JPS6292834A - 繊維強化樹脂マトリツクス複合材料構造体及びその製造方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、繊維強化樹脂マトリックス複合材料に係り、
更に詳細には複合材料製のダイヤフラム構造体に係る。

従来の技術 被駆動機械を駆動すべくタービンエンジン、通常の内燃
機関、電気モータ、又は他の動力発生装置より被駆動機
械へエネルギを伝達するためには、一般に、何らかのカ
ップリング装置にて動力発生装置を被駆動機械に接続す
ることが必要である。

これらの装置は回転軸を介して動力を伝達し、その動力
出力は一般にトルクと呼ばれる。かかるパワーカップリ
ング装置は、その破壊により被駆動機械が停止するので
、重要な部材である。

発明か解決しようとする問題点 高馬力出力を有する動力発生装置（例えば１０００馬力
（’７４６ｋＷ）の電気モータ）が高速回転軸をｑする
被駆動機械（例えば遠心ポンプ）に連結される場合には
、両装置の軸ができるだけ互いに整合することが重要で
ある。両装置の軸が非整合状態あると、有害な振動レベ
ル、早期の軸受損傷、構造的損壊、過熱、過剰の騒音、
カップリング装置の高い摩耗速度及び破壊速度の如き多
数の問題が生じる。理論的には動力発生装置及び被駆動
機械の軸を完全に整合させることが可能であるが、実際
には測定装置、測定位置、有害な環境因子、使用中に於
ける熱膨張率の相違の如き種々の制限因子が存在する。

更に設計に於ては成る特定瓜の関節連結（軸線が互いに
交差した状態の連結）が必要とされる。高トルク及び高
速の用途のための軸の僅かな非整合を許すカップリング
装置が従来より存在するが、非整合の大きさは約０゜５
°又はそれ以下であり、これらのカップリング装置は金
属構造のものであり、従って非常に重い。

かかる従来のパワーカップリング装置の主要な限界は、
軸が約１０°までの大きい非整合状態にある場合には、
パワーカップリング装置の構造材料が広い温度範囲に亙
り高トルク及び高回転速度を許容しないということであ
る。かかるパワーカップリング装置はトルク伝達装置又
は駆動装置として作用しなければならず、また弾性変形
を許して軸の非整合を補償すべく撓み手段としても作用
しなければならない。

パワーカップリング装置は回転翼航空機、即ちヘリコプ
タに於て特に重要である。ヘリコプタに於て動力軸より
ヘリコプタのブレードへトルクを伝達するために使用さ
れるパワーカップリング装置ｕは一般にロータハブと呼
ばれている。従来のロータハブはＩＭ　ＨＥな金属機構
であった。かかる金属製のロータハブの欠点は重量、疲
労破壊、メンテナンスコストが非常に高いこと等を含ん
でいる。

当技術分野に於ては、航空機の金属製の部材を軽量且高
強度で耐疲労性に優れた複合材料製の構成要素に置換え
る研究が継続的に行われている。

複合拐料を利用したヘリコプタのジンバル型ロータハブ
の一例が米国特許第４，３２３，３３２号に開示されて
いる。

ヘリコプタのロータハブに於ける従来のローラ軸受及び
ボール軸受を排除することは、複合材料製のジンバル型
ロータハブに於て、ブレードのピッチ運動、フラッピン
グ運動、リードラグ運動を受入れるべく湾曲及び回転可
能な腹合材料をブレード及びハブに使用することによっ
て達成される。

ロータハブは遠心力に抗してブレードを拘束し、ブレー
ドよりヘリコプタの軸及び機体へ揚力を伝達する。ジン
バル型のロータハブに於ては、ロータハブは軸の中心線
の周りに傾動しなければならないので、軸よりロータブ
レードへトルクを伝達する傾動可能又は関節運動可能な
装置を設けることが必要である。かかるトルクドライブ
構造体は座屈を生じることなく軸よりヘリコプタのブレ
ードへ直接トルクを伝達するに十分なほど剛固でなけれ
ばならないが、トルク荷重を伝達しつつ水平より約１０
°まで上方へ傾動するよう十分に撓んだり湾曲したりし
得るものでなければならない。

トルクドライブ構造体の座屈は、それに作用するトルク
荷重に起因してトルクドライブ構造体に発生する一つの
波状又は一連の波状の変形として現われる。かかる座屈
は可撓性を有するトルクドライブ構造体に固有の現象で
あり、それがトルクドライブ構造体の耐疲労性及びトル
ク荷重容量の低下や動的不安定性に直接的に関係してい
るので好ましくない。ヘリコプタのハブ組立体への典型
的な動力出力は１０００馬力（７４６ｋＷ）以上である
。従来の金属材料は座屈や構造的破壊を生じることなく
トルクドライブの機能及び撓みの機能を同時に果すに必
要な特性を有してはいない。

発明の概要 従って当技術分野に於て必要とされているものは、従来
技術の上述の如き問題を解決する可撓性を有する複合材
料製のトルク伝達装置及びかかるトルク伝達装置を製造
する方法である。

特に回転翼航空機のハブに於てトルクドライブダイヤフ
ラムとして使用されるよう構成された繊維強化樹脂マト
リックス複合材料構造体が開示される。複合材料構造体
はリムを有する円形のダイヤフラムを含んでおり、前記
リムは取付装置を有しており、前記ダイヤフラムは少な
くとも一つの強化リングと中央取付装置とををしている
。複合材料構造体は樹脂マトリックスと、複合材料構造
体のダイヤフラムセクション及びリム及びリム取付装置
を形成すべく複数サーキットのパターンにて中央取付装
置に対し実質的に接線方向にワインディングされた強化
繊維と、複合材料構造体のリムを強化すべく実質的に周
方向にワインディングされた強化繊維と、ダイヤフラム
セクションの中心と同心のリングを形成すべく実質的に
円形にワインディングされた強化繊維とを含んでいる。

繊維は十分な張力が与えられた状態にてワインディング
され、構造体は十分な熱及び圧力が与えられた状態にて
成形されることにより硬化処理される。

構造体のダイヤフラムセクションはそれが温度変化によ
り誘発される応力に曝された場合にも実質的に一平面状
態を維持し、また構造体はトルク荷重が作用する条件下
に於ける座屈に抵抗する。

本発明の他の一つの局面には、リムとリム取付装置と強
化リングと中央取付装置とを有するダイヤフラムを含み
、特に回転翼航空機のハブに於てトルクドライブダイヤ
フラムとして使用されるよう構成された繊維強化樹脂マ
トリックス複合材料構造体を製造する方法であって、ダ
イヤフラムとリムとリム取付装置とを形成すべく複数サ
ーキットのパターンにて中央取付装置に対し実質的に接
線方向に熱硬化性樹脂にて含浸された繊維を十分な張力
が与えられた状態にてマンドレル上にワインディングす
る過程と、構造体のリムを強化すべく実質的に周方向に
樹脂にて含浸された強化繊維を十分な張力が与えられた
状態にてワインディングする過程であって、構造体を形
成すべく前記強化繊維の間に実質的に接線方向にワイン
ディングされる前記繊維が随意に介装される過程と、ダ
イヤフラムに同心に設けられた少なくとも一つの強化リ
ングを形成すべく樹脂にて含浸された強化繊維を実質的
に円形にワインディングする過程とを含む方法である。

