JPH074879B2 - ピストンの製造方法 - Google Patents

ピストンの製造方法

Info

Publication number
JPH074879B2
JPH074879B2 JP3515355A JP51535591A JPH074879B2 JP H074879 B2 JPH074879 B2 JP H074879B2 JP 3515355 A JP3515355 A JP 3515355A JP 51535591 A JP51535591 A JP 51535591A JP H074879 B2 JPH074879 B2 JP H074879B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spacer
layer
bore
mandrel
cylindrical body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP3515355A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05508821A (ja
Inventor
ゲリー アーヴィン フルーガ
ブライアン フィリップ カウチ
Original Assignee
アライド シグナル インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アライド シグナル インコーポレイテッド filed Critical アライド シグナル インコーポレイテッド
Publication of JPH05508821A publication Critical patent/JPH05508821A/ja
Publication of JPH074879B2 publication Critical patent/JPH074879B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04C—BRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
    • D04C1/00—Braid or lace, e.g. pillow-lace; Processes for the manufacture thereof
    • D04C1/06—Braid or lace serving particular purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B29C53/58—Winding and joining, e.g. winding spirally helically
    • B29C53/60—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels
    • B29C53/62—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels rotatable about the winding axis
    • B29C53/66—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels rotatable about the winding axis with axially movable winding feed member, e.g. lathe type winding
    • B29C53/665—Coordinating the movements of the winding feed member and the mandrel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/22—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two-dimensional [2D] structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/86—Incorporated in coherent impregnated reinforcing layers, e.g. by winding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/1447—Pistons; Piston to piston rod assemblies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/005—Pistons; Trunk pistons; Plungers obtained by assembling several pieces
    • F16J1/006—Pistons; Trunk pistons; Plungers obtained by assembling several pieces of different materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/01—Pistons; Trunk pistons; Plungers characterised by the use of particular materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/748—Machines or parts thereof not otherwise provided for
