JP2013164590A - 音響パネル及びその形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】音響パネルを固定するための構造要素を提供すること。
【解決手段】開示される実施形態は、背面シート層と、表面シート層と、これらの間に配置されたコア層とを有する複合積層パネルを備えた音響パネルを提供する。コア層は、コア層及び表面シート層間の境界部にて１つ又はそれ以上の窪み部を有し、表面シートが、複合積層パネルにわたってほぼ均一な厚みを有する。窪み部において複合積層パネルを貫通して孔が延び、ボルト組立体が孔を貫通して延びて皿孔を形成するようにする。
【選択図】 図１

Description

本開示の実施形態は、全体的に、音響パネルに関し、より具体的には音響パネルを固定するための構造要素に関する。

米国特許第８，０５２，３７７号明細書

第１の実施形態は、背面シート層と、表面シート層と、これらの間に配置されたコア層とを有する複合積層パネルを備えた音響パネルを提供する。コア層は、コア層及び表面シート層間の境界部にて１つ又はそれ以上の窪み部を有する。表面シートが、複合積層パネルにわたってほぼ均一な厚みを有する。窪み部において複合積層パネルを貫通して孔が延び、ボルト組立体が孔を貫通して延びて皿孔を形成するようにする。

本装置の別の態様は、表面シート層の露出面にアパーチャを提供する。

更に別の態様では、ボルト組立体が二部品ブッシュを備える。

本開示の更に別の実施形態は、表面シート層を製造する方法を提供する。先端マンドレルを利用して、表面シートを貫通する孔を備えることができる。ボスパックがこれらの孔に加熱溶接され、これらが先端マンドレルの表面上に突出するようにすることができる。次いで、未硬化の表面シート層材料を先端マンドレル上に載置することができる。次に、予形成カウルシートを表面シート層上に載置することができる。カウルシートは、ボスパックに位置が対応し且つコア層上の窪み部に幾何形状が対応した窪み部を備えることができる。次いで、組立体全体を加圧して表面シート層を硬化する。

以下の図において本発明の装置及び方法の実施形態が示されている。

部分的に組み立てられた音響パネルの１つの実施形態の断面図。 音響パネルの１つの実施形態の断面図。 構成要素を製造するのに用いることができる先端マンドレルシートの１つの実施形態の斜視図。 図３の先端マンドレルシートの一部の組立分解断面図。 表面シート層の製造を詳細に示した１つの実施形態の断面図。

次に、図１を参照すると、音響パネル１００の実施形態が提供される。音響パネル１００の例示的な実施形態は、例えば、航空機エンジン、より具体的にはエンジンのファン区画における内側表面と共に用いることができる。音響パネルは、例えば、第１のコア層表面１１０から第２のコア層表面１０８に向けて延びるハニカム断面幾何形状を有することができるコア層１０２を備える。しかしながら、複数の円筒断面又は多角形断面など、他の幾何形状を用いてもよい。コア層は、音響エネルギーの消散を可能にする厚みを有する。コア層１０２は、限定ではないが、フェノール樹脂でコーティングされたアルミニウム又はグラスファイバーを含む、種々の材料から形成することができる。コア層１０２は、表面シート層１０４と背面シート層１０６との間に配置することができる。用語「表面シート」及び「背面シート」は、航空機エンジンを通過する空気流に対して定義される。例えば、表面シート層１０４は、航空機エンジンを通過する空気の流路に曝され、又はより近接しており、他方、背面シート層１０６は、空気流路からより遠く又は離れて配置される。背面シート層１０６は、背面１０８上でコア層１０２に接合されるのが好ましく、表面シート層１０４は、対向する表面１１０上でコア層１０２に接合されるのが好ましい。表面シート層１０４及び背面シート層１０６は、一般に、音響パネルの外板として機能する。

ここで、図１及び２を参照すると、コア層面１１０上に１つ又はそれ以上の窪み部１１２を有する。窪み部１１２は、表面シート層１０４の位置的に対応する窪み部を受ける。表面シート層１０４は、ほぼ均一な厚みを有し、コア層面１１０上の１つ又はそれ以上の窪み部１１２にほぼ共形或いはほぼ一致して嵌り込む形状である。表面シート層１０４は、露出面１１４と、１つ又はそれ以上の表面シート窪み部内に窪み面１１６とを有することができる。露出面１１４と窪み面１１６との間に高さｈ１が存在することができる。１つ又はそれ以上の窪み部１１２内には、背面層１０６を通り且つ窪み面１１６を通って延びる孔１２０を設けることができる。孔１２０は、本明細書で詳細に説明されるボルト組立体２００の配置を可能にする。