上述の如く形成された構造体は次いで十分な熱及び圧力
を与えつつ成形することにより硬化処理される。構造体
のダイヤフラムセクションはそれが温度変化により誘発
される応力に曝された場合にも実質的に一平面状態を維
持し、また構造体はトルク荷重が作用する条件下に於け
る座屈に抵抗する。

本発明の他の一つの局面は、特に可撓性を有するトルク
ドライブカップリング装置（パワーカップリング装置）
として使用されるよう構成された繊維強化樹脂マトリッ
クス複合材料構造体である。

複合材料構造体は第一の実質的に平坦なダイヤフラム側
壁と第二の実質的に平坦なダイヤフラム側壁とを有する
中空ディスクを含んでおり、各ダイヤフラム側壁は中央
取付装置を宵しており、また各ダイヤフラム側壁はそれ
と同心の少なくとも一つの強化リングを有している。デ
ィスクは二つのダイヤフラム側壁を接続する周縁リムを
有している。複合材料構造体は樹脂マトリックスと、デ
ィスクを形成すべく複サーキットのパターンにて中央取
付装置に対し実質的に接線方向に十分な張力が与えられ
た状態にてワインディングされた繊維と、構造体の周縁
リムを強化すべく実質的に周方向に十分な張力が与えら
れた状態にてワインディングされた繊維と、ダイヤフラ
ム側壁にそれと同心に設けられた強化リングを形成すべ
く実質的に円形に十分な張力が与えられた状態にてワイ
ンディングされた繊維とを含んでいる。鞭！合材料構造
体はダイヤフラムセクションがそれが温度変化により誘
発される応力に曝された場合にも実質的に一平面状態を
維持し、また（１４造体がトルク荷重が作用する条件下
に於ける座屈に抵抗するよう、十分な熱及び圧力を与え
つつ成形することにより硬化処理される。

本発明の更に他の一つの局面は、特に可撓性を有するト
ルクドライブカップリング装置として使用されるよう構
成された繊維強化樹脂マトリックス複合材料構造体を製
造する方法である。この方法は、第一の実質的に平坦な
ダイヤフラム側壁と第二の実質的に平坦なダイヤフラム
側壁とを有するディスクであって、該ディスクは二つの
ダイヤフラム側壁を接続する周縁リムを有し、各ダイヤ
フラム側壁は中央取付装置ををするディスクを形成すべ
く、複数サーキットのパターンを用いて少なくとも一つ
の中央取付装置に対し実質的に接線方向に樹脂にて含浸
された繊維を十分な張力が与えられた状態にてマンドレ
ル上にワインディングする過程と、構造体のリムを強化
すべく実質的に周方向に樹脂にて含浸された強化繊維を
十分な張力が与えられた状態にてワインディングする過
程であって、複合材料構造体を形成すべく前記強化繊維
の間には実質的に接線方向にワインディングされる繊維
が随意に介装される過程と、樹脂にて含浸された繊維を
実質的に円形にワインディングすることにより各ダイヤ
フラム側壁に少なくとも一つの強化リングを形成する過
程であって、前記強化リングは各ダイヤフラム側壁にこ
れと同心に設けられ又は前記強化リングの間に前記接線
方向の繊維が随意に介装される過程とを含んでいる。

複合材料構造体は次いで十分な熱及び圧力を与えつつ成
形することにより硬化処理され、これによりディスクの
ダイヤフラム側壁がそれが温度変化により誘発される応
力に曝された場合にも実質的に一平面状態を維持し、ま
た構造体がトルク荷重が作用する条件下に於ける座屈に
抵抗する）を遺体が形成される。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

実施例 本発明のトルク伝達構造体を製造するために使用される
繊維は、複合材料構造体を製造するための繊維として当
技術分野に於て知られている繊維を含んでいる。かかる
繊維の例としては、ポリアラミド繊維、黒鉛繊維、ガラ
ス繊維、及びこれらの組合せがある。これらの繊維は一
般に約７００００〜５５００００　ｐｓｉ（約４９００
〜３８７００ｋｇ／１．１１２）、好ましくは約４００
０００ｐｓｌ（約２８０００ｋｇ／ａｎ’）の引張り強
さを有している。

本発明の実施に特に好ましい合成繊維は、アメリカ合衆
国プラウエア用、ウィルミントン所在のデュポン舎カン
バー−−（Ｄｕ　Ｐｏｎｔ　Ｃｏｍｐａｎｙ）により製
造されているＫｅｖｌａｒ　２９　（登録商標）なる商
品名のポリアラミド繊維である。このＫｅｖｌａｒ２つ
（登録商標）なる商品名のポリアラミド繊維は、約４０
００００ｐｓｌ（約２８０００ｋｇ／ｃｍ２）の引張り
強さを有し、９００００００　　ｐｓｉ　（６３０００
０ｋｇ　／　ａｎ２）の引張り弾性を有している。この
繊維は予め作成されたロービング（粗系）又はテープの
形態にて販売されている。テープは一般に約８本のロー
ビングを含んでいる。本発明のＲ４造体を強化するため
に使用されるテープは、典型的には約０．５〜１２ｉｎ
ｃｈ（１，２７〜３０．５ｃＬＩ＋）、より一層典型的
には約０．５〜６ｉｎｃｈ（１゜２７〜１５．２４ｃｍ
）の幅を有しているが、テープの幅は任意の通常の幅で
あってよい。構造体をワインディングされた繊維にて強
化するために使用されるテープの好ましい幅はその構造
体の大きさ次第であり、構造体の大きさに応じて異なる
。

テープの厚さは典型的には約０．０５０−０．００２ｉ
ｎｃｈ（１，２７〜０．０５ｍｍ）　、より一層典型的
には約０．　０１２〜０．　００６ｉｎｃｈ　（０，３
０〜０．　１５１１＋ａ＋）　、好ましくは約０．　０
０６１ｎｃｂ（０，１５１１＋ｍ）である。

樹脂にて予め含浸されたポリアラミド繊維テープを使用
することが好ましいが、樹脂にてＰめ含浸されていない
繊維のテープが使用され、処理中に繊維が樹脂にて含浸
されてもよい。

Ｋｅｖｌａｒ　　（登録商標）のポリアラミド繊維及び
樹脂マトリックスを含む本発明の構造体は、室温に於て
約１０００００００〜１２００００００　　ｐｓｉ　（
７０００００〜８４４０００ｋｇ／Ｊ）の繊維配向０°
方向の引張り弾性を有している。）ポリアラミド繊維及
び樹脂マトリックスよりなる本発明の構造体の樹脂に対
する繊維の比は約５５〜６５ｖｏ１％である。

本発明の実施に於ては黒鉛繊維が使用されてもよい。黒
鉛繊維は一般に約４０００００〜６０００００ｐｓ＋（
約２８０００〜４２０００　ｋｇ　／　ａｎ２）の引張
り強さを宵している。一般に使用される黒鉛繊維の直径
は約０．０００２５〜０．０００３０１ｎｃｈ　（０，
ＯＯ６Ｂ　〜０．　００７６ｆｆ１ｍ）の範囲である。

