JP6660470B2 - 複合トルクチューブを製造する方法 - Google Patents
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Description
本発明は、全般的には、航空機ユーティリティ若しくは飛行制御駆動系において、又はトルクを伝達するためのトルクチューブを要する任意の駆動系において使用される(トルクシャフトと称される場合がある)トルクチューブに関する。
トルクチューブは、動力伝達用途において、静的及び動的ねじり荷重を伝達する。例えば、トルクチューブは、例えば、フラップ及びスラットなどの飛行制御面を作動及び制動させるための動力伝達、並びに航空機のドア及びドアラッチを作動させるための動力伝達のために航空機において一般的に使用される。トルクチューブの各端部には、トルクチューブを駆動系内の別の伝達機構に機械的に連結するために構成された連結機構が設けられてもよい。例えば、トルクチューブの片方又は両方の端部は、連結のために使用されるボルト孔のアレイ又はパターンを有するフランジを含んでもよい。
炭素繊維トウを円筒状マンドレルの周りに螺旋状に巻き付けるか又は包装することによって製造された、いわゆる複合「トルクチューブ」は、一つには、これらが金属トルクチューブよりも軽量でありながら、限界強度要件を満たすという理由で、航空機産業において広く使用されている。複合トルクチューブはまた、曲げ剛性及びねじれ剛性を向上させている。しかしながら、トルクチューブの端部の連結機構は、端部間のトルクチューブの直線長さと異なり、かつより複雑であるため、連結機構は、包装された複合材料から形成されていない。代わりに、連結機構を含む金属製端部取付具を製造し、包装された複合材料の直管によって接続された1対の金属端部取付具を有するハイブリッドアセンブリとしてトルクチューブを形成することが知られる。この点に関して、米国特許第7,335,108号(Lin e al.)、同第7,419,435号(Borges et al.)、同第7,682,256号(Brace et al.)、同第7,874,925号(Dewhirst)、及び同第8,025,580号(Genot et al.)を参照されたい。金属端部取付具は、重さを付加するため、複合材料と各金属端部取付具との間の接合の信頼性を高くし、荷重がかかった状態で、不具合が生じにくくすることを確実にすることが課題である。
米国特許第3,651,661号(Darrow)は、複合ファブリックの交互プライ(ply)を円筒状マンドレル上に配置することにより、典型的なボルト孔フランジを有する複合トルクチューブを製造することを教示している。フランジは、ファブリックプライに設けられたフィンガー部又はストリップ部を折り曲げることによって製造される。本特許では、繊維トウを巻き付けることは教示していない。
米国特許第5,397,272号(Smiley et al.)では、アーバの周りに繊維を包装し、チューブの端部に自在継手の2つのヨークラグ(yoke lug)を一体的に形成することを教示する全複合トルクチューブが記載されている。ラグは、トルクチューブの軸方向に互いに平行に延び、自在継手の連結部材を受容するための、直径軸に沿って互いに位置合わせされたそれぞれの孔を含む。
これらのトルクチューブ技術の他に、米国特許第8,118,958号(Lunin et al.)において、1対の金属アイレット及び金属ギア挿入部の周りに複合繊維フィラメントを巻き付けることによって、ロータリーアクチュエータ用の出力アームを製造する方法が教示されている。アイレット及びギア挿入部は、巻き付け時に固定具に支持されている。次いで、巻き付けられたフィラメントに樹脂を注入し、樹脂を硬化させる。固定具を取り外して、アクチュエータアーム完成品を得ることができる。
トルクチューブの製造が経済的であり、金属製の端部取付具を必要としない、両端にボルト孔を有するフランジを有する全複合トルクチューブに対するニーズが存在している。
