JP2003535724A - 高機能複合管状構造物 - Google Patents

高機能複合管状構造物

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、概して、高機能複合管状構造のデザインおよび製造に関する。より具体的には、本発明は、管の内径（「ＩＤ」）または外径（「ＯＤ」）表面上のリブの一体型パターンを利用する高機能複合管状構造に関する。本発明は、従来の管より軽くかつ硬い高機能複合管状構造を提供する。概して、本発明は、性能を大幅に増強するために、従来と異なった特徴を管状構造のデザインに組み込む。例えば、本発明の好適な一実施形態において、管状構造は、管のＩＤ上に小さくかつ安定した隆起リブを組み込むことによって増強される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （１．発明の技術分野） 本発明は、一般に高機能複合管状構造物の設計および製造に関する。より詳細
には、本発明は、管の内径（“ＩＤ”）または外径（“ＯＤ”）の表面の上の強
化リブの一体化パターンを利用する高機能複合管状構造物に関する。
【０００２】 （２．従来技術の背景） 薄壁高機能管状構造物は、広範な種々の実用（例えば、グラファイト複合ゴル
フシャフト、矢、バット、スキーポール、ホッケースティック、自転車部品、お
よび多くの他の用途）を有している。現在の到達水準では、高機能管状構造物は
、種々の方法により、種々の材料から構成される。このような管状構造物の設計
者は、材料のタイプ（ファイバ／樹脂）、ファイバの向きの配向性、および管自
身の幾何学的形状の釣り合いを変更することで、ある設計基準（例えば、強度、
剛性、重量、およびねじれ挙動）を満たす。設計者が高機能管を改良しようとす
る別の方法は、新しい製造技術を開発することによるものである。
【０００３】 ある製造方法を用いて、管状構造物は材料（例えば、予め含浸したファイバ／
樹脂のシート（「プリプレグ」））を「マンドレル」上に巻くことにより作製さ
れる。次いで、ロール状のプリプレグ層は、そのプリプレグ層を収縮テープで包
み、そして高温で硬化させることで、マンドレルの外表面（「ＩＤ制御表面」と
呼ばれる）に対して固められる。図１は、この方法の簡単な図である。この方法
は、マンドレル１０２の周りにプリプレグ層１０８を包むステップと、プリプレ
グ層１０８の周りに収縮ラップ材料層１０４を包むステップとを包含する。熱の
付与により、収縮ラップ材料１０４は接触し、外部からの圧縮圧力１０６を提供
し、それによりプリプレグ層１０８は固められ、硬化して管状構造物を形成する
。
【０００４】 図２ａおよび図２ｂは、図１に記載される方法により作製された「フラグで包
んだ」（図２ａ）および「フィラメントを巻きつけた」（図２ｂ）高機能管状構
造物の拡大断面写真のコピーである。図２ａおよび図２ｂは、従来の製造技術か
ら頻繁に生じた管状構造物における壁の不規則性を分かり易く示す。
【０００５】 高機能管を製造するための標準的なフラグラッピングプロセスおよびフィラメ
ント巻回（ｗｏｕｎｄ）プロセスは、固化／硬化時に管の直径が減少するという
事実に起因するいくつかの欠点を有する。この直径の減少は、典型的には、仕上
がったＯＤ表面を荒く不規則なものにし、従って、心なし研磨およびサンドがけ
による二次仕上げを必要とする。研磨およびサンドがけにより、管状構造物のＯ
Ｄ表面は均一で滑らかになり、それにより美的に容認できる仕上げを得るように
塗装することが可能となる。しかし、研磨／サンドがけプロセスはまた、典型的
には管状構造物の最外部のファイバを切断および摩耗させる。これらの最外部の
ファイバはその位置に起因して最も応力がかかるので（すなわち、σｍａｘ＝Ｍ
Ｃ／Ｉ、ここで、“Ｃ”は外側層までの距離である）、研磨／サンドがけプロセ
スは、通常管状構造物の構造的一体性を低減させる。
【０００６】 高機能管状構造物を作製するためのフラグラッピングおよびフィラメント巻回
技術の一つのバリエーションは、それらを外側ではなく内側から固め、それによ
り「ネット成型された（ｎｅｔ ｍｏｌｄｅｄ）」外表面を得ることである。こ
の技術は、研磨／サンドがけプロセスよりもむしろ雌型を使用し、そして得られ
た最外部のファイバは、固化／硬化時にほとんど歪むことはなく、さらに研磨／
サンドがけ時に切断されることも、または磨耗することもない。ネット成型技術
はまた、従来の収縮ラップ、フラグラッピング、およびフィラメント巻回技術よ
りも、より高く、より均一な固化圧力の使用を可能にする。より高い固化圧力は
、剥離がより少なく従って管状強度がより大きな一体性がより優れた積層物をも
たらす。
【０００７】 ネット成型技術は収縮ラッピング技術を超える改善となり得るが、高機能複合