黒鉛繊維はポリアラミド繊維と同様一般に種々の幅にて
市販されているロービング又はテープの形態にて使用さ
れる。ロービングは一般に約１２０００本の繊維を含ん
でいる。熱硬化性樹脂にて予め含浸されたロービング又
は黒鉛繊維を使用することが好ましいが、樹脂にて予め
含浸されていない繊維を購入し、ワインディング工程前
にそのｍ　ＭＬを樹脂マトリックスにて含浸することが
行イ〕れてもよい。好ましい黒鉛繊維はアメリカ合衆国
ニューヨーク州、ニューヨーク所在のセラニーズ・ケミ
カル・カンパニー（Ｃｅｌａｎｅｓｅ　　ＣｈｅｒＢｉ
ｃａｌ　　Ｃｏｍｐａｎｙ）により製造されているＧｅ
ｔｊａｎ　　（登録商標）なる商品名の黒鉛繊維である
。

本発明の実施、に使用されてよい黒鉛繊維の他の幾つか
の例としては、アメリカ合衆国ニューヨーク州、ニュー
ヨーク所在のユニオン・カーバイド・コーポレイション
（Ｕ　ｎｏｏｎ　　Ｃａｒｂｉｄｃ　　Ｃｏｒｐｏｒａ
ｔｉｏｎ）より販売されているＴ−３００（登録商（票
〕なる商品名の黒鉛繊維や、アメリカ合衆国プラウエア
用、ウィルミン！・ン所在のバーキュリーズ・インコー
ホレイテッド（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ　、　　Ｉ　ｎｃ、　
　）より販売されているＡＳ〜４（登録商標）なる商品
名の黒鉛繊維がある。黒鉛繊維のロービングやテープは
通常約０．　０１２ｉｎｃｈ　（０，３０ｍｍ）の厚さ
を有しているが、０．００６ｉｎｃｈ（０，１５２ａ＋
ｍ）の如き厚さのロービングやテープも販売されている
。黒鉛繊維と樹脂マトリックスとよりなり硬化処理され
た複合材料は約５０〜６５ｖｏ１９６の繊維を含んでい
なければならない。黒鉛繊維及び樹脂マトリックスを含
む本発明の構造体は、室温に於て約１８００００００〜
２５００００００　　ｐｓｉ　（約１２７００００〜１
７６００００ｋｇ／ａｌ１２）の繊￥ＩＬ配向Ｏ０方向
の引張り弾性を有している。

また本発明の実施に於てはガラス繊維が使用されてもよ
い。好ましいガラス繊維はエポキシ樹脂にて予め含浸さ
れた形態又はエポキシ樹脂にて予め含浸されていない形
態にて市販されているＳタイプ又はＥタイプのガラス繊
維である。樹脂にて予め含浸されたガラス繊維は、幅が
例えば約０゜１〜１．０目＋ｃｈ（２，５４〜２５．４
ｍｍ）であり、厚さが例えば０．０６〜０．０１２５ｉ
ｎｃｈ（１゜５２〜０．３１ａ＋ｍ）である繊維ロービ
ングやテープの形態にて市販されている。ロービングや
テープの厚さ及び幅は複合材料構造体の大きさ及び繊維
体積率に関連している。ガラス繊維及び樹脂マトリック
スにて形成された本発明の構造体は、約４５〜６０ｖｏ
１％の繊維体積率を付している。ガラス繊維及び樹脂マ
トリックスを含む本発明の構造体は、室ｌＨに於て約５
００００００〜７００００００ｐｓｉ（約３５００００
〜４９００００ｋｇ／１２）の繊維配向Ｏ°方尚の引張
り弾性を宵している。

樹脂マトリックスは合成繊維を接合し得る熱硬化性樹脂
又は熱可塑性樹脂であってよい。また樹脂は有機系及び
無機系の何れであってもよい。本発明の実施に使用され
てよい樹脂の典型的な例はエポキシ樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリイミド樹脂、及び他の高温度にて橋架は結合
されたポリマーである。特に好ましい樹脂はアメリカ合
衆国ニューヨ−シー州、ウニイン所在のアメリカン番シ
アナミド・カンパニー（Ａ　ｍｅｒｉｃａｎ　　Ｃｙａ
ｎａｍｌｄ　　Ｃｏ、）より販売されているアメリカン
・シアナミド・エポキシ樹脂Ｎｏ、１８０６である。こ
の樹脂は歪容量の高い樹脂である。市販の樹脂の他の例
としては、バーキュリーズ・インコーボレイテソドによ
り製造されているエポキシ樹脂Ｎｏ、３５１−０１−　
Ｂ　、アメリカン・シアナミド拳カンパニーにより製造
されているエポキシ樹脂Ｎｏ、５１４３及びエポキシ樹
脂Ｎｏ、１８０６、ニー・ニス・ポリイミド・カンパニ
ー（Ｕ、　　Ｓ、　　Ｐｏｌｙｆｍｌｄａ　　Ｃｏ、）
により製造されているポリイミド樹脂Ｎｏ、Ｅ−７１７
８、ニー−ニス・プロラム・コーポレイション（Ｕ　、
　　Ｓ　、　　Ｐ　ｒｏｌａｍ　　　Ｃｏｒｐｏｒａｔ
ｉｏｎ）により製造されている樹脂Ｎｏ、Ｅ−’７４６
がある。

前述の如くテープやロービングは樹脂にて予め含浸され
た状態にて使用されてよく、またテープやロービングは
例えばワインディング前に樹脂溶液のリザー／く中にテ
ープを通す等の如き当技術分野に於て公知の方法により
ワインディング工程中に樹脂にて含浸されてもよい。繊
維を樹脂にて含浸させる他の一つの方法は、樹脂が鋳型
内に射出され、これにより繊維構造体中に充填される樹
脂トランスファー成形法である。本発明の実施に於ては
、樹脂にて予め含浸されたテープやロービングを使用す
ることが好ましい。

本発明のトルクドライブ構造体はマンドレル及び市販の
自動フィラメントワインディング装置を用いて製造され
る。マンドレルはシリコンゴムのアウタ被覆と、取り外
し可能な１（数個の金属セクションよりなるインナ支（
ｊｊリングとを含んでいる。

マンドレルはワインディング装置−にの取（”ｆ貝肉に
配置され、マンドレルを繊維テープやロービングにて在
付けて十分な繊維配向を有する十分な厚さの繊維層やブ
ライを形成すべく、予めプログラムされたワインディン
グパターンが使用される。実質的に゛ト径方向の配向を
有する繊維の対称的で適合化された層を形成する多くの
ワインディングパターンが本発明の実施に使用されてよ
いが、１．１サーキツトの前進ワインディングパターン
を使用することが好ましい。第４図はトルクドライブ構
造体のための基本的な１１サーキツトのワインディング
パターンを示している。各テープ５５の間の角度は約３
３．２３０８°である。１１のサーキットが完成された
後には、パターンが自動的に約５．５３８５″前進され
る。全部で６５のサーキフトがワインディングされると
、パターンが完成し、繊維の構造層がマンドレル５０上
にワインディングされた状態になる。テープやロービン
グ５５は複合材料構造体に設けられた中央孔に対し実質
的に接線方向にマンドレル５０Ｌにワインディングされ
る。

