(57)【要約】成形輪郭付き破壊可能な構造部材（２）およびそれを作製するための方法が記載されている。輪郭付き構造部材は、支持または安定化構造（６）をサンドイッチしている複合材料または金属材料（４、８）を備える。構造部材（２）は、イニシエータ（１４）を構造部材内に組み込むことによって破壊可能にされている。構造部材（２）は、及ぼされた荷重のエネルギーを吸収することによってイニシエータ（１４）の位置で破壊する。成形された構造が、一般に直線状の形状の構造部材を曲げることによって提供される。成形輪郭付き、破壊可能な、一般に平坦でない構造については、本発明の構造部材の適用および使用は、無制限に近い。
2004508966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料または金属含有材料を備える少なくとも１つの輪郭付き内側層（４）と、
複合材料または金属含有材料を備える少なくとも１つの輪郭付き外側層（８）と、
前記少なくとも１つの内側層（４）と前記少なくとも１つの外側層（８）とを接続しているリブ付き構造を有する少なくとも１つの中間層（６）とを備える、成形輪郭付き構造部材（２）。
【請求項２】
前記構造部材が、ほぼ非直線状の形状を有する、請求項１に記載の構造部材。
【請求項３】
前記金属含有材料が、軽金属またはその合金である、請求項１に記載の構造部材。
【請求項４】
前記金属含有材料が、重金属またはその合金である、請求項１に記載の構造部材。
【請求項５】
前記ほぼ非直線状の形状が曲げ形状である、請求項２に記載の構造部材。
【請求項６】
少なくとも１つのイニシエータ（１４）をさらに備える、請求項１に記載の構造部材。
【請求項７】
複合材料または金属含有材料を備える少なくとも１つの輪郭付き内側層（４）と、
複合材料または金属含有材料を備える少なくとも１つの輪郭付き外側層（８）と、
前記少なくとも１つの内側層（４）と前記少なくとも１つの外側層（８）とを接続しているリブ付き構造を有する少なくとも１つの中間層（６）とを備える、ほぼ非直線状の構造部材（２）。
【請求項８】
前記金属含有材料が、軽金属またはその合金である、請求項７に記載の構造部材。
【請求項９】
前記金属含有材料が、重金属またはその合金である、請求項７に記載の構造部材。
【請求項１０】
前記ほぼ非直線状の構造部材が曲げ形状を有する、請求項７に記載の構造部材。
【請求項１１】
少なくとも１つのイニシエータ（１４）をさらに備える、請求項７に記載の構造部材。
【請求項１２】
前記複合材料が、強化樹脂基材材料である、請求項１に記載の構造部材。
【請求項１３】
前記複合材料が、強化樹脂基材材料である、請求項７に記載の構造部材。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの内側層（４）と前記少なくとも１つの外側層（８）の両方が、複合材料を備える、請求項１または７に記載の構造部材。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの内側層（４）と前記少なくとも１つの外側層（８）の両方が、金属含有材料を備える、請求項１または７に記載の構造部材。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの内側層（４）が複合材料を備え、前記少なくとも１つの外側層（８）が金属含有材料を備える、請求項１または７に記載の構造部材。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの内側層（４）が金属含有材料を備え、前記少なくとも１つの外側層（８）が複合材料を備える、請求項１または７に記載の構造部材。
【請求項１８】
複合材料または金属含有材料を備える少なくとも１つの輪郭付き内側層（４）と、
複合材料または金属含有材料を備える少なくとも１つの輪郭付き外側層（８）と、
前記少なくとも１つの内側層（４）と前記少なくとも１つの外側層（８）とを接続しているハニカム構造を有する少なくとも１つの中間層（６）とを備える、曲げ構造部材（２）。
【請求項１９】
少なくとも１つのイニシエータ（１４）をさらに備える、請求項１８に記載の構造部材。
【請求項２０】
少なくとも１つの構造構成要素（１３０）をさらに備える、請求項１８に記載の構造部材。
【請求項２１】
複合材料または金属含有材料を備える少なくとも１つの内側層（４）を、成形された基板（２０）上に設ける工程と、
リブ付き構造を有する少なくとも１つの中間層（６）を前記少なくとも１つの内側層（４）上にロール・ラッピングする工程と、
複合材料または金属含有材料を備える、少なくとも１つの外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）上に設ける工程と、および
前記少なくとも１つの内側層（４）および外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）に接続する工程とを含む、成形輪郭付き構造部材（２）を作製するための方法。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの内側層（４）を基板（２０）上にロール・ラッピングする工程によって、前記少なくとも１つの内側層（４）を設ける工程を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）上にロール・ラッピングする工程によって、前記少なくとも１つの外側層（８）を設ける工程を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記基板（２０）を取り外す工程をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記基板（２０）を取り外す工程によって作成された内部領域（１０）を部分的にまたは完全に充填する工程を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記基板（２０）を取り外す前に、前記少なくとも１つの内側層（４）および前記少なくとも１つの外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）と接続するとき、前記少なくとも１つの外側層（８）を拘束する工程をさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
少なくとも１つのシュリンクラップ材料（２２）の層を前記少なくとも１つの外側層（８）上にロール・ラッピングする工程によって、前記少なくとも１つの外側層（８）を拘束する工程を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
反応後、少なくとも１つの前記シュリンクラップ材料（２２）の層を取り外す工程を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの外側層（８）上に少なくとも１つの圧力ディストリビュータ（２６）を設ける工程をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
複数のシュリンクラップ材料（２２）の層に、前記層のうちの２つの間の前記少なくとも１つの圧力ディストリビュータ（２６）を備える工程を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
複合材料または金属含有材料を備える少なくとも１つの内側層（４）を、ほぼ直線状の基板（２０）上に設ける工程と、
リブ付き構造を有する少なくとも１つの中間層（６）を前記少なくとも１つの内側層（４）上にロール・ラッピングする工程と、
複合材料または金属含有材料を備える、少なくとも１つの外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）上に設ける工程と、
前記基板（２０）を取り外す工程と、
前記少なくとも１つの内側層（４）と、少なくとも１つの中間層（６）と、前記少なくとも１つの外側層（８）の形状を、ほぼ非直線状の形状に修正する工程と、および
前記少なくとも１つの内側層（４）および外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）に接続する工程とを含む、成形輪郭付き構造部材（２）を作製するための方法。
【請求項３２】
外部金型を用いる工程、および内部圧力を用いる工程によって前記形状を修正する工程を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記形状を修正する工程、およびほぼ同時に、前記少なくとも１つの内側層（４）および外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）に接続する工程を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
複合材料または金属含有材料を備える少なくとも１つの内側層（４）を、成形された基板（２０）上に設ける工程と、
リブ付き構造を有する少なくとも１つの中間層（６）を前記少なくとも１つの内側層（４）上にロール・ラッピングする工程と、
複合材料または金属含有材料を備える、少なくとも１つの外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）上に設ける工程と、
前記外側部分をシュリンクラップ材料（２２）で拘束する工程と、
前記少なくとも１つの内側層（４）および外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）に接続する工程と、および
前記シュリンクラップ材料（２２）および前記基板（２０）を取り外す工程とを含む、成形輪郭付き構造部材（２）を作製するための方法。
【請求項３５】
複合材料または金属含有材料を備える少なくとも１つの内側層（４）を、ほぼ直線状の基板（２０）上に設ける工程と、
リブ付き構造を有する少なくとも１つの中間層（６）を前記少なくとも１つの内側層（４）上にロール・ラッピングする工程と、
複合材料または金属含有材料を備える、少なくとも１つの外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）上に設ける工程と、
前記基板（２０）を取り外す工程と、
前記少なくとも１つの内側層（４）と、少なくとも１つの中間層（６）と、前記少なくとも１つの外側層（８）の形状を、ほぼ非直線状の形状に修正する工程と、
前記外側層（８）をシュリンクラップ材料（２２）で拘束する工程と、
前記少なくとも１つの内側層（４）および外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）に接続する工程と、および
前記シュリンクラップ材料（２２）および前記基板（２０）を取り外す工程とを含む、成形輪郭付き構造部材（２）を作製するための方法。
【請求項３６】
複合材料または金属含有材料を備える少なくとも１つの内側層（４）を、成形された基板（２０）上に設ける工程と、
リブ付き構造を有する少なくとも１つの中間層（６）を前記少なくとも１つの内側層（４）上にロール・ラッピングする工程と、