    • B29L2031/7494—Pistons
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2403/00—Details of fabric structure established in the fabric forming process
    • D10B2403/02—Cross-sectional features
    • D10B2403/024—Fabric incorporating additional compounds
    • D10B2403/0241—Fabric incorporating additional compounds enhancing mechanical properties
    • D10B2403/02411—Fabric incorporating additional compounds enhancing mechanical properties with a single array of unbent yarn, e.g. unidirectional reinforcement fabrics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/04—Composite, e.g. fibre-reinforced
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/16—Fibres
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2215/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another
    • F15B2215/30—Constructional details thereof
    • F15B2215/305—Constructional details thereof characterised by the use of special materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49249—Piston making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49249—Piston making
    • Y10T29/49256—Piston making with assembly or composite article making
    • Y10T29/49259—Piston making with assembly or composite article making with fiber reinforced structure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Actuator (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、航空機の油圧システムのアクチュエータ内の
ボアに供給される加圧流体に応答して、部材に出力を与
えるピストンの製造方法に関するものである。このピス
トンは、マンドレル上に三軸状にブレードされた連続的
な炭素繊維層によって形成された円筒形ボディと、熱硬
化性樹脂を含浸したスペーサとを有している。樹脂を硬
化させることによって、出力を部材に伝達可能な固体の
一体構造体が得られる。
新しい航空機を開発する際に、種々の構成部品の重量を
低減することにより、航空機の総重量を低減し、有料荷
重および燃料効率を向上させることが望まれている。こ
れまで、材料の開発における進歩の結果、少なくとも非
構造部品の製造においては軽量複合材料が使用されてき
た。たとえば、スチール製のブレーキをカーボン製のブ
レーキに代えることによって、多くの航空機におけるブ
レーキシステムで、30％ないし40％の軽量化がなされて
いる。さらに、成形されたフェノール樹脂のピストン
を、ブレーキシステムを作動させる加圧流体に対して使
用することが提案されている。成形された樹脂のピスト
ンは、ピストンのストロークが限定されているブレーキ
システムの要求を満たすのに十分ではあるが、ストロー
クが長くなったときに、横方向の力が、連結ロッドとピ
ストンとの間の連結部上に歪みを生じさせる可能性があ
り、構造的な欠陥を招くおそれがあった。
米国特許第4,065,339号およびドイツ特許第3,616,791号
に開示されたプラスチックチューブは、樹脂マトリクス
に保持されたニット状の生地に強化されている。しかし
ながら、このようなチューブは、航空機に適用する際に
用いられるタイプのアクチュエータの負荷を伝達するの
に要求される圧縮荷重を体験していない。
本発明は、一体のピストンおよびロッドアセンブリの製
造方法を開示し、熱硬化性樹脂製のボディは、三軸状に
ブレードされた炭素繊維の複数のプライによって連続的
に強化され、アクチュエータシステムの作動の要求に適
合するために、ボアに供給された加圧流体に応答して、
出力をアクチュエータから部材まで伝達するのに十分な
横方向および軸方向の強度を与える。
一体の出力ロッドを備えた軽量ピストンのこの製造方法
においては、第１の端部で第１の直径部を有するととも
に、第２の端部で第２の直径部を有する円筒形ボディを
有するマンドレル上に、炭素繊維の第１の層を三軸状に
