(57)【要約】  繊維強化複合構造において用いるための繊維強化ノード（２９，３９，４９，５９）を含むプリフォーム（２０、３０、４０、５０）、及び繊維強化複合構造の作成方法。少なくとも２つの要素の間に混交され、かつ、ノードを通過している少なくとも１つの強化繊維を含む、共通ノードから放射状に延びている織式ファブリック要素を有するプリフォーム。構造に強化ノードを提供するプリフォームを用いたプリフォーム構造（６０，６２）の組み立て方法。
2014504671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端と端を接して繋ぎ合わされ、かつ、共通ノードから放射状に伸びている複数の共通に織られたファブリック要素を備え、複数の要素の各々からの少なくとも１つの強化繊維は、ノードを通って複数の要素のうちの少なくとも１つの他のものに織り込まれている強化プリフォーム。
【請求項２】
ファブリック要素のうちの少なくとも１つが全般的に平行な複数主要面を備えている請求項１に記載の強化プリフォーム。
【請求項３】
ファブリック要素のうちの少なくとも１つが共通ノードから要素の端部までテーパーのついた主要面を少なくとも１つ備えている請求項１に記載の強化プリフォーム。
【請求項４】
前記要素が複数主要面を更に備え、
複数の要素の少なくとも一部は、向かい合った対向隣接主要面がある距離を空けて配置され、かつそれらの間に空隙を形成するように、隣り合う要素の対の状態で配設される請求項１に記載の強化プリフォーム。
【請求項５】
各々のプリフォームが、端と端を接して繋ぎ合わされ、かつ、共通ノードから放射状に伸びている複数の共通に織られたファブリック要素を備える複数のプリフォームと、ノードを通って複数の要素のうちの少なくとも１つの他のものに織り込まれている少なくとも１つの強化繊維とを備え、
複数のプリフォームの各々は長手方向軸を含み、その複数のプリフォームの軸は、格子状のパターンにおいて、全般的に平行に整列配置されており、かつ
複数のプリフォームのうちの第一のうちの第一織式ファブリック要素の第一の端部が、少なくとも、複数のプリフォームのうちの第二のうちの第二織式ファブリック要素と重なり合い、かつ当接している複合構造。
【請求項６】
各々のプリフォームが、端と端を接して繋ぎ合わされ、かつ、共通ノードから放射状に伸びている複数の共通に織られたファブリック要素を備える複数のプリフォームを備え、前記ファブリック要素は、主要面を備え、かつ、ノードを通って複数のファブリック要素のうちの少なくとも１つの他のものに織り込まれている複数の要素の各々からの少なくとも１つの強化繊維を有し、
複数のプリフォームのうちの第一は、向かい合った対向隣接主要面がある距離を空けて配置され、かつそれらの間に第一の空隙を形成するように対の状態で配設される隣接した織式ファブリック要素を備えており、かつ、
第一の端部が前記第一の空隙内で少なくとも部分的に受け入れられている第二の要素を更に備える複合構造。
【請求項７】
向かい合った対向隣接主要面がある距離だけ離れて配置され、かつそれらの間に空隙が形成されるように対の状態で配設された隣接する複数要素を備える複数のプリフォームのうちの第二のプリフォームを備え、
第二の要素の第二の端部は前記第二のプリフォームに形成されている第二の空隙の中で、少なくとも部分的に受け入れられており、それが有する向かい合った対向隣接主要面のうちの少なくとも１つと少なくとも部分的に重なり合って当接している請求項６に記載の複合構造。
【請求項８】
前記第二の要素が織式ファブリックを備える請求項７に記載の複合構造。
【請求項９】
端と端を接して接続され、かつ共通ノードから放射状に伸びている複数の共通に織られたファブリック要素を備え、複数の要素の各々からの少なくとも１つの強化繊維は、ノードを通って複数の要素のうち少なくとも１つの他のものの中に織り込まれている第一の強化プリフォームを製造するステップと、
少なくとも１つの第二の要素を備える第二のプリフォームを製造するステップと、
プリフォームアセンブリを形成するために前記第二の要素の少なく一部を前記第一の織式プリフォームの少なくとも一部と隣接して位置決めするステップと、
複合構造を形成するためにプリフォーム組立体を加工するステップと、
を備える強化複合構造の成形方法。
【請求項１０】
前記第一の強化プリフォームのファブリック要素は主要面を備え、
