JP5847430B2 - ケース、ケースの製造方法、及び成形型ユニット - Google Patents

Description

本発明は、炭素繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材料を構成材料とするファンケース等の筒状のケース、及びこのケースを製造するためのケースの製造方法等に関する。

近年、新素材に関する研究開発の活発化に伴い、強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料（ＦＲＰ）が軽量で高強度を有する素材として注目されており、航空機エンジンのファンケースの構成材料に複合材料を適用する研究開発がなされている（特許文献１参照）。そして、先行技術に係るファンケースの構成等について説明すると、次のようになる。

先行技術に係るファンケースは、筒状のケース本体を具備しており、このケース本体は、炭素繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材料からなる。また、ケース本体の端部には、航空機エンジンにおける相手部品に締結可能な環状のフランジが一体形成されており、このフランジは、炭素繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材料からなる。そして、ケース本体の内部からフランジの内部にかけて、炭素繊維等の強化繊維からなる織物を含む複数の織物層を有している。

先行技術に係るファンケースを製造する場合には、ファンケースの形状（最終形状）に対応する成形面を有した筒状の成形型ユニット（マンドレル型）を用い、成形型ユニットをその軸心周りに回転させつつ、織物を成形型ユニット側へ供給することにより、織物を成形型ユニットの成形面に巻付けて、ファンケースの形状と同形状の中間品（半製品）としての成形体を成形する。そして、成形体を加熱することにより、成形体に予め含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる。これにより、強化繊維と熱硬化樹脂との複合材料を構成材料とするファンケースを製造することができる。なお、ファンケースの製造後に、ファンケースを成形型ユニットから取り外しておく。

ＵＳ２００９／００９８３３７

ところで、ファンケースの中間品である成形体のねじり強度及びねじり剛性を十分に確保するためには、一般に、織物の構成要素の中に繊維配向角が±０〜１０度の強化繊維（繊維配向角±０〜１０度の強化繊維）を含める必要がある。一方、織物の構成要素の中に繊維配向角±０〜１０度の強化繊維を含めると、織物の柔軟性が損なわれて、成形型ユニットを用いて成形体を成形する際に、成形体におけるフランジに相当する部分の屈曲した箇所にしわや強化繊維の蛇行が生じて、フランジの強度及び剛性の低下を招くことになる。

つまり、強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料を構成材料とするファンケース等の筒状のケースがフランジを備えている場合には、ケース全体の強度及び剛性を十分に高めることが困難であるという問題がある。

そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成のケース及びその製造方法等を提供することを目的とする。

本発明は、強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料からなる筒状のケース本体と、前記ケース本体の端部に一体形成されかつ強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料からなりかつ相手部品に締結可能な環状のフランジと、を備え、前記ケース本体の内部から前記フランジの内部にかけて、強化繊維からなるノンクリンプ構造の織物を含む複数の織物層を有し、前記ケース本体の内部のみに、複数の前記織物層の他に、複数の前記織物層に交互に積層されかつ強化繊維からなるロービングを含む複数のロービング層を有してなる筒状のケースを製造するためのケースの製造方法において、端部に環状の第１エンド型が装着されかつ前記ケース本体の形状（最終形状）に対応する形状の成形面を有したマンドレル型を用い、前記マンドレル型をその軸心周りに回転させつつ、強化繊維からなるノンクリンプ構造の織物を前記マンドレル型側へ供給することにより、前記織物を前記マンドレル型の成形面から前記第１エンド型の外周面にかけて巻付ける織物巻付工程と、前記マンドレル型をその軸心周り回転させつつ、強化繊維からなるロービング（繊維束）を前記マンドレル型の軸方向へ前記マンドレル型に対して相対的に移動させながら前記マンドレル型側へ供給することにより、前記ロービングを前記マンドレル型の周方向に対する傾斜角を±０〜１０度に保った状態で前記マンドレル型の成形面のみに螺旋状に巻付けるロービング巻付工程と、前記織物巻付工程及び前記ロービング巻付工程の終了後に、前記織物巻付工程と前記ロービング巻付工程を交互に繰り返すことにより、前記ケース本体に相当する部分を有した筒状の成形体を成形する繰り返し工程と、前記繰り返し工程の終了後に、前記成形体の端部を前記第１エンド型の外周面から捲り上げて、前記フランジの形状に対応する形状の成形面を有した環状の第２エンド型を前記マンドレル型の端部に前記第１エンド型と交換して装着し、前記成形体の端部を前記第２エンド型の成形面に沿わせることにより、前記成形体の端部側に前記フランジに相当する部分を成形して、前記成形体を前記ケースと同形状に仕上げるフランジ成形工程と、前記フランジ成形工程の終了後に、前記成形体を加熱することにより、前記成形体に予め含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる加熱工程と、を備えている。

