(57)【要約】【課題】外部から力を加えることなく、一次元方向に伸張あるいは収縮させることができる伸縮構造物を提供する。【解決手段】閉断面構造の円筒状部材を備え、該円筒状部材は、中心軸線方向に折り畳むための折り目部ｆを有し、該折り目部によって複数のパターンに分割され、中心軸線と平行方向に折り畳んだ収縮形態と、折り目部を開いて円筒状に伸展させた伸展形態とをとることが可能となっている伸縮構造物において、前記複数のパターンを、形状を保持する剛性を有すると共に、平面形態と円筒状部材の円筒形態の一部を構成する湾曲形態とに弾性変形可能な弾力性を有する硬質部によって構成し、前記折り目部を変形自在の軟質部によって構成したことを特徴とする。【選択図】  図１
2019151136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉断面構造の円筒状部材を備え、該円筒状部材は、中心軸線方向に折り畳むための折り目部ｆを有し、該折り目部によって複数のパターンに分割され、中心軸線と平行方向に折り畳んだ収縮形態と、折り目部を開いて円筒状に伸展させた伸展形態とをとることが可能となっている伸縮構造物において、
前記複数のパターンを、形状を保持する剛性を有すると共に、平面形態と円筒状部材の円筒形態の一部を構成する湾曲形態とに弾性変形可能な弾力性を有する硬質部によって構成し、前記折り目部を変形自在の軟質部によって構成したことを特徴とする伸縮構造物。
【請求項２】
前記円筒状部材は自由状態で伸展形態であり、前記折り目複数のパターンは、自由状態で円筒状部材の円筒形状の一部の形状に倣った湾曲形状となっている請求項１に記載の伸縮構造物。
【請求項３】
前記円筒状部材は自由状態では中心軸線方向に折り畳まれた収縮形態であり、自由状態では平板状に成形されている請求項１に記載の伸縮構造物。
【請求項４】
前記折り目部によって分割されたパターンと、前記折り目部を構成する軟質部は別部材であり、折り目部によって各パターンが連結されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の伸縮構造物。
【請求項５】
前記折り目部によって分割される複数のパターンとして、第１パターンと第２パターンとを備え、
前記第１パターンが円筒状部材の前記中心軸線に対して直交する周方向に４つ配列される第１パターン列と、複数の前記第２パターンが前記円筒状部材の前記中心軸線に対して直交する周方向に４つ配列される第２パターン列が、前記円筒状部材の中心軸線方向に交互に複数組配列される構成となっており、
前記第１パターンは、全ての辺の長さが同一の六角形のパターンで、１８０°の位置関係で対向する角部を結ぶ対角線に対して線対称の台形パターンに分割され、前記対角線は前記周方向に対して所定角度だけ傾斜し、
前記第２パターンは、第１パターンと同一形状の六角形のパターンで、１８０°の位置関係で対向する角部を結ぶ対角線に対して線対称の台形パターンに分割され、前記第２パターンの対角線は前記周方向に対して、前記第１パターンの対角線の傾斜角度と同一角度だけ反対方向に傾けて配置され、
前記隣り合う第１パターン列と第２パターン列は、第１パターン列を構成する複数の第１パターンと第２パターン列を構成する複数の第２パターンが、前記円筒状部材の周方向に、互いに、一方のパターンが他方のパターンの間に位置するように、位相がずれて配置され、
前記第１パターン列の前記円筒状部材の周方向に配列される複数の第１パターン同士は、
対角線によって分割された一方の台形パターンの斜辺が隣接する第１パターンの対角線によって分割された他方の台形パターンの斜辺と折り目部によって接続され、
前記第２パターン列の前記円筒状部材の周方向に配列される複数の第２パターン同士は、
第２パターンの対角線によって分割された一方の台形パターンの斜辺が隣接する第２パターンの対角線によって分割された他方の台形パターンの斜辺と折り目部によって接続され、
また、隣接する前記第１パターン列の第１パターンと、前記第２パターン列の第２パターン同士は、一方のパターンと他方のパターンの互いに対向する台形パターンの上底辺と斜辺とが折り目部によって接続されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の伸縮構
造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、人工衛星や探査機のアンテナや太陽電池パネル等の宇宙構造物や地上構造物等、一次元方向に伸縮可能な伸縮構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の伸縮構造物としては、たとえば、特許文献１に記載のような構造物が知られている。この特許文献１には、円筒形状とした膜部材を折り目によって円筒軸方向に折り畳み及び展開可能に構成し、折り畳み形態から伸展形態に移行する際には、円筒状の膜部材の内部にガスを充填して伸展させるように構成されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２３７６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の構造では、ガスを充填することで伸展する構成となっており、伸展あるいは収縮させるために、外部から力を加える必要があった。