管状構造物を製造する従来技術の方法は、なお限られている。上記の壁の不規則
性とは別に、一つの問題は、従来技術の管状構造物は十分な管状強度を維持した
まま最適な壁厚を達成することができないということである。どの技術が製造に
採用されても、設計者は、通常は、損傷がなくひずみのない複合ファイバを用い
て均一で一貫性のある良好に固化した壁厚を有する管状構造物を製造するように
努める。設計者はまた、通常は、管状構造物の壁を可能な限り薄くし、十分な壁
の剛性および強度を達成しつつ、管の重量を低減し、その構造物を意図した目的
に対して使用可能なようにするように試みる。例えば、管状構造物の壁がより薄
くなると、その全体の剛性および強度は、通常低下する。構造物の壁があまりに
も薄いと、管状構造物の基本的な故障モード（例えば、座屈）が生じ得る。屈曲
した管（典型的には、圧力が原因である）は、その最大強度を達成することがで
きない。次に、座屈は通常さらなる構造上の故障（例えば、ファイバの破断、お
よび早期の破壊的な構造的故障）となる。
【０００８】 構造的な失敗は、環状構造がその意図される目的に対して使用されるときに湾
曲する場合、特に起こりうる。図３ａおよび３ｂは、例えば、たわみ３０８を起
こし得る矢印表示の張力３０４および圧縮力３０６とともに環状構造３０２を示
す。環状構造３０２における側面の張力３０４ともう一方の側面の圧縮３０６は
、図３ｂに示されるように構造の偏りを引き起こし得る。環状構造３０２の壁の
剛性は、管および管の壁の厚みを作るために使用される材料による要因によって
決定され、環状構造がたわみ力で負荷がかけられるときにどのくらいのたわみが
生じるかを決定する。たわみ３１０が特定のポイントに達した場合、壁が最終的
に破壊的に曲がるまで、指数関数的な減衰の状況が達せられる。環状構造の非常
に薄い壁には不安定度があるため、設計者は、一般に、十分な剛性を達成する所
望の厚さよりも厚い壁を使用する必要がある。従って、高機能複合環状構造を作
製するための従来技術の方法を用いると、最適な重さの達成は、必要な剛性およ
び強度を達成するためにいくらか犠牲にされる。従って、高機能の複合環状構造
、およびその構造を作製するための方法に対して、長い間要求がある。高機能と
は、最適な壁の薄さと湾曲に対する最適な耐性および湾曲に関係する応力とを兼
ね備える。
【０００９】 （発明の要旨） 本発明は、従来の管よりも湾曲に関する応力に対して、より軽くおよび/また
はより耐性がある、高機能の複合環状構造を提供することによって上述される必
要性を満たす。一般に、本発明は、環状構造のデザイン中に特徴を組み込み、機
能を高める。
【００１０】 例えば、本発明の一好適な実施形態によると、環状構造は、管のＩＤまたはＯ
Ｄ上に小さく、安定し、隆起したリブを組み込むことによって高められる。これ
らのリブにより、設計者は、管の慣性特性（領域マスの慣性モーメント）を最適
化し、より軽い重量、よりよい剛性、増大した強度、またはこれら３つの組み合
わせを達成する。このリブは、様々な形状およびサイズで構成され得るが、一般
に、螺旋状または円状、平行または非平行であり、および/または互いに反対向
き、および交差するように巡らす。本発明の多様な局面によると、リブはさらに
くぼんでいる。くぼんだリブは、環状構造の残りと異なり、リブ内に含まれる特
殊な材料を可能にする。従って、本発明の一実施形態によるリブの無数の組み合
わせおよび変化が可能であることは、当業者にとって容易に明白である。構造に
使用されるＩ字形状のような一体化されたリブにより、環状構造の設計者は、よ
り少ない量の材料を使用することができ、故に壁の薄さを最適化して、一方で、
同時に壁の安定度および故に強度を維持する。
【００１１】 （好適な実施形態の詳細な説明） 以下の説明は、本発明の例示的な実施形態のみであるが、いかなる態様におい
ても本発明の範囲、利用可能性、または構成の限定を意図するものではない。む
しろ以下の説明は、本発明の様々な実施形態を実現する簡便な例示を提供するこ
とを意図する。明らかになるように、様々な変更が、本発明の精神および範囲か
ら逸脱することなくこれらの実施形態で説明された構成要素の機能および構成に
おいて為され得る。例えば、本明細書中で説明されたように、本発明による一体
化リブは螺旋構成を有するものとして説明されるが、上述のように様々な代替的
な構成のリブが同様に利用され、さらに添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれ
得る。
【００１２】 以下に説明される、本発明のある例示的実施形態において、ならびに、図４ａ
〜図４ｃおよび図５ａ〜図５ｃを参照して、外部表面４１６を有する伸張可能な
