JP2009504468A - 航空機外板の窓切欠への挿入用窓部材 - Google Patents

航空機外板の窓切欠への挿入用窓部材 Download PDF

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Abstract

本発明は、航空機の外板(4)の窓切欠(3)に挿入するための窓部材(1)に関し、窓パッケージ(6)及び押付フレーム(25、36)を受け入れる窓枠(2、34、40)を有する。本発明によれば、窓枠(2、34、40)は、窓切欠(3)の領域における外板(4)の内側部分(5)に取り付けることができ、特に外板(4)にリベット留めされ、押付フレーム(25、36)を取り付けるために、1つ以上の押付フレーム取付具(14)が窓枠(2、34、40)及び外板(4)に接続され、特に窓枠(2、34、40)及び外板(4)にリベット留めされ、窓枠(2、34、40)が基本的にL字状又は矩形状の幾何学的断面形状をもつ。
【選択図】図3

Description

本出願は、2005年8月8日提出の独国特許出願第10 2005 037 827.7号及び2005年12月8日提出の独国特許出願第10 2005 058 749.6号の出願日の利益を請求し、これらの出願の開示内容をここに参照により援用する。
本発明は、航空機外板の窓切欠に挿入するための窓部材に関し、窓パッケージ及び押付フレームを収容するための窓枠を有する。
旅客機用の窓部材の周知例は、かなり複雑な構成である。特に、窓パッケージを収容するための窓枠は、傾斜したウェブをもった、複雑で基本的にはT字状の断面領域を備えており、該断面領域は通常、その幾何学的形状が複雑であるため、鍛造プロセスにおいて一体物で製造され、例えばアルミニウムで形成される。更に、既知の窓枠の使用は、機体エアフレームの外板において2つ以上の空気力学的な干渉縁部をもたらし、その結果、空気抵抗やドラッグ(抗力)が増加する。更には、押付フレームを用いて窓パッケージを窓枠に取り付けるには、いわゆるアイボルトが必要であり、これらのアイボルトは、追加的な生産工程において窓枠にリベット留めされ、該アイボルトの配置については、生産工程に起因してその配列が不均等になることが不可避であり、後続の、押付フレームを用いた窓枠の取付を難しくする。更に、窓枠の複雑な幾何学的形状は、前記窓枠を、繊維強化した複合材料から形成し難くする。
特に、本発明の目的は、上述した不利益を殆ど回避できる航空機用の窓部材を実現することである。
この目的は、請求項1の特徴を有する窓部材によって達成できる。
窓枠は、窓の切欠領域における外板の内側部分に取り付けられ、特に外板にリベットで留めることができ、押付フレームを取り付けるために、1つ以上の押付フレーム取付具が、窓枠及び外板に接続され、特に窓枠及び外板にリベット留めされる。そして、窓枠は簡単な幾何学的断面形状、特に、基本的にL字又は矩形の幾何学的断面形状をもつため、本発明の窓部材、特に窓枠の構造設計が簡単になる。
以前から知られている解決策と比較すると、窓の切欠のサイズが同じ場合に、本発明による窓枠では、窓面積を更に大きくすることができるが、これは、窓枠が窓の切欠に全く突出しないか、あるいは極僅かに突出するだけであり、従ってその面積が減少するからである。
更に、L字状又は矩形状をした幾何学的断面形状をもつ、窓枠の単純化された形状によって、必要であれば繊維強化された複合材料を用いて、窓部材全体を経済的に生産できる。更に、本発明による窓部材によって材料試験が簡素化され、これまで知られている解決策による窓部材に比べて重量低減がもたらされる。そして、窓パッケージの窓シール部の設計が単純化され、これは、より小さなシール縁しか要らなくなるからである。同様に、窓部材の取付が容易になり、その理由は、取付作業中に、窓パッケージ又は押付フレームの取付にこれまで必要とされたアイボルトを位置合わせする必要がなく、つまり、押付フレームを窓パッケージの固定位置へとスライドできるようにするために、アイボルトを垂直状態にする必要がないからである。本発明によれば、押付フレーム取付具のネジ付ステーボルトは常に、窓枠に対して垂直に配置されるので、窓枠へと窓パッケージに張力をかけるための押付フレームを、ネジ付ステーボルトを超える煩わしさを伴わずに配置し、例えば、ネジ付ナットによって取り付けることができる。最終的に、本発明による窓部材では、1つの空気力学的な干渉縁部だけが航空機の外板に存在することになり、その結果、流体抵抗やドラッグが減少する。
