JPH03174049A - 複合材製締結具の補強基材 - Google Patents

複合材製締結具の補強基材

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JPH03174049A
JPH03174049A JP1309939A JP30993989A JPH03174049A JP H03174049 A JPH03174049 A JP H03174049A JP 1309939 A JP1309939 A JP 1309939A JP 30993989 A JP30993989 A JP 30993989A JP H03174049 A JPH03174049 A JP H03174049A
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Tetsuya Yamamoto
哲也 山本
Shigeru Nishiyama
茂 西山
Hideaki Tanaka
秀明 田中
Tetsuro Hirokawa
哲朗 広川
Masayasu Ishibashi
正康 石橋
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SHIKISHIMA KANBASU KK
Shikishima Canvas KK
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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SHIKISHIMA KANBASU KK
Shikishima Canvas KK
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、航空機、ヘリコプタ−1宇宙機器、自動車、
工作機械その他の分野で部材同士を締結したり、又は、
リンク機構を構成するアーム部材等として利用される複
合材製締結具の補強基材に関するものである。
〔従来の技術〕
所定形状にm戒した三次元織物を補強基材とし、これに
合成樹脂、炭素等を含浸させた複合材は、軽量であると
共に、機械的性質等にも優れているため、従来の金属製
部品に代えて、各分野で注目されており、既に、いくら
かの提案がなされている。
例えば、極低温機器用支持材として、特開平1−988
00号が、また、ネジ部材として、特開平1−1925
27号が、そして、これら複合材の補強基材を製造する
方法としては、例えば、特開昭63−42955号が開
示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記特開平1−98800号の提案は、複合材製の極低
温機器用支持材としては、一応満足できるものであるが
、他の用途においては、開口部周辺の機械的強度が不足
し、また、特開平l−192527号の提案は、複合材
製のネジ部材として開発されているだけで、端部に開口
部を有する締結具を複合材でllt&する場合には、補
強基材をどのように構成するのかを提示しておらず、こ
の点に関しては、特開昭63−42955号の提案も同
様である。
本発明は、端部に開口部を有する締結具を複合材で構成
する場合に好適な補強基材の構成を提供することを目的
としている。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を遠戚するため、本発明は、少くとも1側端部
に開口部を有する三次元織物からなる複合材製締結具の
補強基材であって、上記開口部の周囲に積層配設される
糸条が、円周方向ならびに放射状方向を含む2軸以上の
糸条からなり、上記各方向の糸条間に厚さ方向の糸条が
貫通配設されていることを特徴とする複合材製締結具の
補強基材(請求項1)を提供するものである。
また、本発明は、上記開口部の周囲に円周方向に配設さ
れた糸条の1部が開口部内周面に露出するように階間さ
れた複合材製締結具の補強基材(請求項2)を提供する
ものである。
さらに、本発明は、上記開口部の周囲に放射状方向に配
設された糸条の1部が開口部内周面に露出するように延
びている複合材製締結具の補強基材(請求項3)を提供
するものである。
また、本発明は、少くとも1側端部に開口部を有する三
次元織物からなる複合材製締結具の補強基材であって、
X軸方向とY軸方向あるいはこれ等とW軸方向に蛇行配
設された糸条が積層され、上記各方向の糸条間にX軸方
