JPH0365786B2 - - Google Patents

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JPH0365786B2
JPH0365786B2 JP59109319A JP10931984A JPH0365786B2 JP H0365786 B2 JPH0365786 B2 JP H0365786B2 JP 59109319 A JP59109319 A JP 59109319A JP 10931984 A JP10931984 A JP 10931984A JP H0365786 B2 JPH0365786 B2 JP H0365786B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複合材料に係り、特に複合材料取付け
方法に係る。
近年、伝統的な金属の部品を複合材料によつて
置換えるということが大きな注目を浴びている。
このことは多くの理由が挙げられるが、以下に記
す３点は特に重要である。
第一に、複合材料は金属に比べてかなり軽量で
ある。この特性は、軽量化が燃料消費量といつた
稼動コストの低減につながるような自動車や航空
機産業に於て特に関心を集めている。
第二に、現在置換えられている金属の多くは貴
重であると考えられ、特に航空機に於て必要なも
のほどそうである。ここで貴重とは供給が少ない
か或いはその供給を外国の資源に依存しており、
且すぐに手に入る代用物が存在しないような材料
を意味する。この外国への依存度に関しては、
1970年代初頭のオイルシヨツクの時に強く指摘さ
れた。
第三の理由は、金属部品の完全性、即ち損傷に
対する耐久力の不足に係る。金属は疲労すると亀
裂を発生する性質を持つている。亀裂の進展は部
品の完全な破損につながるが、それらの亀裂が進
展することを防ぐ決定的な方法はない。
選択された方向性を有する繊維とマトリツクス
が様々に組合わされた材料が開発され、それらが
金属の欠点を補うために有用であることが示され
ている。
近年、ヘリコプタのロータハブやブレードとい
つた航空機に於ける耐久部品として十分使用可能
な複合材料が作られている。
しかしながら、複合構造物が部品として使用さ
れる際に一つの問題がある。その問題とは、複合
材料の部品の強度を低下させることなしに複合材
料の部品を他の部品に効率的に結締或いは連結す
る方法である。複合材料の部品を他の何かに連結
する典型的な方法は次のようなものである。まず
複合材料構造物が形成され次にその複合材料に必
要な孔があけられる。その後、ボルトやねじや他
の従来技術の取付け手段が複合材料構造物とそれ
に隣接する構造物との孔に通される。この方法は
多くの応用例に於て不十分である。何故ならば、
孔開け過程と、ねじやボルトや他の結締手段の作
用とによつて、孔の周りの領域でゴーリングと剥
離とが発生しやすいからである。別の方法の一つ
は、硬化された複合材料に孔を開けた後にゴーリ
ングを防ぐために金属製の保護ブツシングを孔に
沿つて接着するというものである。しかしなが
ら、金属或いは他の二次的に接着されたブツシン
グなどを使用することは、２回の孔開け工程と１
回の接着工程を必要とする。複合材料に於ける第
一の孔開けは依然として前述のような剥離の発生
を防止できない。加えて、ブツシングが適切な寸
法に孔開けされる際に接着部がはがれることがな
いように、金属ブツシングを接着することは、困
難であることが分つている。接着部がはがれる
と、ブツシングは孔から飛出し、そのことは主要
構造部に悪影響を与える可能性がある。
従つて、剥離とゴーリングとを引き起こしにく
い孔を有する複合材料の部品を製造する簡単な手
順が要求されている。
本発明は、少なくとも一つの繊維強化樹脂マト
リツクス複合材料ブツシングを有する複合材料部
品を作る方法に関する。
以下の共通の譲渡人を有する米国特許出願は、
本明細書に於て参考として挙げるものである。米
国特許出願番号第477696号「繊維強化エポキシ樹
脂複合材料ヘリコプタ・ロータ・メイン・ハブ・
プレート」、米国特許出願番号第477701号「繊維
強化エポキシ樹脂複合材料ヘリコプタ・ロータ・
ヨーク」、米国特許出願番号第477708号「複合材
料ヘリコプタ・ロータ・ハブ」、米国特許出願番
号第477709号「繊維強化エポキシ樹脂複合材料ヘ
リコプタ・ロータ・トルク・チユーブ」。以上す
べて1983年３月22日に出願された。
本方法は、樹脂が充填され繊維を含んだ複合材
料を適切な部品形状に裁断することによつて複合
材料の層を準備することを含んでいる。かかる繊
維の層は、後に樹脂がつけ加えられるべき未加工
の繊維であつてもよいし又、樹脂マトリツクスが
既に充填されたものであつてもよい。それぞれの
層の適当な位置には、後に連結点を形成すること
になる孔が開けられている。その後、矯正台の中
で必要な数の層がその孔を一致させつつ積み重ね
