(57)【要約】本発明は、引張応力及び／または圧縮応力及び／またはせん断応力を受ける構造のための補剛材に関するものであって、閉断面を有し安定性を確実にする、補強すべき要素と接触する区域であって、第一の脚部（６）及び第二の脚部（７）を備える区域、及び、補強すべき要素の法線であり、要素の受容に適した支え面（６１）を提供する心板（１２）であって、二つの脚部の一方によって形成されている心板を備えるように成形された断面を備えた補剛材であり、該補剛材は航空機の構造に利用される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張応力及び／または圧縮応力及び／またはせん断応力を受ける構造用の補剛材であって、
‐閉断面を有し、安定性を確実にする補強すべき要素（９）と接触する区域であって、重複した厚み部を形成する接合区域（８）で結合する、第一の脚部（６）及び第二の脚部（７）を備え、第一の脚部は、長い脚部（６）であり、第二の脚部は、短い脚部（７）である区域、及び、
‐補強すべき要素の法線であり、要素の受容に適した支え面（６１）を提供する心板（１２）であって、二つの脚部の一方によって形成されている心板を備える、λ字形の形状の断面を備えることを特徴とする、補剛材。
【請求項２】
複合材料で形成されることを特徴とする、請求項１に記載の補剛材。
【請求項３】
心板（１２）は、長い脚部（６）の一部によって構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の補剛材。
【請求項４】
小さい脚部（７）は、接合区域（８）を通過する軸線（ＸＸ）に関して、長い脚部（６）に対称であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の補剛材。
【請求項５】
各脚部は、安定化ベースプレート（６３、７３）を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の補剛材。
【請求項６】
長い脚部の断面は、Ｃ字形であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の補剛材。
【請求項７】
長い脚部の断面は、Ｚ字形であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の補剛材。
【請求項８】
短い脚部の断面は、Ｌ字形であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の補剛材。
【請求項９】
長い脚部（６）は、安定化ベースプレート（６３）の反対側の端部に形成された頭部（６４）を備え、慣性を確実にすることを特徴とする、請求項４〜８のいずれか一つに記載の補剛材。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一つに記載の補剛材を、少なくとも一つ備えることを特徴とする、航空機の構造。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか一つに記載の補剛材を、少なくとも一つ備える航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造の安定した緊張と同時に、この構造上の要素の受容を可能にする補剛材に関するものである。
また、本発明は、そのような補剛材を少なくとも一つ備える航空機の構造にも関するものである。
【０００２】
本発明は、構造の機械学分野、及び、特に航空機の構造要素の機械的耐性についての航空学的分野に用途がある。
【背景技術】
【０００３】
航空機には、構造要素の機械的耐性を向上させるために、補足部品の使用を必要とする多数の構造要素がある。
これらの補足部品は、特に補剛材であり得る。
これらの補剛材は、例えば、負荷を長さ方向に移すために、または、これらの構造要素を安定させるための（これらの構造要素がせん断力または圧縮力の作用下で気泡状のものができたり、座屈することを防止するために）、航空機の構造要素に固定された形鋼部品である。
【０００４】
補剛材は、例えば、航空機の胴体において、外皮及びドアフレームのような特定の区域を補強するためにフレームまたは小縦通材として使用できる。
また、航空機の翼において、翼幅（大縦通材）の方向に、または、弦（翼小骨）の方向において使用できる。
【０００５】
補剛材は、応力が大きな箇所で、鉛直方向にまたは長手方向において、局所的に構造を補強することができる。
【０００６】
補剛材は、異なる形状の様々な断面を有することができる。
補剛材の断面は、補強すべき構造要素の形状または構造要素が果たす必要がある主な機能などの多数のパラメータによって変化する。
既知の補剛材は、一般的にＺ字形の断面、Ｔ字形の断面、Ｊ字形の断面、またはΩ形の断面を有する。
既知の様々な断面の例を、図１、２及び３に示した。
【０００７】
より詳細には、断面がＺ字形の補剛材の例を、図１に示した。