フィラメントワインディングされた樹脂にて予め含浸さ
れた繊維と樹脂マトリックスとを含む複合材料構造体は
、高動力、高角速度、軸の非整合又は軸の関節連結、及
び傾動の用途のためのトルクドライブ装置又はパワーカ
ップリング装置として使用されるに適した強度を有して
いる。典型的にはロータハブのためのトルクドライブ装
置やパワーカップリング装置は、リムを有する少なくと
も一つの実質的に平坦なダイヤフラムと、中央取（＝１
装置と、リム取付装置とを含んでいる。複合材料構造体
は、繊維の配向がその周縁部に於ては実質的に半径方向
であり、中央孔に対し接線方向をなすよう、マンドレル
上に樹脂にて含浸された繊維を半径方向にワインディン
グすることにより強化されている。平坦なダイヤフラム
セクションを有し繊維かワインディングされた複合材料
構造体に於ける一つの問題は、ダイヤフラムセクション
が所望の一平面状、角より湾曲して逸れる傾向があると
いうことである。この問題は合成繊維と樹脂との間の熱
膨張係数か相違していることに起因する。上述の如き構
造体に於ける他の一つの問題は、構造体がトルク荷重が
作用する条件下に於て座屈することである。かかる座屈
は構造体の耐疲労性及びトルク荷重伝達容量を低下させ
、しかも動的不安定性の原因となることが知られている
。

特に繊維が一方向に配向された複合材料は二つの主要な
熱膨張係数、即ち繊維が延在する方向の長手方向の熱膨
張係数ＣＩ、及び繊維を横切る横断方向の熱膨張係Ｍｅ
ｔを何している。マトリックスが樹脂である複合材料に
於ては、樹脂マトリックスの熱膨張係数よりも小さい熱
膨張係数をｑする繊維が樹脂マトリックスに対し機械的
拘束を与えるので、長手方向の熱膨張係数０１は一般に
横断方向の熱膨張係数Ｃｔよりも遥かに小さい。

フィラメントワインディングにより強化されたダイヤフ
ラムをＨするトルクドライブ構造体に於ては、ｌ’ｌ　
Ｉｌｌがワインディングされた複合材料部分に於ける繊
維の交差角度はダイヤフラムセクションの中心領域より
外周領域まで大きく変化している。繊維の交差角度は中
心領域に於て高く、リム領域に於ける実質的に半径方向
にまで変化している。従ってダイヤフラムセクションの
中心領域に於ては、熱膨張は主として低熱膨張係数を有
する繊維により決定されるのに対し、リム領域に於ては
熱膨張、特に接線方向の熱膨張は主として高熱膨張係数
を有する樹脂マトリックスにより決定される。

従って構造体が成る踵の温度変化を受けると、ダイヤフ
ラムの中心領域は外周領域、即ちリム領域よりも遥かに
小さい割合にて膨張若しくは収縮する。繊維がワインデ
ィングされたかかる複合材料構造体は、それが高温度に
於ける硬化処理後に周囲温度に冷却されると、各部分が
不均一に収縮する。更に複合材料構造体は使用中に環境
の温度変化に曝され、これにより上述の問題が拡大され
る。外周領域、即ちリム領域は繊維の交差角度の相違に
起因してダイヤフラムの中心領域よりも遥かに高い割合
にて収縮する。従ってダイヤフラムセクションの中心領
域は圧縮状態にもたらされ、その結果所望の一平面状態
より湾曲せしめられる。

かかる現象は繊維がワインディングされた複合材料製の
ダイヤフラムに於ける一つの典型的な現象である。従っ
て複合材料構造体の熱歪特性がバランスするよう複合材
料構造体の繊維配向を適合化させることが望ましい。

トルクドライブ装置やパワーカップリング装置として使
用される繊維がワインディングされた構造体は、トルク
を伝達することに加えて撓み手段として作用しなければ
ならないので、構造体の湾曲変形を排除し又は最小限に
抑えることが重要である。湾曲変形は以下の如き幾つか
の理由から好ましくない。まず第一に、成る構造体のト
ルク伝達容量は大きくその構造体の剛性に依存している
。

湾曲変形を呈する構造体は小さい捩り剛性しか有してい
ない。第二に、湾曲変形の激しさは温度の関数である。

ヘリコプタのトルクドライブ装置やパワーカップリング
装置は一般に一６５〜１５０°［以上（−５３，９〜１
１０℃以上）の温度変化を受け、かかる温度変化により
トルクドライブ装置等の捩り剛性が変動せしめられる。

更にダイヤフラムセクションの湾曲変形により傾動モー
ド時に非線形のばね特性が発生される。トルクドライブ
装置やパワーカップリング装置が所定の位置に締結固定
されている場合には、かかる湾曲変形はダイヤフラムセ
クションを非常に非線形的な態様にてスナップ式に湾曲
変形させる。このことにより構造的疲労が加速され、ま
たその後破壊が惹起される。またかかる挙動はそれが制
御特性に悪影響を及ぼすので、ヘリコプタのロータに於
ては許容され得ないものである。

トルクドライブ構造体の座屈は、湾曲変形に起因するだ
けでなく、トルクドライブ構造体の撓みが可能であるよ
うある程度の捩り剛性が犠牲にされたフィラメントワイ
ンディングされた可撓性トルクドライブ構造体の固有の
構造にも起因するものと考えられる。可撓性トルクドラ
イブ構造体に於ける座屈は、構造体の中心より半径方向
外方ヘスボーク状に発生する一つ又は一連の波状の変形
として観察される。

湾曲変形の現象を排除すべく、本発明のトルクドライブ
構造体に於てはリムが強化されている。

リムの強化は繊維の完全な層又はプライかワインディン
グされるまで繊維（テープ又はロービング）を係数サー
キットのパターンにて周方向にワインディングすること
により行われる。複合材料構造体の熱特性をバランスさ
せるべく、リムの強化に対しては、非常に小さい又は負
の熱膨張係数０１を有するポリアラミド繊維や黒鉛繊維
の如き繊維を使用することが好ましい。リムの強化は構
造体の最初の層がマンドレル上に巻付けられる前に、又
は最初の層が巻付けられた後に行われてよい。

リム部を強化すべく周方向に配向された繊維か第３図、
第５図、及び第６図に示されている。第５図は、周方向
の強化層を形成すべく、マンドレル５０のリム部が１２
０°より幾分か小さい角度にて繰返し繊維テープ６０に
て巻付けられる３サーキットの表裏繰返しパターンを示
している。また第６図は、周方向の強化層を形成すべく
、マンドレル５０のリム部が９０°より幾分か小さい角
度にて繰返し繊維テープ６５にて巻付けられる４サーキ
ツトの表裏繰返しパターンを示している。随意に巻付け
られる強化繊維が第７図に示されており、強化繊維７０
は中央孔とリム部との間にて半径方向に対し成る角度に
て又は半径に沿ってマンドレル５０の周りに巻付けられ
ており、第７図に於て繊維テープ５５及び６５が比較の
目的で図示されている。

強化リングにてトルクドライブ構造体のダイヤフラムセ
クションを強化する目的は、ダイヤフラムセクションの
撓み剛性の増大を低減しつつ捩り剛性を増大させること
である。このことは、可撓性トルクドライブ構造体が適
正に作動するようにするためには、撓み剛性が増大する
ことなく捩り剛性が増大される必要があるので重要であ
る。強化リングは第１１図に示されている如く特殊なマ
ンドレル上に独立にワインディングされてもよく、また
ダイヤフラムセクション内にワインディングにより組込
まれてもよい。また第１０Ａ図、第１ＯＢ図、第１ＯＣ
図に示されている如く、強化リングはダイヤフラムセク
ションの上面又は下面に固定されてよく、またトルクド
ライブ構造体のダイヤフラムセクション内にワインディ
ングにより埋装されてもよい。更に強化リングはダイヤ
フラムセクションの上面及び下面上、上面上、及びダイ
ヤフラムに埋装された状態の如き任意の組合せにて適用
されてよい、 強化リングは比較的幅の狭いテープ又はロービングを使
用してフィラメントワインディングにより形成される。