押付フレーム取付具の領域において、この押付フレーム取付具は窓枠とともに外板にしっかりと接続され、特にリベットで鋲着される。この窓枠、又は押付フレーム取付具は、好ましくは互いにオフセットをもつ周方向の少なくとも2列で、航空機の外板に鋲着されて、いずれの場合にもリベットは、窓の切欠の縁領域において互いに均等に離間している。
別の典型的な実施形態によれば、少なくとも1つの押付フレーム取付具が、窓パッケージに対する停止面を備える。こうして、窓パッケージは、取付中に窓枠内でガイドされ又は配置される。
更なる典型的な実施形態によれば、少なくとも1つの押付フレーム取付具が一体物で形成され、1つ以上の接続要素、特に1つ以上のネジ付ステーボルトを備え、少なくとも1つの接続要素が窓枠に対して基本的に垂直となるように配置される。
押付フレーム取付具についての一体成形の設計は第1に、周知の自動生産機械で同様に、簡単かつ経済的な製造を可能にする。接続要素については、好ましくは押付フレーム取付具上で垂直となるように配置されたネジ付ステーボルトの形状のものが存在し、これにより窓パッケージの取付が容易となり、その理由は、窓パッケージに張力をかけるために、対応してこれに配置されたドリル孔をもつ押付フレームを、更なる位置合わせ作業なしで、ネジ付ステーボルトにスライドできるからである。
本発明の別の実施形態によれば、いずれの場合においても、少なくとも1つの押付フレーム取付具が、2つ以上の接続要素、特に2つ以上のリベットを用いて窓枠及び外板に接続される。
こうして得られるリベット接続は、窓枠又は航空機外板に対する押付フレーム取付具について、傾き難い取付をもたらす。
本発明の更なる典型的な実施形態によれば、少なくとも2つの押付フレーム取付具が窓枠上に配置され、それらは互いにほぼ等距離で離間している。その結果、押付フレームを用いて、窓パッケージには窓枠に向けて均一な張力が静的に付与されることなる。窓部材の特定の実施形態では、6つの押付フレーム取付具が、窓枠の周方向に亘って、互いに等距離となるように離間して配置される。
窓部材の更なる典型的な実施形態によれば、窓パッケージが、内側の窓ガラス及び外側の窓ガラスを備え、内側の窓ガラスと外側の窓ガラスが接するか、又は窓シール部によって囲まれる。こうして、窓ガラスの領域における結露の形成が殆ど回避される。更に、窓部材の熱絶縁性が向上する。
別の実施形態は、窓シール部の外面に対してほぼ平行であって、窓枠に対して基本的に垂直に延びるように、少なくとも1つの押付フレーム取付具の停止面を提供する。これは、その取付中、窓パッケージの安全なガイドをもたらす。特定の実施形態によれば、窓シール部の外面と押付フレーム取付具の各停止面との間に隙間が殆どなく、これは取付及び動作の間、公差の均等化のオプションを提供するためである。
別の典型的な実施形態によれば、窓枠が、窓パッケージに対する周方向の支持面を備える。こうして、窓パッケージは、押付フレームを用いて張力をかける間、窓枠内で自ずと中心出しがなされる。
装置構成の更なる例示的実施形態については、追加した請求項に開示される。
以下では、本発明について同封図面を参照して更に詳細に説明する。
同一又は同様の構成要素は、全図で同じ参照符号によって特定される。図は正しい縮尺でなく、概略図を示す。
図1は、取付方向、つまり機体エアフレームの内側から見た、本発明による窓部材の平面図を示す。
