JP4938455B2 - 局部補強材を有するラミネートの結合構造体 - Google Patents
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Description
本発明は、複数の金属層とこれら金属層によって挟持された少なくとも１つの接着層とを有するラミネートの構造体に関する。これら金属層の各々は、１対の重なりエッジを備えた別々の金属層部分を有し、これら１対の重なりエッジは、互いにオフセットされ、一緒になって結合領域を規定している。
このタイプの結合構造体は、既知のものであり、製造された金属層の幅より広い幅を有するパネルに見られる。説明され得るこのタイプのパネルの例には、飛行機の外板パネル、例えば飛行機の胴体に用いられるパネルが含まれる。この種の適用例において、パネルには、また、特定のサイズのアパチャが設けられなければならない。この文脈で、窓のためのアパチャに加え、関連したドアやハッチ等に用いられるような比較的大きなアパチャが、主にある。
理論的に、これらアパチャは、パネルの支持機能を弱くする。しかし、局部補強材を与えることによって、剛性並びに強度のような、パネルの望ましい機械的な特性を維持することが可能である。これら補強材は、ガーダ並びにI形鋼の形態であり得るが、多くの場合で、アパチャの領域に使用される局部補強材は、ラミネートの更なる層の形態である。
これら局部補強の層は、さらに、特定の最大幅を有するシート材で形成され、通常は、ラミネートの残りの金属層と同じ材料でできている。コイルの形態で通常供給されるシート材は、製造処理の結果、シート材の機械的な特性に対して方向的な影響を受けやすい。このような方向感受性(directional sensitivity)は、とりわけ、材料が受ける圧延処理の方向によってもたらされる。
前記パネルの望ましい機械的な特性を考えると、この種の材料からパネルを製造するとき、粒子配向を考慮することが望ましい。この場合は、補強用の層が、ラミネートの金属層と同じ粒子配向を有していなければならないことを意味している。このため、結合部を含むパネルにおいて、補強用の層は、また、粒子配向が正しくない、結合構造体を横切るストリップの長手方向に与えられることができないので、結合部を有していなければならない。補強用の層のこれら結合部は、ラミネート自体の結合部に近接していることが好ましい。
本発明の目的は、上述された必要性に合う結合構造体を提供することである。この目的は、ラミネートが、標準構造のセクションと、更なる内側の補強用金属層を含んだセクションとを有し、この補強用の金属層が、１対の重なりエッジを備えた補強用の２つの金属層部分を有し、これら１対の重なりエッジが、結合領域の外側で互いに近接して配置されることによって、達成される。
本発明に従った結合構造体で、ラミネートの標準の結合領域は維持され、しかし、結合部は、補強用の層近くにもたらされる。これら結合部は、様々な方法に設計されることができる。好ましくは、少なくとも１つの金属層の金属層部分は、金属層部分が互いにほぼ一直線上にあるように段付きエッジを有している。これは、パネルの少なくとも一面が完全に平坦な、パネルのための標準のデザインであり、これは、空気力学的な理由から非常に望ましい。
さらに、この場合、補強用の金属層部分は、段が付けられた金属層部分の段付きエッジを覆うように段が付けられ、続いて、他方の金属層部分へと反対方向に段が付けられることができる。この種の構造では２つの可能な変形例がある。第１の変形例において、補強用の金属層部分は、他方の補強用の金属層部分を覆っている段が付けられた金属層部分の段付きエッジと同じ方向に実質的に段が付けられている。
この場合、更なる金属層の金属層部分が、この金属層部分のエッジと、前記補強用の金属層部分の、反対方向に段が付けられた部分との間にスペースを形成するように、補強用の金属層部分の反対方向に段が付けられた部分を覆うように延びていえる。また、前記更なる金属層の他方の金属層部分のエッジが、前記スペースが存在している領域まで延びている。他方の金属層の部分は、同じ方向に段が付けられた補強用の金属層部分のエッジを覆うように、前記スペースが存在している領域から段が付けられ、続いて、反対方向に段が形成されている。
上記の構造の第２の変形例において、段が付けられた補強用の金属層部分の、段が付けられていない部分は、所定のエッジを有しており、このエッジを覆うように、更なる補強用の金属層部分が延びている。
補強用の金属層は、ラミネートの中央の金属層の重なりエッジに、比較的太い厚みを有している。このような場合に生じ得る問題は、金属層のカバーが、補強用の金属層の重なりエッジの厚さと同じ程度の厚さの段付き部分を与えてしまうことである。しかし、これ程の厚さの段付き部分は、アパチャの形成、歪みの集中、並びに局部的な剥離を引き起こし得るために、いくぶん望ましくない。本発明に従って、エッジがオーバーラップしている方向に対して横方向で、補強用の金属層部分のエッジが、補強用の金属層部分を覆っている金属層の階段状の配置を与えるように異なるサイズを有していれば、上記の問題を回避することができる。