本発明は、単一構造の硬化工程を含む、軽量な、全複合トルクチューブを低コストで製造する方法を提供する。結果として得られるトルクチューブは、複合材料と金属との間にトルク伝達継手を有さず、信頼性が非常に高い。
本発明の一実施形態では、製造方法は、円筒状マンドレルを提供することと、マンドレル上に端部固定具を位置付けることと、を含み、端部固定具は、マンドレルの外側表面に対して径方向に拡大した下地面と、下地面を通る複数の開口部と、を含む。方法は、複数のアイレット形状部を端部固定具の複数の開口部にそれぞれ挿入することと、マンドレル及び複数のアイレット形状部の周りに繊維トウを巻き付けることと、を更に含む。予め含浸させた繊維トウではなく乾燥繊維トウを使用する場合は、巻き付けられた繊維トウに樹脂マトリックスを含浸させる。方法は、巻き付けられた繊維トウをC硬化段階へ硬化させ、これによって、複数のボルト孔を有する一体式端部フランジを含む複合チューブを得ることによって継続する。方法は、アイレット形状部、端部固定具、マンドレルを複合チューブから除去することにより完了し得る。任意選択的に、フランジのボルト孔を補強するために、金属アイレットが設置されてもよい。
上述の基本的な方法の変形例は、軸方向に延びるステムと、ステムの遠位端における径方向に拡大されたフランジ層と、マンドレルの端部を受容するための、ステム及びフランジ層を通る通路と、フランジ層を通る複数のボルト孔と、を含む、織られた端部スリーブを提供することを含む。端部スリーブは、端部スリーブのフランジ層が端部固定具の下地面に当接するようにマンドレル上に載置され、複数のアイレット形状部は、端部スリーブの複数のボルト孔を介して端部固定具の複数の開口にそれぞれ挿入される。端部スリーブは、予め含浸された繊維トウで織られていてもよく、又は乾燥繊維トウで織られ、その後、樹脂を注入されてもよい。基本的な方法の巻き付き工程は、繊維トウを端部スリーブのステムの周りに巻き付けることを含むように変形される。端部スリーブ及び巻き付けられた繊維トウは、単一の硬化工程で共に硬化される。
本方法の更なる変形例では、端部スリーブは、トルクチューブのフランジ付き端部継手を完全に形成するように織られ、トルクチューブの直管部分は、繊維トウを円筒形のマンドレル及び端部スリーブのステムの一部の周りに巻き付けることにより形成される。巻き付けられた繊維トウ及び端部スリーブは、単一の硬化工程で共に硬化される。
本発明の特性及び動作の形態はこれから、添付図面を参照して、以下の発明を実施するための形態においてより詳細に説明される。
図1は、本発明の方法によって形成された複合トルクチューブ10を示す。複合トルクチューブ10は、全般的には、中間チューブ部分12によって接続された1対の端部継手14を備える。参照符号Aは、トルクチューブ10の長手方向軸線を示す。各端部継手14は、チューブ部分12の外側円筒状表面に対して径方向外側に延びるフランジ16と、端部継手14を伝達駆動システムの他の部分に取り付けるために使用するフランジ16を通る複数のボルト孔18と、を含む。本明細書に記載の実施形態では、各端部継手14は、4つのボルト孔18を有しているが、特定の最終用途及び設計要件に応じてより多く又は少ないボルト孔を設けてもよい。各ボルト孔18内には、ボルト孔の内側表面をボルトの締め付け力から補強及び保護するために、二部式の金属アイレット20が任意選択的に配置されていてもよい。トルクチューブ10は、任意選択的な金属アイレット20を除いて、完全に繊維強化複合材料で形成されている。
図2は、本発明の第1の実施形態を示すために、複合トルクチューブ10の一端部をより詳細に示している。以下に説明するように、第1の実施形態の複合トルクチューブ10は、各端部に事前に織られた端部スリーブ22及び各端部スリーブ22に合流する繊維トウ巻き付け部30を用いて形成される。端部スリーブ22及び繊維トウ巻き付け部30の構成繊維は、樹脂分子の架橋が樹脂を安定した固体(C段階)に変換する不可逆化学反応を適用することにより、高温で完全に硬化する熱硬化性樹脂マトリックス中に存在し、そのため、硬化により、端部スリーブ22及び繊維トウ巻き付け部30は、個体構造の複合材料に統合される。