JP2015515397A

JP2015515397A - 複合構造体要素及び方法

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Publication number: JP2015515397A
Application number: JP2015500607A
Authority: JP
Inventors: アレクサンダーニコラスポジ
Original assignee: BE Aerospace Inc
Current assignee: BE Aerospace Inc
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2015-05-28
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: WO2013138582A1; CA2866286C; US20130244021A1; CN104203542A; CA2866286A1; US9809018B2; JP5882529B2; CN104203542B; EP2825366B1; EP2825366A1

Abstract

熱可塑性基材中に懸濁された繊維性材料で形成された中央部材（１２、１３）と、熱可塑性基材中に懸濁された繊維性材料で形成され、その中に少なくとも１つの空隙を有する少なくとも１つのサイド部材（１４または１６）を有する構造体要素（１０）。前記中央部材（１２、１３）と前記少なくとも１つのサイド部材（１４または１６）が、加熱された熱可塑性状態にある間に相互に結合されて単一の一体的な構造体（１０）を形成し、前記構造体（１０）は、前記構造体の結合面にわたる不連続が存在しないことを特徴とする。

Description

本発明は、航空機の構造体座席要素、例えばスプレッダ横材及び類似の構造体構成部品に関する。

典型的な従来技術における構造体要素は、金属、典型的にはアルミニウムから製造され、機械加工、鍛造、スタンピングされるか、または、単一のブランク材から製造される。伝統的には、航空機の座席製品のスプレッダまたは脚部構成部品は、閉断面のものでなくＩ型横材等の開断面のものとして機械加工されるかまたは形成される。典型的には、溶接された管状のスプレッダまたは脚部等の閉断面構造体が作成される場合には、その結果は、ベース材料と比較して著しく異なる機械的特性を有する溶接部または接着剤によって接合された複数のセグメントからなる部品となる。航空機の部品を更に軽量化することを目指すなかで、できる限り多くの部品を、それらの部品の強度を維持または更に強化しながら、軽量な材料によって製造することが望まれている。

したがって、目的の１つは、航空宇宙用、特に航空機の座席及び座席の構成部品のための高強度の構造体要素を作成するための費用効率が高く再現可能な方法を提供することである。

本発明の別の目的は、軽量さと高強度の両方の特性を与える軽量であるが非常に高い強度の複合材で作られた構造体要素で形成された航空機の乗客用座席及び航空機の座席の構成部品を提供することである。

本発明の上記の及び他の目的並びに利点は、以下に記載の好ましい実施形態において、構造体要素を提供することにより達成される。この構造体要素は、熱可塑性基材中に懸濁された繊維性材料で形成された中央部材と、熱可塑性基材中に懸濁された繊維性材料で形成された少なくとも１つのサイド部材を有する。前記中央部材と前記少なくとも１つのサイド部材が、加熱された熱可塑性状態にある間に相互に結合されて単一の一体的な構造体を形成する。前記構造体が、前記構造体の結合面にわたる不連続が存在しないことを特徴とする。

本発明の別の実施形態では、前記少なくとも１つのサイド部材が、第１サイド部材と第２サイド部材を有する。前記第１サイド部材が前記中央部材の第１側面に結合されており、前記第２サイド部材が前記中央部材の第２側面に結合されている。

本発明の別の実施形態では、前記中央部材が、連続した外周部と、その中の重量低減用内部空隙のアレイを有する。

本発明の別の実施形態では、前記中央部材、前記第１サイド部材及び前記第２サイド部材が、同一の外周形状を有する。

本発明の別の実施形態では、前記中央部材は、連続した外周部と、その中の重量低減用内部空隙のアレイを有する。前記少なくとも１つのサイド部材が、連続した外周部と、前記中央部材の前記重量低減用内部空隙に重なる中実ボディを有する。

