(57)【要約】  航空宇宙産業のための複合スキン１およびこのタイプの複合スキン１を製造するための方法を提供する。この方法は、バットプレート１２の一端２０にてバットストラップ２２を形成するためにバットプレート１２から余剰材料３３を除去するステップと、次いでバットプレート１２の他端１９をスキンプレート１１に、材料間接着により連結するステップと、次いでさらなるスキンプレート１３をバットストラップ２２に固定して複合スキン１０を形成するステップとを含む。本発明の背景にある構想は、リベット連結を材料間接着に替えることを含む。これが、複合スキン１０の重量および複合スキン１０の製造コストを低減する利点をもたらす。
2010527843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空宇宙産業のための複合スキン（１０）を製造するための方法であって、
バットプレート（１２）の一端（２０）にバットストラップ（２２）を形成するために、余剰材料（３３）を前記バットプレート（１２）から除去するステップと、
前記バットプレート（１２）の他端（１９）をスキンプレート（１１）に、材料間接着により連結するステップと、
さらなるスキンプレート（１３）を前記バットストラップ（２２）に固定し、前記複合スキン（１０）を形成するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記バットプレート（１２）の他端（１９）の、前記スキンプレート（１１）への前記材料間接着が、摩擦攪拌溶接、レーザ溶接、および／または電子ビーム溶接により形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記材料間接着プロセスが、バットシーム（１４）形成プロセスとして構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記バットストラップ（２２）が前記さらなるスキンプレート（１３）にリベット留め（２３，２４，２５）により固定されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記余剰材料（３３）を除去するステップが、ほぼＺ字状の断面（１５）を有する前記バットプレート（１２）を形成するために、前記バットプレート（１２）の他端（１９）におけるさらなる余剰材料（３２）を除去することを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記余剰材料（３３）および／またはさらなる余剰材料（３２）が機械的または化学的処理により除去されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
航空宇宙産業のための複合スキンであって、
バットストラップ（２２）をその一端（２０）に有するバットプレート（１２）と、
前記バットプレート（１２）の他端（１９）に材料間接着により連結されたスキンプレート（１１）と、
前記バットストラップ（２２）に固定されたさらなるスキンプレート（１３）とを備える複合スキン。
【請求項８】
前記スキンプレート（１１）が、前記バットプレートの前記他端（１９）に、摩擦攪拌溶接、レーザ溶接、および／または電子ビーム溶接（１４）による材料間接着により連結されることを特徴とする請求項７に記載の複合スキン。
【請求項９】
前記スキンプレート（１１）が、前記バットプレートの他端（１９）にバットシーム（１４）により連結されることを特徴とする請求項７または８に記載の複合スキン。
【請求項１０】
前記さらなるスキンプレート（１３）が前記バットストラップ（２２）にリベット（２３，２４，２５）を用いて固定されることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の複合スキン。
【請求項１１】
前記バットプレート（１２）がほぼＺ字状の断面（１５）を有することを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の複合スキン。
【請求項１２】
前記スキンプレート（１１）および前記さらなるスキンプレート（１３）が機体スキンセクションとして形成されることを特徴とする請求項７から１１のいずれかに記載の複合スキン。
【請求項１３】
前記バットプレート（１２）、スキンプレート（１１）、および／または前記さらなるスキンプレート（１３）がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項７から１２のいずれかに記載の複合スキン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空宇宙分野における複合スキンを製造するための方法に関し、また複合スキンに関する。
【０００２】
本発明および本発明の基礎となる課題は、航空宇宙産業の任意の分野に適用することができるが、本発明およびその課題を、商用航空機の２つの胴体セクションを連結することに関して詳細に記載する。
【背景技術】
【０００３】
