JP2011502886A - 胴体セクションを連結するための連結装置、連結装置と少なくとも１つの胴体セクションの結合および該連結装置を製造するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、胴体セル・ライニング（５、８、４１）、複数のリング・フレーム（１４、３５）およびストリンガー（７、９、３９）を備えた胴体セクション（２、３、４２）から航空機の胴体セルを生成するために、横断衝突領域（４）をそれぞれ形成して、胴体セクション（２、３、４２）を接続するための連結装置（１、２９、３１）に関する。該連結装置（１、２９、３１）は、形状がリブ・タイプであり、胴体セル・ライニング（５、８、１）に連結するためのストリップ・タイプの横断当接ストラップ（１０、３０、３３）と、横断当接ストラップの中心部で下方に延在し、リング・フレーム（１４、３５）に連結するためのリブ（１３、３４、３８）と、横断当接ストラップ（１０、３０、３３）の両側から延在し、ストリンガー（７、９、３９）に連結するために使用される、複数のリブ・タイプのストリンガーとの連結部分（１１、１２、３２）とからなる。また、本発明は、厚さおよび長さ（４７）が適切な、固体で長方形の材料ストリップ（４６）から連結装置（１、２９、３１）を製造するための方法に関する。

Description

本発明は、連結装置、または航空機の胴体を製造するために、いずれの場合でも、横方向当接領域を生成する胴体セクションを接続するための連結装置に関し、胴体セクションのそれぞれは、胴体外板、多数の環状フレーム要素およびストリンガーからなり、ならびに連結装置と少なくとも１つの胴体セクションとの結合に関する。

さらに、本発明は、連結装置を製造するための方法に関する。

アルミニウム構造の航空機の胴体はほぼ円筒形状である、いくつかの製作済の胴体セクションを接合することによって製造される。胴体セクションは、他の後に１つと配置された多数の環状フレーム要素を含み、それは、胴体外板によって覆われる。胴体セクションは、長手方向の強化要素を使用して、具体的にはいわゆるストリンガーを用いてより強固にされ、そのストリンガーは、ほぼ胴体セクションの長手軸方向に延在する。ストリンガーは、胴体外板の内側で周辺部のまわりに、互いから離れて均等に隔置されるように、配置される。ストリンガーを導く目的のために、環状フレーム要素は、陥没部を含む。環状フレーム要素とストリンガーの間の交差領域中に、追加の角ブラケットが、さらに強化するために配置される。さらに、横方向継ぎ目領域の外側に、ストリンガー、環状フレーム要素および胴体外板の間の機械的接続が、多数のクリップによって確立される。

胴体セクションを接合する目的のために、胴体外板間を接続するための横方向重ね継ぎプレートと個々のストリンガーの間で当接接続させるためのストリンガー連結部が使用される。連結部によってストリンガーを互いに接続することができることを保証するために、フレーム要素区域の長さにほぼ対応する胴体セクションの端部領域中で、ストリンガーは、横方向重ね継ぎプレートのリベット打ちの間だけ、胴体外板に接続される。

製作済の胴体セクションを接合するための現在の連結技術は、多数の個別の構成要素が必要であり、その結果大変大きい取り付け費用が必要になるという欠点が伴う。

本発明の目的は、連結装置、および連結技術を向上させる、具体的には取り付け費用を改善する方法を提供することである。

この目的は、独立請求項に述べられた特性を有する連結装置によって満たされる。さらに、実施形態が、従属請求項の形で述べられる。
本発明によれば、連結装置または連結装置が提供され、それは、接続されることになる２つの胴体外板に連結する、またはそれらを一緒に連結するための細長い、またはほぼストリップ形状の中間セクションと、環状フレーム要素に連結するためのウェブであって、そのウェブは、その中間プレーンが、その長手方向で見たとき、ある角度で延在し、具体的には中間セクションの長手方向で見た場合、該中間セクションの中間プレーンに対して垂直に延在するように、環状フレーム要素上に配置される、ウェブと、ストリンガーに連結するために、中間セクションから両側に延在する、多数のリブ状のストリンガーとの連結部分であって、ストリンガーとの連結部分の長手方向の範囲は、横方向に延在し、具体的には中間セクションの長手方向に対して垂直に延在する、多数のリブ状のストリンガー
との連結部分と、ストリンガーとの連結部分とウェブの間の交差領域中に存在する肥厚材料とからなる。

この実施形態によれば、１つの一体単一成形の連結構成要素だけを使用して、横方向当接領域のエリア中で、両方の胴体外板、ストリンガー、角ブラケットおよび環状フレーム要素を一緒に接合する、具体的には一緒にリベット留めすることが可能になる。この結果、必要な連結構成要素の数を減少させ、接合されることになる２つの胴体セクション間の横方向当接接続部の製造に必要な費用もそのように減少させる。

