(57)【要約】      （修正有）【課題】金属製フィッティングに連結された複合繊維チューブアセンブリの安価な製造方法を提供する。【解決手段】マンドレル上に少なくとも１つの端部フィッティングを配置するのに、端部フィッティングが複数の外面を有するグリップ領域を含み、各端部フィッティングのグリップ領域とマンドレルの周りに繊維トウを巻き付けて、繊維が巻き付けられたアセンブリを形成することと、繊維トウを硬化してマンドレルを取り除いて完全なチューブアセンブリを生成することと、を含む。本方法は、いくつかの繊維トウがグリップ領域の周りに巻き付けられた後に、グリップ領域の周りに複数の圧縮インサートを配置することと、圧縮インサートとグリップ領域の周りに追加の繊維トウを巻き付けることと、を含んでもよい。圧縮インサートは、圧縮インサートの周りに巻き付けられたチューブの端部が丸みのある外側断面形状を有するように、丸みのある外側表面を有してもよい。【選択図】図１
2020116961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合チューブアセンブリを製造する方法であって、前記方法が、
少なくとも１つの端部フィッティングをマンドレル上に配置するステップであって、前記端部フィッティングが、軸線方向に細長いステム、前記ステムの遠位端の伝達カップリング、及び前記伝達カップリングと前記ステムを貫通して前記マンドレルの端部を受容する通路、を含み、前記ステムが、前記ステムの軸線の周りに配置された複数の外面を有するグリップ領域を含む、ステップと、
繊維トウを、前記少なくとも１つの端部フィッティングの前記グリップ領域の周り及び前記マンドレルの周りに巻き付け、繊維が巻き付けられたアセンブリを形成するステップと、
前記繊維トウを硬化するステップと、
前記マンドレルを取り除くステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記繊維トウのいくつかが前記グリップ領域の周りに巻き付けられた後に、前記少なくとも１つの端部フィッティングの前記グリップ領域の周りに複数の圧縮インサートを配置するステップと、
前記圧縮インサートと前記グリップ領域の周りに、追加の繊維トウを巻き付けるステップと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステムが前記グリップ領域と前記伝達カップリングとの間にネック領域を更に含み、前記ネック領域が円形の外側断面形状を有し、前記方法が、前記繊維トウが前記伝達カップリングと当接するように、前記少なくとも１つの端部フィッティングの前記ネック領域の周りに前記繊維トウを巻き付けるステップを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の外面が平坦面である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の外面が凸状の湾曲面である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の外面が凹状の湾曲面である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記繊維トウがプリプレグ繊維トウである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記マンドレルを取り除くステップが、前記マンドレルを前記チューブアセンブリから軸線方向に引き抜くことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
複合チューブアセンブリであって、
巻き付けられた繊維補強複合材料で形成されたチューブと、
ステムと前記ステムの遠位端の伝達カップリングを含む金属製の端部フィッティングと、
複数の外面を有するグリップ領域を含む前記ステムと、を備え、
前記チューブの端部が、前記ステムの前記グリップ領域の周りに巻き付けられている、複合チューブアセンブリ。
【請求項１０】
前記複数の外面のそれぞれにそれぞれ対応付けられた複数の圧縮インサートを更に備え、前記チューブの端部が前記圧縮インサートの周りに巻き付けられている、請求項９に記載の複合チューブアセンブリ。
【請求項１１】
前記圧縮インサートが、前記繊維補強複合材料の半径方向の内側巻線と、前記繊維補強
複合材料の半径方向の外側巻線と、の間に位置する、請求項１０に記載の複合チューブアセンブリ。
【請求項１２】
前記複数の外面が平坦面である、請求項１０に記載の複合チューブアセンブリ。
【請求項１３】
前記圧縮インサートが、前記複数の平坦な外面のうちのそれぞれ１つと対向する平坦な底面と、前記平坦な底面の反対側の丸みのある面と、を含む円弧形状を有し、前記圧縮インサートの周りに巻き付けられた前記チューブの前記端部が、丸みのある外側断面形状を有する、請求項１２に記載の複合チューブアセンブリ。
【請求項１４】
前記複数の外面が凹状の湾曲面である、請求項１０に記載の複合チューブアセンブリ。
【請求項１５】