複合材料または金属含有材料を備える、少なくとも１つの外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）上に設ける工程と、および
前記少なくとも１つの内側層（４）および外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）に接続する工程とを含む方法によって作製された、成形輪郭付き構造部材（２）。
【請求項３７】
複合材料または金属含有材料を備える少なくとも１つの内側層（４）を、ほぼ直線状の基板（２０）上に設ける工程と、
リブ付き構造を有する少なくとも１つの中間層（６）を前記少なくとも１つの内側層（４）上にロール・ラッピングする工程と、
複合材料または金属含有材料を備える、少なくとも１つの外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）上に設ける工程と、
前記基板（２０）を取り外す工程と、
前記少なくとも１つの内側層（４）と、前記少なくとも１つの中間層（６）と、前記少なくとも１つの外側層（８）の形状を、ほぼ非直線状の形状に修正する工程と、および
前記少なくとも１つの内側層（４）および外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）に接続する工程とを含む方法によって作製された、成形輪郭付き構造部材（２）。
【請求項３８】
複合材料または金属含有材料を備える少なくとも１つの内側層（４）を、輪郭付き基板（２０）上に設ける工程と、
リブ付き構造を有する少なくとも１つの中間層（６）を前記少なくとも１つの内側層（４）上にロール・ラッピングする工程と、
複合材料または金属含有材料を備える、少なくとも１つの外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）上に設ける工程と、
前記外側部分をシュリンクラップ材料（２２）で拘束する工程と、
前記少なくとも１つの内側層（４）および外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）に接続する工程と、および
前記シュリンクラップ材料（２２）および前記基板（２０）を取り外す工程とを含む方法によって作製された、成形輪郭付き構造部材（２）。
【請求項３９】
複合材料または金属含有材料を備える少なくとも１つの内側層（４）を、ほぼ直線状の基板（２０）上に設ける工程と、
リブ付き構造を有する少なくとも１つの中間層（６）を前記少なくとも１つの内側層（４）上にロール・ラッピングする工程と、
複合材料または金属含有材料を備える、少なくとも１つの外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）上に設ける工程と、
前記基板（２０）を取り外す工程と、
前記少なくとも１つの内側層（４）と、少なくとも１つの中間層（６）と、前記少なくとも１つの外側層（８）とをほぼ非直線状の形状に修正する工程と、
前記外側層（８）をシュリンクラップ材料（２２）で拘束する工程と、
前記少なくとも１つの内側層（４）および外側層（８）を前記少なくとも１つの中間層（６）に接続する工程と、および
前記シュリンクラップ材料（２２）および前記基板（２０）を取り外す工程とを含む方法によって作製された、成形輪郭付き構造部材（２）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連出願の参照）
本出願は、米国特許仮出願第６０／２１６，６３６号からの優先権を主張するものであり、その開示全体を参照により本明細書に組み込む。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、構造部材およびそれを作製するための方法に関する。特に、本発明は、成形輪郭付き破壊可能な構造部材およびそれを作製するための方法に関する。
【０００３】
（発明の背景）
近年、軽量の複合材料の使用にますます重点が置かれるようになってきた。１つの使用例は、たとえば、自動車の効率を改善するためにそれを使用することであった。その目的のために、米国政府、およびダイムラー・クライスラー、フォードおよびゼネラル・モータを表す米国自動車研究評議会（ＵＳＣＡＲ）は、次世代自動車パートナーシップ（ＰＮＧＶ）を形成するために協力した。ＰＮＧＶの一目的は、３倍までの燃料効率を有する環境に優しい車両を作るために使用することができる一方、今日の入手可能性、性能および安全性を提供する、複合技術などの技術を開発することである。たとえば、ＰＮＧＶは、約１２．５８ｋｍ／ｌ（２８マイル毎ガロン（ｍｐｇ））から約３７．２３ｋｍ／ｌ（８３ｍｐｇ）にまで今日の車両の燃料効率を改善し、今日の装備重量で４０〜６０％の減少（１４５１ｋｇ（３２００ポンド））をさせることを求めている。
【０００４】
燃料効率を改善するための一方法は、今日の車両の重量を減少させ、より軽量の材料を使用することである。鋼、アルミニウムなどの今日の車両で使用されている材料は、複合材料に比べてかなり重いが、車両の設計要件に適合させるために、引張り、圧縮、曲げ、層間せん断および面内せん断強度、および他の機械的および物質的な特性を含む十分な構造特性を提供するために必要であった。
【０００５】
鋼、鋳鉄およびアルミニウムなどの構造材料の使用を補足する、またはその使用と交換するために他の多くの軽量の複合材料の適用が行われてきた。これらには、建物、橋、レクリエーション用車両、航空宇宙、防衛、スポーツ用品などの多くの用途品が含まれる。
【０００６】
材料の構造特性、特にねじりまたは曲げ強度を増強するための一方式は、材料をより構造的に効率的な形態で作製することである。構造的に効率的な一形態では、アルミニウムおよび鋼のような金属が、金属のパネルの間にハニカムをサンドイッチすることによって、ハニカム・コア材料などの支持構造と結合された。このような結合の例が、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第４，２９１，２０５号、第５，１４０，９１３号、第５，１９２，６２３号、第５，６３５，３０６号、第５，８７５，５９６号、第５，８９９，０３７号に記載されている。別の構造的に効率的な形態では、複合材料が、複合材料のパネルの間に支持構造をサンドイッチすることによって、ハニカムまたはフォーム構造などの支持構造と結合された。このような結合の例が、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第５，００６，３９１号、第５，１９５，７７９号、第５，６５２，０３９号、第５，８３４，０８２号、第５，８４８，７６７号、第５，８４９，１２２号および第５，８７５，６０９号に記載されている。
【０００７】
しかし、このような結合は一般に、比較的平坦な構造に制限されており、したがって、このような材料の適用がかなり制限されていた。同様に、構造部材は、それらの最終用途を強化するために必要なほぼ非直線状の形状を含む、様々な複雑な形状に形成したり曲げることができなかった。
【０００８】
（発明の概要）
本発明は、成形輪郭付き破壊可能な構造部材およびそれを作製するための方法に関する。特殊輪郭形状の部材は、支持構造または安定化構造をサンドイッチしている複合材料または金属材料を備える。構造部材は、イニシエータを構造部材に組み込むことによって破壊可能にされている。構造部材は、及ぼされている荷重のエネルギーを吸収することによってイニシエータの位置で破壊する。成形の構造は、一般に直線状の形状の構造部材を曲げることによって提供される。成形、特殊輪郭形状の、破壊可能な一般に平坦でない構造については、本発明の構造部材の適用および使用はほぼ無制限である。
【０００９】
本説明と組み合わせて示された図１〜２０、２０Ａ、２１、２１Ａおよび２２〜２４は、本発明による構造部材およびそれを作製する方法の、完全ではなく特定の一部分のみの図である。
【００１０】
（発明の詳細な説明）
以下の説明は、本発明を全体的に理解するための特別な詳細を与える。しかし、本発明はその特別な詳細を使用することなく実施することができることを当業者なら理解されよう。実際、本発明は、図示された構造部材および方法を修正することによって実施することができ、従来産業で使用されている装置および技術と組み合わせて使用することができる。
【００１１】
図１は、本発明による、ある特殊輪郭形状の構造部材、ほぼ円形の断面を有する管状部材を示している。本発明の文脈では、「特殊輪郭形状の」構造部材は、このような部材の外周または内周の少なくとも一部分が、曲線状、幾何学的または不均一であることを含めて、ほぼ平坦でないところの、あらゆる形状、サイズまたは外形である。好ましくは、特殊輪郭形状の構造部材は、以下で説明するようなその製造を容易にする表面のような、閉じた表面外形を有する。本発明の文脈では、「閉じられた」構造部材は、このような部材の表面（内側および／または外側）の少なくとも一部分がほぼ閉じられているかほぼ連続しているところの、あらゆる形状、サイズまたは外形を有するものである。閉じられた外形の例は、管状、ほぼ球状、多角形状、円錐状または他の同様の形状ならびにここに図示し、説明したものを含む。本発明の一態様では、特殊輪郭形状の構造部材は、部材の外周または周縁の形状にかかわらず、内部空間を完全にまたはほぼ包囲する壁を有するものである。
【００１２】
本発明の構造部材は、円筒形、または円錐、ピラミッド、三角錐、半円形や円形などの非円筒形の外形を有してもよい。本発明の構造部材はまた、円形、または矩形、正方形、六角形、八角形または同様のものなどの非円形の断面を有してもよい。これらはまた、極めて不規則な、閉じていない、ほぼ平面の表面を備えてもよい。実際、本発明の構造部材は、以下で詳細に説明するような、どんな複雑な特殊輪郭形状または特殊輪郭形状の組合せも有することができる。本発明の構造部材は、ほぼ平坦でないことを特徴とし、それによって、知られている有芯のシート形状の複合材料と区別される。
【００１３】
図１で、管状の構造部材２は、内側セクションまたは部分４と、オプションの中間セクションまたは部分６と、外側セクションまたは部分８と、オプションのコア領域１０とを備える。内側部分４と、外側部分８と、オプションのコア領域１０とは、以下で説明するようなどんな適切な複合材料製であってもよい。オプションの中間部分６は、内側および外側部分に取り付けて、支持するおよび／または安定化させる「有芯の」構造である。
【００１４】
コア領域１０は、構造部材２の内側セクション内に配置されており、以下で説明するように、およそ構造部材の形成で使用される基板またはマンドレルのサイズである。コア領域１０は、主として構造部材２を作製するために使用される製造プロセスでの取外し可能なマンドレルと、構造部材２の外形と、構造部材２の所望の最終用途とに応じて、どんな適切なサイズ、形状または外形にもすることができる。
【００１５】
コア領域１０は、中空であってもよいが、任意選択で、フォーム、プラスチック、導電性または絶縁性材料、金属、および／または同様のものなどのどんな所望のコア材料で部分的または完全に充填されてもよい。コア材料を備えるコア領域１０は、構造要素でよい。コア材料はまた、構造部材２が形成された後に加えられてもよい、もしくは構造内に一体に形成されてもよい。構造部材２の形成の後、コア材料が加えられる場合、コア材料は、接着剤、または従来技術で知られている他の適切な接合手段を用いて構造部材２に取り付けられてもよい。