代替の実施形態として、いくつかの部分に分けて連結装置を設計する、言い換えると、胴体セクションの周辺部にわたって連結装置を分布させるように、いくつかの連結装置を内側に配置することが可能であり、ただし、その連結装置は、ほぼそれ自体を見ると、やはり一体として設計される。連結装置による胴体構造部の個々の構成要素の接続は、リベット要素によって行われることが好ましい。また、従来のリベット留め接続の代わりに、ねじ留め接続、接着剤接続、クランプ留め接続、または言及された接続技術のどのような所望の組み合わせでも使用することが可能である。要求される耐圧性を生成するために、連結装置の領域中で、追加の密閉方策、たとえば液体および／または固体の密閉手段の挿入または適用を実施することが有利である。

連結装置は、アルミニウム合金材料、ステンレス鋼合金、またはチタン合金を含むことが好ましい。代替の実施形態として、ＣＦＰ複合材料を用いて、連結装置を設計することが可能であり、そこでは、強化繊維の配列が、流束に沿って方向付けられることが好ましい。接続されることになる胴体セクションは、通例、アルミニウム合金材料からすべて作られる（伝統的なアルミニウム構造）。しかし、原理上は、すべて、または少なくとも一部分においてＣＦＰ複合材料（いわゆるアルミニウムＣＦＰハイブリッド構造）を含む胴体セクションを接続するために、連結装置を使用することも可能である。しかし、この場合、熱膨張率が異なることに、および／または胴体セクションの金属構成要素とＣＦＰ複合材料を含む構成要素の間の接触領域における腐食の問題に、特別の注意を払わなければならない。

連結装置の単一成形設計の結果として、横方向当接領域中で、２つの胴体セクションを接合するために求められる構成要素の必要数、具体的には接続プレートなどの数を減少させることができる。

さらに有利な実施形態によれば、少なくとも２つの連結装置が、胴体セクションの周辺部を再生する。
接合される２つの胴体セクション間に生成される各横方向当接部分について、少なくとも２つの一体連結装置が使用され、そのそれぞれは、ほぼそれ自体を見たとき、一体として設計され、その連結装置は、ほぼ互いから続くように、横方向当接領域中で、接合される胴体セクションの内側に配置される。しかし、少なくとも３つの連結装置（１２０°の円周の区域あるいはそれより小さい）が、横方向当接領域中で２つの胴体セクションを接続するために、使用されることが好ましい。

しかし、代替の実施形態として、単一の連結装置だけを使用することによって、接合される２つの胴体セクション間に横方向当接接続部を生成することも可能である。
連結装置のさらなる実施形態によれば、いずれの場合でも、連結部のそれぞれのリブ伸張部間の間隔が、ストリンガー間の間隔に対応する。

これは、胴体セクション間の接続に、ほぼ張力がないことになる。
連結装置のさらに有利な改良によって、中間セクションは、胴体セクションの曲率にほ
ぼ一致させられる。胴体セクションの曲率半径を連結装置の中間セクションの曲率半径に一致させることによって、同様に、連結装置の取り付けに、張力がほぼなくなることになる。

本発明によれば、具体的には、横方向当接領域中で胴体セクションに連結するための連結装置であって、その胴体セクションは、いずれの場合でも、少なくとも１つの胴体外板セクションと、多数の環状フレーム要素と、ストリンガーとを含み、該連結装置は、
・胴体セクションの周方向に延在し、２つの胴体外板セクションに連結するための横方向重ね継ぎプレートからなる連結部分のベース本体と、
・ウェブであって、それは、横方向重ね継ぎプレート上の中間部中に延在し、その露出された端部領域上に環状フレーム要素を配置するために、該横方向重ね継ぎプレートから突出する、ウェブと、
横方向重ね継ぎプレートの両側に延在し、ストリンガーに連結するための、多数のリブ状のストリンガーとの連結部分であって、いずれの場合でも、２つのストリンガーとの連結部分のそれぞれは、連結部分のベース本体のそれぞれ反対側に延在する、多数のリブ状ストリンガーとの連結部分と、からなり、
・連結装置は、一体として設計される。

連結装置は、具体的には、一体として設計することができる。さらに、連結装置は、ストリンガーとの連結部分とウェブの間の交差領域中に、肥厚材料を含むことができる。さらに、横方向重ね継ぎプレートの長手方向伸張部のそれぞれの側に、連結装置は、いずれの場合でも、少なくとも２つのストリンガーとの連結部分を含むことができる。

横方向重ね継ぎプレートの下面は、該横方向重ね継ぎプレートの長手方向で見たとき、少なくともいくつかのセクション中で湾曲するように、設計することができる。
さらに、連結装置は、多数の接続要素によって、具体的にはリベット要素によって、胴体外板に、ストリンガーに、および環状フレーム要素に連結装置を連結するための、多数の穴を含むことができる。

いずれの場合でも、ストリンガーに連結装置を連結するために、該連結装置は、いずれの場合でも、ストリンガーに連結装置を連結するための、多数の角ブラケットを含むことができ、角ブラケットは、接続要素によって、横方向重ね継ぎプレートのリブに連結することができる。

連結装置は、アルミニウム合金、チタン合金またはステンレス鋼合金を含むことができる。ストリンガーとの連結部分は、Ｚ字形状の断面形状またはＬ字形状の断面形状を含むことができる。代替の実施形態として、ストリンガーとの連結部分は、Ω字形状の断面形状または逆Ｔ形状の断面形状を含むことができる。

