(57)【要約】      （修正有）【課題】複合部材と金属部材のスタックを分解することなく、金属部材の冷間加工プロセス中の複合材層への所望されない変形を軽減し、又は排除するのに加え、複合材残屑及びかかる残屑の冷間加工ツール上への付着も軽減し、又は排除しうる冷間加工方法を提供する。【解決手段】複合部材２６，２８と金属部材２４のスタック２２の孔部４０への挿入が可能で、かつ、割スリーブ４２の周囲に円周的に延在し直径がより大きなスペーサ部材４８を有する拡張可能なツール部材を含み、拡径部５６ａを有するマンドレル５６をツール部材内に装填し引き抜くことでスペーサ部材がスタックの金属層のみに接触し、圧縮力を印加し金属部材の孔部を冷間加工により拡径する。【選択図】図５
2015096278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの金属層と少なくとも１つの複合材層のスタックを貫通して孔部を冷間加工する方法であって、
前記孔部内にツールを配置することと、
前記ツールと前記金属層の間にのみ干渉を形成すること、及び、
前記金属層のみに外側に向かう径方向力を印加するために前記ツールを使用することを含む、方法。
【請求項２】
前記ツールと前記複合材層の間の隙間を保ちつつ、前記ツールを径方向に拡張させて前記金属層と接触状態にすることによって、外側に向かう径方向力を印加するよう前記ツールの使用が実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記干渉の形成は、前記ツールと前記金属層の間への材料の挟み込みを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記材料の挟み込みは、前記ツールと前記金属層のみとの間にブッシュを配置することによって実行される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記材料の挟み込みは、前記ツール上に帯状材料部を形成することを含む、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記ツール上の前記帯状材料部の形成は、火炎溶射、電気めっき、微細溶接及びエッチングのうちの１つによって実行される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ツールと前記金属層の間への前記材料の挟み込みは、前記孔部を囲む前記金属層に前記材料を付加することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記材料の前記金属層への付加は、電気めっきと微細溶接のうちの１つによって実行される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記干渉の形成は、前記孔部の周囲の前記複合材層から材料を除去して、前記複合材層と前記ツールの間に金属の帯状突起を形成することによって実行される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記孔部内に前記ツールを配置することは、前記孔部内にスリーブを配置することを含み、
外側に向かう径方向力を印加するために前記ツールを使用することは、マンドレルを前記スリーブを通して引き抜くことによって、前記スリーブを拡張することを含む、
請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
複合材層と金属層のスタックに孔部を冷間加工するためのツールであって、
前記孔部への挿入が可能で、かつ、ツール部材の周囲に円周的に延在し直径がより大きな帯状部を有する拡張可能な前記ツール部材を含み、前記直径がより大きな帯状部は、前記スタックの一金属層のみに接触し、圧縮力を印加するよう適合されている、ツール。
【請求項１２】
前記拡張可能なツール部材は、
割スリーブと、
マンドレルのうちの１つである、請求項１１に記載のツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して金属における孔部の冷間加工に関し、より具体的には、金属層と複合材層のスタックに孔部を冷間加工するための方法並びにツールを扱う。
【背景技術】
【０００２】
複合部材と金属部材の間に固定接合部を形成することが、時には必要になる。例えば航空機産業においては、複合材機体フレームの部分品を１つに接合するために、金属製の継手要素が使用されうる。同様に、金属製シヤタイが複合材外板に固定されることもある。
【０００３】
