(57)【要約】【課題】作動中、望ましい環境に適合することができる特徴を有する、様々な環境で使用することができるストラットを提供すること。【解決手段】ストラット（２０）を形成する方法は、ねじ部（２４Ｔ）を有するリング（２４）を提供するステップと、マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）をリング（２４）に結合するステップと、マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）およびリング（２４）の上に金属層（２８）を電鋳するステップとを含む。ストラット（２０）は一体モノリシック体（３２）を含むことができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
雌ねじ部（２４Ｔ）を有するリング（２４）を提供するステップと、
マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）を、前記雌ねじ部（２４Ｔ）を有する前記リング（２４）に結合するステップと、
前記雌ねじ部（２４Ｔ）を有する前記リング（２４）の露出した表面、および前記マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）の外面の上に金属層（２８）を電鋳するステップと、
前記マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）を取り除いて、前記雌ねじ部（２４Ｔ）を有する一体モノリシック体（３２）を有するストラット（２０）を画定するステップと
を含む前記ストラット（２０）を形成する方法。
【請求項２】
前記マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）を、前記雌ねじ部（２４Ｔ）を有する前記リング（２４）に結合する前記ステップが、前記マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）を射出成形するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記雌ねじ部（２４Ｔ）内にストラット端部取付部（３４）を取り付けるステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ストラット端部取付部（３４）が雄ねじ部（３４Ｔ）を含み、前記取り付けるステップが、前記ストラット端部取付部（３４）の前記雄ねじ部（３４Ｔ）を前記一体モノリシック体（３２）の前記雌ねじ部（２４Ｔ）内にねじ込むステップを含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記リング（２４）の前記金属層（２８）の上に追加の層を電鋳するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）が蝋またはプラスチックから作られた犠牲マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）である、請求項１記載の方法。
【請求項７】
２つのリング（２４）が設けられ、前記マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）が前記２つのリング（２４）の間に結合された、請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、ストラットおよびストラットを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シャシまたは骨組などの機械構造物はしばしば、構造物内の構成部品の相対位置を変え得る力を受ける。このような構造物には望ましくない引張、圧縮、または応力に対して構成部品を支持するためにストラットがよく使用される。
【０００３】
航空機構成部品は、作動中の温度範囲にわたって広範な力または応力を受け得る。作動中、望ましい環境に適合することができる特徴を有する、様々な環境で使用することができるストラットを形成することは有益となり得る。
【発明の概要】
【０００４】
一態様では、ストラットを形成する方法は、雌ねじ部を有するリングを提供するステップと、マンドレルを、雌ねじ部を有するリングに結合するステップと、雌ねじ部を有するリングの露出した表面、およびマンドレルの外面の上に金属層を電鋳するステップと、マンドレルを取り除いて、雌ねじ部を有する一体モノリシック体を有するストラットを画定するステップとを含む。
【０００５】
別の態様では、ストラットを形成する方法は、雌ねじ部を有するリングを提供するステップと、金属マンドレルを、雌ねじ部を有するリングに結合するステップと、雌ねじ部を有するリングの露出した表面、およびマンドレルの外面の上に金属層を電鋳して、雌ねじ部を有する一体モノリシック体を有するストラットロッドを画定するステップとを含む。
【０００６】
さらに別の態様では、航空機用のストラット組立体は、雌ねじ部を有する少なくとも一端を有するバーを含む金属一体モノリシック体を有するストラットコアを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本明細書で説明する様々な態様によるストラットを有する航空機の概略図である。
【図２】図１の航空機に使用することができるストラット組立体の断面図である。
【図３】図２のストラット組立体の端部の分解図である。
【図４】図２のストラット組立体を形成するために使用されるマンドレルとリングの図である。
【図５】図４の要素の上の電鋳コーティングの図である。
【図６】図５からマンドレルを取り除いた図である。
【図７】図２のストラット組立体を形成するための電鋳槽の図である。
【図８】図１の航空機に使用することができるストラット組立体の断面図である。
