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技術 複合部材の損傷判定方法

出願人 ベントレーモーターズリミテッド
発明者 ピール,マーティンロバート
出願日 2017年6月7日 (3年8ヶ月経過) 出願番号 2018-563097
公開日 2019年7月11日 (1年7ヶ月経過) 公開番号 2019-519774
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 圧力増加率 欠陥部品 テスト器具 アナログゲージ RFIDスキャナ 炭素系複合材料 絶対閾値 コンジット内
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図面 (5)

課題・解決手段

複合部材損傷判定方法は、少なくとも1つの空洞を有する複合部材の形成を必要とする。次に、空洞と周囲の雰囲気圧力との間の第1の圧力差確立する。第1の所定期間にわたって圧力差の変化率監視し、続いて、圧力差が低下することを許容する。監視ステップの結果を基準値として記憶し、複合部材が損傷した後または所定時間使用状態にあった後に、テストを繰り返して基準値と比較することができる。繰り返された監視ステップの結果が基準値から所定量を超えて異なる場合には、複合部材に欠陥があると判定する。

概要

背景

複合部材損傷判定方法はいくつか知られている。最もよく知られているのは(かつ最も粗雑なのは)、複合部材を単に目視検査し、損傷しているか否かを判定する方法である。例えば自動車のような乗物衝突した後、通常、メカニックが例えばパネルのような複合部品を目視で検査し、損傷していないかどうか判定する。損傷が明白なことはよくある−パネルはしばしばいくつかの部分に折れて砕けている。他の場合、構造的な損傷は目に見えない形で引き起こされることもある。

特に、目に見える表面への衝撃により引き起こされる、目に見えない表面の損傷を処理するための、その他の複合部材の損傷判定方法が、米国特許出願公開第2009/0173139号明細書に記載されている。この方法によれば、構造体は、少なくとも1つの溝が設けられた表面を有する本体部を有するセンサを備えている。本体部の表面は、見ることのできない表面に、溝と第2の表面とによってコンジット(conduit)が形成され、コンジットと少なくとも1つのコンジットに隣接する基準圧力圧力差確立されるように固定されている。そして、表面が損傷しているか否かを判定するため、少なくとも1つのコンジットの圧力の変化のために、圧力を監視する。

概要

複合部材の損傷判定方法は、少なくとも1つの空洞を有する複合部材の形成を必要とする。次に、空洞と周囲の雰囲気圧力との間の第1の圧力差を確立する。第1の所定期間にわたって圧力差の変化率を監視し、続いて、圧力差が低下することを許容する。監視ステップの結果を基準値として記憶し、複合部材が損傷した後または所定時間使用状態にあった後に、テストを繰り返して基準値と比較することができる。繰り返された監視ステップの結果が基準値から所定量を超えて異なる場合には、複合部材に欠陥があると判定する。

目的

本発明は、改良された複合部材の損傷判定方法を提供することを目的とする

効果

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請求項1

a.少なくとも1つの空洞を有する複合部材を準備し;b.前記少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の第1の圧力差確立し;c.第1の所定期間にわたって前記第1の圧力差の変化率監視し;d.前記空洞内の圧力が前記雰囲気圧力と等しくなるように前記圧力差が低下することを許容する複合部材の損傷判定方法であって;e.前記監視ステップの結果を前記複合部材の基準値として記憶し;且つ、f.前記複合部材の前記少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の圧力差を確立するステップと;g.所定期間にわたって前記圧力差の変化率を監視するステップと;h.前記空洞内の圧力が前記雰囲気圧力と等しくなるように前記圧力差が低下することを許容するステップとを繰り返し;且つ、i.前記複合部材の繰り返された前記監視ステップの結果を前記複合部材の前記基準値と比較し;j.繰り返された前記監視ステップの結果が、所定量を超えて前記基準値と異なっている場合に前記複合部材に欠陥があると判定することを特徴とする複合部材の損傷判定方法。

請求項2

最初の前記監視ステップの前に、前記複合部材の合否についての1以上の追加的な検査を実行することをさらに含む請求項1に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項3

前記第1の圧力差は、所定の圧力差である請求項1または2に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項4

繰り返された前記圧力差は、前記第1の圧力差と同じである請求項1乃至3のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項5

前記繰り返す期間は、前記第1の所定期間と同じである請求項1乃至4のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項6

前記監視ステップの結果は、前記所定期間後に到達した圧力差の値として記憶される請求項1乃至5のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項7

前記監視ステップの結果は、前記圧力差の変化率として記憶される請求項1乃至6のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項8

前記基準値を記憶した後、且つ、前記少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の圧力差を確立するステップと;所定期間にわたって前記圧力差の変化率を監視するステップとを繰り返す前に、前記複合部材を使用状態にし;繰り返された前記監視ステップの結果を前記基準値と比較することを含む請求項1乃至7のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項9