固定された金属製構造物の孔部の周囲に金属疲労が発生する可能性は、孔部を「冷間加工する」ことによって低減することができる。冷間加工の一方法としては、孔の中に割スリーブを配置し、スリーブを通してマンドレルを引き抜くことがある。割スリーブの使用は、片面加工を可能にし、マンドレルの強力な干渉によって生成される摩擦力から孔部を保護する。スリーブを通してのマンドレルの引抜きは拡張をもたらし、孔部を囲む金属製構造物の材料に張力をかけて、材料の径方向塑性流動を発生させる。マンドレルが除去された後、孔部を囲む構造物には残留圧縮応力の環状域が出現し、その環状域は、孔部の縁を超える一直径に達するまで広がることがある。
【０００４】
しかし、冷間加工を行って金属層と複合材層のスタックに孔部を形成する際には、問題が惹起される。
冷間加工プロセス中の割スリーブの拡張は、孔部を囲む複合材層に望ましからざる変形をもたらし、かつ／又は、割スリーブ上に付着する複合材残留物を発生させることがある。この問題の一解決策には、スタックを分解し、金属層に孔部を冷間加工し、次いで各層をスタックに再度組み立てることがある。しかしこの解決策は、時間がかかり、労働集約的である上、いくつかの用途においては実際的ではない。
【０００５】
従って、スタックを分解することなく複合材と金属のスタックに孔部を冷間加工するための、スタックの一方の側から実行可能な方法及びツールが必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
開示されている実施形態は、固定接合部において複合材層と金属層のスタックに孔部を冷間加工するための方法及び装置を示すものである。方法により、金属層に孔部の冷間加工を実行するためにスタックを分解する必要がなくなる。方法は、冷間加工プロセス中の複合材層の所望されない変形を軽減し、又は排除するのに加え、複合材残屑及びかかる残屑の冷間加工ツール上への付着も軽減し、又は排除しうる。開示されている冷間加工方法は、スタックの一方の側から実行されうる。
【０００７】
開示されている一実施形態により、少なくとも１つの金属層と少なくとも１つの複合材層のスタックを貫通して孔部を冷間加工するための方法が示される。ツールが孔部内に配置され、干渉がツールと金属層の間にのみ形成される。ツールは、金属層のみに外側に向かう径方向力を印加するために使用される。ツールと複合材層の間の隙間を保ちつつ、ツールは、径方向に拡張して金属層と接触状態になることによって、外側に向かう径方向力を印加する。ツールと金属層の間に材料を挟み込むことによって、又は、孔部の周囲の複合材層から材料を除去して、複合材層とツールの間に金属の帯状突起を形成することによって、干渉が実現しうる。
【０００８】
開示されている別の実施形態により、複合材層と金属層のスタックを貫通して孔部を冷間加工する方法が示される。割スリーブは、孔部内に配置され、次いで拡張されて金属層のみと接触状態になる一方で、複合材層と割スリーブの間の隙間は保たれる。圧縮力は、割スリーブを通して金属層にのみ印加される。割スリーブは、割スリーブを通してマンドレルを引き抜くことによって拡張される。隙間は、複合材層と割スリーブの間で、割スリーブと各金属層の間に材料を挟み込むことによって保たれる。隙間は、割スリーブと各金属層の間に材料を挟み込むことによっても保たれうる。材料の挟み込みは、孔部を囲む金属層に材料を追加することによって、又は割スリーブに材料を追加することによって、実行されることがある。
【０００９】
開示されている更なる実施形態により、複合材層と金属層のスタックに孔部を冷間加工するためのツールが示される。ツールは、孔部への挿入が可能で、かつ、ツール部材の周囲に円周的に延在し直径がより大きな帯状部を有する、拡張可能なツール部材を含む。直径がより大きな帯状部は、スタックの一金属層のみに接触し、圧縮力を印加するよう適合されている。拡張可能なツール部材は、割スリーブとマンドレルのうちの１つでありうる。
【００１０】
要するに本発明の一態様によれば、少なくとも１つの金属層と少なくとも１つの複合材層のスタックを貫通して孔部を冷間加工する方法が示されており、方法は、孔部内にツールを配置することと、ツールと金属層の間のみに干渉を形成すること、及び、金属層のみに外側に向かう径方向力を印加するためにツールを使用することを含む。
【００１１】
有利には、方法では、ツールを径方向に拡張させて金属層と接触状態にすることによって外側に向かう径方向力を印加するよう、ツールの使用が実行される一方で、ツールと複合材層の間の隙間は保たれる。
【００１２】
有利には、方法では、干渉の形成はツールと金属層の間への材料の挟み込みを含む。
【００１３】
