(57)【要約】  複合材物品は、構成要素基部の下から複合材構成要素まで高さ方向に延びる、シャンクを含むスパーに取り付けられている複合材構成要素を含む。タブは、シャンクの上端にあり、複合材構成要素に埋め込まれており、複合材構成要素のプライ表面パターンは、タブのスパー表面パターンに接触してほぼ合致する。スパー表面パターンは、スパー表面突起部及び該突起部の間のスパー表面空間を含むことができ、スパー表面突起部は、スパーから外向きに延び、プライ表面パターンの各トウの間に配置される。トウは、スパー表面空間のレイアップトウとすることができる。スパー表面パターンは、連続した又はセグメント化された離間したスパー表面突起部と、その間のスパー表面空間とを含むことができ、トウはプライ表面パターンでスパー表面空間に配置される。複合材物品は、複合材翼形部を含む複合材ブレード又はベーンとすることができる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成要素基部（３７４）から構成要素先端部（３７６）へ高さ方向に延びると共に、離間した構成要素第１の端部（ＬＥ）と第２の端部（ＴＥ）との間を縦方向に延びる複合材構成要素であって、該複合材構成要素は、横方向に離間したプライ第１の側面（１１１）及び第２の側面（１１３）、及び該側面の間のプライ端部（１１４）を有するプライ（１１）を含み、該複合材構成要素は、前記構成要素基部の下から前記構成要素基部を通って前記複合材構成要素まで高さ方向に延びる、シャンク（８４）を含むスパー（８２）に取り付けられている、複合材構成要素（３７２）と、
前記シャンクの上端にあり、前記複合材構成要素に実質的に又は完全に埋め込まれており、高さ方向に離間したタブ基部（９４）及びタブ先端部（９６）を有するタブ（８６）と、
前記タブの少なくとも１つのスパー表面パターン（１２８）に接触してほぼ合致する、前記複合材構成要素の少なくとも１つのプライ表面パターン（１２６）と、
を備える、複合材物品。
【請求項２】
スパー表面突起部及び該突起部の間のスパー表面空間を含むスパー表面パターンをさらに備え、前記スパー表面突起部は、前記スパーから外向きに延び、前記プライ表面パターンの各トウの間に配置される、請求項１に記載の複合材物品。
【請求項３】
前記スパー表面空間のレイアップトウであるトウをさらに備える、請求項２に記載の複合材物品。
【請求項４】
前記スパー表面パターンは、離間したスパー表面突起部及び該突起部の間のスパー表面空間を含み、
前記プライ表面パターンのトウと、
前記プライ表面パターンのトウの間のプライ表面凹所と、
をさらに備え、
前記トウは、前記スパー表面空間内で前記スパー表面突起部の間に配置される、
請求項１に記載の複合材物品。
【請求項５】
前記スパー表面パターンは、波形又は波状であり、
前記スパー表面空間及び前記スパー表面突起部は、連続しており、
前記離間したスパー表面突起部は、スパー山部を定め、
前記スパー表面空間は、スパー谷部を定め、
前記トウは、前記スパー谷部内、及び前記スパー山部の間に配置される、
請求項４に記載の複合材物品。
【請求項６】
前記スパー表面空間及び前記スパー表面突起部は、セグメント化され、
前記セグメント化されたスパー表面突起部及び前記セグメント化されたスパー表面空間の第１の列及び第２の列を含み、
前記セグメント化されたスパー表面突起部の第１の列は、前記セグメント化されたスパー表面突起部の第２の列に対して第１の角度で角度付けされ、
前記セグメント化されたスパー表面空間の第１の列は、前記セグメント化されたスパー表面空間の第２の列に対して第１の角度で角度付けされ、
前記トウの第１のグループ及び第２のグループは、前記セグメント化されたスパー表面空間の前記第１の列及び第２の列にそれぞれ配置される、
請求項４に記載の複合材物品。
【請求項７】
前記第１の角度は９０度である、請求項６に記載の複合材物品。
【請求項８】
前記セグメント化されたスパー表面突起部の前記第１の列は、前記スパーのタブ又はシャンクの中心線に対して角度付けされる、請求項６に記載の複合材物品。
【請求項９】