前記少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の圧力差を確立するステップと;所定期間にわたって前記圧力差の変化率を監視するステップと;前記圧力差が低下することを許容するステップとを繰り返すのに先立って、前記複合部材がインシデントに巻き込まれ;繰り返された前記監視ステップの結果を前記基準値と比較し;繰り返された前記監視ステップの結果が所定量を超えて前記基準値と異なっている場合に前記複合部材に欠陥があると判定する請求項1乃至8のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項10

前記複合部材は、乗物部品である請求項1乃至9のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項11

前記複合部材は、自動車の部品である請求項1乃至10のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項12

前記インシデントは、衝突である請求項9及び10、または、請求項9及び11の複合部材の損傷判定方法。

請求項13

前記少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の圧力差を確立するステップと;所定期間にわたって前記圧力差の変化率を監視するステップと;前記圧力差が低下することを許容するステップとを繰り返すのに先立って、前記複合部材が所定期間使用状態にあり;繰り返された前記監視ステップの結果を前記基準値と比較し;繰り返された前記監視ステップの結果が所定量を超えて前記基準値と異なっている場合に前記複合部材に欠陥があると判定する請求項1乃至12のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項14

前記基準値を記憶した後、且つ、前記少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の圧力差を確立するステップと;所定期間にわたって前記圧力差の変化率を監視するステップとを繰り返す前に、少なくとも1日間待機し;繰り返された前記監視ステップの結果を前記基準値と比較することを含む請求項1乃至13のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項15

前記基準値を記憶した後、且つ、前記少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の圧力差を確立するステップと;所定期間にわたって前記圧力差の変化率を監視するステップとを繰り返す前に、少なくとも1週間待機し;繰り返された前記監視ステップの結果を前記基準値と比較する請求項1乃至14のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項16

前記基準値を記憶した後、且つ、前記少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の圧力差を確立するステップと;所定期間にわたって前記圧力差の変化率を監視するステップとを繰り返す前に、少なくとも1カ月間待機し;繰り返された前記監視ステップの結果を前記基準値と比較する請求項1乃至15のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項17

前記基準値を記憶した後、且つ、前記少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の圧力差を確立するステップと;所定期間にわたって前記圧力差の変化率を監視するステップとを繰り返す前に、少なくとも1年間待機し;繰り返された前記監視ステップの結果を前記基準値と比較する請求項1乃至16のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項18

ステップfからjは、サービススケジュールにしたがって繰り返される請求項1乃至17のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項19

ステップfからjは、前記複合部材を備えた乗物が所定のマイル数走行した後に繰り返される請求項13乃至18のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項20

ステップfからjは、サービススケジュールにしたがって複数回繰り返される請求項1乃至19のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項21

前記基準値を電子的に記憶するステップをさらに含む請求項1乃至20のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項22

複数の複合部材について先行する請求項の複数のステップを実行し、前記基準値のそれぞれに、前記複数の複合部材の1つにそれぞれ関連付けられた固有IDを関連付ける請求項1乃至21のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項23

前記基準値を閾値と比較するステップをさらに含み、前記基準値が前記閾値を超えた場合には、前記部品のそれぞれは使用を除外する請求項22に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項24

前記基準値が所定の絶対閾値を超える場合、前記複合部材に欠陥があると判定するステップを含む請求項1乃至23のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項25

前記監視ステップの結果を基準値として記憶した後、前記複合部材を乗物の構成部品として取り付け、前記構成部品が取り付けられた前記乗物と関連付けられたデータベースに前記基準値を記憶するステップをさらに含む請求項1乃至24のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項26

前記少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の第1の圧力差を確立し;第1の所定期間にわたって前記圧力差の変化率を監視し;前記圧力差が低下することを許容し;前記複合部材を前記乗物に取り付ける前に、及び/または、前記乗物に取り付けた後に、前記監視ステップの結果を基準値として記憶するステップを含む請求項1乃至25のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項27

空洞を有する欠陥部品修理または交換し;修理/交換された部品中の前記少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の第1の圧力差を確立し;第1の所定期間にわたって前記圧力差の変化率を監視し;前記圧力差が低下することを許容し;新たな基準値として前記監視ステップの結果を記憶するステップをさらに含む請求項1乃至26のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項28

データベース中に存在する基準値を、前記新たな基準値に置き換えることをさらに含む請求項27の方法。

請求項29

前記少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の圧力差を確立するステップと;所定期間にわたって前記圧力差の変化率を監視するステップと;前記圧力差が低下することを許容するステップとを繰り返し;次に、繰り返された前記監視ステップの結果を前記新たな基準値と比較し;繰り返された前記監視ステップの結果が所定量を超えて前記新たな基準値と異なっている場合に前記複合部材に欠陥があると判定することをさらに含む請求項27または28の複合部材の損傷判定方法。

請求項30

前記圧力差は、前記空洞内に流体ポンプ注入することにより確立される請求項1乃至29のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項31

前記空洞の形成は、前記複合部材への損傷がその安全機能に対し致命的になる領域に前記空洞を形成することを含む請求項1乃至30のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項32

