(57)【要約】      （修正有）【課題】航空機や宇宙船の部品他に利用される複合構造体の製造工程では複合構造体を真空バッグで包み込み空気を除去して積層体を圧密するのに、積層体と真空バッグとの間に「外形カウル」に配置している。この外形カウルを改良して、圧力の均一化を図る。【解決手段】複合構造体１３０の幾何学形状に倣う２つ以上のＴｇがより高い領域１１２，１１４と、Ｔｇがより高い領域の間に配置された膨張領域１１６とを含む外形カウル１１０，１２０。膨張領域１１６は、Ｔｇがより高い領域より低いガラス転移温度を有する複合構造体１３０を製造する方法も開示される。【選択図】図１
2013233805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合構造体の幾何学形状に倣う２つ以上のＴｇがより高い領域と、
前記Ｔｇがより高い領域の間に配置され且つ前記Ｔｇがより高い領域より低いガラス−液体転移温度を有する膨張領域と、
を備えることを特徴とする外形カウル。
【請求項２】
前記Ｔｇがより高い領域のうち少なくとも１つのＴｇがより高い領域は前記複合構造体の角部幾何学形状に倣うものであることを特徴とする請求項１記載の外形カウル。
【請求項３】
前記Ｔｇがより高い領域のうち前記複合構造体の角部幾何学形状に倣う形状である前記少なくとも１つのＴｇ領域は、指向力圧縮補強材を更に備えることを特徴とする請求項２記載の外形カウル。
【請求項４】
前記複合構造体は、互いに接続される少なくとも２つの部材を備え、且つ前記２つの部材を接続する際に前記外形カウルは前記複合構造体にあらかじめ設けられることを特徴とする請求項１記載の外形カウル。
【請求項５】
前記２つの部材はパイジョイントにより接続されることを特徴とする請求項４記載の外形カウル。
【請求項６】
前記Ｔｇがより高い領域のうち第１のＴｇがより高い領域は、前記複合構造体の第１の部材の幾何学形状に倣うものであり、且つ前記Ｔｇがより高い領域のうち少なくとも第２のＴｇがより高い領域は、前記複合構造体の第２の部材の幾何学形状に倣うものであることを特徴とする請求項４記載の外形カウル。
【請求項７】
前記外形カウルを前記複合構造体上に位置決めする、前記外形カウルの表面に設けられた少なくとも１つの位置決めピンを更に備えることを特徴とする請求項１記載の外形カウル。
【請求項８】
外形カウルを製造する方法であって、
Ｔｇがより高い材料とＴｇがより低い材料とを複合構造体に設ける工程を備え、
前記Ｔｇがより高い材料は前記Ｔｇがより低い材料より高いガラス−液体転移温度を有し、前記Ｔｇがより低い材料は前記Ｔｇがより高い材料が設けられる領域の間に設けられ、
前記外形カウルを形成するために、前記Ｔｇがより高い材料及び前記Ｔｇがより低い材料を硬化させる工程を備えることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記複合構造体から前記外形カウルを取り外す工程を更に備えることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記Ｔｇがより高い材料及び前記Ｔｇがより低い材料は異なるエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記Ｔｇがより高い材料は前記複合構造体の少なくとも１つの角部幾何学形状に設けられることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１２】
前記複合構造体の前記少なくとも１つの角部幾何学形状に設けられ前記Ｔｇがより高い材料に指向力圧縮補強材を追加する工程を更に備えることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記複合構造体は、互いに接続された少なくとも２つの部材を備えることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１４】
前記２つの部材はパイジョイントにより接続されることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記外形カウルの少なくとも第１のＴｇがより高い領域は、前記複合構造体の第１の部材の幾何学形状に倣うものであり、