有利には、方法では、材料の挟み込みは、ツールと金属層のみとの間にブッシュを配置することによって実行される。
【００１４】
有利には、方法では、材料の挟み込みはツール上に帯状材料部を形成することを含む。
【００１５】
有利には、方法では、ツール上に帯状材料部を形成することは、火炎溶射、電気めっき、微細溶接及びエッチングのうちの１つによって実行される。
【００１６】
有利には、方法では、ツールと金属層の間への材料の挟み込みは、孔部を囲む金属層に材料を付加することを含む。
【００１７】
有利には、方法では、金属層への材料の付加は、電気めっきと微細溶接のうちの１つによって実行される。
【００１８】
有利には、方法では、干渉の形成は、孔部の周囲の複合材層から材料を除去して、複合材層とツールの間に金属の帯状突起を形成することによって実行される。
【００１９】
有利には、方法では、孔部内へのツールの配置は孔部内にスリーブを配置することを含み、かつ、外側に向かう径方向力を印加するためのツールの使用はスリーブを通してのマンドレルの引抜きによってスリーブを拡張させることを含む。
【００２０】
本発明の別の態様では、複合材層と金属層のスタックを貫通して孔部を冷間加工する方法が示され、方法は、孔部に割スリーブを挿入することと、割スリーブを拡張させて金属層のみと接触状態にする一方で、複合材層と割スリーブの間の隙間は保たれること、及び、割スリーブを通して金属層のみに圧縮力を印加することを含む。
【００２１】
有利には、方法では、割スリーブの拡張は割スリーブを通してのマンドレルの引抜きによって実行される。
【００２２】
有利には、方法では、複合材層と割スリーブの間の隙間の保持は割スリーブと各金属層の間への材料の挟み込みを含む。
【００２３】
有利には、方法は更に、割スリーブと各金属層の間への材料の挟み込みを含む。
【００２４】
有利には、方法では、材料の挟み込みは、孔部を囲む金属層への材料の追加によって各金属層において孔部の内径が縮小することを含む。
【００２５】
有利には、方法では、材料の追加は、
電気めっき、
微細溶接、
レーザー焼結、
加法製造、のうちの１つによって実行される。
【００２６】
有利には、方法では、材料の挟み込みは割スリーブに材料を追加することを含む。
【００２７】
有利には、方法では、割スリーブへの材料の追加は火炎溶射、電気めっき、微細溶接及びエッチングのうちの１つによって実行される。
【００２８】
本発明のまた別の態様により、複合材層と金属層のスタックに孔部を冷間加工するためのツールが示され、ツールは、孔部への挿入が可能で、かつ、ツール部材の周囲に円周的に延在し直径がより大きな帯状部を有する拡張可能なツール部材を含み、直径がより大きな帯状部は、スタックの一金属層のみに接触し、圧縮力を印加するよう適合されている。
【００２９】
有利には、ツールの場合、拡張可能なツール部材は、割スリーブとマンドレルのうちの１つである。
【００３０】
特性、機能及び利点は、本開示の様々な実施形態で個別に実現可能であるか、或いは、以下の説明及び図面を参照して更なる詳細が理解されうる、更に別の実施形態で組み合わせることが可能である。
【００３１】
例示的な実施形態の特徴と考えられる新規の特性は、添付の特許請求の範囲に明記される。しかし、例示的な実施形態と、好ましい使用モードと、更にはその目的及び利点は、添付図面を参照し、本開示の例示的な実施形態の後述の詳細な説明を読むことにより、最もよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】複合材と金属のスタックにおける固定接合部の斜視図である。
【図２】図１の線２−２に沿った側から見た断面図である。
【図３】複合材と金属のスタックを貫通して形成された孔部を有するスタックの断面図である。
【図４】図３と同様の図であるが、孔部内に取り付けられた割スリーブを示している。
【図５】図４と同様の図であるが、割スリーブ内に取り付けられたマンドレル組立品を示している。
【図６】図５内に図６と表された領域の図である。
【図７】図６と同様の図であるが、孔部を囲む金属層の領域を冷間加工するために拡張された割スリーブを示している。
【図８】付加された帯状材料部を有する割スリーブの斜視図である。
【図８Ａ】図８の線８Ａ−８Ａに沿った側から見た断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａと同様の図であるが、割スリーブと一体化した帯状部の代替的な形状を示している。
【図９】割スリーブの周囲に配置されうるブッシュの等角図である。
