(57)【要約】【課題】コーティングが施された圧壊可能なコア入り賦形構造部材及びその製造方法を提供する。【解決手段】賦形構造部材（２）は、支持構造又は安定化構造（６）を挟んだ複合材料又は金属材料（４、８）を含む。コア入り賦形構造部材は、複合材料又は金属材料及び支持構造を一緒にチューブロール（即ちロール巻付け）した後、必要であればこれらを結合するか或いは連結することによって形成できる。コーティングが施された構造用のコーティングは、構造部材を構成する材料に又はこれらの材料上に設けられる。構造部材は、イニシエーターを構造部材に組み込むことによって圧壊可能にできる。構造部材は、及ぼされた荷重のエネルギを吸収することにより、イニシエーターの位置のところで圧壊する。コーティングが施された圧壊可能な全体に平らでない賦形構造について、本発明の構造部材の用途はほぼ無限である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
賦形構造部材（２）において、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの賦形内層（４）、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの賦形外層（８）、
前記少なくとも一つの内層（４）と前記少なくとも一つの外層（８）とを連結する、リブ構造を持つ少なくとも一つの中間層（６）、及び
コーティング（１１）を含む、構造部材。
【請求項２】
請求項１に記載の構造部材において、
前記構造部材は、閉じた形体を有する、構造部材。
【請求項３】
請求項１に記載の構造部材において、
前記金属含有材料は、軽金属又はその合金である、構造部材。
【請求項４】
請求項１に記載の構造部材において、
前記金属含有材料は、重金属又はその合金である、構造部材。
【請求項５】
請求項１に記載の構造部材において、
前記コーティング（１１）は、前記外面上、前記内面上、又はこれらの両方に配置される、構造部材。
【請求項６】
請求項１に記載の構造部材において、
前記コーティング（１１）は、前記少なくとも一つの内層（４）と前記少なくとも一つの中間層（６）との間に、前記少なくとも一つの外層（８）と前記少なくとも一つの中間層（６）との間に、又はこれらの両方に配置される、構造部材。
【請求項７】
請求項１に記載の構造部材において、
前記コーティング（１１）は、前記少なくとも一つの内層（４）内に、前記少なくとも一つの中間層（６）内に、前記少なくとも一つの外層（８）内に、又はこれらの任意の組み合わせ内に組み込まれる、構造部材。
【請求項８】
請求項１に記載の構造部材において、
前記コーティング（１１）は、前記少なくとも一つの内層、前記少なくとも一つの中間層、前記少なくとも一つの外層（８）、又はこれらの任意の組み合わせの摩擦特性、磁気特性、化学特性、又は導通性を変更する、構造部材。
【請求項９】
請求項１に記載の構造部材において、
前記コーティング（１１）は、テフロン（Ｒ）を含む、構造部材。
【請求項１０】
請求項１に記載の構造部材において、
前記少なくとも一つの中間層（６）の前記リブ構造は、ハニカム構造を備えている、構造部材。
【請求項１１】
請求項１に記載の構造部材において、
少なくとも一つのイニシエーター（１４）を更に含む、構造部材。
【請求項１２】
請求項１に記載の構造部材において、
前記複合材料は、強化樹脂マトリックス材料である、構造部材。
【請求項１３】
請求項１２に記載の構造部材において、
前記強化樹脂マトリックス材料は、少なくとも一つのプレプレグプライを含む、構造部材。
【請求項１４】
請求項１に記載の構造部材において、
前記少なくとも一つの内層（４）及び前記少なくとも一つの外層（８）は、複合材料を含む、構造部材。
【請求項１５】
請求項１に記載の構造部材において、
前記少なくとも一つの内層（４）及び前記少なくとも一つの外層（８）は、金属含有材料を含む、構造部材。
【請求項１６】
請求項１に記載の構造部材において、
前記少なくとも一つの内層（４）は複合材料を含み、前記少なくとも一つの外層（８）は金属含有材料を含む、構造部材。
【請求項１７】
請求項１に記載の構造部材において、
前記少なくとも一つの内層（４）は、金属含有材料を含み、前記少なくとも一つの外層（８）は複合材料を含む、構造部材。
【請求項１８】
賦形構造部材（２）において、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの賦形内層（４）、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの賦形外層（８）、
前記少なくとも一つの内層（４）と前記少なくとも一つの外層（８）とを連結する、ハニカム構造を持つ少なくとも一つの中間層（６）、及び
前記少なくとも一つの内層（４）、前記少なくとも一つの中間層、前記少なくとも一つの外層（８）、又はこれらの任意の組み合わせの、摩擦特性、磁気特性、耐薬品性、又は導通性を変更するコーティング（１１）を含む、構造部材。
【請求項１９】
閉じた賦形構造部材（２）において、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの賦形内層（４）、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの賦形外層（８）、
前記少なくとも一つの内層（４）と前記少なくとも一つの外層（８）とを連結する、ハニカム構造を持つ少なくとも一つの中間層（６）、及び
前記少なくとも一つの内層（４）、前記少なくとも一つの中間層、前記少なくとも一つの外層（８）、又はこれらの任意の組み合わせの、摩擦特性、磁気特性、耐薬品性、又は導通性を変更するコーティング（１１）を含む、構造部材。
【請求項２０】
閉じた賦形構造部材（２）において、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの賦形内層（４）、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの賦形外層（８）、
前記少なくとも一つの内層（４）及び前記少なくとも一つの外層（８）と実質的に接触したハニカム構造を持つ少なくとも一つの中間層（６）、及び
前記少なくとも一つの内層（４）、前記少なくとも一つの中間層、前記少なくとも一つの外層（８）、又はこれらの任意の組み合わせの、摩擦特性、磁気特性、耐薬品性、又は導通性を変更するコーティング（１１）を含む、構造部材。
【請求項２１】
賦形構造部材（２）の製造方法において、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの内層（４）を設ける工程、
リブ構造を持つ少なくとも一つの中間層（６）を、前記少なくとも一つの内層（４）にロール巻付けする工程、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの外層（８）を前記少なくとも一つの中間層（６）に設ける工程、
前記少なくとも一つの内層（４）、前記少なくとも一つの中間層（６）、又は前記少なくとも一つの外層（８）に、又はこれらの層の少なくとも１つの層上にコーティング（１１）を設ける工程、及び
前記少なくとも一つの内層（４）及び外層（８）を前記少なくとも一つの中間層（６）に連結する工程を含む、方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、
前記少なくとも一つの内層（４）を基材（２０）にロール巻付けすることによって、前記少なくとも一つの内層（４）を設ける工程を含む、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、
前記少なくとも一つの外層（８）を前記少なくとも一つの中間層（６）にロール巻付けすることによって、前記少なくとも一つの外層（８）を設ける工程を含む、方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法において、
前記基材（２０）を取り外す工程を更に含む、方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法において、
前記基材（２０）を取り外すことによって形成された内部（１０）を、部分的に又は完全に充填する工程を含む、方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法において、
前記少なくとも一つの内層（４）及び前記少なくとも一つの外層（８）を前記少なくとも一つの中間層（６）に連結するとき、前記基材（２０）を取り外す前に前記少なくとも一つの外層（８）を拘束する工程を更に含む、方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、
少なくとも一つの収縮包装材料層（２２）を前記少なくとも一つの外層（８）にロール巻付けすることによって、前記少なくとも一つの外層を拘束する工程を含む、方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法において、
前記少なくとも一つの収縮包装材料層（２２）を反応後に取り外す工程を含む、方法。
【請求項２９】
請求項２７に記載の方法において、
少なくとも一つの圧力分配器（２６）を前記少なくとも一つの外層（８）上に設ける工程を更に含む、方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の方法において、
少なくとも一つの圧力分配器（２６）を、複数の収縮包装材料層（２２）でこれらの層のうちの二つの層の間に設ける工程を含む、方法。
【請求項３１】
賦形構造部材（２）の製造方法において、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの内層（４）を基材（２０）にロール巻付けする工程、
リブ構造を持つ少なくとも一つの中間層（６）を前記少なくとも一つの内層（４）にロール巻付けする工程、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの外層（８）を、前記少なくとも一つの中間層（６）にロール巻付けしてこれを覆う工程、
前記少なくとも一つの内層（４）、前記少なくとも一つの中間層（６）、又は前記少なくとも一つの外層（８）に、又はこれらの層の少なくとも１つの層上にコーティング（１１）を設ける工程、
前記少なくとも一つの内層（４）及び前記少なくとも一つの外層（８）を、前記少なくとも一つの中間層（６）に連結する工程、及び
前記基材（２０）を取り外す工程を含む、方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の方法において、
前記コーティング（１１）を、前記少なくとも一つの内層（４）、前記少なくとも一つの中間層（６）、又は前記少なくとも一つの外層（８）に、又はこれらの層の少なくとも１つの層上に設け、その後前記層をロール巻付けする工程を含む、方法。
【請求項３３】
請求項３１に記載の方法において、
前記層をロール巻付けした後に、前記コーティング（１１）を、前記少なくとも一つの内層（４）、前記少なくとも一つの中間層（６）、又は前記少なくとも一つの外層（８）に又はこれらの層の少なくとも１つの層上に設ける工程を含む、方法。
【請求項３４】
賦形構造部材（２）の製造方法において、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの内層（４）を基材（２０）にロール巻付けする工程、
リブ構造を持つ少なくとも一つの中間層（６）を前記少なくとも一つの内層（４）にロール巻付けする工程、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの外層（８）を前記少なくとも一つの中間層（６）にロール巻付けしてこれを覆う工程、
前記少なくとも一つの内層（４）、前記少なくとも一つの中間層（６）、又は前記少なくとも一つの外層（８）に、又はこれらの層の少なくとも１つの層上にコーティング（１１）を設ける工程、
前記外部分を収縮包装材料（２）で拘束する工程、
前記少なくとも一つの内層（４）及び前記少なくとも一つの外層（８）を前記少なくとも一つの中間層（６）に連結する工程、及び
