JP2016055520A

JP2016055520A - フィラメントワインディング方法およびフィラメントワインディング装置

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Publication number: JP2016055520A
Application number: JP2014183506A
Authority: JP
Inventors: 大輔尾▲崎▼; Daisuke Ozaki; 高畑　良一; Ryoichi Takahata; 良一高畑; 西崎　勝利; Katsutoshi Nishizaki; 勝利西崎
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2016-04-21
Anticipated expiration: 2034-09-09
Also published as: JP6384727B2

Abstract

【課題】内層部に繊維の畝りが生じていない環状回転体を形成できるフィラメントワインディング方法およびフィラメントワインディング装置を提供すること。
【解決手段】ＦＷ装置１は、マンドレル６を有し、樹脂を含浸させた繊維２を、当該繊維２に所定の張力を与えながらマンドレル６に巻き付ける巻付けユニット７と、マンドレル６に既に巻き付けられている巻き層部の内周を加圧する加圧ユニットとを含む。巻付けユニット７による繊維２の巻付けと、加圧ユニットによる巻き層部の内周への加圧とが並行して実行される。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィラメントワインディング方法およびフィラメントワインディング装置に関する。

フライホイールバッテリー装置等に搭載されるフライホイールは、たとえば環状体をなし、かつ炭素繊維強化プラスチック（carbon-fiber-reinforced plastic：ＣＦＲＰ）等の繊維強化プラスチックを用いて形成されている（特許文献１参照）。このような繊維強化プラスチック製の環状体の作成方法として、たとえばフィラメントワインディング法が知られている（特許文献２参照）。フィラメントワインディング法では、樹脂を含浸させた繊維をマンドレルの外周に巻き付け、その後硬化させ、脱芯させることにより、環状体を得る。

特開平０９−２６７４０２号公報特開２０１１−２３６９７２号公報

フィラメントワインディング法では、強度の高い環状回転体（回転体）を得ることができるように、繊維の張力を高く維持しながら、マンドレルに繊維を巻き付けることが望ましい。
しかしながら、所定の張力を有する繊維を幾重にも巻き付けていくと、先に巻き付けられた内層部（とくに最内層）の繊維に緩みが生じ、畝りが発生することがある。繊維に畝りが生じている状態のまま樹脂が硬化すると、環状回転体の内部に大きな歪が発生する場合がある。この場合、環状回転体の内部に大きな応力が発生する結果、環状回転体を高速回転させることはできない、という問題がある。

このような畝りの発生は、所定の張力を有する繊維が後から巻き付けられることにより、先に巻き付けられた内層部の繊維に外周側から圧力が付与され、これにより、内層部の繊維の張力の大きさが低減しまたは零になり、その結果当該繊維に畝りが発生する、と本願発明者らは考えている。
本願発明者らは、繊維を一定張力で巻き付けるのではなく、巻付け動作の進行（巻き数の増大）に従って繊維の張力を徐々に低減させる手法を検討したが、この手法を採用しても、内層部の繊維の畝りの発生を十分に低減できず、そればかりか、繊維の張力不足のために正確な巻付けが行えない場合もあった。

そこで、本発明の目的は、内層部に繊維の畝りが生じていない環状回転体を形成できるフィラメントワインディング方法およびフィラメントワインディング装置を提供することである。

前記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、環状回転体（１００）を形成するためのフィラメントワインディング方法であって、樹脂を含浸させた繊維（２）を、当該繊維に所定の張力を与えながらマンドレル（６）に巻き付ける巻付けステップと、前記巻付けステップに並行して、前記マンドレルに既に巻き付けられている前記繊維によって構成される巻き層部（１９）の内周（１９Ａ）を加圧する加圧ステップとを含む、フィラメントワインディング方法を提供する。