【００１６】
内側セクション４および外側セクション８用の材料は、同じ材料または異なる材料にすることができる。好ましくは、内側部分４および外側部分８は、同じ材料で構成される。本発明の一態様では、内側または外側部分用の材料は、どんな適切な強化樹脂基材材料（ＲＲＭＭ）で構成されてもよい。これは、連続または不連続の強化材料が樹脂基材内に埋め込まれた樹脂基材材料（ＲＭＭ）である。本発明の一態様では、ＲＭＭは有機樹脂基材材料（ＯＲＭＭ）である。たとえば、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第５，７２５，９２０および５，３０９，６２０参照。
【００１７】
本発明の一態様では、ＯＲＭＭを熱硬化性樹脂にすることができる。熱硬化性樹脂は、加熱されたとき不可逆的に硬化する重合体材料である。熱硬化性樹脂の例は、エポキシ、ビスメレイミド、ポリエステル、フェノール、ポリイミド、メラミン、キシレン、ウレタン、フェノール、フラン、シリコーン、ビニル・エステル、およびアルキド樹脂、またはその組合せを含む。熱硬化性樹脂は、架橋剤、硬化剤、充填剤、結合剤や紫外線抑制剤などの従来技術で知られているような様々な添加剤を含むことができる。好ましくは、エポキシ、ビニル・エステルまたはポリエステル樹脂が、本発明での熱硬化性樹脂として採用される。
【００１８】
本発明の別の態様では、ＯＲＭＭは、熱可塑性樹脂基材材料にすることができる。熱可塑性樹脂は、加熱されたとき不可逆的には硬化しない、たとえば、熱に曝されたとき軟化し、その後冷却されたときそれらの本来の状態に戻る重合体材料である。熱可塑性樹脂の例は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド（ナイロン）、ポリエステル（ＰＥＴ、ＰＢＴ）、ポリエーテル・ケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレン・サルファイド（ＰＰＳ）、ポリフェニレン・オキサイド（ＰＰＯ）およびその合成物、およびポリビニル樹脂またはその合金を含む。熱可塑性樹脂は、架橋剤、硬化剤、充填剤、結合剤や紫外線抑制剤などの従来技術で知られているような様々な添加剤を含むことができる。好ましくは、ポリアミド（ナイロン）、ポリエステル、ポリカーボネートおよびポリプロピレン樹脂が本発明での熱可塑性樹脂として採用される。
【００１９】
本発明のＲＭＭを強化するために使用される材料は、樹脂基材を強化するどんな形態にもすることができる。硬化の形態の例は、単一方向テープ、多方向テープ、織布、ロービング布、マット布、プレフォーム、ファイバ、フィラメント、ウィスカおよびその組合せを含む。ＲＭＭを強化するために使用される材料のタイプは、強化機能のような働きをするどんなタイプにすることもできる。好ましくは、樹脂基材用の強化材料の形態は、連続のまたは不連続のファイバなどファイバ状の材料である。本発明に採用することができる材料の例は、ｓガラス、ｅガラス、アラミド、グラファイト、カーボン、超高分子量ポリエチレン、ボロン、シリコン・カーバイト、セラミック、クオーツ、金属、等方性金属（アルミニウム、マグネシウムおよびチタニウム）、金属被膜された有機ファイバ、ＣＡＭＰ、これらのファイバのハイブリッドまたはこれらのファイバの組合せを含む。たとえば、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第６，１１７，５３４号参照。
【００２０】
本発明のさらに別の態様では、硬化されない、または部分的に硬化された複合材料が、内側および／または外側セクション用の材料として使用されている。複合材料は、最終状態で固体であり、互いに不溶解であり、化学的特性が異なる、２つ以上の材料のマクロ・スケールでの混合物または組合せである。積層板、粒子、ファイバ、フレークなどの従来技術で知られているどんな複合材料および充填された複合材料も、本発明に採用することができる。硬化されない、または部分的に硬化された複合材料は、連続的なファイバで強化されたＯＲＭＭ（熱硬化性または熱可塑性樹脂）である。
【００２１】
内側部分４および外側部分８のために使用される好ましい複合材料は、通常シートまたは積層板の形態のＢステージ・プリプレグ材料である。これは、複数の繊維強化材に剤形化された樹脂を含浸させることによって形成される。Ｂステージ・プリプレグ・シートを作製する方法およびシート自体は、良く知られている。たとえば、その開示を参照によってここに編入する米国特許第４，４９５，０１７に記載されたシートを参照。硬化されると、プリプレグ材料は、金属よりも一般に強く、剛性になる一方、疲労、化学物質、磨耗および腐食に対してより良い抵抗を提供する。プリプレグ用の好ましい強化材は、アラミド、ガラス材料、ニッケル・カーバイト、シリコーン・カーバイト、セラミック、カーボンおよび超高分子量ポリエチレン、またはそれらの組合せを含む。たとえば、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第４，９６８，５４５号、第５，１０２，７２３号、第５，４９９，６６１号、第５，５７９，６０９号および第５，７２５，９２０号を参照。カーボン、ガラス、金属および、特にアルミニウム、マグネシウムおよびチタニウムのような等方性の金属、金属被膜された有機ファイバ、アラミド・ファイバ、またはその組合せもまたファイバとして使用することができる。たとえば、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第５，６０１，８９２号および第５，６２４，１１５号を参照。好ましくは、カーボン・ファイバ、グラス・ファイバ、またはアラミド・ファイバおよびより好ましくはケブラー２９または４９ファイバが本発明に採用されている。
【００２２】
プリプレグ内のファイバ容積は、機械的、電気的、および熱的特性を最大化するために様々であってよい。たとえば、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第５，８４８，７６７号を参照。高いファイバ容積の部分は、補強材であり、熱伝導性のファイバの場合、この構造部材はより熱伝導性である。本発明のファイバ容積は、約５％から約９５％の範囲にすることができ、好ましくは、約５０％から約６５％の範囲である。プリプレグのファイバは、反対方向に釣り合う、等しい数のファイバを含めて、約０°から約９０°などの従来技術で知られているような任意の所望の方向にプリプレグ材料内で方向付けることができる。たとえば、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第４，９４６，７２１号を参照。
【００２３】
本発明のさらに別の態様では、内側または外側部分用の材料としてシート成形化合物（ＳＭＣ）を使用することができる。ＳＭＣは、不連続なファイバで強化されたＢステージ熱硬化性樹脂製のシートである。ＳＭＣは、付加的な準備なしでシート、層、積層に通常形成された不連続なファイバ強化材料を有する完全に剤形化されたＯＲＭＭ化合物である。たとえば、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第６，１０３，０３２号を参照。本発明のＳＭＣで使用することができる樹脂は、上記に列挙した熱硬化性樹脂のうちの任意のものを含む。好ましくは、ポリエステル、ビニル・エステルまたはエポキシ樹脂が、本発明のＳＭＣでの樹脂として採用される。本発明のＳＭＣで使用することができるファイバは、上記に列挙したもののうちの任意のものを含む。好ましくは、ガラス、カーボンまたはアラミド・ファイバ、より好ましくは、ケブラー２９または４９ファイバを、ＳＭＣでのファイバとして使用することができる。ＳＭＣ内のファイバの容積もまた、機械的および熱的特性を最大化するように様々であってよい。
【００２４】
そのベースとして不飽和樹脂システとともに、ＳＭＣは望ましいプロセスおよび成形の特性、および、機械的強度、衝撃抵抗、剛性および寸法安定性などの最適な物理的および機械的特性のために他の材料を組み込んでいる。これらの組み込まれた材料は、ポリマー、強化用ファイバ、樹脂、充填剤、重合化を促進するためのイニシエータ、粘性剤、潤滑剤、離型剤、触媒、増粘剤、顔料、ポリエチレン・パウダー、難燃剤、紫外線吸収剤、およびその他の添加剤を含む。添加剤のそれぞれは、処理または成形ステップ中、または仕上げられる部分のいずれかでＳＭＣに重要な特性を与えることができ、また本発明のＳＭＣに組み込むことができる。
【００２５】
本発明の一態様では、内側セクション４および外側セクション８は、このようなＯＲＭＭ材料の少なくとも１つの層を含む。１つの層は、それぞれの内側または外側セクションを形成し、構造部材２に所望の構造特性を与えるのに十分である。構造部材２の強度、剛性またはその他の物理的特性を改善するために追加の層を加えることができる。相補的な方向性を有するファイバを備える単一の層を使用することが可能である。しかし、以下で説明するように、Ｂステージ材料が完全に硬化されたときの結果である、セクションを作っている各層に固有の応力を釣り合わせるために相補的な方向性を有する複数の層を使用することが好ましい。相補的にするために、連続する層内のファイバは、図２に示すように対称的であり、釣り合わされるべきである（たとえば、互いの層から等しいまたは反対の量だけファイバをシートの軸から偏移させることによって）。ファイバはまた、たとえば、作用される荷重に対する構造強度を最適化するために、ファイバを組み込もうとする化合物の設計変数に適合するように方向付けることができる。ファイバは、０から９０度までの範囲を含む、±１５、±３０、±４５、±６０、±７５度を含む、またはその他の従来技術で知られている、どんな適切な角度でも方向付けることができる。たとえば、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第Ｒｅ３５，０８１号、第５，０６１，５８３号を参照。
【００２６】
本発明のさらに別の態様では、内側または外側部分用の材料は、軽金属または重金属その合金などの、どんな適切な金属含有材料も備えることができる。適切な軽金属は、マグネシウム、アルミニウム、チタニウム、亜鉛、モリブデン、またはその合金を含む。適切な重金属は、鉄、銅、ニッケル、炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼、錫、またはその合金を含む。
【００２７】
金属含有材料は、すべての方向で同様の強度特性を持つ等方性ファイバを備えるため、金属含有材料の１つの層は、それぞれ内側または外側部分を形成し、所望の構造特性を与えるのに十分である。コストおよび構造的考慮に応じて、金属含有材料の追加の層を、内側または外側部分の所望の厚さを与えるために使用することができる。実際、異なる金属含有材料の連続する層を内側および／または外側部分として採用してもよい。
【００２８】
内側部分４、オプションの中間部分６および外側部分８の形状は、構造部材２内で変化させることができる。たとえば、複合材料用に使用する材料、ファイバの方向性、および内側および／または外側部分（４、８）曲率、厚さ、形状およびその他の特性は、構造部材２の長さに沿って異なるようにすることができる。たとえば、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第５，７１８，２１２号を参照。