前記収縮包装材料（２２）及び前記基材（２０）を取り外す工程を含む、方法。
【請求項３５】
賦形構造部材（２）の製造方法において、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの内層（４）を基材（２０）にロール巻付けする工程、
ハニカム構造を持つ少なくとも一つの中間層（６）を前記少なくとも一つの内層（４）に実質的に接触するようにロール巻付けする工程、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの外層（８）を前記少なくとも一つの中間層（６）に実質的に接触するようにロール巻付けする工程、
前記少なくとも一つの内層（４）、前記少なくとも一つの中間層（６）、又は前記少なくとも一つの外層（８）に、又はこれらの層の少なくとも１つの層上にコーティング（１１）を設ける工程、
前記外部分を収縮包装材料（２２）で拘束する工程、
前記少なくとも一つの内層（４）及び前記外層（８）を前記少なくとも一つの中間層（６）に連結する工程、及び
前記収縮包装材料（２２）及び前記基材（２０）を取り外す工程を含む、方法。
【請求項３６】
賦形構造部材（２）において、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの内層（４）を形成する工程、
リブ構造を持つ少なくとも一つの中間層（６）を前記少なくとも一つの内層（４）にロール巻付けする工程、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの外層（８）を前記少なくとも一つの中間層（６）上に形成する工程、
前記少なくとも一つの内層（４）及び前記外層（８）を前記少なくとも一つの中間層（６）に連結する工程、及び
前記少なくとも一つの内層（４）、前記少なくとも一つの中間層（６）、又は前記少なくとも一つの外層（８）に、又はこれらの層の少なくとも１つの層上にコーティング（１１）を設ける工程を含む方法によって製造された、賦形構造部材。
【請求項３７】
賦形構造部材（２）において、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの内層（４）を基材（２０）にロール巻付けする工程、
リブ構造を持つ少なくとも一つの中間層（６）を前記少なくとも一つの内層（４）にロール巻付けする工程、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの外層（８）を前記少なくとも一つの中間層（６）にロール巻付けしてこれを覆う工程、
前記少なくとも一つの内層（４）、前記少なくとも一つの中間層（６）、又は前記少なくとも一つの外層（８）に、又はこれらの層の少なくとも１つの層上にコーティング（１１）を設ける工程、
前記少なくとも一つの内層（４）及び前記少なくとも一つの外層（８）を前記少なくとも一つの中間層（６）に連結する工程、及び
前記基材（２０）を取り外す工程を含む方法によって製造された、賦形構造部材。
【請求項３８】
賦形構造部材（２）において、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの内層（４）を基材（２０）にロール巻付けする工程、
リブ構造を持つ少なくとも一つの中間層（６）を前記少なくとも一つの内層（４）にロール巻付けする工程、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの外層（８）を前記少なくとも一つの中間層（６）にロール巻付けしてこれをカバーする工程、
前記少なくとも一つの内層（４）、前記少なくとも一つの中間層（６）、又は前記少なくとも一つの外層（８）に、又はこれらの層の少なくとも１つの層上にコーティング（１１）を設ける工程、
前記外部分を収縮包装材料（２２）で拘束する工程、
前記少なくとも一つの内層（４）及び前記外層（８）を前記少なくとも一つの中間層（６）に連結する工程、及び
前記収縮包装材料（２２）及び前記基材（２０）を取り外す工程を含む方法によって製造された、賦形構造部材。
【請求項３９】
賦形構造部材（２）において、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの内層（４）を基材（２０）にロール巻付けする工程、
ハニカム構造を持つ少なくとも一つの中間層（６）を前記少なくとも一つの内層（４）に実質的に接触するようにロール巻付けする工程、
複合材料又は金属含有材料を含む少なくとも一つの外層（８）を前記少なくとも一つの中間層（６）に実質的に接触するようにロール巻付けする工程、
前記少なくとも一つの内層（４）、前記少なくとも一つの中間層（６）、又は前記少なくとも一つの外層（８）に、又はこれらの層の少なくとも１つの層上にコーティング（１１）を設ける工程、
前記外部分を収縮包装材料（２２）で拘束する工程、
前記少なくとも一つの内層（４）及び前記外層（８）を前記少なくとも一つの中間層（６）に連結する工程、及び
前記収縮包装材料（２２）及び前記基材（２０）を取り外す工程を含む方法によって製造された、賦形構造部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願は、米国仮特許出願第６０／２１６，６３６号の優先権を主張するものである。同特許出願に触れたことにより、この特許出願に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。
【０００２】
本発明は、構造部材及びその製造方法に関する。詳細には、本発明は、圧壊可能なコア入り賦形構造部材及びその製造方法に関する。特定的には、本発明は、コーティングが施されたこのような構造部材及びその製造方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
近年、軽量の材料を使用することが強調されることが多くなってきている。このような複合材料の一つの用途は、自動車の効率を向上することである。その目的のため、米国政府、及びダイムラー・クライスラー、フォード、及びゼネラルモーターズを代表する米国自動車研究委員会（ＵＳＣＡＲ）がパートナーを組み、新世代車輛（ＰＮＧＶ）についてのパートナーシップを結んだ。ＰＮＧＶの一つの到達点は、今日の入手容易性、性能、及び安全性を提供しつつ、燃料効率が最大３倍の環境に優しい車輛の製造に使用できる複合技術等の技術を開発することである。例えば、ＰＮＧＶには、今日の車輛の燃料効率を約１１．９０ｋｍ／ｌ（２８ｍｐｇ）から約３５．２９ｋｍ／ｌ（８３ｍｐｇ）まで改善し、現在の車輛全備重量（１．４７ｔ（３２００ポンド））を４０％乃至６０％減少することが求められる。
【０００４】
燃料効率を改善するための一つの方法は、今日の車輛の重量を軽減し、軽量の材料を使用することである。今日の車輛で使用されている鋼やアルミニウム等の材料は、複合材料と比較すると極めて重いが、引張強度、圧縮強度、撓み強度、層間剪断強度、及び平面内剪断強度、及び車輛の設計上の必要条件を満たすための他の機械的特性及び材料特性を含む十分な構造特性を提供する上で必要であった。
【０００５】
軽量材料の多くの他の用途は、鋼、鋳鉄、及びアルミニウム等の構造材料を使用することを補助するため、又はこれらの材料に代わって使用するための用途である。これらの用途には、建物、橋梁、娯楽用車輛、航空宇宙、防衛、及びスポーツ用品、並びに多くの他の用途が含まれる。
【０００６】
同様に、上述の軽量材料でできたチューブを構造部材として使用し、重量を低減しエネルギ吸収特性を向上してきた。しかしながら、このような軽量材料を含むこのようなチューブの構造特性は、比較的従来の構造材料と比較した場合、非常に制限される。
【０００７】
材料の構造特性、特に捩じり強度や撓み強度を高めるための一つの方法は、材料を構造的に更に効率的な形態で形成することである。構造的に効率的な一つの形態では、ハニカムを金属パネル間に挟むことによってアルミニウムや鋼等の金属をハニカムコア材料等の支持構造と組み合わせてきた。このような組み合わせの例は、米国特許第４，２９１，２０５号、米国特許第５，１４０，９１３号、米国特許第５，１９２，６２３号、米国特許第５，６３５，３０６号、米国特許第５，８７５，５９６号、及び米国特許第５，８９９，０３７号に記載されている。これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。構造的効率が高い別の形態では、ハニカムやフォーム構造等の支持構造を複合材料のパネル間に挟むことによって複合材料を支持構造と組み合わせることである。このような組み合わせの例は、米国特許第５，００６，３９１号、米国特許第５，１９５，７７９号、米国特許第５，６５２，０３９号、米国特許第５，８３４，０８２号、米国特許第５，８４８，７６７号、米国特許第５，８４９，１２２号、及び米国特許第５，８７５，６０９号を参照されたい。これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。
【０００８】
しかしながら、このような組み合わせは、一般的には、比較的平らな構造に限定されてきた。従って、これらの最終的な用途は極めて限定的である。同様に、構造部材は、それらの用途を単なる構造部材以外に拡げる追加の構成要素をそれらの表面上に備えていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、コーティングが施された圧壊可能なコア入り賦形構造部材及びその製造方法を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
賦形構造部材（すなわち、所定の形や輪郭が与えられた構造部材）は、支持体即ち安定化構造を挟む複合材料又は金属材料を含む。コア入り賦形構造は、複合材料又は金属材料及び支持構造を一緒にチューブロール（即ちロール巻付け）した後、必要であれば、これらの材料を結合するか或いは連結することによって提供できる。コーティングが施された構造用のコーティングは、構造部材を構成する材料内に又は材料上に設けられる。構造部材は、
起壊部即ちイニシエーター（ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）を構造部材に組み込むことによって圧壊可能にされている。構造部材は、イニシエーターの位置で、及ぼされた荷重のエネルギを吸収することによって圧壊する。コーティングが施された賦形された圧壊可能な全体に平らでない構造では、本発明の構造部材の用途にはほぼ制限がない。
【００１１】
図１乃至図２８は、構造部材及びその製造方法の様々な特徴を示す図である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下の説明は、本発明を完全に理解するための特定の詳細を提供する。しかしながら、本発明は、これらの特定の詳細を使用せずに実施できるということは当業者には理解されよう。確かに、本発明は、例示の構造部材及び方法を変更することによって実施でき、当該産業で従来使用された装置及び技術と関連して使用できる。
【００１３】
図１は、本発明による一つの賦形構造部材（すなわち、ある一定の形状が付けられている構造部材）、本実施形態においては実質的に円形の断面を持つチューブ状部材を示す。本発明の説明において、「賦形」構造部材は、任意の形状、大きさ、又は形体であり、このような部材の外周又は内周の少なくとも一部が実質的に平らでなく、湾曲、幾何学的形状、又は不規則な形状を含む。好ましくは、賦形構造部材は、これらの賦形構造部材を以下に説明するように製造するのを容易にする表面等の閉じた表面形体を有する。本発明の説明において、「閉じた」構造部材は、任意の形状、大きさ、及び形体を持つ構造部材であり、このような部材の表面（内面及び／又は外面）の少なくとも一部が実質的に閉じており、即ち実質的に連続している。閉じた形体の例には、チューブ状形体、実質的に球形形体、多角形形体、円錐形形体、又は他の同様の形状、並びに図示し且つ以下に説明する形体が含まれる。
【００１４】