なお、前記ケースとは、航空機エンジンにおけるファンケースのみならず、強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料を構成材料とする種々の筒状のケースを含む意である。前記マンドレル型の周方向に対する傾斜角とは、前記ロービングの鋭角側の傾斜角のことをいい、例えば時計回り方向へ傾斜している場合には正の傾斜角となり、反時計回り方向へ傾斜している場合には負の傾斜角となる。

本発明の構成によると、前記織物を前記マンドレル型の成形面から前記第１エンド型の外周面にかけて巻付ける前記織物巻付工程と、前記ロービングを前記マンドレル型の周方向に対する傾斜角を±０〜１０度に保った状態で前記マンドレル型の成形面のみに螺旋状に巻付ける前記ロービング巻付工程と交互に繰り返すことにより、前記ケース本体に相当する部分を有した筒状の前記成形体を成形しているため、前記成形体のねじり強度及びねじり剛性を十分に確保することができる。

また、前記織物巻付工程において、ノンクリンプ構造の前記織物を前記第１エンド型の外周面に巻付けており、前記ロービング工程において、前記ロービングを前記マンドレル型の成形面のみに螺旋状に巻付けているため、前記フランジ成形工程の開始前における前記成形体の端部の内部に繊維配向角±０〜１０度の強化繊維が含まれることがなく、前記成形体における前記フランジに相当する部分の成形容易性を高めることができる。なお、繊維配向角とは、前記織物の長手方向（換言すれば、前記ケース本体の周方向）に対する強化繊維の鋭角側の傾斜角のことをいい、例えば時計回り方向へ傾斜している場合には正の繊維配向角となり、反時計回り方向へ傾斜している場合には負の繊維配向角となる。

特に、前記フランジ成形工程において、前記第１エンド型の外周面から捲り上げた前記成形体の端部を前記第１エンド型と交換した前記第２エンド型の成形面に沿わせることによって、前記フランジに相当する部分を成形しているため、例えば適宜の成形型の成形面に前記織物を巻付けて成形する場合に比較して、前記成形体における前記フランジに相当する部分の成形容易性をより高めることができる。

本発明によれば、前記成形体における前記フランジに相当する部分の成形容易性を高めつつ、前記成形体のねじり強度及びねじり剛性を十分に確保できるため、前記フランジに複合材料の強度低下に繋がるしわや繊維の蛇行の発生を抑えて、前記ケースの強度及び剛性を十分に高めることができる。

図１（ａ）は、図３における矢視部IAを示す拡大図、図１（ｂ）は、図３における矢視部IBを示す拡大図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係るファンケースの側面図である。 図３は、航空機エンジンの模式的な側断面図である。 図４は、ノンクリンプ構造の織物の部分平面図であって、一部を破断してある。 図５（ａ）は、両端部に第１フロントエンド型及び第１リアエンド型が装着されたマンドレル型、及びマンドレル型回転装置を示す断面図、図５（ｂ）は、両端部に第２フロントエンド型及び第２リアエンド型が装着されたマンドレル型、及びマンドレル型回転装置を示す断面図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係るケースの製造方法の実施に用いられるマンドレル型回転装置、織物供給装置、及びロービング供給装置を示す模式的な斜視図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係るケースの製造方法における織物巻付工程を説明する模式的な斜視図である。 図８は、本発明の第２実施形態に係るケースの製造方法におけるロービング巻付工程を説明する模式的な斜視図である。 図９は、ロービングをマンドレル型の成形面に巻付ける際におけるマンドレル型の周方向に対するロービングの傾斜角を説明する模式的な平面図である。 図１０（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るケース製造方法における繰り返し工程の終了後の状態を示す断面図、図１０（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係るケースの製造方法におけるフランジ成形工程を説明する断面図である。 図１１（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るケースの製造方法におけるフランジ成形工程を説明する断面図、図１１（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係るケースの製造方法におけるフランジ成形工程及びフランジ保持工程を説明する断面図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１から図４を参照して説明する。なお、図面中、「ＦＦ」は、前方向、「ＦＲ」は、後方向、「Ｌ」は、左方向、「Ｒ」は、右方向をそれぞれ指してある。