前記外形カウルの少なくとも第２のＴｇがより高い領域は、前記複合構造体の第２の部材の幾何学形状に倣うものであることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記外形カウルの表面に少なくとも１つの位置決めピンを組み込む工程を更に備えることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１７】
複合構造体を製造する方法であって、
複合構造体の幾何学形状に倣う２つ以上のＴｇがより高い領域と、前記Ｔｇがより高い領域の間に配置され且つ前記Ｔｇがより高い領域より低いガラス−液体転移温度を有する膨張領域とを含む外形カウルに複合構造体を配置する工程と、
前記外形カウル及び前記複合構造体の周囲から空気を排出させる工程と、
前記外形カウル及び前記複合構造体を加熱する工程と、を備え、
前記加熱により、前記膨張領域の少なくとも一部は、前記外形カウルの前記Ｔｇがより高い領域より可撓性の高い状態へ転移することを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記Ｔｇがより高い領域のうち少なくとも１つのＴｇがより高い領域は前記複合構造体の角部幾何学形状に倣うものであることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記Ｔｇがより高い領域のうち前記複合構造体の角部幾何学形状に倣うものである前記少なくとも１つのＴｇがより高い領域は、指向力圧縮補強材を備えることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記複合構造体は、互いに接続された少なくとも２つの部材を含み、前記２つの部材が接続される際に前記外形カウルは前記複合構造体にあらかじめ設けられることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２１】
前記２つの部材はパイジョイントにより接続されることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記外形カウルの少なくとも第１のＴｇがより高い領域は、前記複合構造体の第１の部材の幾何学形状に倣うものであり、且つ前記外形カウルの少なくとも第２のＴｇがより高い領域は、前記複合構造体の第２の部材の幾何学形状に倣うものであることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
前記外形カウルは、前記外形カウルの表面に組み込まれた少なくとも１つの位置決めピンを更に含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２４】
前記外形カウル及び前記複合構造体の周囲から空気を排出させる前に前記少なくとも１つの位置決めピンを使用して前記外形カウルを前記複合構造体に位置決めする工程を更に備えることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して外形カウルに関し、例えば複合材の製造工程で使用される。
【背景技術】
【０００２】
積層形式の複合構造体は、強化繊維を樹脂で互いに組み合わせることにより製造される。そのような複合構造体は、航空機の部品、宇宙船の部品などに使用される他に、強度及び耐久性に優れた軽量構造が有用である他の用途にも使用される。
【０００３】
複合構造体の製造工程では真空バッグで構造を包み込む方法が使用される。例えば、製造中、複合構造体の周囲に真空バッグが配置され、バッグから空気が排出される。真空にすることにより複合構造体に加えられる圧力は、封入された空気や余剰樹脂を積層体から除去するように作用すると共に、積層体を圧密するのにも有用である。これらの除去効果及び圧密効果を更に高め且つ積層体を硬化させるために加熱できる。
【０００４】
「外形カウル」は、真空バッグと複合構造体との間に配置され、積層体に加えられる圧力の均一化を促進する。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一側面によれば、外形カウルが提供される。外形カウルは、複合構造体の幾何学形状に倣う２つ以上のＴｇがより高い領域と、Ｔｇがより高い領域の間に配置された膨張領域とを含む。膨張領域は、Ｔｇがより高い領域より低いガラス−液体転移温度を有する。
【０００６】