【００２９】
本発明の構造部材２のオプションの中間部分６は、内側部分４と外側部分８の間隔を空け、かつ／または支持するどんな構造も有し、ならびにこれらの間に配置されたときこれら２つの部分の構造特性を強化する。さらに、中間セクション６は、内側部分４を外側部分８に対して分離し、支持し、安定化させ、結合させ、接着するどんな適切な材料製にもすることができる。中間セクション６を内側部分４と外側部分８の間に挿入することが、機械工学で良く知られている原理および構造部材２の機械工学に従って、互いに接合された、適切な形状にされた内側セクション４と外側部分８のみを備える部材の特性にわたって構造特性を改善する。好ましくは、図１に示すように、中間部分は、内側部分４の外部表面および外側部分８の内部表面とほぼ連続している。たとえば、中間セクション６は、その表面の大部分にわたる（全部ではないが）不連続な点で、内側セクション４および／または外側セクション８と接触している。
【００３０】
本発明の一態様では、中間部分６は、リブのある構造（ＲＳ）、またはその構造の任意の単一部材（リブ）が、内側（または外側）部分に近い位置から外側（または内側）部分に近い位置まで連続的に延びている構造を有する。本発明の別の態様では、ＲＳは、任意のリブが一方の端で、内側（または外側）部分の少なくとも１つの層に近い位置に接続し、他方の端が別のリブと衝合または接続している構造である。ＲＳの例は、波状金属、棒、曲線材料、ハニカム・コアおよび同様のものを含む。
【００３１】
加えられる追加の重量のために構造部材の構造特性をしばしばほぼ増加させるため、ＲＳは有利である。ＲＳは、「リブ」および大量の間隙を含む。ＲＳの「リブ」は、構造部材の構造特性を強化するが、間隙がＲＳの重量を最小化するために与えられる。リブおよび間隙のそれぞれの量は、たとえば図３に示したものが選択されたものなど、選択されたＲＳの形状に応じて本発明で使用されるＲＳに存在する。好ましくは、間隙の量は最大化され、リブの量は最小化され、それによって、ＲＳまたは構造部材の必要な（または所望の）構造特性が得られるとした場合、最大の強度に対する最小の重量を与えるべきである。
【００３２】
本発明で採用されたＲＳは、どんな適切な方式でも構造部材に組み込むことができる。本発明の一態様では、ＲＳは、図３に示した形状のように内側部分の少なくとも１つの層から外側部分の少なくとも１つの層へ延びる単独形「リブ」として組み込むことができる。本発明の別の態様では、リブは、シートまたは他のリブ自体が内側または外側部分の少なくとも１つの層と接続されている、サポーティング・シートまたは別のリブと接続することができる。
【００３３】
望まれる場合、追加の材料をリブを付けられた構造に組み込むことができる。ＲＳに組み込むことができる追加の材料の例は、樹脂、フォーム、絶縁性材料やＮＶＨ（騒音、振動、乗り心地の悪さ）減衰材料、および／または同様のものなどの空気以外の材料で充填されることを含む。
【００３４】
ＲＳは、構造部材内で一様である必要はない。本実施形態の一態様では、ＲＳ内のリブのタイプは位置により様々にすることができる。または、複数のタイプのＲＳを中間部分の少なくとも１つの層に結合することができる。本発明の別の態様では、リブの周期性および／または厚さを、中間部分の少なくとも１つの層の異なる領域で変更することができる。本発明の別の態様では、リブの強度およびその他の特性は位置により様々にすることができる。
【００３５】
ＲＳのリブは、所望の構造特性を示すどんな適切な材料でも作製することができる。適切な材料は、ビード、波状の材料、熱可塑性の成形された材料、ハニカム材料、および可撓性に伸展されたプラスチック・フォーム、ポリマー・フォーム、金属化合物、可撓性の金属（すなわち、アルミニウム）フォームなどのフォーム、またはこれらの材料のあらゆる組合せなどの、個別のセルを有する材料を含む、このような機能を提供するための従来技術で知られているどんな材料も含んでいる。たとえば、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第５，３４４，０３８号、第４，５７３，７０７号、第５，５６２，９８１号、第４，１２８，９６３号、第４，９６８，５４５号、第５，８９４，０４５号を参照。
【００３６】
好ましい中間部分６は、ハニカム材料（ハニカム・コアとしてまた知られている）を用いて形成してもよい。これらの材料は、通常、様々な不規則なまたは幾何学的なセル上の形状に形成された、紙やアルミホイルなどの材料の薄いシート（シート群）を備える。その開示を参照によってここに編入する、米国特許第５，８７６，６５４号を参照。幾何学的なセル状形状を有するハニカム・コアは、かなりの密度を有する、大部分のフォームまたは中実コアに対して優れた特性または特徴を有するとして知られている。ハニカム・コアは、アルミニウム、Ｋｏｒｅｘ（登録商標）などのアラミド材料、Ｎｏｍｅｘ（登録商標）などのナイロン材料、プラスチック、強化フェノール、カーボン、および繊維ガラス、またはその組合せなどの、様々な形状およびタイプの材料製にすることができる。好ましくは、Ｎｏｍｅｘ（登録商標）製のハニカムが、中間部分６用の材料として採用される。
【００３７】
セルの材料および形状（幅、長さ、幾何形状）は、内側および外側部分に所望の支持および／または安定性を提供するように最適化することができる。たとえば、セルのサイズは、約０．３１７ｃｍ（１／８インチ）から約１．９０５ｃｍ（３／４インチ）の範囲にすることができ、好ましくは約０．４７６ｃｍ（３／１６インチ）である。
【００３８】
ハニカム・コアのセルは、樹脂、フォーム、絶縁性材料やＮＶＨ（騒音、振動、乗り心地の悪さ）減衰材料、および／または同様のものなどの空気以外の材料で充填することができる。使用される材料のタイプ、厚さ、セル形状および中間部分６用の「充填」材料は、構造部材２の長さに沿って様々にすることができる。
【００３９】
内側部分４、オプションの中間部分６および外側部分８は、構造部材２内で様々にすることができる。たとえば、内側、中間、および／または外側部分の、複合材料用に使用する材料、ファイバの方向性、および曲率、厚さ、形状およびその他の特性は、構造部材２の長さおよび幅に沿って異なることができる。たとえば、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第５，７１８，２１２号を参照。
【００４０】
本発明の構造部材は、望まれる場合、外側部分８の外側に追加の層または部分を有する。１つの例では、金属、絶縁体、別の複合材料やハニカム・コア材料は、外側部分８を覆って配置してもよい。類似のまたは異なる複合材料を含む、多数の追加の部分または層を、類似の方式で加えることができる。また、ブラケット、カプラー、キャップまたは同様のものなどの少なくとも１つの構造構成要素を構造部材２上に配置することもできる。
【００４１】
本発明の構造部材は、どんなほぼ平坦な輪郭形状または形状にしてもよい。図４は、いくつかのこのような形状を示している。本発明の一態様では、本発明の構造部材は、従来技術で知られているどんな特殊輪郭の形状でも形成されることができる。特殊輪郭の形状は、内部または外部形状、内厚および外厚、および内半径または外半径のどんな組合せを有することもできる。
【００４２】
本発明の一態様では、本発明の構造部材は、図１６に示す特殊輪郭の形状を有する。特殊輪郭の形状は、規則的または不規則的のどちらかで、構造部材の長さに沿って様々な厚さおよび／または半径を有する。たとえば、図１６を参照すると、構造部材２は、第１の直径を有する第１部分４１と、第２の直径を有する第２部分４２と、第３の直径を有する第３部分４３とを備える。図１７に示したような別の例では、構造部材２は、第１の厚さを有する第１部分４６と、第２の厚さを有する第２部分４７と、第３の厚さを有する第３部分４８とを備える。
【００４３】
本発明の別の態様では、構造部材の形状は、断面がほぼ円形以外の形状を有する。このような形状の例は、矩形、六角形、八角形、多角形などを含む。八角形などの多角形形状を有するチューブを作製することは、構造部材の内部または外部表面上にいくつかの平坦な表面を提供し、このことは、構造部材の表面を、上記に述べたブラケットのような金属製のエンド・ピースなどの別の部材に接合するときに重要になる。
【００４４】
しかし、多角形の形状を作成することは、構造部材に２次的な荷重状態を生成する。この荷重状態は、通常、接合表面の近くに局所化され、構造部材を内側から爆発させるに十分大きく、容易になり得る。このような問題に対して保護するために、構造部材２のその領域を、構造部材の周縁の周りに方向付けられたファイバを備える複合材料のカラーと「重ねる」ことができる。このことは、構造部材が爆発するのを防止するが、大した重量は加えない。重なりは、応力集中を助長する接合部をある程度過ぎる接合領域全体にわたって配置される。
【００４５】
本発明の別の態様では、構造部材の形状は、ほぼ直線上でない（または曲げられる）ように「成形に」または修正することができる。本発明の一態様では、構造部材（またはその一部分）は、ほぼ非直線状の形状で作製することができる。たとえば、以下でより詳細に説明するように、本発明の構造部材は、ほぼ非直線状のマンドレルを用いて作製して、図１８に示すようなほぼ非直線状の形状を得ることができる。別の例では、構造部材は、内側、中間および外側部分を中空の可撓性の直線状形状のマンドレル上に巻き付け、その後、所望の形状に曲げて、硬化させることによって作製して，図１８に示した形状を得ることができる。本発明の構造部材は、図１９に示すように、非円形の断面（三角形、矩形、六角形、楕円形および同様のもの）ならびにほぼ非直線状の形状を有することができる。
【００４６】
本発明の別の態様では、構造部材（またはその一部分）は、ほぼ直線状の形状で作製して、その後ほぼ非直線状の形状を有するように曲げることができる。たとえば、構造部材は、ブラダーによって内側、中間および外側部分を中空の可撓性の直線状のマンドレル上に巻きつけ、アセンブリを凍結させ、その後マンドレルを取り外して、最終的に鋳型の中間構造を配置し、それを鋳型内で硬化させることによって、作製することができる。構造部材は、以下で詳細に説明するような方法をどれだけ用いても修正する、または曲げることができる。
【００４７】
追加の構造構成要素が、あらゆる所望の最終用途のために構造部材を修正するために加えられる。本発明の一態様では、追加の構造構成要素が、モータライズされていても、されていなくても、陸上、水上または空中を移動するかのいずれも、任意のタイプの乗り物内の構造部材または構成構造部材として適切にするために加えられる。たとえば、構造部材は、構造部材にバンパ、クロス・カー・ビーム、フレーム・レールなどの働きをさせるために必要な構造構成要素を加えることによって修正することができる。
【００４８】
