JPH06207679A

JPH06207679A - 重合体複合体リード弁

Info

Publication number: JPH06207679A
Application number: JP26624593A
Authority: JP
Inventors: John N Owens; ニールオーウェンズジョン
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1992-10-26
Filing date: 1993-10-25
Publication date: 1994-07-26
Anticipated expiration: 2010-12-25
Also published as: DE69300258D1; JPH07122470B2; DE69300258T2; EP0595384B1; US5521000A; EP0595384A1

Abstract

(57)【要約】【目的】内燃機関内で操作できるように化学的及び熱
的攻撃に充分耐性であり自動車用に適した機械的性質を
有するリード弁用リードを提供する。【構成】結合材料１８及び互いに平行にのびる第１ス
トランド１４と互いに平行にのび又第１ストランド１４
に非平行にのびる第２ストランド１６とからなる織物１
２からなるリード弁用のリードにおいて、第１ストラン
ド１４の各ストランドがまず第１設定本数の第２ストラ
ンド１６の上を通り次いで第２設定本数の第２ストラン
ド１６の下を通るように第１及び第２ストランドが互い
に編み合わされており、第１設定本数が第２設定本数よ
りも大きく且つ第１ストランドに平行な方向でのリード
平面における曲げ係数が第２ストランドに平行な方向で
のそれよりも大きいリード。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は一般に２行程および４行程エンジ
ン用に適するリード弁に関する。さらに詳しくは、本発
明は請求項１の前置きに明記した補強重合体複合体型の
改良されたリードをもつリード弁に関する。

【０００２】リード弁は、逆止弁のように、流体を通路
を通し逆方向にではなく、一方向に流すことが意図され
ている用途にしばしば使われる。リード弁を自動車用に
使うことは一般にまれであるが、リード弁はチェンソ
ー、オートバイで使われるような２行程エンジンの吸気
系内でふつう使われる。リード弁は一般に、孔に隣接し
た支持構造に結合している「リード」として知られる弾
性部材により開閉される孔を含むハウジングのような支
持構造からなる。この支持構造は２室間のダクトまたは
壁内に置かれ、孔はその間の通路として働く。

【０００３】リード弁は、リード弁を含む通路を通る空
気／燃料混合物の流れにより操作される。ある操作条件
では、特定の流体がリードを支持構造に対して押しや
り、それによって孔を閉じるように働く。逆の条件で
は、流体はリードを孔から離して押しやり流れを孔を通
過させるように働く。たとえば、内燃機関の燃料系で使
う場合、エンジンの燃焼室内に生じる真空はリードを孔
から離してそらし、空気／燃料混合物を燃焼室に入らせ
る。

【０００４】燃料吸気系のようなエンジン用途では、リ
ードは制御される流体からの熱的および化学的攻撃に耐
えねばならないだけでなく、また多数の迅速な往復運動
に耐えるのに十分な構造的完全性をもつ必要がある。応
力に関しては、リードは孔から離れて押しやられると
き、カンチレバー曲げモーメントを経験する。支持構造
の方へ押しやられるとき、リードは一般にその中心で偏
向され、支持構造によりその周辺で支持される。含まれ
る力はかなりであり得、リードは強い耐久性材料でつく
られることが要求される。

【０００５】過去には、リードは一般に鋼からつくられ
てきた。しかし、鋼リードは二つの大きな欠点をもつ。
第１の欠点は、鋼の高密度であり、これは低い固有振動
数をもつ重いリードを生じる。これは流れの逆転に対し
一層遅い応答を生じ、そこで一層有効でない逆止弁を生
じる。この欠点は２行程および４行程エンジン用の両者
にあてはまることだが、４行程エンジンでは一層重大で
ある。２行程エンジンでは、リード弁はエンジンのクラ
ンク室に位置する。クランク室は一層多い容量の空気を
供給し、高い固有振動数をもつリード弁の重要性を減少
する。しかし、４行程エンジンでは、エンジンのポペッ
ト弁と関連したリード弁の間に捕獲される空気容量はは
るかに小さく、そこで速いリード弁応答が必要となり、
一層高い固有振動数をもつリード弁が要求される。

【０００６】第２の主な欠点は、疲労または衝撃による
鋼リードの破損が吸気系内に存在する鋼の断片を生じる
ことである。エンジンにより取り入れられると、鋼断片
はシリンダおよびそのピストンに破局的損傷を与え、少
なくとも実質的修理を必要とし、さらにしばしばエンジ
ンの完全な交換を必要とする。さらに、そのような破損
は典型的にはエンジンを操作不能にし、車を立往生させ
る。