本発明の他の側面によれば、外形カウルを製造する方法が提供される。方法は、Ｔｇがより高い材料及びＴｇがより低い材料を複合構造体に設ける工程を含み、Ｔｇがより高い材料はＴｇがより低い材料より高いガラス−液体転移温度を有し、Ｔｇがより低い材料はＴｇがより高い材料が設けられる領域の間に設けられる。方法は、更に、外形カウルを形成するためにＴｇがより高い材料及びＴｇがより低い材料を硬化させる工程を含むことができる。
【０００７】
本発明の他の側面によれば、複合構造体を製造する方法が提供される。方法は、複合構造体を外形カウルに配置する工程を含む。外形カウルは、複合構造体の幾何学形状に倣う２つ以上のＴｇがより高い領域と、Ｔｇがより高い領域の間に配置された膨張領域とを含む。膨張領域は、Ｔｇがより高い領域より低いガラス−液体転移温度を有する。方法は、外形カウル及び複合構造体の周囲から空気を排出させる工程と、外形カウル及び複合構造体を加熱する工程とを更に含むことができる。この加熱により、膨張領域の少なくとも一部は、外形カウルのＴｇがより高い領域より可撓性の高い状態へ転移する。
【０００８】
本発明の種々の構成を示し且つ例によってそれらの構成を説明する以下の詳細な説明から、本発明の他の構成が当業者に容易に明らかになることは理解されるだろう。以下の説明からわかるように、本発明の範囲から逸脱することなく本発明において他の種々の構成を実施可能であり且つ以下に説明される構成のいくつかの詳細な部分は種々の他の点で変形可能である。従って、添付の図面及び以下の詳細な説明は本質的に例示としてみなされるべきであり、本発明を限定すると考えられてはならない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
更なる理解を容易にするため、本明細書に組み込まれ且つ本明細書の一部を構成する添付の図面は、開示される実施形態を例示し且つ以下の説明と共に本発明の実施形態の原理を説明するのに有用である。
【００１０】
【図１】図１は、本発明の側面による複合構造体を硬化させる場合に使用されるプリフィット外形カウルの一例を示す図である。
【００１１】
【図２】図２は、本発明の側面による複合構造体を硬化させる場合に使用されるプリフィット外形カウルの別の例を示す図である。
【００１２】
【図３】図３は、本発明の側面による複合構造体及び外形カウルの配置の一例を示す図である
【００１３】
【図４】図４は、本発明の側面による外形カウルを使用して複合構造体を製造する方法の一例を示すフローチャートである。
【００１４】
【図５】図５は、本発明の側面による外形カウルの指向力圧縮補強材を製造するために使用される構成の一例を示す図である。
【００１５】
【図６】図６は、図５に示される構成を使用して製造された指向力圧縮補強材の一例を示す図である。
【００１６】
【図７】図７は、本発明の側面による外形カウルを使用して複合構造体を製造する方法の一例を示すフローチャートである。
【００１７】
【図８】図８は、本発明の側面による外形カウルを使用して複合構造体を製造する方法の別の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の詳細な説明の中で、本発明を完全に理解するために数多くの特定の詳細な事項が説明される。しかし、それらの特定の詳細な事項のうちいくつかを含まずに本発明の実施形態が実施されてもよいことは当業者には明らかだろう。場合によっては、説明をわかりやすくするために、周知の構造及び技術が詳細に示されないこともある。
【００１９】
積層体の形態の複合構造体は、樹脂と組み合わされた強化繊維から製造される。そのような複合構造体は、航空機の部品、宇宙船の部品などに使用される他に、強度及び耐久性に優れた軽量構造が有用である用途にも使用される。
【００２０】
複合構造体の製造工程では真空バッグで構造を包み込む方法が使用される。例えば、製造中、複合構造体の周囲に真空バッグが配置され、バッグから空気が排出される。真空にすることにより複合構造体に加えられる圧力は、封入された空気や余分な樹脂を積層体から除去するように作用すると共に、積層体を圧密するのにも有用である。これらの除去効果及び圧密効果を更に高め且つ積層体を硬化させるために加熱できる。
【００２１】
本発明の側面による「外形カウル」が真空バッグと複合構造体との間に配置され、積層体に加えられる圧力の均一化を促進する。カウルは、接続工程に先立って複合構造体の中に設けられる型であり、その後、必要になるまで取り外すことができる。例えば、構造体の所定位置にパイプリフォーム（すなわち２つの構造体を接続するために使用されるπ形の構造）が配置された後、カウルを構造体に戻すことができる。
