JPH0781225B2 - 結合部材用三次元織物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は三次元織物に係り、特に他の部材との連結状態
で使用される複合材の骨格材として好適な結合部材用三
次元織物に関するものである。

［従来の技術］ 複数列、複数行に張設された多数の経糸ｚ、該経糸ｚ群
の列及び行間にそれぞれ経糸ｚと直交する状態に織り込
まれた第１緯糸（垂直糸）ｙ及び第２緯糸ｘの３種類の
糸から成る三次元織物を骨格材とし、樹脂あるいは無機
物をマトリックスとした複合材はロケット、航空機、自
動車、船舶及び建築物の構造材として幅広い用途が期待
されている。この種の複合材を幅広い用途に使用するた
めには、一般の金属製の構造材と同様に各部材同士を連
結可能とする必要がある。従来、三次元織物を骨格材と
した複合材同士を連結する使用例は無いが、多数枚のク
ロスを積層した積層材を骨格材とした複合材では第21図
に示すように、複合材60にメタルブッシング61を挿入し
て複合材60同士あるいは複合材60と他の構造材62とをボ
ルト63及びナット64により連結する方法が採用されてい
る。三次元織物を骨格材とした複合材をボルトとナット
を用いてあるいはピンにより連結する場合にも、前記と
同様に割合材に穴を開けてメタルブッシング61を嵌入す
る必要がある。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、複合材にメタルブッシング嵌入用の穴65を形
成した場合には、第22図に示すように、穴65と対応する
部分で織物Ｆを構成する糸が切断されるため、当該部分
と対応する部分の強度（特に矢印方向の力に対する強
度）が低下し、この部分の強度を増すためにはその部分
の長さＬ及び幅Ｗの値を大きくしなければならず、メタ
ルブッシング61を囲む部分の体積が大きくなるという不
都合があり、積層複合材と同様である。又、複合材を形
成した後に穴開け加工を行う為、加工の仕上り具合によ
っては微少は亀裂等が発生し、応力集中による破壊が生
じ易く設計上強度予測が難しいという問題がある。

又、三次元織物がX,Y,Zの直交３軸のみの糸（繊維）で
構成されていると、この三次元織物を骨格材として作ら
れた複合材は、各軸方向の引張り荷重に対しては充分な
耐久性を示すが、織物の長手方向に対して斜め方向の繊
維がないため、三次元織物の軸線方向に対して斜め方向
の力に対する変形量が大きくなる。従って、圧縮荷重に
対しては引張り荷重に比べて抵抗力が弱くなる傾向があ
る。

本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、
その目的は他の構造材と連結状態で使用するための三次
元織物複合材として使用する場合、連結部の体積を大き
くすることなく強度を大きくすることができるととも
に、引張り荷重及び圧縮荷重に対する堅牢性（耐久性）
を向上することができ、しかも設計上強度予測が容易な
結合部材用三次元織物を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するため本発明の三次元織物は、織物
の端部に固体部材を有し、少なくとも三次元織物の長手
方向に延びる状態に配列された経糸ｚの一部と、経糸層
と平行な平面内で織物の長手方向に対して互いに対称的
に傾斜するように配列されたバイアス糸Ｂの一部とが前
記固体部材の外周に巻き付けられている。又、前記固体
部材の周囲に巻き付けられた経糸ｚ及びバイアス糸Ｂに
対して固体部材の外周面と直交する方向あるいは織物の
厚み方向に配列される糸のうちの少なくともいずれか一
方向の糸を加えた構成としてもよい。

［作用］ 本発明の三次元織物は織物の端部にメタルブッシンク等
の固体部材が配置され、その外周に経糸ｚ及びバイアス
糸の少なくとも一部が巻き付けられた状態となっている
ため、三次元織物を三次元織物複合材として他の部材と
連結状態で使用した場合、他の部材との連結要素である
ボルトあるいはピンを介して固体部材に引張り力が加わ
った場合その力が経糸ｚ及びバイアス糸により担われ
る。従って、連結部に加わる力に対応した本数の経糸ｚ
及びバイアス糸を固体部材に巻き付けた状態で三次元織
物を構成することにより、連結部の強度を確保でき、固
体部材を囲む部分の体積も小さくなる。又、三次元織物
の長手方向に対して斜めに配列されたバイアス糸が存在
するため、樹脂等をマトリックスとした複合材として使
用した場合、バイアス糸の作用により複合材への斜め方
向の力に対する変形量が小さくなり、圧縮荷重に対して
も充分な堅牢性（耐久性）を発揮する。