請求項２に記載の発明は、前記加圧ステップは、前記巻き層部を構成する前記繊維の巻き数の増大に従って、前記巻き層部の前記内周に付与する圧力を上昇させる圧力調整ステップを含む、請求項１に記載のフィラメントワインディング方法である。
請求項３に記載の発明は、前記圧力調整ステップは、下記式（１）によって表される圧力Ｐ_ａＮを、前記巻き層部の前記内周に付与する、請求項２に記載のフィラメントワインディング方法である。

（式中ｒ_ａは、巻き層部の内半径であり、ｒ_ｉは、巻き層部の、内周からｉ層目の繊維の半径であり、ｒ_ｉ−１は、巻き層部の、内周から（ｉ−１）層目の繊維の半径であり、ｗは、繊維幅であり、Ｔ_ｉは、巻き層部の、内周からｉ層目の繊維に作用する張力である。）
前記目的を達成するための請求項４に記載の発明は、フィラメントワインディング方法を用いて環状回転体（１００）を形成するためのフィラメントワインディング装置（１）であって、マンドレル（６）を有し、樹脂を含浸させた繊維（２）を、当該繊維に所定の張力を与えながら前記マンドレルに巻き付ける巻付け手段（７）と、前記マンドレルに既に巻き付けられている前記繊維によって構成される巻き層部（１９）の内周（１９Ａ）を加圧する加圧手段（１５，１６，１７，１８）と、前記巻付け手段による前記繊維の巻付けと、前記加圧手段による前記巻き層部の前記内周への加圧とを並行して実行させる制御手段（５０）とを含む、フィラメントワインディング装置を提供する。

また、前記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

請求項１の方法によれば、マンドレルに既に巻き付けられている巻き層部の内周を加圧しながら、所定の張力を付与しつつ繊維をマンドレルに巻き付ける。巻き層部の内周の加圧によって、後からの繊維の巻付けに伴って既巻きの繊維に作用する外周側からの圧力を低減できる。そのため、後から繊維を巻き付た場合であっても、既巻きの繊維の張力が低減するのを抑制または防止できる。したがって、先に巻き付けられた内層部の繊維の緩みを抑制または防止しながら、マンドレルへの繊維の巻付けを行うことができる。ゆえに、内層部の繊維に畝りの生じていない環状回転体を形成できるフィラメントワインディング方法を提供できる。

請求項２の方法によれば、巻き層部を構成する繊維の巻き数の増大に伴って、巻き層部の内層部の繊維に外周側から付与される圧力が増大するのであるが、巻き層部を構成する繊維の巻き数の増大に従って圧力を上昇させることにより、巻付け動作の進行状況によらずに、先に巻き付けられた内層部の繊維の張力を高く維持し続けることができる。
請求項３の方法によれば、圧力の値を、式（１）を満たすような大きさに調整することにより、繊維の巻付けに伴う、巻き層部の内層部の繊維に生じる張力の増加をなくすことができる。

請求項４の構成によれば、請求項１に関連して記載した作用効果と同等の作用効果を奏することができる。

本発明の実施形態に係るフィラメントワインディング装置の概略構成を示す斜視図である。マンドレルの概略構成を説明するための側面図である。前記フィラメントワインディング装置を用いた巻付け動作中において、巻き層部に作用する力を説明するための図である。図３の切断面線IV−IVから見た断面図である。金属リングの内周および外周に圧力が付与されている状態を示す図である。内周からｉ層目の繊維の巻付け動作時に生じる応力を説明するための模式図である。前記フィラメントワインディング装置を用いて形成されるフライホイールの概略斜視図である。

図１は、本発明の実施形態に係るフィラメントワインディング装置１（以下、「ＦＷ装置１」という）の概略構成を示す斜視図である。ＦＷ装置１は、フィラメントワインディング方法を用いて、フライホイールバッテリー装置（図示しない）に搭載されるフライホイール１００（図７参照。環状回転体）を形成するための装置である。
ＦＷ装置１は、繊維２（すなわち、繊維束）を供給する繊維供給ユニット３と、繊維供給ユニット３から供給される繊維２をガイドする繊維ガイド４と、繊維供給ユニット３から供給される繊維２に樹脂を含浸させる樹脂含浸槽５と、マンドレル６を有し、樹脂を含浸された繊維２をマンドレル６に巻き付ける巻付けユニット７と、ＦＷ装置１に備えられたユニットの動作やバルブの開閉などを制御する制御装置５０とを含む。

