JPH01214431A - コア構造、構造パネル、およびその形成方法 - Google Patents

コア構造、構造パネル、およびその形成方法

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JPH01214431A
JPH01214431A JP63259282A JP25928288A JPH01214431A JP H01214431 A JPH01214431 A JP H01214431A JP 63259282 A JP63259282 A JP 63259282A JP 25928288 A JP25928288 A JP 25928288A JP H01214431 A JPH01214431 A JP H01214431A
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main core
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JP63259282A
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Maurice E Mckinney
モーリス、イー、マッキーニー
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Boeing Co
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  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は補強コアを有する合成材料の構造パネルを構成
する技術に係り、とりわけオートクレーブの硬化工程中
の端部変形に対するコア抵抗の改良技術に関する。
（従来の技術） 補強コアを有する構造パネルは航空機産業における各応
用分野に用いられている。補強コアは大きなパネルにお
いて、パネル内に十分な堅固さおよび構造強度を保つた
めしばしば必要となっており、この補強コアによってパ
ネルは十分は負荷に耐えることができる。
典型的なパネルは樹脂が充填された繊維材料から製造さ
れる底部合成層を有している。次に、底部合成層上に無
定形あわ体またはハニカム構造か配置される。次に上部
合成層がコアに接着される。
次に」二部層と下部層を連結するため端部層か設けられ
、上部層と下部層との間でコアか密封される。
次にこのような組立体は、オートクレーブ内で高温高圧
下のもとで硬化処理される。
補強コアは通常、コアアクセスに沿う十分な圧縮抵抗を
有している。典型的には、コアは上部層および下部層に
向っており、このためコア軸はこれらの層と直交してい
る。
このように構造パネルはビームと同様の態様で負荷を支
持している。この場合、上部層および下部層がビームの
フランジ部に対応し、コアがビームのウェブ部に対応し
ている。コアはそれ自体は、コアの軸線に直交する方向
に対しては小さな圧縮抵抗しか示さない。このように、
とりわけコアの端部は、パネルがオートクレーブ内にあ
る場合、変形しやすくなる。
パネルかオートクレーブ内にある場合のコア端部の変形
を防止するため、多くの構造技術か採用されている。こ
のうちの１つの技術において、コア軸に対して平行しか
つ直交する方向に十分な強度を有する周縁端部材料が、
コアの周縁を囲んで配置されている。この場合、パネル
の端部に掛る圧力はコアに伝わらない。しかしこの方法
は、パネルの重量を増加させてしまう。
他の方法として、ラックマン等に許可された米国特許第
４，２５６，７９０号の第５図に示されるものがある。
この場合、コアの周縁は約２０’以下の角度でテーパ状
となっている。合成材料の上部層はこのテーパ状のコア
部を覆い、かつコア軸に対して少なくとも７０°の鋭角
の圧力面を形成している。多くのコア材料について、典
型的なオートクレーブ圧力のもとで、もしコアに圧力を
伝達する圧ツノ面がコア軸に対して少なくとも７０°か
ら９０″の鋭角をなしているならば、コアは押しつぶさ
ないことが判明している。この技術は重量的な不利益は
なく、オートクレーブ中の押しつぶしからコア端部を保
護する。
しかしながら、この技術はコアが１インチ以上の厚みを
有する場合に問題となる。例えばコアが約４インチの厚
みを有する場合、テーパ部は約１２インチの長さとなっ