【００２２】
複合構造体が複雑な幾何学形状を有する場合、外形カウルは、構造体のいくつかの部分に他の部分より高い圧力を加える。例えば、パイプリフォームにより接続された部材を有する複合構造体の場合、構造の２つの角部は非常に密接に接続されているので、外形カウルは双方の角部に均一な圧力を加えることができない。カウルは均一な圧力を加えるのではなく、一方の角部に食い込むことによって他方の角部から引き離されてしまうので、全体を適切に圧密できないこともある。
【００２３】
本技術の側面は、外形カウルに膨張領域又は膨張ジョイントを含めることによってこの問題に対処する。カウルの膨張領域は、カウルのその他の部分に使用される樹脂とは異なり且つ他の部分に使用される樹脂より低いガラス−液体転移温度Ｔｇを有する樹脂を使用することにより形成される。Ｔｇで起こるガラス−液体転移は、アモルファス材料における硬質状態から溶融状態又はゴム状状態への可逆転移である。
【００２４】
本発明の側面による外形カウルは、複合構造体の幾何学形状に倣う２つ以上のＴｇがより高い領域と、Ｔｇがより高い領域の間に配置された膨張領域とを含む。膨張領域はＴｇがより高い領域より低いガラス−液体転移温度を有する。
【００２５】
そのような膨張領域は、カウル内部で低Ｔｇ点を形成する。真空バッグ硬化工程中に加熱されると、膨張領域のガラス−液体転移によって外形カウルのそれ以外の部分が動くので、積層体が硬化する前に、カウルのＴｇがより高い領域、従ってカウルのより硬質の部分は、隣接する角部のような複雑な幾何学形状の中に入り込む。Ｔｇがより低い領域及びＴｇがより高い領域は、共に硬化サイクル中のそれぞれ異なる時点で、より向上した外形を形成し、Ｔｇがより高い領域は、Ｔｇがより低い領域のゲル化点を超える高い剛性度を維持する。
【００２６】
更に、積層体が硬化し且つ圧密されるにつれて、カウルの膨張領域は、カウルのより硬質の部分を動かし、複合構造体に圧力を加え続ける。このように硬質の部分が動き続け、圧力を加え続けることによって、カウルは積層体の複雑な構造に適合できる。
【００２７】
図１は、真空バッグ１４０の内側で複合構造体１３０に設けられた外形カウル１１０及び１２０の例を示す。図１では、図をわかりやすくするために、カウルと複合構造体との間に空間が示されている。本発明の側面によれば、カウルと、カウルが設けられるように設計された複合構造体との間に空間が存在するとしても、その間隙はごくわずかであるようにカウルは製造される。
【００２８】
図１に示される構成は、製品を製造するために樹脂の中に埋め込まれた強化繊維を含む積層体から構成された複合構造体を硬化させる場合に使用可能である。そのような用途に使用される強化繊維は、例えば炭素繊維、ガラス繊維及びセルロース繊維を含むが、それらに限定されない。他の多くの種類の繊維も使用できる。
【００２９】
図１に示される複合構造体１３０は、２つの部材１３２及び１３４から形成される。２つの部材はパイジョイント１３６により互いに接続される。パイジョイント１３６は、一方の部材に配置されたパイプリフォーム（すなわちπ形構造）と、他方の部材に配置され、パイプリフォーム中に設けられるタングとを含む。２つの部材は、完全に硬化する前に、又はまったく硬化していない状態で又は硬化した後にパイジョイントにより接続される。接着剤が添加できる。接続後、２つの部材は一体に硬化されることにより１つの部材を形成する。
【００３０】
パイジョイントを適正に硬化させることができないと、接続が弱くなるので、重大な故障を生じる可能性がある。例えば、航空機の部品として製造された複合構造体の部品を接続するためにパイジョイントが使用される場合、パイジョイントの弱体化は航空機事故につながる。本発明は、このような大惨事の防止に限定されない。
【００３１】
本発明の側面に係る外形カウル１１０は、複合構造体の硬化を促進する。カウル１１０は、高Ｔｇ（ガラス転移温度又はガラス−液体転移温度）領域１１２及び１１４と、本発明の側面による、Ｔｇがより高い領域の間に配置された膨張ジョイント１１６とを含む。膨張領域は、Ｔｇがより高い領域より低いガラス−液体転移温度を有する。硬化中に加熱されると、膨張領域はＴｇがより高い領域より柔軟性及び／又は可撓性の高い状態になるが、Ｔｇがより高い領域は相対的に硬質のままである。膨張領域が柔軟性及び／又は可撓性の高い状態になることにより、Ｔｇがより高い領域は、本発明の側面による複合構造体の角部及び他の複雑な構造により均一に押し込まれ且つ／又は複合構造体の角部に圧力を集中させる。Ｔｇがより高い材料は、屈曲部分を含む他の領域、例えば９０度に近い角度又は９０度未満の角度の屈曲部分にもより均一に押し込まれるか又は圧力を集中させる。