【０００７】この重大な欠点の結果、重合体複合体リー
ドが近年一般的となってきた。重合体複合体リードは、
典型的にはエポキシ樹脂のような熱硬化重合体に包まれ
たガラス繊維織物または織方をもつ。そこで、重合体複
合体リードは鋼リードよりかりり小さい密度をもつ。さ
らに、くだけた複合体リードはエンジンにより容易に取
り入れられ、エンジン成分に明白な破損を与えない。そ
の結果、複合体リードの破損は典型的にはわずかに荒っ
ぽく運転するエンジンにおいて生じるだけで、なお有効
に操作できる。さらに、複合体エンジンが破損した場
合、全エンジンではなくて、リードだけを交換する必要
がある。

【０００８】従来は、使われるガラス繊維メッシュ１１
０は、図１および２に示す「平織」形である。「平織」
とは、一緒にねじられまたはよられた数百の個々のガラ
ス繊維からなる各ストランドが、一度に１ストランドで
交互に、連続する横ストランドの上下を通る織物として
定義される。図１からわかるように、平織の織物１１０
の外見は、交互ストランドの反覆パタンである。図１に
示した平面図および図２の断面図において、一方向に走
る各々の見えるストランド（ストランド１１４のよう
な）は、横方向に走るストランド１１６により「囲ま
れ」ていることがわかる。領域１１８はガラス繊維メッ
シュ１１０を包むのに使われたエポキシ樹脂を示す。平
織の織物は典型的には均合った構造で製造され、一方向
に走るストランドの数と寸法は横方向に走るストランド
のそれとほぼ等しい。平織の織物におけるこの均合った
構造は、織方の両方向でほぼ等しい機械的性質をもった
最終複合体材料を生じる。

【０００９】従来は、複合体リード用の特定の重合体複
合体材料の適性は、その「曲げ係数」によって評価され
る。典型的には、ＡＳＴＭ・Ｄ−７９０に記載の試験法
のように、試料を二つの周辺の点で支持しながら、その
中心で曲げることによって複合体リードを試験する。曲
げ係数は、重合体複合体リード材料の応力対ひずみ関係
を示し、その働らく環境で見出れる圧力荷重下にリード
が開閉する能力を示すものとして役立つ。

【００１０】自動車工業における２行程および４行程エ
ンジン用のリード弁の応用における回復された興味か
ら、リード弁は著しく一層長く永持することが現在要求
されており、それは米国製造業者が自動車に課する典型
的最小１００，０００マイルの耐久性に相当する。その
結果、自動車用に使うリード弁は、オードバイやチェン
ソーのような従来の用途でこれまで要求されたものより
はるかに多くの操作サイクルを耐える必要がある。そこ
で、多くの用途には適してはいるが、ガラス繊維補強熱
硬化材料からつくられた現在の重合体複合体リードは自
動車用には不適当となりがちである。この主理由は、自
動車燃料、特にメタノールとガソリンの混合物に対する
従来の熱硬化複合体リードの不適当な化学的耐性であ
る。別の理由は、熱硬化材料から得られる限られた破壊
タフネスである。

【００１１】ガラス補強熱硬化リードの曲げ係数は、約
０．４mmの典型的厚さでは約２０乃至約２８ＧＰａであ
る。そのようなリードはオートバイ工業におけるような
従来の用途には適しているが、一層軽い一層速い応答の
リードを要求する自動車用途には不適当となる傾向があ
る。リードの厚さを減らせば、一層軽いリードが得られ
る。しかし、閉じ速度がふつう比例するリードの固有振
動数は、次式に従ってその厚さに比例する。ｆ_n＝ｋｔ（Ｅ／ｐ）^1/2 上記式において、ｆ_nは固有振動数、ｋは固定長さのカ
ンチレバー梁のための定数、ｔはリードの厚さ、Ｅは曲
げ係数、ｐはリードの密度である。その結果、厚さの減
少は一層遅い応答のリードを生じる。厚さの減少を補償
するためには、リードの曲げ係数を相当に増す必要があ
る。

【００１２】そこで、破損することなく多数のエンジン
の操作サイクルに生き残ることができるように、リード
の厚さと曲げ係数により規定されるような性能性に関
し、またリード材料の破壊タフネスにより規定されるよ
うな構造物完全性に関し、自動車用に適するリード弁用
リードを提供することが望ましい。

【００１３】本発明に従うリード弁用のリードは、結合
材料１８および上記結合材料１８で結合された、互に実
質上平行にのびる第１の複数のストランド１４と互に実
質上平行に上記第１の複数のストランド１４に非平行に
のびる第２の複数のストランド１６からなる織物１２か
らなるリード弁用のリード１０において、上記第１の複
数のストランド１４の各ストランド１４がまず上記第２
の複数のストランド１６の第１の予め決めた数の上を通
りついで上記第２の複数のストランド１６の第２の予め
決めた数の下を通るように上記第１および第２の複数の
ストランド１４、１６が互に編み合されており、上記第
１の予め決めた数が上記第２の予め決めた数よりも大き
く、リード１０がリード１０の平面において、上記第２
の複数のストランド１６に平行な方向よりも上記第１の
複数のストランド１４に平行な方向で一層大きな曲げ係
数をもつことを特徴とする。また本発明の複合体リード
は、織物１２で補強された重合体マトリックス１８から
形成された平らな部材からなる内燃機関で使うのに適す
るリード弁用の複合体リード１０において、平らな部材
が当該部材を補強するように当該重合体マトリックス１
８内に結合された織物１２の第１層および第２層からな
り、織物１２の当該第１層は織物１２の当該第２層に実
質上平行に配置され、織物１２の当該第１および第２層
の各々は当該第１ストランド１４の方向に平行にのびた
方向で一層大きな曲げ係数をもつことを特徴とする。