前記複合部材は、自動車の車体の部品を含む請求項1乃至31のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項33

前記複合部材は、自動車のシャシー構造の部品を含む請求項1乃至32のいずれか1項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項34

前記複合部材の合否の追加的な検査は、X線またはレーザーシェアログラフィーにより実行される請求項2または請求項2に従属するいずれかの請求項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項35

前記複合部材の合否の追加的な検査は、前記少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の第1の圧力差を確立する際に、圧力増加率を測定することにより実行される請求項2または請求項2に従属するいずれかの請求項に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項36

第1の圧力差を確立する際の率と、第1の圧力差を確立する際の以前確立された基準値とを比較することを含む請求項35に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項37

前記第1の圧力差を確立するために加圧された流体を部品内に導入する際に、所定期間にわたる圧力増加率を監視することにより、増加率の基準値を確立することを含む請求項36に記載の複合部材の損傷判定方法。

請求項38

複合部材の空洞の開口部に接続するコネクタと、前記空洞と周囲の環境との間の圧力差を発生する器具と、前記圧力差の変化を検知するセンサと、請求項1乃至37のいずれか1項に記載の方法を実行するのに適当なプロセッサとを備えたテスト器具

技術分野

0001

本発明は複合部材(composite members)の損傷判定方法に関する。すなわち、繊維強化プラスチック強化熱可塑性プラスチック炭素系複合材料等の複合材によって製造された部材の損傷判定方法に関するものである。排他的にではないが、特に、本発明は乗物(vehicles)、とりわけ自動車複合部品の損傷判定に関する。

背景技術

0002

複合部材の損傷判定方法はいくつか知られている。最もよく知られているのは(かつ最も粗雑なのは)、複合部材を単に目視検査し、損傷しているか否かを判定する方法である。例えば自動車のような乗物が衝突した後、通常、メカニックが例えばパネルのような複合部品を目視で検査し、損傷していないかどうか判定する。損傷が明白なことはよくある−パネルはしばしばいくつかの部分に折れて砕けている。他の場合、構造的な損傷は目に見えない形で引き起こされることもある。

0003

特に、目に見える表面への衝撃により引き起こされる、目に見えない表面の損傷を処理するための、その他の複合部材の損傷判定方法が、米国特許出願公開第2009/0173139号明細書に記載されている。この方法によれば、構造体は、少なくとも1つの溝が設けられた表面を有する本体部を有するセンサを備えている。本体部の表面は、見ることのできない表面に、溝と第2の表面とによってコンジット(conduit)が形成され、コンジットと少なくとも1つのコンジットに隣接する基準圧力圧力差確立されるように固定されている。そして、表面が損傷しているか否かを判定するため、少なくとも1つのコンジットの圧力の変化のために、圧力を監視する。

先行技術

0004

米国特許出願公開第2009/0173139号明細書

発明が解決しようとする課題

0005

この方法は、いくつかの欠点を抱えている。特に、複合パネルに固定され、それに密封されるセンサと、センサとパネルにより形成されて監視装置配管されるコンジットが必要になる。さらに、差圧(正又は負のいずれも)を複合パネルの第2の表面に印加しなければならない。

0006

複合パネルにそれぞれ取り付けられて配管されたセンサと監視装置が必要であることが、重量と複雑さを増す。このことは自動車への適用に特に重要であるが、他の場所でも重要である。複合材はその低重量であるが故に従来の部品の代わって一般的に使用されているのに、部品を追加してしまうとその意義がなくなるからである。さらに、多くの複合材はただでさえ製造が高価につくので、追加の費用は回避されるべきであり、加えて、特に高性能の自動車において、余分な非構造的な部品が、しばしば重要な空間も占めることになる。

0007

最後に、コンジット内またはコンジットを通り流れる圧力の状態の変化を監視する米国特許出願公開第2009/0173139号明細書により意図された、部品の一方の側面への差圧の長期にわたる印加は、それ自体が、とりわけ部品が特に繊細な場合に、損傷を与えかねない。

0008

本発明は、改良された複合部材の損傷判定方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明の第1の態様によれば、少なくとも1つの空洞(cavity)を有する複合部材を準備し、少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力(surrounding ambient pressure)との間の第1の圧力差(first pressure differential)を確立し(establishing)、第1の所定期間にわたって第1の圧力差の変化率(rate of change)を監視し(monitoring)、空洞内の圧力が雰囲気圧力と等しくなるように圧力差が低下する(subside)ことを許容する複合部材の損傷判定方法であって;監視ステップの結果を複合部材の基準値(reference value)として記憶し;且つ、複合部材の少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の圧力差を確立するステップと、所定期間にわたって圧力差の変化率を監視するステップと、空洞内の圧力が雰囲気圧力と等しくなるように圧力差が低下することを許容するステップとを繰り返し;且つ、複合部材の繰り返された監視ステップ(repeated monitoring step)の結果を複合部材の基準値と比較し、繰り返された監視ステップの結果が、所定量を超えて基準値と異なっている場合に複合部材に欠陥がある(defective)と判定することを特徴とする複合部材の損傷判定方法を提供する。