本発明の目的は、外部から力を加えることなく、一次元方向に自己伸展あるいは自己収縮させることができる伸縮構造物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、
閉断面構造の円筒状部材を備え、該円筒状部材は、中心軸線方向に折り畳むための折り目部ｆを有し、該折り目部によって複数のパターンに分割され、中心軸線と平行方向に折り畳んだ収縮形態と、折り目部を開いて円筒状に伸展させた伸展形態とをとることが可能となっている伸縮構造物において、
前記複数のパターンを、形状を保持する剛性を有すると共に、平面形態と円筒状部材の円筒形態の一部を構成する湾曲形態とに弾性変形可能な弾力性を有する硬質部によって構成し、前記折り目部を変形自在の軟質部によって構成したことを特徴とする。
前記円筒状部材は自由状態で伸展形態の場合には、前記複数のパターンは、自由状態で円筒状部材の円筒形状の一部の形状に倣った湾曲形状とする。
また、前記円筒状部材が自由状態で折り畳んだ収縮形態の場合には、前記複数のパターンは、自由状態では平板形状とする。
たとえば、複数のパターンを円筒形態の一部を構成する湾曲形態に予め成形しておけば、収縮形態に折り畳んでいても、各パターンの弾性復元力によって、自己伸展し、自動的に元の形状に復帰する。収縮させる場合には、中心軸線方向に圧縮力を加える必要があるが、軸方向に圧縮すれば、自動的に複数パターンが、折り目部で屈曲し、中心軸線方向に折り畳むことができる。
一方、複数のパターンを収縮形態の平面形状に予め成形しておけば、円筒形状に伸展させていても、各パターンの弾性復元力によって、自己収縮し、自動的に元の折り畳まれた収縮形態に復帰する。伸展させる場合には、中心軸線方向に引張の力を加える必要あるが、軸方向に引張れば、自動的に複数のパターンが折り目部が開き、円筒状に伸展させることができる。
前記折り目部によって分割される複数のパターンとして、第１パターンと第２パターンとを備え、
前記第１パターンが円筒状部材の前記中心軸線に対して直交する周方向に４つ配列され
る第１パターン列と、複数の前記第２パターンが前記円筒状部材の前記中心軸線に対して直交する周方向に４つ配列される第２パターン列が、前記円筒状部材の中心軸線方向に交互に複数組配列される構成となっており、
前記第１パターンは、全ての辺の長さが同一の六角形のパターンで、１８０°の位置関係で対向する角部を結ぶ対角線に対して線対称の台形パターンに分割され、前記対角線は前記周方向に対して所定角度だけ傾斜し、
前記第２のパターンは、第１のパターンと同一形状の六角形のパターンで、１８０°の位置関係で対向する角部を結ぶ対角線に対して線対称の台形パターンに分割され、前記第２のパターンの対角線は前記周方向に対して、前記第１のパターンの対角線の傾斜角度と同一角度だけ反対方向に傾けて配置され、
前記隣り合う第１のパターン列と第２のパターン列は、第１パターン列を構成する複数の第１パターンと第２パターン列を構成する複数の第２パターンが、前記円筒状部材の周方向に、互いに、一方のパターンが他方のパターンの間に位置するように、位相がずれて配置され、
前記第１パターン列の前記円筒状部材の周方向に配列される複数の第１パターン同士は、
対角線によって分割された一方の台形パターンの斜辺が隣接する第１パターンの対角線によって分割された他方の台形パターンの斜辺と折り目部によって接続され、
前記第２パターン列の前記円筒状部材の周方向に配列される複数の第２パターン同士は、
第２パターンの対角線によって分割された一方の台形パターンの斜辺が隣接する第２パターンの対角線によって分割された他方の台形パターンの斜辺と折り目部によって接続され、
また、隣接する前記第１パターン列の第１パターンと、前記第２パターン列の第２パターン同士は、一方のパターンと他方のパターンの互いに対向する台形パターンの上底辺と斜辺とが折り目部によって接続された構成とすることができる。
このようにすれば、対角線が、中心軸線と直交する円周方向に対して、所定角度だけ傾斜しているので、弾性復元する際に、軸方向の分力が強く、伸縮動作を助勢し、スムースに伸縮させることができる。
また、第１パターンと第２パターンの対角線折り目部が、中心軸線と直交する円周方向に対して互いに逆方向に傾斜しているので、伸縮する際に中心軸線の回りに回転することなく、真っ直ぐに伸縮させることができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の伸縮構造物によれば、外部から力を加えることなく、一次元方向に伸張あるいは収縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は本発明の実施形態に係る伸縮構造物の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は図１の折り目部を説明するための展開図である。
