(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リボン（１２８）により形成されるハニカム構造（１１０）であって、
リボン（１２８）が、
第１端部（１３８）と、
第２端部（１４０）と、
隣接するリボン（１２８）と結合するための複数のノード区分（１３２）と、を含み、
リボン（１２８）が折られた状態（１５２）にある時に、リボン（１２８）がハニカム構造（１１０）を形成し、
リボン（１２８）が折られていない状態（１５０）にある時に、第１端部（１３８）の少なくとも一部は第２端部（１４０）の少なくとも一部に対して平行ではなく、
前記ハニカム構造（１１０）は、円筒形状を有しており、
前記複数のノード区分（１３２）の各々の下端部は、前記ハニカム構造（１１０）の円筒形状の軸に平行である、ハニカム構造（１１０）。
【請求項２】
第１表面（１１６）と、
第２表面（１１８）と、をさらに含み、
第１端部（１３８）が第１表面（１１６）の少なくとも一部を形成し、第２端部（１４０）が第２表面（１１８）の少なくとも一部を形成するように、リボン（１２８）は折られ、
第１表面（１１６）の少なくとも一部は第２表面（１１８）の少なくとも一部に対して平行ではない、請求項１に記載のハニカム構造（１１０）。
【請求項３】
リボン（１２８）が折られた状態（１５２）にある時に、第１端部（１３８）が第１の所望の輪郭を有するように構成され、第２端部（１４０）が第２の所望の輪郭を有するように構成される、請求項１又は２に記載のハニカム構造（１１０）。
【請求項４】
第１の所望の輪郭を有する第１端部（１３８）によりハニカム構造（１１０）の第１表面（１１６）の少なくとも一部が形成され、第２の所望の輪郭を有する第２端部（１４０）によりハニカム構造（１１０）の第２表面（１１８）の少なくとも一部が形成されている、請求項３に記載のハニカム構造（１１０）。
【請求項５】
リボン（１２８）は、複数の区分（１３０）をさらに含み、
リボン（１２８）が折られていない状態（１５０）にある時に、複数の区分（１３０）のうちの少なくとも１つの区分の第１区分端部（１３７）は、複数の区分（１３０）の少なくとも１つの他の区分の第２区分端部（１３９）に対して平行ではない、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のハニカム構造（１１０）。
【請求項６】
リボン（１２８）は、
複数の非ノード区分（１３４）をさらに含み、
複数のノード区分（１３２）のうちのノード区分が一つも複数のノード区分（１３２）のうちの別のノード区分と隣接せず、複数の非ノード区分（１３４）のうちの非ノード区分が一つも複数の非ノード区分（１３４）のうちの別の非ノード区分と隣接しないように、複数のノード区分（１３２）と複数の非ノード区分（１３４）がリボン（１２８）に沿って交互に並ぶように構成される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のハニカム構造（１１０）。
【請求項７】
リボン（１２８）は、
リボン（１２８）が折られていない状態（１５０）にある時に、直線及び平行である第１区分端部（１３７）と第２区分端部（１３９）を有する複数のノード区分（１３２）のうちの一ノード区分と、
リボン（１２８）が折られていない状態（１５０）にある時に、曲線であるが平行ではない第１区分端部（１３７）と第２区分端部（１３９）を有する複数の非ノード区分（１３４）のうちの一非ノード区分と、をさらに含む、請求項６に記載のハニカム構造（１１０）。
【請求項８】
複数のセル（１１２）を含むハニカム構造（１１０）を形成する方法であって、
少なくとも１つのリボン（１２８）が折られていない状態（１５０）にある時に、少なくとも１つのリボン（１２８）の第１端部（１３８）の少なくとも一部が、少なくとも１つのリボン（１２８）の第２端部（１４０）の少なくとも一部に対して平行にならないように少なくとも１つのリボン（１２８）の第１端部（１３８）と第２端部（１４０）を成形するステップと、
折られた状態（１５２）にある少なくとも１つのリボン（１２８）を使用して複数のセル（１１２）を少なくとも部分的に形成するステップと、を含み、
複数のセル（１１２）を少なくとも部分的に形成するステップがさらに、
折られた状態（１５２）の少なくとも１つのリボン（１２８）のノード区分を互いに結合させて、複数のセル（１１２）を少なくとも部分的に形成するステップを含み、
前記ハニカム構造（１１０）は、円筒形状であり、
前記ノード区分の各々の下端部は、前記ハニカム構造（１１０）の円筒形状の軸に平行である、方法。
【請求項９】
少なくとも１つのリボン（１２８）のノード区分を少なくとも１つの他のリボンの他のノード区分と結合させて、複数のセル（１１２）を少なくとも部分的に形成するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、参照により本明細書に組み込まれる、「最小限の成形による厚い湾曲したハニカム・コア」と題する２０１１年８月２２日に出願された同時継続出願である米国特許出願第１３／２１４８４８号の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は概してセル構造に関し、具体的には非平面形状を有するセル構造に関するものである。またさらに具体的には、本発明は、セル構造が三次元（３D）形状を有するように折られ結合されるリボンを使用してセル構造を形成する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
本明細書において「ハニカム・コア」、「コア材料」、又は単純に「コア」とも呼ばれるハニカム構造は、通常所望の形状に加工された複数の当接している長方形の、又は六角形のセルからなる。ハニカム構造はしばしば、ハニカム構成の低密度に起因するその高い強度重量比のために、構造支持材として使用される。
【０００４】
ハニカム構造は通常、金属又は紙などの薄い、平坦な基材から製造される。
平坦な基材を細長いストリップ又はリボン状にカットし、半六角形の山と谷の輪郭成形されたストリップの形に折る又は曲げる。例えば、細長いストリップ状の材料に規則的に間隔を空けて折り目をつけることができる。標準の六角形のセルを形成するには、印の線がストリップの端に平行しており、材料を折り目のラインに沿って約６０°の角度で一つの方向に２回、それから反対の方向に２回折り、このように継続的に交互に折る。
【０００５】
この結果できた折られたストラップを次に接着剤、スポット溶接技術、ろう接技術、及び／又はその他周知の結合方法を使用して互いに結合させ、一連の六角形セルを有する構造を形成することにより、平坦な、又は実質的に平面のハニカム構造を形成する。ハニカム構造のセルは通常六角形であるが、ハニカム構造は非六角形の形状を有するセルから形成することも可能である。
【０００６】
構造の平面に対して垂直方向に向いた壁を有するセルを有する実質的に平面の構造で構成される完成したハニカム構造は、ハニカムセルの壁に平行する方向の大きな負荷を支持することができると同時に、セル内部に材料が含まれないため軽量でもあり得る。
【０００７】
多くの応用形態において、非平面のハニカム構造を形成することが望ましい場合がある。
ハニカム構造を特定の非平面形状に加工するために、様々な手順及び装置が開発されてきた。
【０００８】
例えば、非限定的に、湾曲したハニカム構造を形成する現在利用可能な幾つかの方法では、まず予め形成された平坦なハニカム構造から開始し、この平坦なハニカム構造を非平面である所望の形に金型成形する又は成形する。
【０００９】
ある実施例として、ハニカム構造の短角度曲がりから構成される輪郭を作製する一つの方法は、最初に平坦なハニカム・コア材料を製造することからなる。短角度曲がりが所望されるエリアのハニカムセルを変形させる又はつぶすために、平坦なハニカム構造のセルに力を加える。このハニカムセルの変形により、潰されなかったエリアのセルの高さと同様の高さを有するセルを持つ短半径曲がりのエリアを有するハニカム構造ができる。
【００１０】
コア材料を輪郭成形するその他の方法は、予め形成された平坦なハニカム・コア材料を一連のローラに通して、六角形のセルを変形させ、異なる方向に曲げることからなる。コア材料を所望の形に形成するさらに別の方法は、平坦なコア材料から始めて、コア材料を要求される輪郭を有する金型に押し込むことからなる。
【００１１】
前述した全ての手順には、平坦なハニカム構造を所望の形に成形するためにハニカム構造に力を加えることが要求され、これによりハニカム構造に好ましくない応力が掛かることになり得る。さらに、ハニカムセルの壁がもはやコアの表面に対して垂直でないため、コアの強度及び剛性が低下する。
【００１２】
その他の方法では通常、完全にアセンブルされたハニカム・コア材料を曲げる又は折ることを避ける。その代わりこれらの方法ではまず、ストリップの長さに沿って折り目で分割された複数の区分を有する平坦な長方形のストリップを形成する。ストリップを折り目において折って互いに結合させ、ハニカム・コアに追加的な力を加えることなく所望のハニカムの輪郭形状を形成する。
【００１３】
例えば、幾つかの方法では、幾つかのセルの壁が先細のＶ形状の波形である六角形に加工したセルを有するハニカム構造の形成が考えられる。全ての波形端部をハニカム構造の片側に配置し、全ての非波形端部をハニカム構造の反対側に配置することによって、波形の側面は非波形の側面よりも短くなる。これにより、ハニカム構造の曲率半径が変動しやすくなり、湾曲したコア材料ができる。
【００１４】
その他の方法では、折り目の間の区分が一定の形にならないように、ストリップの長さに沿って折り目を配置した長方形のストリップを形成することが考えられる。折り目は、折られた時にストリップの端部全部が全体的に湾曲した構造を形成するように、ストリップに配置される。折られたストリップを互いに接着させれば、完成したコア材料は所望の輪郭を有する。例えば、特許公開広報第５８−２５５３１号及び米国特許第５２７００９５号明細書では、いくつかの折り目がストリップの長さに垂直であり、その他の折り目がストリップの長さに対して斜めであるストリップが開示されている。平坦な、又は折られていない状態では、ストリップの端部は真っ直ぐで長方形を形成している。折られた状態では、斜めの折り目により真っ直ぐな端部を有する折られたストリップができ、折り目の傾斜角度によって決まる全体的に湾曲した構造が形成される。しかしながら、このプロセスは単一形状のみを有するハニカム・コアを製造するのに使用できるため、利用に限りがある。
【００１５】
構造に好ましくない応力を加えず、又は構造の強度及び剛性を低下させずに最小限の形成ステップで多様な形状及び寸法の輪郭成形されたハニカム・コアの形成を可能にすることによって製造コスト及び製造時間の効率を上げる、輪郭成形されたハニカム構造を製造する簡略化された方法が必要である。
【発明の概要】
【００１６】
本発明の一態様において、折られた状態の時にハニカム構造を形成するのに使用するリボンには、第１端部と第２端部が含まれる。リボンが折られていない状態の時は、第１端部の少なくとも一部は第２端部の少なくとも一部に対して平行ではない。
【００１７】
本発明の別の態様において、ハニカム構造は第１面、第２面、少なくとも一つのリボン、及び複数のセルを含む。少なくとも一つのリボンは第１端部及び第２端部を含む。少なくとも一つのリボンが折られた状態にある時は、第１端部は第１面の少なくとも一部を形成する。少なくとも一つのリボンが折られた状態にある時は、第２端部は第２面の少なくとも一部を形成する。少なくとも一つのリボンが折られていない状態にある時は、第１端部の少なくとも一部は第２端部の少なくとも一部に対して平行ではない。複数のセルは、少なくとも一つのリボンによって少なくとも部分的に形成される。
【００１８】
本発明のさらに別の態様では、ハニカム構造は複数のセル、第１面、及び第２面を含む。
複数のセルは、複数のセルのうちの一つのセルの少なくとも２つの閉平行断面が異なったものとなるように構成されている。第１面及び第２面は複数のセルによって形成される。
【００１９】
本発明のまたさらに別の態様では、ハニカム構造に使用するリボンの形成方法が提供されている。リボンの第１端部及び第２端部は、リボンが折られていない状態にある時に、第１端部の少なくとも一部が第２端部の少なくとも一部に対して平行にならないように加工される。
【００２０】
本発明のさらに別の態様では、複数のセルを含むハニカム構造を形成する方法が提供されている。少なくとも一つのリボンの第１端部及び第２端部は、少なくとも一つのリボンが折られていない状態にある時に、少なくとも一つのリボンの第１端部の少なくとも一部が、少なくとも一つのリボンの第２端部の少なくとも一部に対して平行にならないように形成される。複数のセルは、折られた状態の少なくとも一つのリボンを少なくとも部分的に使用して形成される。