又、第２請求項に記載の発明では、固体部材に加えられ
る面内面外を含む複雑な荷重に対し固体部材を囲む部材
の強度がより向上する。

［実施例１］ 以下、本発明を具体化した第１実施例を第１〜10図に従
って説明する。

第１〜３図に示すように、三次元織物Ｆは複数列、複数
行（この実施例では８列４行）に張設された多数本の経
糸ｚからなる経糸層と、経糸ｚの列間に経糸ｚと直交す
る状態で織り込まれて織物の厚さ方向に配列された各列
毎に連続する多数本の垂直糸ｙと、経糸ｚの行間におい
て経糸層と平行な平面内で織物の長手方向に対して互い
に隣接して対称的に傾斜するようにシート状に配列され
たバイアス糸Ｂからなる２層一組のバイアス糸層と、経
糸ｚと直交する状態で経糸層及びバイアス糸層との間に
織物の幅方向に配列された連続する緯糸ｘとから構成さ
れている。すなわち、この三次元織物Ｆは面内４軸の織
物が垂直糸ｙで結合された５軸の三次元織物となってい
る。なお、一組のバイアス糸Ｂの本数は当該バイアス糸
Ｂ層の組が折り返される幅内に挿入される垂直糸ｙの本
数の２倍の数となる。

垂直糸ｙは三次元織物Ｆの上方から先端でループを形成
して折り返し状に挿入されるとともに、先端ループの抜
け止めを図るために緯糸ｘが先端ループ部に耳糸として
挿入されている。緯糸ｘも先端でループを形成して折り
返し状に挿入されている。各糸に実質的に撚のかかって
いないロービングを使用した場合は、先端でループを形
成して折り返し状に挿入されたこれらの緯糸ｘ及び垂直
糸ｙは製織後１本に束ねられて第１図に示すようにな
る。

三次元織物Ｆの一端には固体部材としてのメタルブッシ
ング１が配置されている。経糸ｚ及びバイアス糸Ｂの大
部分は、メタルブッシング１の外周に巻き付けられた状
態となっている。各経糸ｚ及びバイアス糸Ｂは大部分の
糸がメタルブッシング１の外周に折り返し状に巻き付け
られているから、経糸ｚ群及びバイアス糸Ｂ群を構成す
る本数の約半分の数の経糸ｚ及びバイアス糸Ｂがメタル
ブッシング１の外周に巻き付けられることになる。

前記のように構成された三次元織物Ｆに樹脂を含浸させ
て形成された複合材をメタルブッシング１の部分で他の
部材と連結して使用すると、メタルブッシング１に加え
られた荷重が経糸ｚ及びバイアス糸Ｂを介して三次元織
物の本体部分に確実に伝えられる。そして、メタルブッ
シング１に圧縮荷重が加えられた場合は、バイアス糸Ｂ
がそれに耐える方向の力を分担するため、強固な堅牢性
を示し結合部材としての機能が高められる。又、経糸ｚ
の列間分離を防いで、機能を高めるために緯糸ｘの結合
力が大きな力を発揮する。又、垂直糸ｙが経糸ｚ、緯糸
ｘ及びバイアス糸Ｂの各層を結合して層間剥離を防ぎ、
メタルブッシング１にその軸方向の力が加わったり、三
次元織物の層に直角に衝撃が加わった場合の抵抗力とな
る。又、メタルブッシング１に加わる引張り力はほとん
どすべての経糸ｚ及びバイアス糸Ｂにより担われるた
め、経糸ｚ及びバイアス糸Ｂが有効に寄与して連結部の
強度が高くなる。又、織物の長手方向に対して傾斜する
方向に配列したバイアス糸Ｂの存在により、従来の３軸
三次元織物を骨格材として使用したものに比較して斜め
方向の力に対する変形量が減少する。図では経糸ｚが８
列、４行、バイアス糸Ｂの層が２組で説明したが、三次
元織物が骨格材として使用される複合材の大きさ及び要
求される物性により、経糸ｚ及びバイアス糸Ｂの層数が
決定される。

次に前記の三次元織物Ｆの製造方法について説明する。
この三次元織物を製織する装置は第4,5図に示すよう
に、経糸ｚの行数と対応する数の経糸ビーム２からなる
経糸供給部と、バイアス糸層の半分の数のバイアス糸ビ
ーム３からなるバイアス糸供給部とを備えている。所定
位置に配設された織前枠４を挟んで前記経糸供給部及び
バイアス糸供給部と反対側には、メタルブッシング１を
支持する支持部材５を備え製織の進行に伴い図示しない
駆動機構により支持部材５を三次元織物Ｆの引取り方向
（第４図及び第５図の左方）に移動する装置が配設され
ている。織前枠４の後方（第4,5図の右方）には経糸開
口装置６及びバイアス糸開口装置７が配設されている。

