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技術 コーナーテンションフィッティング

出願人 ザ・ボーイング・カンパニー
発明者 ルディン,ダグラススタウファー,マシューシュルツェ,エリック
出願日 2016年10月12日 (4年1ヶ月経過) 出願番号 2016-200809
公開日 2017年6月15日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2017-105435
状態 特許登録済
技術分野 建築構造一般 飛行船・気球・飛行機 板の接続 建築構造の接合一般
主要キーワード シート金属材料 ビームフランジ 構造アセンブリ 垂直ウェブ 半円錐形 ビームアセンブリ ファスナ孔 衝撃事象
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

重量が軽く、エネルギー吸収能力が高い構造アセンブリコーナー固定具を提供する。

解決手段

コーナー固定具200は複合材料からなり、凸部402を有するオス固定具400、及び、凸部と相補的に構成された凹部502を有するメス固定具500を有する。更に、コーナー固定具は、ストラップR部204、及び、ストラップR部の対向端から延びる一対のストラップ平坦部206を有するストラップを含み、ストラップR部が凸部と凹部との間で挟持され、コーナー固定具を側部から見たときにストラップ平坦部は互いに平行であり得、コーナー固定具を端部から見たときに互いに非平行である。

概要

背景

ある種の構造アセンブリでは、構造アセンブリの強度を高めるために付加的な特徴部が要求される。例えば、航空機貨物室において、貨物室フロア上の貨物によって付与される垂直上方向の負荷に対してフロアビーム補強するために、交差するフロアビームのビーム接合部にコーナー固定具が設置されることがある。そのようなコーナー固定具は従来、金属材料で形成されてフロアビームに固定され、垂直の引張負荷を、貨物の固定部からフロアビームの垂直ウェブへと伝達し得る。残念ながら、そのような金属製のコーナー固定具は複合材料で作製したものと比べて重い。更に、航空機の衝撃事象などひずみ速度の大きい圧縮負荷事象において望まれているにも関わらず、金属製のコーナー固定具の垂直方向エネルギー吸収能力はごく低い。

複合材料で形成されている構造物は、強度重量比が高く、耐食性が良好で、圧縮負荷事象でのエネルギー比吸収能力が高いので有利である。ポリマーマトリクスに埋め込まれた強化繊維を含む複合プライレイアップすることによって、複合材コーナー固定具が形成され得る。複合構造物は典型的に、負荷を繊維長に沿って伝達するよう設計されている。一繊維からの負荷は、マトリクス材料を通過して、同一層中の別の繊維または隣接層中の繊維に伝わり得る。しかしながら、マトリクスは典型的に繊維よりも弱いので、複合構造物上面外方向又は繊維に非平行な十分に大きい負荷が加わった場合、マトリクスは破断することがある。

従来の複合構造物では、複合プライが構造物の外形に揃えられて外形を画定するのが典型的である。残念ながら、複合構造物は、繊維に非平行及び/又は複合プライの平面に対して面外方向に向いた負荷に晒されることがある。そのような非平行及び面外の負荷により、複合構造物の載荷能力を超える層間張力効果が引き起こされ得る。複合構造物の過負荷を避けるために追加の複合プライが要求され得、これにより複合構造物の重量と複雑性が増大してしまう。

このように、層間張力による効果を防止しつつ引張荷重をビームのウェブに効率よく伝達できる複合材コーナー固定具に対する需要が、当技術分野において存在する。

概要

重量が軽く、エネルギー吸収能力が高い構造アセンブリのコーナー固定具を提供する。コーナー固定具200は複合材料からなり、凸部402を有するオス固定具400、及び、凸部と相補的に構成された凹部502を有するメス固定具500を有する。更に、コーナー固定具は、ストラップR部204、及び、ストラップR部の対向端から延びる一対のストラップ平坦部206を有するストラップを含み、ストラップR部が凸部と凹部との間で挟持され、コーナー固定具を側部から見たときにストラップ平坦部は互いに平行であり得、コーナー固定具を端部から見たときに互いに非平行である。

目的

本開示は、凸部を有するオス固定具と、凸部と相補的に構成された凹部を有するメス固定具とを含む、コーナー固定具を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

凸部を有するオス固定具、前記凸部と相補的に構成された、凹部を有するメス固定具、及びストラップR部と、前記ストラップR部の対向端から延びる一対のストラップ平坦部とを有する、ストラップであって、前記ストラップ平坦部は、前記ストラップR部が前記凸部と前記凹部との間で挟持されて、前記コーナー固定具を側部から見たときに互いに平行であり、前記コーナー固定具を端部から見たときに互いに非平行である、ストラップを含む、コーナー固定具。

請求項2

前記凸部及び前記凹部が半円錐形状を有する、請求項1に記載のコーナー固定具。

請求項3

前記半円錐形状が、前記ストラップR部が前記凸部と前記凹部との間で挟持されると、ストラップ内側エッジの長さがストラップ外側エッジの長さに等しくなる形状である、請求項2に記載のコーナー固定具。

請求項4

前記オス固定具、前記メス固定具、及び前記ストラップR部を貫通して延びる、前記一対のストラップ平坦部にほぼ平行に向けられた、少なくとも1つのテンションファスナ孔を更に含む、請求項1から3の何れか一項に記載のコーナー固定具。

請求項5

前記ストラップが、前記テンションファスナ孔の向きにほぼ平行に向けられた強化繊維を有する、少なくとも1つの単方向複合プライで形成されている、請求項4に記載のコーナー固定具。

請求項6

横断方向の断面で見たときにL字型の断面を形成し、且つ前記ストラップ平坦部のストラップ内角にほぼ一致するラップ内角を定める一対のラップ平坦部を含む、ラップを更に含み、前記ラップ平坦部が前記ストラップ平坦部と交互に配置されるか又は重ねられている、請求項1から5の何れか一項に記載のコーナー固定具。

請求項7

前記オス固定具及び前記メス固定具のうちの少なくとも一方が、繊維強化ポリママトリクス材料で形成されている、請求項1から6の何れか一項に記載のコーナー固定具。

請求項8

前記オス固定具、前記ストラップ、及び前記メス固定具が、互いに共接合及び共硬化の何れかを実施されている、請求項1から7の何れか一項に記載のコーナー固定具。

請求項9

構造アセンブリを形成する方法であって、ストラップのストラップR部を、オス固定具の凸部とメス固定具の凹部との間で、前記凸部及び前記凹部の対向する周方向端部から前記オス固定具及び前記メス固定具の外に一対のストラップ平坦部が突出するように、挟むことにより、コーナー固定具を組み立てるステップであって、前記ストラップ平坦部が側部から見たときに互いに平行であり、端部から見たときに互いに非平行である、ステップと、前記コーナー固定具を、交差するビームによって画定される構造アセンブリコーナーに設置するステップと、テンションファスナを、前記オス固定具、前記ストラップR部、前記メス固定具、及び前記交差するビームの少なくとも1つのフランジを貫通して、延在させるステップと、前記一対のストラップ平坦部を、前記交差するビームのウェブのそれぞれの対に連結するステップとを含む、方法。

請求項10

前記ストラップR部が、前記凸部と前記凹部との間で挟持されると半円錐形状を有する、請求項9に記載の方法。

請求項11

前記ストラップが、前記テンションファスナにほぼ平行に向けられた強化繊維を有する、少なくとも1つの単方向複合プライで形成されている、請求項9又は10に記載の方法。

請求項12

前記テンションファスナが、前記交差するビームの前記ウェブにほぼ平行に向けられている、請求項9から11の何れか一項に記載の方法。

請求項13

前記コーナー固定具を組み立てるステップが、ラップを前記ストラップ平坦部に重ねること及び交互に配置することのうちの1つを含む、請求項9から12の何れか一項に記載の方法。

請求項14

前記ストラップ平坦部を前記ウェブに連結するステップが、前記ストラップ平坦部を前記ウェブに共硬化及び共接合することのうちの少なくとも1つを含む、請求項9から13の何れか一項に記載の方法。

請求項15

前記コーナー固定具を設置するステップが、前記メス固定具の端面を、前記交差するビームの少なくとも1つのフランジの下側と接触させて配置することを含む、請求項9から14の何れか一項に記載の方法。