【図１０】図６と同様の図であるが、孔部を囲む金属層の領域に付加された帯状材料部であるスペーサ部材を示している。
【図１１】図３と同様の図であり、複合材層から材料が除去される代替的な冷間加工方法を示している。
【図１２】図１１と同様の図であるが、孔部内に取り付けられた割スリーブを示している（明確にするためマンドレルは図示されていない）。
【図１３】図１２内に図１３と表された領域の図である。
【図１４】図１３と同様の図であるが、拡張されて金属層と接触状態になっている割スリーブを示している。
【図１５】複合材と金属の複数の散在した層を備え、割スリーブはスタックを貫通して孔部に挿入されているが、まだ拡張されて金属層に接触状態にはなっていない、スタックの断面図である。
【図１６】複合材と金属のスタックに孔部を冷間加工する方法のフロー図である。
【図１７】航空機の製造及び保守方法を示すフロー図である。
【図１８】航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１及び図２を参照するに、構造物２１は、固定接合部２０を備えた複合材と金属のスタック２２を包含する。本書内では複合材と金属のスタック２２と称されることもあるスタック２２は、２つの複合材層２６、２８の間に挟まれた単一の金属層２４を備えるが、スタック２２は、任意の数の又は任意の組み合わせの、複合材層２６、２８及び金属層２４を備え、その最も単純な形状においては、単一の金属層２４と単一の複合材層２６を含むこともある。図示されている接合部２０内の層２４、２６、２８は、層２４、２６、２８を貫通する、対応する孔部４０を通過する一又は複数の固定具３０によって、１つに固定されている。この典型例では、固定具３０は、軸部３２、ヘッド部３４及びナット３６のような保持具を有するボルトを含むが、固定具３０は、限定する訳ではないが例としては皿リベットのような、この用途に適切な他の様々な固定具形状のうち任意のものでありうる。
【００３４】
下記に記述される開示されている実施形態により、孔部４０は、孔部４０を囲む金属層２４の区域３８（図２）の内部に残留圧縮応力を付与するために、冷間加工される。この残留圧縮応力は、金属層２４に金属疲労に対する抵抗性をもたらし、かつ、孔部４０の周囲の金属層２４に経時的に形成されうる小さな割れの進行を阻む傾向がある。
【００３５】
下記でより詳細に記述されるように、冷間加工方法は、スタック２２の組立ての後、スタック２２の一方の側４５から全体的に実行される。開示されている冷間加工方法は、金属層２４にのみ力を印加する一方で、複合材層２６、２８を変形し、又はそれらに他の望ましからざる効果を与えかねない、複合材層２６、２８へのあらゆる直接的な力の印加を実質的に回避することによって実施される。
【００３６】
ここで図３及び図４を参照するに、孔部４０を冷間加工するために、限定する訳ではないが割スリーブ４２を含みうる拡張可能なツールが、スタック２２の一方の側４５から孔部４０に挿入される。割スリーブ４２は、長手方向のスリット５０を備えた通常円筒形の壁部５２、及び、割スリーブ４２を孔部４０を囲む表面４６に安着する円周肩部４４を含む。割スリーブ４２は中空であり、通常は孔部４０の内径Ｄ１よりも若干小さい外径Ｄ２を有する。
【００３７】
割スリーブ４２は、実質的に剛性かつ非圧縮性でありながら、割スリーブ４２の拡張を可能にするよう曲げ可能な、任意の適切な材料から形成されうる。下記に記述されるように、孔部４０を囲む金属層２４の区域３８の冷間加工は、割スリーブ４２と金属層２４のみとの間に干渉を創出することによって実現する。
【００３８】
一実施形態では、割スリーブ４２と金属層２４の間の所望の干渉は、割スリーブ４２と金属層２４の間に帯状スペーサ部材４８のような材料を挟み込むことによって実現しうる。スペーサ部材４８は、割スリーブ４２の周囲にほぼ全周的に延在しうる。スペーサ部材４８は、金属層２４の厚みｔにほぼ等しい高さＨを有する。スペーサ部材４８は、用途に応じるものの、割スリーブ４２が拡張された時に割スリーブ４２の外径Ｄ２と複合材層２６、２８の間に隙間Ｇを保持するに十分な、厚みＴを有する。
【００３９】
図４に示した実施形態では、スペーサ部材４８は、割スリーブ４２の外径Ｄ２上に形成されるか、又はＤ２に付着するが、下記に記述されるように、割スリーブ４２と複合材層２６、２８の間に所望の隙間Ｇを創出するためには、他の技術も使用されうる。
【００４０】