本発明の別の実施形態では、構造体要素が、熱可塑性基材中に懸濁された繊維性材料で形成された中央部材であって、連続した外周部と、その中の重量低減用内部空隙のアレイを有する中央部材と、各々が、連続した外周部と、前記中央部材の前記重量低減用内部空隙に重なる中実ボディを有する第１サイド部材及び第２サイド部材を有する。加熱された熱可塑性状態にある間に、前記第１サイド部材が前記中央部材の第１側面に結合されるとともに前記第２サイド部材が前記中央部材の第２側面に結合されて単一の一体的な構造体を形成する。前記構造体が、前記構造体の結合面にわたる不連続が存在しないことを特徴とする。

本発明の別の実施形態では、前記第１サイド部材及び前記第２サイド部材の複合厚さが、前記中央部材の厚さより薄い。

本発明の別の実施形態では、前記サイド部材が、航空機の座席のスプレッダ横材の側板を有する。

本発明の別の実施形態では、構造体要素の形成方法が提供される。この形成方法は、複合基材材料とともに成形された細片または短繊維充填材料の複合材である中央部材を形成するステップと、その場で熱成形または熱結合可能である前記中央部材と適合するタイプの熱可塑性樹脂に埋め込まれた織物または方向性織物材料の少なくとも１つのサイド部材を形成するステップを有する。前記中央部材及び前記少なくとも１つのサイド部材は加熱され、前記中央部材は前記少なくとも１つのサイド部材に相互に結合され、単一の一体的な構造体が形成される。前記構造体が、前記構造体の結合面にわたる不連続が存在しないことを特徴とする。

本発明の別の実施形態では、前記少なくとも１つのサイド部材を形成するステップが、第１サイド部材及び第２サイド部材を形成するステップを有する。

本発明の別の実施形態では、前記中央部材を形成するステップが、前記中央部材を、押し出し成型するステップ、型成形するステップ、または引き抜き成形するステップからなる群から選択されるステップを有する。

本発明の別の実施形態では、前記方法が、連続した外周部を有する前記中央部材を形成するステップと、その中の重量低減用内部空隙のアレイを形成するステップを有する。

本発明の別の実施形態では、前記方法が、同一の外周形状を有する前記中央部材、前記第１サイド部材及び前記第２サイド部材を形成するステップを有する。

本発明の別の実施形態では、前記中央部材を形成するステップが、連続した外周部と、その中の重量低減用内部空隙のアレイを形成するステップを有する。前記少なくとも１つのサイド部材を形成するステップが、連続した外周部と、前記中央部材の前記重量低減用内部空隙に重なる中実ボディとを形成するステップを有する。

本発明の別の実施形態では、前記方法が、前記中央部材を形成するステップを有し、前記少なくとも１つのサイド部材を形成するステップが、座席のスプレッダ横材を形成するステップを有する。

本発明の別の実施形態では、前記方法が、互いに離隔された複数のスプレッダ横材を有する航空機の乗客用座席を形成するステップを有し、各スプレッダ横材が、中央部材、第１サイド部材及び第２サイド部材から形成される。

本発明の目的のいくつかは上記した。他の本発明の目的及び利点は、以下の図面を参照しながら発明の説明を読み進むにつれて明らかとなるであろう。

図１は、本発明の方法により作成された航空機の座席構造部品の例示としてスプレッダ横材を示した分解図である。図２は、本発明の方法により作成された本発明による構造体部品を有する航空機の座席を示す図である。

ここで特に図面を参照すると、スプレッダ横材１０が、図１に示されており、図２に示す航空機の乗客用座席「Ｓ」の構造体要素を形成している。横材１０は、中央横部材１２と、中央横部材１２の反対の側に結合された板１４、１６の形態である一対のサイド部材を有する。中央横部材１２は、複合基材材料とともに成形された細片または短繊維充填材料で形成された、押し出し成型、型成形、または引き抜き成形された複合材であり得る。繊維充填材料は、炭素繊維や類似の高強度軽量材料などの幅広い適切な繊維性材料から選択され得る。繊維性材料は、熱硬化性材料ではなく熱可塑性材料の基材中に懸濁される。横部材１２は、図に示すように、構造体における通孔空隙１３を有するように形成され得る。熱可塑性基材材料を用いることにより、幅広い形成技術を使用することが可能となる。