技術分野

0001

本開示は構造アセンブリに関し、より詳細には、構造アセンブリの複合材コーナー固定具フィッティング)に関する。

背景技術

0002

ある種の構造アセンブリでは、構造アセンブリの強度を高めるために付加的な特徴部が要求される。例えば、航空機貨物室において、貨物室フロア上の貨物によって付与される垂直上方向の負荷に対してフロアビーム補強するために、交差するフロアビームのビーム接合部にコーナー固定具が設置されることがある。そのようなコーナー固定具は従来、金属材料で形成されてフロアビームに固定され、垂直の引張負荷を、貨物の固定部からフロアビームの垂直ウェブへと伝達し得る。残念ながら、そのような金属製のコーナー固定具は複合材料で作製したものと比べて重い。更に、航空機の衝撃事象などひずみ速度の大きい圧縮負荷事象において望まれているにも関わらず、金属製のコーナー固定具の垂直方向エネルギー吸収能力はごく低い。

0003

複合材料で形成されている構造物は、強度重量比が高く、耐食性が良好で、圧縮負荷事象でのエネルギー比吸収能力が高いので有利である。ポリマーマトリクスに埋め込まれた強化繊維を含む複合プライレイアップすることによって、複合材コーナー固定具が形成され得る。複合構造物は典型的に、負荷を繊維長に沿って伝達するよう設計されている。一繊維からの負荷は、マトリクス材料を通過して、同一層中の別の繊維または隣接層中の繊維に伝わり得る。しかしながら、マトリクスは典型的に繊維よりも弱いので、複合構造物上面外方向又は繊維に非平行な十分に大きい負荷が加わった場合、マトリクスは破断することがある。

0004

従来の複合構造物では、複合プライが構造物の外形に揃えられて外形を画定するのが典型的である。残念ながら、複合構造物は、繊維に非平行及び/又は複合プライの平面に対して面外方向に向いた負荷に晒されることがある。そのような非平行及び面外の負荷により、複合構造物の載荷能力を超える層間張力効果が引き起こされ得る。複合構造物の過負荷を避けるために追加の複合プライが要求され得、これにより複合構造物の重量と複雑性が増大してしまう。

0005

このように、層間張力による効果を防止しつつ引張荷重をビームのウェブに効率よく伝達できる複合材コーナー固定具に対する需要が、当技術分野において存在する。

0006

コーナー固定具に関連する上述の需要は、本開示によって具体的に対処され緩和される。本開示は、凸部を有するオス固定具と、凸部と相補的に構成された凹部を有するメス固定具とを含む、コーナー固定具を提供する。コーナー固定具は、ストラップR部と、ストラップR部の対向端から延びる一対のストラップ平坦部とを有する、ストラップを更に含み得る。ストラップR部が凸部と凹部との間で挟持されて、コーナー固定具を側部から見たとき、ストラップ平坦部は互いに平行であり得、コーナー固定具を端部から見たとき、ストラップ平坦部は互いに非平行であり得る。

0007

互いに交差してビームアセンブリコーナーを形成する2つ以上のビームを有するビームアセンブリを含む、構造アセンブリも開示される。各ビームは、ウェブと、上方フランジ及び下方フランジなどの少なくとも1つのフランジとを有し得る。構造アセンブリは、ビームアセンブリコーナーに設置されたコーナー固定具を含み得る。コーナー固定具は、凸部を有するオス固定具、及び、凸部と相補的に構成された凹部を有するメス固定具を含み得る。コーナー固定具は、ストラップR部と、ストラップR部の対向端から延びる一対のストラップ平坦部とを有する、ストラップを更に含み得る。ストラップR部が凸部と凹部との間で挟持されて、コーナー固定具を側部から見たとき、ストラップ平坦部は互いに平行であり得、コーナー固定具を端部から見たとき、ストラップ平坦部は互いに非平行であり得る。構造アセンブリは、オス固定具、ストラップR部、及びメス固定具を通って、ビームのうちの少なくとも1つのフランジへと延びる、テンションファスナを更に含み得る。テンションファスナは、ビームのウェブにほぼ平行に向けられ得る。

0008

更に、構造アセンブリを形成する方法が開示される。本方法は、ストラップのストラップR部を、オス固定具の凸部とメス固定具の凹部との間で、凸部及び凹部の対向する周方向端部から一対のストラップ平坦部がオス固定具及びメス固定具の外に突出するように、挟むことにより、コーナー固定具を組み立てるステップを含む。ストラップ平坦部は、側部から見たときに互いに平行であり得、端部から見たときに非平行であり得る。本方法は更に、交差するビームによって画定される構造アセンブリコーナーに、コーナー固定具を設置することと、テンションファスナを、オス固定具、ストラップR部、メス固定具、及び、交差するビームの少なくとも1つのフランジを貫通して延在させることとを含み得る。本方法は更に、一対のストラップ平坦部を、交差するビームのウェブのそれぞれの対に連結することを含み得る。

0009

本明細書に記載された特徴、機能及び利点は、本開示のさまざまな実施形態において独立して達成可能であり、又は、以下の説明及び図面を参照して更なる詳細が理解可能である更に他の実施形態において組み合わされてもよい。

0010

更に、本開示は下記の条項による実施形態を含む。

0011

条項1
互いに交差してビームアセンブリコーナーを形成する2つ以上のビームを有した、ビームアセンブリであって、各ビームはウェブ及びフランジを有する、ビームアセンブリと、
ビームアセンブリコーナーに設置されるコーナー固定具であって、
凸部を有するオス固定具、
凸部と相補的に構成された凹部を有するメス固定具、
ストラップR部と、ストラップR部の対向端から延びる一対のストラップ平坦部とを有するストラップであって、ストラップ平坦部は、ストラップR部が凸部と凹部との間で挟持されて、コーナー固定具を側部から見たときに互いに平行であり、コーナー固定具を端部から見たときに非平行である、ストラップ、並びに
オス固定具、ストラップR部、及びメス固定具を貫通してビームのうちの少なくとも1つのフランジへと延びるテンションファスナであって、各ビームのウェブにほぼ平行に向けられる、テンションファスナ
を含む、コーナー固定具と
を備える、構造アセンブリ。

0012

条項2
凸部と凹部とが半円錐形状を有する、条項1に記載の構造アセンブリ。

0013

条項3
ストラップが、テンションファスナにほぼ平行に向けられた強化繊維を有する少なくとも1つの単方向複合プライで形成されている、条項1又は2に記載の構造アセンブリ。

0014

条項4
横断方向の断面で見たときにL字型の断面を形成し、且つストラップ平坦部のストラップ内角にほぼ一致するラップ内角を定める一対のラップ平坦部を含む、ラップを更に含み、
ラップ平坦部が、ストラップ平坦部と交互に配置され且つ/又は重ねられる、
条項1から3の何れか一項に記載の構造アセンブリ。

0015

条項5
ビームは移動体のフロアビームである、条項1から4の何れか一項に記載の構造アセンブリ。

0016

条項6
移動体が航空機である、条項1から5の何れか一項に記載の構造アセンブリ。

0017

条項7
コーナー固定具が、ビームアセンブリに共硬化されているか又は共接合されている、条項1から6の何れか一項に記載の構造アセンブリ。

0018

条項8
ビームアセンブリの少なくとも1つのフランジの上部に取り付けられ、テンションファスナを介してコーナー固定具に連結される、外付け固定具を更に含む、条項1から7の何れか一項に記載の構造アセンブリ。

