JPH0768577A - 三軸編組み複合ナット及びボルト - Google Patents

三軸編組み複合ナット及びボルト

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JPH0768577A
JPH0768577A JP3066367A JP6636791A JPH0768577A JP H0768577 A JPH0768577 A JP H0768577A JP 3066367 A JP3066367 A JP 3066367A JP 6636791 A JP6636791 A JP 6636791A JP H0768577 A JPH0768577 A JP H0768577A
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fabric
triaxial
thread
layer
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JP3066367A
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English (en)
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Sharad R Moghe
ラムチャンドラ モジェ シャレイド
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BF Goodrich Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 円形以外の外側断面形状をもつ中空内面ねじ
込複合メンバーの製造方法、及びマトリックスで結合し
た繊維で作る中空内面ねじ込メンバーを提供することを
目的とする。 【構成】 細長い外面ねじ込筒形コアを作り；このコア
を包みそしてコアのねじ山に合致する補強布層をコアの
上に形成し；補強布層をおおうように筒状編組み三軸布
を形成し、この三軸布を形成する軸方向に伸長するエレ
メントが三軸布を形成する残りのエレメントより大きな
寸法であり；補強布層と三軸布をマトリックスに埋め
て；次いでコアを取外し中空内面ねじ込メンバーを作
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はファスナーとして用いる
のに適した繊維強化ねじ込メンバーに関する、そして更
に詳しくは、概してねじ山の方向に伸長する少なくとも
いくらかの繊維と、概してねじ山で交差する方向に伸長
する別の繊維、そして長手方向あるいは軸方向に伸長す
る別の繊維からなる多方向に伸長する繊維で強化したね
じ込複合メンバー、及びこのねじ込複合メンバーの製造
方法に関する。
【０００２】本発明は、米国特許出願第07／285,480
号、第07／285,482 号、第07／285,483 号、及び第07／
356,815 号と関連があり、これらの内容をそっくり参照
してここに組入れている。
【０００３】
【従来の技術】今日、繊維強化ポリマーマトリックス複
合材料は、そのすぐれた強度対重量特性によって広く利
用されている。これらの特性を極限まで増加したい場合
には、液状樹脂含浸物又は固体樹脂プリプレグの熱分
解、あるいは化学気相蒸着、あるいは化学気相浸透によ
って形成した熱分解形成炭素からなるマトリックスで例
えばＰＡＮ又はピッチから誘導をした炭素繊維を結合し
て炭素／炭素複合材料を作っている。このような炭素／
炭素結合材料の基本製造技術はかなり古くから知られて
いるが、一方これら複合材料のすぐれた性能特性が広く
認識されてきたので、最近その製造技術が集中的に研究
されている。
【０００４】最近、この複合材料からなる構造部材を普
通の金属ファスナー又は接着剤を用いて互に接合する
か、あるいは例えば機体のような構造用複合材料と接合
している。普通の金属製機械式ファスナーはいくつかの
理由によって不満足なものである。機械式ファスナーは
重量があって、その上電触をうけやすい。正常な飛行条
件下で遭遇する振動そして暴風雨又は非常時操縦の際に
うける苛酷な負荷は、複合構造ジョイントでのファスナ
ーの破壊をまねいてしまう。炭素／炭素複合材料を極限
温度にさらす場合、普通の機械式ファスナーと炭素／炭
素複合材料ファスナーとの間の熱膨張率の相異によって
強制的な妥協があり、あるいは炭素／炭素複合材料の特
性を十分利用できず、あるいはジョイントの早期破壊を
強いることになり、又は機械式ファスナーと複合材料フ
ァスナーの結合体の使用条件を制限することになる。炭
素／炭素複合材料を接合するために接着剤が使われてき
たが、接着剤で結合したジョイントはサービス及び保全
のために簡単に取りはずすことができない。
【０００５】複合ファスナーを用いて上述の欠点を解決
しようとする努力が払われてきたが、経済上あるいは技
術上の欠点があるために広く利用されるには到っていな
い。
【０００６】これら比較的初期の企てとして、ねじ込プ
ラスチックメンバーがある。これは、樹脂を含浸した複
数のガラス繊維強化フィラメントをねじ山断面の全体に
わたって螺旋状に配列するガラス繊維強化ねじ山を有
し、そして形成すべきメンバーのキャビティと互に補足
し合うキャビティをもつ精密金型を用いて作るねじ込メ
ンバーの軸にそった長さ方向にねじ山が伸長する。不完
全に重合した耐熱樹脂マトリックスに封入した炭素繊維
から作った強化プラスチックリベットが提案されてい
て、使用時リベットを膨径しそしてマトリックスを完全
重合させる前に加熱して樹脂を軟化させるものである。
中空の注型用モールドを作るための原型として用いる、
ねじ込ファスナーをおおうゴムのような分割媒体又はメ
ンブレンの使用が提案されている。
【０００７】連続マルチフィラメント又はストリップを
螺旋状に巻きそしてマトリックス材料に埋めマルチ平行
フィラメントを含んでなる耐衝撃性複合材料が提案され
ている。
【０００８】炭素／炭素材料の大きなブロックを機械加
工して、炭素／炭素複合機械式ファスナーが作られてい
る。
【０００９】上述の内容からして複合パネル材料又は構
造部材としての使用に適するねじ込複合ファスナーに対
する必要性が存在することは明白である。費用のかかる
モールドなしで経済的に作ることができる複合ファスナ
ーに対する要望が強い。航空宇宙産業用途及び苛酷な化
学環境に使用する材料のような最新複合材料と類似の物
理特性を示すファスナーが必要とされている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の態様の１つに
従って、円形以外の外側断形状をもつ中空内面ねじ込複
合メンバーの製造方法を提供する。この方法は、細長い
外面ねじ込筒形コアを作り；このコアを包みそしてコア
のねじ山に合致する補強布層をコアの上に形成し；補強
布層をおおうように筒状編組み三軸布を形成し、この三
軸布を形成する軸方向に伸長するエレメントが三軸布を
形成する残りのエレメントより大きな寸法であり；補強
布層と三軸布をマトリックスに埋め；次いでコアを取外
し中空内面ねじ込メンバーを作る工程を含んでなる。
【００１１】本発明の別の態様に従って、マトリックス
で結合した繊維で作る中空内面ねじ込メンバーを提供す
る。該メンバーは丸くした先端の一体ねじ山をもつ内面
を有し、該ねじ山はメンバーの軸方向に伸長しそしてね
じ山に合致する補強布層を含み、更に該メンバーは、筒
状編組み三軸布を形成する軸方向に伸長するエレメント
が三軸布を形成する残りのエレメントより大きな寸法で
ある三軸布で定まり且つ強化した、円形以外の外側断面
形状を有する。
【００１２】本発明の更に別の態様に従って、各種の中
空内面ねじ込メンバーを互に補足し合うねじ山ピッチと
ねじ山径をもつ各種の外面ねじ込メンバーとねじで結合
する種々の結合体を提供する。複合ボルトを形成するた
めに、これらをマトリックスで互に結合することができ
る。
【００１３】本発明の複合ねじ込メンバーを製造するの
に用いることができる繊維又はマトリックスのタイプに
制約はない。
【００１４】細長い外面ねじ込メンバーを中実又は中空
とすることができる。細長い外面ねじ込メンバーそれ自
身を、米国特許出願第07／285,480 号及び第07／285,48
2 号に記述されているように複合メンバーとすることが
できる。外面ねじ込メンバーは、繊維強化材を含む螺旋
状のねじ山を定めるエレメントを含むことができ、ある
いはフィラメントのバンドル、編組み又はより合わせた
コード、あるいはマトリックス単独で又は上述のものと
組合わせてねじ山を定めてよい。外面ねじ込メンバーは
その上に編組み層を含むことができ、この編組み層を形
成する少なくとも１つのエレメントが残りのエレメント
よりもコアに関して半径方向の突出が大きく、この大き
な半径方向の突出をもつエレメントがコア上に螺旋状ね
じ山を定める。
【００１５】中空内面ねじ込メンバーの補強布層を編組
みし又は編成することができる。この補強布層を形成し
たあと布層を強化するために熱及び圧力／減圧を加え、
そしてマトリックスで下層にあるねじ込コアと結合させ
ることができる。中空内面ねじ込メンバーを形成する前
に、あらかじめコア上に剥離剤を塗布すれば完成した内
面ねじ込メンバーをコアから分離しやすくなる。寸法精
度と密度を一層上げるためにモールドを使用してよい
が、内面ねじ込メンバーの外側にモールドは必要でな
い。成形コア上の布強化マトリックス内面ねじ込メンバ
ーをオートクレーブ内で硬化し一体化させることによっ
て、前もって成形したねじ込コア上の中空内面ねじ込ア
センブリーを完成させることができる。
【００１６】本発明の上述した及び別の特徴と利点を図
を参照して以下詳細に説明する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】特に定める以外、すべて
のパーセント、分率及び比率は容量基準である。
【００１８】説明だけの目的をもって、以下ポリマーマ
トリックス及び／又は炭素／炭素複合ファスナーに主眼
をおいて詳細に説明する。しかし、本発明は特定なタイ