【図３】図３は図１の伸縮構造物の折り目部を単純に線として記載した図であり、（Ａ）は伸展状態、（Ｃ）は収縮状態、（Ｂ）は伸展途中の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る伸縮構造物を示す図である。
この伸縮構造物１は、閉断面構造の円筒状部材１０を備え、円筒状部材１０は、中心軸線Ｎ方向に折り畳むための折り目部ｆを有し、折り目部ｆによって、中心軸線Ｎと平行方向に折り畳んだ収縮形態と、折り目部ｆを開いて円筒状に伸展させた伸展形態と（図１参照）をとることが可能となっている。
円筒状部材１０は、折り目部ｆによって、複数のパターン、図示例では、第１パターンＰ１の左台形パターンＰ１Ｌ、右台形パターンＰ１Ｒ、第２パターンＰ２の左台形パターンＰ２Ｌ、右台形パターンＰ２Ｒに分割されている。これらのパターンを、形状を保持する剛性を有すると共に、平面形態と円筒状部材１０の円筒形態の一部を構成する湾曲形態とに弾性変形可能な弾力性を有する硬い部によって構成し、折り目部ｆを変形自在の軟質部によって構成したものである。
【０００９】
まず、基本的なパターン構成について、展開図を用いて説明する。
図２は、中心軸線と平行な線で切断し四角形の平面に展開した展開図である。図中、Ｙ軸は、円筒状部材１０の中心軸線Ｎと平行方向、Ｘ軸は、円筒状部材１０の中心軸線Ｎと直交する周方向を二次元的に示した方向である。
パターン構成としては、第１パターンＰ１がＸ軸と平行方向に配列される第１パターン列Ｐ１０と、第２パターンＰ２がＸ軸と平行に配列された第２パターン列Ｐ２０が、Ｙ軸方向に交互に、それぞれ複数組設けられている。
［第１パターンの説明］
第１パターンＰ１は、全ての辺の長さが同一の六角形のパターンで、１８０°の位置関係で対向する角部を結ぶ対角線１Ｖに対して線対称の台形パターンＰ１Ｌ，Ｐ１Ｒに分割されている。対角線１ＶはＸ軸と平行な基準線Ｘ１に対して、反時計回りに、所定角度（γ）傾斜している。この傾斜角γは２２．５°に設定されている。
第１パターンＰ１の、対角線１Ｖで分割された、図中左側の左台形パターンＰ１Ｌは、対角線１Ｖを底辺とする等脚台形で、対角線１Ｖと平行の上底辺１Ｌ２と、上底辺１Ｌ２の両端と対角線１Ｖの両端を結ぶ斜辺１Ｌ１、１Ｌ３とを備えている。上底辺１Ｌ２と各斜辺１Ｌ１，１Ｌ３とのなす角（頂角α）は、それぞれ１３５°に設定され、斜辺１Ｌ１，１Ｌ３と、対角線１Ｖとのなす角（底角β）は、それぞれ４５°に設定されている。上記対角線１Ｖの傾斜角γは、底角βの１／２である。
同様に、第１パターンＰ１の、図中、対角線１Ｖの右の右台形パターンＰ１Ｒは、対角線１Ｖを底辺とする等脚台形で、対角線１Ｖと平行の上底辺１Ｒ２と、上底辺１Ｒ２の両端と対角線１Ｖの両端を結ぶ斜辺１Ｒ１、１Ｒ３とを備えている。上底辺１Ｒ２と各斜辺１Ｒ１，１Ｒ３とのなす角（頂角α）は、それぞれ１３５°に設定され、斜辺１Ｒ１，１Ｒ３と、対角線１Ｖとのなす角（底角β）は、それぞれ４５°に設定されている。上記対角線１Ｖの傾斜角γは、底角βの１／２である。
第１パターン列Ｐ１０において、Ｘ軸方向に並ぶ複数の第１パターンＰ１は、上位の第１パターンＰ１の左台形パターンＰ１Ｌの斜辺１Ｌ３と、下位の第１パターンＰ１の右台形パターンＰ１Ｒの斜辺１Ｒ１が接続され、接続部が折り目部ｆ１となる。この折り目部ｆ１は円筒形状から折り畳む際に外側に屈曲する山折りの折り目となる。また、第１パターン列Ｐ１０の各第１パターンＰ１の対角線１Ｖは、Ｘ軸と平行方向に互いに平行に並んでいる。この対角線１Ｖも折り目部ｆ２であり、円筒形状から折り畳む際に内側に屈曲する谷折りの折り目となる。
以下、円筒形状から折り畳む際に外側に屈曲する山折りの折り目部をｆ１、内側に屈曲する谷折りの折り目部をｆ２とする。
【００１０】
［第２パターンの説明］
第２パターンＰ２も、第１パターンＰ１と辺の長さが同一の六角形のパターンで、１８０°の位置関係で対向する角部を結ぶ対角線２Ｖに対して線対称の台形パターンＰ２Ｌ，Ｐ２Ｒに分割されている。対角線２ＶはＸ軸と平行な基準線Ｘ１に対して、第１パターンＰ１と反対に、時計回りに、所定角度（γ）傾斜している。この傾斜角γは第１パターンＰ１と同じく２２．５°に設定されている。
第２パターンＰ２の、右台形パターンＰ２Ｒは、対角線２Ｖを底辺とする等脚台形で、対角線２Ｖと平行の上底辺２Ｒ２と、上底辺２Ｒ２の両端と対角線２Ｖの両端を結ぶ斜辺２Ｒ１、２Ｒ３とを備えている。上底辺２Ｒ２と各斜辺２Ｒ１，２Ｒ３とのなす角（頂角
α）は、それぞれ１３５°に設定され、斜辺２Ｒ１，２Ｒ３と、対角線２Ｖとのなす角（底角β）は、それぞれ４５°に設定されている。上記対角線２Ｖの傾斜角γは、底角βの１／２である。
同様に、第２パターンＰ２の、図中、対角線２Ｖの左側の左台形パターンＰ２Ｌは、対角線２Ｖを底辺とする等脚台形で、対角線２Ｖと平行の上底辺２Ｌ２と、上底辺２Ｌ２の両端と対角線２Ｖの両端を結ぶ斜辺２Ｌ１、２Ｌ３とを備えている。上底辺２Ｌ２と各斜辺２Ｌ１，２Ｌ３とのなす角（頂角α）は、それぞれ１３５°に設定され、斜辺２Ｌ１，２Ｌ３と、対角線２Ｖとのなす角（底角β）は、それぞれ４５°に設定されている。上記対角線２Ｖの傾斜角γは、底角βの１／２である。
