JP2015516910A - 航空機モニュメント統合型の取付装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】垂直側面（vertical sides）と、円弧を形成する曲面の上面（rounded upper surface）を有する一対の分離平行プレート（a pair of spaced apart parallel plates）を備える航空機モニュメントの取付装置（attachment device）を開示する。パネルは、内径に沿って分離平行プレートに取り付けられる。垂直経路（vertical channel）を有する一対の突起（a pair of lugs）が、取付装置をレールまたは平坦面に接続する留め具（fasteners）を受け入れるために、プレートの下に形成される。【選択図】図３

Description

この出願は、２０１２年３月２８日に出願された米国仮出願第６１／６１６，９５２号、および、２０１３年３月２７日に出願された米国出願第１３／８５１，８３８号の優先権を要求し、その全体が参照により援用される。

航空機の内部空間は、ギャレー、乗員室（crew cabin）、積荷貯蔵室（stowage）、クローゼット、トイレ、乗員の休憩室（crew rest quarter）や、その他の設備・保管のためのモニュメント（monument）など、さまざまなコンパートメント（compartment：区画）から構成される。通常、これらのコンパートメントは、コンパートメントを分離する隔壁（partition）または構造単位（structural unit）によって構成される。ギャレーのようなコンパートメントを保持するための民間旅客機用の耐空基準を満たすためには、取付装置（attachment device）または接続装置（connection device）によって航空機の機体構造にコンパートメントを固定しなければならない。一般的には２つの方式がある。一つはモニュメント下部を床に固定する方式であり、もう一つは上部を天井に固定する方式である。通常のやり方では、このような部品はアルミニウム、ステンレス、チタニウムの組み合わせから製造される。これらの取付具（attachment）が、最終的には、モニュメントを胴体（fuselage）（あるいは機体（airframe））に固定する。固定対象は、シートトラック（seat track）や交差ブレース（cross brace）、床げた（floor beam）や、航空機構造における他の補強部品であってもよい。

フロア取付具（floor attachment）は、通常は、固定位置（fixed locations）、すなわち、キャビン内部の「ハードポイント（hard point）」と接合する。これらの取付具（fitting）は、トラックの方向に沿って前後左右に移動可能とするシートトラック台（seat track mounting）を使わない場合には、モニュメントを新たな場所に再配置することはできない。通常、航空機におけるモニュメントの取付具（monument attachment）をあらゆる方向に移動させることはできない。フロア取付具、あるいは、低加重に耐えられるフロア取付具のための動揺点（flutter point）は、通常、モニュメントの複合構造パネル（structural composite panel）の製造後に、二次処理として、モニュメントに接着剤および／またはボルトにより結合される。通常、このような組み立てでは、粘着性のある液体接着剤を使用して、モニュメントの基本構造を作る。モニュメントの外板（outer envelope）からの突出には制約があるため、フロア取付具（floor fitting）は、通常、モニュメント内部にオフセットされ、設計によって多かれ少なかれ、複合パネルの面上、または、パネルを突き抜けて取り付けられる。モニュメントの位置、ハードポイントの取付具（hard point attachment）の位置、あるいは、シートトラックの位置が変化するところでも、フロア取付具は製造時に特定の場所に設置されねばならず再配置（relocation or repositioning）は制約されている。全方向についてのモニュメントの場所変更、設置面積の変更のためには、構造物の一部としてのフロア取付具の位置を変える必要がある。

既存のモニュメントの取付設計は、複合パネルの一枚（片方）の板にバイアス・ストレス（bias stress）がかかるので、構造物内部への荷重経路（load path）を最適化できず、モニュメント全体により効率的にストレスを分散させストレスの集中を避けるための金属プレート、すなわち、「ダブラー（doubler）」による追加補強が必要になることもある。残念ながら、これは航空機を重くするだけでなく、荷重分散手段としても非効率的である。もっと最近のフロア取付設計では、航空機への設置中におけるアライメントをする上でＸＹ平面方向と同様にＺ方向にも調整が必要とされているため、内部突起（inward projection）が大きくなってきている。

