JPH06257404A - 翼／軸筒一体型三次元繊維構造体と、その製造方法 - Google Patents
翼／軸筒一体型三次元繊維構造体と、その製造方法Info
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- JPH06257404A JPH06257404A JP1124893A JP1124893A JPH06257404A JP H06257404 A JPH06257404 A JP H06257404A JP 1124893 A JP1124893 A JP 1124893A JP 1124893 A JP1124893 A JP 1124893A JP H06257404 A JPH06257404 A JP H06257404A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2250/00—Geometry
- F05B2250/20—Geometry three-dimensional
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 翼部に糸条の切断端を生じさせず、翼部と軸
筒部とを一体で賦形することにより、その接合部の強度
を向上させた翼／軸筒一体型三次元繊維構造体と、その
製造方法を提供する。 【構成】 軸筒部（６）又は翼部（７）のいずれか又は
両方が三次元方向に配向された糸条（１）〜（４）で織
成され、翼部の糸条の一部又は全部が軸筒部と連続して
織成されており、翼部（７）に糸条（１）〜（４）の切
断端がない連続糸により賦形されている。軸筒部の織成
部（８）を軸筒部を展開した状態として形成し、かつ、
翼部の織成部（９）を軸筒部の一側に所定のピッチ及び
角度で一連に形成し、これら軸筒部織成部及び翼部織成
部のＺ方向に沿って複数本の糸条案内管（13）（14）を
所定ピッチで平行に配列させ、その間をＸ方向の糸条及
びＹ方向の糸条を連続状態で積層配置して上記両織成部
内を充足させ、その後、Ｚ方向の糸条を上記両織成部内
に糸条案内管と置換配置して充足させ、最後に、軸筒部
の展開両端部を糸条で接合して環状の軸筒部を形成させ
た。
筒部とを一体で賦形することにより、その接合部の強度
を向上させた翼／軸筒一体型三次元繊維構造体と、その
製造方法を提供する。 【構成】 軸筒部（６）又は翼部（７）のいずれか又は
両方が三次元方向に配向された糸条（１）〜（４）で織
成され、翼部の糸条の一部又は全部が軸筒部と連続して
織成されており、翼部（７）に糸条（１）〜（４）の切
断端がない連続糸により賦形されている。軸筒部の織成
部（８）を軸筒部を展開した状態として形成し、かつ、
翼部の織成部（９）を軸筒部の一側に所定のピッチ及び
角度で一連に形成し、これら軸筒部織成部及び翼部織成
部のＺ方向に沿って複数本の糸条案内管（13）（14）を
所定ピッチで平行に配列させ、その間をＸ方向の糸条及
びＹ方向の糸条を連続状態で積層配置して上記両織成部
内を充足させ、その後、Ｚ方向の糸条を上記両織成部内
に糸条案内管と置換配置して充足させ、最後に、軸筒部
の展開両端部を糸条で接合して環状の軸筒部を形成させ
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機タービンその他
の軸流圧縮機等における翼型構造体を、三次元織物繊維
構造体で補強したＦＲＰ、ＦＲＭ、カーボン／カーボン
またはセラミック／セラミック複合材料によって構成す
るための翼／軸筒一体型三次元繊維構造体と、その製造
方法に関するものである。
の軸流圧縮機等における翼型構造体を、三次元織物繊維
構造体で補強したＦＲＰ、ＦＲＭ、カーボン／カーボン
またはセラミック／セラミック複合材料によって構成す
るための翼／軸筒一体型三次元繊維構造体と、その製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、航空機タービン等の翼型構造体
は、チタン製あるいはその他の金属材料によって製作さ
れていたが、重量が大きくなることや、加工工数が大と
なり、コスト高となる等の問題があった。
は、チタン製あるいはその他の金属材料によって製作さ
れていたが、重量が大きくなることや、加工工数が大と
なり、コスト高となる等の問題があった。
【０００３】そこで、航空機タービン等の翼型構造体
を、チタン製あるいはその他の金属材料から炭素／エポ
キシ樹脂などの複合材料に置き換え、軽量化しようとす
る試みは、いくらか提案されてきている。例えば、特開
昭６３−２９５７４１号公報、米国特許第３，６３２，
４６０号明細書、特開平２−１４４２９７号公報等が提
案されている。
を、チタン製あるいはその他の金属材料から炭素／エポ
キシ樹脂などの複合材料に置き換え、軽量化しようとす
る試みは、いくらか提案されてきている。例えば、特開
昭６３−２９５７４１号公報、米国特許第３，６３２，
４６０号明細書、特開平２−１４４２９７号公報等が提