【００１４】本発明の目的は、内燃機関内で操作できる
ように化学的および熱的攻撃に十分耐性であり、自動車
用に適した機械的性質をもつリード弁用リードを提供す
るにある。

【００１５】本発明の別の目的は、一方向のリードの機
械的性質を増すように、織方がリードの一方向の曲げ係
数を増す織物で上記リードを補強することである。

【００１６】本発明の別の目的は、自動車内燃機関の環
境内でリードの長寿命を促進するように、リードの破壊
タフネスを促進する材料で上記リードを形成することで
ある。

【００１７】本発明のなお別の目的は、一層軽いリード
および一層速い応答のリード弁を提供するように、上記
リードの改良された曲げ係数がリードを一層薄くするこ
とを可能にすることである。

【００１８】本発明の好ましい実施態様によれば、これ
らのおよび他の目的と利点は次のようにして達成され
る。

【００１９】本発明によれば、自動車内燃機関用途に適
するリード弁内で使うリードが提供される。リードは、
自動車内燃機関内に見出される化学的および熱的環境に
特に耐性である半結晶性熱可塑性材料に結合され、さら
に好ましくはそれに包まれた一つのさらに好ましくは二
つの補強織物を含む。半結晶性熱可塑性材料から形成さ
れたリードは、熱硬化重合体材料から形成されたリード
よりも一層良好な破壊タフネスを示し、自動車エンジン
用途により要求される多数の操作サイクルに一層容易に
耐えることができる。

【００２０】織物の織方は従来の当該技術で既知のもの
とは異なり、織方の一方向にリードの曲げ係数を増す効
果をもつ。織物は互に実質上平行にのびるストランドの
第１セットと、互に実質上平行にのびるがストランドの
第１セットに平行ではないストランドの第２セットとを
もつ。好ましくは、ストランドの第２セットはストラン
ドの第１セットに実質上垂直である。反覆方式で、第１
セットの各ストランドは第２セットの第１の予め決めた
数のストランド上を通り、ついで第２セットの第２の予
め決めた数のストランドの下を通るように、ストランド
の第１セットと第２セットは互に編み合される。第１の
予め決めた数対第２の予め決めた数の比、すなわち第１
セットのストランドにより上を通られる第２セットのス
トランド数対第１セットのストランドにより下を通られ
る第２セットのストランド数の比は１より大きく、さら
に好ましくは約７である。

【００２１】上記織物により補強された好ましい熱可塑
性樹脂被覆リードは、リードの面において、ストランド
の第２セットに平行な方向よりもストランドの第１セッ
トに平行な方向で一層大きな曲げ係数をもつことを特徴
としている。リードの操作中にストランドの第１セット
をカンチレバ型方式で曲げるようにリードを配向するこ
とによって、リードはストランドの第１セットに関連し
た一層高い曲げ係数の結果、改良された機械的性質の利
点をもつことができる。リードはストランドの第１セッ
トに対し横方向に実質上曲らないから、横方向すなわち
ストランドの第２セットの方向のリードの一層低い曲げ
係数は使用中許容される。

【００２２】本発明の著しい利点は、このようなリード
がリードの曲げ係数およびその破壊タフネスにより規定
されるような構造的完全性に関し自動車用途に適するこ
とである。リード用材料として半結晶性熱可塑性材料の
使用は、破損なしに多数のエンジン操作サイクルに特に
耐えられるリードを提供する。リードの補強織物をつく
るのに使われる織方は、リードの機械的性質を増し、さ
らに詳しくは一方向のリードの曲げ係数を増す。リード
をこの方向に曲げるように配向することにより、リード
を一層軽く、一層薄くつくることができ、一層速い応答
のリード弁を生じる。

【００２３】本発明の別の著しい利点は、リードをつく
る半結晶性熱可塑性材料が、内燃機関内の操作と関連す
るような化学的および熱的攻撃に高耐性であるリードを
可能にすることである。半結晶性熱可塑性材料はまた、
従来使われた熱硬化材料よりもすぐれた破壊タフネスを
示し、自動車内燃機関の環境内でリードの長寿命を増
す。