てしまう。この場合、例えば掛金やヒンジのような取付
装置に取付ける際、とりわけ不便となってしまう。
このため組立の目的のためには、比較的急な角度のテー
パ状端部を有する構造パネルが望まれている。
各種技術が急勾配のテーパ角を得るために用いられてい
る。このうちの１つの技術において、テーパ状端部に隣
接する上部層と下部層との間に、２重層が介在され、こ
れによってコア端部の強度が増加されている。
他の技術において、高密度コア材料がパネルのテーパ状
周縁に用いられている。他の技術においても、テーパ状
コア部は詰物材料で充填されている。
これらの各技術は、重量的な問題を有している。
それゆえ、構造パネルの端部において、比較的急なテー
パを有するとともにパネルの重量を増加させることのな
い構造パネルの構成が必要となっている。
〔発明の構成〕
（課題を解決するための手段） 本発明は、比較的急なテーパ状端部を有し、かつ好まし
くはパネルの重量を増加させることがなく、かつ好まし
くはパネル端部に対する十分な圧縮抵抗を有する構造パ
ネルを提供することを目的とする。
本発明の第１の特徴によれば、底部層、上部層、および
これらの層の間に設けられた主コアとを有する構造パネ
ルの端部破損を引起すオートクレーブ圧を低下させるこ
とができるコア構造において、主コアは主コア軸に沿う
十分な圧力抵抗を有するとともに、 主コア軸に沿う十分な圧縮抵抗を有する主コアを備え、
主コア軸はパネルの底部層に略直交するよう配置され、
主コアは主コア軸に対して第１鋭角をなす第１周縁圧力
面を形成する周縁端を有し、また、周縁コア軸に沿う十
分な圧縮抵抗を有する周縁コアを備え、周縁コア軸は第
１周縁圧力面に略直交するよう配置され、周縁コアは周
縁コア軸に対して第２鋭角をなす第２周縁圧力面を有し
、これによって主コアおよび周縁コアを有するパネルが
硬化処理中コアの変形を生じさせることなく高圧を受け
ることができるようにしたコア構造が提供される。
本発明の他の特徴によれば、コアを囲む合成層を有し、
かつ約２０°から約４５°の間の所望の端部角を有する
構造パネルにおいて、 合成材料の底部層を備え、 合成材料の上部層を備え、 底部層および上部層に略直交して配置された略平行状の
構造部材を有する主コアを備え、主コアは底部層に対し
て所望の端部角の略半分の第１テーパ角でテーパ状とな
る周縁部を有し、主コアのテーパ部に連結された周縁コ
ア部を備え、周縁コア部は主コアの構造部材に対して１
８０°より小さい鈍角で配置された略平行状の構造部材
を有し、周縁コア部は主コアの周縁部に対して所望の端
部角の略半分の第２テーパ角てテーパ状となっており、 また、周縁コアのテーパ部に合成材料の端部層を備え、 これによって構造パネルは各層に囲まれるとともに、オ
ートクレーブ内で高圧のもとで硬化処理される際の変形
抵抗を有する構造パネルが提供される。
さらに本発明の他の特徴として、底部合成層と、上部合
成層と、端部合成層と、これら各層の間に設けられたコ
ア材とを有する合成構造パネルの形成方法において、 形成工具上に底部層を配置する工程と、底部層上に主コ
ア軸に沿う圧縮抵抗を有する主コアを、主コア軸が底部
層に対して略直交するように配置する工程と、 主コアの周縁部をテーパ状にして、主コア軸に対して第
１鋭角をなす第１周縁圧力面を形成する工程と、 第１周縁圧力面上に周縁コア軸に沿う圧縮抵抗を有する
周縁コアを、周縁コア軸が第１周縁圧力面に対して略直
交するよう配置する工程と、周縁コアをテーパ状にして
、周縁コア軸に対して第２鋭角をなす第２周縁圧力面を
形成する工程と、 主コア上に上部層を配する工程と、 第２周縁圧力面上に端部層を配置し、これによって主コ
アおよび周縁コアを上部層、底部層、および端部層で囲
む工程と、 これら各層とコアの組立体を各層の硬化処理を十分行な
うことができる高温高圧状態中にお（とともに、コアの
変形を生じさせることなく堅固な合成構造パネルを形成
する工程と、 からなる合成構造パネルの形成方法が提供される。
本発明によれば、テーパ状主コアとテーパ状周縁コアを
有する構造パネルが提供される。主コアと周縁コアは各
コア軸に沿う十分な圧縮抵抗を有するとともに各コア軸
と直交する方向に対しては小さな圧縮抵抗を示す。
主コアは主コア軸に対して第１鋭角をなす主コア上に第
１周縁圧力面を形成するようなテーパ状となっている。