案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特開昭６３−２９５７
４１号公報の提案は、複合材料によって円筒状構造体を
製造することができるが、翼部分を一体に賦形すること
ができない。従って、この提案の場合では、翼部分と軸
筒部分とを、後に何等かの手段で接合しなければならな
い。
４１号公報の提案は、複合材料によって円筒状構造体を
製造することができるが、翼部分を一体に賦形すること
ができない。従って、この提案の場合では、翼部分と軸
筒部分とを、後に何等かの手段で接合しなければならな
い。
【０００５】また、米国特許第３，６３２，４６０号明
細書の提案は、翼部分と軸筒部分とを複合材料によって
一体に賦形可能としているが、繊維の配向に関しては一
次元構造が提案されているだけであって、繊維相互の絡
み合いがない。
細書の提案は、翼部分と軸筒部分とを複合材料によって
一体に賦形可能としているが、繊維の配向に関しては一
次元構造が提案されているだけであって、繊維相互の絡
み合いがない。
【０００６】特開平２−１４４２９７号公報の提案は、
翼部分と軸筒部分とを複合材料によって相互に別体とし
て製作し、接合ピンによって組み立てるようにしたもの
であって、翼部分と軸筒部分とを複合材料によって一体
に賦形可能としたものではない。
翼部分と軸筒部分とを複合材料によって相互に別体とし
て製作し、接合ピンによって組み立てるようにしたもの
であって、翼部分と軸筒部分とを複合材料によって一体
に賦形可能としたものではない。
【０００７】上記特開昭６３−２９５７４１号公報の提
案及び特開平２−１４４２９７号公報の提案は、翼部分
と軸筒部分とを後で接合することになるため、これらの
接合部の強度向上が難しく、仮に強度が満足できたとし
ても、重量的に大きくなり、所定回転数までの立ち上が
り性能（加速性能）及び変速応答性も悪くなる等の問題
がある。
案及び特開平２−１４４２９７号公報の提案は、翼部分
と軸筒部分とを後で接合することになるため、これらの
接合部の強度向上が難しく、仮に強度が満足できたとし
ても、重量的に大きくなり、所定回転数までの立ち上が
り性能（加速性能）及び変速応答性も悪くなる等の問題
がある。
【０００８】また、上記米国特許第３，６３２，４６０
号明細書の提案は、繊維の配向が一次元構造であり、各
部における繊維相互の絡み合いがないため、翼部に作用
する推力、遠心力、捩れ力などの各方向の外力、衝撃や
振動に対する強度の向上が図り難い。
号明細書の提案は、繊維の配向が一次元構造であり、各
部における繊維相互の絡み合いがないため、翼部に作用
する推力、遠心力、捩れ力などの各方向の外力、衝撃や
振動に対する強度の向上が図り難い。
【０００９】なお、従来、複合材料製の三次元繊維構造
体から航空機タービン等の翼型構造体を製作することも
提案されているが、この提案は、ブロック状の三次元繊
維構造体を先ず製作しておき、これを切削加工して翼型
構造体を製作するものであるため、複雑な形状の翼型構
造体の場合、切削加工自体が困難であったり、仮に、切
削加工ができたとしても、繊維の切断が随所で発生して
おり、衝撃や振動等の外力に対して、三次元繊維構造体
としての強度を十分に発揮させられない等の問題があっ
た。
体から航空機タービン等の翼型構造体を製作することも
提案されているが、この提案は、ブロック状の三次元繊
維構造体を先ず製作しておき、これを切削加工して翼型
構造体を製作するものであるため、複雑な形状の翼型構
造体の場合、切削加工自体が困難であったり、仮に、切
削加工ができたとしても、繊維の切断が随所で発生して
おり、衝撃や振動等の外力に対して、三次元繊維構造体
としての強度を十分に発揮させられない等の問題があっ
た。
【００１０】本発明は、翼部に糸条の切断端を生じさせ
ず、翼部と軸筒部とを一体で賦形することにより、その
接合部の強度を向上させた翼／軸筒一体型三次元繊維構
造体と、その製造方法を提供することを目的としてい
る。
ず、翼部と軸筒部とを一体で賦形することにより、その
接合部の強度を向上させた翼／軸筒一体型三次元繊維構
造体と、その製造方法を提供することを目的としてい
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維構造体は、少な
くとも軸筒部又は翼部のいずれか又は両方が三次元方向
に配向された糸条で織成され、翼部の糸条の一部又は全
部が軸筒部と連続して織成されており、翼部に切断端が
ない連続糸により賦形されていることを特徴としてい
る。
め、本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維構造体は、少な
くとも軸筒部又は翼部のいずれか又は両方が三次元方向
に配向された糸条で織成され、翼部の糸条の一部又は全
部が軸筒部と連続して織成されており、翼部に切断端が
ない連続糸により賦形されていることを特徴としてい
る。
【００１２】また、本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維
