(57)【要約】  本発明は、非平面部材（１）及びこの非平面部材の片側に結合される平面外皮（１１）からなる静荷重を支持するのに使用するための複合構造コンポーネント及びこの複合構造コンポーネントを製造する方法に関する。非平面部材（１）は、シートの形態であり、シートは、シートの中間平面の表側及び裏側で延びるほぼ同様な所定形状の交互に並ぶ表側突出部（３）及び裏側突出部（５）を形成するように非平面部材のシートの両面から延びる突出部のパターンを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートの少なくとも片面から延びる突出部のパターンを有するシートの形態の非平面部材と、この非平面部材の片側に結合される平面外皮とからなる静荷重を支持するのに使用するための複合構造コンポーネント。
【請求項２】
コンポーネントのパラメータは、高い荷重支持能力及びせん断に対する高い抵抗をもたらすために、各突出部の形状、シート及び又は外皮の材料、シート及び又は外皮の厚さ、非平面部材と外皮との結合特性、及び、非平面部材と外皮との接触の量、からなる群から選択される、請求項１記載の複合構造コンポーネント。
【請求項３】
平面外皮は、非平面部材のシートの片面から延びる突出部のすべて或いは少なくとも８０％に取り付けられる、請求項１又は請求項２記載の複合構造コンポーネント。
【請求項４】
突出部は、非平面部材の面積の少なくとも８０％になり、実質的な面積を突出部の間に残さない、請求項１乃至３のいずれか１項記載の複合構造コンポーネント。
【請求項５】
突出部は、表側突出部及び裏側突出部を形成するように非平面部材のシートの両面から延びる、請求項１乃至４のいずれか１項記載の複合構造コンポーネント。
【請求項６】
交互に並ぶ表側突出部及び裏側突出部のパターンを有する、請求項５記載の複合構造コンポーネント。
【請求項７】
平面外皮は、アルミニウム、アルミニウムが主成分である合金、或いは、ポリカーボネート又はポリアミドのような熱可塑性樹脂からなる群から選択される材料で形成される、請求項１乃至６のいずれか１項記載の複合構造コンポーネント。
【請求項８】
非平面部材のシートは、アルミニウム、アルミニウムが主成分である合金、或いは、ポリカーボネート又はポリアミドのような熱可塑性樹脂からなる群から選択される材料で形成される、請求項１乃至７のいずれか１項記載の複合構造コンポーネント。
【請求項９】
シート材のブランクを準備するステップと、
ブランクを、シートの少なくとも片面から延びる突出部のパターンを有する非平面部材に変形させるステップと、
平面外皮を非平面部材の片側のみに結合するステップと、
を有する複合構造コンポーネントを製造する方法。
【請求項１０】
シート材のブランク及び平面外皮を２つの隣接したロールで準備するステップと、
ブランク及び外皮を同時に解くステップと、をさらに有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
平面外皮を非平面部材にはんだ付けするステップをさらに有する、請求項９又は請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
構造コンポーネントを高温で陽極処理するステップをさらに有する、請求項９乃至１１のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、限られるわけではないが、ビルディングなどの建築物の支持構造体として使用するための複合構造コンポーネントに関する。
【背景技術】
【０００２】
標準的な複合コンポーネントは、コアを２つの外皮の間に挟んで形成されている。しかしながら、そのような複合コンポーネントの製造は、時間を浪費し且つ高価なものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、改良された複合構造コンポーネントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、静荷重を支持するのに使用するための複合構造コンポーネントが提供され、この複合構造コンポーネントは、その少なくとも片面から延びる突出部のパターンを有するシートの形態をなす非平面部材と、この非平面部材の片側に結合される平面外皮と、からなる。
かくして、構造は、標準的な複合コンポーネントに比べて簡単化される。
【０００５】