この場合テープ又はロービングの幅は典型的には約０．
　０５〜１ｌｎｃｈ（１，３〜２５ｍｍ）、より一層典
型的には約０．０５〜０．５１ｎｃｌ＋　（１、３〜２
５ｍｍ）である。またテープ又はロービングの厚さは約
０．００３〜０．０１２１ｎｃｈ　（０，０７６〜０．
　３　Ｃ１＋ａ）であり、典型的には約０．００６〜０
．０１２１ｎｃｈ（０，１５〜０゜３０１１Ｉ１１）で
ある。強化リングをワインディングにより形成するため
に使用される繊維は、ダイヤフラムセクション及び強化
リムセクションのワインディングに使用される前述の繊
維と同一の繊維を含んでいる。ダイヤフラムセクション
を強化してその捩り剛性を改善するために少なくとも一
つの強化リングが使用されるが、典型的にはそれ以上の
数のリングが使用される。リングの直径及び幅は、トル
クドライブ構造体内の特定の点に於ける応力集中に応じ
て変化されてよい。更にリングの厚さもトルクドライブ
構造体の中心より成る距離の特定の点に於ける応力集中
に応じて変化されてよい。強化リングは好ましい実施例
に於てはトルクドライブ構造体と共に硬化処理されるが
、トルクドライブ構造体とは独立に強化リングに対し硬
化処理を行い、しかる後その強化リングを接着等により
硬化したトルクドライブ構造体に取付けることが行われ
てもよい。

前述の如く、第９図、第１０Ａ図、第１０Ｂ図、及び第
１０Ｃ図は強化リングを存する本発明のトルクドライブ
構造体の種々の実施例を示している。

強化リングの断面は成る特定の点に於ける応力集中に応
じて種々の形状を有していてよい。種々の形状はリング
がワインディングにより形成される際のロービングの幅
を変化させることによりｉｑられる。例えば長方形、正
方形、三角形、又は円形の断面が形成されてよい。強化
リングは第１１図に示されている如〈従来のフィラメン
トワインディング装置を用いてマンドレル上に十分な引
張り状態にてワインディングされる。またリングはトル
クドライブ構造体のワインディングに使用されるマンド
レル上に直接ワインディングされてもよい。リングは円
形であることが好ましいが、例えば楕円形、三角形、正
方形、長方形の如き他の断面形状を有していてよい。

本発明の湾曲変形しない耐座屈性を有する構造体を製造
すべく十分な引張り状態にて繊維をワインディングする
ことが重要である。典型的にはワ、インディングの際の
張力は約１０００〜１００００　　ｐｓｉ　（７０〜７
００ｋｇ／ａｎ２）であり、好ましくは約５０００　　
ｐｓｉ　（３５０ｋｇ／ｉ）である。

本発明の湾曲変形しない構造体を製造するためには、繊
ｉ１をそれに十分な張力を与えてワインディングするこ
とが重要である。典型的にはワインディングの張力は約
１０００〜１００００ｐｓｌ（７０〜７００　ｋｇ／　
［＋１１２）　、好ましくは約５０００ｐｓ！　（３５
０ｋｇ／ａｎ２）　テある。

任意の成る特定のトルクドライブ構造体中に含まれるＢ
４　ａ　ｌｉの敗、リム強化層の数、及び強化リングの
数及び大きさは、その構造体の大きさ、負荷、角速度、
傾動時の傾動角度次第である。一つ以１−の構造層が設
けられ、少なくとも一つのリム強化層が設けられ、少な
くとも一つの強化リングが設置ノられることが好ましい
。リム強化層及び構造層及び強化リングは任意の順序又
は組合せにてワインディングにより形成されてよい。成
る特定の実施例に於ては、第３図に示されている如く、
リム強化層１０の間に構造層１２が介装されてよい。ワ
インディングが完了した後には、第３図に示されている
如く、複合飼料構造体をそれを装着し得るよう強化すぺ
＜、複合材料構造体の外表面に対１７追加の織物強化層
１１が適用されてもよい。

織物は典型的には織られたガラス謙惟Ｋｃｖｌａｒ（登
録商標）又は黒鉛繊維であってよい。好ましい織物は織
られたＫｃｖｌａｒ　　（登録商標）４９よりなり約０
．０１２ｉｎｃｈ（０，３Ｏｎ＋＋ｎ）の厚さを有する
織布である。織物は樹脂にて予め含浸されていることが
好ましいが、織物は繊維について上述した如く処理中に
樹脂にて含浸されてもよい。

樹脂マトリックスにて含浸された繊維が巻付けられた複
数個のセグメントに分割されたマンドレルは、樹脂マト
リックスを硬化させ構造体に所望の形状をイ」与するに
十分な時間に亙り十分な熱及び圧力が与えられた状態に
て成形機内にて硬化処理される。構造体がヘリコプタの
ハブのトルクドライブ装置として使用される場合には、
装着用のフランジが残存するよう、構造体の背部はリム
装む装置を形成すべく冷却時に随意に切取られる。

構造体がパワーカップリング装置として使用される場合
には、フランジを形成すべく構造体の背部を切取ること
は行われず、構造体の両側部は互いに同様又は同一であ
る。複数個のセグメントに分υｊされた金属マンドレル
は分解され、取り外され、ゴムカバーが引浅かれる。次
いで構造体は中央ハブやハブの如き中央取付装置の周り
若しくはリムのフランジの周り又は構造体の任意の部位
にて締結要素等を受入れるための孔が穿孔される。この
場合穿孔とはドリル穿孔、パンチング、焼き抜き等の如
き任意の材料除去法を意味する。更に孔はマンドレルの
表面に突起を設け、該突起を迂回して繊維を配向するこ
とにより形成されてもよい。

典型的には複合飼料構造体に採用される硬化サイクルは
、温度か３５０°ｌ”（１７７℃）まで１分間当り約２
下（１’Ｃ）にて段階的に昇温される段階型のサイクル
である。次いで構造体は約２時間に亙り３５０下（１７
７°Ｃ）に維持され、しかる後１分間当り２下（１°Ｃ
）の冷却速度にて室温にまで冷却される。また約２５０
下（１２１°Ｃ）の温度にて硬化処理を行うことが行わ
れてもよい。硬化サイクル中に構造体に対し与えられる
圧力は、典型的には約５０〜３００　　ｐｓｉ　（３，
５〜２１ｋｇ／ｉ）、好ましくは約７５　　ｐｓｉ　（
５，３ｋｇ／ｃｍ２）である。本発明の腹合材料構造体
の硬化処理及び成形を行うために使用されてよい成形機
は、当技術分野に於て公知の加熱及び加圧式の成形機の
代表的なものであり、構造体の表面形状に対応する形状
の加熱されたキャビティと、圧力を与えるための手段と
を含んでいる。