前記圧縮インサートが、前記複数の凹状の外面のうちのそれぞれ１つと対向する凸状の底面と、前記凸状の底面の反対側の丸みのある面と、を有し、前記圧縮インサートの周りに巻き付けられた前記チューブの前記端部が、丸みのある外側断面形状を有する、請求項１４に記載の複合チューブアセンブリ。
【請求項１６】
前記ステムが、前記グリップ領域と前記伝達カップリングとの間のネック領域を更に含み、前記ネック領域が円形の外側断面形状を有する、請求項９に記載の複合チューブアセンブリ。
【請求項１７】
前記ネック領域が、前記複数の外面に対して窪んでいる、請求項１６に記載の複合チューブアセンブリ。
【請求項１８】
前記複数の外面が、前記ネック領域に対して窪んでいる、請求項１６に記載の複合チューブアセンブリ。
【請求項１９】
前記チューブの前記端部が、前記ステムの前記グリップ領域及び前記ネック領域の周りに巻き付けられている、請求項１６に記載の複合チューブアセンブリ。
【請求項２０】
前記チューブの前記端部が前記伝達カップリングに当接する、請求項１９に記載の複合チューブアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]
本発明は、概して、航空機の設備又は飛行制御駆動系、若しくはトルク伝達のためのトルクチューブを必要とする任意の駆動系に使用されるトルクチューブ（トルクシャフトと称されることもある）に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]
トルクチューブは、動力伝達の用途において、静的及び動的なねじり荷重を伝達する。例えば、トルクチューブは、通常、航空機にて使用され、例えばフラップ及びスラットなどの飛行制御面の作動及び制動のための、及び航空機のドアのラッチの作動のための動力伝達を提供する。トルクチューブのそれぞれの端部は、トルクチューブを駆動系の別の伝達機構に機械的に結合するために構成される端部フィッティングを備えてもよい。
【０００３】
[0003]
マンドレルの周りにカーボン繊維トウを巻き付けて作製されたいわゆる「複合」トルクチューブは、金属製トルクチューブより軽量でありながら、なお限界強度の要求にも適合するので、航空機産業で広く使用されている。複合トルクチューブはまた、改善された曲げ剛性及びねじり剛性を提供する。
【０００４】
[0004]
複合トルクチューブを製造するよく知られた取り組みとしては、金属製端部フィッティングを複合材料のチューブ部に取り付けるものがある。複合材料と各端部フィッティングとの間の接合が確実で、荷重下での機能不全の傾向がないように、金属製端部フィッティングを複合チューブに取り付けることが重要である。
【０００５】
[0005]
端部フィッティングを複合トルクチューブに取り付けるための様々なスキームが提案されている。米国特許第７，３３５，１０８号（Ｌｉｎら）は、複合チューブと、複合チューブの各端部に取り込まれた一対の端部フィッティングと、を有する駆動シャフトアセンブリを説明している。アセンブリは、あらかじめ含浸された（「プリプレグ」）繊維トウをマンドレルと端部フィッティングを覆って巻き付け、構成要素を真空バッグ内に収納して真空バッグの内部空間を排除し、プリプレグ繊維トウを硬化させ、真空バッグとマンドレルを取り除くことによって製造してもよい。それぞれの端部フィッティングは、アセンブリの中央軸線の周りの角度方向に離間して、半径方向に突き出た突出部（lug）を有する領域へと案内するネックを含む。半径方向に突き出た突出部を有する領域は、複合材料によって取り込まれ、複合チューブと端部フィッティングとの間の軸方向及びねじり方向の荷重を伝達する。複合材料は非円形の断面外形を有し、そこでは複合材料が端部フィッティングの突出部領域を取り囲む。
【０００６】
[0006]
米国特許第７，４１９，４３５号（Ｂｏｒｇｅｓら）は、マンドレル上に金属製端部フィッティングを装着し、端部フィッティングとマンドレルの一部を複合材料に巻き付け、次にそれを硬化させることによって形成される複合トルクチューブアセンブリを開示している。端部フィッティングは、端部フィッティングの中央軸線から半径方向の外側に延在する、直径方向に対向する突出部の一対又は複数対によって特徴付けられ、複合材料と端部フィッティングとの間のトルク伝達を改善する。端部フィッティングは、複合材料で形成されたチューブの円筒形状の軸線方向の通路に整列した円筒形状の軸方向の通路を含み、チューブ通路の直径が端部フィッティング通路の直径よりも大きい。したがって、成形用マンドレルは、複合チューブの主要直径から、端部フィッティングのより小さい直径まで、半径方向の段階的移行を有するものでなければならない。その結果、マンドレルは、硬化後のアセンブリから軸線方向に引き抜くことができず、端部フィッティングの通路を通して溶解液を流すことによって溶解されなければならない。この処理には費用がかかり、また端部フィッティング及び複合材料にとって有害である。
【０００７】
[0007]