第２パターン列Ｐ２０において、Ｘ軸方向に並ぶ複数の第２パターンＰ２は、上位の第２パターンＰ２の右台形パターンＰ２Ｒの斜辺２Ｒ３と、下位の第２パターンＰ２の左台形パターンＰ２Ｌの斜辺２Ｌ１が接続され、接続部が山折りの折り目部ｆ１となる。
また、第２パターン列Ｐ２０の各第２パターンＰ２の対角線２Ｖは、Ｘ軸方向に互いに平行に並んでいる。対角線２Ｖは谷折りの折り目部ｆ２となる。
一方、六角形の第１パターンＰ１と第２パターン２Ｐの各辺の長さをＳとすると、六角形のＡと第１パターン列Ｐ１０の第１パターンＰ１と、第２パターン列Ｐ２０の第２パターン２Ｐは、Ｓ・ｃｏｓ（β／２）だけずれている。
たとえば、第１パターン列Ｐ１０の一つの第１パターンＰ１に着目すると、第１パターンＰ１は、左右に隣接する第２パターン列の上下２つの第２パターンＰ２，Ｐ２の間に位置している。
そして、第１パターンＰ１の右台形パターンＰ１Ｒの上底辺１Ｒ２が、右に隣接する第２パターン列Ｐ２０の上位の第２パターンＰ２の左台形パターンＰ２Ｌの斜辺２Ｌ３に、斜辺１Ｒ３が、下位の第２パターンＰ２の左台形パターンＰ２Ｌの上底辺２Ｌ２に接続されている。この接続部が山折りの折り目部ｆ１となる。
また、第１パターンＰ１の左台形パターンＰＬ１の斜辺１Ｌ１は、左側に隣接する第２パターン列Ｐ２０の上位の第２パターンＰ２の右台形パターンＰ２Ｒの上底辺２Ｒ２に接続され、接続部が山折りの折り目部ｆ１を構成し、第１パターンＰ１の左台形パターンＰ１Ｌの上底辺１Ｌ２が、第２パターン列Ｐ２０の下位の第２パターンＰ２の右台形パターンＰ２Ｒの斜辺２Ｒ１と接続され、接続部が同じく山折りの折り目部ｆ２を構成する。
円筒状部材１０は、この展開図のパターンで円筒形状に成形されており、中心軸線方向に圧縮して折り畳む際には、第１パターンＰ１が、対角線１Ｖの折り目部ｆ２に沿って、内側に谷折りに折り込まれると共に、六角形の外周辺の折り目部ｆ１が外側に山折りに折れ曲がる。同時に、第２パターンＰ２も、対角線２Ｖの折り目部ｆ２に沿って谷折りに折り込まれ、六角形の外周辺の折り目部ｆ１が山折りに折れ曲がって収縮する。折り畳まれた形状を、中心軸線の方向から見ると、第１パターンＰ１の左台形パターンＰ１Ｌ、右台形パターンＰ１Ｒ、第２パターンＰ２の左台形パターンＰ２Ｌ、右台形パターンＰ２Ｒの折り目部ｆ１が外周側に表れ、頂角が各台形パターンの頂角αと等しい正八角形の外形となる。
【００１１】
本発明は、上記した第１パターンＰ１の左台形パターンＰ１Ｌ、右台形パターンＰ１Ｒ、第２パターンＰ２の左台形パターンＰ２Ｌ、右台形パターンＰ２Ｒの複数のパターンを、形状を保持する剛性を有すると共に、折り畳まれた平面形態と、伸展した円筒状部材１０の円筒形態の一部を構成する湾曲形態との２形態に弾性変形可能な弾力性を有する硬質部材によって構成し、折り目部ｆ１，ｆ２を変形自在の軟質部材によって構成したものである。
この実施形態では、円筒状部材１０の形態は、自由状態では伸展形態であり、第１パターンＰ１の左台形パターンＰ１Ｌ、右台形パターンＰ１Ｒ、第２パターンＰ２の左台形パターンＰ２Ｌ、右台形パターンＰ２Ｒは、自由状態で、予め円筒状部材１０の円筒形状の一部の形状に倣った湾曲形状の硬質部としてのパターン片によって構成し、折り目部ｆ１，ｆ２を形状保持性の無い軟質部としてのフィルムによって構成している。
第１パターンＰ１の左台形パターンＰ１Ｌと右台形パターンＰ１Ｒは、同じ曲率で湾曲しているので、１８０°回転させれば同じ形状であり、同一のパターン片を用いることができる。一方、第２パターンＰ２も同様に、左台形パターンＰ２Ｌと右台形パターンＰ２Ｒについては、同じ曲率で湾曲しているので、１８０°回転させれば同じ形状であり、同一のパターン片を用いることができる。しかし、第１パターンＰ１と第２パターンＰ２は周方向に対して互いに反対側に傾斜しているので、第１パターンＰ１と第２パターンＰ２のパターン片を共用することはできない。
第１パターンＰ１の左台形パターンＰ１Ｌ、右台形パターンＰ１Ｒ、第２パターンＰ２の左台形パターンＰ２Ｌ、右台形パターンＰ２Ｒの各パターン片を構成する材料としては、たとえば、ベリリウム合金や、ばね用ステンレス（たとえば、ＳＵＳ３０１，ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ６３２等）等の金属材料、繊維強化樹脂材（ＣＦＲＰ）、ポリカーボネート等、種々の材料を用いることができる。特に、応力緩和が小さい金属材、特にベリリウム合金が好適である。形状の保持性及び弾力性は、材料の弾性率および厚みに関係し、弾性率が高い材料は厚みを薄くでき、弾性率が低い場合には厚みを厚くすればよい。
折り目部ｆを構成する軟質部材は、たとえば、フィルムを用いられ、各パターンをフィルムに接着して連結する。フィルムは、たとえば展開図の全体の大きさのフィルムとして、各パターンを張り付けてもよいし、折り目部ｆ１，ｆ２の周辺のみに張り付けてもよい。
また、同一材料として、各パターンを厚肉に、折り目部ｆ１，ｆ２を薄肉にして構成することもできる。
【００１２】
このように構成された伸縮構造物の動作について、図３を参照して説明する。
本実施形態の伸縮構造物は、自己伸展する構成で、円筒状部材を予め中心軸線方向に圧縮して折り畳んでおく。折り畳んだ状態で伸張する方向に伸展力が作用するので、たとえば、ひも等の拘束具によって収縮状態を維持しておく。折り畳む際には、中心軸方向に圧縮すると、折り目部に応力が集中して折り目部で座屈を起こし、図３（Ａ）に示すように折り畳まれている。
