特許 5715232 固定シャフトまたは回転シャフトを受容するように構成された横方向ベアリングを備える複合材料でアームを製造する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5715232

(24)【登録日】2015年3月20日

(45)【発行日】2015年5月7日

(54)【発明の名称】固定シャフトまたは回転シャフトを受容するように構成された横方向ベアリングを備える複合材料でアームを製造する方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/16 20060101AFI20150416BHJP

   B64C 25/00 20060101ALI20150416BHJP

   B64F 5/00 20060101ALI20150416BHJP

   B29C 70/06 20060101ALI20150416BHJP

   B29C 39/10 20060101ALI20150416BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20150416BHJP

【ＦＩ】

   B29C67/14 A

   B64C25/00

   B64F5/00 D

   B29C67/14 J

   B29C39/10

   B29K105:08

【請求項の数】8

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-500395(P2013-500395)

(86)(22)【出願日】2011年3月24日

(65)【公表番号】特表2013-523480(P2013-523480A)

(43)【公表日】2013年6月17日

(86)【国際出願番号】EP2011001478

(87)【国際公開番号】WO2011116966

(87)【国際公開日】20110929

【審査請求日】2012年10月18日

(31)【優先権主張番号】1052232

(32)【優先日】2010年3月26日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】511154180

【氏名又は名称】メシエ−ブガッティ−ドウティ

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100171251

【弁理士】

【氏名又は名称】篠田 拓也

(74)【代理人】

【識別番号】100141081

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 庸良

(74)【代理人】

【識別番号】100153729

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 有一

(72)【発明者】

【氏名】リシャール マソン

(72)【発明者】

【氏名】パトリック デュンレビー

【審査官】 深谷 陽子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１６１２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１５３２２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−０３８８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０８０９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４８５７１２４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−０８７３０７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４８４１８０１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０４５３９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ７０／００−７０／８８

Ｂ２９Ｃ ３９／００−３９／４４

Ｂ２９Ｂ １１／１６、１５／０８−１５／１４

Ｃ０８Ｊ ５／０４− ５／１０， ５／２４

Ｂ６４Ｂ １／００− １／７０

Ｂ６４Ｃ １／００−９９／００

Ｂ６４Ｄ １／００−４７／０８

Ｂ６４Ｆ １／００− ５／００

Ｂ６４Ｇ １／００−９９／００

Ｂ２９Ｋ １０５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アーム（１６）を横断方向に貫通する固定シャフトまたは回転シャフトを受容するように構成されている少なくとも１つのベアリング（２２）を備える複合材料で前記アーム（１６）を製造する方法であって、
− 補強ファイバを全体的に管状の支持体（１２）の周りに巻き付けることにより、少なくとも１つのハブ（１１）を製造するステップと、
− 少なくとも１つのスリーブ（１４）を製造するステップと、
− 各ハブ（１１）が各スリーブ（１４）に対して横断方向に延びるように、各ハブ（１１）を少なくとも１つのスリーブの端部に取り付けることにより、マンドレル（１５）を製造するステップと、
− １または複数の編み組まれた補強ファイバ（２１）を、補強ファイバ（１９）を編み組むための機械（１７）を用いて、このマンドレル（１５）の周りにその全長にわたって適用するステップと、
− 少なくとも編み組まれたファイバ（２１）の層を、このファイバが取り囲む前記ハブ（１１）と固く結びつける結合を確立するために、前記編み組まれたファイバ（２１）の１または複数の層、および選択任意には前記ハブ（１１）に巻き付けられた１または複数のファイバに、樹脂を注入して重合させるステップと、
− 前記編み組まれた補強ファイバ（２１）の層を、前記全体的に管状の支持体（１２）の各端部を明らかにするために、この支持体（１２）の各端部において機械加工するステップと、
を含む、
方法。

【請求項2】

各スリーブ（１４）は、予め樹脂を含浸させた補強ファイバの布帛片から製造され、
前記全体的に管状の支持体（１２）の周りに巻き付けられている前記補強ファイバ（１３）もまた、予め樹脂を含浸させてあり、
前記マンドレル（１５）は、前記編み組まれた補強ファイバ（２１）の層の適用前に半重合される、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記補強ファイバは、前記全体的に管状の支持体（１２）の周りに巻き付けられて、全体的に球状の外形を有するハブを形成する、
請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記全体的に管状の支持体（１２）は、その中央部分において、その端部よりも大きな断面を有している、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