そのようなＺ字形補剛材２は、三つの部分、すなわち、ベースプレート２１、心板２２及び頭部２３を備える。
ベースプレート２１は、補強すべき構造要素１と接触しており、従って、その形状に適合されている。
二つの「平らな」面を有する心板２２は、場合によっては、他の要素を受容するのに役立つことがある。
頭部２３は、補剛材を安定させる、すなわち、その断面がその平面内において反ることを防ぐ働きをする。
【０００８】
図２Ａには、断面がＴ字形の補剛材の例を図示した。
このＴ字形補剛材３は、二つの部分、すなわち、ベースプレート３１と心板３２とを備える。
ベースプレート３１は、補強すべき要素と接触しており、従って、その形状に適合されている。
二つの「平らな」面を有する心板３２は、場合によっては、他の要素を受容するのに役立つことがある。
そのような補剛材は、複合材料で、ＲＴＭ（樹脂トランスファー成形）によって、図２Ｂに図示したような、背中合わせに配置させたＬ字形の二つのプレフォームを共射出して、製造される。
【０００９】
これら補剛材の二つの例では、断面がＪ字形の補剛材と同様に、補剛材が支え面を形成する心板を備える。
補強すべき要素の法平面またはほとんど法線の平らな面を、支え面と呼び、その面は補足的な要素を受容することができるので、従って、この要素は支え面と永久的に接触している。
このように、そのような支え面は、構造的なまたはそうではない別の要素の受容を確実にすることができる。
言い換えれば、これらのタイプの断面がＪ、ＴまたはＺ字形の補剛材は、各々平らな面を備えており、その面上に補足的な要素が付加されている。
【００１０】
しかしながら、これらの補剛材の形状は、構造にある力がかかったとき、不都合な点を有することがある。
実際、補剛材が圧縮されて負荷を受けると、反る傾向があり、すなわち、あるレベルの圧縮から座屈する傾向がある。
補剛材の座屈を防ぐためには、補剛材を横切って配置させた安定化クリップのような補足部品を加えることが必要であり、その役目は、それらの負荷を受けて反れるのを防ぐことである。
【００１１】
これらの安定性の問題を解消するために、断面がΩ字形の補剛材が存在する。
そのような断面がΩ字形の補剛材の例を、図３に示した。
図３の例では、この補剛材４は、Ω字形の形状である。
それは、頭部４５と、頭部４５の正中面の両側に対称な二つの心板４３、心板４４と、二つのベースプレート４１、ベースプレート４２を備える。
補剛材の形状、及び、特に補強すべき要素に組み合わされて、得られた断面が閉じられており、その断面は中空の梁に似ているという事実により、前記補剛材に安定性が付与される。
言い換えれば、補剛材は、それ自体で安定しており、補足部品を加える必要が全くない。
それは、自己安定性である。
従って、たとえ、そのような補剛材を圧縮して、負荷をかけても、補剛材がどちらの側にも反らないことが分かる。
【００１２】
しかしながら、そのようなΩ字形の補剛材は、他の要素の受容に適した単純な支え面を全く備えていない。
実際、それらの二つのベースプレートの他に、そのような補剛材は、その頭部または心板の向きによっても（どれも補強すべき要素の面の法線ではない）、また閉断面内に固定具を設置することに関係する問題点（制御性、特殊な固定具など）によっても、他の要素の受容に実際に適合した面を全く備えていない。
【００１３】
従って、補強すべき構造要素に応じて、及び、確保すべき機能に応じて、断面がＺ、ＴまたはＪ字形の補剛材のような支え面付きの補剛材、または、断面がΩ字形の補剛材のような自己安定型の補剛材を使用することを選択する。
【００１４】
また、航空機製造の現在の傾向として、常に、システム要素と同様に、機器要素のような収納すべきより多くの要素が存在する。
特に、航空機の胴体では、フレームまたは床構造は、電気ケーブルなどのシステム要素と同様に、構造要素といったような収納すべき多くの要素が存在する航空機の区域である。
従って、機能の統合によって、構造部品を最大限単純化して、補剛材上での要素の受容を可能にすることが重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、まさしく、上述した技術的問題点を解決することを目的とする。
そのため、本発明は、自己安定型と同時に要素の受容を確実にすることを可能にする断面を備える補剛材を提案する。
そのような補剛材は、機械的耐性については十分であり、平らな心板を有することにより要素の受容が可能となる。
このため、本発明の補剛材は、安定性においてΩ字形と同等な形状を有する低部と要素の受容を可能にする支え面を呈する高部とを備える。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
より正確には、本発明は、引張応力及び／または圧縮応力及び／またはせん断応力を受ける構造としての補剛材において、
‐閉断面を有し、安定性を確実にする補強すべき要素と接触する区域であって、第一及び第二の脚部を備える区域、及び、
