JPS6125536B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、点状に荷重を案内するために表面材
間に設けた少くとも１個の強固な中心材と、この
中心材から放射状に出発し、表面材に対して実際
に垂直に配設したウエブとを有する上表面材およ
び下表面材とこれらの表面材間に配置された心材
とからなるサンドイツチ構造体、特に太陽電池を
貼付部分な衛星パネル用の力の伝達要素に関す
る。

この種の周知の力の伝達要素（ドイツ連邦共和
国第2336541号公開公報）は、サンドイツチ構造
体の内側に碇着されていて、サンドイツチ構造体
の滑らかな表面の輪郭を肉厚化或いは他の変形を
生じることなく、点状に導入される応力を出来る
だけ均一に分配するものでなければならず、その
ため力の導入位置から扇形状に背馳する条片状の
ウエブから成り、サンドイツチ構造体を製造する
際に、表面材を接着する以前に、力の導入要素の
輪郭に相応する心材――大抵は軽金属―ハニカム
心――の凹所内に挿入され、この凹所はウエブ間
の空所内で充填材、例えば硬質発泡体で充満され
る。補強するために、表面材の内側のウエブを設
けた範囲に補強板、いわゆるドプラーが設けられ
ている。しかしこの周知の力の伝達要素の組込み
は、サンドイツチ構造部分がその製造に問題がな
いのに比べて、作業コストが高く、力の伝達要素
の外側範囲に沿い荷重を勘案してウエブを分配す
る際、中心材で区画される範囲においてウエブの
厚みが過大となり、材料と重量が累積する。

これに対し、本発明は、局所的な寸法が過大と
なることなく、サンドイツチ構造体の比重を出来
るだけ小さくして、点状にサンドイツチ構造体に
作用する荷重の部分的な過負荷を伴うことのない
一様な配分が保証されるように上記周知の力の伝
達要素を改善することを課題とする。

この課題を解決するために、周知の力の伝達要
素において本発明は次の点を特徴とする。即ち、
中心材を囲繞する心材の部分範囲に延在していて
かつこれらの部分範囲と面で接着されたウエブ
が、ウエブの数が中心材からの半径方向での間隔
の増大に伴つて増加するように分枝されているこ
とを特徴とする。

本発明による力の伝達要素にあつては、スラス
トに強いウエブは表面材間以外にもウエブ間に一
体的に延在する心材内に直接埋設され、この心材
と面で接着されている。このことは一方では製造
を簡単にする。なぜなら心材内に力の伝達要素を
挿入した後の中空空間の後の発泡処理を必要とし
ないからである。しかも特に、作用するスラスト
及び横力が大きな接着面に沿い直接ウエブから心
材に伝達されるという利点も伴う。この構成は、
力の導入位置から分岐するウエブ本体と共に、力
の伝達要素により区画された面領域全体に亘り表
面材、特に又心材を強く所定の如く負荷すること
を保証し、その際力の導入位置の範囲で、ウエブ
の数を多くするだけで、強度的に何ら役に立たな
いウエブの材料を増やす必要はない。本発明によ
る力の伝達要素はサンドイツチ構造体の一体的構
造部分を形成し、このサンドイツチ構造体の構造
と強度はウエブ間でも失われることはなく、かつ
そこでウエブ構成が分岐によつて行われているこ
とにより、またこれにより行われる一様な力の流
れ配分により、点状に作用する荷重の導入のため
に完全に利用される。この荷重と材料に良く適合
したかつ同時に特に重量を極端に軽減した構造様
式により、本発明による力の伝達要素はサンドイ
ツチ構造と関連して、航空機、宇宙船、特に通信
用衛星の太陽発電に利用でき、この場合、力の伝
達要素を内蔵させることにより太陽電池を貼り付
けることの可能な面のロスを可能な限り僅かに
し、しかもサンドイツチ構造体の比重を著しく大
きくすることなく高い荷重、特に高い横力を導入
することができる。