各スリーブ端部（１４）は、接着することにより前記ハブ（１１）に取り付けられる、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

各スリーブは端部を有しており、前記端部は、この端部が取り付けられる前記ハブ（１１）の外形に密接に追従するために、裾広がりの形状を有している、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

前記ハブ（１１）は、前記マンドレル（１５）の１つの端部に位置している、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

前記マンドレルは、前記ハブ（１１）の両側において延びる２つのスリーブを前記ハブ（１１）に組み付けることにより製造される、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロッカアームのような、航空機の着陸装置の構造要素を形成、つまり、本体部であって、この本体部の主方向に対して横断方向を向いている軸体を形成している回転シャフトまたは固定シャフトを受容するように構成されたベアリングを組み込んでいる本体部を備えるアームに関する。

【背景技術】

【0002】

参照番号１で示された図１に模式的に示されている、知られている着陸装置のロッカアームは、ＡＰで示された主方向に延びている管状部またはアームの形状をしている。

【0003】

このアームは、２つの端部３、４同士の間に延びている主要部分２を備え、端部３、４は、その中央領域においてほぼ一定の円形断面を有している。

【0004】

図１において見ることができるように、このアームの前端部３は、この例においては方向ＡＰに直交する方向ＡＴにおいて横方向を向いているシャフトを受容するように構成されている。従って、この端部は、本体部２の外部面から横方向に突出している２つの隆起部において形成されているインタフェース（境界面）またはベアリングを形成している部分を形成する。

【0005】

それぞれの隆起部は、方向ＡＴに貫通するように孔が空けられ、それによりベアリングの２つのベアリング表面を形成し、アームの本体部を横断方向に貫通する機械シャフトと係合する。

【0006】

同様に、後端部もまた、示されていない他の横方向シャフトを受容するように構成されている、全体的に類似のベアリングを形成しているインタフェースを備えている。更に、このロッカアームはまた、その２つの端部同士の間に位置し、本体部の外部面から半径方向に突出している中間割れ目（ｕｎｅ ｃｈａｐｅ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｉｒｅ）８を備えている。

【0007】

図１において見ることができる、そのようなロッカアームのベアリングの複雑な形状のために、そしてロッカアームに期待される相当な機械的強度のために、ロッカアーム全体は、通常は、機械加工により高強度のスチールから製造されている。

【0008】

ベアリングが形成されている隆起部６、７は、それらが材料の局所的なさらなる厚さを構成しているという点において決定的であり、その厚さは、機械シャフトによりロッカアーム本体に加えられる力が、ロッカアームにおいて大きすぎる応力の集中を引き起こさないことを確実にするために不可欠である。

【0009】

従って、一般的に、ロッカアームまたは類似のタイプの構造要素に対しては、初期クラックを引き起こす可能性のある応力集中の現象を制限するために、他の部品とのインタフェースにおいて、材料のさらなる厚さを製造することが必要である。

【0010】

図１のような着陸装置ロッカアームの場合は、各ベアリングは、実際にロッカアームに対して取り付けられ、例えば、このロッカアームのそれぞれの側に位置する２つの車輪を担持している車軸を形成しているシャフトを受容する。

【0011】

回転シャフトを受容するベアリングを備えているアームの場合に起こる問題も同様であり、それは、ベアリングにおける応力の集中の問題は、そのようなアームの寸法決めに対して依然として決定的であるからである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明の目的は、複合材料でアームを製造するための解決策を提案することであり、アームは、このアームを横方向に貫通する機械シャフトを受容するように構成されているベアリングを備える。

