JP2014528851A - 繊維強化熱可塑性複合材構造物に関する埋込インサート及び方法 - Google Patents

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Abstract

本開示では、高強度の保持力を繊維強化熱可塑性複合材構造物内で維持する埋込インサート（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ，１００ｈ）が提供される。前記埋込インサートは、円筒状本体（１０４）と、そして該円筒状本体に形成される少なくとも１つの周方向溝（１２０）と、を有し、前記溝は、略凹形状を有し、０．６３５ｍｍ（０．０２５インチ）以上の溝半径を有し、そして溝深さよりも大きいか、または溝深さに等しい溝半径を有する。

Description

本開示は概して、構造物に使用されるインサートに関するものであり、特に航空機、航空宇宙航行体、及び他のビークルの複合材構造物及び部品に使用される埋込インサートに関するものである。
インサートは、航空機、航空宇宙航行体、回転翼航空機、ウォータークラフト、乗用車、トラック、バスのような種々の輸送ビークル、または他の輸送ビークルに用いられる複合材構造物及び金属構造物、または複合材部品または金属部品を組み付けるために使用することができる。このようなインサートを用いて、連結ファスナーを収容し、多部品アセンブリの取り付け箇所を提供し、そして荷重伝達箇所を提供することができる。このようなインサートの例として、圧入インサート、かしめ部のあるインサート、埋込インサート、ネジ切りインサート、または他の適切なインサートまたは継手を挙げることができる。
インサートを複合材構造物及び金属構造物、または複合材部品または金属部品に取り付ける方法は、例えば埋込インサートを成形中に取り付ける場合のような、モールドインプレース成形法（ｍｏｌｄ ｉｎ ｐｌａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｓ）、または例えば、圧入インサートまたはかしめ部のあるインサートを成形後に取り付ける場合のような更に高い費用を要する後成形法を含むことができる。
公知の圧入インサート及びかしめ部のあるインサートは、金属構造物または金属部品の開口部に、成形後に、特殊治具またはファスナーを使用することなく圧入することができる。しかしながら、金属構造物または金属部品に圧入して取り付けるように設計される公知の圧入インサート及びかしめ部のあるインサートは、繊維強化熱可塑性複合材構造物または部品に対しては、繊維強化熱可塑性複合材料が延性に乏しいことから、良好に機能しない。延性に乏しいこのような繊維強化熱可塑性複合材料は、圧入がきつすぎる場合に、当該インサートの周りの材料に過剰な応力が加わるか、または圧入が緩すぎることにより圧入が正しく行なわれない場合に、インサートの保持力が減少する。従って、このような公知の圧入インサート及びかしめ部のあるインサートの正しい圧入は、繊維強化熱可塑性複合材料のような延性に乏しい材料の場合には実現することが難しい。更に、公知の圧入インサートまたはかしめ部のあるインサートを取り付ける後成形法によって、労働コスト及び製造コストの増大、セットアップ時間及び作業時間の増大、及び最終部品コストの増大を招く虞がある。
公知の埋込インサート及びネジ切りインサートは、複合材構造物または金属構造物に、または複合材部品または金属部品に成形時に埋設することができる。例えば、図２Ａは、公知の埋込インサート３０を前方斜めから見た図であり、この埋込インサート３０を、射出成形構造物内の、または射出成形部品内の所定の位置に埋設して成形を行なうことができる。埋込インサート３０は、鋭利なギザギザ３６の形状をしたギザギザ面３４を有し、そして端面４０が鋭利であり、内側角隅部４２が鋭利であり、かつ幅４４が狭い溝３８を有する。更に、図２Ｂは、公知のネジ切り埋込インサート３２を前方斜めから見た図であり、このネジ切り埋込インサート３２を、射出成形構造物内の、または射出成形部品内の所定の位置に埋設して成形を行なうことができる。ネジ切り埋込インサート３２は、鋭利なギザギザ３６の形状をしたギザギザ面３４を有し、そして端面４０が鋭利であり、そして内側角隅部４２が鋭利であり、更には幅４４が狭い溝３８を有し、そして内ネジ４６を有する。このような公知の埋込インサート３０及びネジ切り埋込インサート３２は、端面４０が鋭利であり、内側角隅部４２が鋭利であり、そして内側半径方向４４が短いギザギザ面３４及び／又は溝３８を使用して、このような埋込インサート３０及びネジ切り埋込インサート３２を熱可塑性複合材部品内の所定の位置に保持することができる。
しかしながら、このような埋込インサート３０及びネジ切り埋込インサート３２は、成形時の溝３８の短い半径部４４または鋭利な内側角隅部４２への充填が難しいので、圧縮成形繊維強化熱可塑性複合材構造物または部品の場合に良好に機能することができない。図３は、公知の埋込インサート３０の断面を上方から見た図であり、樹脂マトリックス５５中に埋め込まれた強化炭素繊維５４を有する炭素繊維強化熱可塑性複合材料５２からなる炭素繊維強化熱可塑性複合材部品５０内の所定の位置に埋設されて圧縮成形された後の、鋭利なギザギザ３６の形状をしたギザギザ面３４を示している。強化炭素繊維５４は普通、これらのギザギザ３６の間のボイド領域５６に流れ込まないか、または流入しないので、固化成形が不完全なこのようなボイド領域５６の形成が、炭素繊維強化熱可塑性複合材料５２の内部で進行し、これが、炭素繊維強化熱可塑性複合材部品５０内での埋込インサート３０の保持強度を損なってしまう。更に、炭素繊維強化熱可塑性複合材料５２の強化炭素繊維５４は、短い半径部４４（図２Ａ、２Ｂ参照）及び／又は鋭利な内側角隅部４２（図２Ａ、２Ｂ参照）に流れ込まない可能性があることにより、保持強度が、比較的弱い可能性のある樹脂マトリックス５５単独の保持能力に制限されてしまう。
更に、このような公知の埋込インサート３０及びネジ切り埋込インサート３２は、鋭利な端面４０（図４参照）を有している可能性があり、これらの端面４０で、強化炭素繊維５４を成形時に切断する虞がある。図４は、公知の埋込インサート３０の断面を側方から見た図であり、鋭利な端面４０及び鋭利な内側角隅部４２を有する溝３８が、樹脂マトリックス５５中に埋め込まれた強化炭素繊維５４を有する炭素繊維強化熱可塑性複合材料５２からなる炭素繊維強化熱可塑性複合材部品５０内の所定の位置に埋設されて成形が行なわれる様子を示している。成形時に圧力が炭素繊維強化熱可塑性複合材料５２に作用し、そして炭素繊維強化熱可塑性複合材料５２が流動すると、強化炭素繊維５４が、鋭利な内側角隅部４２に流れ込むのが難しくなることにより、固化成形が不完全なボイド領域５６が形成される虞がある。成形時に圧力が炭素繊維強化熱可塑性複合材料５２に作用し、そして炭素繊維強化熱可塑性複合材料５２が流動すると、強化炭素繊維５４が、位置５８のような鋭利な端面４０に押し付けられて切断されるか、または分断される虞がある。強化炭素繊維５４が切断されるか、または分断されると、炭素繊維強化熱可塑性複合材部品５０内での埋込インサート３０の保持強度を損なう虞がある。
図５Ａは、炭素繊維強化熱可塑性複合材料５２の強化炭素繊維５４を炭素繊維強化熱可塑性複合材部品６２の非常に鋭利な端面６０の近傍に流し込む場合の固化成形が不完全なボイド領域５６の断面を側方から見た図である。図５Ｂは、図５Ａの円で囲んだ部分５Ｂを拡大して見た図であり、固化成形が不完全なボイド領域５６を示している。固化成形が不完全なこのようなボイド領域５６は、繊維強化熱可塑性複合材部品内または構造物内での埋込インサートの保持強度を損なう虞がある。
従って、この技術分野では、高強度の保持力を繊維強化熱可塑性複合材部品内または構造物内で維持し、かつ公知の装置及び方法よりも優れた利点を提供する埋込インサート及び方法が必要である。
高強度の保持力を繊維強化熱可塑性複合材部品内で、または繊維強化熱可塑性複合材構造物内で維持する埋込インサート及び方法に対するこの必要性が満たされる。以下の詳細な記載に説明されるように、高強度の保持力を繊維強化熱可塑性複合材部品内で、または繊維強化熱可塑性複合材構造物内で維持する埋込インサートまたは埋込継手、及び方法の実施形態は、既存の装置及び方法よりも遥かに優れた利点をもたらすことができる。
本開示の１つの実施形態では、高強度の保持力を繊維強化熱可塑性複合材構造物内で維持する埋込インサートが提供される。前記埋込インサートは、円筒状本体と、そして該円筒状本体に形成される少なくとも１つの周方向溝と、を備える。前記溝は、略凹形状を有し、０．０２５インチ（０．０６３５ｃｍ）以上の溝半径を有し、そして溝深さよりも大きいか、または溝深さに等しい溝半径を有する。
本開示の別の実施形態では、埋込インサートを埋設した複合材部品が提供される。前記複合材部品は、繊維強化熱可塑性複合材料から成る繊維強化熱可塑性複合材構造物を備える。前記複合材部品は更に、前記繊維強化熱可塑性複合材構造物内に固定される埋込インサートを備える。前記埋込インサートは、円筒状本体と、そして該円筒状本体に形成される少なくとも１つの周方向溝と、を備える。前記溝は、略凹形状を有し、０．０２５インチ（０．０６３５ｃｍ）以上の溝半径を有し、そして溝深さよりも大きいか、または溝深さに等しい溝半径を有する。