られる。その後、樹脂が充填された繊維が中心軸
の周りにきつく巻きつけられることによつて、未
硬化の樹脂充填繊維のプラグが形成される。この
巻きつけは、繊維の方向が中心軸に対しておよそ
±20度から±60度までの範囲内にあるように行わ
れる。即ち、繊維の方向は複合材料内の繊維に対
しておよそ±70度から±30度までの範囲内にある
ことになる。このプラグは複合材料部品に開けら
れた孔の寸法となるまで巻きつけられ、プラグの
中心軸が複合材料の積層材に於ける繊維の方向に
対して垂直になるようにプラグが既に開けられて
いる孔の中へぴつたりと収められる。その後、こ
の時点で未硬化の複合材料部品はプラグと共に硬
化される。その後、従来技術の孔開け装置及び技
術によつてプラグ内に適切な寸法を有する孔が開
けられることにより、ブツシングが形成される。
ブツシングが形成された後に、ブツシングの内径
部分は、複合繊維材料の面に垂直な軸に対してお
よそ±20度から±60度までの範囲の方向を有する
繊維の層を少なくとも一層含んでいることが重要
である。ブツシングの剥離とゴーリングを防ぐの
はこの繊維の方向性なのである。
硬化の過程に於て、マトリツクスといくらかの
繊維とが第一の複合材料と噛合つて、ブツシング
と第一の複合材料部品との間の強い機械的固着を
形成することが見出された。
本発明の他の一つの特徴は、繊維強化樹脂マト
リツクスブツシングであり、ブツシング内の繊維
の方向はブツシングの中心に対しておよそ±20度
から±60度までの間にある。
本発明の他の特徴と利点とは、本発明の実施例
に関する以下の詳細な説明と添付の図とによつて
明らかとなろう。
本発明に於ては、当業者は繊維強化樹脂マトリ
ツクス複合材料の製造に関する常識的な事柄を既
に知つていると仮定する。
本発明は、繊維が中心軸の周りにきつく巻きつ
けられることが可能であるような、如何なる繊維
強化樹脂複合材料に対しても適用されることが可
能である。ブツシングが形成される際に用いられ
る繊維とマトリツクスとは、第一の複合材料部品
に於て用いられるものと同一であつてもよいし又
異なつていてもよい。繊維とマトリツクスとの組
合せは、それが第一の複合材料と適合する限りい
かようにも選択が可能である。適合性を決定する
第一の点は、マトリツクスの硬化温度と、樹脂マ
トリツクスの第一のマトリツクスに対する化学的
適合性と、ブツシング部品の物性、例えば熱膨張
係数などである。
第一の複合材料部品は、例えば引張り強さが
340Kg ｆ／mm2（480KSI）であり、縦弾性率が
2.4×104Kg ｆ／mm2（33×106PSI）であるような
典型的な性質を有する高強度グラフアイトの間に
単一方向の繊維を有するＳ型のガラス繊維布が挟
まれることによつて形成された。それぞれの層は
152mm×152mm（6in×6in）の正方形に裁断され、
それに２個の直径25.4mm（1in）の孔があけられ
た。その後矯正台の中に於てかかる層が積み重ね
られ、第１図に示されているような第一の積層材
が形成された。既にマトリツクスが充填されたグ
ラフアイト布が巻き取られることによつて、高強
度グラフアイト繊維強化樹脂マトリツクスのプラ
グが形成された。第２図に示される如く、布は、
繊維の方向が布に巻き取られる中心軸に対してお
よそ±45度傾いているように編まれた。巻き取り
はそれぞれのプラグの直径が25.4mm（1in）にな
るまで続けられた。このとき布の巻きつけ回数は
36回であつた。その後、プラグが複合材料の積層
材に於て既に開けられている孔へ挿入され、その
部品全体が163℃（325〓）の下に２時間置かれる
ことにより硬化された。
部品は、硬化された後、台から取り外され、従
来技術の12.7mm（0.5in）のドリルによつてプラグ
に孔があけられることにより、第５図に示されて
いるようなブツシングが形成された。
第３図に示されているように、繊維の単繊維が
中心軸の周りに巻きつけられるといつた、他の方
法によつてプラグが形成されることも可能であ
る。この場合、巻きとり開始の際に小さい離脱可
能の心棒が用いられるべきである。
複合材料のブツシングを形成する別の方法は以
下の通りである。まず、プラグが上述の方法によ
つて準備され、プラグの外径部分の周りに少なく
とも一層の樹脂充填繊維が巻きつけられる。この
とき、巻きつけられる繊維の方向は第４図に示さ
れている如くブツシングの中心軸に対しておよそ
90度となつている。この90度の層によつてプラグ
と第一の複合材料部品との境界部において繊維の
持つ方向性がくずれることが低減されよう。この
層が±20度から±60度の方向を有する繊維の代わ
りではなく、付加的な層であることは理解される
べきである。
繊維の方向は45度であり、又90度の外層が任意
に採用され得ることが上に於て記されているが、
本方法は他の方向に対しても適用され得る。しか
しながら、ブツシングを形成する内側の巻き取り