本発明の有利な構成において、合目的に中心材
は心材の境を接する壁部分に面で接着されてい
て、これにより力の伝達要素からサンドイツチ構
造体への力の伝達が改善される。材料節約、特に
重量を大きく低減することに関連して、ウエブの
横断面は力の流れの局所的な減少に相応して外方
向に減少し、その際特に、それぞれの分枝位置で
分枝されていないウエブ部分の壁の厚みを、この
未分枝部分から分枝するウエブ部分の壁の厚みの
合計に等しくし設定されている。一様な、重量を
軽減しかつ幾何学的に特に望ましいウエブの分枝
は、相互に相応した分枝位置又は個々のウエブの
外端が、中心材に対して対称の多辺形の頂点に来
るように設定することによつて達せられる。

強度が強いことの理由からと熱膨脹係数が異る
ことによる熱応力の発生を防ぐために、中心材と
これに固定したウエブは、合目的に表面材と同等
の高い強度の材料から構成され、製造上および強
度的に有利であるように、中心材とウエブとが一
体的構造体として構成されている。

特に合目的な材料の選択と材料に則応した力の
伝達要素の構成は、ウエブをウエブの長手方向に
±45゜で傾斜した交差した繊維配列を有する繊維
結合材から形成し、それぞれのウエブがその外端
から中心材の周部分一体にわたつて接着されて隣
接したウエブの外端にまで連続的に延在した交差
繊維配設を有する繊維層を少くとも１つ有してい
ることによつて達せられる。このことは製造技術
的にも強度的にも利点がある。

本発明の特に他の有利な構成により、中心材を
繊維結合材から構成し、この繊維結合材は、少く
とも１つの荷重導入孔又はブツシユを収容し、孔
の軸方向に一方向性を有する繊維配列を有する内
側繊維層と、この内側繊維層を囲繞し、第二の繊
維層とを有している。同様に一方向性の、しかし
孔の周方向では本質的に内側繊維層の繊維に対し
垂直に指向している繊維配列を有している。この
ことにより、中心材にその孔又はブツシユ内に挿
入した力の伝達軸から伝達される軸方向の予張力
或いは振動力が内側繊維層により吸収され、他方
第二の周方向で走る繊維層は内側繊維層の破壊を
防ぎかつ長孔を形成する際、ブツシユ又は軸を押
ばめする際又は一方では繊維結合材の、他方では
ブツシユ又は軸の熱膨脹係数が異ることにより生
じる半径方向の押圧力を吸収する。組立ての理由
から、荷重の導入孔を合目的に表面材の面に対し
て直角に延在させ、サンドイツチ構造部分を接着
した後に中心材とウエブを含めて製造でき、この
ことにより力の伝達要素を組立てる際の許容誤差
を簡単に均衡することができる。

表面材内に長手方向の応力が部分的に生じない
ようにするため、補強板、いわゆるドプラーを、
一方では表面材の内面間に他方では中心材、ウエ
ブ及びこの間に配置された心材領域に挿入接着す
る。本発明による力の伝達要素により生じる望ま
しい力の流れの分配により、補強板を、本発明に
よる優れた構成により、ウエブの中心材から見て
第一の分枝位置により限定された円形又は多角形
の面範囲を介してのみ延在させるのみで充分であ
る。この点は、外側のウエブまで達している通常
のドプラーに比べて著るしい重量の軽減をもたら
す。この場合、ウエブと心材に接着する前、補強
板の大きさと厚みに対応した段付きのへこみを設
け、これにより補強板をへこまして設けかつ全体
の部材を一つの作業工程で接着することが可能で
ある。