【００２１】
本発明の一態様は、リボンが折られた状態にある時にハニカム構造を形成するのに使用するリボンに関するものである。リボンは第１端部及び第２端部を含む。リボンが折られていない状態にあるときは、リボンの第１端部の少なくとも一部は第２端部の少なくとも一部に対して平行ではない。
【００２２】
一例において、ハニカム構造は第１面及び第２面も含む。第１面の少なくとも一部は、第２面の少なくとも一部に対して平行ではない。
【００２３】
ある変形例では、リボンが折られた状態にあるときは、リボンの第１端部は第１の所望の輪郭を有し、リボンの第２端部は第２の所望の輪郭を有する。
【００２４】
ある代替例では、第１の所望の輪郭を有するリボンの第１端部はハニカム構造の第１面の少なくとも一部を形成し、第２の所望の輪郭を有するリボンの第２端部はハニカム構造の第２面の少なくとも一部を形成する。
【００２５】
さらに別の実施例では、リボンはまた複数の区分も含み、リボンが折られていない状態にある時は、複数の区分の少なくとも一つの区分の第１区分端部は、複数の区分の少なくとも一つの他の区分の第２区分端部に対して平行ではない。
【００２６】
さらに別の変形例では、リボンはまた複数のノード区分及び複数の非ノード区分も含む。複数のノード区分と複数の非ノード区分は、複数のノード区分のうちの一つのノード区分が複数のノード区分のうちの他のノード区分と隣接しないように、また、複数の非ノード区分のうちの一つの非ノード区分が複数の非ノード区分の他の非ノード区分と隣接しないように、リボンに沿って交互に並ぶように構成されている。
【００２７】
さらに別の代替例では、リボンが折られていない状態にある時に直線で平行である第１区分端部及び第２区分端部を有する複数のノード区分のうちの一つのノード区分も含み、リボンが折られていない状態にある時は、湾曲し平行でない第１区分端部及び第２区分端部を有する複数の非ノード区分のうちの一つの非ノード区分を含む。
【００２８】
さらに別の実施例では、リボンは折られており、リボンの複数のノード区分の少なくとも一部は互いに結合し、ハニカム構造の複数のセルを形成している。
【００２９】
さらに別の変形例では、リボンは複数の区分も含み、複数の区分のうちの少なくとも一つの区分は、第１曲率半径を含む第１区分端部と、第２曲率半径を含む第２区分端部を含み、第１曲率半径と第２曲率半径は異なっている。
【００３０】
さらに別の代替例では、リボンは複数の区分も含み、複数の区分の少なくとも一つの区分は、少なくとも一つの区分端部に沿って変化する曲率半径を有する少なくとも一つの区分端部を含む。
【００３１】
またさらに別の実施例では、ハニカム構造は複数のセルも含み、リボンは別のリボンと結合して複数のセルの少なくとも一部を形成する。
【００３２】
またさらに別の変形例では、リボンは折られ相互に結合されて所望の三次元形状を有するハニカム構造を形成する複数のリボンの内の一つである。
【００３３】
本発明の別の態様は、第１面、第２面、少なくとも一つのリボン、及び少なくとも一つのリボンによって少なくとも部分的に形成された複数のセルを含むハニカム構造に関するものである。少なくとも一つのリボンは、少なくとも一つのリボンが折られた状態にある時に第１面の少なくとも一部を形成する第１端部と、少なくとも一つのリボンが折られた状態にある時に第２面の少なくとも一部を形成する第２端部とを含む。
【００３４】
少なくとも一つのリボンが折られていない状態にある時は、第１端部の少なくとも一部は第２端部の少なくとも一部に対して平行ではない。
【００３５】
ある実施例では、少なくとも一つのリボンは複数の区分も含む。少なくとも一つのリボンが折られていない状態にある時は、複数の区分のうちの少なくとも一つの区分の第１区分端部は複数の区分のうちの少なくとも一つの他の区分の第２区分端部に対して平行ではない。
【００３６】
ある変形例では、少なくとも一つのリボンは複数の区分も含む。複数の区分のうちの少なくとも一つの区分は、第１曲率半径を有する第１区分端部と、第２曲率半径を有する第２区分端部を含み、第１曲率半径と第２曲率半径は異なっている。
【００３７】
ある代替例では、少なくとも一つのリボンはまた複数のノード区分と複数の非ノード区分も含む。複数のノード区分と複数の非ノード区分は、複数のノード区分のうちの一つのノード区分が複数のノード区分のうちの他のノード区分と隣接しないように、また複数の非ノード区分のうちの一つの非ノード区分が複数の非ノード区分のうちの他の非ノード区分と隣接しないように、少なくとも一つのリボンに沿って交互に並ぶように構成されている。
【００３８】
本発明のさらに別の態様は、複数のセルのうちの一つのセルの少なくとも２つの閉平行断面が異なったものとなるように構成された複数のセルと、複数のセルで形成された第１面と、複数のセルで形成された第２面を含むハニカム構造に関するものである。
【００３９】
ある実施例では、セルの少なくとも２つの閉平行断面の周囲長は異なっている。
【００４０】
ある変形例では、セルの少なくとも２つの閉平行断面の面積は異なっている。
【００４１】
ある代替例では、セルを通る中央軸に対して垂直であるセルの少なくとも２つの平行断面の形状は異なっている。本発明にさらに別の態様は、ハニカム構造で使用するリボンを形成する方法に関し、このリボンには第１端部及び第２端部が含まれる。この方法には、リボンの第１端部を加工し、リボンの第２端部を加工することが含まれる。リボンが折られていない状態にある時は、リボンの第１端部の少なくとも一部はリボンの第２端部の少なくとも一部に対して平行ではない。
【００４２】
ある実施例において、この方法には、リボンを折って、リボンの折られていない状態を折られた状態に変化させることも含まれる。リボンが折られた状態にある時は、リボンの第１端部は第１の所望の輪郭を有し、リボンの第２端部は第２の所望の輪郭を有する。
【００４３】
ある変形例では、本方法にはまたハニカム構造の形成に使用するリボンの位置決めも含まれる。リボンの第１端部は第１の所望の輪郭を有し、ハニカム構造の第１面の一部を形成する。第２端部は第２の所望の輪郭を有し、ハニカム構造の第２面の一部を形成する。
【００４４】
本発明のまたさらに別の態様は、複数のセルを含むハニカム構造を形成する方法に関するものである。本方法には、少なくとも一つのリボンが折られていない状態にある時に、少なくとも一つのリボンの第１端部の少なくとも一部が、少なくとも一つのリボンの第２端部の少なくとも一部に対して平行にならないように、少なくとも一つのリボンの第１端部及び第２端部を加工し、折られた状態の少なくとも一つのリボンを使用して複数のセルを少なくとも部分的に形成することが含まれる。
【００４５】
ある実施例において、複数のセルを少なくとも部分的に形成するステップは、少なくとも一つのリボンを折って、少なくとも一つのリボンの折られていない状態を折られた状態に変化させることが含まれる。
【００４６】
ある変形例では、複数のセルを少なくとも部分的に形成するステップは、折られた状態の少なくとも一つのリボンのノード区分を互いに結合させて、複数のセルを少なくとも部分的に形成することが含まれる。
【００４７】
ある代替例では、請求項２６の方法にはまた、少なくとも一つのリボンのノード区分を少なくとも一つの他のリボンの他のノード区分と互いに結合させて、複数のセルを少なくとも部分的に形成することも含まれる。
【００４８】
上述した本明細書で用いられる用語「実施例」、「変形例」、「代替例」は交互に用いられる。
【００４９】
一以上の様々な実施例によって個別に、又は組み合わせて説明した様々な態様における本発明のこれらの特徴及び利点、またその他の特徴及び利点は、次の説明、添付の図面、及び添付の請求項を考慮した後に明示される。図面は単に例示的な性質を有するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００５０】
ここで本発明の様々な態様を、添付した図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は本発明の態様に従って製造環境をブロック図の形式で示したものである。
【図２】図２は、本発明の態様に従って例示的なハニカム・コアを示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の態様に従ってハニカム・コアを製造する方法のステップを示したものである。
【図４】図４は、本発明の態様に従ってハニカム・コアのセルの形状を決定する方法の第１態様において使用されるステップを示したものである。
【図５】本発明の態様に従って、ハニカム・コアのセルの形状を決定する様子を示したものである。
【図６】図６は、本発明の態様に従って、ハニカム・コアを作製するのに使用するリボンの形状を決定する方法の第１実施形態で使用するステップを示したものである。
【図７】図７は本発明の態様に従って、ハニカム・コアを作製するのに使用するリボンの形状を決定する様子を示したものである。
【図８】図８は本発明の態様に従って、ハニカム・コアを作製するのに使用するリボンの区分の形状を決定する様子を示したものである。
【図９】図９は本発明の態様に従って、ハニカム・コアを作製するのに使用する平坦なリボンの形状を構成する幾何学的形状を示したものである。
【図１０】図１０は本発明の態様に従って、ハニカム・コアを作製するために互いに結合された複数のリボンを示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の態様による航空機を示したものである。
【図１２】図１２は、本発明の態様に従ってハニカム構造を示す上面図である。
【図１３】図１３は、本発明の態様に従って複数のセル列のうちの一つのセル列の一部を示す上面図である。
【図１４】図１４は本発明の態様に従ってセル列の一部を示す上面図である。
【図１５】図１５は本発明の態様に従ってセル列の一部を示す上面図である。
【図１６】図１６は本発明の態様に従ってセル列の一部を示す上面図である。
【図１７】図１７は本発明の態様に従って複合リボンによって形成された例示的なハニカム構造を示す概略図である。
【図１８】図１８は本発明の態様に従って単一のリボンによって形成されたハニカム構造を示す概略図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは本発明の態様に従ってハニカム構造の可能な形状を示す表である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは本発明の態様に従ってハニカム構造の可能な形状を示す表である。
【図２０】図２０は本発明の態様に従ってハニカム構造を形成するプロセスをフロー図の形態で示したものである。
【図２１】図２１は本発明の態様に従ってハニカム構造を作製するのに使用するリボンを形成するプロセスをフロー図の形態で示したものである。
【００５２】
ここで図面を参照する。同じ要素には同じ参照番号が振られている。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
下記の開示内容では、所望の形状を有する少なくとも部分的に湾曲したハニカム・コアを製造するために好ましいリボンの幾何学的形状を決定する方法を含む、最小限の成形ステップ及びストレスを伴う、複数のリボンから所望の幾何学的形状寸法を有する湾曲したハニカム・コアを製造する改良型の方法及び材料を説明する。当業者には当然のことであるが、本明細書に開示された方法及び材料の原理を適用して、多様な幾何学的形状のリボン及び、したがって多様な幾何学的形状寸法を有するハニカム・コア構造を形成することができる。
【００５４】
本明細書で使用する「幾何学的形状」または「複数の幾何学的形状」または「幾何学的」という用語は、リボンを指す時にはリボンの形状及び寸法、リボンの折り目の配置、及びリボン端部の構造（例：直線端部または曲線端部）を意味し、ハニカム・コアを指す時には、コアの形状及び寸法、コア内部のセルの形状及び寸法、及びコアの（例：湾曲した及び／又は平面の）内表面及び外表面の形状及び寸法、及びコアの軸の方向を意味する。
【００５５】
たとえば、非限定的に、本明細書に開示した原理を適用して、例えば任意の曲率を有する円筒の任意の動径部分（半円断面を有する「半円筒」管等）または全体を含む湾曲した幾何学的形状寸法を有するハニカム・コアを形成することができる。一般的に、円筒形状には中央軸、外表面及び内表面があり、これらを総じて厚さが確定する。円筒上の厚さ及び軸はいずれも部位ごとに変化しうる。つまり、円筒形状の軸の曲率はその長さに沿って変化し、円筒形状の厚さも変化しうる。
【００５６】