前記第二のプリフォームは、複数主要面を備える複数の第二の要素を更に備え、また、
前記第一の強化プリフォーム及び前記第二のプリフォームは、各々長手方向軸を有し、
前記第一の強化プリフォームと前記第二のプリフォームを、それらの長手方向軸が全体的に平行になるように配設するステップと、
前記第一の強化プリフォームの主要面のうちの少なくとも一部が、前記第二のプリフォームの第二の要素の主要面のうちの少なくとも１つの部分と少なくとも部分的に重なり合って当接するように前記第一の強化されたプリフォーム及び前記第二のプリフォームを配置するステップと、
を更に含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
向かい合った対向隣接主要面がある距離を空けて置かれてそれらの間に空隙が形成されるように、前記第一の強化プリフォームのファブリック要素の少なくともいくつかを隣接する要素の対の状態で配設するステップと、
前記複数の第二の要素のうちの１つの第一の端部の少なくとも一部を、前記第一の強化プリフォームに形成されている空隙のうちの１つの中に位置決めして、それが有する向かい合った対向隣接主要面の１つの少なくとも一部と重なり合わさせ、かつ当接させるステップと、
を更に含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
端と端を接して接続されて、共通ノードから放射状に伸びている複数の共通に織られたファブリック要素を備え、前記ファブリック要素は、主要面を含み、かつ、前記ノードを通って前記複数の要素の少なくとも他の１つのものの中に織り込まれる、複数の要素の各々からの少なくとも１つの強化繊維を有する、第二の強化されたプリフォームを製造するステップと、
向かい合った対向隣接主要面がある距離を空けて配置されてそれらの間に空隙が形成されるように、前記第二の強化プリフォームのファブリック要素の少なくとも幾つかを隣接要素の対の状態で配設するステップと、
前記第二の強化プリフォームに形成されている空隙のうちの１つの中に少なくとも部分的に収容されて、それが有する前記向かい合った対向隣接主要面の１つの少なくとも一部と重なり合わされ、かつ当接させられるように前記第二の要素の第二の端部を配置するステップと、
を更に含む請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維強化された構造に関する。特に、本発明は、構成材のうちの少なくとも１つの端に沿って交差している平面構成材を有する繊維強化プリフォームに関する。より特定的には、本発明は、繊維強化ノード又はジョイントを有する織式プリフォームの製造方法並びにこの種の方法で製作された構造に関する。上記の方法は、格子状構造の生産のためのプリフォームの製作において用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化複合構造は、ジョイント又はノードを形成するために、要素のうちの少なくとも１つの端に沿って継合される２つ以上の要素をしばしば必要とする。例えば、構造は、要素のうちの少なくとも１つの端に沿って要素が交差するように適当な交差角で配置された繊維強化織式平面要素を有することができる。構造は、少なくとも１つの端に沿って交差する平らな不織要素、例えば金属のシート又はプレート、或いはセラミックのパネル又は他の複合物のパネルを含むことができる。
【０００３】
交差する要素の接合は、格子状の構造又は補強リブを備える複合パネル又はスキンの生産に役立ち得る。そのような場合、交差の線に沿って要素の間にジョイントを設けることが、望ましく、或いは必要となり得る。この種のジョイントを達成する１つの方法は、第一の要素に取り付けられる第二の要素を必要な長さより長く形成することである。第二の要素の余剰材料は、第二の要素の一部が、重なり部分で単一のラップジョイントを形成するために第一の要素の一部に重なるように、第一の要素に対して平行に折曲げられ、かつ隣接して位置付けられる。重なり部分は、ねじ部品又はリベットのような機械的手段、或いは接着剤又はこの分野で知られている樹脂のような化学的手段によって、各々に固着されることができる。多くの典型的な応用は、要素を一緒に固定するための接着剤又は樹脂に依存する。
【０００４】
