JP7006325B2 - Latch mechanism, latch pin mechanism and hinge - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a hinge used in a deployable structure such as a solar cell paddle or a large flat plate antenna, and particularly relates to a latch mechanism for maintaining a predetermined deployed state.
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。 In recent years, artificial satellite solar array paddles require a large number of panels due to the demand for high power consumption. A large number of such panels are folded and stored at the time of launch, and are deployed in a predetermined planar shape on the orbit. The hinge used for such a deploying panel is provided with a latch mechanism for maintaining the deployed state, and various hinges provided with such a latch mechanism have been proposed so far.
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。 For example, Patent Document 1 discloses a hinge that locks a movable shaft at a predetermined angle by utilizing a cam structure in which a convex portion fits with a concave portion. Further, Patent Document 2 discloses a device in which a member having a tooth-like surface and a member having a groove are provided in contact with each other on a hinge shaft portion, and the hinge is locked by engaging them.
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。 However, all of the hinge mechanisms disclosed in the above patent documents have a latch structure whose main purpose is to open and close a small torque, and are not suitable for a structure that requires high rigidity in the deployed state such as a solar cell paddle. ..
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。 Further, when the latch mechanism having high rigidity is provided separately from the hinge, the number of mounted parts increases and the mass increases, which makes it difficult to reduce the size and weight. In particular, when mounted on an artificial satellite, an increase in the number of mounted parts and an increase in mass should be avoided.
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。 Therefore, an object of the present invention is to provide a hinge, a latch mechanism thereof, and a latch pin mechanism, which can be reduced in size and weight and can maintain the deployed state of the deployed structure with sufficient rigidity.
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に挿入されたラッチピンを含み、前記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、からなり、前記ラッチピンが、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両端部から外方向へ付勢され、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り、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り、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。
According to the first aspect of the present invention, the hinge mechanism of the hinge having the first arm and the second arm is fixed to the first arm, and the hinge provided with the latch pin receiving portion having the first cross-sectional shape. A hinge including a shaft support portion and a latch pin inserted into the latch pin accommodating portion having the first cross-sectional shape, the latch pin accommodating portion is provided so as to correspond to the latch pin receiving portion, and is fixed to the second arm. It is composed of a shaft, and the latch pin can be slid only in the axial direction of the hinge shaft between the latch pin receiving portion and the latch pin accommodating portion, and is urged outward from both ends of the hinge shaft. The latch pin has a main body portion having the first cross-sectional shape, a shaft portion extending outward from the main body portion, and a part of the shaft portion further extending outward from the first cross-sectional shape. The hinge shaft support portion is composed of a protrusion having a small second cross-sectional shape, the contact portion where the tip of the protrusion abuts on the latch pin receiving portion, and the protrusion at a predetermined position of the contact portion. In a state where the protrusion of the latch pin is in contact with the contact portion of the corresponding hinge shaft support portion, all of the main body portions of the latch pin have the hinge shaft. The first and second arms are relatively rotatable about the shaft portion of the latch pin, and the protruding portion of the latch pin is the protrusion of the hinge shaft support portion. When the abutting portion slides into the opening and is fitted, a part of the main body portion of the latch pin slides from the latch pin accommodating portion of the hinge shaft to the latch pin receiving portion of the hinge shaft support portion. Latch the hinge.
According to the second aspect of the present invention, the hinge pin mechanism of the hinge having the first arm and the second arm has the hinge.
A hinge shaft support portion fixed to the first arm, wherein the hinge shaft support portion has a latch pin receiving portion having a first cross-sectional shape, and the latch pin receiving portion has a contact portion and a contact portion. The hinge shaft support portion provided with an opening formed at a predetermined position and the hinge shaft accommodating portion fixed to the second arm and having the first cross-sectional shape are at least at the end. The hinge pin accommodating portion has the hinge shaft corresponding to the latch pin receiving portion, and the latch pin mechanism is inserted into the latch pin accommodating portion of the hinge shaft, and the latch pin receiving portion and the latch pin accommodating portion are provided. The latch pin has a latch pin that can slide only in the axial direction of the hinge shaft, and an urging means that urges the latch pin outward from the end portion of the hinge shaft. A main body portion having a first cross-sectional shape, a shaft portion extended outward from the main body portion, and a second cross-sectional shape smaller than the first cross-sectional shape with a part of the shaft portion further extended outward. In a state where the protrusion of the latch pin is in contact with the abutting portion of the corresponding hinge shaft support, all of the main body of the latch pin is the hinge shaft. The first and second arms are relatively rotatable about the shaft portion of the latch pin, and the protrusion of the latch pin is the contact of the hinge shaft support portion. When the hinge pin is moved from the portion to the opening and fitted, a part of the main body portion of the latch pin slides from the latch pin accommodating portion of the hinge shaft to the latch pin receiving portion of the hinge shaft support portion, and the hinge is latched. do.