翼形部基部（７４）から翼形部先端部（７６）に高さ方向又は翼長方向かつ外向きに延びると共に、離間した翼形部前縁（ＬＥ）と後縁（ＴＥ）との間で長さ方向又は翼弦方向に延びる、横方向に離間した翼形部正圧側面（７１）及び負圧側面（７３）を含む複合材翼形部（７２）であって、該複合材翼形部が、横方向に離間したプライ正圧側面（１１１）及び負圧側面（１１３）、及び該側面の間のプライ端部（１１４）を有するプライ（１１）を含み、該複合材翼形部が、前記翼形部基部の下から前記翼形部基部を通って前記複合材翼形部まで高さ方向に延びる、シャンク（８４）を含むスパー（８２）に取り付けられている複合材翼形部（７２）と、
前記シャンクの上端にあり、前記複合材翼形部に埋め込まれており、翼長方向に離間したタブ基部（９４）及びタブ先端部（９６）を有するタブ（８６）と、
前記タブ上の少なくとも１つのスパー表面パターン（１２８）に接触してほぼ合致する、前記複合材構成要素の少なくとも１つのプライ表面パターン（１２６）と、
を備える、複合材ブレード又はベーン。
【請求項１０】
前記タブは、前記タブ基部から前記タブ先端部に延びる、横方向に離間したタブ正圧側面及び負圧側面を含み、
前記少なくとも１つのスパー表面パターンは、前記タブ正圧側面及び負圧側面上にあり、
前記複合材構成要素の前記少なくとも１つのプライ表面パターンは、前記タブ正圧側面及び負圧側面上の前記少なくとも１つのスパー表面パターンに接触してほぼ合致する、
請求項９に記載の複合材ブレード又はベーン。
【請求項１１】
前記スパー表面パターンは、離間したスパー表面突起部及び該突起部の間のスパー表面空間を含み、前記スパー表面突起部は、前記スパーから外向きに突出し、前記プライ表面パターンの各トウの間に配置される、請求項１０に記載の複合材ブレード又はベーン。
【請求項１２】
前記トウは、前記スパー表面空間内のレイアップトウである、請求項１１に記載の複合材ブレード又はベーン。
【請求項１３】
前記スパー表面パターンは、離間したスパー表面突起部及び該突起部の間のスパー表面空間を含み、
前記プライ表面パターンのトウと、
前記プライ表面パターンのトウの間のプライ表面凹所と、
をさらに備え、
前記トウは、前記スパー表面空間内で前記スパー表面突起部の間に配置される、
請求項１０に記載の複合材ブレード又はベーン。
【請求項１４】
前記スパー表面パターンは、波形又は波状であり、
前記スパー表面空間及び前記スパー表面突起部は、連続しており、
前記離間したスパー表面突起部は、スパー山部を定め、
前記スパー表面空間は、スパー谷部を定め、
前記トウは、前記スパー谷部内、及び前記スパー山部の間に配置される、
請求項１３に記載の複合材ブレード又はベーン。
【請求項１５】
前記スパー表面空間及び前記スパー表面突起部は、セグメント化され、
前記セグメント化されたスパー表面突起部及び前記セグメント化されたスパー表面空間の第１の列及び第２の列を含み、
前記セグメント化されたスパー表面突起部の第１の列は、前記セグメント化されたスパー表面突起部の第２の列に対して第１の角度で角度付けされ、
前記セグメント化されたスパー表面空間の第１の列は、前記セグメント化されたスパー表面空間の第２の列に対して第１の角度で角度付けされ、
前記トウの第１のグループ及び第２のグループは、前記セグメント化されたスパー表面空間の前記第１の列及び第２の列にそれぞれ配置される、
請求項１３に記載の複合材ブレード又はベーン。
【請求項１６】
前記第１の角度は９０度である、請求項１５に記載の複合材ブレード又はベーン。
【請求項１７】
前記セグメント化されたスパー表面突起部の前記第１の列は、前記スパーのタブ又はシャンクの中心線に対して角度付けされる、請求項１５に記載の複合材ブレード又はベーン。
【請求項１８】
前記タブ基部と前記タブ先端部との間に横方向テーパーを備える、請求項１３に記載の複合材ブレード又はベーン。
【請求項１９】
前記横方向テーパーは、前記タブ先端部から前記タブ基部に向かって厚さが漸減する、請求項１８に記載の複合材ブレード又はベーン。
【請求項２０】