窓部材1は特に窓枠2を含み、これは、航空機の機体エアフレームの外板4における窓の切欠3を囲んでいる。この窓枠2は、外板4の内側部分5に支えられる。窓部材1を完成させるために、窓パッケージ6は、窓枠2に受け入れられる。図示の実施形態では、窓枠2が複数の取付部材、例えばリベットを用いて航空機の外板4に接続され、図示上の明確化のため、リベット7乃至13は、残り全てのリベットを代表的に示している。この構成では、リベット7乃至13が、例えば互いに並行して延びる2列に配置され、これらの列のリベット7乃至13はいずれの場合も、互いにほぼ等距離となるように窓枠2の周方向に沿って配置される。
リベット11乃至13を用いて、押付フレーム取付具14は、窓枠2及び外板4に対して同時に接続される。窓枠2の周方向に亘って、合計5つの他の押付フレーム取付具(図示せず)が配置され、これらは、好ましくは等距離となるように互いに離間される。他の押付フレーム取付具は、押付フレーム取付具14と同じ設計とされて、リベットにより窓枠2及び外板4に接続される。合計6つの押付フレーム取付具を備えた窓部材1について記載した実施形態の該取付具とは異なる方法で、2、3、4、5、又は7個、あるいはそれ以上の押付フレーム取付具を設けることも可能である。
リベットを用いる代わりに、窓枠2及び押付フレーム取付具14及び残りの押付フレーム取付具はまた、例えば、接着性接合によって外板4の内側部分5に接続することもできる。
図2は、B方向(図1参照)から見た押付フレーム取付具14を示す。
特に、押付フレーム取付具14は、押付フレームに対する接続要素としてのネジ付ステーボルト15、及び停止面16を含む。この停止面16は、窓枠2内で窓パッケージ6をガイドするために特に使用される。押付フレーム取付具14は、一体物として設計することが好ましく、例えば、金属除去生産工程によって固形材料から製造できる。例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、鋼鉄、又は鋼鉄合金が、押付フレーム取付具14用の材料として考えられる。あるいは、押付フレーム取付具14は、例えば射出成形プロセス又は樹脂トランスファー成形(RTM)プロセスにおいて、繊維強化プラスチックを用いて製造することもできる。端部領域17において、ネジ付ステーボルト15はネジ部18を備え、これに対して適切な取付要素、例えばネジ付ナット等を適用できる。押付フレーム取付具14は窓枠2の上に支持され、該窓枠は航空機の機体エアフレームの外板4の内側部分5に支持される。
他のリベット(図2には示さない)とは別に、リベット11、13は基本的に、押付フレーム取付具14及び窓枠2を、航空機の機体エアフレームの外板4に対して確実に接続するために用いられる。
図3は、切断線A−Aに沿う窓部材1の横断面を示し、明確化のため、リベット13を省略している。
窓枠2は、機体エアフレームの外板4の内側部分5に支持される。窓枠2又は押付フレーム取付具14は、リベット11と12、そしてリベット13(図示せず)を用いて機体エアフレームの外板4に接続される。窓枠2は、第1の側面部19及び第2の側面部20を有する、簡単で基本的にL字状をした幾何学的断面形状をもつ。第1の側面部19は、航空機の外板4に対してほぼ垂直であり、これは特に、窓部材1の剛性を高めるために用いられる。更に、窓枠2は、窓パッケージ6を支持するとともに、その中心合わせを行うために、周方向の支持面21を備える。このために、支持面21は窓切欠3の方向に傾いており、すなわち、該支持面は設計上、円錐面状であるため、その結果、窓パッケージ6はそれ自身で中心合わせがなされる。
窓パッケージ6は、内側の窓ガラス22と外側の窓ガラス23を備え、これらは気密性シールを提供するために窓シール部24によってとり囲まれる。更に、窓枠2に窓パッケージ6を取り付けるために、押付フレーム25が設けられている。押付フレーム25の第1部分26はドリル孔27を備え、この孔には、ネジ部18を有するネジ付ステーボルト15の端部領域17が挿通される。取付要素としてのネジ付ナット28を用いて、押付フレーム25を、押付フレーム取付具14に接続することができる。押付フレーム25は、更に5つのドリル孔を備え、これらの孔には、残り5つの押付フレーム取付具のネジ付ステーボルトがそれらに応じて挿通されることで、押付フレーム25には、別の5個のネジ付ナットによって押付フレーム25と窓枠2との間で窓パッケージ6を固定するために、窓枠2に対して張力がかけられる。その結果、押付フレーム25の第2部分29は、窓枠2の第1の側面部19によって支持される。押付フレーム取付具は、これらが互いにほぼ等距離で配置されるように、窓枠2の周方向に亘って配分することが好ましい。