According to the third aspect of the present invention, the hinge having the first arm and the second arm has the latch mechanism, and the hinge shaft support portion is provided at each of the two arm ends of the first arm. , The latch pin receiving portion is provided at each arm end, the latch pin accommodating portion is arranged at both ends of the hinge shaft corresponding to each of the latch pin receiving portions, and the latch pin is attached to each of the latch pin accommodating portions at both ends. It is housed and each latch pin is urged toward the outside of the hinge shaft.
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。 According to the present invention, the size and weight can be reduced, and the deployed state of the deployed structure can be maintained with sufficient rigidity.
<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。
<Outline of Embodiment>
According to the embodiment of the present invention, a part of the latch pin built in the shaft of the hinge slides from the inside of the shaft to the outside shaft support portion at a predetermined deployment angle, and fixes the shaft and the shaft support portion in the rotation direction. This realizes a strong latch of the hinge.
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。 The latch pin has a shape including a main body portion, a shaft portion, and a protruding portion. The main body can move only in the axial direction between the inside of the hinge shaft and the inside of the shaft support, the shaft portion extends from the main body portion toward the outside of the shaft, and the protruding portion is a part of the shaft portion further outward. It is a stretched one. The hinge is rotatable when the tip of the protrusion of the latch pin is in contact with the shaft support. When the protrusion rotates and fits into the opening of the shaft support, a portion of the latch pin body slides from the shaft to the shaft support to latch the further deployment of the hinge. Since the main body of the latch pin fixes the shaft and the shaft support, high rigidity can be obtained, and further, by providing a latch mechanism in the shaft, compactness and weight reduction can be achieved.
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。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that FIGS. 1 to 7 are illustrative to explain the configuration and operation of the hinge according to the embodiment of the present invention, and do not show the actual shape and dimensions of each component and the actual ratio of the dimensions. do not have. Further, the pair of members are distinguished by adding subscripts A and B to a common reference number, but the shapes and functions of these members are the same. Therefore, when explaining a common shape and function, a pair of members shall be indicated only by a reference number without the subscripts A and B.
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。
1. 1. Deployment Hinge Mechanism The
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。
The
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。
The
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。
The latch pin mechanism 30 includes a pair of
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。
The cross-sectional shape of the latch pin receiving portion 102, the latch pin accommodating portion 202, and the
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。
As shown in FIG. 1, the latch pin mechanism 30 is housed in the hollow portion of the
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。
2. 2. Shaft portion As illustrated in FIG. 2, the latch pin receiving portion 102 of the hinge
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。
The latch pin receiving portion 102 has a
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。
3. 3. Latch pin 3.1) Structure As illustrated in FIG. 3, the latch pin 301 includes a
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。
As typically shown in FIG. 3B, the cross-sectional shape of the
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。
In the present embodiment, the cross section of the protruding
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。
As illustrated in FIG. 3C, a slight tapered portion 303a is formed between the regular hexagonal portion of the
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。
3.2) Latch state As illustrated in FIG. 4, when the protruding
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。
4. Latch operation In the
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。
Further, in the closed state, the
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。
In the
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。
In the
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。
5. Application Example As described above, the
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。
As illustrated in FIG. 8A, a deployable structure composed of a plurality of panels P1 to P3 is deployably connected by a
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。
Further, since a strong latch state can be realized simply by sliding the latch pin 301 in the axial direction, a latch mechanism can be provided in the hinge shaft, and the total mass of the solar cell paddle can be reduced to, for example, 1/5 or less of the conventional one. can do. Further, by changing the material of the
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。
5. Effect As described above, according to one embodiment of the present invention, the main body portion of the latch pin 301 built in the hinge shaft portion has a cross-sectional shape that prevents rotation, and a part of the
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。 Further, the number of parts can be reduced by providing the latch mechanism on the hinge shaft portion. Further, by mounting a torsion coil spring (deployment spring 40) that generates a deployment force on the shaft, it is possible to save space and reduce the size and weight of the hinge mechanism.