経糸開口装置６は第６図に示すように三次元織物の幅よ
り広い幅と、厚さより大きな高さとを有する枠８に経糸
ｚの通過を許容する間隔で一対のガイドロッド8aが固定
され、図示しない駆動機構により昇降動されるようにな
っている。又、バイアス糸開口装置７も経糸開口装置６
とほぼ同様に構成されているが、後記するバイアス糸送
り装置の作動時にバイアス糸Ｂがガイドロッド8aと接触
しないように一対のガイドロッド8aの間隔が経糸開口装
置６の場合よりも広く設定されている。

織前枠４と経糸開口装置６との間には垂直糸ビーム９か
ら繰り出される垂直糸ｙをその昇降動により経糸ｚ群の
各列内に挿入する作用をなす垂直糸レピア10が配設され
ている。第７図に示すように垂直糸レピア10は、図示し
ない駆動機構により昇降動される支持体11に複数本のパ
イプ10aが嵌挿されることにより形成され、経糸ｚ群の
各列間に同時に所定本数の垂直糸ｙが挿通されるように
なっている。経糸ビーム２の前方には経糸ビーム２及び
バイアス糸ビーム３から繰り出された経糸ｚ及びバイア
ス糸Ｂをガイドするガイド板12が配設され、該ガイド板
12には経糸ｚ及びバイアス糸Ｂをそれぞれ１本ずつガイ
ドするガイド孔12aが経糸ビーム２及びバイアス糸ビー
ム３の上端と対応する位置に形成されている。ガイド板
12とバイアス糸ビーム３との間にはバイアス糸ビーム３
から繰り出される各バイアス糸Ｂ毎に張力調整装置13
（第４図にのみ図示）が設けられている。

前記両開口装置6,7の後方には経糸ガイド14及びバイア
ス糸送り装置15（第４図中の16,17に該当する）が配設
されている。経糸ガイド14は所定位置に配置されるとと
もに、表面に所定間隔でガイド溝が形成されたロッドに
より構成されている。バイアス糸送り装置15は第８図に
示すように、その螺旋溝16a,17aの向きが逆向きになる
ように形成された各２本のスクリュー軸16,17が三次元
織物の幅方向と平行に延びる状態でそれぞれバイアス糸
Ｂと係合可能な作用位置とバイアス糸Ｂと係合不能な退
避位置とに移動配置可能に配設されるとともに、３本の
スクリュー軸16,17が上下方向に交互に配置可能に構成
されている。

経糸ｚ群に各行間あるいは経糸ｚ群の行とバイアス糸Ｂ
の層間に挿入される緯糸ｘは、緯糸レピア18（第10図
（ｃ），（ｅ）に図示）により先端でループを形成して
折り返し状に挿入されるようになっている。挿入された
緯糸ｘのループは昇降する抑えピンの作用により、一旦
固定されるが、緯糸ｘを挟む上下層の経糸ｚないしバイ
アス糸Ｂの開口が閉じ、上下面から圧着されると糸相互
の摩擦により緯糸ｘは挿入された状態に固定され、抑え
ピンを抜いて先端ループをフリーにしても、ほとんど弛
むことはない。しかし、場合によっては図には示してい
ないが、先端ループを止めるために他の糸を耳糸として
各ループに挿通すれば、更に強固に緯糸ｘが固定され
る。

次に前記のように構成された装置による三次元織物の製
織作用について説明する。

まず、バイアス糸送り装置15によるバイアス糸Ｂの送り
作用について説明する。バイアス糸Ｂの横方向（三次元
織物の幅方向）への移動は、３本のスクリュー軸16,17
を水平方向に延びる状態で上下３段に配置するととも
に、上下３段に配置した各スクリュー軸16,17を同方向
に回転することにより行われる。第９図（ａ）に示すよ
うに、３本のスクリュー軸16,17が水平方向に延びる状
態で上下３段に配置されるとともに１本のスクリュー軸
17が最下段のスクリュー軸16と同軸上の退避位置に配置
された状態で、バイアス糸Ｂが上段及び中段に配置され
たスクリュー軸16,17の螺旋溝16a,17aに所定ピッチＰで
相互に垂直線上に並ぶ位置に係合した状態に配置され
る。この状態から作用位置に配置された各スクリュー軸
16,17が同方向に２回転駆動されると、上段のスクリュ
ー軸16と係合状態にあるバイアス糸Ｂは右側に、中段の
スクリュー軸17と係合状態にあるバイアス糸Ｂは左側に
それぞれ１ピッチＰ分移動される。このとき中段に配置
されたスクリュー軸17の先端付近において螺旋溝17aと
係合状態にあったバイアス糸Ｂは、該スクリュー軸17と
の係合が解除されて下段に配置されたスクリュー軸16の
基端寄りにおいて螺旋溝16aと係合した状態となる。
又、上段に配置されたスクリュー軸16の先端にあったバ
イアス糸Ｂが中段のスクリュー軸17の基端部寄りに移載
されて第９図（ｂ）の状態となる。