米国特許第７，６８２，２５６号（Ｂｒａｃｅら）は、複合トルクチューブアセンブリを教示し、その複合トルクチューブアセンブリでは、金属製端部フィッティングが、互いに離間した複数の半径方向に突き出た突出部を有する外部カップリング領域を備え、突起の列間に流路を画定する。流路は、意図される繊維ラップ角で延在し、巻き付けられた複合材料を直接受容し、複合材料と端部フィッティングとの間のトルク伝達を向上させるように配置される。突出部は、複合材料が端部フィッティングとインターフェースするところで複合材料を劣化させ得る突然の移行及び／又は鋭い縁部を有する。更に、トルク伝達は、突出部の間で極めて不均一に分布し、各列の主要突出部が大部分の伝達力を受け持つ。結果として、トルクチューブアセンブリは、短い使用寿命を有する傾向にある。
【０００８】
[0008]
米国特許第７，８７４，９２５号（Ｄｅｗｈｉｒｓｔ）は、内部にスプライン加工された端部フィッティングを、硬化した複合チューブの端部領域に圧入することによってトルクチューブアセンブリを作製する方法を説明している。複合チューブの端部領域は、所定の直径に精密機械加工され、内部にスプライン加工された端部フィッティングとわずかな締まり嵌めをもたらさなければならない。端部フィッティングが複合チューブに圧入されるとき、接着剤が導入されて接合を改善する。この処理は費用がかかり、許容できる最終製品を生み出すためには、オペレータのかなりの技量を必要とする。
【０００９】
[0009]
米国特許第８，０２５，５８０号（Ｇｅｎｏｔら）は、複合チューブの一部の周りに固定配置された金属製フィッティングを有する複合トルクチューブアセンブリを開示している。金属製フィッティングは、金属製フィッティングの領域内で、複合チューブの相補的な外側表面形状と篏合する非円形の内側表面形状を有する。金属製フィッティングによって囲まれた複合チューブの一部は、フィッティング内部に繊維状プリフォームを供給し、エポキシ樹脂などのプラスチックを繊維状プリフォームに射出してマトリックスを形成することによって金属製フィッティングの内部に直接製造される。この製造方法は、未硬化のプリプレグ繊維トウをマンドレル上に巻き付けることを伴わない。
【００１０】
[0010]
必要とされるものは、既知のトルクチューブアセンブリをより経済的に製造可能で、なお特有の性能への要求を満たす複合トルクチューブアセンブリである。
【発明の概要】
【００１１】
[0011]
本発明は、金属製の端部フィッティングに連結された複合繊維チューブを有する複合チューブアセンブリを製造する低コストの方法を提供し、その結果としてのアセンブリが、なお性能仕様を満たすものである。
【００１２】
[0012]
本発明の第１の実施形態では、本方法は概して、少なくとも１つの端部フィッティング
をマンドレル上に配置することを含み、その端部フィッティングは、軸線方向に細長いステム、ステムの遠位端の伝達カップリング、及び伝達カップリングとステムを貫通してマンドレルの端部を受容する通路、を含み、ステムが複数の外面を有するグリップ領域を含む。本方法は更に、繊維トウを、各端部フィッティングのグリップ領域の周り及びマンドレルの周りに巻き付け、繊維が巻き付けられたアセンブリを形成することと、繊維トウを硬化することと、マンドレルを取り除いて完成したチューブアセンブリを生成することと、を含む。
【００１３】
[0013]
本発明の第２の実施形態では、上に要約した本方法は更に、繊維トウのいくつかがグリップ領域の周りに巻き付けられた後に、各端部フィッティングのグリップ領域の周りに複数の圧縮インサートを配置することと、圧縮インサートとグリップ領域の周りに、追加の繊維トウを巻き付けることと、を含む。圧縮インサートは、圧縮インサートの周りに巻き付けられたチューブの端部が丸みのある外側断面形状を有するように、丸みのある外側表面を有してもよい。
【００１４】
[0014]
本発明はまた、発明された方法の実施形態によって製造される複合チューブアセンブリを包含する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
[0015]
本発明の性質及び動作形態はこれから、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より詳細に説明される。
【図１】[0016]  本発明の第１の実施形態によって形成された複合トルクチューブアセンブリの１つの端部を示す長手方向断面図であり、トルクチューブアセンブリが成形用マンドレル上に示されている。
【図２】[0017]  図１に示される複合トルクチューブアセンブリの端部フィッティングを示す斜視図である。
【図３】[0018]  図１の線３−３に概ね沿って取られた横方向断面図である。
【図４】[0019]  図１の線４−４に概ね沿って取られた別の横方向断面図である。
【図５】[0020]  図３に類似の図面であり、凸状の外面を有する端部フィッティングのグリップ部の代替形態の構成を示す。
【図６】[0021]  端部フィッティングの代替形態の構成を示す斜視図であり、端部フィッティングのグリップ部の外面は、端部フィッティングのネック領域に対して窪んでいる。