本開示の別の実施形態では、埋込インサートを繊維強化熱可塑性複合材料内に保持し、そして高強度の機械的係止機構を形成する方法が提供される。前記方法は、埋込インサートを金型キャビティに固定する工程を含む。前記埋込インサートは、円筒状本体と、そして該円筒状本体に形成される少なくとも１つの周方向溝と、を備える。前記溝は、略凹形状を有し、０．０２５インチ（０．０６３５ｃｍ）以上の溝半径を有し、そして溝深さよりも大きいか、または溝深さに等しい溝半径を有する。前記方法は更に、繊維強化熱可塑性複合材料を前記金型キャビティ内に注入し、そして前記埋込インサートの周りに注入する工程を含む。前記方法は更に、前記金型キャビティを閉塞する工程を含む。前記方法は更に、前記繊維強化熱可塑性複合材料を前記金型キャビティ内で加熱し、そして圧縮して、前記繊維強化熱可塑性複合材料を前記埋込インサートの周りで固化成形することにより、強化繊維が前記繊維強化熱可塑性複合材料から前記少なくとも１つの周方向溝に流れ込み、そして前記少なくとも１つの周方向溝全体に充填されて、前記埋込インサートを前記繊維強化熱可塑性複合材料内の所定の位置に保持し、かつ前記埋込インサートを埋設した固化成形後の繊維強化熱可塑性複合材構造物を形成する高強度の機械的係止機構を形成する工程を含む。前記方法は更に、前記埋込インサートを埋設した固化成形後の前記維強化熱可塑性複合材構造物を冷却する工程を含む。前記方法は更に、前記埋込インサートを埋設した固化成形後の前記維強化熱可塑性複合材構造物を前記金型キャビティから取り出す工程を含む。
本開示の別の実施形態では、高強度の保持力を繊維強化熱可塑性複合材構造物内で維持する埋込インサートが提供され、該埋込インサートは：円筒状本体と；そして該円筒状本体に形成される少なくとも１つの周方向溝と、を備え、該溝は、略凹形状を有し、０．０２５インチ（０．０６３５ｃｍ）以上の溝半径を有し、そして溝深さよりも大きいか、または溝深さに等しい溝半径を有する。有利な点として、前記少なくとも１つの周方向溝は、前記溝深さよりも大きい溝幅を有する。
前記埋込インサートを繊維強化熱可塑性複合材構造物に埋設して成形を行なう場合、強化繊維は、前記繊維強化熱可塑性複合材構造物から前記少なくとも１つの周方向溝に流れ込み、そして前記少なくとも１つの周方向溝全体に充填されて、高強度の機械的係止機構を形成し、該機械的係止機構で前記埋込インサートを前記繊維強化熱可塑性複合材構造物内の所定の位置に固定する。
前記埋込インサートを前記繊維強化熱可塑性複合材構造物に埋設して、圧縮成形法、樹脂トランスファー成形法、射出成形法、ブロー成形法、トランスファー成形法、反応射出成形法、鋳造法、及びインベストメント鋳造法を含むグループから選択される成形法を利用して成形を行なう。
別の構成として、前記少なくとも１つの周方向溝は、前記円筒状本体の外側表面に形成され；前記少なくとも１つの周方向溝は、前記円筒状本体の内側表面に形成され；前記円筒状本体は、前記円筒状本体の外側表面に形成される２つ以上の周方向溝を有し；前記円筒状本体は、前記円筒状本体の内側表面に形成される２つ以上の周方向溝を有し；そして前記円筒状本体は、前記円筒状本体の外側表面に形成される第１周方向溝と、そして前記円筒状本体の内側表面に形成される第２周方向溝と、を有する。
前記埋込インサートは、金属材料、セラミック材料、及び複合材料を含むグループから選択される機械加工可能な材料により形成される。
本開示の別の実施形態では、埋込インサートを埋設した複合材部品が提供され、該複合材部品は：繊維強化熱可塑性複合材料からなる繊維強化熱可塑性複合材構造物と；前記繊維強化熱可塑性複合材構造物内に固定される埋込インサートと；を備え、該埋込インサートは：円筒状本体と；そして該円筒状本体に形成される少なくとも１つの周方向溝と、を備え、該溝は、略凹形状を有し、０．０２５インチ（０．０６３５ｃｍ）以上の溝半径を有し、そして溝深さよりも大きいか、または溝深さに等しい溝半径を有する。
別の構成として、前記少なくとも１つの周方向溝は、前記溝深さよりも大きい溝幅を有し；前記少なくとも１つの周方向溝は、前記円筒状本体の外側表面に形成され；前記少なくとも１つの周方向溝は、前記円筒状本体の内側表面に形成され；前記円筒状本体は、前記円筒状本体の外側表面に形成される第１周方向溝と、そして前記円筒状本体の内側表面に形成される第２周方向溝と、を有する。
前記複合材部品は、航空機、航空宇宙航行体、宇宙発射飛行体、ロケット、衛星、回転翼航空機、ウォータークラフト、ボート、列車、乗用車、トラック、及びバスを含むグループから選択される輸送ビークルに使用される。
本開示の別の実施形態では、埋込インサートを繊維強化熱可塑性複合材料内に保持し、そして高強度の機械的係止機構を形成する方法が提供され、該方法は：埋込インサートを金型キャビティに固定する工程であって、前記インサートが：円筒状本体と；そして該円筒状本体に形成される少なくとも１つの周方向溝であって、該溝が、略凹形状を有し、０．０２５インチ（０．０６３５ｃｍ）以上の溝半径を有し、そして溝深さよりも大きいか、または溝深さに等しい溝半径を有する、前記少なくとも１つの周方向溝と、を備える、前記固定する工程と；繊維強化熱可塑性複合材料を前記金型キャビティ内に注入し、そして前記埋込インサートの周りに注入する工程と；前記金型キャビティを閉塞する工程と；前記繊維強化熱可塑性複合材料を前記金型キャビティ内で加熱し、そして圧縮して、前記繊維強化熱可塑性複合材料を前記埋込インサートの周りで固化成形することにより、強化繊維が前記繊維強化熱可塑性複合材料から前記少なくとも１つの周方向溝に流れ込み、そして前記少なくとも１つの周方向溝全体に充填されて、前記埋込インサートを前記繊維強化熱可塑性複合材料内の所定の位置に保持し、かつ前記埋込インサートを埋設した固化成形後の繊維強化熱可塑性複合材構造物を形成する高強度の機械的係止機構を形成する工程と；前記埋込インサートを埋設した固化成形後の前記維強化熱可塑性複合材構造物を冷却する工程と；そして前記埋込インサートを埋設した固化成形後の前記維強化熱可塑性複合材構造物を前記金型キャビティから取り出す工程と、を含む。
前記方法は更に、前記埋込インサートを前記金型キャビティに固定する前に、前記埋込インサートの前記少なくとも１つの周方向溝の表面を処理して、前記少なくとも１つの周方向溝の表面と前記繊維強化熱可塑性複合材料との接合を強める工程を含み、前記少なくとも１つの周方向溝の表面の処理は、溶剤拭き取り、研磨、砥粒吹き付け、紙やすり研磨、サンドブラスティング、化学クリーニング、化学エッチング、ゾルゲル処理、プライマー処理、及び接着処理を含むグループから選択される１種類以上の表面下地処理を含み、前記埋込インサートは、前記繊維強化熱可塑性複合材料と共に、圧縮成形法、樹脂トランスファー成形法、射出成形法、ブロー成形法、トランスファー成形法、反応射出成形法、鋳造法、及びインベストメント鋳造法を含むグループから選択される成形法を利用して固化成形される。
本方法により、補強材が存在しないボイド領域の形成を最小限に抑えるか、または無くすことができ、そして繊維強化熱可塑性複合材料内の繊維が切断される現象を最小限に抑えるか、または無くすことができる。
別の構成として、前記少なくとも１つの周方向溝は、前記円筒状本体の外側表面に形成され；前記少なくとも１つの周方向溝は、前記円筒状本体の内側表面に形成され；前記円筒状本体は、前記円筒状本体の外側表面に形成される第１周方向溝と、そして前記円筒状本体の内側表面に形成される第２周方向溝と、を有する。
説明してきた特徴、機能、及び利点は、本開示の種々の実施形態において個別に実現することができる、または更に他の実施形態において組み合わせることができ、これらの実施形態についての更なる詳細は、次の説明及び以下の図面を参照することにより理解することができる。
本開示は、以下の詳細な説明を、好適かつ例示的な実施形態を示し、必ずしも寸法通りには描かれていない添付の図面と併せて参照することにより一層深く理解することができる。
図１は、本開示の埋込インサートの１つ以上の有利な実施形態を搭載することができる航空機を斜めから見た図である。 図２Ａは、ギザギザ面を有する公知の埋込インサートを前方斜めから見た図である。 図２Ｂは、ギザギザ面を有する公知のネジ切り埋込インサートを前方斜めから見た図である。 図３は、炭素繊維強化熱可塑性複合材部品内の所定の位置で圧縮成形された後の、ギザギザ面を有する公知の埋込インサートの断面を上方から見た図である。 図４は、鋭利な端面及び鋭利な内側角隅部を備える溝を有する公知の埋込インサートの断面を側方から見た図であり、この溝が、炭素繊維強化熱可塑性複合材部品内の所定の位置に埋設されて成形が行なわれる。 図５Ａは、固化成形が不完全なボイド領域の断面を側方から見た図である。 図５Ｂは、図５Ａの円で囲んだ部分５Ｂを拡大して見た図であり、固化成形が不完全なボイド領域を示している。 図６は、外側周方向溝を有する本開示の埋込インサートの種々の実施形態のうちの１つの実施形態を前方斜めから見た図である。 図７は、内ネジ及び外側周方向溝を有する本開示の埋込インサートの種々の実施形態のうちの別の実施形態を下方斜めから見た図である。 図８は、２つの外側周方向溝を有する本開示の埋込インサートの種々の実施形態のうちの更に別の実施形態を前方斜めから見た図である。 図９は、本開示の埋込インサートの種々の実施形態のうちの１つの実施形態を前方から見た図であり、溝パラメータ群を示している。 図１０は、外側周方向溝を有する本開示の埋込インサートの種々の実施形態のうちの１つの実施形態を上方斜めから見た図であり、この埋込インサートを繊維強化熱可塑性複合材構造物内の所定の位置に埋設して成形を行なう。 図１１は、図６の埋込インサートの断面を上方から見た図であり、この埋込インサートを繊維強化熱可塑性複合材構造物内の所定の位置に埋設して成形を行ない、そして外側周方向溝全体が、繊維強化熱可塑性複合材料の強化繊維で充填される様子を示している。 図１２は、図８の埋込インサートの断面を上方から見た図であり、この埋込インサートを繊維強化熱可塑性複合材構造物内の所定の位置に埋設して成形を行ない、そして２つの外側周方向溝全体が、繊維強化熱可塑性複合材料の強化繊維で充填される様子を示している。 