弾性管４０８は、管状の構造を製造するために使用されるメカニズムの最も内側
の構成要素を含む。図４ａ〜図４ｃは、その断面において「雄」型４０２を用い
て伸張可能な弾性管４０８を製造するために使用された非制限構造である。雄型
４０２は、型製作の分野の当業者に一般的に使用される任意の材料から作製され
得る。現在説明している実施形態による雄型４０２の表面４０６は、バンプ４１
４の直線状のパターンを有する。ある実施形態では、バンプ４１４は螺旋状のパ
ターンを有する。
【００１３】 ある実施形態によって、伸張可能な弾性管４０８を製造するために、雄型４０
２は、薄い弾性膜４０４で被覆される。弾性膜４０４は、弾性管４０８を製造す
るのに適したラテックスまたは任意の他の物質から構成され得る。ある実施形態
では、雄型４０２は液体ラテックスに浸漬され得る。次いで弾性膜４０４を生成
するように液体ラテックスを乾燥させ、弾性膜４０４は、雄型４０２は雄型４０
２に引っ張って除去する。図４ｃに示されるように、弾性膜４０４は全て雄型４
０２に引っ張って除去される場合、雄型４０２上のバンプ４１４のパターンは、
伸張可能な弾性管４０８の外部表面４１６上の溝４２０のパターンを生成する。
【００１４】 図５ａ〜図５ｃは、その断面において「雌」型５０２を用いて伸張可能な弾性
管４０８を製造するために使用される別の非制限的な構造を示す。雌型５０２は
、型製作の分野の当業者に一般的に使用される任意の材料から作製され得る。現
在説明している実施形態による雌型５０２の内部表面５０６は、溝５１４の直線
状のパターンを有する。ある実施形態では、溝５１４は螺旋状のパターンを有す
る。
【００１５】 ある実施形態によって、伸張可能な弾性管４０８を製造するために、雌型５０
２の内部表面５０６は、薄い弾性膜５０４で被覆される。弾性膜５０４は、弾性
管４０８を製造するのに適したラテックスまたは任意の他の物質から構成され得
る。ある実施形態では、雌型５０２は液体ラテックスに浸漬され得る。次いで弾
性膜５０４を生成するように液体ラテックスを乾燥させ、雌型５０２は弾性膜５
０４に引っ張って除去される。図５ｃに示されるように、弾性膜５０４は全て雄
型４０２に引っ張って除去される場合、雌型５０２上の溝５１４のパターンは、
伸張可能な弾性管４０８の外部表面４１６上の溝４２０のパターンを生成する。
【００１６】 本発明のある実施形態によって、伸張可能な弾性管４０８は、従来の熱可塑性
ポリマー（ポリエチレン等）から形成された成型されたプラスチック片およびブ
ロー成型、射出成型、回転成型、熱形成等従来のプラスチック成型技術から適切
に構成される。また伸張可能な弾性管４０８は、ラテックスまたはシリコーン等
のゴム状膜から構成され得る。好適には、弾性管４０８に対して使用される任意
の材料は、積層操作の間、「マンドレル作用」を実行するのに十分な剛性である
。例えば、好適には、材料は弾性管４０８が上昇した温度の硬化の間、伸張する
ことを可能にする特性を有する（部分硬化を可能にする）が、実質的に同時に、
加圧整合性を維持する。他の材料および技術が均等で効率的な弾性管４０８を生
成するために使用され得ることが当業者に理解される。例えば、真空形成技術が
使用され得、この技術では、ポリスチレンのシートが雄型４０２の周囲に配置さ
れ、ポリスチレンおよび雄型４０２は、真空バッグに配置され、熱および真空圧
が付与されて、雄型４０２の周囲のポリスチレンを硬化させる。上記の例は例示
目的のためであり、限定的ではない。
【００１７】 図６ａおよび図６ｂは、本発明にしたがって、一体化されたリブ６２０を有す
る管状構造６１８を製造するための装置を、断面で示している。この装置は、拡
張可能なエラストマー管５０８を含んでおり、このエラストマー管５０８は、上
述のように、および図４ａ〜４ｃに図示されるように製造された外部表面４１６
を有している。繊維６３０（この繊維はガラス繊維、グラファイト、または任意
の他の適切な材料である）のストランドは、エラストマー管４０８で周囲が覆わ
れており、繊維６３０のストランドは、ＩＭＬ４１６の溝４２０内にある。プレ
プレッグ６１２の層は、拡張可能なエラストマー管４０８および繊維６３０のス
トランドの環境の周囲に配置されている。プレプレッグ６１２は、標準モジュー
ル（３３Ｍｓｉ）のグラファイト繊維６３０であり得るが、同様に、高機能管状
構造を作製する当業者に一般に知られている、または未だ知られていない任意の
他のプレプレッグ材料、例えば、ガラス繊維、アラミド、ボロンまたは熱可塑性
または熱硬化性樹脂であり得る。プレプレッグ６１２の多層は、接合において繊
維が０〜９０度の任意の角度で配向して表面が覆われ得る。層６１２の接合での