図２及び図３に示すように、本発明の第１実施形態に係るファンケース１は、航空機エンジン３に用いられ、航空機エンジン３における複数のファンブレード５を覆うものである。また、ファンケース１は、炭素繊維，アラミド繊維，又はガラス繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂，フェノール樹脂，又はポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材料を構成材料としており、軸方向（ファンケース１の軸方向）に沿って外径が変化するようになっている。

ファンケース１は、筒状のケース本体７を備えており、このケース本体７は、炭素繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材料からなるものである。また、ケース本体７の前端部（一端部）には、環状のフロントフランジ９が一体形成されており、このフロントフランジ９は、炭素繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材料からなり、航空機エンジン３におけるエンジンカウル１１（相手部品の一例）に締結可能である。更に、ケース本体７の後端部（他端部）には、環状のリアフランジ１３が一体形成されており、このリアフランジ１３は、炭素繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材料からなり、航空機エンジン３におけるリアケース１５（相手部品の一例）に締結可能である。

図１（ａ）（ｂ）及び図４に示すように、ケース本体７の内部からフロントフランジ９の内部及びリアフランジ１３の内部にかけて、炭素繊維等の強化繊維からなる織物１７を含む複数の織物層１９を有している。ここで、織物１７は、炭素繊維等の強化繊維の２軸の繊維帯２１，２３からなるノンクリンプ構造であって、２軸の繊維帯２１，２３の繊維配向角（α）は、±２０〜７０度、好ましくは、±３０〜６０度（本発明の実施形態にあっては、±４５度）になっている。２軸の繊維帯２１，２３の繊維配向角αの絶対角が２０度未満であると、ファンケース１にしわや繊維の蛇行の発生が懸念されるからであり、一方、２軸の繊維帯２１，２３の繊維配向角（α）の絶対角が７０度を超えると、ファンケース１の中間品（半製品）である成形体１Ｆ（図１０（ａ）参照）のねじり強度及びねじり剛性を確保することが困難になるからである。なお、図４における破線で示した部位は、ステッチ糸である。

図１（ａ）（ｂ）及び図２に示すように、ケース本体７の内部のみに、複数の織物層１９の他に、炭素繊維等の強化繊維からなるロービング（繊維束）２５を含む複数のロービング層２７を有している。また、複数のロービング層２７は、複数の織物層１９に交互に積層されてあって、ケース本体７の最外層は、ロービング層２７になっている。ここで、ケース本体７の周方向に対するロービング２５の傾斜角（β）は、±０〜１０度、好ましくは、±２〜１０度になっている。ケース本体７の周方向に対するロービング２５の傾斜角（β）の絶対角が１０度を超えると、後述の成形体１Ｆのねじり強度及びねじり剛性を確保することが困難になるからである。

ケース本体７の外周面の前端部側（一端部側）からフロントフランジ９の外側面（締結面の反対面）にかけて、フロントフランジ９を補強する断面Ｌ形の環状のフロント補強部材（フロント追加パッド）２９が一体的に設けられている。また、フロント補強部材２９は、ガラス繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材料からなり、周方向に沿ってセグメント化されている。

同様に、ケース本体７の外周面の後端部側（他端部側）からリアフランジ１３の外側面（締結面の反対面）にかけて、リアフランジ１３を補強する断面Ｌ形の環状のリア補強部材（リア追加パッド）３１が一体的に設けられている。また、リア補強部材３１は、ガラス繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材料からなり、周方向に沿ってセグメント化されている。

続いて、本発明の第１実施形態の作用及び効果について説明する。

ケース本体７の内部に、複数の織物層１９の他に、複数の織物層１９に交互に積層されかつ傾斜角±０〜１０度の強化繊維からなるロービング２５を含む複数のロービング層２７を有しているため、繊維配向角（α）が±０〜１０度の強化繊維（繊維配向角（α）±０〜１０度の強化繊維）をノンクリンプ構造の織物１７の構成要素（織物層１９の構成要素）から除外しても、ファンケース１の中間品である成形体１Ｆのねじり強度及びねじり剛性を十分に確保することができる。