【課題を解決するための手段】

【0013】

したがって、本発明の主題は、
アームを横断方向に貫通する固定シャフトまたは回転シャフトを受容するように構成されている少なくとも１つのベアリングを備える複合材料で前記アームを製造する方法であって、
− 補強ファイバを全体的に管状の支持体の周りに巻き付けることにより、少なくとも１つのハブを製造するステップと、
− 少なくとも１つのスリーブを製造するステップと、
− 各ハブが各スリーブに対して横断方向に延びるように、各ハブを少なくとも１つのスリーブの端部に取り付けることにより、マンドレルを製造するステップと、
− １または複数の編み組まれた補強ファイバを、補強ファイバを編み組むための機械を用いて、このマンドレルの周りにその全長にわたって適用するステップと、
− 少なくとも編み組まれたファイバの層を、このファイバが取り囲む前記ハブと固く結びつける結合を確立するために、前記編み組まれたファイバの１または複数の層、および選択任意には前記ハブに巻き付けられた１または複数のファイバに、樹脂を注入して重合させるステップと、
− 前記編み組まれた補強ファイバの層を、前記全体的に管状の支持体の各端部を明らかにするために、この支持体の各端部において機械加工するステップと、
を含む、
方法にある。

【0014】

この解決策では、巻き付けられたハブは、吸収力のゾーンにおける応力の集中を制限するために十分である、材料のさらなる厚さを製造することを可能にし、かつこれらの層により形成されたアームの本体とハブとの間の最適な結合を得ることを可能にする。

【0015】

本発明はさらに、上で画定された方法であって、
各スリーブは、予め樹脂を含浸させた補強ファイバの布帛片から製造され、
前記全体的に管状の支持体の周りに巻き付けられている前記補強ファイバもまた、予め樹脂を含浸させてあり、
前記マンドレルは、前記編み組まれた補強ファイバの層の適用前に半重合される、
方法に関する。

【0016】

本発明はさらに、上で画定された方法であって、
前記補強ファイバは、前記全体的に管状の支持体の周りに巻き付けられて、全体的に球状の外形を有するハブを形成する、
方法に関する。

【0017】

本発明はさらに、上で画定された方法であって、
前記全体的に管状の支持体は、その中央部分において、その端部よりも大きな断面を有している、
方法に関する。

【0018】

本発明はさらに、上で画定された方法であって、
各スリーブ端部は、接着することにより前記ハブに取り付けられる、
方法に関する。

【0019】

本発明はさらに、上で画定された方法であって、
各スリーブは端部を有しており、前記端部は、この端部が取り付けられる前記ハブの外形に密接に追従するために、裾広がりの形状を有している、
方法に関する。

【0020】

本発明はさらに、上で画定された方法であって、
前記ハブは、前記マンドレルの１つの端部に位置している、
方法に関する。

【0021】

本発明はさらに、上で画定された方法であって、
前記マンドレルは、前記ハブの両側において延びる２つのスリーブを前記ハブに組み付けることにより製造される、
方法に関する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】高強度スチールで製造された、既知のロッカアームの全体斜視図である。

【図2】本発明に係る、巻き付けられたハブを示す斜視図であって、ハブ自体が示されている図である。

【図3】本発明に係る、巻き付けられたハブの断面図であって、ハブ自体が示されている図である。

【図4】本発明に従って製造されたマンドレルの端部を示している斜視図である。

【図5】編組機を模式的に例示している斜視図である。

【図6】本発明に従って製造中の、ベアリングを組み込んでいるロッカアームの１つの端部を示している斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の基本的な思想は、将来の部品のインタフェースに複合材料のさらなる厚さを形成するように巻き付けることによりハブを製造し、各ハブをスリーブ（軸などを嵌め込む金具）に組み付けて、編み組まれたファイバの層がその後に適用されるマンドレルを形成することである。補強ファイバの層は、これらの層と、これらの層とのハブの接合部とにおける樹脂の注入および重合の後に、ハブに強固に固定される。

【0024】

参照番号１１で示された、図２に単独で示されているハブは、全体的に管状の支持体１２から製造され、支持体１２は、この例ではＡＴの印を付けられた軸に沿って延び、その周りに補強ファイバが巻き付けられている。

【0025】

ファイバは撚り糸の形状であっても、織られたファイバのストリップの形状であっても、または他の形状であってもよく、ファイバには、樹脂が含浸されていてもいなくてもよい。ファイバは、支持体１２の外部面の周りに巻き付けられて、ハブの中間部において全体的に球状の外形を有するハブが形成される。

【0026】

このハブは、一定の断面積の管の部分により形成されている支持体１２と共に、この管の中央領域に端部よりも、より大量のファイバを巻き付けることにより得られる。

【0027】

しかし、全体的に管状の支持体１２はまた、図３に例示されているように、その中央領域において、端部よりも大きいように変わる断面を有してもよく、図３においては、支持体１２はその中央領域においては、ほぼ球状の外形を有している。