突出部のパターン及びパラメータは、高い荷重支持能力を提供し、且つ、特にせん断に抵抗する剛性の構造コンポーネントを提供するように選択される。選択すべきパラメータは、各突出部の形状、シート及び又は外皮の材料、シート及び又は外皮の厚さ、非平面部材と外皮との結合の特性、及び、非平面部材と外皮との接触の量、からなる群から選択される。結合及び接触領域の特性は、重要なパラメータであることは明らかである。
【０００６】
平面外皮を非平面部材に結合することによって、非平面部材のねじり剛性及びせん断抵抗が、大きく改善される。複合材のねじり剛性及びせん断強さがコンポーネント部品の合計よりも非常に大きい（例えば、少なくとも１００％大きい）相乗効果がある。
【０００７】
平面外皮は、非平面部材のシートの片面から延びる突出部のすべて或いはほとんど、例えば、少なくとも８０％に取り付けられる。平面外皮は、溶接、或いは、接着剤、例えば、ポリウレタン又はエポキシの接着剤を使用して取り付けられる。
【０００８】
選択的に適用される突出部のパラメータは、高さ、直径、断面、材料、及び、突出部の他の特性を含む。突出部は、すべて同じ形状でもよく、或いは、変形例として、高さ、形状、或いは、所望ならば他のパラメータが異なるものでも良い。突出部は、例えば、ドーム状、ピラミッド状、或いは、切頭円錐形である。突出部は、好ましくは、非平面部材と外皮との間の接触面積が最大になるような平らな頂面を有する。変形例として、突出部は、丸い頂面を有しても良い。
【０００９】
各突出部は、中空であり、中間平面に平行に延びる平らな端面を有する。中間平面は、平らか、或いは、湾曲している。傾斜領域は、その傾斜領域の最大の傾斜の位置で、中間平面に対し、１５度乃至９０度の角度、好ましくは、２５度乃至６０度の角度である。最大の傾斜の位置は、隣接した表側突出部及び裏側突出部のそれぞれの中心の間の中程に現れる。
【００１０】
パターンは、突出部が、非平面部材の領域（面積）の少なくとも８０％になり、実質的な領域（面積）を突出部の間に残さないように、選択される。非平面部材のシートの両面から延びる突出部、即ち、表側突出部及び裏側突出部を形成する突出部であっても良い。最大の傾斜の位置は、隣接した表側突出部と裏側突出部との間の中程に現れる。非平面部材は、傾斜領域の或る表側のピークから隣接する裏側のピークへの滑らかな移行部を有する。突出部は、中間平面の２つの方向に交互になるように配置される。
【００１１】
パターンは、突出部間のピッチ、即ち、シートの同一平面から延びる２つの突出部間の距離を変えることによって適応される。パターンは、あらゆる裏側突出部に隣接して同じ或いは異なる数の表側突出部があるように、適応される。交互に並ぶ表側突出部及び裏側突出部のパターンがある。パターンは、せん断強さに影響を及ぼす。しかしながら、平面外皮と非平面部材との接触面積、及び、突出部の密度のようなパラメータは、せん断強さにとって、より重要である。それにもかかわらず、突出部外形は、スラッピーセル（sloppy cell）が、より容易にせん断されるので、重要である。
【００１２】
非平面部材及び平面外皮は、同じ材料でつくられても良く、或いは、異なる材料でつくられても良い。材料は、アルミニウム、アルミニウムが主成分である合金、或いは、ポリカーボネート又はポリアミドのような熱可塑性樹脂からなる群から選択される。変形例として、他の金属或いは金属合金を使用しても良い。
【００１３】
複合構造コンポーネントを製造する方法は、シート材のブランクを準備するステップと、シートの少なくとも片面から延びる突出部のパターンを有する非平面部材に変形させるようにブランクに作用するステップと、平面外皮を非平面部材に結合するステップと、を有する。かくして、非平面部材は、三次元形態になり、シートの中間平面の前と後で延びる表側突出部及び裏側突出部のパターンを有する。突出部のパターン及び特性は、非平面が、２つの機能性を有し、且つ、コアと第２の外皮の両方として作用するように、選択される。
【００１４】
ブランク及び平面外皮は、隣接したロールで提供され、同時に解かれる。
変形させるステップは、プレス作業を含む。固体潤滑剤が、プレスを容易にするために、型とシートとの間で使用される。固体潤滑剤は、薄いプラスチックであっても良い。平面シートは、はんだ付け、溶接、或いは、接着層の使用によって結合される。構造は、高温で陽極処理される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の特定な実施形態を、例示として、添付図面を参照して、以下に詳細に説明する。