本発明の構造部材は、円柱状形体（又は円筒形形体）を、又は円錐形、四角錐、ポッド状、半球形、又は球形等の非円柱状形体（又は非円筒形形体）を備えていてもよい。本発明の構造部材は、更に、円形、又は矩形、正方形、六角形、八角形等の非円形断面を備えていてもよい。本発明の構造部材は、更に、非常に不規則で閉じておらず実質的に平らな表面を備えていてもよい。確かに、本発明の構造部材は、任意の複雑な賦形形状又は賦形形状の組み合わせを含んでもよい。本発明の構造部材は、これらが実質的に平らでないということを特徴とし、これにより公知のシート形状コア入り複合構造から区別される。
【００１５】
図１では、チューブ状構造部材２は、内区分即ち内部分４、中間区分即ち中間部分６、外区分即ち外部分８、及び随意のコア領域１０を含む。内部分４、外部分８、及び随意のコア領域１０は、以下に説明するように、任意の適当な複合材料で形成できる。中間部分６は、「コア入り」構造であり、内部分及び外部分に取り付けられ、内部分及び外部分を支持し及び／又は安定化させる。
【００１６】
コア領域１０は構造部材２の内区分内に配置されており、以下に説明するように、構造部材の形成で使用される基材又はマンドレルとほぼ同じ大きさである。コア領域１０は、主として、構造部材２の形成で使用された製造プロセスにおける取り外し自在のマンドレル、構造部材２の形体、及び構造部材２の所望の最終用途で決まる、任意の適当な大きさ、形状、又は形体であるのがよい。
【００１７】
コア領域１０は中空であってもよいが、随意であるが、フォーム、プラスチック、導電体、絶縁体、金属等、並びに以下に説明するコーティング等の任意の所望のコア材料で部分的に又は完全に充填されていてもよい。コア材料を含むコア領域１０は、構造エレメントであってもよい。コア材料は、構造部材２の形成後に加えられてもよいし、構造と一体成形されてもよい。コア材料が構造部材２の形成後に追加される場合には、接着剤又は当該技術分野で公知の他の適当な結合手段を使用して構造部材２に取り付けられてもよい。
【００１８】
内区分４及び外区分８用の材料は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。好ましくは、内部分４及び外部分８は同じ材料でできている。本発明の一つの特徴では、内部分及び外部分用の材料には、任意の適当な強化樹脂マトリックス材料（ＰＲＭＭ）から構成することができる。この材料は、連続した又は不連続の強化材料が埋め込まれた樹脂マトリックス材料（ＲＭＭ）である。本発明の一つの特徴では、ＲＭＭは有機樹脂マトリックス材料（ＯＲＭＭ）である。例えば、米国特許第５，７２５，９２０号及び米国特許第５，３０９，６２０号を参照されたい。これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。
【００１９】
本発明の一つの特徴では、ＯＲＭＭは熱硬化性樹脂であってもよい。熱硬化性樹脂は、加熱されたときに不可逆的に硬化するポリマー材料である。熱硬化性樹脂の例には、エポキシ、ビスメレイミド（ｂｉｓｍｅｌｅｉｍｉｄｅ）、ポリエステル、フェノール樹脂、ポリイミド、メラミン、キシレン、ウレタン、フェノール樹脂、フラン樹脂、シリコーン、ビニルエステル、及びアルキド樹脂、又はこれらの組み合わせが含まれる。熱硬化性樹脂は、架橋剤、硬化剤、充填剤、バインダー、又は紫外線抑制剤等の当該技術分野で公知の様々な添加剤を含有できる。本発明では、好ましくは、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、又はポリエステル樹脂を熱硬化性樹脂として使用する。
【００２０】
本発明の別の特徴では、ＯＲＭＭは、熱可塑性樹脂マトリックス材料であってもよい。熱可塑性樹脂は、加熱されたときに不可逆的に硬化しないポリマー材料であり、例えば、熱に露呈されると軟化し、次いで冷却されるとその元の状態に戻る。熱可塑性樹脂の例には、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）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）及びそのアロイ、及びポリビニル樹脂、又はこれらの組み合わせが含まれる。熱可塑性樹脂は、架橋剤、硬化剤、充填剤、バインダー、又は紫外線抑制剤等の当該技術分野で公知の様々な添加剤を含有できる。本発明では、好ましくは、ポリアミド（ナイロン）樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、及びポリプロピレン樹脂が熱可塑性樹脂として使用される。
【００２１】
本発明のＲＭＭを強化するために使用される材料は、樹脂マトリックスを強化する任意の形体とすることができる。強化材の形体の例には、一方向テープ、多方向テープ、織布、ロービング布、マット布、予備成形物、繊維、フィラメント、ホイスカー、及びこれらの組み合わせが含まれる。ＲＭＭの強化に使用される材料の種類は、このような強化機能を果たす任意の種類とすることができる。好ましくは、樹脂マトリックス用の強化材料の形体は、連続した又は不連続の繊維等の繊維質材料である。本発明で使用できる材料の例には、ガラス−ｓ、ガラス−ｅ、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、硼素、炭化珪素、セラミック、水晶、金属、等方性金属（アルミニウム、マグネシウム、及びチタニウム）、金属でコーティングした有機繊維、ＣＡＭＰ、これらの線維の混成物（又は合成物）、又はこれらの繊維の組み合わせが含まれる。例えば、米国特許第６，１１７，５３４号を参照されたい。同特許に触れたことにより、この特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。
【００２２】
本発明の更に別の特徴では、非硬化の又は部分硬化の複合材料を内区分及び／又は外区分用の材料として使用する。複合材料は、巨視的には、最終的な状態が固体の非相溶性で化学的性質が異なる二つ又はそれ以上の材料の混合物又は組み合わせである。本発明では、層状、粒状、繊維状、フレーク状、及び充填された複合材料等の当該技術分野で周知の任意の複合材料を使用できる。非硬化の又は部分硬化の複合材料は、連続的な繊維で強化したＯＲＭＭ（熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂）である。
【００２３】
内区分４及び外区分８に使用される好ましい複合材料には、代表的にはシート又は積層体の形態のＢ段階プレプレグ材料が含まれ、これは、複数の繊維強化トウに所定配合の樹脂を含浸させることによって形成できる。Ｂ段階プレプレグシートの製造方法及びこれらのシート自体は周知である。例えば、米国特許第４，４９５，０１７号に記載されたシートを参照されたい。同特許に触れたことにより、この特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。プレプレグ材料は、硬化させた場合には、概ね金属よりも強く且つ剛性であり、疲労、化学物質、磨耗、及び腐蝕に対して大きな抵抗を示す。プレプレグ用の好ましい強化材には、アラミド、ガラス材料、炭化ニッケル（ニッケルカーバイド）、シリコーンカーバイド、、セラミック、カーボン、及び超高分子量ポリエチレン、又はこれらの組み合わせが含まれる。例えば、米国特許第４，９６８，５４５号、米国特許第５，１０２，７２３号、米国特許第５，４９９，６６１号、米国特許第５，５７９，６０９号、及び米国特許第５，７２５，９２０号を参照されたい。これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。カーボン、ガラス、金属及び特にアルミニウム、マグネシウム、及びチタニウム等の等方性金属、金属でコーティングした有機繊維、及びアラミド繊維、又はこれらの組み合わせも、繊維として使用できる。例えば、米国特許第５，６０１，８９２号及び米国特許第５，６２４，１１５号を参照されたい。これらの特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。本発明では、好ましくは、カーボン繊維、ガラス繊維、又はアラミド繊維、及び更に好ましくはケブラー２９又は４９繊維が使用される。
【００２４】
プレプレグ中の繊維の容積は、機械的特性、電気的特性、及び熱的特性を最大にするように変化させることができる。例えば、米国特許第５，８４８，７６７号に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。繊維の容積が高いと剛性になり、伝熱性繊維の場合には、部品の熱伝導性が高くなる。本発明での繊維の容積は、約５％乃至約９５％の範囲内にあり、好ましくは約５０％乃至約６５％の範囲内にある。プレプレグの繊維は、プレプレグ材料内で、当該技術分野で公知のように、任意の所望の方向に（例えば、約０°乃至９０°で）配向でき、同数の繊維が両方向で均衡している。例えば、米国特許第４，９４６，７２１号を参照されたい。同特許に触れたことにより、この特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。
【００２５】
本発明の更に別の特徴では、シート成形コンパウンド（ＳＭＣｓ）を内部分又は外部分用の材料として使用できる。ＳＭＣｓは、不連続な繊維で強化されたＢ段階熱硬化性樹脂で形成されたシートである。ＳＭＣｓは、代表的にはシート、プライ、又は積層体に形成された不連続繊維強化材料を含む、完全に配合されたＯＲＭＭコンパウンドであり、これ以上の準備を要しない。例えば、米国特許第６，１０３，０３２号を参照されたい。同特許に触れたことにより、この特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。本発明のＳＭＣｓで使用できる樹脂には、上掲の熱硬化性樹脂のうちの任意の樹脂が含まれる。好ましくは、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、又はエポキシ樹脂が本発明のＳＭＣｓの樹脂として使用される。本発明のＳＭＣｓで使用できる繊維には、上掲の繊維のうちの任意の繊維が含まれる。好ましくは、ガラス繊維、カーボン繊維、又はアラミド繊維、好ましくはケブラー２９又は４９繊維をＳＭＣｓの繊維として使用できる。ＳＭＣの繊維容積もまた、機械的特性及び熱的特性を最大にするように変化させるてもよい。
【００２６】
不飽和樹脂系をその基材（ベース）とする場合、ＳＭＣｓには、所望の加工性及び成形性を得るため、また、機械的強度、耐衝撃性、剛性、及び寸法安定性等の最適の物理的及び機械的性質を得るため、他の材料が組み込まれる。組み込まれる材料には、ポリマー、強化用繊維、樹脂、充填材、重合を促進する開始剤、粘度剤、潤滑剤、離型剤、触媒、増粘剤、顔料、ポリエチレン粉体、難燃剤、紫外線吸収剤、及び他の添加剤が含まれる。これらの添加剤の各々は、加工工程中又は型成形工程中のいずれかで、又は完成した部品においてＳＭＣに重要な特性を与え、本発明のＳＭＣｓに組み込むことができる。
【００２７】
本発明の一つの特徴では、内区分４及び外区分８は、このようなＯＲＭＭ材料を少なくとも一層含む。内区分又は外区分の夫々を形成するため、及び構造部材２に対して所望の構造特性を提供する上で一つの層で十分である。追加の層を加えることにより、構造部材２の強度、剛性、又は他の物理的性質を改良できる。相補的配向の繊維を含む単一の層を使用することができる。しかしながら、以下に説明するようにＢ段階材料を完全に硬化させたときに得られる区分を構成する層の固有応力のバランスをとるため、相補的配向の複数の層を使用するのが好ましい。相補的であるようにするため、連続した層の繊維は、図２に示すように対称であり且つバランスがとれていなければならない（これは、例えば、互いに重なった層の繊維をシートの軸線から等しく且つ逆の量だけずらすことによって行われる）。繊維は、更に、これらの繊維が組み込まれた構成要素の設計パラメータと合致するように、例えば予想荷重に対する構造強度を最適化するように配向できる。繊維は、±１５°、±３０°、±４５°、±６０°、及び±７５°を含む、約０°乃至約９０°の範囲の任意の適当な角度で、又は当該技術分野で周知のように配向できる。例えば、米国再発行特許第Ｒｅ．３５，０８１号及び米国特許第５，０６１，５８３号を参照されたい。これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。