ブレードする。この円筒形ボディは、第１の直径部から
第２の直径部に移り変わるテーパー部を有している。そ
の後、第１の端部および第２の端部の近傍の第１のプラ
イ上に、それぞれ、第１および第２のスペーサを配置す
る。炭素繊維の第２の層は、第１の層ならびに第１およ
び第２のスペーサ上で、三軸状にブレードされる。その
後、第１および第２のスペーサの上の第２の層上に、そ
れぞれ、第３および第４のスペーサを配置する。炭素繊
維の第３の層は、第２の層ならびに第３および第４のス
ペーサ上で、三軸状にブレードされる。炭素繊維の第
１、第２および第３の層を備えたマンドレルを、編組装
置から取り出し、熱硬化性樹脂を炭素繊維に完全に含浸
させるチャンバに搬送する。その後、樹脂を、マンドレ
ル上で硬化させ、固体の一体構造体を画定する。円筒形
ボディから取り外したときに、固体構造体は、テーパー
部によって第２の直径部から分離させられた第１の直径
部を備えた周面を有している。円筒形ボディの端部は、
第１および第３のスペーサによって形成され、第１の直
径部から延びる環状の突出部を有するとともに、第２お
よび第４のスペーサによって形成されたテーパー部が、
第２の端部の近傍に位置している。円筒形ボディの第２
の端部を取付け具に取り付けた後、シールを環状の突出
部上に配置し、ハウジングのボアに、この構造体を挿入
する。環状の突出部およびシールは、ボアを係合させ、
加圧流体がボアに供給されたときに、作動上の要求にし
たがって部材を動かすために、円筒形ボディを介して取
付け具に連通する出力が発生する。
本発明の目的は、アクチュエータに用いるピストンの製
造方法を提供するものであり、このピストンは、熱硬化
性樹脂マトリクス内に保持された三軸状にブレードされ
た炭素繊維によって強化された円筒形ボディを有してい
る。
ここに開示された原理にしたがったピストンの製造方法
の利点は、熱硬化性樹脂マトリクス内に保持された三軸
状にブレードされた炭素繊維を用いることによって、軸
方向および半径方向の平面内において、円筒形ボディが
連続的に強化されることである。
本発明の他の目的は、ボア内の加圧流体に応答して、部
材を動かすための入力を与える軽量の油圧ピストンを備
えたアクチュエータを提供することにある。
本明細書を読み、図面を参照することによって、これら
目的および利点が明らかになるであろう、ここに、 第１図は、ここに開示された本発明にかかる方法にした
がって製造されたピストンを有するアクチュエータの断
面図である。
第２図は、円筒形ボディ、ヘッドおよびピストンの取付
け部を強化するために、第１図のピストン内の炭素繊維
を三軸状にブレードするマンドレルの断面図である。
第３図は、炭素繊維をマンドレル上に配置するブレード
機構の概略図である。
第４図は、第１図のピストンを軸方向および横方向に強
化する炭素繊維の三軸状のブレードを示す図である。
第１図に示されるアクチュエータ10は、シリンダ部材つ
まりハウジング15のボア14内に設けられたピストン12を
有し、このピストン12は、部材に力を供給し、ボア14に
供給される加圧流体に応答して、要求される作動を可能
にするものである。軽量のピストン12は、フェノールシ
アネート樹脂マトリクスに保持された三軸状にブレード
された炭素繊維層から構成されている。
アモコパフォーマンスプロダクツ（Amoco Performance
Products）から購入され、公称引張強さが513kgs/sqcm
（730,000psi）である炭素繊維が、第３図に示されるタ
イプの装置16においてブレードされる。編組装置16は、
トラックプレート20上に配置された複数の可動キャリア
18,18″，…，18n、固定キャリア17,17′，…，17n、成
形器またはガイドリング22およびマンドレル24から形成
される。トラックプレート20は、メイポール状のホーン
ギアによって制御される経路に沿って動く、キャリア1
8,18′，…，18n、を支持している。炭素繊維を支持し
ているキャリア18,18′，…，18nおよびキャリア17,1
7′，…，17nは、マンドレル24上の炭素繊維の張力を制
御している。ブレードは、マンドレル24が、ブレード位
置から離間して動く速度、キャリア18,18′，…，18nの
数、炭素繊維の方向およびブレードの幅に基づいて、所
定の速さで形成される。基礎的なブレードされた生地
は、第４図に示されるような三軸状のブレードを有する
より合わされた炭素繊維によって形成された管状の布か
らなり、固定キャリア17,17′，…，17nからのストラン
ド26が、０°の向きに軸方向に整列されるとともに、キ
ャリア18,18′，…，18nからのストランド28,30が、マ
ンドレル24に対して30°ないし40°（公称は35°）の方
向を向いている。ストランド28,30の傾斜角は同一であ
るが、ブレードに沿ったあらゆる点で反対の符号を有し
ている。ストランド28,30は、より合わされているが、
互いに交差することはなく、かつ、円筒状に互いに平行
であるが、円筒状に互いに直交している。ストランド2
8,30をより合わせるために、半分のキャリア18,18″，
…，18n-1が、トラック20の中央に向けて時計回りに動
かされ、他の半分のキャリア18′，…，18nが、トラッ
ク20の中央から離間するように反時計回りに動かされ
る。炭素繊維は、半径方向に出入りしているのと同時
に、この炭素繊維は、また、マンドレル24の周囲に沿っ
て動いている。
第２図に示されるように、マンドレル24は、テーパー部
36によって第２の直径部34に移り変わる第１の直径部32
を備えた円筒形ボディを有している。テーパー部36は、