【００３２】
複数の部材から製造された複合構造体の場合、カウルは、各部材の角部及び他の複雑な幾何学形状の部分に倣う形状のＴｇがより高い領域を含む。このことは図１に示されており、カウル１００は、２つの部材１３２及び１３４の角部に対応するＴｇがより高い領域を含む。
【００３３】
本発明の側面によるカウルには、２つ以上の膨張領域が含まれうる。図１には、膨張領域１２８及び１２９を含むカウル１２０が示される。膨張領域１２８はＴｇがより高い領域１２２及び１２４の間に配置される。同様に、膨張領域１２９はＴｇがより高い領域１２４及び１２６の間に配置される。本発明の側面によれば、複数の膨張領域を配置することにより、非常に複雑な構造であっても、硬化中に加えられる圧力を均一にすることができる。従って、本発明の側面によるＴｇがより高い領域及び膨張領域を含むカウルは、複雑な複合構造体に対しても、構造体を硬化させるための単一の圧力増強構体として機能する。
【００３４】
本発明の側面による外形カウルの領域は、様々な材料から製造可能である。適切な材料の一例はエポキシ樹脂を含む。本発明の側面による膨張領域に適する樹脂の一例は、Ｗｅｓｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ １０５／２０６Ｅｐｏｘｙである。このエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂及び材料も使用できる。
【００３５】
本発明の他の側面によれば、外形カウルの面に位置決めピンが組み込まれうる。位置決めピンは、複合構造体に外形カウルを位置決めする。図１には、そのような位置決めピンの例がピン１１８及び１１９として示される。位置決めピンは、複合構造体の何らかの形状又は要素と位置合わせされるように配置される。位置決めピンは、硬化に備えて複合構造体にカウルを適正に位置決めするのを促進する。本発明の側面によれば、位置決めピンは、硬化前に複合構造体の各部材を適正な位置に支持するのにも有用である。
【００３６】
図１に示すような外形カウルは、１つの部材を含む複合構造体を硬化させる場合にも使用可能である。カウルの１つ以上の膨張領域は、本発明の側面によるその部材の複雑な幾何学形状の部分により均一な圧力が加わるように作用する。
【００３７】
図２は、本発明のある特定の側面による複合構造体を硬化させる場合に使用されるプリフィット外形カウルの別の例を示す。外形カウル２００はＴｇがより高い領域２１０を含む。Ｔｇがより高い領域は、乾式パイプリフォームによってあらかじめ設けられる。カウル２００は、膨張ジョイントを形成するＴｇがより低い領域２２０を更に含む。
【００３８】
図２の外形カウル２００は、複合構造体中に設けられるように構成される。カウルの開放領域２３０を通して真空バッグが挿入され、カウル及び複合構造体の周囲に密封される。その後、空気を排出させ且つ加熱することにより複合構造体は硬化される。硬化中、Ｔｇがより高い領域２１０は、Ｔｇがより低い領域２２０より相対的に硬質な状態のままである。Ｔｇがより高い領域２１０が複合構造体に圧力を加える間、Ｔｇがより低い領域２２０は相対的にやわらかくなり、Ｔｇがより高い領域の動きを可能にする。Ｔｇがより低い領域も硬化中に複合構造体に圧力を加える。
【００３９】
複合構造体が硬化するにつれて、複合構造体を形成している積層体、又は、複合構造体に追加されつつある積層体は圧密される。Ｔｇがより低い領域が存在することにより、Ｔｇがより高い領域はこの圧密に応じて動くことができるので、外形カウルは複合構造体中の微妙な変化や構造に対応できる。本発明は、そのような微妙な変化及び構造に追従するカウルに限定されない。
【００４０】
図３は、本発明の側面による複合構造体及び外形カウルの配置を示す。図３の外形カウル３００は、一部完成した状態の複合構造体３１０の形状に倣う形状である。図３の一部完成した状態の複合構造体には、既に積層体３２０の層が設けられている。この積層体の層はパイプリフォームを含むか、レイアップ処理を使用して設けられているか、又は何らかの別の方法により複合構造体に追加され得る。図３に示される構成の硬化中、Ｔｇがより高い領域３３０及び３４０は積層体に圧力を加え、Ｔｇがより低い領域３５０は、Ｔｇがより高い領域を積層体の層及び積層体中の構造の圧密に追従させる膨張ジョイントを形成する。
