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MATIERE COMPOSITE EN FEUILLE.
L9objet de cette invention est de prévoir une forme perfectionnée de matière composite en feuille, destinée à être utilisée dans la construc- tion de panneaux structuraux de bon rapport rigidité/poids, qui puissent être employés comme les seuls et principaux éléments.sollicités ou soumis à ef- fort d'une structure,sans nécessairement être combinés à des poutres,armatu- res ou autres systèmes courants d9éléments porteurs de charge, et qui aient de bonnes propriétés d'insonorité et désolation thermique.
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La matière faisant l'objet de 1?invention se présente sous la forme d'un "sandwich" comprenant deux tôles maintenues parallèlement espacées par des éléments de séparation ou éléments d'espacement en tôle, de forme tron- conique ou autre forme à rétrécissement soudés, rives,, collés ou autrement attachés, à leurs extrémités opposées, aux faces internes desdites feuilles ou tôles.
De préférence, les éléments de séparation ou d'espacement tronco- niques ou à rétrécissement doivent être disposés en alternance,en opposition en ce qui concerne leur position par rapport à chaque tôle, c'est-à-dire que deux éléments d'espacement attachés, à leur base à une tôle sont séparés par un élément d'espacement attaché à ladite tôle en son sommet ou extrémité é- troite.
La structure composite peut être dans un même plan ou être incur- vée selon un ou deux axes etpour construire des panneaux incurvés;,'les élé- ments d'espacement peuvent être de forme tronconique plate (auquel cas les in- terstices entre leurs arêtes et les surfaces des parties composantes sous for- me de feuilles peuvent être remplis d'un agent de soudure ou d'un autre moyen de jointure),ou bien lesdits éléments peuvent être déformés, préalablement à l'assemblage, de manière telle qu'il soit imparti à leurs bords une forme curviligne convenable, grâce à laquelle il leur soit possible d'affleurer avec les surfaces composantes en feuille., ou encore on peut prévoir., à leur sommet et à leur base,
des parties creusées en dôme grâce auxquelles ils puissent éga-
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lement s'adapter contre les surfaces composantes en feuille.
La manière dont l'invention peut être mise en application sera plus aisément comprise par la description, donnée ci-après, de quelques modes de réalisation particuliers, qui sont représentés aux dessins ci-annexés.
Dans ces dessins, les figures 1 et 2 représentent respectivement une élé- vation et un plan d'une des formes d'élément d'espacement destinées à être utilisées selon l'invention; la figure 3 montre une coupe transversale sui- vant la ligne III-III de la figure 4, qui est une vue en plan fragmentaire dune structure de panneau utilisant l'élément d'espacement représenté aux figures 1 et 2. La figure 5 représente une coupe transversale suivant la ligne V-V de la figure 6, qui représente un plan fragmentaire d'une forme modifiée de structure de panneau utilisant l'élément d'espacement montré aux figuresl et 2.
Les figures 7 et 8,9 et 10, 11 et 12, 13 et 14, 15 et 16, 17 et 18,19 et 20, et 21 et 22 représentent dans chaque cas, respecti- vement une section verticale et un plan d'une forme variante d'élément d' espacement utilisable au lieu de l'élément d'espacement montré aux figures 1 et 2. Des vues perspectives de quatre autres formes modifiées d'élément d' espacement sont données aux figures 23, 24, 25 et 26.
La figure 27 montre une section transversale d'une structure de panneau plate, comportant des éléments d'espacement du type représenté aux figures 9 et 10, et la figure 28 est une vue correspondante d'une structure incurvée, utilisant la même forme d'élément d'espacement. La figure 29 est une vue correspondant à celle de la figure 28, représentant un exemple d'utili- sation de l'élément d'espacement montré aux figures 11 et 12. La figure 30 re- présente une coupe transversale d'une structure de panneau plate utilisant l'élément d'espacement montré aux figures 13 et 14. Les figures 31 et 32 sont des vues en plan fragmentaires de structures de panneaux utilisant l'élément d'espacement montré aux figures 4, et 25.