プの繊維又はマトリックスに限定されるものではない。
【００１９】ここで用いる用語を以下のように定義す
る。 Ａ．“ロッド”とは細長い棒を表し、中空又は中実とし
てよい。 Ｂ．“ねじ山ピッチ”とは、ねじ込メンバーの螺旋状ね
じ山の任意の点から同じ螺旋状メンバーが形成する隣り
のねじ山の符合する点までの、ねじ込メンバーの長軸に
対して平行に測った距離を表す。 Ｃ．“捩れ角”とは、ねじ山を定める螺旋状エレメント
の軌道とねじ込メンバーの長軸方向とによって形成され
る鋭角を表す。コア径とねじ山を定めるエレメントの半
径方向の突出が同一のねじ込メンバーに対して、大きな
捩れ角は小さなピッチと符合する。 Ｄ．“炭素繊維”とは、例えばウール、レイヨン、ポリ
アクリロニトリル(PAN）及びピッチのような天然及び合
成繊維材料を1000℃以上の温度で熱処理して作る繊維を
表す。 Ｅ．“黒鉛繊維”とは、炭素繊維を2000℃以上の黒鉛化
温度で熱処理して作る繊維を表す。黒鉛繊維は炭素繊維
の一種である。 Ｆ．“ポリマーの”とは、ホモポリマー、コポリマー、
異なるポリマーのブレンドを含む純粋なポリマー、そし
てセラミック材料を含むがこれに限定されない粒状充填
材を有する１つ以上のポリマーからなるブレンドを表
す。 Ｇ．“多角形”及び関連する形状とは、３個以上の角と
辺を有する閉じた平面図形を表す。 Ｈ．“熱分解材料”とは、炭素先駆物質又はセラミック
先駆物質の熱分解によって基材上に析出する炭素又はセ
ラミック材料を表す。 Ｉ．“熱分解炭素”とは、炭素先駆物質の熱分解によっ
て基材上に析出する炭素材料を表す。 Ｊ．“熱分解浸透”とは、多孔質繊維及び粒状基材の高
密度化処理を表す用語である。普通の方法は化学気相蒸
着(CVD）、及び化学気相浸透(CVI）である。 Ｋ．“炭素質の”とは炭素を含む又は炭素からなる材料
を表す。 Ｌ．“炭化できる”とは熱分解をうけて炭素に転化する
有機材料を表す。 Ｍ．“セラミック”とは無機・非金属材料を表す。 Ｎ．“マトリックス”とは、ねじ込メンバーの補強エレ
メントを互に結合し、あるいは２つのねじ込メンバーを
互に結合する材料を表す。マトリックスはポリマー、炭
素、ガラス又はセラミック材料、あるいは混合物、スラ
リー、コロイド分散液又は有機金属化合物等のようなそ
れらの先駆物質としてよい。
【００２０】本発明に従う繊維強化複合ファスナーの第
一構成材料は、約25〜約70容量パーセントの量で存在す
る繊維である。選んだ特定の繊維及び用いる繊維の量
は、ファスナーの意図した用途で変り、完成複合ファス
ナーに要求される特性及びその特性を得るのに費すこと
ができるコストによって決まる。同じ構造用特性の繊維
を多量に使用すれば、改良した性能を有する本発明に従
う複合ファスナーを得ることができる。改良した耐破断
性及び耐疲労性を有する同量の繊維を使用すれば、改良
した性能を有する複合ファスナーを得ることができよ
う。
【００２１】適当な繊維は、ポリマー（アラミドを含
む）、ガラス、金属、セラミック繊維及びホイスカー、
炭素繊維等、そしてこれらの組合わせを含むがこれらに
限定されない。アラミド、ガラス及び炭素のような高い
ヤング率の繊維が好ましい。ナットのような内面ねじ込
メンバー及びボルトの軸部のような外面ねじ込メンバー
の繊維のヤング率は、繊維を埋めるマトリックスのヤン
グ率より大きくなければならない。
【００２２】マトリックスに対する接着性を増すために
繊維を処理することができる。この処理は本発明の範囲
内に含めないが、複合材料の強化に関する繊維の製造技
術において周知である。
【００２３】選んだ繊維が、補強布層を形成する過程で
大部分破壊してしまうほど脆くてはならない。最大引張
強さで且つ最少重量が要求される場合、マトリックスで
結合した軸方向に伸長する連続繊維でねじ込メンバーを
作るのが好ましい。最大引張強さが要求される場合、引
張荷重をかけている間引き伸びるのを防ぐために、繊維
はマトリックスと完全接着強さを達成するために必要と
される長さと少なくとも等しい最小の長さでなければな
らない。軸方向に伸長する繊維は外面ねじ込メンバーの
コアの長さ方向に伸長するのが好ましい。しかるに多く
の用途において、ファスナーは引張荷重よりもむしろ主
として剪断荷重を受ける。このような用途にはステープ
ルファイバーが適当である。
【００２４】連続繊維、ステープルファイバーあるいは
ステープルファイバーと連続繊維のブレンドを用いるこ
とができる。後者の場合、製造工程で用いるためにステ
ープルを配合して糸又はトウを作る。
【００２５】繊維の径は重要ではない。複合材料用に売
られているガラス、アラミド、及び炭素からなる普通市
場で手に入る繊維が本発明の使用に適する。
【００２６】炭素／炭素複合材料の製造用に売られてい
る、普通市場で手に入る炭素繊維の径は約４〜約10ミク
ロンの範囲である。これらはすべて本発明の使用に適す
ると考えてよい。しかし、径10ミクロンのピッチ系炭素
繊維で、ねじ山を定めるエレメントの上になる補強布層
を形成する際に出くわすようにな隅のまわりを形成する
ことがむずかしい。
【００２７】黒鉛繊維を含めて炭素繊維はいずれも使う
ことができるが、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）又は
ピッチから作る炭素繊維を用いるのが好ましい。適当な
繊維の例は、Courtaulds-Grafil からのGRAFIL XAS（商
標）、Hercules, Inc.からのＰＡＮ系のAS-4, HMS, UHM
S(いずれも商標）、Amoco Performance Products, Inc.
からのＰＡＮ系のTHORNEL T-300(商標）、及びピッチ系
のP-25（商標）、BASFからのＰＡＮ系のCELION（商
標）、そしてE.I.duPont deNemours & Companyからピッ
チ系のタイプE-75及びE-100(いずれも商標）を含む。繊
維のデニールは 250〜3000の範囲であるのが好ましい。
単一ファスナーは１つ以上の繊維タイプを含んでよい。
ファスナーの単一補強布層は１つ以上の繊維タイプを含
んでよい。
【００２８】本発明に従う複合ファスナーの第二構成材
料はマトリックスである。ナット113 のような内面ねじ
込メンバー及び軸部121 のような外面ねじ込メンバー用
のマトリックスと布材料の選択は、主として意図する最
終用途によって変わる。低温で且つ低応力の用途には、
ナイロンのような熱可塑性マトリックスを用いるのが適
当であるが、これに限定されない。大きな強度とヤング
率が要求される場合は、マトリックスを不連続又は連続
繊維で充填することができる。一般に結晶性ポリマーは
非結晶性ポリマーより耐クリープ性を有する。更に大き
な強度と耐クリープ性が望ましい場合は、軸方向に、す
なわち、例えば外面ねじ込軸部121 の長さ方向に伸長す
る連続繊維で強化した熱硬化性ポリマーマトリックスか
らねじ込メンバーを作ることができる。適当なマトリッ
クスはナイロン（ポリアミド）、ポリエステル、ポリオ
レフィン、ポリアロリンスルフィド(PPS) 、エポキシ、
ポリイミド等を含むがこれらに限定されない。
【００２９】熱を加えることなしに化学作用だけで硬化
するマトリックス材料も用いることができる。ボルト又
は丸頭付ポルト120 を作るために、軸部121 のような複
合軸部と接合すべきナット113 のような内面ねじ込メン
バーを作るのに用いるマトリックスを、このような軸部
を作るのに用いるマトリックスと適合させるように選択
する。
【００３０】更にＢ段階にあるポリマーマトリックス材
料を用いることも可能である。ポリエステル、エポキ
シ、及びフェノール樹脂はこれらの材料の例である。こ
の場合、図12〜15に示すボルト120 のような部品を作る
ための任意の方法は、ねじで接合する前にナット113 及
び軸部121 のようなそれぞれ内面ねじ込メンバーと外面
ねじ込メンバーをＢ段階とし、次いで内面ねじ込メンバ
ーを軸部に一体化するために熱と圧力を加えて両者間の
結合をおこなう工程を含む。
【００３１】更に炭素、セラミック、ガラス、炭素の先
駆物質、セラミックの先駆物質、そしてガラスの先駆物
質をマトリックスとして用いることもできる。単一ねじ
込メンバーに種々のマトリックス材料を用いることがで
きる。
【００３２】本発明に従って、部分的に完成した内面ね
じ込メンバー110 及び111 の実施態様をそれぞれ図７〜
10に示す。繊維強化マトリックスから中空内面ねじ込メ
ンバー110 を作る。ねじ込メンバー110 と111 の内面12
5 は丸い頂部をもつ一体ねじ126 を含む。ねじ山126
は、内面ねじ込メンバー110, 111の軸方向に伸長し、そ
して一体ねじ山の輪郭に合致する補強布層106 を含む。
【００３３】図７に示したと同様な内面ねじ込メンバー
111 を図９, 10に示すが、図７との相違点はメンバー11
0 のような長い軸長エレメントからメンバー111 を切出
しそしてコア100 を取除いていることである。メンバー
110, 111の軸方向に伸長する外面は筒状である。
【００３４】六角内面ねじ込メンバー112 及びナット11
3 をそれぞれ図４，５及び11を示すが、六角である以外
はメンバー110 及び111 と同様である。メンバー110, 1
11,112, 113の内面125 はその長さ方向又は軸方向に伸
長する螺旋状ねじ山126 を含む。ねじ山補強布層106 は
波形であり、そしてメンバー110, 111, 112 及び113の
ねじを切った内面125 の輪郭全体に合致している。この
補強布層106 は、図19に示す方法を用いて適当な高弾性
繊維を編組み又は編成して作る連続筒状布層であるのが
好ましい。アラミド、ガラス及び炭素等のような高ヤン
グ率の繊維が好ましい。それぞれ三軸編組み布層109 の
一部をなす軸方向に伸長する重トウ107で六角メンバー1
12 及び113 のそれぞれ６つの隅を定め且つ強化する。
【００３５】四角外側断面形状をもつ内面ねじ込メンバ
ー又はナット118 を図６に示す。四角ナット118 である
以外はメンバー110, 111, 112, 113と同様であり、そし