【００２８】
本発明の更に別の特徴では、内部分又は外部分用の材料は、軽金属又は重金属又はその合金等の任意の適当な金属含有材料から構成することができる。適当な軽金属には、マグネシウム、アルミニウム、チタニウム、亜鉛、モリブデン、又はその合金が含まれる。適当な重金属には、鉄、銅、ニッケル、炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼、錫、又はその合金が含まれる。
【００２９】
金属含有材料が、全ての方向で同様の強度特性を示す等方性繊維を含むため、内部分又は外部分の夫々を形成し所望の構造特性を提供するのに一層の金属含有材料で十分である。費用及び構造上の配慮に応じて、内部分又は外部分の所望の厚さを与えるのに追加の金属含有材料層を使用することもできる。実際には、異なる金属含有材料でできた連続した層を内部分及び／又は外部分として使用してもよい。
【００３０】
内部分４及び外部分８の形体は、構造部材２内で変化させることができる。例えば、複合材料に使用された材料、繊維の配向、及び内部分及び／又は外部分（４、８）の湾曲、厚さ、形状、及び他の特徴は、構造部材２の長さ及び幅に沿って異なっていてもよい。例えば、米国特許第５，７１８，２１２号を参照されたい。同特許に触れたことにより、この特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。
【００３１】
本発明の構造部材２の中間部分６は、内部分４及び外部分８を離間し及び／又は支持し、並びにこれらの間に配置したときにこれらの２つの部分の構造特性を向上する任意の構造を有する。更に、中間区分６は、内部分４を外部分８に関して分離し、支持し、安定させ、連結し、及び取り付ける任意の適当な材料で形成されているのがよい。中間区分６を内区分４と外区分８との間に配置することにより、構造特性を、機械工学の周知の原理に従って改善し、構造部材２の機械工学的構造特性を、互いに結合したほぼ同じ形状の内区分４及び外区分８だけからなる部材の特性よりも高くする。好ましくは、図１に示すように、中間部分は、内区分４の外面及び外区分８の内面と実質的に接触しており、例えば中間区分６は、その表面の大部分（全部ではない）に亘って内区分４及び／又は外区分８と別個の箇所で接触する。
【００３２】
本発明の一つの特徴では、中間部分６は、リブ構造（ＲＳ）、又は構造の任意の単一の部材（リブ）が、内（又は外）部分と近接した箇所から外（又は内）部分と近接した箇所まで連続的に延びる構造を有する。本発明の別の特徴では、ＲＳは、リブの一端が内（又は外）部分の少なくとも一つの層と近接した位置に連結されており且つ他端が別のリブと当接しているか或いは連結した構造である。これらのＲＳｓの例には、波形材料、ポスト、湾曲材料、ハニカムコーン等が含まれる。これらの構造並びに他のＲＳを図３に示す。
【００３３】
ＲＳは、多くの場合、加えられる追加の重量ついて、構造部材の構造特性が大幅に向上するため、有利である。ＲＳは、「リブ」及び空所からなる大きな容積を含む。ＲＳの「リブ」は構造部材の構造特性を高め、このとき、ＲＳの重量を最小にするために空所が設けられる。本発明で使用されたＲＳに存在するリブ及び空所の夫々の量は、選択されたＲＳの形体、例えば、図３に示す形体から選択された形体で決まる。好ましくは、ＲＳ又は構造部材の必要な（又は所望の）構造強度が得られるのであれば、空所の量を最大にし、リブの量を最小にすることによって最小重量で最大強度を提供しなければならない。
【００３４】
本発明で使用されたＲＳは、構造部材に任意の適当な方法で組み込むことができる。本発明の一つの特徴では、ＲＳは、図３に示す形体のように、内部分の少なくとも一つの層から外部分の少なくとも一つの層まで延びる独立型「リブ」として組み込むことができる。本発明の別の特徴では、リブを支持シート又は他のリブに連結でき、この場合、シート又は他のリブ自体が、内部分又は外部分の少なくとも一つの層に連結される。
【００３５】
所望であれば、追加の材料をリブ構造に組み込むことができる。ＲＳに組み込んで充填できる追加の材料の例には、空気以外に、樹脂、フォーム、絶縁体、又はＮＶＨ（ノイズ、振動、又は粗さ）減衰材料等の材料、並びに以下に説明するコーティング材料が含まれる。
【００３６】
ＲＳは、構造部材で必ずしも均等でなくてよい。本実施例の一つの特徴では、ＲＳのリブの種類は、位置毎に変化してもよい。更に、多数の種類のＲＳを中間部分の少なくとも一つの層に組み込むことができる。本発明の別の特徴では、リブの周期性及び／又は厚さを、中間部分の少なくとも一つの層の異なる領域で変えることができる。本発明の別の特徴では、リブの強度及び他の物理的特性を位置によって変えることができる。
【００３７】
ＲＳのリブは、所望の構造的特性を示す任意の適当な材料で形成できる。このような機能を提供する当該技術分野で公知の任意の材料には、ビード等の個々の隔室を持つ材料、波形材料、熱可塑性成形材料、ハニカム材料、木材（バルサ）、及び剛性発泡プラスチックフォーム、ポリマーフォーム、金属製構成要素、可撓性金属（即ちアルミニウム）フォーム、又はこれらの材料の任意の組み合わせが含まれる。例えば、米国特許第５，３４４，０３８号、米国特許第４，５７３，７０７号、米国特許第５，５６２，９８１号、米国特許第４，１２８，９６３号、米国特許第４，９６８，５４５号、及び米国特許第５，８９４，０４５号を参照されたい。これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。
【００３８】
好ましい中間部分６は、ハニカム材料を使用して形成できる（ハニカムコアとして公知である）。これらの材料は、通常は、様々なランダムな又幾何学的隔室形体に形成された紙やアルミニウム箔等の材料の、一つ又はそれ以上の薄いシートでできている。米国特許第５，８７６，６５４号を参照されたい。同特許に触れたことにより、この特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。幾何学的隔室形体を持つハニカムコアは、比較的高密度の多くのフォーム又は中実コア（ソリッドコア）よりも構造特性即ち特徴が優れているということが公知である。ハニカムコアは、様々な形状で形成でき、また、様々な材料で形成できる。そのような材料としては、アルミニウム、コレックス（コレックス（Ｋｏｒｅｘ）は登録商標である）等のアラミド材料、ノメックス（ノメックス（Ｎｏｍｅｘ）は登録商標である）等のナイロン材料、プラスチック、強化フェノール樹脂、カーボン、ガラス繊維、又はこれらの材料の組み合わせ等の材料が挙げられる。好ましくは、ノメックス製のハニカムは、中間部分６用の材料として使用される。
【００３９】
隔室の材料及び形体（幅、長さ、及び幾何学的形状）は、内部分及び外部分に対して所望の支持及び／又は安定性を提供するために最適化できる。例えば、隔室の大きさは、約３．１７５ｍｍ乃至約１９．０５ｍｍ（約１／８インチ乃至約３／４インチ）の範囲内にあり、好ましくは約４．７６３ｍｍ（約３／１６インチ）である。
【００４０】
ハニカムコアの隔室は、樹脂、フォーム（発泡体）、絶縁体、又はＮＶＨ（ノイズ、振動、又は粗さ）減少材料等、並びに以下に説明するコーティング材料の、空気以外の材料で充填できる。中間部分６について使用された材料の種類、厚さ、隔室形体、及び「充填材料」は、構造部材２の長さに沿って変化させることができる。
【００４１】
本発明の構造部材は、所望であれば、外部分８の外側上に追加の層又は部分を含むことができる。一例では、一層の金属材料、絶縁体、追加の複合材料、又はハニカムコア材料を、外部分８上に配置してもよい。同様の又は異なる複合材料を含む多くの追加の部分又は層を、同様の方法で追加できる。更に、ブラケット、継手、キャップ等の少なくとも一つの構造的構成要素を、構造部材２の端部に配置できる。
【００４２】
本発明の一つの特徴では、構造部材２はその表面の一方にコーティング１１を含む。本明細書中に記載されているように、コーティング１１を、内部分４に又はこの内部分上に、中間部分６に又はこの中間部分上に、及び／又は外部分８に又はこの外部分上に配置できる。構造部材の任意の表面又はこのような表面の一部が、このようなコーティングを含んでもよい。構造部材の任意の表面としては、内面（図１７参照）、外面（図１８参照）、内部分と中間部分との間の表面（図１９参照）、中間部分と外部分との間の表面（図２０参照）、内部分及び／又は外部分内の表面（即ち複合プライ間又は図２１に示すように金属シート間）、及び／又は中間部分内の表面（図２２参照）等が挙げられる。構造部材でのコーティングの位置は、所望の構造部材２に対する変更で決まる。例えば、構造部材の摩擦を減少するため、テフロン（Ｒ）コーティングを構造部材の外面上に配置してもよい。
【００４３】
コーティング１１を構成する層の形体、材料、厚さ、及び数は、所望のコーティング性能を考慮して選択される。コーティング１１は、構造部材で任意の形体を備えているのがよく、所望の機能を果たす。本発明の一つの特徴では、コーティング１１は、図２３に示すように、連続した又は実質的に連続した層であってもよい。本発明の別の特徴では、コーティング「層」は連続しておらず、例えば、図２４に示すように内部分及び／又は外部分と不連続な地点で実質的に接触していてもよい。不連続連続「層」の別の例が図２５及び図２６に示してある。これらの図では、構造部材２は、コーティングを備えた区分及びコーティングを備えていない区分を有する。不連続「層」のパターンの別の例が図２７に示してあり、ここでは、所望の機能を果たすことが可能なように形成できる。
【００４４】
コーティング１１の厚さは、所望の機能を提供するように選択できる。その所望の機能を求めて、コーティングは、構造部材に組み込まれる。その目的のため、多数の層を、同じ又は異なる位置に設けて所望の厚さを提供できる。本発明の好ましい特徴では、実質的に連続したテフロン（Ｒ）コーティングを構造部材の外面上で使用する場合、コーティングの厚さは約０．０２５４ｍｍ乃至約３．１７５ｍｍ（約０．００１インチ乃至約０．１２５インチ）の範囲内にあるのがよい。
【００４５】
コーティングを行うことにより、様々な機能及び／又は目的を達成することができる。本発明の一つの特徴では、別の表面に当接した場合の構造部材の摩擦を変化させる（増大又は減少のいずれか）ため、コーティングを加える。摩擦特性を変化させるため、内面及び／又は外面（又は構造部材の端部）を変更できる。例えば、構造部材は、ステアリングコラムシステム等で使用できる。ステアリングコラムシステム等で使用する場合、構造部材の摩擦を小さくしなければならず、金属材料または複合材料から構成される構造部材は適していない。
【００４６】
本発明では、構造部材の摩擦特性を変化させるための当該技術分野で公知の任意の適当なコーティング材料を使用できる。適当なコーティング材料には、フルオロポリマーを基材とした布、フィルム、テープ、又は任意の同様の布、フィルム、テープ、等が含まれる。本発明の一つの特徴では、このようなコーティング材料は、テフロン（Ｒ）（ＰＴＦＥ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）材料等のフルオロポリマー樹脂、又は、ポリクロロトリフロロエチレン（ＰＣＴＦＥ）等の部分的にフッ素化した樹脂、又は、フロオロポリマー樹脂の任意の他の族（系統）でコーティングされていてもよい。好ましくは、テフロン（Ｒ）でコーティングした多孔質の臭化ガラス布及び／又はテフロン（Ｒ）製の布及び／又はダクロン（ナイロン）を、構造部材２の摩擦を変化するための材料として使用する。
【００４７】
本発明の別の特徴では、コーティングを構造部材２に加えて構造部材の磁気特性を変化（増大又は減少）させることができる。磁気特性が変化するように内面及び／又は外面を変更できる。同様に、構造部材の磁気特性が変化するように、内部分及び／又は外部分と中間部分との間の表面を変化させることができる。同様に、内部分、中間部分、及び外部分を構成する材料を、これらの部分の磁気特性が変化するように変化させることができる。例えば、磁気変更コーティング材料を連続した複合プライ（又は金属シート）間に配置できる。別の例では、磁気変更材料を中間部分のＲＳの空所に組み込むことができる。