以下同様にして作用位置に配置されたスクリュー軸16,1
7が回転されてバイアス糸Ｂの横送りが順次行われる
と、第９図（ａ）に示す状態において中段のスクリュー
軸17と係合状態にあったバイアス糸Ｂが下段に配置され
たスクリュー軸16上に全て移載され、上段に配置された
スクリュー軸16と係合状態にあったバイアス糸Ｂは中段
のスクリュー軸17上に移載されて第９図（ｃ）に示す状
態となる。上段に配置されたスクリュー軸16と係合する
バイアス糸Ｂが無くなると、該スクリュー軸16が第９図
（ｄ）に示すように退避位置に後退移動されるととも
に、中段に配置されていたスクリュー軸17及び下段に配
置されていたスクリュー軸16が上段及び中段へと１段ず
つ上昇移動される。次いでそれまで下段の退避位置に配
置されていたスクリュー軸17が前進移動されて下段の作
用位置に配置されるとともに、上段の退避位置に配置さ
れたスクリュー軸16が下段の退避位置に下降移動されて
第９図（ｅ）に示す状態になる。

この状態からスクリュー軸16,17が前記と同方向に回転
されると、中段に配置されたスクリュー軸16と係合する
バイアス糸Ｂは順次１ピッチずつ右方へ移動されるとと
もに順次下段に配置されたスクリュー軸17上へと移載さ
れる。又、上段に配置されたスクリュー軸17と係合状態
にあるバイアス糸Ｂは左方へ移動されるとともに順次中
段に配置されたスクリュー軸16上に移載される。そし
て、第９図（ｇ）に示すように上段に配置されたスクリ
ュー軸17と係合する状態にあったバイアス糸Ｂが全て中
段に配置されスクリュー軸16上に移載されると、第９図
（ｈ）に示すように上段のスクリュー軸17が退避位置に
後退移動されるとともに、中段に配置されたスクリュー
軸16及び下段に配置されたスクリュー軸17が上段及び中
段へと１段ずつ上昇移動された状態となる。そして、次
に下段の退避位置に配置されていたスクリュー軸16が作
用位置に配置され、上段の退避位置に配置されたスクリ
ュー軸17が下段の退避位置に下降移動されることにより
第９図（ａ）に示す状態に復帰する。以下同様にして順
次バイアス糸Ｂの横送り動作が行われる。なお、バイア
ス糸Ｂの横送りによりガイド板12と織前間のバイアス糸
Ｂの経路長さが大きく変動するが、バイアス糸Ｂの張力
は張力調整装置13の作用によりほぼ一定に保持される。

次に三次元織物の製織手順について説明する。まず所定
本数の経糸ｚ、バイアス糸Ｂをメタルブッシング１の外
周に折り返し状に巻き付け、各経糸ｚを経糸開口装置６
に挿通した後、経糸ビーム２に行毎に巻き取った状態
に、バイアス糸Ｂをバイアス糸開口装置７に挿通した
後、バイアス糸ビーム３に各組毎に巻き取った状態にそ
れぞれ準備した後、メタルブッシング１を三次元織機の
支持部材５に固定支持する。垂直糸ｙは垂直糸ビーム９
から端部を引き出し垂直糸レピア10のパイプ及び経糸ｚ
及びバイアス糸Ｂの各列間を挿通させた後、第４図に示
すｙ糸固定部材5aに固定する。緯糸ｘは緯糸ビーム（図
示せず）より端部を引き出し緯糸レピア18に挿通後、第
４図に示すような支持部材５の下部に設けられたｙ糸固
定部材5aに固定される。以上により三次元織物の製織準
備作業が終了する。この状態では支持部材５が織前枠４
と接近する位置に配置され、緯糸レピア18が降下位置に
配置された状態となる。

又、メタルブッシング１と経糸挿入開始面との間の部分
の糸密度が低いことが問題になる場合には、第１図
（ｂ），第２図に示すように別の緯糸ｘ′を手作業で経
糸ｚ層の層間あるいはバイアス糸Ｂ層と経糸ｚ層の層間
に複数層蛇行状態に挿入してもよい。