‐補強すべき要素の法線であり、要素の受容に適した支え面を提供する心板であって、二つの脚部の一方によって形成されている心板、
を備える、λ字形の形状の断面を備えることを特徴とする補剛材に関するものである。
【００１７】
また、本発明の補剛材は、下記の特徴の一つまたは複数を備えることができる。
‐補剛材は、複合材料で製造される。
‐第一の脚部は長い脚部であり、第二の脚部は短い脚部であり、該二つの脚部は重複した厚み部を形成する接合区域で結合される。
‐心板（１２）は、長い脚部（６）の一部によって構成される。
‐短い脚部は、接合区域を通過する軸線ＸＸに関して、長い脚部に対称である。
‐各脚部は、安定化ベースプレートを備える。
‐長い脚部の断面は、Ｃ字形である。
‐長い脚部の断面は、Ｚ字形である。
‐短い脚部の断面は、Ｌ字形である。
‐長い脚部（６）は、頭部（６４）を備え、その頭部は、安定化ベースプレート（６３）の反対側の端部に形成され、慣性を確実にする。
【００１８】
また、本発明は、上記に定義したような補剛材を少なくとも一つ備えることを特徴とする航空機の構造にも関するものである。
【００１９】
また、本発明は、これらの補剛材を、少なくとも一つ備える航空機にも関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】前述したように、断面がＺ字形の補剛材を図示している。
【図２Ａ】前述したように、断面がＴ字形の補剛材を図示している。
【図２Ｂ】前述したように、断面がＴ字形の補剛材を図示している。
【図３】前述したように、断面がΩ字形の補剛材を図示している。
【図４】本発明による、断面がλ字形の補剛材の第一の形状を図示している。
【図５】本発明による、断面がλ字形の補剛材の第二の形状を図示している。
【図６Ａ】図５の形状に組み合わされ、本発明による、断面がλ字形の補剛材の重力中心を示す。
【図６Ｂ】図５の形状に組み合わされ、本発明による、断面がλ字形の補剛材の重力中心を示す。
【図７】本発明による、フレーム及び航空機の胴体内の床の横材の実施例を図示している。
【図８Ａ】既に図７に示した、フレーム／横材の連結を詳細に示している。
【図８Ｂ】既に図７に示した、フレーム／横材の連結を詳細に示している。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、断面がλ字形の、構造要素、特に航空機の構造要素のための補剛材に関するものである。
このλ字形の形状によって、補剛材の自己安定性と要素の受容が同時に可能になる。
【００２２】
これから説明するように、λ字形の断面は、例えば、長手方向の補剛材、すなわち、小縦通材に適用させることができ、または、半径方向の補剛材、すなわち、フレームに適用させることもできる。
【００２３】
断面がλ字形の補剛材は、前述した自己安定型の補剛材と、同様に前述した要素の受容に適した補剛材との利点を組み合わせるものである。
このため、断面がλ字形の補剛材は、自己安定性を確実にする二つの支点を有する低部と、要素の受容を確実にする支え面を有する高部とを備える。
低部は、補強すべき要素との接触区域であり、その区域の断面は閉じている。
高部は、補剛材の心板１２を備えており、この心板は補強すべき要素の法線である。
【００２４】
断面がλ字形の補剛材の実施例を、図４及び図５に示した。
より詳細には、図４は、本発明による断面がλ字形の補剛材の第一の形状を示している。
このλ字形の補剛材の断面、より簡単に言うと、λ字形の補剛材は、大きな脚部とも呼ばれる長い脚部６及び小さな脚部とも呼ばれる短い脚部７を備える。
小さな脚部及び大きな脚部は、同じ材料で製造されている。
これらは、少なくとも脚部の長さ部分では、同じ厚さであることが好ましい。
【００２５】
小さな脚部７は、接合区域８で大きな脚部６と結合し、この箇所が重複した厚み部である。
【００２６】
大きな脚部６は、補剛材の主要な脚部である。
小さな脚部７は、補剛材の安定板である。
【００２７】
各脚部は、複数の区分を備える。
小さな脚部７は、二つの脚部の接合区域８に位置する第一区分７１を備える。
またその脚部は、第一区分７１と鈍角を形成する第二区分７２を備える。
その脚部は、ベースプレートと呼ばれる第三区分７３を備え、その役割は補剛材と補強すべき要素との間の接続を可能にすることである。
しかしながら、局所的に、この第三区分は、補剛材の脚部には存在しないこともあり、これは、それによってその質量を制限するためである。
【００２８】
大きな脚部６は、小さな脚部７の第一区分７１に貼り合わせられる第一区分６１を備える。
大きな脚部６の第一区分は、小さな脚部７の第一区分より長く、場合によってはその他の構造（横材など）を受容するための支え面６１を構成する。
大きな脚部６の第一区分６１は、補剛材の心板１２を構成する。
大きな脚部６は、第一区分６１と鈍角を形成する第二区分６２を備える。
大きな脚部６は、また、ベースプレートを形成する第三区分６３を備え、その役割は補剛材と補強すべき要素との間の接続を可能にすることである。