図１３Ａは、本開示の埋込インサートの種々の実施形態のうちの１つの実施形態を上方斜めから見た図であり、この埋込インサートを繊維強化熱可塑性複合材ピン継手構造物内の所定の位置に埋設して成形を行なう。 図１３Ｂは、図１３Ａの埋込インサートを埋設した繊維強化熱可塑性複合材ピン継手構造物の繊維強化熱可塑性継手部分を側方斜から見た図である。 図１４は、内側周方向溝を有する本開示の埋込インサートの種々の実施形態のうちの更に別の実施形態を下方斜めから見た図であり、この埋込インサートを、円筒形の繊維強化熱可塑性複合材構造物に所定の位置で取り付けて成形を行なう。 図１５Ａは、外側周方向溝を有する本開示の埋込インサートの種々の実施形態のうちの更に別の実施形態を前方斜めから見た図であり、この埋込インサートをブロック形の繊維強化熱可塑性複合材構造物内の所定の位置に埋設して成形を行なう。 図１５Ｂは、埋込インサートを側方から見た図であり、この埋込インサートを図１５Ａのブロック形の繊維強化熱可塑性複合材構造物内の所定の位置に埋設して成形を行なう。 図１６Ａは、２つの内側周方向溝を有する本開示の埋込インサートの種々の実施形態のうちの更に別の実施形態を前方斜めから見た図である。 図１６Ｂは、図１６Ａの切断線１６Ｂ−１６Ｂで切断した断面を見た図である。 図１７は、外側周方向溝を有する本開示の埋込インサートの種々の実施形態のうちの更に別の実施形態を前方斜めから見た図であり、埋込インサートは、中心開口部を持たずに中身が詰まっている。 図１８Ａは、内側周方向溝及び外側周方向溝を有する本開示の埋込インサートの種々の実施形態のうちの更に別の実施形態を前方斜めから見た図である。 図１８Ｂは、図１８Ａの切断線１８Ｂ−１８Ｂで切断した断面を見た図である。 図１９は、本開示の埋込インサートの種々の実施形態のうちの１つの実施形態を有する複合材部品の種々の実施形態のうちの１つの実施形態の機能ブロック図を示している。 図２０は、本開示の方法の例示的な実施形態を示すフロー図である。 図２１Ａは、圧縮成形が行なわれる前の本開示の繊維強化熱可塑性複合材料、及び埋込インサートの種々の実施形態のうちの１つの実施形態を保持する、開き位置にある割型成形装置を前方から見た模式図である。 図２１Ｂは、閉じ位置にある図２１Ａの割型成形装置を前方から見た模式図であり、繊維強化熱可塑性複合材料及び埋込インサートは、圧縮成形中に圧縮され、そして固化成形される。 図２１Ｃは、開き位置にある図２１Ａの割型成形装置を前方から見た模式図であり、埋め込みインサートを埋設した固化成形後の繊維強化熱可塑性複合材構造物が圧縮成形された後の様子を示している。 図２２は、本開示の埋込インサートの１つ以上の有利な実施形態を搭載することができる航空機の内部補助構造部材の断面を見た図である。
次に、本開示の実施形態について、添付の図面を参照しながら以下に更に完全に説明することとし、これらの図面では、本開示の実施形態の全てではないが、幾つかの実施形態が図示されている。実際、幾つかの異なる実施形態を提供することができ、そして幾つかの異なる実施形態は、本明細書において開示される実施形態に限定されるものとして捉えられてはならない。そうではなく、これらの実施形態は、本開示が、完璧かつ完全であり、そして本開示の範囲を全て、この技術分野の当業者に伝えることができるように提供される。
次に、これらの図を参照するに、図１は、本開示の埋込インサート１００の１つ以上の有利な実施形態（または、図６〜１８Ｂに示す埋込インサート１００ａ〜１００ｈの実施形態）を埋設した１つ以上の複合材部品１０２により形成することができる例示的な航空機１０を斜めから見た図である。図１に示すように、航空機１０は、胴体１２と、機首１４と、コックピット１６と、胴体１２に作動可能に接続される翼１８と、１つ以上の推進装置２０と、垂直尾翼２２と、そして１つ以上の水平尾翼２４と、を備える。航空機１０は、これらには限定されないが、胴体１２、機首１４、翼１８、垂直尾翼２２、及び１つ以上の水平尾翼２４を含む航空機１０のこのような構成部分に使用することができる複合材料及び／又は金属材料で製造することができる。更に、本開示の埋込インサート１００の１つ以上の有利な実施形態（または、図６〜１８Ｂに示す埋込インサート１００ａ〜１００ｈの実施形態）は、航空機１０内の内部補助構造部材に利用することができる。図２２は、フレーム７２、船外保管庫７４、中心保管庫７６、内側パネル７８、及び継手８０を有する内部補助構造部材７０の断面を見た図である。継手８０には、本開示の埋込インサート１００（または、図６〜１８Ｂに示す埋込インサート１００ａ〜１００ｈの実施形態）を設けることができる。
図１に示す航空機１０は普通、民間旅客航空機を表わしているが、本明細書において開示される埋込インサート１００は、他の機種の航空機に用いることもできる。更に詳細には、本開示の実施形態の教示は、他の旅客航空機、貨物航空機、軍用機、回転翼航空機、及び他の種類の航空機または空中ビークルだけでなく、航空宇宙航行体、衛星、宇宙発射飛行体、ロケット、及び他の航空宇宙航行体に適用することができる。本開示による装置、方法、及びシステムの実施形態は、ボート、及び他のウォータークラフト、列車、乗用車、トラック、バスのような輸送ビークル、または他の適切な輸送ビークルにおいて利用することができることも理解されたい。更に、本開示による装置、方法、及びシステムの実施形態は、足場、織物構造シェルター、トラス構造、橋梁、または他の適切な建築構造物のような、個別の連結材または連結部材で組み付けられる種々の構造物において使用することができることを理解されたい。構造継手及び／又は連結材が複合材料で製造される場合、本開示の埋込インサート１００の１つ以上の有利な実施形態（または、図６〜１８Ｂに示す埋込インサート１００ａ〜１００ｈの実施形態）は、構造物をピン連結して、または接続して合体させる場合のこのような構造継手及び／又は連結材に使用することができる。
本開示の１つの実施形態では、高強度の保持力を、複合材部品１０２（図１参照）に使用することができる繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０（図１０参照）内で維持する埋込インサート１００が提供される。図６〜１９は、埋込インサート１００，１００ａ〜１００ｈの種々の実施形態を示している。図６は、埋込インサート１００ａの種々の実施形態のうちの１つの実施形態を前方斜めから見た図である。図６に示すように、埋込インサート１００ａは円筒状本体１０４を備える。円筒状本体１０４は、外側表面１０６と、内側表面１０８と、第１端部１１２と、そして第２端部１１４と、を有する。円筒状本体１０４は更に、第２端部１１４にある略平坦な第１周方向面１１０ａと、そして第２端部１１４にある略平坦な第２周方向面１１０ｂと、を備える。埋込インサート１００ａは更に、構造ピン１５６（図１３Ａ参照）のようなファスナー部材１５４（図１３Ａ参照）を収容する中心開口部１１６を備える。
図６に示すように、埋込インサート１００ａは更に、円筒状本体１０４に形成される少なくとも１つの周方向溝１２０を備える。周方向溝１２０は、略凹形状１２２を有することが好ましく、そして深さが浅いことが好ましい。図６に示すように、埋込インサート１００ａは、円筒状本体１０４の外側表面１０６に形成される単一の周方向溝１２０を有し、そして埋込インサート１００ａは、フランジ無し構造を有する。しかしながら、埋込インサート１００ａまたは当該埋込インサートの他の実施形態は、フランジ付き構造を有していてもよい（図７参照）。周方向溝１２０は、公知の加工法により、円筒状本体１０４の外側表面１０６に、そして／または円筒状本体１０４の内側表面１０８に形成することができる。周方向溝１２０は表面１７０を有することができ、この表面１７０を以下に説明する表面下地処理により処理して、少なくとも１つの周方向溝１２０の表面１７０と繊維強化熱可塑性複合材料１３２（図１１参照）との接合を強めることができる。図９は、埋込インサート１００ａを前方から見た図であり、周方向溝１２０の種々のパラメータを示している。図９に示すように、周方向溝１２０は、溝半径１２４、溝深さ１２６、及び溝幅１２８を有する。好適には、溝半径１２４は、０．０２５インチ（０．０６３５ｃｍ）以上の長さ測定値を有し、そして好適には、溝半径１２４は、一定であるか、または略一定である。好適には、溝半径１２４は、溝深さ１２６よりも長さが長いか、または溝深さ１２６と長さが等しい。好適には、溝幅１２８は、溝深さ１２６よりも長さが長い。
埋込インサート１００，１００ａ〜１００ｈ（図６〜１９参照）は、機械加工可能な材料により形成されることが好ましい。機械加工可能な材料は、アルミニウム、スチール、チタン、真ちゅう、青銅のような金属材料、または別の適切な金属材料を含むことができる。機械加工可能な材料は更に、アルミナ、酸化ベリリウム、炭化珪素、窒化珪素のようなセラミック材料、または別の適切なセラミック材料を含むことができる。機械加工可能な材料は更に、充填剤を添加した、または添加していないエポキシ複合材料、フェノール複合材料、熱可塑性複合材料、ウレタン複合材料、ポリカーボネート複合材料のような複合材料、または別の適切な複合材料を含むことができる。
図７は、円筒状本体１０４の内側表面１０８に形成される内ネジ１１８を有し、かつ第１端部１１２から突出するフランジ１１９を有する本開示の埋込インサート１００ｂの種々の実施形態のうちの別の実施形態を下方斜めから見た図である。埋込インサート１００ｂは円筒状本体１０４を備え、この円筒状本体１０４は、外側表面１０６と、内側表面１０８と、第１端部１１２と、第２端部１１４と、略平坦な第１及び第２周方向面１１０ａ，１１０ｂと、そして中心開口部１１６と、を有する。埋込インサート１００ｂは更に、単一の周方向溝１２０を備え、この周方向溝１２０は、略凹形状１２２を有し、かつ深さが浅い。図７に示すように、周方向溝１２０は、円筒状本体１０４の外側表面１０６に形成される。