て四角ナット118 はその長さ方向又は軸方向に伸長する
螺旋状内面ねじ山126 を含む。三軸編組み布の一部をな
す軸方向に伸長する４つの重トウで四角ナット118 の４
つの隅を定め且つ強化する。
【００３６】本発明に従って、複合ボルト120 を図12,
13, 14及び15に示す。ナット113 のような内面ねじ込メ
ンバーを、個別に作った外面ねじ込複合メンバー121 に
ねじ込んで接合することによって複合ボルト120 を作
る。米国特許出願第07／285,480 号及び第07／285,482
号に記述されている方法で複合メンバー121 を作ってお
くことができる。六角ナット113 をねじ込軸部121 に通
し、そして軸部121 に対してナット113 が更に回転しな
いようにマトリックス122 で結合して、ボルト又は丸頭
付ボルトを作る。ナット113 及び軸部121 のマトリック
スと適合する、エポキシ又は別のマトリックス材料のよ
うなポリマー材料で結合させる。炭素／炭素又は炭素／
セラミック結合とすべき場合にはマトリックス先駆物質
を用い、次いで周知の方法を用いて最終のフォームに転
化させる。
【００３７】本発明に従う内面ねじ込メンバーの本発明
に従う製造方法を図１〜３及び図17〜20に示す。図４〜
11に示すメンバー110 のような内面ねじ込メンバーを作
るためのキャリヤー及びモールドとして、図17, 18に示
すコア100 のような外面ねじ込筒状コアを用いる。図12
に示すねじ込ボルト等を直接作りたい場合を除いて、コ
ア100 は作るべき内面ねじ込メンバーと結合しない外面
101 を含む必要がある。図１及び図17に示すように外面
ねじ込筒状コア100 の外面101 を離型剤で処理する。コ
ア100 が本発明の内面ねじ込メンバーを作るのに用いる
単にマンドレルである場合、木材、プラスチック又は金
属、あるいは本発明の外面ねじ込複合メンバーを含む適
当な材料でコアを作ることができる。内面ねじ込ファス
ナーのためのきわめて適当なコアは、図17のねじ山103
のような螺旋状ねじ山を作るために機械加工した木製合
せねじである。離型剤である薄い（例えば１ミル）PTFE
テープで木製コアを包むことができる。木製コアは、次
の高温処理の過程で収縮するので、炭素又はセラミック
マトリックス内面ねじ込メンバーを作る場合にはこのよ
うなPTFEは必要でない。１つ以上の補強布層をコア100
の上に形成する。図19に示すように、筒状編組機又は編
成機、あるいは連続した複数のこれらの機械にコア100
を通して、補強布層を形成するのが好ましい。編組機又
は編成機104は複数のキャリヤーを備え、各キャリヤー
はコア100 上の筒状補強布層106 を編むために繊維材料
105 からなる連続トウをくり出す。この補強布層106
は、コア100 の外面101 の螺旋状ねじ山103 によって決
まる輪郭を包み、そしてこれに合致する。
【００３８】補強布層106 は多方向性である、すなわち
作るべき内面ねじ込メンバーの軸方向に関して種々の角
度に伸長する繊維エレメントを有する。繊維エレメント
の少なくともあるものは螺旋状ねじ山と概して同じ方向
に伸長し、そして別の繊維エレメントは螺旋状ねじ山を
度々横切るように螺旋状ねじ山の方向と概して反対の方
向に伸長する。好ましい実施態様において、逆螺旋状に
メンバーの軸方向に伸長する接近して間隔を置いて並ぶ
繊維で中空メンバーの内面ねじ山を強化する。更に軸方
向に伸長する繊維エレメントをねじ山補強布層の中に含
めることができる。
【００３９】結合した外面ねじ込コアと布層106 にマト
リックス材料の外装108 又はカバーを施工する。マトリ
ックス材料を繊維材料106 の上に下塗りすることができ
る。代りに、コア100 上で布層106 に加工する前あるい
は加工してから、この繊維材料105 をマトリックス又は
マトリックス先駆物質で塗布し又は含浸することができ
る。
【００４０】図19及び20に単一補強布層106 の形成を示
すが、図４〜６に示す層129 のような複数の補強布層を
順を追って形成するのが望ましく、先行して下になる補
強層の上に各層を形成していき大きな強度をもつ内面ね
じ込メンバーを作ることができる。連続する各補強布層
の施工の間にマトリックス材料を使用してよい。代り
に、すべての補強布層の施工が終ってから加圧／減圧含
浸等によってマトリックス材料を使用することができ
る。液状のマトリックス材料を塗布する場合、マトリッ
クス材料は十分な粘度をもって、繊維材料と一緒に残留
しそして結合した製作すべき内面ねじ込メンバーとその
下にあるコアとから滴下しないようにする必要がある。
重力の影響によって液状マトリックス材料が流れないよ
うにするために、コア及び製作すべき内面ねじ込メンバ
ーを水平にしたコア100 の長軸のまわりに回転させるこ
とができる。
【００４１】好ましい実施態様において、半径方向に最
も深いねじ山補強層106 を形成したあと引続きコア100
の連続する螺旋状ねじ山曲り目の間のくぼみを充填し、
そして先行して下になる補強布層の上に追加の同軸補強
布層129 を形成する前にほぼ筒状の表面とするために、
最も深いねじ山補強層を形成する繊維エレメントより大
きな寸法の繊維充填重トウ114 を張力をかけて螺旋状に
巻く。この施工を手動でおこなってもよいし、あるいは
図19に点線で示した機械116 のような螺旋包装機を使っ
ておこなってもよい。代りに、１つあるいはいくつかの
追加補強層129を形成してから繊維重トウを施工するこ
とができる。繊維充填トウ114 の連続する曲り目の間の
距離は形成すべき内面ねじ込メンバーのねじ山ピッチに
符合する。繊維充填トウ114 の曲り目は形成すべき内面
ねじ込メンバーの軸方向曲り目のオフセットである。繊
維充填重トウは形成すべき内面ねじ込メンバーの連続し
た螺旋状ねじ山曲り目の間を埋め、そしてねじ山を強化
する。
【００４２】内面ねじ込メンバーを強化するための必要
な層を施工したあと、図２及び３に示すように繊維材料
からなる複数の連続重トウ107 を軸方向に張ると同時に
編組み布層109(以下三軸編組み布という）を形成する。
これらの軸方向メンバー107は、三軸編組み層109 を形
成する残りの繊維メンバー105 よりも大きな寸法であ
る。図２及び３に示すように、円周方向に等間隔を置い
て並べる６つの軸方向トウ107 を採用することによっ
て、図４及び５に示すような六角外面128 をもつメンバ
ー112 と同じ内面ねじ込メンバーを作ることができる。
図６に示すように、円周方向に等間隔を置いて並べる４
つの軸方向重トウ107 を使用することによって、４辺の
外面をもつ内部ねじ込メンバー118 を作ることができ
る。該当する軸方向トウを採用することによって辺数を
増減した多角形形状を作ることができる。
【００４３】形成すべき内面ねじ込メンバーの円周方向
に配置する種々の寸法の軸方向トウを選択して採用し、
多角形以外の形状を有するナットを作ることができる。
例えば、図16に示すようなアーチ状部分141 と直線部分
142 を形成するために、接近して円周方向に間隔を置い
て並ぶ軸方向に伸長する複数の重トウ107 を含んでなる
２組のトウを用いて、図16に示す断面形状をもつナット
を作ることができる。
【００４４】図６に示す４つの軸方向重トウ107 の位置
を移して円周方向で等間隔とならないように並べれば、
三軸布を形成する接近して間隔を置いて並ぶ軸方向に伸
長するエレメントの寸法が残りのエレメントよりも大き
な寸法である円周方向で間隔を置いて並ぶ２組のトウを
この三軸布は含むことができる。内面ねじ込メンバー14
0 の外側断面形状は図16に示すように直線部分142 で結
合したアーチ状部分141 からなる密閉形状である。ナッ
ト140 の頭部は、レンチのようなトルク伝達工具とのか
み合いに適合する直径方向で向かい合う平面部を含む。
更に、三軸布層と下になるねじ込メンバーを形成する繊
維エレメントの相対的な寸法を変えることによって、接
近して円周方向に間隔を置いて並ぶ軸方向に伸長する重
トウからなる組が、直線部分142 よりはむしろアーチ状
部分141 を定めることも可能となる。
【００４５】層106 のような下にある補強布層を封入し
そして外装108 を形成するマトリックス材料の最終層を
施工したあと、このアセンブリーに熱及び真空／加圧を
加えてマトリックスと布層を一体化しそして結合し、図
４〜11にそれぞれ示したメンバーのような単一の安定な
内面ねじ込複合メンバーと結合することが好ましい。熱
硬化性ポリマー樹脂を用いる場合、普通のオートクレー
ブ内でこの処理をおこなうことができる。オートクレー
ブ又は炉内に据える前に、製作すべき成形品をPTFEのよ
うな保護フィルムに包むことが好ましく及び／又は減圧
バッグの中に置くことができる。更に熱可塑性樹脂をオ
ートクレーブで加圧することもできる。外部用モールド
は必要ではない。
【００４６】室温化学硬化性樹脂を用いる場合は、熱又
は圧力を加えることなしに本発明に従う内面ねじ込メン
バーを作ることが可能である。
【００４７】結合作業に続いて、結合した内面ねじ込メ
ンバー及びコアをオートクレーブから取出し、次いでコ
ア100 に対してメンバー110 を回転させ新しく作った内
面ねじ込メンバー112, 113, 118 をコア110 から取外
す。内面ねじ込メンバー110 の右手部分からコア100 を
部分的に引出した状態を図７に示す。前もって塗布した
離型剤102 は内面ねじ込メンバーのコア100 からの分離
を容易にする。
【００４８】三軸編組機115 における移動を容易にする
ために内面ねじ込メンバー110 を十分な軸方向長さで作
るのが好ましい。図11に示す内面ねじ込メンバー113 の
ような軸方向の寸法が短い複数の内面ねじ込メンバーに
あとで切り分けることができる。軸方向に伸長するトウ
107 を採用することによって、メンバー110 の筒状外面
127 を図４及び５のメンバー112 で示すような六角外面
128 に加工する。次いで図４の細長い六角内部ねじ込メ
ンバー112 を図11に示すナット113 のような複数の六角