本発明による力の伝達要素は、サンドイツチ構
造体の内側領域に設けた際一つ或いは多数の中心
材に関して完全に対称の形状の立体形を有してい
る一方、表面材が一般に長手リブ或いは長手ベル
トで補強されているサンドイツチ構造体の外縁に
設けた際合目的に部分対称的に形成され、組込み
位置でサンドイツチ構造体の外縁により区画され
る扇形の面を被い、その際中心材が、補強板を介
在させることなく、サンドイツチ構造部分の縁強
化された表面材間に直接固定されている。

次に実施例を示した図面により本発明を詳細に
説明する。

第１図には、太陽電池を貼付け可能な通信衛星
用サンドイツチパネル２を示していて、このパネ
ルは、交差した繊維方向の炭素繊維材料から成る
上下表面材４，６と、これらの表面材４，６間に
接着された低比重の、例えば16Kg／m³のアルミニ
ウムハニカム心の様式の心材８とから成る。パネ
ル２の外縁では、表面材４，６は相互に向き合つ
た内面で、第１図に点線で示したベルトの長手方
向で一方向性の繊維方向を有している長手ベルト
により強化され、縁材１０を備えている。繊維の
方向はそれぞれの図面に斜線又は矢印で示してい
る。

パネル２内には、可能な限り太陽電池を貼付け
可能な面の損失を少くしてパネル縁から離れた４
つの位置１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃおよび１２Ｄで
点状に長手方向力、曲げモーメント及び特に大き
な横力（1700Nまでの）を導入する。

この目的で、それぞれの力の導入位置１２にお
いて、表面材４，６間で第２〜４図に詳しく図示
した力の伝達要素１４がパネル２内に接着されて
いる。

第２図に示したように、力の伝達要素１４は横
断面で実際に４角形の中心材１６から成り、この
中心材１６の４つの頂点からウエブ１８が半径方
向で外方に延在しており、このウエブ１８は分枝
位置２０で２つのウエブ部分２２Ａと２２Ｂに分
枝しており、これらのウエブ部分２２Ａ，２２Ｂ
はウエブ１８の長手方向に対して外方に45゜傾斜
して延在している。全てのウエブ１８はそのウエ
ブ部分２２Ａ，２２Ｂを含めて同一に形成されて
いて、従つて外側のウエブ端２４は中心点として
の中心材１６を含む正８角形の頂点に位置する。

力の伝達要素１４は同様に炭素繊維材から成る
一体的構造部分であり、もちろん、局所的な負荷
に相応する異つた範囲には異つた繊維配列を有し
ている。中心材１６は差当り未だ孔が開けられて
いない繊維層２６を有しており、この繊維層に
は、パネル２と力の伝達要素１４を接着した後外
側から、表面材４，６をその面延長部に対して直
角に貫通した長孔２８（第４図）が、図示してい
ない力の導入軸又は孔２８に押ばめされたチタン
ブツシユを収容するため穿孔されている。この内
側繊維層２６は中心材１６もしくは長孔２８の軸
方向に一方向性の繊維配設を有している。繊維層
２６は別の繊維層３０により囲繞されており、こ
の繊維層３０内で繊維が中心材１６の周方向に延
在している。即ち、内側繊維層２６の繊維方向に
対して直角に位置面内に延在している。これは第
２図において矢印で、第３、４図において斜線で
示されている。ウエブ１８，２２Ａ，２２Ｂはウ
エブの長手方向に対し±45゜の傾斜で交差した繊
維配列を有している。ウエブ部分２２Ａ，２２Ｂ
は、それぞれ繊維層３２Ａ，３２Ｂからなり、こ
れらの繊維層は分枝位置２０で合体し、一緒にな
つてウエブ１８を形成しており、従つてウエブ１
８はウエブ部分２２Ａと２２Ｂの２倍の壁厚を有
することになり、再び中心材１６の角部で分岐
し、次いで中心材１６の周部分と接着されて、直
接隣接したウエブ１８内をウエブ部分２２Ａ，２
２Ｂの外端２４に達するまで一貫して延在してい
る。これは繊維層３２Ａとして第２図の下側に示
されている。