構造体は、上記翼部の面内における糸条の配列方向が二
軸以上であることを特徴としている。
構造体は、上記翼部の面内における糸条の配列方向が二
軸以上であることを特徴としている。
【００１３】そしてまた、本発明の翼／軸筒一体型三次
元繊維構造体は、軸筒部又は翼部のいずれか又は両方に
配向されている糸条には、Ｘ方向の糸条及びＹ方向の糸
条の配列面内に、両方向と交差して配置された斜向糸条
を包含していることを特徴としている。
元繊維構造体は、軸筒部又は翼部のいずれか又は両方に
配向されている糸条には、Ｘ方向の糸条及びＹ方向の糸
条の配列面内に、両方向と交差して配置された斜向糸条
を包含していることを特徴としている。
【００１４】さらに、本発明の翼／軸筒一体型三次元繊
維構造体の製造方法は、軸筒部の織成部を軸筒部を展開
した状態として形成し、かつ、翼部の織成部を軸筒部の
一側に所定のピッチ及び角度で一連に形成し、これら軸
筒部織成部及び翼部織成部のＺ方向に沿って複数本の糸
条案内管を所定ピッチで平行に配列させ、その間をＸ方
向の糸条及びＹ方向の糸条或いは３軸以上の方向の糸条
を連続状態で積層配置して上記両織成部内を充足させ、
その後、Ｚ方向の糸条を上記両織成部内に糸条案内管と
置換配置して充足させ、最後に、軸筒部の展開両端部を
糸条で接合して環状の軸筒部を形成させたことを特徴と
している。
維構造体の製造方法は、軸筒部の織成部を軸筒部を展開
した状態として形成し、かつ、翼部の織成部を軸筒部の
一側に所定のピッチ及び角度で一連に形成し、これら軸
筒部織成部及び翼部織成部のＺ方向に沿って複数本の糸
条案内管を所定ピッチで平行に配列させ、その間をＸ方
向の糸条及びＹ方向の糸条或いは３軸以上の方向の糸条
を連続状態で積層配置して上記両織成部内を充足させ、
その後、Ｚ方向の糸条を上記両織成部内に糸条案内管と
置換配置して充足させ、最後に、軸筒部の展開両端部を
糸条で接合して環状の軸筒部を形成させたことを特徴と
している。
【００１５】また、本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維
構造体の製造方法は、Ｘ方向の糸条及びＹ方向の糸条の
配列面内に、両方向と交差する斜向糸条を配置して織成
したことを特徴としている。
構造体の製造方法は、Ｘ方向の糸条及びＹ方向の糸条の
配列面内に、両方向と交差する斜向糸条を配置して織成
したことを特徴としている。
【００１６】さらに、本発明の翼／軸筒一体型三次元繊
維構造体の製造方法は、軸筒部の展開両端部の織成部内
に、複数本の接合糸条用案内管を配置し、一方の接合糸
条用案内管の一端を小径端とし、軸筒部の接合時に、軸
筒部の展開両端部の接合糸条用案内管同士を上記小径端
で接合させて接合用糸条と置換配置させるようになした
ことを特徴としている。
維構造体の製造方法は、軸筒部の展開両端部の織成部内
に、複数本の接合糸条用案内管を配置し、一方の接合糸
条用案内管の一端を小径端とし、軸筒部の接合時に、軸
筒部の展開両端部の接合糸条用案内管同士を上記小径端
で接合させて接合用糸条と置換配置させるようになした
ことを特徴としている。
【００１７】
【作用】本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維構造体は、
繊維が切断されておらず、配向された糸条によって、予
定通りの強度が発揮される。しかも、翼部の糸条が軸筒
部の糸条と連続しているため、翼部と軸筒部との接合部
における強度が向上する。
繊維が切断されておらず、配向された糸条によって、予
定通りの強度が発揮される。しかも、翼部の糸条が軸筒
部の糸条と連続しているため、翼部と軸筒部との接合部
における強度が向上する。
【００１８】また、本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維
構造体の製造方法は、軸筒部を展開状態で織成すると共
に展開状態の軸筒部の両端を糸条で接合して環状とする
ことにより、翼部に作用する推力、遠心力、捩れ力など
の各方向の外力に対する強度を得るために必要なＸ方向
の糸条及びＹ方向の糸条の配列面内に、両方向と交差す
る斜向糸条を配置した複雑な形状で糸条切断端のない翼
部を軸筒部と一体に織成することを可能ならしめた。さ
らに、軸筒部の展開両端部の織成部内に、複数本の接合
糸条用案内管を配置し、一方の接合糸条用案内管の一端
を小径端とし、軸筒部の接合時に、軸筒部の展開両端部
の接合糸条用案内管同士を上記小径端で接合させて接合
用糸条と置換配置させるようになしたことによって、軸
筒部の接合が容易となる。
構造体の製造方法は、軸筒部を展開状態で織成すると共
に展開状態の軸筒部の両端を糸条で接合して環状とする
ことにより、翼部に作用する推力、遠心力、捩れ力など
の各方向の外力に対する強度を得るために必要なＸ方向
の糸条及びＹ方向の糸条の配列面内に、両方向と交差す
る斜向糸条を配置した複雑な形状で糸条切断端のない翼
部を軸筒部と一体に織成することを可能ならしめた。さ
らに、軸筒部の展開両端部の織成部内に、複数本の接合