ナットに薄く切り取る。図４及び10に示すように、六角
ナットはその中央開口部内にナット113 の軸方向に伸長
する連続螺旋状ねじ山126 を含む。コア100 の外面螺旋
状ねじ山で決まる輪郭に合致する補強布層106 で内面螺
旋状ねじ山126 を強化する。図４及び５に示すように、
ナット113 はその断面全体に分布する同軸補強布層129
を含み、最も外側の層は、ナットの円周方向に等間隔に
置いて並べた軸方向に伸長する６つの重トウ107 を有し
ナット六角外面128 となる三軸編み組み層109 である。
【００４９】好ましい実施態様において、製作すべき内
面ねじ込メンバーの外面の特定多角形状又は円形以外の
形状を更に強化し且つ大きくするために、図５のダッシ
ュラインで示した層131 のような追加の布層を、軸方向
に伸長する重トウを含む三軸編組み層109 をおおって形
成することができる。
【００５０】順を追って施工する布層の中に軸方向に伸
長する重トウをうまく使って多角形状を作り、あるいは
別々に軸方向の重トウを施工し次いで補強布層を施工す
ることは可能であるが、軸方向に伸長するトウを正しい
半径方向の配列に保つことがむずかいしので、これらの
方法は勧められない。図２及び３に示す方法のようにこ
れらのトウを単一の三軸編組み層で施工する方が、レン
チからのトルクの伝達を容易にする多角形状又は円形以
外の外面をもつナットを作るにはより好ましく且つきわ
めて妥当である。
【００５１】図12〜15に示す軸部121 のような外面ねじ
込複合メンバーにナット113 をねじ込んで結合させるこ
とができる。複合軸部121 の製法は米国特許出願第07／
285,480 号及び第07／285,482 号に詳細に記述されてい
る。図13及び15に示すように、エポキシ接着剤又は別の
マトリックス材料122 でナット113 を軸部121 に結合し
て複合ボルト120 を作る。
【００５２】最大の強度及び耐クリープ性が要求される
場合、軸方向すなわち軸部121 の長さ方向に伸長する連
続繊維で強化するマトリックスで軸部121 のコアを作る
のが好ましい。
【００５３】高い弾性率及び強度を必要とする用途に用
いる外面ねじ込軸部に特に適したコアは、ポリフェニレ
ンスルフィドマトリックスのガラス繊維又は炭素繊維で
できたロッドであり、このロッドはPhillips Petroleum
CompanyからRYTON PPS(商標）として市販されている。
【００５４】概して円形断面形状のフィラメントのよう
な複数のサブエレメントから、補強布層106 用の繊維材
料トウ105 を作ることができる。このフィラメントをマ
トリックスで封入することができる。フィラメントをよ
り合わせて糸にすることができる。複数の糸をより合わ
せてコードにすることができる。複数のコードをより合
わせて大きな連続繊維材料エレメントを作ることができ
る。繊維材料105 を偏平又は円形断面形状とすることが
でき、そしてより合わせ又はより合わせないで、あるい
は編組みすることができる。補強布層106 に作り上げる
前に、繊維材料トウ105 をマトリックス材料で含浸して
もよいし、あるいは繊維を湿潤し且つ封入する液状材料
が好ましいが、高分子材料のようなマトリックス材料か
らなる先行して塗布した層の上に繊維材料トウを置いて
もどちらでもよい。トウ105, 107を補強布層106, 129及
び三軸編組み層109 、そして追加の布層115 に作り上げ
てからトウにマトリックス材料を塗ることができる。
【００５５】補強布層106 の特性そしてこの層が波状に
ねじ込コア100 の形成する雄型パターンにぴったりと合
致しているという事実によって、雌型メンバーの内面ね
じ山は破断に対して強化される。補強布層のフィラメン
トの多方向性によって、補強材のフィラメントの少なく
ともいくつかは、内面ねじ込メンバー112, 113, 118,14
0のようなメンバー110 の内面ねじ山に働く剪断力の平
面に対してかなりの角度にある平面内に配向している。
補強布層106, 129は、この布層106, 129を形成する繊維
材料トウ105 の円周方向に間隔を置いて並ぶ軸方向に伸
長するトウの寸法が残りのトウの寸法と概して一致する
軸方向に伸長するトウを含む。
【００５６】複合軸部121 のような外面ねじ込メンバー
を作ることができる２つの主要な方法がある。それらは
（１）編組み布層の中にねじ山を定めるエレメントを含
む方法と（２）螺旋状のねじ山を定めるエレメントを施
工し次いでこのねじ山を定めるエレメントの上になる補
強布層を施工する方法である。
【００５７】図23, 24及び27は編組み作業による本発明
に従う外面ねじ込複合メンバーの種々の実施態様及び製
法を示している。
【００５８】本発明に従う外面ねじ込メンバー10の実施
態様の１つを図23に示す。ねじ込メンバー10は、細長い
コア12及びコア12の外面と結合する筒状編組み層14を含
む。好ましい実施態様において、編組み層14をマトリッ
クス（煩雑になるので図に示してない）に埋める。編組
み層14は、コア12の筒状外面の回りに且つ外面にそって
螺旋状に伸長するねじ山を定めるエレメント16を含む。
更にねじ山を定めるエレメント16は筒状編組み層14の一
体部分でもある。ねじ山を定めるエレメント16（図21に
そのうちの１つを示す）は別のねじ山を定めないエレメ
ント18（図22にそのうちの１つを示す）よりもコア12及
びねじ込メンバーの中心長軸に関して大きく半径方向に
突出している。
【００５９】一定の寸法のねじ山を定めるエレメントに
対して、ねじ山の捩れ角はコアの寸法に比例して変わ
る。一定の径のコアに対して、ねじ山を定めるエレメン
トの捩れ角はねじ山を定めるエレメントの寸法に反比例
して変わる。一般にねじ山を定めるエレメントの捩れ角
は90度と90度よりわずかに小さい角度の範囲である。フ
ァスナーの製作に用いる材料、ファスナーの充填密度、
そしてファスナーの意図する用途に基づく設計条件によ
って選択する捩れ角を変えることができる。
【００６０】コア12はロッドでありそして六角形状及び
辺の数が多い多角形又は卵形線のような断面形状として
よいが筒状であるのが好ましい。コア12は図23に示すよ
うな中実あるいは中空としてよい。コアの選択は外面ね
じ込メンバーの意図する最終用途によって主に決める。
低温及び低応力の用途には、ナイロンのような熱可塑性
マトリックスを用いるのが適当であるがナイロンに限定
されない。高い強度とヤング率が要求される場合、ポリ
マーマトリックスを不連続又は連続繊維で増量すること
ができる。最大の強度と耐クリープ性が要求される場
合、軸方向すなわちコアの長軸方向に伸長する連続繊維
で強化したマトリックスでコアを作るのが好ましい。捩
り荷重に対するコアの抵抗性及び／又は長軸方向すなわ
ちコアの軸方向に伸長する繊維強化材を付与するため
に、コアは１層以上の三軸に編組みした布を含む編組み
布又は編成布、あるいは逆方向螺旋状繊維強化材からな
る少なくとも２層を含むことができる。
【００６１】特に高いヤング率と強度が要求される用途
に適合するコアは、ポリフェニレンスルフィドマトリッ
クスのガラス繊維又は炭素繊維で作るロッドである。こ
のようなロッドはPhillips Petroleum CompanyからRYTO
N PPS(商標）として市販されている。
【００６２】コア12及びナット113 のような内面ねじ込
メンバーに関して上述した繊維を含めて、適当な繊維で
ねじ山を定めるエレメント16を作ることができる。アラ
ミド、ガラス、炭素及びセラミックの繊維のような高い
ヤング率の繊維が好ましい。マトリックスへの接着性を
増すために繊維を処理することができる。このような処
理は本発明の範囲ではないが、複合材料の強化に適する
繊維の製造技術において周知である。
【００６３】図21に示すように、概して円形断面形状の
フィラメントのような複数のサブエレメント17からなる
適当な繊維でねじ山を定めるエレメント16それ自体を作
ることができる。フィラメント17をマトリックス15で封
入し又は含浸することができる。フィラメント17をより
合わせて糸にすることができる。複数の糸をより合わせ
てコードにすることができる。複数のコードをより合わ
せて大きなねじ山を定めるエレメントを形成することが
できる。フィラメントからなる複数のバンドル、複数の
糸、あるいは複数のコードを編組みしてねじ山を定める
エレメントを作ることができる。材料のストリップをよ
り合わせてねじ山を定めるエレメント16又はサブエレメ
ント17を作ることができる。エレメント16が編組み層14
の残りのエレメント18よりも余計にコア12から半径方向
外に向って突出ることを保証するために、ねじ山を定め
るエレメント16は円形断面形状からの耐変形性をもつ必
要がある。好ましい実施態様において、ねじ山を定める
エレメント16は、コア12に取付ける前は円形断面形状で
あり、そしてコア12上に編組みする場合にその断面形状
からの耐変形性を有することである。このため中実の円
形バンドルとするために、より合わせた又は堅固に密度
を高めた繊維からなるエレメント16を作り及び／又はポ
リマーあるいは別のマトリックスでサブエレメント17を
予め含浸することで上記の目的を達成することができ
る。コアに取付けしねじ山を定めるエレメント16をコア
と接触させた場合にわずかに変形させほぼＤ型の断面形
状とすることができる。
【００６４】図22に示すように、編組み層14のねじ山を
定めないエレメント18は偏平断面形状であるのが好まし
い。適当な繊維をより合わせ又はより合わせないで、糸
又はコードにし、あるいは偏平ストリップに編組みして
ねじ山を定めないエレメント18を作ることができる。編
組み層14を作り上げる前に、ねじ山を定めないエレメン
トをマトリックスで封入しあるいは含浸することができ
る。図22に示すように、複数の繊条のサブパーツ19をね
じ山を定めないエレメント18の中で左右に配置する。
【００６５】本発明に従う外面ねじ込メンバー50の別の
実施態様を図24に示す。コア12にそって螺旋状に伸長す
る複数のねじ山を定めるエレメント16を含むという点