表面材内に長手方向の応力が部分的に生じるこ
とを防ぐために、力の伝達要素１４の上下側に、
分枝位置２０に達する円形の補強板３３，３４、
いわゆるドプラーが接着されていて（第２図の点
線）、この補強板３３，３４は同様に交差した繊
維配列を有する表面材４，６と同一の繊維結合材
から成り、力の伝達要素１４の対応するへこみ３
６，３８内に挿入される。

力の伝達要素１４の組込みは、第３図に説明し
た様式で、サンドイツチパネル２の製造と同時に
実施される。この場合、先ずハニカム心材８に力
の伝達要素１４の意図した組込み位置で、ドプラ
ー３３，３４の大きさと壁厚に相応するへこみ４
０，４２を形成し、次いで力の伝達要素１４をハ
ニカム心材８に取付け、その後ハニカム心材か
ら、ウエブ１８，２２Ａ，２２Ｂ及び中心材１６
に沿つてスリツト（ハニカム心材８のスリツト４
４）を形成し、中心材１６に相応する心材８の部
分を取除く。次いで、力の伝達要素１４をハニカ
ム心材８内に挿入し、この際押開かれたハニカム
心材８のセルはウエブ１８，２２Ａ，２２Ｂ及び
中心材１６の側面に押圧し、ドプラー３３，３４
が力の伝達要素１４もしくはハニカム心材８のへ
こみ３６〜４２内に挿着される。表面材４，６を
載置させた後、全体構造は圧力と熱の作用の下で
唯一つの作業工程で、表面材４，６にドプラー３
３，３４と同様ハニカム心材８もしくは力の伝達
要素１４に向いた内面に、膜状の接着剤を塗布
し、力の伝達要素１４にハニカム心材８で区画さ
れた中心材１６とウエブ１８，２２Ａ，２２Ｂの
側面に熱の作用で硬化し、ハニカム心材８の区画
されたセルを力の伝達要素１４の外面に固定する
スプライス接着剤を塗布するようにして、一体構
造に接着される。この工程は、ハニカム心材８と
力の伝達要素１４間の境界範囲において斜線によ
り示されている。この様にして製造されたパネル
２内には、力の導入位置１２Ａ，１２Ｂ，１２
Ｃ，１２Ｄで上述の様式で、力の伝達要素１４の
内側の繊維層２６の範囲でパネル２を貫通した長
孔２８が、実際に表面材４，６の面延長部に対し
て垂直方向で穿孔され、この（図示していない）
孔内に、例えばチタンから成る荷重導入ブツシユ
が押ばめされる。

第５図による力の伝達要素は第１図〜第４図に
よる実施例と根本的に同じ構造様式を有してい
る。この図面において同じ部材は同じ符号で、し
かし位を100番代に進めて附した。伝達要素１１
４は点状に力を案内するために、サンドイツチ構
造体の外縁に組込まれており、相応して部分対称
に形成されている。その際ウエブ１１８，１２２
Ａ，１２２Ｂはサンドイツチ構造部分の外縁によ
り区画された扇形の面を越えて延び、中心材１１
６はドプラーを介在させることなくサンドイツチ
パネルの上下表面材の強化された点線で示した長
手ベルト間に直接固定されていて、一方同様点線
で示した上下ドプラーは内側のウエブ部分１１８
を中心材１１６の外側で分枝位置１２０までおお
つている。ウエブ１１８はウエブ部分１２２の２
倍の壁厚を有していて、その繊維層は、この実施
例でもウエブ１１８と中心材１１６の周領域を越
えて一貫して直接隣接したウエブ１１８に、そし
てその分枝位置１２０から相応するウエブ部分１
２２Ａ，１２２Ｂの外側ウエブ端まで延在してい
る。これは中心材１１６を３面で囲繞している繊
維層１３２Ａとして示されている。半対称のウエ
ブ配設は、分枝位置１２０でベルトの長手方向に
延在するウエブから出発するウエブ部分１２２Ａ
がウエブ１１８の長手方向に更に延在し、――第
一の実施例におけると同様に――内側ウエブ１１
８の長手方向に対して45゜の傾斜してはいない。
サンドイツチパネルを一つの頂点に設けた際、ウ
エブ１１８，１２２Ａ，１２２Ｂが90゜の扇形の
面にわたつて分配されるようにウエブのパターン
が変えられる。他には、力の伝達要素１１４は第
１図〜第４図による力の伝達要素と同様に製造さ
れ、パネルに組込まれる。