本発明は、図に示された複数の例示的な実施形態を参照して、より詳細に以下に説明されている。
図１は、結合構造体(joining structure)２を有するパネル１を平面図で示している。図２の断面図に示されているように、このパネルは、４つの金属層３，４，５，６を有するラミネートで構成されており、各金属層は、複数の金属層部分７，８でできている。これら金属層部分７，８は、夫々、接着層１１によって互いに固定されている重なりエッジ９，１０を有している。
繊維強化プラスチックの１つの接着層１２が、前記金属層３ないし６のうちの２つの層間に各々配置されている。これら繊維補強プラスチックの接着層１２は、前記重なりエッジ９，１０の位置で盛り上がるように連続している。残りのスペースは、接着剤１３で充填されている。
図１の平面図に見られ得るように、このラミネートは、標準のデザインのセクション１４と、更なる補強用の金属層１６を備えたセクション１５とを有している。この更なる補強用の金属層１６は、接着層２１によって一緒に接着されている夫々の重なりエッジ１９，２０を備えた２つの補強用の金属層部分１７，１８を有している。
図２に見られ得るように、一緒に固定されている補強用の金属層部分１７，１８の前記重なりエッジ１９，２０は、全ての金属層部分７，８の重なりエッジ９，１０が一緒に固定されているエリアの外にある。
さらに、前記金属層部分７は、セクション２２が、他方の金属層部分８に関連付けられたエッジ１０に対してオフセットされるように、段付きエッジ(joggled edge)９を有していることが重要である。これは、ラミネートの一面３０が平坦であり、このことが、パネルの空力的適用(aerodynamic application)において特に重要であることを意味している。全ての金属層３，４，５，並びに６は、セクション２２を有している。
図２に示されているように、前記補強用の金属層１６、特に、この金属層の補強用の金属層部分１７は、対応した段付きセクション２６を有している。かくして、補強用の金属層部分１７は、前記金属層５の段付きエッジ９を覆い、次に、逆方向へと段が付けられたセクションに続いている。このセクションは、金属層部分１７が、セクション２７に沿った夫々の繊維補強プラスチックの接着層１２によって、金属層部分１７の下で、金属層５の金属層部分８に接着されるように段が付けられている。そして、この金属層部分１７は、補強用の金属層部分１７の段付きエッジ１９に続いている。
補強用の金属層部分１７のフランジ２４，２５があることにより、上側の金属層６と補強用の金属層部分１７との間にスペースが形成される。かくして形成されたスペースは、金属層６の補強用の金属層部分８のエッジ１０を収容している。
図３に示されているように、図１並びに２の断面III-IIIは、補強用の金属層部分１７,１８が、夫々、前記エッジ９，１０並びに１９，２０に沿った方向に異なる長さで夫々続いていることを示している。補強用の金属層部分１７は、他方の部分１８を覆うように延び、下方へと金属層５のところまで段が付けられている。これによって、上側の金属層６の金属層部分８が、２段階２８，２９で徐々に下げられる効果があり、この結果、金属層部分８は、比較的大きな程度の急な段部分の影響を受けることはなく、かくして、剥離や穴の形成を防止する。
本発明に従った結合構造体は、多くの異なる変形例で構成されることができ、これら変形例の幾つかが、図４ないし２６に示され、以下に説明されている。
図１ないし３のものに対応した図並びに断面を示している図４ないし６の変形例は、断面Ｖ−Ｖにおいて、補強用の金属層１８が段付きエッジ２０を有し、この段付きエッジの下に、補強用の金属層部分１７の平坦な重なりエッジが延びている、変形例である。補強用の金属層部分１７が、図４に示されているように、補強用の金属層部分１８よりも長く延びているので、これら金属層部分の重なり部分の階段状のシーケンスが、断面ＶＩ−ＶＩで果たされている。
図７ないし９の変形例は、補強用の金属層部分１８が、図７に見られ得るように、補強用の金属層部分１７よりも長く延びていることを除いて、図１並びに２のものに非常に一致している。補強用の金属層部分１７は、再び、図４ないし６の変形例のように平坦なエッジ１９を有しており、一方、補強用の金属層部分１８は、段付きエッジ２０を有している。この結果、断面ＩＸ−ＩＸにおいて、補強用の金属層部分１８は、金属層１２まで下方へと段が付けられている。
図７ないし９の変形例に非常に一致している図１０ないし１２の変形例は、平坦なエッジ２０を備えた補強用の金属層部分１８を有し、一方、補強用の金属層部分１７が、この場合、段付きエッジ１９を有している。この結果、断面ＸＩＩ−ＸＩＩにおいて、補強用の金属層部分１７，１８の階段状構造がもたらされている。