0010

業者であれば「複合部材(composite member)」という表現が、複合材料から形成された部材を意味することは理解するであろう。複合材料は、繊維などの補強材及び樹脂などのバインダを含むことができ、繊維強化プラスチック、強化熱可塑性プラスチック、炭素系複合材料等であってもよい。

0011

この方法は従来技術に対していくつかの利点を有する。例えば、圧力差が低下することが許容されているので、複合部材は、長時間、上昇した又は低下した圧力をかけられ続けることがない。これにより、複合部材へのストレスを低減する。さらに、複合部材は多くの場合、異なる初期リーク量(initial leakage)を有し(すなわち、同じ機能に適合する2つの同じ部材は、第1の所定期間にわたる初期の圧力差の変化率がかなり異なるが、いずれもそれらの意図した目的に適合している可能性がある−一般的には、複合部材の機能は流体を含むことではない)、空洞は、テスト目的のためにのみ形成されている。したがって、初期リーク量は、デバイス構造的一体性(structural integrity)の良好な指標にはなり得ない。しかしながら、損傷等により引き起こされる構造的一体性の低下は、圧力差の変化率の実質的減少を伴うことになる。それゆえ、テストが繰り返されれば、初期値(original value)との比較は、いかなる任意の絶対値と比べても、部品が損傷していて交換の必要があるかどうかについての、はるかに良好な決定要因(determiner)となる。

0012

この方法は、複合部材の合否(acceptability)についてのさらなる検査の実行を含むことができる。例えば、X線またはレーザーシェアログラフィー(laser shearography)によるものである。この検査は、ステップを繰り返す前に実行してもよく、乗物(例えば、自動車)に複合部材を取り付ける前に実行してもよく、最初の監視ステップの前に実行してもよい。

0013

このような追加ステップの実施は、通常は損傷を判定するために使用されるが、経時的に発生する欠陥を検出することに加えて、複合部材の部品が製造工程におけるエラーに起因して欠陥を有していることを確実に検出するために、追加的なバックアップとして行うこともできる。

0014

例えば、その他の追加的な検査として、本方法は、少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の第1の圧力差を確立する際に、圧力増加率(rate of pressure increase)の測定を含むことができる。特に高い増加率は、ブロックされた空洞/パイプ(または誤った部品への接続)を示し、低い増加率は、亀裂/穴、または、同様に、間違った部品へ接続していることを示すであろう。さらに、本方法は、第1の圧力差を確立する際の率(rate of establishing a first pressure differential)と、第1の圧力差を確立する際の以前確立された基準値とを比較することを含むことができる。本方法は、第1の圧力差を確立するために加圧された流体を部品内に導入する際に、所定期間にわたる圧力増加率を監視することにより、増加率の基準値を確立することを含むことができる。

0015

第1の圧力差は、所定の圧力差でもよい。

0016

繰り返された圧力差(repeated pressure differential)は、第1の圧力差と同じでもよい。

0017

繰り返す期間は、第1のの所定期間と同じでもよい。

0018

監視ステップの結果は、所定期間後に到達した圧力差の値として記憶されていてもよい。

0019

監視ステップの結果は、圧力差の変化率として記憶されていてもよい。

0020

本方法は、基準値を記憶した後、且つ、少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の圧力差を確立するステップと、所定期間にわたって圧力差の変化率を監視するステップとを繰り返す前に、複合部材を使用状態にし、繰り返された監視ステップの結果を基準値と比較することを含んでもよい。

0021

特徴的なステップは、インシデント(incident)の後に繰り返されてもよい。例えば、複合部材が乗物の部品であれば、衝突に巻き込まれた後である。これは、衝突により目に見えない損傷が生じたか否かを判定し、及び、部品を交換する必要があるか否かを決定するのに有用である。

0022

特徴的なステップは、所定期間後に繰り返されてもよい。例えば、複合部材が所定時間使用状態にあった後である。

0023

例えば、本方法は、基準値を記憶した後、且つ、少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の圧力差を確立するステップと、所定期間にわたって圧力差の変化率を監視するステップとを繰り返す前に、少なくとも1日間待機し、繰り返された監視ステップの結果を基準値と比較することを含んでもよい。

0024

代わりに、本方法は、基準値を記憶した後、且つ、少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の圧力差を確立するステップと、所定期間にわたって圧力差の変化率を監視するステップとを繰り返す前に、少なくとも1週間待機し、繰り返された監視ステップの結果を基準値と比較することを含んでもよい。

0025

代わりに、本発明は、基準値を記憶した後、且つ、少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の圧力差を確立するステップと、所定期間にわたって圧力差の変化率を監視するステップとを繰り返す前に、少なくとも1カ月間待機し、繰り返された監視ステップの結果を基準値と比較することを含んでもよい。