糸条用案内管を配置し、一方の接合糸条用案内管の一端
を小径端とし、軸筒部の接合時に、軸筒部の展開両端部
の接合糸条用案内管同士を上記小径端で接合させて接合
用糸条と置換配置させるようになしたことによって、軸
筒部の接合が容易となる。
【００１９】
【実施例】図１の（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施例の翼
部の繊維配向を示し、（Ｃ）は、軸筒部の繊維配向を示
し、（Ｄ）は、本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維構造
体の展開状態の一例を示す概略斜視図、（Ｅ）は、
（Ｄ）に示した本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維構造
体の最終形状の概略斜視図を示している。これらの図に
おいて、（１）はＸ方向の糸条、（２）はＹ方向の糸
条、（３）はＶ方向の糸条、（４）はＷ方向の糸条、
（５）は糸条案内管を示している。Ｖ方向の糸条（３）
及びＷ方向の糸条（４）は、Ｘ方向の糸条（１）及びＹ
方向の糸条（２）の配列面内に、両方向と交差して配置
される斜向糸条であって、図１の（Ｂ）では両方向と４
５°の角度の場合を例示しているが、これに制約され
ず、他の交差角度としてもよい。
部の繊維配向を示し、（Ｃ）は、軸筒部の繊維配向を示
し、（Ｄ）は、本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維構造
体の展開状態の一例を示す概略斜視図、（Ｅ）は、
（Ｄ）に示した本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維構造
体の最終形状の概略斜視図を示している。これらの図に
おいて、（１）はＸ方向の糸条、（２）はＹ方向の糸
条、（３）はＶ方向の糸条、（４）はＷ方向の糸条、
（５）は糸条案内管を示している。Ｖ方向の糸条（３）
及びＷ方向の糸条（４）は、Ｘ方向の糸条（１）及びＹ
方向の糸条（２）の配列面内に、両方向と交差して配置
される斜向糸条であって、図１の（Ｂ）では両方向と４
５°の角度の場合を例示しているが、これに制約され
ず、他の交差角度としてもよい。
【００２０】本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維構造体
（10）は、図１の（Ｅ）に示すように、軸筒部（６）
と、この軸筒部（６）の外周囲に所定のピッチ及び角度
で一体に形成された翼部（７）とからなる。このような
本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維構造体（10）は、図
１の（Ｄ）に示すように、軸筒部（６）を展開し、この
軸筒部（６）に翼部（７）を一体に形成させた状態で織
成し、織成後、この軸筒部（６）の両端部（6a）（6b）
を接合糸で接合して環状とする。この織成に当たって、
少なくとも軸筒部（６）又は翼部（７）のいずれか又は
両方が三次元方向に配向された糸条で織成され、翼部
（７）の糸条の一部又は全部が軸筒部（６）と連続して
織成されている。即ち、軸筒部（６）は、図１の（Ｃ）
に例示しているように、所定ピッチで配置された糸条案
内管（５）にＸ方向の糸条（１）及びＹ方向の糸条
（２）を連続状態で積層配置し、Ｚ方向の糸条は図示し
ていないが、糸条案内管（５）と置換して配置される。
必要に応じ、斜向配置も行なわれる。また、翼部（７）
は、図１の（Ａ）（Ｂ）に示すように、所定ピッチで配
置された糸条案内管（５）にＸ方向の糸条（１）、Ｙ方
向の糸条（２）、Ｖ方向の糸条（３）及びＷ方向の糸条
（４）を所定の順番及び積層数で夫々連続した状態で積
層配置し、かつ、Ｚ方向の糸条は図示していないが、糸
条案内管（５）と置換して配置される。
（10）は、図１の（Ｅ）に示すように、軸筒部（６）
と、この軸筒部（６）の外周囲に所定のピッチ及び角度
で一体に形成された翼部（７）とからなる。このような
本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維構造体（10）は、図
１の（Ｄ）に示すように、軸筒部（６）を展開し、この
軸筒部（６）に翼部（７）を一体に形成させた状態で織
成し、織成後、この軸筒部（６）の両端部（6a）（6b）
を接合糸で接合して環状とする。この織成に当たって、
少なくとも軸筒部（６）又は翼部（７）のいずれか又は
両方が三次元方向に配向された糸条で織成され、翼部
（７）の糸条の一部又は全部が軸筒部（６）と連続して
織成されている。即ち、軸筒部（６）は、図１の（Ｃ）
に例示しているように、所定ピッチで配置された糸条案
内管（５）にＸ方向の糸条（１）及びＹ方向の糸条
（２）を連続状態で積層配置し、Ｚ方向の糸条は図示し
ていないが、糸条案内管（５）と置換して配置される。
必要に応じ、斜向配置も行なわれる。また、翼部（７）
は、図１の（Ａ）（Ｂ）に示すように、所定ピッチで配