場合によっては、第二の要素は、Ｌの一方の脚（垂直及び水平な脚の一方）を第一の要素に平行にかつ隣接して配置させ一般的なＬ形状を取る。格子状の構造を形成することにあたって、一連の交差している第一及び第二の要素は、所望の格子状の構造を形成するために上記の通りに形成されることができる。いくつかの格子状の構造において、第一の要素は、必要に応じて配置される第二の要素と交差しながら、平行な列に配置されることがある。隣接する第一の要素の間で、第二の要素は、ほぼ直線でかつ平行な上部及び底部セグメントと、その上部及び底部セグメントの間にあり、かつそれらと相互に垂直である中央セグメントとを有する一般的なＣ形状を取ることがある。互いに平行で、かつ、ほぼ直線の中央セグメントに対して垂直であるほぼ直線の上部及び底部セグメントを有する一般的なＺ形状の第二の要素によっても、類似の結果を得ることができる。場合によっては、上記中央セグメントは、上部及び底部セグメントに対して垂直でなくてもよい。いずれの形においても、第二の要素の上部及び底部セグメントは、格子状の構造を形成する隣接第一の要素に固着されることができる。
【０００５】
周知の方法によれば、第一及び第二の要素の間のノード又はジョイントは、第一の要素と平行する単一のラップ剪断ジョイント(lap shear joint)により形成される。上記単一のラップ剪断ジョイントは、ノードの構造的完全性に、第一及び第二の要素を継合するために用いる手段に依存したノード強度を提供する。ノードを介して１つの要素から他方へ伝達される負荷は、必然的に要素間のジョイントを通過する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
単一のラップ剪断ジョイントにより形成されるノードと関連した欠点は、ジョイントの強度が重なった部分の間のラップジョイントの強度により決定されるということである。要素が構造的に別々のままであるので、交差部分に印加或いは伝播される応力は、接着剤のみによって、一般には伝えられる。従って、ジョイントの強度は接着剤の強度に依拠し、その強度はほとんどの場合繊維強化要素の強度より低いものである。強度の違いは重大であることがある。接着剤のみに依存したジョイントは、たいてい構造における弱点である。
【０００７】
ノードにおける貧弱な強度に加えて、格子状の構造を製作するこの方法は、型枠中に織式ファブリックの個々の部分を配置し、また、格子の開放セル部分を形成するためにファブリックで型枠の各部分を包む際に重要な手作業を必要とする。
【０００８】
本発明は、強化ノードを備えたプリフォーム、並びに特許請求されたプリフォームを使用して要素間に強化ジョイント又はノードを有する複合構造の製作方法を提供することにより、従来技術の弱点に対処する。本発明は、更に、従来の方法より労働集約的でなく、かつコストもかからない強化ノードを有する格子状構造の製作方法をも提供する。
【０００９】
本出願におけるいかなる文書の引用又は識別も、この種の文書が本発明に対する従来技術として用い得るという承認でない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の態様によれば、交差の共通ラインで混交される複数の脚を備え、その交差のラインが強化ノード又はジョイントを形成している織式プリフォームが提示される。（説明の便宜上、文脈が別途指示しない限り、「ノード」と「ジョイント」は取り換え可能に用いられているものとする。）上記の脚は、共通に編まれ、また、ノードの周辺にかつノードから外向きに実質的に放射状に配置されることができる。プリフォームは、樹脂トランスファー成形のような周知の技術を用いて他の乾燥プリフォームと結合されて複合構造に変換される乾燥繊維プリフォームを含むことができる。プリフォームは、他の単一又は複数のファブリックと結合され、かつ、複合構造を形成するために硬化されることのできる予備含浸ファブリックを含むこともできる。プリフォームは、複合構造を形成するために他の複合要素に結合されることができる硬化された複合要素を含むこともできる。
【００１１】
本発明の実施形態によれば、２つ以上の脚の間に混交されて、ノード又はジョイントを通して織られる一以上の繊維を含む強化ノードが形成される。プリフォームは、航空宇宙産業において使用されるガスタービンにおいて見受けられるように、とりわけ、例えばスラストリバーサ羽根又はカスケードとして用いられ得る格子状構造の製作に役立つことができる。プリフォームは、強化複合材パネル又はスキンの作成に役立たせることもできる。その他の応用は当業者にとって明らかである。