0026

代わりに、本発明は、基準値を記憶した後、且つ、少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の圧力差を確立するステップと、所定期間にわたって圧力差の変化率を監視するステップとを繰り返す前に、少なくとも1年間待機し、繰り返された監視ステップの結果を基準値と比較することを含んでもよい。

0027

特徴的なステップは、サービススケジュールにしたがって繰り返されてもよい。例えば複合部材が乗物の部品であれば、乗物が所定のマイル数走行した後である。

0028

特徴的なステップは、サービススケジュールに従って複数回(more than once)繰り返されてもよい。これらのオプションは、疲労荷重(fatigue loading)等により、経時的に目に見えない損傷が発生しているかを判定するのに有用である。

0029

基準値は電子的に記憶されてもよい。例えば、製造業者データベース内に、インターネットイントラネット等を介してアクセス可能であってもよい。代わりに、基準値は手動で記憶され、また、部品に印刷または貼り付けられていてもよい。

0030

本方法は、複数の複合部材に適用することができ、基準値のそれぞれは、複数の複合部材の1つにそれぞれ関連付けられた固有IDに関連付けられていてもよい。

0031

基準値は、閾値(例えば、第1の所定期間全体における圧力の最大低下、または、第1の所定期間全体における圧力の最大平均変化率(maximum average rate of change of pressure)と比較されてもよく、もし閾値を超えた場合には、各部品は使用を除外されるようにしてもよい。

0032

本方法は、基準値が所定の絶対閾値を超える場合、複合部材に欠陥があると判定するステップを含んでいてもよい。

0033

本方法は、監視ステップの結果を基準値として記憶した後、複合部材を乗物の構成部品として取り付け、構成部品が取り付けられた乗物と関連付けられたデータベースに基準値を記憶するステップをさらに含んでいてもよい。

0034

本発明は、少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の第1の圧力差を確立し、第1の所定期間にわたって圧力差の変化率を監視し、空洞内の圧力が雰囲気圧力と等しくなるように圧力差が低下することを許容し、圧力差が低下することを許容し、複合部材を乗物に取り付ける前に、及び/または、乗物に取り付けた後に、監視ステップの結果を基準値として記憶するステップを含んでいてもよい。

0035

本発明は、空洞を有する欠陥部品修理または交換し、修理/交換された部品中の少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の第1の圧力差を確立し、第1の所定期間にわたって圧力差の変化率を監視し、圧力差が低下することを許容し、新たな基準値として監視ステップの結果を記憶するステップをさらに含んでいてもよい。

0036

本方法は、データベース中に存在する基準値を、新たな基準値に置き換えることを含んでいてもよい。

0037

本発明は、少なくとも1つの空洞と周囲の雰囲気圧力との間の圧力差を確立し、所定期間にわたって圧力差の変化率を監視し、且つ、圧力差が低下することを許容することを繰り返し、次に、繰り返された監視ステップの結果を新たな基準値と比較し、繰り返された監視ステップの結果が所定量を超えて基準値と異なっている場合に複合部材に欠陥があると判定することをさらに含んでいてもよい。

0038

圧力差は、空洞内に流体をポンプ注入することにより確立することができる。流体は空気、水またはヘリウムでもよい。

0039

空洞は、複合部材への損傷がその安全機能に対し致命的になる領域に形成することができる。

0040

複合部材は、自動車の車体の部品でもよい。

0041

複合部材は自動車のシャシー構造(chassis structure)の部品でもよい。

0042

代わりに、また、好ましくは、複合部材は、ホイール(wheel)、または、ホイールの部品であり、特に、自動車のホイールである。

0043

複合部材は、自動車以外の乗物の部品であってもよい。例えば、飛行機の部品(例えば、リブ(rib))でもよい。代わりに、複合部材は、異なる構造物、あるいは構造物/システムの部品でもよい。鉄筋コンクリートのような複合材料にまで拡張することができる。このケースでは、複合部材は、橋(bridge)、ビル(building)、または、橋若しくはビルの部品でもよい。

0044

本発明の第2の態様は、複合部材の空洞の開口部に接続するコネクタと、空洞と周囲の環境との間の圧力差を発生する器具と、圧力差の変化を検知するセンサと、上記方法(任意の特徴を任意に含む)を実行するのに適切なプロセッサとを備えたテスト器具(test apparatus)を提供する。

0045

本発明をはっきりと理解するために、本発明の実施の態様を、例として、添付の図を参照して示す:

図面の簡単な説明

0046

複合部材の正面図であり、内部の特徴は破線で示されており、テスト装置に取り付けられている。
図1の複合部材の斜視図であり、内部の特徴は破線で示され、テスト装置に取り付けられている。
本発明の方法を実施するための自動化テスト・ユニットの概略図である。
本発明の実施の形態の方法によるフローチャートである。