図８は、円筒状本体１０４の外側表面１０６に形成される２つの周方向溝１２０を有する本開示の埋込インサート１００ｃの種々の実施形態のうちの更に別の実施形態を前方斜めから見た図である。図８に示すように、埋込インサート１００ｃは円筒状本体１０４を備え、この円筒状本体１０４は、外側表面１０６と、内側表面１０８と、第１端部１１２と、第２端部１１４と、略平坦な第１及び第２周方向面１１０ａ，１１０ｂと、そして中心開口部１１６と、を有する。この実施形態では、埋込インサート１００ｃは更に、円筒状本体１０４の中心部分１１３に在る略平坦な第３周方向面１１０ｃを備える。埋込インサート１００ｃは更に、２つの周方向溝１２０を備え、各周方向溝１２０は、円筒状本体１０４の外側表面１０６に形成される略凹形状１２２を有する。２つの周方向溝１２０は、深さが浅いことが好ましい。周方向溝１２０は表面１７０を有することができ、この表面１７０を以下に説明する表面下地処理により処理して、少なくとも１つの周方向溝１２０の表面１７０と繊維強化熱可塑性複合材料１３２（図１１参照）との接合を強めることができる。埋込インサート１００ｃはフランジ無し構造を有する。しかしながら、埋込インサート１００ｃまたは当該埋込インサートの他の実施形態は、フランジ付き構造を有していてもよい（図７参照）。
図１４は、円筒状本体１０４の内側表面１０８に形成される周方向溝１２０を有する本開示の埋込インサート１００ｄの種々の実施形態のうちの別の実施形態を下方斜めから見た図である。図１４は、埋込インサート１００ｄを、円筒形の繊維強化熱可塑性複合材構造物１４０に所定の位置で取り付けて成形を行なう様子を示している。図１４に示すように、埋込インサート１００ｄは円筒状本体１０４を備え、この円筒状本体１０４は、外側表面１０６と、内側表面１０８と、第１端部１１２と、第２端部１１４と、略平坦な第１及び第２周方向面１１０ａ，１１０ｂと、そして中心開口部１１６と、を有する。この実施形態では、外側表面１０６は平滑であり、そして埋込インサート１００ｄは、円筒状本体１０４の内側表面１０８に形成される略凹形状を有する周方向溝１２０を備える。更に、この実施形態では、埋込インサート１００ｄは、円筒状本体１０４の第１端部１１２から突出する突出部材１４４を有する。埋込インサート１００ｄはフランジ無し構造を有する。しかしながら、埋込インサート１００ｄまたは当該埋込インサートの他の実施形態は、フランジ付き構造を有していてもよい（図７参照）。
図１５Ａは、円筒状本体１０４の外側表面１０６に形成される周方向溝１２０を有する本開示の埋込インサート１００ｅの種々の実施形態のうちの別の実施形態を前方斜めから見た図であり、この埋込インサート１００ｅをブロック形の繊維強化熱可塑性複合材構造物１４２内の所定の位置に埋設して成形を行なう。図１５Ｂは、埋込インサート１００ｅを側方から見た図であり、この埋込インサート１００ｅを図１５Ａのブロック形の繊維強化熱可塑性複合材構造物１４２内の所定の位置に埋設して成形を行なう。図１５Ａ〜１５Ｂに示すように、埋込インサート１００ｅは円筒状本体１０４を備え、この円筒状本体１０４は、外側表面１０６と、内側表面１０８（図示せず）と、第１端部１１２と、第２端部１１４と、略平坦な第１及び第２周方向面１１０ａ，１１０ｂと、そして中心開口部１１６（図示せず）と、を有する。この実施形態では、埋込インサート１００ｅは、円筒状本体１０４の外側表面１０６に形成される略凹形状を有する周方向溝１２０を備える。更に、この実施形態では、埋込インサート１００ｅは、円筒状本体１０４の第１端部１１２から突出する突出部材１４６を有する。埋込インサート１００ｅはフランジ無し構造を有する。しかしながら、埋込インサート１００ｅまたは当該埋込インサートの他の実施形態は、フランジ付き構造を有していてもよい（図７参照）。
図１６Ａは、円筒状本体１０４の内側表面１０８に形成される２つの周方向溝１２０を有する本開示の埋込インサート１００ｆの種々の実施形態のうちの別の実施形態を前方斜めから見た図である。図１６Ｂは、図１６Ａの切断線１６Ｂ−１６Ｂで切断した断面を見た図である。図１６Ａ〜１６Ｂに示すように、埋込インサート１００ｆは円筒状本体１０４を備え、この円筒状本体１０４は、外側表面１０６と、内側表面１０８と、第１端部１１２と、第２端部１１４と、略平坦な第１周方向面１１０ａと、そして中心開口部１１６と、を有する。この実施形態では、埋込インサート１００ｆは更に、２つの周方向溝１２０を備え、各周方向溝１２０は、円筒状本体１０４の内側表面１０８に形成される略凹形状１２２を有する。埋込インサート１００ｆはフランジ無し構造を有する。しかしながら、埋込インサート１００ｆまたは当該埋込インサートの他の実施形態は、フランジ付き構造を有していてもよい（図７参照）。
図１７は、本開示の埋込インサート１００ｇの種々の実施形態のうちの別の実施形態を前方斜めから見た図であり、この場合、埋込インサート１００ｇは、中身が詰まった内部１４８を有し、中心開口部１１６を持たない。埋込インサート１００ｇは円筒状本体１０４を備え、この円筒状本体１０４は、外側表面１０６と、第１端部１１２と、第２端部１１４と、そして略平坦な第１及び第２周方向面１１０ａ、１１０ｂと、を有する。この実施形態は、中身が詰まった内部１４８を有し、中心開口部１１６を持たない。埋込インサート１００ｇは更に、円筒状本体１０４の外側表面１０６に形成される略凹形状１２２を有する周方向溝１２０を備える。埋込インサート１００ｇはフランジ無し構造を有する。しかしながら、埋込インサート１００ｇまたは当該埋込インサートの他の実施形態は、フランジ付き構造を有していてもよい（図７参照）。
図１８Ａは、円筒状本体１０４の内側表面１０８に形成される第１周方向溝１２０ａを有し、かつ円筒状本体１０４の外側表面１０６に形成される第２周方向溝１２０ｂを有する本開示の埋込インサート１００ｈの種々の実施形態のうちの別の実施形態を前方斜めから見た図である。図１８Ｂは、図１８Ａの切断線１８Ｂ−１８Ｂで切断した断面を見た図である。図１８Ａ〜１８Ｂに示すように、埋込インサート１００ｈは円筒状本体１０４を備え、この円筒状本体１０４は、外側表面１０６と、内側表面１０８と、第１端部１１２と、第２端部１１４と、略平坦な第１周方向面１１０ａと、そして中心開口部１１６と、を有する。この実施形態では、埋込インサート１００ｈは更に、各周方向溝が略凹形状１２２を有する構成の第１及び第２周方向溝１２０ａ，１２０ｂを備え、この場合、第１周方向溝１２０ａは、円筒状本体１０４の内側表面１０８に形成され、そして第２周方向溝１２０ｂは、円筒状本体１０４の外側表面１０６に形成される。埋込インサート１００ｈはフランジ無し構造を有する。しかしながら、埋込インサート１００ｈまたは当該埋込インサートの他の実施形態は、フランジ付き構造を有していてもよい（図７参照）。
本明細書において開示される埋込インサート１００，１００ａ〜１００ｈの実施形態はしかしながら、これらの例示的な実施形態に限定されない。埋込インサート１００，１００ａ〜１００ｈの実施形態は、円筒状本体１０４の外側表面１０６に形成することができる、円筒状本体１０４の内側表面１０８に形成することができる、または円筒状本体１０４の外側表面１０６及び内側表面１０８の両方に形成することができる２つよりも多くの周方向溝１２０を有していてもよい。
図１０は、中心開口部１１６を有する埋込インサート１００ａの種々の実施形態のうちの１つの実施形態を上方斜から見た図である。図１０に示す埋込インサート１００ａを繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０内の所定の位置に埋設して成形を行なう。
図１１は、図６の埋込インサート１００ａの第１インサート半体１０１ａ及び第２インサート半体１０１ｂの断面を上方から見た図であり、この埋込インサート１００ａを繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０内の所定の位置に埋設して成形を行なう。埋込インサート１００ａの第１インサート半体１０１ａと第２インサート半体１０１ｂとの間の中心開口部１１６は、当該中心開口部の実際のサイズよりも小さいものとして図１１に図示され、そして第１インサート半体１０１ａ及び第２インサート半体１０１ｂは、互いにより接近させて図示することにより、強化繊維１３４が、埋込インサート１００ａの第１インサート半体１０１ａ及び第２インサート半体１０１ｂの周方向溝１２０全体に充填される、または周方向溝１２０に完全に充填される様子を示している。図１１は、樹脂マトリックス１３６中に埋め込まれた強化繊維１３４を有する繊維強化熱可塑性複合材料１３２を含む繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０を示している。強化繊維１３４は、グラファイト、ガラス、炭素、ホウ素、セラミックス、アラミド、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリマーを含む材料、または他の適切な材料により形成することができる。樹脂マトリックス１３６は、ポリアミド、ポリオレフィン、及びフルオロポリマーのような熱可塑性樹脂；エポキシ及びポリエステルのような熱硬化性樹脂；熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂の両方の特性を持つハイブリッドポリマー樹脂；または他の適切な樹脂材料を含む樹脂材料により形成することができる。好適には、埋込インサート１００ａ（または、埋込インサート１００，１００ｂ〜１００ｈ）を繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０に埋設して成形を行なう場合、強化繊維１３４が繊維強化熱可塑性複合材料１３２から周方向溝１２０に流れ込んで、周方向溝１２０全体に充填されるか、または周方向溝１２０に完全に充填され、そして埋込インサート１００ａを繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０内の所定の位置に固定する高強度の機械的係止機構１３８を形成する。埋込インサート１００ａ（または、埋込インサート１００，１００ｂ〜１００ｈ）を繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０に埋設して、圧縮成形法、樹脂トランスファー成形法、射出成形法、ブロー成形法、トランスファー成形法、反応射出成形法、鋳造法、インベストメント鋳造法を含む成形法、または別の適切な成形法を利用することにより成形を行なうことができる。
