(57)【要約】  本発明は、複合材料のコネクティングロッド（１９）のような、複合材料の機械要素を製造する方法であって、マンドレル（１２；１２’）の全周、及びマンドレル（１２；１２’）の長さの全部または一部にわたって編組強化ファイバ層を取り付ける連続した複数の操作を含み、複数の操作は、編組強化ファイバ層を半径方向に相互に積層するものであり、さらに編組強化ファイバ層取り付ける２つの操作の間に、次の工程、即ち：  引抜成形された強化ファイバから形成された少なくとも１つの引抜成形要素（１４’’）を、直前の編組ファイバ層上に配置する工程、各引抜成形要素は、長手方向に方向付けされ；及び  直前の編組強化ファイバ層に各引抜成形要素を少なくとも一時的に取付ける工程、  取付ける工程において、未仕上げの部品を形成するために組立品が重合化される前に、多様な編組層内に樹脂が射出される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料のコネクティングロッド（１９）のような、複合材料の機械要素を製造する方法であって、マンドレル（１２；１２’）の全周、及びマンドレル（１２；１２’）の長さの全部または一部にわたって編組強化ファイバ層（１３、１６；１３’、１６’、１８’）を取り付ける連続した複数の操作を含み、前記複数の操作は、前記編組強化ファイバ層を半径方向に相互に積層するものであり、さらに編組強化ファイバ層を取り付ける２つの前記操作の間に、次の工程、即ち：
引抜成形された強化ファイバから形成された少なくとも１つの引抜成形要素（１４；１４’、１７’；１４’’）を、直前の編組ファイバ層（１３、１３’、１６’）上に配置する工程であって、各引抜成形要素が長手方向に方向付けされ、且つ前記マンドレル（１２；１２’）の長さの少なくとも１部分にわたって延びる、引抜成形要素を直前の編組ファイバ層上に配置する工程；及び
前記直前の編組強化ファイバ層に各引抜成形要素を少なくとも一時的に取付ける工程；を含み、
前記取付ける工程において、全ての引抜成形要素が導入されて、全ての編組ファイバ層（１３、１６；１３’、１６’、１８’）が取り付けられたなら、未仕上げの部品を形成するために組立品が重合化される前に、多様な編組ファイバ層（１３、１６；１３’、１６’、１８’）内に樹脂が射出される、複合材料の機械要素を製造する方法。
【請求項２】
各引抜成形要素（１４；１４’、１７’；１４’’）は、中実ロッド型である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
一つの同じ強化ファイバ層に対して配置された各引抜成形要素（１４；１４’、１７’；１４’’）の取り付けは、接着剤型の製品又は樹脂型の製品により実施される、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記マンドレルが支持する前記層及び取り付けられる前記引抜成形要素（１４；１４’、１７’；１４’’）と共に、前記マンドレル（１２；１２’）により形成された前記組立品周りを通るビンディングにより、一つの同じ強化ファイバ層に対して配置された各引抜成形要素（１４；１４’、１７’；１４’’）の取り付けが行われる、請求項１又は２記載の方法。
【請求項５】
前記マンドレル（１２；１２’）の長手方向軸線（ＡＸ）周りで互いに均等に離された複数の引抜成形要素（１４；１４’、１７’；１４’’）が、一つの同じ編組ファイバ層（１３、１６；１３’、１６’、１８’）に対して配置される、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
多様な引抜成形要素（１４；１４’、１７’；１４’’）が、柵型組立品を形成するために、この柵型組立品が一つの同じ強化ファイバ層上に配置される前に、１以上の横方向のビンディングにより互いにそれらを結合することにより組み立てられる、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の着陸装置支柱のコネクティングロッドのような複合材料からなる機械部材を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知例では、特に、仏国特許第２，９３２，４０９号公報から、半径方向に互いに重なった１以上のカーボンファイバ層が編組みされたマンドレル上に配置されるようなコネクティングロッドを製造することが知られている。