実施例

0047

図1に示すように、本発明の方法によって判定される典型的な複合部材(composite member)1は、本体部を備えている。本体部は、本例では、直方体形状であり、従来の手段により、繊維強化プラスチック、強化熱可塑性プラスチック、炭素系複合材料等の複合材料(composite material)から形成されている。本体部の内部には、空洞2が形成されている。この特定の例においては、空洞2は接続されたチューブ(tubes)のネットワークとして形成されている。このチューブは、損傷が複合部材の安全機能に対し致命的になる複合部材の領域に隣接して戦略的(strategically)に配置されている。

0048

複合部材1の角の1つには、開口部(opening)3が形成されている。開口部3には、適切なソケット(図示せず)が設けられている。例えば、ソケットにはねじ山(screw thread)が形成されており、例えば、テスト装置(test apparatus)5のチューブ4の雄ねじを有するコネクタ(externally threaded connector)が接続できる。テスト装置は、チューブ4に接続されたコンプレッサ6を含み、また圧力センサ7も備えている。圧力センサ7は概略的にアナログゲージとして示されているが、実際には、本方法は自動化されていることが好ましい。この場合は、圧力の計測及び複合部材1内への流体のポンプ注入は、図3に示す監視ユニット(monitoring unit)8により、コンピュータ制御されている。

0049

監視ユニット8は、通信ユニット9と、プロセッサ10と、その他の入力部11とを備えている。通信ユニット9は、(例えば有線接続、WIFI(RTM)等を通じて)コンプレッサ6に信号を送信し、圧力センサ7から信号を受信する。プロセッサ10は、センサ7からの信号を処理する。入力部11は、例えば、マウス、ボタン、若しくは、タッチスクリーン、または、メモリ12に保存された命令によるバーコードRFIDスキャナ等のユーザ操作入力デバイスである。プロセッサ10は、データベースに情報を出力する。情報は、例えば、”クラウド(the cloud)”13に記憶されてもよい。

0050

監視ユニット8は、以下に図4を参照しつつ説明する方法20を実行可能である。

0051

図4に示した本発明の実施形態の方法によると、複合部材1は内部に空洞が形成されていれば、ステップ21において、例えば製造業者の品質管理部内のオペレータが、テスト器具を複合部材に接続し、次にステップ22において、部品のリーク性能を計測する。リーク性能を計測するため、プロセッサ10は通信ユニット9を介してコンプレッサ6に信号を送信し、加圧した流体(ここでは空気)を複合部材1内にポンプ注入する。同時に、プロセッサ10は、センサ7により検知される部品中の圧力を監視し、所定圧力P1に達したら(空洞と周囲の気圧との間の圧力差が発生したら)、プロセッサ10はコンプレッサ6に信号を送信して複合部材1内への空気のポンプ注入を停止させる。続いて、テスト器具5は、第1の所定期間T1にわたって圧力差の変化率を監視する。もちろん正確な変化率は線形ではないが、ここで定義したように、圧力差の変化率は、所定期間の開始時の所定圧力P1から、所定期間の終了時の圧力P2を減算し、所定期間T1で割り算して得られる、圧力差の推定平均変化率(estimated average rate of change)を含むものと、広く理解されるべきである。

0052

次に、ステップ23において、圧力差の推定平均変化率と閾値を比較し、閾値を超えている場合、すなわち変化率が閾値より高い場合には、ステップ24において、部品は使用から除外される。

0053

閾値は雰囲気圧力に依拠していてもよい。推定され、ユーザ操作入力デバイスのような入力部11を介して監視ユニット8に入力され、メモリ12に記憶される。あるいは、複合部材に接続していない場合には、センサ7により判定されてもよい(例えば、起動プロセスの一部として)。雰囲気圧力に応じて閾値を変化させることは、同じ初期圧力P1における同じ複合部材について生じる圧力差の変化率における相異を許容する。初期の差は、雰囲気圧力が低い場所(例えば、より高い標高の場所)では高くなるからである。

0054

ステップ23において、圧力差の推定平均変化率が閾値を超えていないと判定された場合には(所定圧力及び所定期間が既知であれば、所定期間の終了時の圧力P2を閾値圧力と比較することにより簡易に達成できる)、複合部材のリーク性能が必要最小限を満たしていると判定し、さらに処理が継続される。

0055

したがって、テスト器具5との接続を切りバルブを開き、または(最も好ましくはないが)単に待機することにより、圧力差を低下させることが許容される。次に、ステップ25において、監視ステップ23の結果が基準値として記憶される。もちろん、基準値を記憶する多くの異なる方法が存在することは理解されるだろう。例えば、最終的な圧力値が記憶されてもよく、圧力の変化率が記憶されてもよく、または、より包括的なデータのセット(例えば、所定期間T1、所定圧力P1、所定期間の終了時の圧力P2及びテストが行われた場所の雰囲気圧力)が記憶されてもよい。

0056

図4のステップ25に示されているように、基準値としてテスト結果を記録するのと同時に、複合部材に対してシリアルナンバーIDナンバー)が割り当てられてもよい。これは複合部材上のRFIDタグ等に書き込んでもよく、または、印刷して複合部材に貼り付けてもよい。代わりに、複合部材は、(例えばイントラネットやクラウド13内の)データベース内に記憶されたシリアルナンバーを予め有していてもよく、基準値は、このシリアルナンバーに関連付けられたフィールド内に記憶されてもよい。