側板１４、１６は、中央横部材１２の材料に類似した熱可塑性樹脂に埋め込まれた織物または方向性織物材料で形成される。したがって、側板１４、１６は、その場で熱形成若しくは結合されるか、または、他の手段によって同様に溶接することができる。熱可塑性複合材を用いることにより、繊維を保持するベース基材を押し合わせて、単一の連続した部分を形成することが可能となるとともに、熱可塑性材料が一旦再固化したら構造体要素を再溶融させて一個の連続した部分を形成する。その結果、比較可能なアルミニウムの構造体より軽量であるが強度が高い単一の中空のモノコック構造の構造体となる。横材１０の結合面にわたる不連続は存在せず、したがって当該部品は一層高い強度を有する。

織物でかつ成形された強化材料は、非類似のプロセスから製造され得るが、結合された単一の同質な基材となる。したがって、その技術は、多くのタイプの部材及び部材の構成部品での使用に適合され得る。一般的に、機械加工されたＩ型横材またはＣ型断面材を用いたあらゆる装填部品は、本出願の開示に従って製造された部品と交換することができる。

熱可塑性複合材の複数の層で形成された構造体要素について上述した。本発明の種々の詳細は、その範囲を逸脱することなく変更することができる。更に、本発明の好ましい実施形態及び本発明の実施のための最良の形態についての上述の説明は、例示のみを目的として提示されたものであって、限定を意図したものでない。本発明は特許請求の範囲の記載によって定義される。