置された糸条案内管（５）にＸ方向の糸条（１）、Ｙ方
向の糸条（２）、Ｖ方向の糸条（３）及びＷ方向の糸条
（４）を所定の順番及び積層数で夫々連続した状態で積
層配置し、かつ、Ｚ方向の糸条は図示していないが、糸
条案内管（５）と置換して配置される。
【００２１】図１の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）では、翼部
（７）の糸条の一部、即ち、Ｘ方向の糸条（１）及びＹ
方向の糸条（２）を軸筒部（６）と連続して織成させた
場合を例示しているが、Ｖ方向の糸条（３）及びＷ方向
の糸条（４）についても連続して織成させてもよい。ま
た、斜向糸条は、Ｖ方向の糸条（３）及びＷ方向の糸条
（４）に加えて更に別方向の糸条を組合せ配置してもよ
い。
（７）の糸条の一部、即ち、Ｘ方向の糸条（１）及びＹ
方向の糸条（２）を軸筒部（６）と連続して織成させた
場合を例示しているが、Ｖ方向の糸条（３）及びＷ方向
の糸条（４）についても連続して織成させてもよい。ま
た、斜向糸条は、Ｖ方向の糸条（３）及びＷ方向の糸条
（４）に加えて更に別方向の糸条を組合せ配置してもよ
い。
【００２２】上記翼／軸筒一体型三次元繊維構造体（1
0）の製造方法は、図２の（Ａ）（Ｂ）にも示すよう
に、軸筒部（６）を展開状態とし、その一側に翼部
（７）を所定のピッチ及び角度で一体に織成し、織成
後、展開状態の軸筒部（６）の両端部（6a）（6b）を接
合して環状とする。この場合、展開状態の軸筒部（６）
の両端部（6a）（6b）は、相互に係合段部（6c）（6d）
を形成しておき、これらを係合させて、接合部の厚さと
強度の極端な変化を防止させている。翼部（７）の断面
形状は、図２の（Ｃ）（Ｄ）に示すように三日月形状や
航空機翼形状（Aero-foil）等とすることができる。
0）の製造方法は、図２の（Ａ）（Ｂ）にも示すよう
に、軸筒部（６）を展開状態とし、その一側に翼部
（７）を所定のピッチ及び角度で一体に織成し、織成
後、展開状態の軸筒部（６）の両端部（6a）（6b）を接
合して環状とする。この場合、展開状態の軸筒部（６）
の両端部（6a）（6b）は、相互に係合段部（6c）（6d）
を形成しておき、これらを係合させて、接合部の厚さと
強度の極端な変化を防止させている。翼部（７）の断面
形状は、図２の（Ｃ）（Ｄ）に示すように三日月形状や
航空機翼形状（Aero-foil）等とすることができる。
【００２３】図３の（Ａ）（Ｂ）は、上記翼／軸筒一体
型三次元繊維構造体（10）の製造方法の具体例を示す側
面図と正面図であって、その織成に当たっては、軸筒部
（６）の織成部（８）を軸筒部（６）を展開した状態と
して形成し、かつ、翼部（７）の織成部（９）を軸筒部
（６）の一側に所定のピッチ及び角度で一連に形成し、
これら両織成部（８）（９）にベースプレート（11）を
介して糸条案内管（５）をＺ方向に沿って最終成形物形
状に要求される特性に応じたピッチで植立させ、翼部
（７）の織成部（９）の間の糸条案内管（５）の間に予
め決められた形状のスペーサ（12）を設置しつつ両織成
部（８）（９）にＸ方向の糸条（１）、Ｙ方向の糸条
（２）、Ｖ方向の糸条（３）及びＷ方向の糸条（４）を
所定の順番及び積層数で夫々連続した状態で積層配置し
て両織成部（８）（９）内を充足させる。
型三次元繊維構造体（10）の製造方法の具体例を示す側
面図と正面図であって、その織成に当たっては、軸筒部
（６）の織成部（８）を軸筒部（６）を展開した状態と
して形成し、かつ、翼部（７）の織成部（９）を軸筒部
（６）の一側に所定のピッチ及び角度で一連に形成し、
これら両織成部（８）（９）にベースプレート（11）を
介して糸条案内管（５）をＺ方向に沿って最終成形物形
状に要求される特性に応じたピッチで植立させ、翼部
（７）の織成部（９）の間の糸条案内管（５）の間に予
め決められた形状のスペーサ（12）を設置しつつ両織成
部（８）（９）にＸ方向の糸条（１）、Ｙ方向の糸条
（２）、Ｖ方向の糸条（３）及びＷ方向の糸条（４）を
所定の順番及び積層数で夫々連続した状態で積層配置し
て両織成部（８）（９）内を充足させる。
【００２４】糸条案内管（５）に対する各方向の糸条の
配置は、図１の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）で例示した要領で配
置される。
配置は、図１の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）で例示した要領で配
置される。
【００２５】積層開始の一部と積層終了の一部、即ち、
展開状態の軸筒部（６）の両端部（6a）（6b）には、係
合段部（6c）（6d）を形成させるために糸条の積層配置
を減少させ、また、この減少部分に接合糸条用案内管
（13）（14）を挿入しながら糸条を積層する。
展開状態の軸筒部（６）の両端部（6a）（6b）には、係
合段部（6c）（6d）を形成させるために糸条の積層配置
を減少させ、また、この減少部分に接合糸条用案内管
（13）（14）を挿入しながら糸条を積層する。