繊維の配向は、結果として生じる管状構造６１８の剛性および強度に影響を及ぼ
し得る。また、管状構造６１８を製作するために異なる補強繊維が異なる層６１
２に用いられ得る。例えば、グラファイト、ガラス繊維およびアラミドの層が複
合物を作製するために用いられ得る。選ばれたプレプレッグ６１２の層の数およ
び厚さは、軽さ、設計者が達成することを要求する剛性および強度の特徴に依存
する。
【００１８】 本発明の一つの実施形態によると、マンドレル（図６ａおよび６ｂにおいて図
示されない）は、繊維６３０のストランドおよびプレブレッグ層の強化プロセス
を開始するために、拡張可能なエラストマー管４０８の内側に配置され得る。マ
ンドレルは、木材、金属等の任意の固い基板から形成され得る。典型的には、マ
ンドレルは、エラストマー管４０８に挿入され、マンドレル、管４０８、繊維６
３０のストランドおよびプレプレッグ６１２の層は、強化を開始し、および層６
１２の容積を低減するために平坦面上で手動で前後方向にロールされる。
【００１９】 次に、マンドレルは取り除かれ、繊維６３０のストランドおよびプレプレッグ
６１２の層によって覆われた拡張可能なエラストマー管４０８は、外部の硬化モ
ールド（ｃｕｒｉｎｇ ｍｏｌｄ）６１６に配置される。エラストマー管４０８
、繊維６３０のストランド、プレプレッグ層６１２およびカーリングモールド６
１６は、押型器、または加圧および熱硬化に適した任意のデバイスに配置される
。例えば、加圧のための方法は、加圧されたガス、加圧された液体、または加熱
拡張可能な泡沫、ペーストまたはビード（ｂｅａｄ）を用いることを含み得る。
圧密および硬化プロセスは、加熱の間、拡張可能なエラストマー管４０８を膨張
する工程を含む。一つの実施形態において、エラストマー管４０８、繊維６３０
のストランド、プレプレッグ層６１２および硬化モールド６１６は、約２００°
Ｆ〜４００°Ｆ、好ましくは２５０°Ｆ〜３５０°Ｆ、より好ましくは、約３０
０°Ｆに加熱され、約５０〜１５０ｐｓｉ、好ましくは７５〜１２５ｐｓｉ、よ
り好ましくは約１００ｐｓｉに加圧される。エラストマー管４０８の拡張は、プ
レプレッグ層６１２に対して圧力を付与し（図６ａにおけるエラストマー管４０
８内の矢印によって表される）、硬化モールド６１６の内部表面６４０に対して
層６１２を強化する。本発明の一つの実施形態によると、図６ａおよび６ｂに示
されたプロセスは、実質的に気密の封止を、拡張可能なエラストマー管４０８、
繊維６３０のストランドおよびプレプレッグ６１２の層間に提供し、プレプレッ
グ層６１２の外部の硬化モールド６１６内部表面６４０に対して、拡張可能なエ
ラストマー管４０８によって付与された圧力を介して強化されることが適切に許
容される。
【００２０】 図６ｂは、拡張されたエラストマー管４０８および繊維６３０のストランドを
含む一体化されたリブ６２０を有する十分に強化された管状構造６１８を示して
いる。圧密／硬化プロセスの間、溝４２０のパターンを有するエラストマー管４
０８の外側表面４１６は、一体化されたリブ６２０のパターンを管状構造６１８
のＩＤ（「内部モールドライン」または「ＩＭＬ」６２４とも呼ばれる）上に押
圧する。一体化されたリブ６２０は、管状構造６１８をより固くし、壁の安定性
および厚さの最適化を許容する。本発明の他の実施形態において（図６ａおよび
６ｂに示されない）、一体化されたリブ６２０は、管状構造４０８のＯＤ（「外
側モールドライン」または「ＯＭＬ」６４２とも呼ばれる）上に配置され得る。
そのようにするため、溝のパターンは、外部硬化モールド６１６の内部表面６４
０に構築され、管状構造６１８を形成するために記載された手順のみが実行され
る。向上された構造上の特性に加えて、一体化されたリブ６２０をＯＭＬ６４２
上に配置することは、管状構造６１８に独自の、明らかな外部デザインの追加さ
れた利点を与える。
【００２１】 一つの実施形態によると、硬化の後、管状構造６１８およびエラストマー管４
０８は、硬化モールド６１６から取り除かれ、エラストマー管４０８は、管状構
造６１８から取り除かれる。除去は、溶液抽出、手による抽出、またはエラスト
マー管４０８を取り除くための任意の他の実行できる手段によって達成され得る
。他の実施形態によると、エラストマー管４０８は、管状構造６１８の内側に残
される。エラストマー管４０８を管状構造６１８の内側に残すことは、管状構造
６１８内のダンピング振動等の二次的な機能を提供し得る。
【００２２】 次に、図７を参照すると、本発明の一実施形態に従って製造され、高機能複合
管状構造体６１８の長手方向の破断図が示され、ＩＭＬ６２４上の一体化された
リブ６２０が示されている。図７に示す実施形態において、一体化されたリブ６
２０は、２組のらせんを描くパターンの線になるように並べられている。一方の