この状態からひも等の拘束を解除すると、対角線１Ｖの折り目部ｆ２で谷折り状に平面的に折り畳まれていた第１パターンＰ１において、左台形パターンＰ１Ｌ及び右台形パターンＰ１Ｒの曲率が戻り、折り目部ｆ２を開く方向の弾性復元力が作用し、折り目部ｆ２が開くと共に、外周辺の折り目部ｆ１が開く。また、対角線２Ｖの折り目部ｆ２で谷折り状に平面的に折り畳まれていた第２パターンＰ２においても、左台形パターンＰ２Ｌ及び右台形パターンＰ２Ｒの曲率が戻り、折り目部ｆ２を開く方向の弾性復元力が作用し、折り目部ｆ２が開くと共に、外周辺の折り目部ｆ１が開く。折り目部ｆ１、ｆ２は軟質部材で構成され、ヒンジとして機能し、徐々に中心軸線Ｎに沿って自己伸展していく。
特に、第１パターンＰ１の対角線１Ｖ及び第２パターンＰ２の対角線２Ｖが、中心軸線Ｎと直交する円周方向に対して、所定角度だけ傾斜しているので、弾性復元する際に、軸方向の分力が強く、伸縮動作を助勢し、スムースに伸縮させることができる。
また、第１パターンＰ１と第２パターンＰ２の対角線１Ｖ，２Ｖは、中心軸線Ｎと直交する円周方向に対して互いに逆方向に傾斜しているので、伸展する際に中心軸線の回りに回転することなく、真っ直ぐに伸縮させることができる。
【００１３】
［他の実施形態］
なお、上記実施形態では、自己伸展する形態について説明したが、自己収縮する形態とすることもできる。
すなわち、円筒状部材１０が自由状態で折り畳んだ収縮形態の場合には、基本的な構成は実施形態１と同一とし、第１パターンＰ１の左台形パターンＰ１Ｌ、右台形パターンＰ１Ｒ、第２パターンＰ２の左台形パターンＰ２Ｌ、右台形パターンＰ２Ｒを、自由状態では平板形状とすればよい。
この場合には、円筒状部材１０は、自由状態では折り畳まれた収縮形態を維持し、伸展
させる場合には、中心軸線Ｎ方向に引張力を加えることにより円筒形態とする。円筒形態は、図２に示す展開図を円筒状に丸めた状態であり、第１パターンＰ１の左台形パターンＰ１Ｌ、右台形パターンＰ１Ｒ、第２パターンＰ２の左台形パターンＰ２Ｌ、右台形パターンＰ２Ｒは、円筒形の一部を構成するように湾曲形状となる。円筒形態の維持は、たとえば、両端をひも等の拘束具で不図示の固定構造物に拘束しておく。
この状態から拘束を解除すると、第１パターンＰ１の左台形パターンＰ１Ｌ、右台形パターンＰ１Ｒ、第２パターンＰ２の左台形パターンＰ２Ｌ、右台形パターンＰ２Ｒは平面形状に弾性復元しようとし、第１パターンＰ１及び第２パターンＰ２に対して、対角線の折り目部ｆ２が谷折れ状態に織り込まれ、折り目部ｆ２が閉じる共に、外周辺の折り目部ｆ１も閉じられると共に、外周辺の折り目部ｆ１も閉じられる。折り目部ｆ１、ｆ２は軟質部材で構成され、ヒンジとして機能し、中心軸線Ｎに沿って自己収縮することになる。
なお、上記実施形態では、第１パターンの対角線と第２パターンの対角線を互いに逆方向に傾斜させたが、第１パターンと第２パターンの区別なく、同一方向に傾斜させるパターンのみで構成してもよい。この場合には、伸展時に中心軸線の回りにねじれながら伸展し、端部において相対回転することになる。
さらに、第１パターンと第２パターンの区別なく、対角線を円筒状部材の周方向に対して傾斜させず、同一方向のパターンとしてもよい。
また、本発明の伸縮構造物は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００１４】
１０  円筒状部材
Ｐ１０  第１パターン列
Ｐ１  第１パターン
１Ｖ  対角線、
Ｐ１Ｌ  左台形パターン
１Ｌ１  斜辺、１Ｌ２  上底辺、１Ｌ３  斜辺
Ｐ１Ｒ  右台形パターン
１Ｒ１  斜辺、１Ｒ２  上底辺、１Ｒ３  斜辺
Ｐ２０  第２パターン列
Ｐ２  第２パターン
２Ｖ  対角線
Ｐ２Ｌ  左台形パターン
２Ｌ１  斜辺、２Ｌ２  上底辺、２Ｌ３  斜辺
Ｐ２Ｒ  右台形パターン
２Ｒ１  斜辺、２Ｒ２  上底辺、２Ｒ３  斜辺
Ｎ  中心軸線
Ｘ１  基準線
ｆ  折り目部
ｆ１  折り目部(山折り)
ｆ２  折り目部（谷折り）
α  頂角、β  底角、γ  傾斜角
【図１】
2019151136.tif 000003
【図２】
2019151136.tif 000004
【図３】
2019151136.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月8日(2018.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2019151136.tif 000006
【図２】
2019151136.tif 000007
【図３】
2019151136.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月28日(2018.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉断面構造の円筒状部材を備え、該円筒状部材は、中心軸線方向に折り畳むための折り目部を有し、該折り目部によって複数のパターンに分割され、中心軸線と平行方向に折り畳んだ収縮形態と、折り目部を開いて円筒状に伸展させた伸展形態とをとることが可能となっている伸縮構造物において、