端部スリーブ22を織るために使用される繊維、及び繊維トウ巻き付け部30中の繊維は、未硬化の「湿式」レイアップ材料に比べて、厚みが大きく幾分粘着性である複合繊維材料を提供するために、硬化のB段階に部分的に硬化された熱硬化性樹脂マトリックスを予め含浸されてもよい。「プリプレグ」繊維材料の使用に対する代替形態として、乾燥繊維トウを用いて、端部スリーブ22及び巻き付け部30を形成してもよく、構成繊維は、製織及び巻き付けた後、熱硬化性樹脂マトリックスが真空注入されてもよい。繊維として、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ホウ素繊維、及び/又はセラミック繊維を挙げることができる。
各端部スリーブ22は、軸方向に延びるステム24と、ステムの遠位端において径方向に拡大されたフランジ層26と、マンドレルM(図3を参照)の端部を受容するための、ステム24及びフランジ層26を通る通路27と、フランジ層26を通る複数のボルト孔28と、を含むように構成されている。
ここで、第1の実施形態に従うトルクチューブ10を製造する方法を、図7のフロー図を参照し、更に図3〜図6を参照しながら説明する。最初の工程50では、少なくとも1つの事前に織られた端部スリーブ22が提供される。工程54において、端部スリーブ22は、円筒状マンドレルMに載置される。次に、工程58に従って、端部固定具Fは、端部スリーブ22のフランジ層26に当接して、マンドレルM上に位置付けられる。端部固定具Fは、端部スリーブ22の複数のボルト孔28とそれぞれ位置合わせされた複数の開口部FOを含む。製造セットアップはまた、複数のアイレット形状部Eを、端部スリーブ22の複数のボルト孔28をそれぞれ通って、端部固定具Fの複数の開口部FOに挿入する工程62を含む。この配置は、例えば、図3において見ることができる。
方法は、繊維トウ30をマンドレルM、端部スリーブ22のステム24、複数のアイレット形状部Eの周りに巻き付ける工程66に続く。巻き付け工程66は、図4〜図6によって示される。繊維トウ30は、図4に示すように、軸方向に端部スリーブ22に近づくようにマンドレルMの周りに螺旋状に巻き付けられる。螺旋状の巻き付けは、繊維トウ30がステム24の周りに巻き付けられ、フランジ層26に到達するまで継続する。次に、図5Aに示すように、繊維トウ30は、複数のアイレット形状部Eのうちの2つの周りに巻き付けられる。より具体的には、繊維トウ30は、ステム24から離れ、アイレット形状部E1のうちの第1のアイレット形状部の周りに部分的に巻き付けられる。図示するように、繊維トウ30は、第1のアイレット形状部E1に対する接線方向外側のアプローチを有してもよい。繊維トウ30は、第1のアイレット形状部E1から離れ、アイレット形状部E2のうちの第2のアイレット形状部の周りに部分的に巻き付けられ、端部スリーブ22のステム24に戻る。図5Aに示すように、繊維トウ30は、第2のアイレット形状部E2に対する接線方向内側のアプローチを有していてもよく、第2のアイレット形状部E2から離れる繊維トウは、フランジ層26に向かって軸方向に見た場合、第2のアイレット形状部E2に接近する繊維トウを横切ってもよい。巻き付け工程66は、フランジ層26から離れる方向に軸方向にステム24及びマンドレルMの周りに繊維トウ30を螺旋状に巻き付けることにより継続する。
理解されるように、別の端部スリーブ22が、トルクチューブ10の反対端に対応する位置のマンドレルM上に設けられてもよく、上述の巻き付けパターンは、繊維トウ30が対向する端部スリーブに近づくにつれて、鏡像様式で繰り返されてもよい。螺旋状の巻き付けは、第1の端部スリーブ22に向かって後退を継続する。繊維トウ30がフランジ層26に到達すると、第1及び第2のアイレット形状部E1及びE2に関して上述したアイレット巻き付けパターンは、図5Bに示すように、第2のアイレット形状部E2及び第3のアイレット形状部E3に対して、繰り返される。繊維トウ30は、ステム24から離れ、第2のアイレット形状部E2の周りに部分的に巻き付けられる。繊維トウ30は、第2のアイレット形状部E2に対する接線方向外側のアプローチを有してもよい。繊維トウ30は、第2のアイレット形状部E2から離れ、第3のアイレット形状部E3の周りに部分的に巻き付けられ、端部スリーブ22のステム24に戻る。図5Bに示すように、繊維トウ30は、第3のアイレット形状部E3に対する接線方向内側のアプローチを有してもよく、第3のアイレット形状部E3から離れる繊維トウは、フランジ層26に向かって軸方向に見た場合、第3のアイレット形状部E3に接近する繊維トウを横切ってもよい。