【００２６】図３では、糸条案内管（５）を垂直方向に
配置した場合を例示しているが、翼部（７）の形成形状
（湾曲面形状等）に適合させてベースプレート（11）に
所定の傾斜角（例えば、１５°〜３０°等）で傾斜させ
て植立させてもよい。
配置した場合を例示しているが、翼部（７）の形成形状
（湾曲面形状等）に適合させてベースプレート（11）に
所定の傾斜角（例えば、１５°〜３０°等）で傾斜させ
て植立させてもよい。
【００２７】以上のようにして、Ｘ方向の糸条（１）、
Ｙ方向の糸条（２）、Ｖ方向の糸条（３）及びＷ方向の
糸条（４）の積層を終了すると、Ｚ方向の糸条（図示省
略）を糸条案内管（５）と置換配置する。この置換配置
は、例えば、糸条案内管（５）を抜き取りつつその後へ
Ｚ方向の糸条を挿入していくことによって行なわれる。
このＺ方向の糸条は、展開状態の軸筒部（６）の両端部
又は一端部で連続させて配置するのが好ましい。また、
翼部（７）ではＺ方向の糸条を連続させ、切断端を生じ
させないように配置させる。
Ｙ方向の糸条（２）、Ｖ方向の糸条（３）及びＷ方向の
糸条（４）の積層を終了すると、Ｚ方向の糸条（図示省
略）を糸条案内管（５）と置換配置する。この置換配置
は、例えば、糸条案内管（５）を抜き取りつつその後へ
Ｚ方向の糸条を挿入していくことによって行なわれる。
このＺ方向の糸条は、展開状態の軸筒部（６）の両端部
又は一端部で連続させて配置するのが好ましい。また、
翼部（７）ではＺ方向の糸条を連続させ、切断端を生じ
させないように配置させる。
【００２８】このようにして、Ｚ方向の糸条の配置を終
了すると、軸筒部（６）を湾曲させて、両端部（6a）
（6b）の係合段部（6c）（6d）を係合させる。この場
合、接合糸条用案内管（13）（14）の一方の端部を図３
の（Ｃ）に示すように、小径端（14a）として、係合段
部（6c）（6d）の係合時、他方の接合糸条用案内管（1
3）の端部に嵌合させ、この状態で両方の接合糸条用案
内管（13）（14）を抜き取りつつ接合糸条（図示省略）
を挿入して翼部（７）が一体となった環状の軸筒部
（６）を形成する。
了すると、軸筒部（６）を湾曲させて、両端部（6a）
（6b）の係合段部（6c）（6d）を係合させる。この場
合、接合糸条用案内管（13）（14）の一方の端部を図３
の（Ｃ）に示すように、小径端（14a）として、係合段
部（6c）（6d）の係合時、他方の接合糸条用案内管（1
3）の端部に嵌合させ、この状態で両方の接合糸条用案
内管（13）（14）を抜き取りつつ接合糸条（図示省略）
を挿入して翼部（７）が一体となった環状の軸筒部
（６）を形成する。
【００２９】上記のようにして形成された翼／軸筒一体
型三次元繊維構造体（10）は、この後、樹脂マトリック
スまたは高温特性に優れる炭素、炭化珪素等の無機質マ
トリックスが公知の方法で付与され、複合材料製の翼体
が構成される。なお、本発明で使用される糸条の構成繊
維は、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維、アラ
ミド繊維等耐熱性を有する各種の繊維が使用可能であ
り、繊維の形態は、連続繊維状、スパン糸状等いずれで
もよい。上記した実施例は、糸条案内管（５）を、軸筒
部（６）の展開方向に沿って配列した場合を例示してい
るが、これに制約されない。
型三次元繊維構造体（10）は、この後、樹脂マトリック
スまたは高温特性に優れる炭素、炭化珪素等の無機質マ
トリックスが公知の方法で付与され、複合材料製の翼体
が構成される。なお、本発明で使用される糸条の構成繊
維は、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維、アラ
ミド繊維等耐熱性を有する各種の繊維が使用可能であ
り、繊維の形態は、連続繊維状、スパン糸状等いずれで
もよい。上記した実施例は、糸条案内管（５）を、軸筒
部（６）の展開方向に沿って配列した場合を例示してい
るが、これに制約されない。
【００３０】
【発明の効果】本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維構造
体は、繊維が切断されておらず、配向された糸条によっ
て、予定通りの強度が発揮される。しかも、翼部の糸条
が軸筒部の糸条と連続しているため、翼部と軸筒部との
接合部における強度が向上する。
体は、繊維が切断されておらず、配向された糸条によっ
て、予定通りの強度が発揮される。しかも、翼部の糸条
が軸筒部の糸条と連続しているため、翼部と軸筒部との
接合部における強度が向上する。
【００３１】また、本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維
構造体の製造方法は、軸筒部を展開状態で織成すると共
に展開状態の軸筒部の両端を糸条で接合して環状とする
ことにより、翼部に作用する推力、遠心力、捩れ力など
の各方向の外力に対する強度を得るために必要なＸ方向
の糸条及びＹ方向の糸条の配列面内に、両方向と交差す
る斜向糸条を配置した複雑な形状で糸条切断端のない翼