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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a deployment mechanism for a solar cell paddle or the like of an artificial satellite that is lightweight and requires high strength or rigidity.
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
10
Claims (7)
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に挿入されたラッチピンを含み、前記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、
からなり、
前記ラッチピンが、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両端部から外方向へ付勢され、
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り、
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。 A hinge latch mechanism with a first arm and a second arm.
A hinge shaft support portion fixed to the first arm and provided with a latch pin receiving portion having the first cross-sectional shape, and a hinge shaft support portion.
A hinge shaft including a latch pin inserted into the latch pin accommodating portion having the first cross-sectional shape, the latch pin accommodating portion being provided so as to correspond to the latch pin receiving portion, and fixed to the second arm.
Consists of
The latch pin is slidable only in the axial direction of the hinge shaft between the latch pin receiving portion and the latch pin accommodating portion, and is urged outward from both ends of the hinge shaft.
The latch pin has a main body portion having the first cross-sectional shape, a shaft portion extending outward from the main body portion, and a part of the shaft portion further extending outward to be smaller than the first cross-sectional shape. Consists of a protrusion having a second cross-sectional shape,
The hinge shaft support portion has an abutting portion where the tip of the projecting portion abuts on the latch pin receiving portion, and an opening in which the projecting portion fits at a predetermined position of the abutting portion.
In a state where the protruding portion of the latch pin is in contact with the abutting portion of the corresponding hinge shaft support portion, all of the main body portion of the latch pin is housed in the latch pin accommodating portion of the hinge shaft, and the latch pin is accommodated. The first and second arms are relatively rotatable about the shaft portion, and the first and second arms are relatively rotatable.
When the protruding portion of the latch pin slides from the contact portion of the hinge shaft support portion to the opening portion and is fitted, a part of the main body portion of the latch pin is formed from the latch pin accommodating portion of the hinge shaft. A latch mechanism that slides to the latch pin receiving portion of the hinge shaft support portion and latches the hinge.
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り、
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。 A hinge pin mechanism with a first arm and a second arm.
The hinge
A hinge shaft support portion fixed to the first arm, wherein the hinge shaft support portion has a latch pin receiving portion having a first cross-sectional shape, and the latch pin receiving portion has a contact portion and a contact portion. The hinge shaft support portion provided with an opening formed at a predetermined position, and the hinge shaft support portion.
A hinge shaft fixed to the second arm, the hinge shaft having a latch pin accommodating portion having the first cross-sectional shape at least at an end, and the latch pin accommodating portion corresponding to the latch pin receiving portion.
Have,
The latch pin mechanism
A latch pin that is inserted into the latch pin accommodating portion of the hinge shaft and is slidable only in the axial direction of the hinge shaft between the latch pin receiving portion and the latch pin accommodating portion.
An urging means for urging the latch pin outward from the end of the hinge shaft,
The latch pin has
The main body having the first cross-sectional shape and
A shaft portion extending outward from the main body portion and a shaft portion
A protrusion having a second cross-sectional shape smaller than the first cross-sectional shape, with a part of the shaft portion extending further outward.
Have,
In a state where the protruding portion of the latch pin is in contact with the abutting portion of the corresponding hinge shaft support portion, all of the main body portion of the latch pin is housed in the latch pin accommodating portion of the hinge shaft, and the latch pin is accommodated. The first and second arms are relatively rotatable about the shaft portion, and the first and second arms are relatively rotatable.
When the protruding portion of the latch pin moves from the contact portion of the hinge shaft support portion to the opening portion and is fitted, a part of the main body portion of the latch pin is said from the latch pin accommodating portion of the hinge shaft. A latch pin mechanism that slides to the latch pin receiving portion of the hinge shaft support portion and latches the hinge.
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。
A hinge having the latch mechanism according to any one of claims 1 to 3 .
The hinge shaft support portion is provided at each of the two arm ends of the first arm, and the latch pin receiving portion is provided at each arm end.
The latch pin accommodating portions are arranged at both ends of the hinge shaft corresponding to each of the latch pin receiving portions.
A hinge in which the latch pin is housed in each of the latch pin accommodating portions at both ends, and each latch pin is urged outward in the axial direction of the hinge shaft.
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