成形された構造体の冷却後の繊維体積率は約５５〜６５
％である。

繊維がワインディングされ成形された）１４遺体の厚さ
の分布は、実質的にその構造体全体に亙り許容し得る均
一な応力を与えるに十分なものである。

典型的には構造体の厚さは中央取付装置の近傍に於て最
も大きく、ダイヤフラムに於ては小さく、リム部に於て
は大きい。

ヘリコプタのハブ組立体に使用される本発明のトルクド
ライブ構造体の一つの実施例が第１図に示されている。

この構造体はリム２と内方へ湾曲したフランジ３とを有
するダイヤフラムセクション８を含んでいる。またこの
構造体は軸を受入れるための中央孔４と、制御ロッドを
受入れるための孔６と、＋１４造体を軸に取付けるだめ
の孔５とを有している。更に構造体はそのフランジ３に
取トｊ用の孔７を有しており、ダイヤフラムセクション
には強化リング１５が取付けられている。

構造層１２はリム強化層１０及び織物強化層１１と共に
図示されている。強化リング１５及び１６がダイヤフラ
ムセクション８の上面及び下面に取付けられた状態にて
図示されている。

ヘリコプタの如き回転翼航空機のロータに於てトルクド
ライブダイヤフラムとして上述の構造体を使用すること
が第２Ａ図及び第２Ｂ図に示されている。ロータ軸２４
がトルクドライブダイヤフラム２１に接続され、これを
駆動するようになっている。トルクドライブダイヤフラ
ム２］はクランプ３０によりロータブレード２２に接続
されている。ロータブレード２２はそれと一体に形成さ
れた撓み梁３１及びトルクチューブ２９を有している。

ブレードのピッチはピッチアーム３３に作用してトルク
チューブ２９を回動させるブツシュロッド３２により制
御される。撓み梁３１はロータの通常の作動中に捩られ
てブレー　ドがピッチを変更することを訂ず。またジン
バル軸受２３が設けられており、該ジンバル軸受はブレ
ード２２が種々のピッチ角に設定される際にロータハブ
２５がロータ軸２４の周りに傾動することを許す。カバ
ー２７がロータを保護１７空気力学的輪郭を与えている
。第２Ａ図及び第２Ｂ図より、トルクドライブダイヤフ
ラム２１はロータ軸２４をブレード２２に接続し、これ
によりブレードへトルクを伝達するよう（こなっている
の（こ文−ｊし、ロータハブ２５及びジンバル軸受２３
は遠心力よりブレードを拘束し、またハブか傾動するこ
とを可能にしていることが理解されよう。ロータハブ２
５か傾動する際には、トルクドライブダイヤフラム２１
ち傾動しなければならない。傾動ストッパ２６が傾動の
最大角度を制御するようになっている。ｌ・ルクドライ
ブダイヤフラム２１には強化リング３６．３７．３８が
装着されている。

パワーカップリング装置（例えば非駆動機械の軸を駆動
させるトランスミッションの出力軸や、遠心ポンプを駆
動する電気モー−夕の出力軸）として使用される本発明
の他の一つの実施例が第８図及び第９図に図示されてい
る。

第８図及び第９図に示された構造体４０は、第一の実質
的に平坦な側壁４１とこれに平行な第二の実質的に平坦
な側壁４２とを有する中空ディスクを含んでいる。一体
的なリム４３が平坦な側壁４１を平坦な側壁４２と接続
している。側壁４１は第一の軸を受入れるための中央孔
４３ａを存している。他方側壁４２は第二の軸を受入れ
るための中央孔４４を有している。側壁４１はハブセク
ション４６よりリム４３まで延在する実質的に平坦なダ
イヤフラムセクション４５をＨしている。

同様に側壁４２はハブセクション４８よりリム４３まで
延在するダイヤフラムセクション４７を有している。ハ
ブセクション４６及び４８は取付用の孔４つを有してい
てよい。実質的に平坦な側壁４１には強化リング５２が
取付けられており、実質的に平坦な側壁４２には強化リ
ング５３が取付けられている。

構造体４０は円筒形又はテーバ状をなすよう長手方向に
延在するリム４３を有していてもよい。

このことはマンドレルの形状を変えることにより達成さ
れる。

構造体のリムセクンヨンに於て強化繊維の間に接線方向
にワインディングされた繊維を介装させることが第３図
に示されている。構造層１２の間にはリム強化層１０が
介装されている。第３図に於ては、随意の織物強化層］
］も図示されている。

第１０Ａ図は内面に強化リング３６ａ及び３８ａが取付
けられたダイヤフラムセクション８を示しており、第１
０Ｃ図はダイヤフラムセクション８の下面及び上面に取
イ４けられた強化リング３６ａ及び３８ａを示している
。第１０Ｂ図はダイヤフラムセクション８に埋設された
強化リング３６ａ及び３８ａを示している。強化リング
９８をワインディングするためのフィラメントワインデ
ィングスプール８０が第１１図に示されている。スプー
ル８０は回転可能な輔８６と、第一の分解可能な側片８
８と、第二の分解可能な側片９０と、インナ部材９４と
を含んでいる。スプール８０はリング９８を取外すべく
分解され得るようになっている。

本発明のトルクドライブ構造体は締結要素や制御ロンド
等を受入れるための孔を含んでいてよい。

これらの孔は穿孔、パンチング、焼き抜きの如き従来の
方法により形成されてよい。またこれらの孔はマンドレ
ルの表面に突起を設け、該突起の周りに繊維を巻付け、
これにより繊維が充填されていない領域を形成すること
により形成されてもよい。

本発明のトルクドライブ構造体は一般に、高速且高トル
クの回転軸を第二の回転軸、部材、又は組立体に連結し
、第二の回転軸等を回転させる目的で使用される。一方
の軸は他方の軸や組立体の長手方向の中心軸線に対し約
１０°までの角度にて交差する長手方向の中心軸線を有
していてよい。

トルクドライブ構造体は、それがヘリコプタのロータ組
立体に於てトルクドライブ装置としてではなくパワーカ
ップリング装置として使用される場合には、正面側及び
背面側の両側壁に於て軸を受けるよう構成される。トル
クドライブ構造体の製造方法は、フランジを形成すべく
背部が切取られることが行われず、軸を受けるだめの中
央孔を宵するパフセクションを形成すべく強化繊維がワ
インディングされ樹脂マトリックスが硬化処理される点
を除き、パワーカップリング構造体について上述した製
造方法と同様である。トルクドライブ（１Ｍ造体はそれ
が可撓性を有するトルクドライブ装置として機能するよ
う両側壁に於て軸に取付けられ、両側壁はハブセクショ
ン及び貫通孔を有している。

例 ヘリコプタの複合材料製ハブに使用される１／６スケー
ルの繊維強化トルクドライブ構造体が、Ｋｃｖ！ａｒ　
２９　（登録商標）なる商品名のポリアラミド繊維をマ
ンドレルの周りにワインディングすることにより製造さ
れた。マンドレルは複数個のセグメントに分割された分
解可能なインナ金属リングと、シリコンゴム製のアウタ
被覆とよりなっていた。

