説明

局所的に補強された積層物

複数の金属層とこれら金属層の間に位置するプラスチック結合層とからなる積層物は、ほぼ連続的に延びる2つの外部金属層と少なくとも1つの内部金属層とを有している。内部金属層の少なくとも1つは、少なくとも1つの開口部を有し、この開口部の位置でこの他の金属層とプラスチック結合層とが薄い厚さの束の形式に互いに取着されている。この積層物の比較的厚い部分は、力の移動のために用いることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ほぼ連続して延びる2つの外部の金属層と少なくとも1つの内部の金属層とを有する、複数の金属層とこれら金属層との間に位置するプラスチックの結合層とからなる積層物に関する。このような積層物は、既知であり、様々な目的のために用いられるパネルで用いられている。特に、航空機産業と宇宙旅行産業とにおいて使用される極めて堅く、強い、軽量のパネルであり得る。このようなパネルは、ボートと車両と容器などのような他の領域にも用いられることができる。
【背景技術】
【0002】
積層物の有利な特性の結果として、前記パネルは、極めて厚さが薄くなり得る一方、固さと強さとに関する必要条件は、まだ満たしている。このことは、特に航空機産業と宇宙旅行産業とにおいて大きな利点となっている。それにもかかわらず、このようなパネルは、また、まさに薄い厚さのために複数の不利な点を有している。これら不利な点は、前記パネルが、枠、芯(stiffener)などのような他の構造部分に固定されている時に特に、現れる。このような固定が行われている位置で力の移動が生じ、この力の移動は、特にリベット又はボルトが用いられる固定方法の場合に応力集中を引き起こし得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
薄い積層物は、このような応力集中を限られた程度にしか吸収できない。したがって、本発明の目的は、比較的軽い重さと良好な機械的な特性のような他の有利な点が、実質的に不都合に影響を受けることなく、枠などに局所的に接続する時に良好な振る舞いを示す上述のタイプの積層物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
この目的は、少なくとも1つの内部の金属層は、少なくとも1つの開口部を有しており、この開口部の位置でこの他の金属層とプラスチックの結合層とが、比較的薄い厚さの束(packet)の形式に互いに取着されているという事実により達成される。
【0005】
開口部を有する金属層は、積層物の中に局所的に厚い部分を形成し、予定されていた構成の中で接続がなされるまさにその点で厚い部分を形成することが好ましい。この厚い部分は、例えば、上で説明したように、枠又は芯がパネルに固定される必要がある点においてであり得る。積層物の比較的に厚い局所的な厚さは、そこで比較的大きい応力集中をもたらし、リベットなどの列から積層物のほかの比較的薄い部分の中へと次第に力が移動していくことをもたらす。
【0006】
関連する金属層の開口部は、最終的な構成に依存して多くの様々なタイプであり得る。特に、この開口部は、周方向には閉じられ得る。
【0007】
この開口部の全表面積は、開口部を設けられている金属層の残りの部分の表面積と同じオーダーの大きさであり得る。さらに、開口部の全表面積は、開口部を設けられている金属層の残りの部分の表面積よりも大きくなり得る。
【0008】
本発明に係る積層物は、様々な方法で構成することができる。開口部を設けられている金属層は、繊維強化されているか、又は、繊維強化されていない結合層の間に位置していることが好ましい。第1の可能性によれば、開口部を設けられた層は、繊維強化プラスチックの結合層のいずれの側にも取着することができ、この繊維強化プラスチックの結合層は、前記開口部の所で中断されることなく連続しており、その場所で互いに取着されている。
【0009】
他の実施の形態においては、開口部を設けられた層は、繊維強化プラスチックの結合層の一方の側に取着することができ、もう一方の側では、繊維強化されていない結合層によりさらなる金属層に取着することができる。開口部の所で、開口部を設けられた金属層に取着されている繊維強化プラスチックの結合層は、前記さらなる金属層に取着されている。
【0010】
金属層の厚さは、1.5mm未満であることが好ましく、0.1mmと0.8mmとの間にあることが好ましい。前記プラスチック結合層は、炭素、アラミド又はガラスを含んでいる繊維を有しうる。前記金属層は、Al、Cu、Mg、Ti、Sc並びに/もしくはこれらの金属の合金を有しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明は、以下で図に示されている多くの例示的な実施の形態を参照して極めて詳細に説明される。
【0012】
図1に示されている積層物は、いくつかの連続した金属層1、2、3と、また、いくつかの連続した繊維強化プラスチック結合層4、5、6とからなっている。図示されている例示的な実施の形態においては、前記繊維強化プラスチック結合層4、5、6は、各々繊維が所望の方向に向いている2つの繊維層7、8からなっている。
【0013】