【００４１】
図４は、外形カウルを使用して複合構造体を製造する方法の一例を示すフローチャートである。いくつかの態様において、複合構造体を製造する方法は、複合構造体を外形カウルに位置決めすることを含む。外形カウルは、複合構造体の幾何学形状に倣う２つ以上のＴｇがより高い領域と、Ｔｇがより高い領域の間に配置された膨張領域とを含む。膨張領域は、Ｔｇがより高い領域より低いガラス−液体転移温度を有する。方法は、外形カウル及び複合構造体の周囲から空気を排出させることと、外形カウル及び複合構造体を加熱することとを更に含む。この加熱によって、膨張領域の少なくとも一部は、外形カウルのＴｇがより高い領域より可撓性の高い状態へ転移する。
【００４２】
ステップ４１０において、１つ以上の部材から構成される複合構造体は、例えば位置決めピンを使用して、本発明の側面による１つ以上の外形カウルに配置され且つ位置決めされる。そのようなピンは必ずしも使用する必要はない。あるいは、ステップ４１０において、外形カウルが複合構造体に配置され且つ位置決めされ得る。
【００４３】
ステップ４２０において、複合構造体及びカウルの周囲に真空バッグが配置される。複合構造体の硬化はステップ４３０で開始される。硬化は、複合構造体に圧力を加えるために真空バッグから空気を排出させ且つ加熱することによって開始される。この加熱により、本発明の側面による外形カウルの１つ以上の膨張領域が軟化するので、複合構造体の複雑な幾何学形状の部分に圧力を加えることが促進される。
【００４４】
圧力及び熱は、ステップ４４０において複合構造体の硬化が終了するまで維持される。構造体が硬化するにつれて、Ｔｇがより低い領域は、複合構造体を構成する積層体、又は、複合構造体に設けられつつある積層体の圧密にＴｇがより高い領域を追従させる。硬化中、Ｔｇがより高い領域及びＴｇがより低い領域は、それぞれ異なる時点で、より向上した外形を形成する。その場合、Ｔｇがより高い領域は、Ｔｇがより低い領域のゲル化点を超える高い剛性度を維持する。ステップ４５０において、複合構造体はカウルから取り外される。
【００４５】
本発明の側面による外形カウルは、図４に関して以上説明した方法以外の方法で使用できる。
【００４６】
図５は、本発明のある特定の側面による外形カウルの指向力圧縮補強材を形成するために使用可能な構成の一例を示す。図６は、図５に示される構成を使用して製造された指向力圧縮補強材の一例を示す。そのような指向力圧縮補強材は、本発明の側面による外形カウルのＴｇがより高い領域により加えられる圧力を増強する。
【００４７】
図５は、複合構造体の角部の形状に倣うように形成された軟質材料から成る２つの部材５１０及び５２０を示す。軟質材料の一例は白色ポリエステルニードルフェルトであるが、これに限定されない。材料の厚さは種々に変更可能であり、例えば１／４インチ、１／２インチ、３／４インチ、１インチなどであるが、これらに限定されない。図６の軟質材料の２つの部材５１０及び５２０にＴｇがより高い材料６１０が設けられている。部材の間の領域はＴｇがより高い材料で充填されており、これにより、指向力圧縮補強材６２０が形成される。この補強材は、本発明の側面による圧縮カウルのＴｇがより高い領域の角部に組み込まれる。補強材は、複合構造体の硬化中にＴｇがより高い領域により加えられる圧力を増強する。
【００４８】
図６は、Ｔｇがより高い材料６１０に追加された２つの位置決めピン６３０及び６４０を更に示す。位置決めピンは、本発明の側面による補強材６２０を含む外形カウルに複合構造体を位置決めするために使用される。
【００４９】
図７は、外形カウルを使用して複合構造体を製造する方法の一例を示すフローチャートである。いくつかの態様において、外形カウルを製造する方法は、Ｔｇがより高い材料及びＴｇがより低い材料を複合構造体に設ける工程を含む。Ｔｇがより高い材料は、Ｔｇがより低い材料より高いガラス−液体転移温度を有し、Ｔｇがより低い材料は、Ｔｇがより高い材料が設けられる領域の間に設けられる。方法は、外形カウルを形成するためにＴｇがより高い材料及びＴｇがより低い材料を硬化させる工程と、複合構造体から外形カウルを取り外す工程とを更に含む。