【００４８】
本発明では、磁気特性を変更するための当該技術分野で公知の任意の適当な材料を使用できる。適当な材料には、磁性体、強磁性体、磁性体及び強磁性体の合金、コバルト、ニッケル、サマリウム、等が含まれる。好ましくは、構造部材２の磁気特性を変更するための材料として強磁性体が使用される。
【００４９】
本発明の別の特徴では、耐蝕性等の構造部材の化学特性を変更するために構造部材２にコーティングが加えられる。化学特性を変更するために内面及び／又は外面（又は端部）を変更できる。例えば、構造部材は、金属材料の耐蝕性が非常に低いために構造部材の表面を変更しなければならない液圧式パワーステアリングシステムで、テフロン（Ｒ）でコーティングされた構造部材として使用できる。テフロン（Ｒ）でコーティングされた複合材料チューブは、更に、液体、気体、及び水分に対する透過性が低く、耐裂性（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｔｏ　ｔｅａｒｉｎｇ）が高い非付着性表面を提供する。本発明の一つの特徴では、構造部材は、複合ラックアンドピニオンチューブライナ、ベアリング無しステアリングシャフトとして形成できる。
【００５０】
本発明の構造部材では、化学特性を変更するための当該技術分野で公知の任意の適当なコーティング材料を使用できる。適当なコーティング材料には、フルオロポリマーを基材とした布、フィルム、テープ、又は任意の同様の布、フィルム、テープ、等が含まれる。本発明の一つの特徴では、このようなコーティング材料それ自体を、テフロン（Ｒ）（ＰＴＦＥ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）等のフルオロポリマー樹脂、又は、ポリクロロトリフロロエチレン（ＰＣＴＦＥ）等の部分的にフッ素化した樹脂、又はフロオロポリマー樹脂の任意の他の族（系統）でコーティングできる。好ましくは、構造部材２の耐蝕性を変更するため、特別の処理を施したテフロン（Ｒ）又はＦＥＰ材料を使用する。他の科学的特性を変更するために他の種類のこれらの材料を使用できる。
【００５１】
本発明の別の特徴では、構造部材の導通性を変化（増大又は減少）させるため、コーティングを構造部材２に加える。これらの導通性には、熱伝導性（又は断熱性）、導電性（又は絶縁性）、及び光透過性（又は光不透過性）が含まれる。導通性を変化させるため、内面及び／又は外面を変更できる。同様に、構造部材の導通性を変化させるため、内部分及び／又は外部分と中間部分との間の表面を変更できる。本発明の別の特徴では、導通性を変化させるため、内部分、中間部分、及び外部分を構成する材料を変更できる。例えば、導通性変更材料は、連続した複合プライ（又は金属シート）間に配置できる。別の例では、導通性変更材料を中間部分のＲＳの空所に組み込むことができる。
【００５２】
本発明では、構造部材の熱伝導性を変更する当該技術分野で公知の任意の適当な材料を使用できる。適当な材料には、銅、アルミニウム、真鍮、鋼、及び鉄材料の合金が含まれる。好ましくは、構造部材２の熱伝導性を変更するための材料として鉄材料及び／又はアルミニウムを使用する。
【００５３】
本発明では、構造部材の断熱性を変更する当該技術分野で周知の任意の適当な材料を使用できる。適当な材料には、ガラスファイバ、任意の形体のガラス材料、ゴム材料、及びポリマー材料が含まれる。好ましくは、構造部材２の断熱性を変更するための材料としてガラス布又はシリコーンゴム材料を使用できる。
【００５４】
本発明では、構造部材の導電性を変更する当該技術分野で公知の任意の適当な材料を使用できる。適当な材料には、銅やアルミニウムのような金属又は金属合金等の材料が含まれる。好ましくは、構造部材２の導電性を変更するための材料として銅又はアルミニウムを使用できる。
【００５５】
本発明では、構造部材の絶縁性を変更する当該技術分野で公知の任意の適当な材料を使用できる。適当な材料には、ガラス布、任意の形体のガラス材料、ゴム材料、及びポリマー材料が含まれる。好ましくは、ガラス布材料又はシリコーンゴム材料を、構造部材２の断熱性を変更するための材料として使用できる。
【００５６】
本発明では、構造部材の光透過性（又は光不透過性）を変更する当該技術分野で公知の任意の適当な材料を使用できる。適当な材料には、高純度シリカ及びその誘導体でできた同軸ファイバを含む。好ましくは、構造部材の光透過性を変更するための材料として高純度シリカ（更に好ましくはファイバ又はリボンケーブルの形状）を使用する。
【００５７】
本発明の構造部材は、実質的に平らでない任意の輪郭又は形体を備えていてもよい。図４は、このような形体の幾つかを例示する。図４に示す構造部材は、チューブの断面が実質的に円形でないという点で図１に示す構造部材と異なっている。
【００５８】
構造部材２は、当該技術分野の任意の方法によって圧壊可能に形成できる。本発明の一つの特徴では、構造部材は、部分４、部分６、及び／又は部分８と隣接して（又はこれらの部分内に）少なくとも一つの圧壊開始器（即ちイニシエーター）を設けることによって圧壊可能にできる。例えば、図１２に示すように、少なくとも一つのイニシエーター１４を外部分８に組み込むことができる。しかしながら、この少なくとも一つのイニシエーターは、内部分４、中間部分６、及び／又は外部分８、並びにこれらの部分間に組み込むことができる。
【００５９】
イニシエーターは、外部荷重が加わった場合に構造部材２が変形を開始する位置を制御する。多くの場合、構造部材は、その長さ方向軸線に沿った衝撃に抵抗する。イニシエーターを設けることにより、本発明の構造部材は、横方向剪断、単層曲げ、モノセル挫屈等の局部的挫屈、面縮み、又はコア剪断不安的性等のモードで、イニシエーターが配置された場所を局部的に圧壊することによって、荷重のエネルギを吸収する。かくして、イニシエーターを設けることにより部材の圧壊が局部的になり、そのため、構造部材は他の場所で破損しない。イニシエーターを組み込むことによって、予想される荷重が加わる前に、構造部材の好ましい壊れ箇所を選択できる。
【００６０】
本発明では、米国特許第４，７４２，８８９号、米国特許第５，７３２，８０１号、米国特許第５，８９５，６９９号、及び米国特許第５，９１４，１６３号に記載されたイニシエーターを含む当該技術分野で公知の任意の適当なイニシエーターを使用できる。これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。イニシエーターは、圧壊強度及び圧壊長さを含む所望の特性に応じて構造部材２の任意の位置に配置できる。好ましくは、イニシエーターは、構造部材２の端部には配置されない。更に好ましくは、イニシエーターは構造部材２の任意の端部から少なくとも約１．２７ｃｍ（約１／２インチ）乃至約５．０８ｃｍ（約２インチ）離して配置される。
【００６１】
幾つかの位置で変形（及び従って圧壊）するように部材２の離れた部分に沿って多数のイニシエーターを配置できる。これらの多数のイニシエーターは、部材２が選択された位置で変形するように、部材２の一つの部分のところで互いに近づけて配置することもできる。所望の圧壊強度及び圧壊長さに応じてイニシエーターの数を変化させることができる。
【００６２】
イニシエーターは、様々な形状、大きさ、及び形体であるのがよいが、部分４、中間部分６、及び／又は部分８の形体とほぼ同じにしたほうがよい。イニシエーターの幅は、予想荷重、所望の圧壊強度、及び所望の圧壊長さに応じて変化させることができる。例えば、幅は約０．１５９ｃｍ（約１／１６インチ）乃至約２．５４ｃｍ（約１インチ）の範囲内にあり、好ましくは約１．２７ｃｍ（約１／２インチ）である。更に、予想荷重、所望の圧壊強度、及び所望の圧壊長さに応じてイニシエーターの形状を変化させることができる。一般的には、形状は、イニシエーターが組み込まれた構造部材２の部分と同様である。かくして、形状は、円形から、矩形、三角形、又は任意の多角形形状まで変化させることができる。
【００６３】
多数のイニシエーターを使用する場合、これらのイニシエーターを任意の所望の位置に配置できる。本発明の一つの特徴では、複数のイニシエーターは、食い違っていてもよいし同一直線上にあってもよい。イニシエーターが同一直線上にあるというのは、多数のイニシエーターが構造部材の長さ又は直径に沿って整合しているということを意味する。イニシエーターは、更に、半分食い違っていてもよいし完全に食い違っていてもよい。半分食い違った位置では、イニシエーターは、構造部材の長さ又は直径に沿って部分的に整合しており、例えば、これらのイニシエーターは重なり部分を有する（図１３参照）。完全に食い違った位置では、イニシエーターは、構造部材の長さ又は直径に沿って整合しておらず、例えば、これらのイニシエーターは重なり部分を持たない（図１４参照）。
【００６４】
任意の適当な材料を本発明のイニシエーターに使用できる。イニシエーターに使用される適当な材料は、以下に説明するように、内部分及び／又は外部分の夫々を変形させ、また、内部分、中間部分、及び／又は外部分に使用された材料にくっつかない任意の材料であるのがよい。適当な材料の例には、テフロン（Ｒ）、ゴムバンド、臭素酸フィルム、剥離フィルム、ゴムフィルム、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）テープ、テフロン（Ｒ）、裏打ち紙、又はその組み合わせが含まれる。本発明の一つの特徴では、好ましくは、本発明のイニシエーター用の材料として臭素化（「ブロモ（ｂｒｏｍｏ）」）フィルムが使用される。
【００６５】
ブロモフィルムは、臭素化ＰＴＦＥでコーティングしたガラスファイバ布フィルムである。ブロモフィルムは、通常は、硬化プロセス（以下に説明する）中に複合材料に結合しない不透過性層である。イニシエーター材料として使用できる二種類の、即ち多孔質及び無孔質のブロモフィルムがある。好ましくは、イニシエーター材料として無孔質ブロモフィルムを使用し、任意の所望の位置に非結合領域があるようにし、その特定の位置で破損を生ぜしめる。エアー・テック・アドヴァンスト・マテリアルグループが販売している「リリース・イーズ（Ｒｅｌｅａｓｅ　Ｅａｓｅ）２３４ＴＦＰ」を含む多くのブロモフィルムを商業的に入手できる。
【００６６】
イニシエーターは、内部分、中間部分、及び／又は外部分に連続層がないために作用するものと考えられている。かくして、イニシエーターは、内部分、中間部分、及び／又は外部分の層における隙間や不連続部（応力上昇器等）であってもよい。不連続部は、折り目や凹凸等の単一の不連続部であってもよいし、任意の所望の形状及び大きさを持つ切り欠きでできた行又は列等の複数の不連続部であってもよい。例えば、図１５に示すように、組み立てたときに構造部材２が少なくとも一つのイニシエーター１４を含むように、内部分及び／又は外部分並びに中間部分の層に切り欠きの列を配置できる。更に、衝撃荷重が軸線方向荷重である場合、イニシエーターは、局部的応力上昇器として作用する任意の材料（又はその材料がないこと）であってもよい。
【００６７】
本発明は、構造部材２の構造を提供する任意の適当なプロセスによって形成できる。複合層を形成するための適当なプロセスには、米国特許第５，２２５，０１６号、米国特許第５，１９２，３８４号、米国特許第５，５６９，５０８号、米国特許第４，３６５，９５２号、米国特許第５，２２５，０１６号、米国特許第５，６２４，５１９号、米国特許第５，５６７，４９９号、及び米国特許第５，８５１，３３６号に記載されているように、熱成形、袋又は樹脂トランスファー成形、又は膨張可能なマンドレルプロセス等の当該技術分野で公知の任意のプロセスが含まれる。これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。別の適当なプロセスは、米国特許第５，８４８，７６７号に記載された真空バッギングプロセスである。同特許に触れたことにより、この特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。他の適当なプロセスは、フィラメントワインディングプロセス、又はシート又はチューブロール（ロール巻付けとしても公知である）である。例えば、米国特許第５，６３２，９４０号、米国特許第５，４３７，４５０号、米国特許第４，３６５，９５２号、米国特許第５，６２４，５２９号、米国特許第５，７５５，５５８号、米国特許第４，８８５，８６５号、米国特許第５，３３２，６０６号、米国特許第５，５４０，８７７号、米国特許第５，８４０，３４７号、及び米国特許第５，９１４，１６３号を参照されたい。これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。