ギャレーのようなモニュメントでは、サービス・カートやトロリーの車輪がフロア取付具の内部突起と接触しないように、コンパートメントの横幅を変化させている。このため、最大可能幅寸法とする以外には、カート室（cart bay）のドアを標準化できない。これは、冷却コンパートメントにおけるカートの回りの空気循環効率にも影響するし、さまざまなオフセット量を相殺するためのラブ・バンプ・ストリップ（rub/bump strips）のような標準ガイドまたは保護部品の幅もさまざまとなる。

しかも、耐熱性の観点から考えると、冷却されるギャレー（chilled or refrigerated galley）におけるカート室壁（cart bay wall）を突き抜ける大きな金属部品の存在により、冷却コンパートメントの一体性を損ないかねない重大かつ望まざるコールド・ブリッジ（cold bridge：冷橋）が形成され、航空機の通常運用中に生鮮食品を保存するための特定コンパートメント温度を維持できなくなることもある。

本発明は、現在の設計に関わるいくつかの問題を消去しつつ、フロア取付具の耐空基準を満たす航空機モニュメントの取付装置に関する。すなわち、モニュメントの構造パネル（structural panel）に内部統合され、基本製造プロセス（熱接着（hot bonded））中に、または、後処理（冷接着（cold bonded））でも設置できるフロア取付具を開示する。本設計には、現在の従来型フロア取付具に対していくつかの優位性がある。ひとつは、取付要素（fitting element）にオフセットが必要でなくなり、取付具を通って航空機機体内に至るより直接的な荷重経路（direct load path）を作ることである。また、取付具の突起部分がとても小さくなるので、カート・コンパートメント・ドアの標準化や標準的なガイド／保護部品（guide/protection part）が使用可能となる。これは、取付具（fitting）が完全またはほとんど完全にモニュメントの複合パネル内に位置し、襟部（collar）または取付リング（mounting ring）を小さくできるためである。取付具は、荷重ストレスを複合パネルの両板内に伝えることにより、荷重経路効率（effectiveness of the load path）を大きく改善する。局所的に堅牢性向上が必要な場所には、パネルと一体不可分の部品として、複合サンドイッチ（composite sandwich）にＵＤ（uni-directional：一方向）繊維の追加層を加えてもよいし、冷接着の非金属ダブラーをパネル両面または片面に追加してもよい。

フロア取付具は、アルミニウム、チタニウム、強化プラスチック（reinforced, hardened plastic）または炭素繊維から事前製造してもよいし、計算上の必要強度、および／または、材質の機能的優位性によっては、鋳型成型または射出成型（cast or injection molded）のいずれかで機械加工してもよい。本発明の優位性は、取付具をモニュメント設置時にＸＹＺ方向への調整でき、フロア取付具の内側への突出がわずかであり、ギャレー外板側への追加的突起もないことである。

取付具は、基本取付具としての単一または二つのボルト器具（bolt fixing）を収容できるように製造されてもよい。低荷重動揺点（low load flutter point）またはスタビライザー取付具（stabilizer fitting）も、ＸＹＺ方向への移動上必要な制限については同一の製造・接合指針（manufacturing and bonding principles）を使ってもよい。

本発明の他の特徴および優位性は、好ましい実施形態についての後述の詳細な記載と例示として本発明の運用を図解する付属図面から明らかにされる。

本発明の取付装置の立面斜視図である。 航空機モニュメントに設置される図１の取付装置である。 別実施形態の立面斜視図である。

図１は、本発明の第１の実施形態におけるモニュメント取付装置を示す。取付装置（attachment device）１０は、外周沿いに外径、内端沿いに内径をもつ２枚の馬蹄型プレート２０を有する。２枚のプレート２０は、リジッドパネル（rigid panel）３０によって内径に沿って結合されるため、２枚のプレート２０の間、および、２枚のプレート２０の外周とリジッドパネル３０の間には円弧状のギャップがある。２枚のプレート２０とリジッドパネル３０を溶接や鋳型による一体成型などにより接続すれば、パネル３０からプレート２０に荷重を伝える上では充分である。