前記プライの少なくとも一部の前記プライ端部は、直接又は間接的にタブ先端部に接触するか又は圧迫する、請求項１９に記載の複合材ブレード又はベーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンの複合材翼形部に関し、より具体的には、複合材翼形部を航空機ガスタービンエンジンに取り付けるための金属製アタッチメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボファンタイプのバイパスガスタービンエンジンは、一般に、前方ファン及びブースタ圧縮機と、中間コアエンジンと、後方低圧出力タービンを含む。低圧タービンは、低圧シャフトを介してファン及びブースタ圧縮機を回転駆動し、それらの全てが低圧ロータを形成する。複合材翼形部は、ブースタ圧縮機の回転段のためのブレード、及びブレードの上流と下流の間に配置されたステータベーン、さらにエンジンの他のセクション、例えばファンセクション（ファン出口ガイドベーン）のために開発されて使用されている。
【０００３】
航空機ガスタービンエンジンのブレード及びベーン翼形部を複合材料で製造することが知られている。ブレード又はベーンをエンジンの金属製ロータ又はステータ部に取り付けるための金属製アタッチメントに複合材翼形部を取り付けることは困難である。これは、荷重の大きさ及び構成要素の制限されたサイズに起因する難題である。一般に、これらの複合部品のアタッチメントは、そのような実装には厳しい部品である。一般に、複合材の重量低減及び金属界面の複合機械加工を利用した一体の複合材／金属系を有することが望まれる。これまで、この２つの系の接合は単に接着剤で行われていた。この接着剤は、ブレード又はベーンの金属マウントから複合材翼形部を除去する傾向がある力及びモーメントを受ける。
【０００４】
ガスタービンエンジンロータ及びファンフレーム組立体の両方において、ブレード又はベーンの金属マウントから複合材翼形部を除去する傾向がある力及びモーメントに耐えて、翼形部及びファンフレーム組立体の寿命を延ばす、複合材翼形部をしっかりと確実に取り付けるためのマウントを提供することが強く望まれる。広い意味では、部品の金属マウントから複合材要素を除去する傾向がある力及びモーメントに耐える、複合部品をしっかりと確実に取り付けるためのマウントを提供することが強く望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５４，０３，１６１号明細書
【発明の概要】
【０００６】
複合材物品は、構成要素基部から構成要素先端部へ高さ方向に延びると共に、離間した構成要素第１の端部と第２の端部との間を縦方向に延びる複合材構成要素を含む。複合材構成要素は、横方向に離間したプライ第１の側面及び第２の側面、及び該側面の間のプライ端部を有するプライを含む。複合材構成要素は、構成要素基部の下から構成要素基部を通って複合材構成要素まで高さ方向に延びる、シャンクを含むスパーに取り付けられている。タブは、シャンクの上端にあり、複合材構成要素に実質的に又は完全に埋め込まれており、高さ方向に離間したタブ基部及びタブ先端部を有する。複合材構成要素の少なくとも１つのプライ表面パターンは、タブの少なくとも１つのスパー表面パターンに接触してほぼ合致する。
【０００７】
スパー表面パターンは、スパー表面突起部及び該突起部の間のスパー表面空間を含むことができ、スパー表面突起部は、スパーから外向きに延び、プライ表面パターンの各トウの間に配置される。トウは、スパー表面空間のレイアップトウである。
【０００８】
スパー表面パターンは、離間したスパー表面突起部及び該突起部の間のスパー表面空間と、プライ表面パターンのトウと、プライ表面パターンのトウの間のプライ表面凹所と、スパー表面空間内でスパー表面突起部の間に配置されるトウと、を含むことができる。スパー表面パターンは、波形又は波状であり、スパー表面空間及びスパー表面突起部は連続しており、離間したスパー表面突起部はスパー山部を定め、スパー表面空間はスパー谷部を定め、トウは、スパー谷部内、及びスパー山部の間に配置される。
【０００９】
スパー表面パターンは、セグメント化されたスパー表面空間及びスパー表面突起部を含むことができ、セグメント化されたスパー表面突起部及びセグメント化されたスパー表面空間の第１の列及び第２の列を含む。セグメント化されたスパー表面突起部の第１の列は、セグメント化されたスパー表面突起部の第２の列に対して第１の角度で角度付けされ、セグメント化されたスパー表面空間の第１の列は、セグメント化されたスパー表面空間の第２の列に対して第１の角度で角度付けされ、トウの第１のグループ及び第２のグループは、セグメント化されたスパー表面空間の第１の列及び第２の列にそれぞれ配置される。第１の角度は９０度とすることができる。セグメント化されたスパー表面突起部の第１の列は、スパーのタブ又はシャンクの中心線に対して角度付けすることができる。