Les figures 33 et 34 sont des vues en coupe verticale de 1'µ1±ment d'espacement représenté aux figures 1 et 2, modifié par.addition d'un élément de renforce- ment, collé, soudé ou autrement fixé à l'extrémité fermée de Isolément d'es- pacement; respectivement à l'extérieur ou à l'intérieur de celle-ci.
Le panneau représenté aux figures 3 et 4 comprend deux feuilles de métal ou tôles plates A et B, qui sont maintenues parallèlement espacées sur pratiquement toute leur surface par des éléments d'espacement interposés C, de forme tronconique fermée, avec un rebord à leur base, ressemblant à un chapeau gallois à petit fond, comme il est montré aux figures 1 et 2. Les 2 plans qui contiennent respectivement le sommet plat C1 et le bord de base C sont parallèles et l'élément d'espacement est donc prévu pour affleurer avec les faces internes opposées des feuilles A et B,de la manière montrée à la figure 3.
Lesdits membres C sont fixés en place par toute méthode appropriée, par exemple par l'application de colle entre les faces externes des sommets Cl et des rebords ap et les faces internes des feuilles respectives A et B.
En variante, les éléments d'espacement peuvent être fixés par rivet ge à tra- vers les sommets Cl et les rebords C2,comme il est représenté en ta dans la variante représentée aux figures 5 et 6; en fraisant convenablement les trous de rivets et en utilisant des rivets % tête encastrée, on peut obtenir, de fagon connue, une surface externe plate dans la structure du panneau.
Si on le désire, des orifices d'accès à l'intérieur de la structure peuvent être prévus en B et B2; dans le cas du trou indiqué en B2, celui-ci est agencé pour correspondre à un trou pratiqué au préalable dans le sommet de l'élément d'espacement voisin et les bords des deux trous sont estampés ensemble, comme il est montré, ce qui fournit un moyen de fixation des sommets des éléments d'espacement à la plaque B, comme variante, en remplacement des rivets à cet effet.
La structure obtenue a un tel rapport rigidité/poids qu'à la fois les feuilles A et B et les éléments d'espacement C peuvent, de façon satisfai- sante, être composés d'un alliage faible de métaux légers, tel qu'un alliage à base d'aluminium ou de magnésium. De l'acier léger peut toutefois être uti- lisé pour ces parties avec grand avantage, puisque la distribution de la ma- tière dans la structure est telle qu'elle utilise avec efficience les proprié-
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tés de hautes élasticité, extensibilité et compressibilité de l'acier. Les feuilles A et B sont laminées à un calibre approprié et les éléments d'espa- cernent C sont produits par emboutissage, en partant d'une ébauche en feuille ou tôle.
Le procédé de fabrication du panneau peut être mis en oeuvre en disposante en des endroits déterminés, écartés l'un de l'autre, sur l'une des tôles, le nombre requis d'éléments d'espacement C, avec leur sommet C1 dirigé vers le haut. Entre deux éléments C, il en est prévu un autre, avec son re- bord de base C2 dirigé vers le haut. Les éléments C sont fixés en place par collage,par rivetage ou autrement; après quoi,l'autre tôle est appliquée et attachée de la même façon aux faces coplanaires des parties droites des éléments d'espacement.
En variante, le nombre requis d'éléments d'espacement C, disposés le sommet C vers le haut, peut être réparti en des endroits marqués, espa- cés, sur chaque tôle, et ils peuvent être fixés par collage, par rivetage ou autrement. L'espacement des éléments C sur les tôles est tel que les éléments d'espacement C de l'une des tôles s'intercalent entre ceux de l'autre tôle, les sommets C1, non fixés, touchant la face interne de la tôle opposée et étant collés, rivetés ou autrement attachés à cette dernière, pour compléter la structure.