【図７】[0022]  本発明の第１の実施形態によって形成され、図６の代替形態の端部フィッティングを組み込んだ複合トルクチューブアセンブリを示す長手方向断面図である。
【図８】[0023]  図３と類似の図面であるが、圧縮インサートを特徴とする本発明の第２の実施形態によって形成された複合トルクチューブアセンブリを示す。
【図９】[0024]  図８に示される複合トルクチューブアセンブリの圧縮インサートを示す斜視図である。
【図１０】[0025]  図８に類似の図面であり、凹状の外面を有する端部フィッティングのグリップ部の代替形態の構成を示す。
【図１１】[0026]  図１０に示される複合トルクチューブアセンブリの圧縮インサートを示す斜視図である。
【図１２】[0027]  第１の実施形態の複合トルクチューブアセンブリを作成する方法を示すフローチャートである。
【図１３】[0028]  第２の実施形態の複合トルクチューブアセンブリを作成するための、図１０に示す方法の変更に使用できる代替形態の方法のステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
[0029]
図１は、本発明の第１の実施形態によって形成された複合トルクチューブアセンブリ１０の端部を示す。複合トルクチューブアセンブリ１０は、概して、巻き付けられた繊維補強の複合材料、及び巻き付けられた複合材料によって保持される少なくとも１つの金属製端部フィッティング１４から形成されるチューブ１２を備える。トルクチューブの技術分野の当業者には理解されるように、別の端部フィッティング（図示せず）が、複合トルクチューブアセンブリ１０の反対側の端部に設けられてもよい。図１にはまた、トルクチューブアセンブリ１０の成形用マンドレルＭ及び長手方向軸線Ａが示されている。
【００１７】
[0030]
ここで、図２及び図３を更に参照する。端部フィッティング１４は、軸線方向に細長いステム１６、ステム１６の遠位端の伝達カップリング１８、及びステム１６と伝達カップリング１８を貫通して軸線方向に延在する内部通路２０を含む。ステム１６は、それぞれ一対のコーナーエッジ２６を境界とする複数の平坦な外面２４を画定する多角形の外側断面形状を有するグリップ領域２２を含む。複合チューブ１２の端部は、ステム１６のグリップ領域２２の周りに巻き付けられている。理解されるように、伝達カップリング１８は、適用可能な駆動システムの篏合要素の構成によって決定される形態をとってもよい。例えば、カップリング１８は、ボルト孔配列を伴うフランジでも、ユニバーサルジョイントトラニオンでも、内部又は外部スプラインでも、若しくはいくつかの別のカップリング要素であってもよい。
【００１８】
[0031]
図面にはグリップ領域２２の外側断面形状が、例えば正六角形として示されている。しかしながら、代替形態の多角形形状が使用されてもよい。グリップ領域２２の多角形形状は、不規則多角形、及び／又は六角形ではない多角形であってもよい。
【００１９】
[0032]
ステム１６はまた、グリップ領域２２と伝達カップリング１８との間にネック領域２８を含んでもよい。ネック領域２８は、円形の外側断面形状を有してもよい。図１に示すように、チューブ１２の端部は、ステム１６のグリップ領域２２とネック領域２８の両方に巻き付けられていてもよく、またチューブ１２の端部は伝達カップリング１８に当接してもよい。
【００２０】
[0033]
図１及び図４に示すように、チューブ１２は、端部フィッティング１４から軸線方向の遠方に延在すると、複合材料の円筒形チューブへと移行する。理解され得るように、図４に示される領域では、チューブ１２は、マンドレルＭの外径によって決定される内径１３を有してもよい。
【００２１】
[0034]
グリップ領域２２の外面２４は、平坦面以外であってもよい。例えば、図５に示される第１の実施形態の変形形態では、グリップ領域２２の外面は凸状の湾曲面２４’であってもよい。このような変形形態は、コーナーエッジ２６に巻き付ける複合材料上の応力を、平坦な外面２４を有するグリップ領域に比べて低減するために使用されてもよい。
【００２２】
[0035]
図１及び図２では、端部フィッティング１４のネック領域２８が、端部フィッティングの外面２４に対して窪んでいることが分かる。したがって、ネック領域２８の直径は、場合によっては、コーナーエッジ２６の１つから軸線Ａを通ってグリップ領域の対向するコーナーエッジ２６又は表面２４まで測定されたグリップ領域の横断方向の寸法よりも小さい。しかしながら、図６及び図７に示すように、変更された端部フィッティング１４’が使用されてもよく、そこでは外面２４が、ネック領域２８に対して窪んでいる。この変更形態では、ステム１６は、外面２４を、伝達カップリング１８から延在する端部フィッティング１４’の細長い円筒状部分の外側表面にフライス加工することによって形成することができる。
【００２３】
[0036]