構造部材２は、従来技術の任意の方式によって破壊可能に作製することができる。本発明の一態様では、構造部材は、部分４、部分６、および／または部分８に隣接する（または中の）少なくとも１つの破壊イニシエータ（またはイニシエータ）を備えることによって破壊可能に作製されている。たとえば、図１２に示すように、少なくとも１つのイニシエータ１４を外側部分８に組み込むことができる。しかし、少なくとも１つのイニシエータを、内側部分４、中間部分６、および／または外側部分８、ならびにそれらの部分の間に組み込むことができる。
【００４９】
イニシエータは、外的荷重が及ぼされたとき、構造部材２が変形し始める位置を制御する。しばしば、構造部材は、その長手方向軸に沿って衝撃に耐える。イニシエータを備えることによって、本発明の構造部材は、横方向せん断、層の曲げ、単殻座屈、フェース・リンクリング、またはコアせん断不安定性などの局所座屈などのモードでの、イニシエータが配置されたところで局所化された破壊を受けることによって荷重のエネルギーを吸収する。したがって、イニシエータは、部材の局所化された破壊に至り、したがって、構造部材は、他の場所では壊れない。イニシエータのところに組み込むことによって、構造部材の破壊の好ましい場所を、作用される荷重が及ぼされる前に選択することができる。
【００５０】
その開示を参照によってここに編入する、米国特許第４，７４２，８８９号、第５，７３２，８０１号、第５，８９５，６９９号および第５，９１４，１６３号に記載されているものを含む、従来技術で知られている任意の適切なイニシエータを本発明に採用することができる。イニシエータは、破壊強度および破壊長さを含む所望の特性に応じて、構造部材２のどんな位置にも配置することができる。好ましくは、イニシエータは、構造部材２の端部には配置されない。より好ましくは、イニシエータは、構造部材２のどんな端部からも少なくとも約１．２７ｃｍ（１／２インチ）から約５．０８ｃｍ（２インチ）離れて配置される。
【００５１】
多数のイニシエータを、いくつかの位置を変形（したがって破壊）させるように部材２の別個の部分に沿って配置することができる。多数のイニシエータを、その選択された位置を変形させるように部材２の単一の部分に互いに近接させて配置することができる。イニシエータの数は、所望の破壊強度および所望の破壊長さに応じて、様々にすることができる。
【００５２】
イニシエータは、様々な形状、サイズおよび外形にすることができるが、部分４、中間部分６、および／または部分８の形状とほぼ同様にすべきである。イニシエータの幅は、予想される荷重、所望の破壊強度および所望の破壊長さに応じて、様々にすることができる。たとえば、幅は、約０．１５８ｃｍ（１／１６インチ）から約２．５４ｃｍ（１インチ）の範囲にすることができ、好ましくは約１．２７ｃｍ（１／２インチ）である。イニシエータの形状も、予想される荷重、所望の破壊強度および所望の破壊長さに応じて、様々にすることができる。一般に、形状は、それが組み込まれている構造部材２の部分と同様である。したがって、形状は、円形から、矩形または三角形までのどんな多角形形状にもすることもできる。
【００５３】
多数のイニシエータが採用されるとき、それらを任意の所望の位置に配置することができる。本発明の一態様では、イニシエータは、互い違い（ｓｔａｇｇｅｒｅｄ）にまたは一直線にされている。イニシエータは、直線状にすることができる。つまり、多数のイニシエータが構造部材の長さまたは直径に沿って並べられる。イニシエータは、半互い違い（ｓｅｍｉ−ｓｔａｇｇｅｒｅｄ）、または完全に互い違いにもすることができる。半互い違いの位置では、イニシエータは、構造部材の長さまたは直径に沿って部分的に並べられているだけである、たとえば、重なっている位置を有する（図１３に示すように）。完全に互い違いの位置では、イニシエータは、構造部材の長さまたは直径に沿って並べられてはおらず、たとえば、重なっている位置を有してはいない（図１４に示すように）。
【００５４】
任意の適切な材料を、本発明のイニシエータ用に使用することができる。イニシエータ用に使用される適切な材料は、以下で説明するように、内側および／または外側部分をそれぞれ変形させ、内側、中間、および／または外側部分に使用される材料に付着しないどんな材料にもすることができる。適切な材料の例は、テフロン（Ｒ）、ゴム・バンド、臭素化されたテフロン（Ｒ）で被覆されたガラス繊維（臭素化フィルム）、離型フィルム、ゴム・フィルム、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）・テープ、バッキング・ペーパー、またはその組合せなどを含む。本発明の一態様では、臭素化された（「ブロモ（ｂｒｏｍｏ）」）フィルムが、本発明のイニシエータ用の材料として好ましくは採用される。
【００５５】
ブロモ・フィルムは、臭素化されたＰＴＦＥで被覆された繊維ガラス・ファブリック・フィルムである。ブロモ・フィルムは、通常、（以下で示すような）硬化プロセス中、複合材料に接合しない非恒久的な層である。イニシエータ材料として採用することができる、有孔、無孔の２つのタイプのブロモ・フィルムがある。好ましくは、無孔のブロモ・フィルムがイニシエータ材料として使用され、その特定の位置で破壊を起こすどんな所望の位置にも非接合領域が確実にあるようにする。Ａｉｒ　Ｔｅｃｈ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｇｒｏｕｐによって販売されている「Ｒｅｌｅａｓｅ　Ｅａｓｅ　２３４ＴＦＰ」を含む、多数のブロモ・フィルムが市販されている。
【００５６】
内側、中間、および／または外側部分に連続している層がないため、イニシエータが作動すると考えられている。したがって、イニシエータは、内側、中間、および／または外側部分の層内の隙間また不連続点（応力集中部など）にすることもできる。不連続点は、折畳みまたは不規則性などの単独の不連続点であっても、任意の所望の形状およびサイズを有する切欠きの行または列などの複数の不連続点であってもよい。たとえば、図１５に示すように、アセンブルされたとき構造部材２が少なくとも１つのイニシエータ１４を含むように、内側および／または外側部分、ならびに中間部分の層内に切欠きの行を配置することができる。また、衝撃荷重が軸方向荷重であるとき、イニシエータは、局所的な応力集中部として作動する任意の材料（またはそれのないところ）にすることができる。
【００５７】
本発明は、任意の適切なプロセスを構造部材２の構造に与えることによって作製することができる。複合材料の層を作成するための適切なプロセスは、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第５，２２５，０１６号、第５，１９２，３８４号、第５，５６９，５０８号、第４，３６５，９５２号、第５，２２５，０１６号、第５，６２４，５１９号、第５，５６７，４９９号、第５，８５１，３３６号に記載の、熱成形、ブラダーまたは樹脂トランスファ成形、または膨張式マンドレル・プロセスなどの従来技術で知られているどんなプロセスも含む。別の適切なプロセスは、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第５，８４８，７６７号に記載のような真空バッギング・プロセスである。他の適切なプロセスは、フィラメント・ワインディング・プロセスまたはシートまたはチューブ・ローリング（ロール・ラッピングとしても知られている）である。たとえば、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第５，６３２，９４０号、第５，４３７，４５０号、第４，３６５，９５２号、第５，６２４，５２９号、第５，７５５，５５８号、第４，８８５，８６５号、第５，３３２，６０６号、第５，５４０，８７７号、第５，８４０，３４７号および第５，９１４，１６３号を参照。
【００５８】
フィラメント・ワインディング・プロセスでは、所望の材料のフィラメントが結合材料の基材内に分散され、一般に構造部材２の所望の形状（コア領域１０）に応じた形状を有する、マンドレル・アセンブリなどの任意の適切な基板の周りに巻かれる。その開示を参照によってここに編入する、米国特許第５，７９５，５２４号、第５，６４５，６６８号、第５，１９２，３８４号、第５，７８０，０７５号、第５，６３２，９４０号、第５，８１７，２０３号および第５，９１４，１６３号に記載のものを含む、任意の適切なマンドレルを本発明に採用することができる。基板およびマンドレルは、十分な長さ、所望の形状を有し、構造部材を作製するための処理条件に耐えることができなければならない。たとえば、所望の形状に製造する（または製造後曲げる）ことができるに十分延性でなければならない。適切なマンドレルは、鋼およびアルミニウムのような金属製のもの、ポリカーボネート、熱硬化性または熱可塑性ゴム材料、熱可塑性プラスチック（可撓性の熱可塑性プラスチックを含む）、またはＲＲＭＭ（可撓性のＲＲＭＭを含む）材料を含む。マンドレルは中実であっても中空であってもよい。
【００５９】
フィラメントは、マンドレル上に巻き付けられ、マンドレルの長手方向または巻き付け軸に沿ってマンドレルに対して可逆的に配置されて、部分４を構成する。追加の部分、構造、または追加の金属または複合材料層などの層を、ここに記載したように、または従来技術で知られているように加えることができる。
【００６０】
好ましくは、本発明は、本発明の構造部材を作製するためにチューブ・ローリング（ロール・ラッピングとしても知られている）プロセスを採用する。１つの例示的なチューブ・ローリング・プロセスが、図５に示されている。チューブ・ローリング・プロセスは、フィラメントではなく、金属含有材料の不連続なシートまたは所望の複合材料のシート（または板または積層板）を採用する。シートは、少なくとも１つのマンドレル２０などのマンドレル・アセンブリ上に挟まれ、包まれ、または巻かれる。所望ならば、離型フィルムを、あらゆる材料を巻き付ける前に、マンドレルに付着させることができる。２枚以上のシートが採用されるとき、シートは、ローリング・プロセスの前に、手によってまたは任意の適切な機械的装置によって，複合材料のファイバを所望の方向に方向付けて、図２に示すようにスタックされる。連続する金属シートを使用するとき、このようなスタッキング操作は必要ない。内側部分４を形成した後、中間部分６を含む材料が、好ましくはラッピングまたはローリングによって、手または機械的装置によって内側部分４上に配置される。ロール・ラッピング・プロセスは、その後、外側部分８の材料を再び付着させる。ロール・ラッピング・プロセスについてのさらなる詳細は、その開示を参照によってここに編入する、「Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｖｏｌｕｍｅ　１：Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ」，ＡＳＭ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，ｐｐ．５６９−５７４（１９８７）に記載されている。被覆などの追加の層または材料を、所望ならば、同様の、または従来技術で知られているような方式で、外側部分８上に加えることができる。
【００６１】
ロール・ラッピングされたとき、個別のシートの端部がほぼ衝合し、それによって衝頭接合部３０を形成するように、個別の部分（内側、中間、および外側）の層を、切断しかつ／またはパターン化することができる。好ましくは、任意の１つのシートの端部によって形成された衝頭接合部は、図６に示すように、隣接するシートの端部によって形成された衝頭接合部と互い違いにずらされる。もちろん、連続する金属シートが巻かれるときは、衝頭接合部は生じない。