第６図――第１図による実施例に相当する部分
は同じ参照符号で、しかし、位を200番代にすす
めて示した――による力の伝達要素は、パネルの
外縁から離れた位置で点線で示したドプラーを含
めて第３図により説明した様にサンドイツチ体の
表面材とハニカム心材間に組込まれる。この場
合、２個の隣合つた、それぞれ長孔２２８Ａ，Ｂ
を有する中心材２１６Ａ，２１６Ｂを含み、長孔
２１６Ａ，２１６Ｂは２倍の壁厚のウエブ２１８
により相互に結合されている。このウエブ２１８
は２個の繊維層からなり、これらの繊維層は、両
方の中心材２２８Ａ，２２８Ｂの外周の一部と隣
接ウエブ１１８にわたつて延在し、分枝位置２２
０からそれぞれ相応するウエブ部分２２２Ａ，２
２２Ｂを形成している。第６図によるウエブのパ
ターンは、ウエブ２１８が――第一の実施例にお
けるように――中心材２１６Ａ，２１６Ｂの角か
ら延在しており、これが結合ウエブ２１８により
間隔が保持されている点を例外として、第５図に
示したウエブ配設の倍の配設に構成されている。
力の伝達要素２１４の取付けと組込みは、第１図
〜第４図による実施例の場合と同様である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による力の伝達要素を有するサ
ンドイツチパネルの第１実施例の平面図であり、
第２図は第１図の部分拡大図であり、第３図は第
２図の断面線３―３を示す詳細断面図であり、第
４図は第３図の部品の接着を示す断面図であり、
第５図はサンドイツチ構造体の縁への取付けを示
す力の伝達要素の平面図であり、第６図は別の実
施例を示す平面図である。 ４，６…表面材、８…心材、１６，１１６，２
１６…中心材、１８，２２，１１８，１２２，２
１８，２２２…ウエブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 点状に荷重を案内するために表面材間に設け
   た少くとも１個の強固な中心材と、この中心材か
   ら放射状に出発し、表面材に対して実際に垂直に
   配設したウエブとを有する上表面材および下表面
   材とこれらの表面材間に配置された心材とからな
   るサンドイツチ構造体、特に太陽電池を貼付可能
   な衛星パネル用の力の伝達要素において、中間材
   １６，１１６，２１６を囲繞する心材８の部分範
   囲に延在していてかつこれらの部分範囲と面で接
   着されたウエブ１８，２２，１１８，１２２，２
   １８，２２２が、ウエブの数が、中心材からの半
   径方向での間隔の増大に伴つて増加するように分
   枝されていることを特徴とする力の伝達要素。 ２ 中心材１６，１１６，２１６も、心材８の境
   を接する壁部分と面を以て接着されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の力の伝
   達要素。 ３ 分枝位置２０，１２０，２２０各々において
   分枝されていないウエブ部分１８，１１８，２１
   ８の壁厚が、この部分１８，１１８，２１８から
   出発するウエブ部分２２Ａ，２２Ｂ；１２２Ａ，
   １２２Ｂ；２２２Ａ，２２２Ｂの肉厚の合計に等
   しいことを特徴とする特許請求の範囲第１項或い
   は第２項に記載の力の伝達要素。 ４ それぞれのウエブ１８，２２，１１８，１２
   ２，２１８，２２２の相互に対応した分枝位置２
   ０，１２０，２２０もしくは外側端２４，１２
   ４，２２４が中心材１６，１１６，２１６に対し
   て特に規則正しく対称的な多辺形の端点にあるこ
   とを特徴とする特徴とする特許請求の範囲第１項
   から第３項までのいずれか一つに記載の力の伝達
   要素。 ５ 中心材１６，１１６，２１６と、この中心材
   １６，１１６，２１６に固定されたウエブ１８，
   ２２，１１８，１２２，２１８，２２２が表面材
   ４，６と同等の材料から成ることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか一