表面シート層１０４はまた、露出面１１４上に複数のアパーチャ（図示せず）を有することができる。アパーチャは、音波が音響減衰の目的で表面シート面１１４を通過してコア層１０２に入ることを可能にする。アパーチャは、不規則なサイズ、形状、及び間隔にすることができ、或いは、選択的なサイズ、形状、及びスペース、又はこれらの組み合わせにすることができる。

孔１２０を貫通して延びるようにボルト組立体２００を設けることができる。ボルト組立体２００は、ボルト２０２と、二部品ブッシュ２０４、２０６とを備えることができる。二部品ブッシュ２０４、２０６は、前方要素２０４及び後方要素２０６を備えることができる。ボルト２０２は、ボルトヘッド２０８が前方要素２０４と当接するようにブッシュ２０４、２０６を貫通して延びることができる。ボルト２０２は、後方要素２０６内に延びて、１つの例示的な実施形態によれば、これにより後方要素２０６を係合する。ボルト２０２が締結されると、前方要素２０４及び後方要素２０６が互いに押し合い、表面シート層１０４、コア層１０２、及び背面シート層１０６を掴む。しかしながら、後方要素及び前方要素はまた、単独で、或いは機械的締結に加えて接着で取り付けることもできる。更に、前方要素２０４は、後方要素２０６を通って延びて、パネル１００の後方又は背面上に離隔部を形成するよう設計することができる。

前方要素ブッシュ２０２及びボルトヘッド２０８は、窪み面１１６と露出面１１４との間の高さｈ１よりも低い高さｈ２で窪み面１１６から延び、露出面１１４に対して皿孔が形成されるようになる。後方要素２０６は、背面シート層１０６にて複合パネル構造の対向する側部から延びる。結果として得られる組立体は、背面シート層１０６、コア層１０２、及び表面シート層１０４を挟む二部品ボルト組立体２００を提供する。前方及び後方要素２０４、２０６のフランジ２１０は、接着剤で更に固定することができる。しかしながら、本実施形態では、組立体がコア層１０２内のエポキシを通るのではなく、表面シート層１０４及び背面シート層１０６にてブッシュ２０４、２０６のフランジを通る主荷重経路を有する予期しない結果をもたらすので、剪断強度の低い接着剤を利用することができる。例えば、テーパ又はフィレットなどの移行表面１２２を露出面１１４と窪み面１１６との間に設けることができる。

表面シート層１０４は、露出面１１４上に１つ又はそれ以上の孔（図示せず）を備えることができ、音響ノイズの減衰を助けることができる。ここで、図３を参照すると、表面シート層１０４（図５を参照）は、ポリマー先端マンドレル３００を用いて製造することができる。先端マンドレル３００は、複数の先端又は突出部３０４を備えた面３０２を有することができる。先端マンドレル３００は、例えば、射出成形を含む様々な方法で形成することができる。更に、先端マンドレルは、例えば、金属又はシリコーンゴムのような他の材料から形成することができる。表面シート１０４の製造中、先端マンドレル３００が表面シート層１０４を係合し、該表面シート層１０４にアパーチャを生成する。アパーチャは、減衰の目的で音波が表面シート層１０４を通過してコア層１０２に達するのを可能にする。

ここで図３及び４を参照すると、先端マンドレル３００はまた、音響パネル１００上の窪み部１１２に対応する１つ又はそれ以上の貫通する孔３０６を備えることができる。ボスパック３０８は、１つ又はそれ以上の孔３０６の各々で加熱溶接され、複数の先端３０４を備えた表面３０２上に突出するようにする。１つの実施形態によれば、ボスパックは、プラスチックとすることができ、或いは、金属もしくは更に別の材料とすることができる。ボスパック３０８はまた、加熱溶接の代替として、製造中に使用するために所定位置に接着、取り付け、又は緩やかに位置付けることができる。加えて、ボスパック３０８は、先端３０４よりも高い高さまで延びることができる。表面シート層１０４の製造中、ボスパック３０８は、表面シート層１０４において窪み面１１６及び移行表面１２２を形成することになる。