La proportion d'éléments d'espacement C, c'est-à-dire leur nombre par unité de surfacepeut varier dans les différentes parties du panneau com- posite, suivant les conditions de charge auxquelles la structure sera soumiseo Dans les parties fortement sollicitées d'un panneau, les éléments peuvent être rapprochés l'un de lautre au point que les rebords de base C2 des éléments adjacents se superposent, comme on le voit dans la coupe transversale faite à travers le panneau,,suivant une- rangée des éléments d'espacement, comme il ressort, par exemple,des figures 3 et 5.
Dans la forme variante représentée aux figures 7 et 8, le sommet de Isolément d'espacement C est ouvert en C111 et le rebord C21 est plus étroit que le rebord C2'de l'élément d'espacement représenté aux figures 1 et 2. Lors= que Isolément d'espacement ouvert est utilisé avec une feuille de panneau ou- verte, il se prête au mode de construction décrit ci-dessus avec référence aux figures 5 et 6. Cette forme d'élément d'espacement convient également pour la fixation par collage et par brasure.
Le sommet et le rebord de base ont été enlevés de l'élément d' espacement C4 montré aux figures 9 et 10, pour le rendre plus approprié à la fixation par soudure ou par brasure. Cet élément peut être utilisé entre les feuilles plates A et B, comme il est montré à la figure 27,ou entre les feuilles incurvées AA et BB, comme il est montré à la figure 28. L'absence de rebords de base permet la disposition à étroit espacement des éléments d'espa- cement C4, qui est représentée dans ces figures. Dans le panneau montré à la figure 28, de la soudure est coulée dans les espaces qui, autrement, existe- raient entre les faces internes incurvées des feuilles AA et BB et les bords d'extrémité de l'élément d'espacement C4.
La figure 29 représente un panneau constituant une variante, utili= sant les éléments d'espacement C41 des figures 11 et 12. Ceux-ci.sont une au- tre forme de l'élément d'espacement C4, la forme ayant été prévue de telle façon que les bords elliptiques de l'élément d'espacement s'adaptent contre les faces internes des feuilles incurvées AA et BB, aucun remplissage de soudure n'étant nécessaire dans ce cas.
Le panneau représenté à la figure 30 utilise la forme modifiée d'élément d'espacement C5@, qui est illustrée aux figures 13 et 14, dans les- quelles on voit que le sommet est ouvert en C51 et que le rebord de base est tourné vers l'intérieur, en C52. Cette forme d'élément d'espacement est conve- nable pour la fixation, soit par collage, soit par soudage; le- sommet ouvert peut également être estampé dans une feuille présentant une ouverture., comme décrit précédemment.
Les formes de réalisation désignées par C6 aux figures 15 et 16 et aux figures 17 et 18 sont des modifications respectives des éléments d'es-
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pacement représentés aux figures 1 et 2 et aux figures 7 et 8. Dans les deux cas, le sommet C61 et le rebord de base C62 ont été incurvés en dôme de façon à avoir un rayon correspondant à celui de la tôle de panneau incurvée.
Les figures 19 et 20 représentent unélément d'espacement C8,avec un sommet plus épais C81 et une paroi allant en s'amincissant. On peut produi- re un tel élément d'espacement en donnant à l'ébauche en feuille la forme d' un godet creux intermédiaire par emboutissage; le sommet est plus épais que la paroi et cette dernière est d'une épaisseur constante. Le godet intermé- diaire est ensuite embouti et étiré en un cône avec une paroi allant en s'a- mincissant et un rebord de base. On observera que cet élément d'espacement est une variante de Isolement d'espacement C, représenté aux figures 1 et 2; la même forme de modification peut être appliquée aux éléments d'espacement représentés respectivement aux figures 7 et 8,9 et 10, 13 et 14, 15 et 16, et 17 et 18.
Les figures 21 et 22 représentent un élément d'espacement C7 de diamètre plus grand, qui est pourvu d'un tronc de cône interne renversé C71 dont le sommet plat C72 est coplanaire avec le rebord de base 13. Cette for- me d'élément d'espacement peut être emboutie à partir d'une ébauche en tôle; elle peut être fixée soit par collage, soit par brasure ou par soudure.
