JP5047968B2 - 輸送手段用吸音要素 - Google Patents

Description

本発明は、音を伝播するための、複数の凹部、特に、格子状に配置した孔などを有するベースパネルに配置された少なくとも１つの吸音パネルを含む、輸送手段、特に航空機用の吸音要素に関する。

航空機内部の吸音のため、両側にカバー層を備えたコア構造体としてハニカムコアを有するサンドイッチパネルが使用されている。ハニカムコアは、例えば、フェノール樹脂を含浸したノメックス紙（Ｎｏｍｅｘ ｐａｐｅｒ、登録商標）を使用して形成され、一方、カバー層は、繊維強化プラスチック材料、特に、いわゆるプリプレグ材料から作られる。「プリプレグ」材料という用語は、工場において、適切な樹脂系、例えば、エポキシ樹脂などで事前に含浸して、次いで、例えば、硬化剤などのさらなる添加剤を用いることなく、適切な温度および圧力で硬化した、強化繊維を織った織物、強化繊維を間に挿入したスクリム、または強化繊維を指す。強化繊維を挿入したスクリム、強化繊維を織った織物、および強化繊維は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などを含むことができる。しかし、そのようなサンドイッチパネルは、言及に値するほどの気体透過性を有してはいない。

さらに、吸音材料層を穿孔した金属シートなどの間に設けた吸音要素が知られている。このような構造体の単位面積当たりの重量は、通常、航空機工学の用途では重すぎる。

本発明は、十分な気体透過性を有するとともに、軽量で、耐久性のある、航空機内部の音を吸収する吸音要素を創出することを目的とする。

本発明による目的は、請求項１に係る吸音要素によって達成される。

いずれの場合にも、少なくとも一つの吸音パネルはフレームで枠組みされる。特に少なくとも一つのフレームとベースパネルとの間の段階的に変化する剛性による疲労破砕を防止するため、移行部用形材を少なくとも一つのフレームの上の一部の部位に配設する。本発明により提供される吸音要素は、気体透過性を有し、単位面積あたりの重量が軽く、同時に機械的剛性にも優れている。本発明により提供される移行部用形材は、例え長期間にわたり動作しても、吸音要素内のベースパネルと吸音パネルを枠組みするフレームの間で、本発明の吸音要素に疲労がほとんど発生しないようにしている。

本発明による吸音要素の有利な実施の形態によれば、少なくとも１つの移行部用形材は、自己接着性のプラスチック材料を含む。自己接着性プラスチック材料は移行部用形材の適用を容易にする。同時に、移行部用形材はフレームセグメントとベースパネルの間の機械的な結合を良好にできる。移行部用形材は、例えば、特に、多硫化物ポリマー、ポリチオエーテルポリマー、ビニルデンフルオリド（ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅ）ポリマー、ヘキサフルオロプロピレンポリマー（ＥＰＭ）、ポリウレタンポリマーなどをベースとするプラスチック材料として２成分シーリングコンパウンドで形成される。移行部用形材は、例えば、正方形、長方形、凹形、三角形、または四半円の断面形状を有することができ、例えば、いわゆるヤードグッズ（ｙａｒｄ ｇｏｏｄｓ）としてもよい。ヤードグッズを対応する長さに切り出すことによって、フレームの幾何的寸法と一致する所望の移行部用形材を形成できる。或いは、例えば、上記のプラスチック材料の１つをへら付け用コンパウンドまたは吹き付け用コンパウンドとして用いて、移行部用形材を形成することもできる。

更に有利な実施の形態の吸音要素によると、一つ以上のフレームはそれぞれ、４つのフレームセグメントによって形成され、フレームセグメントはベースパネルと、お互いにほぼ直角に当接し、ほぼ長方形のフレームを形成するように接合する。

フレーム形状が単純で、好ましくは長方形としたことにより、本発明による吸音要素は簡単でかつ経済的に製造することができる。好ましい実施の形態では、フレームセグメントをベースパネルに接着してフレームを形成する。他の実施の形態の吸音要素では、公知の溶接法を用いてフレームセグメントをベースパネルに強固に接合することもできる。