【図９】図１の航空機に使用することができるストラット組立体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示はストラット組立体を対象とする。例示する目的のため、本開示は航空機エンジンパイロン内のストラットに関して説明する。しかしながら、本開示はそれに限定されるものではなく、航空機全体、ならびに非航空機用途あるいは他の商業または住宅用途に一般的に適用することができることは理解されるであろう。
【０００９】
「一組」は、本明細書で使用するとき、１つだけの要素を含む、それぞれ記述された任意の数の要素を含むことができる。さらに、方向に関するすべての言及（例えば、半径方向、軸方向、近位、遠位、上側、下側、上向き、下向き、左、右、横、前、後、頂部、底部、上方、下方、鉛直、水平、時計回り、反時計回り、上流、下流、後方など）は、読み手が本開示を理解することを助けるために識別の目的で使用しているに過ぎず、具体的に位置、向き、または本開示の使用に関して限定をするものではない。接続に関する言及（例えば、取り付けられた、結合された、接続された、および接合された）は広義に解釈すべきであり、別途指示されていない限り、一群の要素間の中間部材および要素間の相対移動を含むことができる。したがって、接続に関する言及は、必ずしも２つの要素が互いに固定された関係で直接接続されることを示唆するものではない。例示的な図面は、単に例示するためであり、本明細書に添付の図面に示された寸法、位置、順序、および相対的な大きさは変わり得る。
【００１０】
図１は航空機１０を示しており、航空機１０はまた、胴体１２と、胴体１２に位置決めされたコックピット１４と、胴体１２から外向きに延在する翼組立体１６とを含むことができる。航空機１０はまた、非限定的な例として、ターボジェットエンジン、ターボファンエンジン、またはターボプロップエンジンとすることができるタービンエンジン１８を含む複数のエンジンを含むことができる。商業航空機１０が示されているが、本明細書で説明する開示の態様は、ヘリコプターまたはスペースシャトルを含む任意のタイプの航空機に使用することができると考えられる。さらに、２つのタービンエンジン１８が翼組立体１６のそれぞれに示されているが、任意の数のタービンエンジン１８を航空機１０に含めることができることは理解されよう。それには、限定するものではないが、翼組立体１６または胴体１２上の単一のタービンエンジン１８、胴体１２または垂直尾翼に装着された単一のタービンエンジン１８、または各翼組立体１６上のタービンエンジン１８および尾翼上の別のタービンエンジン１８が含まれる。
【００１１】
図１の例では、タービンエンジン１８はエンジンパイロン１９によって翼組立体１６に固定することができる。航空機１０の構造物を支えるために内部の力または応力をストラット組立体２０に沿って伝えることができるようにストラット組立体２０をエンジンパイロン１９内に装着することができる。ストラット組立体２０はエンジンパイロン１９内に示されているが、タービンエンジン１８内を含め、航空機１０内で望みに応じていずれの場所にも含めることができることは理解されよう。
【００１２】
図２を参照すると、ストラット組立体２０はリング２４を備えたロッドまたはバー２２を有することができ、リング２４は、雌ねじ部２４Ｔを有し、バー２２の遠位端２６内に一体に形成されている。バー２２はまた、外側金属層または金属殻２８、および中空または中実とすることができるストラットコア３０を含むことができる。バー２２とリング２４とが一緒になって、ストラット組立体２０の一体モノリシック体３２を画定することができる。ストラット組立体２０は、非限定的な例として、アルミニウム、チタン、または鋼など、望まれる環境に対して任意の適切な材料から形成することができる。
【００１３】
図３は、図１の航空機１０などの機械組立体内に取り付けるために、雄ねじ部３４Ｔを有するストラット端部取付部３４をリング２４に取り付けることができることをより明瞭に示している。リング２４の雌ねじ部２４Ｔは、端部取付部３４の雄ねじ部３４Ｔに確実に取り付けるように結合することができ、外側金属層２８は、リング２４および端部取付部３４のねじ部分３４Ｔを取り囲むことができる。
【００１４】
次に図４を参照すると、マンドレル端部４２を有するマンドレル４０Ａが示されており、各マンドレル端部４２の周りにはリング２４が置かれている。マンドレル４０Ａの一方の端部４２が示されているが、一方の端部４２の説明は、どちらかの端部４２または両方の端部４２にも適用することができることを理解すべきである。マンドレル４０Ａは、非限定的な例では、例えば、射出成形によって、蝋またはプラスチック材料などの犠牲材料から成形することができ、マンドレル４０Ａは、成形プロセス時にリング２４に取り付けることができると考えられる。電鋳プロセスは、図５に示すように、リング２４およびマンドレル４０Ａの上に金属層２８を生成することができ、リング２４およびマンドレル４０Ａの露出した表面すべてを金属層２８によって覆うことができる。次いで、マンドレル４０Ａは、非限定的な例では、熱的または化学的な洗浄を適用して取り除くことができる。このようにして、図６に示すように、ストラット組立体２０は、中空のストラットコア３０を形成する金属層２８と、遠位端２６内に配置された雌ねじ２４Ｔを有するリング２４とを有して生成することができる。
【００１５】
電鋳プロセスは、図７に示す電着槽によって示されている。例示的な浴槽５０には単一金属成分の溶液５２が入っている。単一金属成分の溶液５２は、非限定的な例では、マンガンイオンを有するアルミニウム合金を含むことができる。１つの代替策の、非限定的な例では、単一金属成分の溶液５２は、合金にする金属イオンを有するニッケル合金を含むことができる。
【００１６】
