(57)【要約】各場合において、少なくとも１つの外側フランジ（２）と、１つの内側フランジ（３）と、これらのフランジの間に垂直に配置された１つの垂直フランジ（４）とを備える、航空機の外板（５）に設置される窓枠（１）は、繊維補強された熱可塑性材料から製造され、最初に、ウェビング及び熱可塑性材料から半完成部材を製造し、次に、これを成形型で深絞りすることにより、製造される。窓枠（１）は、互いに鍛造される複数のサブストラクチャ（１６−１９）からなり、一方向に走るウェビングからなるコア（１７）を有する。【選択図】図１
2008500230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの外側フランジと、少なくとも１つの内側フランジと、前記少なくとも１つの外側フランジと前記少なくとも１つの内側フランジとの間に垂直に配置された少なくとも１つの垂直フランジとを備え、
航空機構造体とは、前記少なくとも１つの外側フランジを介して接続され、
前記少なくとも１つの内側フランジには、保持される窓要素が取り付けられ、該窓要素は、前記少なくとも１つの垂直フランジを介して保持される、航空機の外板に設置される窓枠であって、前記窓枠（１）は、互いに鍛造され、繊維補強された熱可塑性材料からなる複数のサブストラクチャ（１６−１９）からなる、窓枠。
【請求項２】
前記窓枠（１）は、一方向に走るウェビングからなるコア（１７）を有することを特徴とする請求項１に記載の窓枠。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の窓枠の製造方法であって、ウェビングと熱可塑性材料とからなる半完成部材を準等方性シート材料として製造し、深絞りプロセスで変形することにより、その後で熱可塑性鍛造により結合される複数のサブストラクチャ（１６−１９）を製造する、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００４年８月９日出願の米国特許仮出願第６０／６００，１００号及び２００４年５月２４日出願のドイツ特許出願第１０  ２００４  ０２５  ３７６．５号の優先日の利益を主張し、これらの開示内容を参考資料としてここに援用する。
【０００２】
本発明は、航空機の外板に設置される窓枠に関し、この窓枠は、少なくとも１つの外側フランジと、１つの内側フランジと、これらのフランジに垂直に、また、これらのフランジの間に配置された１つの垂直フランジとを備え、航空機構造体とは外側フランジを介して接続され、内側フランジには保持される窓要素が取り付けられ、この窓要素は、垂直フランジを介して保持される。更に、本発明は、このような窓枠の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
今日製造され、稼動している航空機の殆どでは、アルミニウム製の窓枠が使用され、この窓枠は、鍛造及び形直しにより作成される部材を備える。その部材は、外側フランジと、内側フランジと、これら２つのフランジに垂直に、また、これらのフランジの間に配置された垂直フランジという合計３つの領域に分かれている。窓枠は、典型的には、２列のリベットで、外側フランジの上において、航空機構造体又は航空機の外板と接続される。内側フランジには、窓要素が配置され、この窓要素は、通常、２つのガラスと、その間に配置されてダウンホルダを介してその位置に保持されるシーリングとを備え、このダウンホルダは、垂直フランジと接続される。
【０００４】
このような窓枠は、窓要素を固定するだけでなく、歪みの増大を吸収する機能も有し、この歪みの増大は、荷重を伝達する外板に設けられた、窓用の比較的大きい切欠部の端で起こる。そのため、一方で、窓枠の外側フランジが、この切欠部の補強を行い、他方で、枠と外板が、外側フランジを介して、リベットにより互いに接続される。周知のアルミニウム窓枠は、典型的には、鍛造によって製造されるため、リベットの力分布に適した枠形状の横断分布を得ることができず、なぜなら、簡易なリベット締めを可能にするためには、フランジの傾斜が最大約２度となるかもしれないからである。内側フランジは、窓要素を受け入れる役割を果たし、ここで、傾斜により窓の搭載が簡単になる。同時に、乗客キャビンでよく起こる内側の圧力からの存在する荷重が、この内側フランジを介して航空機の外板に伝達される。
【０００５】
垂直フランジは、できるだけ重量を少なくして外板における張力を最小限に抑えるために、枠における補強リブとしてのみ機能する。この垂直フランジには、また、典型的に、窓要素用のダウンホルダ即ちリテイナがその位置に保持されるためのアイボルトが取り付けられる。同時に、垂直フランジは、また、窓要素の搭載の際のガイドを形成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、この用途で今日使用されている窓枠と比較してかなりの軽量化を可能とする、上述した種類の窓枠を提供することを目的とする。同時に、このような窓枠の製造費用は、できるだけ低くあるべきである。更に、本発明により、このような窓枠を製造する簡易で費用効率がよい方法が提供されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような窓枠が繊維補強された熱可塑性材料からなるようにするという点で、第一の目的を達成する。更なる目的は、ウェビング及び熱可塑性材料でできた半完成部材を準等方性シート材料として作成し、深絞りプロセスで変形するという方法によって、達成される。