【０００３】
そして、この樹脂が、例えば加熱により重合化される前に、マンドレルに支持された多様な層内に樹脂を射出するため、そして、クレビスを形成するためにその境界領域で機械加工される未仕上げの剛体コネクティングロッドを形成するために、この組立品は金型に取り付けられる。
【０００４】
そして、強化ファイバ層の編組は、図１の符号１で示される編組装置と共に実施される。この装置は、基本的には、垂直面に延びるリング２を具備し、よって、このリングの回転軸線ＡＸは水平となる。このリング２は、強化ファイバ３の１組の巻線（windings）を支持し、巻線が軸線ＡＸ上で、及びリング平面に対してオフセットした位置にある領域に収束する。
【０００５】
編組する周期が始まると、参照符号４により示されたマンドレルは、リング２を通過するためにファイバの収束点を越えて軸線ＡＸに沿って移動する。同時に、このマンドレル４の外側面上に強化ファイバのスリーブを製造するために、自動化された可動支持体によりリング２に支持された巻線が駆動される。
【０００６】
一旦、マンドレルがリングを完全に通過すると、すなわち、マンドレルがファイバの収束点を越えて配置されると、このスリーブは、マンドレルをその全長にわたって被覆する。
【０００７】
そして、第１層上で半径方向に重なった第２の強化ファイバ層の形成のため、再度、マンドレルがリングを通過するように、強化ファイバ層がマンドレルの下流で切断され、及びそのマンドレルが移動されて、リングの後に戻される。
【０００８】
従って、図２に概略的に図示されたように、中央領域で２層あるいはそれ以上の編組層ファイバ６，７の支持体を形成し、編組層ファイバ全ての周り、及びその全長にわたって延びるマンドレルを具備する一般的な構造体を製造することが可能である。
【０００９】
具体的には、図２に示されたように、編組層は、一方では、スプールファイバ８，９と呼称されるファイバを具備し、スプールファイバ８，９は、例えば、軸線ＡＸに対して、一方の側及び他方の側で約３０°に傾斜される。他方では、軸線ＡＸに平行な長手方向ファイバ１１は、組み合わせたスプールファイバ８，９により位置が保持される。
【００１０】
このようなコネクティングロッドでは、コネクティングロッドが軸線ＡＸに沿う引張圧縮応力を受けたとき、及び軸線ＡＸに対して垂直な軸周りの曲げ応力を受けたときに、基本的に、機械的応力に抵抗するのは長手方向ファイバである。
【００１１】
編組に必要なスプールファイバの張力のために、図３の概略図とは対照的に、長手方向ファイバ１１は、実際には直線ではなく湾曲しており、方向ＡＸに抵抗可能な機械的応力の大きさを減じる。
【００１２】
長手方向ファイバの湾曲が大きいときには、この長手方向強度の低下は、すべてより大きいものとなる。何故なら編組中にファイバに作用する張力は、組立品を可能な限り小型にするためにそれ自身大きいものでなければならないからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】仏国特許第２，９３２，４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、かかる課題を改善する解決方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
よって、本発明の対象は、複合材料のコネクティングロッドのような複合材料からなる機械部材の製造方法であり、マンドレル全周、及びこのマンドレルの長さの全部又は一部にわたって編組強化ファイバ層を編組する複数の操作を含み、前記複数の操作は、編組強化ファイバ層を半径方向に相互に積層するものであり、さらに編組強化ファイバ層をマンドレルに取付ける２つの前記操作の間に、次の工程を具備する：
引抜成形された（pultruded)強化ファイバから形成された少なくとも１つ要素を、直前の編組強化ファイバ層上に配置する工程、各引抜成形要素は、長手方向に方向付けされ、及び前記マンドレルの少なくとも一部にわたって延びる工程と；
前記直前の編組ファイバ層に各引抜成形要素を少なくとも一時的に取り付ける工程、を含み、