【００５０】
ステップ７１０において、Ｔｇがより高い材料は、例えば硬化前に複合構造体に設けられる。Ｔｇがより高い材料は、本発明の側面により角部などのより複雑な構造に設けられる。ステップ７２０において、膨張領域を形成する、Ｔｇがより低い材料が設けられる。Ｔｇがより高い材料及びＴｇがより低い材料は、例えばそれぞれ異なる転移温度点を有する異なるエポキシ樹脂などを含むが、それらに限定されない。これらのステップは何らかの特定の順序で実行される必要はなく、同時に実行できる。
【００５１】
ステップ７３０において、外形カウルに位置決めピンが追加される。Ｔｇがより高い材料及びＴｇがより低い材料が硬化する間に、位置決めピンはそれらの材料により捕捉される。指向力圧縮補強材及び他の構造も同様にして追加される。あるいは、これらの構造は別の方法を使用して追加されてもよく、また、図７により示される方法のステップ７３０以外の時点で追加できる。
【００５２】
ステップ７４０において、例えば材料を乾燥させることにより、材料は硬化される。硬化した材料は、本発明の側面による圧縮カウルを形成する。ステップ７４０では、後の使用に備えて、例えば複合構造体に別の部品又は要素が追加された後に使用するために、カウルは複合構造体から取り外される。
【００５３】
図７に示される方法では、本発明の側面による外形カウルは、硬化中に複合構造体の形状に対応するようにあらかじめ設けられる。いくつかの態様において、カウルは、硬化中に複合構造体の形状に完全に一致するような形状に形成されなくてもよい。例えば、複合構造体に対応するカウルが製造された後に、複合構造体にパイプリフォームが追加される。本発明の側面によれば、そのようなカウルは、カウルが製造された後に追加される要素に加えられる圧力を増強し、それにより追加要素の強度が向上する。他の態様において、カウルは、硬化中の複合構造体の形状に完全に一致するような形状に形成される。
【００５４】
本発明の側面による外形カウルは、図７に関して以上説明した方法以外の方法でも製造可能である。
【００５５】
図８は、外形カウルを使用して複合構造体を製造する方法の別の例を示すフローチャートである。ステップ８１０において、複合構造体又は複合構造体の型にＴｇがより高い材料が設けられる。Ｔｇがより高い材料は、カウルのうち複合構造体に圧力を加える領域を形成するために設けられる。ステップ８２０において、膨張領域を形成するＴｇがより低い材料が設けられる。Ｔｇがより高い材料及びＴｇがより低い材料は、例えばそれぞれ異なる転移温度点を有する異なるエポキシ樹脂を含むが、それらに限定されない。いくつかの態様において、それらの材料はステップ８１０及び８２０で液体の状態で設けられる。ステップ８１０及び８２０は何らかの特定の順序で実行される必要はなく、同時に実行できる。
【００５６】
いくつかの態様において、ステップ８１０及び８２０の前、それらのステップの間又はその後に、Ｔｇがより高い材料及びＴｇがより低い材料に別の要素が追加される。追加される構造は、例えば指向力圧縮補強材及び位置決めピンを含むが、それらに限定されない。
【００５７】
ステップ８３０において、例えば材料を乾燥させることにより、材料は硬化される。硬化した材料は、本発明の側面による圧縮カウルを形成する。
【００５８】
ステップ８４０において、複合構造体又は型に積層体が設けられる。例えば、複合構造体又は型に何らかのプリプレグ（すなわち樹脂を事前に含浸させた強化繊維）が積層されるか、噴霧されるか又は設けられ、或いは他の何らかの方法により形成される。樹脂及び強化繊維は、複合構造体上に積層体を形成する。ステップ８５０において、複合構造体上の積層体に１つ以上の外形カウルが設けられる。
【００５９】
ステップ８６０において、複合構造体及びカウルの周囲に真空バッグが配置される。複合構造体の硬化はステップ８７０で開始される。硬化は、複合構造体に圧力を加えるために真空バッグから空気を排出させ且つ加熱することにより開始される。この加熱により、本発明の側面によるカウルの１つ以上の膨張領域が軟化するので、複合構造体の複雑な幾何学形状に対して圧力を加えやすくなる。
【００６０】
ステップ８８０において複合構造体の硬化が終了するまで、圧力及び熱は維持される。複合構造体が硬化するにつれて、Ｔｇがより低い領域は、複合構造体を構成している積層体又は複合構造体に設けられつつある積層体の圧密にＴｇがより高い領域を追従させる。硬化中、Ｔｇがより高い領域及びＴｇがより低い領域は、それぞれ異なる時点で、より向上した外形を形成し、Ｔｇがより高い領域は、Ｔｇがより低い領域のゲル化点を超える剛性度を維持する。ステップ８９０において、複合構造体はカウルから取り外される。