しかしながら、局所的に、この第三区分は補剛材の脚部には存在しないこともあり、これは、それによってその質量を制限するためである。
【００２９】
小さな脚部７は、接合区域が通過する軸線ＸＸに関して大きな脚部６と対称である。
【００３０】
大きな脚部６は、さらに、第一区分６１とほぼ直角を形成する第四区分６４を備えるが、従って、前記第四区分は平面である。
このようにして、頭部と呼ばれる第四区分６４は、補剛材の慣性を大きくすることを助ける。
そのため、第四区分６４の厚みは、大きな脚部６の他の区分より大きいことがある。
【００３１】
例として、断面がλ字形の補剛材の全体の高さは１１０ｍｍであり、大きな脚部の第四区分６４を除いた脚部の厚さは２．６ｍｍであり、該第四区分６４の厚さは５ｍｍである。
そのとき、二つの脚部の接合区域の重複した厚み部は、５．２ｍｍである。
この接合区域８の長さは、例えば、２４ｍｍである。
【００３２】
λ字形の補剛材が補強すべき要素と接触している区域、すなわち、その脚部がそれらの第三区分６３または第三区分７３を備える区域を考慮すると、λ字形の補剛材は、Ω字形の補剛材と同様に高性能の安定性を有する。
実際、これらの区域では、補強すべき要素に組み合わされた補剛材によって、閉断面を得ることができる。
その安定性によって、そのようなλ字形の補剛材は、要素の受容を確実にしながら、引張荷重、圧縮荷重及びせん断荷重に耐えることができる。
【００３３】
図４に図示した形状では、大きな脚部６の区分は、ほぼＺ字形を形成する。
大きな脚部は、Ｚ字形の断面を有するということである。
小さな脚部の区分は、ほぼ裏返しのＬ字形を形成する。
小さな脚部は、Ｌ字形の断面を有するということである。
【００３４】
図５に図示した形状では、大きな脚部６の区分は、ほぼＣ字形を形成する。
大きな脚部は、Ｃ字形の断面を有するということである。
小さな脚部の区分は、ほぼ裏返しのＬ字形を形成する。
小さな脚部は、Ｌ字形の断面を有するということである。
【００３５】
二つの形状の間の差異は、区分６４の向きにあり、すなわち、大きな脚部６の側か小さな脚部７の側かである。
λ字形の補剛材の形状の選択は、補剛材の支え面６１に付加される要素の形状及び向きによって決まる。
【００３６】
本発明によるλ字形の補剛材の形状がどのようであれ、補剛材の二つの脚部は、同一の材料で製造されている。
この材料は、金属であることがある。
この材料は、また、複合材料であることがあり、それはラムダの二つの脚部を補剛材の製造時に互いに統合することができるという利点を示す。
そのとき、補剛材の二つの脚部を結合させるために、機械を使用する必要は全くない。
例えば、λの大きな脚部及び小さな脚部は、共射出または共焼成などができる。
この場合、補剛材の適切なサイズ決定後、構造要素にかかる力の作用によって、二つの脚部が分離するおそれは全くない。
【００３７】
本発明の好ましい一実施態様では、補剛材の二つの脚部は、例えば、ＲＴＭ（樹脂トランスファー成形）成形法によって、同一の鋳型で同時に二つずつ成形した二つの乾燥したプレフォームから製造される。
そのように、補剛材の二つの脚部を共射出することによって、接合区域の位置で二つの脚部間の溶け込みを得ることができる。
本発明の補剛材は、繊維組織、すなわち、横糸及び縦糸に沿って織られた繊維、または、ファイバクロス、すなわち、一つの方向だけに沿った繊維から製造することができる。
繊維の種類の選択は、補剛材が支えなければならない力によって決まる。
【００３８】
図６Ａ及び６Ｂには、図５の形状によるλ字形の補剛材を、補強すべき要素上の受容区域で（ベースプレートあり、図６Ａ）及び補強すべき要素との受容区域外で（ベースプレートなし、図６Ｂ）図示した。
これらの図６Ａ及び６Ｂは、前記補剛材の各区域についての補剛材の重力中心を示す。
どの区域であれ、重力中心は決して補剛材上に局限されることはないが、その極めて近くであることが分かる。
図６Ａの場合、重力中心Ｇ１は、補剛材の外部で、補剛材の大きな脚部６のすぐそばにある。
図６Ｂの場合、重力中心Ｇ２は、補剛材の完全に外側である。
補剛材の重力中心がその心板に近接していることは、補剛材にその自己安定型の性質を付与する特徴である。
【００３９】
図７には、本発明の補剛材に応じてモデル化した航空機の胴体のフレームの一実施例を図示したが、これによって、安定したフレームを備えると同時に床構造の要素（ここでは、横材）の受容を確実にすることができる。
航空機では、断面が円または楕円のフレームを単一部材で建造することは困難である。
従って、通常は、次々に継ぎ目板で固定した複数の区分からフレームを建造する。
これらの区分は、本発明による補剛材として提案されることができる構造要素の実施例である。
図７の実施例では、本発明の補剛材に応じて３６０°のフレーム９を建造し、これによって、二つの接合区域１１で、床１０の横材を、このフレーム９に係合することができる。