【００１０】
複合材ブレード又はベーンは、翼形部基部から翼形部先端部に高さ方向又は翼長方向かつ外向きに延びると共に、離間した翼形部前縁と後縁との間で長さ方向又は翼弦方向に延びる、横方向に離間した翼形部正圧側面及び負圧側面を含む複合材翼形部を含む。複合材翼形部は、横方向に離間したプライ正圧側面及び負圧側面、及び該側面の間のプライ端部を有するプライを含み、翼形部基部の下から翼形部基部を通って複合材翼形部まで高さ方向に延びる、シャンクを含むスパーに取り付けられている。タブは、シャンクの上端にあり、複合材翼形部に埋め込まれており、翼長方向に離間したタブ基部及びタブ先端部を有する。複合材構成要素の少なくとも１つのプライ表面パターンは、タブ上の少なくとも１つのスパー表面パターンに接触してほぼ合致する。
【００１１】
タブは、タブ基部からタブ先端部に延びる、横方向に離間したタブ正圧側面及び負圧側面を含むことができ、少なくとも１つのスパー表面パターンは、タブ正圧側面及び負圧側面上にあり、複合材構成要素の少なくとも１つのプライ表面パターンは、タブ正圧側面及び負圧側面上の前記少なくとも１つのスパー表面パターンに接触してほぼ合致する。
【００１２】
本発明の前述の態様及び他の特徴は、添付図面を参照して以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】複合材翼形部をもつブレード及びベーンを有する航空機ターボファンガスタービンエンジンの例示的な実施形態を示す長手方向の部分断面及び部分概略図。
【図２】物品の複合材要素に挿入された拡大タブを備えた金属製シャンクを有する複合材物品の概略斜視図。
【図３】図１に示すブースタブレード及びベーンの１つと共に使用するのに適する、複合材翼形部に挿入された拡大タブを備えた金属製シャンクを有する複合材翼形部を示す概略斜視図。
【図４】図３に示す複合材翼形部及び金属製シャンクを示す拡大概略斜視図。
【図５】図４の５−５を通る複合材翼形部及び金属製シャンクを示す概略断面図。
【図６】図５に示す金属製シャンクの代替案を示す概略断面図。
【図７】図４−６に示すプライに適した複合織物材料の第１の表面パターンを示す概略斜視図。
【図８】図４−６に示すプライに適した複合材編組材料の第２の表面パターンを示す概略斜視図。
【図９】図４−６に示すプライに適した複合材レイアップ材料の第３の表面パターンを示す概略斜視図。
【図１０】図７に示す複合材翼形部の第１の表面複合材プライパターンに合致する第１の表面スパーパターンを備えた金属製シャンク及びタブを示す概略斜視図。
【図１１】図８に示す複合材翼形部の第２の表面複合材プライパターンに合致する第２の表面スパーパターンを備えた金属製シャンク及びタブを示す概略斜視図。
【図１２】図９に示す複合材翼形部の第２の表面複合材プライパターンに合致する第２の表面スパーパターンを備えた金属製シャンク及びタブを示す概略斜視図。
【図１３】図１０に示す第１の表面パターンに配置された第１の複合材プライパターンからのトウを有する金属製シャンク及びタブを示す概略斜視図。
【図１４】図１１に示す第２の表面パターンに配置された第２の複合材プライパターンからのトウを有する金属製シャンク及びタブを示す概略斜視図。
【図１５】図１２に示す第３の表面パターンに配置された第３の複合材プライパターンからのトウを有する金属製シャンク及びタブを示す概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、エンジン中心線軸１２を囲み航空機の翼又は胴体に搭載するように適切にデザインされた例示的な航空機ターボファンガスタービンエンジン１０を示す。エンジン１０は、下流直列流体連通状態のファン１４、ブースタ又は低圧圧縮機１６、高圧圧縮機１８、燃焼器２０、高圧タービン（ＨＰＴ）２２、及び低圧タービン（ＬＰＴ）２４を含む。ＨＰＴ又は高圧タービン２２は、高圧駆動軸２３によって高圧圧縮機１８に結合する。ＬＰＴ又は低圧タービン２４は、低圧駆動軸２５によってファン１４及びブースタ若しくは低圧圧縮機１６の両方に結合する。