【００２４】本発明の他の目的と利点は、添付図面と共
に次の詳細な記載からさらによく理解されよう。

【００２５】その構成の結果として改良された機械的性
質を有し、化学的および熱的攻撃に対し高度に耐性であ
るリード弁用の重合体複合体リードが提供される。リー
ドの改良された機械的性質は、リードの一方向で実質上
一層大きい曲げ係数をもつリードを与えるハーネスしゅ
す織をもつ織物の２枚重ねで補強されたリードに主とし
て帰因する。化学的および熱的性質は、主としてリード
を形成する半結晶性熱可塑性材料によるものである。さ
らに、熱可塑性材料はリードの破壊タフネスを増し、リ
ードの耐久性を改良する。その結果、リードは自動車工
業用の２行程または４行程内燃機関で見出されるような
高速サイクル負荷下で長寿命を要求する用途に著しく適
する。

【００２６】図１は、従来の当該技術で既知の複合体重
合体リード１１０用の従来の手織織物の拡大部分を示
す。従来の複合体リードでは約２乃至約６の織物層を使
うのが普通であるが、図２は単一織物層の断面を示して
いることに留意のこと。リード１１０は一般に補強物と
して働らく平織織物のまわりに形成された熱硬化材料で
ある。織物は「たて糸」方向に走るストランド１１４の
第１セットと、「横糸」方向に、たて糸ストランド１１
４に垂直に走るストランド１１６の第２セットからな
る。ここで使う術語は当該技術で普通のものであり、一
般に織り工程に関しストランドの配向を定める。たて糸
ストランド１１４は、織物の織中、織機の回転方向に織
機を通し連続して送られる。横糸ストランド１１６は、
たて糸ストランド１１４に対し横に走り、つくられる織
物を横切り横に伸びるとみなせる。

【００２７】図示のように、平織織物は、交互方式で、
一度に１ストランドで、ストランド１１４と１１６は順
次互に上下を通るように、共に織られたたて糸ストラン
ド１１４と横糸ストランド１１６を特徴としている。た
て糸ストランド１１４の数と寸法が横糸ストランド１１
６のそれとほぼ同一である均衡のとれた構成をもって製
造されるとき、リード１１０は織物の両方向、すなわち
たて糸ストランド１１４および横糸ストランド１１６に
平行な方向で、ほぼ等しい機械的性質をもつ。

【００２８】ストランド１１４および１１６をつくる典
型的材料はガラス繊維糸である。もっともしばしば、使
われる特定のガラス繊維処方物は電気ガラス、すなわち
「Ｅ」ガラスである。Ｅ−ガラスは、二酸化ケイ素約５
２−約５６重量％、酸化カルシウム約１６−約２５重量
％、酸化アルミニウム約１２−約１６重量％、酸化ホウ
素約８−約１３重量％、酸化ナトリウムと酸化カリウム
約１重量％まで、及び酸化マグネシウム約６重量％まで
をもつ組成を特徴としている。一方、高強度、すなわち
「Ｓ」ガラス糸も役立つが、典型的にはリード弁用には
必要でない。Ｓ−ガラスは、二酸化ケイ素約６４−約６
６重量％、酸化アルミニウム約２４−約２６重量％、酸
化マグネシウム約９−約１１重量％をもつ組成を特徴と
している。

【００２９】各ストランド１１４および１１６は、共に
ねじられまたはよられた数百の個々のガラス繊維フィラ
メントを含む。上記は普通であり、そこで当該技術でよ
く知られている。従って、糸の型、個々のフィラメント
の数、フィラメントの直径が、リード１１０用の補強織
物をつくるとき通常考慮される因子であり、本発明の焦
点ではない。

【００３０】従来のリード１１０では、エポキシ樹脂の
ような熱硬化材料が、織物を包むマトリックス材料１１
８として働らく。マトリックス材料１１８は、リード１
１０のこの必要な性質に寄与するのに十分に剛性で強く
なければならない。さらに、自動車内燃機関で使うのに
適するためには、マトリックス材料１１８は内燃機関の
作動環境に関連した高温および化学的敵対条件に耐えら
れる必要がある。従来の当該技術でふつう使われる熱硬
化材料は、自動車用の化学的および熱的攻撃に対し十分
に耐性ではない。さらに、熱硬化材料はオートバイおよ
びチェーンソー用の小さな２行程エンジンのような用途
には一般に十分である強度および寸法安定性のような機
械的性質をもつ。しかし、熱硬化材料は破壊タフネスに
関しては、熱可塑性材料より劣っている。

【００３１】従って、熱硬化材料は、自動車工業におけ
るエンジンに要求されるような一層長い働く時間を要求
する用途には一層適当ではない。

【００３２】

【実施例】図３および４を参照すると、本発明の好まし
い実施態様に従うリード１０で使う織物１２が示されて
いる。本発明のリード１０は図５に示され、補強用の織
物１２を合体している。従来のリード１１０と類似し
て、本発明の織物１２は、リード１０のたて方向に走る
多数のたて糸ストランド１４と、リード１０の横方向に
走る多数の横糸ストランド１６をもつ。