0019

本開示の上記の及びその他の特徴は、図面を参照することでより明白となり、図面では、全体を通して類似の番号が類似の部分を表している。

図面の簡単な説明

0020

航空機の平面図である。
図1の線2に沿った航空機の胴体の断面図である。
交差するビームを含み、交差するビームの対応する構造アセンブリコーナー内に設置された一以上のコーナー固定具を含む構造アセンブリの斜視図である。
図3の構造アセンブリの分解斜視図であり、構造アセンブリコーナー内に設置されるコーナー固定具を示す。
図4のコーナー固定具の斜視図である。
図5のコーナー固定具の分解斜視図であり、コーナー固定具に含まれ得るラップを示す。
図5のコーナー固定具の分解側面図である。
図7の線8に沿ったコーナー固定具の分解斜視図である。
図3の線9で切り取った構造アセンブリの長手方向の断面図であり、ビームの両側に設置されたコーナー固定具を示す。
図9の線10で切り取った構造アセンブリの横断方向の断面図であり、構造アセンブリのウェブに連結されたコーナーアセンブリのストラップ及びラップを示す。
ビームアセンブリの4つのビーム角セグメントを組み立てることにより形成されて、構造アセンブリコーナーに設置されたコーナー固定具によって補強され得る、構造アセンブリの一例の斜視図である。
図11の構造アセンブリの分解斜視図であり、構造アセンブリコーナー内に設置されたコーナー固定具を示す。
オス固定具とメス固定具との間に挟持されたストラップを含むコーナー固定具の一例の斜視図である。
図13のコーナー固定具の分解斜視図である。
図13のコーナー固定具の分解側面図である。
図15の線16に沿ったコーナー固定具の斜視図である。
図11の線17で切り取った構造アセンブリの長手方向断面図である。
図17の線18で切り取った構造アセンブリの横断方向の断面図であり、ビーム角セグメントのウェブに連結された各コーナー固定具のストラップを示す。
構造アセンブリの製造方法に含まれ得る一以上の工程を示すフロー図である。

実施例

0021

本開示の様々な実施形態を例示する目的で図面を参照する。図1は、本明細書に記載の一以上のコーナー固定具200(図5)を組み込み得る航空機100の平面図である。航空機100は、機首及び尾部108を有した胴体102を含み得る。尾部108は、一以上の水平尾翼110と垂直尾翼112とを含み得る。航空機100は、胴体102から外方向に延びる104を含み得、翼104によって支持され得る一以上の推進ユニット106を含み得る。

0022

図2は、図1の航空機100の胴体102の断面図である。胴体102は、客室114及び/又は貨物室120を含み得る。客室114は、客室114のフロア122に取り付けられた座席ポスト118によって支持された複数の客席116を含み得る。座席ポスト118は、飛行中の座席116の横方向の移動及び垂直上方向の移動を防止するように、フロア122に固定され得る。貨物室120は、貨物コンテナ(図示せず)を支持するように構成されたフロア122を含み得る。貨物コンテナは、飛行中の貨物コンテナの横方向及び垂直上方向の移動を防止するために、貨物固定リング190などの一以上の貨物固定具(図示せず)によって貨物室120のフロア122に固定され得る。

0023

図2で、客室114のフロア122と貨物室120のフロア122とは、構造アセンブリ150によって支持され得る。構造アセンブリ150は、ビームアセンブリ152を形成する複数のフロアビーム158を含み得る。ビームアセンブリ152は、胴体102の長さ方向(例えば、前後方向)に沿って延びている長手方向のフロアビームと、胴体102の幅を横切って延びている横断方向のフロアビームとを含み得る。図示の例で、フロアビーム158は、垂直ウェブ160(図3)によって相互に接続された上方及び下方フランジ162(図3)をそれぞれ有するI型ビームとして構成され得る。ビーム158の交点で、構造アセンブリコーナー154(図3)が形成され得る。

0024

有利には、本開示のコーナー固定具200(図3)の一以上の実施例が、構造アセンブリコーナー154(図3)のうちの1つ以上に設置されて、2つ以上の構造部材(例えば、2つ以上の交差するビーム158)を相互接続し得る。本開示のコーナー固定具200により、ビームアセンブリ152の耐荷重能力が向上し得る。従って、コーナー固定具200は、下記で詳述するように、引張荷重600をビーム158の垂直ウェブ160(図3)にせん断(shear)することにより、比較的大きな引張荷重600(図2−3)を構造アセンブリ150へと効率よく伝達し得る。そのような大きな引張荷重600は、飛行操縦中もしくは乱気流によって起こる、座席116(図2)及び乗員によって座席ポスト/フロア接続部に対し付与される垂直上方向の負荷に起因して生じ得る。貨物室120において、引張荷重600は、飛行中、貨物固定部/フロア接続部に対して貨物コンテナ(図示せず)によって付与される、垂直上方向の負荷に起因して生じ得る。コーナー固定具200はまた、ウェブ160に平行に向いた比較的高いひずみ速度圧縮負荷608(図2)が構造アセンブリ150に対して加わる際に、構造アセンブリ150が圧砕負荷に対して反応する能力も高め得る。幾つかの例で、コーナー固定具200は、繊維強化ポリマーマトリクス材料(例えば、複合材料)で形成され、航空機の衝撃事象などに生じ得るそのような高いひずみ速度圧縮負荷608において、構造アセンブリ150により高いエネルギー吸収能力レベルをもたらし得、従来の金属製コーナー固定具(図示せず)がもたらすより低い量の保護と比較して、乗客及び貨物により高い保護を提供し得る。

0025

本開示のコーナー固定具200は航空機100のフロア122ビームアセンブリ152の文脈で説明されているが、コーナー固定具200は、引張荷重600をビームアセンブリのビーム158のウェブ160に伝達するなど、引張荷重600を構造部材に伝達することが望ましい任意のタイプの構造アセンブリ150に設置されてよい。コーナー固定具200は、任意のタイプの移動体の構造アセンブリ150に組み込まれてよく、航空機100での設置に限定されない。従って、コーナー固定具200は、任意のタイプの地上移動体、海洋移動体、航空移動体、及び/又は宇宙移動体の構造アセンブリ150に組み込まれてよい。更に、コーナー固定具200は、建物など他のタイプの構造アセンブリ、サブアセンブリ、及びシステムなどの静止物体を含む、任意のタイプの非移動体用途において設置されてもよい。

0026

図3は、交差するビーム158で形成され、交差するビーム158の対応する構造アセンブリコーナー154内に設置された一以上のコーナー固定具200を有した、構造アセンブリ150の一例の斜視図である。図示の例で、ビーム158は、垂直ウェブ160によって相互接続された水平の上方及び下方フランジ162をそれぞれ有する、I型ビームとして構成されている。ある実施形態で、構造アセンブリ150は、一続きの(continuous)ビームと、一続きのビームの両側で一続きのビームに交差する一対のビームセグメントとを含み得る。一実施例で、ビーム158は、後述のように複合材コーナー固定具200と共硬化又は共接合され得る、未硬化の複合材料で形成され得る。あるいは、ビーム158が金属材料で形成され、コーナー固定具200がビーム158に接着接合、且つ/又は機械的に固定されてもよい。

0027

図3は、ビームアセンブリ152の上部に取り付けられた外付け固定具180を示す。外付け固定具180はバスタブ固定具182として構成され得るが、任意の多種多様なタイプの外付け固定具180がビームアセンブリ152に取り付けられてよい。図示の例で、バスタブ固定具182は、交差するビーム158のうちの1つ以上の上方フランジ162に、機械的に固定且つ/又は接着接合され得る。貨物固定リング190のねじスタッド192をバスタブ固定具182のねじ中央孔188にねじ係合することなどにより、貨物固定リング190がバスタブ固定具182に連結され得る。バスタブ固定具182は、バスタブ固定具底壁184と、バスタブ固定具182の周囲で延びる、垂直に向けられたバスタブ固定具側壁186とを含み得る。バスタブ固定具側壁186は、固定リング190が折り畳み位置(図示せず)で配置されると貨物固定リング190を受け入れるようなサイズであり得る。バスタブ固定具底壁184に、一以上のテンションファスナ孔194が、中央孔188を囲む空間を空けた位置に、形成され得る。テンションファスナ孔194は、ビーム158のフランジ162のうちの1つ以上を貫通して延び得る。

0028

図4は、図3の構造アセンブリ150の分解斜視図であり、構造アセンブリコーナー154内に設置するためのコーナー固定具200を示す。下記で詳述するように、各コーナー固定具200は、オス固定具400、メス固定具500、及び細長いストラップ202を含み得る。コーナー固定具200は任意選択的に、L字型の断面を有するラップ300(図6)を含んでもよい。ストラップ202は、ストラップR部204(図6)と、ストラップR部204の対向端から延びる一対のストラップ平坦部206(図6)と、を含み得る。幾つかの例では、ラップ300(図6)が、ストラップ平坦部206と交互に配置されるか又は重ねられてもよい。