【0028】

従って、ファイバ１３の巻き付けは、管の端部が使用中にもっとも大きな応力に晒されるので、端部においてより厚い厚さを有するように、そして機械的観点から、より小さな応力が印加される中央領域において、より薄い厚さを有するように最適化できる。

【0029】

図３に模式的に示されているように、巻き付け操作の間に、ファイバ１３の巻き付け角度を変えることにより、管の軸ＡＴに沿って、領域によって異なるファイバの厚さを得ることができる。このため、図３の例においては、相当な厚さを形成するために端部において巻き付け角度が小さく、より薄いファイバの厚さを形成するために中央領域において巻き付け角度が大きい。

【0030】

このような厚さを、ファイバが直接巻き付けられた撚り糸の形状のときに、そしてこれらのファイバが、織られたリボンまたはストリップの、その後に支持体１２の周りに巻き付けられる形状を取るときに、得ることができる。

【0031】

このため、図２において見ることができるように、管と、ハブ１１を取り囲んでいる、ここでは参照番号１３で示されている補強ファイバとによって形成されているハブ１１は、管１２の内部面により境界を区切られている孔が通り抜けている球状に近い全体形状を有している。

【0032】

このハブは、ベアリング本体またはアームに組み込まれている分散要素に相当し、材料のさらなる厚さを形成して、このベアリングを貫通する機械シャフトによりアームに加えられる力により引き起こされる応力集中の効果を制限することが可能になる。

【0033】

管１２は、例えば、管の形状を形成するように円筒部に適用される、樹脂を予め含浸させた繊維の形を取る補強ファイバと共に製造される。このため、このように形成された管は、半重合されて、補強ファイバ１３を操作して巻き付けるために十分な剛性が与えられる。

【0034】

図４に示されているように、その後に、ハブ１１はスリーブ１４の１つの端部に取り付けられ、それにより、ハブ１１の管１２は、このスリーブ１４に対して横断方向に延び、このアセンブリは、樹脂により接着することによって製造される。

【0035】

この作用は、例えば、２つの部分において耐圧釜により実行でき、マンドレルの外形に対応する内部形状の境界を定める。その後、この作用は、耐圧釜の半円筒形領域において、スリーブを形成するために、予め含浸された補強ファイバの繊維の層を適用することから構成される。

【0036】

次いで、ハブ１１は耐圧釜の対応する凹部に設置され、各半体スリーブの端部におけるハブ１１の接着を確実にするために、接合のゾーンに接着材を置くことができる。その後、このスリーブ１４の壁を、耐圧釜の対応する面に対して平坦にするために真空にする前に、フィルムがスリーブの内部面に適用される。

【0037】

次いで、ハブを形成している層１３とスリーブ１４を形成している層とに含浸された樹脂を半重合するために加熱サイクルが開始される。この加熱サイクルは、ハブ１１およびスリーブ１４により形成されているマンドレル１５に、特に、このマンドレルの外部面に、編み組まれた補強ファイバのいくつかの層を適用するために、取り扱われるのに十分な機械的強度を与えるのに十分な樹脂の重合を確実にするために調整される。

【0038】

図４で理解できるように、スリーブ１４は全体的に管状の形状を有しているが、その端部は、有利には、ハブ１１がスリーブ１４の端部に固定される領域において、ハブ１１のほぼ球状の外形に密接に追従するように裾広がりするように構成されている。

【0039】

他の解決策を、マンドレルを形成するために適用できる。例えば、スリーブ１４の端部をハブ１１に単に接着することにより固定する前に、スリーブ１４およびハブ１１を別々に製造して半重合することもできる。

【0040】

マンドレルの全体が製造されると、有利には、シーリング試験（密封性試験）が行われ、下記に記載する後続の作用の間に、このマンドレルの周りに注入された樹脂により、横方向に動けないことを確実にする。

【0041】

マンドレル１５の全体が形成されて十分な剛性を有するようになると、編組機により、このマンドレルの周り全体をその全長にわたって連続するように、編み組まれた補強ファイバのいくつかの層が適用される。