【００１２】
本発明の例示的実施形態によれば、強化ジョイント又はノードを形成している交差の共通ラインを通して混交される複数の脚を備える織式プリフォームが提供される。この非限定的な例による織式プリフォームは、強化ジョイント又はノードで格子状の構造を形成するために他の類似のプリフォームにつなぐことができる。第一のプリフォームからの１つ以上の脚の一部を、第二の類似のプリフォームからの脚と平行にかつ隣接して、また当接接触させて配置し、またそのパターンを反復することにより、ノードを通り抜けている強化性の繊維と、一緒に結合されている隣接プリフォームからの脚とで、格子状の構造を形成できる。
【００１３】
いくつかの実施形態では、脚のうちの少なくとも１つは、共通ノードから各脚の自由端まで引かれるその長さに沿って厚さが均一であってもよい。他の実施態様においては、少なくとも１つの脚の少なくとも１つの側は、共通ノードから脚の自由端又は先端部までその長さに沿ってテーパ状であってもよい。さらに他の実施形態では、少なくとも１つの脚の両側が、共通ノードから脚の自由端又は先端部までその長さに沿ってテーパ状であってもよい。
【００１４】
非限定的な例において、従来の織機は、長さに対して（即ち、軸線に沿って）垂直に見た場合に十字形の形状に配置されることとなる共通に織られた４つの要素又は脚を持つ第一の細長いプリフォームを生成するために用いることができる。同様の大きさ及び形状を有する第二のプリフォームは、別個に生成するか、或いは第一のプリフォームから切り出すことができる。
２つのプリフォームは、概して平行した長手方向軸を伴って、かつ、第一のプリフォームの１つの脚又は要素が第二のプリフォームの脚又は要素と平行であり、その平行した要素が少なくとも部分的に重複して当接するように方向を定められた状態で配置されることができる。この構成では、４つの要素が平行して概して共平面であるように２つの十字形のプリフォームが構成される。これらは、例えば、２つの十字形のプリフォームの水平方向要素として示されることができる。
【００１５】
各プリフォームのその他の２つの要素は、その共平面の要素に対して垂直で、互いに平行で、かつ間隔を空けて離れている。この例では、これらは４つの垂直要素により示される。
【００１６】
一緒に、２つの十字形のプリフォームは複合構造の第一のサブアセンブリを備えている。
【００１７】
同様の大きさ、形状、構成とされた第二のサブアセンブリは、第二のサブアセンブリの垂直要素のうちの２つが少なくとも部分的に第一のサブアセンブリの２つの垂直要素と重なって当接するように位置決めされることができる。このようにして一緒に配置されることにより、４つの十字形のプリフォームは、３×３格子の１つの完成（中心）セルを形成する。この例において、上記の格子は三目並べの格子に類似できる。角のセルは適当な位置に２つの側面を有し、また４つの内部セルは適当な位置に３つの側面を有する状態であり、外辺部の格子セルは不完全に閉じた状態となる。この基本的な構成から、必要に応じて格子のサイズを増加させるために、少なくとも部分的に形成されたセルのいくつかを囲むために付加的な十字形のプリフォームを添加できる。
【００１８】
プリフォーム格子はその後、プリフォームの組成に基づく周知の方法により複合構造に加工できる。例えばプリフォームが乾燥繊維を含む場合は、樹脂トランスファー成形のようなプロセスを用いることができ、樹脂がプリフォームに導入されて複合構造を形成するための硬化がなされる。予備含浸構成材を備えるプリフォームは、複合構造を形成するためにプリフォームを結合するために、適当な条件の下で共同硬化されてもよい。完全に硬化された複合材の構成材で組み立てられた格子は、適当なボンディング材を要素の重なり合った部分に提供して、そのボンディング材を硬化させることにより複合構造に形成できる。複合構造を構築する他の周知の方法が、プリフォームの組成、複合構造の要求、又は他の懸念に応じて用いることができる。
【００１９】
例えば他の非限定的な例によれば、４を下回る要素、例えば３つの要素、或いは４を上回る要素、例えば５つの要素を有する第一の細長いプリフォームが形成されることがある。いくつかの例では、プリフォームのための織式ファブリックを生成するために従来の織機を用いることができる。いくつかの実施形態では、プリフォームは、長さに対して垂直な断面図において、見られた際にそこから要素の各々が放射状に伸びることとなる中央に位置する共通のノードを有することがある。