0029

図4に示すように、ビーム158のフランジ162及び/又は構造アセンブリ150に(例えば、その上部に)取り付けられ得る外付け固定具180(例えば、バスタブ固定具182)に、コーナー固定具200を連結するために、オス固定具400、メス固定具500、及びストラップR部204に、少なくとも1つのテンションファスナ孔194が、テンションファスナ196を受け入れるために形成され得る。テンションファスナ196は、固定リング190(図3)からの上方向の引張荷重600(図3)をコーナー固定具200へ伝達し得る。ストラップ平坦部206は、引張荷重600をビーム158のウェブ160にせん断(shear)し得る。上述のように、コーナー固定具200は任意選択的に、一対のストラップ平坦部206を相互に連結し機械的に安定させるためのラップ300(図6)を含んでもよい。ラップ300もまた、交差するビーム158のウェブ160を相互に接続することによって、交差するビーム158の相対的な移動を防止することで、交差するビーム158間のジョイントの機械的安定性を向上させ得る。

0030

図5は、図4のコーナー固定具200の斜視図であり、オス固定具400、メス固定具500、ストラップ202、及びラップ300を示す。図6は、図5のコーナー固定具200の分解斜視図である。オス固定具400は、凸部402(図6)と、凸部402に対向して位置するオス固定具端面406とを含み得る。メス固定具500は、凹部502(図6)と、凹部502に対向して位置するメス固定具端面506とを含み得る。メス固定具500の凹部502は、オス部の凸部402に相補的なサイズ及び形状であり得る。例えば、凸部402の曲率半径は、凹部502の曲率半径に相補的であり得、凹部502と凸部402との間に挟持されたときのストラップR部204のストラップの厚み218(図6)を収容し得る。

0031

図6に示すように、ストラップR部204は、凸部402と凹部502との間で挟持されるか又は挟まれると、180°の弧を形成する半円錐形状を有し得る。一対のストラップ平坦部206は、ストラップR部204が凸部402と凹部502との間で挟持されると、凸部402及び凹部502の対向する周方向端部404、504から、同じ方向に外方向に突出し得る。コーナー固定具200を側部(図7)又は正面(図8)から見たとき、ストラップ平坦部206は互いに平行であり得る。ストラップ平坦部206は、コーナー固定具200を端部から見たとき、又は図10に示すようにストラップ平坦部206を横断方向の断面で見たとき、互いに非平行であり得る。図10は、各ストラップ平坦部206の平面が、ストラップ平坦部206が連結されている各ウェブ160の平面に平行であることを示している。

0032

図6で、各ストラップ平坦部206は、ストラップ平坦部長さ214とストラップ平坦部幅216とを有し得る。ストラップ平坦部長さ214は、ストラップ端部エッジ208とストラップ内側エッジ210に沿った、ストラップ平坦部206がストラップR部204に接する点との間の距離として定められ得る。ストラップ平坦部幅216は、ストラップ内側エッジ210からストラップ外側エッジ212までの距離として定められ得る。図示の例で、一対のストラップ平坦部206は、同じストラップ平坦部長さ214及び同じストラップ平坦部幅216を有し得る。しかしながら、他の実施例では、一対のストラップ平坦部206が同じでないストラップ平坦部長さ214及び/又は同じでないストラップ平坦部幅216を有していてもよい。ストラップ平坦部長さ214及びストラップ平坦部幅216は、ストラップ平坦部206がウェブ160に連結、接合、共接合、或いは共硬化されると、ストラップ平坦部206とウェブ160との間の境界でのせん断応力が、ストラップ平坦部206をウェブ160に接合する樹脂及び/又は接着剤許容可なせん応力よりも低くなる量の、ストラップ平坦部206の表面積をもたらすようなサイズとされ得る。

0033

図6で、コーナー固定具200は、コーナー固定具200が設置される構造アセンブリコーナー154(図10)のコーナー内角156(図10)に相補的であるストラップ内角224をストラップ平坦部206が定めるように、構成され得る。ストラップ内角224は、コーナー固定具200が構造アセンブリコーナー154に設置されると、各ストラップ平坦部206が各ウェブ160(図10)に平行であるようなものであり得る。幾つかの例で、ストラップ平坦部206は、構造アセンブリコーナー154の90°のコーナー内角156(図10)に相補的であり得る、90°のストラップ内角224を定め得る。90°のコーナー内角156は、互いに垂直な交差するビーム158を有する構造アセンブリ150で形成され得る。しかしながら、コーナー固定具200は、コーナー固定具200が非90°のコーナー内角を有する構造アセンブリコーナー154に設置されることが可能となるように、ストラップ平坦部206が非90°のコーナー内角(図示せず)を定めるように構成されてもよい。

0034

図5−8を参照すると、オス固定具400の凸部402とメス固定具500の凹部502とはそれぞれ半円錐形状に形成され得るので、ストラップR部204が凸部402と凹部502との間で挟持されると、半円錐形状によってストラップ平坦部206が(例えば、端部から或いは横断方向の断面で見たとき)コーナー固定具200が設置され得る構造アセンブリコーナー154(図10)のコーナー内角156(図10)にほぼ(例えば、±5°の範囲内で)一致するストラップ内角224をとり得る。しかしながら、コーナー固定具200は、凸部402及び凹部502の半円錐形状に限定されず、結果としてストラップ平坦部206が構造アセンブリコーナー154のコーナー内角156にほぼ一致するストラップ内角224を定める、凸部402及び凹部502の任意のタイプの単曲率の形状(図示せず)を含んでいてもよい。ある実施形態では、ストラップR部204が凸部402と凹部502との間で挟持されると、凸部402及び凹部502の単曲率形状の軸に沿った任意の軸方向位置で、単曲率形状が一定の曲率半径を有し得る。あるいは、凸部402及び凹部502が、所与の軸方向位置における様々な周方向位置で異なる曲率半径を有してもよい。更なる実施形態で、凸部402及び凹部502の単曲率形状(図示せず)は、凹部502及び/又は凸部402に形成された一以上の平坦部(図示せず)を含み得る。凸部402及び凹部502は、形状に関わらず、ストラップR部204が凸部402と凹部502との間で挟持されると、一対のストラップ平坦部206が、コーナー固定具200が設置され得る構造アセンブリコーナー154のコーナー内角156にほぼ一致するストラップ内角224を定めるような形状で提供され得る。

0035

更に図5−8を参照すると、オス固定具400の凸部402とメス固定具500の凹部502とが、ストラップR部204がオス固定具400とメス固定具500との間で挟持されると、ストラップ内側エッジ210の長さがストラップ外側エッジ212の長さとほぼ(例えば、0.010インチの範囲内で)等しくなるように構成された、半円錐形状を有し得る。そのような構成では、ストラップR部内のストラップ内側エッジの曲率半径が、図7に示すようにオス固定具400及びメス固定具500の側面視において、凸部402と凹部502との間の境界がストラップ平坦部206の長さ方向に対して非直角に向いたプロファイル(例えば、破線で示す)を画定するように、ストラップR部内のストラップ外側エッジの曲率半径よりも小さい必要がある。

0036

図6を参照すると、凸部402及び凹部502の形状を、ストラップ内側エッジ210の長さとストラップ外側エッジ212とが等しくなるように構成することにより、ストラップ202が一以上の単方向複合プライ226(例えば、プライスタック(図示せず))で構成され得る。そのような構成では、ストラップ202の単方向プライのうちの少なくとも1つの強化繊維228が、コーナー固定具200をビーム158フランジ162(図3)及び/又は外付け固定具180(図3)に連結しているテンションファスナ196の向きと平行に向けられ得る。図6に示す実施例で、ストラップ202の複合プライ226のうちの少なくとも1つの強化繊維228は、対向するストラップ端部エッジ208間で一続きであり得る。更に、ストラップ202における複合プライ226のうちの少なくとも1つにおける強化繊維228は、ストラップ平坦部206の長さ方向に平行に向けられ得る。スストラップ202は、ストラップ平坦部206の長さ方向に平行に向けられた繊維を有する単方向複合プライ226で形成され得るが、ストラップ202が、ストラップ平坦部206の長さ方向に非平行に向けられた(例えば、擬似等方レイアップを形成する)単方向プライ、及び/もしくは織物で形成された(例えば、二方向織物(図示せず))複合プライ226又はその他のプライ構成もしくは繊維配向を更に含んでもよいことに留意されたい。