向の糸条が貫通配設され、かつ、X軸方向の糸条が、糸
条体積含有率において25〜2%であることを特徴とす
る複合材製締結具の補強基材(請求項4)を提供するも
のである。
そして、本発明は、X軸方向とY軸方向あるいはこれ等
とW軸方向の各糸条が、厚さの中心面を挟んで上下方向
に、面対称となるように積層配設されている構成の複合
材製締結具の補強基材(請求項5)を提供するものであ
る。
〔作用〕
請求項1の発明の構成によれば、複合材製締結具の開口
部の周囲が、円周方向ならびに放射状方向を含む2軸以
上の糸条によって補強され、引張り、圧縮、剪断等の各
方向の機械的強度が向上する。この場合、X軸方向の糸
条は、XY平面に配向される各方向糸条の夫々の積層面
間での眉間剥離を特徴する 請求項2及び3の発明の構成によれば、関口部に挿通さ
れる締結用ビンや軸に当接する面に、円周方向および放
射状方向の糸条が露出し、面圧強度が向上する。即ち、
開口部の最内層に樹脂層があると、糸条の補強作用が面
圧強度の向上に寄与し難くなるが、上記の如く糸条を露
出させておくことによって、この点が改善される。
請求項4の発明のti*によれば、開口部及び本体部を
含めた補強基材全体がX軸方向、Y軸方向あるいはこれ
等とW軸方向に蛇行配設された糸条の積層体でtit威
され、かつ、上記各方向の糸条間にX軸方向の糸条を貫
通配設することによって、各方向の機械的強度を向上さ
せることができる。この場合、X軸方向の糸条は、糸条
体積含有率が25%以上になると、X軸方向及びY軸方
向、特に、引張り、圧縮等の荷重の主作用方向く例えば
X軸方向〉の糸条の配分割合が減少してしまうので好ま
しくない。また、X軸方向の糸条の糸条体積含有率を2
%以下にすると、圧縮力が働いた場合、眉間剥離が生じ
て好ましくない。X軸方向の糸条は、低含有率の場合は
、X軸方向、Y軸方向の糸条より細い糸を使用したり、
また適宜間引いて配設する。2%以上であれば、圧縮時
の挫屈に対して十分な抵抗力を特徴する 請求項5の発明の構成によれば、複合材製締結具を複合
化する際の硬化時の変形を防止することができる。
(実施例) 第1図〜第4図は本発明の三次元織物からなる補強基材
の第1実施例を示すXY平面内での各方向糸条の積層配
向パターンの説明図、第5図はZX平面内での厚さ方向
糸条(Z)の通し方の説明図であって、1側端部に連結
ピンまたはボルト等の連結部材挿通孔となる開口部(1
)を有する複合材製締結具(2)をm或する場合を例示
している。先ず、第1図は、複合材製締結具(2)の本
体部にX軸方向の糸条(X)を蛇行配置し、開口部(1
)の周囲には、円周方向の糸条(U)をX軸方向の糸条
(X)と連続させて配置している。第2図は、複合材製
締結具(2)の本体部にY軸方向の糸条(Y)を蛇行配
置し、開口部(1)の周囲には、放射状方向の糸状(V
)をY軸方向の糸条(Y)と連続させて配置している。
第3図は、複合材製締結具(2)の本体部にX軸方向と
所定角度(例えば45°)で交叉する斜め方向(以下、
W軸方向と称す〉の糸条(Wl)を蛇行配置し、開口部
(1)の周囲には、放射状方向の糸条(V)をW軸方向
の糸条(Wl)と連続させて配置している。第4図は、
複合材製締結具(2)の本体部に、第3図のW軸方向の
糸条(Wl〉とは逆方向でX軸方向と所定角度(例えば
45”)で交叉するーW軸方向の糸条(W2)を蛇行配
置し、開口部(1)の周囲には、放射状方向の糸条(V
)を−W軸方向の糸条(W2)と連続させて配置してい
る。上記第1図〜第4図の各方向の糸条は、いずれもX
Y平面と平行な平面内に、上記順序で、または、他の適
宜の順序でX軸方向に所定厚さとなるまで反復して積層
配置され、その際、各方向の糸条の積層配向パターンが
、複合材製締結具(2〉の厚さ(2軸方向〉の中心面を
挟んで上下方向に面対称となるように積層配設するのが
好ましい。第5図は、複合材製締結具(2)の本体部分
及び開口部(1)に配設された各方向の糸条(U)(V
)(Wl)(W2)(X)(Y)間を貫通してこれらの
糸条(U)−・−(Y)をX軸方向に緊締接結するX軸
方向の糸条(Z)が配設されている。このX軸方向の糸
条(Z)は、積層体の貫通端の1端(第5図の上端)に
おいて、ループを形成するように2つ折り状に挿通され
、他端(第5図の下端)では連続しており、上記ループ
端は、抜けないように、カンヌキ糸(Zz )を挿通し
たり、または、チェーンステッチ(Z2〉を形成して止