本発明によれば、また、本発明による連結装置と少なくとも１つの胴体セクションとの結合が実施され、ストリンガーにおけるストリンガーとの連結部分の接触エリア間の間隔が、±１０％で、ストリンガーとの連結部分におけるストリンガーの接触エリア間の間隔に等しい。

本発明による結合は、少なくとも２つの連結装置が、連結される胴体セクションの少なくとも１つの周辺部を再生するように、設計することができる。少なくともいくつかのセクション中で、横方向重ね継ぎプレートは、接合される胴体セクションの曲率半径に一致させるようにすることができる。さらに、連結装置の胴体外板への、ストリンガーへの、および環状フレーム要素への連結は、多数の接続要素を使用して、具体的にはリベット要素を用いて行うことができる。さらに、ストリンガーは、多数の角ブラケットによって、
環状フレーム要素に接続することができる。

さらに、本発明によれば、航空機の胴体を生成するために、胴体セクションを接続するための本発明による連結装置を製造するための方法が提供され、その方法は、次の工程、すなわち、始めは平坦で長方形の材料ストリップを、接続される胴体セクションの半径に対応する所定の曲率半径が得られるまで、曲げる工程と、連結装置の形状構造部を材料ストリップから加工する工程と、からなる。

また、連結装置から形状構造部を加工する工程は、チップ化方法、具体的にはフライス削り、旋盤加工またはきりもみによって行うことができる。
材料ストリップが、最初に、接合される胴体セクションの半径に一致するようにされた結果、その後の処理工程、すなわち固体の材料ストリップから形状構造部を加工する工程が行われる工程で発生する廃物は、最小限にすることができる。さらに、このアプローチによって、連結装置内の繊維の方向が、予想される負荷を考慮したものになることが可能になり、また、連結装置に２つの胴体セクションを、どのような張力もほぼなしに、接合することが可能になる。材料ストリップは、アルミニウム合金材料、ステンレス鋼合金、チタン合金、またはそれらのどのような所望の組み合わせも含むことが好ましい。代替の実施形態として、連結装置は、ファイバ複合材料を使用することによって、具体的には、いわゆるＴＦＰプロセスで製造することもできる。このプロセスでは、エポキシ樹脂が予め含浸されている炭素ファイバ・ストランド（いわゆるプリプレグ強化ファイバ・ストランド）、または乾燥した炭素ファイバ強化ストランドが、好ましくは自動化プロセス中に、流束が最適化される方向で、互いに積み重ねられて配置された多数の層の形の適切なキャリア材料上に置かれ、次いでそれらの状態が固定される。ＴＦＰ法によって、連結装置の製造に求められるような複雑な３次元の構造部を実現することが可能になる。使用される出発材料、すなわち既に含浸されたプリプレグ材料または乾燥炭素ファイバ強化ストランドに応じて、直接オーブンまたはオートクレーブ中で硬化を行うことができ、または適切なプラスチック材料、たとえばエポキシ樹脂などを使用して、乾燥ファイバ・プリフォームをまず含浸することが必要である。

方法の改良によって、好ましくはＣＮＣ処理装置上で、具体的にはフライス削り、旋盤加工、きりもみ、またはこれらのチップ化処理技術のいずれかの所望の組み合わせによって、連結装置から複雑な形状構造部を加工する工程がもたらされる。連結装置の寸法精度に関し、さらに高い要求がある場合、代替実施形態として、削りくずが出ない処理方法、たとえばエッチング法、または電子放電またはスパーク加工法を使用することが可能である。

連結装置を有する２つの胴体セクション間の横方向当接領域を示す図。 連結装置、胴体外板、ストリンガー、角ブラケットおよび環状フレーム要素を有する、図１の部分拡大図。 胴体の構造要素を除いた、胴体セクションの先端ライン（または基線）の領域中で当接する、２つの連結装置の透視図。 連結装置の実施形態の変形を示す図。 連結装置を製造するための製造方法を示す図。 連結装置を製造するための製造方法を示す図。

図面では、同じ機能を有する設計要素または構成要素のいくつかは、同じ参照文字によって表している。

図１に、２つの接合された胴体セクション間の横方向当接領域中にある連結装置を示す。
連結装置１は、本発明によるものであって、本発明による連結装置１または連結部分は、２つの胴体外板または外板セクションの横方向当接領域４または横方向継ぎ目領域中で、２つの胴体セクション２および３を接続するために提供される。ｘｙｚ座標系６のｘ軸に沿って図１〜４に示す第１の胴体セクション２の、および航空機のこの方法で生成される胴体（図示せず）の第１の胴体外板セクション５上に、多数のストリンガーが、胴体の長手方向に延在し、それらのストリンガーの１つのストリンガーだけが、図１に参照文字７で表してある。ｘ軸は、胴体セクションによって形成される胴体の長手方向軸に沿って伸びる。それに対応して、第２の胴体セクション３の胴体外板セクション８上に、多数のストリンガーが配置され、その中の１つのストリンガー９だけが、残されたストリンガーを代表して参照文字を付与されている。ストリンガー７および９は、関連する胴体セクションの長手方向に、いずれの場合でも、互いに対して平行で延在し、胴体セクション２および３の周辺部のまわりに、互いから等距離であるように、分布されることが好ましい。