ます幅０．５５ｉｎｃｂ（１，４ｃｍ）のＫｅｖｌａｒ
　２９（登録商標）なる商品名のロービングの一つの層
がリム強化層を形成すべく７サーキツトの表裏繰返しパ
ターンにてマンドレルのリムの周りにワインディングさ
れた。次いで複合材料製ハブを形成すべく単一層のテー
プが１１サーキツトのパターンにてマンドレルの周りに
ワインディングされた。テープはＫｅｖｌａｒ　２９　
（登録商標）なる商品名のポリアラミド繊維よりなり約
０．　００６１ｎｃｂ（０，１５ｍｍ）の厚さを宵する
テープであった。

テープは約０．　５ｉｎｃｈ　（１２，７ｍｍ）の幅を
宵し、９本の繊維ロービングよりなっていた。テープは
高歪容量を有するアメリカン・シアナミド・エポキシ樹
脂マトリックス（実験用）Ｎｏ、１８０６にて含浸され
ており、アメリカン・シアナミド・カンパニーより購入
されたものであった。ワインディング中の繊維の張力は
約５０００　　ｐｓｉ（３５０ｋｇ　／　１１１１２）
に設定された。繊維強化リングはアメリカ合衆国、コネ
チカット州、ストランドフォード所在のシコルスキー・
エアクラフト（５ｉｋｏｒｓｋｙ　ＡｉｒｃｒａｒＬ）
により製造されたものであった。強化リングの直径は７
．　７５　Ｉｎｃｈ　（１９，７ｃｍ）及び５゜２５１
ｎｃｈ　（１Ｂ、３　ｃｍ）であった。繊維はアメリカ
ン・シアナミド・カンパニーにより製造されたＮｏ、５
２２５樹脂マトリツクスにて予め含浸された黒煙繊維ロ
ービングでった。ロービングの幅は０．０５５ｉｎｃｈ
（１，４ｍｍ）であり、厚さは０゜００６ｉｎｃｈ　（
０，１５ａｕａ）であった。リングの幅は０．２５１ｎ
ｃｈ（６，４ｍｍ）であり、厚さは０゜０５５１ｎｃｈ
　（１、４ｆｆ１ｍ）であった。リングはアメリカン・
シアナミド・カンパニーより販売されているＦＭ３００
接着剤を用いて接着後に硬化させることにより慢合材料
構造体内に組込まれた。次いでＫｃｖｌａｒ　２９　（
登録商標）のポリアラミド繊維よりなる織布がリムセク
ションの周りに巻付けられた。織物は上述の樹脂マトリ
ックスと同一の樹脂マトリックスにて予め含浸されてい
た。織物の厚さは０．００９ｉｎｃｈ（０，２２８ｍｍ
）であった。マンドレル及び繊維がワインディングされ
た構造体は成形機内に配置され、構造体はｌｌ！ｉ度が
約３５０下（１７７°Ｃ）まで１分間当り約２°Ｆ（１
’Ｃ）にて段階的に昇温され、３５０下（１７７°Ｃ）
に約２時間維持され、１分間当り約２°Ｆ（１℃）の冷
却速度にて室温にまで低下される段階型の温度サイクル
にて約７５　　ｐｓｉ　（５，３ｋｇ／Ｊ）の圧力を与
えつつ成形を行うことにより硬化処理された。次いで構
造体は締結要素を受入れ得るよう中央ハブ及びフランジ
の周りにて穿孔された。フランジを形成すべく構造体の
背部が切取られ、マンドレル及びカバーが除去された。

かくして得られた構造体の半径は５．０８ｉｎｃｈ（１
２，９ｃａ＋）であり、中央孔の内径は１．０５ｉｎｃ
ｈ（２，６６ｃｍ）であった。また構造体のハブに於け
る厚さは約０゜１５ｉｎｃｈ　（３，８１＋ｎｍ）であ
り、リム部に於ける厚さは０．　０１２ｉｎｃｈ　（０
，３０ｍｍ）であった。

（１４造体の深さは約０．８０ｉｎｃｈ（２，０３ｃｍ
）であった。

、次いで上述の如く形成された複合材料構造体を１／６
スケールのヘリコプタ用ハブ組立体の試験装置に装着し
、８°まての角度にて約２１００００００回転に亙り約
１５００ｒｐｍの回転速度にて回転させたところ、構造
的破壊は生しなかった。

また構造体の湾曲変形も座屈も観察されなかった。

本発明の複合材料製のトルクドライブ構造体によれば、
高トルク及び高回転速度にて動力を供給する回転駆動軸
を第二の被駆動軸又は組立体に連結する手段あって、両
方の軸又は軸と組立体の長手方向の中心軸線が互いに他
に対し約１０’までの角度にて交差されてよい手段か得
られる。本発明のトルクドライブ構造体はワインディン
グされた合成繊維と樹脂マトリックスとよりなっている
。

典型的に採用される複角度のワインディングパターンに
よれば、構造体の周縁部に於ける繊維の配向方向が主と
して半径方向になる。典型的な用途に於て複合材料構造
体が曝される変化する温度により、エポキシマトリック
スの影響力が接線方向に於て大きいリム部に於て、種々
の熱膨張率が生じる。このことにより正常時には平坦な
ダイヤフラムがそれが拘束されていない場合には凹状又
は凸状になる湾曲変形現象か生じる。またダイヤフラム
はそれが拘束されている場合には座屈、非線形のばね特
性を生じ、また早期の破壊を生じる。

本発明によれば、リム部又は複合材料構造体全体に亙り
実質的に接線方向に配向された強化繊維を組込むことに
より、湾曲変形現象が排除され、これにより高トルク且
高回転速度の可撓性を有する１−ルクドライブ装置とし
て使用され得る熱的に安定な構造体を製造することがで
きる。

更に可撓性トルクドライブ構造体は可撓性を有している
ことが必要とされるので、高いトルク荷重が作用する条
件下に於ては構造体に座屈が生じることがあるが、フィ
ラメントワインディングされた繊維強化リングをトルク
ドライブ構造体に組込むことにより、座屈が排除され又
は実質的に低減され、これにより使用寿命、耐疲労性、
動的安定性が改善される。

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他の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図は繊維がワインディングされたトルク伝達構造体
の本発明による一つの好ましい実鴇例を示す斜視図であ
る。 第２Ａ図は本発明のトルクドライブ構造体が組込まれた
ヘリコプタの典型的な複合材＄４製のロータハブ組立体
をその一部を破断して示す平面図である。 第２Ｂ図は第２Ａ図に示されたロータハブ組立体をその
一部を破断して示す正面図である。 第３図は本発明による繊維がワインディングされたトル
ク伝達構造体を示す拡大部分断面図である。 第４図は本発明による繊維がワインディングされたトル
ク伝達構造体のための一つの典型的なワインディングパ
ターンを示す解図である。 第５図はリムを強化するための随意の３サーキツトのワ
インディングパターンを示す解図である。 第６図はリムを強化するための随意の４サーキントのワ
インディングパターンを示す解図である。 第７図は本発明による複合材料構造体のための随行のＩ
ｆｆ　１１４強化パターンを示す解図である。 第８図は本発明によるトルクドライブ構造体が採用され
たカップリング装置を示し、ている。 第９図は第８図の線９−９に沿うカップリング装置の断
面図である。 第１０Ａ図、第１０Ｂ図、第１０Ｃ図は本発明のトルク
ドライブ構造体に使用された強化リングを弘している。 第１１図は本発明に於ける強化リングをワインディング
するために使用されてよいマンドレルを示している。 １・・・ハブＮ■立体、２・・・リム、３・・・フラン
ジ、４、・・中央孔、５〜７・・・孔、８・・ダイヤフ
ラムセクション、１０・・・強化層、１１・・・織物強
化層、１２・・・１：’ｔ　造層、２１・・・トルクド
ライブダイヤフラム、２２・・・ロータブレード、２３
・・・ジンバル軸受、２４・・・ロータ軸、２５・・ロ
ータハブ、２６・・・傾動ストッパ、２７・・カバー、
２９・・ｌ・ルクチューブ、３０・・クランプ、３１・
・・撓み朶、３２・・・ブツシュロッド、３３・・・ピ
ッチアーム、３６．３７．３８・・・強化リング、４０
・・・構造体、４１．４２・・・側壁。 ４３・・・リム、４４・・・孔、４５・・ダイヤフラム
セクション、４６・・・ハブセクション、４７・・・ダ
イヤフラムセクション１４８・・・ハブセクション、４
つ・・・孔、５０・・・マンドレル、５２．５３・・・
強化リング。 ５５．６０．６５・・・テープ、７０・・・強化繊維、
８０・・・スプール、８６・・・軸、８８．９０・・・
側片、９４・・・インチ部材、９８・・・リング特許出
願人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポｌ／イ
ション 代　　理　　人　　　弁理士　　　明　　石　　昌　　
毅ＦＩＧ、　８　　　　ｒ＋９ ―。 ＦＩＧ、９