められている。上記X軸方向の糸条(Z)は、複合材製
締結具(2)の糸条全体に対する体積含有率において、
25〜2%とされている。
上記複合材製締結具(2)の開口部(1)の周囲に配設
される円周方向の糸条(U)は、その一部が、上記開口
部(1)の内周面に露出するようにI畳目するのが好ま
しい。そのためには、第6図に示す様に、開口部(1)
の周囲に、開口部(1)の内径と同一外径を有するマン
ドレル(M)を使用し、このマンドレル(M)の周囲に
円周方向の糸条(U)の一部 (f&内周に配設される
糸条〉を直接捲回して三次元織物よりなる補強基材を織
成した後、マンドレル(M)を外さずに合成樹脂を含浸
させ、これを硬化させた段階でマンドレル(M)を除去
することによって行われる。
また、開口部(1)の周囲に配置される放射状方向の糸
条・(V)は、その一部が上記開口部(1)の内周面に
露出するように配置するのが好ましい。さらに、開口部
(1)の周囲には、第8図、第9図に示す様に、略接線
方向の糸条(T)(S)を円周方向に配設したものなど
を付加することができ、勿論、これらとは異なる方向の
糸条を付加することができる。
また、第10図に示す様に、放射状方向(V)の蛇行配
列長さを、長短交互配列とし、開口部(1)の内外周に
おける放射状方向の糸状(V)の配役密度を均一化させ
るよことによって、開口部(1〉の強度向上が図れる。
糸条の配役方法については、本出願人の一方が先に出願
した特開昭60−194145号公報、特開昭63−4
2955号公報等に開示されている方法を用いて行うこ
とが出来る。以下の実施例においても同様である。
第11図及び第12図は複合材製締結具(2)が十字形
で各端部には開口部(1)を2個ずつ有する場合であっ
て、各方向の糸条(U)(V)(Wl )(Wl )(
X)(Y)をすでに説明したように積層配置し、所定厚
さとした後、Z軸方向の糸条(Z)を挿通して三次元織
物からなる補強基材を織成する。
但し、上下左右が対称形であるので、何れか片方の部分
の繊維配向のみを示している。従って、第11図、第1
2図の場合、4種類のパターンの繰返しで積層される。
第13図〜第16図は複合材製締結具(2)が略Y字形
をなし、2つの端部に開口部(1)を1個ずつ有する場
合である。この場合も、各方向の糸条(U)(V)(W
l )(Wl )(X)(Y)を各部の糸条密度が大略
均等となるように積層配設し、所定厚さとした後、Z軸
方向の糸条(Z)を挿通して三次元織物からなる補強基
材をmFIi、する。この7字形の場合は、第17図に
示す如く、夫々の軸に対して4方向の繊維配向が考えら
れ、3軸X4−12の方向の繊維配列が考えられる。第
13図〜第16図はその一例を示すものである。
第18図及び第19図は複合材製締結具(2)が略I字
形をなし、両端に開口部(1〉を1個ずつ有する場合の
変形例である。そして、この場合、開口部(1)(1)
の周囲と本体部とを4方向の糸条(Wl )(Wl )
(X)(Y)のみで織成する例である。この場合も、l
パターンを半分だけ示しているが、これら4種類のパタ
ーンを所定厚さになるまで適宜反復して積層しZ軸方向
の糸条(Z)を挿通して三次元織物からなる補強基材を
織成する。
第20図〜第22図は複合材製締結具(2)が略Y字形
をなし、2つの端部に開口部(1)を1個ずつ有する場
合の変形例である。この場合、開口部(1)(1)の周
囲と本体部とを6方向の糸条(W+ )(Wg )(W
a )(W4 )(X)(Y)で織成した例である。但
し、糸条(Wl)と(Wl)とは同一角度(例えば30
°)であるが傾斜方向が逆であり、また、糸条(Wa)
と(W4)とは同一角度(例えば60°)で傾斜方向が
逆であり、かつ、これら糸条(Wり(Wlと糸条(Wa
)(W4 )とは、傾斜角度を相違させである。この場
合も、これら6種類のパターンを所定厚さになるまで適
宜反復して積層し、Z軸方向の糸条(Z)を挿通して三
次元lll1物からなる補強基材を織成する。この場合
も第17図に示す基本配向に従って糸条を配向させるの
は前記したのと同じ考え方である。
以上の各実施例で織成された補強基材は、金型等を用い
樹脂注入などにより合成樹脂を含浸させ、加熱硬化させ
て複合材製締結具(2)とする、また焼成炉、黒鉛化炉
を用いてC/Cコンボジント(複合材〉の締結具を製作
する。
本発明で得られる複合材製締結具(2)の形状は、図面
に示した実施例に制約されず、第23図〜第26図のよ