繊維供給ユニット３は、繊維２がそれぞれ巻回された複数のボビン８と、これら複数のボビン８を支持するクリールスタンド（図示しない）とを含む。ボビン８は、繊維２を巻き取って収納している。ボビン８に巻回される繊維２は、たとえば、炭素繊維等の繊維材料や合成樹脂を用いた無撚りの繊維材料からなる。炭素繊維以外の繊維２として、たとえばガラス繊維、ボロン繊維、アラミド繊維を例示できる。

繊維ガイド４は、ボビン８から引き出された繊維２に押し当てられることにより、繊維２に張力を付与しながら、当該繊維２を、巻付けユニット７へと案内する装置である。繊維ガイド４は棒状をなしている。
巻付けユニット７は、円筒状の成形型であるマンドレル６と、チャック（図示しない）と、ベース台１０と、巻付けヘッド１１とを含む。チャックは、マンドレル６を回転軸線Ａ１まわりに回転可能に支持している。マンドレル６の回転軸（図示しない）には、マンドレル６を回転軸線Ａ１まわりに回転させるモータ等の回転駆動機構１２が結合されている。

巻付けヘッド１１は、複数の繊維２を一列に束ねてマンドレル６に供給する装置である。ベース台１０の上面には、回転軸線Ａ１に沿って延びるガイドレール（図示しない）が設けられており、このガイドレールに巻付けヘッド１１が嵌合している。すなわち、巻付けヘッド１１は、マンドレル６の回転軸線Ａ１に沿って往復移動可能に構成されている。巻付けヘッド１１には、巻付けヘッド１１をマンドレル６の回転軸線Ａ１に沿って往復移動させるヘッド駆動機構１３が結合されている。

この実施形態では、樹脂含浸槽５が巻付けヘッド１１の上面に固定されている。すなわち、この実施形態では、繊維２には予め樹脂が含浸されておらず、ボビン８から引き出された繊維２に樹脂含浸槽５にて樹脂を塗布し、これを巻付けユニット７へ供給する。樹脂含浸槽５にて繊維２に含浸させられる樹脂（マトリックス樹脂）として、エポキシ樹脂を例に挙げることができるが、その他、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、フラン樹脂、マレイミド樹脂、アクリル樹脂等をマトリックス樹脂として用いることができる。

なお、樹脂含浸槽５は、巻付けヘッド１１と繊維ガイド４との間でなく、繊維ガイド４とボビン８との間に配置されていてもよい。
また、ボビン８に巻回されている繊維２に、予め樹脂が含浸されていてもよい。この場合には、樹脂含浸槽５の構成をＦＷ装置１から省略できる。
図２は、マンドレル６の概略構成を説明するための側面図である。

円筒状のマンドレル６は、周方向に複数分割（図２ではたとえば４等分割）されている。すなわち、マンドレル６は、回転軸線Ａ１を通る面によって分割された複数（たとえば４つ）の分割体１４によって構成されている。これら複数の分割体１４の外周面１４Ａによって、円筒面からなるマンドレル６の外周面６Ａが構成される。
マンドレル６の中空部分には、袋体１５が内挿されている。袋体１５は、ゴム等の弾性材料を用いて、膨張可能に設けられている。袋体１５の内部には、供給バルブ１６（図２（ｂ）のみ図示）を介して、流体供給源１７（図２（ｂ）のみ図示）からの充填用流体（液体または気体）が供給（充填）されるようになっている。袋体１５は密封状態にあり、充填用流体の袋体１５内への供給によって袋体１５は膨張する。マンドレル６の中空部分の容積以上に膨張した袋体１５は、各分割体１４を径方向外方に向けて押し付け、当該分割体１４を径方向外方に向けて移動させる。各分割体１４の径方向外方への移動により、マンドレル６の外周面６Ａの外径が拡大する。外周面６Ａの外径拡大前の状態を図２（ａ）に示し、外周面６Ａの外径拡大後の状態を図２（ｂ）に示す。マンドレル６の外周面６Ａの外径拡大により、マンドレル６に巻き付けられている繊維２からなる巻き層部１９の内周１９Ａ（図３参照）に均一に圧力を付与できる。