本発明に係われば、中に開口部10があるさらなる金属層9が、前記金属層2と金属層3との間に設けられている。この開口部10の所で、前記繊維強化プラスチック結合層5、6は、互いに取着されている。開口部の残りの領域は、接着剤11で満たされている。
【0014】
図1の断面図と図3の斜視図とで見ることができるように、金属層9の前記開口部10の所では、くぼんだ部分12がパネルの中に形成されており、比較的厚い縁領域13により囲まれている。これら縁領域13は、例えば、枠と、芯などに対する固定領域として振舞うのに適している。これら枠と、芯などが積層物に固定されるのに用いられるボルト又はリベットは、応力集中が許容レベルに制限されたままになるように、比較的厚い縁領域13で支持されている。前記くぼんだ領域12は、積層物から構成されているパネルの残りの部分を形成し、普通の乱されていないせん断応力と、問題としている構成で起こっているタイプの引張り応力及び曲げ応力を受けるように設計されている。
【0015】
このことは、一方で、前記くぼんだ部分12のおかげでパネルが比較的軽い重さになるという有利な点を生じるが、他方で、パネルは、図3に示されているように、厚くされている縁領域13の位置で他の構成部分に固定されるのに依然として適している。
【0016】
図2の変形例では、積層物は、同様に、3つの連続した金属層1、2、3で構成されている。さらに、2つの連続した繊維強化プラスチック結合層4、6がある。この場合、開口部10を設けられている金属層9は、繊維強化を伴っていない不連続な接着層14により金属層2に取着されている。繊維強化プラスチック結合層6は、前記開口部10の位置でこの下に位置している前記金属層2に取着されている。
【0017】
図3の変形例にほとんど同一である図4の変形例では、開口部10が設けられている金属層9は、繊維強化を伴っていない連続的な接着層14により前記金属層2に取着されている。この場合、繊維強化プラスチック結合層15は、前記開口部10の位置で不連続になっている。
【0018】
本発明が、これら変形例に限定されないという事実は、図5乃至12に示されているさらなる徹底的ではない(non-exhaustive)可能性にから明らかである。これら図では、図1及び図2の実施の形態の層に対応する層は、同じ参照符号により示されている。図5は、不連続な金属層9だけではなく、さらなる不連続な金属層9’も示している。後者の開口部は、くぼんだ部分12の位置で階段状に互いに一列に並んでいる。追加的な金属層9’と中断されている繊維強化結合層15とを別にすると、この変形例は、図2の変形例と同一である。
【0019】
図6の変形例は、追加の中断された金属層9’と2つの中断された繊維強化結合層15、15’とを有している。
【0020】
図7の変形例の場合には、図6の変形例と違って、繊維層15、15’は、それぞれより下に位置している繊維層6、15まで連続されていない。
【0021】
図8の変形例の場合には、外側の金属層3は、繊維強化プラスチック層6に前記くぼんだ部分12のレベルで取着され、繊維強化プラスチック層15に小さな部分に沿って取着されている。この外側の金属層3と第2の中断された金属層9’との間の接続は、繊維強化を伴わない接着層14の形式である。
【0022】
図9の変形例の場合にも、繊維強化を伴わない接着層が存在する。すなわち、2つの中断された金属層9、9’の間に存在する。
【0023】
図10の変形例では、連続している金属層9と、中断されている金属層9と、中断されている金属層9’とは、全て繊維強化を伴わない接着層14、14’により互いに固定されている。
【0024】
図11では、連続した金属層2が、中断された金属層9、9’を分割している。
【0025】
図12は、この場合では、繊維強化プラスチック接着層15が、連続した金属層と中断された金属層9との間に存在するという意味で、図2の変形例と、ほとんど同じである。
【0026】
図13a、図13b、図13c、図13d、図13e、図13fの上面図の変形例は、持ち上がった領域13とくぼんだ領域12との様々なパターンを示している。
【0027】
図14は、多くのくぼんだ四角の部分12を囲んでいる枠組みを備えている積層物の上面図を示している。
【0028】
図15の変形例は、例えば、機体の枠の位置で、又は、翼のリブの位置で、平行な複数の細長いくぼんだ領域12を囲んでいる枠組み13を有する積層物を示している。
【0029】
図16の変形例は、前記枠組み13が、複数の部分、すなわち合わせ目23の位置で互いに近接して置かれている2つの最も外側の部分21、22と、各々合わせ目25、26の位置でそれぞれ枠組みの部分21、22に対して置かれている複数のストリップ24、から構成することができることを示している。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】積層物の第1の実施の形態を通した断面を示している。
【図2】第2の実施の形態を通した断面を示している
【図3】本発明に係る積層物から構成されたパネルの斜視図である。
【図4】積層物のさらなる実施の形態を示している。
【図5】積層物のさらなる実施の形態を示している。
【図6】積層物のさらなる実施の形態を示している。
【図7】積層物のさらなる実施の形態を示している。
【図8】積層物のさらなる実施の形態を示している。
【図9】積層物のさらなる実施の形態を示している。
【図10】積層物のさらなる実施の形態を示している。