ここで図５及び図６を参照するに、マンドレル５６は、の割スリーブ４２の内部に摺動可能に受容され、スタック２２の表面に安着される環状リップ部６２を有するヘッド部６０を通過する。ヘッド部６０上の適切な引張り具６３は、マンドレル５６に結合される。引張り具６３は、マンドレル５６を割スリーブ４２を通して上向きに引き抜く（５８）、空気圧シリンダなどのような任意の適切な装置を含む。他の実施形態では、マンドレル５６は、割スリーブ４２を通して引き抜かれるのではなく、押し抜かれることもある。マンドレル５６は、割スリーブ４２の内径よりも大きな外径Ｄ３を有する、拡大されたヘッド部５６ａを含む。
【００４１】
マンドレル５６が割スリーブ４２を通して引き抜かれる（５８）際に、ヘッド部５６ａは、割スリーブ４２に径方向に拡張する（６８）（図６）よう力を印加する。図７に示すように、割スリーブ４２の径方向の拡張によってスペーサ部材４８に力が印加され、金属層２４に接触状態にする。スペーサ部材４８は、孔部４０の周囲の金属層２４に、外側に向かう径方向力Ｆを伝達し、印加する。径方向力Ｆにより、金属層２４の区域３８内の材料は圧力に屈し、張力がかかることになる。割スリーブ４２が孔部４０から除去されると、区域３８内の金属材料は、伸長状態から圧縮状態へと移行する。
【００４２】
割スリーブ４２と内部のマンドレル５６の組み合わせは、開示されている方法を実践するために使用されうる広範なツールの例証にすぎないことに、ここで留意されたい。限定する訳ではないが例としては、金属層２４のみに対する所望の干渉は、拡張可能なマンドレル（図示せず）と、金属層２４と拡張可能なマンドレルの間に配置されたスペーサ部材４８を使用して実現しうる。
【００４３】
図８及び図８Ａは、上述の図４〜図７に示した割スリーブ４２に類似したものの一形態を示している。この実施例では、高さＨと厚みｔを有する帯状スペーサ部材４８が、割スリーブ４２の円周の周囲に延在する。スペーサ部材４８は、様々な技術のうち任意のものを使用して、壁部５２上に形成され、或いは壁部５２に付着した非圧縮性の適切な材料から成る。例えば、スペーサ部材４８は、壁部５２に材料を電気めっきし、火炎溶射し、レーザー焼結し、又は微細溶接することによって、壁部５２上に直接形成されうる。図８Ｂに示す別の実施形態では、スペーサ部材４８ａは、エッチング、マシニング、又は他の材料除去プロセスを使用して割スリーブ４２から材料を除去することによって、割スリーブ４２と一体に形成されうる。
【００４４】
図９を参照するに別の実施形態では、割スリーブ４２と金属層２４の間の所望の干渉は、ブッシュ５４を含むスペーサ部材４８ｂを使用して実現でき、スペーサ部材４８ｂは、割スリーブ４２の上で摺動し、金属層２４と一直線になるよう壁部５２の長手方向の所望の位置に固定されうる。
【００４５】
図１０は、金属層のみに接触し、金属層のみを冷間加工するための所望の干渉を実現する、また別の技術を示している。
この実施形態では、スペーサ部材４８ｃは、孔部４０を囲む金属層２４の領域上に直接形成される、厚みｔを有する材料から成る。スペーサ部材４８ｃを形成する材料は、電気めっき、微細溶接、火炎溶射、レーザー焼結、又は他の適切な加法プロセスを使用して、金属層２４に付加されうる。スペーサ部材４８ｃは、孔部４０を最終的な所望穴径へと拡大することによって、又は他の適切な材料除去技術によって、金属層２４を冷間加工した後に除去されうる。
【００４６】
ここで、金属層２４のみを冷間加工する一方で、複合材層２６、２８への接触を実質的に回避する方法のまた別の実施形態を示す、図１１、図１２及び図１３に注目する。図１１に示すように、材料７０の厚みｔが、孔部４０を囲む複合材層２６、２８の各々から除去される。材料７０は、マシニングのような、任意の適切な材料除去技術を使用して除去されうる。代替的には、スタック２２の組立ての前に、仕上がった孔部４０の最終穴径よりも直径が小さい孔部４０が、金属層２４に形成されることもある。これらの技術のいずれを使用しても、複合材層２６、２８は、孔部４０の中で金属層２４に対して凹設される。ゆえに、金属層２４の範囲内の孔部４０の直径は、複合材層２６、２８のいずれかにおける孔部４０の直径よりも小さい。これらの直径の相違の結果として、金属層２４の内側端部７２は、複合材層２６、２８を超えて孔部４０の中に突設される。
【００４７】
図１２及び図１３は、孔部４０内に取り付けられているが、まだ内部マンドレル（図示せず）によって拡張されていない割スリーブ４２を示す。図１３に最もよく示されるように、割スリーブ４２の孔部４０への挿入に順応するよう、割スリーブ壁部５２と金属層２４の間には、若干の間隙６５が存在する。図１４を参照するに、割スリーブ４２の拡張によって、割スリーブ壁部５２は、金属層２４の突設された内側端部７２と係合し、金属層２４に力Ｆを印加することになる。複合材層２６、２８の端部は金属層の突設された内側端部７２に対して凹設されており、割スリーブが完全に拡張されても複合材層２６、２８と割スリーブ４２の間には隙間Ｇが存在するため、結果的に割スリーブ４２は、金属層２４にのみ冷間加工を行うことになる。突設された内側端部７２は、孔部４０を最終的な所望穴径へと拡大することによって、又は他の適切な材料除去技術によって、金属層２４を冷間加工した後に除去されうる。