L'élément d'espacement C9 représenté à la figure 23 est plissé ou ondulé, pour plus de rigidité. Les éléments d'espacement montré aux figu- res 1 et 2, 7 et 8, 13 et 14, 15 et 16, et 17 et 18 peuvent être traités de la même façon.
Les figures 24 à 26 représentent trois formes variantes drôle- ment d'espacement dans lesquelles la forme tronconique des réalisations dé- crites ci-avant est transformée en une forme polyédrique. Ainsi, l'élément d'espacement C10 montré à la figure 24 est un tétraèdre tronqué et les élé- ments d'espacement C11 et C12, représentés aux figures 25 et 26, sont deux formes différentes de polyèdres à neuf faces. Les figures 31 et 32 montrent la manière suivant laquelle les structures de panneaux peuvent être réali- sées en partant de feuilles ou tôles A et B fixées aux éléments d'espace- ment C10 et C11.
Si on le désire, un élément d'espacement plat C, tel que celui qui est montré aux figures 1 et 2, peut être pourvu d'une pièce de renfor- cement, consistant soit en un chapeau D, s'adaptant sur le sommet, comme il est montré à la figure 33, soit en une garniture interne E, s'adaptant à l' intérieur du sommet, comme il est montré à la figure 34.
Les éléments d'espacement représentés aux figures 19 et 20, 21 et 22, 23 à 26, et 33 et 34 sont prévus pour assurer une résistance accrue à la compression, là où de fortes concentrations de charge sont imposées à des éléments d'espacement individuels ou à des groupes d'éléments d'espace- ment, le résultat désiré étant obtenu sans augmentation indue du poids de métal.
REVENDICATIONS.
1. Structure composite de panneau, comprenant deux feuilles de mé- tal ou tôles maintenues parallèlement espacées par des éléments de sépara- tion ou d'espacement en tôle, de forme tronconique ou autre-forme à rétrécis- sement, soudés, rivés,collés ou autrement fixés, à leurs extrémités opposées, aux faces internes desdites feuilles.
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COMPOSITE SHEET MATERIAL.
The object of this invention is to provide an improved form of composite sheet material for use in the construction of structural panels of good stiffness-to-weight ratio, which can be employed as the sole and principal elements stressed or subjected to stress. strength of a structure, without necessarily being combined with beams, reinforcements or other common systems of load-bearing elements, and which have good soundproofing and thermal insulation properties.
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The material object of the invention is in the form of a "sandwich" comprising two sheets held in parallel spaced apart by separators or spacers of sheet metal, truncated or other constricted shape. welded, edges, glued or otherwise attached, at their opposite ends, to the internal faces of said sheets or plates.
Preferably, the frustoconical or constricted dividers or spacers should be arranged alternately, in opposition with respect to their position with respect to each sheet, i.e. two spacers attached at their base to a sheet are separated by a spacer attached to said sheet at its top or narrow end.
The composite structure may be in the same plane or be curved along one or two axes and for constructing curved panels;, 'the spacers may be of a flat frustoconical shape (in which case the gaps between their edges and the surfaces of the component parts in the form of sheets may be filled with a solder or other joining means), or said elements may be deformed, prior to assembly, in such a way that there is imparted to their edges a suitable curvilinear shape, thanks to which it is possible for them to be flush with the component sheet surfaces., or it is also possible to provide., at their top and at their base,
parts hollowed out in a dome thanks to which they can also
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lely fit against component sheet surfaces.
The manner in which the invention can be implemented will be more easily understood from the description, given below, of some particular embodiments, which are shown in the accompanying drawings.
In these drawings, Figures 1 and 2 show respectively an elevation and a plan of one of the forms of spacer for use in accordance with the invention; Figure 3 shows a cross section taken along line III-III of Figure 4, which is a fragmentary plan view of a panel structure utilizing the spacer shown in Figures 1 and 2. Figure 5 shows a cross section taken on line VV of Figure 6 which shows a fragmentary plan of a modified form of panel structure using the spacer shown in Figures 1 and 2.