【００３３】従来の当該技術とに著しく違って、本発明
の好ましい態様に従えば、反覆方式で、たて糸ストラン
ド１４は幾つかの横糸ストランド１６の上を通過しなが
ら、一つの横糸ストランド１６の下を通る。このような
織方はハーネスしゅす織として当該技術で知られてい
る。図３および４に示した好ましい織方は８ハーネスし
ゅす織であり、反覆方式で、各たて糸ストランド１４は
７の横糸ストランド１６の上を通り１個の横糸ストラン
ド１６の下を通るので上記のように命名される。しか
し、織方の型の結果であると考えられる一層小さなまた
は一層大きな機械的性質を要求する特定の用途に対して
は、織方を予知的に変えることができる。従って、本発
明の範囲は、８ハーネスしゅす織織物を合体するリード
に特に限定されない。さらに、添付図面に示したものと
垂直となるように、たて糸ストランドと横糸ストランド
の相対配向を、織物の織中変更できることが予知でき
る。そこで、たて糸ストランドと横糸ストランドが適宜
横糸ストランドおよびたて糸ストランドになる。

【００３４】図３からわかるように、８ハーネスしゅす
織パタンは全織物１２上で連続している。その結果、図
３にみられる織物１２の表面は、明らかにたて糸ストラ
ンド１４により支配されている。逆に、織物１２の反対
側は明らかに横糸ストランド１６により支配されてい
る。予想されるように、ストランド１４または１６の長
さに沿って課せられる引張応力は、ストランドの長さに
対し横に課せられる応力よりも一層容易にストランドに
より耐えられる。図３にみられる表面に関しては、織物
１２のこの表面における引張応力は、横糸ストランド１
６の方向よりもたて糸ストランド１４方向に課せられる
ときは、一層容易に耐えられる。逆に、図３の反対面に
関しては、この表面における引張応力は、たて糸ストラ
ンド１４方向よりも横糸ストランド１６方向に課せられ
るときは、一層容易に耐えられる。実際に、ハーネスし
ゅす織は、それから形成されるリードの荷重支持能力に
関し非対称構造をつくり出す。

【００３５】複合体はりの曲げ応力に関しては、複合体
はりを曲げるとき一方の側の最も外の繊維が最高の引張
荷重を支持し、逆側の最も外の繊維が最高の圧縮荷重を
支持することはよく知られている。その結果、複合体は
りの曲げ定数は、複合体はりの最も外の表面の繊維がは
りの引張荷重に耐える能力により主に決定される。複合
体はりが長繊維からなる場合は、繊維における引張荷重
がその長さに対し横に課せられるのとは逆に、そのたて
長さに沿って課せられるとき、はりの曲げ係数は最適化
される。

【００３６】上記から、複合体の織った織物１２の２枚
を背面対背面で重ねリード１０に対し二枚重ねの補強を
与える利点は、特定方式の曲げに対し、リード１０の曲
げ係数を最適化ししたがって機械的性質を最適化するた
めに評価できる。さらに詳しくは、横糸ストランド１６
により支配されている織物１２の表面を互にむき合せて
置き、織物１２を共に結合して二枚重ね複合体織物を形
成することにより、たて糸ストランド１４により支配さ
れた表面が複合体織物の両側の最も外の繊維を構成す
る。この配向を図６および７に示す。図は夫々、図５に
示したリード１０の拡大断片２０の平面図と断面図であ
る。複合体織物の外側繊維上でリード１０の一次方向、
すなわちたて糸ストランド１４のたて方向で横糸ストラ
ンド１６に対し横に課せられた引張応力は、たて糸スト
ランド１４により容易に耐えられる。これが、曲げ荷重
がたて糸ストランド１４に対し「カンチレバー」荷重を
課する方式でリード１０に課せられ、そこでたて糸スト
ランド１４が引張荷重下にあるとき起る条件である。こ
の条件では、リード１０の二次方向、すなわち横糸スト
ランド１６のたて方向でたて糸ストランド１４の横方向
には、ほとんど応力はかからない。

【００３７】上記配向により与えられる物理的性質を利
用するためには、図５に示したリード１０は、リード１
０のたて方向に、すなわちリード弁（図示してない）に
リード１０を固定するため普通使用できるフランジ２２
に横に配向したたて糸ストランド１４を含む。その結
果、横糸ストランド１６はリード１０のたて方向に対し
横に、フランジ２２に平行に配向される。リード１０は
リード弁の操作中フランジ２２のまわりを枢軸旋回する
よう制限されているから、リード１０がリード弁を通し
流体の通過を許すかまたはふさぐかどうかに依存して、
たて糸ストランド１４は交互に張力または圧縮下に置か
れる（たて糸ストランド１４が位置するリード１０側に
相当し）。逆に、リード１０の中立軸に沿って位置する
横糸ストランド１６は、正常の操作条件下では、決して
かなりの引張荷重には遭遇しない。