ここで図５を参照すると、表面シート層１０４は、予備含浸されたグラスファイバー又はカーボン材料から製造することができる。この材料は、先端マンドレル３００に施工され、その上にシリコーンゴムのカウルシート３１０が載置される。シリコーンゴムのカウルシート３１０は、上記で考察したコア層１０２上の１つ又はそれ以上の窪み部１１２に全体的に類似した窪み部３１２を備える。シリコーンゴムシート３１４が葉得るシート３１０上に載置され、第２のシリコーンゴムシート３１６が、先端マンドレル３００の反対側に載置される。この組立体は、２つのプラテン３２０間に置かれて材料を加圧し、表面シート１０４を硬化する。シリコーンゴムのカウルシート３１０は、表面シート層１０４がプラテン３２０間に形成されたときに等圧印加を提供する。加えて、シリコーンカウルシート３１０における窪み部３１２は、表面シート層１０４の窪み部の生成の際に移動する材料の許容性を提供する。ここでコア層１０２上の窪み部１１２に一致する前形成輪郭を有するように、表面シート１０４を除去する。

再度図１及び２を参照すると、コア層１０２は、機械加工した窪み部１１２を備える。窪み部１１２は、限定ではないが、研削を含む様々な手法で形成することができる。

種々の構成要素が形成されると、これらが組み立てられて複合音響パネルを形成する。背面シート層１０６は、コア層１０２の背面１０８に接合することができ、好ましくは間に接着剤１２４を用いて接合することができる。例えば、エポキシフィルム接着剤を利用して、背面シート層１０６とコア層１０２を組み合わせることができる。表面シート層１０４はまた、背面シート層１０６が接合されると同時か、又はその後で、コア層１０２の前面１１０に接合することができ、好ましくは間に接着層１２６を備えて接合することができる。組立体１００上の１つ又はそれ以上の窪み部１１２の各々において全ての層を貫通して孔１２０を機械加工することができる。少なくとも１つの孔１２０は、層が組み合わされる前、又はパネルが形成された後に形成することができる。次いで、図２の例示的な実施形態によるボルト組立体２００を孔１１２に挿入することができる。

構造体及び方法に関する上述の本発明の説明は、説明の目的で提示されている。最良の形態を含む実施例を用いて実施形態を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること及びあらゆる包含の方法を実施することを含む、本発明の装置及び／又は方法を実施することを可能にする。これらの実施例は、網羅的なものではなく、或いは、開示された厳密なステップ及び／又は形態に本開示を限定することを意図するものではなく、上述の教示に照らして多くの修正形態及び変形形態が実施可能である。本明細書で記載される特徴要素は、どのようにも組み合わせることができる。本明細書で記載される方法のステップは、物理的に実施可能なあらゆる順序で実施することができる。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。

１００ 音響パネル
１０２ コア層
１０４ Ｆ表面シート層
１０６ 背面シート層
１０８ コア層の背面
１１０ 第１のコア層前面
１１２ コア層窪み部
１１４ 露出面
１１６ 窪み面
１２０ 孔
１２２ 移行面
１２４ 接着剤
１２６ 接着層
２００ ボルト組立体
２０２ ボルト
２０４ 前方要素
２０６ 後方要素
２０８ ボルトヘッド
２１０ フランジ
３００ ポリマーマンドレル
３０２ 面
３０４ 複数の先端
３０６ １つ又はそれ以上の孔
３０８ ボスパック
３１０ シリコーンゴムカウルシート
３１２ 窪み部
３１４ 第１のシリコーンゴムシート
３１６ 第２のシリコーンゴムシート
３２０ プラテン

Claims (20)