Figures 7 and 8, 9 and 10, 11 and 12, 13 and 14, 15 and 16, 17 and 18, 19 and 20, and 21 and 22 represent in each case, respectively a vertical section and a plane of an alternate form of spacer usable instead of the spacer shown in Figures 1 and 2. Perspective views of four other modified forms of spacer are given in Figures 23, 24, 25 and 26.
Figure 27 shows a cross section of a flat panel structure, having spacers of the type shown in Figures 9 and 10, and Figure 28 is a corresponding view of a curved structure, using the same shape of the panel. spacing element. Fig. 29 is a view corresponding to that of Fig. 28, showing an example of use of the spacer member shown in Figs. 11 and 12. Fig. 30 shows a cross section of a structure of flat panel using the spacer shown in Figures 13 and 14. Figures 31 and 32 are fragmentary plan views of panel structures using the spacer shown in Figures 4, and 25.
Figures 33 and 34 are vertical cross-sectional views of the 1 µl spacing shown in Figures 1 and 2, modified by the addition of a reinforcing member, glued, welded or otherwise attached to the end. closed from Separate space; respectively outside or inside it.
The panel shown in Figures 3 and 4 comprises two sheets of metal or flat sheets A and B, which are kept parallel spaced over almost their entire surface by interposed spacers C, of closed frustoconical shape, with a rim at their base , resembling a Welsh hat with a shallow bottom, as shown in Figures 1 and 2. The 2 planes which respectively contain the flat top C1 and the base edge C are parallel and the spacer is therefore designed to be flush with the opposite inner faces of sheets A and B, as shown in figure 3.
Said members C are fixed in place by any suitable method, for example by applying glue between the outer faces of the tops C1 and the flanges ap and the inner faces of the respective sheets A and B.
As a variant, the spacer elements can be fixed by rivet ge through the tops C1 and the flanges C2, as shown at ta in the variant shown in Figures 5 and 6; by suitably milling the rivet holes and using recessed head rivets, a flat outer surface can be obtained in the known manner in the panel structure.
If desired, access openings inside the structure can be provided at B and B2; in the case of the hole indicated at B2, this is arranged to correspond to a hole made beforehand in the top of the neighboring spacer element and the edges of the two holes are stamped together, as shown, which provides a means of securing the tops of the spacers to plate B, as an alternative, replacing the rivets for this purpose.
The resulting structure has such a stiffness to weight ratio that both the sheets A and B and the spacers C can satisfactorily be made of a weak alloy of light metals, such as alloy based on aluminum or magnesium. Light steel can, however, be used for these parts with great advantage, since the distribution of the material in the structure is such that it efficiently utilizes the properties.
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High elasticity, extensibility and compressibility tees of steel. Sheets A and B are rolled to an appropriate gauge and spacers C are produced by stamping from a sheet or sheet blank.
The panel manufacturing process can be implemented by arranging in determined locations, spaced from each other, on one of the sheets, the required number of spacers C, with their top C1 directed. to the top. Between two elements C, another is provided, with its base edge C2 directed upwards. The C elements are fixed in place by gluing, riveting or otherwise; after which the other sheet is applied and attached in the same way to the coplanar faces of the straight parts of the spacers.
Alternatively, the required number of spacers C, arranged with the apex C upward, may be distributed at marked, spaced locations on each sheet, and they may be secured by gluing, riveting or otherwise. . The spacing of the elements C on the sheets is such that the spacing elements C of one of the sheets are inserted between those of the other sheet, the vertices C1, not fixed, touching the internal face of the opposite sheet and being glued, riveted or otherwise attached thereto, to complete the structure.
The proportion of spacing elements C, that is to say their number per unit area, may vary in the different parts of the composite panel, depending on the load conditions to which the structure will be subjected o In heavily stressed parts d 'a panel, the elements can be brought together so that the base edges C2 of the adjacent elements overlap, as seen in the cross section made through the panel, in a row of elements d 'spacing, as can be seen, for example, from Figures 3 and 5.