【００３８】図６および７のリード断片２０で示したよ
うに、リード１０は２枚の背面対背面織物１２で補強さ
れた重合体マトリックス材料１８として主に形成され
る。好ましいマトリックス材料１８は、半結晶性熱可塑
性材料、さらに詳しくはポリ（アリール）エーテルエー
テルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリ（アリール）エーテルケ
トンケトン（ＰＥＫＫ）、またはポリ（フエニレンス
ルフィド）（ＰＰＳ）である。これらの材料は当該技術
で既知であり、種々の商業源から入手できる。さらに、
これらの半結晶性材料、及び特にＰＥＥＫおよびＰＥＫ
Ｋ材料は、熱硬化材料よりもすぐれた破壊タフネスを示
す特徴をもつ。その結果、リード１０は従来の当該技術
のリードより著しく一層耐性である。本発明のリード１
０で特に予知される自動車用途のため、耐久性はかぎと
なる因子である。典型的には、自動車用の２行程または
４行程エンジンで使おうとするリード弁は、一般に米国
自動車工業における１００，０００マイルの最小要件で
ある耐久試験に合格できなければならない。

【００３９】図１に示した平織構造をもつ従来のリード
の曲げ係数は典型的には約２０−約２８GPa であり、一
方本発明のリード１０の一次方向の曲げ係数は３５GPa
を越えることがわかっている。これと比較し、リード１
０の二次方向の曲げ係数は、８ハーネスしゅす織織物１
２の非対称構造によって、典型的には約１２GPa であ
る。しかし、上記のように、リード１０の横糸ストラン
ド１６は、リード１０の正常の操作中は著しい引張荷重
に遭遇しない。これに反し、リード１０の曲げによる引
張荷重の本質的に全てがたて糸ストランド１４にかかる
ことを本発明は意図している。

【００４０】本発明のリード１０は、当該技術でふつう
のまたは既知のまたは実施できる適当な方法により形成
できる。一般に、第１工程は既知の技術に従って既知の
織機を使い、織物１２を織ることである。ストランド１
４と１６は適当な材料であることができ、前に記載のＥ
−ガラスが大抵の用途に適する。さらに、個々のフィラ
メントの数と直径は、用途の特定の要求に従って選択で
きる。各フィラメントが約６μm の直径を有し、ストラ
ンド当り約８１６のフィラメントをもつＥ−ガラス連続
フィラメントであるＥｃＤＥ７５ 1／0 から形成したス
トランド１４および１６で、満足な結果が得られてき
た。

【００４１】織物１２の２層を熱可塑性マトリックス１
８内に包むための好ましい適用法は、まず融解熱可塑性
材料を直接織物１２の２層に直接与えるか、または熱可
塑性材料を微粉として供給しこの熱可塑性粉末を織物１
２の層上に静電的に析出させることを含む。好ましい方
法は、熱可塑性粉末を織物１２上に静電的に析出させる
ために、既知の流動床技術を使うことである。多量生産
条件下で、熱可塑性材料のより均一なコーティングを典
型的に織物１２に与えられる点で、流動床技術は好まし
い。ついで、織物１２を、熱可塑性材料の融解温度以上
の温度に、ＰＥＥＫおよびＰＥＫＫ材料では約３６０
℃、ＰＰＳ材料では約２９０℃以上の温度に、熱可塑性
粉末がストランド１４および１６に接着するのに十分な
時間加熱する。

【００４２】織物１２の２枚の被覆層を、図７に示すよ
うに背面対背面で重ね、織物１２の２層およびそれから
形成されるリード１０の望む厚さに適合した寸法の適当
な型内に入れる。十分なたわみ性と強度を与えるのに適
したリード１０の好ましい厚さは約０．３３mm（０．０
１３インチ）〜約０．５１mm（０．０２０インチ）で、
さらに好ましくは約０．３８mm（０．０１５インチ）で
ある。

【００４３】織物１２の２層およびその上の熱可塑性コ
ーティングを、ついでＰＥＥＫおよびＰＥＫＫ材料では
約３５０〜約４００℃の温度に、ＰＰＳ材料では約２８
０−約３１０℃の温度に加熱し、その後織物１２の２層
を約６８９．５kPa （１００psi ）〜約１３７８．９kP
a （２００psi ）の圧力下共にプレスし、熱可塑性材料
を流動させ織物１２の２層じゅうくまなく分布させて、
図７に示した重合体マトリックス１８を形成する。加熱
とプレス操作の時間は、成形される物質の量、熱可塑性
マトリックス１８に使う材料の型、使う成形温度により
変る。上記プロセスパラメータは当業者には熟知であ
る。