熱可塑性複合材の複数の層で形成された構造体要素について上述した。本発明の種々の詳細は、その範囲を逸脱することなく変更することができる。更に、本発明の好ましい実施形態及び本発明の実施のための最良の形態についての上述の説明は、例示のみを目的として提示されたものであって、限定を意図したものでない。本発明は特許請求の範囲の記載によって定義される。
以下の項目は、国際出願時の特許請求の範囲に記載の要素である。
（項目１）
構造体要素であって、
（ａ）熱可塑性基材中に懸濁された繊維性材料で形成された中央部材と、
（ｂ）熱可塑性基材中に懸濁された繊維性材料で形成された少なくとも１つのサイド部材、
を有し、
（ｃ）前記中央部材と前記少なくとも１つのサイド部材が、加熱された熱可塑性状態にある間に相互に結合されて単一の一体的な構造体を形成し、
前記構造体が、前記構造体の結合面にわたる不連続が存在しないことを特徴とする構造体要素。
（項目２）
第１サイド部材及び第２サイド部材を有し、
前記第１サイド部材が前記中央部材の第１側面に結合されており、前記第２サイド部材が前記中央部材の第２側面に結合されていることを特徴とする項目１に記載の構造体要素。
（項目３）
前記中央部材が、連続した外周部と、その中の重量低減用内部空隙のアレイを有することを特徴とする項目１に記載の構造体要素。
（項目４）
前記中央部材、前記第１サイド部材及び前記第２サイド部材が、同一の外周形状を有することを特徴とする項目２に記載の構造体要素。
（項目５）
前記中央部材が、連続した外周部と、その中の重量低減用内部空隙のアレイを有し、
前記少なくとも１つのサイド部材が、連続した外周部と、前記中央部材の前記重量低減用内部空隙に重なる中実ボディを有することを特徴とする項目３に記載の構造体要素。
（項目６）
構造体要素であって、
（ａ）熱可塑性基材中に懸濁された繊維性材料で形成された中央部材であって、連続した外周部と、その中の重量低減用内部空隙のアレイを有する中央部材と、
（ｂ）各々が、連続した外周部と、前記中央部材の前記重量低減用内部空隙に重なる中実ボディを有する第１サイド部材及び第２サイド部材を有し、
（ｃ）加熱された熱可塑性状態にある間に、前記第１サイド部材が前記中央部材の第１側面に結合されるとともに前記第２サイド部材が前記中央部材の第２側面に結合されて単一の一体的な構造体を形成し、
前記構造体が、前記構造体の結合面にわたる不連続が存在しないことを特徴とする構造体要素。
（項目７）
前記中央部材、前記第１サイド部材及び前記第２サイド部材が、同一の外周形状を有することを特徴とする項目６に記載の構造体要素。
（項目８）
前記第１サイド部材と前記第２サイド部材の複合厚さが、前記中央部材の厚さより薄いことを特徴とする項目６に記載の構造体要素。
（項目９）
前記サイド部材が、座席のスプレッダ横材の側板を有することを特徴とする項目６に記載の構造体要素。
（項目１０）
構造体要素の形成方法であって、
（ａ）複合基材材料にとともに成形された細片または短繊維充填材料の複合材である中央部材を形成するステップと、
（ｂ）その場で熱成形または熱結合可能である前記中央部材と適合するタイプの熱可塑性樹脂に埋め込まれた織物または方向性織物材料の少なくとも１つのサイド部材を形成するステップと、
（ｃ）前記中央部材と前記少なくとも１つのサイド部材を加熱するステップと、
（ｄ）前記中央部材を前記少なくとも１つのサイド部材に結合して、単一の一体的な構造体を形成するステップ、
を有し、
前記構造体が、前記構造体の結合面にわたる不連続が存在しないことを特徴とするステップ、
を有する構造体要素の形成方法。
（項目１１）
前記少なくとも１つのサイド部材を形成するステップが、第１サイド部材及び第２サイド部材を形成するステップを有することを特徴とする項目１０に記載の構造体要素の形成方法。
（項目１２）
前記中央部材を形成するステップが、前記中央部材を、押し出し成型するステップ、型成形するステップ、または引き抜き成形するステップからなる群から選択されるステップを有することを特徴とする項目１１に記載の構造体要素の形成方法。
（項目１３）
連続した外周部を有する前記中央部材を形成するステップと、
その中の重量低減用内部空隙のアレイを形成するステップ、
を有することを特徴とする項目１０に記載の構造体要素の形成方法。
（項目１４）
同一の外周形状を有する前記中央部材、第１サイド部材及び第２サイド部材を形成するステップを有することを特徴とする項目１０に記載の構造体要素の形成方法。
（項目１５）
前記中央部材を形成するステップが、連続した外周部と、その中の重量低減用内部空隙のアレイを形成するステップを有し、
前記少なくとも１つのサイド部材を形成するステップが、連続した外周部と、前記中央部材の前記重量低減用内部空隙に重なる中実ボディを形成するステップを有する、
ことを特徴とする項目１０に記載の構造体要素の形成方法。
（項目１６）
前記中央部材を形成するステップを有し、
前記少なくとも１つのサイド部材を形成するステップが、座席のスプレッダ横材を形成するステップを有する、
ことを特徴とする項目１０に記載の構造体要素の形成方法。
（項目１７）
互いに離隔された複数のスプレッダ横材を有する航空機の乗客用座席を形成するステップを有し、
各スプレッダ横材が、中央部材、第１サイド部材及び第２サイド部材から形成される、
項目１０に記載の構造体要素の形成方法。