前記取り付ける工程において、全ての引抜成形要素が導入されて、及び全ての編組強化ファイバ層に取り付けられたなら、未仕上げの部分を形成するために、前記組立品が重合化する前に樹脂が多様な編組層内に射出される。  
【００１６】
この解決法により、前記引抜成形要素は、編組層の組立後及び樹脂の射出及び重合化の後、実質的に直線状のファイバ組立品を形成する。そして、ファイバ組立品は、長手方向の機械的強度を著しく向上することができる。
【００１７】
本発明の更なる対象は、上で規定された方法であり、その方法では、各引抜成形要素が中実ロッド型である。
【００１８】
本発明の更なる対象は、上で規定された方法であり、その方法では、全く同一の強化ファイバに対して配置された各引抜成形要素の取り付けは、接着剤型の製品又は樹脂型の製品により実施される。
【００１９】
本発明の更なる対象は、上で規定された方法であり、その方法では、全く同一の強化ファイバ層に対して配置された各引抜成形要素の取り付けは、取付けられる前記引抜成形要素と、前記引抜成形要素を支持する層と共にマンドレルにより形成された組立品周りに巻き付けられたビンディングにより実施される。
【００２０】
本発明の更なる対象は、上で規定された方法であり、その方法では、前記マンドレルの長手方向周りに互いに均等に離された複数の引抜成形要素が、全く同一の編組ファイバに対して配置される。
【００２１】
本発明の更なる対象は、上で規定された方法であり、その方法では、この組立品が全く同一の強化ファイバ層上に配置される前に、柵型組立品を形成するために、１以上の横方向のビンディングにより互いに連結することにより多様な引抜成形要素が組立てられる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、編組ファイバ層を受け取るように意図されたマンドレルを備える公知の編組装置の概略斜視図である。
【図２】図２は、複合材料で形成された公知のコネクティングロッドを形成する層を示す概略断面図である。
【図３】図３は、編組強化ファイバの部分概略斜視図である。
【図４】図４は、本発明の方法により製造された円形断面を備えるコネクティングロッド本体の概略断面図である。
【図５】図５は、本発明の方法により製造された楕円断面を備えるコネクティングロッド本体の概略断面図である。
【図６】図６は、本発明の方法により製造された複合材料から形成された完成コネクティングロッドの斜視図である。
【図７】図７は、本発明の方法により製造された複合材料から形成されたコネクティングロッドの縦断面図である。
【図８】編組層上に配置及び取り付けされる前の引抜成形要素の組立品の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の基本思想は、編組による製造方法を用いることである。編組による製造方法には、引抜強化ファイバにより形成され、半重合化又は重合化された直線状ロッドの連続した編組層間に引抜強化ファイバを長手方向に配置することが含まれる。これにより、完全に直線状の長手方向ファイバのコネクティングロッドが形成され、コネクティングロッドの引張圧縮及び曲げの機械的強度が著しく向上される。
【００２４】
引抜された外形は、工業的に連続工程で製造された複合材料の定常的な断面の断面片となる。具体的には、この樹脂を重合化又は半重合化するために加熱された紡糸口金に入れる前に樹脂を含浸させるため、巻線の形をしたファイバが連続的に巻き戻される。これにより、剛性断面片が連続的に形成され、製造中に、前記断面片から所望の長さ部分が切断される。
【００２５】
これらの引抜された断面片は、重合化又は半重合化された樹脂により互いに結合される一方、平行直線的な強化ファイバからなり、特に、中実又は中空ロッドの形をなす。非常に競争力のある製造コストで、引抜された断面片の機械的強度は、断面片の主軸に沿って大きいものとなる。
【００２６】
従って、本発明は、コネクティングロッドを製造するために、図１に示されるような装置で、強化ファイバ層を編組みする間に引抜成形要素を組み込むことにある。
【００２７】
よって、図４に概略的に示されるように、本発明により製造されたコネクティングロッドは、マンドレル１２を具備する。マンドレル１２は、この例では、円形断面を有する。強化ファイバ層１３は、図１のような編組装置を通ることによって、マンドレル周りに編組みされる。
【００２８】