図１２は、図８の埋込インサート１００ｃの断面を上方から見た図であり、この埋込インサート１００ｃを繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０内の所定の位置に埋設して成形を行ない、そして図１２は、２つの外側周方向溝１２０全体に、繊維強化熱可塑性複合材料１３２の強化繊維１３４が充填される様子を示している。図１２は、図８の埋込インサート１００ｃの第１インサート半体１０３ａ及び第２インサート半体１０３ｂの断面を上方から見た図を示しており、この場合、埋込インサート１００ｃを繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０内の所定の位置に埋設して成形を行なう。埋込インサート１００ｃの第１インサート半体１０３ａと第２インサート半体１０３ｂとの間の中心開口部１１６は、図１２に、当該開口部の実際のサイズよりも小さく図示され、そして第１インサート半体１０３ａ及び第２インサート半体１０３ｂを互いにより近接して図示することにより、強化繊維１３４が、埋込インサート１００ｃの第１インサート半体１０３ａ及び第２インサート半体１０３ｂの両方の周方向溝１２０全体に、または両方の周方向溝１２０に完全に充填される様子を示している。図１２は、繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０を示しており、この繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０は、樹脂マトリックス１３６中に埋め込まれた強化繊維１３４を有する繊維強化熱可塑性複合材料１３２を含むことが好ましい。好適には、埋込インサート１００ｃを繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０に埋設して成形を行なう場合、強化繊維１３４は繊維強化熱可塑性複合材料１３２から周方向溝１２０に流れ込んで、これらの周方向溝１２０全体に、またはこれらの周方向溝１２０に完全に充填され、そして高強度の機械的係止機構１３８を形成し、この機械的係止機構１３８によって埋込インサート１００ｃを繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０内の所定の位置に固定する。埋込インサート１００ｃを繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０に埋設して、圧縮成形法、樹脂トランスファー成形法、射出成形法、ブロー成形法、トランスファー成形法、反応射出成形法、鋳造法、インベストメント鋳造法を含む成形法、または別の適切な成形法を利用することにより成形を行なうことができる。
好適には、本明細書において開示される埋込インサート１００，１００ａ〜１００ｈは、圧縮成形法を利用することにより、繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０に埋設されて成形される。圧縮成形法は、平坦な、または湾曲した大型繊維強化熱可塑性複合材構造物及び部品、例えば航空機１０（図１参照）の翼１８及び胴体１２のような大型複合材構造物及び部品を成形するために特に適している。図２１Ａ〜２１Ｃは、例示的な割型成形装置１７２を示しており、この割型成形装置１７２は、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ａ〜１００ｈを繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０に埋設して成形を行なう圧縮成形法に使用することができる。
図２１Ａは、圧縮成形が行なわれる前の本開示の繊維強化熱可塑性複合材料１３２、及び埋込インサート１００ａの種々の実施形態のうちの１つの実施形態を保持する割型成形装置１７２を前方から見た模式図である。図２１Ａは、開き位置１７３にある割型成形装置１７２を示している。図２１Ａに示すように、割型成形装置１７２は、雄割型１７４及び雌割型１７６を備えることが好ましい。雄割型１７４は上定盤１７８に取り付けることができ、この上定盤１７８を今度は、油圧ラム１８０に取り付けることができる。油圧ラム１８０は雄割型１７４を、雌割型１７６に向かって移動させる。雌割型１７６は金型キャビティ１８２を有することが好ましく、そして雌割型１７６は下定盤１８４に取り付けることができる。イジェクタピン１８６は、下定盤１８４を貫通し、かつ雌割型１７６を貫通するように配置することができ、そして成形材料１８８に接触することが好ましい。成形材料１８８は、本明細書において開示される繊維強化熱可塑性複合材料１３２、または別の適切な成形材料を含むことができ、そして成形材料１８８は、金型キャビティ１８２に注入するか、または収容することができる。成形材料１８８は、チョップド樹脂含浸テープ、乾燥した未溶融ペレット、予備成形シート、粘性マスの形態、または別の適切な形態とすることができる。
図２１Ａに示すように、１つ以上の埋込インサート１００ａ（図６参照）（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）は、金型キャビティ１８２に載せることができ、そして当該埋込インサートそのものの形状に加工された、またはネジ溝なし埋込インサート用の１つ以上のピン１９０で機械的に所定の位置に固定または保持された形状部材によって把持することができる。別の構成として、ネジ切り埋込インサート（図７参照）の場合、当該埋込インサートは、適切なファスナー具（図示せず）で所定の位置に固定するか、または保持することができる。金型キャビティ１８２及び雌割型１７６は、成形材料１８８を金型キャビティ１８２に収容する前に予め加熱しておくことができる。別の構成として、金型キャビティ１８２及び成形材料１８８は、一旦、成形材料１８８が金型キャビティ１８２に収容されると、加熱することができる。同様に、雄割型１７４は、成形材料１８８を金型キャビティ１８２に収容する前に予め加熱しておくことができる。別の構成として、雄割型１７４は、一旦、成形材料１８８が金型キャビティ１８２に収容されると加熱することができる。最後に、成形材料１８８は、金型キャビティ１８２に収容される前に予め加熱しておくことができ、そして次に、金型キャビティ１８２内にある状態で更に加熱することができる。別の構成として、成形材料１８８は、金型キャビティ１８２内にある状態で加熱することができる。金型キャビティ１８２、雌割型１７６、及び雄割型１７４は、金型キャビティ１８２、雌割型１７６、及び雄割型１７４に形成される加熱／冷却通路１９４に接続される加熱源１９２からの熱で予め加熱しておくか、または加熱することができる。成形材料１８８を金型キャビティ１８２内で効果的に加熱して成形し易い状態にした後、割型成形装置１７２を閉じることが好ましい。
図２１Ｂは、繊維強化熱可塑性複合材料１３２及び埋込インサート１００ａが圧縮成形過程で圧縮され、そして固化成形される場合の図２１Ａの割型成形装置１７２を前方から見た模式図を示している。図２１Ｂは、閉じ位置１９５にある割型成形装置１７２を示している。圧縮成形過程では、油圧ラム１８０で割型成形装置１７２の雄割型１７４を雌割型１７６の上に載るように下降させ、そして割型成形装置１７２を閉じることにより、金型キャビティ１８２を閉鎖する。油圧ラム１８０及び雄割型１７４から有効圧力を金型キャビティ１８２内の成形材料１８８に加えて、繊維強化熱可塑性複合材料１３２のような成形材料１８８を圧縮し、そして押圧することにより、金型キャビティ１８２内の全ての、またはほぼ全ての内側成形領域１９６（図２１Ａ参照）に触れるようにして、金型キャビティ１８２に充填する。圧縮成形過程では、繊維強化熱可塑性複合材料１３２の樹脂マトリックス１３６で、１つ以上の埋込インサート１００ａ（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）を包み込んで、繊維強化熱可塑性複合材料１３２を１つ以上の埋込インサート１００ａ（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）の周りで固化成形することにより、１つ以上の埋込インサート１００ａ（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）を埋設した繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０を形成する。図２１Ｂでは、繊維強化熱可塑性複合材料１３２のような成形材料１８８は、金型キャビティ１８２全体を流動して１つ以上の埋込インサート１００ａ（または、１００または１００ｂ〜１００ｈ）を埋設した繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０を形成するものとして図示されている。