また、袋体１５の内部の充填用流体は、排出バルブ１８（図２（ｂ）のみ図示）を介して排出可能である。充填用流体が袋体１５内から排出されることにより袋体１５は収縮し、これにより、マンドレル６の外周面６Ａの外径が元に戻る。つまり、供給バルブ１６および排出バルブ１８の制御により、巻き層部１９の内周１９Ａ（図３参照）に付与する圧力の大きさを調整できる。この実施形態では、袋体１５、供給バルブ１６、流体供給源１７および排出バルブ１８によって、加圧ユニット（加圧手段）が構成されている。

図１および図２を参照して、制御装置５０は、たとえばマイクロコンピュータなどによって構成されている。制御装置５０は、予め定められたプログラムに従って、回転駆動機構１２、ヘッド駆動機構１３等の動作を制御できる。また、制御装置３は、供給バルブ１６および排出バルブ１８等の開閉を制御する。
図１を参照して、繊維２の巻付け動作を行う場合には、制御装置５０は、回転駆動機構１２を制御して、マンドレル６を、回転軸線Ａ１まわりの一方に所定の回転速度で回転させる。マンドレル６の回転に伴ってボビン８から繊維２が引き出され、この繊維２は、繊維ガイド４によりガイドされて樹脂含浸槽５へと導かれる。樹脂含浸槽５は、繊維２に、樹脂を含侵させるとともに、当該繊維２に所定の張力を付与する。すなわち、巻付けヘッド１１は、樹脂含浸槽５によって所定の張力が付与された繊維２を、マンドレル６へと導く。

また、マンドレル６の回転と並行して、制御装置５０は、ヘッド駆動機構１３を制御して、巻付けヘッド１１を、回転軸線Ａ１に沿って所定の速度で往復移動させる。これにより、マンドレル６の外周面６Ａに略直角または所定角度をつけて繊維２が巻き付けられる。マンドレル６に巻き付けられた繊維２は、巻き層部１９（図３参照）を構成する。
なお、巻付けヘッドとしてフープ巻ヘッドおよびヘリカル巻ヘッドを設け、ヘッドフープ巻ヘッドによりフープ巻を行うと共に、ヘリカル巻ヘッドによりヘリカル巻を行うようにしてもよい。

また、繊維２の巻付け動作の際に、マンドレル６の回転に併せて、ボビン８を、マンドレル６の周りを旋回させてもよい。また、マンドレル６を回転させずに、ボビン８を、マンドレル６の周りを旋回させることにより、繊維２の巻付け動作を行うようにしてもよい。
図３は、ＦＷ装置１を用いた巻付け動作中において、巻き層部１９に作用する力を説明するための図である。図４は、図３の切断面線IV−IVから見た断面図である。図５は、金属リング２０の内周２０Ａおよび外周２０Ｂに圧力が付与されている状態を示す図である。図６は、内周１９Ａからｉ層目の繊維２の巻付け動作時に生じる応力を説明するための模式図である。

図４に示すように、繊維２は、断面矩形（繊維幅ｗ＞繊維の厚みｌ）のシート状をなしている。
この実施形態では、巻き層部１９の内周１９Ａを加圧しながら、所定の張力を付与しつつ繊維２をマンドレル６に巻き付ける。このとき、繊維２の巻付け動作において、繊維２の張力を一定に保ってもよいし、繊維２の張力を変更してもよい。