ここで第１の実施形態のトルクチューブアセンブリ１０を製造する方法を、図１２を参照して説明することになる。第１のステップ１００は、円筒状のマンドレルＭの対向する端部に一対の端部フィッティング１４を配置することである。マンドレルＭは、離型剤を用いて調製された剥型マンドレルであってもよく、チューブ１２の繊維補強複合材料を（後で説明する）後の硬化ステップの後に、マンドレルから分離される。図１及び図７に示すように、それぞれの端部フィッティング１４の内部通路２０は、マンドレルＭの外側表面と摺動嵌合するようなサイズにすることができる。樹脂中に混合されたフロック加工コットン繊維、ミルド繊維、又はチョップド繊維などの繊維フィラー混合物が、端部フィッティング１４に適用され、マンドレルＭから端部フィッティング１４への繊維移行を円滑にすることができる。
【００２４】
[0037]
ひとたび端部フィッティング１４が、マンドレルＭの対向する端部の定位置に置かれると、次のステップ１１０は、それぞれの端部フィッティング１４のステム１６の周囲と、マンドレルＭの周囲を繊維トウで巻き付け、繊維が巻き付けられたアセンブリを形成することである。繊維トウは、「プリプレグ」繊維トウであってもよく、その繊維トウは、繊維であらかじめ含浸された熱硬化性樹脂マトリックスであり、硬化のＢステージへと部分的に硬化されて複合繊維トウ材料を提供し、その複合繊維トウ材料は、未硬化の「湿潤した」レイアップ材料に比べて厚みがあり、いくらかべとついている。繊維は、例えば炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、及び／又はセラミック繊維を含んでもよい。熱硬化樹脂は、上昇した温度下で、樹脂分子の架橋結合が樹脂を安定な固体（Ｃステージ）へとその中で変換する不可逆化学反応を受けることによって完全に硬化し、それによって、硬化が、巻き付けられた繊維トウを固体構造の複合材料へと変換する。
【００２５】
[0038]
繊維トウの巻き付けは、旋盤の方法で、マンドレルＭと端部フィッティング１４をそれらの共通の長手方向の軸線Ａの周りに回転させるように作動される通常の機械工具を使用して行うことができ、この間、繊維トウ供給機が軸線方向の前後に往復動して、回転するアセンブリに繊維トウを供給し、繊維トウが回転するアセンブリに取り上げられるにしたがって、所定の巻き付けパターンを実現する。繊維トウの巻き付けステップ１１０が完成すると、マンドレルＭ、端部フィッティング１４、及び巻き付けられた繊維トウ材料を含む、繊維が巻き付けられたアセンブリが形成される。プリプレグ繊維トウが使用されると、巻き付けられた繊維トウ材料は部分的に硬化された（Ｂステージ）状態にある。
【００２６】
[0039]
次のステップ１２０は、繊維トウ材料がオーブン又はオートクレーブ内で硬化され得るように、繊維が巻き付けられたアセンブリを準備することである。準備ステップ１２０は、繊維が巻き付けられたアセンブリを、シュリンクラップテープでシュリンクラップすることを含んでもよい。代替え方法として、アセンブリは真空バッグに収められ、揮発性物質と取り込んだ空気を除去してもよい。
【００２７】
[0040]
ひとたび繊維が巻き付けられたアセンブリが上述したように準備されると、繊維トウ材料は、合成技術分野で既知のように、アセンブリをオーブン又はオートクレーブ内に置くことによって、上昇した温度下で硬化される。硬化の手順は、トルクチューブアセンブリ１０のサイズと構成、及び使用される繊維トウによることになる。硬化ステップは、図１２のブロック１３０に示されている。
【００２８】
[0041]
繊維トウ材料が完全に硬化された後に、アセンブリはオーブン又はオートクレーブから取り出され、ステップ１４０でシュリンクラップ又は真空バッグが取り除かれる。
【００２９】
[0042]
最後に、ステップ１５０で、マンドレルＭを軸線方向のアセンブリの外側へスライドさせて、マンドレルＭが引き抜かれる。残る構造体は、最終形態のトルクチューブアセンブリ１０を備える。
【００３０】
[0043]
図８は、本発明の第２の実施形態に従って形成された複合トルクチューブアセンブリ５０の断面図である。トルクチューブアセンブリ５０は、アセンブリ５０が複数の外部平坦面２４のそれぞれにそれぞれ対応付けられた複数の圧縮インサート３２を更に含み、チューブ１２の端部が圧縮インサート３２の周りに巻き付けられることを除いて、第１の実施形態のトルクチューブアセンブリ１０と同等である。圧縮インサート３２は、繊維補強複合材料の半径方向の内側巻線１２Ａと繊維補強複合材料の半径方向の外側巻線１２Ｂとの間に置かれてもよい。
【００３１】
[0044]
図９に最もよく見られるように、圧縮インサート３２は、それぞれの外側平坦面２４に対向して配置された平坦な底面３４、及び平坦な底面３４の反対側の丸みのある面３６を含む円弧形状を有してもよく、それによって、外側巻線１２Ｂを構成する複合チューブの端部は、鋭いエッジを避ける丸みのある（すなわち円形又は楕円形）外側断面形状を有する。圧縮インサート３２は、ステンレス鋼、セラミック、又はプラスチックなどの圧縮荷重に耐えるのに適した任意の材料で形成されてもよい。圧縮インサート３２が、繊維補強複合材料に使用されるエポキシ樹脂によりよく接着するように、下塗りが圧縮インサート３２に適用されてもよい。圧縮インサート３２は、複合繊維材料が金属製端部フィッティング１４を把持することを助け、それによって、複合チューブ１２と端部フィッティング１４との間のトルク伝達を改善する。