連結装置または接続装置１は、フレーム要素の方向に延在する、環状フレーム要素との連結部分のベース本体または連結部分と、胴体セクションの周方向に延在する横方向重ね継ぎプレート１０と、横方向当接リブ１３と、ストリンガーとの連結部分１２であって、連結部分のベース本体に対して横方向に延在し、ストリンガーとの連結部分または支持部分のリブ・ベース２０、およびストリンガーとの連結部分のリブを有する横方向伸張部の形状である、ストリンガーとの連結部分１２と、からなる。ストリンガーとの連結部分のリブ１９の長手方向伸張部の中間プレーンが、好ましくは水平に延在し、かつ、ある角度で、好ましくはストリンガーとの連結部分のリブ・ベース２０の長手方向伸張部の中間プレーンに対して垂直に延在する。さらに、横方向当接リブ１３の長手方向伸張部の中間プレーンが、好ましくは水平に延在し、かつ、ある角度で、好ましくは横方向重ね継ぎプレート１０の長手方向伸張部の中間プレーンに対して垂直に延在する。

連結装置１を２つの胴体セクションに取り付けるとき、横方向重ね継ぎプレート１０は、接続される胴体外板セクションの横方向当接領域４中に位置付けられ、横方向重ね継ぎプレート１０の下面が、互いに接続される胴体外板セクションの縁部エリアの接続領域をすっかり覆うことが好ましい。

横方向重ね継ぎプレート１０の下面は、好ましくは横方向重ね継ぎプレート１０の長手方向に曲げられる。というのは、連結される部分に一致させると、横方向重ね継ぎプレート１０の下面は、いくつかのセクション中で平面であるエリア・セクションを含むことができるからである。胴体セクションの内側に直面する横方向重ね継ぎプレート１０は、適用ケースに応じて、できるだけ張力がないように２つの胴体セクション２および３を接合することが可能になるように、胴体セクション２または３の曲率に一致する、または胴体セクション２または３の曲率にできるだけきっちりと一致することが好ましい。横方向重ね継ぎプレート１０、具体的には、その下面または胴体外板セクションに直面する接触エリアが、細長くなるように設計され、そして少なくともいくつかの領域中で平行であり、横方向重ね継ぎプレートの長手方向に延在する２つの横方向縁部を有する、ベース・エリア形状を含むことができ、具体的には、長方形の形状であることもできる。連結装置１の胴体セクションへの取り付け中、横方向重ね継ぎプレート１０の長手方向は、接続される胴体外板セクションの直面した縁部側に沿って、および胴体外板５の周方向に伸びる。さらに、横方向重ね継ぎプレート１０は、接続される胴体外板セクションに接続されるストリンガー間に延在し、ストリンガーは、胴体セクション２および３の周方向に延在するそれらの長手方向に対して横方向で、横方向重ね継ぎプレート１０に部分的に重なることもできる。

横方向重ね継ぎプレート１０の両側に、多数の、具体的にはリブ形状の横方向伸張部またはストリンガーとの連結部分１２が、たとえばいずれの場合でも、対称的に延在し、該横方向伸張部またはストリンガーとの連結部分１２の長手方向が、横方向重ね継ぎプレート１０の長手方向に対して横方向に延在し、図中でその中の２つのストリンガーとの連結部分１１および１２だけが、残されたストリンガーとの連結部分を代表して参照文字を付与されている。横方向重ね継ぎプレート１０は、横方向当接リブ１３に接続され、それは、具体的には形状がウェブ状で単一成形され、具体的にはウェブと一体で製造されている。横方向当接リブの中間プレーンは、横方向に、具体的には関連する横方向重ね継ぎプレート１０の接触エリアに対して垂直に延在する。

連結装置は、ストリンガーとの連結部分１２の少なくとも２つのペアを含み、それは、連結部分のベース本体から横方向に延在し、各ペアは、２つのストリンガーとの連結部分１２を含み、それは、横方向重ね継ぎプレート１０の長手方向に関して、互いに対して反対側に延在し、横方向重ね継ぎプレート１０の長手方向に関し、互いに反対に位置付けられる（図３）。いずれの場合でも、２つのストリンガーとの連結部分１２は、連結部分のベース本体の同じ領域から出発し、反対方向に延在することが好ましい。ストリンガーとの連結部分のリブ・ベース２０から、具体的にはストリンガーとの連結部分のリブ・ベース２０の側面縁部から出発して、ストリンガーとの連結部分のリブ１９は、それに沿って延在することができる。具体的には、互いに対して反対方向に延在し、互いに反対側にある、ストリンガーとの連結部分１２の横方向当接リブ２０は、横方向当接リブ１３の同じ領域中で互いに交わることができる。連結部分のベース本体の長手方向で見たとき、他の後に１つと配置された、ストリンガーとの連結部分１２のストリンガーとの連結部分のリブ２０は、ストリンガーとの連結部分１２のリブ・ベース２０の縁部側の前部から（図３の平面図で対称軸２８の右側の方向に）またはその後部から（図３の平面図で対称軸２８の左側の方向に）延在することができる。