陰極６２から離された陽極５４が浴槽５０内に設けられる。陽極５４は犠牲陽極または不活性陽極とすることができる。１つの陽極が示されているが、浴槽５０は望みに応じて任意の数の陽極５４を含むことができることを理解すべきである。ストラット組立体２０は、導電性材料を有する陰極６２を形成することができる。ストラット組立体２０に導電スプレーまたは同様な処理を施して陰極６２を形成しやすくすることもまた考えられる。さらに、１つの陰極６２として示されているが、１つまたは複数の陰極を浴槽５０内に使用することが考えられることを認識すべきである。
【００１７】
制御器６４は、電源を含むことができ、電気導管６６によって陽極５４および陰極６２に電気的に結合して導電性金属成分の溶液５２を介して回路を形成することができる。任意選択的に、制御器６４と陽極５４および陰極６２との間には、電気導管６６に沿ってスイッチ６８またはサブ制御器を含むことができる。操作中、電流は陽極５４から陰極６２に供給されて、ストラット組立体２０でモノリシック体を電鋳することができる。電流の供給中、単一金属成分の溶液５２からのアルミニウムおよびマンガンは、図３で説明した金属層２８などの金属層をストラット組立体２０の上に形成してモノリシック体３２を形成する。
【００１８】
図８を参照すると、ストラット組立体２０を形成するために使用されるマンドレルは、ストラット組立体２０内に残る非犠牲構成部品とすることができることもまた考えられる。一例では、マンドレル４０Ｂは中実体を含むことができ、金属層２８がリング２４とともにその上に電鋳される。このようにして、マンドレル４０Ｂ、リング２４、および金属層２８は、一体モノリシック体３２であるストラットコア３０を形成する。マンドレル４０Ｂは、非限定的な例として、中実の冷間引き抜きしたアルミニウム体を含むことができる。リング２４は、上記のように、マンドレル４０Ｂの端部内にねじを切ることができる、または、リング２４はまた、溶接などの適切な方法でマンドレル４０Ｂに結合することができる。
【００１９】
追加の層７０を金属層２８の選択された領域の上に堆積させることができ、図８の例ではリング２４に対する所定の位置に堆積されて示され、作動中に加わる応力に対してリング２４に追加の支持を与えることがさらに考えられる。追加の層７０は、望みに応じてストラット組立体２０の任意の選択された領域の上に施工することができることが認識されよう。
【００２０】
図９は、中空のマンドレル４０Ｃをまた使用して、金属層２８がマンドレル４０Ｃおよびリング２４の上に電鋳されたとき、生じるストラットコア３０を中空とすることができることをさらに示す。中空のマンドレル４０Ｃは冷間引き抜きされたアルミニウム体を含むことができる。図８の例のように、リング２４は、中空のマンドレル４０Ｃの端部内にねじ留め、または溶接されて一体モノリシック体３２を形成することができる。
【００２１】
上記の開示の態様は、アルミニウムなどの電鋳用の高強度材料を使用することによってストラットの負荷分担能力を向上させることができることを含む様々な利益を提供する。雌ねじの付いたリングでストラットを一体的に形成する方法は、伝統的な係止リングを挿入するための機構を追加する必要性を除去することができる。
【００２２】
さらに、例えば、作動中に力が集中し得るリングのねじ領域などの局所的に高い応力を受ける領域にわたって材料を局所的に堆積させることによって、ストラットに沿う領域を選択的に強化することができ、それによって重量効率の高いストラット設計が可能となる。これは、ストラット自体が上記のようなモノリシックストラットでなくても行うことができる。従来の材料および製造方法を使用することに比べて、この提案した方法によって、材料の改善された降伏強さまたは極限強さなどの特性を有する目的にかなった材料を堆積させることも可能になる。
【００２３】
まだ説明していない範囲で、様々な実施形態の異なる特徴および構造物を、望みに応じて互いを組み合わせて使用することができる。１つの特徴が実施形態のすべてに示されていないことがあるが、その特徴が不可能であると解釈されることを意味しているのではなく、説明を簡潔にするためになされたことである。したがって、新たな実施形態を形成するために、その新たな実施形態が明記されていようと、されてなかろうと、異なる実施形態の様々な特徴を望みに応じて組み合わせ適合させることができる。本明細書で説明した特徴のすべての組合せまたは並び替えはこの開示に包含される。
【００２４】
本明細書では、最良の態様を含む例を用いて本発明を開示し、また、任意の装置またはシステムの作製および使用、ならびに任意の組み入れられた方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるようにしている。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違ない構成要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図されている。
【００２５】
最後に、代表的な実施形態を以下に示す。
［実施態様１］
雌ねじ部（２４Ｔ）を有するリング（２４）を提供するステップと、
マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）を、前記雌ねじ部（２４Ｔ）を有する前記リング（２４）に結合するステップと、
前記雌ねじ部（２４Ｔ）を有する前記リング（２４）の露出した表面、および前記マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）の外面の上に金属層（２８）を電鋳するステップと、
前記マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）を取り除いて、前記雌ねじ部（２４Ｔ）を有する一体モノリシック体（３２）を有するストラット（２０）を画定するステップと
を含む前記ストラット（２０）を形成する方法。
［実施態様２］