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）特に回転翼航空機のハブに於てトルクドライブダ
   イヤフラムとして使用されるよう構成され、取付装置を
   有するリムと少なくとも一つの強化リングと中央取付装
   置とを有する円形のダイヤフラムを含む繊維強化樹脂マ
   トリックス複合材料構造体にして、 樹脂マトリックスと、 リム及びリム取付装置を有するダイヤフラムを形成すべ
   く複数サーキットのパターンにて前記中央取付装置に対
   し実質的に接線方向に十分な張力が与えられた状態にて
   ワインディングされた繊維と、 前記構造体の前記リムを強化すべく実質的に周方向に十
   分な張力が与えられた状態にてワインディングされた強
   化繊維と、 ワインディングされた繊維にて形成され前記ダイヤフラ
   ムと同心の少なくとも一つの強化リングと、 を含み、前記複合材料構造体は前記ダイヤフラムがそれ
   が温度変化により誘発される応力に曝された場合にも実
   質的に一平面状態を維持し、また前記構造体がトルク荷
   重が作用する条件下に於ける座屈に抵抗するよう十分な
   熱及び圧力が与えられた状態にて成形されることにより
   硬化処理されていることを特徴とする繊維強化樹脂マト
   リックス複合材料構造体。
2. （２）特に回転翼航空機のハブに於てトルクドライブダ
   イヤフラムとして使用されるよう構成された繊維強化樹
   脂マトリックス複合材料構造体を製造する方法にして、
   リムとリム取付装置とを有するダイヤフラムを形成すべ
   く複数サーキットのパターンにて中央取付装置に対し実
   質的に接線方向に樹脂にて含浸された繊維を十分な張力
   が与えられた状態にてマンドレル上にワインディングす
   る過程と、前記構造体の前記リムを強化すべく実質的に
   周方向に樹脂にて含浸された強化繊維を十分な張力が与
   えられた状態にてワインディングする過程であって、前
   記強化繊維の間に実質的に接線方向にワインディングさ
   れる前記繊維が随意に介装される過程と、少なくとも一
   つの強化リングを形成すべく樹脂にて含浸された強化繊
   維を実質的に円形にワインディングする過程であって、
   前記リングが前記ダイヤフラム上又は前記ダイヤフラム
   内に同心に配置される過程とを含み、上述の如く形成さ
   れた構造体がそれを十分な熱及び圧力を与えつつ成形す
   ることにより硬化処理され、これにより前記ダイヤフラ
   ムがそれが温度変化により誘発される応力に曝された場
   合にも実質的に一平面状態を維持し、また前記構造体が
   トルク荷重が作用する条件下に於ける座屈に抵抗するよ
   う構造体が製造されることを特徴とする方法。
3. （３）特に可撓性を有するトルクドライブカップリング
   装置として使用されるよう構成され、第一の実質的に平
   坦なダイヤフラム側壁と第二の実質的に平坦なダイヤフ
   ラム側壁とを有する中空ディスクを含み、各ダイヤフラ
   ム側壁は中央取付装置を有しており、また各ダイヤフラ
   ム側壁は前記ディスクの中心軸線と同心の少なくとも一
   つの強化リングを有しており、前記ディスクは前記二つ
   のダイヤフラム側壁を接続する周縁リムを有する繊維強
   化樹脂マトリックス複合材料構造体にして、樹脂マトリ
   ックスと、 前記ディスクを形成すべく複数サーキットのパターンに
   て前記中央取付装置に対し実質的に接線方向に十分な張
   力が与えられた状態にてワインディングされた繊維と、 前記構造体の前記周縁リムを強化すべく実質的に周方向
   に十分な張力が与えられた状態にてワインディングされ
   た繊維と、 前記ダイヤフラム側壁上又は前記ダイヤフラム側壁内に
   これと同心の強化リングを形成すべく実質的に円形に十
   分な張力が与えられた状態にてワインディングされた繊
   維と、 を含み、前記複合材料構造体は前記ダイヤフラム側壁が
   それが温度変化により誘発される応力に曝された場合に
   も実質的に一平面状態を維持し、また前記構造体がトル
   ク荷重が作用する条件下に於ける座屈に抵抗するよう十
   分な熱及び圧力が与えられた状態にて成形されることに
   より硬化処理されていることを特徴とする繊維強化樹脂
   マトリックス複合材料構造体。
4. （４）特に可撓性を有するトルクドライブカップリング
   装置として使用されるよう構成された繊維強化樹脂マト
   リックス複合材料構造体を製造する方法にして、中央取
   付装置を備えた第一の実質的に平坦なダイヤフラム側壁
   と中央取付装置を備えた第二の実質的に平坦なダイヤフ
   ラム側壁とを有し、前記二つのダイヤフラム側壁を接続
   する周縁リムを有するディスクを形成すべく、複数サー
   キットのパターンにて前記中央取付装置に対し実質的に
   接線方向に樹脂にて含浸された繊維を十分な張力が与え
   られた状態にてマンドレル上にワインディングする過程
   と、前記構造体の前記周縁リムを強化すべく実質的に周
   方向に樹脂にて含浸された繊維を十分な張力が与えられ
   た状態にてワインディングする過程であって、前記強化
   繊維の間に実質的に接線方向にワインディングされる前
   記繊維が随意に介装される過程と、樹脂にて含浸された
   繊維を実質的に円形にワインディングすることにより各
   ダイヤフラム側壁用の少なくとも一つの強化リングを形
   成する過程であって、前記リングは各ダイヤフラム側壁
   上に同心に配置され又は前記リングの間に前記接線方向
   の繊維が随意に介装される過程とを含み、上述の如く形
   成された構造体がそれを十分な熱及び圧力を与えつつ成
   形することにより硬化処理され、これにより前記ダイヤ
   フラム側壁がそれが温度変化により誘発される応力に曝
   された場合にも実質的に一平面状態を維持し、また前記
   構造体がトルク荷重が作用する条件下に於ける座屈に抵
   抗するよう構造体が製造されることを特徴する方法。