胴体セクションの取り付け中、横方向当接リブ１３は、環状フレーム要素１４に連結される。横方向当接リブ１３およびそれぞれの環状フレーム要素１４は、別々の部分として、または一体として互いに接続することができる。図１の略図では、横方向当接リブ１３は、環状フレーム要素１４によって覆われ、したがって点線だけで示してある。環状フレーム要素１４は、たとえば形状がわずかに台形になるように切断することができる、多数のくぼみまたは陥没部を含むことができる。これらの図では、参照文字が、１つの陥没部１５だけに割り当てられている。

マトリックス状（図２）に配置され、図１には示していない、多数の接続要素によって、連結装置１は、胴体外板５および８、ストリンガー７および９、環状フレーム要素１４、および多数の角ブラケットにしっかりと接続され、その角ブラケットの１つは、参照文字１６を付与されている。角ブラケット１６の取り付けまたは配置は、具体的には、ストリンガーとの連結リブ１９の側壁に、および横方向当接リブ１３の側壁に対して行うことができ、角ブラケット１６のベース本体が、ストリンガーとの連結リブ１９の側壁に取り付けられ、ベース本体の端部は、その端部が前述の端部と反対側であるが、ベース本体からある角度に向けられた重ね継ぎプレートまたはベースによって、横方向当接リブの側壁に取り付けられる。たとえば、リベット要素、ねじ、接着接続または適切なクランプ留め接続部分、または加圧接続部分を接続要素として使用することができる。上記の代替、または追加の実施形態として、熱接合方法、具体的には摩擦攪拌溶接法またはレーザ溶接法を使用することも可能である。熱接合方法および接着方法の場合、接続要素のための取り付け穴なしで、行うことが可能であることがある。２つの隣接するストリンガーの長手方向軸間の間隔１７は、いずれの場合でも、２つの隣接するストリンガーとの連結部分１２の長手方向軸間の間隔１８に対応することができる。

本発明によれば、連結装置１を製造するために、連結装置は、固体の材料ストリップ、または最初はまだ長方形であるプレートから加工され、そのような加工の前に、廃物を最小限にし、好都合なファイバの配列を達成するために、求められる曲率半径が、連結装置１に付与されることが好ましい。

図２に、図１に点線の円で示された、図１から拡大された部分を示す。座標系６が、胴体構造部の個々の要素の空間的な位置を示す。
横方向伸張部のストリンガーとの連結部分の、またはストリンガーとの連結部分１２の各リブ・ベース２０は、下部エリアまたは接触エリアを含み、それは、連結装置の取り付け中、胴体外板の内側領域に直面する。連結装置の取り付け中、ストリンガー９は、その中の１つのリベット要素がすべて他のリベット要素を代表し、参照文字２１が付与されている、多数のリベット要素によって、ストリンガーとの連結部分１２のストリンガーとの連結部分の第１のリブ１９に接続され、その第１のリブ１９は、横方向重ね継ぎプレート１０に対して垂直であり、第２の胴体外板８が、横方向伸張部１２のストリンガーとの連結部分の第２のリブ２０に接続され、その第２のリブ２０は、横方向重ね継ぎプレート１０のプレーン上に位置付けられる。フランジ１９および２０は、互いに対してほぼ垂直であるように当接し、横方向伸張部１２のほぼＬ字形状の断面形状を形成する。横方向伸張部１１が、横方向伸張部１２に対してミラー対称のように横方向重ね継ぎプレート１０から続き、横方向伸張部１２と同じ形状を有する。第２の胴体外板８は、横方向重ね継ぎプレート１０に接続され、環状フレーム要素１４が、リベット要素によって垂直ウェブ１３に接続される。角ブラケット１６によって、環状フレーム要素１４とストリンガー９の間で、接続が確立される。台形陥没部１５は、環状フレーム要素１４を連結装置「上に置く」ことができるように、またはウェブ１３に環状フレーム要素１４をリベット留めすることができるようにするために必要である。

いずれの場合でも、ほぼＬ字形状の断面形状を有するストリンガーとの連結部分１１および１２と対照的に、連結装置１の横方向重ね継ぎプレート１０は、ほぼ逆Ｔ字形状の断面形状を有し、それは、横方向重ね継ぎプレート１０の中間部中で垂直になるように延在する（ｚ軸に対して平行に）ウェブ１３と、いくつかの領域中で、座標系６のｘｙ平面上に位置付けられた横方向重ね継ぎプレート１０とがベースになるように、形成される。

図３に、いずれもの接続された胴体の構造要素をなくして露出させた空間的な図で、当接した連結装置をそれぞれ示す。座標系６は、個々の構成要素の空間的な位置または配置をやはり示す。

２つの胴体セクションの接続は、ほぼ円形、長円形、楕円形である、または胴体セクションのいずれもの所望の円周形状に従う、単に１つの連結装置を用いて、基本的に達成することができるが、少なくとも２つの連結装置、好ましくは互いから続く連結装置を使用することが好ましく、その連結装置は、胴体セクションの内側に配置され、横方向継ぎ目領域中で該胴体セクションの周辺部にわたり延在する、言い換えると、それは、該胴体セクションの周辺部を「再生する」。