また、フロントフランジ９の内部及びリアフランジ１３の内部に強化繊維からなるノンクリンプ構造の織物１７を含む複数の織物層１９を有し、ケース本体７の内部のみに複数のロービング層２７を有しているため、フロントフランジ９の内部及びリアフランジ１３の内部に繊維配向角（α）±０〜１０度の強化繊維が含まれることがなく、成形体１Ｆにおけるフロントフランジに相当する部分９Ｆ（図１１（ｂ）参照）及びリアフランジに相当する部分１３Ｆ（図１１（ｂ）参照）の成形容易性を高めることができる。

従って、本発明の第１実施形態によれば、成形体１Ｆにおけるフロントフランジに相当する部分９Ｆ及びリアフランジに相当する部分１３Ｆの成形容易性を高めつつ、成形体１Ｆのねじり強度及びねじり剛性を十分に確保できるため、フロントフランジ９及びリアフランジ１３に強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料の強度低下に繋がるしわや繊維の蛇行の発生を抑えて、ファンケース１全体の強度及び剛性を十分に高めることができる。特に、ケース本体７の外周面の前端部側からフロントフランジ９の外側面にかけてフロント補強部材２９が一体的に設けられ、ケース本体７の外周面の後端部側からリアフランジ１３の外側面にかけてリア補強部材３１が一体的に設けられているため、フロントフランジ９及びリアフランジ１３の強度及び剛性の低下を抑えて、ファンケース１全体の強度及び剛性をより十分に高めることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図４から図１１（ａ）（ｂ）を参照して説明する。なお、図面中、「ＦＦ」は、前方向、「ＦＲ」は、後方向、「Ｌ」は、左方向、「Ｒ」は、右方向をそれぞれ指してある。

まず、本発明の第２実施形態に係るケースの製造方法の実施に直接使用される装置等について説明する。

図５（ａ）（ｂ）に示すように、本発明の第２実施形態に係る成形型ユニット３３は、マンドレル型３５を備えており、このマンドレル型３５は、外周側に、ノンクリンプ構造の織物１７を巻付可能でかつケース本体７の形状（最終形状）に対応する形状の成形面３５ｓを有している。

マンドレル型３５の前端部（一端部）には、環状の第１フロントエンド型３７が着脱可能に設けられており、この第１フロントエンド型３７は、周方向に沿ってセグメント化されている。また、第１フロントエンド型３７の外周面は、前方向へ向かって拡径するようにマンドレル型３５の軸心（第１フロントエンド型３７の軸心）に対して傾斜した傾斜部３７ｄを有してあって、ノンクリンプ構造の織物１７を巻付可能である。

マンドレル型３５の前端部には、環状の第２フロントエンド型３９が第１フロントエンド型３７と交換して着脱可能に設けられており、この第２フロントエンド型３９は、周方向に沿ってセグメント化されている。また、第２フロントエンド型３９は、外周側に、フロントフランジ９の形状（最終形状）に対応する形状の成形面３９ｓを有している。

マンドレル型３５の後端部（他端部）には、環状の第１リアエンド型４１が着脱可能に設けられており、この第１リアエンド型４１は、周方向に沿ってセグメント化されている。また、第１リアエンド型４１の外周面は、後方向へ向かって拡径するようにマンドレル型３５の軸心（第１リアエンド型４１の軸心）に対して傾斜した傾斜部４１ｄを有してあって、ノンクリンプ構造の織物１７を巻付可能である。

マンドレル型３５の後端部には、環状の第２リアエンド型４３が第１リアエンド型４１と交換して着脱可能に設けられており、この第２リアエンド型４３は、周方向に沿ってセグメント化されている。また、第２リアエンド型４３は、外周側に、リアフランジ１３の形状（最終形状）に対応する形状の成形面４３ｓを有している。

図５（ａ）（ｂ）及び図６に示すように、適宜位置には、マンドレル型３５を回転させるマンドレル型回転装置４５が配設されており、このマンドレル型回転装置４５の具体的な構成は、次のようになる。

即ち、適宜位置には、一対の側板４７，４９が前後に対向して設けられており、一対の側板４７，４９の間には、前後方向へ延びた回転軸５１が回転可能に設けられており、この回転軸５１は、マンドレル型３５を一体的にセット可能である。また、前寄りの側板４７には、回転軸５１をその軸心周りに回転させる回転モータ５３が設けられており、この回転モータ５３の出力軸には、主動ギア５５が一体的に設けられてあって、回転軸５１の前端部（一端部）には、この主動ギア５５に噛合可能な従動ギア５７が一体的に設けられている。ここで、例えば一対の側板４７，４９の上側部分を上下方向へ開閉可能又は切離可能にしたり、一対の側板４７，４９にその他適宜の構成を付加したりすることによって、回転軸５１は一対の側板４７，４９に対して着脱できるようになっている。