その後、螺旋状の巻き付けは、図示した端部スリーブ22から離れる方向にステム24及びマンドレルMに沿って軸方向に継続し、繊維トウ30が図示される端部スリーブ22に向かってマンドレルMの周りに螺旋状に巻き付けられて戻っていく前に、鏡像の巻き付けパターンが反対端に形成されてもよい。繊維トウ30がフランジ層26に戻ると、上述したアイレット巻き付けパターンは、図5Cに示すように、第3のアイレット形状部E3及び第4のアイレット形状部E4に対して、繰り返される。繊維トウ30は、ステム24から離れ、第3のアイレット形状部E3の周りに部分的に巻き付けられる。繊維トウ30は、第3のアイレット形状部E3に対する接線方向外側のアプローチを有してもよい。繊維トウ30は、第3のアイレット形状部E3から離れ、端部スリーブ22のステム24に戻る前に第4のアイレット形状部E4の周りに部分的に巻き付けられる。繊維トウ30は、第4のアイレット形状部E4に対する接線方向内側のアプローチを有してもよく、第4のアイレット形状部E4から離れる繊維トウは、フランジ層26に向かって軸方向に見た場合、第4のアイレット形状部E4に接近する繊維トウを横切ってもよい。
繊維トウ30は、反対端に向かって螺旋状に巻き付き、ここで、アイレット形状部の巻き付きパターンは、鏡像的に繰り返されてもよく、その後、図示する端部スリーブ22に向かって螺旋状に巻き戻される。繊維トウ30がフランジ層26に戻ると、上述したアイレット巻き付けパターンは、図5Dに示すように、第4のアイレット形状部E4及び第1のアイレット形状部E1に対して、繰り返される。繊維トウ30は、ステム24から離れ、第4のアイレット形状部E4の周りに部分的に巻き付けられる。繊維トウ30は、第4のアイレット形状部E4に対する接線方向外側のアプローチを有してもよい。繊維トウ30は、第4のアイレット形状部E4から離れ、ステム24に戻る前に、第1のアイレット形状部E1の周りに部分的に巻き付けられる。繊維トウ30は、第1のアイレット形状部E1に対する接線方向内側のアプローチを有してもよく、第1のアイレット形状部E1から離れる繊維トウは、フランジ層26に向かって軸方向に見た場合、第1のアイレット形状部E1に接近する繊維トウを横切ってもよい。
理解されるように、上述の巻き付けパターンは、材料が構築されて、端部継手14及びチューブ部分12を形成するまで繰り返し継続される。当業者は、繊維トウ30の螺旋巻き付け角度は、所望の強度及び曲げ特性を得ることができるように巻き付け工程の間、変化してもよいことが理解されるであろう。繊維トウの巻き付けは、旋盤のように、マンドレルM及び端部固定具Fを共通の長手方向軸線Aを中心に回転させるように動作させる従来の工作機械を使って行われることができる一方、繊維トウ供給装置は、軸方向に往復運動をして、繊維トウを回転アセンブリに供給して、繊維トウが回転アセンブリによって巻き取られながら、所定の巻き付きパターンを実現する。繊維トウ包装工程66が完了すると、マンドレルMと、アイレット形状部E1〜E4を含む端部固定具Fと、端部スリーブ22と、包装された繊維トウ30と、を含む、繊維包装アセンブリが形成される。
工程70は、プリプレグ繊維トウが使用されているか否かに応じて、フローを分岐するための判定ブロックを表す。プリプレグ繊維トウを用いた場合、巻き付けられた繊維トウ30及び端部スリーブ22は、部分的に硬化したB段階状態のマトリックス樹脂を既に含んでいる。この場合、製造方法は、硬化工程78に直接進む。乾燥繊維トウを使用する場合には、複合製造の技術で知られているような樹脂注入工程74を行うことにより、巻き付けた繊維トウ30及び織られた端部スリーブ22に対して樹脂マトリックスを添加する必要があり、その後、硬化工程78に進む。