第１の直径部32から第２の直径部34まで、ほぼ15°の角
度を有している。第１の直径部32および第２の直径部34
は、アクチュエータ10により供給される所望の要求され
た負荷にしたがって選択される。本実施例においては、
第１の直径部が2.118cm（0.839インチ）であり、第２の
直径部が0.953cm（0.375インチ）である。
マンドレル24に剥離剤を噴霧し、熱硬化性樹脂が、マン
ドレル24に粘着するのを防止した後、マンドレル24を、
編組装置16と軸方向に整列させられた取付け具内に配置
する。炭素繊維のストランド26,28,30の端部は、マンド
レル24の第２の直径部34上のクランプ38によって保持さ
れ、キャリア18,18′，…，18nがマンドレル24まわりに
動かされるのにしたがって、マンドレル24は編組装置16
から離間するように軸方向に動かされ、三軸状にブレー
ドされた炭素生地の第１のプライ40を生成する。第１の
プライ40の形状は、マンドレル24の輪郭と実質的に同一
である。三軸状にブレードされた炭素生地が、第１の直
径部32上で所定の長さに達したときに、クランプ（図示
せず）をブレードのまわりに位置させ、複数のストラン
ド26,28,30を切断し、さらに、第１のプライ40の頂部に
第２のプライ42をブレードすることによって、ブレード
動作を繰り返し、炭素繊維の生地の第１の層を生成する
ために、マンドレル24を編組装置16の方に動かす。第２
のプライ42を被着し、クランプ38で保持した後、第１の
直径部32上の第１の層の上に、第１の予め形成されたス
ペーサ44を配置するとともに、第２の直径部34の上に、
第２の予め形成されたスペーサ46を配置する。得られた
ピストン12に連続性を与えるために、スペーサ44はモノ
リシックカーボンから形成され、スペーサ46は炭素繊維
から形成されるが、アルミニウムなどの他のスペーサの
材料も使用可能である。第１のスペーサ44は、第２のプ
ライ42の周面と実質的に同一の内径を有する円筒形ベー
ス48と、ベースから、ピストンの所望の直径に対して略
1/2の距離の点まで延びる頂点50とを有している。±80
°でブレードされた炭素繊維である第２のスペーサ46
は、実質的に、第２の直径部34およびマンドレル24のテ
ーパー部36と同心状の円筒状テーパー形状を有してい
る。
スペーサ44,46を第１の層上に位置させた後、マンドレ
ル24を、再度、編組装置16に整列させ、炭素繊維のスト
ランド26,28,30の端部を、マンドレル24の第２の直径部
34上でクランプ38により保持する。その後、キャリア1
8,18′，…，18nをマンドレル24のまわりに動かすのに
したがって、マンドレル24を、編組装置16から離間する
ように軸方向に動かして、第２のプライ42ならびに第１
のスペーサ44および第２のスペーサ46上に、三軸状にブ
レードされた炭素生地の第３のプライ52を生成する。ブ
レードされた炭素生地が、第２の直径部34上で所定の距
離に達したときに、ストランド26,28,30を切断し、この
三軸的なブレーディングのステップを繰り返して、この
第３のプライ52の上に第４のプライ54を生成し、炭素繊
維の生地の第２の層を生成する。第４のプライ54を、第
３のプライ52の上に三軸的にブレードした後、ストラン
ド26,28,30を切断し、第３のスペーサの一方の半部56を
第２の層の上に配置し、第１のスペーサ44上の位置にあ
る第３のスペーサの他方の半部58と係合するように動か
す。第４のスペーサ60は、第４の層54の上に配置され
る。第１のスペーサ44および第２のスペーサ46のよう
に、第３のスペーサ56,58および第４のスペーサ60は、
それぞれ、モノリシックカーボンおよび炭素繊維から形
成される。第３のスペーサ56,58は、頂点50および第１
のスペーサ44の側面に整合するベースと、平坦な頂部64
に終端する側面の傾斜角が略40°である外面とを有して
いる。第４のスペーサ60は、ブレードされた炭素繊維で
あり、第２のスペーサ46ならびにマンドレル24上のテー
パー部36および第２の直径部34と同心的な表面を有して
いる。
第３および第４のスペーサを第２の層上に位置させた
後、マンドレル24を、再度、編組装置16に整列させ、炭
素繊維のストランド26,28,30の端部を、マンドレル24の
第２の直径部34上でクランプ38により保持する。その
後、キャリア18,18′，…，18nをマンドレル24のまわり
に動かすのにしたがって、マンドレル24を、編組装置16
から離間するように軸方向に動かして、第２の層54なら
びに第３のスペーサ56,58および第４のスペーサ60の上
に、三軸状にブレードされた炭素生地の第５のプライ62
を生成する。ブレードされた炭素生地が、第１の直径部
32上で所定の距離に達したときに、ストランド26,28,30
を切断し、この三軸的なブレーディングのステップを繰
り返して、この第５のプライ62の上に第６のプライ66を
生成し、炭素繊維の生地の第３の層を生成する。
第１の直径部上の環状の突出部を横切って、ピストン12
の減少させられた第２の直径部に向けて生成される力を
伝達するために、付加的な強化を示す初期応力の計算が
必要とされる。したがって、第５のスペーサ68を、第４
のスペーサ60に上に配置し、炭素繊維のストランド26,2
8,30を、マンドレル24の第２の直径部34上でクランプ38
により保持する。その後、キャリア18,18′，…，18nを
マンドレル24のまわりに動かすのにしたがって、マンド
レル24を、編組装置16から離間するように軸方向に動か