押付フレームの第1部分26及び第2部分29は、図3に示す実施形態において高さ位置が合っていないが、両部分26、29について互いの位置を合わせることができる。この場合、窓枠2の第1の側面部19の長さを短くする必要がある。
ネジ付ステーボルト15は、窓枠2の第2の側面部20、又は機体エアフレームの外板4に対して基本的に垂直となるように整列配置される。本発明による窓部材1の取り付けの際、窓枠2は先ず、複数のリベットによって外板4に接続される。鋲着作業の間、これらの押付フレーム取付具は、同時期に同様にリベットで留められる。次いで、窓パッケージ6は、窓枠2の支持面21上に配置されて、位置合わせされる。本構成では、窓パッケージ6の位置合わせが、基本的に押付フレーム取付具の停止面によってなされ、これらの停止面はほぼ垂直である。ネジ付ステーボルト(基本的には、垂直となるように常に整列配置される)のおかげで、取付プロセスを完了させるために、押付フレーム25は、事前の位置合わせなしでネジ付ステーボルト15上に配置でき、そして、押付フレーム25と窓枠2との間で窓パッケージ6に張力をかけるために、前記押付フレーム25は、ネジ付ナット28によって簡単にしっかりとネジ留めを行える。このように、本発明による窓部材は、航空機、特に旅客機の機体エアフレームの外板4における窓の切欠3に、簡単で時間のかからない方法で取り付けることができる。
更にまた、少なくとも1つの通気ダクト30が窓シール部24に採用された。押付フレーム25は、窓シール部24及び窓枠2とともに、周方向の閉塞された空洞31を形成しており、この空洞31は、通気ダクト30とともに、外側の窓ガラス23の換気に用いられる。
最終的に空洞31内で発生する凝縮水を排出するために、押付フレーム25には、その最も低い部分に排水口(図示せず)を設けることができ、この排水口を通して凝縮水を排出できる。
更に図3では、1つの外部(空気力学的)干渉縁部32が、外板4と外側の窓ガラス23との間に生じるに過ぎず、本発明による窓部材が、航空機における機体エアフレームの外板の空気力学特性にマイナス効果を殆ど及ぼさないことを示している。
停止面16又は残りの5つの停止面は基本的に、取付及び運用中、窓部材1内において、窓パッケージ6を包囲する窓シール部24とともに窓パッケージ6をガイドし又は位置合わせするために用いられる。本構成では、停止面16と窓シール部24の外周面33と間に隙間があり、これは、公差を均等化するというオプションを提供するためである。別の実施形態では、この間隔をゼロ値に低減できる。更に、押付フレーム取付具の支持面又は停止面16と、窓パッケージ6の窓シール部24との間に軽い圧入を与えるように設計できる。
図4は、本発明による窓部材の第2実施形態の断面を示す。
図3による実施形態の窓枠2の状況とは異なる方法で、窓枠34はこの場合、基本的に矩形の幾何学的断面形状をもち、その結果、窓部材の製造がいっそう単純化される。窓枠34に垂直の側面部がないので、得られる機械的剛性は、窓部材の第1実施形態に係る例の剛性よりも小さい。窓枠34はこの場合も周方向の支持面35を備え、この支持面は、窓パッケージ6の中心合わせのために、円錐面状の設計とされ、窓枠34は機体エアフレームの外板4の内側部分5に支持される。押付フレーム取付具14は、第1実施形態の例と同じ設計とされ、リベット11乃至13を用いて外板4に接続され、この点に関しては図3に関連して行った説明を参照されたい。