次の工程78では、巻き付けた繊維トウ30及び織られた端部スリーブ22を含有する樹脂マトリックスを、樹脂がC段階状態に十分硬化するまで、硬化させる。硬化前に、複合アセンブリは、収縮包装テープでシュリンク包装されるか、あるいは真空バッグにされて、複合製造の技術で知られているような揮発性物質及び空気溜まりを除去してもよい。硬化は、このアセンブリをオーブンに載置することにより、高温で実行してもよい。あるいは硬化は、オートクレーブで実行してもよい。硬化プロトコルは、トルクチューブ10の大きさ及び形状、並びに使用する樹脂及び繊維トウのタイプに依存することとなる。樹脂及び繊維トウ材料が完全に硬化した後、オーブン又はオートクレーブからアセンブリが取り出され、シュリンク包装又は真空バッグが除去される。
工程82では、アイレット形状部E1〜E4及び端部固定具Fを取り外し、マンドレルMをアセンブリから軸方向にスライドさせて引き抜く。残りの構造体は、全複合トルクチューブ10を含む。全複合トルクチューブは、ボルト孔18内に金属アイレットを備えない完成品の形態であってもよい。あるいは、ボルト孔18を保護及び補強するために金属アイレット20が所望される場合、任意選択的な工程86においてアイレット20が設置されてもよい。アイレット20は、ボルト孔18を通って位置付けられ、圧着工具を使用して圧着された、二部式の金属アイレットであってもよい。
ここで本発明の第2の実施形態に従うトルクチューブ110及び製造方法を示す図8及び図9に注目されたい。トルクチューブ110は、事前に織られた端部スリーブ22を端部継手14を形成する際に使用しない点を除いて、第1の実施形態のトルクチューブ10と概ね同様に形成される。代わりに、端部取付具14を含むトルクチューブ110の全体の複合構造は、マンドレルMの周り及び固定具Fに保持されたアイレット形状部Eの周りに、繊維トウ130を直接巻き付けることによって完全に形成される。第1の実施形態のように、金属アイレット20は、ボルト孔18を保護するために設けられてもよい。
第2の実施形態に従うトルクチューブ110を製造する方法は、図9のフロー図に示される。最初の工程150では、少なくとも1つの端部固定具FをマンドレルMに位置付ける。工程154は、複数のアイレット形状部Eを端部固定具Fの複数の開口部FOにそれぞれ挿入することを伴う。次に、工程158において、マンドレルM及びアイレット形状部Eの周りに繊維トウ130を巻き付ける。第1の実施形態の工程66に関連して上述した同じ巻き付けパターンを、第2の実施形態に対して使用してもよい。繊維トウ130がプリプレグ繊維トウの場合、判定工程162は、硬化工程170へのフローを進む。繊維トウ130が乾燥繊維トウの場合、判定工程162は、フローが硬化工程170に進む前に、樹脂注入工程166へのフローに向かう。硬化完了後、工程174において、アイレット形状部E、端部固定具F、マンドレルMを取り除く。残りの構造体は、全複合トルクチューブ110を含む。全複合トルクチューブは、金属アイレット20を有さない完成品の形態であってもよく、あるいは金属アイレット20は、ボルト孔18を保護及び補強するために、任意選択的な工程178において設置されてもよい。
図10及び図11は、本発明の第3の実施形態に従うトルクチューブ210及び製造方法を示す。トルクチューブ210は、事前に織られた端部スリーブ22が、端部継手14を形成するために経方向に大きくなり、軸方向に厚さが大きいフランジ226と合流する、ステム224を有する変形型端部スリーブ222によって置き換えられた点を除いて、第1の実施形態のトルクチューブ10と概ね同様の方法で形成されている。このため、トルクチューブ210では、各端部継手14が事前に織られた端部スリーブ222によって完全に形成されており、チューブ部分12は、マンドレルM及びステム224の一部の周りに繊維トウ230を巻き付けることにより形成されている。