【００４０】
本発明によるフレームと、図７の横材との接続は、図８Ａ及び８Ｂにより詳細に図示した。
上記に説明したように、フレーム９は、λ字形の断面を有する。
従って、その長さ全体に渡って、図８Ａ及び８Ｂに図示したように、複数の小さな脚部７と複数の大きな脚部６とを備える。
図８Ａ及び８Ｂに図示した実施例では、床１０の横材は、補剛材の大きな脚部６に対して押しつけられている。
この場合、補剛材は図４に示したタイプ、すなわち、Ｚ字形の大きな脚部６を備えるものである。
図８Ａ及び８Ｂの実施例では、このタイプの補剛材によって、その補剛材の頭部６４の向きから、床の横材をより容易に受容することができる。
大きな脚部６の支え面６１によって、一つまたは複数の他の要素を受容することができる。
【００４１】
図８Ａ及び８Ｂの実施例では、フレームは、小縦通材のベースプレート上に直接はめ込まれる。
フレームは、半浮動式ということである。
別の形状では、フレームは非浮動式（胴体の外皮、または、場合によっては小縦通材のベースプレートにフレームが直接はめ込まれる）であることも、または、浮動式（補強した外皮上にフレームを直接はめ込むのではなく、クリップを介して外皮とフレームとの間に接続を作る）であることもある。
【符号の説明】
【００４２】
６  第一の脚部
７  第二の脚部
９  補強すべき要素
１２  心板
６１  支え面
６３  ベースプレート
７３  ベースプレート
【図１】
2010504241.tif 000003
【図２Ａ】
2010504241.tif 000004
【図２Ｂ】
2010504241.tif 000005
【図３】
2010504241.tif 000006
【図４】
2010504241.tif 000007
【図５】
2010504241.tif 000008
【図６Ａ】
2010504241.tif 000009
【図６Ｂ】
2010504241.tif 000010
【図７】
2010504241.tif 000011
【図８Ａ】
2010504241.tif 000012
【図８Ｂ】
2010504241.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月23日(2009.7.23)
【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】
引張応力及び／または圧縮応力及び／またはせん断応力を受ける構造用の補剛材であって、
‐閉断面を有し、安定性を確実にする補強すべき要素（９）と接触する区域であって、重複した厚み部を形成する接合区域（８）で結合する、第一の脚部（６）及び第二の脚部（７）を備え、第一の脚部は、長い脚部（６）であり、第二の脚部は、短い脚部（７）である区域、及び、
‐補強すべき要素の法線であり、要素の受容に適した支え面（６１）を提供する心板（１２）であって、二つの脚部の一方によって形成されている心板を備える、λ字形の形状の断面を備えることを特徴とする、補剛材。
【請求項２】
複合材料で形成されることを特徴とする、請求項１に記載の補剛材。
【請求項３】
心板（１２）は、長い脚部（６）の一部によって構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の補剛材。
【請求項４】
小さい脚部（７）は、接合区域（８）を通過する軸線（ＸＸ）に関して、長い脚部（６）に対称であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の補剛材。
【請求項５】
各脚部は、安定化ベースプレート（６３、７３）を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の補剛材。
【請求項６】
長い脚部の断面は、Ｃ字形であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の補剛材。
【請求項７】
長い脚部の断面は、Ｚ字形であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の補剛材。
【請求項８】
短い脚部の断面は、Ｌ字形であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の補剛材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一つに記載の補剛材を、少なくとも一つ備えることを特徴とする、航空機の構造。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一つに記載の補剛材を、少なくとも一つ備える航空機。
【国際調査報告】
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2010504241.tif 000015
2010504241.tif 000016
2010504241.tif 000017