【００２０】
プリフォームは、長さの次元において、直線であってもよく、また曲線であってもよい。直線プリフォームは直線ノードをもたらし、その一方で、曲線のプリフォームは、交差に沿って見られた際に１つ以上の方向に湾曲を有することとなるノードをもたらす。いずれの形状のプリフォームも、類似のプロセスを用いて、格子状構造を形成するために組み立てられることができる。
【００２１】
本発明の他の例示的実施形態は、強化ノードを形成する交差した共通に織られた補強である共通ラインを有する隣接脚の対の状態で配置された混交脚を含む強化プリフォームに向けられる。強化繊維が１つ以上の更なる脚又は脚対の間におけるのと同様に１つの対における個々の脚の間でも織られるように、複数の脚対は織られることが可能である。ノードは、交差の共通ラインで混交された脚対の間に形成され、かつ複数の脚の間に混交される強化繊維を含む。
【００２２】
脚対は、実質的に平面かつ平行であり、互いに離れて間隔を空けて空隙を形成し、その脚の間に形成される空隙内に平面要素を受け入れるように構成されてもよい。この開示について、「要素」は、複合構造、又は金属のシート又はプレート、又はセラミックパネルのようなパネル、又は他の材料のパネルのような不織構造を形成するために、周知のプロセスによって、他の織式ファブリック構成材、要素又はプリフォームと結合される織式ファブリック又は織式ファブリックの構造であり得る。織られたものである場合、「要素」は、乾燥繊維ファブリック又はプリフォーム、硬化された複合要素、或いは製造プロセスにおける特定の使用及び工程に応じた他の周知の組成物であり得る。
【００２３】
例えば、隣接する脚の３つの対に配置される６本の脚を有するプリフォームは、各脚対間に１つとして３つの平面要素を受け入れることができる。この非限定的な例において、プリフォームは、ジョイント又はノードで交差した３つの平面要素にノードを介して繊維強化を提供する。同様に、脚の４つの対に配置される８本の脚は、４つの要素を受け入れることができる。脚対は、必要に応じて、ノードの周辺に等距離の間隔で置かれることができ、又は不規則な間隔で置かれることもできる。
【００２４】
同様に、脚対は、局所的に平行した対向面を伴う実質的な非平面であり、互いに離れて間隔を置いて配置されて空隙を形成し、脚の間に形成される空隙内に同様の形状の非平面要素を受け入れるように構成されることとしてもよい。少なくとも、対をなす２つの脚の内側対向面は、概して調和した（しかし反対の）輪郭を有している。すなわち、第一脚の内側対向面が特定の位置で凹面である場合、第二脚の内側対向面の対応する部位は、その点において、程度において同様であるが感覚において反対の湾曲、即ち凸面を有することになる。このようにして、平行性又は近似の平行性は、対をなす脚の内側対向面の間で、あらゆる点において、実質的に維持される。
【００２５】
非限定的な例として、その主要面は、（エッジ面と対向して）２つの平行主要面を有する織式ファブリック要素において、単純な、様々な、或いは複合の湾曲を有することができ、ファブリックの片面の曲率は、要素表面の局在的な平行性を維持しつつ他の側と逆のものである。すなわち、１つの表面が特定の位置で凹面の曲率を有する場合、ファブリックの反対側に対応する位置は必然的に凸曲率を有する。上記の要素は、ファブリックの表面上に常に変化する湾曲を有することができる。
【００２６】
非平面の要素の一部を受け容れるために構成された脚対は、収容されるべき要素の該当部分と実質的に同様の輪郭及び構成を有する。この種の曲線のプリフォームが組み立てられるときに、一以上の方向の湾曲については、プリフォーム構造のカーブした交差の線を有することになる。
【００２７】
要素及び脚対が平坦であることに関係なく、１つ以上のプリフォーム脚対及び１つ以上の要素を含んでいるプリフォーム構造は、上述したものと類似の方法を用いて複合構造に加工できる。複合構造を生成するために、脚対及び付随する要素は、硬化され、共同硬化され、或いは、結合できる。プリフォーム及び要素間のインターフェイスは、単一又は二重のラップ剪断ジョイントを含むことができる。
【００２８】