で、外面ねじ込メンバー50は図23に示すメンバーと主と
して相異する。１つ以上のねじ山を定めるエレメント16
が破損又は破断する場合でも、ねじ込メンバー50はその
定着力の有意な部分を保持できる。図24には４つのねじ
山を定めるエレメント16を示しているが、これより多い
あるいは少い数のエレメントを用いることができる。
【００６６】外面ねじ込メンバー10及び50の製造方法の
一部を図27に示す。普通の筒形編組装置20（図２に示す
装置115 又は図19に示す装置104 と同一としてよい）は
デッキ21に所望の数の糸又はコードキャリヤーを含む。
キャリヤーの数は重要ではない。コアの表面を完全にお
おうために必要なキャリヤーの数は、筒形編組みの技術
分野で周知のようにコアの寸法によって増減すればよ
い。径約１インチ（2.54cm）までのファスナーには、コ
ア12を編組み層14で完全におおうためには通常24〜36個
のキャリヤーをもつ単一デッキ編組機を使用することが
できる。ねじ山を定めるエレメント16のスプールを１個
以上のキャリヤー22に取付ける。エレメント16のスプー
ルが１つの場合を図27に示す。残りのキャリヤー23に
は、図22に示すエレメントと類似のものが好ましいが、
ねじ山を定めないエレメント18のスプールを取付ける。
コア12を編組機20のデッキ21に通すと、補強材料16及び
18は編組みされてコア12上で筒形布層となる。編組み作
業の結果、ねじ山を定めるエレメント16のパターンと反
対の螺旋形パターンでコア12を包む複数のねじ山を定め
ないエレメント18によって、ねじ山を定めるエレメント
16をコア12にしっかりと締めつける。
【００６７】コア12上のねじ山を定めるエレメント16の
螺旋状巻き路にそった１つのトラベリングの斜視図から
わかるように、ある点でねじ山を定めるエレメント16は
ねじ山を定めないエレメント18と重なり、そして別の点
でねじ山を定めないエレメント18はねじ山を定めるエレ
メント16とコア12との間を通る。この方法において、ね
じ山の方向に伸長する繊維に加えてねじ山の方向と交差
して伸長する繊維で外面ねじ込複合メンバーのねじ山を
強化する。編組み層14は三軸に編組みした布とすること
ができ、軸方向に伸長するエレメントは螺旋状に伸長す
るエレメントと概して同じ程度の寸法である。コア12の
筒状外面を熱可塑性又は熱硬化性ポリマーあるいはマト
リックス材料でコーティングし又は作ることができる。
エレメント16及び18をコアに埋めて結合を促進するため
にコア12の表面を加熱してよい。コアを編組機に通す前
にあるいは通してから、コアに液状結合ポリマーあるい
は別のマトリックス材料を塗布することができる。
【００６８】好ましい実施態様において、ねじ山を定め
るエレメント16及びねじ山を定めないエレメント18をポ
リマー又は別のマトリックス材料で含浸する。別の好ま
しい実施態様において、エレメント16及び18をポリマー
又は別のマトリックス材料でコーティングする。更に別
の好ましい実施態様において、コア上に編組みしたあと
エレメント16及び18をポリマー又は別のマトリックス材
料で塗布する。これはマトリックス材料をはけ塗するこ
とで簡単におこなうことができる。
【００６９】編組み層のエレメントを筒状編組み層の中
に配置するのが好ましく、これによってコアの長軸の方
向に引張荷重を加える場合、編組み層は回転に対して堅
固となる。すなわち、引張荷重を加えた場合にトルクは
発生しない。
【００７０】編組み作業のあと、熱及び真空／加圧を加
えて、例えばPTFEのような不活性フィルム及び／又は真
空バッグで包み、次いでオートクレーブ内に据えること
によって、外面ねじ込複合メンバーを一体化することが
できる。追加のポリマー又は別のマトリックス材料を塗
布し且つ編組みに続いて、摩耗に対して編組み層を保護
し、そして編組み層のコアに対する結合を促進するのが
好ましい。編組み層のエレメントを互に且つコアに結合
させるマトリックス材料の塗布に続いて、耐摩耗特性で
選ぶ別個の耐摩耗層を塗布することができる。
【００７１】コアの製作、ねじ山を定めるエレメント、
ねじ山を定めないエレメント、そして編組み層の結合と
コーティングのために用いるマトリックス材料を、互に
且つ内面ねじ込メンバーのマトリックス材料と適合でき
るように選択する。
【００７２】本発明に従う外面ねじ込メンバー210 の別
の実施態様を図25に示す。ねじ込メンバー210 は、細長
いコア12、コア12の筒状外面のまわりに且つこれにそっ
て螺旋状に伸長するねじ山を定めるエレメント214 、そ
して結合したコア12とねじ山を定めるエレメント214 と
の外面を包みこれに合致しそして結合する編組み層215
のような補強布層を含む。ねじ山を定めるエレメント21
4 は、筒状編組み層215 の中に形成する偏平バンドル編
組みエレメント218 のようなねじ山を定めないエレメン
トよりもコア12に関して半径方向に突出している。ねじ
山を定めるエレメント214 をコア12と一体に作り又はコ
ア12に結合するのが好ましい。好ましい実施態様におい
て、ねじ山を定めるエレメントは図21を参照し、そして
偏平バンドル編組みエレメント218 は図22を参照して示
すことができる。
【００７３】コア12及びナット113 に関して上述した繊
維を含む適当な繊維で、ねじ山を定めるエレメント214
を作ることができ、またねじ山を定めるエレメント16と
同一としてよい。
【００７４】ねじ山を定めるエレメント214 をコア12と
一体にして作ることができ、あるいは図26に示すように
螺旋編組機224 を用いてエレメント214 をコア12に螺旋
状に取付けることができる。ねじ山を定めるエレメント
214 は、ポリマー又は別のマトリックス材料だけで、繊
維だけで、あるいはマトリックス材料と繊維の組合わせ
としてよい。ねじ山を定めるエレメント214 はマトリッ
クスに埋めた短繊維又は連続繊維としてよい。概して円
形断面形状のフィラメントのような複数のサブエレメン
トで、ねじ山を定めるエレメント214 それ自体を作るこ
とができる。フィラメントをマトリックスで埋めること
ができる。フィラメントをより合わせて糸にすることが
できる。複数の糸をより合わせてコードにすることがで
きる。複数のコードをより合わせて大きなねじ山を定め
るエレメントを形成することができる。フィラメントか
らなる複数のバンドル、複数の糸、あるいは複数のコー
ドを編組みしてねじ山を定めるエレメントを作ることが
できる。材料のストリップをより合わせてねじ山を定め
るエレメント又はサブエレメントを作ることができる。
エレメント214 がコア12から半径方向の外に向って突出
ることを保証しそしてコア上に形成する布層の輪郭に影
響するために、ねじ山を定めるエレメント214 は円形断
面形状からの耐変形性をもつ必要がある。好ましい実施
態様において、エレメント214 は、円形断面形状であ
り、そしてコア12上を螺旋状に巻く場合にその断面形状
からの耐変形性を有することである。好ましい実施態様
において、図21に示すような中実の円形バンドルとする
ために、堅固に密度を高めた繊維からなるエレメント21
4 を作り及び／又はポリマーあるいは別のマトリックス
でサブエレメント17を予め含浸することで上記の目的を
達成することができる。コアに取付けたあと、ねじ山を
定めるエレメント214 をコアと接触させた場合にわずか
に変形させほぼＤ型の断面形状とすることができる。
【００７５】図25に示すように、編組布層215 の平らな
バンドル編組みエレメント218 は偏平断面形状であるの
が好ましい。図22を参照してこれらの平らなバンドルエ
レメント218 を示すことができる。
【００７６】図23及び24に示す実施態様間の相異と同じ
ように、図25に示す外面ねじ込メンバーはコア12の外面
にそって螺旋状に伸長する複数のねじ山を定めるエレメ
ントを含むことができる。この多重ねじ込メンバーは、
１つ以上のねじ山を定めるエレメントが破壊し又は破損
する場合でもその定着力のかなりの部分を保持すること
ができる。このねじ山を定めるエレメントをポリマー又
は別のマトリックスに埋めた短繊維で作ることができ
る。
【００７７】本発明に従うねじ込メンバーの実施態様に
適する製造方法の一部を図26に示す。装置220 は、機能
する順序から螺旋編み機224 及び実線に示した編組機デ
ッキ221 のような布層二次成形機あるいはダッシュライ
ンで示した編成機226 を含む。編組機デッキ221 は普通
のものであり、そして所望の数の糸又はコード用キャリ
ヤー222 を含む。編組機デッキ221 は図２及び３に示す
装置115 、あるいは図19に示す装置104 と同じである。
キャリヤーの数は重要ではない。コア12の表面を完全に
おおうために必要なキャリヤーの数は、筒形編組みの技
術分野で周知のようにコアの寸法によって増減すればよ
い。径約１インチ（2.54cm）までのファスナーには、コ
ア12を編組み層215 で完全におおうためには通常24〜36
個のキャリヤーをもつ単一デッキ編組機を使用すること
ができる。図22に示す平らなバンドルエレメント18及び
図25に示す平らなバンドルエレメント218 のような連続
なねじ山を定めないエレメントのスプールをそれぞれの
キャリヤー222 に取付ける。コアメンバー12を装置220
に通し、螺旋編み機224 によってねじ山を定める螺旋エ
レメント214 をコア12上に螺旋状に編み、次いでこの螺
旋状編組みしたコア上にエレメント218 を編組みする編
組機デッキ221 によって、補強布層215 を形成する。ね
じ山を定めるエレメント214 をポリマー又は別のマトリ
ックス材料でコア12に結合する。更に結合したコア12と
ねじ山を定めるエレメント214 とを包む、ねじ山を定め
るエレメント214 のパターンと同じ螺旋状の方向及びこ
れと反対の方向に螺旋状に伸長する複数のねじ山を定め
ないエレメント218 で、ねじ山を定めるエレメント214
をコア12に結びつける。ねじ山を定めるエレメント214
は布層215 のねじ山を定めないエレメント218 と部分的