第10図（ａ）は三次元織物Ｆの緯糸レピア18による第４
回目の緯糸ｘの緯入れが完了した状態を示しており、こ
の状態では垂直糸レエピア10は上昇位置に配置され、経
糸開口装置６及びバイアス糸開口装置７はともに下降位
置に配置されている（ただしバイアス糸のスクリュー軸
16,17への係合状態は簡略化して図示してある。）。バ
イアス糸開口装置７が下降位置に配置された状態では、
各バイアス糸開口装置７のガイドロッドは一対のガイド
ロッド間に挿通されたバイアス糸Ｂと係合しない位置に
配置される、この状態でバイアス糸折り装置15が前記の
ように駆動され、各バイアス糸Ｂがそれぞれ三次元織物
の幅方向に１ピッチＰずつ移動される。次に第10図
（ｂ）に示すように、全ての経糸開口装置６及びバイア
ス糸開口装置７が上昇位置に配置されるとともに、垂直
糸レピア10が下降移動されて垂直糸ｙが経糸ｚの各列間
及び列の外側に挿入される。この時垂直糸レピア10の各
パイプ10aは第５図に示すように、互いに交差する状態
で配置されたバイアス糸Ｂの交差部より後方、すなわち
バイアス糸開口装置７寄りにおいてバイアス糸Ｂ間に挿
入される。

次に緯糸レピア18により最下段の経糸ｚと垂直糸ｙとの
間に緯糸ｘの緯入れが行われる。垂直糸レピア10が織前
位置から離れているため、垂直糸レピア10の下降移動だ
けでは垂直糸ｙは織前位置に経糸ｚと直交する状態に配
置されずに織前位置から離れた状態となっているが、最
下段への緯糸ｘの緯入れにより第10図（ｃ）に示すよう
に垂直糸ｙは織前位置において経糸ｚと直交状態となる
ように配置される。なお、緯糸ｘの緯入れを行う前に筬
打ちを行い垂直糸ｙを織前側に移動させておいてもよ
い。

次に垂直糸レピア10が上昇位置に移動配置されて垂直糸
ｙが上方へ折り返された後、経糸開口装置６及びバイア
ス糸開口装置７が織前枠４から最も離れた側から順に下
降位置に配置されて開口が形成されるとともに、該開口
に緯糸レピア18により緯糸ｘの緯入れが行われる。垂直
糸レピア10が上昇位置に移動配置された時点では第10図
（ｄ）に示すように垂直糸レピア10から織前に連なる垂
直糸ｙは織前に対して斜めに配置されているが、第10図
（ｅ），（ｆ）に示すように緯糸レピア18による緯糸ｘ
の緯入れに伴い順次織前の直近位置に移動される。全段
への緯糸ｘの緯入れが完了して第10図（ｆ）に示す状態
となった後、支持部材５が移動されて三次元織物Ｆが１
ピッチ分移動され、その端部が第10図（ａ）に示す状態
となる。以下同様な操作が繰り返されて第１図に示す三
次元織物Ｆと同様な組成の三次元織物Ｆが製織される。
この製造方法は三次元織物Ｆを機械的に大量に生産する
場合に適する。

［実施例２］ 次に第２実施例を第11〜15図に従って説明する。この実
施例では三次元織物の製造方法が前記実施例と大きく異
なっている。この実施例の三次元織物の製造方法では、
所望の三次元織物の外径形状と対応した基板19上の所定
位置にメタルブッシング１を配置するとともに、糸の配
列を規制する多数のピン20を基板19の表面と直角に立設
する。そして、前記基板19上のピン20の間隙に経糸ｚ、
バイアス糸Ｂあるいは緯糸ｘを配列して経糸層、バイア
ス糸層あるいは緯糸層を形成する。経糸層は例えば第11
図に示すように、経糸ｚが基板19の長手方向及びメタル
ブッシング１の周方向に沿って折り返し状に配列される
ことにより形成される。緯糸層は例えば第12図に示すよ
うに、緯糸ｘが経糸ｚと直交するように折り返し状に配
列されることにより形成される。そして、緯糸ｘと連続
する糸がメタルブッシング１の周囲において経糸ｚと直
交するようにメタルブッシング１の放射方向（半径方
向）に配列されている。この場合、緯糸ｘと放射方向成
分の糸とは必ずしも繋がっている必要はない。又、バイ
アス糸層は第13図に示すように、バイアス糸Ｂが基板19
の長手方向と45゜の方向及びメタルブッシング１の周方
向に沿って折り返し状に配列されることにより形成され
る。この場合、バイアス糸Ｂが交差する状態に配列され
る部分が２層となるのに対して、その他の部分が１層と
なる。バイアス糸Ｂをすべての部分で２層とするため、
第14図に示す状態に別のバイアス糸Ｂを配列する。これ
により２層一組の均一なバイアス糸層が形成される。前
記各層を一つずつ重ねると第15図に示す状態となる。そ
して、結合部材に加わると想定される荷重の大きさ、方
向等に応じて前記の各層が必要数積層された後、ピン20
が垂直糸ｙで置換される。