【００６８】
フィラメントワインディングプロセスでは、所望材料のフィラメントをバインダー材料のマトリックスに分散し、構造部材２の所望形状（コア領域１０）にほぼ対応する形状のマンドレルアッセンブリ等の任意の適当な基材に巻き付ける。本発明では、米国特許第５，７９５，５２４号、米国特許第５，６４５，６６８号、米国特許第５，１９２，３８４号、米国特許第５，７８０，０７５号、米国特許第５，６３２，９４０号、米国特許第５，８１７，２０３号、及び米国特許第５，９１４，１６３号に記載された任意の適当なマンドレルを使用できる。これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。基材又はマンドレルは、十分な強度及び所望の形状を備えていなければならず、及び構造部材を製造するためのプロセス条件に耐えることができなければならない。適当なマンドレルには、鋼やアルミニウム等の金属、ポリカーボネート、熱可塑性樹脂、又はＲＲＭＭ材料で形成されたマンドレルが含まれる。マンドレルは、中実であってもよいし中空であってもよい。
【００６９】
フィラメントをマンドレルに巻付け、マンドレルの長さ方向軸線即ち巻付け軸線に沿ってマンドレルに対して往復動で変位させ、部分４を形成する。上文中に説明したように、又は当該技術分野で公知のように、追加の金属層や複合層等の追加の部分、構造、又は層を追加できる。
【００７０】
好ましくは、本発明は、本発明の構造部材を製造するため、チューブロール（ロール巻付けとしても公知である）プロセスを使用する。一つの例示のチューブロールプロセスを図５に示す。チューブロールプロセスは、フィラメントでなく、金属含有材料の別個のシート又は所望の複合材料のシート（又はプライ又は積層体）を使用する。少なくとも一つのマンドレル２０等のマンドレルアッセンブリにシートを交互に重ね、巻付け、又はロール状にする。所望であれば、マンドレルに材料を巻き付ける前に剥離フィルムをマンドレルに付けることができる。一枚以上のシートを使用する場合には、複合材料の繊維を所望の通りに配向した状態で、手作業で又は任意の適当な機械装置によって、巻付けプロセス前又は巻付けプロセス中、シートを図２に示すように重ねることができる。連続した金属シートを使用する場合、このような積み重ね作業は必要とされない。内部分４の形成後、中間部分６を構成する材料が、手作業で又は機械装置によって、好ましくは巻付け又はロール巻付けによって内部分４上に置かれる。次いでロール巻付けプロセスを再開し、外部分８の材料を付ける。ロール巻付けプロセスについてのこれ以上の詳細は、１９８７年に刊行されたＡＳＭインターナショナルの「工業材料ハンドブック」の第１巻の「複合材料」の第５６９頁乃至第５７４頁に記載されている。同文献に触れたことにより、この文献に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。所望であれば、追加の層又は材料、例えばコーティング１１を外部分８上に同様の方法で、又は当該技術分野で公知のように加えることができる。
【００７１】
個々の部分（内部分、中間部分、及び外部分）の層は、ロール巻付けを行うとき、個々のシートの端部がロール時に実質的に当接し、これによって突き合わせ接合部３０を形成するように、切断でき及び／又はパターン化できる。好ましくは、任意の単一のシートの端部によって形成された突き合わせ接合部は、図６に示すように、隣接したシートの端部が形成する突き合わせ接合部から食い違っている。勿論、連続した金属シートを巻き付ける場合には突き合わせ接合部は形成されない。
【００７２】
内部分４及び外部分８は、様々な方法を使用して形成できる。例えば、内部分４は、フィラメント巻付けによって形成でき、外部分８はロール巻付けによって形成でき、又はこの逆を行ってもよい。本発明のこの特徴では、中間部分６を付ける前に内部分４を完全に硬化させてもよい。同様に、外部分８を付ける前に内部分４及び中間部分６を互いに貼り合わせて硬化させてもよい。上文中に説明したような当該技術分野で公知の他の方法をロール巻付けと組み合わせ、別個の工程を異なる方法で実施することによって、構造部材を形成できる。例えば、内部分４は、フィラメント巻付けプロセスを使用して形成でき、中間部分６及び外部分８は、ロール巻付けプロセスを使用して形成でき、この場合、中間構造は減圧バッグプロセス（ｖａｃｕｕｍ　ｂａｇｇｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ）を使用して拘束される。
【００７３】
所望であれば、部分４及び／又は８の連続した層間に結合剤を配置できる。結合剤は、選択された領域だけに置くことができ、又は行及び／又は列といったパターンをなして置くことができ、又は層／部分の全領域に亘って置くことができる。層の結合を補助し且つ構造部材２の製造に使用される全てのプロセスと適合する任意の適当な結合剤を使用でき、こうした結合剤には、糊、硬化剤、接着剤、又はこれらの組み合わせが含まれる。例えば、米国特許第５，６３５，３０６号を参照されたい。同特許に触れたことにより、この特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。結合剤は、夫々の部分の組み立て前に、組み立て中に、組み立て後に、手作業で又は機械的装置によって基材に付けることができる。
【００７４】
部分４、６、及び８が未硬化状態（例えばＢ段階状態）で連続的に積層される場合には、構造は、マンドレルに重ねられた内部分４、この内部分４に重ねられた中間部分６、及びこの中間部分６に重ねられた外部分８を有する。内部分４、中間部分６、及び外部分８を互いに良好に結合し且つ連結する必要がある場合には、これらの部分によって形成された中間構造を拘束してもよい。中間構造は、適当な圧縮力を加えることによって拘束できる。これは、圧縮ダイ又は金型、減圧バッグを含む任意の適当な手段を使用して行うことができ、又は適当な拘束手段を使用することによって（例えば、プラスチック又は金属の金型に置くことによって）行うことができ、ナイロン、シリコーン、又はポリプロピレン製のチューブ又は適当な収縮包装テープ２２を付けることによって行うことができる。以下に説明する硬化プロセス中、構造部材２の材料が互いに接触するように、圧縮手段（例えば収縮包装テープ又はチューブ）が、物理的又は化学的変化によって適当な圧縮力を加える。本発明の内部分／外部分でＲＭＭを使用する場合には、この硬化プロセス中に余分な樹脂が圧縮力により絞り出される。例えば、米国特許第５，６００，９１２号及び米国特許第５，６９８，０５５号を参照されたい。これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。
【００７５】
更に、中間構造で材料を良好に結合し接触するのが必要である場合には、これらの材料に適当な化学反応を加えることができる。例えば、内部分４及び／又は外部分８が硬化性材料（例えばＢ段階エポキシプレプレグ）を含む場合、熱及び／又は圧力を加えることによるオーブン硬化又は紫外線硬化又はマイクロウェーブ硬化等の任意の適当な手段２４によって、中間構造を硬化させることができる。必要な熱及び／又は圧力は、マンドレルアッセンブリの大きさ及び構造部材２で使用された材料で決まる。硬化プロセス中、収縮包装テープ又はチューブが、適当な圧縮力を加える。本発明の内部分／外部分でＲＭＭを使用する場合、この硬化プロセス中に余分な樹脂が圧縮力により絞り出される。
【００７６】
上文中に説明したプロセスは、断面が実質的に円形でない構造部材に対しては変更できる。かかる構造部材としては、複数の外径を備えたものが挙げられ、少なくとも一つの平坦領域を有し、又は、湾曲の程度が構造部材２の他の表面と大幅に異なる領域を有している。このような構造部材の例を図４に示す。図７に示すように、少なくとも一つの比較的平らな領域が外径に設けられている持つ場合、中間構造に付けられた収縮包装材料（及びこれに伴う圧縮力）が均等でなくてもよい。かくして、材料の互いに対する結合及び連結は均等でなく、及び従って、構造部材２の一体性が損なわれてしまう。このような材料を更に均等に結合し且つ連結するため、収縮包装材料を付ける前に少なくとも一つの圧力分配器２６を外部分８の比較的平らな領域に置く。これらの圧力分配器は、加えられた圧縮力をこのような平らな領域に更に均等に「分配」し、中間構造の全ての領域に圧縮力を更に均等に加えることができる。
【００７７】
本発明では、加えられた圧縮力を中間構造に均等に分配する圧力分配器の任意の適当な形状を使用できる。圧力分配器の例示の形状には、実質的に半円形の形状（この形状は、実質的に円形の外面を提供する）、及び「Ｔ」の平らな端部が中間構造の平らな領域に当接し（そして大きさが適合する）、「Ｔ」の長い端部が外方に延びるＴ形状分配器が含まれる。圧縮力を平らな領域に亘って均等に分配するのであれば、複数の構成要素でなく単一の構成要素を含むこの他の形状及び形体を使用することもできる。図４に示す構造部材等の構造部材２については、実質的に半円形の圧力分配器２６が図７に示してある。本発明の圧力分配器は、圧縮力が加わったときにその形状を維持するアルミニウム、鋼、及びシリコーン等の任意の適当な材料で形成できる。好ましくは、圧力分配器用の材料としてアルミニウムが使用される。
【００７８】
収縮包装材料は、圧力分配器の上及び／又は下に置くことができる。圧力分配器の下に置いた収縮包装材料は、隅部を加圧し、並びに圧力分配器が中間構造にくっつかないようにする。圧力分配器の上にある収縮包装材料は、平らな領域を加圧する。
【００７９】
以上のプロセスは、内部分及び外部分の形状が異なる図１１に示すような構造部材について変更することもできる。本発明では、形状が異なる内部分及び外部分を製造する任意の適当なプロセス変更を使用できる。上述のプロセスに対する以下の二つの変更は、この考えを具体的に説明する。以下に具体的に説明しないけれども、この他の変更も考えられる。
【００８０】
第１に、内部分が実質的に円形の断面を備え、外部分が非円形断面を備えていてもよい。このような場合、図８に示すように、円形形状の構造部材を形成するためのプロセスを上文中に説明したように行う。外部分の形状を変更するため、拘束工程及び硬化工程の前に多くの圧力分配器を円形形状の外部分上に置く。使用される圧力分配器の数は、平らな側部の所望の数と一致し、例えば、正方形については四個、六角形については六個である。次いで、拘束工程及び硬化工程を行うために上述のプロセスを続行する。拘束工程及び硬化工程中、圧力分配器を介して圧力を及ぼすことによって円形の外形状を変化させ、所望の多角形形状の平らな側部にする。
【００８１】
第２に、内部分が実質的に多角形形状（即ち六角形）を備え、外部分が実質的に円形形状を備えていてもよい。本発明のこの特徴では、図９に示すように、正方形形状の構造部材を形成するための方法を上文中に説明したように行う。外部分の形状を変化させるために、通常は拘束工程及び硬化工程前に外部分上に置かれる圧力分配器がなくなる。かくして、正方形形状の外部分は、拘束手段で包装されるに過ぎない。次いで、拘束工程及び硬化工程を行うためにこのプロセスを上文中に説明したように続行する。拘束工程中及び硬化工程中、拘束手段を介して及ぼされた圧力によって外側形状を実質的に円形形状に変更する。
【００８２】
使用されるとき、拘束手段は、次いで、中間構造から取り外される。プラスチック又は金属の金型については、金型を開放し、取り出す。収縮包装テープ又はチューブは、硬化プロセス中に反応し、薄いシェルを形成し、所望であれば、手作業で又は機械装置によって取り外すことができる。使用されるとき、圧力分配器もまた取り外される。
【００８３】