図１は、複合構造コンポーネントを示し、この複合構造コンポーネントは、交互に並ぶ表側突出部３及び裏側突出部５のパターンを有し、表側突出部３及び裏側突出部５の間にほぼ平らな領域のない非平面部材１を有する。突出部は、ほぼ平らな頂部７を有する切頭円錐形である。各突出部は、２０ｍｍの高さを有し、且つ、１５ｍｍの直径を有する平らな頂部を有する。ピッチ、即ち、シートの同一面から延びる２つの突出部の間の距離は７０ｍｍである。非平面部材１は、外皮を形成する平面外皮１１に結合されている。
【００１６】
概算では、平面外皮１１が、屈曲抵抗を５倍増大させることを示す。抵抗のさらなる増大は、突出部の密度を増大させることによって、或いは、非平面部材と外皮との間の接着レベルを増大させることによって、或いは、非平面部材又は外皮の材料の適切な選択によって、得られる。
抵抗の５倍の増大は、変形例として、２つの非平面部材を互いに積み重ねることによって得られるが、より複雑な構造をもたらす。非平面部材１を、２つの平面外皮間に挟むことは、屈曲抵抗の増大を２倍にする。しかしながら、上述したように、単一の平面外皮１１の付加は、抵抗の十分な増大及び、挟み込み構造に比べシンプルな構造を与える。
【００１７】
図２は、各突出部３、５が傾斜領域を有することを示し、傾斜領域では、非平面部材１が、傾斜領域の最大の傾斜位置で中間平面９に対しておよそ４５度の角度θに傾けられている。図２に示すように、中間平面９は、非平面部材の位置を突出部が平らにされた状態で局所的に表す仮想平面である。
【００１８】
図３は、変形例による複合構造コンポーネントを示し、この複合構造コンポーネントは、平面外皮１１に結合された非平面部材２１を有する。非平面部材は、表側突出部２３及び裏側突出部２５が異なる寸法を有すること以外は、図１に示すものとほぼ同様である。図３では、表側突出部２３及び裏側突出部２５の両方は、３０ｍｍの高さを有し、且つ、１０ｍｍの直径を有する平らな頂部２７を有する。ピッチは５０ｍｍであり、各突出部は、中間平面に対しておよそ２６．５度の角度θに傾むけられた傾斜領域を有する。
【００１９】
図４、図５ａ、図５ｂ及び図５ｃは、図１又は図３の実施形態で使用された非平面部材３１を概略的に図示する。非平面部材３１は、交互に並ぶ表側突出部３３及び裏側突出部３５のパターンを有し、表側突出部３３及び裏側突出部３５の両方は、ほぼ平らな頂部３７を有する切頭円錐形である。
【００２０】
パターン及び突出部の特性は、以下の表から選択される。
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【００２１】
かくして、表に示すように、各突出部の高さは、７．５ｍｍから３０ｍｍまで変わり、各平らな頂部の直径は、３．１２５ｍｍから２２．５ｍｍまで変わる。角度は、１４度から５１．３４度の間で変わる。非平面部材の形状の選択には融通性があることは明らかである。
【００２２】
図６ａ及び図６ｂは、非平面部材３１と平面外皮１１との間の結合部１３を示す。図６ａでは、結合部１３は、裏側突出部３５の平らな頂部３７だけになる。図６ｂでは、結合部１３は、平らな頂部３７と、突出部３５の湾曲側のわずかな部分の両方になるように広げられている。両方の実施形態では、結合部１３は、接着剤、例えば、ポリウレタン又はエポキシの接着剤であり、或いは、溶接でも良い。
【００２３】
図７は、本発明による構造コンポーネントを製造するためのシステムを示し、図８は、以下に示す製造方法のステップを示す。
ａ）２つの隣接したロール４４から金属シート４０、４２を解く、
ｂ）第１の金属シート４２を機械４６例えばマングルに送り込み、例えば図１乃至図６ｂに示すような非平面部材４８を形成し、
ｃ）第２の金属シート４０及び非平面部材４８を、矢印で概略的に指示したはんだ付けステーション５０ではんだ付けすることにより接合し、複合構造を形成する。第２の金属シート４０は、非平面部材４８の片面の平面外皮を形成する。変形例として、はんだ付けステーション５０は、溶接ステーション、又は、第２の金属シート４０と非平面部材４８との間の接着層（次いで、例えば熱或いは圧力によって活性化される）を加える機械で置き換えられても良い。
ｄ）次いで、選択的に、構造体は、高温で陽極処理される。