Claims

構造体要素であって、
（ａ）熱可塑性基材中に懸濁された繊維性材料で形成された中央部材と、
（ｂ）熱可塑性基材中に懸濁された繊維性材料で形成された少なくとも１つのサイド部材、
を有し、
（ｃ）前記中央部材と前記少なくとも１つのサイド部材が、加熱された熱可塑性状態にある間に相互に結合されて単一の一体的な構造体を形成し、
前記構造体が、前記構造体の結合面にわたる不連続が存在しないことを特徴とする構造体要素。
第１サイド部材及び第２サイド部材を有し、
前記第１サイド部材が前記中央部材の第１側面に結合されており、前記第２サイド部材が前記中央部材の第２側面に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の構造体要素。
前記中央部材が、連続した外周部と、その中の重量低減用内部空隙のアレイを有することを特徴とする請求項１に記載の構造体要素。
前記中央部材、前記第１サイド部材及び前記第２サイド部材が、同一の外周形状を有することを特徴とする請求項２に記載の構造体要素。
前記中央部材が、連続した外周部と、その中の重量低減用内部空隙のアレイを有し、
前記少なくとも１つのサイド部材が、連続した外周部と、前記中央部材の前記重量低減用内部空隙に重なる中実ボディを有することを特徴とする請求項３に記載の構造体要素。
構造体要素であって、
（ａ）熱可塑性基材中に懸濁された繊維性材料で形成された中央部材であって、連続した外周部と、その中の重量低減用内部空隙のアレイを有する中央部材と、
（ｂ）各々が、連続した外周部と、前記中央部材の前記重量低減用内部空隙に重なる中実ボディを有する第１サイド部材及び第２サイド部材を有し、
（ｃ）加熱された熱可塑性状態にある間に、前記第１サイド部材が前記中央部材の第１側面に結合されるとともに前記第２サイド部材が前記中央部材の第２側面に結合されて単一の一体的な構造体を形成し、
前記構造体が、前記構造体の結合面にわたる不連続が存在しないことを特徴とする構造体要素。
前記中央部材、前記第１サイド部材及び前記第２サイド部材が、同一の外周形状を有することを特徴とする請求項６に記載の構造体要素。
前記第１サイド部材と前記第２サイド部材の複合厚さが、前記中央部材の厚さより薄いことを特徴とする請求項６に記載の構造体要素。
前記サイド部材が、座席のスプレッダ横材の側板を有することを特徴とする請求項６に記載の構造体要素。
構造体要素の形成方法であって、
（ａ）複合基材材料にとともに成形された細片または短繊維充填材料の複合材である中央部材を形成するステップと、
（ｂ）その場で熱成形または熱結合可能である前記中央部材と適合するタイプの熱可塑性樹脂に埋め込まれた織物または方向性織物材料の少なくとも１つのサイド部材を形成するステップと、
（ｃ）前記中央部材と前記少なくとも１つのサイド部材を加熱するステップと、
（ｄ）前記中央部材を前記少なくとも１つのサイド部材に結合して、単一の一体的な構造体を形成するステップ、
を有し、
前記構造体が、前記構造体の結合面にわたる不連続が存在しないことを特徴とするステップ、
を有する構造体要素の形成方法。
前記少なくとも１つのサイド部材を形成するステップが、第１サイド部材及び第２サイド部材を形成するステップを有することを特徴とする請求項１０に記載の構造体要素の形成方法。
前記中央部材を形成するステップが、前記中央部材を、押し出し成型するステップ、型成形するステップ、または引き抜き成形するステップからなる群から選択されるステップを有することを特徴とする請求項１１に記載の構造体要素の形成方法。
連続した外周部を有する前記中央部材を形成するステップと、
その中の重量低減用内部空隙のアレイを形成するステップ、
を有することを特徴とする請求項１０に記載の構造体要素の形成方法。
同一の外周形状を有する前記中央部材、第１サイド部材及び第２サイド部材を形成するステップを有することを特徴とする請求項１０に記載の構造体要素の形成方法。
前記中央部材を形成するステップが、連続した外周部と、その中の重量低減用内部空隙のアレイを形成するステップを有し、
前記少なくとも１つのサイド部材を形成するステップが、連続した外周部と、前記中央部材の前記重量低減用内部空隙に重なる中実ボディを形成するステップを有する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の構造体要素の形成方法。
前記中央部材を形成するステップを有し、
前記少なくとも１つのサイド部材を形成するステップが、座席のスプレッダ横材を形成するステップを有する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の構造体要素の形成方法。
互いに離隔された複数のスプレッダ横材を有する航空機の乗客用座席を形成するステップを有し、
各スプレッダ横材が、中央部材、第１サイド部材及び第２サイド部材から形成される、
請求項１０に記載の構造体要素の形成方法。