組のリブ６２０は、管状構造体６１８の長手軸に対して約４５度の角度に配向さ
れた線になるように配置されている。他方の組のリブ６２０は、長手軸に対して
−４５度の角度に配向された線になるように配置されている。従って、２組の一
体化されたリブ６２０は、互いに垂直である。本発明のある局面によると、プロ
セスは、一体化されたリブ６２０の配向が、所望の効果（例えばリブ６２０の管
状構造体６１８の長手軸に対する配向を調節することによって剛性を向上させる
こと）を達成するように変化することを可能にする。例えば、リブ６２０は、図
７に示すように、長手軸に対して＋／−４５°に配向され得る。あるいは、リブ
６２０は、＋／−４５°以外の角度に配向されてもよいし、非平行であってもよ
いし、互いに交差するリブがないように配向されてもよい。当然、上記の配向は
、例示のために示されたに過ぎず、当該分野の当業者にとって、リブ６２０の任
意の角度の配向およびパターンを用いてもよく、異なる角度およびパターンが管
状構造体に異なる剛性および応力に対する抵抗性の特徴を有することが明らかで
ある。
【００２３】 本発明の各種の実施形態によると、高機能複合管状構造体の一体化されたリブ
６２０は、様々な方法で所望の特性をより良好に達成するように、複数の異なる
材料から製造されてもよい。例えば、図８ａに示すように、一体型金属補強材８
０２を用いて、リブ６２０が補強され得る。一体型金属補強部材８０２は、管状
構造体６１８を構成するために用いられるプレプレグの層に組み込まれ、伸長可
能な弾性管４０８のＩＭＬ４１６（図４、５および６に示す）が要求するパター
ンに従ってリブ６２０を形成する。このように組まれることによって、一体型金
属８０２は、プレプレグの「ベール層」８０４によって覆われる。管状構造体６
１８の外殻８１２は、任意の数の異なる材料、例えば、グラファイト、鋼、アル
ミニウム、チタン、または金属マトリクス材料から構成される。ベール層８０６
は、任意の適切な可撓性／順応性の特性を有する材料、例えば、グラファイト、
ガラスファイバーなどを含む。当業者にとって、管状構造体６１８のベール層８
０６および外殻８１２は、管状構造体６１８の製造に適する任意の材料から製造
され得ることが明らかである。さらに、ベール層８０６および外殻８１２は、異
なる材料から製造されてもよい。
【００２４】 リブ６２０における一体型金属補強材８０２は、管状構造体６１８の残りの部
分に用いられる材料とは異なる材料であってもよい。例えば、一体型金属補強部
材８０２は、グラファイト、ガラスファイバー、スペクトラ、ケブラー、または
不連続／チョップドファイバーから構成され得る。異なる一体型金属８０２は、
管状構造体６１８に、剛性、強度、重量、構造上の欠陥の防止、導電性などの異
なる特性を与える。当然、一体型金属補強部材８０２に用いられる他の代替的な
材料、例えば、複合材（例えば、異なる繊維または樹脂）、金属（例えば、銅、
アルミニウム、鋼、チタン）、プラスチック、セラミック、または、当業者にと
って公知である、任意の他の補強用材料が用いられてもよい。
【００２５】 図８ｂに示すように、かつ、本発明の他の局面によると、潜在的に有用なタイ
プの一体化されたリブ６２０として、中空空間８１０を有するものがある。中空
空間８１０を有する、一体化されたリブ６２０は、溶解可能なコアを、管状構造
体６１８を構成するために用いられるプレプレグ６１２に成型することによって
製造され得る。これは、一体型金属８０２をプレプレグ６１２の層に組み込むプ
ロセスに類似する。管状構造体６１８の圧密および硬化の後、リブ６２０を形成
する溶解可能コアは、溶解されて、中空空間８１０を残し得る。中空空間８１０
を有するリブ６２０は、リブのない管状構造体より、所与の重量について、剛性
を管状構造体６１８に与える可能性が高い。また、中空空間８１０には、電子ワ
イヤまたはアクチュエータが入れられ得る。可能性の高い変形例として、曲がる
か、そうでない場合には、所定の値に従って反応する「スマート」な管状構造体
を形成する、センサおよびアクチュエータ（圧電性など）の一体型システムがあ
る。
【００２６】 本発明に従って、一体型リブ６２０を有する高機能複合管状構造体６１８を製
造することの潜在的な利点として、環状構造体の慣性を、従来の方法によって達
成された場合と比較して、より精密に「調整」することである。従って、環状構
造体６１８にかけられる力、例えば、張力３０４および圧縮力３０６（図３ａお
よび３ｂに示す）は、リブ６２０の異なる配向、パターン、および／または材料
を用いることによって、直接打ち消され（ａｃｃｏｕｎｔｅｄ）得る。さらに、
一体化されたリブ６２０は、より厚く、重い管状構造体６１８の壁を必要とする
