JP2834050B2 - ろう付けハニカムパネル - Google Patents

ろう付けハニカムパネル

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JP2834050B2
JP2834050B2 JP7286725A JP28672595A JP2834050B2 JP 2834050 B2 JP2834050 B2 JP 2834050B2 JP 7286725 A JP7286725 A JP 7286725A JP 28672595 A JP28672595 A JP 28672595A JP 2834050 B2 JP2834050 B2 JP 2834050B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両、船舶及び建
築物等の構造用部材として使用されるアルミニウムのろ
う付けハニカムパネルに関する。
【0002】
【従来の技術】通常のろう付けハニカムパネルは、図6
に示すように、4辺に配置された枠材1と、この枠材1
に囲まれる領域に配置されたハニカムコア2と、この枠
材1及びハニカムコア2の上下面にこれらを挟むように
配設された面板3(3a、3b)から構成される。ハニ
カムコア2及び面板3は、アルミニウムにろう材をクラ
ッドしたブレージングシートからなり、各部材は上記の
配置に組み立てられた後、真空中又は不活性雰囲気中で
加熱することにより、ろう材が溶融して各部材が接合さ
れる。上記ハニカムコアを構成する各ブレージングシー
トは、長さ方向に沿って凸面及び凹面と、該凸面と凹面
の間に位置する中間面とが交互に連続し角波状に形成さ
れたものであり、隣接するブレージングシートの凸面と
凹面が重合され、6角柱状の多数のセル(図9参照)か
らなるハニカムコアを構成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者ら
の知見によれば、このようなアルミニウムのろう付けハ
ニカムパネルを例えば車両構造体に適用する場合、パネ
ル同士を互いに溶接組立すると、溶接歪による応力集中
と熱伝導による軟化のため、パネルのコーナー近傍にお
いて面板とハニカムコアの剥離や、面板及び/又はハニ
カムコアの座屈が発生するという問題がある。例えば、
図6に示すハニカムパネルを図7に示すように配置(パ
ネルI、II、III)し、まず最初にパネルIとパネ
ルIIの枠材同士を、図8に示すように突合せ溶接(溶
接方向を図7に矢印1で示す)し、続いてパネルIII
及びパネルIの枠材同士を突合せ溶接(溶接方向を矢印
2で示す)すると、コーナー近傍(図7又は図9にSで
示す)において、面板3の座屈(図10(a))、
面板3とハニカムコア2の座屈(図10(b))、面
板とハニカムコアの剥離及び面板の座屈(図10
(c))等の現象が発生する。これは、図11に示すよ
うに、溶接熱により枠材1が仮想線で示すように変形し
ようとして、コーナー部においてパネル面板に圧縮応力
(矢印で示す)が発生するためである。この圧縮応力の
分布は、コーナー部の局部的な変形に起因するものであ
るためパネルサイズ等に関係しない。
【0004】これらの現象が発生するのを防止する手段
として、例えば特開平5−139295号公報に見られ
るように、4辺の枠材1の内側のコーナー近傍に補強用
部材5(図12参照)を挿入し、当該部の強度を上げる
ことが考えられるが、ハニカムコア2が補強用部材5で
分断され、その連続性が損なわれるため、次のような問
題がある。 ハニカムコア2と補強用部材5間で新たに局部的な応
力集中が発生し、疲労強度上好ましくない。 補強用部材5で斜めに区切られた空間にハニカムコア
を配置しなければならず、しかもコーナー側の空間は狭
いことから、ハニカムコアの構造が複雑となり、多くの
組立工数がかかる。 補強用部材5と枠材との溶接が必要で、その組立工数
がかかる。
【0005】また、特開平6−7863号公報には、ハ
ニカムコアを構成する各ブレージングシート(ハニカム
コア部材)の間に補強コア部材を配設し、連続的な非支
持領域(面板がハニカムコアに支持されていない領域)
をなくし、全体の強度及び剛性を上げた曲面ハニカムパ
ネルが記載されている。このように補強コア部材を配置
することで全体の強度及び剛性を上げ、上記現象を防止
することも考えられるが、補強コア部材をパネル全体に
配設することから、大幅な重量増となると同時に補強コ
ア部材の組み付けに多くの工数がかかるという問題があ
る。
【0006】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑み、パネル同士を溶接組立したとき面板やハニカムコ
アの座屈あるいは剥離が発生するのを防止でき、しか
も、ハニカムコアの連続性が損なわれず、余分な組立工
数がかからず、余り重量増にもならないろう付けハニカ
ムパネルを得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の枠材に
よって形成された外枠内にハニカムコアを配列し、該枠
材及びハニカムコアの上下面に面板を配置して枠材、ハ
ニカムコア及び上下面板を一体ろう付けしたアルミニウ
ムのろう付けハニカムパネルにおいて、ハニカムパネル
のコーナー近傍の各コアセル内に補強用板材が挿入さ
れ、かつその補強用板材の端部がコアセルの隅部内壁に
当接してろう付けされ、その上下端縁がそれぞれ上下面
板にろう付けされていることを特徴とする。