円筒の軸に対して平行な平面で切り取った円筒の断面形状も軸の長さに沿って変化してよく、偏心度、半径及びその他のパラメータも変化しうる。したがって、本明細書で使用する「円筒」または「円筒形状の」という用語は、直線軸及び一定の円形断面を有する標準の円筒に限定するものではなく、例えば曲線レードーム、円錐形、またはその他の円筒形状を含む直線軸または曲線軸を囲む可変の断面を有する多様な任意の管状幾何学的形状を指す場合がある。「円筒」または「円筒形状の」及び「管」または「管状の」という用語は本明細書全体で交互に用いる場合がある。当然ながら、上記ハニカム・コアの幾何学的形状、組成、及び構成の変更は、本開示内容の教示に従い用途によって適合させることができる。
【００５７】
ここで図面、特に図1を参照すると、本発明の態様に従って製造環境がブロック図の形式で示されている。図１に示す製造環境１００は、サンドウィッチ型構造１０２を製造できる一環境の例であってよい。
【００５８】
図示したように、サンドウィッチ型構造１０２は、第１外板１０４、第２外板１０６、及びコア１０８を含むことができる。コア１０８は第１外板１０４と第２外板１０６の間に位置していてよい。具体的には、サンドウィッチ型構造１０２は、第１外板１０４と第２外板１０６の間にコア１０８を挟むように第１外板１０４と第２外板１０６をコア１０８に取り付けることによって製造することができる。ある実施例では、サンドウィッチ型構造１０２はサンドウィッチ型複合構造１０５の形態であってよい。
【００５９】
これらの例示的な実施例では、コア１０８はハニカム構造１１０を使用して実装しうる。本明細書で使用するハニカム構造１１０は、薄い垂直壁を有する空洞セルのアレイを含む。ある実施例では、これらの垂直壁は第１外板１０４と第２外板１０６に対して実質的に垂直である。
【００６０】
例えば、ハニカム構造１１０は複数のセル１１２を含むことができる。ある場合には、セル１１２は複数のセル列１１３に組織化することができる。各セル１１２は円柱状であってよく、例えば非限定的に、六角形、長方形、正方形、八角形、五角形、三角形、円形、楕円形、またはその他何らかのタイプの形状のうちの一つから選択される形状を有することができる。ある場合には、各セル１１２は上述した形状のうちの一つの形状に類似の形状を有することができる。
【００６１】
セル列１１３は、隣接した列が互いに実質的に平行に並ぶように配置することができる。
実装形態によっては、セル列１１３はハニカム構造１１０全体の形状に対して、いかなる方向に配置してもよい。例えば、セル列１１３は、ハニカム構造１１０の垂直軸に対し平行に、垂直にまたはある角度をなして方向付けすることができる。
【００６２】
これらの実施例では、ハニカム構造１１０は、ハニカム構造１１０が所望の三次元（３Ｄ）形状１１４を有するように形成される。ある実施例では、所望の三次元形状１１４は例えば非限定的に、データベース１１７に記憶された一組の形状１１５から選択することができる。本明細書で使用している「一組の」のアイテムは、一又は複数のアイテムを意味する。このことから、一組の形状は一又は複数の形状であってよい。
【００６３】
データベース１１７から選択された形状は、第１表面形状１２０と第２表面形状１２２によって形成された三次元形状であってよい。第１表面形状１２０は例えば外側表面形状であってよく、第２表面形状１２２は例えば内側表面形状であってよい。これらの実施例では、第１表面形状１２０の少なくとも一部は、第２表面形状１２２の少なくとも一部に対して平行ではない。例えば非限定的に、所望の三次元形状１１４は円筒状管の形状、レードーム状、半球状、プリズム状、Ｕ字状、ドーナッツ状、曲線形、円錐形、またはその他何らかの種類の形状であってよい。
【００６４】
サンドウィッチ型複合構造１０５のハニカム構造１１０は第１面１１６と第２面１１８を有する。これら２つの面は不連続面である。つまり、ハニカム構造１１０を形成しているセル１１２のどちらの端も空洞であるため、第１面１１６と第２面１１８は固体面でなくともよい。ハニカム構造１１０は所望の三次元形状１１４を有するように形成され、これにより第１面１１６は第１面形状１２０を有し、第２面１１８は第２面形状１２２を有する。この結果、ハニカム構造１１０の第１面１１６の少なくとも一部は、ハニカム構造１１０の第２面１１８の少なくとも一部に対して平行ではない。
【００６５】
これらの実施例では、ハニカム構造１１０は複数のリボン１２６によって形成される。これらのリボンは一又は複数の異なる種類の結合法を用いて互いに結合される。リボン１２６を結合するのに使用できる異なる種類の結合法は非限定的に、溶接、ろう付け、接着、硬化、及び／又はその他の種類のプロセスを含むことができる。
【００６６】
リボン１２６は、各リボン１２６がハニカム構造１１０の特定位置及び向きを有するように、所定の順番で結合させることができる。これらの実施例では、リボン１２６が互いに相対的に位置づけされ結合されると、リボン１２６は所望の三次元形状１１４を有するハニカム構造１１０を形成する。具体的には、リボン１２６を互いに結合してハニカム構造１１０を形成すると、このハニカム構造１１０は所望の三次元形状１１４を得るための追加の成形作業を要することなく、この所望の形状を得ることができる。
【００６７】
これらの実施例において、各リボン１２６は、ハニカム構造１１０内部のそのリボンの指定位置に基づいた幾何学的形状を有するように製造される。
【００６８】
例えば、リボン１２８はハニカム構造１１０内部の指定位置１２９を有するように構成可能である。指定位置１２９は、ハニカム構造１１０のその他のリボンに対するリボン１２８の位置及び／又はリボン１２８の向きの両方を含むことができる。
【００６９】
その他のリボンに対するリボン１２８の位置は、ハニカム構造１１０内部のリボン１２８の両側のリボンの数によって決めることができる。例えば、各リボン１２６はリボン１２６に対して整然とした順序の定位を有することができる。リボン１２８の位置は、この整然とした順序内のリボン１２８の定位であってよい。
【００７０】
リボン１２８の向きは、所望の三次元形状１１４に対して確定することができる。例えば限定しないが、所望の三次元形状１１４が円筒管の形状である場合、リボン１２８の向きは円筒形状の縦方向の中央軸に対する向きとして説明することができる。これらの実施例では、すべてのリボン１２６が同じ向きを有する。
【００７１】
リボン１２８はハニカム構造１１０内においては折られた状態１５２である。リボン１２８は、リボン１２８に沿っておおむね横方向に配置された折り目１３６に沿って折ることができ、これによりリボン１２８の折られていない状態１５０から折られた状態１５２への変化が容易になる。ある場合には、これらの折り目１３６は仮想の折り目又は概念上の折り目であってよい。その他の場合には、これらの折り目１３６は例えばインク、色、ミシン目、及び／又はその他何らかの種類のマーキングを使用して、リボン１２８に印づけすることができる。
【００７２】
折られていない状態１５０では、リボン１２８は平面である。すなわち、リボン１２８は折られていない状態１５０で平らに置かれている。リボン１２８は、ハニカム構造１１０内のリボン１２８の指定位置１２９と、リボン１２８が折られる方法に基づき、予め選択された幾何学的形状で折られていない状態１５０で製造される。
【００７３】
図示したように、リボン１２８は第１端部１３８と第２端部１４０を有する。リボン１２８の第１端部１３８と第２端部１４０は、リボン１２８が折られていない状態１５０にある時に、第１端部１３８の少なくとも一部が第２端部１４０の少なくとも一部に対して平行にならないように加工される。具体的には、リボンが折られた状態１５２にある時に、第１端部１３８は第１の所望の輪郭を有することができ、第２端部１４０は第２の所望の輪郭を有することができる。第１の所望の輪郭と第２の所望の輪郭の少なくとも一つは対応する端部全体に沿って直線でなくてもよい。
【００７４】
これらの実施例では、リボン１２８は複数の区分１３０を含む。これらの区分１３０は、リボン１２８に沿っておおむね横方向に配置された折り目１３６によっておおむね画定する又は分離することができる。
【００７５】
リボン１２８の区分１３０には、第１区分端部１３１と第２区分端部１３３がある。第１区分端部１３１と第２区分端部１３３は、リボン１２８が折られていない状態１５０にある時に、特定の幾何学的形状を有するように加工される。例えば、区分１３０のうちの少なくとも一つの区分の第１区分端部は、リボン１２８が折られていない状態１４８にある時は、区分１３０のうちのその他の区分の少なくとも一つの第２区分端部に対して平行ではない。
【００７６】
ある実施例では、区分１３５は第１区分端部１３７と第２区分端部１３９を有する。第１区分端部１３７の少なくとも一部は、第２区分端部１３９の少なくとも一部に対して平行でなくてよい。ある場合には、第１区分端部１３７の少なくとも一部及び／又は第２区分端部１３９の少なくとも一部は、別のリボンの区分の別の第２区分端部の少なくとも一部及び／又は別の第１区分端部の少なくとも一部それぞれに対して平行でなくてよい。
【００７７】
加えて、リボン１２８の区分１３０の少なくとも一区分は、第１曲率半径を有する第１区分端部と、第２曲率半径を有する第２区分端部を有していてよく、第１曲率半径と第２曲率半径は同じである、又は異なる。ある実施例において、リボン１２８の区分１３０の少なくとも一区分は、区分端部の長さに沿って曲率半径が変化する少なくとも一つの区分端部を有していてよい。
【００７８】
ある実施例では、リボン１２８の区分１３０は複数のノード区分１３２と複数の非ノード区分１３４を含む。これらの実施例では、ノード区分１３２と非ノード区分１３４は、リボン１２８において同じ種類の区分が２つ相互に隣接しないように交互に並んでいてよい。
【００７９】
例えばノード区分１３２の一つ等の、本明細書で使用するリボンの「ノード区分」とは、別のリボンの対応するノード区分と結合するリボンの区分である。すなわち、リボンのノード区分は、別のリボンがノード区分の側面と接触し、このノード区分の側面でリボンに結合することができるように構成されている。
【００８０】
本明細書で使用する、例えば非ノード区分１３４の一つ等のリボンの「非ノード区分」とは、別のリボンのいかなる区分とも接触しないリボンの区分であってよい。すなわち、リボンの非ノード区分は、別のリボンがこのリボンと結合した時に非ノード区分の両側が露出したままであるように構成される。
【００８１】
ある実施例では、ノード区分１３２のうちのあるノード区分の第１区分端部と第２区分端部は、リボン１２８が折られていない状態１５０にある時に少なくとも部分的に直線であってよい。さらに、非ノード区分１３４のある非ノード区分の第１区分端部と第２区分端部は、リボン１２８が折られていない状態１５０にある時に、少なくとも部分的に湾曲しており、互いに対して平行ではない。
【００８２】
例えば、ノード区分１３２のあるノード区分の第１区分端部と第２区分端部は、リボン１２８が折られていない状態１５０にある時は直線で平行であってよい。さらに、非ノード区分１３４のうちの一つの非ノード区分の第１区分端部及び第２区分端部は、リボン１２８が折られていない状態１５０にある時は湾曲しており、平行でなくてよい。
【００８３】
この実施例では、ノード区分は長方形であってよく、非ノード区分は台形の形状であってよい。具体的には、非ノード区分は湾曲した台形の形状であってよい。
【００８４】
この実施例においてリボン１２８が折られた状態１５２に折られた時に、ノード区分１３２の第１区分端部の少なくとも一部は互いに実質的に平行であってよく、非ノード区分１３４の第１区分端部の少なくとも一部はノード区分１３２の第１区分端部に対して角度をなしている及び／又は湾曲していてよい。
【００８５】
さらに、リボン１２８が折られた状態１５２にある時に、リボン１２８の第１端部１３８と第２端部１４０は、ハニカム構造１１０内のリボン１２８の指定位置１２９に対応する第１表面形状１２０と第２表面形状１２２の一部にそれぞれ実質的に一致しうる。
具体的には、第１端部１３８は第１面形状１２０に沿った曲線又は別の幾何学的特徴に実質的に一致していてよく、第２端部１４０は第２表面形状１２２に沿った曲線又は別の幾何学的特徴に実質的に一致していてよい。
【００８６】
第１表面形状１２０に沿った曲線は、曲線の長さに沿って一以上の異なる曲率半径を有していて良い。同様に、第２表面形状１２２に沿った曲線は、曲線の長さに沿って一以上の異なる曲率半径を有していて良い。つまり、リボン１２８の第１端部１３８及び／又は第２端部１４０は、これらの端部の長さに沿って一以上の異なる曲率半径を有していて良い。異なる曲率半径は、ゼロを上回る値から無限大の値までのレンジを有していてよい。第１端部１３８と第２端部１４０のうちの一つの一部の曲率半径が無限大である時は、この一部分はまっすぐ又は直線であってよい。