に重なる。布層215 は、結合したコア12とねじ山を定め
る螺旋状エレメント214 との外面輪郭にぴったりと合致
する。ねじ山を定めるエレメント214 をコア12に結びつ
ける三軸布層を作るために、編組機デッキ221 を配置す
ることができる。
【００７８】螺旋状に包んだコアの上になり、そしてコ
アにぴったりと合致する補強層を形成するための別な方
法を図26にダッシュラインで示す。結合したコア12とね
じ山を定める螺旋状エレメント214 とを編組機226 に通
しキャリヤー227 で供給する糸228 から筒状編成補強布
を作ることができる。
【００７９】上述したように、加工開始時にコアはねじ
山を定める螺旋状エレメントを含んでも含まなくてもよ
い。コア上にねじ山を定める螺旋状エレメントがない場
合、ねじ山を定める螺旋状エレメントを例えばスパイラ
ルラッピング又は押出で施工するが、これに限定されな
い。ねじ山を定めるエレメントをポリマー又は別のマト
リックス材料だけで、繊維材料だけで、あるいはポリマ
ー又は別のマトリックスと繊維材料の組合わせで作るこ
とができる。ねじ山を定めるエレメントをコアに施工す
る前に及び／又は施工してから、マトリックス材料でコ
ーティングしあるいは含浸することができる。
【００８０】熱可塑性又は熱硬化性ポリマーあるいは別
のマトリックス材料でコアの筒状外面をコーティングし
あるいは成形することができる。ねじ山を定める螺旋状
エレメントと布層とのコアへの封入及びコアとの結合を
促進するために、コアの表面を加熱することができる。
螺旋状編み機及び布層成形機に通す前にあるいは通した
後に、液状結合高分子物質をコアに塗布することができ
る。結合したコアとねじ山を定める螺旋状に伸長するエ
レメントとをおおって、好ましくは編組み又は編成によ
って補強布の層を形成する。結合したコアとねじ山を定
めるエレメントとに補強布をあてて結合する前に、補強
布層を形成するために用いる繊維材料にマトリックス材
料を塗布しあるいは含浸することができる。結合したコ
ア、ねじ山を定めるエレメント及び布層は互に、好まし
くは化学結合で結びつく。
【００８１】補強布層を形成する繊維エレメントを筒状
補強布層の中に配列するのが好ましく、このため引張荷
重をコアの長さ方向にかけても布層は回転に対して安定
化する。すなわち、引張荷重を長さ方向にかける場合
に、コアを回転させるように働くトルクは発生しない。
【００８２】ねじ山を定めるエレメントを結びつける補
強布層を形成したあと、熱及び減圧／加圧を加えて、例
えばPTFE及び／又は真空バッグのような不活性フィルム
で包み次いでオートクレーブ内に据えることによって複
合メンバーを一体化することができる。この一体化工程
によって、補強布をその下にある結合したコアとねじ山
を定めるエレメントとによって定まる輪郭に更にぴった
りと合致させることができる。この布層を形成したあ
と、好ましくは追加のマトリックス材料を塗布し、下に
ある構造体を摩耗に対して保護する図25に示す外装219
のような外装を形成し、且つ編組み層とコアとの結合を
促進するのが好ましい。保護外装を作るためにポリマー
又は別のマトリックス材料の多重塗布をおこなうことが
できる。補強布層を結合したあと、まず耐摩耗性用に選
んだ明確に相違する材料を塗布することができる。
【００８３】炭素／炭素複合材料の設計、製造、使用及
び特性については、米国特許第 3,991,248号、第 4,40
0,421号、第 4,567,007号、第 4,613,522号、第 4,668,
579号、第 4,576,770号及び第 4,659,624号、そして
〔「高温高圧(High Temperature-High Pressure)」第18
巻、第 479〜508 頁（1986年）〕、〔「応用物理(Appl.
Phys.)」第14巻、第 347〜371 頁（1981年）〕、「「炭
素(Carbon)」第25巻、第 163〜190 頁（1987年）〕及び
24th National SAMPE Symposium(第1524頁、1979年）に
記述がある。
【００８４】米国特許第 4,795,677号に記述されている
方法に従って、炭素含有複合材料及びねじ込メンバーに
酸化保護を付与することができる。
【００８５】低温及び低応力の用途において、Stackpol
e Carbon Companyから入手できるStackpole 2301（商
標）のような黒鉛で作ったコアを使用するのが適切であ
る。強度が要求される場合には、コアの炭素又は黒鉛マ
トリックスを不連続又は連続炭素繊維で増量することが
できる。最大の強度が要求される場合には、炭素マトリ
ックスで結合した軸方向に伸長する連続炭素繊維でコア
を作るのが好ましい。
【００８６】高い弾性率と強度及び耐熱性が要求される
場合、外面ねじ込メンバー用に特に適したコアは、炭素
マトリックスで結合した連続炭素フィラメントで作るロ
ッドである。連続フィラメント炭素トウを炭質樹脂先駆
物質で湿潤しあるい含浸し、円形ダイを通して湿れトウ
を引き、次いで樹脂をベーキングして構造的に堅固な形
に硬化させこのようなコアを作ることができる。１つ以
上の編組み炭素繊維層をこの堅固なロッドの上に作るこ
とができる。この時点では熱分解をおこなわないのが好
ましい。ねじ山を定めるエレメント及び補強布層を施工
したあと、軸方向に伸長する連続炭素繊維を結合する炭
素マトリックスを形成するために熱分解をおこなうのが
好ましい。Creative Pultrusionsから押出／引抜成形し
たロッド製品が市販されている。
【００８７】作るべきねじ込メンバーの編組み又は別の
補強布層を形成したあと、真空バッグ次いでオートクレ
ーブ内等で圧力と熱を加えることによって、このアセン
ブリーをコアと一体化させるのが好ましい。この温度で
加える熱量は、バインダー材料の熱分解がおこるほど多
くはなく、外面ねじ込メンバーの製造の場合、編組み又
は別の補強布層の炭素繊維を互に結合させそしてコアに
結合させるための、樹脂結合剤を硬化させるのに十分で
あればよい。炭素含有樹脂の制御した分解をおこなうた
めにベークアウトサイクルを適当に用いることができ
る。次いで温度を上げて完全熱分解させそして炭素マト
リックスを形成する。次いで炭素繊維強化炭素複合ねじ
込メンバーを作るために追加の炭素を現場で析出させて
外面ねじ込メンバーを製造する場合には、結合した補強
布層とコアとに浸透させこれを強化しそして密度を上げ
るために普通の CVD／CVI 又は含浸操作をおこなう。
【００８８】熱分解によって炭化できるポリマー樹脂を
含む液体を用いて含浸又は浸透の多段サイクルを用いる
ことができる。最終の熱分解工程の前又は後に、炭素繊
維強化炭素化マトリックス複合外面ねじ込ファスナーの
意図する用途によって変わる、耐摩耗性ポリマー樹脂の
外装を付けることができる。
【００８９】本発明に従う炭素／炭素複合ファスナーの
製造において、続いて有機マトリックスを炭素マトリッ
クスに替える。有機マトリックスは一時バインダー系と
して働く。このバインダー系は有機樹脂及び必要に応じ
て更にこの樹脂用の有機溶剤を含む。炭素繊維を積上げ
て炭素／炭素ファスナーの形にする場合、この有機樹脂
はその分解温度より低い温度では炭素繊維を接着するた
めの粘着付与剤及び接着促進剤として機能する。湿潤及
び炭素繊維のトウの中で有機樹脂の流れを促進するため
に有機溶剤を用いることができる。熱分解することがで
き炭素含有率が約40〜約95重量パーセントの炭素を含む
有機ポリマー先駆物質はどれも利用できるが、特に好ま
しい樹脂は炭素チャー収率がそれぞれ約50〜約90パーセ
ントであるフェノール樹脂及びコールタールピッチであ
る。更にポリイミド及びフラン樹脂も有用である。炭素
繊維用バインダーとして一般に約20〜約60重量パーセン
トのこのような有機ポリマー先駆物質を用いる。別の適
当なバインダーを一時バインダーだけに考慮してもよ
い。というのは分解温度に近づくと実質的に揮発して炭
素チャーをほとんどあるいはまったく残さないからであ
る。一時バインダーの例はポリビニルアルコール及び大
部分のエポキシ樹脂である。
【００９０】炭化できる樹脂、ピッチ又は繊維だけの、
あるいはコア上に押出し又は成型する炭素繊維と炭素先
駆物質との混合物中に埋めた粒状炭質材料で図25に示す
エレメント214 のようなねじ山を定めるエレメントを作
ることができる。
【００９１】本発明の以下の例によって更に詳細に説明
するが本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９２】
【実施例】
（例１）24個のキャリヤー付筒状編組機の12個のキャリ
ヤーに、各12,000フィラメントをもつ T-300炭素糸を取
付けた。径１／４インチ（6.４mm）の木製ダウエルロッ
ドを編組機のデッキを通して引き出して、筒状編組み布
層を約45度の角度でダウエル上に形成した。布層をつけ
たダウエルをフェノール樹脂で塗った。次いでこの塗っ
たアセンブリーを室温で減圧バッグに据えて編組み層を
一体化し、そしてトラップされている空気を除いた。ア
センブリーを一体化したあと、一体となるねじ山を定め
るエレメントを含む第二の編組み層をその上に形成し
た。この第二の層のために、3000フィラメント糸を取付
けた８個のキャリヤーを用いて前もって編組みした24,0
00フィラメントのT-300"靴紐”を12個のキャリヤーのう
ち２個に取付け、そして3000フィラメントの T-300糸を
10個のキャリヤーに取付けた。フェノール樹脂を第二の
編組み層の上に塗布した。減圧バッギングのあと、アセ
ンブリーを 250°Ｆ(121℃）で３時間硬化させた。次い
で硬化したアセンブリーを高温 CVD／CVI 炉に据えて、
そして減圧下で炭化水素含有ガス（天然ガス）を流しな
がら約1850°Ｆ(999℃）の温度で密度を高めた。
【００９３】２つのねじ山を定めるエレメントをもつ、
中空外面ねじ込筒状炭素／炭素複合メンバーを作った。
木製ダウエルロッドは複合内面ねじ込製品の内側から収
縮してきれいに外れた。
【００９４】（例２）例１と同様にして硬化したアセン
ブリーのサンプルを作った。この硬化アセンブリーを高