【００１５】
典型的運転において、空気２６は、ファン１４によって圧縮され、この空気の内側部分は、空気をさらに圧縮する低圧圧縮機１６に流入する。次に、圧縮空気は、この空気をさらに圧縮する高圧圧縮機１８に流入する。圧縮空気は、燃焼器２０で燃料と混合され、高温燃焼ガス２８を発生し、次に下流のＨＰＴ２２及びＬＰＴ２４を通過する。エネルギは、２つのタービンで抽出され、ファン１４、低圧圧縮機１６、及び高圧圧縮機１８を作動させる。ファン１４の直後でブースタ圧縮機１６を囲むフロースプリッター３４は鋭い前縁を含み、この前縁は、ファン１４で圧縮されたファン空気２６を、ブースタ圧縮機１６を流れる半径方向内側流２７及びバイパスダクト３６を流れる半径方向外側流２９に分ける。
【００１６】
ファン１４を囲むファンナセル３０は、環状ファンフレーム３２で支持される。低圧圧縮機１６は、ファンフレーム３２の前方でファン１４に適切に結合され、環状フロースプリッター３４の半径方向内寄りに配置され、ファンナセル３０の内面から半径方向内向きに離間してその間に環状ファンバイパスダクト３６を部分的に定める。ファンフレーム３２は、ナセル３０を支持する。
【００１７】
圧縮機１６は、それぞれ圧縮機ブレード列４８、５０、５２を備えた回転可能な第１、第２、及び第３の圧縮機段３８、４０、４２を有する。第１、第２、及び第３の圧縮機ブレード列４８、５０、５２の圧縮機ブレード１７は、ファン１４に結合した回転ハブ４６から半径方向外向きに延びる。圧縮機１６は、それぞれ第１及び第２のベーン列６６、６８を備えた非回転の第１及び第２のベーン段６２、６４を有する。第１及び第２のベーン段６２、６４の圧縮機ベーン６５は、非回転シェル又は外側バンド、又はファンフレーム３２の前方に固定結合された他の環状構造体から半径方向内向きに延びる。第１、第２、及び第３の圧縮機ブレード列４８、５０、５２は、第１及び第２のベーン列６６、６８とかみ合う。圧縮機ブレード及びベーン１７、６５は、複合材翼形部を含むことができる。また、複合材翼形部を有する圧縮機ブレードをガスタービンエンジンのディスク又はドラムに取り付けることも知られている。
【００１８】
図３−５は、図１に示す圧縮機ブレード及びベーン１７、６５で例示される、ガスタービンエンジンブレード又はベーンで使用するようにデザインされた複合材翼形部７２を示す。複合材翼形部７２は、高さ方向又は翼長方向及び外向きに翼形部基部７４から翼長Ｓに沿って翼形部先端部７６まで延びる、横方向に離間した翼形部の正圧側面７１及び負圧側面７３を有する。本明細書に示す例示的な翼形部正圧側面７１及び負圧側面７３は、それぞれ凹形及び凸形とすることができる。複合材翼形部７２は、翼形部７２の前端７８及び後端８０において又はその近傍において縦方向又は翼弦方向に離間した翼形部前縁ＬＥ及び後縁ＴＥを含む。翼弦Ｃは、翼形部７２の翼断面８５の翼形部前縁ＬＥと後縁ＴＥとの間の直線で規定される。
【００１９】
複合材翼形部７２は、翼形部基部７４の下から上に翼形部基部７４を通って複合材翼形部７２に延びるシャンク８４を含むスパー８２に取り付けられている。スパー８２は、複合材翼形部７２よりも実質的に硬い材料で作られている。スパーは金属製とすることができる。スパー８２は、シャンク８４の上端８７にタブ８６を含む。タブ８６は、実質的に又は完全に複合材翼形部７２に埋め込まれ、翼形部前縁ＬＥと後縁ＴＥとの間のほぼ翼弦方向でシャンク８４よりも実質的に幅広とすることができる。
【００２０】
タブ８６は、タブ基部９４からタブ先端部９６へ外向きに延びる、横方向に離間したタブ正圧側面９１及び負圧側面９３を含む。タブ正圧側面９１及び負圧側面９３は、翼形部正圧側面７１及び負圧側面７３に対応する。図５に示すタブ８６は、翼形部正圧側面７１及び負圧側面７３にほぼ平行なタブ正圧側面９１及び負圧側面９３を有する。図６に示すタブ８６は、横方向にテーパー付けされ、湾曲したタブ正圧側面９１及び負圧側面９３を有しており、各側面の間に狭い横方向厚さＴを有する横方向テーパー１５４を定める。本明細書に示す例示的な実施形態のテーパー１５４は、厚さがタブ先端部９６からタブ基部９４に向かって漸減する。