ことなく、強度および剛性をさらに強めるという目標を達成する。これは、製造
者が、長手方向にたわむが、座屈および座屈に関連する応力に抵抗し、そのこと
により、優れたトルク制御および安定性を有する超軽量管状構造体６１８を設計
することを可能にする。さらに、構造性質および性能の向上に加え、管状構造体
６１８のＯＭＬ６４２上にある一体化されたリブ６２０は、構造に、特有の、目
に見える美観的なデザインを与える。このような改良された、一体化されたリブ
６２０を有する管状構造体６１８は、ゴルフクラブ、矢、バット、スキーストッ
ク、または、高機能管状構造体６１８を必要とする任意の他の製造品の製造に用
いられ得る。さらに、このような管状構造体６１８の断面は、丸、正方形、六角
形、または任意の他の適切な形であり得、伸長可能な弾性管４０８の可撓性に起
因して、非直線状の管状構造体が設計され、製造されてもよい。
【００２７】 最終的に、上述したように、本発明の様々な原理は、例示的な実施形態として
説明されてきたに過ぎず、上記の構造、構成、比率、素子、材料、および部材が
、本発明の実施において用いられ得る。例えば、具体的に記載されていない方法
および装置は、特に、特有の環境および動作条件に適するように、原理から逸脱
することなく、変更され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、高機能の複合環状構造を作製する、標準のフラグラッピングプロセス
およびフィラメント巻回プロセスの断面図である。
【図２ａ】 図２ａは、従来技術のフラグラッピングプロセスによって作製される。
【図２ｂ】 図２ｂは、従来技術のフィラメント巻回プロセスによって作製される。
【図３ａ】 図３ａは、張力および圧縮が加えられ、結果としてたわんだ環状構造の長軸方
向の図である。
【図３ｂ】 図３ｂは、張力および圧縮が加えられ、結果としてたわんだ環状構造の長軸方
向の図である。
【図４ａ】 図４ａは、一体化されたリブを有する、高機能の複合環状構造の製造に使用さ
れ得る、「雄」型を用いる拡張できるエラストマー管を製造する方法を、断面で
示す。
【図４ｂ】 図４ｂは、一体化されたリブを有する、高機能の複合環状構造の製造に使用さ
れ得る、「雄」型を用いる拡張できるエラストマー管を製造する方法を、断面で
示す。
【図４ｃ】 図４ｃは、一体化されたリブを有する、高機能の複合環状構造の製造に使用さ
れ得る、「雄」型を用いる拡張できるエラストマー管を製造する方法を、断面で
示す。
【図５ａ】 図５ａは、一体化されたリブを有する、高機能の複合環状構造の製造に使用さ
れ得る、「雌」型を用いる拡張できるエラストマー管を製造する方法を、断面で
示す。
【図５ｂ】 図５ｂは、一体化されたリブを有する、高機能の複合環状構造の製造に使用さ
れ得る、「雌」型を用いる拡張できるエラストマー管を製造する方法を、断面で
示す。
【図５ｃ】 図５ｃは、一体化されたリブを有する、高機能の複合環状構造の製造に使用さ
れ得る、「雌」型を用いる拡張できるエラストマー管を製造する方法を、断面で
示す。
【図６ａ】 図６ａは、一体化されたリブを有する、高機能の複合環状構造の製造する方法
および装置を、断面で示す。
【図６ｂ】 図６ｂは、一体化されたリブを有する、高機能の複合環状構造の製造する方法
および装置を、断面で示す。
【図７】 図７は、構造のＩＤ状の一体化されたリブを有する高機能の複合環状構造の長
軸方向の一部を切り取った図を示す。
【図８ａ】 図８ａは、覆われた層および不可欠の金属で作られる構造のＩＤ上のリブを有
する、高機能の複合環状構造の一部を拡大した断面図である。
【図８ｂ】 図８ｂは、この構造のＩＤ上のくぼんだリブを有する、高機能の複合環状構造
の一部を拡大した断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｃ 67/14 Ｊ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2B019 AA01 AA14 AB32 AC00 2C002 CS03 MM02 4F100 AB02B AB10B AB12B AB17B AD00B AG00B AK01A AK01B AK01C AN00A AN00C BA03 BA10A BA10C DA11 DA14 DC22B DD31 DG04B DH01B GB87 JB16A JB16C 4F205 AG09 AG25 AG28 AH05 HA02 HA08 HA14 HA18 HA24 HA25 HA33 HA45 HB01 HK02 HK03 HK04 HK05 HK08 HK22 HK32 HK33 HL02