現代の商用航空機の機体は、各々が別々に製造される複数の胴体セクションを連結することにより生産されている。このためには、図１にて胴体の長手方向断面図に示されているように、胴体セクションのスキン１が、さらなる胴体セクションのさらなるスキン２に連結されなければならない。この連結は、現在、横方向のバットストラップ３を用いて行われている。バットストラップ３は、胴体スキンの周方向に延在し、且つ、スキン１またはさらなるスキン２に、バットストラップの両端部５，６上の複数のリベット列（例えば参照符号４により示されている）によりリベット留めされる。
【０００４】
図１に示されている公知の複合スキンが多数のリベットを必要とするという事実が不都合であることが分かっている。なぜなら、リベットは航空機の重量に関して不都合な影響を与え、そしてまた、例えば、多数のリベット穴を開けるための高い製造コストを含むからである。
【発明の概要】
【０００５】
従って、本発明の目的は、航空機の重量を低減し、且つ簡単に製造されることが可能な複合スキンを製造するための方法を提供すること、およびこのような複合スキンを提供することにある。
【０００６】
この目的は、本発明により、請求項１に記載されている特徴を有する方法および／または請求項７に記載されている特徴を有する複合スキンにより達成される。
【０００７】
従って、航空宇宙分野における複合スキンを製造するための、以下のステップを含む方法が提供される。これらのステップは、バットプレートの一端にバットストラップを形成するためにバットプレートから余剰材料を除去するステップと、バットプレートの他端をスキンプレートに、材料間接着（substance-substance bond）により連結するステップと、さらなるスキンプレートをバットストラップに固定して複合スキンを形成するステップとを含む。
【０００８】
さらに、航空宇宙分野のための複合スキンが提供される。この複合スキンは、バットストラップをその一端に有するバットプレートと、前記バットプレートの他端に材料間接着により連結されたスキンプレートと、前記バットストラップに固定されたさらなるスキンプレートとを含む。
【０００９】
本発明の背景にある構想は、上記の横方向バットストラップを、このバットストラップの一端にて前記スキンプレートに、リベット連結ではなく材料間接着により連結することを含む。
【００１０】
このようにして、多数のリベットを使用せずに済むことになろう。従って、航空機の重量が低減され、また、リベット留めに関連する製造コストを節減することができる。
【００１１】
本発明の有利な実施形態および改良が従属請求項に記載されている。
【００１２】
本発明による方法の好ましい展開によれば、前記バットプレートの前記他端を前記スキンプレートに材料間接着により連結することが、摩擦攪拌溶接、レーザ溶接および／または電子ビーム溶接により達成される。摩擦攪拌溶接は、金属が摩擦攪拌溶接部にて溶融されないため、この方法により形成される溶接部の構造がわずかに変化するだけであるという事実により特徴づけられる。航空宇宙分野において、構造の変化は安全上の理由により一般的に許容されない。この点に関し、摩擦攪拌溶接は本発明に特に好適である。
【００１３】
本発明による方法のさらなる好ましい実施形態において、前記材料間接着がバットシームとして形成される。この種のバットシームは、公知の溶接方法により、特に摩擦攪拌溶接により非常に容易に形成することが可能である。バットシームは、バットシームにより連結された２つのプレートが、特に機体面の領域においてほぼ必須の平坦な面を形成することができるという事実により、さらに特徴づけられる。
【００１４】
本発明による方法のさらなる好ましい実施形態において、バットストラップは、さらなるスキンプレートに、リベット留めにより固定される。第１の胴体セクション（スキンプレートおよび前記スキンプレートに連結されたバットプレートを含む）と、第２の胴体セクション（第２のスキンプレートを含む）とを連結する場合には、リベット留めがなお好ましい固定方法である。なぜなら、リベット留めは、高度の確実性および簡易な品質管理により特徴付けられるからである（この点に関して発明者が調査した）。
【００１５】
本発明による方法のさらなる展開において、余剰材料を除去することは、ほぼＺ字状の断面を有するバットプレートを形成するために、バットプレートの他端におけるさらなる余剰材料を除去することを含む。さらなる余剰材料を除去することにより、航空機の重量をさらに低減することができる。本特許出願において、用語「Ｚ字状の断面」とは、「長手方向にて部分的に重なり合う２つのほぼ平行な直角部分から形成された断面」として理解されたい。この場合、バットシームは、好ましくは、バットプレートの前記重なり部から遠い方の端部に設けられる。
【００１６】
本発明による方法のさらに好ましい実施形態によれば、余剰材料および／またはさらなる余剰材料の除去は、機械的処理または化学的処理により行われる。特に、化学的処理は非常に高精度であることにより特徴づけられる。
【００１７】
本発明による複合スキンの実施形態において、スキンプレートおよび／またはさらなるスキンプレートが、胴体スキンセクションとして形成される。本発明による複合スキンを用いることにより、胴体セクションの領域において多数のリベットを節減することができる。
【００１８】