第3の実施形態に従うトルクチューブ210を製造する方法は、図11のフロー図に示される。最初の工程250では、少なくとも1つの事前に織られた端部スリーブ222が提供される。工程254では、円筒状マンドレルMに端部スリーブ222を載置する。工程258は、金属アイレット20をボルト孔228に設置する任意選択的な工程を表す。次に、工程262では、繊維トウ230をマンドレルM及び端部スリーブ222のステム224の周りに巻き付ける。第3の実施形態では、巻き付け工程262は、第1及び第2実施形態に比べて単純化されており、マンドレルMに沿って螺旋状に前後へ巻き付けることを伴う。繊維トウ230がプリプレグ繊維トウの場合、判定工程266は、硬化工程274へのフローを進む。繊維トウ230が乾燥繊維トウの場合、判定工程266は、フローが硬化工程274に進む前に、樹脂注入工程270へのフローに向かう。端部スリーブ222及び巻き付けられた繊維トウ230の硬化が完了後、工程278において、マンドレルMを取り除く。残りの構造体は、任意選択的な金属アイレット20を有する全複合トルクチューブ210を含む。
本発明が例示的な実施形態に関連して説明されているが、発明を実施するための形態は、本発明の範囲を記載される特定の形態に限定することを意図しない。本発明は、本発明の範囲内に含まれ得るような、記載の実施形態の代替案形態、修正形態、及び等価物を包含することを意図している。
(項目1)
複合トルクチューブを製造する方法であって、前記方法は、
円筒状マンドレルを提供する工程と、
前記マンドレルに端部固定具を位置付ける工程であって、前記端部固定具は、前記マンドレルの外側表面に対して径方向に拡大した下地面と、前記下地面を通る複数の開口部と、を含む、工程と、
複数のアイレット形状部を前記端部固定具の前記複数の開口部にそれぞれ挿入する工程と、
前記マンドレル及び前記複数のアイレット形状部の周りに繊維トウを巻き付ける工程と、
前記巻き付けられた繊維トウに樹脂マトリックスを注入するか、あるいは前記巻き付ける工程のための前記繊維トウとして、B硬化段階における樹脂マトリックスを予め含浸させた繊維トウを使用する工程と、
前記巻き付けられた繊維トウをC硬化段階へ硬化させることにより、複数のボルト孔を有する一体式端部フランジを含む複合チューブを得る工程と、
前記アイレット形状部、前記端部固定具、及び前記マンドレルを前記複合チューブから除去する工程と、を含む、方法。
(項目2)
軸方向に延びるステムと、前記ステムの遠位端における径方向に拡大されたフランジ層と、前記マンドレルの端部を受容するための、前記ステム及び前記フランジ層を通る通路と、前記フランジ層を通る複数のボルト孔と、を含む、織られた端部スリーブを提供する工程と、
前記端部スリーブの前記フランジ層が前記端部固定具の前記下地面に当接するように前記端部スリーブを前記マンドレルに配置する工程であって、前記複数のアイレット形状部は、前記端部スリーブの前記複数のボルト孔をそれぞれ通って、前記端部固定具の前記複数の開口部に挿入される、工程と、
前記端部スリーブに樹脂マトリックスを注入するか、あるいはB硬化段階における樹脂マトリックスを予め含浸させた繊維トウを使用して、前記端部スリーブを織る工程と、を更に含み、
前記巻き付ける工程は、前記端部スリーブの前記ステムの周りに前記繊維トウを巻き付けることを含み、
前記硬化する工程は、前記巻き付けられた繊維トウと共に、前記端部スリーブをC硬化段階に硬化することを含む、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記一体式端部フランジの前記複数のボルト孔に複数の金属アイレットをそれぞれ設置する工程を更に含む、項目1に記載の方法。
(項目4)
前記一体式端部フランジの前記複数のボルト孔に複数の金属アイレットをそれぞれ設置する工程を更に含む、項目2に記載の方法。
(項目5)
前記繊維トウを巻き付ける工程は、配列された順に、
前記繊維トウを前記マンドレル及び前記スリーブの前記ステムの周りに、前記フランジ層に向かって軸方向に、螺旋状に巻き付けることと、