マンドレル型回転装置４５の右方（右方側）には、ノンクリンプ構造の織物１７をマンドレル型３５側へ供給する織物供給装置５９が設けられており、この織物供給装置５９の具体的な構成は、次のようになる。

即ち、マンドレル型回転装置４５の右方には、固定フレーム６１が配設されており、この固定フレーム６１の上部には、一対のボビン支持部材６３，６５が前後に対向して設けられており、後寄りのボビン支持部材６５は、前後方向へ位置調節可能になっている。また、一対のボビン支持部材６３，６５の間には、ノンクリンプ構造の織物１７を巻いたボビン６７が回転自在に支持されている。ここで、例えば一対のボビン支持部材６３，６５の上側部分を上下方向へ開閉可能又は切離可能にしたり、一対のボビン支持部材６３，６５にその他適宜の構成を付加したりすることによって、ボビン６７は一対のボビン支持部材６３，６５に対して着脱できるようになっている。

マンドレル型回転装置４５の左方（左方側）には、ロービング２５をマンドレル型３５側へ供給するロービング供給装置６９が設けられており、このロービング供給装置６９の具体的な構成は、次のようになる。

即ち、マンドレル型回転装置４５の左方には、支持フレーム７１が配設されており、この支持フレーム７１の上部には、前後方向へ延びた一対のガイドレール７３，７５が設けられている。また、一対のガイドレール７３，７５の間には、ロービング２５の供給位置を可変する供給ヘッド７７が前後方向（マンドレル型３５の軸方向）へ移動可能に設けられており、この供給ヘッド７７は、移動モータ等の移動アクチュエータ（図示省略）の駆動によって前後方向へ移動するものである。

なお、説明の都合上、織物供給装置５９及びロービング供給装置６９はマンドレル型回転装置４５に対して反対側に配設されているが、織物供給装置５９及びロービング供給装置６９の位置関係は特に限定はなく、種々の位置関係で実施可能である。

続いて、本発明の第２実施形態に係るケースの製造方法は、本発明の第１実施形態に係るファンケース１を製造するための方法であって、織物巻付工程、ロービング巻付工程、繰り返し工程、フランジ成形工程、フランジ保持工程、及び加熱工程を具備している。そして、各工程の具体的な内容は、次のようになる
織物巻付工程
図７に示すように、両端部に第１フロントエンド型３７及び第１リアエンド型４１がそれぞれ装着されたマンドレル型３５を用い、回転モータ５３の駆動によりマンドレル型３５をその軸心周りに回転軸５１と一体的に回転させつつ、マンドレル型３５の回転に連動してボビン６７を回転させて、ノンクリンプ構造の織物１７をマンドレル型３５側へ供給する。これにより、ノンクリンプ構造の織物１７をマンドレル型３５の成形面３５ｓから第１フロントエンド型３７の外周面及び第１リアエンド型４１の外周面にかけて巻付けることができる。

ここで、マンドレル型３５の成形面３５ｓ等に巻付ける織物１７には、予めエポキシ樹脂，フェノール樹脂，又はポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が含浸されている。なお、織物巻付工程において、織物１７の巻層数は、単数又は複数を問わない。

ロービング工程
織物巻付工程の終了後に、図８に示すように、回転モータ５３の駆動によりマンドレル型３５をその軸心周りに回転軸５１と一体的に回転させつつ、移動アクチュエータの駆動により供給ヘッド７７を前後方向へ移動させて、ロービング２５を前後方向へ移動させながらマンドレル型３５側へ供給する。これにより、ロービング２５をマンドレル型３５の成形面３５ｓのみに螺旋状に巻付けることができる。

ここで、図９に示すように、ロービング２５を巻付ける際に、マンドレル型３５の周方向に対するロービング２５の傾斜角（β）は±０〜１０度、好ましくは、±２〜１０度に保っている。ロービング２５の傾斜角（β）の絶対角が１０度を超えると、ファンケース１の中間品である成形体１Ｆのねじり強度及びねじり剛性を確保することが困難になるからである。また、マンドレル型３５の成形面３５ｓに巻付けるロービング２５には、予めエポキシ樹脂，フェノール樹脂，又はポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が含浸されている。なお、ロービング巻付工程において、ロービング２５の巻層数は、単数又は複数を問わない。

