(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの部品を相互に他と近付けて置いて両者間に空間を定義する段階と、
該空間内にファブリックを置く段階と、
該空間の縁をシーリング部材でブリッジする段階と、
流動することができる材料で該空間を充填する段階と、
を備える部品間に接合を作る方法。
【請求項２】
前記ファブリックが前記空間の実質的に２ないし７０％を占有している請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ファブリックが前記空間の実質的に３０ないし６０％を占有している請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ファブリックはファイバの組み合わせを含み、一方の層のファイバが他方の層のファイバと直交している請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ファブリックは±４５度の組み合わせを有している請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記シーリング部材はウェブの形態である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ウェブは可とう性のある材料から形成されている請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ウェブはそれ自体を特定の位置に留めるために片側で接着性である請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記シーリングウェブはファブリックテープから形成されている請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ファブリックテープはガラスファイバで作られている請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ファブリックテープはカーボンファイバで作られている請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
該部品間にシーリング部材を置くことと、
該シーリング部材の上にシーラント、接着剤、ワニスの１を塗って該シーリング部材を特定の場所に保持することと、を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記部品の表面部分に前記シーリング部材を取付けることにより、前記空間の縁をブリッジすることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
リリース層を前記ジョイントの部品に対して加えて、ジョイント部品の分離をし易くすることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
組立てジグ内に前記部品をマウントして、それにより部品間に空間を定義するようにすることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記部品の少なくとも１は独立した突出物をその上に有しており、前記方法は、該部品）を互に他と隣接して置いて該突出物が空間内に延びるように部品間に空間を定義することを含み、該流動することができる材料が空間内に導入されるときには該流動することができる材料が該突出物を囲む請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
突出物が両方の部品上に備えられる請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記一方の部品上の突出物は他方の部品上の突出物（６０）と互いにかみ合っている請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
該流動することができる材料はペースト状の接着材、レジン、シーラント、充填剤の１を備える請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１に記載の方法により作られた接合。
【請求項２１】
請求項１に記載の方法により作られた接合をその内部に有する航空機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の属する技術分野
この発明は部品間にレジン接着剤のような流動可能な材料を導入することによって接合（ジョイント）を作る方法に関するものであり、限定するわけではないが、とくに航空宇宙関連の部品間で接着剤、シーリング（封止）剤（シーラント）、もしくはフィラ（充填剤）を用いて、ジョイントを作る方法に関する。
【０００２】
従来の技術
構造上の応用についての接着性ボンディングは一般に膜とかペーストの接着剤を使用する。
【０００３】
膜の接着剤は一般に高性能応用に対して好まれ、また周囲温度では僅かしか粘着性（タック、べたつき）をもたないので適用が簡単である。しかし、こういった接着剤はボンドを得るためには圧力の下で加熱されることが必要とされるので処理が余計にむずかしい。膜接着剤を用いるときには最適な糊のライン（グルーライン）の厚さは、約０．２ｍｍである。
【０００４】
発明が解決しようとする課題