   つに記載の力の伝達要素。 ６ 中心材１６，１１６，２１６とウエブ１８，
   ２２，１１８，１２２，２１８，２２２とが一体
   構造体として形成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか一
   つに記載の力の伝達要素。 ７ ウエブ１８，２２，１１８，１２２，２１
   ８，２２２がウエブ長手方向に対して±45゜の傾
   斜角度の交差した繊維配列を有する繊維結合材か
   ら成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項か
   ら第６項までのいずれか一つに記載の力の伝達要
   素。 ８ それぞれのウエブ１８，２２，１１８，１２
   ２，２１８，２２２がその外側端２４，１２４，
   ２２４から連続して中心材１６，１１６，２１６
   の周部分にわたつて接着されて隣接ウエブの外端
   まで延在していてかつ交差した繊維配列を備えて
   いる、少なくとも１つの繊維層３２Ａ，Ｂ；１３
   ２Ａ；Ｂを有していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項から第７項までのいずれか一つに記
   載の力の伝達要素。 ９ 中心材１６，１１６，２１６が、荷重案内孔
   ２８，１２８，２２８もしくはブツシユを少くと
   も１つ収容し、かつ孔の軸方向に一方向性の繊維
   配列を有する内側繊維層２６と、内側繊維層を囲
   繞していて、周方向に内側繊維層の繊維に対し
   略々直角に延在していてかつ一方向性の繊維配列
   を有している第二の繊維層３０とから成ることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項から第２項まで
   のいずれか一つに記載の力の伝達要素。 １０ 荷重案内孔２８，１２８，２２８が表面材
   ４，６の面延長部に対して垂直方向に延在してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載
   の力の伝達要素。 １１ 荷重案内孔２８，１２８，２２８が、サン
   ドイツチ構造体２を接着した後中心材１６，１１
   ６，２１６とウエブ１８，２２，１１８，１２
   ２，２１８，２２２を含めて製造することを特徴
   とする特許請求の範囲第９項或いは第１０項に記
   載の力の伝達要素。 １２ 補強板３３，３４を設け、この補強板が一
   方では表面材４，６の内面と、他方では、中心材
   １６，１１６，２１６、ウエブ１８，２２，１１
   ８，１２２，２１８，２２２およびこれらの間に
   配置した心材に接着されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項から第１２項までのいずれ
   かの一つに記載の力の伝達要素。 １３ 補強板３３，３４が中心材１６，１１６，
   ２１６から見てウエブの第一の分枝位置により区
   画される円形又は多角形の面範囲を越えて延在し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１２項
   に記載の力の伝達要素。 １４ ウエブ１８，２２，１１８，１２２，２１
   ８，２２２と心材８とが接着される以前に補強板
   ３３，３４の大きさと肉厚に相応する段状のへこ
   み３６，３８，４０，４２を有していることを特
   徴とする特許請求の範囲第１２項或いは第１３項
   に記載の力の伝達要素。 １５ 点状に荷重を案内するためにサンドイツチ
   構造体２が縁において扇形に形成されており、そ
   の際扇形面の頂部範囲でサンドイツチ構造体の縁
   部強化された表面材４，６の間に直接固定されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項から
   第１４項までのいずれかの項に記載の力の伝達要
   素。