【００４８】
既に述べたように、開示されている方法及び装置は、任意の数及び組み合わせの金属層と複合材層を備えるスタックの孔部を冷間加工するために用いられることがある。例えば図１５を参照するに、方法は、複合材層７８の間に散在する複数の金属層７６を備えるスタック７５の孔部４０を冷間加工するために用いられることがある。金属層７６のみを冷間加工するために、複数のスペーサ部材４８が、金属層７６と拡張可能な割スリーブ４２の間に挟み込まれる。この実施例では、スペーサ部材４８は割スリーブ４２上に形成されるが、上述のように、割スリーブ４２と金属層７６のみとの間に干渉を形成するために、他の技術も使用されうる。
【００４９】
図１６は、複合材と金属のスタック２２に孔部４０を冷間加工する方法のステップを示している。スタック２２内に複合材層と金属層が配設される８０で始まり、８２では、限定する訳ではないが例としてはドリル加工のような任意の適切な技術を使用して、スタック２２に孔部４０が形成される。８４では、前述のように、割スリーブ４２のようなツールが孔部４０内に挿入される。ステップ８６では、複合材層がツールから隔離され、間隔を保つように、ツールと金属層のみとの間に干渉が形成される。干渉は、ステップ８８、９０及び９２に示す、幾つかの技術のうち任意のものを使用して実現しうる。ステップ８８では、ツールのスタック内の金属層と一直線になる位置に材料が付加される。代替的にはステップ９０のように、金属層２４において孔部４０の内径を縮小するために、孔部４０を囲む金属層２４に金属が付加されることもある。金属の付加はステップ８９又は９０のいずれにおいても、上述の技術、並びに他の加法製造プロセスのような、多様な技術のうち任意のものによって実行されうる。別の変形例では、ステップ９２で、孔部４０の直近を囲む複合材層の領域から材料を除去し、それによって金属層に対して複合材層を凹設することにより、複合材層が凹設されることもある。
【００５０】
ステップ９４では、ツールは拡張されて、金属層のみに径方向圧縮力を印加する。このステップにおいて、ツールが複合材層に接触する、又は力を印加することはない。この径方向圧縮力の結果として、孔部４０の周囲で金属層は冷間加工される。ステップ９６ではツールは収縮されることがあり、次いでステップ９８では、孔部から除去される。ステップ１００では、孔部４０が最終的な所望の直径へと必要に応じて拡大されうる。
【００５１】
本開示の実施形態は、様々な用途に使用される可能性を有し、例えば航空宇宙、海運、自動車への応用、及び、複合材層と金属層の間に固定接合部が使用されうる他の用途を含む、特に輸送産業の分野に用途を見出すことができる。ゆえに、ここで図１７及び１８を参照するに、本開示の実施形態は、図１７に示す航空機の製造及び保守方法１０２、及び図１８に示す航空機１０４に関して使用することが可能である。開示されている実施形態の航空機用途は、限定する訳ではないが例としては、航空機１２２の一部を形成する金属製シヤタイと複合材外板の間、又は金属製継手と複合材フレーム部分の間などで、複合材と金属のスタックに孔部を冷間加工することを含む。製造前の段階では、例示的な方法１０２は、航空機１０４の仕様及び設計１０６と、材料調達１０８を含むことがある。製造段階では、航空機１０４の構成要素及びサブアセンブリの製造１１０と、システムインテグレーション１１２が行われる。その後に、航空機１０４は、認可及び納品１１２を経て運航１１８に供される。顧客により運航される期間には、航空機１０４は、改造、再構成、改修なども含みうる定期的な整備及び保守１２０を受けることが予定される。
【００５２】
方法１０２の各プロセスは、システムインテグレータ、サードパーティ、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実行又は実施されうる。本明細書においては、システムインテグレータは限定しないが任意の数の航空機製造者、及び主要システム下請業者を含み、サードパーティは限定しないが任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含み、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。
【００５３】