前記複数のパターンを、形状を保持する剛性を有すると共に、平面形態と円筒状部材の円筒形態の一部を構成する湾曲形態とに弾性変形可能な弾力性を有する硬質部によって構成し、前記折り目部を変形自在の軟質部によって構成したことを特徴とする伸縮構造物。
【請求項２】
前記円筒状部材は自由状態で伸展形態であり、前記折り目複数のパターンは、自由状態で円筒状部材の円筒形状の一部の形状に倣った湾曲形状となっている請求項１に記載の伸縮構造物。
【請求項３】
前記円筒状部材は自由状態では中心軸線方向に折り畳まれた収縮形態であり、自由状態では平板状に成形されている請求項１に記載の伸縮構造物。
【請求項４】
前記折り目部によって分割されたパターンと、前記折り目部を構成する軟質部は別部材であり、折り目部によって各パターンが連結されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の伸縮構造物。
【請求項５】
前記折り目部によって分割される複数のパターンとして、第１パターンと第２パターンとを備え、
前記第１パターンが円筒状部材の前記中心軸線に対して直交する周方向に複数配列される第１パターン列と、複数の前記第２パターンが前記円筒状部材の前記中心軸線に対して直交する周方向に複数配列される第２パターン列が、前記円筒状部材の中心軸線方向に交互に複数組配列される構成となっており、
前記第１パターンは、１８０°の位置関係で対向する角部を結ぶ対角線に対して線対称のパターンに分割され、前記対角線は前記周方向に対して所定角度だけ傾斜し、
前記第２のパターンは、１８０°の位置関係で対向する角部を結ぶ対角線に対して線対称のパターンに分割され、前記第２のパターンの対角線は前記周方向に対して、前記第１のパターンの対角線の傾斜角度と同一角度だけ反対方向に傾けて配置されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の伸縮構造物。
【請求項６】
前記第１パターン及び前記第２のパターンは、全ての辺の長さが同一の六角形のパターンで、
前記隣り合う第１のパターン列と第２のパターン列は、第１パターン列を構成する複数の第１パターンと第２パターン列を構成する複数の第２パターンが、前記円筒状部材の周方向に、互いに、一方のパターンが他方のパターンの間に位置するように、位相がずれて配置され、
前記第１パターン列の前記円筒状部材の周方向に配列される複数の第１パターン同士は、
対角線によって分割された一方の台形パターンの斜辺が隣接する第１パターンの対角線によって分割された他方の台形パターンの斜辺と折り目部によって接続され、
前記第２パターン列の前記円筒状部材の周方向に配列される複数の第２パターン同士は、
第２パターンの対角線によって分割された一方の台形パターンの斜辺が隣接する第２パターンの対角線によって分割された他方の台形パターンの斜辺と折り目部によって接続され、
また、隣接する前記第１パターン列の第１パターンと、前記第２パターン列の第２パターン同士は、一方のパターンと他方のパターンの互いに対向する台形パターンの上底辺と斜辺とが折り目部によって接続されている請求項５に記載の伸縮構造物。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、
閉断面構造の円筒状部材を備え、該円筒状部材は、中心軸線方向に折り畳むための折り目部を有し、該折り目部によって複数のパターンに分割され、中心軸線と平行方向に折り畳んだ収縮形態と、折り目部を開いて円筒状に伸展させた伸展形態とをとることが可能となっている伸縮構造物において、
前記複数のパターンを、形状を保持する剛性を有すると共に、平面形態と円筒状部材の円筒形態の一部を構成する湾曲形態とに弾性変形可能な弾力性を有する硬質部によって構成し、前記折り目部を変形自在の軟質部によって構成したことを特徴とする。
前記円筒状部材は自由状態で伸展形態の場合には、前記複数のパターンは、自由状態で円筒状部材の円筒形状の一部の形状に倣った湾曲形状とする。
また、前記円筒状部材が自由状態で折り畳んだ収縮形態の場合には、前記複数のパターンは、自由状態では平板形状とする。
たとえば、複数のパターンを円筒形態の一部を構成する湾曲形態に予め成形しておけば、収縮形態に折り畳んでいても、各パターンの弾性復元力によって、自己伸展し、自動的に元の形状に復帰する。収縮させる場合には、中心軸線方向に圧縮力を加える必要があるが、軸方向に圧縮すれば、自動的に複数パターンが、折り目部で屈曲し、中心軸線方向に折り畳むことができる。
一方、複数のパターンを収縮形態の平面形状に予め成形しておけば、円筒形状に伸展させていても、各パターンの弾性復元力によって、自己収縮し、自動的に元の折り畳まれた収縮形態に復帰する。伸展させる場合には、中心軸線方向に引張の力を加える必要あるが、軸方向に引張れば、自動的に複数のパターンが折り目部が開き、円筒状に伸展させることができる。
