特許 7240054 円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-07

(45)【発行日】2023-03-15

(54)【発明の名称】円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/344 20060101AFI20230308BHJP

【ＦＩ】

E04B1/344 E

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022145735

(22)【出願日】2022-09-14

【審査請求日】2022-10-03

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】512314075

【氏名又は名称】▲寧▼波工程学院

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179316

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 寛奈

(72)【発明者】

【氏名】張振亜

【審査官】沖原 有里奈

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２３２２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１７４１１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｂ １／３４４

Ｅ０４Ｈ １５／３４

Ｅ０４Ｈ １５／４４－１５／５２

Ｅ０４Ｂ １／３８－１／６１

Ｆ１６Ｂ ７／００－７／２２

Ｂ６４Ｇ １／２２

Ａ４５Ｂ １９／００－１９／１２

Ａ４５Ｂ ２５／００－２５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の接続棒を含み、複数の接続棒が接続して中空の多面体構造を形成し、隣接する２本の接続棒の間はヒンジ連結され；前記接続棒の中間に可撓性折曲胴体が設置され、前記可撓性折曲胴体の軸方向の両端がそれぞれ接続棒と接続され；前記可撓性折曲胴体の一側に胴体を屈曲させる折曲装置が設置され、前記胴体を屈曲させる折曲装置が可撓性折曲胴体を柔軟に折り畳むのに用いられることを特徴とする、円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置。

【請求項2】

前記胴体を屈曲させる折曲装置が硬質軸、可撓性ガイドレール及びスライドブロックを含み、前記硬質軸が可撓性折曲胴体の径方向に沿って設置され、前記可撓性折曲胴体の一側に接続され、前記可撓性ガイドレールが可撓性折曲胴体の径方向に沿って設置され、前記可撓性折曲胴体の外表面に固定接続され、前記硬質軸の中心位置が前記可撓性ガイドレールの中心位置と固定接続され、前記可撓性ガイドレールの両側にスライドレールが設置され、前記スライドブロックが２つ設置され、２つの前記スライドブロックが前記硬質軸に外嵌されて前記硬質軸とスライド接続され、２つの前記スライドブロックの底部にスライドプレートが設置され、前記スライドブロックの底部がスライドプレートを介して前記可撓性ガイドレールのスライドレールとスライド接続されることを特徴とする、請求項１に記載の円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置。

【請求項3】

前記可撓性折曲胴体及び前記可撓性ガイドレールが、いずれもステンレス材料を採用することを特徴とする、請求項２に記載の円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置。

【請求項4】

前記可撓性折曲胴体が半円柱状構造であることを特徴とする、請求項１に記載の円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置。

【請求項5】

前記可撓性折曲胴体の半径及び胴体厚さの比率が１０～２０であることを特徴とする、請求項４に記載の円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置。

【請求項6】

前記可撓性折曲胴体が接続棒を上接続棒及び下接続棒に分割することを特徴とする、請求項１に記載の円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置。

【請求項7】

Ｓ１：初期状態で、上接続棒、下接続棒及び可撓性折曲胴体の３つが、いずれも１本の直線上にあってまっすぐに伸びた状態であり、２つのスライドブロックが硬質軸の中間に位置し、内部に応力がない工程と；
Ｓ２：両側のスライドブロックをそれぞれ外側にスライドさせると、硬質軸が可撓性ガイドレールと合わさり、可撓性折曲胴体は外力の作用下でその中間部分が次第にまっすぐな板状に変わり、さらに可撓性折曲胴体が折れ曲がり、各接続棒の上接続棒及び下接続棒が相対して折り畳まれ、多面体構造が折畳構造を形成する工程と；
Ｓ３：両側のスライドブロックをそれぞれ中間に向かって引くと、それと同時に可撓性折曲胴体の中間部分が初期状態の半円柱状を回復し、硬質軸及び可撓性ガイドレールは次第に離れ、可撓性折曲胴体が初期状態を完全に回復する工程と；
を含むことを特徴とする、円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は可撓性折畳装置の技術分野に関し、特に円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