して、第３の層および第５のスペーサ68の上に、三軸状
にブレードされた炭素生地の第７のプライ70を生成す
る。ブレードされた炭素生地が、第２の直径部34上で所
定の距離に達したときに、ストランド26,28,30を切断
し、この三軸的なブレーディングのステップを繰り返し
て、第７のプライ70の上に第８のプライ71を生成し、炭
素繊維の生地の第４の層を生成する。三軸状にブレード
された炭素繊維がその上に位置しているマンドレル24
を、取付け具から取り外し、ここに用いられるとともに
米国特許第4,831,086号に開示されたフェノールシアネ
ート樹脂のような熱硬化性樹脂を炭素繊維に含浸させる
成形型またはチャンバに搬送する。その後、フェノール
シアネート樹脂を、略143℃（290°Ｆ）の温度を有する
成形型またはチャンバ内で、約１時間半にわたり硬化さ
せ、固体の一体構造体を生成する。マンドレル24から取
り外されたときに、第１図に示されるように固体構造体
またはピストン12は、テーパー部78によって第２の直径
部76と分離させられている第１の直径部74を有する周面
を備えた円筒形ボディ72を有している。円筒形ボディ72
の端部80,84は機械加工され、平坦な表面が形成され
る。第１および第３のスペーサによって形成された環状
の突出部82は、端部80の近傍の第１の直径部34から延
び、第２および第４のスペーサによって形成されるテー
パー部78は、第２の端部84の近傍に位置させられる。
複数のシール104を有するアクチュエータ閉鎖部材102
が、円筒形ボディの第１の直径部74上に配置され、コー
ン88が、ボア73の内部に挿入される。コーン88は、マン
ドレル24のテーパー部36および第２の直径部34と同心的
な周面と、円筒形ボディ72の端部84上の開口部85を通っ
て延びるねじ状のシャフト90とを有している。第２の端
部84上に位置させられたカラー94が、第２の直径部の表
面76およびテーパーが付けられた表面78を取り囲んでい
るが、ある応用例では、必ずしもカラー94が、テーパー
が付けられた表面78を取り囲んでいる必要はない。ナッ
ト96が、シャフト90上のねじにねじ込まれ、円筒形ボデ
ィ72のテーパー部および第２の直径部を、コーン88とカ
ラー94との間に保持する。その後、アイレット100を有
する端部キャップ98とをカラー94にねじ込み、第２の端
部84と出力が加えられる部材との間を機械的に連結す
る。コーン88およびコネクタ110に取り付けられた膨張
可能な位置センサ106が、ハウジング15およびピストン1
2によって形成されたチャンバ108内に配置されている。
焼嵌めまたは膨張可能なシール112が、環状の突出部82
上に位置させられるとともに、ピストン12が、ボア14内
に位置させられる。シール112は、チャンバ114からチャ
ンバ108を、本質的にシールする。その後、閉鎖部材102
をハウジング15にねじ込み、アクチュエータ10の製造が
完了する。
アクチュエータ10は、ハウジング15内のポート17または
ポート19を通じて、加圧流体を連通させるタイプのもの
である。加圧流体をチャンバ108に与えたときに、加圧
流体は、ピストン12の環状の突出部82の端部80および面
81ならびにコーン88の表面87上に作用し、アイレット10
0を介して部材に連通する出力を与える。環状の突出部8
2が、ボア14内で、閉鎖部材102に向かって動くにつれ
て、チャンバ114内の流体は、加圧流体源と関連する収
容チャンバに戻される。同様に、ピストン12を閉鎖部材
102から離間するように動かすことを所望するときは、
加圧流体がポート19を介して連通し、環状の突出部82の
面83に作用し、ピストン12をポート17に向けて動かす力
を生成する。
ピストン12の構造的な結合性を評価する際に、環状の突
出部82ならびにテーパー78、円筒形ボディ72および第２
の直径76の減少させられた領域の強度を試験するため
に、負荷が与えられる。三軸状にブレードされた炭素繊
維にり補強されたフェノールシアネート樹脂のピストン
12を圧縮破壊するためには、13,000kgs（28,600ポン
ド）の力を必要とし、引っ張り破壊には、8318kgs（18,
300ポンド）の力を要した。この試験によれば、ピスト
ン12は、現在のアクチュエータに用いられている同様の
軽量の金属製ピストンおよび連結ロッド部材と同等であ
るが、ちょうど2/3の重量であり、かつ、価格は同様で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｊ 1/01 // Ｂ２９Ｋ 105:08 Ｂ２９Ｌ 31:00 (72)発明者 カウチ ブライアン フィリップ アメリカ合衆国 インディアナ州 46615 サウスベンド イースト モンロー ス トリート 1433 (56)参考文献 特開 昭48−79887（ＪＰ，Ａ) 米国特許4983240（ＵＳ，Ａ)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】シリンダ（15）のボア（14）に供給された
    加圧流体に応答して、加圧流体に対応する出力を生成す
    るピストン（12）の製造方法であって、 第１の端部および第２の端部を有する円筒形ボディであ
    って、前記第１の端部から、前記第２の端部から延びる
    第２の部分（34）に連結されたテーパーが付けられた部
    分（36）まで延びる第１の部分（32）を有し、前記第１
    の部分（32）が第１の直径部を有するとともに、前記第
    ２の部分（34）が第２の直径部を有する円筒形ボディを