0057

本実施の形態においては、ステップ26において、複合部材は乗物(他の実施形態においては、複合部材は異なる役割を果たしてもよい)に取り付けられ、任意のプロセス27が続く。この乗物用(特に自動車(図示せず)用)の任意のプロセスにおいては、ステップ26における取り付けの後に、ステップ28において複合部材1は、再度、テスト器具5に接続される。

0058

その後、ステップ29において、部品のリーク性能が再計測される。乗物への取り付けに先立って実行されたプロセスと同じプロセスが再度実行される。すなわち、リーク性能を計測するために、プロセッサ10は通信ユニット9を介してコンプレッサ6に信号を送信し、加圧した流体(ここでは空気)を複合部材1内にポンプで注入する。同時に、プロセッサ10はセンサ7により検知される部品中の圧力を監視し、所定圧力P1に達したら(空洞と周囲の気圧との間の圧力差が発生したら)、プロセッサ10はコンプレッサ6に信号を送信して複合部材1内への空気のポンプ注入を停止させる。続いて、テスト器具5は第1の所定期間T1にわたって圧力差の変化率を監視する。再度、所定期間の開始時の所定圧力P1から、所定期間の終了時の圧力P3を減算し、所定期間T1で割り算することにより、変化率が再度得られる。

0059

続いて、例えば自動車の構成部品として取り付けられる複合部材のための任意のプロセス27の最後のステップで、ステップ30においては、テスト結果は、部品のシリアルナンバーのみならず、乗物を参照して記録される。したがって、オペレータは、例えば、乗物に関連付けられたRFIDタグをスキャンして、乗物のVIN及び/または乗物に関連付けられた内部シリアルナンバーを取得することができる。あるいはテスト器具は、この情報を読み取るために、入力デバイス11として適切なセンサを備えていてもよく、テスト結果は(例えば、イントラネットやクラウド13に記憶された)データベースにアップロードされてもよい。

0060

ステップ29の後に、図4には示していない、任意のプロセス27におけるさらなる任意のステップを実行してもよい。ステップ29で実行された、取り付けた複合部材に対するリーク検出テストの結果を、ステップ23で取り付ける前に実行された初期のテストの結果と比較し、結果が所定量よりも大きく異なっていた場合には、複合部材は取り付けの間に損傷したものと判定され、乗物から除去及び取り除かれ、新たな複合部材と交換される。新たな複合部材についても同じ方法でテストされる。

0061

その後、複合部材1は実際の使用状態に置かれる。

0062

ステップ31に示すように、使用頻度ミスユース(misuse)に基づいて、複合部材が使用状態に置かれた後のある期間経過後再テストされる。再テストステップは、インシデントの後(例えば、複合部材が乗物の部品である場合、乗物が衝突、事故、火事等に巻き込まれた後)、所定期間経過後(例えば、複合部材が所定時間使用状態にあった後)、または、サービススケジュールにしたがって(例えば、特に複合部材が乗物の部品であれば、乗物が所定のマイル数を走行した後)のうち、いずれか早いときに、繰り返されてもよい。

0063

好ましい実施形態においては、繰り返しテスト31を実行するのに、同じテスト装置(test equipment)5が使用され、同じ初期圧力P1、同じ圧力差、及び、同じ所定期間T1が使用される。もちろん当業者であれば、異なる期間/異なる圧力が使用された場合には、異なる結果が予想され、テストを修正できることは理解できるであろう。しかしながら、同じプロセスが使用される実施形態においては、プロセッサ10は通信ユニット9を介してコンプレッサ6に信号を送信し、加圧した流体(ここでは空気)を複合部材1内にポンプで注入する。同時に、プロセッサ10は、センサ7により検知される部品中の圧力を監視し、所定圧力P1に達したら(空洞と周囲の気圧との間の圧力差が発生したら)、プロセッサ10はコンプレッサ6に信号を送信して複合部材1内への空気のポンプ注入を停止させる。続いて、テスト器具5は、第1の所定期間T1にわたって圧力差の変化率を監視し、所定期間の開始時の所定圧力P1から、所定期間の終了時の圧力P4を減算し、所定期間T1で割り算することにより、新たな変化率を得る。

0064

ステップ32において、この繰り返された監視ステップの結果が基準値(すなわち初期値)と比較される。構成部品として取り付けられ、任意のプロセス27を完了している複合部材の場合、新たな結果が比較される初期値、または、基準値はいずれも、ステップ25で取り付けの前に記憶された結果でも、ステップ30で取り付けた後に記憶された結果のいずれでもよい。もちろん、理想的な状態では、これら2つの初期値は同一になるはずである。