【００２１】
タブ８６は、タブ前端８８及び後端９０において又はその近傍において、横方向に離間したタブ前縁ＴＬＥ及び後縁ＴＴＥを含む。例示的な実施形態でのタブ８６は、複合材翼形部７２に完全に埋め込まれており、タブ基部９４は（本明細書で示すように）、翼形部基部７４と同じ高さである。タブ８６は、複合材翼形部７２に対してより深く埋め込むことができ、タブ基部９４は、翼形部基部７４の内方へ間隔を置いて配置される。
【００２２】
スパー８２及びタブ８６は、エンジンのロータ又は静止構造体に複合材翼形部７２を取り付けるための手段を提供する。タブ８６は、スパー８２及びタブ８６から複合材翼形部７２を引き離して除去する傾向がある、図３に示す力Ｆ及びモーメントＭに耐えるようにデザインされる。スパー８２を含むベーン又はブレードがエンジンのロータ又は静止構造体から片持ち梁状に取り付けられているので、力ＦはモーメントＭを生じる。力Ｆは、概して３つの直交軸に沿って作用するが、本明細書ではこの直交軸は、翼形部前縁ＬＥと後縁ＴＥとの間の翼弦Ｃに略平行な縦方向又は軸方向の第１の軸Ａ１、エンジン中心線軸１２に垂直な半径Ｒ（図１に示す）で規定される円周の略接線方向である、横方向又は周方向の第２の軸Ａ２、及び半径Ｒに沿った高さ方向又は半径方向の第３の軸Ａ３で示される。モーメントＭは、それぞれ第１、第２、及び第３の軸Ａ１、Ａ２、Ａ３の周りの第１、第２、及び第３のモーメントＭ１、Ｍ２、Ｍ３で示される。
【００２３】
複合材翼形部７２は、繊維強化複合材プライ１１の複合材料レイアップ１０６で形成された繊維強化積層体１００で構成される。本明細書で用いる場合、用語「積層体」及び「プライ」は同義語である。一般には、プライ１１は、全て単向性繊維フィラメントプライ織物材料で作ることができ、テープ又はシート材料の形態とすることができる。プライ１１は、本質的に複合材翼形部７２を形成する。繊維強化積層体１００又はプライ１１の各々は、横方向に離間したプライ正圧側面１１１及び負圧側面１１３、並びに各側面の間のプライ端部１１４を有する。製造時、各プライは、スパー及びタブの周りでこれに接触してレイアップされ、その後、成形されて硬化する。
【００２４】
図７−１２を参照すると、プライ表面パターン１２６は、スパー表面パターン１２８にほぼ一致するようにデザインされており、プライ１１がスパー８２及びタブ８６の周りで成形されて硬化する場合に２つの間の機械的ロックをもたらす。例示的なプライ１１の一部が図７−９に示されており、トウ１０４でその一部が形成されるプライ表面パターン１２６におけるトウ１０４の種々のパターン及び配置が示されている。各トウ１０４の間にはプライ表面パターン１２６及びプライ１１のプライ表面凹所１０５が設けられている。従って、プライ１１は、プライ正圧表面１１１及び負圧表面１１３の上に、各トウ１０４の間のプライ表面凹所１０５又はプライ表面空間１０７を含むプライ表面パターン１２６を有する。
【００２５】
図７には、各トウ１０４の間にプライ表面凹所１０５又はプライ表面空間１０７を有する積層単向性織物プライ１６０が示されている。図７のトウ１０４は、複合材翼形部７２の全域で全て平行である。プライ表面パターン１２６は、波形に形成されており、トウ１０４は山部１６２を定め、プライ表面凹所１０５又はプライ表面空間１０７はその間に谷部１６４を定める。
【００２６】
図８にはオフ角付トウレイアップ１７２が示されており、トウ１０４はレイアップトウ１０４であり、手作業で又は好ましくはトウレイアップ装置でレイアップされる。プライ表面凹所１０５又はプライ表面空間１０７は、各レイアップトウ１０４の間に設けられており、一部のトウは、他のトウに対して９０度以外のレイアップ角でレイアップされる。スパー表面パターン１２８は、離間した複数のスパー表面突起部１４４を含み、その間にスパー表面空間１４６を備えている。レイアップトウ１０４は、スパー表面空間１４６にレイアップされる。
【００２７】