【図11】積層物のさらなる実施の形態を示している。
【図12】積層物のさらなる実施の形態を示している。
【図13a】積層物のくぼんだ領域と隆起した領域とを有する様々なパターンを示している。
【図13b】積層物のくぼんだ領域と隆起した領域とを有する様々なパターンを示している。
【図13c】積層物のくぼんだ領域と隆起した領域とを有する様々なパターンを示している。
【図13d】積層物のくぼんだ領域と隆起した領域とを有する様々なパターンを示している。
【図13e】積層物のくぼんだ領域と隆起した領域とを有する様々なパターンを示している。
【図13f】積層物のくぼんだ領域と隆起した領域とを有する様々なパターンを示している。
【図14】積層物のくぼんだ領域と隆起した領域とを有する様々なパターンを示している。
【図15】積層物のくぼんだ領域と隆起した領域とを有する様々なパターンを示している。
【図16】積層物のくぼんだ領域と隆起した領域とを有する様々なパターンを示している。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ほぼ連続に延びている2つの外部金属層(1、3)と、少なくとも1つの内部金属層(2、9)とを有する、複数の金属層(1、2、3、9)と、これら金属層(1、2、3、9)の間に位置しているプラスチック結合層(4、5、6)とからなる積層物において、前記内部金属層(9)の少なくとも1つは、少なくとも1つの開口部(10)を有し、また、この開口部(10)の位置で、この他の金属層(1、2、3)とプラスチック結合層(4、5、6)とは、比較的薄い厚さの束の形に互いに取着されていることを特徴とする積層物。
【請求項2】
前記少なくとも1つの開口部(10)は、周辺方向で閉じられている請求項1に係る積層物。
【請求項3】
前記開口部(10)の全表面積は、開口部が設けられている金属層(9)の残りの部分(13)の表面積と同じオーダーの大きさである前記全ての請求項のいずれか1に係る積層物。
【請求項4】
前記開口部(10)の全表面積は、開口部が設けられている前記金属層(9)の残りの部分(13)の表面積より大きい前記全ての請求項のいずれか1に係る積層物。
【請求項5】
開口部(10)が設けられている前記金属層(9)は、プラスチック結合層の間に位置している前記全ての請求項のいずれか1に係る積層物。
【請求項6】
前記開口部(10)が設けられている前記金属層(9)は、両側がプラスチック結合層(5、6)に取着され、これらプラスチック結合層(5、6)は、前記開口部(10)の位置で中断されずに連続し、その位置で互いに取着されている請求項5に係る積層物。
【請求項7】
プラスチック結合層(5、6)の少なくとも1つは、繊維強化されている前記全ての請求項のいずれか1に係る積層物。
【請求項8】
開口部(10)が設けられている前記金属層(9)は、一方の側で繊維強化プラスチック結合層に取着され、もう一方の側でさらなる金属層(2)に繊維強化されていない結合層(14)により取着されている請求項5乃至7のいずれか1に係る積層物。
【請求項9】
前記開口部(10)の位置で、開口部が設けられている前記金属層(9)に取着されている前記繊維強化プラスチック結合層(6)は、さらなる金属層(2)に取着されている請求項8に係る積層物。
【請求項10】
複数の内部金属層が設けられ、これら内部金属層のうち少なくとも2つは、少なくとも1つの開口部を有し、また、異なる金属層の開口部は、互いを少なくとも部分的に覆っている前記全ての請求項のいずれか1に係る積層物。
【請求項11】
前記開口部は、互いに一列に整列し、共に階段状の狭い部分を形成している請求項10に係る積層物。
【請求項12】
開口部が設けられている前記金属層(9)は、枠組み(13)を形成する前記全ての請求項のいずれか1に係る積層物。
【請求項13】
少なくとも1つの開口部が設けられている金属層の少なくとも1つは、互いに接続されている金属層部分を有している前記全ての請求項のいずれか1に係る積層物。
【請求項14】
金属層の厚さは、1.5mm未満である前記全ての請求項のいずれか1に係る積層物。
【請求項15】
金属層の厚さは、0.1mmと0.8mmとの間にある前記全ての請求項のいずれか1に係る積層物。
【請求項16】
プラスチック結合層は、炭素、アラミド又はガラスの繊維を有している前記全ての請求項のいずれか1に係る積層物。
【請求項17】
前記金属層は、Al、Cu、Mg、Ti、Sc並びに/もしくはこれら金属の合金を有している前記全ての請求項のいずれか1に係る積層物。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【公表番号】特表2007−521159(P2007−521159A)
【公表日】平成19年8月2日(2007.8.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−516995(P2006−516995)
【出願日】平成16年7月2日(2004.7.2)
【国際出願番号】PCT/NL2004/000473
【国際公開番号】WO2005/002845
【国際公開日】平成17年1月13日(2005.1.13)
【出願人】(503269634)ストーク・フォッカー・エーイーエスピー・ビー・ブイ (6)
【Fターム(参考)】