【0042】

その後、図５に示されているように、マンドレル１５は編組機１７に設置される。編組機１７は本質的に、その後部面において、カーボンファイバのような、リングに対して回転可能な可動支持体により支持されている一連のファイバ巻きを支持しているリング１８を備えている。これらのファイバ１９は、支持リング１８の面に対して、軸ＡＰに沿ってオフセットした状態で、実質的にこの軸上に位置している編み組み箇所と呼ばれる領域において互いに接合する。

【0043】

図５の例においては、支持リング１８は、その中心が軸ＡＰ上に置かれ、この軸に垂直な面に沿って延びている。編み組みサイクルが開始されると、マンドレル１５はこの支持リング１８に対して、軸ＡＰに沿って移動され、それにより、マンドレル１４の外部面上へのファイバの長靴状体の編み組みが引き起こされる。

【0044】

このようにしてマンドレルを何回か通過させて、マンドレル１５の全長にわたって、つまり、スリーブ１４とハブの周りに、各層が実質的に一定の厚さを有して、マンドレル１５を取り囲む、編み組まれたファイバのいくつかの層を形成する。

【0045】

編み組まれたファイバの種々の層が装着されると、種々のファイバ層により取り囲まれたマンドレルを備えるこのように形成された部分は、分割線に対して互いに対称な２つの部分をなす金型のような金型に置かれる。従って、各部分はスリーブの１つの半体に対応する半円筒形の部分を備え、ハブ１１の１つの半体が格納されている凹部において終端している。

【0046】

次いで、樹脂が注入されて、編み組まれたファイバの種々の層を、そして選択任意にはハブに巻き付けられたファイバに、支持体１２とスリーブ１４の外部面に届くまで完全に樹脂を含浸させて、それにより、特にハブにおいて、マンドレルとこれらの層との間のできうる限りにおいて最良の結合を確実にする。これにより、ハブ１１に加えられる力の、アームの本体を形成する編み組まれたファイバの周辺の層への最適な伝達が可能になる。

【0047】

上述したマンドレルのシーリングは、注入された樹脂が、アセンブリの重量を最適化するために中空形状で提供されるスリーブの内部に侵入できないことを確実にする。このシールは管状の支持体１２とスリーブ１４により提供され、スリーブの端部は、有利には、ハブ１１に組み付けられる前に封鎖されている。

【0048】

樹脂の注入後、金型が制御されて、硬化サイクルが行われ、それにより一方では、マンドレルを取り囲んでいる編み組まれた複合材料２１の層の完全な硬化を確実にし、更に、硬化サイクルはマンドレルを形成している要素、つまりスリーブとハブの硬化で終了する。

【0049】

硬化が完了すると、ハブと、アセンブリを結合している樹脂を含む編み組まれた補強ファイバの層とは、アームまたはロッカアームの主要構造を形成する。このようにして得られた未加工の部品は機械加工されて、図６に例示されているように、ベアリングの最終形状となる。

【0050】

これらの機械加工は本質的に、ハブにおける横断方向の軸ＡＴに直交する面に沿う２回の切削作用から構成されている。従って、これらの切削作用は、管１２の各端部に面して位置している領域において補強ファイバを除去し、それによりこれらの端部を閉鎖されていない状態にすることから構成されている。追加的に、コネクティングロッドの端部もまた機械加工される。

【0051】

管１２の内部はまた、既定の許容寸法に対応する正確な内径を与えるために穿孔することもできる。管１１の内径の穿孔が行われると、この管の内部に１または複数の金属リングを設置でき、それにより、このベアリングを通過する機械シャフトを受容できる。

【0052】

図の例においては、ベアリングはアームの１つの端部に位置しているが、本発明は、類似の方法で、例えば、中央領域に位置しているベアリングを有するアームまたは構造要素を製造することも可能にできる。

【0053】

この場合、例えば、ハブの両側に嵌合する一方でハブに堅く固定されている２つのスリーブを設けて、マンドレルを形成する。２つのスリーブは、互いに対して角度を形成するように位置決めすることができ、それにより、アームは屈曲形状を有し、ベアリングは、各スリーブに対して横断方向に延びつつ屈曲ゾーンに位置する。

【0054】

必要であれば、これらの２つのスリーブの自由端に、１または複数の他のハブを追加的に取り付けて、２つまたは３つのベアリングを備えることができる構造要素を形成することもできる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】