第１鋭角はオートクレーブ圧がコアを押しつぶすような
所定の主コア臨界角より大きな角となっている。周縁コ
アは主コア上の第１周縁圧力面に連結されている。周縁
コアは周縁コア軸が主コア上の第１周縁圧力面に対して
略直交するように配置されている。また周縁コアはテー
パ状をなし周縁コア軸に対して第２鋭角をなす第２周縁
圧力面を形成している。また第２鋭角はオートクレーブ
圧が周縁コアを押しつぶすような所定の周縁コア臨界角
より大きな角となっている。
主コアおよび周縁コアは底部合成層、上部合成層、およ
び端部合成層の間に挟まれている。
このような構造によってパネル端部破損を生じさせるオ
ートクレーブ圧に対して十分な抵抗を有することができ
る。これはコアの臨界角より大きな角度でコア軸に力を
伝達するからである。
本発明の好適実施例において、コアの安定性を図るため
主コアと周縁コアとの間の第１周縁圧力面に隔壁を設け
ることが好ましい。主コア端部および周縁コア端部はい
ずれも約１０°〜２２．５°の間の端部テーパ角でテー
パ状となっている。このため、構造パネルは約２０°〜
４５°の所望端部角を有している。
このように、パネルはオートクレーブ内における端部の
押しつぶしに対する抵抗を有するとともに比較的急な端
部角を有する。このことは、とりわけ主コアが比較的厚
い場合に所望されていたことである。
１以上の周縁コアを設けてもよい。例えば、主コアを約
１５°の端部角でテーパ状にすることもできる。各々１
５°のテーパ状端部角を有する２つの周縁コアを設けて
もよい。この場合２つの周縁コアは、一方の上に他方を
のせるよう配置され、そしてこれら周縁コアの組立体は
主コア上に配置される。このようにして約４５°のパネ
ルの端部角か得られる。この場合、各コア軸は隣接する
圧力作用面に対して７５°の鋭角を形成する。この構造
によれば、重量の軽量化を図ることができ、かつオート
クレーブ処理中において端部押しつぶしに対する高い抵
抗を得ることかできる。
（実施例） 本発明の技術によって作成された合成構造パネルは、図
において符号１０で概略的に示されている。第１図に示
すように、パネル１０は航空機１４における離陸装置用
ドア１２の形をとっている。離陸装置用ドア１２は航空
機１４に例えばヒンジ１６によって揺動自在に取付けら
れている。
ドア１２は離陸装置２０が引込められた時、離陸装置２
０を収納する航空機１４ないの空間１８を隠すものであ
る。掛金２２か離陸装置用ドア１２を空気負荷のもとで
閉位置に維持している。
合成構造パネル１０は、一般に底部層２４、上部層２６
および端部層２８を有し、これら各層は例えばグラファ
イトファイバ／エポキシ樹脂のような合成材料から形成
されている。各層は符号３０に示されるコアを囲んでお
り、このコア３０はパネル１０の実質的な構造的強度を
受持っている。端部層２８と底部層３４は、合併して周
縁フランジ３２を形成している。
周縁フランジはホルト３４または他の連結具のための取
付部となっていおり、この周縁フランジによってパネル
１０を種々の取付装置、例えばヒンジ１６または掛金２
２等に連結することができる。パネルはオートクレーブ
内で硬化処理される前に形成工具（図示せず）上に配置
される。
コア３０はコア軸に沿って十分な圧縮抵抗を有している
。好適コアはハニカム状構造をしており、これはハニカ
ムの軸線に沿う圧縮に対しては十分な抵抗を示すけれと
も、ハニカムの軸線に対して直交する方向に沿う圧縮に
対しては比較的小さな圧縮抵抗しかもたない。
合成構造パネル１０は、オートクレーブ内で高温高圧の
もとで硬化処理される。前述のように、ハニカム状コア
３０は、コア軸に沿う圧縮に対して抵抗を示す。
しかしながら、横断力によってコア、とりわけコアの端
部を押しつぶす傾向がある。コア材料によってコア軸線
を横断する成分を有する圧力を受けた場合、コアは異な
る臨界角において押しつぶされる。コアはアルミニウム
、ファイバグラス、チタニウム、ナイロン、または他の
材料から形成される。例えば、オートクレーブ圧力がコ
ア軸から約２０°以上の方向に作用すると、約２インチ
の高さのアルミニウム製ハニカム状コアは典型的なオー
トクレーブ圧力を支持できないことが判明している。
すなわち、パネル１０の端部が圧力作用面がコア軸に対
して７０’以下の角度を形成するようにテーパ状になっ
ている場合、構造パネルがオートクレーブ内で硬化処理