【００２４】
提案した構造コンポーネントの利点は、以下の通りである。
１）材料を、コンポーネントが、先行の構造コンポーネントと比較して安価であるように選択出来る。
２）材料を、コンポーネントが耐水性であるように選択出来る。
３）材料を、コンポーネントが、断熱材或いは遮音材としても機能するように選択出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による、非平面部材を含む第１の構造の斜視図である。
【図２】図１に示す構造体の側面図である。
【図３】本発明による第２の構造体の斜視図である。
【図４】図１又は図３の非平面部材の略斜視図である。
【図５ａ】図４の斜線部分の側面図である。
【図５ｂ】図４のＡ−Ａ線に沿って見た断面図である。
【図５ｃ】図４の一部の略平面図である。
【図６ａ】図１又は図３の構造体の一部の断面図である。
【図６ｂ】図１又は図３の構造体の一部の断面図である。
【図７】本発明による構造体を製造するためのシステムの概要図である。
【図８】図７のシステムを使用して構造体を製造する方法のステップを示すフローチャートである。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年3月20日(2004.3.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非平面部材及びこの非平面部材の片側に結合される平面外皮からなる静荷重を支持するのに使用するための複合構造コンポーネントにおいて、
非平面部材は、シートの形態であり、シートは、シートの中間平面の表側及び裏側で延びるほぼ同様な所定形状の交互に並ぶ表側突出部及び裏側突出部を形成するように非平面部材のシートの両面から延びる突出部のパターンを有することを特徴とする複合構造コンポーネント。
【請求項２】
コンポーネントのパラメータは、高い荷重支持能力及びせん断に対する高い抵抗をもたらすように、各突出部の形状、シート及び又は外皮の材料、シート及び又は外皮の厚さ、非平面部材と外皮との結合特性、及び、非平面部材と外皮との接触の量、からなる群から選択される、請求項１記載の複合構造コンポーネント。
【請求項３】
平面外皮は、非平面部材のシートの片面から延びる突出部のすべて或いは少なくとも８０％に取り付けられる、請求項１又は請求項２記載の複合構造コンポーネント。
【請求項４】
突出部は、非平面部材の面積の少なくとも８０％を覆い、実質的な面積を突出部の間に残さない、請求項１乃至３のいずれか１項記載の複合構造コンポーネント。
【請求項５】
平面外皮は、アルミニウム、アルミニウムが主成分である合金、或いは、ポリカーボネート又はポリアミドのような熱可塑性樹脂からなる群から選択される材料で形成される、請求項１乃至４のいずれか１項記載の複合構造コンポーネント。
【請求項６】
非平面部材のシートは、アルミニウム、アルミニウムが主成分である合金、或いは、ポリカーボネート又はポリアミドのような熱可塑性樹脂からなる群から選択される材料で形成される、請求項１乃至５のいずれか１項記載の複合構造コンポーネント。
【請求項７】
シート材のブランクを準備するステップと、
ブランクを非平面部材に変形させるステップと、
平面外皮を非平面部材の片側のみに結合するステップと、
を有する複合構造コンポーネントを製造する方法において、
非平面部材が、シートの中間平面の表側及び裏側で延びるほぼ同様な所定形状の交互に並ぶ表側突出部及び裏側突出部を形成すべく非平面部材のシートの両面から延びる突出部のパターンを有するように、ブランクを変形させることを特徴とする方法。
【請求項８】
シート材のブランク及び平面外皮を２つの隣接したロールで準備するステップと、
ブランク及び外皮を同時に解くステップと、をさらに有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
平面外皮を非平面部材にはんだ付けするステップをさらに有する、請求項７又は請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
構造コンポーネントを高温で陽極処理するステップをさらに有する、請求項７乃至９のいずれか１項記載の方法。
【国際調査報告】
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