JPH0244708B2 - Senikyokajushiseibanjokozozai - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、加工工数の低減が可能でかつ重量当
りの強度、剛性が大きな繊維強化製板状構造材に
係り、特に航空機構造材に適した構造材に関する
ものである。

従来技術およびその問題点 重量当りの強度、剛性の高い板状構造材として
第１５図に図示するように、１枚の軽合金または
チタニユーム合金製厚板の一面を削出して、平板
部０１と一体に補強リブ部０２を形成したものが
従来からあるが、切削加工代が大きくて、無駄と
なる部分が多く、しかも加工時間が長くなるた
め、コスト高が避けられない。

また第１６図に図示するように、軽合金薄板を
一定間隔毎に一方向へ弯曲させ、その弯曲先端部
０４を中空円筒状に形成し、その両隣接部０５が
相互に接触するように軽合金薄板を成形して補強
材０３を形成し、この補強材０３の平面部０６を
軽合金平板０７に当て、スポツト溶接または接着
剤で両者を一体に接合した板状構造材がある。

しかしながら第１６図に図示の板状構造材でス
ポツト溶接した場合には、平板０７に溶接痕が残
つて外観の面で好ましくなく、接合部分が不連続
であるので、強度、剛性向上の面で不利であり、
信頼性が低い。

また接着剤によつて接合する場合には、成形さ
れた補強材０３の両隣接部０５の間に接着剤を一
定の厚さに均一に介在させることが困難である。
さらに接合部に隙間が残ることが避けられず、こ
の隙間に水分が浸入して、錆が発生し、しかもこ
の隙間に浸入した水の凍結膨張によりこの隙間が
広がり、強度、剛性が低下するため、接着剤の接
合によつて第１６図に図示の構造材を製造するこ
とは、頗る困難である。

さらに第１７図に図示するように、２組の繊維
強化成形材料０８，０９を成形ブロツク０１２，
０１３に当ててチヤンネル状に折曲し、この成形
材料０８，０９を背中合せに相互に合わせるとと
もにこの成形材料０８，０９の両折曲部の外面に
他の２組の繊維強化成形材料０１０，０１１を合
わせたＩ形断面の補強材０１５を平板材０１６に
一体化した構造材（第１８図参照）では、４組の
繊維強化成形材料０８，０９，０１０，０１１を
必要とするため、成形材料の切出し枚数が増え、
また２組の成形材料０８，０９の折曲工程と成形
材料０８，０９，０１０，０１１の合せ工程とが
必要となつて工数が多く、コスト高となる。また
第１８図に図示するように補強材の長手方向に沿
つて構造材が弯曲した場合には、成形材料０１０
を押え付ける成形ブロツク０１４を構造材の曲率
に合致させて弯曲させなければならないため、曲
率の大きな構造材を製造することが困難である。

しかも前記第１７図に図示の構造材を航空機の
翼等に適用した場合には、第１９図に図示するよ
うに上方構造材０１７と下方構造材０１８とをシ
アタイ０１９で相互に一体に結合するに際して、
Ｉ形断面の補強材０１５を避けるための切欠き０
２０が広くなり、シアタイ０１９と構造材０１
７，０１８との接合長さｌが短くなり、この点に
関しても強度、剛性の面で不利であつた。

さらにまた第２０図に図示するように、梯形断
面のシリコンゴムブロツク０２１の外周に繊維強
化成形材料０２２を巻付け、これを平板材０２４
に載せた後、その成形材料０２２を被い端部を平
板材０２４に接するように繊維強化成形材料０２
３をその上に重ねて一体化した構造材では、やは
り２種類の繊維強化成形材料０２２，０２３を必
要とするため、やはり成形材料の切出し枚数が多
く、また成形材料０２２の巻付け工程と、これを
平板材０２４に載せて成形材料０２３で覆う工程
とが必要となつて工数を低減させることができ
ず、コストが高くなり、しかも補強材の長手方向
に沿つた構造材の曲率が大きい場合、成形材料０
２２よりシリコンゴムブロツク０２１を引抜くこ
とができず。曲率の大きな構造材を得ることがで
きない。