前記折り目部によって分割されたパターンと、前記折り目部を構成する軟質部は別部材であり、折り目部によって各パターンが連結されている構成とすることができる。
また、前記折り目部によって分割される複数のパターンとして、第１パターンと第２パ
ターンとを備え、
前記第１パターンが円筒状部材の前記中心軸線に対して直交する周方向に複数配列される第１パターン列と、複数の前記第２パターンが前記円筒状部材の前記中心軸線に対して直交する周方向に複数配列される第２パターン列が、前記円筒状部材の中心軸線方向に交互に複数組配列される構成となっており、
前記第１パターンは、１８０°の位置関係で対向する角部を結ぶ対角線に対して線対称のパターンに分割され、前記対角線は前記周方向に対して所定角度だけ傾斜し、
前記第２のパターンは、１８０°の位置関係で対向する角部を結ぶ対角線に対して線対称のパターンに分割され、前記第２のパターンの対角線は前記周方向に対して、前記第１のパターンの対角線の傾斜角度と同一角度だけ反対方向に傾けて配置される構成とすることができる。
また、前記第１パターン及び前記第２のパターンは、全ての辺の長さが同一の六角形のパターンで、
前記隣り合う第１のパターン列と第２のパターン列は、第１パターン列を構成する複数の第１パターンと第２パターン列を構成する複数の第２パターンが、前記円筒状部材の周方向に、互いに、一方のパターンが他方のパターンの間に位置するように、位相がずれて配置され、
前記第１パターン列の前記円筒状部材の周方向に配列される複数の第１パターン同士は、
対角線によって分割された一方の台形パターンの斜辺が隣接する第１パターンの対角線によって分割された他方の台形パターンの斜辺と折り目部によって接続され、
前記第２パターン列の前記円筒状部材の周方向に配列される複数の第２パターン同士は、
第２パターンの対角線によって分割された一方の台形パターンの斜辺が隣接する第２パターンの対角線によって分割された他方の台形パターンの斜辺と折り目部によって接続され、
また、隣接する前記第１パターン列の第１パターンと、前記第２パターン列の第２パターン同士は、一方のパターンと他方のパターンの互いに対向する台形パターンの上底辺と斜辺とが折り目部によって接続されている構成とすることができる。
このようにすれば、対角線が、中心軸線と直交する円周方向に対して、所定角度だけ傾斜しているので、弾性復元する際に、軸方向の分力が強く、伸縮動作を助勢し、スムースに伸縮させることができる。
また、第１パターンと第２パターンの対角線折り目部が、中心軸線と直交する円周方向に対して互いに逆方向に傾斜しているので、伸縮する際に中心軸線の回りに回転することなく、真っ直ぐに伸縮させることができる。
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月25日(2018.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉断面構造の円筒状部材を備え、該円筒状部材は、中心軸線方向に折り畳むための折り目部を有し、該折り目部によって複数のパターンに分割され、中心軸線と平行方向に折り畳んだ収縮形態と、折り目部を開いて円筒状に伸展させた伸展形態とをとることが可能となっている伸縮構造物において、
前記複数のパターンを、形状を保持する剛性を有すると共に、平面形態と円筒状部材の円筒形態の一部を構成する湾曲形態とに弾性変形可能な弾力性を有する硬質部によって構成し、前記折り目部を変形自在の軟質部によって構成し、
前記折り目部によって分割される複数のパターンとして、第１パターンと第２パターンとを備え、
前記第１パターンが前記円筒状部材の前記中心軸線に対して直交する周方向に複数配列される第１パターン列と、前記第２パターンが前記円筒状部材の前記中心軸線に対して直交する周方向に複数配列される第２パターン列が、前記円筒状部材の中心軸線方向に交互に複数組配列される構成となっており、
前記第１パターンは、１８０°の位置関係で対向する角部を結ぶ対角線に対して線対称のパターンに分割され、前記対角線は前記周方向に対して所定角度だけ傾斜し、
前記第２パターンは、１８０°の位置関係で対向する角部を結ぶ対角線に対して線対称のパターンに分割され、前記第２パターンの対角線は前記周方向に対して、前記第１パターンの対角線の傾斜角度と同一角度だけ反対方向に傾けて配置され、
前記第１パターン及び前記第２パターンは、全ての辺の長さが同一の六角形のパターンで、
隣り合う第１パターン列と第２パターン列は、第１パターン列を構成する複数の第１パターンと第２パターン列を構成する複数の第２パターンが、前記円筒状部材の周方向に、互いに、一方のパターンが他方のパターンの間に位置するように、位相がずれて配置され、
前記第１パターン列の前記円筒状部材の周方向に配列される複数の第１パターン同士は、
対角線によって分割された一方の台形パターンの斜辺が隣接する第１パターンの対角線によって分割された他方の台形パターンの斜辺と折り目部によって接続され、
前記第２パターン列の前記円筒状部材の周方向に配列される複数の第２パターン同士は、
第２パターンの対角線によって分割された一方の台形パターンの斜辺が隣接する第２パターンの対角線によって分割された他方の台形パターンの斜辺と折り目部によって接続さ