制御装置５０は、図３に示すように、巻き層部１９の内周１９Ａに付与する圧力が、巻き層部１９を構成する繊維２の巻き数の増大に従って上昇するように、供給バルブ１６および排出バルブ１８（図２（ｂ）参照）を制御する。具体的には、制御装置５０は、巻き層部１９の内周１９Ａに付与する圧力が、下記式（２）に示すＰ_ａＮになるように、供給バルブ１６および排出バルブ１８を制御する。

（式中、ｒ_ａは、巻き層部１９の内半径であり、ｒ_ｉは、巻き層部１９の、内周１９Ａからｉ層目の繊維２の半径であり、ｒ_ｉ−１は、巻き層部１９の、内周１９Ａから（ｉ−１）層目の繊維２の半径であり、Ｎは、巻き層部１９の総巻き数であり、Ｔ_ｉは、巻き層部１
９の、内周１９Ａからｉ層目の繊維２に作用する張力である。）
なお、ｒ_ｉは、次式で表すことができる。
ｒ_ｉ＝ｒ_ａ＋（ｉ−１）・ｌ …（３）
（式中、ｌは、（一巻分の）繊維２の厚みである。）
以下、式（２）の算出根拠を説明する。

理解の容易化のため、図５に示すように、内半径ｒ_ａおよび外半径ｒ_ｂを有する金属リング２０を例に挙げる。この金属リング２０の内周２０Ａに、外周２０Ｂ側に向かう圧力Ｐ_ａが、また、金属リング２０の外周２０Ｂに、内周２０Ａ側に向かう圧力Ｐ_ｂがそれぞれ付与されている場合を考える。この場合、金属リング２０の内周２０Ａに発生する周方向の応力σ_θは、次式（４）の通りである。
σ_θ＝（（ｒ_ａ ^２＋ｒ_ｂ ^２）・Ｐ_ａ−２・ｒ_ｂ ^２・Ｐ_ｂ）／（ｒ_ｂ ^２−ｒ_ａ ^２） …（４）
このような圧力状態の金属リング２０において、金属リング２０の内周２０ＡにΔＰ_ａ（図示しない）の圧力を追加で付与し、金属リング２０の外周２０ＢにΔＰ_ｂ（図示しない）の圧力を追加で付与する場合を検討する。この場合、金属リング２０の内周２０Ａに発生する周方向の応力σ_θの増分Δσ_θ（図示しない）は、次式（５）の通りである。
Δσ_θ＝（（ｒ_ａ ^２＋ｒ_ｂ ^２）・（Ｐ_ａ＋ΔＰ_ａ）−２・ｒ_ｂ ^２・（Ｐ_ｂ＋ΔＰ_ｂ））／（ｒ_ｂ ^２−ｒ_ａ ^２）−（（ｒ_ａ ^２＋ｒ_ｂ ^２）・Ｐ_ａ−２・ｒ_ｂ ^２・Ｐ_ｂ）／（ｒ_ｂ ^２−ｒ_ａ ^２） …（５）
式（５）から次式（６）を導き出すことができる。
Δσ_θ＝（（ｒ_ａ ^２＋ｒ_ｂ ^２）・ΔＰ_ａ−２・ｒ_ｂ ^２・ΔＰ_ｂ）／（ｒ_ｂ ^２−ｒ_ａ ^２） …（６）
次に、金属リング２０に代えて、同じ形状および寸法を有する巻き層部１９（図３参照）の場合を検討する。この場合、繊維２からなる巻き層部１９は等方材料ではないため、材料に起因する係数（係数ｋ）が加わると考えられる。したがって、この巻き層部１９の内周１９Ａにおいて発生する周方向の応力σ_θは、式（７）の通りである。
Δσ_θ＝ｋ・（（ｒ_ａ ^２＋ｒ_ｂ ^２）・ΔＰ_ａ−２・ｒ_ｂ ^２・ΔＰ_ｂ）／（ｒ_ｂ ^２−ｒ_ａ ^２） …（７）
ところで、図３および図６に示すように、張力Ｔ_ｉで巻き付けている、内周１９Ａからｉ層目の繊維２が、内周１９Ａから（ｉ−１）層目までの各繊維２に対し付加している圧力ΔＰ_ｂｉは、内周１９Ａからｉ層目の繊維２の張力Ｔ_ｉによる巻付けにより付与される力である。そのため、次式（８）を導き出すことができる。
ΔＰ_ｂｉ＝２・Ｔ_ｉ・sin（Δθ／２）／（ｒ_ｉ・Δθ・ｗ）≒Ｔ_ｉ／（ｒ_ｉ・ｗ） …（８）
式（７）および式（８）により、内周１９ＡからΔＰ_ａｉの圧力を追加で付加した場合の、内周１９Ａにおける周方向の応力Δσθの増分を、次式（９）で表すことができる。
Δσ_θ＝ｋ・（（ｒ_ｉ−１ ^２＋ｒ_ａ ^２）／（ｒ_ｉ−１ ^２−ｒ_ａ ^２）・ΔＰ_ａｉ−２・ｒ_ｉ−１ ^２／（ｒ_ｉ−１ ^２−ｒ_ａ ^２）・Ｔ_ｉ／（ｒ_ｉ・ｗ）） …（９）
式（９）においてΔσ_θの値が常に零であれば、巻き層部１９の内周１９Ａ（すなわち、最内層２１（図３参照）の繊維２）において、繊維２の張力は失われることがない。式（９）のΔσ_θに零を代入することにより、次式（１０）を導き出すことができる。
ΔＰ_ａｉ＝２・ｒ_ｉ−１／（ｒ_ｉ−１ ^２＋ｒ_ａ ^２）・Ｔ_ｉ／（ｒ_ｉ・ｗ） …（１０）
以上により、Ｎ層目の巻付け時において、最内層２１に与えるべき圧力Ｐ_ａＮとして、前記の式（２）を導き出すことができる。