【００８７】
このように、ハニカム構造１１０を作製するのに使用するリボン１２６は、多様な異なるやり方で実装することができる。ある実施例では、各リボン１２６は、全てのリボン１２６が折られていない状態１５０で同じ幾何学的形状を有するように、上述したリボン１２８と同様のやり方で実装することができる。各リボン１２６が同じ幾何学的形状を有することにより、リボン１２６が異なる幾何学的形状を有する時と比較してさらに迅速にさらに容易にリボン１２６を製造することが可能になる。さらに、全てのリボン１２６が同じ幾何学的形状を有する時、さらに迅速にそして容易にリボン１２６をアセンブルしてハニカム構造１１０を形成することができる。
【００８８】
しかしながら、ある実施例では、リボン１２６の一部は上述したリボン１２８と同じ幾何学的形状を有していてよく、リボン１２６の別の部分は異なる幾何学的形状を有していてよい。その他の実施例では、異なる幾何学的形状を有する各リボン１２６を製造することができる。
【００８９】
上述したリボン１２８は折られた状態１５２にある時に、対応する折られた状態にある少なくとも一つの別のリボンと結合して、ハニカム構造１１０を構成するセル１１２の少なくとも一部を形成することができる。例えば、リボン１２８が折られた状態１５２にある時に、リボン１２８の片側を、対応する折られた状態のリボン１２６の別のリボンと結合してセル列１１３の一つを形成することができる。これらのリボンの非ノード区分によりセル列のセル壁が形成されうる。
【００９０】
これらの実施例では、セル１１２は、セル１１２の少なくとも一つのセルの少なくとも２つの閉平行断面が異なるものとなるように構成することができる。本明細書で使用するセルの「閉断面」とは、セルの壁でできた閉境界線を有するセルの断面である。ある実施例では、セルの閉平行断面は、セルの中央軸に対して垂直の断面であってよい。これらの閉平行断面は、異なる寸法、異なる形状、及び／又はその他の種類の違いを有することによって互いに異なっていてよい。
【００９１】
例えば、ある場合には、セルの少なくとも２つの閉平行断面が異なる周囲長を有していてよい。本明細書で使用する断面の「周囲長」とは、その断面の境界線の長さである。さらに、その他の場合では、セルの少なくとも２つの閉平行断面の面積は異なっていてよい。本明細書で使用する断面の「面積」とは、断面の境界線内の面積である。ある実施例では、セルの中央軸に対して垂直のセルの少なくとも２つの平行断面の形状は異なっていてよい。
【００９２】
言うまでもなく、その他の実施例では、上述したリボン１２８はハニカム構造１１０を形成するのに使用する唯一のリボンであってよい。例えば、リボン１２８が折られた状態１５２にある時に、リボン１２８によりハニカム構造１１０全体を形成することができる。リボン１２８は何度も一方向に沿って折り、巻きつけ、そしてまた反対方向に沿って折りハニカム構造１１０を形成することができる。リボン１２８を折り、巻きつけると、リボン１２８のノード区分１３２が互いに接合されて、ハニカム構造１１０のセル１１２が作製される。
【００９３】
ハニカム構造１１０の形成に必要な幾何学的形状を有する単一のリボンの製造は、カットし互いに接合する必要がある複合リボンの製造よりも消費時間が少なく、及び／又はより簡単であり得る。例えば、複合リボンを使用すると、異なるリボンを折り、結合してハニカム構造１１０を形成する間、特に異なる幾何学的形状を有するリボンではリボンを把握するのにさらなる労力と時間が必要とされうる。
【００９４】
これらの実施例では、ハニカム構造１１０を形成するのに使用する異なるリボン１２６は、任意の数の異なる材料からなるものであってよい。ある場合には、リボン１２６はすべて同じ種類の材料、又は材料の組み合わせからなるものであってよい。その他の場合では、異なるリボンは異なる種類の材料及び／又は材料の組み合わせからなるものであってよい。リボン１２６は例えば非限定的に、金属、金属合金、セラミック材料、プラスチック材料、複合材料、炭素繊維強化プラスチック材料、非金属繊維強化プラスチック材料、アルミニウム、チタン、及び／又はその他の種類の材料からなるものであってよい。ある場合には、一以上のリボン１２６は同じ及び／又は異なる材料の層からなるものであってよい。
【００９５】
図１の製造環境１００の図は、物理的または技術的な限定を表すことを意味するものではなく、例示的な実施形態が実行可能である。図示したコンポーネントに加えて又は代えて、他のコンポーネントを使用することができる。幾つかのコンポーネントは不必要になることもある。また、ブロックは、幾つかの機能的なコンポーネントを示すために提示されている。例示的な実施形態で実装される場合、一又は複数のこれらのブロックは結合されること、分割されること、又は異なるブロックに結合及び分割されることがありうる。
【００９６】
ここで図１のハニカム構造１１０を実装できるある方法を示す図２〜１０を参照する。図２〜１０においては、六角形のセルでできたハニカム構造の実施例を説明する。
【００９７】
ここで、本発明の態様によるコアを示す図２に注目する。図２において、コア２００は図１のコア１０８の一実装形態の一例であってよい。コア２００はこれらの実施例ではハニカム・コアであってよい。つまり、コア２００は、図１のハニカム構造１１０等のハニカム構造を使用して実装可能である。
【００９８】
説明をわかりやすくするために、まっすぐな軸２０４と厚さ２１２を有する標準の円筒形状のコア２００を示す。コア２００は、隣り合わせに結合した一連の折られたリボン２０５を含む。リボン２０５は、折られて互いに結合した時にコアの外表面からコアの内表面まで延び、厚さ２１２を有する一連の当接した六角形に加工されたセル２０２を含む所望の湾曲したハニカムの幾何学的形状を形成するように正確に加工されている。十分な数のリボン２０５をこの手法で結合することによって、所望の曲率を有する円筒状の幾何学的形状の全ての部分を形成することができる。
【００９９】
当接セル２０２は各々ノード壁及び非ノード壁を含む複数の壁と、それぞれコア２００の外表面及び内表面に対応する上下の六角形の面を含む。ノード壁２１４とは、図１０に示すように２つの隣接したリボン２０５が互いに結合する面となる壁である。非ノード壁２１６はセル２０２を含むその他全ての壁である。後に説明するように、ノード壁２１４は上面から下面へ内向きに先細になっているため、上面の面積は下面の面積よりも大きく、各セル２０２は先細のくさび形状を有する。平坦なハニカム・コアにより強い力を加えることが要求されうる、平坦なハニカム・コアから湾曲したハニカム・コアを作製する方法とは異なり、本明細書で提供されている方法及び材料により、強い力を印加することなく、最小限の成形で所望の曲率を有するハニカム・コアの製造が可能になる。
【０１００】
図１に示す標準の円筒ハニカム・コアを形成するのに使用できるリボンの幾何学的形状の特例の拡大図を図９に示す。リボン９００は折られていない、または平坦な状態にある。円筒が標準型であるため、リボン９００の幾何学的形状も標準である  −  リボン９００は連続する一連の長方形区分８０４からなり、この後に台形区分８０２が続く。しかし当然ながら、非標準コアの幾何学的形状に対し、リボンの幾何学的形状は必ずしも標準ではない。したがって、非標準的に加工されたハニカム・コアに対しては、リボンは相互に異なる形状を有する一連の区分を含むことができる。本明細書で使用する「区分」という用語は、リボンからなる例えば長方形８０４及び台形８０２等の個別の形状を指すものである。長方形区分８０４において、上下の端部はまっすぐであり、区分の側面端部を形成する折り目に対して垂直である。台形区分８０２において、上下の端部は湾曲して完成したハニカム・コアの内表面及び外表面の曲率に整合するまたは一致する。
【０１０１】
上述したように、これらの区分形状は、ハニカム・コアの所望の幾何学的形状によって変化しうる。言うまでもないが、リボンの幾何学的形状はこれらの区分の形状によって確定する。例えば、図９のリボン９００の幾何学的形状は、確定した形状を有する長方形区分が確定した形状を有する台形区分に結合する、及びその他の事実によって確定する。この区分形状の特定の組み合わせの結果、リボンが平坦な又は折られていない状態にある時にリボンの端部が全体的にリボンの長さに沿って「湾曲している」。しかしながら、この湾曲が必ずしも本発明の原理に従って使用できるすべてのリボンの幾何学的形状に含まれるわけではない。折られた場合はしかしながら、折られたリボンの端部はまっすぐである。
【０１０２】
リボン９００の幾何学的形状は、ハニカム・コア２００の幾何学的形状によって確定されるのに加えて、セル２０２の形状によっても確定される。図２において、これらのセルは細長い先細の六角形のセルである。これらのセルの形状が決定した後で、セルの形状に基づいてリボンの幾何学的形状を決定することが好ましい。これを下記の図４及び５、及び図６〜９に関してさらに詳しく説明する。図９は、リボンの幾何学的形状を決定する一つの好ましい方法を開示するものである。
【０１０３】
本発明の原理にしたがって形成された異なる幾何学的形状を有するリボンに共通の特徴は、リボンの各区分の端部が、リボンによって形成されるハニカム・コアの一部の形状とぴったり一致する、またはほぼ等しく一致するように構成されているということである。
図９に示す例示的なリボン９００の端部８１８は湾曲している。標準の円筒内に組み込まれた折られたリボンの一部の拡大図を示す図８に示すように、このリボン９００を折った時に、端部８１８はリボンによって形成されるハニカム・コアの外表面の一部の曲率と一致する。この曲率は楕円８２４によって表される。図示したように、端部８１８は、端部８１８の方向において円筒状の面の曲率を示すこの楕円８２４の曲率と一致する。また図示したように、湾曲せずまっすぐである端部８１６は、端部８１６によって形成されるハニカム・コアの外表面の一部の形状と一致する。端部８１６は円筒軸に対して平行であるため、また円筒面がその方向に単純に直線であるために、この直線と「一致する」端部８１６は湾曲していない。リボン、端部及び区分の幾何学的形状を決定する方法の詳細説明を下記に開示する。
【０１０４】
本明細書で説明する様々な物体の形状は、幾何学的原理を使用して決定することができる。幾何学的な決定のいくつかは、数学の基本原理を使用して行うことができる。しかしながら、複雑な形状においては数学の基本原理を使用可能であるが、数値法を使用して上記物体の形状を決定する方がより実際的と考えられる。複雑な幾何学的形状寸法を決定する数値法を使用するための最も強力なツールの一つは３Ｄ  ＣＡＤソフトであり、本明細書で提供されるいくつかの開示内容においては上記ソフトウェア上で行われる操作を参照する。本明細書で開示される幾何学的形状の決定を行うタスクには、上記操作またはその同等の操作を行うことができる実質的にすべての３Ｄ  ＣＡＤソフトウェアのパッケージが好適であるはずである。そのソフトウェア・パッケージの一つが、フランス、ヴェリジー＝ヴィラクブレーのダッソーシステムズ社のＣＡＴＩＡである。
【０１０５】
ここで、実施形態に従って所望の湾曲した幾何学的形状を有するハニカム・コアを製造する手順を示す図３〜１０を参照する。図３〜１０に記載するプロセスは、図２のハニカム・コア２００等のコアを所望の湾曲した幾何学的形状に形成することができる一実施例であってよい。
【０１０６】
ここで、本発明の態様に従ってハニカム・コアを形成する一般的なプロセスをフロー図の形態で示す図３に注目する。このプロセスは、数学的に、またはコンピュータモデルを使って表すことができる様々な幾何学的形状寸法を参照する。
【０１０７】
ステップ３００において、構成するハニカム・コアの外表面及び内表面の形状が選択される。これらの面は、本発明の方法を使用して製造される完成品の外壁及び内壁を表すものである。所望の管形状はしたがって、所望の管形状の内表面及び外表面について数学的なパラメータ化、または３Ｄ  ＣＡＤコンピュータモデルの形態で提供される。当然ながら、この管形状は湾曲した多様な円筒形の幾何学的形状のうちのいかなる形状であってもよい。
【０１０８】
また当然ながら、これらの内表面及び外表面にはいくつかの考え方がある。具体的には、内表面及び外表面はハニカム・コアの実際の幾何学的形状の近似値を表すことができる。さらに、内表面及び外表面はハニカム・コアの「目的とする」全体形状を表すことができる。しかしながら、これらの面は必ずしも実際に完成したハニカム・コア製品の幾何学的形状を表すものでなくてよい。
【０１０９】