【００４４】ついで、リード１０を得られた熱可塑性樹
脂補強織物から所定の寸法および形にダイス型切断でき
る。リード１０の形と寸法は特定の用途により広く変
る。上記決定も当業者には熟知である。図５に示した実
施態様では、リード１０は、およそたて長さ（すなわち
フランジ２２に垂直な）約５０．８mm（２．０イン
チ）、幅約４３．２mm（１．７インチ）をもつ。

【００４５】上記のプロセス工程は一般ガイドとして役
立つが、同一結果を達成する他の方法も当業者には明ら
かである。従って、本発明の開示は、織物１２の２層を
リード１０の熱可塑性マトリックス１８内に包むのに使
用できる上記の特定の方法に限定されない。

【００４６】上記から、本発明に従い作成したリード１
０の著しい利点は、リード１０が高い曲げ係数と高い破
壊タフネスの両方をもつことであることが明白である。
２行程または４行程エンジンを自動車の動力供給に使う
場合のように、リード１０が長い運転寿命にわたり曲げ
荷重に耐えることが要求される自動車用途で使うために
は、上記両性質が必須のものである。さらに詳しくは、
リード１０の補強織物１２の形成のため本発明により採
択されたハーネスしゅす織織物は、リード１０の一次方
向の曲げ係数を増す。その結果、リード１０の機械的性
質は、リード１０がその操作中曲がるとき、最高の引張
応力に耐えねばならない方向で増強される。

【００４７】リード１０の曲げ係数の改良の直接の結果
として、リード１０の厚さを相当して減少でき、一層軽
い一層薄いリード１０を形成でき、それによりリード１
０の応答を一層速くできる。自動車エンジン用の吸気系
の環境では、一層速い応答のリード弁は、空気流の方向
の逆転に応答して一層速く閉じる。リード弁が一層速く
閉じるほど、燃焼で消費される一層多くの空気がエンジ
ンに捕獲され、そこでエンジンの性能を増す。

【００４８】本発明の別の著しい利点は、好ましい半結
晶性熱可塑性材料が、内燃機関の敵対する化学的および
熱的環境に対し高い耐性であることである。さらに詳し
くは、好ましい半結晶性熱可塑性材料、及び特にＰＥＥ
ＫおよびＰＥＫＫ材料はメタノール／ガソリンブレンド
に対し高耐性である。これに比べ、従来技術のエポキシ
樹脂補強リードの著しい欠点は、上記燃料ブレンドに対
する耐性のないことである。

【００４９】さらに、好ましい半結晶性熱可塑性材料
は、リードに従来使われた熱硬化材料よりもすぐれた破
壊タフネスをもつものとして特徴づけられる。その結
果、リード１０は破損することなく多数のエンジンの操
作サイクルに特に生き残ることができる。これに対比
し、熱硬化材料から形成された類似の寸法のリードは、
匹敵する耐久性を示さず、米国自動車工業で典型的に要
求される１００，０００マイル耐久試験の完結前に破損
すると予想される。

【００５０】本発明の開示は自動車工業以外の多くの用
途に拡張できると考えられる。実際的に言えば、本発明
の開示は、満足に機能するため曲げ的に強く剛性でなけ
ればならない薄いシート、ウエハー、ディスク、または
ボードの製造に使用できる。

【００５１】そこで、本発明を好ましい実施態様に関し
記載してきたが、たとえば、使う温度または時間のよう
なプロセスパラメータを変更することにより、あるいは
ストランド１４と１６用の適当な材料を置きかえること
により、あるいは熱可塑性マトリックス１８に包まれる
織物１２の層数を増すことにより、あるいは７または９
ハーネスしゅす織または３乃至１２ハーネスしゅす織の
ような極端の場合のように異なる数のハーネスしゅす織
を織物に利用することによって、他の形を当業者が採択
できることは明らかである。従って、本発明の範囲は特
許請求の範囲によってのみ限定されるべきものである。

【００５２】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は従来技術で既知の型の平織リードの平面
図を示す。