繰り返し工程
織物巻付工程及びロービング巻付工程の終了後に、織物巻付工程とロービング巻付工程を交互に複数回繰り返す。これにより、図１０（ａ）に示すように、ケース本体に相当する部分７Ｆを有した筒状の成形体１Ｆを成形することができる。

ここで、繰り返し工程においては、最後にロービング工程を実行するようになっている。

フランジ成形工程
繰り返し工程の終了後に、図１０（ｂ）に示すように、成形体１Ｆの前端部（一端部）及び後端部（他端部）を第１フロントエンド型３７の外周面及び第１リアエンド型４１の外周面からそれぞれ捲り上げる。次に、図１１（ａ）に示すように、断面Ｌ形の環状の第２フロントエンド型３９をマンドレル型３５の前端部に第１フロントエンド型３７と交換して装着する。同様に、断面Ｌ形の環状の第２リアエンド型４３をマンドレル型３５の後端部に第１リアエンド型４１と交換して装着する。そして、図１１（ｂ）に示すように、成形体１Ｆの前端部及び後端部を第２フロントエンド型３９の成形面３９ｓ及び第２リアエンド型４３の成形面４３ｓにそれぞれ沿わせる。これにより、成形体１Ｆの前端部側及び後端部側にフロントフランジに相当する部分９Ｆ及びリアフランジに相当する部分１３Ｆをそれぞれ成形して、成形体１Ｆをファンケース１の形状と同形状に仕上げることができる。なお、第２フロントエンド型３９及び第２リアエンド型４３の装着は、それぞれセグメント単位で行う。

フランジ保持工程
フランジ成形工程の終了後に、図１１（ｂ）に示すように、成形体１Ｆの外周面の前端部側に断面Ｌ形の環状のフロント補強部材２９（フロント保持部材の一例）を配設することにより、フロント補強部材２９と第２フロントエンド型３９との協働により成形体１Ｆにおけるフロントフランジに相当する部分９Ｆを挟むように保持する。同様に、成形体１Ｆの外周面の後端部側に断面Ｌ形の環状のリア補強部材３１（リア保持部材の一例）を配設することにより、リア補強部材３１と第２リアエンド型４３との協働により成形体１Ｆにおけるリアフランジに相当する部分１３Ｆを挟むように保持する。なお、フロント補強部材２９及びリア補強部材３１の配設は、それぞれセグメント単位で行う。

加熱工程
フランジ保持工程の終了後に、回転軸５１を一対の側板４７，４９から離脱させて、マンドレル型３５を回転軸５１から取り外す。次に、マンドレル型３５等を成形体１Ｆと共に加熱炉（図示省略）の所定位置にセットする。そして、加熱炉のヒータ（図示省略）によって成形体１Ｆをエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の所定の硬化温度まで加熱する。これにより、成形体１Ｆに予め含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させることができる。

以上により、炭素繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材料を構成材料とするファンケース１を製造することができる。

ファンケース１の製造後に、マンドレル型３５等をファンケース１と共に加熱炉の外側へ取り出す。そして、マンドレル型３５の前端部及び後端部から第２フロントエンド型３９及び第２リアエンド型４３をそれぞれ離脱させて、ファンケース１をマンドレル型３５から取り外す。なお、第２フロントエンド型３９及び第２リアエンド型４３の離脱は、それぞれセグメント単位で行う。

本発明の第２実施形態に係るケースの製造方法は、次のように種々な変更が可能である。即ち、例えば、マンドレル型３５の成形面３５ｓ等に巻付ける織物１７、及びマンドレル型３５の成形面３５ｓに巻付けるロービング２５に予めエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させる代わりに、フランジ保持工程の終了後であって加熱工程の開始前に、溶融状態のエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を注入によって成形体１Ｆ内に含浸させる含浸工程を備えるようにしても構わない。また、織物巻付工程とロービング工程の実行順番を逆にしたり、フランジ保持工程をフランジ成形工程の終了後に実行する代わりに、フランジ成形工程の途中に実行したりしても構わない。

