JPS602352A - 鋳ぐるみ複合材料ブツシング - Google Patents

鋳ぐるみ複合材料ブツシング

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JPS602352A
JPS602352A JP59109319A JP10931984A JPS602352A JP S602352 A JPS602352 A JP S602352A JP 59109319 A JP59109319 A JP 59109319A JP 10931984 A JP10931984 A JP 10931984A JP S602352 A JPS602352 A JP S602352A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複合材料に係り、特に複合材料取付は方法に係
る。
近年、伝統的な金属の部品を複合材料によって置換える
ということが大ぎ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猷である。こ
の特性は、軽量化が燃料滴¥R量どいった稼りJ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ョックの時に強
く指摘された。
第三の理由は、金属部品の完全性、即ち損傷に対づる耐
久力の不足に係る。金属は疲労すると亀裂を発生する性
質を持っている。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mmどマトリックスが様々に
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フ゛やブレードといった航
空機に於りる耐久部品として」−公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
の従来技術の取付は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、孔開は過程と、ねじ
やボルトや他の結締手段の作用とによって、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ッシングを孔
に沿っ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ッシングなどを使用
することは、2回の孔開は工程と1回の接着工程を必要
とする。複合材料に於り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、ブッシ
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、金属ブッシングを接着することは、
困難であることが分っている。接着部がはがれると、ブ
ッ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。
従って、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ター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ックス
複合材料ブッ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(よ、水明軸
書にJAで参考として挙げるものである。米国特許出願
番号第477.696号[繊帷弓偵イヒエポキシ樹脂複
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477゜701号「繊維強化エポ
キシ樹脂複合材穿井へ1ノコブタ・ロータ・ヨーク」、
米国特許出願番号第477.708号「複合材料ヘリコ
プタ・ロータ・ハブ]、米国特許出願番号第4.77.
709号[繊維強化エポキシ樹脂複合材料へ1ノコブタ
・ロータ・トルク・チューブ]。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ll1tl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って複合材料の層
を準備することを含んで0る。カ\力)る卑観帷の圏は
、後に樹脂がつけ加えられるべき未1」0工の繊維であ
ってもよいし又、樹脂マドIノックスM既に充填された
ものであってもよ0゜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って、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、miの方向が中心軸に対しておよそ120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m雑に対しておよそ±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ったりと収められる。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、従来技術の孔開は装置及び技術によってプラ
グ内に適切な寸法を有する孔が開りられることにより、
ブッシングが形成される。ブッシングが形成された後に
、ブッ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120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。ブッ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、マトリックスといくらかの繊維とが
第一の複合材料と噛合って、ブッ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、繊組強化樹脂マトリックス
ブッシングであり、ブッシング内のai:mの方向はブ
ッシングの中心に対しておよそ120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って明らかとなろう
本説明に於ては、当業者は繊維強化樹脂マトリックス複
合材料の製造に関づる常識的な事柄を既に知っていると
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。ブッシング
が形成される際に用いられるm維どマトリックスとは、
第一の複合材11部品に於゛(用いられるものと同一で
あってもよいし又異なっていてもよい。繊維とマトリッ
クスどの相合せは、それが第一の複合材料と適合づる限
りいかようにも選択が可能である。連合性を決定する第
一の点は、マトリックスの硬化温度と、樹脂マトリック
スの第一の71〜リツクスに対する化学的適合性と、ブ
ッシング部品の物性、例えば熱膨張係数などである。
第一の複合材オ′31部品は、例えば引張り強さが34
0kq f/mm’ < 480KS I )であり、
縦弾性率が2.4X10’ tag f/l11m” 
<33X10’ PSI)であるような典型的な性質を
有する高強度グラファ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って形成され
た。それぞれの層は152nvxl 52mm(6in
x6 tn)の正方形に裁断され、それに2個の直径2
5.4mm(1i++)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。
既にマトリックスが充填されたグラファイト布が巻き取
られることによって、高強度グラフ1イト繊維強化樹脂
マトリッ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d3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) ニなル* テRCjられた。
このとき布の巻きつけ回数は36回であった。その後、
プラグが複合材料の積層月に於て既に間(ブられている
孔へ挿入され、その部品全体が163℃(325’F 
)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
12.7111m<0.5in)のドリルによってプラ
グに孔があけられることにより、第5図に示されている
ようなブッ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った、他の方法によってプラ
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。
複合材料のブッ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って準備され、
プラグの外径部分の周りに少なくとも一層の樹脂充jl
I繊維が巻きつりられる。このどき、巻きつけられるI
l雑の方向は第4図に示されている如くブッシングの中
心軸に対しておよそ90反と4にっている。この90度
の層によっ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、ブッ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。
本方法によって製造されたブッシングは、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
込みブッシング庖形成する場合に必要な作業工程の多く
は不必要となる。かかるブッシング付きの複合材料は、
ブッシングと複合材料との間に於て強いI幾械的固看を
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*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
ことは当業者にとって明らかであろう。
【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IIi紐を巻き取ることによ
って±451哀の方向性を有するプラグを準備しでいる
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J゛るl1ra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りるブッシングの
断面図である。 特許出願人 ユナイテッド・デクノロシース′。 コーホレイシコン 代 理 人 弁 理 士 明 石 昌 毅F/G、5

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)繊維強化樹脂マトリックスのブッシングを有する
    繊維強化樹脂マトリックス複合材料部品にして、前記ブ
    ッ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±2011Jiから±60度
    までの間にあるような、複合材料部品。
  2. (2)繊維強化樹脂マトリックスのブッシングを有する
    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は孔がプラグ内に開けられることに
    よってブッシングが形成される段階とを含んでおり、該
    ブッシングが前記ブッ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. (3)繊維強化樹脂マトリックス複合材料部品内に延在
    ターるブッシングを貫通する取付は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±201か
    ら±60度までの方向を有する繊維を有する繊維強化樹
    脂マトリックスブッシングを、ブッシングとして使用す
    るという点が改良点であるような、取付は方法。
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 true JPS602352A (ja) 1985-01-08
JPH0365786B2 JPH0365786B2 (ja) 1991-10-15

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