【００３２】
[0045]
上述した第１の実施形態の場合と同様に、グリップ領域２２の外面２４は、平坦面以外であってもよい。例えば、図１０に示す第２の実施形態の変形形態では、グリップ領域２２の外面は凹状の湾曲面２４’’であってもよい。この場合、凹状の外面２４’’に相補的な凸状の湾曲底面３４’を有する、変更された圧縮インサート３２’が使用されてもよい。このような変形形態が使用されて、圧縮インサートの適切な位置決めと収容を容易にしてもよい。
【００３３】
[0046]
第２の実施形態のトルクチューブアセンブリ５０を作製する方法は、繊維トウを巻き付けるステップ１１０が、図１３に示すように、ステップ１１０’の一連の手順によって置
き換えられ、圧縮インサート３２が付け加えられるようにすることを除いて、第１の実施形態のトルクチューブアセンブリ１０を作製するために上述したものと同等である。一連の手順１１０’では、各端部フィッティング１４のステム１６の周りの、及びマンドレルＭの周りの繊維トウの巻き付けは、ステップ１１２で開始され、次にステップ１１４で休止される。次に、ステップ１１６で、圧縮インサート３２が、各端部フィッティング１４のグリップ領域２２の周りに配置される。一連の手順１１０’は、ステップ１１８へと進み、端部フィッティングステム１６及びマンドレルＭの周りの繊維トウの巻き付けが終了する。方法は次に、図１２に示して上述したように、ステップ１２０から１５０へ通して続き、第２の実施形態の完全なトルクチューブアセンブリ５０をもたらす。
【００３４】
[0047]
本発明は、複合繊維チューブ上に金属製の端部フィッティングを取り付ける低コストの方法を提供し、その方法では、オートクレーブ又はオーブン内での単一の硬化ステップが、ひとたびマンドレルが取り除かれると、最終製品を製造する。本発明に従って形成されるトルクチューブアセンブリは、重量、強度、包絡の条件サイズを含む現行の複合トルクチューブアセンブリに適用可能な特有の要求の全てを満たす一方、既知の方法によって作製される複合トルクチューブより安価に製造される。
【００３５】
[0048]
本発明は、トルクチューブ以外に効用を有し、コンプレッション及びテンションロッドアセンブリの作製にも適応可能である。
【００３６】
[0049]
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年6月1日(2020.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合チューブアセンブリを製造する方法であって、前記方法が、
少なくとも１つの端部フィッティングをマンドレル上に配置するステップであって、前記端部フィッティングが、軸線方向に細長いステム、前記ステムの遠位端の伝達カップリング、及び前記伝達カップリングと前記ステムを貫通して前記マンドレルの端部を受容する通路、を含み、前記ステムが、前記ステムの軸線の周りに配置された複数の外面を有するグリップ領域を含み、前記複数の外面のそれぞれは隣り合う２つのエッジで画定され、隣り合う２つの前記エッジの間隔は前記外面の幅を画定する、ステップと、
繊維トウを、前記少なくとも１つの端部フィッティングの前記グリップ領域の周り及び前記マンドレルの周りに巻き付け、繊維が巻き付けられたアセンブリを形成するステップと、
前記繊維トウのいくつかが前記グリップ領域の周りに巻き付けられた後に、前記少なくとも１つの端部フィッティングの前記グリップ領域の周りに複数の圧縮インサートを配置するステップであって、前記圧縮インサートが、前記複数の外面のうちのそれぞれ１つと対向する平坦な底面と、前記平坦な底面の反対側の丸みのある面と、を含む円弧形状を有し、前記圧縮インサートのそれぞれは、前記圧縮インサートが対向する前記外面の前記幅よりも幅が広くない、ステップと、
前記圧縮インサートと前記グリップ領域の周りに、追加の繊維トウを巻き付けるステップであって、前記圧縮インサートの周りに巻き付けられた前記繊維トウが、丸みのある外側断面形状を有する、ステップと、
前記繊維トウを硬化するステップと、
前記マンドレルを取り除くステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
複合チューブアセンブリを製造する方法であって、前記方法が、
少なくとも１つの端部フィッティングをマンドレル上に配置するステップであって、前記端部フィッティングが、軸線方向に細長いステム、前記ステムの遠位端の伝達カップリング、及び前記伝達カップリングと前記ステムを貫通して前記マンドレルの端部を受容する通路、を含み、前記ステムが、前記ステムの軸線の周りに配置された複数の外面を有するグリップ領域を含み、前記複数の外面のそれぞれは隣り合う２つのエッジで画定され、隣り合う２つの前記エッジの間隔は前記外面の幅を画定する、ステップと、