図９には編組トウ１０４の間にプライ表面凹所１０５又はプライ表面空間１０７を有する編組単向性織物プライ１７０が示されている。図９のトウ１０４で表される複合材翼形部７２は、トウ１０４の第１のグループ１９０及び第２のグループ１９２を含む。第１のグループ１９０のトウ１０４は、第２のグループ１９２のトウ１０４に対して第１の角度１９４で配置され、タブ又はシャンクの中心線１９８に対して第２の角度１９６で配置され、交差パターンを成している。
【００２８】
図１５においてトウ１０４で表される複合材翼形部７２は、第１のグループ１９０及び第２のグループ１９２を含み、第１のグループ１９０のトウ１０４は、第２のグループ１９２のトウ１０４に対して第１の角度１９４で配置され、シャンクの中心線１９８に対して平行に配置され、交差パターンを成している。図１５の第１の角度１９４は９０度で示されている。
【００２９】
図１０−１２には、例示的なスパー表面パターン１２８を備えたスパー８２が示されており、プライ表面パターン１２６は、スパー表面パターン１２８にほぼ一致するようにデザインされており、プライ１１がスパー８２及びタブ８６の周りで成形されて硬化する場合に２つの間の機械的ロックをもたらす。スパー８２のシャンク８４のタブ８６又は上端８７は、スパー表面パターン１２８を含む。スパー表面パターン１２８は、離間したスパー表面突起部１４４を含み、その間にスパー表面空間１４６を備えている。スパー表面パターン１２８は、図１３−１５に示すように、トウ１０４が少なくとも部分的に突起部１４４の間のスパー表面空間１４６内に収容又は配置されるようにデザインされる。対照的に、スパー表面突起部１４４は、スパー８２から外向きに延び、トウ１０４の間に配置される。
【００３０】
図１０に示すスパー表面パターン１２８は波形又は波状であり、連続したスパー表面突起部１４４と、その間の連続したスパー表面空間１４６とを含む。この波形スパー表面パターン１２８は、図７に示すプライ表面パターン１２６のプライ山部１６２及び谷部１６４に一致するようにデザインされたスパー山部１６２及び谷部１６４を定める。山部１６２は、曲線的に示されているが、より鋭く歯状として特徴付けされるものとすることができる。このスパー表面パターン１２８において、山部１６２は離間したスパー表面突起部１４４に対応し、谷部１６４はスパー表面空間１４６に対応する。
【００３１】
図１１に示すスパー表面パターン１２８は、図９に示す編組単向性織物プライパターンに対応してこれに合致し、セグメント化されたスパー表面突起部１４４及びその間のセグメント化されたスパー表面空間１４６を含む。このスパー表面パターン１２８は、セグメント化されたスパー表面突起部１４４及びセグメント化されたスパー表面空間１４６の第１の列２０２及び第２の列２０４を有する。第１の列２０２及び第２の列２０４は、第１の角度１９４で互いに角度付けされている。図１１に示すように第１の角度１９４は９０度とすることができる。図１１及び１４に示すように、第１の列２０２は、タブ又はシャンクの中心線１９８に対して第２の角度１９６で角度付けすることができ、交差パターンを成している。
【００３２】
図１３−１５に示すトウ１０４は、スパー８２を直接又は間接的に圧迫し、スパー表面空間１４６内及びスパー表面突起部１４４の間に配置される。トウ１０４は、タブ８６のタブ正圧側面９１及び負圧側面９３に沿って直接又は間接的にスパー８２を圧迫する。トウ１０４は、トウ１０４の間の硬化樹脂１４８に対して、タブ８６又はシャンク８４上のスパー表面空間１４６に沿って圧迫することで、間接的にタブ８６を圧迫する。これにより、複合材翼形部７２のタブ８６又はシャンク８４に対する機械的ロックがもたらされる。
【００３３】
トウ１０４は、図１０−１２に示すスパー表面パターン１２８のスパー表面突起部１４４の幾何学的配置に入り交じる個別の複合繊維バンドルである。個別のトウ１０４は、典型的に幅１／８又は１／４インチ、高さ０．００５−０．００８インチである。各トウは単向性であり、トウを載置するとこれはタブ８６又はシャンク８４上の幾何学的なスパー表面空間１４６に収まることができる。
【００３４】
図２には、構成要素基部３７４から構成要素先端部３７６の高さ方向及び離間した構成要素第１の端部ＬＥと第２の端部ＴＥとの間で縦方向に延びる複合材構成要素を含む、より一般的な複合材物品３７０が示されている。複合材構成要素３７２は、前述の図７−９に示す繊維強化複合材プライ１１の複合材料レイアップ１０６で形成される繊維強化積層体１００で構成される。複合材構成要素３７２は、シャンク８４を含み、構成要素基部３７４の下から構成要素基部３７４を通って複合材構成要素３７２まで延びるスパー８２上に取り付けられる。