される際、コアの端部は押しつぶされるかもしれない。
上述のように比較的厚いコアを有する構造パネルにおい
て、パネルは２０°から４５°の端部テーパを有してい
ることが好ましい。
第２図に示すパネル１０は４５°の好ましいパネル端部
角３５を有している。パネルは下部ハニカム状コア３８
と上部ハニカム状コア４０とからなるテーパ状主コア３
６を備えている。合成材料の隔壁４４が上部コア４０と
下部コア３８との間に配設され、主コア３６を安定化さ
せている。上部コアと下部コアは、それぞれ約２インチ
の高さとなっており、このため主コア３６は約４インチ
の高さとなっている。
主コア３６は周縁端を有し、この周縁端は第１圧力作用
面４８を形成するとともに、約２２．５°の主コアテー
パ角４６でテーパ状となっている。このように、第１圧
力作用面は主コア軸５２に対して約６８．５°の第１鋭
角５０を形成している。第１鋭角５０が６８．５°を越
える限りにおいて、主コアは従来のオートクレーブ硬化
処理圧のもとでは変形しない。
所定の組立目的のために、構造パネル１０は約４５°の
パネル端部角３５を有することが好ましい。それゆえ、
コア３０は第１周縁圧力作用面４８と直交する周縁コア
軸５８を有する周縁コア５６を備えている。周縁隔壁４
９は周縁コア５６の基部となっており、かつ周縁コア５
６を主コア３６に連結する部材ともなっている。
周縁コア５６は上端部６０を有し、この上端部６０は上
部ハニカム状コア４０と同一高さに端面が整えられてい
る。また周縁コア５６は第］圧力作用面４８および周縁
隔壁４９に対して約２２．５°の周縁コアテーパ角６４
において均一に端面が整えられている。このようにして
周縁コア５６の外側端６２は第２圧力作用面６６を形成
する。この第２圧力作用面６６は周縁コア軸５８に対し
て約６８．５度の第２鋭角６８を形成している。周縁コ
アは第２鋭角６８が約６８．５°を越える限り、従来の
オートクレーブ圧力のもとで変形することはない。それ
ゆえパネル１０は主コア３６または周縁コア５６を実質
的に変形させることなくオートクレーブ圧力に耐えるこ
とかできる。
主コア３６および周縁コア５６は同一材料で形成される
ことが好ましく、これによって過度の荷重がパネル１０
に導入されることか防止される。
他の実施例または変形例が考えられている。例えば、主
コアテーパ角４６および周縁コアテーパ角６４は、それ
ぞれ互いに等しい必要はなく、また所望のパネル端部角
５４の半分である必要もない。第１コア３６および周縁
コア５６の第１鋭角５０および第２鋭角６８がコア材料
の所定の臨界角を越える限り変形例を考えることができ
る。さらに、このように十分堅固で軽量のパネルが航空
機または他の分野で大きな負荷を受けると予期されるな
らば、いつでも上述の技術を適用することができる。こ
のような点から、本発明は上述の説明に限定するもので
はなく特許請求の範囲の記載によって定められる。
【図面の簡単な説明】
第１図は航空機の着陸ドアに用いられる合成構造パネル
の等角等影図である。 第２図は本発明の端部構造を用いた合成構造パネルの拡
大した側断面である。 １０・・・パネル、２４・・・底部層、２６・・・上部
層、２８・・・端部層、３０・・・コア、３６・・・主
コア、４８・・・第１周縁圧力作用面、５０・・・第１
鋭角、５６・・・周縁コア、６６・・・第１圧力作用面
、６８・・・第２鋭角。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 手続性１ｊ正書（方式） 平成１年り月／２日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、底部層、上部層、およびこれらの層の間に設けられ
    た主コアとを有する構造パネルの端部破損を引起すオー
    トクレーブ圧を低下させることができるコア構造におい
    て、主コアは主コア軸に沿う十分な圧力抵抗を有すると
    ともに、 主コア軸に沿う十分な圧縮抵抗を有する主コアを備え、
    主コア軸はパネルの底部層に略直交するよう配置され、
    主コアは主コア軸に対して第１鋭角をなす第１周縁圧力
    面を形成する周縁端を有し、また、周縁コア軸に沿う十
    分な圧縮抵抗を有する周縁コアを備え、周縁コア軸は第
    １周縁圧力面に略直交するよう配置され、周縁コアは周