ＦＷ装置１を用いた繊維２の巻付け動作の終了後、巻き層部１９を加熱硬化炉（図示しない）にて硬化させる。その後、硬化した巻き層部１９が、マンドレル６から脱芯させられて、フライホイール１００が得られる。
図７は、ＦＷ装置１を用いて形成されるフライホイール１００の概略斜視図である。フライホイール１００は、内層部（とくに最内層２１）の繊維２に畝りが生じていない。そのため、フライホイール１００の内層部（とくに最内層２１）に高い応力が発生していない。これにより、フライホイール１００の高速回転を実現することが可能である。また、フライホイール１００の剛性および強度を向上させることもできる。

以上のようにこの実施形態によれば、マンドレル６に既に巻き付けられている巻き層部１９の内周１９Ａを加圧しながら、所定の張力Ｔ_ｉを付与しつつ繊維２をマンドレル６に巻き付ける。巻き層部１９の内周１９Ａの加圧によって、後からの繊維２の巻付けに伴って既巻きの繊維２に作用する外周側からの圧力を低減できる。そのため、後から繊維２を巻き付た場合であっても、既巻きの繊維２の張力が低減するのを抑制または防止できる。したがって、先に巻き付けられた内層部（とくに最内層２１）の繊維２の緩みを抑制または防止しながら、マンドレル６への繊維２の巻付けを行うことができる。ゆえに、内層部（とくに最内層２１）の繊維２に畝りの生じていないフライホイール１００を形成できる。