例えば、図７は円筒形である内表面７０５及び外表面７０３を示している。しかしながら、例えば図２に示すように、ハニカム・コアの実際の形状は、全体で円筒形を形成する複数の六角形のセルからなる複合構造である。内表面及び外表面はしたがって、所望の全体形状を有するハニカム・コアを構成するのに使用する単純な解析ツールである。
【０１１０】
ステップ３０２において、リボンの向きが選択される。これは、リボンが位置するハニカム・コアに沿った方向である。リボンの向きは、ハニカム・コアのセルの形状だけでなく、リボン自体の幾何学的形状に関連する。リボンの向きは、最少数の異なるリボンの幾何学的形状を使用してハニカム・コアを形成することができるように選択することが好ましい。できる限り少ない数のリボンの幾何学的形状を使用して、コストと製造時間の効率性を図ることが望ましい。これは、円筒が対称となる方向を決定し、リボンがこの対称に合わせて位置調整されるようにリボンの向きを選択することによって、実現可能である。これが最も有利に行われると、同一の幾何学的形状のリボンを使用して、円筒形のコア全体を形成することができる。これを後に図４〜９に関してさらに詳しく説明する。
【０１１１】
ステップ３０４において、ハニカム・コアを形成するセルのパターンの形状、寸法及び位置が決定される。各セルは、それぞれ円筒形のコアの内表面及び外表面上に位置する内表面及び外表面を有する。セルの形状は予め周知のもの、又は予め定められたものであってよい。あるいはセルの形状は、下記の図４及び５を参照して開示する手順を使用して決定することができる。リボンの幾何学的形状は、決定したセルの形状に基づいて決定される。
【０１１２】
一般にセル２０２は、図２の実施例に示すように、一連の互い違いの格子状セル２０２を形成するように加工し位置づけすると有利である。これは通常、六角形の形のセルを選択することによって達成されるが、多様な格子状セルの種類が周知であり、本発明の教示にしたがって用いることができる。曲線端部を有する形状を含む、任意の多角形の形状を用いることができる。隣接するリボン間の接続が容易になるように、ノード壁がおおむねリボンの向きに対して平行となるようにセルを加工することが好ましい。非六角形の形状の一例を、米国ペンシルバニア州のウェーレンデールのＳＡＥインターナショナル社の製品コード番号ＡＭＳ４１７７の規格文書に見ることができる。その文書に記載されるセルの形状は規格外の形状であり、広い曲線の鉢状の下部と細い三角形の上部を有する「ソンブレロ」として表すことができる。これらの形状によりセルの格子パターンが形成され、このパターンにおいて隣接するセルの２つの鉢状部分の間の空間は、互い違いの位置にある別のセルの細い三角形の上部の形状と同一であり、これと同様に、隣接するセルの２つの細い三角形の上部の間の空間は、互い違いの位置にある別のセルの鉢状の下部の形状と同一である。
【０１１３】
ステップ３０６において、円筒形のハニカム・コアを含むリボンの幾何学的形状は、ステップ３０４において決定されたセルのパターンに基づいて決定される。これらのリボンの幾何学的形状を決定する方法を、下記に図６〜９を参照しながらさらに詳しく説明する。
【０１１４】
物理的オブジェクトの幾何学的形状寸法が決定されるステップ３０４及び３０６はいずれも、数学的原理、コンピュータ手法、又は両方のある組み合わせを使用して実施することができる。
【０１１５】
ステップ３０８では、平坦なリボンを所望の材料からステップ３０６で規定される幾何学的形状に裁断する。
【０１１６】
ステップ３１０において、カットしたリボンを隣り合わせに並べて、隣接したリボンをノード壁において互いに結合させる。リボンは互いに結合させる前に予め折っておくことができる。あるいは、折り目に沿ってリボンに予め応力をかけておいて、折る前の平坦な状態で互いに結合させて、それから所望の形状に拡張することができる。本明細書で使用する「予め応力をかける」とは、適切な力を加えるとリボンが折り目で曲がるようにリボンに折り目をつけておく、又は予め曲げておくことを意味する。リボンの幾何学的形状により、所望の幾何学的形状のコアが形成される。あるいは、リボンに予め応力をかける必要がない。代わりに、２つのリボンを互いに結合させると、リボンの互いに結合した部分（すなわち、ノード壁）は、リボンのその他の部分よりも強度及び／又は剛性が高い。結合された大量のリボンが拡張されると、非結合部分は曲がるが、結合部分は実質的に硬いままである。したがって、拡張されたリボンの積み重ねにより、所望の形状のセルが形成される。リボンを並べて結合させるプロセスを、図１０に関して後にさらに詳しく説明する。
【０１１７】
ここで、ハニカム・コアを含むセルのパターン形状を決定する実例となる方法が開示されている図４及び５を参照する。言うまでもないが、これらの方法においては、数学的パラメータ化、又は３Ｄ  ＣＡＤモデルとして表すことができる幾何学的形状を参照し、本明細書で開示する形状の決定は、数学の基本原理又は数値法、又はＣＡＤソフトを使用して行うことができる。
【０１１８】
図４は、セル形状を決定するステップの図であり、図５はこれらのステップを行う一例を示す例示的な円筒形コアの幾何学的形状を示すものである。所望の円筒形コアの幾何学的形状５００はこの実施例では、内表面５０２と外表面５０４を有し、図２に示す六角形のセルがない空洞の円筒として示されている。このコアの幾何学的形状は、全てのリボンが製造され互いに接続された時に、ハニカム・コアが最終的に到達する所望の全体的な幾何学的形状を表すものである。
【０１１９】
ステップ４００では、製造されるハニカム構造の所望の幾何学的形状が、所望の形状の外表面及び内表面の形態で選択され提供される。この幾何学的形状は、幾何学的形状のＣＡＤモデル又は数学的表現で表すことができる。図５に示す空洞の円筒形の幾何学的形状５００は、ある特定の所望の形状の一例である。所望の幾何学的形状は、上述した曲率、厚さ、又は断面の変化を有する多様な空洞の管形状のうちの任意のものを含むことができる。
【０１２０】
図５に示すコアの幾何学的形状５００は、内表面５０２と外表面５０４を有する。内表面５０２と外表面５０４はいずれも円筒形であるが、半径が異なっている。内表面５０２は外表面５０４内に組み込まれて、２つの半径の差によって確定した厚さを有する空洞の円筒管を形成する。この形状を製造するのに使用するリボン（図示せず）の高さはこの厚さとほぼ等しいものとなる。この例示的な形状は、真っ直ぐな軸と一定の断面を有する単純な空洞の標準円筒である。
【０１２１】
各セルの形状は、所望の二次元断面（例：六角形）の形態のセルの「形状」を選択し、選択された二次元断面を円筒の内表面と外表面に投影することによって決定される。上述したように、セルは通常六角形の形に形成されるが、その他多数の形状も選択可能である。
【０１２２】
ステップ４０２において、所望の断面と、円筒の断面から軸までの距離が選択される。この所望の二次元断面は、断面の中央において円筒の半径に対して垂直となるように配向している。
【０１２３】
円筒５００の軸５１０が湾曲していない場合、所望の二次元断面の少なくとも２つの端部が互いにほぼ平行であると、隣接するリボンの表面が互いに接着されるため、有利である。これら２つの端部はセルのノード壁に対応する。同様に、円筒５００の軸５１０が湾曲している場合、所望の二次元断面の２つの端部が軸の曲率半径に対して平行であれば、円筒の軸の曲率半径に対して平行に方向づけされた隣接するリボン間を接続しやすくなるため有利である。この場合もやはり、これら２つの端部はセルのノード壁に対応する。これら２つの端部の向きは「リボンの向き」に対応し、「リボンの向き」とは、リボンが位置するコアの表面に沿った方向である。隣接するリボンのこれら２つの端部が互いに対して平行になるように、これらの端部をリボンの向きに沿っておおまかに位置調整する必要がある。
【０１２４】
図５に示す実施例では、所望の二次元断面５０６として標準の六角形５０６が選択され、標準の六角形５０６の中央５０８は、円筒５００の軸５１０からの所望の距離Ｘである。
【０１２５】
ステップ４０４において、二次元断面が円筒の外表面及び内表面に投影されてセルの外表面及び内表面がそれぞれ形成される。この投影は、断面の頂点から円筒の軸までラインを引くことによって実施可能である。ラインは軸上の２つの点まで引くことが好ましい。これを行うために、断面の頂点を軸５１０に対して垂直であり断面５０６の中央５０８を通過するラインによって分けられる２つのグループに分割する。これら２つのグループは断面の中央５０８の反対側にある。同じグループの各頂点からのラインを、図５に示すように軸上の同じ点まで引く。これらのラインの一つは軸に対して垂直であることが好ましいが、もう一つのラインは必ずしも垂直でなくてもよい。垂直のラインはリボンの向きに対して平行である平面上に位置し断面を二等分している頂点から引かれている。
【０１２６】
図５において、ライン５１４は断面の頂点５１６から円筒５００の軸５１０まで引かれている。この結果、断面５０６から円筒５００の軸５１０まで延びるウェッジができ、内表面５０２と外表面５０４それぞれに内側投影面５２２と外側投影面５２０が作製される。
【０１２７】
ステップ４０６では、外表面及び内表面の頂点が端部によって接続されてセルが形成される。この結果、セル壁の高さによって確定した厚さを有するハニカム構造の一つのセルのセル形状及びセル位置が得られる。図５に、セル５１２を示す。
【０１２８】
ステップ４０８では、要望通りの円筒形のハニカム構造全体の十分な数のセルについて、セル形状及びセル位置が決定される。円筒の形状が十分に標準規定を満たす場合（例：一定の断面、一定の軸曲率又はゼロの軸曲率を有する）、円筒全体又は円筒の一部で決定したセル形状の繰り返しが可能である。この状況では、セル形状は１回、又は限られた回数決定するだけでよい。円筒が十分に標準規定を満たさない場合、必要に応じて円筒上の各点のセル形状を決定することができる。
【０１２９】
例えば、真っ直ぐな軸と一定の円形断面を有する標準の円筒においては、円筒の幾何学的形状が完全に均一であるため、円筒のいかなる点においてもセルの形状は同じである。
【０１３０】
一方、先細の円筒（つまり、円錐台又は円錐状の円筒）においては、先細の円筒の一端から他端までセル形状が変化しうる。しかしながら、先細の円筒が放射対称である（例えば、円筒の一端から他端まで半径が縮小する円形断面を有する）場合、セルのパターンは対称軸周囲で繰り返す（つまり、先細の円筒の長さ方向に位置するセルのパターンに対して同一のセルパターンが存在する）ものであってよい。この種の対称はすべて、円筒全体のどの程度までが同一の幾何学的形状のリボンでできているかを決定するのに有用である（したがって、所望のリボンの向きを選択するのにも有用である）。互いに同一であるセル形状のシーケンスにより、（各シーケンス内のすべてのセルが同じ形状を有しない場合があるが）、同一のセル形状のシーケンスに対応するように加工された全く同じに加工されたリボンの作製が可能になる。リボンの向きは、リボンが同一のセル形状のシーケンスと同じ方向になるように選択されるのが好ましい。
【０１３１】
円筒軸が曲線である場合、セルの形状は円筒軸周囲を移動する方向に変化する。円筒軸が一定の曲率を有する場合、（曲率軸周囲を回転する）対称の形が存在し、その対称方向のセルの同一パターンが存在する（例えば、トーラス、またはトーラスの一部については、セルの同一パターンは円筒断面に対して平行の方向に存在する）。上記の追加的な対称を決定することができ、後にさらに詳しく説明するように、適切なリボンの幾何学的形状を決定するのに必要である。
【０１３２】
図６〜９に、ハニカム・コアを含むリボンの幾何学的形状を決定する方法を示す。この方法は、ステップ６００において、確定パターンのセル形状を有するハニカム・コア円筒を数学用語またはコンピュータモデルの形態で表示することによって開始する。この表示は前もって定めるか、または上述した開示内容を使用して決定するかのいずれかであってよい。ハニカム・コアの全体的な幾何学的形状、及びセルの幾何学的形状を解析して、ハニカム・コアを形成するリボンの幾何学的形状を決定する。例示的な幾何学的形状を図面に示す。４Ｂ〜４Ｄは、おおまかに等しい六角形のセルを有する標準の円筒（まっすぐな軸、一定の円形断面）であるが、本明細書に開示する原理を多様な円筒の幾何学的形状に適用可能である。
【０１３３】
円筒のセルのコンピュータモデル表示または数学的表示を解析し「分割」して、半セルの少なくとも１つの線形シーケンスを形成する。「分割」という用語は、確定した幾何学的形状を例えば平面のような表面で「カット」して、確定したその幾何学的形状の一部の形を決定する数学的手法またはコンピュータ処理を指すものである。分割方向はリボンの向きの方向にほぼ沿った方向である。さらに具体的には、円筒のセルの表示は、リボンの向きの方向に、隣接セルのノード壁に隣接して広がる表面によって分割される。この表面は、リボンの向きに沿って広がり、セルのノード壁と隣接するように加工される。さらに、各表面は交互に半分に分割されて、ハニカム・コアのセルに隣接して広がる。半セルの線形シーケンスを得るために、ステップ６０２において、少なくとも２つの上記表面が提供され、これら２つの表面は互い違いの向きを持つ半セルのシーケンスを「囲む」。これら分割している表面は本明細書において「隔壁」とも呼ばれる。