    縁コア軸に対して第２鋭角をなす第２周縁圧力面を有し
    、これによって主コアおよび周縁コアを有するパネルが
    硬化処理中コアの変形を生じさせることなく高圧を受け
    ることができるようにしたコア構造。 ２、第１鋭角および第２鋭角は、それぞれ主コアの所定
    の第１臨界角および周縁コアの所定の第２臨界角以上と
    なっており、この各臨界角は所定圧力のもとでコアが変
    形する角度であることを特徴とする請求項１記載のコア
    構造。 ３、主コアおよび周縁コアは略同一の密度および軸圧縮
    抵抗を有しかつ第１鋭角および第２鋭角は等しくなって
    いることを特徴とする請求項２記載のコア構造。 ４、第１鋭角および第２鋭角は、それぞれ約７０゜とな
    っていることを特徴とする請求項３記載のコア構造。 ５、第２周縁圧力面上に端部層を有することを特徴とす
    る請求項４記載のコア構造。 ６、周縁コアを安定化させるため主コアと周縁コアとの
    間の第１周縁圧力面に周縁隔壁を設けたことを特徴とす
    る請求項１記載のコア構造。 ７、コアを囲む合成層を有し、かつ約２０゜から約４５
    ゜の間の所望の端部角を有する構造パネルにおいて、 合成材料の底部層を備え、 合成材料の上部層を備え、 底部層および上部層に略直交して配置された略平行状の
    構造部材を有する主コアを備え、主コアは底部層に対し
    て所望の端部角の略半分の第１テーパ角でテーパ状とな
    る周縁部を有し、 主コアのテーパ部に連結された周縁コア部を備え、周縁
    コア部は主コアの構造部材に対して１８０゜より小さい
    鈍角で配置された略平行状の構造部材を有し、周縁コア
    部は主コアの周縁部に対して所望の端部角の略半分の第
    ２テーパ角でテーパ状となっており、 また、周縁コアのテーパ部に合成材料の端部層を備え、 これによって構造パネルは各層に囲まれるとともに、オ
    ートクレーブ内で高圧のもとで硬化処理される際の変形
    抵抗を有する構造パネル。 ８、周縁コアと主コアとの間に隔壁を設けたことを特徴
    とする請求項７記載の構造パネル。 ９、主コアは約４インチの厚みを有しかつ第１テーパ角
    および第２テーパ角は約２０゜となっていることを特徴
    とする請求項７記載の構造パネル。 １０、底部合成層と、上部合成層と、端部合成層と、こ
    れら各層の間に設けられたコア材とを有する合成構造パ
    ネルの形成方法において、形成工具上に底部層を配置す
    る工程と、 底部層上に主コア軸に沿う圧縮抵抗を有する主コアを、
    主コア軸が底部層に対して略直交するように配置する工
    程と、 主コアの周縁部をテーパ状にして、主コア軸に対して第
    １鋭角をなす第１周縁圧力面を形成する工程と、 第１周縁圧力面上に周縁コア軸に沿う圧縮抵抗を有する
    周縁コアを、周縁コア軸が第１周縁圧力面に対して略直
    交するよう配置する工程と、周縁コアをテーパ状にして
    、周縁コア軸に対して第２鋭角をなす第２周縁圧力面を
    形成する工程と、 主コア上に上部層を配する工程と、 第２周縁圧力面上に端部層を配置し、これによって主コ
    アおよび周縁コアを上部層、底部層、および端部層で囲
    む工程と、 これら各層とコアの組立体を各層の硬化処理を十分行な
    うことができる高温高圧状態中におくとともに、コアの
    変形を生じさせることなく堅固な合成構造パネルを形成
    する工程と、 からなる合成構造パネルの形成方法。 １１、第１鋭角および第２鋭角は略７０゜以上であるこ
    とを特徴とする請求項１０記載の合成構造パネルの形成
    方法。 １２、第１鋭角および第２鋭角は、それぞれ主コアの所
    定の第１臨界角および周縁コアの所定の第２臨界角以上
    となっており、この各臨界角は所定圧力のもとでコアが
    変形する角度であることを特徴とする請求項１０記載の
    合成構造パネルの形成方法。 １３、主コアのテーパ作業の後であって周縁コアのテー
    パ作業の前に、隔壁を第１周縁圧力面上に配置したこと
    を特徴とする請求項１０記載の合成構造パネルの形成方
    法。
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