互いにオフセットした2つの基本的に平坦な部分26、29を有する第1実施形態の例(図3参照)とは異なる方法で、1つの押付フレーム36は第1部分37を備え、該部分は第2の湾曲部38と結合される。ネジ付ナット28を締めると、窓パッケージ6の窓シール部24が、押付フレーム36によって、支持面35に抗して押圧され、よって窓枠34には、きつくかつ気密に張力がかけられる。押付フレーム36の第1部分37が基本的に、窓シール部24により支持されるのに対し、その第2部分38は平坦な窓枠34によって直接的に支持され、この窓枠は、円錐面状の支持面35とは別に、矩形の幾何学的断面形状をもつ。
押付フレーム36は、窓シール部24及び窓枠34とともに、この場合も空洞を形成し、これは通気ダクト30に接続されて、窓部材における外側の窓ガラス23又は内側の窓ガラス22の換気に用いられる。
図5は、本発明による窓部材1の実施形態を更に示す。
図3、図4による窓部材1の窓枠2及び34とは異なり、窓枠40は、下方、つまり外方を向いた肥厚部42を、窓パッケージ6に対する傾斜した(円錐面状の)支持面41の下側に備える。窓枠40の第1の側面部43は、ほぼL字の幾何学的断面形状をもち、これは、図3による窓枠2の実施形態と同様に設計され、機体エアフレームの外板4に対して基本的に垂直となるように延びる。窓枠40の第2の側面部44については、該側面部44が外板4の内側部分5に支持され、これは図3による窓枠2の実施形態における側面部よりも長くされることで、肥厚部42を有する一方の端部領域45が、窓の切欠3に向けてやや突出している。
その結果、僅かに減少した窓領域を有する窓パッケージ6を窓枠40に収容でき、その理由は、肥厚部42、つまり支持面41を有する第2の側面部44の端部領域45が、窓の切欠3へと僅かに突出しているからである。本構成では、窓枠40の肥厚部42の肉厚部分46の表面が、窓パッケージ6及び機体エアフレームの外板4とほぼ同一平面上となるように終わっている。2つの干渉縁部47、48とは別に、このことは、如何なる顕著な凹凸をも伴わずに、基本的に滑らかな外板4をもたらし、その結果、空気力学的に好ましくない乱流の発生が殆ど回避される。
特に、本実施形態の窓枠40によって、航空機における機体エアフレームの外板4の塗装、コーティング等が容易となるが、これは通常、肉厚部分46の表面には、工場で既にペイント層及び保護箔が設けられ、よって外板4の塗装を行う前に、窓パッケージ6のマスキングはもはや必要ないからである。
更に、肥厚部42は、窓枠40、延いては窓部材1全体の機械的性質、特にねじれ剛性を高める。
図3に関連する説明と同様に、窓パッケージ6はこの場合も押圧され、つまり押付フレーム25、押付フレーム取付具14、及びネジ付ナット(明確化のため図面には示さない)によって、窓枠40に抗して押し付けられる。
窓枠40自体は多数のリベットによって機体エアフレームの外板4にしっかりと接続されるが、リベット11、12だけを、図5の残るリベットの代表として示している。
別の実施形態(その詳細に示さない)では、窓枠が、図5に示す肥厚部42を保ったままで、図4の窓枠34の実施形態に対応した基本的に矩形の幾何学的断面形状をもつことができる。この場合、窓パッケージ6の取り付けは、押付フレームを用いて行われ、これは、図4に示す押付フレーム36と同じ幾何学的断面形状を有する。
取付方向から見た窓部材の平面図である(機体エアフレームの内部)。 B方向から見た押付フレーム取付具を示す図である。 窓部材の第1実施形態を示す断面図である。 窓部材の第2実施形態を示す断面図である。 窓部材の第3実施形態を示す断面図である。
符号の説明
1 窓部材
2 窓枠
3 窓の切欠
4 外板(機体フレーム)
5 内側部分
6 窓パッケージ
7 リベット
8 リベット
9 リベット
10 リベット
11 リベット
12 リベット
13 リベット
14 押付フレーム取付具
15 ネジ付ステーボルト
16 停止面
17 端部領域
18 ネジ部
19 第1の側面部(窓枠)
20 第2の側面部(窓枠)
21 支持面
22 内側の窓ガラス
23 外側の窓ガラス
24 窓シール
25 押付フレーム
26 第1部分(押付フレーム)
27 ドリル孔
28 ネジ付ナット