In the alternate form shown in Figures 7 and 8, the top of the spacer C is open at C111 and the flange C21 is narrower than the flange C2 'of the spacer shown in Figures 1 and 2. When = that the open spacer unit is used with an open panel sheet, it lends itself to the construction method described above with reference to figures 5 and 6. This form of spacer member is also suitable for fastening by gluing and soldering.
The top and base flange have been removed from the spacer C4 shown in Figures 9 and 10, to make it more suitable for attachment by soldering or soldering. This element can be used between the flat sheets A and B, as shown in figure 27, or between the curved sheets AA and BB, as shown in figure 28. The absence of base edges allows the arrangement. closely spaced spacers C4, which is shown in these figures. In the panel shown in Figure 28, solder is poured into the spaces which otherwise would exist between the curved inner faces of sheets AA and BB and the end edges of spacer C4.
Figure 29 shows an alternative panel, using the spacers C41 of Figures 11 and 12. These are a further form of the spacer C4, the shape having been provided for such that the elliptical edges of the spacer fit against the inner faces of the curved sheets AA and BB, no solder filling being necessary in this case.
The panel shown in Figure 30 uses the modified form of spacer C5 @, which is shown in Figures 13 and 14, in which the top is seen to be open at C51 and the base flange is turned. inwards, in C52. This form of spacer is suitable for attachment, either by gluing or by welding; the open top may also be stamped into a sheet having an opening, as previously described.
The embodiments denoted by C6 in Figures 15 and 16 and Figures 17 and 18 are respective modifications of the elements of the design.
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pacement shown in Figures 1 and 2 and Figures 7 and 8. In both cases, the top C61 and the base flange C62 have been domed so as to have a radius corresponding to that of the curved panel sheet.
Figures 19 and 20 show a spacer C8, with a thicker top C81 and a tapering wall. Such a spacer can be produced by forming the sheet blank in the form of an intermediate hollow cup by stamping; the top is thicker than the wall and the latter is of constant thickness. The intermediate cup is then stamped and drawn into a cone with a tapering wall and a base flange. It will be observed that this spacer element is a variant of Spacer Isolation C, shown in Figures 1 and 2; the same form of modification can be applied to the spacers shown in Figures 7 and 8, 9 and 10, 13 and 14, 15 and 16, and 17 and 18 respectively.
Figures 21 and 22 show a larger diameter spacer C7 which is provided with an inverted internal truncated cone C71, the flat top C72 of which is coplanar with the base flange 13. This element form spacer can be stamped from a sheet metal blank; it can be fixed either by gluing, by soldering or by welding.
The spacer C9 shown in Figure 23 is pleated or corrugated, for added rigidity. The spacers shown in Figures 1 and 2, 7 and 8, 13 and 14, 15 and 16, and 17 and 18 can be treated in the same way.
Figures 24 to 26 show three oddly alternative forms of spacing in which the frustoconical shape of the embodiments described above is transformed into a polyhedral shape. Thus, the spacer C10 shown in Figure 24 is a truncated tetrahedron and the spacer C11 and C12, shown in Figures 25 and 26, are two different forms of nine-sided polyhedra. Figures 31 and 32 show the manner in which the panel structures can be realized starting from sheets or plates A and B fixed to the spacers C10 and C11.
If desired, a flat spacer C, such as that shown in Figures 1 and 2, may be provided with a reinforcing piece, consisting of either a cap D, fitting over the top. , as shown in figure 33, or in an internal gasket E, fitting inside the crown, as shown in figure 34.
The spacers shown in Figures 19 and 20, 21 and 22, 23 to 26, and 33 and 34 are intended to provide increased compressive strength where high load concentrations are imposed on the spacers. individual or groups of spacers, the desired result being obtained without undue increase in metal weight.
CLAIMS.
1. Composite panel structure, comprising two sheets of metal or sheets held in parallel spaced apart by separating or spacing elements made of sheet, frustoconical or other constricted shape, welded, riveted, glued. or otherwise attached, at their opposite ends, to the internal faces of said sheets.
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