    備えたマンドレル（24）上に、炭素繊維（26,28,30）の
    第１の層（40,42）を三軸状にブレードし、 前記第１の部分（32）上の前記第１の層（40,42）上
    で、前記第１の端部の近傍に、第１のスペーサ（44）を
    配置し、 前記第２の部分（34）上の前記第１の層（40,42）上
    で、前記第２の端部の近傍に、第２のスペーサ（46）を
    配置し、 前記第１の層（40,42）ならびに前記第１のスペーサ（4
    4）および前記第２のスペーサ（46）上に、炭素繊維（2
    6,28,30）の第２の層（52,54）を三軸状にブレードし、 前記第１のスペーサ（44）上の前記第２の層（52,54）
    上に、第３のスペーサ（56,58）を配置し、 前記第２のスペーサ（46）上の前記第２の層（52,54）
    上に、第４のスペーサ（60）を配置し、 前記第２の層（52,54）ならびに前記第３のスペーサ（5
    6,58）および前記第４のスペーサ（60）上に、炭素繊維
    （26,28,30）の第３の層（62,66）を三軸状にブレード
    し、 炭素繊維（26,28,30）の前記第１（40,42）、第２（52,
    54）および第３の層（62,66）に、熱硬化性樹脂を含浸
    させ、 前記樹脂を硬化させて、固体の一体構造体を画定し、 第１の端部（80）および第２の端部（84）を備えた円筒
    形ボディであって、その表面が、テーパー部（78）によ
    って第２の直径部（76）から分離させられた第１の直径
    部（74）と、前記第１のスペーサ（44）および前記第３
    のスペーサ（56,58）によって前記第１の端部（80）の
    近傍に形成された環状の突出部（82）を有するととも
    に、前記テーパー部（78）が、前記第２の端部（84）の
    近傍に配置された第２のスペーサ（46）および第４のス
    ペーサ（60）によって形成された円筒形ボディーを有す
    る前記固体の一体構造体を、前記マンドレル（24）から
    取り外し、 前記固体の一体構造体の前記第２の端部（84）に、取付
    け具（88,94,98）を取付け、 前記ボア（14）内に前記固体の一体構造体を挿入し、前
    記環状の突出部（82）が、前記ボア（14）を係合させる
    とともに、前記ボア（14）に供給された加圧流体によっ
    て、前記第１の端部（80）を横切って生じさせられる力
    に応答して、前記取付け具（88,94,98）を介して、出力
    を他の部材に伝達することを特徴とするピストンの製造
    方法。
  2. 【請求項２】さらに、前記一体構造体をボア（14）に挿
    入する前に、前記環状の突出部（82）上にシール（11
    2）を配置し、加圧流体が前記ボア（14）に供給され、
    円筒形ボディをボア（14）内で動かすときに、流体が前
    記環状の突出部（82）まわりを流れるのを防止すること
    を特徴とする請求の範囲第１項に記載のピストンの製造
    方法。
JP3515355A 1990-12-17 1991-09-05 ピストンの製造方法 Expired - Lifetime JPH074879B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US628,966 1990-12-17
US07/628,966 US5101556A (en) 1990-12-17 1990-12-17 Method of manufacturing a piston
PCT/US1991/006349 WO1992011128A1 (en) 1990-12-17 1991-09-05 Method of manufacturing a piston and an actuator having a piston

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05508821A JPH05508821A (ja) 1993-12-09
JPH074879B2 true JPH074879B2 (ja) 1995-01-25

Family

ID=24521044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3515355A Expired - Lifetime JPH074879B2 (ja) 1990-12-17 1991-09-05 ピストンの製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5101556A (ja)
EP (1) EP0564455B1 (ja)
JP (1) JPH074879B2 (ja)
AU (1) AU8539591A (ja)
DE (1) DE69111617D1 (ja)
WO (1) WO1992011128A1 (ja)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5556687A (en) * 1994-10-14 1996-09-17 Acromed Corporation Composite structure suitable for use as a bone plate and method for making said structure