【0008】より具体的にいえば、補強用板材を挿入す
る範囲は、枠材のコーナーからの枠材に沿った距離Lが
少なくとも50mmまで、最大200mmまでの範囲内
とする。ここで、少なくとも50mmまでの範囲内とす
るのは、それ未満であると、面板やハニカムコアの座
屈、あるいは面板とハニカムパネルの剥離が十分防止さ
れないからであり、最大200mmまでの範囲内とする
のは、それを超えると座屈や剥離を防止する効果が飽和
するとともに、余分な工数がかかり重量増にもなるから
である。
【0009】上記ハニカムパネルにおいては、補強用板
材はコアセル内に挿入されたときその中で直立する形状
及び寸法を備えることが好ましい。また、ハニカムコア
と枠材の間にブレージングシートを波状に成形したスペ
ーサが介装されていることが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図5を参照して本発
明をより具体的に説明する。図1は、図6及び図9に示
す構造のろう付けハニカムパネルにおいて、コーナー近
傍のコアセル内にアルミニウム板を波形に成形した補強
用板材10を挿入したものである。補強用板材10が挿
入される範囲は、枠材1のコーナーから枠材1に沿って
距離L(縦方向距離L1、横方向距離L2)の範囲内のみ
であり、その範囲内において各コアセル内に挿入され
る。この距離Lは上記のように50mm〜200mmと
され、この範囲内であれば、L1=L2でもL1≠L2でも
本発明の目的は達成できる。
【0011】補強用板材10は、高さがハニカムコアと
同じとされ、長さが略2a(コアセル1辺の長さをaと
したとき)とされ、両端がコアセルの対向する隅部内壁
に接触するように置かれている。この補強用板材10は
ある程度の幅をもちしかもコアセルの隅部内壁に接触し
ていることから、単にコアセル内に挿入するだけで下面
板に対し直立し、組立後も倒れたりしないため、組立が
簡単であり取り扱い性に優れている。上下面板とハニカ
ムコア、及び補強用板材10を組み立て、ろう付けする
と、補強用板材10の上下端縁が上下面板にろう付けさ
れ、左右の端縁がハニカムコアの側壁にろう付けされ
る。補強用板材10をブレージングシートとしたとき
は、ハニカムコアとのろう付けがより確実になる。
【0012】このようにして製造されたろう付けハニカ
ムパネルは、パネルコーナー近傍の面内引張強度、圧縮
強度、及び面外剥離強度が向上するため、当該部の応力
集中による面板やハニカムコアの座屈、面板とハニカム
コアの剥離を防止することができる。また、補強用板材
をコアセル内に挿入するだけであるため、ハニカムコア
が途中で分断されるようなこともなく疲労強度が向上
し、組み立て工数も従来例に比べ少なくて済む。さら
に、補強用板材をコーナー近傍のコアセル内にのみ挿入
するため、余り重量増にならないという利点もある。
【0013】図2〜図4は、補強用板材10の他の例を
示すものである。図1の例と同じく、いずれもコアセル
内に挿入されたとき下面板に対し直立する形状及び寸法
を備えている。すなわち、図2の例は3方に放射状に広
がる形状をもち、それぞれの先端がコアセル内の隅部内
壁に当接し、図3の例は両端が90度曲げされて略セル
サイズp(p=31/2a)に等しい長さとされ、両端が
コアセルの内壁に当接するものであり、図4の例は単な
る板であるが、長さが略2aとされて両端がコアセル内
の対向する隅部に当接する。これらの補強用板材10
は、いずれも自身で又はコアセルの内壁に支持されて直
立するようになっている。
【0014】図5は、枠材1とハニカムコア2の間にブ
レージングシートを波状に成形したスペーサ11a、1
1bを介装した例である。この場合も、補強用板材10
が挿入される範囲は枠材1のコーナーから枠材1に沿っ
て距離L(縦方向距離L1、横方向距離L2)の範囲内の
みとする。スペーサ11a、11bは特開平7−185
792号公報に記載されたものと同様であり、このうち
スペーサ11aは、ハニカムコア2を構成するブレージ
ングシートの長さ方向に平行な面において、枠材1とハ
ニカムコア2のコアセルの1辺の間に介装され、その弾
性力によりハニカムコア2と枠材1との間に押圧力が印
可され、このため、枠材1、スペーサ11a及びハニカ
ムコア2は確実に接触し、強固にろう付けされる。一
方、スペーサ11bは、ハニカムコア2を構成するブレ
ージングシートの長さ方向に垂直な面において、枠材1
とハニカムコア2の端部の間(ブレージングシートの端
部と枠材1が当接する部分)に介装される。スペーサ1
1bの凹部にハニカムコア2の端部がはめ込まれている
ため、枠材1、スペーサ11b及びハニカムコア2は確
実に接触し、強固にろう付けされる。
【0015】なお、スペーサ11a、11bのいずれか
一方又は双方を、枠材1の全長にわたり介装させること
もできるが、図5に示すように断続的な小片として介装
させるのが好ましい。その理由は上記公報に記載の通
り、ハニカムコアの各セルに寸法上の差異があっても接
触を確実にするため及び不要な重量増加を防止するため
である。また、スペーサ11aの波形の山の高さは長手
方向に引っ張ることで調節することができるが、このよ
うに断続的な小片とすることで各セル毎の高さの調整が
容易となる。
【0016】
【実施例】下記寸法のろう付けハニカムパネルにおい
て、補強板材を挿入しないものと、各コーナーから距離
L(40〜300mm)の範囲においてコアセル内に図
1に示すように波板状の補強用板材を挿入したものをそ