本発明の更に有益な実施の形態は、少なくとも一つの移行部用形材を、少なくとも一部の部位で、少なくとも１つのフレームセグメントとベースパネルとに接合する。フレームセグメントはベースパネルに接着しているため、音エネルギーが衝突すると、ベースパネルは、基本的に、フレームの内部領域で励起して振動が生じる。ベースパネルの材料は薄いのが好ましいことから、接着したフレームセグメントとの移行領域、特に、フレームセグメントの内部表面の領域では剛性がいわゆる段階的に変化することになる。こ剛性の段階的な変化が、これらの領域で疲労、特に疲労破砕が発生する原因となりうる。このために、移行部用形材は、特に、フレームセグメントの内部表面とベースパネルの間の移行領域において、疲労破砕を効果的に抑制するように配置されている。

更に有益な実施の形態によると、フレームセグメントに、水と外部からの粒子とを排出するように、中空の形材、特に、中空の長方形形材を有する。中空の長方形形材を用いることによって、ベースパネルに効果的に剛性を付与することができると同時に、製造が確実に容易となる。更に、中空の長方形形材は、軽量であるとともに機械強度に優れている。また、侵入した埃の粒子や水を中空の長方形形材を通して容易に排出できるようになる。

更に有益な実施の形態は、フレームの隅部領域に、それぞれ、機械的に固定するため、接合ストラップをフレームセグメントに装着する。フレームセグメントの隅部領域の接合ストラップをベースパネルに接着する。ベースパネルに接着したフレームセグメントの隅部領域に接合ストラップを取り付けると、フレームセグメントによって形成されたフレームを効果的な形で機械的に補強できる。本構成では、隅部領域に隣接するフレームセグメントの数量に応じて、接合ストラップを、アングル形形状、Ｔ字形状、または十字形状としてもよい。接合ストラップは、フレームセグメントに接着することができ、または公知の溶接法を使用して、フレームセグメントに強固に結合することもできる。

さらに有益な実施の形態によると、保持ストラップは、少なくとも一つのフレームの対角線上に向かい合う隅部領域の間を延在して、少なくとも一つの吸音パネルをベースパネルに装着するようになっている。

対角線上に交差するように設けられた保持ストラップは、吸音パネルをフレームにしっかりと装着する。保持ストラップは、クランプ式接合部を用いてフレームの隅部領域に取り付けることもできる。或いは、保持ストラップをフレームの隅部領域に、接着、または溶接することもできる。更なる本発明の有益な実施の形態の吸音要素について、添付の特許請求の範囲に開示する。

以下、図面を参照して説明する。図面中で同様の構造要素には同様の参照符号を付す。

図１は、本発明の吸音要素の背面図である。

図示の代表的な実施の形態では、吸音要素１は、６枚の吸音パネル２〜７を有する。ほぼ長方形の６つのフレーム９〜１４が、ベースパネル８に接着されている。フレーム９〜１４は、特に、吸音パネル２〜７を収容するために用いられる。

長方形のフレーム９〜１４は、４つの水平なフレームセグメント１５〜１８、および合計で９つの垂直なフレームセグメントを有する。理解を容易にするため、それら垂直なフレームセグメントの中で、第１のフレームセグメントのみに参照符号１９を付し、他のフレームセグメントも代表させる。フレームセグメントは、水および外部からの粒子を排出できるように、中空の長方形形材を有することが好ましい。或いは、フレームセグメントはまた、例えば、正方形の中空形材などの他の形材形態を有することもできる。いずれの場合にも、フレーム９〜１４の隅部領域に接合ストラップが接着されて、フレーム９〜１４を機械的に固定している。理解を容易にするため、それら接合ストラップの中で、一つの接合ストラップのみに参照符号２０を付し、他の接合ストラップも代表させる。接合ストラップ２０は、２つのフレームセグメントがこの領域で当接しているため、互いに直角に配置された２つの突出部を有するアングル形の形状である。隣接するフレームセグメントの数量（３つまたは４個）に応じて、他の接合ストラップはＴ字形状または十字形状としてもよい。フレーム９〜１４の隅部領域では、フレームセグメントは、ほぼ直角に接合している。ここでも理解を容易にするため、一つの隅部領域のみに参照番号２１を付す。隅部領域２１には、接合ストラップも設けられているが、隣接するフレームセグメント１５、１０および保持ストラップ２２の理解を容易にするため、図に示していない。

いずれの場合にも、フレーム９〜１４の対向する２つの隅部領域は保持ストラップを有する。保持ストラップの中で、保持ストラップ２２、２３のみに参照符号を付す。全体では、保持ストラップは、吸音パネル２〜７をフレーム９〜１４内に固定する。