１つ以上の埋込インサート１００ａ（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）を繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０に埋設して成形を行なう場合、強化繊維１３４が繊維強化熱可塑性複合材料１３２から流れ出して、周方向溝１２０全体に流れ込むか、または周方向溝１２０に完全に充填され、そして高強度の機械的係止機構１３８（図１１参照）を形成し、この機械的係止機構１３８で１つ以上の埋込インサート１００ａ（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ａ〜１００ｈ）を繊維強化熱可塑性複合材料１３２内の所定の位置に保持し、または固定することにより、１つ以上の埋込インサート１００ａ（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）を埋設した固化成形後または成形後の繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０を形成する。成形材料１８８は成形中に加熱することができ、そして熱及び圧力を有効な時間長に亘って加えることができる。熱可塑性成形材料の場合、有効な熱及び圧力は、熱可塑性成形材料を金型キャビティ１８２に充填するために要する時間の範囲で、有効な時間長に亘って加えられる。熱硬化性プラスチック成形材料の場合、有効な熱及び圧力は、熱硬化性プラスチック成形材料が硬化するまでの時間長に亘って加えることができる。好適には、本明細書において開示されるこのような圧縮成形過程で使用される圧力は、約１０００ｐｓｉ（ポンド／平方インチ＝７０，３０７ｇ／ｃｍ２）〜約５０００ｐｓｉ（３５１，５３５ｇ／ｃｍ２）の範囲とすることができ、より好ましくは、約４０００ｐｓｉ（２８１，２２８ｇ／ｃｍ２）〜約５０００ｐｓｉ（３５１，５３５ｇ／ｃｍ２）の範囲とすることができる。好適には、本明細書において開示されるこのような圧縮成形過程で使用される温度は、熱可塑性成形材料の場合、華氏約６００度〜華氏約７００度の範囲とすることができる。成形材料１８８が硬化した後、繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０に埋設された封止後または固化成形後の１つ以上の埋込インサート１００ａ（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）だけでなく、金型キャビティ１８２、雌割型１７６、及び雄割型１７４は、強制対流により自然に冷却することができるか、または別の構成として、金型キャビティ１８２に形成される加熱／冷却通路１９４に接続することができる冷却源１９８による冷却のような任意の適切な能動的な冷却過程で冷却することができる。好適には、１つ以上の埋込インサート１００ａ（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）を埋設した固化成形後の繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０が、有効な時間長に亘って十分冷却された後、１つ以上の埋込インサート１００ａ（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）を埋設した固化成形後の繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０を金型キャビティ１８２から取り出す。割型成形装置１７２は、油圧ラム１８０を使用して、割型成形装置１７２の雄割型１７４を雌割型１７６から離れるように上昇させることにより開くことができる。
図２１Ｃは、図２１Ａの割型成形装置１７２を前方から見た模式図であり、縮成形過程を経た後の固化成形後の繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０及び埋込インサート１００ａを示している。図２１Ｃは、開き位置１７３にある割型成形装置１７２、及び１つ以上の埋込インサート１００ａ（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）を埋設した成形後または固化成形後の繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０を示している。イジェクタピン１８６を使用して、１つ以上の埋込インサート１００ａ（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）を埋設した成形後または固化成形後の繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０を上方に押して当該繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０を金型キャビティ１８２から取り出すことができる。１つ以上のピン１９０、またはファスナー具（図示せず）を金型キャビティ１８２から取り外すと、１つ以上の埋込インサート１００ａ（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）を埋設した封止後または固化成形後の繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０が残される。
図１３Ａは、本開示の埋込インサート１００ａの種々の実施形態のうちの１つの実施形態を上方斜めから見た図であり、この埋込インサート１００ａを、航空機１０（図１参照）に使用される繊維強化熱可塑性複合材ピン継手構造物１５０内の所定の位置に埋設して成形を行なう。図１３Ｂは、図１３Ａの埋込インサート１００ａを埋設した繊維強化熱可塑性複合材ピン継手構造物１５０の繊維強化熱可塑性継手部分１５２を側方斜から見た図である。図１３Ｂは、所定の位置に埋設された埋込インサート１００ａを示し、そして構造ピン１５６（図１３Ａ参照）のようなファスナー部材１５４（図１３Ａ参照）を収容するように設計される埋込インサート１００ａの中心開口部１１６を示している。図１３Ａに示すように、繊維強化熱可塑性樹脂製の継手部材１５２は、複合材パネル構造１５８、タイロッド１６０、及び／又はフレーム継手１６２に取り付けることができる。
本開示の別の実施形態では、本開示の埋込インサート１００（または、本明細書において開示される埋込インサート１００ａ〜１００ｈ）の種々の実施形態のうちの１つの実施形態を有する複合材部品１０２が提供される。図１９は、埋込インサート１００の種々の実施形態のうちの１つの実施形態を有する複合材部品１０２の種々の実施形態のうちの１つの実施形態を有する複合材部品１０２の機能ブロック図を示している。複合材部品１０２は、航空機（図１参照）、航空宇宙航行体、宇宙発射飛行体、ロケット、衛星、回転翼航空機、ウォータークラフト、ボート、列車、乗用車、トラック、バスのような輸送ビークル、または別の適切な輸送ビークルに使用することができるので好ましい。図１９に示すように、複合材部品１０２は、繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０を含む。繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０は、樹脂マトリックス１３６中に埋め込まれた強化繊維１３４を有する繊維強化熱可塑性複合材料１３２を含む。複合材部品１０２は更に、繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０内に固定され、かつ繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０に固定される埋込インサート１００を含む。上に詳細に説明した埋込インサート１００（または、本明細書において開示され、そして図６〜１８Ｂに図示される埋込インサート１００ａ〜１００ｈ）は円筒状本体１０４を備え、この円筒状本体１０４は、外側表面１０６と、内側表面１０８と、そして円筒状本体１０４に形成される少なくとも１つの周方向溝１２０と、を有する。周方向溝１２０は、略凹形状１２２を有する。周方向溝１２０は、溝半径１２４、溝深さ１２６、及び溝幅１２８を有する。好適には、溝半径１２４は、０．０２５インチ（０．０６３５ｃｍ）以上の長さ測定値を有する。好適には、溝半径１２４は、溝深さ１２６よりも長さが長いか、または溝深さ１２６と長さが等しい。好適には、溝幅１２８は、溝深さ１２６よりも長さが長い。