続いて、本発明の第２実施形態の作用及び効果について説明する。

織物１７をマンドレル型３５の成形面３５ｓから第１フロントエンド型３７の外周面及び第１リアエンド型４１の外周面にかけて巻付ける織物巻付工程と、ロービング２５をマンドレル型３５の周方向に対する傾斜角（β）を±０〜１０度に保った状態でマンドレル型３５の成形面３５ｓのみに螺旋状に巻付けるロービング巻付工程と交互に繰り返すことにより、ケース本体に相当する部分７Ｆを有した筒状の成形体１Ｆを成形しているため、繊維配向角（α）が±０〜１０度（繊維配向角（α）±０〜１０度）の強化繊維を織物１７の構成要素から除外しても、成形体１Ｆのねじり強度及びねじり剛性を十分に確保することができる。

また、織物巻付工程において、ノンクリンプ構造の織物１７を第１フロントエンド型３７の外周面及び第１リアエンド型４１の外周面に巻付けており、ロービング工程において、ロービング２５をマンドレル型３５の成形面３５ｓのみに螺旋状に巻付けているため、フランジ成形工程の開始前における成形体１Ｆの両端部の内部に繊維配向角（α）±０〜１０度の強化繊維が含まれることがなく、成形体１Ｆにおけるフロントフランジに相当する部分９Ｆ及びリアフランジに相当する部分１３Ｆの成形容易性を高めることができる。

特に、フランジ成形工程において、第１フロントエンド型３７の外周面から捲り上げた成形体１Ｆの前端部及び第２フロントエンド型４１の外周面から捲り上げた成形体１Ｆの後端部を、第１フロントエンド型３７と交換した第２フロントエンド型３９の成形面３９ｓ及び第１リアエンド型４１と交換した第２リアエンド型４３の成形面４３ｓにそれぞれ沿わせることによって、成形体１Ｆにおけるフロントフランジに相当する部分９Ｆ及びリアフランジに相当する部分１３Ｆを成形しているため、例えば適宜の成形型（図示省略）の成形面に織物１７を巻付けて成形する場合に比較して、成形体１Ｆにおけるフロントフランジに相当する部分９Ｆ及びリアフランジに相当する部分１３Ｆの成形容易性をより高めることができる。

更に、加熱工程を開始する前に、フロント補強部材２９と第２フロントエンド型３９との協働及びリア補強部材３１と第２リアエンド型４３との協働により成形体１Ｆにおけるフロントフランジに相当する部分９Ｆ及びリアフランジに相当する部分１３Ｆをそれぞれ挟むように保持しているため、加熱工程中に、成形体１Ｆにおけるフロントフランジに相当する部分９Ｆ及びリアフランジに相当する部分１３Ｆの倒れ等の変形を防止することができる。

従って、本発明の第２実施形態によれば、前述の本発明の第１実施形態と同様の効果を奏する他に、加熱工程中に、成形体１Ｆにおけるフロントフランジに相当する部分９Ｆ及びリアフランジに相当する部分１３Ｆの倒れ等の変形を防止することができるため、ファンケース１の不良品の発生を抑えて、ファンケース１の形状品質を高めることができる。

なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、例えば、第１フロントエンド型３７、第２フロントエンド型３９、第１リアエンド型４１、及び第２リアエンド型４３をリング状に一体化して構成したり、第１フロントエンド型３７の傾斜面３７ｄ及び第１リアエンド型４１の傾斜面４１ｄを省略して、第１フロントエンド型３７の外周面及び第１リアエンド型４１の外周面をマンドレル型３５の成形面３５ｓに連続した同径に構成したりする等、その他、適宜の変更を行うことにより、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。

１ ファンケース
１Ｆ 成形体
３ 航空機エンジン
５ ファンブレード
７ ケース本体
７Ｆ 成形体におけるケース本体に相当する部分
９ フロントフランジ
９Ｆ 成形体におけるフロントフランジに相当する部分
１３ リアフランジ
１３Ｆ 成形体におけるリアフランジに相当する部分
１７ 織物
１９ 織物層
２５ ロービング
２７ ロービング層
２９ フロント補強部材
３１ リア補強部材
３３ 成形型ユニット
３５ マンドレル型
３５ｓ マンドレル型の成形面
３７ 第１フロントエンド型
３７ｄ 第１フロントエンド型の傾斜部
３９ 第２フロントエンド型
３９ｓ 第２フロントエンド型の成形面
４１ 第１リアエンド型
４１ｄ 第１リアエンド型の傾斜部
４３ 第２リアエンド型
４３ｓ 第２リアエンド型の成形面
４５ マンドレル型回転装置
５１ 回転軸
５３ 回転モータ
５９ 織物供給装置
６７ ボビン
６９ ロービング供給装置
７７ 供給ヘッド