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外表面と、 内表面と、 該内表面または該外表面と一体化される少なくとも１つの隆起リブであって、
    該リブは、少なくとも１つのプレプレグ層および繊維ストランドからなる、少な
    くとも１つの隆起リブと、 を含む、管状構造。
  2. 【請求項２】 前記管状構造は、円柱形である、請求項１に記載の管状構造
    。
  3. 【請求項３】 前記管状構造の断面は、卵形、三角形、矩形、および六角形
    のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の管状構造。
  4. 【請求項４】 前記管状構造の長手軸は、直線である、請求項１に記載の管
    状構造。
  5. 【請求項５】 前記管状構造の長手軸は、少なくとも１つの曲がった角度を
    有する、請求項１に記載の管状構造。
  6. 【請求項６】 前記隆起リブは、前記管状構造の長手軸に対して約０〜９０
    度に方向付けられる、請求項１に記載の管状構造。
  7. 【請求項７】 前記外表面、前記内表面、および前記隆起リブは、同じ材料
    によって構成される、請求項１に記載の管状構造。
  8. 【請求項８】 前記隆起リブは、前記外表面または前記内表面の材料とは異
    なるリブ材料を含む、請求項１に記載の管状構造。
  9. 【請求項９】 前記リブ材料は、ガラス繊維、樹脂、銅、アルミニウム、鋼
    鉄、チタン、プラスチック、およびセラミックのうちの少なくとも１つである、
    請求項８に記載の管状構造。
  10. 【請求項１０】 前記リブ材料は、残りの前記管状構造を形成する材料と同
    じ材料の複合ベール層によって、前記外表面または前記内表面に取り付けられる
    、請求項８に記載の管状構造。
  11. 【請求項１１】 前記隆起リブは、中空キャビティを規定する、請求項１に
    記載の管状構造。
  12. 【請求項１２】 前記中空キャビティは、検出アクチュエータを取り囲む、
    請求項１１に記載の管状構造。
  13. 【請求項１３】 管状構造を製造する方法であって、 その外表面に少なくとも１つのインデントされた溝を有する拡張可能な弾性管
    を製造する工程と、 少なくとも１つの繊維ストランドが該少なくとも１つのインデントされた溝に
    位置するように、該弾性管を該少なくとも１つのストランドで巻く工程と、 該弾性管および該少なくとも１つのストランドを複合プレプレグ層で巻く工程
    と、 該管状構造を組み立てるために、該弾性管、該少なくとも１つのストランド、
    および該複合プレプレグ層を共に型に入れる工程と、 該弾性管を加圧する工程と、 該弾性管を膨張させる工程と、 該弾性管、該少なくとも１つのストランド、および該複合プレプレグ層を加熱
    する工程と、 該弾性管、該少なくとも１つのストランド、および該複合プレプレグ層を冷却
    する工程と、 該弾性管、該少なくとも１つのストランド、および該複合プレプレグ層を該型
    から取り除く工程と、 を含む、方法。
  14. 【請求項１４】 前記弾性管は、ゴム状材料によって構成される、請求項１
    ３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記弾性管は、熱可塑性ポリマーによって構成される、請
    求項１３に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記弾性管、前記少なくとも１つのストランド、および前
    記プレプレグ層の内部にマンドレルを配置する工程と、該プレプレグ層の凝固を
    開始するために、該マンドレル、該弾性管、該少なくとも１つのストランド、お
    よび該プレプレグ層を水平面上で回転させる工程とをさらに含む、請求項１３に
    記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記弾性管、前記少なくとも１つのストランド、および前
    記プレプレグ層を共に前記型に入れる前に、前記マンドレルを取り除く工程をさ
    らに含む、請求項１６に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記少なくとも１つのストランドおよび前記プレプレグ層
    から前記弾性管を取り除き、該弾性管を取り除いた後で、該少なくとも１つのス
    トランドおよび該プレプレグ層を前記型から取り除く工程をさらに含む、請求項
    １３に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記弾性管を取り除いた後で、前記プレプレグ層から前記