本発明の方法の実施形態によれば、以前から知られているものに比してより経済的なプロセスで格子状の構造を強化ノードで製作し得るプロセスが開示される。その方法は上記のように成形されたプリフォームと共に用いるのに適しており、すなわち、上記のプリフォームは、その長さに沿って見た場合に十字形の形状を有してもよく、また、その長さは直線でもカーブでもよい。そのプロセスは、完成品の所望の形状と一致するために成形され、かつ構成される型枠又は形（一般に「ツール」又は「ツーリング」と呼ばれる）を含むことができる。
【００２９】
本発明によるプリフォームは、硬化されることのできるコーティングを有する繊維から製造できる。或いは、格子状構造の製作前に、適切なコーティングをプリフォームに加えることとしてもよい。硬化され得るプリフォームの非限定的な例は、織りの前にのり付け又は粘着付与剤で被覆された繊維から織られたプリフォーム、織りの後にプリフォームに印加される粘着付与剤、及び樹脂材が事前に注入されたプリフォームを含む。
【００３０】
プリフォームは、適切な大きさ及び形状に設定された型枠内への挿入物として用いることができる。使用される挿入物は型枠への挿入前にニアネットシェイプに裁断されてもよく、或いは型枠内で形が整えられてもよい。その型枠において、挿入物は、互いに重なり合って当接する隣接プリフォームの各部と共に、上記ツール又は型枠の内部に提供される適切に成形されたキャビティ内に置くこととしてもよい。
【００３１】
必要に応じて型枠の内部には付加的な材料を配置することもできる。型枠、プリフォーム及びいかなる追加的な挿入材料も、型枠の内部で予熱できる。樹脂又はマトリクス材料は、格子状構造を凝結させるために、圧力及び温度を含む条件が適正である下で射出されることができる。適当な処理の後、格子状構造は、型枠から除去され、また必要に応じて最終的なサイズに整えられることが可能である。
【００３２】
本発明の実施形態によれば、端と端を接して継合されて共通ノードから放射状に延びている複数の共通に織られたファブリック要素を備え、複数の要素の各々からの少なくとも１つの強化性の繊維がノードを通って複数の要素の少なくとも１つの他のものの中に織り込まれる補強されたプリフォームが提供される。いくつかの実施形態では、ファブリック要素のうちの少なくとも１つは、概ね平行な複数の主要面を備えている。他の実施形態では、主要面のうちの少なくとも１つは要素の端部に向けてノードから先細りする。いくつかの実施形態において、ファブリック要素は隣接する複数の要素の対の中に配置され、その要素の向かい合った対向隣接主要面がある距離を空けて離れて配置され、かつ、それらの間に空隙が形成される。
【００３３】
本発明のいくつかの実施形態では、ノードを通って織られ複数の要素のうちの他の少なくとも１つの中に織り込まれる複数の要素の各々からの少なくとも１つの強化繊維を有し、各々が端と端を接して継合され、かつ、共通ノードから放射状に延びている複数の共通に織られたファブリック要素を備える複数のプリフォームを備える複合構造、或いは一般的に構造が提供される。複数のプリフォームの各々は長手方向軸を含み、また、プリフォームは、その軸が格子状のパターンにおいて、概ね平行に整列配置されるように配置される。織式ファブリック要素の第一の端部は、少なくとも、第一の織式ファブリック要素と重複しかつ当接する。
【００３４】
本発明の構造についての実施形態では、主要面を備える要素が提供され、その主要面においては、少なくとも複数のプリフォームの中の第一のものが、向かい合った対向隣接主要面がある距離を空けて配置され、かつそれらの間に空隙を形成するように複数の対の中に配置された隣接要素を備えている。少なくとも部分的に上記空隙の中に収容され、上記向かい合った対向隣接主要面の１つの少なくとも一部と重なり、かつ当接する要素が提供される。いくつかの実施形態において、上記複数のプリフォームのうち第二のプリフォームは、向かい合った対向隣接主要面がある距離を空けて離れて配置され、かつそれらの間に空隙を形成するように、複数の対の中に配置された隣接する要素を備えている。上記要素の第二の端部は、第二のプリフォーム中に形成された空隙の中に少なくとも部分的に収容され、第二のプリフォームの向かい合った対向隣接主要面のうちの少なくとも１つと重なり合って当接する。
【００３５】