前記マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）を、前記雌ねじ部（２４Ｔ）を有する前記リング（２４）に結合する前記ステップが、前記マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）を射出成形するステップを含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様３］
前記雌ねじ部（２４Ｔ）内にストラット端部取付部（３４）を取り付けるステップをさらに含む実施態様１または２のいずれかに記載の方法。
［実施態様４］
前記ストラット端部取付部（３４）が雄ねじ部（３４Ｔ）を含み、前記取り付けるステップが、前記ストラット端部取付部（３４）の前記雄ねじ部（３４Ｔ）を前記一体モノリシック体（３２）の前記雌ねじ部（２４Ｔ）内にねじ込むステップを含む、実施態様３に記載の方法。
［実施態様５］
前記リング（２４）の前記金属層（２８）の上に追加の層を電鋳するステップをさらに含む実施態様１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
［実施態様６］
前記マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）が蝋またはプラスチックから作られた犠牲マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）である、実施態様１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
［実施態様７］
２つのリング（２４）が設けられ、前記マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）が前記２つのリング（２４）の間に結合された、実施態様１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
［実施態様８］
雌ねじ部（２４Ｔ）を有するリング（２４）を提供するステップと、
金属マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）を、前記雌ねじ部（２４Ｔ）を有する前記リング（２４）に結合するステップと、
前記雌ねじ部（２４Ｔ）を有する前記リング（２４）の露出した表面、および前記マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）の外面の上に金属層（２８）を電鋳して、前記雌ねじ部（２４Ｔ）を有する一体モノリシック体（３２）を有するストラットロッドを画定するするステップと
を含む前記ストラット（２０）を形成する方法。
［実施態様９］
前記金属マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）が中空のアルミニウムマンドレル（４０Ｃ）である、実施態様８に記載の方法。
［実施態様１０］
前記中空のアルミニウムマンドレル（４０Ｃ）がねじ部を含み、前記リング（２４）が雄ねじ部（３４Ｔ）をさらに含み、前記結合するステップが、前記中空のアルミニウムマンドレル（４０Ｃ）を前記雄ねじ部（３４Ｔ）にねじ込むステップを含む、実施態様９に記載の方法。
［実施態様１１］
前記結合するステップが、前記中空のアルミニウムマンドレル（４０Ｃ）を前記リング（２４）に溶接するステップを含む、実施態様９または１０のいずれかに記載の方法。
［実施態様１２］
金属体を引き抜いて前記金属マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）を形成するステップをさらに含む実施態様８乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
［実施態様１３］
ストラット端部取付部（３４）を前記雌ねじ部（２４Ｔ）内に取り付けるステップをさらに含む実施態様８乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
［実施態様１４］
前記リング（２４）の前記金属層（２８）の上に追加の層を電鋳するステップをさらに含む実施態様８乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
［実施態様１５］
２つのリング（２４）が設けられ、前記金属マンドレル（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）が前記２つのリング（２４）の間に結合された、実施態様８乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【符号の説明】
【００２６】
１０  航空機
１２  胴体
１４  コックピット
１６  翼組立体
１８  タービンエンジン
１９  エンジンパイロン
２０  ストラット
２２  バー
２４  リング
２６  遠位端
２８  金属層
３０  ストラットコア
３２  モノリシック体
３４  端部取付部
２４Ｔ  雌ねじ部
３４Ｔ  雄ねじ部
４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ  マンドレル
４２  マンドレル端部
５０  浴槽
５２  単一金属成分の溶液
５４  陽極
６２  陰極
６４  制御器
６６  電気導管
６８  スイッチ
７０  追加の層
【図１】
2019108970.tif 000003
【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】
2019108970.tif 000009
【図８】
2019108970.tif 000010
【図９】
2019108970.tif 000011
【外国語明細書】
2019108970000001.pdf