1. 音響パネルであって、
   背面シート層と、表面シート層と、前記背面シート層及び表面シート層間に配置されたコア層と、を有する複合積層パネルを備え、
   前記コア層が、前記コア層及び前記表面シート層間の境界部にて１つ又はそれ以上の窪み部を有し、前記表面シート層が、前記１つ又はそれ以上のコア層窪み部に共形であり、前記１つ又はそれ以上の窪み部内に窪み面と、前記１つ又はそれ以上の窪み部内ではない他の全ての場所に表面とを有し、前記表面シート層が、前記表面及び前記窪み面にわたってほぼ均一な厚みを有し、前記１つ又はそれ以上の窪み部が、前記窪み面及び前記表面から測定した深さを有し、前記音響パネルが更に、
   前記窪み面内に位置し且つ前記コア層を通って延びる前記１つ又はそれ以上の窪み部を貫通する孔と、
   前記孔を貫通して延びるボルト組立体と、
   を備え、前記ボルト組立体が、前記１つ又はそれ以上の窪み部の深さよりも小さい高さで前記窪み部表面の上に延びる、音響パネル。
2. 前記背面シート層が、前記コア層に接合される、請求項１に記載の音響パネル。
3. 前記表面シート層が、前記コア層に接合される、請求項１に記載の音響パネル。
4. 前記ボルト組立体が、ボルトと１つ又はそれ以上のブッシュとを含む、請求項１に記載の音響パネル。
5. 前記表面シート層が、前記表面内に複数のアパーチャを有する、請求項１に記載の音響パネル。
6. 前記窪み面がほぼ平坦である、請求項１に記載の音響パネル。
7. 前記表面と前記窪み面との間に移行面を更に備える、請求項１に記載の音響パネル。
8. 前記コア層が、前記表面シート層と前記背面シート層との間に延びるハニカム断面を有する、請求項１に記載の音響パネル。
9. 複合積層パネルを備えた音響パネルであって、
   前記複合積層パネルが、
   空気流路の反対側に位置付けることができる背面シート層と、
   前記背面シート層に隣接して接合されたコア層と、
   を含み、前記コア層がノイズを音響的に減衰させ且つ前記表面シート層に隣接した前記コア層の側部上に少なくとも１つの窪み部を有し、前記表面シート層が前記コア層に接合され且つ空気流路に隣接して位置付けることができ、前記表面シート層が表面シートと少なくとも１つの窪み面とを有し、該少なくとも１つの窪み面が前記少なくとも１つの窪み部に位置的に対応しており、前記窪み面が、前記コア層を貫通して延びる窪み部孔と整列した窪み面孔を有し、
   前記複合積層パネルが更に、
   ボルトと、前記表面シート層の孔を貫通して延びる少なくとも１つのブッシュとを含むボルト組立体と、
   を有し、前記少なくとも１つのブッシュが、前記背面シート層、前記コア層、及び前記表面シート層を掴み、前記窪み面に配置された前記ボルト組立体の一部が、前記表面シートと前記窪み面との間の高さより低い高さを有する、音響パネル。
10. 前記パネルが更に、前記背面シート層上に孔を含む、請求項９に記載の音響パネル。
11. 音響処理の目的で請求項１に記載の表面シートに複数のアパーチャを更に備える、請求項９に記載の音響パネル。
12. 前記少なくとも１つのブッシュが、前記表面シート層を係合する前方要素と、前記背面シート層を係合する後方要素とを含む、請求項９に記載の音響パネル。
13. 前記ボルトが、前記前方要素を貫通して延びて前記後方要素を係合する、請求項１２に記載の音響パネル。
14. 音響パネルを形成する方法であって、
    最外面、少なくとも１つの窪み面、及び孔を有する表面シート層を形成するステップと、
    コア層内の窪み部を前記窪み面の位置に対応するように形成するステップと、
    複合混合物の表面シート層をコア層に接合するステップと、
    前記音響パネルを貫通してボルト組立体を位置付けるステップと、
    を含み、前記窪み面及び前記最外面が第１の高さを定め、前記ボルト組立体のボルトヘッドとブッシュとが第２の高さを定め、更に前記第１の高さが前記第２の高さよりも大きい、方法。
15. 前記表面シート及び前記背面シートの少なくとも１つに前記ボルト組立体を接合するステップを更に含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記表面シート層を形成するステップが、ボスパックを有する先端マンドレルで前記表面シートを押圧するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
17. 前記先端マンドレルの反対側の前記表面シート上にシリコーンカウルシートを位置付けるステップを更に含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記表面シート層の反対側の前記シリコーンカウルシート上にシリコーンシートを位置付けるステップを更に含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記シリコーンシートを前記先端マンドレルとプラテンとの間に隣接して配置するステップを更に含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記表面シートを第１及び第２のプラテン間に形成するステップを更に含む、請求項１４に記載の方法。