【００６２】
内側部分４および外側部分８は、相異なる方法を用いて形成してもよい。たとえば、内側部分４をフィラメント・ワインディングによって、外側部分８をロール・ラッピングによって、またはその逆で形成することができる。本発明のこの態様では、中間部分６の付着の前に内側部分４が完全に硬化されてもよい。同様に、外側部分８の付着の前に、内側部分４および中間部分６が互いに付着され硬化されてもよい。上記に記載したもののような、従来技術で知られている他の方法も、ロール・ラッピングと組み合わせて、異なる方法による別個のステップを行うことによって、構造部材を作製することができる。たとえば、内側部分４をフィラメント・ワインディング・プロセスを用いて形成し、中間部分６および外側部分８をロール・ラッピング・プロセスを用いて形成することができ、その後、この中間構造を、真空バッギング・プロセスを用いて拘束することができる。
【００６３】
所望ならば、部分４、６および／または８の連続する層の間に接合剤を配置することができる。結合剤は、選択した領域上のみに、または行および／または列などのパターンで、または層／部分の全領域にわたって置くことができる。糊、硬化剤、接着性材料、またはその組合せを含む、各層の接合を助け、構造部材２を作製するために採用されるすべてのプロセスに適合することができる任意の適切な薬剤を採用することができる。たとえば、参照によってここに編入する、米国特許第５，６３５，３０６号を参照。接合剤は、それぞれの部分の基板上へのアセンブリの前、アセンブリ中または後に、手または機械的装置によって付着させることができる。
【００６４】
部分４、６および８は、硬化しない状態で（たとえばＢステージ状態）連続的に積層され、構造は、マンドレルの上にある内側部分４と、内側部分の上にある中間部分６と、中間部分の上にある外側部分８とを有する。内側部分４と、中間部分６と、外側部分８とを互いによりよく接合、接続するために必要な場合、これらの部分によって形成された中間構造を拘束することができる。中間構造は、適切な圧縮力を加えることによって拘束することができる。これは、圧縮ダイまたは金型、真空バッギング、または適切な拘束手段を用いることによって、たとえば、プラスチックまたは金属製の金型内に置くことによって、またはナイロン、シリコーン、ポリプロピレン製の適切なシュリンクラップ・テープ２２またはチューブを付着させることによって、任意の適切な手段を用いて行うことができる。以下に記載する硬化プロセス中、圧縮手段（たとえば、シュリンクラップ・テープまたはチューブ）が、物理的または化学的な変化によって適切な圧縮力を作用させ、それによって、構造部材２の材料が互いに接触できるようにする。本発明の内側および／または外側部分にＲＭＭが使用されるとき、この硬化プロセス中、圧縮力が余分な樹脂を押し出す。たとえば、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第５，６００，９１２号および第５，６９８，０５５号を参照。
【００６５】
また、中間構造内の材料のよりよい接合および接続がなお必要な場合、適切な化学反応を受けることができる。たとえば、内側部分４および／または外側部分８が硬化可能な材料（たとえば、Ｂステージ・エポキシ・プリプレグ）を備える場合、中間構造を、熱および／または圧力を加えることによるオーブン硬化または紫外線また電磁波硬化を用いてなどの、任意の適切な手段２４によって硬化させることができる。必要な熱および／または圧力は、マンドレル・アセンブリおよび構造部材２に使用される材料に依存する。硬化プロセス中、シュリンクラップ・テープまたはチューブが、適切な圧縮力を及ぼす。本発明の内側および／または外側部分にＲＭＭが使用されるとき、この硬化プロセス中、圧縮力が過度の樹脂を押し出す。
【００６６】
上記のプロセスは、少なくとも１つの平坦な領域、または曲率度が構造部材２の他の表面と実質上異なる領域を有する外直径を有するものを含む、ほぼ円形の断面を有さない構造部材のために修正することができる。このような構造部材の例が図４に示されている。少なくとも１つの比較的平坦な領域を外直径が有する図７に示すように、中間構造に付着されるシュリンクラップ材料（およびそれに付随する圧縮力）は一様でなくてもよい。すなわち、材料の互いの接合および接続は一様でなくもよく、したがって、構造部材２の一体性を損なうことがある。このような材料をより一様に接合および接続するために、少なくとも１つの圧力ディストリビュータ２６が、シュリンクラップ材料を付着させる前に、外側部分８の比較的平坦な領域上に配置される。圧力ディストリビュータは、加えられた圧縮力をより均一にこのような平坦な領域に「分配」し、中間構造の全ての領域により一様な圧力を与える。
【００６７】
中間構造に加えられる圧縮力を均一に分配する任意の形状の圧力ディストリビュータを、本発明に採用することができる。圧力ディストリビュータの例示的な形状は、ほぼ半円形の形状（ほぼ円形の外部表面を与える）および、「Ｔ」の平坦な端部が、中間構造の平坦な領域と衝合（およびサイズにおいて適合）し、「Ｔ」の長端が外側へ延びている、Ｔ字形状のディストリビュータを含む。単一の構成要素だけでなく複数の構成要素も含め、他の形状および外形も、圧縮力を平坦な領域上に均一に分配する場合、採用することができる。図４に示したもののような構造部材２のために、ほぼ半円形の圧力ディストリビュータ２６が図７に示されている。本発明の圧力ディストリビュータは、アルミニウム、鋼、およびシリコーンなどの、圧縮力を受けたときその形状を維持する、任意の適切な材料で作製することができる。好ましくは、アルミニウムが圧力ディストリビュータ用の材料として採用される。
【００６８】
シュリンクラップ材料は、圧力ディストリビュータの下および／または上に配置することができる。圧力ディストリビュータの下にあるシュリンクラップ材料は、隅部を圧縮し、同時に圧力ディストリビュータが中間構造に接着するのを防ぐ。圧力ディストリビュータの上にあるシュリンクラップ材料は、平坦な領域を圧縮する。
【００６９】
上記のプロセスは、図１１に示したもののような、内側部分と外側部分が同じ形状を有していない構造部材用に修正することができる。異なる形状にされた内側および外側部分を製造する任意の適切なプロセスの修正形態を、本発明に採用することができる。上記のプロセスに対する以下の２つの修正形態が、この概念を示している。以下で説明されてはいないが、他の修正形態を考えることもできる。
【００７０】
第１に、内側部分がほぼ円形の断面を、外側部分が非円形の断面を有することができる。このような例で、および図８に示すように、円形形状の構造部材を作製するためのプロセスは、上記に記載したものに従う。外側部分の形状を変更するために、いくつかの圧力ディストリビュータが、拘束および硬化段階の前に、円形形状の外側部分上に配置される。使用される圧力ディストリビュータの数は、たとえば、正方形に対して４個、六角形に対して６個など、所望の平坦な側面の数に対応している。上記で述べたプロセスが、その後、拘束および硬化プロセスのために続けられる。拘束および硬化プロセス中、円形の外部形状が、圧力ディストリビュータを介して及ぼされる圧力によって所望の多角形形状の平坦な側面に変更される。
【００７１】
第２に、内側部分がほぼ多角形の形状（すなわち正方形）を、外側部分がほぼ円形の形状を有することができる。図９に示すような本発明のこの態様では、正方形形状の構造部材を作製するためのプロセスが、上記に記載したものに従う。外側部分の形状を変更するために、拘束および硬化段階の前に、外側部分上に垂直方向に配置された圧力ディストリビュータが省かれる。すなわち、正方形形状の外側部分は、拘束手段で包まれるだけである。上記に述べたようなプロセスが、その後拘束および硬化段階の間継続される。拘束および硬化段階中、拘束手段を介して及ぼされる圧力によって、外形形状がほぼ円形の形状に変更される。
【００７２】
その後、使用されたとき、拘束手段が中間構造から取り外される。プラスチックまたは金属の金型では、金型が開かれ、取り外される。所望ならば、薄い殻を形成するための硬化プロセス中、シュリンクラップ・テープまたはチューブを再び使用して、手によってまたは機械的装置によって取り外してもよい。使用されたとき、圧力ディストリビュータもまた取り外される。
【００７３】
本発明の別の態様では、一時的にまたは恒久的に、のいずれかで、拘束手段を外側部分上に残すことができる。たとえば、シュリンクラップ・テープを、据付け中の保護のために薄い殻としての形態で構造部材上に残して、その後取り外すことができる。別の例では、シュリンクラップ・テープは、保護被覆として恒久的に構造部材上に残すことができる。
【００７４】
上記に記載した拘束および硬化プロセスを通じて、内側部分および外側部分は、化学的に付着される、および／または、または中間部分に接続される。好ましくは、内側および外側部分の材料が両方、中間部分の材料に化学的に接合され、このようにしてほぼ恒久的な物理的接合を形成する。
【００７５】
次に、コア領域１０を形成するために、基板またはマンドレルが構造部材２から取り外される。マンドレルは、構造部材２に反対の衝撃を与えることなく、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第５，９００，１９４号および第５，３０６，３７１号などの、マンドレルを安全に取り外すことができる従来技術で知られているものを含む任意の適切なプロセスによって取り外されてもよい。所望ならば、コア領域１０は、従来技術で知られているような任意の所望の材料によって充填することができる。
【００７６】
マンドレルは、取外し可能なマンドレルと一体型のマンドレルのどちらにすることもできる。取外し可能なマンドレルは、上記に記載したように、ロール・ラッピング・プロセスで使用され、その後内部空間１０を形成するために取り外されるマンドレルである。一体型マンドレルは、構造部材２の一部になり、取り外されないマンドレルである。すなわち、マンドレルは、コア領域１０内に残り、構造部材２の一部分になる。
【００７７】
一体型のマンドレルを使用するとき、構造部材２、および構造部材を作製するためのプロセスが上記の記載から修正される。本発明のこの態様では、中間部分が一体型マンドレル上に設けられ、その後外側部分が中間部分上に設けられる。その後、一体型マンドレルが取り外されないことを除いて、構造部材は上記に記載したプロセスに従う。すなわち、一体型マンドレルは、内側部分として働く。所望ならば、内側部分は、一体型マンドレル上にまだ含まれ、一体型マンドレルと、内側部分と、中間部分と、外側部分とを有する構造部材になる。
【００７８】
少なくとも１つのイニシエータ１４が、従来技術で知られているものを含む、任意の適切な方法によって本発明に備えられてもよい。ただ１つの層が、部分４、中間部分６、および／または部分８のために採用される場合、イニシエータをその単一の層の下、中または上に作成することができる。このような部分のために２つ以上の層が採用されるとき、このようなイニシエータは、追加としてまたは別法として、それぞれの部分を作っている層の間に備えることができる。