補強された複合構造を形成する方法の実施形態は、端と端を接して継合されて共通ノードから放射状に延びる複数の共通に織られたファブリック要素を備えており複数の要素の各々からの少なくとも１つの強化繊維がノードを通って複数の要素のうちの少なくとも１つの他のものに織り込まれている第一の補強されたプリフォームを製造すること、少なくとも１つの要素を含む第一のもののような第二の補強されたプリフォームを製造すること、プリフォーム組立体を形成するために、少なくとも上記要素の一部を、第一の織式プリフォームと隣接させて配置すること、複合構造を形成するために上記プリフォーム組立体を加工すること、を含む。
【００３６】
本発明の方法のいくつかの実施形態において、第一の織式プリフォームのファブリック要素は主要面を備えている。他の実施形態において、第二の強化プリフォームは、端と端を接して共通ノードから放射状に延びる主要面を備え、複数の要素の各々からの少なくとも１つの強化繊維がノードを通して複数の要素のうちの少なくとも１つの他のものに織り込まれる複数の共通に織られたファブリック要素を更に備えている。実施形態において、第一及び第二の強化プリフォームは、長手方向軸を有し、かつそれらの長手方向軸が概ね平行な状態で配置される。第一及び第二のプリフォームは、第一の織式プリフォームの主要面のうちの少なくとも１つの１部が、第二の織式プリフォームの主要面の少なくとも１つの１部分と少なくとも部分的に重なり合い、かつ当接するように組み立てられる。
【００３７】
本発明の方法のいくつかの実施形態は、向かい合った対向隣接主要面がある距離を空けて離れて配置されそれらの間に空隙を形成するように第一のプリフォームのファブリック要素の少なくともいくつかを隣接要素の対に配置すること、及び、第二のプリフォームの要素の少なくとも１部分を、第一の強化プリフォーム内に形成された空隙のうちの１つの中に配置して、それらの向かい合った対向隣接主要面の１つの少なくとも１部分と重なり合わせ、かつ当接させること、を含む。
【００３８】
他の実施形態は、向かい合った対向隣接主要面がある距離を空けて離れて配置されそれらの間に空隙を形成するように、少なくともファブリック要素のいくつかを隣接要素の対の状態で配置すること、織られた要素の第一の端部を、それが少なくとも部分的に、第一の強化プリフォーム内に形成された空隙の中に収容されるように配置すること、及び、要素の第二の端部を、それが少なくとも部分的に、第二の強化プリフォーム内に形成された空隙のうちの１つに収容されるように配置し、その向かい合った対向隣接主要面の１つの少なくとも１部分と重なり合わせ、かつ当接させること、を含む。
【００３９】
なお、この開示において、また特に請求項において、「備える」「備えられている」「備えている」などのような用語は、米国特許法におけるそれに帰する意味を有することができ、例えばそれらは、「含む」「含まれている」「含んでいる」などを意味できる。
【００４０】
これら及び他の実施形態は、以下の詳細な説明により開示されており、又は明らかでありかつ包含されている。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
例示の方法で与えられており本発明を開示された詳細に制限することを目的としない以下の詳細な説明は、添付の図面と関連して製作されており、そこでは、同類の参照符は、同類又は類似の要素及び部品を意味する。
【図１】格子状構造の斜視図である。
【図２】補強されたパネル又はスキンの斜視図である。
【図３】図３ａ−図３ｃは、図１の格子状構造又は図２の補強されたパネルにおいて用いることができる要素の軸方向の図である。
【図４】本発明の実施形態による織られた強化プリフォームの軸方向の図である。
【図５】本発明の実施形態による織られた強化プリフォームの軸方向の図である。
【図６】本発明の実施形態による織られた強化プリフォームの軸方向の図である。
【図７】本発明の実施形態による織られた強化プリフォームの軸方向の図である。
【図８】本発明の実施形態による織られた強化プリフォームの斜視図である。
【図９】本発明の実施形態による補強された織式プリフォーム構造の平面図である。
【図１０】本発明の実施形態による補強された織式プリフォーム構造の平面図である。
【図１１】本発明の実施形態による補強されたプリフォーム構造の平面図である。
【図１２】本発明の実施形態による製造される格子状構造の斜視図である。