一旦、この編組紐１３が、マンドレル１２の全長にわたって編組されると、即ち、一旦、マンドレルが、強化ファイバの巻線を支持するリングの平面を通過すると、装置は停止する。そして、強化ファイバ層は、マンドレルの下流で切断され、マンドレル１２及びそれが支持する層１３により形成された組立品は移動される。これにより、新しい強化ファイバ層を編組みする目的のため、巻線を支持するリング上流に組立品が再度取り付けられる。
【００２９】
この段階では、引抜成形要素１４は、この軸線ＡＸ周りに互いに均等に離されていると同時に、長手方向、即ち引抜成形要素１４は、コネクティングロッドの軸線ＡＸと平行、に延びるように層１３上に配置される。これらの引抜成形要素は、層１３への接着剤型の製品又は他の樹脂型の製品を予め塗着することにより取付けることができる。
【００３０】
引抜成形要素の取付けに関する他の解決方法は、層１３の外側面に対してこれらの要素をクランプするように、強化ファイバのビンディングを用いて組立品を包囲することにある。
【００３１】
一旦、引抜成形要素が設置されて、且つ安定した態様で保持されると、参照符号１６で示された、強化ファイバの次の層が編組みされる。この編組は、マンドレル１２、編組層１３及び引抜成形要素１４により形成された組立品を、リングの軸線に沿って編組装置のリングを通して移動することにより実施される。
【００３２】
この操作の効果は、引抜成形要素の位置を大きく変化させること無しに、引抜成形要素をクランプすることにより引抜成形要素１４を包囲する編組ファイバ層を形成することである。層１６の編組操作の間、引抜成形要素１４は、長手方向に方向付けされたまま層１３の周囲に沿って互いに均等に離される。
【００３３】
そして、このような状態で、図４に概略的に示されるように、引抜成形要素１４は、層１４，１６間で緊密にクランプされ、及び層１４，１６は、軸線ＡＸに沿って長手方向に方向付けられる。
【００３４】
この段階で、マンドレル１２、層１３、１６及びこれらの層間に挿入された引抜成形要素により形成された組立品は、強化ファイバ層１４，１６を通して樹脂を射出するために鋳型内に取付けられる。もし、引抜断面片が中空ロッドである場合、射出工程中にこれらのロッドに樹脂が充填されるのを防止するために、これらの端部は閉鎖される。
【００３５】
そして、この樹脂を重合化して、未仕上げの剛体コネクティングロッドを形成するために、加熱サイクルが開始される。次に、これらのドリル孔に金属リングを挿入する前にクレビスを形成するために、未仕上げのコネクティングロッドの境界領域はドリルにより機械加工される。
【００３６】
図４は、２つの編組層１３、１６間に挟まれた引抜成形要素１４の組立品だけを示す。しかし、本発明による方法は、このコネクティングロッドの引張圧縮及び曲げ及びそれにより座屈強さの機械的強度を一般には向上させるため、各一対の連続する編組層間に引抜成形要素組立品を順に挿入することを可能にする。
【００３７】
引抜成形要素１４は、引抜成形要素１４を支持する編組層の必ずしも全周にわたって分配される必要はないが、引抜成形要素１４は、必ずしも互いに均等に離されることなしに、有利には、この円周の所定領域だけに配置されて良い。
【００３８】
従って、図５の実施例では、マンドレル１２’は、その断面に対応する楕円の短軸周りの曲げに対する抵抗を増加させたコネクティングロッドを形成するため、円形断面の代わりに楕円断面を有する。引張圧縮強度も、このコネクティングロッドでは増加する。
【００３９】
この場合、図４の実施例として、第１層１３’が、マンドレル１２’周りに編組される。しかし、引抜成形要素１４’は、そのときこの楕円の短軸周りの曲げ応力に対する強度が増加するように、この楕円の最も離れた反対側の端上にのみ配置される。
【００４０】
他の引抜成形要素１７’が配置される前に、次の層１６’が編組みされる。他の引抜成形要素１７’も、互いに最も遠いこの楕円の端に配置される。そして、組立品に樹脂が射出される前、及びその重合化前に、新しい編組層１８’が取り付けられる。
【００４１】
その完成状態で示される図６において、引抜成形要素は、基本的に参照符号２１で示されるコネクティングロッド本体に沿って延びる。この本体２１は、コネクティングロッド１９の中央領域に対応し、前記中央領域は、通常型の壁であり、この本体２１は例えば定常的な断面を有する。