【図２】図２は平織リードの一つの織物層を示す図１の
線２−２で切った断面図である。

【図３】図３は本発明に従う８ハーネスしゅす織織物の
平面図を示す。

【図４】図４は図３の８ハーネスしゅす織織物の線４−
４で切った断面図を示す。

【図５】図５は本発明に従って形成された二枚重ねリー
ドの斜視図を示す。

【図６】図６は図５のリードの一部分の拡大平面図であ
る。

【図７】図７は図６の線７−７で切った断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結合材料（１８）および上記結合材料
（１８）で結合された、互に実質上平行にのびる第１の
複数のストランド（１４）と互に実質上平行に上記第１
の複数のストランド（１４）に非平行にのびる第２の複
数のストランド（１６）からなる織物（１２）からなる
リード弁用のリード（１０）において、上記第１の複数のストランド（１４）の各ストランド
（１４）がまず上記第２の複数のストランド（１６）の
第１の予め決めた数の上を通りついで上記第２の複数の
ストランド（１６）の第２の予め決めた数の下を通るよ
うに上記第１および第２の複数のストランド（１４、１
６）が互に編み合されており、上記第１の予め決めた数
が上記第２の予め決めた数よりも大きく、リード（１
０）がリード（１０）の平面において、上記第２の複数
のストランド（１６）に平行な方向よりも上記第１の複
数のストランド（１４）に平行な方向で一層大きな曲げ
係数をもつことを特徴とする上記リード（１０）。
【請求項２】当該第２ストランド（１６）が当該第１
ストランド（１４）に対し実質上垂直な方向にのびてい
る請求項１のリード（１０）。
【請求項３】当該結合材料（１８）が当該織物（１
２）を実質上包んでいる請求項１のリード（１０）。
【請求項４】当該第１の予め決めた数が７であり、当
該第２の予め決めた数が１である請求項１のリード（１
０）。
【請求項５】当該結合材料（１８）が半結晶性熱可塑
性材料である請求項１のリード（１０）。
【請求項６】リード（１０）がさらに、当該第１織物
（１２）に実質上平行になるように当該結合材料（１
８）によって当該第１織物（１２）に結合された第２織
物からなり、当該第１織物（１２）の第１表面は当該第
２織物（１２）第１表面とは反対側に配置されており、
当該第１ストランド（１４）は当該第２ストランド（１
６）よりも実質上多くが当該第１織物（１２）および当
該第２織物（１２）の当該第１表面の各々に露出してい
る請求項１のリード（１０）。
【請求項７】当該第２繊維（１２）が当該結合材料
（１８）に実質上包まれている請求項（６）のリード
（１０）。
【請求項８】織物（１２）で補強された重合体マトリ
ックス（１８）から形成された平らな部材からなる内燃
機関で使うのに適するリード弁用の複合体リード（１
０）において、平らな部材が当該部材を補強するように
当該重合体マトリックス（１８）内に結合された織物
（１２）の第１層および第２層からなり、織物（１２）
の当該第１層は織物（１２）の当該第２層に実質上平行
に配置され、織物（１２）の当該第１および第２層の各
々は互に実質上平行にのびている第１の複数のストラン
ド（１４）と互に実質上平行にまた当該第１の複数のス
トランド（１４）に非平行でのびている第２の複数のス
トランド（１６）からなり、反覆方式で、当該第１の複
数のストランド（１４）の各ストランド（１４）がまず
当該第２の複数のストランド（１６）の少なくとも第１
の予め決めた数の上を通りついで当該第２の複数のスト
ランド（１６）の第２の予め決めた数の下を通るように
当該第１および第２の複数のストランド（１４、１６）
が互に編み合されており、当該織物層の各々の第１の側
で当該第１の複数のストランド（１４）を実質上多く露
出しまた当該織物層の各々の反対側の第２の側で当該第
２の複数のストランド（１６）を実質上多く露出するよ
うに当該第１の予め決めた数が当該第２の予め決めた数
よりも大きく、それによって当該織物層の各々は、その
当該第１の側の面において、当該第２ストランド（１
６）の方向に平行にのびた方向よりも当該第１ストラン
ド（１４）の方向に平行にのびた方向で一層大きな曲げ
係数をもつことを特徴とする上記複合体リード（１
０）。
【請求項９】織物（１２）の当該第１層および第２層
の当該第１の側が互に向き合わず、一方当該織物（１
２）の第１層および第２層の当該第２の側が当該重合体
マトリックス（１８）内で互に向き合うように当該織物
（１２）の第１層と第２層が互に関し配向しており、そ
こで複合体リード（１０）が、その平面において、各織
物層の当該第２の複数のストランド（１６）に平行な方
向よりも各織物層の当該第１の複数のストランド（１
４）に平行の方向で一層大きな曲げ係数をもつ請求項８
の複合体リード（１０）。
【請求項１０】各織物層における当該第２の複数のス
トランド（１６）が、各織物層における当該第１の複数
のストランド（１４）に実質上垂直に配置されている請
求項（８）の複合体リード（１０）。
【請求項１１】当該重合体マトリックス（１８）が当
該織物層を実質上包んでいる請求項（８）の複合体リー
ド（１０）。
【請求項１２】当該第１の予め決めた数が７であり、
当該第２の予め決めた数が１である請求項（８）の複合
体リード（１０）。
【請求項１３】当該重合体マトリックス（１８）が半
結晶性熱可塑性材料から形成される請求項（８）の複合
体リード（１０）。
【請求項１４】当該半結晶性熱可塑性材料がポリ（ア
リール）エーテルエーテルケトン、ポリ（アリール）エ
ーテルケトンケトン、ポリ（フエニレンスルフィルド）
からなる群から選ばれる請求項８のの複合体リード（１
０）。
【請求項１５】当該ストランド（１４、１６）がガラ
ス繊維フィラメントから形成される請求項８の複合体リ
ード（１０）。