問題点を解決するための手段および作用 本発明はこのような難点を克服した板状構造材
の改良に係り、予め所要枚数を積層した所定巾の
繊維強化成形材料の巾方向中央部を中空円筒状に
弯曲させてその両側部を相互に接合しその側端部
を外方へそれぞれ直角に折曲してなる補強材の両
側端部を、平板状繊維強化成形材料よりなる平板
材の一面に所定の間隔を存し接合した状態で両者
を一体的に硬化することにより、繊維強化樹脂製
板状構造材を構成することができる。

このように構成された本発明の繊維強化樹脂製
板状構造材では、前記補強材の長手方向に対し直
角方向の中立軸に対する断面係数は、該補強材に
より大きいため、前記補強材に沿つた曲げ荷重に
対し、大きな強度と剛性を有する。

実施例 以下、第１図および第１４図に図示された本発
明の一実施例について説明する。

繊維強化樹脂製板状構造材１は、炭素繊維強化
成形材料よりなる平板材２の一方に、所定の間隔
ｐを存し相互に平行に、炭素繊維強化成形材料よ
りなる補強材４の両側折曲端部５を接合し、両者
２，４を一体的に硬化することにより、構成され
ている。

前記平板材２および補強材４の繊維強化成形材
料は、エポキシ樹脂、フエノール樹脂、ジアゾル
フタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の樹
脂に硬化剤を加えた混合液に炭素繊維を含浸し、
これを所要枚数積層した状態で加熱することによ
つて得られたプリプレグである。

補強材４の横断面形状を第１図に図示するよう
に〓状に成形するには、第２図ないし第１１図に
図示するような工程によればよい。

第１図に図示されたような断面形状に成形され
たシリコンゴム製の成形治具１０の両側折曲端部
１１の孔（図示されず）を第３図にように治具支
持部材１４の係合突起１５に嵌合し、この治具支
持部材１４を上方へ拡開起立し（第４図参照）、
その成形治具１０の上面に補強材４を載せ（第５
図参照）、中子支持部材１７の下面に保持された
テフロン製の円柱状中子１６を補強材４の巾方向
中央部上方に位置し（第６図参照）、円柱状中子
１６を補強材４の巾方向中央部に接触させたま
ま、治具支持部材１４を前記とは逆方向へ傾動し
（第７図参照）、円柱状中子１６を残したまま中子
支持部材１７を引き上げるとともに治具支持部材
１４を倒伏し（第８図参照）、折曲押圧部材１８
により補強材４の両側折曲端部５を成形治具１０
の両側折曲端部１１に折曲押圧し（第９図参照）、
中子支持部材１７および折曲押圧部材１８を持上
げ（第１０図参照）、成形治具１０の両側折曲端
部１１を治具支持部材１４の係合突起１５より外
せば（第１１図参照）、補強材４を〓状に成形す
ることができる。

次に第１２図に図示するように、平板当金１９
に平板材２を載せ、前記成形治具１０に囲まれて
成形された補強材４の両側折曲端部５を平板材２
の表面３に平行に置き、その間にカールプレート
２０を敷き詰め、成形治具１０およびカールプレ
ート２０の上面にブリーザネツト２１およびナイ
ロンフイルム２２を掛け、平板当金１９とナイロ
ンフイルム２２との接合部にシール材２３を介装
した後、平板当金１９およびナイロンフイルム２
２で囲まれた空間内の空気を開口２４より真空脱
気すれば、大気圧により、補強材４の両側折曲端
部５は平板材２の表面３に圧接される。

これを第１３図に図示のオートクレーブ２５内
に充填し、所要時間加熱、加圧し、その後円柱状
中子１６を中空円筒状部６より引抜くことによ
り、補強材４の両側接合部７を相互に一体に接合
しかつ補強材４の両側折曲端部５を平板材２の表
面３に一体に接合した状態で、平板材２および補
強材４を硬化して、一体構造の繊維強化樹脂製板
状構造材１を製造することができる。

第１図および第１４図に図示の繊維強化樹脂製
板状構造材１では、補強材４の両側接合部７は相
互に一体に接合されるとともに補強材４の両側折
曲端部５は平板材２の表面３に一体に接合された
状態で一体に硬化されて製作されるので、繊維強
化樹脂製板状構造材１は均一な材質で一体構造と
なり、繊維強化樹脂製板状構造材１に生ずる応力
は応力集中を起すことなく全断面に亘り連続的に
伝達され、しかも繊維強化樹脂製板状構造材１中
の繊維は炭素繊維であり、そのため繊維強化樹脂
製板状構造材１の重量当りの強度、剛性が頗る高
い。