折畳装置は使用するとき展開し、使用しないとき折り畳んでしまうことができる構造であり、長い歴史を有し、例えば大昔にすでにあった油紙を貼った傘は典型的な折畳構造である。折畳構造は一般的に繰り返し使用することができ、折り畳むと体積が小さくなり、恒久的な建築物と比較して、施工において時間と手間の節約になるだけでなく、反応が速い、移動が便利などの利点も有するため、幅広い事業で応用されている。我々の普段の生活において、工事用の小屋、市場のテント、臨時倉庫などがよく見られる一時的な折畳構造である。折畳装置は軍事用途にも用いることができ、その移動、組立が便利な特性により、戦地での指揮、戦場での救護、組立の突貫修理及び野外テントの最も好ましい選択となっており、部隊の後方支援の保障能力を高めること、部隊の戦力を増加させることに対して重要な意義を有する。航空宇宙分野においても、折畳構造は代替することができない地位を有しており、宇宙船の太陽電池パネルに対して、折り畳むとスペースが小さく、展開すると面積が大きい需要を満たすことができる。

【0003】

既存の折畳装置は異なる区分基準に基づいている。つまり折畳構造の構成ユニットのタイプに基づいて棒系ユニット、板系ユニットに分けることができ、棒系ユニットはさらに切断式ユニット及び伸縮式ユニットに分けることができる。構造を展開して成型した後の安定平衡方式に基づいて、幾何学的セルフロック、構造部材によるセルフロック及び外付けによるセルフロックに分けることができる。構造を展開する過程の駆動方式に基づいて、液圧（気圧）伝動方式、電動方式、節点の予圧バネ駆動方式などに分けることができる。

【0004】

円柱胴体のスナップスルーとは、円柱胴体において外部荷重が臨界値を超えたとき、円柱胴体が安定状態からもう１つの状態に突然変化することを指す。例えばよく見られるのは小学生が使う「パッチンブレスレット」であり、さらにハエトリグサの捕食過程は典型的な胴体のスナップスルー現象である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

現在、大部分の折畳装置は、展開すると頑丈で、折り畳むとスペースが小さい需要を満たすため、内部に大量の複雑なセルフロック構造及び回転対偶などを必要とする。これは折畳構造の重量を増加させ、材料を浪費し、設備が壊れるリスクを増加させる。従って構造が簡単であり、安定して頑丈であり、装置の質量が軽く、構造が簡便な、円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置を提供する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記技術的課題を解決するため、本発明は以下の技術案を採用した。

【0007】

円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置は、複数の接続棒を含み、複数の接続棒が接続して中空の多面体構造を形成し、隣接する２本の接続棒の間はヒンジ連結される。前記接続棒の中間に可撓性折曲胴体が設置され、前記可撓性折曲胴体の軸方向の両端はそれぞれ接続棒と接続される。前記可撓性折曲胴体の一側に胴体を屈曲させる折曲装置が設置され、前記胴体を屈曲させる折曲装置は可撓性折曲胴体を柔軟に折り畳むのに用いられる。

【0008】

さらに、前記胴体を屈曲させる折曲装置は硬質軸、可撓性ガイドレール及びスライドブロックを含み、前記硬質軸は可撓性折曲胴体の径方向に沿って設置され、前記可撓性折曲胴体の一側に接続される。前記可撓性ガイドレールは可撓性折曲胴体の径方向に沿って設置され、前記可撓性折曲胴体の外表面に固定接続される。前記硬質軸の中心位置は前記可撓性ガイドレールの中心位置と固定接続され、前記可撓性ガイドレールの両側にスライドレールが設置される。前記スライドブロックは２つ設置され、２つの前記スライドブロックは前記硬質軸に外嵌されて前記硬質軸とスライド接続される。２つの前記スライドブロックの底部にスライドプレートが設置され、前記可撓性ガイドレールの底部はスライドプレートを介して前記可撓性ガイドレールのスライドレールとスライド接続される。

【0009】

さらに、前記可撓性折曲胴体及び前記可撓性ガイドレールは、いずれもステンレス材料を採用する。

【0010】

さらに、前記可撓性折曲胴体は半円柱状構造である。

【0011】

さらに、前記可撓性折曲胴体の半径及び胴体厚さの比率は１０～２０である。

【0012】

さらに、前記可撓性折曲胴体は接続棒を上接続棒及び下接続棒に分割する。

【0013】

円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳方法は、以下の工程を含む。
Ｓ１：初期状態で、上接続棒、下接続棒及び可撓性折曲胴体の３つは、いずれも１本の直線上にあってまっすぐに伸びた状態にあり、２つのスライドブロックは硬質軸の中間に位置し、内部に応力はない。
Ｓ２：両側のスライドブロックをそれぞれ外側にスライドさせると、硬質軸は可撓性ガイドレールと合わさり、可撓性折曲胴体は外力の作用下でその中間部分が次第にまっすぐな板状に変わり、さらに可撓性折曲胴体が折れ曲がる。各接続棒の上接続棒及び下接続棒は相対して折り畳まれ、多面体構造は折畳構造を形成する。
Ｓ３：両側のスライドブロックをそれぞれ中間に向かって引くと、それと同時に可撓性折曲胴体の中間部分が初期状態の半円柱状を回復し、硬質軸及び可撓性ガイドレールは次第に離れ、可撓性折曲胴体は初期状態を完全に回復する。