連結装置１は（具体的に図１と比べて）、ストリンガーとの連結部分１１および１２を含み、それは、横方向重ね継ぎプレート１０の両側で、該横方向重ね継ぎプレート１０から続く。横方向重ね継ぎプレート１０の中間部中に、垂直ウェブ１３が配置され、それは、横方向当接領域４中で、または横方向継ぎ目領域中で、横方向重ね継ぎプレート１０を２つの長手方向フランジ２２および２３に分割することが好ましく、そのフランジは、胴体外板５および８に連結するためにほぼ使用される。リブ状のストリンガーとの連結部分１２は、ストリンガーとの連結部分の２つのリブ・ベース１９および２０を含み、そして横方向伸張部１１は、それに対応して設計された第１および第２のフランジ２４および２
５を含む。２つのストリンガーとの連結部分１１および１２と、横方向重ね継ぎプレート１０と、ウェブ１３との間の交差領域２６中に、ペグ状の肥厚材料２７が存在し、それは、垂直になるように配置され、ほぼ正方形の断面形状を有する（上から、ｚ軸の方向に対して見たとき）。さらに、肥厚材料は、参照文字を有さず、連結装置１を越えて、いずれの場合でも、２つのストリンガーとの連結部分とウェブ１３の間の交差領域中に延在する。図３に、連結装置１が、できる限り張力がないように、接合される胴体セクションの所定の曲率半径に一致させるために、座標系６のｙ軸に沿って湾曲するように設計されることを示す。ｙ軸に関し、横方向重ね継ぎプレート１０は、平面である。

接合される胴体セクション（図示せず）の基線２８の領域中では、連結装置１は、第１の連結装置１に対応するように設計された第２の連結装置２９から続く。連結装置２９のストリンガーとの連結部分は、その他の点では完全に同一の設計によるものであり、ただし、その連結装置２９のストリンガーとの連結部分は、横方向重ね継ぎプレート３０上にミラー対称で配置される。というのは、連結装置２９は、基線２８の領域中で連結装置１に隣接する（ほぼシームレスで）からである。代替の実施形態の変形では（図示せず）、ストリンガーとの連結部分は、同じ方向を指し示すように、連結装置１および２９上に配置することもできる。示した連結装置１および２９に従って設計された、少なくとも３つの（区分けされた）連結装置は、いずれの場合でも、２つの胴体セクションを接続するために使用されることが（１２０°円周分割）好ましい。この構成では、連結装置１および２９は、ほぼシームレスのように、やはり互いに対して当接することが好ましい。区分けによって、製造中に、連結装置１、２９を改良された方法で取り扱うことが可能になり、それは、具体的には、断面寸法が大きい胴体セクションの場合、重要である。

図４に、連結装置の実施形態の変形を示す。図１〜３に示したバージョンとは対照的に、そこでは、連結装置のストリンガーとの連結部分の連結は、ストリンガーの垂直フランクによって行われ、図４による実施形態では、ストリンガーとの連結部分へのストリンガーの連結は、ストリンガー・ベースにおいて、またはストリンガーのフランジにおいて行われる。

連結装置３１は、多数のストリンガーとの連結部分を含み、図４に、それの前方横方向伸張部３２を示す。横方向伸張部３２は、横方向重ね継ぎプレート３３から続く。横方向重ね継ぎプレート３３は、座標系６のｙ軸の方向に曲げられるように設計される。言い換えると、横方向重ね継ぎプレート３３は、接続される胴体セクションの局所曲率に一致する。横方向重ね継ぎプレート３３のほぼ中間部中で、横方向重ね継ぎプレート３３がほぼ逆Ｔ字形状の断面形状を有するように、点線で示す垂直ウェブ３４が延在する。胴体セクション（図示せず）の環状フレーム要素３５が、多数の接続要素（この図面には示さず）によって、具体的にはリベット要素によって接続される。横方向伸張部３２は、横方向重ね継ぎプレート３３に従って、やはり逆Ｔ字形状の断面形状を有し、２つのフランジ３６および３７がｘｙ平面上に配置される。フランジ３６および３７の中間部中で、垂直ウェブ３８が、横方向伸張部３２のための補強材として延在する。ストリンガー３９が、ほぼΩ字形状の断面形状を有し、下面で続くストリンガー・ベース４０を備える。図１〜３の実施形態の変形とは対照的に、横方向伸張部３２の接続は、ストリンガーのフランク（垂直であり、ｚ軸に対して平行であるように配置される）によってではなく、むしろストリンガー・ベース４０および胴体セクション４２の下部の胴体外板４１によって行われる。ストリンガー・ベース４０、胴体外板４１および横方向伸張部３２の間の実際の機械的接続は、多数の接続要素によって、具体的にはリベット要素によって行われ、その中の１つのリベット要素４３だけが、残されたリベット要素を代表し、参照文字を付与される。横方向伸張部３２と横方向重ね継ぎプレート３３の間の交差領域４４中に、連結装置３１の求められる静的強度をもたらすために、断面がほとんど正方形である、やはりペグ状の肥厚材料４５が存在する。