また前記実施例では、材料を無駄にすることが
なく、能率良く低コストで繊維強化樹脂製板状構
造材１を製造することができる。

さらに補強材４の頂部の中空円筒部６を形成す
るための円柱状中子１６にフレキシブルな素材を
用たので、その補強材４全体を簡単に弯曲させて
補強材４の長手方向およびこれと直角方向に弯曲
または捩れた曲面板材にこの補強材を容易に接合
できるので、複雑に弯曲した板状構造材を製造す
ることができる。

前記実施例においては、平板材２および補強材
４の繊維強化成形材料はプリプレグであつたが、
増粘された不飽和ポリエステル樹脂等の樹脂をペ
ースとする樹脂混合物をマツト状の炭素繊維また
はガラス繊維に含浸され得られたSMC（Sheet
Molding Compound）であつてもよい。

発明の効果 このように本発明においては、前記繊維強化成
形材料よりなる１枚の板の先端縁を中空円筒状に
形成するとともに該補強材の直角に折曲して補強
材を形成するため、材料の切出し枚数を減らすこ
とができるとともに積層工数を低減することがで
き、また材料を弯曲させればよいので自動化が容
易であり、その結果、一層のコスト低下が期待で
きる。

また本発明の板状構造材は、形状的にＩ型断面
の補強材で補強された板状構造材と本質的に変る
ことがなく、充分な強度を有する繊維強化樹脂製
であるので、削出しにより製造される板状構造材
のような材料の無駄がなく、製造が簡単であり、
そのため生産性が高くて製造コストが安い。

さらに本発明においては、繊維強化成形平板材
と繊維強化補強材とをそれぞれ別個に成形し、所
定の間隔を存して繊維強化成形平板材の一面に繊
維強化補強材を接合したため、該補強材の間隔お
よびその配置関係を適宜変更でき、その結果多種
類の板状構造材を低コストで能率良く生産するこ
とができる。

さらにまた、本発明では、この補強材全体を簡
単に弯曲させて補強材の長手方向およびこれと直
角方向に弯曲しまたは捩れた曲面板材にこの補強
材を容易に接合できるので、複雑に弯曲した板状
構造材を製造することができる。

しかも本発明においては、補強材の頂部が中空
円筒状に形成されて、その巾が狭いため、上下１
対の構造材をシアタイで相互に１体に結合する場
合、この補強材の中空円筒状頂部を避けるための
切欠きの巾を狭くすることができ、シアタイと構
造材の接合長さを長くすることができるので、シ
アタイを薄肉化して軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る繊維強化樹脂製板状構造
材の一実施例の横断面図、第２図ないし第１３図
は前記実施例の製造工程を示す説明図、第１４図
は前記実施例の斜視図、第１５図および第１６図
はそれぞれ従来の板状構造材の斜視図、第１７図
は従来の繊維強化樹脂製板状構造材の製造工程を
図示した説明図、第１８図はその構造材の斜視
図、第１９図は第１８図に図示のようなＩ形補強
材を備えた構造材を航空機主翼に適用した場合の
横断面図、第２０図は従来のさらに他の構造材の
斜視図である。 １……繊維強化樹脂製板状構造材、２……平板
材、３……表面、４……補強材、５……両側折曲
端部、６……中空円筒状部、７……両側接合部、
１０……成形治具、１１……両側折曲端部、１２
……円筒状弯曲部、１３……両側部、１４……治
具支持部材、１５……係合突起、１６……円柱状
中子、１７……中子支持部材、１８……折曲押圧
部材、１９……平板当金、２０……カールプレー
ト、２１……ブリーザネツト、２２……ナイロン
フイルム、２３……シール材、２４……開口、２
５……オートクレーブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 予め所要枚数を積層した所定巾の繊維強化成
   形材料の巾方向中央部を中空円筒状に弯曲させて
   その両側部を相互に接合しその側端部を外方へそ
   れぞれ直角に折曲してなる補強材の両側端部を、
   平板状繊維強化成形材料よりなる平板材の一面に
   所定の間隔を存し接合した状態で両者を一体的に
   硬化して構成したことを特徴とする繊維強化樹脂
   製板状構造材。