温 CVD／CVI 炉に据え、そして減圧下で水素で稀釈した
メチルトリクロロシラン(CH3SiCl3)を通しながら約2050
°Ｆ（1121℃）の温度で炭化珪素(SiC) を現場で形成し
て密度を高めた。製品は、繊維をコーティングし且つ結
合している炭化珪素マトリックスコーティングを有する
中空編組み炭素繊維強化外面ねじ込ロッドであった。加
熱過程で編組み炭素繊維がわずかにほどけた。木製ダウ
エルロッドは収縮し、そして製品の内面の一部に軽く結
合していた。複合製品に明らかな損傷なしにダウエルロ
ッドを容易に取出した。
【００９５】（例３）一体に編組みした繊維強化頭部と
圧縮成形したねじ山をもつボルトを次のようにして作っ
た。中心のトウストランドを囲んでT-300 6K炭素繊維ト
ウからなるいくつかの同心編組み層をもつ一本のロープ
を、両端のうち片方の近傍を手作業で二次成形し大きい
径のこぶにした部をもつプレフォームを作った。ロープ
の繊維含有率は概算で約50容量パーセントである。ロー
プの径は引張りなしで約１／２インチ（12.7mm）であっ
た。減圧下で30分浸漬することによってプレフォーム全
体をフェノール樹脂で浸透し、次いで浴から取出しそし
て 150°Ｆ（66℃）の温度で一晩乾燥した。この浸透サ
イクルを１回反復した。次いでこのプリプレグプレフォ
ームを加熱段プレス内に配置したモールドに据えた。こ
のモールドは長さ方向に２分割できるようになってい
る。成型しそして硬化したプレフォームの剥離を助ける
ためにモールドの内側をPTFEでコーティングした。この
型は１／２インチ（12.7mm）の軸部径と軸部の端で１イ
ンチ（25.4mm）当り12個のねじ山を定める内部キャビテ
ィを有する。硬化したプレフォームを標準炭化炉に据え
て、そして緩慢な熱分解サイクルで処理して硬化樹脂を
炭素に転化した。得られた炭素／炭素ボルトは六角形で
はない頭部を含み、そして手作業の造形過程で繊維を頭
部の方へ移したので頭部の近傍には軸部の径が減じた部
が存在する。炭化したプレフォームをＣＶＩによって炭
素で密度を増した。得られた炭素繊維強化／炭素マトリ
ックスボルトの軸部はきわめてよい出来ばえであった。
頭部はよく圧縮されていなかった。軸部のくびれた部は
頭部の近傍に残っていた。ねじ山は雑に定まっているだ
けであった。これはあまり大きなトウ(T-300, 6K) を用
いたのでうまく定めることができなかったことによる。
くびれた部を除く軸部は剪断ピンとしての用途にきわめ
て適している。
【００９６】次の方法で編組み六角ナットを作った。硬
木を機械加工して、外径 0.396インチ（10mm）で１イン
チ（25.4mm）当り６個のねじ山をもつ木製マンドレルを
作った。木製マンドレルの寸法は、本発明に従って先行
して作った外面ねじ込複合メンバーからとった。このマ
ンドレルの上にフェノール樹脂のコーティングを施し
た。24個のキャリヤーをもつ筒状編組機の12個のキャリ
ヤーに３ＫフィラメントのT-300 PAN 系炭素糸のスプー
ルをそれぞれ取付け、そして編組みしたねじ山強化層を
螺旋状溝付木製コアの上に形成した。３Ｋフィラメント
コアの上に１ＫフィラメントＰＡＮ系炭素糸からなる８
本のトウを編組みして、11Ｋ炭素フィラメントを含む編
組み“靴紐”を作った。この“靴紐”を木製マンドレル
の螺旋状の谷又は溝に張力をかけて手で巻き実質的に谷
を埋めて、そしてほぼ筒状外面にした。次いで３Ｋ炭素
フィラメントからなる12本のトウから更に２つの補強布
層を形成し下にある構造体の上に編組みした。次いで編
組機の24個のキャリヤーに３Ｋ炭素糸のスプールをそれ
ぞれ取付け、そして更に７層を下にある構造体の上に編
組みした。次いで円周方向に等間隔に置いた、“靴紐”
と同じ構造である６本の軸方向重トウを取付けた。この
三軸に編組みした単一層の施工により明確な六角外面を
有する部分ができた。次いで構造体の径が５／８インチ
（16mm）よりもわずかに大きくなるまで、３Ｋ炭素トウ
で追加の層を編組みした。各布層を施工する前に、コア
又は下になるサブアセンブリーをフェノール樹脂でコー
ティングした。フェノール樹脂の最終コーティングに続
いて、アセンブリーを１ミルのPTFEフィルムで包みそし
て大気圧下、温度250°Ｆ(121℃）で３時間空気中で硬
化させ、次いで炭化しそして CVD／CVI で密度を高め
た。収縮した木製コアを炭素／炭素複合内面ねじ込メン
バーの内面から取出し、次いでこのメンバーを切断して
複数の六角ナットとした。
【００９７】上記の好ましい実施態様から種々の改良が
可能であることは明白である。以下に述べるこれらの変
更の例も本発明の範囲内に含める。
【００９８】外面及び内面ねじ込複合ファスナーの製造
に関して記述した方法を中空筒状メンバーの製造に使う
ことができる。マトリックスはポリマー、炭素又はセラ
ミックとしてよい。繊維はポリマー、炭素又はセラミッ
クとしてよい。種々のクラスの材料を組合わせて単一フ
ァスナー又は筒状メンバーに用いることができる。例え
ば、Minnesota Mining and Manufacturing CompanyのNe
xtel（商標）のようなセラミック繊維、Dow Corning 及
びNippon Carbon Company のNicalon(商標）ガラス状炭
化珪素を炭素繊維の代りに、あるいは炭素繊維と組合わ
せて用いることができる。セラミック粒子含有スラリー
又は樹脂、あるいはゾルゲルのようなセラミック先駆物
質をプレフォームに浸透又は含浸させることができる。
適当なセラミック材料は、アルミナ等の酸化物セラミッ
クス、そして金属の炭化物、ホウ化物及び窒化物等のよ
うな非酸化物セラミックス、そしてガラス状セラミック
スを含むがこれらに限定されない。高温で酸化物セラミ
ックスは炭素と反応するので、炭素繊維とマトリックス
間にバリヤー層が必要である。炭化珪素は適当なバリヤ
ー層の例である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従ういくつかのねじ込複合メンバーを
製造するための好ましい方法（実線）そして方法の変更
及び代案（ダッシュライン）を示すフローチャートであ
る。
【図２】本発明に従う外面ねじ込メンバーの製造を表す
略側面図である。
【図３】本発明に従う外面ねじ込メンバーの製造を表す
先端を前向きにした略図である。
【図４】本発明に従う六角内面ねじ込メンバーのアイソ
メ図である。
【図５】図４の円で囲んだ部分の拡大断面部である。
【図６】四角外側断面形状をもつ本発明に従う内面ねじ
込メンバーのアイソメ図である。
【図７】外面ねじ込コアを一部引っ込めた本発明に従う
部分的に完成した内面ねじ込メンバーの部分断面図であ
る。
【図８】図７の円で囲んだ部分の拡大断面図である。
【図９】図８に示したメンバーから切出した本発明に従
う部分的に完成した内面ねじ込メンバーの部分断面図で
ある。
【図10】図９の円で囲んだ部分の拡大断面図である。
【図11】図４の六角メンバーから切出した六角ナットで
ある。
【図12】本発明に従う複合ボルトの側面図である。
【図13】図12の円で囲んだ部分の拡大断面図である。
【図14】図12の線14−14についての拡大断面図である。
【図15】図14の円で囲んだ部分の拡大断面図である。
【図16】本発明に従う複合ボルトの別の実施態様の断面
図である。
【図17】本発明に従う内面ねじ込メンバーを製造する際
に用いる外面ねじ込筒状コアの略側面図である。
【図18】図17の円で囲んだねじ山部分の拡大断面図であ
る。
【図19】本発明に従う内面ねじ込メンバーの半径方向で
最も深い補強布層の製造を示す略側面図である。
【図20】図19の円で囲んだねじ山部分の拡大断面図であ
る。
【図21】本発明に有用な好ましいねじ山を定めるエレメ
ントの断面図である。
【図22】本発明に有用な好ましいねじ山を定めないエレ
メントの断面図である。
【図23】本発明に従って作った外面ねじ込複合メンバー
の斜視図である。
【図24】本発明に従う外面ねじ込メンバーの別な実施態
様のアイソメ図である。
【図25】本発明に従って作った外面ねじ込複合メンバー
の別な実施態様の一部を剥がしたものの斜視図である。
【図26】本発明に従う外面ねじ込メンバーの製造を示す
略側面図である。
【図27】本発明に従う外面ねじ込メンバーの製造を示す
略側面図である。
【符号の説明】
10, 50…外面ねじ込メンバー 12…細長いコア 14…筒状編組み層 15…マトリックス 16…ねじ山を定めるエレメント 17…サブエレメント 18…ねじ山を定めないエレメント 19…繊条のサブパーツ 20…筒形編組装置 21…編組機デッキ 23…キャリヤー 100 …コア 101 …コア100 の外面 102 …離型剤 103 …ねじ山 104, 115…三軸編組機 105 …繊維材料トウ 106 …補強布層 107 …軸方向に伸長するトウ 108 …外装 109 …三軸編組み層 110, 111, 112, 113, 118, 140…内面ねじ込メンバー 114 …重トウ 116 …螺旋包装機 120 …丸頭付ボルト 121 …軸部 122 …マトリックス材料 125 …内面ねじ込メンバーの内面 126 …螺旋条ねじ山 127 …筒状外面 128 …六角外面 129 …同軸補強布層 131 …追加の布層 141 …アーチ状部分 142 …直線部分 210 …外面ねじ込メンバー 214 …ねじ山を定めるエレメント 215 …筒状編組み層 218 …ねじ山を定めないエレメント 219 …外装 220 …装置 221 …編組機デッキ 222, 227…キャリヤー 224 …螺旋編組機 226 …編成機 228 …糸

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 細長い外面ネジ込筒形コアを作り；コア
    を包む補強布層をコア上に形成し、そしてコアのネジ山
    に合致させ；補強布層をおおうように筒状編組み三軸布
    を形成し、三軸布を形成する軸方向に伸長するエレメン
    トが三軸布を形成する残りのエレメントより大きな寸法