本発明の別の特徴では、拘束手段を外部分に一時的に又は永久的に残すことができる。例えば、収縮包装テープを輸送中の保護の目的で薄いシェルの形態で構造部材上に残すことができ、次いで、後に除去される。別の例では、収縮包装テープを保護コーティングとして構造部材に永久的に残すことができる。
【００８４】
上文中に説明した拘束工程中及び硬化工程中、内部分及び外部分を中間部分に化学的に取り付け及び／又は連結する。好ましくは、内部分及び外部分の両方の材料を中間部分の材料に化学的に結合し、かくして実質的に永久的な物理的結合を形成する。
【００８５】
次に、基材又はマンドレルを構造部材２から取り外し、コア領域１０を形成する。マンドレルは、米国特許第５，９００，１９４号及び米国特許第５，３０６，３７１号に開示されているような、構造部材２に悪影響を及ぼすことなくマンドレルを安全に取り外す当該技術分野で公知の任意のプロセスを含む任意の適当なプロセスによって取り外すことができる。これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。所望であれば、コア領域１０は、当該技術分野で周知の任意の所望の材料によって充填できる。
【００８６】
マンドレルは、取り外し自在のマンドレルであってもよいし、一体のマンドレルであってもよい。取り外し自在のマンドレルは、上文中に説明したように、ロール巻付けプロセスで使用され、次いで取り外されて内部１０を形成する。一体のマンドレルは、構造部材２の部分となるマンドレルであり、取り外されない。この場合、マンドレルはコア領域１０にとどまり、構造部材２の部分となる。
【００８７】
一体のマンドレルを使用する場合には、構造部材２及び構造部材の製造プロセスを、上文中に説明したプロセスから変更する。本発明のこの特徴では、中間部分が一体のマンドレル上に設けられ、次いで外部分が中間部分上に設けられる。この場合、構造部材は、一体のマンドレルが取り外されていないことを除き、上文中に説明したように加工される。かくして、一体のマンドレルが内部分として役立つ。所望であれば、一体のマンドレル上に内部分を更に設け、一体のマンドレル、内部分、中間部分、及び外部分を持つ構造部材を提供してもよい。
【００８８】
本発明では、当該技術分野で公知の方法を含む任意の適当な方法によって少なくとも一つのイニシエーター１４を組み込むことができる。部分４、中間部分６、及び／又は部分８について一つの層しか使用されない場合、イニシエーターをその一つの層の下に、その層に、又はその層の上に形成できる。こうした部分に一つ以上の層が使用される場合、このようなイニシエーターを、追加に又は別の態様で、夫々の部分を形成する層間に組み込むことができる。
【００８９】
例えば、イニシエーターが、部分４、中間部分６、及び／又は部分８の隙間や不連続部である場合、その部の所望の区分を除去でき、又は変更できる。好ましくは、必ずしもそうでなくてもよいが、ロール巻付け作業前に隙間や不連続部が材料に形成される。イニシエーターは、夫々の材料で、打ち抜き等の当該技術分野で周知の任意の適当なプロセスによって除去した、図１５に示すような任意の所望の形状及び大きさの、複数の行又は列からなる切り欠きから形成できる。イニシエーターについての所望の形体を選択し、構造部材の所望の変形位置を決定した後、巻付け作業の前又は後に部分４、中間部分６、及び／又は部分８の夫々の層に隙間や不連続部を形成することによってイニシエーターを配置する。
【００９０】
別の例として、イニシエーターが図１２に示すのと同様である場合には、イニシエーター材料の所望の幅を部分４、中間部分６、及び／又は部分８の選択された位置に配置できる。イニシエーター材料は、内部分、中間部分、及び／又は外部分の夫々に、又はその下にイニシエーター材料を巻付けることによって配置できる。別の態様では、イニシエーター材料は、イニシエーターが形成されたシートを巻付けプロセス前に製造することによって、シートに又はシート上に配置できる。イニシエーターについての所望の材料及び形体を選択し、構造部材を変形させるための所望の変形位置を決定した後、イニシエーターを部分４、６、及び／又は８の下、上、又は内に、巻付け作業前に又は前作業後に配置する。
【００９１】
形成後、本発明の構造部材を任意の所望の使用のために変更でき、又は切断できる。例えば、図５、図７、図８、及び図９に示す構造部材をその長さに沿って半分に切断し、二つの構造部材を提供した。同様に、構造部材をその長さに沿って切断し、所望の長さの任意の数の部材を提供できる。構造部材を任意の寸法に沿って切断することによって、特に本発明のプロセスの広範な特徴と組み合わせた場合、多くの形状及び形体を形成できる。このような形状及び形体の幾つかの例を図１０に示す。所望であれば、ブラケット、ファスナ、継手、キャップ等の少なくとも一つの構造構成要素を構造部材２に、例えば構造部材の一端に設けることができる。
【００９２】
本発明のコーティングは、構造部材に多くの方法で設けることができる。コーティングが構造部材の内面に配置される場合、内部分の層を付ける前にコーティングを基材（マンドレル）に付けることができる。別の態様では、基材と当接する内部分の層の表面にコーティングを付けることができる。かくして、このような層を基材に付ける場合、コーティングは構造部材の内面上に置かれる。
【００９３】
コーティングが構造部材の外面に配置される場合、外部分の層を付けた後、しかし上述の拘束手段が使用される前にコーティングを付けることができる。別の態様では、構造部材の外側に面する外部分の層の表面にコーティングを付けることができる。かくして、このような層を中間部分に付けた場合には、コーティングが構造部材の外面上に置かれる。
【００９４】
コーティングが、構造部材の内部分と中間部分との間に置かれる場合には、コーティングは、内部分の層が基材に付けられる前に内部分の上層に付けることができる。かくして、内部分を基材に付けたとき、コーティングは内部分の外層にある。別の態様では、中間部分の層の内面にコーティングを付けることができる。かくして、このような層を内部分に付ける場合、コーティングは中間部分の内面上にある。
【００９５】
コーティングが、構造部材の外部分と中間部分との間に置かれる場合には、外部分の層が基材に付けられる前にコーティングを外部分の下層に付けることができる。かくして、外部分を中間部分に付けるとき、コーティングは外部分の内層上にある。別の態様では、中間部分の層の外面にコーティングを付けることができる。かくして、このような層が内部分に付けられる場合、コーティングは中間部分の外面上にある。
【００９６】
コーティングが、連続した複合プライ間に配置される場合、プライが巻付けられる前にコーティングをプライ間に組み込むことができる。例えば、上文中に説明したようにプライを一緒に積み重ねるときに、コーティングを連続したプライ間に置くことができる。巻付けたとき、コーティングは、図２８に示すようにシートの層間に配置される。別の態様では、単一の金属シートを使用する場合、シートをロール巻付けする前に、コーティングをシートの所望の部分に付けることができ、又は巻付けるときにシートに付けることができる。　コーティングが中間部分の層に組み込まれる場合、材料（ハニカムコア等）を既に空所内にあるコーティング材料で製造できる。別の態様では、材料を購入した後、コーティング材料を空所内に組み込む。例えば、コーティング材料がゴム材料である場合、コーティング材料を液体形態でハニカムコアに付けることができ、これは、乾燥したとき、ハニカムコアの隔室を充填する。
【００９７】
本発明の構造部材を形成するための好ましい方法は、ロール巻付けである。しかしながら、上文中に説明した他の方法をロール巻付けと組み合わせて構造部材の製造に使用できる。これは、本発明の一つの特徴では、様々な方法によって別個の工程を実施することによって行われる。例えば、内部分４は、フィラメント巻付けプロセスを使用して形成でき、中間部分６及び外部分８はロール巻付けプロセスを使用して形成できる。この場合、中間構造は減圧バッグプロセス（減圧袋詰方法）を使用して拘束できる。
【００９８】
本発明の構造部材には、タイ（又はタイロッド）、トーションバー、チューブ、ビーム、コラム、シリンダ等の多くの用途があり、多くの産業で使用できる。主に、構造部材は、軽量で強い柱状又は筒形（例えば、円筒形）の物体が必要とされている全ての用途で使用できる。本発明の構造部材は、自動車、輸送、航空宇宙、及び防衛産業において、航空機の構成要素、トラック等の車輛の構成要素、列車、輸送用コンテナ、防衛と関連した用途、バイク、セールのマスト、ゴルフクラブのシャフト、及びラケット等の娯楽の用途、橋梁や建物等の商業的用途等の用途で使用できる。
【００９９】
例１（仮定に基づく）
円形断面を持つ筒形中空構造部材を以下のプロセスに従って製造する。直径が７．６２ｃｍ（３インチ）で長さが１３２．０８ｃｍ（５２インチ）のアルミニウム製マンドレルに、剥離材（フレコート７００ＮＣ又はアクセルＥＭ６０６ＳＬ／ＳＰ）の薄いコーティングを付ける。
【０１００】
接着剤が予め付けてある厚さが約０．０２５４ｍｍ（約０．００１インチ）の二枚の金属（アルミニウム）シートをパターン切断し、幅が約９６．５２ｃｍ（約３８インチ）で長さが約１２１．９２ｃｍ（約４８インチ）のシートにする。両シートに、約２．５４ｃｍ（約１インチ）離れた直径が約０．６３５ｃｍ（約０．２５インチ）の複数の穴を、金属シートの「側」端部から約５．０８ｃｍ（約２インチ）離して打ち抜く。これらの穴は、シートの前端（最初にマンドレルに巻付けられる端部）から最初の約２５．４ｃｍ（１０インチ）には穴が全くなく、残りの約７１．１２ｃｍ（２８インチ）に穴があるように打ち抜かれる。
【０１０１】
次いで、一方の金属シートを、金属部分をマンドレルに当てて、例えば接着剤が外を向くように、手作業でアルミニウム製マンドレルにロール巻付けする。ロール巻付け後、内部分の金属シートはマンドレル上で４層の「厚さ」を有し、シートのこれらの部分に含まれる第１層にはパンチ穴がなく、残りの三つの層にはパンチ穴がある。
【０１０２】
次に、六角形形状の隔室を持つ厚さが約３．８１ｍｍ（約０．１５インチ）のヘクセル・ノメックス（ヘクセル・ノメックス（Ｈｅｘｃｅｌ　Ｎｏｍｅｘ）は登録商標である）ハニカムコアを計測し、約２５．４ｃｍ（約１０インチ）×約１２１．９２ｃｍ（約４８インチ）の寸法に切断する。ハニカムの「側」端部から約５．０８ｃｍ（約２インチ）離れた場所に、直径が約０．６３５ｃｍ（約０．２５インチ）の複数の穴を、約２．５４ｃｍ（約１インチ）離して打ち抜く。次いで、ハニカムコアが第１金属シートの最後の層の接着剤と隣接した状態で、このハニカムコアを手作業で第１金属シートにロール巻付けする。
【０１０３】
次いで、第２金属シートを、接着剤層を最初に、例えば接着剤層がハニカムコアと隣接するように、手作業で外面にロール巻付けする。ロール巻付け後、外部分の金属シートはマンドレル上で４層の「厚さ」を有し、最初の三つの層にはパンチ穴があり、最後の層にはパンチ穴がない。両金属シートは、パンチ穴を整合してロール巻付けされる。
【０１０４】
次に、未硬化シリコーンゴムシートの薄い層を、第２金属シートにロール巻付けする。ゴムシートを硬化又は切断し、厚さが２．５４ｍｍ（約０．１００インチ）の約２５．４ｃｍ（１０インチ）×約１２１．９２ｃｍ（約４８インチ）の寸法にする。
【０１０５】
次に、結果的に得られた中間構造を収縮包装する。ポリエチレンを基材とした一層の収縮包装テープを、結果的に得られた構造に、ゲージ番号１５０を使用して収縮包装機でロール巻付けする。次いで、ナイロンを基材とした２層の収縮包装テープを、ゲージ番号２００を使用して収縮包装機でロール巻付けする。
【０１０６】
この巻付けプロセス後、最終構造に約１２１．１°Ｃ（約２５０°Ｆ）で硬化プロセスを約１２０分間に亘って加える。この硬化プロセス中、収縮包装テープが中間構造に圧縮圧力を加える。この硬化プロセス後、シェル（硬化プロセス中に収縮包装テープによって形成される）を、手作業で、ナイフを用いて除去する。次いでマンドレルをチューブの中央から手作業で除去し、チューブを所望の長さに切断する。
【０１０７】
例２（仮定に基づく）