前記アイレット形状部のうちの第1のアイレット形状部の周りに前記繊維トウを部分的に巻き付けることと、
前記繊維トウを、前記アイレット形状部のうちの第2のアイレット形状部の周りに、前記スリーブの前記ステムに戻るように、部分的に巻き付け、前記フランジ層に向かって前記軸方向に見た場合、前記第2のアイレット形状部から離れる前記繊維トウは、前記第2のアイレット形状部に接近する前記繊維トウを横切る、ことと、
前記繊維トウを前記ステム及び前記マンドレルの周りに、前記フランジ層から離れる方向に軸方向に螺旋状に巻き付けることと、を含む、項目1に記載の方法。
(項目6)
前記繊維トウは、前記アイレット形状部のうちの前記第1のアイレット形状部への接線方向外側のアプローチと、前記アイレット形状部のうちの前記第2のアイレット形状部への接線方向内側のアプローチと、を有する、項目5に記載の方法。
(項目7)
項目1に記載の方法によって製造された複合トルクチューブ。
(項目8)
複合トルクチューブを製造する方法であって、前記方法は、
円筒状マンドレルを提供する工程と、
軸方向に延びるステムと、前記ステムの遠位端における径方向に拡大されたフランジと、前記マンドレルの端部を受容するための、前記ステム及び前記フランジを通る通路と、前記フランジを通る複数のボルト孔と、を含む、織られた端部スリーブを提供する工程と、
前記端部スリーブをマンドレルに載置する工程と、
繊維トウを前記マンドレル及び前記端部スリーブの前記ステムの周りに巻き付ける工程と、
前記巻き付けられた繊維トウ及び前記端部スリーブに樹脂マトリックスを注入するか、あるいは前記巻き付ける工程のための前記繊維トウとして、かつ前記端部スリーブを織るための前記繊維トウとして、B硬化段階における樹脂マトリックスを予め含浸させた繊維トウを使用する工程と、
前記繊維トウ及び前記端部スリーブをC硬化段階へ硬化させることにより、複数のボルト孔を有する一体式端部フランジを含む複合チューブを得る工程と、
前記マンドレルを除去する工程と、を含む、方法。
(項目9)
前記硬化させる工程の前に、複数の金属アイレットを前記端部スリーブの前記複数のボルト孔にそれぞれ位置付ける工程を更に含む、項目8に記載の方法。
(項目10)
前記繊維トウを巻き付ける工程は、配列された順に、
前記繊維トウを前記マンドレル及び前記端部スリーブの前記ステムの周りに、前記端部スリーブの前記フランジに向かって軸方向に螺旋状に巻き付けることと、
前記繊維トウを端部スリーブの前記ステム及び前記マンドレルの周りに、前記端部スリーブの前記フランジから離れる方向に軸方向に螺旋状に巻き付けることと、を含む、項目8に記載の方法。
(項目11)
項目8に記載の方法で製造された複合トルクチューブ。
Claims (9)
- 複合トルクチューブを製造する方法であって、前記方法は、
円筒状マンドレルを提供する工程と、
前記マンドレルに端部固定具を位置付ける工程であって、前記端部固定具は、前記マンドレルの外側表面に対して径方向に拡大した下地面と、前記下地面を通る複数の開口部と、を含む、工程と、
複数のアイレット形状部を前記端部固定具の前記複数の開口部にそれぞれ挿入する工程と、
前記マンドレル及び前記複数のアイレット形状部の周りに繊維トウを巻き付ける工程と、
前記巻き付けられた繊維トウに樹脂マトリックスを注入するか、あるいは前記巻き付ける工程のための前記繊維トウとして、B硬化段階における樹脂マトリックスを予め含浸させた繊維トウを使用する工程と、
前記巻き付けられた繊維トウをC硬化段階へ硬化させることにより、複数のボルト孔を有する一体式端部フランジを含む複合チューブを得る工程と、
前記アイレット形状部、前記端部固定具、及び前記マンドレルを前記複合チューブから除去する工程と、を含む、方法。 - 軸方向に延びるステムと、前記ステムの遠位端における径方向に拡大されたフランジ層と、前記マンドレルの端部を受容するための、前記ステム及び前記フランジ層を通る通路と、前記フランジ層を通る複数のボルト孔と、を含む、織られた端部スリーブを提供する工程と、
