(57)【要約】  全複合複合トルクチューブを製造する低コストの方法は、繊維トウを円筒状マンドレル及びマンドレル上の端部固定具により保持された複数のアイレット形状部の周りに巻き付けることであって、これによって、フランジ付き端部継手を形成する、ことを含む。方法は、フランジ付き端部継手を画定するように構成された予め織られた複合繊維端部スリーブの使用を含んでもよい。巻き付けられた繊維及び端部スリーブは、単一の工程で共に硬化される。金属アイレットは、ボルト孔に設置されてもよい。【選択図】図２
2019505405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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、請求項１に記載の方法。
【請求項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、請求項１に記載の方法。
【請求項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、請求項２に記載の方法。
【請求項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、請求項１に記載の方法。
【請求項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、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
請求項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。
【請求項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。
【請求項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、請求項８に記載の方法。
【請求項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、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法で製造された複合トルクチューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]
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。
【背景技術】
【０００２】
[0002]
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。
【０００３】
[0003]
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。
【０００４】
[0004]
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。
【０００５】
[0005]
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。
【０００６】
[0006]
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。
【０００７】
[0007]
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。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]
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。
【０００９】
[0009]
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。
【００１０】
[0010]
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。
【００１１】
[0011]
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
[0012]
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】[0013]  本発明を大略的に具現化する複合トルクチューブの正投影図である。
【図２】[0014]  本発明の第１の実施形態に従って形成された複合トルクチューブの端部を示す長手方向断面図である。
【図３】[0015]  図２に示す複合トルクチューブを製造するための製造セットアップを示す長手方向断面図である。
【図４】[0016]  図２に示す複合トルクチューブを製造するための方法の螺旋巻き付け工程を示す、図３に示す製造セットアプの一端の図である。
【図５Ａ】[0017]  製造方法の第１のアイレット巻き付け工程示す、製造セットアップの端部固定具に向かって軸方向に見た図である。
【図５Ｂ】[0018]  製造方法の第２のアイレット巻き付け工程を示す、図５Ａと同様の図である。
【図５Ｃ】[0019]  製造方法の第３のアイレット巻き付け工程を示す、図５Ａと同様の図である。
【図５Ｄ】[0020]  製造方法の第４のアイレット巻き付け工程を示す、図５Ａと同様の図である。
【図６】[0021]  製造方法の逆螺旋巻き付け工程を示す、図４と同様の図である。
【図７】[0022]  図１に示す複合トルクチューブを製造する方法を示すフロー図である。
【図８】[0023]  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の端部を示す長手方向断面図である。
【図９】[0024]  図８に示す複合トルクチューブを製造する方法を示すフロー図である。
【図１０】[0025]  本発明の第３の実施形態に従って形成された複合トルクチューブの端部を示す長手方向断面図である。
【図１１】[0026]  図１０に示す複合トルクチューブを製造する方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[0027]
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。
【００１４】
[0028]
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。
【００１５】
[0029]
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。
【００１６】
[0030]
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。
【００１７】
[0031]
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。
【００１８】
[0032]
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。
【００１９】
[0033]
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。
【００２０】
[0034]
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。
【００２１】
[0035]
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。
【００２２】
[0036]
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。
【００２３】
[0037]
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。
【００２４】
[0038]
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。
【００２５】
[0039]
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。
【００２６】
[0040]
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。
【００２７】
[0041]
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。
【００２８】
[0042]
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。
【００２９】
[0043]
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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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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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【国際調査報告】
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