Claims (8)

1. 強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料からなる筒状のケース本体と、前記ケース本体の端部に一体形成されかつ強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料からなりかつ相手部品に締結可能な環状のフランジと、を備え、前記ケース本体の内部から前記フランジの内部にかけて、強化繊維からなるノンクリンプ構造の織物を含む複数の織物層を有し、前記ケース本体の内部のみに、複数の前記織物層の他に、複数の前記織物層に交互に積層されかつ強化繊維からなるロービングを含む複数のロービング層を有してなる筒状のケースを製造するためのケースの製造方法において、
   端部に環状の第１エンド型が装着されかつ前記ケース本体の形状に対応する形状の成形面を有したマンドレル型を用い、前記マンドレル型をその軸心周りに回転させつつ、強化繊維からなるノンクリンプ構造の織物を前記マンドレル型側へ供給することにより、前記織物を前記マンドレル型の成形面から前記第１エンド型の外周面にかけて巻付ける織物巻付工程と、
   前記マンドレル型をその軸心周り回転させつつ、強化繊維からなるロービングを前記マンドレル型の軸方向へ前記マンドレル型に対して相対的に移動させながら前記マンドレル型側へ供給することにより、前記ロービングを前記マンドレル型の周方向に対する傾斜角を±０〜１０度に保った状態で前記マンドレル型の成形面のみに螺旋状に巻付けるロービング巻付工程と、
   前記織物巻付工程及び前記ロービング巻付工程の終了後に、前記織物巻付工程と前記ロービング巻付工程を交互に繰り返すことにより、前記ケース本体に相当する部分を有した筒状の成形体を成形する繰り返し工程と、
   前記繰り返し工程の終了後に、前記成形体の端部を前記第１エンド型の外周面から捲り上げて、前記フランジの形状に対応する形状の成形面を有した環状の第２エンド型を前記マンドレル型の端部に前記第１エンド型と交換して装着し、前記成形体の端部を前記第２エンド型の成形面に沿わせることにより、前記成形体の端部側に前記フランジに相当する部分を成形して、前記成形体を前記ケースと同形状に仕上げるフランジ成形工程と、
   前記フランジ成形工程の終了後に、前記成形体を加熱することにより、前記成形体に予め含浸させた熱硬化性樹脂を硬化させる加熱工程と、を備えている、ケースの製造方法。
2. 前記フランジ成形工程の終了後であって前記加熱工程の開始前、又は前記フランジ成形工程の途中に、前記成形体の外周面の端部側に環状の保持部材を配設することにより、前記保持部材と前記第２エンド型との協働により前記成形体における前記フランジに相当する部分を挟むように保持するフランジ保持工程とを備えている、請求項１に記載のケースの製造方法。
3. 前記保持部材は、強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料からなりかつ前記フランジを補強する環状の補強部材である、請求項２に記載のケースの製造方法。
4. 前記繰り返し工程は、最後に前記ロービング工程を実行するようになっている、請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のケースの製造方法。
5. 前記マンドレル型の成形面から前記第１エンド型の外周面にかけて巻付ける前記織物、及び前記マンドレル型の成形面のみに巻付ける前記ロービングは、予め熱硬化性樹脂が含浸されている、請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のケースの製造方法。
6. 前記繰り返し工程の終了後であって前記加熱工程の開始前に、溶融状態の熱硬化性樹脂を注入によって前記成形体内に含浸させる含浸工程と、を備えている、請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のケースの製造方法。
7. 前記ケースは、航空機エンジンに用いられかつ前記航空機エンジンにおける複数のファンブレードを覆うファンケースである、請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載のケースの製造方法。
8. 請求項１に記載のケースの製造方法の実施に直接使用される成形型ユニットにおいて、
   強化繊維からなる織物を巻付可能でかつ前記ケース本体の形状に対応する形状の成形面を有したマンドレル型と、
   前記マンドレル型の端部に着脱可能に設けられ、外周面に強化繊維からなる織物を巻付可能な環状の第１エンド型と、
   前記マンドレル型の端部に前記第１エンド型と交換して着脱可能に設けられ、前記フランジの形状に対応する形状の成形面を有した第２エンド型と、を備えている、成形型ユニット。

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