0037

コーナー固定具200の幾つかの実施例では、ストラップ202及び/又はラップ300が、樹脂(例えば、プリプレグ複合プライ226)を予め含浸させた一以上の複合プライ226で形成され得る。例えば、ストラップ202及び/又はラップ300は、複数のプリプレグ複合プライ226(例えば、プリプレグ単方向テープ)で形成されて、プライスタック(図示せず)を形成していてもよい。ストラップ202は、フラットパターンレイアウト(図示せず)で見たときに矩形状を有し得る。上述のように、ストラップ202の複合プライ226の強化繊維228の少なくとも一部は、テンションファスナ196の向きにほぼ平行(例えば、±10度の範囲内)に、且つ/又はストラップ平坦部206の長さ方向に平行に向けられ得る。

0038

テンションファスナ196は、ストラップ平坦部206が連結されるウェブ160の両方に平行であり得る。ストラップ202は、強化繊維228がストラップ内側エッジ210に平行に、且つ/又はストラップ外側エッジ212に平行に向けられるように構成され得る。例えば、上述のように、ストラップ202はフラットなパターンレイアウトで見たときに矩形状を有し得る。ストラップ側部エッジ210、212は直線状であり、且つストラップ端部エッジ208に垂直であり得、ストラップ端部エッジ208もまた直線状であり得る。本開示で図示しているコーナー固定具200の実施例は、ストラップ外側エッジ212に平行なストラップ内側エッジ210を有しているが、ストラップ202は、ストラップ内側エッジ210に非平行、且つ/又はストラップ外側エッジ212に非平行なストラップ内側エッジ210を有するように構成されてもよい。ストラップ内側エッジ210及び/又はストラップ外側エッジ212は、湾曲した形状などの非直線状形状を有してもよく、図示のような直線状形状に限定されない。

0039

幾つかの例で、ストラップ202及び/又はラップ300が、プリプレグ複合プライ226以外の材料で形成され得る。例えば、ストラップ202及び/又はラップ300が、金属材料(例えば、ステンレス鋼チタンなどのシート金属)で、繊維と金属の積層体(例えば、ガラス層アルミニウム強化エポキシ(GLARE)又はチタン/グラファイト)として、且つ/又は非プリプレグ複合材料として形成され得る。非プリプレグ複合材料の一例で、ストラップ202及び/又はラップ300は、一以上のドライ繊維複合プライ226(図示せず)をレイアップし、多種多様な樹脂注入プロセスのうちの任意のものを用いてドライ繊維複合プライ226に樹脂を注入することによって形成され得る。例えば、コーナー固定具200は、一以上のドライ繊維複合プライ226をレイアップしてストラップ202を形成し、ストラップ202のストラップR部204をオス固定具のドライ繊維プリフォーム(図示せず)とメス固定具のドライ繊維プリフォーム(図示せず)との間で挟持し、ドライ繊維アセンブリ(図示せず)に樹脂を注入して、コーナー固定具200が設置され得る構造アセンブリコーナー154のコーナー内角156とほぼ一致するストラップ内角224内にストラップ平坦部206が維持されている間に硬化させることによって、製造され得る。

0040

図5−8を更に参照すると、オス固定具400及び/又はメス固定具500は、構造アセンブリコーナー154(図4)と相補的に構成され得る。図7で最もよく見てとれるように、オス固定具400は、オス固定具400の厚みを定め得る、オス固定具内面408及びオス固定具外面410を含み得る。オス固定具400の厚みは好ましくは、少なくともストラップR部204内ではストラップ平坦部幅216より小さくない。この方式で、ストラップR部204の全領域がオス固定具400の凸部402によって支持され、オス固定具400からストラップR部204への引張荷重600(図4)の分散が最大化され得る。

0041

オス固定具端面406は、テンションファスナ196(図4)のヘッドもしくはナット198(図4)又はその他のねじ式受容部を受けるように構成され得る。例えば、オス固定具端面406は、オス固定具400のテンションファスナ孔194に直角に向けられた概して平坦な構成を有し得る。しかしながら、オス固定具端面406が非平坦な形状(図示せず)を有してもよく、テンションファスナ孔194の周囲の領域が、テンションファスナ196のヘッド又はナット198が位置する平滑で平坦な表面をもたらす座ぐり部(図示せず)を含んでもよい。ファスナ196は、図示のようなねじボルト及びナット198に限定されず、コーナー固定具200をフランジ162(図3)及び/又は外付け固定具180(図3)に連結して、フランジ162及び/又は外付け固定具180からオス固定具400へと引張荷重600(図3)を伝達できる、任意のタイプのファスナを含んでもよいことに留意されたい。オス固定具400は任意選択的に、オス固定具端面406、オス固定具内面408、オス固定具外面410、及び凸部402によって定められた空間に、オス固定具400の重量を低減させる手段として、一以上の中空領域(図示せず)を含んでもよい。

0042

図5−8で、幾つかの例では、メス固定具500が、コーナー固定具200が設置され得る構造アセンブリのコーナー154(図4)と相補的に構成され得る、メス固定具側面508を含み得る。メス固定具側面508のうちの一方又は両方が、各ストラップ平坦部206が定める平面に平行に向けられ得る。メス固定具側面508は、構造アセンブリコーナー154のコーナー内角156とほぼ一致する内角を定め得る。従って、メス固定具側面508の一方又は両方の少なくとも一部が、メス固定具側面508が対向して位置し得る各ウェブ160(図10)の平面に平行であるか又は同一平面である平面を画定し得る。従って、メス固定具側面508は、構造アセンブリコーナー154を形成している交差するビーム158の各ウェブ160(図10)に直接的に接触して納まるように構成され得る。しかしながら、メス固定具500が、コーナー固定具200が構造アセンブリコーナー154に設置されると、メス固定具側面508が構造アセンブリ150のウェブ160の一方又は両方と非接触の関係に配置されるように構成されてもよい。

0043

メス固定具端面506は、フランジ162(図9)又は他の構造アセンブリ150(図9)の下側と相補的に構成され得る。コーナー固定具200が設置される一実施例で、メス固定具端面506(図9)の少なくとも一部は、構造アセンブリコーナー154の交差するビーム158のフランジ162のうちの1つ以上の下側に、直接接触して位置するように構成され得る。従って、テンションファスナ196がメス固定具500を、フランジ162の下側に対して押し付け得る。メス固定具500は任意選択的に、メス固定具端面506、メス固定具側面508、及び凹部502によって画定される空間に、メス固定具500の重量を低減させる手段として、一以上の中空領域(図示せず)を含んでもよい。

0044

図5−8を更に参照すると、ある実施形態で、オス固定具400及び/又はメス固定具500が繊維強化ポリマーマトリクス材料などのポリマー材料で形成され得る。一実施例で、オス固定具400及び/又はメス固定具500は、ストラップ202の熱膨張率(CTE)と同様のCTEを有し得る、ポリマー樹脂マトリクス(図示せず)に埋め込まれたチョップドファイバー(図示せず)で形成され得る。別の例では、オス固定具400及び/又はメス固定具500が、プリプレグ織物プライ(図示せず)又はプリプレグ単方向プライ(図示せず)のレイアップなどの、プリプレグ複合プライ226で形成され得る。しかしながら、オス固定具400及び/又はメス固定具500が非繊維ポリマー材料で形成されていてもよい。更なる実施形態では、オス固定具400及び/又はメス固定具500が、好ましくはストラップ202を形成する複合材料及び/又は金属材料と化学的適合し且つ温度上適合する、金属材料で形成され得る。

0045

図6を参照すると、コーナー固定具200は任意選択的に、ラップ屈曲R部302によって相互に接続された一対のラップ平坦部304を有するラップ300を含んでもよい。一対のラップ平坦部304及びラップ屈曲R部302は集合的に、ラップ300を横断方向の断面(図10)に見たときにラップ内角306を定めるL字型の断面を形成し得る。ラップ内角306は、ストラップ平坦部206によって定められるストラップ内角224にほぼ(例えば、±5°の範囲内で)一致し、ラップ平坦部304がストラップ平坦部206と重ねられ、且つ/又は交互に配置されることを可能にし得る。図5の例では、ラップ平坦部304の一方又は両方が、各ストラップ平坦部206のストラップ外面222に重ねられ得る。ストラップ外面222は、ストラップ平坦部206が連結され得るウェブ160に面した表面として定められ得る。あるいは、ストラップ平坦部206がウェブ160と直接的、物理的に接触して配置されて、ストラップ平坦部206のウェブ160に対する直接的な接合、共接合、共硬化、及び/又は機械的固定を促すように、ラップ平坦部304の一方又は両方が、ストラップ平坦部206のストラップ内面220に重ねられてもよい。