【００４２】
そういうわけなので、引抜成形要素は実質的に略湾曲形状にしっかり追随する。何故なら、可能な限り小さな湾曲の間は、比較的大きな引抜成形要素の剛性は、引抜成形要素がこれらの形状に追従することを可能とするからである。言い換えれば、これらの引抜成形要素は、湾曲形状で配置されることが可能であり、及びそれらの剛性は、高い機械的強度を提供するために、引抜成形要素がわずかに湾曲した形状を採用することを確実にする。
【００４３】
参照符号１４’’で示される引抜成形要素は、３層の形で半径方向に配置される。しかし、引抜成形要素は、コネクティングロッド２１の端２２，２３、即ち、コネクティングロッド２１の境界領域、を先天的に被覆しない。何故なら、コネクティングロッドの端は、直線要素の配置に引抜成形要素が役立たない非常に変化した不規則な領域だからである。
【００４４】
従って、図７に示されるように、引抜成形要素１４は、各々が２つの編組層間に挟まれた３層にわたって半径方向に配置される。しかし、クレビスを形成するように、このコネクティングロッドの端２２，２３間だけに延びることにより、これらの引抜成形要素がコネクティングロッドに含まれる。
【００４５】
図４，７のサポートで記載される実施例では、引抜成形要素は、それを支持する編組層上に一対一に取り付けられ、及び保持されてよい。しかし、有利には、引抜成形要素１４、１４’、１４’’、１７’は、図８に概略的に示される柵型組立品を形成するために、これらの取り付け前に準備しておくこともできる。
【００４６】
この場合、引抜成形要素は、例えば、互いに均等に離れて配置される一方、互いに平行平面的に配置されており、そして、引抜成形要素は、これらの要素に沿って互いに均等に離された複数対の強化ファイバ２４によって互いに固定される。
【００４７】
そして、各対２４は、引抜成形要素の全体方向と垂直な方向に略方向付けられた２つのファイバを具備する。そして、これらの２つのファイバは、各引抜成形要素周りに組合わされる。そして、各対２４はファイバを予め決定された距離で２個ずつ間隔を空け、及びこれらの平行を保ちながら、これらの引抜成形要素を互いに固定することを可能にする。
【００４８】
編組ファイバ層上に引抜成形要素を配置することは、そのように形成された柵型組立品を把持すること、及び当該層の外側面に対して柵型組立品を取り付けること、及び編組ファイバ層に柵型組立品を結合すること、あるいは、１以上の周囲の強化ファイバのビンディングによって組立品を包囲することにある。
【００４９】
図の実施例では、本発明の方法により製造されたコネクティングロッドは、この例では、２つのクレビスである、２つの境界領域を具備する。しかし、本発明は、コネクティングロッドの他のタイプに等しく適用され、例えば、コネクティングロッドの端間に配置された第３の境界領域及びコネクティングロッドの各端との境界領域を具備する着陸装置の転向台車ビームのようなコネクティングロッドに適用される。
【００５０】
さらに、図の実施例は、複合材料からなるコネクティングロッドを製造するための発明の実施例を示したものであるが、本発明は、例えば、航空機プロペラのカーボン羽根の製造、又は、帆船に取付けられるように意図されたカーボンマストの製造など他のタイプの、機械要素の製造に適用する。
【００５１】
具体的には、プロペラの羽根及び帆船のマストは、これらの主方向、即ち、その中に含まれた引抜成形要素の方向に、主として方向付けされた機械的応力を受け、その結果、本発明による方法は、このタイプの機械要素のために著しく向上した機械的応力を提供する。
【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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【国際調査報告】
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2013523488.tif 000012
2013523488.tif 000013
2013523488.tif 000014
2013523488.tif 000015
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