付勢されているので、その突出部３５０が開口部１０４と嵌合し、ラッチピン３０１は突出部３０５の長さ分だけ外側へスライドする。これにより、本体部３０３は、ヒンジシャフト２０１のラッチピン収容部２０２とヒンジシャフト支持部１０１のラッチピン受部１０２との両方に嵌合した状態となる。したがって、ラッチピン３０１の本体部３０３は、第一アーム１０と大アーム２０とをヒンジ回転方向に関して強固に固定することができる。このようにラッチピン３０１をヒンジ軸方向にスライドさせることで、ヒンジを強固にラッチさせることができる。
【００３１】
５．適用例
上述したように本実施形態によるヒンジ１００は、ヒンジシャフトにラッチ機構を内蔵することにより、小型軽量かつ強固なラッチを実現することができる。このようなヒンジ１００は、たとえば、人工衛星の太陽電池パドルや大型平板アンテナ等の展開構造物の展開ヒンジに適用することができる。
【００３２】
図８（Ａ）に例示するように、複数のパネルＰ１〜Ｐ３からなる展開構造物をヒンジ１００により展開可能に連結する。本実施形態によるヒンジ１００は、所定の展開角度まで展開すると強固なラッチ状態となるので、図８（Ｂ）に示すようにパネルＰ１〜Ｐ３を一平面状に展開した状態を高い剛性で維持することが可能となる。
【００３３】
また、ラッチピン３０１を軸方向にスライドするだけで強固なラッチ状態を実現できるので、ラッチ機構をヒンジ軸内に備えることができ、太陽電池パドルの総質量を、たとえば従来の１／５以下に低減することができる。さらに、ヒンジ１００の材料をアルミ合金からチタン合金とし、剛性を確保する形状の最適化を行うことで更なる小型化および軽量化が可能となる。
【００３４】
５．効果
上述したように、本発明の一実施形態によれば、ヒンジシャフト部に内蔵されたラッチピン３０１の本体部が回転を阻止する断面形状を有し、その本体部３０３の一部が所定の展開角度でヒンジシャフト２０１内から外側のヒンジシャフト支持部１０１へスライドする。このラッチピン３０１のスライドにより、ヒンジシャフト２０１とヒンジシャフト支持部１０１とが回転方向に関して強固に固定される。
【００３５】
さらに、ヒンジシャフト部にラッチ機構を設けることで部品点数を削減することができる。また、シャフトに展開力を発生させる捩りコイルバネ（展開スプリング４０）を実装することで、ヒンジ機構の省スペース化および小型軽量化を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、軽量で高い強度あるいは剛性が必要な人工衛星の太陽電池パドル等の展開機構として利用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  第一アーム
２０  第二アーム
３０  ラッチピン機構
４０  展開スプリング
１００  ヒンジ
１０１  ヒンジシャフト支持部
１０２  ラッチピン受部
１０３  当接部
１０４  開口部
１０５  取付部
２０１  ヒンジシャフト
２０２  ラッチピン収容部
２０３  取付部
３０１  ラッチピン
３０２  ラッチスプリング
３０３  本体部
３０３ａ  テーパ部
３０４  軸部
３０５  突出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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