好適には、埋込インサート１００を繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０に埋設して成形を行なう場合、強化繊維１３４が繊維強化熱可塑性複合材料１３２から少なくとも１つの周方向溝１２０に流れ込み、そして少なくとも１つの周方向溝１２０全体に充填されて、高強度の機械的係止機構１３８（図１９参照）を形成し、この機械的係止機構１３８で埋込インサート１００を繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０内の所定の位置に固定し、かつ繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０に固定する。埋込インサート１００を繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０に埋設して、圧縮成形法、樹脂トランスファー成形法、射出成形法、ブロー成形法、トランスファー成形法、反応射出成形法、鋳造法、インベストメント鋳造法を含む成形法、または別の適切な成形法を利用することにより成形を行なうことができる。上に説明したように、埋込インサート１００は、機械加工可能な材料により形成されることが好ましい。機械加工可能な材料は、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、真ちゅう、青銅のような金属材料、または別の適切な金属材料を含むことができる。機械加工可能な材料は更に、アルミナ、酸化ベリリウム、炭化珪素、窒化珪素のようなセラミック材料、または別の適切なセラミック材料を含むことができる。機械加工可能な材料は更に、充填剤を添加した、または添加していないエポキシ複合材料、フェノール複合材料、熱可塑性複合材料、ウレタン複合材料、ポリカーボネート複合材料のような複合材料、または別の適切な複合材料を含むことができる。
１つの実施形態では、図６に示すように、少なくとも１つの周方向溝１２０は、円筒状本体１０４の外側表面１０６に形成することができる。別の実施形態では、図８に示すように、円筒状本体１０４は、円筒状本体１０４の外側表面１０６に形成される２つの周方向溝１２０を有する。別の実施形態では、図１４に示すように、少なくとも１つの周方向溝１２０は、円筒状本体１０４の内側表面１０８に形成することができる。別の実施形態では、図１６Ａ〜１６Ｂに示すように、円筒状本体１０４は、円筒状本体１０４の内側表面１０８に形成される２つの周方向溝１２０を有する。別の実施形態では、図１８Ａ〜１８Ｂに示すように、円筒状本体１０４は、円筒状本体１０４の外側表面１０６に形成される第１周方向溝１２０ａと、そして円筒状本体１０４の内側表面１０８に形成される第２周方向溝１２０ｂと、を有することができる。
本開示の別の実施形態では、埋込インサート１００、または本明細書において開示される埋込インサート１００ａ〜１００ｈの種々の実施形態のうちの１つの実施形態を、繊維強化熱可塑性複合材料１３２内に保持し、そして高強度の機械的係止機構１３８を形成して、埋込インサート１００（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）を繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０内に固定する方法２００が提供される。図２０は、本開示の方法２００の例示的な実施形態を示すフロー図である。方法２００は、まず任意の工程２０２を含むことができ、この工程２０２では、埋込インサート１００（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）の少なくとも１つの周方向溝１２０の表面１７０（図６，８参照）を処理して、少なくとも１つの周方向溝１２０の表面１７０と繊維強化熱可塑性複合材料１３２との接合を強める。周方向溝１２０の表面１７０の処理は、溶剤拭き取り、研磨、砥粒吹き付け、紙やすり研磨、サンドブラスティング、化学クリーニング、化学エッチング、ゾルゲル処理、プライマー処理、接着処理のような１種類以上の表面下地処理、または別の適切な表面下地処理を含むことができる。
方法２００は更に、埋込インサート１００（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）を、例えば割型成形装置１７２（図２１Ａ参照）の金型キャビティ１８２のような金型キャビティ１８２（図２１Ａ参照）に固定する工程２０４を含む。上に説明したように、埋込インサート１００（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）は円筒状本体１０４（例えば、図６〜８及び１４〜１９参照）を備える。円筒状本体１０４は、外側表面１０６と、内側表面１０８と、第１端部１１２と、そして第２端部１１４と、を有する（例えば、図６〜８参照）。円筒状本体１０４は更に、第２端部１１４に位置する略平坦な第１周方向面１１０ａと、そして第２端部１１４に位置する略平坦な第２周方向面１１０ｂと、を備え（図６〜７参照）、そして更に、略平坦な第３周方向面１１０ｃを備えることができる（図８参照）。埋込インサート１００（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）は更に、構造ピン１５６（図１３Ａ参照）のようなファスナー部材１５４（図１３Ａ参照）を収容する中心開口部１１６を備えることができるか、または中身の詰まった内部１４８（図１７参照）を有することができる。
埋込インサート１００（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）は更に、円筒状本体１０４に形成される少なくとも１つの周方向溝１２０（例えば、図６〜８及び１４〜１９参照）を備える。周方向溝１２０は、略凹形状１２２（例えば、図６〜８及び１４〜１９参照）を有することが好ましい。図９に示すように、周方向溝１２０は、溝半径１２４、溝深さ１２６、及び溝幅１２８を有する。好適には、溝半径１２４は、０．０２５インチ（０．０６３５ｃｍ）以上の長さ測定値を有する。好適には、溝半径１２４は、溝深さ１２６よりも長さが長いか、または溝深さ１２６と長さが等しい。好適には、溝幅１２８は、溝深さ１２６よりも長さが長い。１つの実施形態では、図６に示すように、少なくとも１つの周方向溝１２０は、円筒状本体１０４の外側表面１０６に形成することができる。別の実施形態では、図８に示すように、円筒状本体１０４は、円筒状本体１０４の外側表面１０６に形成される２つの周方向溝１２０を有する。別の実施形態では、図１４に示すように、少なくとも１つの周方向溝１２０は、円筒状本体１０４の内側表面１０８に形成することができる。別の実施形態では、図１６Ａ〜１６Ｂに示すように、円筒状本体１０４は、円筒状本体１０４の内側表面１０８に形成される２つの周方向溝１２０を有する。別の実施形態では、図１８Ａ〜１８Ｂに示すように、円筒状本体１０４は、円筒状本体１０４の外側表面１０６に形成される第１周方向溝１２０ａと、そして円筒状本体１０４の内側表面１０８に形成される第２周方向溝１２０ｂと、を有することができる。
方法２００は更に、繊維強化熱可塑性複合材料１３２（図１１参照）を金型キャビティ１８２に、そして埋込インサート１００（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）の周りに注入する工程２０６を含む。方法２００は更に、金型キャビティ１８２を閉鎖する工程２０８を含む（図２１Ａ〜２１Ｂ参照）。方法２００は更に、工程２１０を含み、この工程２１０では、加熱源１９２（図２１Ａ〜２１Ｃ参照）を利用して加熱を行ない、そして例えば油圧ラム１８０（図２１Ａ〜２１Ｃ参照）を利用して、繊維強化熱可塑性複合材料１３２を金型キャビティ１８２内で圧縮して、繊維強化熱可塑性複合材料１３２を埋込インサート１００（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）の周りで固化成形することにより、強化繊維１３４が繊維強化熱可塑性複合材料１３２から少なくとも１つの周方向溝１２０に流れ込み、そして少なくとも１つの周方向溝１２０全体に充填されて、埋込インサート１００、または種々の実施形態１００ａ〜１００ｈのうちの１つの実施形態を、繊維強化熱可塑性複合材料１３２内の所定の位置に保持する高強度の機械的係止機構１３８（図１１参照）を形成し、そして埋込インサート１００（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）を埋設した固化成形後の繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０を形成する。
方法２００は更に、埋込インサート１００（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）を埋設した固化成形後の繊維強化熱可塑性複合材料１３２を冷却する工程２１２を含む。冷却工程２１２は、強制対流により行なうことができるか、または別の構成として、金型キャビティ１８２（図２１Ａ〜２１Ｃ参照）内に形成されるような加熱／冷却通路１９４（図２１Ａ〜２１Ｃ参照）に接続することができる冷却源１９８（図２１Ａ〜２１Ｃ参照）による冷却のような任意の適切な能動的な冷却過程を経て行なうことができる。埋込インサート１００（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）は、圧縮成形法、樹脂トランスファー成形法、射出成形法、ブロー成形法、トランスファー成形法、反応射出成形法、鋳造法、インベストメント鋳造法を含む成形法、または別の適切な成形法を利用することにより、繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０と共に固化成形されることが好ましい。方法２００は更に、埋込インサート１００（または、本明細書において開示される埋込インサート１００または１００ｂ〜１００ｈ）を埋設した固化成形後の繊維強化熱可塑性複合材料１３２を、割型成形装置１７２（図２１Ｃ参照）の金型キャビティ１８２から取り出す工程２１４を含む。
好適には、方法２００によって、固化成形が不完全であり、かつ強化材が無いか、または最小限にしか存在しないボイド領域５６（図３，４参照）の形成を最小限に抑えるか、または無くすことができる。また、好適には、方法２００によって、繊維強化熱可塑性複合材料１３２内の強化繊維１３４のいずれかの強化繊維が鋭利な端面４０（図４参照）で分断される、または切断されるのを最小限に抑えるか、または無くすことができる。