部を軸筒部と一体に織成することを可能ならしめた。さ
らに、軸筒部の展開両端部の織成部内に、複数本の接合
糸条用案内管を配置し、一方の接合糸条用案内管の一端
を小径端とし、軸筒部の接合時に、軸筒部の展開両端部
の接合糸条用案内管同士を上記小径端で接合させて接合
用糸条と置換配置させるようになしたことによって、軸
筒部の接合が容易となる。
構造体の製造方法は、軸筒部を展開状態で織成すると共
に展開状態の軸筒部の両端を糸条で接合して環状とする
ことにより、翼部に作用する推力、遠心力、捩れ力など
の各方向の外力に対する強度を得るために必要なＸ方向
の糸条及びＹ方向の糸条の配列面内に、両方向と交差す
る斜向糸条を配置した複雑な形状で糸条切断端のない翼
部を軸筒部と一体に織成することを可能ならしめた。さ
らに、軸筒部の展開両端部の織成部内に、複数本の接合
糸条用案内管を配置し、一方の接合糸条用案内管の一端
を小径端とし、軸筒部の接合時に、軸筒部の展開両端部
の接合糸条用案内管同士を上記小径端で接合させて接合
用糸条と置換配置させるようになしたことによって、軸
筒部の接合が容易となる。
【００３２】また、本発明の製造方法は、最終形状の翼
部及び軸筒部を連続糸で一体的に織成した三次元繊維構
造体を型の中でマトリックス樹脂と共に固化させること
によって製造するため、加工工数が少なく、低コストと
できる。
部及び軸筒部を連続糸で一体的に織成した三次元繊維構
造体を型の中でマトリックス樹脂と共に固化させること
によって製造するため、加工工数が少なく、低コストと
できる。
【００３３】しかも、翼部の軸筒部に対する傾斜角度も
種々のものが製作でき、従って簡単な湾曲翼形状から複
雑な湾曲翼形状まで容易に製作できる。
種々のものが製作でき、従って簡単な湾曲翼形状から複
雑な湾曲翼形状まで容易に製作できる。
【００３４】さらに、本発明の翼／軸筒一体型三次元繊
維構造体は、従来のチタン製などの金属製と比べ、軽量
化され、所定回転数までの立ち上がりが速く、加速性能
及び変速応答性が向上する。また、比強度も大きく、回
転数の増大が可能となり、高出力が得られる。
維構造体は、従来のチタン製などの金属製と比べ、軽量
化され、所定回転数までの立ち上がりが速く、加速性能
及び変速応答性が向上する。また、比強度も大きく、回
転数の増大が可能となり、高出力が得られる。
【図１】（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施例の翼部の繊維
配向を示し、（Ｃ）は、軸筒部の繊維配向を示し、
（Ｄ）は、本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維構造体の
展開状態の一例を示す概略斜視図、（Ｅ）は、（Ｄ）に
示した本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維構造体の最終
形状の概略斜視図を示している。
配向を示し、（Ｃ）は、軸筒部の繊維配向を示し、
（Ｄ）は、本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維構造体の
展開状態の一例を示す概略斜視図、（Ｅ）は、（Ｄ）に
示した本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維構造体の最終
形状の概略斜視図を示している。
【図２】（Ａ）は、本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維
構造体の展開状態の他の一例を示す概略斜視図、（Ｂ）
は、（Ａ）に示した本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維
構造体の最終形状の概略斜視図、（Ｃ）（Ｄ）は、翼部
の断面形状例を示す概略断面図である。
構造体の展開状態の他の一例を示す概略斜視図、（Ｂ）
は、（Ａ）に示した本発明の翼／軸筒一体型三次元繊維
構造体の最終形状の概略斜視図、（Ｃ）（Ｄ）は、翼部
の断面形状例を示す概略断面図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）は本発明の製造方法により積層さ
れた繊維構造体の側面図と正面図であり、（Ｃ）は接合
糸条用案内管の説明用斜視図である。
れた繊維構造体の側面図と正面図であり、（Ｃ）は接合
糸条用案内管の説明用斜視図である。
１ Ｘ方向の糸条 ２ Ｙ方向の糸条 ３ Ｖ方向の糸条 ４ Ｗ方向の糸条 ５ 糸条案内管 ６ 軸筒部 ７ 翼部 ８ 軸筒部の織成部 ９ 翼部の織成部 10 翼／軸筒一体型三次元繊維構造体 13 接合糸条用案内管 14 接合糸条用案内管
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年３月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