0046

図6で、上述のように、コーナー固定具200は、ストラップR部204が凹部502と凸部402との間で挟持されると、オス固定具400、メス固定具500、及びストラップR部204を貫通して延びる、少なくとも1つのテンションファスナ孔194を含み得る。図示の例で、テンションファスナ孔194は、凸部402、ストラップR部204、及び凹部502の中心又は頂点を貫通して延びる。しかしながら、コーナー固定具200が、凸部402及び凹部502の頂点の中心からずれた位置に、オス固定具400、ストラップR部204、及びメス固定具500を貫通して延びる、複数のテンションファスナ孔194を備えていてもよい。一実施例で、コーナー固定具200を側部から見たときに、一以上のテンションファスナ孔194が、ストラップ平坦部206の長さ方向に対してほぼ(例えば、±10°)平行に向けられ得る。テンションファスナ孔194は、引張荷重600(例えば、上方向の負荷)を外付け固定具180(例えば、バスタブ固定具182)からコーナー固定具200へと伝達するように構成されたテンションファスナ196を受容するように構成されたサイズであり得る。あるいは、外付け固定具180が構造アセンブリ150から除かれて、テンションファスナ196がコーナー固定具200を構造アセンブリ150のフランジ162のうちの1つ以上に直接連結して、フランジ負荷(図示せず)のウェブ160への伝達を支援してもよい。

0047

一実施例で、貨物固定リング192(図3)に対する垂直上方向の負荷が、外付け固定具180(図3)をコーナー固定具200に連結しているテンションファスナ196(図3)において、引張荷重600(図3)を発生させ得る。テンションファスナ196における引張荷重600は、オス固定具400の凸部402がストラップR部204に対して上方向に押し付けられると、オス固定具400に圧縮負荷606(図5)を引き起こし得る。ストラップR部204の丸みを帯びた形状(例えば、半円錐形状)により、オス固定具400における圧縮負荷606が結果としてストラップR部204におけるフープ負荷602(図6)となる。ストラップR部204のフープ負荷602はストラップR部204の対向する周方向端部の各々へと移動し、各々ストラップ平坦部206における引張荷重600(図6)となる。各ストラップ平坦部206における引張荷重600は、ストラップ平坦部206が連結されるビーム158の各ウェブ160へ、せん断負荷604(図9)として伝達される。

0048

図9は、構造アセンブリ150の、図3の線9で切り取った長手方向の断面図であり、ビーム158の両側で、対向する構造アセンブリコーナー154に設置されたコーナー固定具200を示す。テンションファスナ196は各コーナー固定具200を貫通して延び、構造アセンブリ150の上部に取り付けられ得る外付け固定具180(例えば、バスタブ固定具182)に、コーナー固定具200を機械的に連結する。しかしながら、上記のように、外付け固定具180が除かれて、コーナー固定具200が、引張荷重600(例えば、上方向の負荷)をフランジ162からビーム158のウェブ160へ伝達する手段として設置されてもよい。各コーナー固定具200は、オス固定具400の凸部402とメス固定具500の凹部502との間で挟持されるストラップR部204を有したストラップ202を含む。ストラップ平坦部206は、テンションファスナ196から各ストラップ202部が連結されている各ウェブ160へと、引張荷重600を伝達する。各ストラップ平坦部206の引張荷重600は、せん断負荷604として各ウェブ160へ伝達される。

0049

図9で、ストラップ平坦部206は、せん断負荷604がウェブ160へと伝達される表面積を最大化する手段として、ストラップ平坦部206が連結されるウェブ160の高さに相補的なストラップ平坦部長さ214で、提供され得る。幾つかの例で、ストラップ平坦部長さ214はウェブ160の高さにほぼ等しくてよい。しかしながら、他の実施例では、ストラップ平坦部長さ214がウェブ160の高さ未満であり得る。更なる実施例では、ストラップ202が、異なる長さを有する複数の複合プライ226を含み得る。例えば、ストラップ平坦部206の複合プライ226のうちの幾つかがウェブ160の高さ全体に沿って延びており、同じストラップ平坦部206の他の複合プライ226が、ウェブ160の高さの一部に沿って延びていてもよい。

0050

図10は、図9の構造アセンブリ150の横断方向の断面図であり、構造アセンブリ150のウェブ160に連結されたコーナー固定具200(図9)のストラップ202及びラップ300を示す。上述のように、ストラップ202及びラップ300はそれぞれ複合プライ226で形成され得る。幾つかの例で、ラップ平坦部304がビーム158の各ウェブ160と直接、物理的に接触するように、ラップ平坦部304はストラップ内面220に重なり得る。その他の例では、ストラップ平坦部206がビーム158の各ウェブ160と直接、物理的に接触するように、ラップ300がストラップ外面222に重なってもよい。更なる実施例では、ストラップ平坦部206の複数の複合プライ226がラップ平坦部304の複数の複合プライ226と交互に配置され得る。

0051

後述のように、一実施例で、オス固定具400、メス固定具500、ストラップ202、及び任意選択的にラップ300が、個別に複合材料で形成されアセンブリとして組み立てられて共硬化されて、硬化されたコーナー固定具200を形成した後、硬化済みのコーナー固定具200が構造アセンブリコーナー154に設置されて、硬化済みのストラップ平坦部206が各ウェブ160へ共接合、接着接合、及び/又は機械的に固定され得る。ストラップ平坦部206をウェブ160に連結する前もしくはその後に一以上のテンションファスナ196をオス固定具400、ストラップR部204、及びメス固定具500を貫通して延在させ、コーナー固定具200をビーム158のフランジ162及び/又はフランジ162に取り付けられた外付け固定具180に連結し得る。しかしながら、別の実施形態では、オス固定具400、メス固定具500、ストラップ202、及び任意選択的にラップ300が、個別に複合材料で形成されて、別々のアイテムとして硬化されてもよい。別々に硬化されたオス固定具400、メス固定具500、及びストラップ202、及び任意選択的にはラップ300が、組み立てられて且つ/又は図4に示すように構造アセンブリコーナー154に設置され得る。別々に硬化されたオス固定具400、メス固定具500、及びストラップ202、及び任意選択的にはラップ300は、互いに接合されるか、又は接合せずにおかれ得る。テンションファスナ196が設置されて、ビーム158フランジ162に取り付けられたビームフランジ162及び/又は外付け固定具180に、コーナー固定具200が固定され得る。ストラップ平坦部206及び任意選択的にはラップ平坦部304が、共接合、接着接合、及び/又は機械的固定などにより、ビーム158の各ウェブ160に連結され得る。

0052

更に別の例では、構造アセンブリ150が、未硬化の複合材料(例えば、プリプレグ複合プライ226)のレイアップとして形成され得る。同様に、コーナー固定具200は、未硬化のプリプレグ複合プライ226のレイアップとして形成され得(例えば、ストラップ202及び/又はラップ300を形成)、且つ/又は、チョップドファイバーで強化されたポリマーマトリクス材料で形成され得(例えば、オス固定具400及びメス固定具500を形成)、構造アセンブリコーナー154に設置されて、構造アセンブリ150と共硬化され得る。別の例では、構造アセンブリ150が、予め硬化された複合構造アセンブリ150として提供されてもよい。コーナー固定具200は、未硬化の複合材料で形成されて、構造アセンブリコーナー154に設置され、共接合されて、コーナー固定具200を硬化すると同時にストラップ平坦部206を構造アセンブリ150のウェブ160に接合し得る。テンションファスナ孔194に、テンションファスナ196が設置されて、構造アセンブリ150に取り付けられたコーナー固定具200をウェブ160のフランジ162及び/又は外付け固定具180(例えば、バスタブ固定具182)に連結し得る。