部分は、剥離を防ぐためにはおよそ±20度から±
60度までの範囲内の方向に限定されるべきであ
る。
本方法によつて製造されたブツシングは、それ
が複合材料部品の中に完全に組込まれたときに卓
越した安定性を有する。それらは容易に形成さ
れ、他の方法を用いて植込みブツシングを形成す
る場合に必要な作業工程の多くは不必要となる。
かかるブツシング付きの複合材料は、ブツシング
と複合材料との間に於て強い機械的固着を形成
し、連結部品の作用によるゴーリングと剥離とに
対する高い抵抗力を有するものである。
以上に於ては、本発明を特定の実施例について
詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではなく、本発明の範囲内にて種々
の実施例が可能であることは当業者にとつて明ら
かであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、未硬化の複合材料の積層材にあけら
れた孔を示している。第２図は、編まれたプリプ
レグを用いて±45度の方向性を有するプラグを準
備している様子を示している。第３図は、プリプ
レグの単繊維を巻き取ることによつて±45度の方
向性を有するプラグを準備している様子を示して
いる。第４図は、内側に±45度の方向性を有する
繊維を有し外側に90度の方向性を有する繊維を有
するプラグを準備している様子を示している。第
５図は、硬化後の複合材料部品に於けるブツシン
グの断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維強化樹脂マトリツクスのブツシングを有
    する繊維強化樹脂マトリツクス複合材料部品にし
    て、前記ブツシングの繊維の方向が前記複合材料
    部品の繊維の方向に垂直な軸に対しておよそ±20
    度から±60度までの間にあるような、複合材料部
    品。 ２ 繊維強化樹脂マトリツクスのブツシングを有
    する繊維強化複合材料部品を製造する方法にし
    て、少なくとも一つの連結孔が内部に形成されて
    いる未硬化の樹脂充填繊維強化複合材料部品を準
    備する段階と、未硬化の樹脂充填繊維を中心軸の
    周囲に巻きつけて前記未硬化の複合材料部品内に
    形成された孔の直径と実質的に同一の直径を有す
    るプラグを形成する段階と、前記プラグが形成さ
    れる際の中心軸が前記複合材料部品の繊維の方向
    に対して実質的に垂直であるようにしつつ前記プ
    ラグが前記複合材料部品内に形成された孔へ挿入
    される段階と、前記プラグを含む複合材料部品が
    硬化される段階と、適切な寸法を有する取付け孔
    がプラグ内に開けられることによつてブツシング
    が形成される段階とを含んでおり、該ブツシング
    が前記ブツシングの中心軸に対しておよそ±20度
    から±60度までの範囲内の角度をなしているよう
    な繊維の層を少なくとも一層有している、複合材
    料部品の製造方法。 ３ 繊維強化樹脂マトリツクス複合材料部品内に
    延在するブツシングを貫通する取付け手段により
    前記複合材料部品を構造物に取付ける方法にし
    て、前記複合材料部品の繊維の方向に垂直な軸に
    対しておよそ±20度から±60度までの方向を有す
    る繊維を有する繊維強化樹脂マトリツクスブツシ
    ングを、ブツシングとして使用するという点が改
    良点であるような、取付け方法。
JP59109319A 1983-05-31 1984-05-29 鋳ぐるみ複合材料ブツシング Granted JPS602352A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US06/499,699 US4603071A (en) 1983-05-31 1983-05-31 Molded-in composite bushings
US499699 1983-05-31

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Publication Number Publication Date
JPS602352A JPS602352A (ja) 1985-01-08
JPH0365786B2 true JPH0365786B2 (ja) 1991-10-15

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BR (1) BR8402468A (ja)
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ES (1) ES532951A0 (ja)
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