【０１３４】
図７において、２つの上記隔壁７０１、７０２を示す。明確化のために、図７には円筒７００のセルのごく一部のみを示す。これらの壁は円筒７００の軸７１０に対して平行の方向に円筒に沿って広がり、円筒７００の半径７０８に対して平行の高さ７０６を有する。この実施例において、表面７０１、７０２がその方向に広がっているのは、リボンの向きが円筒の軸７１０に対して平行方向にあるためであることを覚えたい。
【０１３５】
ステップ６０４において、半セルの線形シーケンスが決定される。このシーケンスは、隣接した２つの隔表面でコアのモデルに（例えばＣＡＤソフト等で）スライシング処理を行って得られた結果である。
【０１３６】
図７の隣接した２つの隔壁７０１及び７０２の間に、半セル７２０の線形シーケンスを示す。この半セルの線形シーケンス７２０は、互い違いの向きの一連の半セルを含む。各半セルはセル壁を有する。
【０１３７】
ステップ６０６において、半セルの線形シーケンスの各壁の形が決定される。図７では、半セルの線形シーケンス７２０は、非ノード壁７１２の後にノード壁７１４が続く交互のシーケンスできた壁を有する。半セルの線形シーケンス内のすべてのセル壁の形を決める必要がある。半セルの線形シーケンスの形は、隣接した２つの隔壁７０１及び７０２の間の空間に対応するリボンの位置に位置し、折られて半セルの線形シーケンスを形成するリボンの形と等しい。このリボンの形の決定は、ＣＡＤソフトを使用して、または単純な幾何学的形状に対しては数学的原理を適用することによって行うことができる。
【０１３８】
リボンの幾何学的形状が十分に標準型である場合（すなわち、リボンが同一の半セルを含む場合）、リボン全体の幾何学的形状のごく一部のみを計算する必要があり、この一部をリボンの全長に対して繰り返すことができる。ステップ６０８では、平坦なリボンの幾何学的形状は、ステップ６０６の壁の形に基づいて決定される。これを図９を参照してさらに詳しく説明する。
【０１３９】
ステップ６１０では、所望の円筒の幾何学的形状を形成するのに必要な各種のリボンに対し、必要に応じてステップ６０２〜６０８を繰り返し行う。標準の円筒を示す図７では、リボンの幾何学的形状は一種類のみしかない。したがって、すでに決定したリボンの幾何学的形状を円筒全体に使用することができ、ステップ６０２〜６０６は繰り返す必要がない。
【０１４０】
図８に、標準の円筒の幾何学的形状（一定の円形断面、湾曲していない軸）を有するハニカム構造の、一つの完全な半セル７２０の表示の一部（図面の右側）と、別の半セルの一部（図面の左側）の拡大図を示す。この図に示す各半セル７２０には、２つの非ノード壁８０２と１つのノード壁８０４がある。各壁８０２、８０４の頂点８０６、８０７、８０８、８０９、及び端部８１６、８１７、８１８、８１９を示す。
【０１４１】
ノード壁８０４は上端部８１６、下端部８１７、及び２つの側端部８２０を有する。非ノード壁８０２は、２つの側端部８２０、上端部８１８、及び下端部８１９を有する。ノード壁８０４の上端部８１６と下端部８１７の長さは２つの側端部８２０の長さと同じである。ノード壁８０４と非ノード壁８０２の側端部８２０の長さも同じであり、互いに対して角度αをなしている。角度αは、第１ラインを軸（図示せず）に対して垂直な頂点８０９から軸上の一点まで延ばし、頂点８１３から軸上の同じ点まで第２ラインを延ばすことによって決定することができる。これら２つのラインの間の角度は、角度αと等しい。
【０１４２】
非ノード壁８０２の上端部８１８と下端部８１９の曲率は、コアの円筒７００の幾何学的形状と一致する。上端部８１８が円筒の外表面７０３をトレースし、下端部８１９が円筒の内表面７０５をトレースしているため、また外表面７０３の半径が内表面７０５の半径よりも大きいため、上端部８１８は下端部８１９よりも長い。
【０１４３】
上端部８１８は、円筒７００の外表面７０３で平面を交差することによって形成される楕円の円弧区分のように加工される。この平面は、円筒半径に対して平行であり、上端部８１８の２つの頂点８０７及び８０６を含む。同様に、下端部８１９は円筒の内表面で平面を交差することによって形成される楕円の円弧区分として加工される。この平面は円筒半径に対して平行であり、下端部８１９の２つの頂点８０９及び８０８を含む。セルがほぼ標準の六角形に加工された場合、これらの平面は半径に対して平行な平面として近似し、軸に対して約１２０度で回転することができる。図８において、これらの平面を直接示さず、円筒の内表面７０５と外表面７０３がそれぞれ交差した平面のみを示す。これらの交差は、いずれも円筒７００の表面に沿った内側の楕円弧８２２と外側の楕円弧８２４である。
【０１４４】
端部８１８、８１９の形を決定する計算は、端部８１８と８１９を曲線端部８１８及び８１９が位置する円筒表面の半径と等しい半径を有する円弧として近似することによって簡略化することができる。さらに、曲線の上端部または下端部の弧の長さをΘ・Ｒとして近似することができ、ここでΘは曲線端部８１８、８１９が横切る角度と等しい。これらの近似は、セルの寸法が円筒半径よりも大幅に小さい場合にかなり適切であるが、セルの寸法が円筒の寸法に近づくにつれて精度が下がる。
【０１４５】
上記においてリボンは円筒コアの幾何学的形状全体のすべての位置に対して同一であると説明及び図示されているが、異なる幾何学的形状のコアには異なる幾何学的形状のリボンが必要であり得る。製造するには、リボンの幾何学的形状の数が最少であることが有利である。
【０１４６】
特定の円筒形に関しては、作製する必要があるリボンの幾何学的形状は一種類のみである。その他に関して、作製する必要があるリボンの幾何学的形状の数は少ない。最も複雑な円筒の幾何学的形状に関しては、各リボンはその位置においてカスタマイズされる。
【０１４７】
円筒の幾何学的形状が放射対称であることにより、その対称形に対して平行方向に広がる同一リボンの使用が可能になる。例えば、標準円筒はその軸周囲に放射対称を有し、これはリボンが円筒軸に対して垂直方向に広がる場合に同一のリボンを使用することができることを意味する。先細の円筒、または真中が膨らんでいる円筒は同様に、その軸周囲に放射対称を有するため、先細円筒の表面と、円筒の縦軸を含む平面との間の交差ラインによって確立される方向にリボンが広がる場合に、同一のリボンを使用することができる。さらに、一定の曲率を有する主軸のまわりに巻きつけられた「管」であるトーラスでは、リボンがトーラスの主軸に対して平行である、すなわち、トーラスの主軸に対して平行な方向に「管」のまわりに巻きつけられている場合に、同一のリボンを使用することができる。つまり、トーラスの大半径に対して平行方向に、トーラスの「管」の周囲に巻きつけられたセルのパターンには同一のセルパターンが存在するということである。これは、トーラスが主軸周囲に放射対称を有する構造であるためであり、この主軸とはトーラスの「管」が周囲に巻きつけられた軸である。
【０１４８】
いくつかの円筒の幾何学的形状には、円筒の全長に沿ってこれらの特徴がすべてあるわけではないが、それにも関わらず、いくつかの円筒の幾何学的形状を複数の区分に分解することができ、各区分はこれらの特徴を有する（例えば、一端で装着され、互いに相対的に回転するトーラスの複合区分、または先細のまっすぐな円筒区分が後に続くトーラス区分）。上記円筒に対し、各区分は同一のリボンでできていてよい。
【０１４９】
さらに、上述した特徴（例：対称等）を有する「理想的な」形の一つにぴったり一致しないが、上記理想の形にほぼ一致する全ての所望の幾何学的形状に対しては、上述した方法を使用して理想的な形を製造し、それから所望の非理想的な形に成形することができる（例えば、円筒の形は力を加えることによって変えることができる）。この状況ではある程度の成形が必要となるが、平坦なコア材料から形を成形するのに比べて成形が最小限に抑えられる。
【０１５０】
図９に示すように、すべての端部の形、したがって半セルの壁の形が決定したら、平坦な折られていないリボン９００の形を決定することができる。図７に示すリボンの幾何学的形状は、一定の円形断面とまっすぐな軸を有する標準の円筒を形成するのに適切である。折られていないリボン９００の形は平坦な形であり、この形は折り目で分割された連続した区分を含み、各区分は半セル７２０の線形シーケンスの各半セルの壁と等しい形を有する。
【０１５１】
区分は線形シーケンス７２０の壁と同じ順序及び形を有する。区分端部の形は、壁の対応する端部の形とも同じである。したがって、第１区分８０４はノード壁８０４と同じ形を有し、第２区分８０２は非ノード壁８０２と同じ形を有する等といえる。さらに、平坦なリボン９００の区分の順序は、図７及び８に示すセル壁の順序と同じである。
【０１５２】
図９に示す平坦なリボン９００は長さに沿って湾曲している。この曲線は必ずしも滑らかなものではなく、長方形の区分８０２と台形区分８０４との互い違いの直線−曲線−直線の端部で形成されており、これはまた台形区分８０４の短端部がすべて同じ方向に向いているためでもある。図９に示す特定の幾何学的形状のリボンに加えて、その他の円筒の幾何学的形状を形成するようにカットされた幾何学的形状のリボンには、平坦なリボンの長さに沿った曲線も見られる。上記すべての円筒の幾何学的形状に対し、円筒を形成する湾曲した平坦なリボンの曲率は、非長方形区分の形と曲線区分端部の組み合わせによって決まる。
【０１５３】
図９に示すリボン９００が折られると、リボンの端部は図１０に示すリボンの長さに沿ってまっすぐになる。いくつかの湾曲は、形成中の円筒の湾曲に対応する方向にある。その他の円筒の幾何学的形状を形成するのに使用するリボンについては、折られたときにリボンの長さに沿ってまっすぐにならない場合がある。例えば、曲線軸（及びしたがって軸方向に対して平行な方向に湾曲した外表面）を有する円筒を形成するのに使用するリボンについては、円筒の湾曲した表面と一致するように対応する折られたリボンがその長さに沿って湾曲していてよい。
【０１５４】
リボンの平坦な形９００が決定したら、例えばスタンプ・プレス装置等の従来の方法で例えば金属または紙等の基材から物理的なリボンを裁断することができる。この物理的なリボンを次に折って、円筒コアのセルの形と一致させる。
【０１５５】
リボンの区分を分割する端部８２０は、折るまたは曲げるラインを表し、本明細書では「折り目」と呼ばれる。平坦なリボンを折って、半セルの線形シーケンスに対応する山と谷を有する輪郭成形されたリボンを形成する。リボンがセルを形成するような角度にリボンを折る必要がある。
【０１５６】
図４Ｃに示すセル形状に対しては、折る方向は壁の種類、ノード８０４または非ノード８０２、周囲の折り目８２０によって決まる。２つの折り目８２０がノード壁８０４を囲む場合、これら両方の折り目では互いに同じ方向に折るべきである。２つの折り目が非ノード壁８０２を囲む場合、これら両方の折り目では互いに反対方向に折るべきである。このように、一方向に２つの折り目を折り、その次に反対方向に２つの折り目を折る繰り返しのパターンができ、一連の半六角形の半セルが形成される。折る角度は半セルの形で決まる。標準の六角形では、約１２０度の角度で折る。
【０１５７】
図１０に示すように、カットされ折られたリボン９００を互いに結合させて、円筒コアを含む一連の線形六角形セルを形成する。リボンはノード壁８０４において互いに結合される必要がある。このようなやり方で所望のコアの幾何学的形状に必要な数のリボンが互いに結合されるまでリボンを追加する。
【０１５８】
リボンが予め折られている場合、円筒コアが完成する。あるいは、リボンが単に予め応力が加えられていた場合、完全な構造をアセンブルすることが所望される時に、リボンを引き離して構造を拡張させリボンを最終的な所望の構造に形成することができる。リボンの拡張したアセンブリを硬化させる、又はそうでなければ固化して適切な幾何学的形状にすることができる。本発明の教示内容を使用して、最小限の成形を必要としながら多様な幾何学的形状の曲線ハニカム・コアを作製することができる。
【０１５９】
ここで、本発明の態様による航空機を示す図１１を参照する。この実施例において、航空機１１００は機体１１０６に装着された翼１１０２及び別の翼１１０４を有する。航空機１１００は、翼１１０２に装着されたエンジン１１０８と、別の翼１１０４に装着された別のエンジン１１１０を含むことができる。
【０１６０】