29 第2部分(押付フレーム)
30 通気ダクト
31 空洞
32 干渉縁部
33 外面(窓シール部)
34 窓枠
35 支持面
36 押付フレーム
37 第1の部分
38 第2の部分
39 空洞
40 窓枠
41 支持面
42 肥厚部
43 第1の側面部
44 第2の側面部
45 端部領域
46 肉厚部分の面
47 干渉縁部
48 干渉縁部

Claims (13)

  1. 窓パッケージ(6)及び押付フレーム(25、36)を収容するための窓枠(2、34、40)を有する、航空機外板(4)の窓切欠(3)への挿入用の窓部材(1)であって、
    前記窓枠(2、34、40)が、前記窓切欠(3)の領域における外板(4)の内側部分(5)に取り付けられ、特に前記外板(4)にリベット留めされ、
    前記押付フレーム(25、36)を取り付けるために、1つ以上の押付フレーム取付具(14)が、前記窓枠(2、34、40)及び外板(4)に接続され、特に前記窓枠(2、34、40)及び外板(4)にリベット留めされ、
    前記窓枠(2、34、40)が基本的にL字状又は矩形状の幾何学的断面形状を有する、窓部材。
  2. 1つの以上の前記押付フレーム取付具(14)が、前記窓パッケージ(6)に対する停止面(16)を有する、請求項1に記載の窓部材(1)。
  3. 1つの以上の前記押付フレーム取付具(14)が一体物で形成され、1つ以上の接続要素、特に1つ以上のネジ付ステーボルト(15)を備え、前記1つ以上の接続要素が、前記窓枠(2、34、40)に対して基本的に垂直に配置された、請求項1又は2に記載の窓部材(1)。
  4. 1つの以上の前記押付フレーム取付具(14)はいずれの場合も、2つ以上の接続要素、特に2つ以上のリベット(11乃至13)を用いて、前記窓枠(2、34、40)及び外板(4)に接続される、請求項1から3のいずれか1項に記載の窓部材(1)。
  5. 2つの以上の前記押付フレーム取付具(14)は、基本的に互いに等距離をもって離間して、前記窓枠(2、34、40)上に配置される、請求項1から4のいずれか1項に記載の窓部材(1)。
  6. 前記窓パッケージ(6)は、内側の窓ガラス(22)及び外側の窓ガラス(23)を備え、前記内側の窓ガラス(22)及び前記外側の窓ガラス(23)が窓シール部(24)によって囲まれた、請求項1から5のいずれか1項に記載の窓部材(1)。
  7. 1つ以上の前記押付フレーム取付具(14)の停止面(16)が、窓シール部(24)の外面(33)に対してほぼ平行であり、前記窓枠(2、34、40)に対して基本的に垂直に延びる、請求項1から6のいずれか1項に記載の窓部材(1)。
  8. 前記窓枠(2、34、40)が、前記窓パッケージ(6)に対する周方向の支持面(21、35、41)を備える、請求項1から7のいずれか1項に記載の窓部材(1)。
  9. 支持面(21、35、41)が円錐面状である、請求項1から8のいずれか1項に記載の窓部材(1)。
  10. 前記押付フレーム(25、36)が、少なくとも1つの接続要素を通すための1つ以上のリセス、特にドリル孔(27)を備える、請求項1から9のいずれか1項に記載の窓部材(1)。
  11. 前記窓パッケージ(6)は、1つ以上の取付要素を用いて、前記押付フレーム(25、36)を介して前記窓枠(2、34、40)に張力をかけられ、前記取付要素が、特に1つ以上のネジ付ナット(28)を用いて、1つ以上の接続要素上に配置される、請求項1から10のいずれか1項に記載の窓部材(1)。
  12. 前記窓枠(2、34、40)及び押付フレーム(25、36)及び窓シール部(24)が、前記窓パッケージ(6)の換気用の空洞(31、39)を形成する、請求項1から11のいずれか1項に記載の窓部材(1)。
  13. 窓シール部(24)が、外側の窓ガラス(23)の換気用の通気ダクト(30)を少なくとも1つ備える、請求項1から12のいずれか1項に記載の窓部材(1)。
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