    であり；補強布層と三軸布をマトリックスに埋めて；次
    いでコアを取外し中空内面ネジ込複合メンバーを作る工
    程を含んでなる円形以外の外側断面形状を有する中空内
    面ネジ込複合メンバーの製造方法。
  2. 【請求項２】 少なくとも１つの補強布層を施工後で且
    つ筒状編組み三軸布を形成する前に、連続して突出るネ
    ジ山の曲がり目の部に繊維トウを螺旋状に巻きつける工
    程を更に含む請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 マトリックス形成材料を含浸したトウで
    該補強布層を形成する請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 該布層をコア上に編組みする請求項１記
    載の方法。
  5. 【請求項５】 該布層をコア上に編成する請求項１記載
    の方法。
  6. 【請求項６】 直前の布層の上に複数の布層を連続して
    形成し、そしてマトリックスに埋める請求項１記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 第１方向である該メンバーの長軸にそっ
    て螺旋状に伸長する補強布層の繊維エレメントの第１部
    分と、そして該メンバーの長軸にそって該第一部分と反
    対の方向に螺旋状に伸長する繊維エレメントの第２部分
    とを有する多方向補強布層を形成することを更に含む請
    求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 結合した補強布層と三軸布及びマトリッ
    クスがコア上にある間にモールドなしで熱と圧力を加え
    ることを更に含んでなる請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】 マトリックスをポリマー、炭素、セラミ
    ック、ガラス、炭素の先駆物質、セラミックの先駆物
    質、そしてガラス材料の先駆物質からなる群から選び、
    そして布材料を有機ポリマー、ガラス、アラミド、炭素
    及びセラミック材料からなる群から選ぶ請求項１記載の
    方法。
  10. 【請求項10】 三軸布を形成する複数の軸方向に伸長す
    るエレメントが残りのエレメントよりも大きな寸法であ
    り、中空メンバーの円周方向に等間隔を置いて並んで多
    角形の隅を定める、該三軸布が複数の軸方向に伸長する
    エレメントを含む請求項１記載の方法。
  11. 【請求項11】 三軸布を形成する４つの軸方向に伸長す
    るエレメントが残りの三軸布を形成するエレメントより
    も大きな寸法であり、中空メンバーの円周方向に等間隔
    を置いて並んで４つの隅を定める、該三軸布が４つの軸
    方向に伸長するエレメントを含む請求項１記載の方法。
  12. 【請求項12】 三軸布を形成する６つの軸方向に伸長す
    るエレメントが残りの三軸布を形成するエレメントより
    も大きな寸法であり、中空メンバーの円周方向に等間隔
    を置いて並んで６つの隅を定める、該三軸布が６つの軸
    方向に伸長するエレメントを含む請求項１記載の方法。
  13. 【請求項13】 外面ねじ込メンバーは、該内面ねじ込メ
    ンバーのねじ山ピッチ及びねじ山径と互に補足し合うね
    じ山ピッチとねじ山径を有し、回転して接合しそして内
    面ねじ込メンバーと外面ねじ込メンバーとを結合する外
    面ねじ込メンバーを提供することを更に含んでなる請求
    項１記載の方法。
  14. 【請求項14】 結合をおこなうために液状高分子物質を
    用いる請求項13記載の方法。
  15. 【請求項15】 内面ねじ込メンバーの外側断面構成が直
    線部分で接合するアーチ状の部分からなる密閉形状であ
    る請求項１記載の方法において、該三軸布を形成する軸
    方向に伸長するエレメントが三軸布を形成する残りのエ
    レメントより大きな寸法である、円周方向に間隔を置い
    て等ぶ２組のエレメントのそれぞれの組は、円周方向で
    接近した間隔を置いて並ぶ軸方向に伸長するエレメント
    を含むものである該２組のエレメントを含むように該三
    軸布を形成することを更に含んでなる請求項１記載の方
    法。
  16. 【請求項16】 マトリックスで結びつけた繊維で作る中
    空内面ねじ込メンバーは、円形先端の一体ねじ山をもつ
    内面を有し、該ねじ山はメンバーの軸方向に伸長し且つ
    ねじ山に合致する補強布層を含み、該メンバーは筒状編
    組み三軸布で定め且つ強化した円形以外の外側断面形状
    を有し、該三軸布を形成する軸方向に伸長するエレメン
    トは三軸布を形成する残りのエレメントよりも大きな寸
    法である、該中空内面ねじ込メンバー。
  17. 【請求項17】 補強布層と三軸布との間に螺旋状に伸長
    する繊維トウを更に有し、螺旋状繊維トウは内面ねじ山
    に関して内面ねじ込メンバーの軸方向におけるオフセッ
    トである請求項16記載の中空メンバー。
  18. 【請求項18】 該螺旋状に伸長する繊維トウは、内面ね
    じ山の連続する曲がり目の間の部を満たし、そして複数
    の補強布層の上になる実質的に筒状の表面を提供する請
    求項17記載の中空メンバー。
  19. 【請求項19】 該ねじ山補強布層を筒状編組み布及び筒
    状編成布からなる群から選ぶ請求項16記載の中空メンバ
    ー。
  20. 【請求項20】 該中空メンバーの軸方向に反対の螺旋状
    で伸長する、接近した間隔を置いて並ぶ繊維でねじ山を
    強化する請求項16記載の中空メンバー。
  21. 【請求項21】 種々の材料を全体に分布させることがで
    きる複数の補強布層を含む請求項16記載の中空メンバ
    ー。
  22. 【請求項22】 マトリックスをポリマー、炭素、セラミ
    ック、ガラス、炭素の先駆物質、ガラスの先駆物質、及
    びセラミック材料の先駆物質からなる群から選び、そし
    て布材料がポリマー、ガラス、炭素及びセラミック繊維
    の少なくとも１つを含む請求項16記載の中空メンバー。
  23. 【請求項23】 該中空メンバーの軸方向全体に伸長する
    順を追って施工する同軸補強布層からなるバンドルのう
    ち最も深い補強布層はねじ山の輪郭にぴったりと合致す
    る連続した波状の層である、該バンドルに浸透させそし
    て封入するマトリックスを含んでなる請求項16記載の中
    空メンバー。
  24. 【請求項24】 互に補足し合うねじ山ピッチとねじ山径
    をもつ外面ねじ込メンバーとねじで接合して結合体とす
    る請求項16記載の中空メンバー。
  25. 【請求項25】 該中空メンバーと外面ねじ込メンバーが
    互に結合している請求項24記載の結合体。
  26. 【請求項26】 該外面ねじ込メンバーは細長いコア及び
    コアの外面と結合した筒状編組み層を含んでなり、該編
    組み層を形成するエレメントのうち少なくとも１つが残
    りの編組み層を形成するエレメントよりもコアに関して
    半径方向の突出が大きいものであり、半径方向の突出が
    大きい少なくとも１つの該エレメントがコア外面上の螺
    旋状ねじ山を定める請求項24記載の結合体。
  27. 【請求項27】 該外面ねじ込メンバーは、コアの囲りを
    且つ長さ方向にそって螺旋状に伸長しそしてコアの半径
    方向で外に向って突出るねじ山を定めるエレメントと、
    そして結合したコアとねじ山を定めるエレメントの外面
    を包んでこれに合致しそして結びつく布層とを有する繊
    維強化ロッドを含んでなる請求項24記載の結合体。
  28. 【請求項28】 該外面ねじ込メンバーは、ロッドの長さ
    方向全体に伸長するセラミック繊維、炭素繊維、ガラス
    繊維及びアラミド繊維からなる群から選ぶ強化用繊維を
    有するロッドを含んでなり、該ロッドは、ねじ山を包ん
    でこれに合致しそしてマトリックスでロッドと結合した
    連続編織布層で強化したねじ山を有するものである請求
    項24記載の結合体。
  29. 【請求項29】 三軸布を形成する６つの軸方向に伸長す
    るエレメントが三軸布を形成する残りのエレメントより
    も大きな寸法であり、中空メンバーの円周方向に等間隔
    を置いて並んで隅を定める、該三軸布が６つの軸方向に
    伸長するエレメントを含む請求項16記載の中空メンバ
    ー。
  30. 【請求項30】 三軸布を形成する４つの軸方向に伸長す
    るエレメントが三軸布を形成する残りのエレメントより
    も大きな寸法である該三軸布が４つの軸方向に伸長する
    エレメントを含む四辺外側断面形状を有する請求項16記
    載の中空メンバー。
  31. 【請求項31】 コアの外面に結合した該筒状編組み層が
    軸方向に伸長するエレメントを含む請求項26の結合体。
  32. 【請求項32】 外側断面構成が直線部分で接合するアー
    チ状部分からなる密閉形状であり、該三軸布を形成する
    軸方向に伸長する２組のエレメントが三軸布を形成する
    残りのエレメントよりも大きな寸法である、円周方向に
    間隔を置いて並ぶ２組のエレメントのそさぞれの組は、
    該アーチ状の部分の１つを定める円周方向で接近した間
    隔を置いて並ぶ軸方向に伸長するエレメントを含み該ア
    ーチ状の部分の１つを定めるものである該外側断面構成
    を有する請求項16記載の中空メンバー。
  33. 【請求項33】 中空メンバーの外側断面形状を定める該
    三軸布の上にある追加の布層を更に有する請求項16記載
    の中空メンバー。
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