【発明の効果】

【0014】

本発明の有益な効果は以下の通りである。
１．本発明は半円柱状の可撓性折曲胴体が屈曲する巨大なエネルギー障壁を利用して、展開及び折畳を行い、展開するときの頑丈さ及び折り曲げるときの簡便性を保証することができ、構造が簡単で、故障率が低い。
２．本発明の装置は複雑なセルフロック構造を有さず、構造が簡単で、質量が軽い特徴を有する。
３．本発明の装置はスライドブロック、ガイドレール構造のみを利用して円柱胴体を変形させ、構造がコンパクトで、製造が便利である。

【0015】

上記をまとめると、本発明は構造が簡単である、質量が軽い、展開すると頑丈である、故障率が低い、適用範囲が広い、製造が便利である利点を有する。ある種の意義において、従来の折畳装置から逸脱し、既存の多数の折畳装置と比較して、より幅広い応用の余地を有する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明の円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置における多面体構造の概要図である。

【図2】図２は、本発明の円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置を半分折り畳んだ状態の概要図である。

【図3】図３は、本発明の円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置を完全に折り畳んだ状態の概要図である。

【図4】図４は、本発明の円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置における可撓性折曲胴体の初期状態の概要図である。

【図5】図５は、本発明の円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置における可撓性折曲胴体が部分的に折れ曲がった状態の概要図である。

【図6】図６は、本発明の円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置における可撓性折曲胴体が完全に折れ曲がった状態の概要図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施例における図１～６を組み合わせて、本発明の実施例における技術案を明確、完全に記載する。記載する実施例は本発明の一部の実施例に過ぎず、すべての実施例ではないことは明らかである。本発明の実施例に基づき、当業者が創造的な労働を行わない前提で得たすべてのその他の実施例は、いずれも本発明の保護の範囲に属する。

【実施例1】

【0018】

図１～６を組み合わせて、本実施例が提供する円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置は、複数の接続棒１を含み、隣接する２本の接続棒１の間はヒンジ連結される。複数の接続棒１はヒンジ連結部材により相互に接続して中空の多面体構造を形成し、本実施例は全部で６本の接続棒を有する。前記接続棒１の中間に可撓性折曲胴体２が設置され、前記可撓性折曲胴体２は接続棒１を上接続棒及び下接続棒の２つの部分に分割する。前記可撓性折曲胴体２は半円柱状構造であり、前記可撓性折曲胴体２の軸方向の両端はそれぞれ接続棒１と固定接続される。すなわち前記可撓性折曲胴体における軸方向に沿った一端は上接続棒と固定接続され、軸方向に沿ったもう一端は前記下接続棒と固定接続される。前記可撓性折曲胴体２の一側に胴体を屈曲させる折曲装置３が設置され、前記胴体を屈曲させる折曲装置３は可撓性折曲胴体２を柔軟に折り畳むのに用いられる。

【0019】

前記胴体を屈曲させる折曲装置３は、直線状の硬質軸４、可撓性ガイドレール５及び相対して設置される２つのスライドブロック６を含み、前記硬質軸４は可撓性折曲胴体２の径方向に沿って設置され、前記可撓性折曲胴体２のアーチ背面部に接続される。前記可撓性ガイドレール５は可撓性折曲胴体２の径方向に沿って設置され、前記可撓性折曲胴体２の外表面に固定接続される。前記硬質軸４の中心位置は前記可撓性ガイドレール５の中心位置と固定接続され、前記可撓性ガイドレール５の両側にスライドレール（図示せず）が設置される。前記スライドブロック６は２つ設置され、２つの前記スライドブロック６は前記硬質軸４に外嵌され、前記硬質軸とスライド接続される。２つの前記スライドブロック６の底部にスライドプレート（図示せず）が設置され、前記可撓性ガイドレール５の底部はスライドプレートを介して前記可撓性ガイドレール５のスライドレールとスライド接続される。スライドブロックを外側に引くとき、硬質軸は可撓性ガイドレールと合わさり、スライドブロックを内側に引くとき、硬質軸は可撓性ガイドレールから離れる。