ペースト接着剤は異なる応用に向けて各種の粘度となっている。ペースト接着剤を用いる１つの既知処理は接合される部品の表面に対して接着剤を適用し、次にジグを用いてそれらを一緒にして両者間に接着剤を備えたサンドイッチを形成するようにすることを含んでいる。部品はその間の接着剤中に空気が閉じ込められるのを回避するために注意して一緒にされなければならない。また、一旦一緒になると、部品は互の相対関係を調節することが、使用した接着剤の粘着性のあるシキソトロピィの（ゲル揺動性）性質のために、むずかしく、両者は正確に一緒にされなければならない。このプロセスは時間のかかるものであり、また汚くなるまた浪費的なことであり、その原因は部品が一緒にされるとサンドイッチ状になった部品から接着剤がはみ出してくることによる。このプロセスのもつ本質に起因して、プロセスはまた労働集約的なものでもある。
【０００５】
この発明の目的は部品のボンデング（接着）の改良した方法を提供することである。
【０００６】
課題を解決するための手段
この発明を一つの観点から捕えるとジョイント（接合）を作る方法が提案されており、この方法の構成は、２つの部品を互に他と近付けて置いて両者間に空間を定義するようにすることと、この空間の縁（エッジ）をシーリング部材で橋絡（ブリッジング）することと、この空間を吸引によりレジン接着剤のような流動することができる材料で充填することを含んでいる。
【０００７】
この発明の方法はとくに直截的であり、これで作られたアッセンブリ、充填される空間内部でとられる差を含めて設計公差の僅か下で製造できる。加えて、この発明の方法は唯一回限りの準備と、組立て（アッセンブリ）と、（加熱）処理のサイクルとが使用されるだけである。
【０００８】
発明の実施の形態
シーリング部材を使用することは、空間の縁のところに該材料を保つように手助けをするだけでなく、縁のところでこの材料のプロフィル（輪郭）を制御することもできる。
【０００９】
シーリング部材はウェブ（織り物）を備えていてよく、シーリングウェブの側部にある接着剤コーティングのような固定用手段を用いて橋絡位置に保持されるのがよい。ウェブは、これとは違って、部品に当ててそれを置き、その上にシーラント、例えばＰＲ１８７５（ＴＭ）、接着剤もしくはワニスを塗布してその位置に保持してもよい。今の例では、シーリングウェブはファブリック（織物）テープから作られているが、これは他の適当な材料で作ることができるものである。ファブリックテープはガラスもしくはカーボンファイバで作られていてよい。
【００１０】
部品は組立用ジグを用いて互に他と隣接して置くことができる。
【００１１】
低いレベルに入口をもち、高いレベルに出口をもって、レジン／接着剤のボイド（欠落部）と発泡（ポロシティ）を避けるのが望ましい。
【００１２】
ペースト接着剤は、接着される部品の公差が低い場合にしばしば使用されるが、それでもなお糊のライン（すなわち部品間の糊もしくは接着剤層の厚さ）で０．５ｍｍを越えるものはこの方法を用いて先に推奨したところとはなっていない。
【００１３】
低い許容差部品で生ずることになる問題に対処するために、適当な厚さのファブリックが、流動可能な材料で空間の充填をするのに先立って、部品間の空間内に置かれてよい。このやり方は強い接合線（ジョイントライン）を与えるのにかなり役立ち、この接合線では糊のラインがかなりの厚さとなって、２つの部品間で“シム（shim:詰め木）”として知られている部材を利用する必要が避けられる。流動可能な材料が導入されて、ファブリックを含浸する。このファブリックの使用により、仕上げられた部品は、別な時に処理されたにも拘わらず連続した組成分と類似なものとなる。
【００１４】
ジョイントに対するファイバ体積比は実質的には２〜７０％であり、好ましいのは実質的に３０〜６０％である。ファブリックはファイバのレイアップを含んでいてよく、それにより、１つの層のファイバが他の層のファイバとは直角方向となるようにする。好ましいのは、ファブリックが±４５度レイアップとなることである。この配向は弾力性があり、またその繊維構造はそこを通ってレジンが容易に浸透できるようにする。
【００１５】
ジョイント（接合）の部品をその形成後に分離する必要があるとすると、解放用物質が空間を定義している部品の一方の表面に加えられる。この物質はシーラント材料もしくはレリーズ（解放）層の何らかの便宜的な形式のものを含んでいてよい。この技術は非常に大きな面積を最大厚さの拘束条件を何ら伴わずにボンデングと同時に実質的に“シムを与えた（shimmed）”状態とするのに有効である。
【００１６】
レジンは収縮が小さく、熱膨張係数（ＣＴＥ）が低く、また高ひずみのものが、ストレスを最小とするのに好ましい。もしファブリックが使用されるのであれば、部品のＣＴＥと整合がとれているのが好いし、全体のＣＴＥを制御するのを助け、またそれによってストレスを最少とする。ＣＦＲＰ（カーボンファイバ強化プラスチック）については、ファブリックは通常は同じ形式のカーボンとなるが、これに対して混成もしくは金属構造についてはガルパニック（直流電気の）腐蝕問題を回避するためにガラスがとくによいとされている。
【００１７】
別な実施形態では、少なくとも１つの部品がその上に突出物（プロジェクション）を有していて、この方法は部品を相互に隣接して置いて、両者間に突出物を備えた空間を定義するようにし、この突出物は空間内に延びており、流動することができる物質はそれが空間内に導入されるときに突起物を囲むようにしている。
【００１８】