図２は、図１に示した吸音要素１の部分斜視図である。

吸音パネル６、７は、特に、フレーム１３、１４で枠組みされている。図２に示すように、保持ストラップ２３は、両端部領域で僅かに鋭角を成すように設計されている。このような設計によって、保持ストラップの端部領域で吸音パネルにかかる、望ましくない下方への圧力（ｐｒｅｓｓｉｎｇ−ｄｏｗｎ）を大幅に軽減する。さらに、保持ストラップ２３の両端部領域には、保持ストラップ２３をフレーム１４またはベースパネル８に固定するための穿孔が設けられている。

図３は、図２の領域ＩＩＩの拡大図である。この領域では、フレーム１１、１２、１３、１４が、フレームセグメント１７およびフレームセグメント２４、２５をもって隣接している。吸音パネル４、５、６、７の下にあるベースパネル８が見えるように、前記吸音パネル４、５、６、７は図示していない。接合手段としてクランプ式の接合部２６によって、保持ストラップ２３と、他の保持ストラップ２７〜２９とを、ベースパネル８に接着されたフレームセグメント１７に接合している。いずれの場合も、移行部用形材３０をフレームセグメント１７、２４、２５に配置する。換言すると、前記移行部用形材３０を、ベースパネル８およびそれぞれのフレームセグメントに接着する。他の移行部用形材を代表して一つの移行部用形材のみに参照符号３０を付す。図示の実施の形態では、移行部用形材３０は、ほぼ三角形の断面形状を有し、移行部用形材３０の１つの突出部の面が、それぞれのフレームセグメントに対向して配置される一方、他の突出部の面は、ベースパネル８上に配置されるか、またはこのベースパネル８に接着されている。この構成では、移行部用形材３０または他の移行部用形材は、弾力性を有し、自己接着性のプラスチック材料を有する。移行部用形材は、例えば、特に、多硫化物ポリマー、ポリチオエーテルポリマー、ビニルデンフルオリド（ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅ）ポリマー、ヘキサフルオロプロピレンポリマー（ＥＰＭ）、ポリウレタンポリマーなどをベースとする２成分シーリングコンパウンドを含む。或いは、移行部用形材を、例えば、上記プラスチック材料の一つを、へら付け用コンパウンドまたは吹き付け用コンパウンドとして用いて形成することもできる。

４つの隅部領域３１〜３４では、移行部用形材を角度切りしないので、移行部用形材３０または他の移行部用形材によってベースパネル８の小さい正方形の領域が覆われることはない。そのため、水および外部からの粒子を排出できる。接着された接合ストラップ３５は十字形状を有し、通しフレームセグメント１７と、これと垂直に隣接する２つのフレームセグメント２４、２５とを接着して接合するだけでなく、ベースパネル８と相互に接合する。

図４は、図２の領域ＩＶの拡大分解立体図である。吸音パネル７は、フレームセグメント１８およびフレームセグメント３６で枠組みされる。フレームセグメント１８、３６はベースパネル８に接着層３７、３８によって接着されている。保持ストラップ２３は、吸音パネル７の上に示されている。さらに、機械的強度を高めるために、フレームセグメント１８、３６は、接着された接合ストラップ３９によって相互接合されている。本方法では、接合ストラップ３９を接着層４０によって接着する。ベースパネル８、フレームセグメント１８、３６、接合ストラップ３９および保持ストラップの間の機械接合の強度を高め、そして、接着された接合部に不具合が生じた場合の荷重経路を増設するため、上記の部品の端部領域は、２つのクランプ式接合部４１、４２を挿入して、接合手段として固定することができる２つの孔を有する。クランプ式の接合部４１、４２は、工具を使用しないで取り付けできるようになっているのが好ましい。明瞭にするために、上記部品の孔には参照符号を付していない。

ベースパネル８は、少なくとも吸音パネル７の下に孔グリッド４３を有する。孔グリッド４３は、基本的に、本発明による吸音要素１の前面４４に衝突した音波からの音を吸音パネル７に伝播するために用いる。さらに、フレームセグメント１８、３６の内側縁部４５、４６の領域には、例えば、三角形の断面形状を有する自己接着性の移行部用形材４７、４８を配置する。或いは、移行部用形材４７、４８はまた、正方形、長方形、凹形、または四半円形の各断面形状を有することもできる。形材の自己接着特性によって、移行部用形材４７、４８は、内側縁部４５、４６とベースパネル８の両方に強固に結合されるか、または後者に確実に接着される。移行部用形材４７、４８は、特に、フレーム１４または吸音パネル７の内部領域４９とフレーム１４のフレームセグメント１８、３６との間の剛性が段階的に変化する領域において、材料疲労が発生する危険性を軽減するために用いられる。材料の厚さが薄いため、ベースパネル８の内部領域４９は、音波が衝突すると機械な振動を発生する傾向がある。一方で、フレームセグメント１８、３６の領域では、フレーム７と前記フレーム７に結合されたベースパネル８の機械剛性が高いために、ベースパネル８に特筆するような振動励起はほぼ起こりえない。このため、このように剛性が段階的に変化する領域では、移行部用形材４７、４８がなければ、疲労破砕が発生しやすくなる。