0065

結果を比較するために、プロセッサは入力デバイス11(例えば、ユーザ操作入力デバイス)から複合部材1のシリアルナンバーを取得し、(例えば、クラウド13に記憶された)データベースから基準値を読み出し、この結果を繰り返されたステップ31の結果から減算する。続いて、ステップ33で、減算の結果を閾値(threshold amount)と比較し、閾値よりも小さければ、複合部材は良好な状態にあると判定する。

0066

ステップ34に示すように、この場合、部品は取り付けられたままの使用状態に存続される。フローチャートはステップ31に戻り、測定及び基準値との比較を繰り返す特徴的なステップが、サービススケジュールにしたがって、あるいは複合部材1を再テストすることが必要になる他のインシデント(例えば衝突)まで、継続して複数回繰り返される。

0067

一方、ステップ33において、テスト値から基準値を減算した結果が所定の閾値よりも大きいと判定した場合には、複合部材1には欠陥があると識別され、ステップ35で、修理または交換が必要であると判定する。構成部品ではない複合部材1の場合には、これは最終ステップになり、複合部材1は処分または修理され、修理した場合は新たな部品として取り扱われ、ステップ21に戻る。

0068

本実施形態による複合部材(自動車のような乗物の構成部品)の場合、ステップ36で、新たな部品(または修理した部品)を乗物に取り付ける。この新たな/修理した複合部材1は、もちろんステップ21〜26にしたがってテストされたものであり、そのシリアルナンバーに対して基準値が記憶されている。

0069

次に、この新たな/修理した部品は、任意のプロセス27において行われたものに類似した方法でテストされる。ステップ37において、複合部材1は再度テスト器具5に接続されることによる。

0070

その後、ステップ38において、部品のリーク性能が再度計測される。乗物への取り付けに先立って実行されたプロセスと同じプロセスが再度実行される。すなわち、リーク性能を計測するために、プロセッサ10は通信ユニット9を介してコンプレッサ6に信号を送信し、加圧した流体(ここでは空気)を複合部材1内にポンプで注入する。同時に、プロセッサ10はセンサ7により検知される部品中の圧力を監視し、所定圧力P1に達したら(空洞と周囲の気圧との間の圧力差が発生したら)、プロセッサ10はコンプレッサ6に信号を送信して複合部材1内への空気のポンプ注入を停止させる。続いて、テスト器具5は第1の所定期間T1にわたって圧力差の変化率を監視する。再度、所定期間の開始時の所定圧力P1から、所定期間の終了時の圧力P5を減算し、所定期間T1で割り算することにより、変化率が再度得られる。

0071

次にステップ39において、テスト結果は部品のシリアルナンバーのみならず、乗物を参照して記録される。したがって、オペレータは、例えば乗物に関連付けられたRFIDタグをスキャンして、乗物のVIN及び/または乗物に関連付けられた内部シリアルナンバーを取得することができる。あるいはテスト器具は、この情報を読み取るために、入力デバイス11として適切なセンサを備えていてもよく、テスト結果は(例えば、イントラネットやクラウド13に記憶された)データベースに基準値としてアップロードされてもよい。

0072

ステップ38の後に、図4には示していない、任意のプロセス27におけるさらなる任意のステップを実行してもよい。ステップ38で実行された、取り付けた複合部材に対するリーク検出テストの結果を、取り付ける前に実行された初期のテストの結果と比較し、結果が所定量よりも大きく異なっていた場合には、複合部材は取り付けの間に損傷したものと判定され、乗物から除去及び取り除かれ、新たな複合部材と交換される。新たな複合部材についても同じ方法でテストされる。

0073

その後、再度、複合部材1は実際の使用状態に置かれ、ステップ31〜34のテストのサイクルが無期限に続く。

0074

図4フローシートには記載されていないが、加えて、ステップ26で部品を取り付けるに先立って、さらには、ステップ21でテストを実行するに先立って、ステップ23で実行されたテストによって、(例えば、製造過程において生じた)現存する損傷が検出されない領域内に、部品が十分に入っていることを確実にするために、さらなるテストを実行してもよい。このテストは、X線及び/またはレーザー・シェアログラフィーを含み、複合材料をテストする当業者にはいずれもよく知られている。

0075

上述のように、複合部材1内に形成された空洞2はテスト目的のみのものであり、多くの複合部材1の流体密封性(fluid-tightness)は必須の機能ではないため(複合部材は、本質的に透過性(inherently permeable)である材料から形成されていてもよい)、初期リーク量には大きな差が生じうる。したがって、初期の流体密封性を用いて流体密封性を検査する後続のテストを実行することによって、複合部材が損傷しているかどうかについて、流体密封性についての恣意的な閾値を用いた検査よりも良好な指標を提供できる。また、初期テストの時点と繰り返した時点との間で、複合部材の構造的一体性が低下しているかどうかについてのより良好な指標を提供できる。

0076

上記実施の態様は、例示としてのみ説明されている。添付の請求の範囲に定めたように、本発明の範囲を逸脱することなく、多くの変形例が可能である。

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