取付デバイス１０の底部にはブロック４０があり、ブロック４０には取付具（fitting）を航空機の接続点（attachment point）に固定するための１対の突起４５が形成される。各突起４５は、航空機の床または天井に取り付けられる横断方向のレール６２に対してブロック４０および取付装置１０を固定する留め具（fastener）を受け入れるための貫通孔５０を有する。突起４５の上には、留め具を挿入するためのクリアランスとなる空洞円筒型の収容部７２がブロックに形成されてもよい。これにより、ブロック４０には、上面に沿って首部（neck）６４が形成される。ブロック４０は、プレート２０をブロック４０に固定するために使用可能な一対の穴６６も有する。プレート２０の底面端部７０は、ブロック４０の底面端部と一致するので、取付装置は航空機床面に対して同一平面上にある。

図２において、取付装置１０は、積荷コンパートメント（stowage compartment）、ギャレー壁などの航空機モニュメント１００に一体的に取り付けられている。一対の複合パネル１１０は、モニュメント１００の壁を形成し、壁構造の内部を形成する複合パネル芯材１２０は壁１１０に挟まれる。壁１００の底部では、フロア取付具１０はパネル１１０の間で壁構造に組み込まれており、航空機の床面に沿って壁１００をレール６２に取り付ける。レール６２は、取付棒（mounting rod）、すなわち、留め具（fanstener）を受け入れるひと並びの円形スロット、すなわち、収容部６６を有する。取付装置１０とレール６２の協働により、モニュメント１００は簡単にレール沿いに位置決めされ、また、床面やモニュメントを傷つけずにモニュメントを動かすことができる。取付装置１０の窓は、留め具の着脱に使用可能な円筒突起４０の上にスペースを作り、取付具（fitting）の円弧形状は、取付具の全体的強度を高めるのに寄与している。

取付装置１０は、基本製造段階でモニュメント１００の壁構造と一体化されることにより、二次処理を不要化し、部品の強度と構造物の特性を大きく改善することにより静的荷重および動的荷重に対応することが望ましい。常に動的荷重を受ける航空機のような乗り物ではこの点は特に重要である。突起４０は、モニュメントの設置面積と部材の重量を減らす一方、モニュメント構造がより多くの標準部品を使えるようにオフセットを小さくしている。複合材や強化プラスチック（hardened plastic）のような非金属形態の場合には、取付具１０は大量生産が可能であり、非常に軽量であり、腐食にも強い。ただし、これは、１本または２本のボルトによるフロア取付具のパネル製造後処理（たとえば、パネルのプレス）における冷接着（cold bonding）を排除するものではない。

図１および図２の実施形態は、レール６２に対して横断方向に置かれるモニュメントには特に適しているが、図３の実施形態は、レール６２に対して平行に置かれるモニュメントに適用可能である。取付装置２００は、リム２２０から延びる２枚の平行プレート２１５を有する「Ｄ」形状の外部材２１０を有する。リム２２０は、一対の穴を有する梁２３０に付いており、これらの穴は梁を垂直貫通して並ぶ。梁２３０は、円形端部２５０と延伸体（elongated body）２４５を有する台（platform）２４０の上に取り付けられる。留め具（fastener）２６０は、円形端部２５０で台２４０を貫通し、取付装置２００をレール６２に取り付ける。別の一対の留め具（fastener）２７０は、取付装置２００を台２４０に固定するとともに、台２４０をレール６２に固定することも可能である。取付装置２００は、モニュメント１００に対して埋め込みまたは一体形成できるので、モニュメントは、図３に示す平行構造においてもレール６２に取り付け可能である。

本発明の重要考慮事項は、静的荷重および動的荷重を取付装置１０，２００から構造パネル１１０の両面に均等に伝える能力（ability）にある。取付具（fitting）と床の結合部分に静的荷重または動的荷重が生じると、留め具の隣接領域からストレスが発生し、パネルを通過するところでおおむね同量だけ両パネルに向かって外向きに伝わっていく。この分散荷重は、パネルと取付具のストレスレベルを制御可能なものとし、静的荷重と動的荷重がかかる場所にあるパネルや取付具の寿命を延ばすのに寄与する。追加的に局所堅牢化が必要とされる場所では、ＵＤ（uni-directional）ファイバー４０の追加層を取付具に加えることで取付装置１０を強化してもよい。あるいは／更に、炭素繊維のダブラーにより、構造パネル面のより広い領域にストレス荷重を伝えてもよい。