0053

図11は、4つのビーム角セグメント170を互いに背中合わせの関係で組み立てることにより形成された構造アセンブリ150の更なる実施例の斜視図である。ビーム角セグメント170は、ビームアセンブリ152の交差するビームの少なくとも一部を形成し得る。構造アセンブリコーナー154のうちの1つ以上に、コーナー固定具200が設置され得る。図示していないが、任意選択的に、組み立てられたビーム角セグメント170のフランジ162の上部など構造アセンブリ150の上部に、外付け固定具180が取り付けられてもよい。テンションファスナ196が、ビーム角セグメント170のフランジ162に形成されたテンションファスナ孔194を貫通して延び、コーナー固定具200をフランジ162及び/又は外付け固定具(図示せず)に連結し得る。ビーム角セグメント170は金属材料又は複合材料で形成され得る。例えば、ビーム角セグメント170はプリプレグ複合プライ226で形成されて、コーナー固定具200と共接合又は共硬化され得る。図示の例で、ビーム角セグメント170は、構造アセンブリコーナー154におけるフランジ162の厚みが増しエリアを表すパッドアップ(pad−ups)172を含み得る。複合ビーム角セグメント170のパッドアップ172は、複合ビーム角セグメント170をレイアップする際に、交差するフランジ162の一続きの複合プライ(図示せず)を重ねることに起因し得る。

0054

図12は、図11の構造アセンブリ150を構成するビーム角セグメント170の分解斜視図であり、各構造アセンブリコーナー154内に設置され得るコーナー固定具200を示す。図示の例で、各ビーム角セグメント170は90°の角度をなし、垂直ウェブ160によって相互に接続された上方及び下方フランジ162を有する。上述のように、ビーム角セグメント170のうち4つが、互いに背中合わせの関係で組み立てられて、直交するビームアセンブリ152を形成し得る。しかしながら、ビーム角セグメントが組み立てられたときに互いに対して非直角をなすように、ビーム角セグメント170が非90°の角度をなしていてもよい。組み立てられたビーム角セグメント170は、他のノードから延び得る複数の一続きのビーム(図示せず)を相互に接続する、ノード(図示せず)として機能し得る。相互に接続されたビームは、フロア122(図2)又はその他の構造物などの構造アセンブリ150として機能し得る。

0055

図12で、構造アセンブリ150は、十字形状をそれぞれ有する一以上のビームキャップ164を含み得る。ビームキャップ164は、組み立てられたビーム角セグメント170の上側でフランジ162に取り付けられ得、ビームキャップ164は、組み立てられたビーム角セグメント170の下側でフランジ162に取り付けられ得る。ビームキャップ164は、背中合わせのビーム角セグメント170のフランジ162を相互に接続し、フランジ162においてせん断負荷604を伝達し得る。ビームアセンブリ152は、組み立てられたビーム角セグメント170間に設置され得る、シート金属材料及び/又は複合シート材料で形成された十字部168も含み得る。そのような十字部168は、隣り合うビーム角セグメント170のウェブ160を相互に接続し、隣り合うビーム角セグメント170のウェブ160において負荷を伝達し得る。更に、構造アセンブリ150は、十字部168の厚みに等しい厚みを有するシートとして形成された、一以上のビームシム166を含み、背中合わせのウェブが互いに固定又は接合される位置で、ウェブ160に面外屈曲を引き起こすことなく、組み立てられたビーム角セグメント170の背中合わせのウェブ160が共に固定されることを可能にし得る。

0056

図13は、オス固定具400とメス固定具500との間で挟持されたストラップ202を含むコーナー固定具200の更なる実施例の斜視図である。図14は、図13のコーナー固定具200の分解斜視図である。図13−14のコーナー固定具200からはラップ300(図5−8)が省略されているが、コーナー固定具200は、上述のようにL字型の断面で形成され、構成され設置されたラップ300を含んでいてもよい。図13−16のオス固定具400、メス固定具500、及びストラップ202は、図5−8の上述のオス固定具400、メス固定具500、及びストラップ202と同様に構成され得る。しかしながら、下記で詳述するように、図13−16のオス固定具400の凸部402、及びメス固定具500の凹部502が、後で樹脂が注入され得る、ストラップ202のドライ繊維プリフォーム版を挟むか又は挟持するように構成されてもよい。更に、図13−14に示すメス固定具500は、図11−12に示すように、フランジ162の下側に相補的な外形であり得るメス固定具端面506を含み得る。図13−14に示すオス固定具400は、図5−8に示すオス固定具400のオス固定具端面406よりも、オス固定具端面406が凸部402の近くに位置するようなオス固定具端面406を有し得る。

0057

図15は、図13のコーナー固定具200の分解側面図である。図16は、図15のコーナー固定具200の斜視図である。上述のように、図13−16の各オス固定具400及びメス固定具500の凸部402及び凹部502は、図5−8に示す凸部402及び凹部502の角度が付けられた半円錐形状ほど複雑でない、単純化された半円錐形状を有し得る。従って、図13−16のコーナー固定具200を図15に示すように側部から見たとき、凸部402と凹部502との間の境界は、ストラップ平坦部206の長さ方向に対して直角に向けられたプロファイルを画定する。図13−16の凸部402及び凹部502の単純化された構成により、一以上のドライ繊維単方向複合プライ226(例えば、単方向テープ(図示せず))で形成された、ドライ繊維プリフォームの使用が可能となり、各単方向複合プライ226内の強化繊維228(図示せず)が、ストラップが半円錐形状の外形に形成されると、同じ単方向複合プライ226の隣接する強化繊維228に対して、軸方向に沿ってわずかにスリップ又は移動し得る。ストラップが半円錐形状に形成されるとストラップR部204の強化繊維228が互いに対して軸方向にスリップできることにより、強化繊維228が両方のウェブ160に平行に向けられつつ、ストラップR部204において且つストラップ平坦部206へと、強化繊維228のまっすぐな経路が維持される(即ち、複合プライの面内方向に湾曲しない)ことが可能となる。有利には、強化繊維228が軸方向にスリップできることにより、ストラップR部204が単純化された半円錐形状に沿う一方で、ストラップ平坦部206の強化繊維228が引張荷重600の方向に対して非平行(例えば、ストラップ平坦部の長さ方向に対して非平行、及び/又はウェブ160に対して非平行)に向けられていた場合に発生し得る、単方向複合プライ226の隣接する強化繊維228間の層間張力を防止する手段がもたらされる。

0058

図17は、図11の構造アセンブリ150の長手方向の断面図であり、コーナー固定具200をフランジ162及び外付け固定具180に固定しているテンションファスナ196を示す。図18は、構造アセンブリ150の横断方向の断面図であり、組み立てられたビーム角セグメント170のウェブ160に連結された、各コーナー固定具200のストラップ平坦部206を示す。図示の例で、ストラップ平坦部206は複合材料で形成され得、組み立てられた(やはり複合材料で形成され得る)ビーム角セグメント170のウェブ160に共硬化又は共接合され得る。有利には、オス及びメス固定具500の各々の凸部402及び凹部502の半円錐形状により、単方向複合プライ226を用いて引張荷重600をビーム158のウェブ160に効率よく伝達することが可能となる。複合材コーナー固定具200は、従来の金属製のコーナー固定具200に対し、強度効率の増大と耐疲労性の向上をもたらす。更に、上述のように、ストラップ202中の強化繊維228の垂直配向を含む、コーナー固定具200の繊維強化ポリマーマトリクス構成は、構造アセンブリがひずみ速度の大きい圧縮負荷608(図2)に晒されるとき、エネルギー吸収能力のより低い金属製のコーナー固定具と比較してエネルギー吸収能力レベルの向上を構造アセンブリ150にもたらし得る。複合材コーナー固定具200がもたらすこのようなエネルギー吸収能力の増大により構造アセンブリ150がひずみ速度の大きい圧縮負荷を受ける間の運動エネルギー減衰させて、乗客及び貨物の保護を有利に増強することができる。