EP0740004A4 (en) * 1994-11-04 1997-08-27 Nippon Steel Corp TRIAXIAL WOVEN MATERIAL PROVIDING A CARBON FIBER BEAM AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURING
US5619903A (en) * 1994-11-30 1997-04-15 Bell Helicopter Textron Inc. Braided preform for composite bodies
US5948330A (en) * 1996-03-06 1999-09-07 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Method of fabricating chopped-fiber composite piston
US6029346A (en) * 1998-04-30 2000-02-29 Chellappa; Venkatesh Method of fabricating carbon--carbon engine component
AU7944998A (en) * 1998-05-15 1999-12-20 Eng-Tex Ab Laid-yarn fabric
US6679152B1 (en) * 2000-11-28 2004-01-20 Andrew A. Head Forming ring with adjustable diameter for braid production and method of braid production
FR2964062B1 (fr) * 2010-08-31 2012-08-24 Messier Dowty Sa Procede de fabrication d'un organe mecanique en materiau composite ayant une tenue mecanique accrue
US8443706B2 (en) * 2011-09-07 2013-05-21 E I Du Pont De Nemours And Company Triaxial braid fabric architectures for improved soft body armor ballistic impact performance
US9394636B2 (en) * 2013-02-06 2016-07-19 Federal-Mogul Powertrain, Inc. Enhanced braided sleeve and method of construction thereof
EP3069848B1 (en) * 2015-03-20 2019-11-20 North Thin Ply Technology Sarl Method for forming a fiber-reinforced composite structure
US10280538B2 (en) * 2015-05-26 2019-05-07 Nike, Inc. Braiding machine and method of forming an article incorporating a moving object
DE102016214559A1 (de) * 2016-08-05 2018-02-08 Stabilus Gmbh Gasdruckfeder mit einem faserverstärkten Kunststoff umfassenden Druckrohr
CN108050246B (zh) * 2017-12-06 2020-12-08 上海复合材料科技有限公司 一种高性能碳纤维复合式活塞杆及其制备方法
NO349291B1 (no) 2019-06-17 2025-11-24 Conrobotix As Sylinder, hydraulisk system, anleggsmaskin og fremgangsmåte
WO2021060603A1 (ko) * 2019-09-25 2021-04-01 (주)에스에이치팩 유압 실린더 로드
US11493063B1 (en) 2022-01-07 2022-11-08 Trelleborg Sealing Solutions Germany Gmbh Lightweight composite actuator
US20240085406A1 (en) * 2022-09-13 2024-03-14 Biological Mimetics, Inc. Multi-chamber device for detecting pathogens/molecules and methods of using same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4983240A (en) 1987-09-11 1991-01-08 Kamatics Corporation Method of making a flanged braided bearing

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4065339A (en) * 1972-01-18 1977-12-27 Bayer Aktiengesellschaft Process for producing fibre reinforced plastic tubes with flanges