埋込インサート１００または１００ａ〜１００ｈ、及び方法２００について開示される実施形態は、少なくとも１つの比較的浅い周方向溝１２０（図６〜８、及び１４〜１８Ｂ参照）を有する埋込インサートを提供して、複合材部品１０２（図１参照）に使用されることが好ましい繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０（図１０参照）内の所定の位置に埋設して、または繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０に埋設して成形を行なう。更に、埋込インサート１００または１００ａ〜１００ｈ、及び方法２００について開示される実施形態は、少なくとも１つの比較的浅い周方向溝１２０を有し、かつ比較的大きい開口容積を有する埋込インサートを提供し、これらの埋込インサートにより、強化繊維１３４が、周方向溝１２０に流れ込むことができ、そして周方向溝１２０に完全に、またはほぼ周方向溝１２０全体に充填され、そして高強度の機械的係止機構１３８（図１１参照）を成形過程で形成することができる。このような高強度の機械的係止機構１３８によって、埋込インサート１００または１００ａ〜１００ｈを繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０内に保持して、または把持して、樹脂マトリックス１３６の強度だけが高まるのではなく、周囲の繊維強化熱可塑性複合材料１３２の全強度が高まるようにする。
埋込インサート１００または１００ａ〜１００ｈ、及び方法２００について開示される実施形態によって、埋込インサート１００または１００ａ〜１００ｈの把持強度全体を繊維強化熱可塑性複合材構造物１３０内で高くすることができ、固化成形が不完全なボイド領域５６（図３，４参照）の形成を無くすことができるか、または最小限に抑えることができ、そして樹脂マトリックス１３６内の強化繊維１３４が鋭利な端面４０（図４参照）で切断されて把持強度が低下してしまう現象を無くすことができるか、または最小限に抑えることができる。更に、埋込インサート１００または１００ａ〜１００ｈ、及び方法２００について開示される実施形態を用いて、連結ファスナーを収容し、多部品アセンブリの強固な取り付け箇所を提供し、荷重伝達箇所を提供し、所定位置に接合する方法、ドリル加工及びネジ切り加工、または圧入インサートまたはかしめ部のあるインサートを利用する他の機械的把持方法のような公知の成形後インサート法または継手装着方法のコストが発生するのを回避し、そして例えば追加のセットアップ及び作業時間、または接着剤貼付及び乾燥時間を付加してしまう公知の成形後インサート法または継手装着方法と比較して、最終部品コストを低減することができる。
本開示の多くの変形及び他の実施形態は、本開示に関わり、かつこれまでの説明及び関連する図面に提供される教示の恩恵を受けるこの技術分野の当業者であれば想到し得るであろう。本明細書において記載されるこれらの実施形態は、例示に過ぎず、かつ限定的である、または網羅的であると解釈されるべきではない。特定の用語を本明細書において用いているが、これらの用語は、単に一般的かつ記述的な意味としてのみ用いられ、限定的な意味に用いられるものではない。

Claims (16)

  1. 高強度の保持力を繊維強化熱可塑性複合材構造物内で維持する埋込インサートであって、前記埋込インサートは、
    円筒状本体と、
    前記円筒状本体に形成される少なくとも１つの周方向溝と
    を備え、
    前記溝は、略凹形状を有し、０．０２５インチ（０．０６３５ｃｍ）以上の溝半径を有し、そして溝深さよりも大きいか、または溝深さに等しい溝半径を有する
    埋込インサート。
  2. 前記少なくとも１つの周方向溝は、前記溝深さよりも大きい溝幅を有する請求項１に記載のインサート。
  3. 前記埋込インサートを繊維強化熱可塑性複合材構造物に埋設して成形を行なう場合、強化繊維は、前記繊維強化熱可塑性複合材構造物から前記少なくとも１つの周方向溝に流れ込み、そして前記少なくとも１つの周方向溝全体に充填されて、高強度の機械的係止機構を形成し、前記機械的係止機構で前記埋込インサートを前記繊維強化熱可塑性複合材構造物内の所定の位置に固定する請求項１又は２に記載のインサート。
  4. 前記埋込インサートを前記繊維強化熱可塑性複合材構造物に埋設して、圧縮成形法、樹脂トランスファー成形法、射出成形法、ブロー成形法、トランスファー成形法、反応射出成形法、鋳造法、及びインベストメント鋳造法を含むグループから選択される成形法を利用して成形を行なう
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインサート。
  5. 前記少なくとも１つの周方向溝は、前記円筒状本体の外側表面に形成される
    請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインサート。
  6. 前記少なくとも１つの周方向溝は、前記円筒状本体の内側表面に形成される
    請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインサート。
  7. 前記円筒状本体は、前記円筒状本体の外側表面に形成される２つ以上の周方向溝を有する
    請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインサート。
  8. 前記円筒状本体は、前記円筒状本体の内側表面に形成される２つ以上の周方向溝を有する
    請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインサート。
  9. 前記円筒状本体は、前記円筒状本体の外側表面に形成される第１周方向溝と、そして前記円筒状本体の内側表面に形成される第２周方向溝と、を有する
    請求項１乃至８のいずれか１項に記載のインサート。
  10. 前記埋込インサートは、金属材料、セラミック材料、及び複合材料を含むグループから選択される機械加工可能な材料により形成される
    請求項１乃至９のいずれか１項に記載のインサート。
  11. 埋込インサートを繊維強化熱可塑性複合材料内に保持し、そして高強度の機械的係止機構を形成する方法であって、前記方法は、
    埋込インサートを金型キャビティに固定する工程を備え、
    前記インサートが、
    円筒状本体と、
    前記円筒状本体に形成される少なくとも１つの周方向溝であって、略凹形状を有し、０．０２５インチ（０．０６３５ｃｍ）以上の溝半径を有し、そして溝深さよりも大きいか、または溝深さに等しい溝半径を有する溝と
    を有し、
    繊維強化熱可塑性複合材料を前記金型キャビティ内に注入し、そして前記埋込インサートの周りに注入する工程と、
    前記金型キャビティを閉塞する工程と、
    前記繊維強化熱可塑性複合材料を前記金型キャビティ内で加熱し、そして圧縮して、前記繊維強化熱可塑性複合材料を前記埋込インサートの周りで固化成形することにより、強化繊維が前記繊維強化熱可塑性複合材料から前記少なくとも１つの周方向溝に流れ込み、そして前記少なくとも１つの周方向溝全体に充填されて、前記埋込インサートを前記繊維強化熱可塑性複合材料内の所定の位置に保持し、かつ前記埋込インサートを埋設した固化成形後の繊維強化熱可塑性複合材構造物を形成する高強度の機械的係止機構を形成する工程と、
    前記埋込インサートを埋設した固化成形後の前記維強化熱可塑性複合材構造物を冷却する工程と、
    前記埋込インサートを埋設した固化成形後の前記維強化熱可塑性複合材構造物を前記金型キャビティから取り出す工程と
    を備える方法。
  12. 前記埋込インサートを前記金型キャビティに固定する前に、前記埋込インサートの前記少なくとも１つの周方向溝の表面を処理して、前記少なくとも１つの周方向溝の表面と前記繊維強化熱可塑性複合材料との接合を強める工程をさらに備え、
    前記少なくとも１つの周方向溝の表面の処理は、溶剤拭き取り、研磨、砥粒吹き付け、紙やすり研磨、サンドブラスティング、化学クリーニング、化学エッチング、ゾルゲル処理、プライマー処理、及び接着処理を含むグループから選択される１種類以上の表面下地処理を含む
    請求項１１に記載の方法。
  13. 前記埋込インサートは、前記繊維強化熱可塑性複合材料と共に、圧縮成形法、樹脂トランスファー成形法、射出成形法、ブロー成形法、トランスファー成形法、反応射出成形法、鋳造法、及びインベストメント鋳造法を含むグループから選択される成形法を利用して固化成形される
    請求項１１又は１２に記載の方法。
  14. 前記少なくとも１つの周方向溝は、前記円筒状本体の外側表面に形成される、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
  15. 前記少なくとも１つの周方向溝は、前記円筒状本体の内側表面に形成される、請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
  16. 前記円筒状本体は、前記円筒状本体の外側表面に形成される第１周方向溝と、そして前記円筒状本体の内側表面に形成される第２周方向溝とを有する
    請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
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