さらに、フレームセグメント１８、３６とベースパネル８とを導電性をもって接続するように機能する、好ましくは導電性であり、孔も形成した、２つのクリップ５０、５１を設ける。クリップ５０、５１は、クランプ式接合部４１、４２、フレームセグメント１８、３６、ベースパネル８、接合ストラップ３９、および保持ストラップ２３に接合する。

さらに、例えば、平面状の弾性シールなどの形態の封止手段５２、５３をフレームセグメントに配置する。封止手段５２、５３は吸音要素１と他の構成要素（詳細は示していない）との接合部の遮煙性、気体機密性、および耐圧性を大幅に高めることができる。

図５に、本発明による、完全に組み立てた状態の図４の吸音要素１の隅部領域を示す。

吸音パネル７は、フレームセグメント１８およびフレームセグメント３６によって枠組みされている。隅部領域５４では、図示の代表的な実施の形態において、中空の長方形形材を用いて形成したフレームセグメント１８とフレームセグメント３６が、約９０°の角度で当接するように相互に接合されている。本構成では、フレームセグメント１８、３６は、ベースパネル８に接着され、さらに、隅部領域５４で、接着したアングル形形状の接合ストラップ３９によって接合されている。隅部領域５４では、接合ストラップ３９、フレームセグメント１８、３６、およびベースパネル８をクリップ５０、５１が囲繞して、フレームセグメント１８、３６とベースパネル８とを導電性をもって接続している。本構成では、ベースパネル８、フレームセグメント１８、３６、接合ストラップ３９、および２つのクリップ５０、５１はさらに、クランプ式接合部４１、４２によって機械的に接合されている。さらに、封止手段５２、５３がフレームセグメント１８、３６に付されている。

フレーム１４の、長方形の形材を有するフレームセグメント１８、３６が、隅部領域５４で直角に当接するようにのみ接合されていることから、例えば、砂粒などの外部からの粒子や水は、フレームセグメント１８の開口部５５を介して排出できる。したがって、吸音要素１の吸音パネルを囲繞する、または機械的に固定するために用いるすべてのフレームは排水ができるため、例えば、湿分を除去できないことに起因する腐食の進行を防止できる。

ベースパネル、フレームセグメント、および接合ストラップは、金属材料かまたはプラスチック材料のいずれかで構成できる。使用する材料に応じて、フレームセグメントとベースパネルとの結合、またはフレームセグメントと接合ストラップとの結合を、接着、はんだ付け、または溶接、具体的には、スポット溶接、超音波溶接、レーザ溶接などの所望とする任意の方法によって行うことができる。

フレームセグメント、ベースパネル、および接合ストラップ用の金属材料として、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、鋼合金、ステンレス鋼、チタニウム、またはチタニウム合金を使用できる。或いは、フレームセグメント、ベースパネル、および接合ストラップを、事前に含浸した「プリプレグ」材料、特に、炭素繊維入り強化エポキシ樹脂などを用いて形成することもできる。さらに、非金属材料として、いずれの場合も、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などからなる繊維強化材を含む、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、およびＢＭＩ樹脂が考えられる。

フレームセグメント、ベースパネル、および接合ストラップを、少なくとも部分的に金属材料で生成する場合、例えば、溶接接合または半田付け結合を用いて相互に結合した場合、導電性の結合を確立するためにクリップを設ける必要はない。

吸音パネルは、例えば、ミネラルウール、発泡プラスチック、ガラスウール、編構造繊維などの所望とする任意の吸音材料で構成できる。

本発明の吸音要素の背面図である。 図１の領域ＩＩの斜視図である。 図２の領域ＩＩＩの拡大斜視図である。 図２の領域ＩＶの拡大分解立体図である。 完全に取り付けた状態の吸音要素の隅部領域の斜視図である。