機体１１０６は尾部１１１２を有することができる。水平スタビライザー１１１４、別の水平スタビライザー１１１６、及び垂直スタビライザー１１１８を機体１１０６の尾部１１１２に装着することができる。機体１１０６は、機体１１０６の円筒形１１１９を形成する円筒形を有する複合構造からなるものであってよい。機体１１０６の露出部分１１２０には、この複合構造が取り除かれた外板（図示せず）が見られる。ハニカム構造１１２２はこの露出部分１１２０の中に見られる。ハニカム構造１１２２とは、機体１１０６を形成している複合構造のコアである。
【０１６１】
加えて、機体１１０６に装着されたフェアリング１１３０の露出部分１１２４には、この複合構造が取り除かれた外板（図示せず）が見られる。この露出部分１１２４の中にハニカム構造１１２６が見られる。ハニカム構造１１２６とは、フェアリング１１３０を形成し、円錐形１１２８を有する複合構造のコアである。
【０１６２】
機体１１０６の機首部分１１３８の露出部分１１３２には、この複合構造が取り除かれた外板（図示せず）が見られる。この露出部分１１３２の中にハニカム構造１１３４が見られる。ハニカム構造１１３４とは、機首部分１１３８を形成し、円錐形１１３６を有する複合構造のコアである。
【０１６３】
さらに、翼１１０４の露出部分１１４０には、この複合構造が取り除かれた外板（図示せず）が見られる。この露出部分１１４０の中にハニカム構造１１４２が見られる。ハニカム構造１１４２とは、翼１１０４を形成し、曲線形１１４４を有する複合構造のコアである。
【０１６４】
さらに、機体１１０６の翼１１０２の露出部分１１４６には、この複合構造が取り除かれた外板（図示せず）が見られる。この露出部分１１４６の中にハニカム構造１１４８が見られる。ハニカム構造１１４８とは、翼１１０２を形成し、曲線形１１５０を有する複合構造のコアである。
【０１６５】
またさらに、機体１１０６の尾部１１１２の露出部分１１５２には、この複合構造が取り除かれた外板（図示せず）が見られる。この露出部分１１５２の中にハニカム構造１１５４が見られる。ハニカム構造１１５４とは、尾部１１１２を形成し、円錐形１１５６を有する複合構造のコアである。
【０１６６】
機体１１０６の垂直スタビライザー１１１８の露出部分１１５８には、この複合構造が取り除かれた外板（図示せず）が見られる。この露出部分１１５８の中にハニカム構造１１６０が見られる。ハニカム構造１１６０とは、垂直スタビライザー１１１８を形成し、曲線形１１６２を有する複合構造のコアである。
【０１６７】
加えて、エンジン１１１０のナセル１１６６の露出部分１１６４には、この複合構造が取り除かれた外板（図示せず）が見られる。この露出部分１１６４の中にハニカム構造１１６８が見られる。ハニカム構造１１６８とは、ナセル１１６６を形成し、曲線形１１７０を有する複合構造のコアである。
【０１６８】
この実施例において、ハニカム構造１１２２、１１２６、１１３４、１１４２、１１５４、及び１１６０は、図１に示すハニカム構造１１０の実行形態の一例であり得る。図示したように、ハニカム構造を様々な異なる方法で使用して、異なる種類の曲線形を有する様々な異なる構造を形成することができる。
【０１６９】
ここで、本発明の態様による図１１のハニカム構造１１２２の上面図である図１２を参照する。図示したように、ハニカム構造１１２２はセル列１２０２に組織化されたセル１２００からなるものである。
【０１７０】
セル１２００を含むセル列１２０２は、図１のセル１１２を含むセル列１１３のある実行形態の一例であってよい。図示したように、セル列１２０２は軸１２０４に対して平行に位置調整される。この実施例では、ハニカム構造１１２２は曲線形１２０６を有する。曲線形１２０６は、軸１２０４周囲で湾曲しうる。
【０１７１】
ここで、本発明の態様による図１２のセル列１２０２のうちの一セル列の一部の上面図である図１３に注目する。この実施例において、セル列１３００の一部を示す。セル列１３００は、図１２のセル列１２０２のうちの一つであってよい。
【０１７２】
この実施例では、セル列１３００は互いに結合された第１リボン１３０２と第２リボン１３０４によって形成される。第１リボン１３０２と第２リボン１３０４はそれぞれ、折られた状態１３０６及び対応する折られた状態１３０８にあってよい。第１リボン１３０２と第２リボン１３０４を互いに結合させて、セル列１３００のセル１３０３及び１３０５を形成することができる。
【０１７３】
図示したように、第１リボン１３０２はノード区分１３１０、１３１２、１３１４、１３１６、及び１３１８と、非ノード区分１３２０、１３２２、１３２４、及び１３２６を含む。第２リボン１３０４はノード区分１３２８、１３３０、１３３２、１３３４、及び１３３６と、非ノード区分１３３８、１３４０、１３４２、及び１３４４を含むことができる。第１リボン１３０２のノード区分１３１０、１３１４、及び１３１８と、第２リボン１３０４のノード区分１３２８、１３３２、及び１３３６は、例えば非限定的に、溶接、ろう接、半田付け、同時硬化、同時結合、接着結合、及び／又はその他何らかの種類の接合技術を使用して互いに結合させ、図１３に示すセル列１３００の一部を形成することができる。
【０１７４】
この実施例では、セル１３０３及び１３０５は六角形の形をしている。しかしながら、その他の実施例では、ハニカム構造のセルはその他の種類の形であってよい。六角形以外の形のセルを有するセル列の図を下記の図１４〜１６に示す。
【０１７５】
ここで、本発明の態様によるセル列の一部の上面図である図１４に注目する。セル列１４００の一部を図１４に示す。セル列１４００はセル１４０３及び１４０５を含むことができる。セル１４０３及び１４０５はこの実施例において砂時計タイプの形であってよい。
【０１７６】
図示したように、セル列１４００は第１リボン１４０２及び第２リボン１４０４で形成することができる。第１リボン１４０２はノード区分１４０６及び非ノード区分１４０８を含むことができる。ノード区分１４０６及び非ノード区分１４０８は第１リボン１４０２に沿って交互に並んでいてよい。第２リボン１４０４はノード区分１４１０及び非ノード区分１４１２を含むことができる。ノード区分１４１０と非ノード区分１４１２は第２リボン１４０４に沿って交互に並んでいてよい。
【０１７７】
ここで、本発明の態様によるセル列の一部の上面図である図１５に注目する。セル列１５００の一部を図１５に示す。セル列１５００はセル１５０３及び１５０５を含むことができる。これらのセル１５０３及び１５０５はこの実施例において長方形であってよい。
【０１７８】
図示したように、セル列１５００は第１リボン１５０２及び第２リボン１５０４で形成することができる。第１リボン１５０２はノード区分１５０６と非ノード区分１５０８を含むことができる。ノード区分１５０６と非ノード区分１５０８は第１リボン１５０２に沿って交互に並んでいてよい。第２リボン１５０４はノード区分１５１０及び非ノード区分１５１２を含むことができる。ノード区分１５１０及び非ノード区分１５１２は第２リボン１５０４に沿って交互に並んでいてよい。
【０１７９】
ここで、本発明の態様によるセル列の一部の上面図である図１６に注目する。セル列１６００の一部を図１６に示す。セル列１６００はセル１６０３及び１６０５を含むことができる。これらのセル１６０３及び１６０５はこの実施例においてクルミタイプの形であってよい。
【０１８０】
図示したように、セル列１６００は第１リボン１６０２及び第２リボン１６０４で形成することができる。第１リボン１６０２はノード区分１６０６と非ノード区分１６０８を含むことができる。ノード区分１６０６及び非ノード区分１６０８は第１リボン１６０２に沿って交互に並んでいてよい。第２リボン１６０４はノード区分１６１０及び非ノード区分１６１２を含むことができる。ノード区分１６１０及び非ノード区分１６１２は第２リボン１６０４に沿って交互に並んでいてよい。
【０１８１】
図２〜１６に示す図は物理的又はアーキテクチャ的な限定であることを暗示するものではなく、図示した実施形態が実行可能である。図示されたコンポーネントに加えて又は代えて、他のコンポーネントを使用することができる。幾つかのコンポーネントは不必要になることもある。
【０１８２】
図２〜１６に示す異なるコンポーネントは、図１のブロック図の形態で示すコンポーネントを物理的な構造として実装できるかを示す実施例であってよい。さらに、図２〜１６に示すコンポーネントのいくつかを、図１に示すコンポーネントと組み合わせる、または図１に示すコンポーネントとともに使用する、あるいはこの両方が可能である。
【０１８３】
ここで、本発明の態様に従って、個別の複合リボンでできた例示的なハニカム構造の概略図である図１７を参照する。図１７に、ハニカム構造１７００の概略図を示すが、ハニカム構造１７００の厚さは明確化のために省略する。具体的には、ハニカム構造１７００の外表面の形１７０１を図１７に示す。
【０１８４】
ハニカム構造１７００は概略的な表現形式で示す個別のリボン１７０２で形成されている。リボン１７０２は互いに対して平行になるように位置調整されている。リボン１７０２はノード区分において互いに結合されていてよいが、図１７にはリボン１７０２の個別の性質をさらに明確に示すための詳細は示していない。
【０１８５】
ここで、例示的な実施形態による単一の連続リボンでできたハニカム構造の概略図である図１８に注目する。この実施例において、ハニカム構造１８００の概略図を示すが、ハニカム構造１８００の厚さは明確化のために省略する。具体的には、図１８にハニカム構造１８００の外表面の形１８０１を示す。
【０１８６】
ハニカム構造１８００は、概略的な表現形式で示す単一の連続リボン１８０２で形成されている。このリボン１８０２は、リボン１８０２の異なる部分が互いに対して平行になるよう位置調整されるように、何度も巻きつける（すなわち方向を変えるまたはジグザグにする）ことができる。
【０１８７】
これらリボン１８０２の異なる部分は、リボン１８０２のノード区分において互いに結合されていてよいが、図１８にはリボン１８０２の連続的な性質をさらに明確に示すための詳細は示していない。当業者は、個別／連続リボンのアーキテクチャの混合物を用いることができ、各々が方向の変化またはジグザグのうちの少なくとも１つを有する複数の連続リボンを使用して例示的なハニカム構造を形成することができることを理解するだろう。
【０１８８】
ここで、本発明の態様によるハニカム構造の可能な形状の表を示す図１９に注目する。図１９では、一組の形状１９０２を図示する表１９００を示す。この一組の形状１９０２の各形状は三次元形状である。このように、この一組の形状１９０２の任意の形状を使用して、図１に示す所望の三次元形状１１４を実行することができる。
【０１８９】
この一組の形状１９０２は、第１形状１９０４、第２形状１９０６、第３形状１９０８、第４形状１９１０、第５形状１９１２、第６形状１９１４、第７形状１９１６、第８形状１９１８、第９形状１９２０、第１０形状１９２２、第１１形状１９２３、第１２形状１９２５、第１３形状１９２７、第１４形状１９２９、第１５形状１９３１、及び第１６形状１９３３を含む。これらの各形状は２つの表面形状でできていてよい。
【０１９０】
図示したように、第１形状１９０４は第１表面形状１９２４と第２表面形状１９２６でできた円筒管の形状である。第２形状１９０６は、第１表面形状１９２８と第２表面形状１９３０でできた円筒管の形状である。第３形状１９０８は、第１表面形状１９３２と第２表面形状１９３４でできた円筒管の形状である。
【０１９１】
第４形状１９１０は、第１表面形状１９３６と第２表面形状１９３８でできたボトルタイプの形状である。第５形状１９１２は、第１表面形状１９４０と第２表面形状１９４２でできた上面がドーム状の形状である。
【０１９２】
第６形状１９１４は、第１表面形状１９４４と第２表面形状１９４６でできた規格外の円筒管の形状である。第７形状１９１６は、第１表面形状１９４８と第２表面形状１９５０でできた八角形のプリズムタイプの形状である。第８形状１９１８は、第１表面形状１９５２と第２表面形状１９５４でできた規格外の円筒管の形状である。第９形状１９２０は、第１表面形状１９５６と第２表面形状１９５８でできた別の規格外の円筒管の形状である。第１０形状１９２２は、第１表面形状１９６０と第２表面形状１９６２でできた変形円筒管の形状である。
【０１９３】
第１１形状１９２３は、第１表面形状１９６４と第２表面形状１９６６でできた曲線形状である。第１２形状１９２５は、第１表面形状１９６８と第２表面形状１９７０でできた曲線形状である。第１３形状１９２７は、第１表面形状１９７２と第２表面形状１９７４でできた別の曲線形状である。第１４形状１９２９は、第１表面形状１９７６と第２表面形状１９７８でできた規格外の曲線からなる形状である。
【０１９４】