    少なくとも１つのストランドを取り除き、該少なくとも１つのストランドおよび
    該プレプレグ層を前記型から取り除く工程をさらに含む、請求項１３に記載の方
    法。
  20. 【請求項２０】 管状構造を製造する方法であって、 その外表面に少なくとも１つのインデントされた溝を有する拡張可能な弾性管
    を製造する工程と、 少なくとも１つの繊維ストランドが該少なくとも１つのインデントされた溝に
    位置するように、該弾性管を該少なくとも１つのストランドで巻く工程と、 該弾性管および該少なくとも１つのストランドを複合プレプレグ層で巻く工程
    と、 該弾性管、該少なくとも１つのストランド、および該プレプレグ層の内部にマ
    ンドレルを配置する工程と、 該プレプレグ層の凝固を開始するために、該マンドレル、該弾性管、該少なく
    とも１つのストランド、および該プレプレグ層を水平面上で回転させる工程と、 該弾性管、該少なくとも１つのストランド、および該プレプレグ層の内部から
    該マンドレルを取り除く工程と、 該管状構造を組み立てるために、該弾性管、該少なくとも１つのストランド、
    および該複合プレプレグ層を共に型に入れる工程と、 該弾性管を加圧する工程と、 該弾性管を膨張させる工程と、 該弾性管、該少なくとも１つのストランド、および該複合プレプレグ層を加熱
    する工程と、 該弾性管、該少なくとも１つのストランド、および該複合プレプレグ層を冷却
    する工程と、 該弾性管、該少なくとも１つのストランド、および該複合プレプレグ層を該型
    から取り除く工程と、 を含む、方法。
  21. 【請求項２１】 前記弾性管は、ゴム状材料によって構成される、請求項２
    ０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記弾性管は、熱可塑性ポリマーによって構成される、請
    求項２０に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 管状構造を製造する方法であって、 滑らかな表面を有する拡張可能な弾性管を製造する工程と、 少なくとも１つの繊維ストランドが少なくとも１つのインデントされた溝に位
    置するように、該弾性管を該少なくとも１つのストランドで巻く工程と、 該弾性管および該少なくとも１つのストランドを複合プレプレグ層で巻く工程
    と、 該管状構造を組み立てるために、該弾性管、該少なくとも１つのストランド、
    および該複合プレプレグ層を共に型に入れる工程であって、該型は、少なくとも
    １つのインデントされた溝をその内表面に有する、工程と、 該弾性管を加圧する工程と、 該弾性管を膨張させる工程と、 該弾性管、該少なくとも１つのストランド、および該複合プレプレグ層を加熱
    する工程と、 該弾性管、該少なくとも１つのストランド、および該複合プレプレグ層を冷却
    する工程と、 該弾性管、該少なくとも１つのストランド、および該複合プレプレグ層を該型
    から取り除く工程と、 を含む、方法。
  24. 【請求項２４】 管状構造を製造する方法であって、 滑らかな表面を有する拡張可能な弾性管を製造する工程と、 少なくとも１つの繊維ストランドが少なくとも１つのインデントされた溝に位
    置するように、該弾性管を該少なくとも１つのストランドで巻く工程と、 該弾性管および該少なくとも１つのストランドを複合プレプレグ層で巻く工程
    と、 該弾性管、該少なくとも１つのストランド、および該プレプレグ層の内部にマ
    ンドレルを配置する工程と、 該プレプレグ層の凝固を開始するために、該マンドレル、該弾性管、該少なく
    とも１つのストランド、および該プレプレグ層を水平面上で回転させる工程と、 該弾性管、該少なくとも１つのストランド、および該プレプレグ層の内部から
    該マンドレルを取り除く工程と、 該管状構造を組み立てるために、該弾性管、該少なくとも１つのストランド、
    および該複合プレプレグ層を共に型に入れる工程であって、該型は、少なくとも
    １つのインデントされた溝をその内表面に有する、工程と、 該弾性管を加圧する工程と、 該弾性管を膨張させる工程と、 該弾性管、該少なくとも１つのストランド、および該複合プレプレグ層を加熱
    する工程と、 該弾性管、該少なくとも１つのストランド、および該複合プレプレグ層を冷却
    する工程と、 該弾性管、該少なくとも１つのストランド、および該複合プレプレグ層を該型
    から取り除く工程と、 を含む、方法。
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