図５および６に、本発明による、単一成形物を含む、具体的には一体で製造される連結装置を製造するための方法を図式的に示す。
図５に示すように、第１の方法に関する工程では、厚さ４７が適切な、最初はまだ平面で長方形の材料ストリップ４６、または細長いプレートが、たとえば３つの加圧ローラ４８〜５０の配列を通して双方向矢印の方向に送られ、その回転軸（参照文字によって図示せず）は、互いから離れて適切に隔置され、曲率５２の半径が得られるまで送られ、その曲率半径は、連結装置によって接合されることになる胴体セクションの曲率半径に、または局所曲率にほぼ対応する。材料ストリップ４６の長さは、２つの胴体セクションの内側周辺部の少なくとも３分の１に、ほぼ対応するように、必要な寸法にすることが好ましく、その２つの胴体セクションは、横方向継ぎ目領域中で接合されることになる。この構成では、加圧ローラ４８〜５０は、３つの白色矢印の方向で、またはその反対方向に回転する。

第２の方法に関する工程では、製造される連結装置の、または後で連結装置になるものの端部輪郭が、ストリンガーとの連結部分、ウェブ、交差領域中の肥厚材料、ウェブを有する横方向重ね継ぎプレートすべてを含み、かつ組み込まれる接続要素のための穴をすべて有して、固体の材料ストリップ４６から一体で、好ましくは、たとえばフライス削り、旋盤加工、きりもみなどチップ化処理技術によって、加工される。適切に、材料ストリップ４６は、クランプ留め装置（図示せず）によって空間的に配置され、そして、たとえば矢印５４の方向に回転する回転具５５を含むＣＮＣ処理装置５３によって、具体的にはフライス盤またはボール盤で機械加工される。図６の略図では、既に、ストリンガーとの連結部分５５および５６、および横方向重ね継ぎプレート５７の第１の始めの部分が、固体の材料から加工されている。連結装置の寸法精度に関し要求がより厳格な場合、チップ化処理方法の代わりに、削りくずを出さない製造技術、たとえば電子放電加工法、ワイヤ腐食法（ｗｉｒｅ ｅｒｏｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ）、プラズマ・エッチング法、化学エッチング法などを使用することが可能である。

その後に連結装置を製造するための材料ストリップ４６は、容易に自動的に処理することができるアルミニウム合金材料、ステンレス鋼合金またはチタン合金を含むことが好ましい。

接合される胴体セクションの所定の曲率５２の半径に従って、材料ストリップ４６の曲率が、第１の方法に関する工程中で付与された結果として、固体の材料ストリップからの連結装置の加工中の廃物を減少させ、後に連結装置になるもの中での好都合なファイバ配列が達成され、それと同時に、連結装置のほぼ張力がない取り付けが可能になる。

本発明による連結装置は、既に製造時に、接合される２つの胴体セクションの一方の端部領域に接続することができる（一方だけ既製）。代替実施形態として、２つの胴体セクションの接合時においてだけ、連結装置の両面の連結を横方向継ぎ目領域中で行うことができる。

基本的に、本発明の連結装置を用いると、従来のアルミニウム構造、ＣＦＰ構造または混合構造（いわゆるアルミニウムＣＦＰハイブリッド構造）の胴体セクションは、航空機のための完全な胴体を形成するために、接合することができる。

１ 連結装置
２ 胴体セクション（第１の）
３ 胴体セクション（第２の）
４ 横方向当接領域
５ 第１の胴体外板
６ 座標系
７ ストリンガー
８ 第２の胴体外板
９ ストリンガー
１０ 横方向重ね継ぎプレート
１１ 横方向伸張部
１２ 横方向伸張部
１３ ウェブ
１４ 環状フレーム要素
１５ 陥没部
１６ 角ブラケット
１７ 間隔（ストリンガー）
１８ 間隔（ストリンガーとの連結部分）
１９ ストリンガーとの連結部分の第１のフランジ（垂直）またはリブ
２０ ストリンガーとの連結部分の第２のフランジ（水平）またはリブ・ベース
２１ リベット要素
２２ 長手方向フランジ 中間セクション
２３ 長手方向フランジ 中間セクション
２４ 第１のフランジ（垂直）
２５ 第２のフランジ（水平）
２６ 交差領域
２７ 肥厚材料
２８ 基線
２９ 連結装置
３０ 横方向重ね継ぎプレート
３１ 連結装置
３２ 横方向における伸張部
３３ 横方向における重ね継ぎプレート
３４ ウェブ
３５ 環状フレーム要素
３６ フランジ 横方向伸張部
３７ フランジ 横方向伸張部
３８ ウェブ 横方向伸張部
３９ ストリンガー
４０ ストリンガー・ベース
４１ 胴体外板
４２ 胴体セクション
４３ リベット要素
４４ 交差領域
４５ 肥厚材料
４６ 材料ストリップ
４７ 厚さ（材料ストリップ）
４８ 加圧ローラ
４９ 加圧ローラ
５０ 加圧ローラ
５１ 双方向矢印
５２ 曲率半径
５３ ＣＮＣ処理装置
５４ 矢印
５５ 横方向における伸張部
５６ 横方向における伸張部
５７ 横方向における重ね継ぎプレート