フロントページの続き (72)発明者 西山 茂 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱重 工業株式会社名古屋航空機宇宙システム製 作所内 (72)発明者 広川 哲朗 滋賀県近江八幡市多賀町485−４ (72)発明者 石橋 正康 滋賀県八日市市建部北町297
Claims (6)
- 【請求項１】 少なくとも軸筒部又は翼部のいずれか又
は両方が三次元方向に配向された糸条で織成され、翼部
の糸条の一部又は全部が軸筒部と連続して織成されてお
り、翼部に糸条の切断端がない連続糸により賦形されて
いることを特徴とする翼／軸筒一体型三次元繊維構造
体。 - 【請求項２】 翼部の面内における糸条の配列方向が二
軸以上であることを特徴とする請求項１に記載の翼／軸
筒一体型三次元繊維構造体。 - 【請求項３】 軸筒部又は翼部のいずれか又は両方に配
向されている糸条には、Ｘ方向の糸条及びＹ方向の糸条
の配列面内に、両方向と交差して配置された斜向糸条を
包含していることを特徴とする請求項１または２に記載
の翼／軸筒一体型三次元繊維構造体。 - 【請求項４】 軸筒部の織成部を軸筒部を展開した状態
として形成し、かつ、翼部の織成部を軸筒部の一側に所
定のピッチ及び角度で一連に形成し、これら軸筒部織成
部及び翼部織成部のＺ方向に沿って複数本の糸条案内管
を所定ピッチで平行に配列させ、その間をＸ方向の糸条
及びＹ方向の糸条を連続状態で積層配置して上記両織成
部内を充足させ、その後、Ｚ方向の糸条を上記両織成部
内に糸条案内管と置換配置して充足させ、最後に、軸筒
部の展開両端部を糸条で接合して環状の軸筒部を形成さ
せたことを特徴とする翼／軸筒一体型三次元繊維構造体
の製造方法。 - 【請求項５】 Ｘ方向の糸条及びＹ方向の糸条の配列面
内に、両方向と交差する斜向糸条を配置して織成したこ
とを特徴とする請求項３に記載の翼／軸筒一体型三次元
繊維構造体の製造方法。 - 【請求項６】 軸筒部の展開両端部の織成部内に、複数
本の接合糸条用案内管を配置し、一方の接合糸条用案内
管の一端を小径端とし、軸筒部の接合時に、軸筒部の展
開両端部の接合糸条用案内管同士を上記小径端で接合さ
せて接合用糸条と置換配置させるようになしたことを特
徴とする請求項３または４に記載の翼／軸筒一体型三次
元繊維構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1124893A JP2984805B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 翼／軸筒一体型の三次元繊維構造体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1124893A JP2984805B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 翼／軸筒一体型の三次元繊維構造体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06257404A true JPH06257404A (ja) | 1994-09-13 |
| JP2984805B2 JP2984805B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=11772643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1124893A Expired - Fee Related JP2984805B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 翼／軸筒一体型の三次元繊維構造体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2984805B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8038408B2 (en) | 2004-11-05 | 2011-10-18 | Rolls-Royce Plc | Composite aerofoil |
-
1993
- 1993-01-27 JP JP1124893A patent/JP2984805B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8038408B2 (en) | 2004-11-05 | 2011-10-18 | Rolls-Royce Plc | Composite aerofoil |
| US8333565B2 (en) | 2004-11-05 | 2012-12-18 | Rolls-Royce Plc | Composite aerofoil |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2984805B2 (ja) | 1999-11-29 |
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