前記端部スリーブの前記フランジ層が前記端部固定具の前記下地面に当接するように前記端部スリーブを前記マンドレルに配置する工程であって、前記複数のアイレット形状部は、前記端部スリーブの前記複数のボルト孔をそれぞれ通って、前記端部固定具の前記複数の開口部に挿入される、工程と、
前記端部スリーブに樹脂マトリックスを注入するか、あるいはB硬化段階における樹脂マトリックスを予め含浸させた繊維トウを使用して、前記端部スリーブを織る工程と、を更に含み、
前記巻き付ける工程は、前記端部スリーブの前記ステムの周りに前記繊維トウを巻き付けることを含み、
前記硬化する工程は、前記巻き付けられた繊維トウと共に、前記端部スリーブをC硬化段階に硬化することを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記一体式端部フランジの前記複数のボルト孔に複数の金属アイレットをそれぞれ設置する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記一体式端部フランジの前記複数のボルト孔に複数の金属アイレットをそれぞれ設置する工程を更に含む、請求項2に記載の方法。
- 前記繊維トウを巻き付ける工程は、配列された順に、
前記繊維トウを前記マンドレル及び前記スリーブの前記ステムの周りに、前記フランジ層に向かって軸方向に、螺旋状に巻き付けることと、
前記アイレット形状部のうちの第1のアイレット形状部の周りに前記繊維トウを部分的に巻き付けることと、
前記繊維トウを、前記アイレット形状部のうちの第2のアイレット形状部の周りに、前記スリーブの前記ステムに戻るように、部分的に巻き付け、前記フランジ層に向かって前記軸方向に見た場合、前記第2のアイレット形状部から離れる前記繊維トウは、前記第2のアイレット形状部に接近する前記繊維トウを横切る、ことと、
前記繊維トウを前記ステム及び前記マンドレルの周りに、前記フランジ層から離れる方向に軸方向に螺旋状に巻き付けることと、を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記繊維トウは、前記アイレット形状部のうちの前記第1のアイレット形状部への接線方向外側のアプローチと、前記アイレット形状部のうちの前記第2のアイレット形状部への接線方向内側のアプローチと、を有する、請求項5に記載の方法。
- 複合トルクチューブを製造する方法であって、前記方法は、
円筒状マンドレルを提供する工程と、
軸方向に延びるステムと、前記ステムの遠位端における径方向に拡大されたフランジと、前記マンドレルの端部を受容するための、前記ステム及び前記フランジを通る通路と、前記フランジを通る複数のボルト孔と、を含む、織られた端部スリーブを提供する工程と、
前記端部スリーブをマンドレルに載置する工程と、
繊維トウを前記マンドレル及び前記端部スリーブの前記ステムの周りに巻き付ける工程と、
前記巻き付けられた繊維トウ及び前記端部スリーブに樹脂マトリックスを注入するか、あるいは前記巻き付ける工程のための前記繊維トウとして、かつ前記端部スリーブを織るための前記繊維トウとして、B硬化段階における樹脂マトリックスを予め含浸させた繊維トウを使用する工程と、
前記繊維トウ及び前記端部スリーブをC硬化段階へ硬化させることにより、複数のボルト孔を有する一体式端部フランジを含む複合チューブを得る工程と、
前記マンドレルを除去する工程と、を含む、方法。 - 前記硬化させる工程の前に、複数の金属アイレットを前記端部スリーブの前記複数のボルト孔にそれぞれ位置付ける工程を更に含む、請求項7に記載の方法。
- 前記繊維トウを巻き付ける工程は、配列された順に、
前記繊維トウを前記マンドレル及び前記端部スリーブの前記ステムの周りに、前記端部スリーブの前記フランジに向かって軸方向に螺旋状に巻き付けることと、
前記繊維トウを端部スリーブの前記ステム及び前記マンドレルの周りに、前記端部スリーブの前記フランジから離れる方向に軸方向に螺旋状に巻き付けることと、を含む、請求項7に記載の方法。
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