うな形状その他種々の形状とすることができる。また、
各方向の糸条の積層配向パターンも、図示例に制約され
ず、種々のパ) ターンの組合せを採用することができる。
さらに、各糸条を構成する繊維も炭素繊維、アラミド繊
維その他各種のものが採用できる。
〔発明の効果〕
請求項1の発明によれば、複合材製締結具の開口部周囲
の機械的強度を向上させることができる。
請求項2及び3の発明によれば、上記開口部の内周面、
即ち、締結用ピンや軸に当接する面の面圧強度を向上さ
せることができる。
請求項4の発明によれば、開口部及び本体部を含めた複
合材製締結具全体の各方向の機械的強度の向上が図れ、
特に、荷重の主作用方向への糸条の配分割合を多くし、
理想的な構造を提供できる。
請求項5の発明によれば、複合材製締結具の厚さ方向の
樹脂含浸硬化時の硬化変形を防止することができ、理想
的な強度分布の複合材製締結具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の三次元織物からなる補強基材
の第1実施例を示すXY平面内での各方向糸条の積層配
向パターンの説明図、第5図はZX平面内での厚さ方向
糸条Zの通し方の説明図、第6図は開口部周囲の円周方
向糸条の異なる配向パターンの説明図、第7図は開口部
周囲の放射状方向の糸条の異なる配向パターンの説明図
、第8図〜第10図は開口部周囲に配設される糸条のさ
らに別の配向パターンの説明図、第11図及び第12図
は十字形の補強基材のXY平面内での各方向の糸条の積
層配向パターンの説明図、第13図〜第17図は7字形
の補強基材のxy平面内での各方向の糸条の積層配向パ
ターンの説明図、第18図及び第19図は1字形の補強
基材のXY平面内での各方向の糸条の積層配向パターン
の変形例を示す説明図、第20図〜第22図は7字形の
補強基材のxy平面内での各方向の糸条の積層配向パタ
ーンの変形例を示す説明図、第23図〜第26図は本発
明で得られる他の複合材製締結具の形状例を示す平面図
である。 (X) (Y) (Z) (U) (V) (Wl (T) (S) (1) (2) ・・・X軸方向の糸条、 ・−・Y軸  〃 ・−・2軸  〃 ・−・円周方向の糸条、 ・−放射状方向の糸条、 )(W2) (W3 )  (W4 )・・−W軸方向の糸条、−接
線方向の糸条、 ・・−星形配置の糸条、 −・−関口部、 −・・複合材製締結具。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少くとも1側端部に開口部を有する三次元織物か
    らなる複合材製締結具の補強基材であって、 上記開口部の周囲に積層配設される糸条が、円周方向な
    らびに放射状方向を含む2軸以上の糸条からなり、 上記各方向の糸条間に厚さ方向の糸条が貫通配設されて
    いることを特徴とする複合材製締結具の補強基材。
  2. (2)開口部の周囲に円周方向に配設された糸条の1部
    が開口部内周面に露出するように捲回された請求項1記
    載の複合材製締結具の補強基材。
  3. (3)開口部の周囲に放射状方向に配設された糸条の1
    部が開口部内周面に露出するように延びている請求項1
    記載の複合材製締結具の補強基材。
  4. (4)少くとも1側端部に開口部を有する三次元織物か
    らなる複合材製締結具の補強基材であつて、 X軸方向とY軸方向あるいはこれ等とW軸方向に蛇行配
    設された糸条が積層され、 上記各方向の糸条間にZ軸方向の糸条が貫通配設され、 かつ、 Z軸方向の糸条が、糸条体積含有率において25〜2%
    であることを特徴とする複合材製締結具の補強基材。
  5. (5)X軸方向とY軸方向あるいはこれ等とW軸方向の
    各糸条が、厚さの中心面を挟んで上下方向に、面対称と
    なるように積層配設されていることを特徴とする請求項
    1〜4のいずれかに記載の複合材製締結具の補強基材。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61207657A (ja) * 1985-03-06 1986-09-16 敷島カンバス株式会社 複合材強化用繊維構造体
JPH0198800A (ja) * 1987-10-07 1989-04-17 Shikishima Kanbasu Kk 極低温機器用支持材

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