第１５形状１９３１は、第１表面形状１９８０と第２表面形状１９８２でできた曲線部分及び平坦部分からなる形状である。第１６形状１９３３は、第１表面形状１９８４と第２表面形状１９８６でできた曲線部分及び平坦部分からなる形状である。
【０１９５】
上述した各第１表面形状及び各第２表面形状は、図１に示す第１表面形状１２０と第２表面形状１２２それぞれの実行形態の例であってよい。このように、図１のハニカム構造１１０は複数の異なる方法で形成することができる。当業者は、上述した形状が単なる例であり、ハニカム構造の形状が本明細書で具体的に記載していない任意のその他の形状及び／又は上記の形状との組み合わせであってもよいことを理解するだろう。
【０１９６】
図１に示す各リボン１２６は、リボンが折られた状態にある時に、リボンの第１端部と第２端部が一組の形状１９０２から選択された所望の三次元形状のそれぞれ第１表面形状及び第２表面形状と実質的に一致するように形成可能である。所望の三次元形状によって、各リボン１２６は折られた時に、その他のリボンと比較して同じまたは異なる形状を有することができる。
【０１９７】
ここで、本発明の態様によるハニカム構造を形成するプロセスをフロー図の形態で示す図２０に注目する。図２０に示すプロセスを、例えば非限定的に、図１のハニカム構造１１０を形成するために実行することができる。
【０１９８】
このプロセスは、一組の形状からハニカム構造の所望の三次元形状を選択することによって開始することができる（作業２０００）。所望の三次元形状は第１表面形状及び第２表面形状を含むことができる。
【０１９９】
このプロセスは次に、所望の三次元形状に基づいてハニカム構造を作製するのに使用する複数のリボンを形成する（作業２００２）。その後、各リボンを各リボン上の事前設定された折り目に沿って折り、各リボンの折られていない状態を折られた状態に変化させる（作業２００４）。
【０２００】
次に、リボンを折られた状態の各リボンとともに結合させて所望の三次元形状を有するハニカム構造を形成し（作業２００６）、その後プロセスは終了する。具体的には、ハニカム構造の第１表面の少なくとも１つの部分は、ハニカム構造の第２表面の少なくとも１つの部分に対して平行でなくてよい。
【０２０１】
ここで、本発明の態様によるハニカム構造を作製するのに使用するリボンを形成するプロセスをフロー図の形態で示す図２１に注目する。図２１に示すプロセスは、図２０の作業２００２を実行するのに使用可能である。
【０２０２】
このプロセスは、加工するリボンを選択することによって開始する（作業２１００）。選択されたリボンの第１端部及び第２端部を次に、第１端部の少なくとも一部が第２端部の少なくとも一部に対して平行にならないように加工する（作業２１０２）。その後、プロセスではさらに追加のリボンを加工する必要があるか否かを判定する（作業２１０４）。一以上の追加のリボンをさらに加工する必要がある場合、このプロセスは上述の作業２１００に戻る。そうでない場合、プロセスは終了する。
【０２０３】
図示した異なる実施形態でのフロー図及びブロック図は、実例となる実施形態で実装可能な装置及び方法の構造、機能、及び作業を示している。その際、フロー図又はブロック図の各ブロックは、作業又はステップのモジュール、セグメント、機能及び／又は部分を表わすことができる。
【０２０４】
いくつかの実例となる実施形態の代替的な実装では、ブロックに記載された機能又は機能群は、図の中に記載の順序を逸脱して現れることがある。例えば、場合によっては、連続して示されている二つのブロックがほぼ同時に実行されること、又は時には含まれる機能によってはブロックが逆順に実施されることもありうる。また、フローチャート又はブロック図に描かれているブロックに加えて他のブロックが追加されることもありうる。
【０２０５】
したがって、実例となる異なる実施形態は、第１表面の少なくとも一部が第２表面の少なくとも一部に対して平行ではない第１表面及び第２表面を有するハニカム構造を形成する方法及び装置を提供する。ある実例となる実施形態では、ハニカム構造は第１表面、第２表面、少なくとも１つのリボン、及び複数のセルを含む。少なくとも１つのリボンは第１端部及び第２端部を含む。少なくとも１つのリボンが折られた状態にある時、第１端部は第１表面の少なくとも一部を形成する。少なくとも１つのリボンが折られた状態にある時、第２端部は第２表面の少なくとも一部を形成する。少なくとも１つのリボンが折られていない状態にある時、第１端部の少なくとも一部は第２端部の少なくとも一部に対して平行ではない。複数のセルは少なくとも１つのリボンで少なくとも部分的に形成される。
【０２０６】
本発明を様々な実施形態を参照しながら説明してきたが、当然ながら当業者には本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更を加えることが可能であり、またその要素を同等物に置換することが可能であることが理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、本発明の教示に多数の修正を加えて特定の状況を適用することが可能である。したがって本発明は、本発明の方法を実施するために考えられる本明細書に開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、添付の請求項の範囲内に収まるすべての実施形態を含むものである。
【符号の説明】
【０２０７】
２００    コア
２０２    セル
２０４    軸
２０５    リボン
２１２    厚さ
２１４    ノード壁
２１６    非ノード壁
５００    所望の円筒形コアの幾何学的形状
５０２    内表面
５０４    外表面
５０６    標準の六角形断面
５０８    六角形中央部
５１０    軸
５１２    セル
５１４    ライン
５１６    断面の頂点
５２０    外側投影面
５２２    内側投影面
７００    円筒
７０１    表面
７０２    表面
７０３    外表面
７０５    内表面
７０６    円筒の高さ
７０８    円筒の半径
７１０    軸
７１２    非ノード壁
７１４    ノード壁
７２０    半セルの線形シーケンス
８０２    非ノード壁
８０４    ノード壁
８０６    壁の頂点
８０７    壁の頂点
８０８    壁の頂点
８０９    壁の頂点
８１３    頂点
８１６    ノード壁の上端部
８１７    ノード壁の下端部
８１８    非ノード壁の上端部
８１９    非ノード壁の下端部
８２０    ノード壁と非ノード壁の側端部
８２２    内側の楕円弧
８２４    外側の楕円弧
９００    リボン
１１００    航空機
１１０２    翼
１１０４    翼
１１０６    機体
１１０８    エンジン
１１１０    エンジン
１１１２    尾部
１１１４    水平スタビライザー
１１１６    水平スタビライザー
１１１８    垂直スタビライザー
１１１９    機体の円筒形
１１２０    露出部分
１１２２    ハニカム構造
１１２４    露出部分
１１２６    ハニカム構造
１１２８    円錐形
１１３０    フェアリング
１１３２    露出部分
１１３４    ハニカム構造
１１３６    円錐形
１１３８    機首部分
１１４０    翼の露出部分
１１４２    ハニカム構造
１１４４    曲線形
１１４６    翼の露出部分
１１４８    ハニカム構造
１１５０    曲線形
１１５２    尾部の露出部分
１１５４    ハニカム構造
１１５６    円錐形
１１５８    垂直スタビライザーの露出部分
１１６０    ハニカム構造
１１６２    曲線形
１１６４    ナセルの露出部分
１１６６    ナセル
１１６８    ハニカム構造
１１７０    曲線形
１２００    セル
１２０２    セル列
１２０４    軸
１２０６    曲線形
１３００    セル列
１３０２    第１リボン
１３０３    セル
１３０４    第２リボン
１３０５    セル
１３０６    折られた状態
１３０８    折られた状態
１３１０    ノード区分
１３１２    ノード区分
１３１４    ノード区分
１３１６    ノード区分
１３１８    ノード区分
１３２０    非ノード区分
１３２２    非ノード区分
１３２４    非ノード区分
１３２６    非ノード区分
１３２８    ノード区分
１３３０    ノード区分
１３３２    ノード区分
１３３４    ノード区分
１３３６    ノード区分
１３３８    非ノード区分
１３４０    非ノード区分
１３４２    非ノード区分
１３４４    非ノード区分
１４００    セル列
１４０２    第１リボン
１４０３    セル
１４０４    第２リボン
１４０５    セル
１４０６    ノード区分
１４０８    非ノード区分
１４１０    ノード区分
１４１２    非ノード区分
１５００    セル列
１５０２    第１リボン
１５０３    セル
１５０４    第２リボン
１５０５    セル
１５０６    ノード区分
１５０８    非ノード区分
１５１０    ノード区分
１５１２    非ノード区分
１６００    セル列
１６０２    第１リボン
１６０３    セル
１６０４    第２リボン
１６０５    セル
１６０６    ノード区分
１６０８    非ノード区分
１６１０    ノード区分
１６１２    非ノード区分
１７００    ハニカム構造
１７０１    外表面
１７０２    個別のリボン
１８００    ハニカム構造
１８０１    外表面
１８０２    連続リボン
１９００    表
１９０２    ひと組の形状
１９０４    第１形状
１９０６    第２形状
１９０８    第３形状
１９１０    第４形状
１９１２    第５形状
１９１４    第６形状
１９１６    第７形状
１９１８    第８形状
１９２０    第９形状
１９２２    第１０形状
１９２３    第１１形状
１９２４    第１表面形状
１９２５    第１２形状
１９２６    第２表面形状
１９２７    第１３形状
１９２８    第１表面形状
１９２９    第１４形状
１９３０    第２表面形状
１９３１    第１５形状
１９３２    第１表面形状
１９３３    第１６形状
１９３４    第２表面形状
１９３６    第１表面形状
１９３８    第２表面形状
１９４０    第１表面形状
１９４２    第２表面形状
１９４４    第１表面形状
１９４６    第２表面形状
１９４８    第１表面形状
１９５０    第２表面形状
１９５２    第１表面形状
１９５４    第２表面形状
１９５６    第１表面形状
１９５８    第２表面形状
１９６０    第１表面形状
１９６２    第２表面形状
１９６４    第１表面形状
１９６６    第２表面形状
１９６８    第１表面形状
１９７０    第２表面形状
１９７２    第１表面形状
１９７４    第２表面形状
１９７６    第１表面形状
１９７８    第２表面形状
１９８０    第１表面形状
１９８２    第２表面形状
１９８４    第１表面形状
１９８６    第２表面形状
【図１】
0006016519.tif 000002
【図２】
0006016519.tif 000003
【図３】
0006016519.tif 000004
【図４】
0006016519.tif 000005
【図５】
0006016519.tif 000006
【図６】
0006016519.tif 000007
【図７】
0006016519.tif 000008
【図８】
0006016519.tif 000009
【図９】
0006016519.tif 000010
【図１０】
0006016519.tif 000011
【図１１】
0006016519.tif 000012
【図１２】
0006016519.tif 000013
【図１３】
0006016519.tif 000014
【図１４】
0006016519.tif 000015
【図１５】
0006016519.tif 000016
【図１６】
0006016519.tif 000017
【図１７】
0006016519.tif 000018
【図１８】
0006016519.tif 000019
【図１９Ａ】
0006016519.tif 000020
【図１９Ｂ】
0006016519.tif 000021
【図２０】
0006016519.tif 000022
【図２１】
0006016519.tif 000023