正方形断面を持つ筒形中空構造部材を以下のプロセスに従って製造する。外径（ｓｑｕａｒｅ　ｏｕｔｅｒ　ｄｉａｍｅｔｅｒ）が約７．６２ｃｍ（３インチ）で長さが約１８２．８８ｃｍ（７２インチ）の筒形アルミニウム製マンドレルに剥離材（フレコート（Ｆｒｅｋｏｔｅ）７００ＮＣ又はアクセルＥＭ６０６ＳＬ／ＳＰ）の薄いコーティングを付ける。
【０１０８】
一層のダクロン／テフロン（Ｒ）織布を約２９．４６４ｃｍ（約１１．６インチ）幅及び１６２．５６ｃｍ（６４インチ）の長さに切断する。次いで、接着剤を層に付ける。個々のシートを、接着剤がマンドレルから遠ざかる方に向いた表面上にあるように、マンドレルにロール巻付けする。
【０１０９】
エポキシを基材とした樹脂中に異方性ケブラーファイバを含む４対のＢ段階プレプレグ積層シート（８枚の個々のシート）を切断し、幅が約２９．４６４ｃｍ乃至３４．０３６ｃｍ（約１１．６インチ乃至１３．４インチ）で長さが約１６２．５６ｃｍ（約６４インチ）にする。次いで、連続したシートのファイバが対称であり且つ±１５°の角度でバランスするように、個々の積層シートを重ねる。積み重ねたシート間の空気は、ローラー又は他の適当な装置を使用することによって除去される。次いで、二対の積み重ねたプレプレグシートを、手作業でアルミニウム製マンドレルにロール巻付けする。
【０１１０】
次いで、ブロモフィルムからなる１．２７ｃｍ（１／２インチ）幅のストリップを計測し、マンドレルに設けた積み重ねシートの外径と同じ長さに、例えば３１．７５ｃｍ（１２・１／２インチ）に切断する。次いで、ストリップを、マンドレル上のプレプレグシートにロール巻付けする。ストリップは、構造部材を以下に説明するように切断したとき、ストリップが、構造部材の任意の所望の端部から約（約２インチ）離れるように配置される。
【０１１１】
次に、六角形形状の隔室を持つ厚さが約５．０８ｍｍ（約０．２インチ）のヘクセル・ノメックス（ヘクセル・ノメックス（Ｈｅｘｃｅｌ　Ｎｏｍｅｘ）は登録商標である）ハニカムコアを計測し、約３３．０２ｃｍ（約１３インチ）×約１６２．５６ｃｍ（約６４インチ）の寸法に切断する。次いで、このハニカムコアを、手作業で、第１組の積み重ねたプレプレグシート及びブロモフィルムからなるストリップ上にロール巻付けする。
【０１１２】
追加の１．２７ｃｍ（１／２インチ）幅のブロモフィルムからなるストリップを計測し、ハニカムコアの外径と同じ長さに合わせて切断する。次いでストリップをハニカムコアにロール巻付けし、コアの下のストリップと整合させる。他の二対の積み重ねたプレプレグシートをハニカムコア及びブロモフィルムのストリップにロール巻付けする。
【０１１３】
次に、結果的に得られた中間構造を収縮包装する。ポリエチレンを基材とした一層の収縮包装テープを、結果的に得られた構造上にゲージ番号１５０（番号１５０のゲージ）を使用して収縮包装機でロール巻付けする。ナイロンを基材とした別の収縮包装テープ層を、ゲージ番号２００（番号２００のゲージ）を使用して収縮包装機でロール巻付けする。結果的に得られた装置の四つの側部に、約１０．１６ｃｍ（４インチ）の４個のアルミニウム製のＴ形状圧力分配器を置く。次いで、ナイロンを基材とした収縮包装テープでできた外層を、ゲージ番号２００を使用して収縮包装機で圧力分配器上にロール巻付けする。
【０１１４】
この巻付けプロセスの後、最終構造に約１２１．１°Ｃ（約２５０°Ｆ）で硬化プロセスを約１２０分間に亘って加える。この硬化プロセス中、収縮包装テープが中間構造に圧縮圧力を加える。この硬化プロセス後、外シェル（硬化プロセス中に外側の収縮包装テープによって形成される）、圧力分配器、及び内シェル（硬化プロセス中に「内側の」収縮包装テープによって形成される）を、手作業で、ナイフを用いて除去する。次いでマンドレルをチューブの中央から手作業で除去し、チューブを所望の長さに切断する。
【０１１５】
例３
六角形断面を持つ筒形中空構造部材を以下のプロセスに従って製造する。直径が約８．６２３ｍｍ（０．３３９５インチ）で長さが約１２１．９２ｃｍ（４８インチ）の六角形アルミニウム製マンドレルに、剥離材（フレコート７００ＮＣ又はアクセルＥＭ６０６ＳＬ／ＳＰ）の薄いコーティングを付ける。
【０１１６】
寸法が約６．０７ｃｍ×約１０．１６ｃｍ（２．３９インチ×４．０インチ）のダクロン／テフロン（Ｒ）織布、及び寸法が約６．０７ｃｍ×約９．５２５ｃｍ（２．３９インチ×３．７５インチ）の７７８１ガラス布を端部と端部とを向き合わせて積層することによって一つのコーティング層を準備する。十分な交互部片を端部と端部とを向き合わせて積層し、幅が約６．０７ｃｍ（２．３９インチ）で長さが約１０１．６ｃｍ（４０インチ）の層を形成する。次いで、この層をマンドレルにロール巻付けする。
【０１１７】
エポキシを基材とした樹脂に異方性カーボンファイバを設けて構成された一枚のシートを、幅が約６．２０ｃｍ（約２．４４インチ）で長さが約１０１．６ｃｍ（約４０インチ）に切断する。個々のシートを９０°のファイバ角度に切断する。シートをコーティング層にロール巻付けする。
【０１１８】
エポキシを基材とした樹脂に異方性カーボンファイバシートを含有した１４対のＢ段階プレプレグ積層シート（２８枚の個々のシート）を、幅が約６．３０ｃｍ乃至９．１７ｃｍ（約２．４８インチ乃至３．６１インチ）で長さが約１０１．６ｃｍ（約４０インチ）に切断する。連続したシートのファイバが対称であり且つ±２２°の角度でバランスするように個々の積層シートを重ねる。積み重ねたシート間の空気は、ローラー使用して除去される。次いで、１４対の積み重ねたプレプレグシートを、手作業で単一のシートにロール巻付けする。
【０１１９】
エポキシを基材とした樹脂に異方性カーボンファイバシートを含有した二対のＢ段階プレプレグ積層シート（４枚の個々のシート）を、幅が約９．２７ｃｍ乃至９．５８ｃｍ（約３．６５インチ乃至３．７７インチ）で長さが約１０１．６ｃｍ（約４０インチ）に切断する。次いで、連続したシートのファイバが対称であり且つ０°の角度でバランスするように個々の積層シートを重ねる。積み重ねたシート間の空気は、ローラー使用して除去される。次いで、二対の積み重ねたプレプレグシートを、手作業で１４対のプレプレグシートにロール巻付けする。
【０１２０】
次いで、結果的に得られた構造を重ねる。エポキシを基材とした樹脂に異方性カーボンファイバシートを含有した二枚のＢ段階プレプレグ積層ストリップを、幅が約３．８１ｃｍ（１．５インチ）で約６０．９６ｃｍ（２４インチ）でファイバ角度が０°に切断する。両ストリップを、結果的に得られた構造の各端に巻付ける。幅が約８．２５５ｃｍ（３．２５インチ）で長さが約６０．９６ｃｍ（２４インチ）の４枚の追加のストリップをファイバ角度０°で切断する。次いで、全ての四枚のストリップを、端部に配置された二枚のストリップから１８．４１５ｃｍ（７．２５インチ）のセグメントに巻付ける。
【０１２１】
次に、結果的に得られた中間構造を収縮包装する。ポリエチレンを基材とした一層の収縮包装テープを、結果的に得られた構造上に１５０番のゲージを使用して収縮包装機でロール巻付けする。次いで、ナイロンを基材とした２層の収縮包装テープを、２００番のゲージを使用して収縮包装機でロール巻付けする。
【０１２２】
この巻付けプロセスの後、最終構造に約１２１．１°Ｃ（約２５０°Ｆ）で硬化プロセスを約１２０分間に亘って加える。この硬化プロセス中、収縮包装テープが、中間構造に圧縮圧力を加える。この硬化プロセス後、外シェル（硬化プロセス中に収縮包装テープによって形成される）を、手作業で、ナイフを用いて除去する。次いでマンドレルをチューブの中央から手作業で除去し、チューブを、各端に約３．８１ｃｍ（１．５インチ）のオーバーラップを備えた５個の約１８．４１５ｃｍ（７．２５インチ）のセグメントに切断する。
【０１２３】
次いで、ハイゾル（Ｈｙｓｏｌ）接着剤を使用して、内面にガラス区分を備えた各端にヨークスタブシャフトを結合することにより、チューブを中間ステアリングシャフトにする。他端（テフロン（Ｒ）内区分を備えている）は、スリップジョイントに対して結合されていないままである。結果的に得られた構造部材をストローク用の（ｓｔｒｏｋｉｎｇ）中間ステアリングシャフトとして使用し、十分な結果的を得た。
【０１２４】
本発明の好ましい実施例を説明したが、添付の特許請求の範囲に定義された本発明は、以上の説明に記載された特定の詳細に限定されず、その精神及び範囲から逸脱することなく、多くの変更を行うことができることは明らかであるということは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図２】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図３】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図４】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図５】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図６】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図７】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図８】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図９】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図１０】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図１１】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図１２】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図１３】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図１４】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図１５】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図１６】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図１７】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図１８】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図１９】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図２０】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図２１】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図２２】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図２３】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図２４】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図２５】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図２６】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図２７】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【図２８】
本発明による構造部材及びその製造方法を示す図である。
【符号の説明】
２　チューブ状構造部材
４　内区分又は内部分
６　中間部分又は中間区分
８　外区分又は外部分
１０　コア領域
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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