この発明の別な特徴によると、ジョイントを作る方法が用意されていて、この方法の構成は、第１と第２の部品を用意して、そのうちの少なくとも一方にはその上に突出物があるものとすることと、この部品を互に近くに置いて両者間に空間を定義し、その空間内に突出物が延びているようにし、またレジン接着剤のような流動することができる物質を導入して、突出物を囲むようにすることを含んでいる。
【００１９】
部品の一方はその上に突出物を持つことができないが、両方が突出物をもってもよい。両方の部品が突出物を持つ場合には、一方の部品の突出物が他方の部品の突出物と交差指状となるのが好い。
【００２０】
この発明のもつ上記特徴による方法の詳細を例を挙げて添付の図面を参照して記述して行く。
【００２１】
図１を見ると、第１と第２の航空宇宙用部品１０，１２がそれぞれ互に他と隣接して置かれて、両方間に空間１４を定義している。好ましいのは２つの部品が組立て用ジグ（図示せず）により位置に保持されていることである。空間１４の縁１６はシーリングウェブ１８，２０によって橋絡されている。このシーリングウェブは一方の側が自己接着性（セルフアドヒーシブ）となっているのがよく、それによって第１と第２の部品１０，１２の縁に接着するようにする。ウェブ１８にはその中に作られた出口（アウトレット）２２があって、そこを通って吸引が空間１４に対して加えられ、また、ウェブ２０には入口がその中に作られていて、そこを通って接着剤が流動できる。
【００２２】
図２を見ると、ノズル２６がレジン接着剤源（図示せず）に接続され、それが入口２４内に封止された状態で置かれている。ノズル２８には吸引が加えられるようになっていて、これが出口２２内に封止された状態で置かれている。ノズル２８に加えられた吸引はノズル２８を通ってレジン３０を引込み、空間１４内に入れて、空間１４が図３に示したようにレジンで充填がされるまで吸引される。
【００２３】
図３の段階に到達した後に、レジン３０は設定（セット）が許されてあるいは適切な処理（熱処理）がされる。ウェブ１８，２０はファブリックテープで作られていて、例えばガラスもしくはカーボンファイバで作られる。
【００２４】
吸引によるレジン接着剤の導入とウェブ２０，２２の使用とは単純かつ有効なやり方で、縁におけるレジンの損失なしにジョイントを形成できるようにする。
【００２５】
このプロセスの間に入口２４を出口２２に対してより低いレベルにすることが望ましい。このやり方はレジン３０が安定した割合で空間１４に入り、ジョイント内部にボイドやポロシティ（欠落や発泡）が生ずる機会を最小とするのに役立っている。またウェブ１８，２０は縁でのレジン３０のプロファイルを制御する。いずれの場合も実効的でかつ信頼性のあるボンド（接着）が得られる。
【００２６】
次に図４を見ると、図１ないし３に示した部品に対応する部品は同じ参照番号を付してある。部品１２は部品１０の縁を越えて延びていて、部品１０，１２間の空間１４は取付け用ウェブ４０，４２によって部品１０の上側サーフェス４４と縁４５と部品１２の上側サーフェス４６とに橋絡（ブリッジ）されていることが図４で見ることができる。ウェブ４０，４２は上述のウェブ１８，２０と同じやり方で構成される。
【００２７】
部品１０，１２とウェブ４０，４２とが図４に示すように置かれると、ノズル２６が入口２４に置かれて、ノズル２８が出口２８に置かれて、レジン３０が図２と３に示すように空間１４内に引き入れられる。ウェブ４０，４２が縁でレジン３０のプロファイルを調整していることが分るであろう。ここでもまた図１ないし３に示すように、部品１０，１２は組立てジグによって互に他と相対的な位置で保持できる。この例ではレリーズ剤の層４７が部品１２の上側サーフェスに加えられている。これがジョイントが形成された後に部品１０，１２の分離を可能としている。このレリーズ層４７はシーラント材料を含んでいる。もし望むのであれば、２つの部品１０，１２が一緒にボルトどめできるし、そうでなければ機械的に一緒に接合できる。
【００２８】
ここで図５を見ると、図１ないし４で示した部品と対応する部品は同じ参照番号を付してある。第１と第２の航空宇宙部品１０，１２は正しく互に他と隣接して位置決めされて空間１４を規定している。ファブリック５０がそこで空間１４内に置かれて、空間１４の縁１６はシーリングウェブ１８，２０により橋絡されている。シーリングウェブ１８，２０はここでもまた片側は自己接着性である。レジンは空間１４内に上述のやり方で引き入れられて、ファブリック５０を含浸させる。ここでもまた、図１ないし３のように部品１０，１２は組立てジグによって互に他と相対的な位置を保つようにできる。
【００２９】
この例では、ファブリック５０はファイバのレイアップを含んでいて、１つの層のファイバが他の層のファイバと直交している。例えば、このファブリックは±４５度レイアップを含むことができる。
【００３０】
空間１４内のファブリック５０の使用は多くの利点を作り出す。第１に、糊のラインがここでは簡単に０．２〜３．０ｍｍの範囲となり、したがってもっとより大きな空間が現在の既知の方法を用いるよりも充填可能となる。これがより低い公差で部品を構築できるようにし、これが今度はコストを節減する。第２に、ファブリックは大きな部品のサーフェス部分の分離を与え、そうでなければ互に接触するかも知れないものまでそのようにし、したがってこういったサーフェス部品がレジン３０によって湿れることなく留まれるチャンスを減らしている。第３に、ファブリック５０はジョイントをまたいだ熱膨張係数（ＣＴＥ）の調節を助けている。部品１０，１２のものと類似のレジン３０とファブリック５０の組合せたもののＣＴＥをもつことによって、全体のジョイントにわたって体験される熱応用は減らされる。最後に、ジョイント内部のファブリック５０はせん断応力（シア）とはぎとり強度とを増す。糊ラインで厚さが１ｍｍより大きなものについては、シア強度が約２５ＭＰａ以上のものが可能である。