また、巻き層部１９の内周１９Ａに付与する圧力を、巻き層部１９を構成する繊維２の巻き数の増大に従って上昇するように調整する。巻き層部１９を構成する繊維２の巻き数の増大に伴って、巻き層部１９の内層部（とくに最内層２１）の繊維２に外周側から付与される圧力が増大するのであるが、巻き層部１９を構成する繊維２の巻き数の増大に従って圧力を上昇させることにより、巻付け動作の進行状況によらずに、先に巻き付けられた内層部（とくに最内層２１）の繊維２の張力を高く維持し続けることができる。

さらに、巻き層部１９の内周１９Ａに付与する圧力を、前記の式（２）に示す圧力Ｐ_ａＮに調整しているので、巻き層部１９の各層において、繊維２の巻付けに伴う張力の減少を零にすることができる。すなわち、巻き層部１９の各層において繊維２の張力を高く維持でき、各層の繊維２に畝りが生じない。これにより、先に巻き付けられた内層部（とくに最内層２１）の繊維２の緩みを確実に防止しながら、マンドレル６への繊維２の巻付けを行うことができる。

また、繊維２の巻付け動作の進行に従って繊維２の張力を徐々に低減させる手法を採用する場合と比較して、正確な巻付けを実現できる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。
すなわち、加圧ユニット１５〜１８を用いて巻き層部１９の内周１９Ａに加圧する場合を例に挙げて説明したが、それ以外の手法により、内周１９Ａを加圧するようにしてもよい。

また、内周１９Ａに加圧される圧力が式（２）に示す圧力Ｐ_ａＮでなくてもよい。この場合、巻き層部１９の巻き数の増大に従って、巻き層部１９の内周１９Ａに付与する圧力を上昇させることが望ましいが、巻き層部１９の巻き数の増減によらずに、巻き層部１９の内周１９Ａに付与する圧力が一定であってもよい。
その他、特許請求の範囲内で種々の変更を加えることが可能である。

１…フィラメントワインディング装置、２…繊維、６…マンドレル、７…巻付けユニット（巻付け手段）、１５…袋体（加圧手段）、１６…供給バルブ（加圧手段）、１７…流体供給源（加圧手段）、１８…排出バルブ（加圧手段）、１９…巻き層部、１００…フライホイール（環状回転体）

Claims

環状回転体を形成するためのフィラメントワインディング方法であって、
樹脂を含浸させた繊維を、当該繊維に所定の張力を与えながらマンドレルに巻き付ける巻付けステップと、
前記巻付けステップに並行して、前記マンドレルに既に巻き付けられている前記繊維によって構成される巻き層部の内周を加圧する加圧ステップとを含む、フィラメントワインディング方法。
前記加圧ステップは、前記巻き層部を構成する前記繊維の巻き数の増大に従って、前記巻き層部の前記内周に付与する圧力を上昇させる圧力調整ステップを含む、請求項１に記載のフィラメントワインディング方法。
前記圧力調整ステップは、下記式（１）によって表される圧力Ｐ_ａＮを、前記巻き層部の前記内周に付与する、請求項２に記載のフィラメントワインディング方法。

（式中ｒ_ａは、巻き層部の内半径であり、ｒ_ｉは、巻き層部の、内周からｉ層目の繊維の半径であり、ｒ_ｉ−１は、巻き層部の、内周から（ｉ−１）層目の繊維の半径であり、ｗは、繊維幅であり、Ｔ_ｉは、巻き層部の、内周からｉ層目の繊維に作用する張力である。）
フィラメントワインディング方法を用いて環状回転体を形成するためのフィラメントワインディング装置であって、
マンドレルを有し、樹脂を含浸させた繊維を、当該繊維に所定の張力を与えながら前記マンドレルに巻き付ける巻付け手段と、
前記マンドレルに既に巻き付けられている前記繊維によって構成される巻き層部の内周を加圧する加圧手段と、
前記巻付け手段による前記繊維の巻付けと、前記加圧手段による前記巻き層部の前記内周への加圧とを並行して実行させる制御手段とを含む、フィラメントワインディング装置。