符号の説明

１ 吸音要素
２ 吸音パネル
３ 吸音パネル
４ 吸音パネル
５ 吸音パネル
６ 吸音パネル
７ 吸音パネル
８ ベースパネル
９ フレーム
１０ フレーム
１１ フレーム
１２ フレーム
１３ フレーム
１４ フレーム
１５ フレームセグメント（水平）
１６ フレームセグメント（水平）
１７ フレームセグメント（水平）
１８ フレームセグメント（水平）
１９ フレームセグメント（垂直）
２０ 接合ストラップ
２１ 隅部 領域
２２ 保持ストラップ
２３ 保持ストラップ
２４ フレームセグメント
２５ フレームセグメント
２６ クランプ式 接合部
２７ 保持ストラップ
２８ 保持ストラップ
２９ 保持ストラップ
３０ 移行部用形材
３１ 隅部領域
３２ 隅部領域
３３ 隅部領域
３４ 隅部領域
３５ 接合ストラップ
３６ フレームセグメント
３７ 接着層
３８ 接着層
３９ 接合ストラップ
４０ 接着層
４１ クランプ式接合部
４２ クランプ式接合部
４３ 孔グリッド
４４ 全面
４５ 内側縁部
４６ 内側縁部
４７ 移行部用形材
４８ 移行部用形材
４９ 内部領域（フレーム）
５０ クリップ
５１ クリップ
５２ 封止手段
５３ 封止手段
５４ 隅部領域
５５ 開口部

Claims (12)

1. ベースパネルと、前記ベースパネルの上に配置された少なくとも一つの吸音パネルと、少なくとも一つの移行部用形材と、を備えた輸送手段用吸音要素であって、
   前記ベースパネルは、前記吸音パネルの下の領域に音を伝達するための複数の凹部を有し、
   前記吸音パネルは、少なくとも一つのフレームにより枠組みされ、
   前記移行部用形材は、前記少なくとも一つのフレームと前記ベースパネルとの間の剛性が段階的に変化する領域において、音波の衝突により発生した機械的な振動により疲労破砕が発生するのを防止するための弾性力を有する、
   輸送手段用吸音要素。
2. 前記少なくとも一つの移行部用形材が自己接着性プラスチック材料を含む、請求項１記載の輸送手段用吸音要素。
3. 前記少なくとも一つのフレームが、それぞれ、４つのフレームセグメントによって枠組みされ、
   前記フレームセグメントは前記ベースパネルと、お互いにほぼ直角に当接して、ほぼ長方形のフレームを形成するように、接合する、請求項１または請求項２記載の輸送手段用吸音要素。
4. 前記少なくとも一つの移行部用形材が、少なくとも一部の部位で、少なくとも一つのフレームセグメントと前記ベースパネルとに接合した、請求項１から請求項３迄の何れかに記載の輸送手段用吸音要素。
5. フレームセグメントが、中空の形材を有して、水および外部からの粒子を排出できるようにした、請求項１から請求項４迄の何れかに記載の輸送手段用吸音要素。
6. 前記少なくとも一つのフレームの隅部領域において、それぞれ、機械的に固定するために接合ストラップをフレームセグメントに装着した、請求項１から請求項５迄の何れかに記載の輸送手段用吸音要素。
7. 保持ストラップは、前記少なくとも一つのフレームの対角線上に向かい合う隅部領域の間を延在して、前記少なくとも一つの吸音パネルを前記ベースパネルに装着する、請求項１から請求項６迄の何れかに記載の輸送手段用吸音要素。
8. 前記少なくとも一つのフレームの隅部領域の保持ストラップは、接合手段を用いて前記ベースパネルに接合する、請求項１から請求項７迄の何れかに記載の輸送手段用吸音要素。
9. 少なくとも一つのフレームセグメントが、少なくとも一部の部位に、少なくとも一つの封止手段を有する、請求項１から請求項８迄の何れかに記載の輸送手段用吸音要素。
10. 前記ベースパネルに導電性を与えるために、少なくとも一つのフレームセグメントの領域に、少なくとも一つのクリップを配置した、請求項１から請求項９迄の何れかに記載の輸送手段用吸音要素。
11. 前記少なくとも一つの吸音パネルが吸音材料として、発泡プラスチック、ガラスウール、ミネラルウールの少なくとも一つを含む、請求項１から請求項１０迄の何れかに記載の輸送手段用吸音要素。
12. 前記ベースパネルとフレームセグメントの少なくとも一つが、金属材料とプラスチック材料の少なくとも一つを含む、請求項１から請求項１１迄の何れかに記載の輸送手段用吸音要素。

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