繊維トウを、前記少なくとも１つの端部フィッティングの前記グリップ領域の周り及び前記マンドレルの周りに巻き付け、繊維が巻き付けられたアセンブリを形成するステップと、
前記繊維トウのいくつかが前記グリップ領域の周りに巻き付けられた後に、前記少なくとも１つの端部フィッティングの前記グリップ領域の周りに複数の圧縮インサートを配置するステップであって、前記圧縮インサートが、前記複数の外面のうちのそれぞれ１つと対向する凸状の底面と、前記凸状の底面の反対側の丸みのある面と、を有し、前記圧縮インサートのそれぞれは、前記圧縮インサートが対向する前記外面の前記幅よりも幅が広くない、ステップと、
前記圧縮インサートと前記グリップ領域の周りに、追加の繊維トウを巻き付けるステップであって、前記圧縮インサートの周りに巻き付けられた前記繊維トウが、丸みのある外側断面形状を有する、ステップと、
前記繊維トウを硬化するステップと、
前記マンドレルを取り除くステップと、
を含む、方法。
【請求項３】
前記ステムが前記グリップ領域と前記伝達カップリングとの間にネック領域を更に含み、前記ネック領域が円形の外側断面形状を有し、前記方法が、前記繊維トウが前記伝達カップリングと当接するように、前記少なくとも１つの端部フィッティングの前記ネック領域の周りに前記繊維トウを巻き付けるステップを更に含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の外面が平坦面である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の外面が凸状の湾曲面である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の外面が凹状の湾曲面である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項７】
前記繊維トウがプリプレグ繊維トウである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項８】
前記マンドレルを取り除くステップが、前記マンドレルを前記チューブアセンブリから軸線方向に引き抜くことを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項９】
複合チューブアセンブリであって、
巻き付けられた繊維補強複合材料で形成されたチューブと、
ステムと前記ステムの遠位端の伝達カップリングを含む金属製の端部フィッティングと、を備え、
前記ステムは、複数の外面を有するグリップ領域を含み、前記複数の外面のそれぞれは隣り合う２つのエッジで画定され、隣り合う２つの前記エッジの間隔は前記外面の幅を画定し、
前記チューブの端部が、前記ステムの前記グリップ領域の周りに巻き付けられ、
前記複数の外面のそれぞれにそれぞれ対応付けられた複数の圧縮インサートを更に備え、前記圧縮インサートが、前記複数の外面のうちのそれぞれ１つと対向する平坦な底面と、前記平坦な底面の反対側の丸みのある面と、を含む円弧形状を有し、前記圧縮インサートのそれぞれは、前記圧縮インサートが対向する前記外面の前記幅よりも幅が広くなく、前記チューブの端部が前記圧縮インサートの周りに巻き付けられ、丸みのある外側断面形状を有する、複合チューブアセンブリ。
【請求項１０】
複合チューブアセンブリであって、
巻き付けられた繊維補強複合材料で形成されたチューブと、
ステムと前記ステムの遠位端の伝達カップリングを含む金属製の端部フィッティングと、を備え、
前記ステムは、複数の外面を有するグリップ領域を含み、前記複数の外面のそれぞれは隣り合う２つのエッジで画定され、隣り合う２つの前記エッジの間隔は前記外面の幅を画定し、
前記チューブの端部が、前記ステムの前記グリップ領域の周りに巻き付けられ、
前記複数の外面のそれぞれにそれぞれ対応付けられた複数の圧縮インサートを更に備え、前記圧縮インサートが、前記複数の外面のうちのそれぞれ１つと対向する凸状の底面と、前記凸状の底面の反対側の丸みのある面と、を有し、前記圧縮インサートのそれぞれは、前記圧縮インサートが対向する前記外面の前記幅よりも幅が広くなく、前記チューブの端部が前記圧縮インサートの周りに巻き付けられ、丸みのある外側断面形状を有する、複合チューブアセンブリ。
【請求項１１】
前記圧縮インサートが、前記繊維補強複合材料の半径方向の内側巻線と、前記繊維補強複合材料の半径方向の外側巻線と、の間に位置する、請求項９または１０に記載の複合チューブアセンブリ。
【請求項１２】
前記複数の外面が平坦面である、請求項９または１０に記載の複合チューブアセンブリ。
【請求項１３】
前記複数の外面が凹状の湾曲面である、請求項９または１０に記載の複合チューブアセンブリ。
【請求項１４】
前記ステムが、前記グリップ領域と前記伝達カップリングとの間のネック領域を更に含み、前記ネック領域が円形の外側断面形状を有する、請求項９または１０に記載の複合チューブアセンブリ。
【請求項１５】
前記ネック領域が、前記複数の外面に対して窪んでいる、請求項１４に記載の複合チューブアセンブリ。
【請求項１６】