【００３５】
本明細書に示す例示的なスパー８２は、シャンク８４の上端８７においてタブ８６を含む。タブ８６は、実質的に又は完全に複合材翼形部３７２に埋め込まれ、複合材構成要素３７２の前縁ＦＥと後縁ＡＥとの間のほぼ縦方向でシャンク８４よりも実質的に幅広とすることができる。タブ８６は、タブ基部９４からタブ先端部９６に外向きに延びると共に、離間した第１及び第２のタブ前縁ＴＬＥと第２の後縁ＴＴＥとの間で縦方向に延びる、横方向に離間したタブ第１の側面３９１及び第２の側面３９３を含む。タブ第１の側面３９１及び第２の側面３９３は、プライ第１の側面１１１及び第２の側面１１３に対応する。前述のように、スパー８２は、構成要素３７２よりも実質的に硬い材料で作られる。スパーは金属製とことができる。プライ表面パターン１２６が合致するようにデザインされた例示的なスパー表面パターン１２８は、プライ１１がスパー８２及びタブ８６の周りで成形されて硬化する場合に、機械的ロックをもたらす。
【００３６】
プライ１１のプライ端部１１４は、複合材翼形部をタブ８６に機械的に固定するのを助けるために、直接又は間接的にタブ８６を圧迫する一部の複合材翼形部７２を有する。プライ端部１１４は、プライ端部１１４とタブ８６との間の硬化樹脂を圧迫することで、間接的にタブ８６を圧迫する。プライ１１の第１の部分１３６は、タブ８６に沿って、詳細にはタブ８６の前縁ＴＬＥ及び後縁ＴＴＬの一方又は両方に沿ってタブ８６で終端する。図５及び６に示すように、プライ１１の第２の部分１３８は、タブ８６及びタブ先端部９６を直接又は間接的に圧迫するプライ端部１１４を有する。
【００３７】
また、タブ８６は、図６に示すテーパー付きタブ８６のような、タブ８６への複合材翼形部７２の機械的ロックを可能にするように形作ることができる。図６には、テーパー付けされて湾曲したタブ正圧側面９１及び負圧側面９３を有する横方向タブ８６が示されている。また、タブ８６は、タブ基部９４とタブ先端部９６との間、及びタブ前縁ＴＬＥと後縁ＴＴＥとの間で延びる、凹んだ（ｉｎｄｅｎｔｅｄ）縦方向又は横方向で内向きに湾曲した表面１４０、１４２を有する。縦方向及び横方向で内向きに湾曲した表面１４０、１４２は、タブ正圧側面９１及び負圧側面９３に沿って、タブ８６の方に複合材翼形部７２のそれぞれの横方向に離間した翼形部正圧側面７１及び負圧側面７３から離れて内向きに凹む。タブ８６は、縦方向及び横方向の内向き湾曲表面１４０、１４２で規定されるようにタブ先端部９６からタブ基部９４へ横方向内向きにテーパー付けされる。縦方向及び横方向の内向き湾曲表面１４０、１４２は、タブ８６の正圧側面１５０及び負圧側面１５２を規定する。
【００３８】
例示的な方法で本発明を説明してきた。使用した技術用語は、限定の用語としてではなく、説明の用語の性質のものであることが意図される点を理解されたい。本明細書では本発明の好ましく例示的な実施形態であると考えられるものについて説明してきたが、当業者であれば、本明細書の教示から本発明の他の修正が明らかになる筈であり、従って、全てのこのような修正は、本発明の技術思想及び技術的内に属するものとして特許請求の範囲において保護されることが望まれる。
【００３９】
従って、本特許により保護されることを望むものは、特許請求の範囲に記載し且つ特定した発明である。
【符号の説明】
【００４０】
７１  翼形部正圧側面
７２  複合材翼形部
７３  翼形部負圧側面
７４  翼形部基部
７６  翼形部先端部
７８  翼形部の前端
８０  翼形部の後端
８２  スパー
８４  シャンク
８５  翼形部の翼断面
８６  タブ
８７  シャンクの上端
８８  タブ前端
９０  タブ後端
９１  タブ正圧側面
９３  タブ負圧側面
９４  タブ基部
９６  タブ先端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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