ピン20を垂直糸ｙで置換する方法としては次の方法があ
る。

（１）ピン20を押出しながらピンによって形作られた空
隙に垂直糸ｙの先端を挿入し、織物の一方の面で次のピ
ン位置へ移動するようにしてジグザグ状に置換する。

（２）ピン20を押出しながら垂直糸ｙをループ状に挿入
し、ループ部に耳糸を挿入して抜け止めをする。

（３）パイプ状のピン20を用い、パイプに垂直糸ｙを挿
通して、パイプも一緒に三次元織物に組み込む。

前記のようにして製造された三次元織物に樹脂が含浸さ
れて複合材に成形される。この実施例のようにメタルブ
ッシング１に対して放射方向に折り返し状に配列される
糸（放射方向糸）が存在する場合は、メタルブッシング
１と糸との間にある程度のクリアランスが必要となり、
このクリアランスが複合材では樹脂層となる。そして、
樹脂層が厚いと破壊につながり易いため、各糸の配列が
終わった後、クリアランスの小さいメタルブッシング１
と交換して樹脂を含浸してもよい。なお、メタルブッシ
ング１の周囲に配列される各糸をメタルブッシング１に
対して強固に一体化するため、メタルブッシング１に放
射方向糸が折り返すための多数の孔を設け、その孔に放
射方向糸を折り返し状に貫通させてもよい。この場合に
は各糸の配列時に使用されたメタルブッシング１がその
まま複合材に使用される。前記多数の孔は折り返された
放射方向糸の一部がメタルブッシング１の内面に突出せ
ず、しかも折り返し部分が損傷されない形状に形成され
る。

前記のようにして製造された三次元織物に樹脂を含浸さ
せて形成された複合材も前記実施例の場合と同様に圧縮
荷重に対しても強度が向上する。

又、この実施例の三次元織物はメタルブッシング１の周
囲に配列された経糸ｚ及びバイアス糸Ｂに対して、メタ
ルブッシング１の外周面に直交する方向に配列された二
方向の糸が存在するため、メタルブッシング１を囲む部
分がより強靭となる。又、この実施例の製造方法では、
メタルブッシング１を支持する三次元織物の形状が複雑
な場合でも、又、メタルブッシング１を複数個含むよう
な場合でもその形状に対応した基板19を使用することに
より、所望の形状の三次元織物が比較的簡単に製造でき
る。

［実施例３］ 次に第３実施例を第16,17図に従って説明する。この実
施例では三次元織物の本体部の製造には前記第１実施例
と同様な三次元織機が使用され、メタルブッシング１に
対する経糸ｚ、バイアス糸Ｂ等のセット方法として第２
実施例と同様にピン20が使用される。すなわち、基板19
上に配置されたメタルブッシング１の周囲にのみピン20
が立設され、経糸ｚ、バイアス糸Ｂあるいは緯糸ｘとな
るべき糸がピン20の間に配列される。経糸ｚ及びバイア
ス糸Ｂは第16図に示す状態に配列され、緯糸ｘは第17図
に示す状態に配列される。緯糸ｘは１本でよいため、メ
タルブッシング１の周囲に放射方向に配列される糸を緯
糸ｘと連続するものとすると、前記第２実施例と異なり
メタルブッシング１の周囲に放射方向に配列される糸層
が１層となり、三次元織機により製織される部分と、メ
タルブッシング１の周囲に配設される糸層の厚さが異な
る状態となる。両者の厚さを同じとするため、メタルブ
ッシング１の周囲に放射方向に配列される糸を緯糸ｘと
同一層数となるよう独立して配列してもよい。

各糸層の配列終了後、ピン20が垂直糸ｙと置換され、メ
タルブッシング１が三次元織機の支持部材に支持され
る。そして、各糸が第１実施例と同様に各ビームに巻き
取られた状態にセットされ、その状態から三次元織物の
本体部が製織される。なお、ピン20と垂直糸ｙとの置換
は製織終了後に行ってもよい。