れぞれ10枚づつ作製した。 パネル長辺 :2000mm パネル短辺 :1000mm コア板厚 :0.2mm 面板板厚 :1.0mm コア高さ :40mm コア1辺の長さ(a):18mm 次いで、10枚を1組として図7に示すように組み合わ
せ長辺及び短辺を溶接していき、座屈の有無を調べた。
その結果を表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】表1に示すように、補強用板材を挿入しな
かったハニカムパネルでは、10枚全部に座屈が発生
し、L=40mmのハニカムパネルでは、座屈の発生を
防止する効果が十分でない。しかし、L=55〜300
mmでは座屈の発生を防止する効果が大きく表れてい
る。そして、この範囲内で発生した座屈の形態は全て
(a)型であり、面板の膨れは使用上問題にならない程
度であった。また、L=230mmとL=300mmの
場合、座屈の発生を防止する効果が飽和しており、補強
用板材を配設する際の作業性、重量増加の観点からみる
と、本発明に規定するようにLの範囲を50〜200m
mとするのが好ましい。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、アルミニウムのろう付
けハニカムパネルを溶接する際、面板やハニカムコアの
座屈、あるいは面板とハニカムパネルの剥離が発生する
のを防止することができる。しかも、補強用板材はコー
ナー近傍のコアセル内にのみ挿入されるからほとんど重
量増にはならない。また、補強用板材をコアセル内に挿
入するだけであるため、ハニカムコアが分断されるよう
なこともなく疲労強度が低下しない。そして、特に補強
用板材がコアセル内で直立する形状及び寸法を備えると
きは、補強用板材の組み付けは単にコアセル内に挿入す
るだけであるので、作業がきわめて簡単であり、組み立
て工数も余り増えない。
【図面の簡単な説明】
【図1】コーナー部近傍に補強用板材を挿入した本発明
のハニカムパネルの例を説明する図である。
【図2】補強用板材の他の例を説明する図である。
【図3】補強用板材の他の例を説明する図である。
【図4】補強用板材の他の例を説明する図である。
【図5】枠材とハニカムコアの間にスペーサを介装した
本発明のハニカムパネルの例を説明する図である。
【図6】一般的なハニカムパネルの平面図(a)、その
A−A断面図(b)、B−B断面図(c)である。
【図7】ハニカムパネルの溶接について説明する図であ
る。
【図8】図7のC−C断面図である。
【図9】図7のハニカムパネルのコーナー部近傍(特に
ハニカムコア)を拡大して説明する図である。
【図10】図9のD−D断面において発生する面板の座
屈(a)、面板とハニカムコアの座屈(b)、面板の座
屈と面板とハニカムコアの剥離(c)を説明する図であ
る。
【図11】溶接熱により面板に発生する圧縮応力を説明
する図である。
【図12】コーナー近傍を補強した従来のハニカムパネ
ルである。
【符号の説明】
1 枠材 2 ハニカムコア 3(3a、3b) 面板 10 補強用板材 11a、11b スペーサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木敏彦 山口県下関市長府港町14番1号 株式会 社神戸製鋼所 長府製造所内 (72)発明者 小林 真人 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (72)発明者 高橋 伸一郎 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (56)参考文献 特開 平6−106662(JP,A) 特開 平6−7863(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21D 47/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の枠材によって形成された外枠内に
    ハニカムコアを配列し、該枠材及びハニカムコアの上下
    面に面板を配置して枠材、ハニカムコア及び上下面板を
    一体ろう付けしたアルミニウムのろう付けハニカムパネ
    ルにおいて、ハニカムパネルのコーナー近傍の各コアセ
    ル内に補強用板材が挿入され、かつその補強用板材の端
    部がコアセルの隅部内壁に当接してろう付けされ、その
    上下端縁がそれぞれ上下面板にろう付けされていること
    を特徴とするろう付けハニカムパネル。
  2. 【請求項2】 コーナーからの枠材に沿った距離Lが少
    なくとも50mmまで、最大200mmまでの範囲内に
    おいて各コアセル内に補強用板材を挿入したことを特徴
    とする請求項1に記載されたろう付けハニカムパネル。
  3. 【請求項3】 補強用板材が、コアセル内に挿入された
    ときコアセル内で直立する形状及び寸法を備えることを
    特徴とする請求項1又は2に記載されたろう付けハニカ
    ムパネル。
  4. 【請求項4】 ハニカムコアと枠材の間にブレージング
    シートを波状に成形したスペーサが介装されていること
    を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載されたろう
    付けハニカムパネル。
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