【0020】

前記可撓性折曲胴体２及び前記可撓性ガイドレール５はいずれもステンレス材料を採用し、ステンレス材料により可撓性折曲胴体及び可撓性ガイドレールは良好な弾性を有する。前記可撓性折曲胴体２の半径及び胴体厚さの比率は１０～２０であり、可撓性折曲胴体及び可撓性ガイドレールは折り曲げると同時に良好な剛性を有し、さらに折り曲げる過程で比較的大きなひずみエネルギーが蓄えられる。これにより以降の可撓性折曲胴体はより容易に半円柱状の初期状態を自動的に回復する。

【0021】

図６は、可撓性折曲胴体を完全に折り曲げた状態の概要図である。前記可撓性折曲胴体は可撓性ガイドレール部分から完全に折り曲げることができ、パッチンブレスレットを折り曲げた状態に類似する。

【実施例2】

【0022】

本実施例は円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳方法を提供し、以下の工程を含む。
Ｓ１：初期状態で、上接続棒、下接続棒及び可撓性折曲胴体の三者は、いずれも１本の直線上にあってまっすぐに伸びた状態にある。２つのスライドブロックは硬質軸の中間に位置し、可撓性折曲胴体は半円柱状の自然に湾曲した状態にある。内部に応力はなく、多面体構造が安定している。
Ｓ２：両側のスライドブロックをそれぞれ外側にスライドさせると、硬質軸は可撓性ガイドレールと合わさり、可撓性折曲胴体は外力の作用下でその中間部分が次第にまっすぐな板状に変わり、その後さらに可撓性折曲胴体が折れ曲がる。各接続棒の上接続棒及び下接続棒は相対して折り畳まれ、多面体構造は折畳構造を形成する。
Ｓ３：両側のスライドブロックをそれぞれ中間に向かって引くと、それと同時に可撓性折曲胴体の中間部分は初期状態の半円柱状を回復し、硬質軸及び可撓性ガイドレールは次第に離れ、可撓性折曲胴体は初期状態を完全に回復する。最終的に上接続棒、可撓性折曲胴体及び下接続棒は同一直線上にあり、複数の接続棒は相互に支持、接続され、多面体構造を回復する。

【0023】

本発明は半円柱状の可撓性折曲胴体が屈曲する巨大なエネルギー障壁を利用して、展開及び折畳を行い、展開したときの頑丈さ及び折り曲げたときの簡便性を保証することができ、構造が簡単で、故障率が低い。さらに複雑なセルフロック構造を設置せず、構造が簡単で、質量が軽い特徴を有する。その上、装置中でスライドブロック、ガイドレール構造のみを利用して円柱胴体を変形させ、構造がコンパクトで、製造が便利である。

【0024】

開示した実施例に対する上記説明により、当業者は本発明を実現又は使用することができる。上記実施例に対する多くの修正は、当業者にとって明らかであり、本文で定義する一般的な原理は、本発明の主旨又は範囲を逸脱しない状況で、その他の実施例において実現することができる。従って、本発明は本文で示すこれらの実施例に制限されず、本文で開示する原理及び新規特徴と一致する最も広い範囲に符合する。

【符号の説明】

【0025】

１ 接続棒
２ 可撓性折曲胴体
３ 胴体を屈曲させる折曲装置
４ 硬質軸
５ 可撓性ガイドレール
６ スライドブロック

【要約】

【課題】本発明は、円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置及び方法を開示する。
【解決手段】本発明の円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置及び方法は、可撓性折畳装置の技術分野に関する。複数の接続棒を含み、複数の接続棒が接続して中空の多面体構造を形成し、隣接する２本の接続棒の間はヒンジ連結される。前記接続棒の中間に可撓性折曲胴体が設置され、前記可撓性折曲胴体の軸方向の両端はそれぞれ接続棒と接続される。前記可撓性折曲胴体の一側に胴体を屈曲させる折曲装置が設置され、前記胴体を屈曲させる折曲装置は可撓性折曲胴体を柔軟に折り畳むのに用いられる。本発明が提供する円柱胴体の屈曲による変形に基づいた可撓性折畳装置及び方法は、構造が簡単である、質量が軽い、展開すると丈夫である、故障率が低い、適用範囲が広い、製造が便利である特徴を有する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】