図１３ないし１５の変形例は、補強用の金属層部分１７が平坦なエッジ１９を有し、一方、補強用の金属層部分１８が比較的長い段付きエッジ２０を有するという意味で、以上の変形例とは異なっている。従って、これらエッジ１９，２０は、（図２，５，８，１１，並びに１４に夫々示されているように）図１ないし１２に従った結合領域２の右側ではなく、結合領域２の左側でオーバーラップしている。
図１６ないし１８の変形例において、補強用の金属層部分１８は、２３のところで金属層５の段付きエッジ９を覆うように段が付けられ、続いて段付き部分２６が、金属層６、特にこれの金属層部分７に接着されている。次に、補強用の金属層部分１８は、２４のところで反対方向へと段が付けられている。他方の補強用の金属層部分１７の段つきエッジ１９は、補強用の金属層部分１８のエッジ２０上に配置され、さらに、重なりエッジ１９，２０は、結合領域２の左側に配置されている。
図１９ないし２１の変形例は、補強用の金属層部分１７が、この場合、図１９の平面図に示されているように、補強用の金属層部分１８よりも長く延びていることを除いて、図１３ないし１５の変形例に非常に一致している。
上記のように、図２２ないし２４の変形例は、図１６ないし１８の変形例に一致しているが、この場合、補強用の金属層部分１８は、また、補強用の金属層部分１７ほど延びていない。
図２５並びに２６は、補強用の金属層部分１７，１８が、金属層３，４，５，並びに６間の厚さ方向での中へ、いずれの位置にも配置されることができる。
Claims (9)
- 互いに積層された複数の金属層（３−６）と、これら金属層（３−６）のうちの隣り合う金属層の間に挟持されている少なくとも１つの接着層（１２）とを有するラミネート（１）であって、前記複数の金属層（３−６）の各々は、１対の重なりエッジ（９，１０）を備えた複数の分離した金属層部分（７，８）を有し、これら各対のエッジ（９，１０）は、第１の面方向において互いにオフセットされ、一緒になって連続した結合領域（２）を規定しているラミネートにおいて、
このラミネート（１）は、互いに第２の面方向で別れた第１のセクション（１４）と、補強用の金属層（１６）を更に含んだ第２のセクション（１５）とを有し、前記補強用の金属層（１６）は、ラミネートの厚さ方向で前記金属層間に位置し、１対の重なりエッジ（１９，２０）を備えた補強用の２つの金属層部分（１７，１８）を有し、前記１対の重なりエッジ（１９，２０）は、前記連続した結合領域の前記第１の面方向で外側に位置されていることを特徴とするラミネート。 - 前記複数の金属層（３−６）の各々は、前記金属層部分（７，８）が互いにほぼ一直線上にあるように、段付きエッジ（９）を備えた金属層部分（７）を有している請求項１のラミネート。
- 前記補強用の金属層部分（１７，１８）は、段付き部分（２６）を形成するように、前記金属層部分（７）の前記段付きエッジ（９）を覆うように段（２３）が付けられている請求項２のラミネート。
- 前記２つの補強用の金属層部分（１７，１８）の前記段付き部分（２６）は、続いて、第２の段付き部分（２７）を形成するように、他方の金属層部分（８）へと反対方向に段（２４）が付けられている請求項３のラミネート。
- 前記２つの補強用の金属層部分のうちの一方の金属層部分（１７）は、第３の段付き部分、即ち段付きエッジ（１９）を形成するように、他方の補強用の金属層部分（１８）を覆っている段が付けられた金属層部分（７）の前記段付きエッジ（９）と同じ方向に、実質的に段（２５）が付けられている請求項４のラミネート。
- 前記複数の金属層のうちの１つの金属層（６）の金属層部分（７）が、この金属層部分（７）のエッジ（９）と、前記補強用の金属層部分（１７）の、反対方向に段（２４）が付けられた部分（２７）との間にスペースを形成するように、補強用の金属層部分（１７）の反対方向に段（２４）が付けられた部分（２７）を覆うように延び、前記１つの金属層（６）の他方の金属層部分（８）のエッジ（１０）が、前記スペースが存在している領域まで延びている請求項５のラミネート。
- 前記１つの金属層部分（８）は、同じ方向に段が付けられた補強用の金属層部分（１７）の前記段付きエッジ（１９）を覆うように、前記スペースが存在している領域から段が形成され、続いて、反対方向に段が形成されている請求項６のラミネート。
- 前記エッジ（９，１０，１９，２０）がオーバーラップしている方向に対して横方向で補強用金属層部分の前記エッジ（９，１０，１９，２０）は、前記２つの補強用の金属層部分（１７，１８）をカバーするように前記金属層（６）の階段状の配列（２８，２９）を与えるために、異なるサイズを有している請求項１ないし７のいずれか１のラミネート。
- 前記接着層（１２）は、前記重なりエッジ（９，１０，１９，２０）を連続して覆うように盛り上がっている請求項１ないし８のいずれか１のラミネート。
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