【００７９】
たとえば、イニシエータが、部分４、中間部分６、および／または部分８内の隙間または不連続点であるとき、その部分の所望のセクションを取り外す、または変更することができる。必要ではないが、任意の隙間または不連続点は、好ましくは、ロール・ラッピング操作の前に材料内に形成される。イニシエータは、スタンピングなどの従来技術で知られている任意の適切なプロセスによって取り外されたそれぞれの材料の中の、図１５で例示されるような、任意の所望の形状およびサイズの切り欠きの行または列から成ることができる。イニシエータのための所望の形状が選択され、構造部材の変形のための所望の位置が決定され、その後、ローリング操作の前か後のどちらかに、イニシエータが、部分４、部分６、および／または部分８内のそれぞれの層に隙間または不連続点を作成することによって配置される。
【００８０】
別の例としては、イニシエータが図１２に示されたものと同様であるとき、イニシエータ材料の所望の幅を、部分４、中間部分６、および／または部分８の選択された位置に配置することができる。イニシエータ材料は、イニシエータ材料をそれぞれの内側、中間、および／または外側部分の下または上にローリングまたはラッピングによって配置することができる。別法として、イニシエータ材料は、たとえば、イニシエータが中に形成されたシートを製造することによって、ローリングまたはラッピング・プロセスの前にシートの中または上に配置することができる。イニシエータのための所望の材料および形状が選択され、構造部材の変形のための所望の位置が決定され、その後、ローリング操作の前か後のどちらかに、イニシエータが部分４、６および／または８の層の下、上または内部に配置される。
【００８１】
いったん形成されたあと、本発明の構造部材は、任意の所望の用途のために修正または切断することができる。たとえば、図５および７〜９に示した構造部材は、２つの構造部材を提供するために長さに沿って半分に切断されている。同様に、構造部材は、所望の長さを有する任意の数の部材を提供するためにその長さに沿って切断することができる。特に本発明のプロセスの広範囲の態様と組み合されたとき、構造部材の任意の寸法に沿って切断することによって、多数の形状および外形形状を作製することができる。このような形状および外形の２、３の例が図１０に示されている。
【００８２】
本発明の一態様では、構造部材は、図１８および１９に示すような、ほぼ非直線状のまたは曲がった形状を有して製造されている。本発明のこの態様では、図２０Ａに示したプロセスと類似の手順が採用されている。内側、中間、および外側部分が、マンドレル上に形成されるとき、このような部分（および構造部材）は類似の形状を有することになる。構造部材は、その後、硬化され、成形される。必要な場合、構造部材が作製された後マンドレルを取り外すのを助けるために、中実でないマンドレル１２０（膨張可能な、または別個の構造部材を有するマンドレルなど）を使用（または、中実なマンドレルのために置換）することができる。たとえば、成形段階の前または後にマンドレルを取り外すことができる図２０を参照。
【００８３】
本発明の別の態様では、構造部材（またはその一部分）は、代替となる方式で形成することができる。本発明のこの態様では、硬化および成形段階を、図２１および２１Ａに示すような単一のステップで組み合わせることができる。ここで、図２１および２１Ａは、異なるタイプの硬化／成形手順を示している。別段の記載のない場合、プロセスは、上記に記載したものとほぼ同じである。
【００８４】
本発明の別の態様では、構造部材（またはその一部分）を代替となる方式で形成することができる。本発明のこの態様で、および図２２に示したように、構造部材の一部分（内側部分など）または構造部材の縦のセクションがほぼ直線状に作製され、その後ほぼ非直線状の形状に修正され（曲げられ）る。すなわち、任意の数の曲げ形状および複雑な外形が、内側部分に対して得ることができる。本発明のこの態様では、中空の内側部分４を、フィラメント・ワインディング、ロール・ラッピング、押出し成形、成形、引抜き成形、またはブレーディングなどの従来技術で知られている方法のうちのいずれかを用いて作製し、その後真空成形、熱成形、油圧成形、ブラダー成形などを用いて非直線状の形状に修正する（または曲げる）ことができる。内側部分の形状は、三角形、矩形、六角形、八角形、楕円形などのどんな所望の形状にもすることができる。
【００８５】
次に、結果として得られる構造が加熱され、金型または鋳型内に置かれる。このステップでは、所望の形状を有する外部金型（金型の内部形状が構造部材の外部表面と同じ形状である）が、中間構造の外側を覆って嵌合される（またはその逆）。外部金型は、鋼、アルミニウムまたは複合材料などの、成形プロセスで使用される操作圧力および温度に耐えることが可能である、従来技術で知られている任意の材料製にすることができる。
【００８６】
金型内に置かれた後、構造部材の形状は、金型のサイズに適合するように修正される。このステップは、油圧成形、ブラダー成形、真空成形または熱成形などの従来技術で知られている任意の既知の形成技術を用いて行うことができる。たとえば、その開示を参照によってここに編入する、米国特許第６，０５５，７１５号、第６，１８３，０１３号および第６，２１６，５０９号を参照。本発明の一態様では、（内側部分４内の）内部圧力が任意の適切な方式で加えられる。本発明の一態様では、内部圧力は、ガス、または水のような液体などの流体を用いて加えられる。内側部分４の内部表面は、このステップ中、内側部分４の内部表面上の加圧された管またはバリア・フィルムを用いて保護することができる。
【００８７】
正確に加えられたとき、この内部圧力は、金型に従うように構造部材の形状を修正する。時間、および圧力の量は、部材の構造特性（形状以外の）が損なわれず、同時に所望の寸法が保持されるように選択される。
【００８８】
次に、オプションの中間部分および外側部分が、上述の方法のうちのいずれかを用いて付着される。使用されるとき、中間部分用に使用される材料は、中間部分の、伸張および収縮両方の曲げを許すように選択されなければならない。本発明のこの態様では、可撓性のフォーム、予備形成されたハニカム、または任意の予備形成可能な材料を、中間部分用の材料として採用することができる。プロセスのこの部分でマンドレルが使用される場合、予備形成された中間部分を切り開いて、その後取り外すことができる。
【００８９】
本発明のさらに別の態様では、内側および中間部分を形成し、その後金型内に配置することができる。内側および中間部分の形状がすぐ上で記載されたように修正された後、外側部分が、図２３に示したように、中間部分上に形成される。
【００９０】
いったん構造部材の形状が修正されたあと、金型が構造部材から取り外される。部材は、その後、さらに上記に記載したように処理される。本発明の一態様では、構造部材が硬化される前に、つまりこれらが金型内にあるとき、ブラケット、ファスナー、カプラーなどの追加の構造構成要素１３０を追加することができる。
【００９１】
本発明の一態様では、このような追加の構造構成要素を、任意の適切な技術を用いて構造部材に取り付けることができる。適切な技術は、構造的な接着、紫外線光硬化接着、フィルム接着またはその他の接着技術などの任意の知られている取付け技術を含む。同様に、熱板溶接、超音波、振動、ＴＰ溶接、射出成形などの新しい接着技術を、構造構成要素を取り付けるために使用することができる。
【００９２】
上記に記載したように、従来技術で知られている、ブラケット、ファスナー、カプラーなどの任意の構造構成要素を、構造部材に追加することができる。本発明のこの態様では、接合される表面は、適切な溶剤を用いて清浄され、次に機械的ロッキングの目的で表面剥離される。所望ならば、適切な接着性のプライマを使用してもよい。適切な接着剤がその後選択され、製造者の推奨に応じて重みを付けられ、混合され、その後接合される表面上に付着される。その後構造部材がアセンブリされ、接着材がほぼまたは完全に硬化するまで、適切な固定具を用いて圧力によって互いに保持される。
【００９３】
別法として（またはそれに加えて）、構造部材は内側にねじ切りすることができ、構造部材をそれに適合する幾何形状でねじ切りすることができる。構造部材と構造部材は、その後、互いに螺合され、ねじが機械的ロッキングを提供する。本発明の別の態様では、構造部材は、内側に六角形の形状を設けられ、構造部材は、それに適合する六角形の外側部分を設けられる。構造部材は、その後、適切な接着剤を用いて構造部材に接合される。接合されたセクションは、その後、付加的なねじり抵抗を提供するために、方向付けられた方式で「Ｂ」ステージ単方向材料（プリプレグなど）と重ねられる。
【００９４】
一般に、接合の方法は、接合される材料（または基板）のタイプに依存する。熱可塑性プラスチック・ベースの基板などの２つの類似の材料が接合される場合、超音波溶接または熱板溶接などの他の方法を利用することができる。金属と、複合材料またはプラスチックなどの類似でない材料を備える２つの基板の場合、構造的接着剤が使用される。本発明のこの態様の例として、図２４は、複合材料ベースの曲げ構造部材内にブラケットを組み込むためのプロセスを示している。
【００９５】
本発明の構造部材は、バンパ、クロス・カー・ビーム、タイ・ロッド、ねじりバー、管、梁、円柱、シリンダおよび同様のものなどの多数の用途を有し、多数の産業で使用することができる。主に、構造部材は、軽量で、強い目的が要求されるときはいつでも使用することができる。本発明の構造部材は、自動車、輸送、航空宇宙および防衛産業で、航空機の構成要素、トラック、列車などの車両構成要素、船のコンテナ、防衛関連の用途、バイク、セイル・マスト、ゴルフ・クラブおよびラケット用のシャフトなどのレクリエーション用途、または橋および建物などの商業用用途などの用途で使用することができる。
【００９６】
以下の限定されない実施例は、本発明を示している。
実施例１（仮想）
円形の断面を有する円筒形の曲げ構造部材を、以下のプロセスに従って作製することができる。離型材料（Ｆｒｅｋｏｔｅ　７００ＮＣまたはＡｘｅｌ　ＥＭ６０６ＳＬ／ＳＰ）の薄い被膜が、１３２ｃｍ（５２インチ）の長さを有する７．６２ｃｍ（３インチ）直径のアルミニウム・マンドレルに付着される。
【００９７】
接着剤をあらかじめ付着された、約０．００２５ｃｍ（０．００１インチ）の厚さを有する２つの金属（アルミニウム）シートが、幅約９６．５ｃｍ（３８インチ）、長さ約１２２ｃｍ（４８インチ）の寸法でパターン・カットされる。両方のシートには、約０．６３ｃｍ（０．２５インチ）の直径の穴が約２．５４ｃｍ（１インチ）間隔で、金属シートの「側」端部から約５．０８ｃｍ（２インチ）離れて穿孔される。シートの前端（この端部は最初にマンドレル上にラッピングされる）から最初の２５．４ｃｍ（１０インチ）は穴がないままであり、残りの１６．３９ｃｍ（２８インチ）は穴を有する。
【００９８】
金属シートの１つが、その後、たとえばマンドレルに接する金属部分から始めてアルミニウム・マンドレル上に手によってロール・ラップされる。したがって接着性の材料が最上部になる。ローリングの後、内側部分の金属シートは、マンドレル上で４層の「厚さ」になる。第１の層は、穴の穿孔されていないシートの部分を含み、残りの３つの層は穴を穿孔されている。