【００６１】
本発明の側面による外形カウルは、図８に関して先に説明した方法以外の方法でも使用可能である。
【００６２】
以上の説明中、「側面」のような語句は、その側面が本発明に不可欠であること又はその側面が本発明のすべての構成に適用されることを示唆しない。１つの側面に関連する開示は、すべての構成又は１つ以上の構成に適用されてよい。１つの側面という語句が１つ以上の側面を表す場合もあり、逆に１つ以上の側面が１つの側面で表される場合もある。「構成」のような語句は、その構成が本発明に不可欠であること又はその構成が本発明のすべての構成に適用されることを示唆しない。１つの構成に関連する開示は、すべての構成又は１つ以上の構成に適用されてもよい。１つの構成という語句が１つ以上の構成を表す場合もあり、逆に１つ以上の構成が１つの構成で表される場合もある。
【００６３】
本明細書を通して、当業者に現在周知であるか又は後に知られると考えられる種々の態様の要素の構造上及び機能上のすべての均等物は取り入れられており且つ特許請求の範囲に含まれることを意図する。更に、本明細書における開示が特許請求の範囲で明示的に説明されるか否かにかかわらず、公用されることを意図しない。
【００６４】
本明細書は多くの特定の事項を含むが、それらの事項は、特許請求されるものの範囲を限定すると解釈されるべきではなく、本発明の特定の実現形態を説明していると解釈されるべきである。本明細書中に個別の実施形態に関連して説明されるある特定の特徴は、１つの実施形態において組み合わせて実現されることも可能である。逆に、１つの実施形態に関連して説明される種々の特徴が複数の実施形態において個別に実現されること又は何らかの適切な部分的な組み合わせとして実現されることも可能である。更に、ある特定の組み合わせで作用すると説明される特徴があり、特許請求の範囲でも当初はそのように記載されているとしても、場合によっては、特許請求される組み合わせのうち１つ以上の特徴がその組み合わせから削除されることも可能であり、また、特許請求される組み合わせが組み合わせの一部又は組み合わせの一部の変形を示唆する場合もある。
【００６５】
同様に、図中、いくつかの動作が特定の順序で示されるが、これは、所望の結果を実現するために、それらの動作が図示される特定の順序で又は順次実行されること、あるいは図示されるすべての動作が実行されることを要求していると理解されるべきではない。
【００６６】
以上の説明は、本明細書中で説明される種々の態様を当業者により実施可能にするために提示された。上述の態様の種々の変形は当業者には容易に理解され、本明細書において定義された一般原理は他の態様に適用されてもよい。従って、特許請求の範囲は、本明細書中で示される態様に限定されることを意図せず、記載される特許請求の範囲と一致する範囲のすべてが許可される。単数形の１つの要素を参照する場合、特に指示のない限り、これは「ただ１つの」を意味するものではなく、「１つ以上の」を意味する。特に指示のない限り、「いくつかの」という用語は、１つ以上を表す。男性代名詞（例えば「彼の」）は女性及び中性の代名詞（例えば「彼女の」及び「その」）も含み、その逆の関係も成り立つ。見出し又は小見出しが使用されている場合、それは単に便宜上使用されているにすぎず、本発明の開示を制限しない。
【００６７】
本明細書を通して、当業者に現在周知であるか又は後に知られると考えられる種々の態様の要素の構造上及び機能上のすべての均等物は取り入れられており且つ特許請求の範囲に含まれることを意図する。更に、本明細書における開示が特許請求の範囲で明示的に説明されるか否かにかかわらず、公用されることを意図しない。
【図１】
2013233805.tif 000003
【図２】
2013233805.tif 000004
【図３】
2013233805.tif 000005
【図４】
2013233805.tif 000006
【図５】
2013233805.tif 000007
【図６】
2013233805.tif 000008
【図７】
2013233805.tif 000009
【図８】
2013233805.tif 000010
【外国語明細書】
2013233805000001.pdf