なお、本発明は前記各実施例に限定されるものではな
く、例えば、第２実施例におけるメタルブッシング１の
周囲に経糸ｚを配列するパターンとして、メタルブッシ
ング１を中心とした円周方向に沿って単純に配列する代
わりに第18図に示すように、円周の内外を出入りするよ
うに配列してもよい。このような配列とした場合は、巻
回部分の荷重を内外層にわたって均一に分散して支持部
分に伝達する機能を増すことになり、堅牢性（耐久性）
が向上する。又、メタルブッシング１の周りに配列され
る経糸ｚ、バイアス糸Ｂについて、これまでの例はいず
れもメタルブッシング１を半周する形で折り返していた
が、第19図（ａ）〜（ｃ）に示すような手順で経糸ｚを
通して、経糸ｚの一部（又は全部）がメタルブッシング
１を完全に１周するように、又は第20図（ａ）〜（ｆ）
に示すような手順で経糸ｚを通して、ほぼ全周にわたっ
て巻回させるようにしてもよい。図には示さなかった
が、バイアス糸Ｂの一部（又は全部）が同様に巻き付け
られていてもよい。このような配列はメタルブッシング
１に加えられる荷重、特に斜め方向からの圧縮荷重に対
し、その荷重を三次元織物で構成された支持部材全体に
伝播せしめる効果を持ち、その結果かかる結合部材に特
に要求される圧縮荷重に対する極めて強靭な耐久性を発
揮する。このような糸配列ではメタルブッシング１周辺
の糸層の重なりが増え、他部よりも織物厚さが厚くなる
が、厚さ方向に織物を圧縮するプレス圧力を増大して糸
の偏平化を図ったり、緯糸ｙの挿入距離の織物巾の一部
に止めるなどの対応で調整可能である。メタルブッシン
グ１の周囲に配列される糸のうち、放射方向に配列され
る糸（放射方向糸）及び厚さ方向に配列される糸（垂直
糸ｙ）は両者が常に必要とされるのではなく、少なくと
も一方の糸が存在すればメタルブッシング１の周囲の強
度が向上する。放射方向糸が存在する場合は、垂直糸ｙ
は放射方向糸を跨ぐようにも円周方向に配列される経糸
ｚあるいはバイアス糸Ｂを跨ぐようにも配列されるが、
放射方向糸が存在しない場合は、後者の配列のみとな
る。放射方向にのみ糸を配列するにはメタルブッシング
１の外周に半径方向に小孔を設け、糸を束ねたロッド
（後述する）を突き立てて放射方向の糸としてもよい。

又、メタルブッシング１に巻き付けられた糸がメタルブ
ッシング１の軸方向に移動するのを防止するため、メタ
ルブッシング１の両端部にフランジを設けたり、メタル
ブッシング１の外周面に糸の一部が収容される多数の凹
溝を周方向に沿って形成してもよい。又、メタルブッシ
ング１の一部に糸挿通孔を形成し、メタルブッシング１
に巻き付ける経糸ｚ、バイアス糸Ｂの一部あるいは織成
開始点で追加する糸の一部を糸挿通孔に通した状態で三
次元織物Ｆを製織してもよい。又、三次元織物Ｆに織り
込む固体部分は円筒形状に限らず断面三角形や四角形の
筒状部材を織り込んだり、固体部材を複数個織り込んで
もよい。複数個の固体部材が三次元織物の一端に存在す
る三次元織物の場合は、第１実施例のような三次元織機
による製織方法と、第２実施例のようにピン20を使用す
る方法の両者が適用可能であるが、固体部材が三次元織
物の両端に存在する三次元織物の場合は、基板19上に多
数のピン20を立設し、そのピン20に沿って糸を配列する
第２実施例の方法に限定される。

又、ピン20を使用する三次元織物の製造方法において、
ピン20として三次元織物に使用される素材のロービング
で作られたロッドを使用し、経糸ｚ、バイアス糸Ｂ及び
緯糸ｘの配列が完了した後、ピン20を垂直糸ｙと置換す
ることなく、全体を樹脂含浸硬化処理してもよい。この
場合ロッドの製造は例えば、ロービングを樹脂に含浸し
た後、任意形状のダイス中を通してロッドに仕上げら
れ、その断面形状は円に限らない。又、樹脂が完全に硬
化した状態で使用せずに半硬化の状態で糸の配列を行
い、三次元織物全体の樹脂含浸硬化処理の時にロッドの
樹脂の硬化反応が進むようにすると、全体樹脂との結合
がより強固になる。

又、三次元織機による製織の際に、経糸ｚの列間に折り
返し状に挿入された垂直糸ｙの折り返し先端ループ部分
のみならず各経糸ｚ及びバイアス糸Ｂとの間にも緯糸ｘ
を挿入して緯糸ｘの密度を大きくしたり、緯糸ｘとして
１本の連続した糸でなく各段毎にそれぞれ独立した糸を
使用したり、垂直糸ｙ及び緯糸ｘをシャトルを使用して
挿入し、折り返しによる耳部の形成を堅固に行ってもよ
い。又、経糸層及びバイアス糸層の組が少なくとも１層
ずつ存在する状態で経糸ｚの層及びバイアス糸層の組の
数及び配置関係を任意に変更してもよい。