DE3040125A1 (de) * 1980-10-24 1982-05-27 Audi Nsu Auto Union Ag, 7107 Neckarsulm Kolben fuer hubkolbenmaschinen sowie verfahren zur herstellung des kolbens
US4774043A (en) * 1985-05-23 1988-09-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for production of a hollow shaft of fiber-reinforced plastic
US4846908A (en) * 1987-04-03 1989-07-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for preparing a fiber reinforced resin matrix preform
GB8717130D0 (en) * 1987-07-20 1987-08-26 Francais Isolants Braided composite article
US4857124A (en) * 1987-12-14 1989-08-15 Plas/Steel Products, Inc. Fiber-reinforced plastic strut connecting link

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4983240A (en) 1987-09-11 1991-01-08 Kamatics Corporation Method of making a flanged braided bearing

Also Published As

Publication number Publication date
WO1992011128A1 (en) 1992-07-09
AU8539591A (en) 1992-07-22
EP0564455B1 (en) 1995-07-26
DE69111617D1 (de) 1995-08-31
EP0564455A1 (en) 1993-10-13
JPH05508821A (ja) 1993-12-09
US5101556A (en) 1992-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH074879B2 (ja) ピストンの製造方法
US6872340B2 (en) Resin transfer molding process
US4863330A (en) Composite fastener and method of manufacture
US5266137A (en) Rigid segmented mandrel with inflatable support
US4983240A (en) Method of making a flanged braided bearing
JP5460821B2 (ja) 適合可能なブレード
CN110722811B (zh) 固体火箭发动机复合裙与壳体一体化成型方法
EP0083972A2 (en) Composite laminate joint structure and method and apparatus for making same
US20060207415A1 (en) Device and method for braiding a core
JP4522796B2 (ja) 繊維強化複合材環状構造体の製造方法、及びその構造体からなる航空機胴体用環状フレーム
CA2599634A1 (en) A composite corner and method for making composite corner
EP3427927B1 (en) Composite joint assembly
KR20220056183A (ko) 인장-압축 로드를 위한 포지티브 잠금 하중 인가 생성 방법, 및 인장-압축 로드
US5154109A (en) Composite piston assembly
KR950013725B1 (ko) 헬리콥터용 복합 회전사판
US4927481A (en) Method of making continuous reinforcement for flexible bearing laminate
US4248649A (en) Method for producing a composite structure
US10823213B2 (en) Composite joint assembly
US4863367A (en) Continuous reinforcement method for flexible bearing laminate
US5340625A (en) Layout and manufacturing method for fiber-reinforced composite shells
CN118401757B (zh) 轻型复合材料致动器
US11697895B2 (en) Metal matrix composite tape fabrication, braiding, and consolidation to form metal matrix composite parts
JP3723849B2 (ja) アクチュエータ
CN214241250U (zh) 航空发动机安装用推力拉杆和飞机
CN121798810A (zh) 芯模及其制备方法、纤维复合材料制件及其生产方法以及臂架机械