本発明による複合スキンのさらなる好ましい実施形態によれば、バットプレート、スキンプレート、および／またはさらなるスキンプレートは、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成る。アルミニウムまたはアルミニウム合金は、その高強度および低重量により、航空宇宙産業において他の金属よりも好まれている。また、バットプレート、スキンプレート、および／またはさらなるスキンプレートを、他の金属または金属合金から製造することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術にて知られている複合スキンの一例の断面図である。
【図２】本発明の実施形態による複合スキンの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を、一実施形態および添付図面を参照しつつ、以下にさらに詳細に説明する。
【００２１】
図面において、特に明記されていなければ、類似の参照符号は、類似のまたは機能的に類似の部品を示す。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態による複合スキン１０の断面を示す。
【００２３】
複合スキン１０は、スキンプレート１１（例えば、第１の胴体セクション）、スキンプレート１１に材料間接着（substance-substance bond）により連結されたバットプレート１２、および、バットプレート１２に固定されたさらなるスキンプレート１３（例えば、第２の胴体セクション）を備える。スキンプレート１１、さらなるスキンプレート１３およびバットプレート１２は、好ましくは、アルミニウム合金からつくられる。
【００２４】
バットプレート１２は、ほぼＺ字状の断面１５を有し、領域１８において長手方向に重なり合う２つの平行なほぼ直角の部分１６，１７から組み立てられている。参照符号１９および２０は、バットプレート１２の向かい合う両端を示す。
【００２５】
参照符号２２により示されている、バットプレート１２の領域がバットストラップを形成しており、バットストラップ２２は、さらなるスキンプレート１３の端部２６に、図２が示されているページの面の内部に延在する、複数の、例えば３つのリベット列２３，２４，２５によりリベット留めされている。
【００２６】
スキンプレート１１は、バットプレート１２に、断面にて示されている摩擦攪拌溶接１４により連結されている。摩擦攪拌溶接部１４はバットシームとして形成され、スキンプレートの一端２７（主にスキンプレート１１の縁部）を、バットプレート１２の部分１６の重なり領域１８から遠い方の端部１９に連結している。
【００２７】
以下に、本発明の実施形態による、複合スキン１０を製造するための方法を記載する。
【００２８】
ほぼ直角の断面を有するプレート（バットプレート１２により示されており、さらなる領域３２，３３が点線で示されている）が、領域３２，３３が除去されるように最初に化学処理される。領域３２，３３はバットプレート１２の向かい合う両端１９，２０に設けられている。
【００２９】
本発明のさらなる実施形態において、領域３３のみを除去して領域３２は除去しないことも当然考えられるであろう。
【００３０】
次に、スキンプレート１１を、スキンプレート１１の端部２７にてバットプレート１２の端部１９に摩擦攪拌溶接により連結して摩擦攪拌溶接部１４を形成する。摩擦攪拌溶接部１４は、図２におけるページの面の内部に延在する。
【００３１】
さらなるステップにおいて、さらなるスキンプレート１３が、図２に示されているようにバットストラップ２２に重なるように配置される。
【００３２】
さらなるステップにおいて、端部２６がバットストラップに、リベット列２３，２４，２５によりリベット留めされる。
【００３３】
本発明を、主に好ましい実施形態に関して説明してきたが、本発明はこの実施形態に限定されることはなく、広範囲にわたって変更されることができる。
【００３４】
特に、個々のステップの順序を変更することができる。
【００３５】
本発明は、航空宇宙産業のための複合スキンを提供し、また、この種の複合スキンを製造するための方法を提供する。本発明は、以下のステップを含む。すなわち、バットプレートの一端にバットストラップを形成するためにバットプレートから余剰材料を除去するステップと、次いで、バットプレートの他端をスキンプレートに、材料間接着により連結するするステップと、次いで、さらなるスキンプレートをバットストラップに固定して複合スキンを形成するステップである。本発明の背景にある構想は、リベット連結を材料間接着に替えることである。これは、複合スキンの重量および製造コストを低減する利点をもたらす。
【符号の説明】
【００３６】
１  スキンプレート
２  スキンプレート
３  横方向バットストラップ
４  リベット列
１０  複合スキン
１１  スキンプレート
１２  バットプレート
１３  さらなるスキンプレート
１４  溶接部
１５  断面
１６  部分
１７  部分
１８  重なり領域
１９  端部
２０  端部
２２  バットプレート
２３  リベット列
２４  リベット列
２５  リベット列
２６  端部
２７  端部
３２  領域
３３  領域
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2010527843.tif 000005
2010527843.tif 000006