さらには、緯糸ｘを使用せず、経糸ｚ及びバイアス糸Ｂ
で構成された面内３軸を構成する層が多層に重ねられて
厚み方向に垂直糸ｙで結合された４軸三次元織物に適用
してもよい。４軸三次元織物の場合に面内３軸構成する
経糸ｚ及びバイアス糸Ｂを互いに60度の角度をなして交
差する状態に配列すると、５軸三次元織物に比較して繊
維充填率を高め易く、バイアス糸Ｂの太さを太くするこ
とができ、複合材とした場合に斜め方向の力に対する強
度が向上し、たて方向の剪断圧縮に対する強度が増す。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の三次元織物は三次元織物
の端部に織り込まれた固体部材の外周に経糸ｚ及びバイ
アス糸が巻き付けられた状態となっているため、この三
次元織物で複合材を形成して他の部材との連結状態で使
用した場合、ボルト、ピン等の連結要素を介して固体部
材に作用する引張り力及び圧縮力が固体部材の外周に巻
き付けられた全ての経糸ｚ及びバイアス糸に確実に伝達
されて荷重が分散されるとともに、固体部材の外周に巻
き付けられた全ての経糸ｚ及びバイアス糸が強力に寄与
し、連結部における強度が増大するとともに連結部とな
る固体部材外周の形状をコンパクトにすることができ
る。特に、一般の複合材の弱点とされる圧縮荷重に対す
る堅牢性（耐久性）が向上する。又、従来と異なり複合
材を形成した例に穴開け加工を行う必要がないため、穴
開け加工の際に生じる微小な亀裂等が原因となる応力集
中により強度が低下することがなく、設計上強度予測が
容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１〜10図は本発明を具体化した第１実施例を示し、第
１図（ａ）は三次元織物の一部破断部分平面図、第１図
（ｂ）は別の緯糸ｘ′を加えた場合の三次元織物の一部
破断部分平面図、第２図は第１図（ｂ）のII−II線にお
ける一部省略断面図、第３図は第１図（ａ）に対応する
部分側面図、第４図は製織状態を示す概略側断面図、第
５図は同じく概略平面図、第６図は開口装置の概略斜視
図、第７図は垂直糸レピアの概略斜視図、第８図はバイ
アス糸送り装置の要部概略斜視図、第９図（ａ）〜
（ｈ）はバイアス糸送り装置の作用を示す概略断面図、
第10図（ａ）〜（ｆ）は製織作用を示す概略側面図、第
11〜15図は第２実施例を示し第11図は経糸の配列状態を
示す概略平面図、第12図は緯糸の配列状態を示す概略平
面図、第13,14図はバイアス糸の配列状態を示す概略平
面図、第15図は各層を重ねた状態の各糸の配列状態を示
す概略平面図、第16,17図は第３実施例を示し、第16図
は経糸の配列状態を示す概略平面図、第17図は緯糸の配
列状態を示す概略平面図、第18図は変更例の経糸の配列
状態を示す概略平面図、第19図（ａ）〜（ｃ）は別の変
更例における経糸ｚの通し方の手順を示す概略平面図、
第20図（ａ）〜（ｆ）は別の変更例における経糸ｚの通
し方の手順を示す概略平面図、第21図は従来の複合材と
構造材の連結状態を示す側断面図、第22図は三次元織物
に穴を開けた状態を示す概略斜視図である。 固体部材としてのメタルブッシング１、経糸ビーム２、
バイアス糸ビーム３、支持部材５、バイアス糸送り装置
15、スクリュー軸16,17、緯糸ｘ、垂直糸ｙ、経糸ｚ、
バイアス糸Ｂ、三次元織物Ｆ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 穴原 明司 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 審査官 山崎 豊 (56)参考文献 特開 平２−221437（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−221436（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】織物の端部に固体部材を有し、少なくとも
   三次元織物の長手方向に延びる状態に配列された経糸
   （ｚ）の一部と、経糸層と平行な平面内で織物の長手方
   向に対して互いに対称的に傾斜するように配列されたバ
   イアス糸（Ｂ）の一部とが前記固体部材の外周に巻き付
   けられている結合部材用三次元織物。
2. 【請求項２】前記固体部材の周囲に巻き付けられた経糸
   （ｚ）及びバイアス系（Ｂ）に対して固体部材の外周面
   と直交する方向あるいは織物の厚み方向に配列される糸
   のうちの少なくともいずれか一方向の糸が加わった第１
   請求項に記載の結合部材用三次元織物。