図１７に示すように、例示的方法１０２によって製造された航空機１０４は、複数のシステム１２４及び内装１２６を有する機体１２２を含むことがある。高レベルのシステム１２４の例には、推進システム１２８、電気システム１３０、油圧システム１３２、及び環境システム１３４のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれることもある。航空宇宙産業の例を示したが、本開示の原理は、海運及び自動車産業などの他の産業にも適用しうる。
【００５４】
本書で実施されるシステム及び方法は、製造及び保守方法１０２の一又は複数の任意の段階において用いられる。例えば、製造プロセス１１０に対応する構成部品又はサブアセンブリは、航空機１０４が運航１１８される期間中に製造される構成部品又はサブアセンブリと類似の様態で作製され、或いは製造される。また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせは、例えば、航空機１０４の組立てを実質的に効率化するか、或いは航空機１０４のコストを削減することにより、製造段階１１０及び１１２において利用することができる。同様に、装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせのうち一又は複数は、航空機１０４の運航期間中に、限定する訳ではないが例としては整備及び保守１２０の用途に利用されうる。
【００５５】
種々の例示的な実施形態の説明は、例示及び説明を目的に提示されているものであり、完全な説明であること、又は実施形態を開示された形態に限定することを意図していない。当業者には、多くの修正例及び変形例が自明であろう。更に、種々の例示的な実施形態は、他の例示的実施形態に照らして異なる利点を提供することができる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び他の当業者に対し、考慮される特定の用途に適した様々な修正が行われた様々な実施形態の開示内容の理解を促すために、選択及び記述されている。
【符号の説明】
【００５６】
２０  接合部
２１  構造物
２２  スタック
２４  金属層
２６  複合材層
２８  複合材層
３０  固定具
３２  軸部
３４  ヘッド部
３６  ナット
３８  区域
４０  孔部
４２  割スリーブ
４４  円周肩部
４５  一方の側
４６  表面
４８  スペーサ部材
５０  スリット
５２  壁部
５４  ブッシュ
５６  マンドレル
５８  引抜き
６０  ヘッド部
６２  環状リップ部
６３  引張り具
６５  間隙
６８  径方向の拡張
７０  材料
７２  内側端部
７５  スタック
７６  金属層
７８  複合材層
１０４  航空機
１０６  仕様及び設計
１０８  材料調達
１１０  構成要素及びサブアセンブリの製造
１１２  システムインテグレーション
１１４  認可及び納品
１１８  運航
１２０  整備及び保守
１２２  機体
１２４  システム
１２６  内装
１２８  推進システム
１３０  電気システム
１３２  油圧システム
１３４  環境システム
【図１】
2015096278.tif 000003
【図２】
2015096278.tif 000004
【図３】
2015096278.tif 000005
【図４】
2015096278.tif 000006
【図５】
2015096278.tif 000007
【図６】
2015096278.tif 000008
【図７】
2015096278.tif 000009
【図８】
2015096278.tif 000010
【図８Ａ】
2015096278.tif 000011
【図８Ｂ】
2015096278.tif 000012
【図９】
2015096278.tif 000013
【図１０】
2015096278.tif 000014
【図１１】
2015096278.tif 000015
【図１２】
2015096278.tif 000016
【図１３】
2015096278.tif 000017
【図１４】
2015096278.tif 000018
【図１５】
2015096278.tif 000019
【図１６】
2015096278.tif 000020
【図１７】
2015096278.tif 000021
【図１８】
2015096278.tif 000022
【外国語明細書】
2015096278000001.pdf
2015096278000002.pdf
2015096278000003.pdf
2015096278000004.pdf