【０００８】
本発明は、繊維組成の構造で作成される窓枠の使用を可能にし、これにより、現在まで使用されているアルミニウムの窓枠と比較して、約２０パーセントの軽量化が達成される。このように優れた軽量化の可能性があるにもかかわらず、このような構成材の費用は、アルミニウムを鍛造した部材から作成された窓枠と比較しても、上がらない。
【０００９】
同時に、平均壁厚が５ｍｍの、公差がほんの約０．５ｍｍの本発明に係る繊維窓枠を作成することができ、これは、約１０パーセントの製作公差に相当する。これに対して、アルミニウムを鍛造した枠では、製造方法によっては、約１．５ｍｍの公差が許容され、これは、同じ壁厚で約３０パーセントの製作公差に相当する。したがって、本発明によれば、個々の窓枠間の重量のばらつきが実質的に低減されるだけでなく、同時に、航空機の中への枠の設置又は枠への窓要素の搭載がかなり簡単にもなる。最後に、更なる利点は、本発明にかかる窓枠の安全性の向上と断熱性の大きな向上である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明を、添付の図面に示す実施の形態を参照して、より詳細に説明する。
【００１１】
図１に示す窓枠１は、繊維構造で作成され、また、周知のアルミニウムを鍛造した枠と同様に、外側フランジ２と、内側フランジ３と、これら２つのフランジの間に配置された垂直フランジ４とを有する。しかしながら、従来のアルミニウム窓枠と対照的に、この場合の外側フランジ２は、均一な円周状のエッジを有し、また、アルミニウムを鍛造した部材と対照的に、均一な厚さを有する。図２は、航空機の外板５におけるこのような窓枠１の設置位置を詳細な断面図で示している。この図で示されているものは、枠と外板５とを接続するためのリベット位置６と、２つの窓ガラス７及び８でもあり、この２つの窓ガラス７及び８は、シーリング９と共に、窓要素を形成する。
【００１２】
繊維窓枠１は、いわゆる熱可塑性深絞り技術によって製造される。この技術において、最初に、初期材料として、ウェビング及び熱可塑性物質を補強することで、半完成部材を作成し、次に、これを、準等方性シート材料として深絞りする。図３に分解図で示すように、半完成部材１０自体が、個々のサブストラクチャ要素１６乃至１９の形状に作成され、また、図４に、個々のサブストラクチャ１６乃至１９を有する完成した熱可塑性窓枠１の構造が、断面図で示されている。サブストラクチャ１６及び１９は、それぞれ、薄いプレートから深絞りされ、サブストラクチャ１８は、厚いプレートから作成され、機械仕上げされる。これら３つのサブストラクチャは、図５の固定した座標系に示すように、準等方性層構造を有する。これに対して、サブストラクチャ１７は、一方向性のサブストラクチャであり、ここで、補強繊維が、枠の円周方向に走っている。
【００１３】
個々の繊維層の方向は、ここで説明した窓枠で達成可能な軽量化にとって重要である。０°及び９０°という主要な層方向を、図５に示す。ここで、０°方向は、横方向を示し、９０°方向は、枠１の上昇方向を示す。０°の曲がった半完成部材、即ち、サブストラクチャ１７について、図６の矢印で示すように、円周方向は重要である。個々のサブストラクチャは、熱可塑性鍛造により、図５の分解図から始まる手順で組み立てられる。
【００１４】
このようにして作成された窓枠１は、周知のアルミニウム窓枠と比較して、略同じ製造費用で、約２０パーセント軽量化される。これの公差は、対応するアルミニウム構成材の公差よりも本質的に低い。同時に、この枠は、周知のアルミニウム窓枠よりも高い安全性とよりよい断熱性を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】窓枠を示す斜視図である。
【図２】図１における窓枠の設置位置を示す詳細な断面図である。
【図３】図１の窓枠の構造を示す分解図である。
【図４】図１の窓枠を示す詳細な断面図である。
【図５】図１の窓枠における主要な方向を示す図である。
【図６】図５のＶＩＩＩで示される領域を詳細に示す図である。
【図１】
2008500230.tif 000003
【図２】
2008500230.tif 000004
【図３】
2008500230.tif 000005
【図４】
2008500230.tif 000006
【図５】
2008500230.tif 000007
【図６】
2008500230.tif 000008
【国際調査報告】
2008500230.tif 000009
2008500230.tif 000010