0059

図19は、構造アセンブリ150の製造方法700に含まれ得る、一以上の工程を示すフロー図である。方法700のステップ702は、構造アセンブリ150の構造アセンブリコーナー154に設置するためのコーナー固定具200を提供することを含み得る。上述のように、コーナー固定具200は、ストラップ202のストラップR部204をオス固定具400の凸部402とメス固定具500の凹部502との間で挟むことにより、組み立てられ得る。凸部402及び凹部502は、互いに相補的に構成され得、半円錐形状を有し得る。ストラップ202は、凸部402及び凹部502の対向する周方向端部404、504から、組み立てられたオス固定具400及びメス固定具500から突出し得る、一対のストラップ平坦部206を含み得る。上述のように、オス固定具400とメス固定具500との間で挟持されると、ストラップR部204は凸部402及び凹部502の半円錐形状をとり、ストラップ平坦部206を側部から見て互いに平行にさせ(図7−8及び15−16)、端部から見てもしくは横断方向の断面で(図10及び18)互いに非平行にさせ、ストラップ内角224を定める。方法は、コーナー固定具200にラップ300を組み立てるか又は含めることを含み得る。上述のように、ラップ300(図3)は、ラップ屈曲R部302によって相互に接続された一対のラップ平坦部304によって形成されたL字型の断面を有し得る。一対のラップ坦部304は、一対のストラップ平坦部206と重なる関係及び/又は交互に配置される関係で、組み立てられ得る。

0060

図19の方法700のステップ704は、コーナー固定具200を構造アセンブリ150の構造アセンブリコーナー154に設置することを含み得る。上述のように、ある実施形態で、構造アセンブリ150は、ビームアセンブリ152を形成している複数の交差するビーム158を含み得る。一実施例でビーム158は、航空機の客室114又は貨物室120のフロア122のフロアビーム158などの、移動体のフロアビーム158であり得る。しかしながら、上述のように、構造アセンブリ150は様々な構成のうち任意のものに提供されてよく、フロア122のビームアセンブリ152に限定されない。従って、本開示のコーナー固定具200は、引張荷重600を一以上の構造部材のウェブ160に、ストラップ平坦部206からウェブ160へとせん断負荷604を介して伝達することが望まれる、任意のタイプの構造アセンブリ150に設置され得る。

0061

コーナー固定具200を構造アセンブリコーナー154に設置するステップは、メス固定具500のメス固定具端面506を、構造アセンブリコーナー154を画定している一以上の構造部材のフランジ(一又は複数)162(図9)の下側と接触させて配置することを含み得る。幾つかの例で、メス固定具端面506は、フランジ162の下側に沿う形状で(contoured)又は相補的に構成され得る。図5は、図9のフランジ162の平坦な下側に接触して配置されるように構成された、平坦形状を有するメス固定具端面506を示す。図13は、図17起伏のある(contoured)フランジ162の下側と相補的に構成された、起伏のあるメス固定具端面506を示す。方法は更に、メス固定具側面508のうちの少なくとも1つを、構造アセンブリコーナー154の各ウェブ160の一方又は両方と接触させて配置することを含み得る。しかしながら、幾つかの実施形態では、メス固定具側面508の一方又は両方が、構造アセンブリコーナー154の各ウェブ160と非接触の関係で配置されてもよい。

0062

図19の方法700のステップ706は、少なくとも1つのテンションファスナ196を、各コーナー固定具200のオス固定具400、ストラップR部204、及びメス固定具500を貫通して延在させることを含み得る。一実施例で、テンションファスナ196は、ストラップ平坦部長さ214にほぼ平行(例えば、±10°)に向けられ得る。しかしながら、ストラップ平坦部206がビーム158のウェブ160に引張荷重600を効率よく(例えば、せん断を介して)伝達することが可能となる一方で、テンションファスナ196が、ストラップ平坦部長さ214の向きに対して非平行に(例えば、10°よりも大きく)向けられてもよいことが企図されている。単方向複合プライ226などの複合材料で形成されたストラップ202において、テンションファスナ196は、幾つかの例では対向するストラップ端部エッジ208間でストラップ202の長さ方向に沿って一続きに延び得る強化繊維228のうちの少なくとも幾つか230の向きに、ほぼ平行に向けられ得る。テンションファスナ196は、構造アセンブリ150を形成しているビーム158のうちの少なくとも1つの少なくとも1つのフランジ162を貫通して延び得る。

0063

方法は、テンションファスナ196を用いて、少なくとも1つの外付け固定具180を、構造アセンブリコーナー154に設置されたコーナー固定具200に連結することを含み得る。上述のように、外付け固定具180は、構造アセンブリ150の上部に取り付けられ得る。例えば、図3−4は、交差するビーム158のフランジ162の上部に取り付けられた、バスタブ固定具182を示す。しかしながら、他の実施形態では、構造アセンブリ150が外付け固定具180を有さず、テンションファスナ196が構造アセンブリ150のフランジ162のうちの1つ以上をコーナー固定具200に連結するように機能し、フランジ162の屈曲又は上向き負荷に対する耐性を向上させ得る。

0064

図19の方法700のステップ708は、一対のストラップ平坦部206を構造アセンブリコーナー154の各ウェブに連結すること160を含み得る。ある実施形態で、ストラップ平坦部206は、ウェブ160との直接接触して配置され得、接着接合、共接合、共硬化、及び/又は機械的固定によって、ウェブ160に連結され得る。その他の例では、コーナー固定具200が構造アセンブリコーナー154に設置されると、ラップ平坦部304が、ウェブ160と直接触して配置されて、接着接合、共接合、共硬化、及び/又は機械的固定によってウェブ160に連結され得るように、コーナー固定具200が、各ストラップ内面220に位置し得るラップ平坦部304を有するラップ300を含み得る。

0065

コーナー固定具200を一以上のフランジ162及び/又は外付け固定具180に連結する一以上のテンションファスナ196の設置が、構造アセンブリ150のウェブ160に対するストラップ平坦部206の連結(例えば、接合、共接合、共硬化、及び/又は機械的固定)の前に又は後に実施されてよいことに留意されたい。上述のように、ストラップ平坦部206のウェブ160への連結は、ストラップ平坦部206をウェブ160に共硬化又は共接合することを含み得る。例えば、構造アセンブリ150のビーム158は、プリプレグ複合プライ226などの未硬化の複合材料で形成され得、ストラップ202、オス固定具400、及び/又はメス固定具500も同様にプリプレグ複合プライ226で形成され得る。しかしながら他の実施例では、オス固定具400及びメス固定具500が、ポリマー樹脂マトリクス(図示せず)に埋め込まれたチョップドファイバー(図示せず)で形成され得る。未硬化のコーナー固定具200は、ストラップR部204が固定具400の凸部402とメス固定具500の凹部502との間で挟持されるように組み立てられ得る。

0066

未硬化のコーナー固定具200が構造アセンブリコーナー154に設置され得、テンションファスナ196が、コーナー固定具200、フランジ162、及び/又は外付け固定具180を貫通して延びるテンションファスナ孔194に設置され得る。ストラップ平坦部206は、ウェブ160に対向して位置し得る。構造アセンブリ150の少なくとも一部は真空バギングされ得、構造アセンブリ150とコーナー固定具200とを共硬化するために、構造アセンブリ150及び/又はコーナー固定具200に圧密化圧力及び熱が加えられ得る。あるいは、コーナー固定具200が、未硬化の構造アセンブリコーナー154への設置の前に、予め硬化されてもよい。コーナー固定具200の少なくともストラップ平坦部206が、構造アセンブリ150の硬化中にコーナー固定具200を含む構造アセンブリ150に共接合され得るように、構造アセンブリ150の少なくとも一部が真空バギングされ得る。

0067

更に別の実施形態では、未硬化のコーナー固定具200が、硬化された構造アセンブリコーナー154に設置され得る。構造アセンブリ150の、コーナー固定具200を含む部分が真空バギングされ得、コーナー固定具200は、ストラップ平坦部206が構造アセンブリ150のウェブ160に共接合する際に硬化され得る。更に、本開示は、ストラップ202が金属材料で形成され、ストラップ平坦部206が、複合材料及び/又は金属材料で形成された構造アセンブリ150の各ウェブ160に機械的に固定され得ることを企図している。本開示の各実施形態において、少なくとも1つのテンションファスナ196が、オス固定具400、メス固定具500、及びストラップR部204を、少なくとも1つのフランジ162及び/又は構造アセンブリ150に取り付けられ得る外付け固定具180に連結し得る。上述のように、テンションファスナ196は有利には、引張荷重600をストラップ202に伝達し、次いで引張荷重600が構造アセンブリ150のウェブ160に効率よくせん断され得る。

0068

本開示の追加的な修正及び改良は、当業者には明らかであり得る。したがって、本明細書に説明され図示されている、部品の特定の組み合わせは、本開示のある種の実施形態のみを表すことを意図し、本開示の趣旨及び範囲に含まれる代替的な実施形態または装置を限定することを意図していない。

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