【００３１】
ここで図６を見ると、図４で示したものと類似の構成であるが、例外としてこの場合はファブリック５０が空間１４内に置かれ、ファブリック５０の層５１はファブリック５０の各縁にわたって折り戻されている。望むのであれば部品１０はその縁が破線１０ａで示したように面取りをしてあってよい。この場合、層５１は面取り部１０ａ内に延びていてよい。
【００３２】
図４に示すように、ウェブ４２はその内部に形成された出力２２がありウェブ４０はその中に形成された入口があり、またレジン３０は図４を参照して記述したように空間１４内に引き入れられる。面取り部１０ａが形成される場合は、接着剤は空間１４内に流れ込み、また面取り部によって定義された空間内にも入る。ここでもまた、図４に示すように部品１０，１２は組立てジグにより互に他と相対的な位置が保たれるようにできる。レイヤ５１の折り重ねは接着剤を充填した空間１４に滑らかな縁を与える。
【００３３】
望むのであれば、レリーズ層４７を図５と６の実施例で使用してもよい。
【００３４】
次に図７を見ると、図１と３とに示した部品と対応する部品は同じ参照番号を有している。
【００３５】
第１と第２の部品１０，１２でそれぞれ図７にあるものはその上に突出物６０を有している。部品１０，１２は互に他と隣接して置かれていて、それにより両者間に空間を定義して、突出物６０があってそれが空間１４内に延びていて、第１の部品１０の突出物が第２の部品１２上の突出物と交差指状となっている。２つの部品１０，１２はそこで図１ないし３で記述したような方法を用いて接合され、その際に、レジン３０は突出物６０を囲み、シーリングウェブ１８，２０が用意されるが図７には図示されていない。
【００３６】
この例では、突出物６０は実質的に真直であるが、しかし図８に示すように、突出物６２は傾いていてもよい。
【００３７】
この突出物は糊ラインが０．５ｍｍを越え、一般には１〜３ｍｍの長さである場合に使用されるのがよい。突出物はジョイントに対してシア強度を増すようにする。
【００３８】
最後に図９を参照すると、その上に突出物６０を備えた第１と第２の航空宇宙部品１０，１２が互に隣接して位置決めされていて、それにより両者間に空間１４を定義し、そこには突出物６０があって空間１４内に延びていて、それにより、突出物が交差指状となっている。ファブリック５０は空間１４内に置かれていて、２つの部品は図１ないし３に記述した方法により接合されている。
【００３９】
図９の形成されたジョイントは突出物６０とファブリック５０との利点の両方を有している強度を増したものとなっている。
【００４０】
この発明の方法により形成されたジョイントはリブ−スキン（rib-skin）ジョイント、ストリンガジョイント、スキン−スパー（skin-spar）ジョイント、ハイブリッド（混成）ジョイント及びシム（shimming）を含むジョイントである。
【００４１】
特別な参照をレジン接着剤３０の使用にあてたが、シーラント（封止剤）もしくはフィラ（充填剤）が空間１４を封止もしくは充填することを単に必要とするところに使用できる。封止剤もしくは充填剤が使用される場合には、部品を一緒に機械的に固定する、例えばボルトとかリベットとか他のファスナによって固定するのが望ましいとされる。
【００４２】
使用される接着剤もしくは封止剤は＜２００ｃＰｓの粘性をもつレジンを基礎としているのが好ましく、周囲１００℃までの処理温度で数時間のものがよい。
【００４３】
レジン系で“低温”、典型的には約８０℃でゲルとなるものがジグ要件を最小とするので好ましい。恐らくは自由に立ち、後処理のものが採用されることになろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による方法で接合されることになる２つの航空宇宙用部品の図式的な断面図。
【図２】  レジン接着剤で吸引により空間内に充填する際の図１の部品を示す図。
【図３】  レジン接着剤で吸引により空間内を充填した後の図１の部品を示す図。
【図４】  この発明による方法で接合されることになる２つの別な航空宇宙用部品の図式的な断面図。
【図５】  この発明による方法で接合されることになる部品間の空間内にファブリックを伴うようにした図１の部品を示す図。
【図６】  この発明による方法で接合されることになる部品間の空間内にファブリックを伴うようにした図４の部品を示す図。
【図７】  この発明による方法で接合されることになる突出部を伴う２つの部品の図式的な断面を示す図。
【図８】  この発明による方法で接合されることになる、別の突出部を伴う２つの部品の図式的な断面を示す図。
【図９】  この発明による方法で接合されることになる部品間の空間内にファブリックを伴う図７の部品を示す図。
【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】
0004763196.tif 000008
【図８】
0004763196.tif 000009
【図９】
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