前記複数の外面が、前記ネック領域に対して窪んでいる、請求項１４に記載の複合チューブアセンブリ。
【請求項１７】
前記チューブの前記端部が、前記ステムの前記グリップ領域及び前記ネック領域の周りに巻き付けられている、請求項１４に記載の複合チューブアセンブリ。
【請求項１８】
前記チューブの前記端部が前記伝達カップリングに当接する、請求項１７に記載の複合チューブアセンブリ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
[0049]
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
複合チューブアセンブリを製造する方法であって、前記方法が、
少なくとも１つの端部フィッティングをマンドレル上に配置するステップであって、前記端部フィッティングが、軸線方向に細長いステム、前記ステムの遠位端の伝達カップリング、及び前記伝達カップリングと前記ステムを貫通して前記マンドレルの端部を受容する通路、を含み、前記ステムが、前記ステムの軸線の周りに配置された複数の外面を有するグリップ領域を含む、ステップと、
繊維トウを、前記少なくとも１つの端部フィッティングの前記グリップ領域の周り及び前記マンドレルの周りに巻き付け、繊維が巻き付けられたアセンブリを形成するステップと、
前記繊維トウを硬化するステップと、
前記マンドレルを取り除くステップと、
を含む、方法。
項目２
前記繊維トウのいくつかが前記グリップ領域の周りに巻き付けられた後に、前記少なくとも１つの端部フィッティングの前記グリップ領域の周りに複数の圧縮インサートを配置するステップと、
前記圧縮インサートと前記グリップ領域の周りに、追加の繊維トウを巻き付けるステップと、を更に含む、項目１に記載の方法。
項目３
前記ステムが前記グリップ領域と前記伝達カップリングとの間にネック領域を更に含み、前記ネック領域が円形の外側断面形状を有し、前記方法が、前記繊維トウが前記伝達カップリングと当接するように、前記少なくとも１つの端部フィッティングの前記ネック領域の周りに前記繊維トウを巻き付けるステップを更に含む、項目２に記載の方法。
項目４
前記複数の外面が平坦面である、項目１に記載の方法。
項目５
前記複数の外面が凸状の湾曲面である、項目１に記載の方法。
項目６
前記複数の外面が凹状の湾曲面である、項目１に記載の方法。
項目７
前記繊維トウがプリプレグ繊維トウである、項目１に記載の方法。
項目８
前記マンドレルを取り除くステップが、前記マンドレルを前記チューブアセンブリから軸線方向に引き抜くことを含む、項目１に記載の方法。
項目９
複合チューブアセンブリであって、
巻き付けられた繊維補強複合材料で形成されたチューブと、
ステムと前記ステムの遠位端の伝達カップリングを含む金属製の端部フィッティングと、
複数の外面を有するグリップ領域を含む前記ステムと、を備え、
前記チューブの端部が、前記ステムの前記グリップ領域の周りに巻き付けられている、複合チューブアセンブリ。
項目１０
前記複数の外面のそれぞれにそれぞれ対応付けられた複数の圧縮インサートを更に備え、前記チューブの端部が前記圧縮インサートの周りに巻き付けられている、項目９に記載の複合チューブアセンブリ。
項目１１
前記圧縮インサートが、前記繊維補強複合材料の半径方向の内側巻線と、前記繊維補強複合材料の半径方向の外側巻線と、の間に位置する、項目１０に記載の複合チューブアセンブリ。
項目１２
前記複数の外面が平坦面である、項目１０に記載の複合チューブアセンブリ。
項目１３
前記圧縮インサートが、前記複数の平坦な外面のうちのそれぞれ１つと対向する平坦な底面と、前記平坦な底面の反対側の丸みのある面と、を含む円弧形状を有し、前記圧縮インサートの周りに巻き付けられた前記チューブの前記端部が、丸みのある外側断面形状を有する、項目１２に記載の複合チューブアセンブリ。
項目１４
前記複数の外面が凹状の湾曲面である、項目１０に記載の複合チューブアセンブリ。
項目１５
前記圧縮インサートが、前記複数の凹状の外面のうちのそれぞれ１つと対向する凸状の底面と、前記凸状の底面の反対側の丸みのある面と、を有し、前記圧縮インサートの周りに巻き付けられた前記チューブの前記端部が、丸みのある外側断面形状を有する、項目１４に記載の複合チューブアセンブリ。
項目１６
前記ステムが、前記グリップ領域と前記伝達カップリングとの間のネック領域を更に含み、前記ネック領域が円形の外側断面形状を有する、項目９に記載の複合チューブアセンブリ。
項目１７
前記ネック領域が、前記複数の外面に対して窪んでいる、項目１６に記載の複合チューブアセンブリ。
項目１８
前記複数の外面が、前記ネック領域に対して窪んでいる、項目１６に記載の複合チューブアセンブリ。
項目１９
前記チューブの前記端部が、前記ステムの前記グリップ領域及び前記ネック領域の周りに巻き付けられている、項目１６に記載の複合チューブアセンブリ。
項目２０
前記チューブの前記端部が前記伝達カップリングに当接する、項目１９に記載の複合チューブアセンブリ。
【外国語明細書】
2020116961000001.pdf