【００９９】
次に、六角形形状にされたセルを有する、約０．３８１ｃｍ（０．１５インチ）の厚さのハニカムＨｅｘｃｅｌｌ　Ｎｏｍｅｘ（登録商標）のコアが、計測され、約２５．２ｃｍ（１０インチ）×約１２２ｃｍ（４８インチ）の寸法に切断される。約２．５４ｃｍ（１インチ）間隔の、約０．６３ｃｍ（０．２５インチ）の直径の穴が、ハニカム・シートの「側」端部から約５．０８ｃｍ（２インチ）離れて穿孔される。このハニカム・コアは、その後、ハニカム・コアを第１の金属シートの最終層の接着剤に隣接させて、手によって第１の金属シート上にロール・ラッピングされる。
【０１００】
次に、結果として得られた中間構造が、一晩冷凍庫内に置かれる。構造を冷却した後、マンドレルが取り外され、ブラダー成形バルーンが導入される。構造は、室温に置かれ、その後、曲げ金型内に置かれる。バルーンを膨張させることによって構造の内側に圧力が加えられる。その後、構造は、約１２１℃（華氏２５０度）の硬化プロセスを約１２０分間受け、その間、バルーンが中間構造に内側から圧力を加え、金型は外側形状を形成するのを助ける。この硬化プロセスの後、ブラダーが収縮され、構造部材は金型から取り外される。
【０１０１】
実施例２（仮想）
正方形形状の断面を有する円筒形の曲げ構造部材を、以下のプロセスに従って作製することができる。離型材料（Ｆｒｅｋｏｔｅ　７００ＮＣまたはＡｘｅｌ　ＥＭ６０６ＳＬ／ＳＰ）の薄い被膜が、７．６２ｃｍ（３．０インチ）正方形外直径および１８２ｃｍ（７２インチ）の長さを有する円筒形のアルミニウム・マンドレルに付着される。ブラダーは、マンドレル上にローリングされる。
【０１０２】
Ｄａｃｒｏｎ／Ｔｅｆｒｏｎの織布の１つの層が、幅約２９．４ｃｍ（１１．６インチ）、長さ１６２ｃｍ（６４インチ）に切断される。個別のシートは、マンドレル上にロール・ラッピングされる。
【０１０３】
エポキシ樹脂中に非等方性のケブラー・ファイバを含む４対のＢステージ・プリプレグ積層シート（８枚の個別シート）が、幅約２９．４ｃｍ（１１．６インチ）から３４．０ｃｍ（１３．４インチ）および長さ約１６２ｃｍ（６４インチ）の寸法で切断される。個別の積層シートが、その後、連続するシート内のファイバが対称的で、±１５度の角度で釣り合うように重ねられる。スタックされたシートの間の空気は、ローラまたはその他の適切な装置を用いて取り除かれる。その後、２対のスタックされたプリプレグ・シートが、手によってアルミニウム・マンドレル上にロール・ラッピングされる。
【０１０４】
その後、１．２７ｃｍ（１／２インチ）の幅のブロモ・フィルムのストリップが、計測され、マンドレル上にスタックされたシートの外直径と類似の長さ、たとえば３１．７ｃｍ（１２．５インチ）の長さに切断される。その後、ストリップは、マンドレル上のプリプレグ・シート上にロール・ラッピングされる。ストリップは、構造部材が以下に記載するように切断されるとき、ストリップが構造部材の任意の所望の端部から約５．０４ｃｍ（２インチ）離れているように配置される。
【０１０５】
次に、六角形形状にされたセルを有する、約０．５０４ｃｍ（０．２インチ）の厚さのハニカムＨｅｘｃｅｌｌ　Ｎｏｍｅｘ（登録商標）のコアが、計測され、約３３．０ｃｍ（１３インチ）×約１６２ｃｍ（６４インチ）の寸法に切断される。このハニカム・コアは、その後、手によって、スタックされたプリプレグ・シートとブロモ・フィルムの第１のセットの上にロール・ラッピングされる。
【０１０６】
追加のブロモ・フィルムの１．２７ｃｍ（１／２インチ）の幅のストリップが、計測され、ハニカム・コアの外直径と類似の長さに切断される。その後、ストリップは、ハニカム・コア上にロール・ラップされ、コアの下のストリップと並べられる。その後、他の２対のスタックされたプリプレグ・シートが、ハニカム・コアとブロモ・フィルムのストリップとの上にロール・ラッピングされる。
【０１０７】
次に、マンドレルが、少量の空気でブラダーを膨張させることによって結果としてできた中間部から取り外される。その後、構造は、正方形形状の金型と適合する曲げ金型内に配置される。ブラダーを膨張させることによって構造の内側に圧力が加えられる。その後、構造は、約１２１℃（華氏２５０度）の硬化プロセスを約１２０分間受け、その間、バルーンが中間構造に内側から圧力を加え、金型は外側形状を形成するのを助ける。この硬化プロセスの後、ブラダーが収縮され、構造部材は金型から取り外される。
【０１０８】
実施例３（仮想）
円形の断面形状を有する円筒形の曲げ構造部材を、以下のプロセスに従って作製する。離型材料（Ｆｒｅｋｏｔｅ　７００ＮＣまたはＡｘｅｌ　ＥＭ６０６ＳＬ／ＳＰ）の薄い被膜が、１６２ｃｍ（６４インチ）の長さを有する１．８５ｃｍ（０．７２９インチ）の直径の円形の鋼製マンドレルに付着される。
【０１０９】
エポキシ・ベースの樹脂中に非等方性のカーボン・ファイバを含む１対のＢステージ・プリプレグ積層シート（２枚の個別のシート）を、幅約５．８６ｃｍ（２．３１インチ）から６．１２ｃｍ（２．３４インチ）および長さ約１５２ｃｍ（６０インチ）の寸法で切断することができる。個別の積層シートが、その後、連続するシート内のファイバが対称的で、±８０度の角度で釣り合うように重ねられることができる。スタックされたシートの間の空気は、ローラを用いて取り除かれる。
【０１１０】
エポキシ・ベースの樹脂中に非等方性のカーボン・ファイバを含む２１枚のＢステージ・プリプレグ積層シートを、幅約６．０２ｃｍ（２．３７インチ）から７．５９ｃｍ（２．９９インチ）および長さ約１５２ｃｍ（６０インチ）の寸法で切断することができる。個別の積層シートが、連続するシート内のファイバが対称的で、±１０度の角度で釣り合うように重ねられる。スタックされたシートの間の空気は、ローラを用いて取り除かれる。
【０１１１】
エポキシ・ベースの樹脂中に非等方性のカーボン・ファイバを含む別の１対のＢステージ・プリプレグ積層シート（２枚の個別のシート）を、幅約７．６７ｃｍ（３．０２インチ）から７．７４ｃｍ（３．０５インチ）および長さ約１５２ｃｍ（６０インチ）の寸法で切断することができる。個別の積層シートが、その後、連続するシート内のファイバが対称的で、±８０度の角度で釣り合うように重ねられる。スタックされたシートの間の空気は、ローラを用いて取り除かれる。
【０１１２】
±８０の２層、±１０の２１層、および±８０の別の２層がスタックされ、スタックされたシートの間の空気がローラを用いて取り除かれる。その後、スタックされた、プリプレグ・シートが手によってマンドレル上にロール・ラッピングされる。
【０１１３】
次に、結果としてできる中間構造をシュリンク・ラッピングすることができる。ポリエチレン・ベースのシュリンクラップ・テープ層を、結果としてできる構造のゲージ数１５０を用いてシュリンク・ラッピング機によってロール・ラッピングすることができる。次に、結果としてできた中間構造が一晩冷凍庫内に置かれる。構造を冷却した後、マンドレルが取り外され、ブラダーが導入される。構造は、室温に置かれ、曲げ金型内に置かれる。バルーンを膨張させることによって構造の内側に圧力が加えられる。別法として、構造部材は、油圧成形を用いて圧縮することもできる。その後、構造は、約１２１℃（華氏２５０度）の硬化プロセスを約１２０分間受け、その間、ブラダーが中間部分に内側から圧力を加え、金型は外側形状を形成するのを助ける。この硬化プロセスの後、ブラダーが収縮され、構造部材は金型から取り外される。
【０１１４】
本発明の好ましい実施形態が記載されたが、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明は、上記の説明で述べられた特定の詳細に限定されるものではなく、その明らかな変形形態がその精神または範囲を逸脱することなく可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図２】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図３】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図４】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図５】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図６】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図７】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図８】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図９】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図１０】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図１１】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図１２】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図１３】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図１４】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図１５】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図１６】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図１７】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図１８】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図１９】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図２０】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
図２０Ａは、本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図２１】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
図２１Ａは、本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図２２】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図２３】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【図２４】
本発明による構造部材およびそれを作製する方法の図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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