れ、
また、隣接する前記第１パターン列の第１パターンと、前記第２パターン列の第２パターン同士は、一方のパターンと他方のパターンの互いに対向する台形パターンの上底辺と斜辺とが折り目部によって接続されていることを特徴とする伸縮構造物。
【請求項２】
前記円筒状部材は自由状態で伸展形態であり、前記折り目部によって分割された複数のパターンは、自由状態で円筒状部材の円筒形状の一部の形状に倣った湾曲形状となっている請求項１に記載の伸縮構造物。
【請求項３】
前記円筒状部材は自由状態では中心軸線方向に折り畳まれた収縮形態であり、前記折り目部によって分割された複数のパターンは、自由状態では平板状に成形されている請求項１に記載の伸縮構造物。
【請求項４】
前記折り目部によって分割されたパターンと、前記折り目部を構成する軟質部は別部材であり、折り目部によって各パターンが連結されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の伸縮構造物。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、
閉断面構造の円筒状部材を備え、該円筒状部材は、中心軸線方向に折り畳むための折り目部を有し、該折り目部によって複数のパターンに分割され、中心軸線と平行方向に折り畳んだ収縮形態と、折り目部を開いて円筒状に伸展させた伸展形態とをとることが可能となっている伸縮構造物において、
前記複数のパターンを、形状を保持する剛性を有すると共に、平面形態と円筒状部材の円筒形態の一部を構成する湾曲形態とに弾性変形可能な弾力性を有する硬質部によって構成し、前記折り目部を変形自在の軟質部によって構成し、
前記折り目部によって分割される複数のパターンとして、第１パターンと第２パターンとを備え、
前記第１パターンが前記円筒状部材の前記中心軸線に対して直交する周方向に複数配列される第１パターン列と、前記第２パターンが前記円筒状部材の前記中心軸線に対して直交する周方向に複数配列される第２パターン列が、前記円筒状部材の中心軸線方向に交互に複数組配列される構成となっており、
前記第１パターンは、１８０°の位置関係で対向する角部を結ぶ対角線に対して線対称のパターンに分割され、前記対角線は前記周方向に対して所定角度だけ傾斜し、
前記第２パターンは、１８０°の位置関係で対向する角部を結ぶ対角線に対して線対称のパターンに分割され、前記第２パターンの対角線は前記周方向に対して、前記第１パターンの対角線の傾斜角度と同一角度だけ反対方向に傾けて配置され、
前記第１パターン及び前記第２パターンは、全ての辺の長さが同一の六角形のパターンで、
隣り合う第１パターン列と第２パターン列は、第１パターン列を構成する複数の第１パターンと第２パターン列を構成する複数の第２パターンが、前記円筒状部材の周方向に、互いに、一方のパターンが他方のパターンの間に位置するように、位相がずれて配置され、
前記第１パターン列の前記円筒状部材の周方向に配列される複数の第１パターン同士は、
対角線によって分割された一方の台形パターンの斜辺が隣接する第１パターンの対角線によって分割された他方の台形パターンの斜辺と折り目部によって接続され、
前記第２パターン列の前記円筒状部材の周方向に配列される複数の第２パターン同士は、
第２パターンの対角線によって分割された一方の台形パターンの斜辺が隣接する第２パターンの対角線によって分割された他方の台形パターンの斜辺と折り目部によって接続され、
また、隣接する前記第１パターン列の第１パターンと、前記第２パターン列の第２パターン同士は、一方のパターンと他方のパターンの互いに対向する台形パターンの上底辺と斜辺とが折り目部によって接続されていることを特徴とする。
前記円筒状部材は自由状態で伸展形態の場合には、前記複数のパターンは、自由状態で円筒状部材の円筒形状の一部の形状に倣った湾曲形状とする。
また、前記円筒状部材が自由状態で折り畳んだ収縮形態の場合には、前記複数のパターンは、自由状態では平板形状とする。
たとえば、複数のパターンを円筒形態の一部を構成する湾曲形態に予め成形しておけば、収縮形態に折り畳んでいても、各パターンの弾性復元力によって、自己伸展し、自動的に元の形状に復帰する。収縮させる場合には、中心軸線方向に圧縮力を加える必要があるが、軸方向に圧縮すれば、自動的に複数パターンが、折り目部で屈曲し、中心軸線方向に折り畳むことができる。
一方、複数のパターンを収縮形態の平面形状に予め成形しておけば、円筒形状に伸展させていても、各パターンの弾性復元力によって、自己収縮し、自動的に元の折り畳まれた収縮形態に復帰する。伸展させる場合には、中心軸線方向に引張の力を加える必要あるが、軸方向に引張れば、自動的に複数のパターンが折り目部が開き、円筒状に伸展させることができる。
このようにすれば、対角線が、中心軸線と直交する円周方向に対して、所定角度だけ傾斜しているので、弾性復元する際に、軸方向の分力が強く、伸縮動作を助勢し、スムースに伸縮させることができる。
また、第１パターンと第２パターンの対角線折り目部が、中心軸線と直交する円周方向に対して互いに逆方向に傾斜しているので、伸縮する際に中心軸線の回りに回転することなく、真っ直ぐに伸縮させることができる。