本発明は、既存のモニュメント取付具に比して、いくらかの便益と改良を行っている。ひとつは、既存の取付具の突起をなくす必要がある飲料カート室のオフセットをなくすことができることである。もうひとつは、コンパートメントのドア幅や他の部材のサイズを標準化できることである。ギャレー、すなわち、モニュメントの全体としての幅やセンターラインを小さくできる。冷却カート（または、トロリー）のコンパートメントの場合、フロア取付具を通過するコールドブリッジは事実上なくなる。部材が標準化されると、取付具自体に、射出成型（injection molding）や圧縮成型（compaction molding）などの大量生産技術を適用できる。しかも、金属取付具の腐食によって生じる長期的課題も、取付具が大きく壁パネルによって遮蔽されるために事実上なくなる。

上述の記述と付属図面は、発明者の考えるベストモードを説明することを意図したものではあるが、記述され図示された便益や特徴から離れない限り、本発明を他の形態で実装可能であることは理解されるところである。それゆえ、記述された実施形態はすべての面において例示的に解釈されるべきであり、制限的に解釈されてはならない。本発明は、あるひとつの好ましい実施形態という意味で記載されているが、当業者にとって明らかな他の実施形態もまた本発明の範囲内にある。

Claims (14)

1. 垂直側面（vertical sides）と、円弧を形成する曲面の上面（rounded upper surface）とを有する、一対の分離平行プレート（a pair of spaced apart parallel plates）と、
   内径に沿って、前記分離平行プレートに取り付けられるパネルと、
   取付装置（attachment device）をレールに接続する留め具（fastener）を受け入れる垂直経路（vertical channel）をそれぞれが有する一対の突起（a pair of lugs）と、
   を備えることを特徴とする航空機モニュメントの取付装置。
2. 前記装置（device）は、非金属材料によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の取付装置。
3. ブロックから前記突起が延伸し、前記突起の上部に円筒型の収容部（cylindrical recess）が形成されることを特徴とする請求項１に記載の取付装置。
4. 前記平行プレートの間のギャップは、一方向性炭素繊維材（unidirectional carbon fiber material）で強化されることを特徴とする請求項１に記載の取付装置。
5. 前記装置（device）はチタニウムから形成されることを特徴とする請求項１に記載の取付装置。
6. 前記装置（device）はアルミニウムから形成されることを特徴とする請求項１に記載の取付装置。
7. 一対の分離複合壁（a pair of spaced apart composite walls）と、
   前記一対の複合壁の間の空間を満たす複合芯材（composite core）と、
   前記一対の分離壁と結合して力を伝える統合型の取付具（integral fitting）と、を備え、
   前記取付具は、前記一対の分離複合壁と適合する一対の分離プレート（a pair of spaced apart plates）と、前記分離プレートと結合するパネルと、前記取付具をレールに接続する留め具（fastener）を受け入れる垂直経路（vertical channel）をそれぞれ有する一対の突起と、を含むことを特徴とする取付具（attachment fitting）を含む航空機モニュメント。
8. 内部リムから延びる平行プレート（parallel plates）によって形成される「Ｄ」字型部材（"D" shaped member）と、
   垂直方向において前記「Ｄ」字型部材に取り付けられる梁（beam）と、
   前記梁を支持する台（platform）と、を備え、
   前記台は、前記台をレールに取り付ける留め具（fastener）を受け入れる一対の突起（a pair of lugs）を有することを特徴とする航空機モニュメント取付装置。
9. 前記台は、円形端部（circular ends）を有する延伸体（elongate member）であることを特徴とする請求項８に記載の航空機モニュメント取付装置。
10. 前記装置（device）は、非金属材料によって形成されることを特徴とする請求項８に記載の航空機モニュメント取付装置。
11. 前記平行プレートの間のギャップは、一方向性炭素繊維材（unidirectional carbon fiber material）で強化されることを特徴とする請求項８に記載の取付装置。
12. 前記装置（device）はチタニウムから形成されることを特徴とする請求項８に記載の取付装置。
13. 前記装置（device）はアルミニウムから形成されることを特徴とする請求項８に記載の取付装置。
14. 前記留め具を受け入れるために前記レールにはスロットが形成され、
    前記レールは、前記モニュメントを前記レールに沿って取り付けるＤ字型部材と一直線上に並ぶことを特徴とする請求項８に記載の取付装置。

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