Claims (17)

1. 横方向における当接領域（４）中で胴体セクション（２、３、４２）に連結し、該胴体セクション（２、３、４２）のそれぞれ１つは、少なくとも１つの胴体外板セクション（５、８、４１）、多数の環状フレーム要素（１４、３５）およびストリンガー（７、９、３９）からなる、連結装置（１、２９、３１）において、
   ２つの胴体外板セクション（５、８、４１）に連結するための横方向重ね継ぎプレート（１０、３０、３３）と、
   該横方向重ね継ぎプレート（１０、３０、３３）の中間部中に延在し、環状フレーム要素（１４、３５）に連結するための垂直ウェブ（１３、３４、３８）と、
   該横方向重ね継ぎプレート（１０、３０、３３）の両側に延在し、該ストリンガー（７、９、３９）に連結するための、多数のリブ状のストリンガーとの連結部分（１１、１２、３２）と、
   から一体的に構成される連結装置（１、２９、３１）。
2. 一体で製造されることを特徴とする、請求項１に記載の連結装置（１、２９、３１）。
3. 前記ストリンガーとの連結部分（１１、１２、３２）と前記ウェブ（１３、３４、３８）の間の交差領域（２６、４４）中に、肥厚材料（２７、４５）が存在することを特徴とする、請求項１または２に記載の連結装置（１、２９、３１）。
4. 前記横方向重ね継ぎプレートの長手方向伸張部のそれぞれ側で、２つのストリンガーとの連結部分（１１、１２、３２）を含むことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の連結装置（１、２９、３１）。
5. 前記横方向重ね継ぎプレート（１０、３０、３３）の下面が、前記横方向重ね継ぎプレート（１０、３０、３３）の長手方向で見たとき、少なくともいくつかのセクション中で曲げられていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の連結装置（１、２９、３１）。
6. 前記連結装置（１０、３０、３３）は、多数の接続要素によって、具体的にはリベット要素（２１、４３）によって、前記連結装置（１０、３０、３３）を前記胴体外板（５、８、４１）に、前記ストリンガー（７、９、３９）に、および環状フレーム要素（１４、３５）に連結するための多数の穴を含むことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の連結装置（１、２９、３１）。
7. 前記連結装置（１、２９、３１）を、いずれの場合でも、ストリンガー（７、９、３９）に連結するための多数の角ブラケット（１６）を含むことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の連結装置（１、２９、３１）。
8. アルミニウム合金、チタン合金またはステンレス鋼合金を含むことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の連結装置（１、２９、３１）。
9. 前記ストリンガーとの連結部分（１１、１２、３２）は、Ｚ字形状の断面形状またはＬ字形状の断面形状を含むことを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の連結装置（１、２９、３１）。
10. 前記ストリンガーとの連結部分（１１、１２、３２）は、Ω字形状の断面形状または逆Ｔ字形状の断面形状を含むことを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の連結装置（１、２９、３１）。
11. 航空機の胴体を生成するために胴体セクションを接続するための連結装置、具体的には、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の連結装置（１、２９、３１）を製造するための方法であって、
    始めは平坦で長方形の材料ストリップ（４６）を、接続される前記胴体セクション（２、３、４２）の半径に対応する所定の曲率（５２）の半径が得られるまで、曲げる工程と、
    該材料ストリップ（４６）から前記連結装置（１、２９、３１）の形状構造部を加工する工程と、
    からなる方法。
12. 前記材料から前記連結装置（１、２９、３１）の前記形状構造部を加工する工程は、チップ化方法によって、具体的にはフライス削り、旋盤加工、またはきりもみによって行われることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の連結装置（１、２９、３１）と少なくとも１つの胴体セクションとの組み合わせであって、
    前記ストリンガーにおける前記ストリンガーとの連結部分（１１、１２、３２）の接触エリア間の間隔（１８）が、前記ストリンガーとの連結部分（１１、１２、３２）における前記ストリンガー（７、９、３９）の接触エリア間の間隔（１７）に±１０％で等しいことを特徴とする組み合わせ。
14. 少なくとも２つの連結装置（１、２９、３１）が、連結される前記胴体セクションの少なくとも１つの周辺部を再生することを特徴とする請求項１３に記載の組み合わせ。
15. 前記横方向重ね継ぎプレート（１０、３０、３３）は、接合される前記胴体セクションの前記曲率（５２）の半径に一致させられることを特徴とする請求項１３または１４に記載の組み合わせ。
16. 前記連結装置（１０、３０、３３）の、前記胴体外板（５、８、４１）への、前記ストリンガー（７、９、３９）への、および環状フレーム要素（１４、３５）への連結は、多数の接続要素の使用によって、具体的にはリベット要素（２１、４３）を用いて行われることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の組み合わせ。
17. 前記ストリンガー（７、９、３９）は、多数の角ブラケット（１６）によって前記環状フレーム要素（１４、３５）に接続されることを特徴とする、請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の組み合わせ。

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