【図１３】複合構造の形成前に補強された織式プリフォームを保持し、かつ成形する型枠要素の斜視図である。
【図１４】図１３の型枠要素及びプリフォームにより生成される複合構造の斜視図である。
【図１５】本発明の実施形態による補強構造の図である。
【図１６】本発明の実施形態による補強された織式プリフォームの軸方向の図である。
【図１７】図１６の織式強化プリフォームを備える補強された織られたプリフォーム構造の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、織られた強化プリフォームの実施形態とそれから生成される複合構造を表した図面を参照して本発明の実施形態について説明する。しかしながら、本発明の応用が他の強化プリフォームを包含し、図示されたそれらに限定されるものでないことは理解されるべきである。また、本発明は、限定でなく例示を目的として提供されている表示の実施形態及びその詳細に限定されるものではない。
【００４３】
複合構造は、しばしば、複数の要素がそれらの端に沿って接続されることを必要とする細目を含んでいる。図１は、織られた第二の要素１２と交わって接続されている織られた第一の要素１０を含む開いた格子状複合構造１を例示する。交差１４のラインで、要素のうちの１つ（例えば１２）は、それが１つの要素（この例では１０）と交差することにより、その長さに沿って中断されている。交差１４のラインは、ノード又はジョイントと称される。第一の要素１０及び第二の要素１２の隣接する対の間にはセル１１が形成されている。図示されているように、セル１１は実質的に矩形であるが、意図される使用又は他の要求に応じて異なる形状としてもよい。
【００４４】
図２は、スキン又はパネル１６を備える複合構造２を例示しており、そのスキン又はパネル１６は、パネル１６の少なくとも一面に隣接して配置され、かつノード又はジョイント１４の交差に配置された要素１０、１２によって、補強或いは剛性化されている。
【００４５】
図１及び図２に例示されているような複合構造は、所望の構造の大きさ（この例ではＷ）にわたる充分な長さを有する、例えば、多数の織られた第一の要素１０から一般には製作される。数多くの織られた第二の要素１２が、隣接する第一の要素１０の間に適合するような幾何学的形状に製造される。第二の要素１２は、それぞれ図３ａ−図３ｃに示すように、概して直線の水平及び垂直区分１８ａ及び１８ｂを有するＬ、Ｃ、又はＺ形状に製造されてもよい。概して水平な区分１８ａは、一般に、単一の第一の要素又は複数の第一の要素１０に固定される。要素１０、１２の交差のラインにはノード又はジョイント１４が形成される。要素１０、１２は、周知のプロセスを用いて複合アセンブリに加工される。
【００４６】
要素１０、１２が構造的に別々の要素であるので、ノード１４をわたる両方の要素に共通な繊維は存在しない。構造的に、ノード１４はしばしば構造の弱点になる。複合構造１、２又は要素１０、１２に印加される負荷は、要素に沿ってノード１４に伝播されることがある。ノードの負荷担持容量は、一般に使用される接着方法に依り、通常は接着方法において、用いられる接着システムにより制限される。ノードの負荷担持能力を上回る負荷は、構造１、２の故障原因となり得て、しばしば破局的な故障を引き起こす。
【００４７】
周知のノード構築技術より大きな負荷を伝播することのできるノードを交差要素１０、１２の間に提供することがしばしば望まれる。本発明は、その内部を通過する少なくとも１つの繊維を含むノードを提供する。ノードを通り抜けている単一又は複数繊維は、複数要素間にアタッチメントの負荷担持強度を付加することによりノードの負荷担持容量を増加させる。
【００４８】
本発明の実施形態によれば、織られた強化プリフォーム２０は、図４に例示するように、端と端を接して共通に接合されたシートとして一緒に織られ、補強されたノード２９で交差している複数のファブリック脚２２−２６を供える。脚２２−２６は、図示されるように、ファブリックの一部としてノード２９を形成する交差の線で一緒に織られており、また、周知の技術を用いて織ることができる。プリフォーム２０は周知の織物技術を用いて実質的にいかなる長さにも織ることができ、その長さは図４の紙面に対して垂直である。
【００４９】
強化された織式プリフォーム２０を織る際に、各脚が少なくとも他の１つの脚と織られた強化繊維を共有するように、複数の脚のそれぞれの間に少なくとも１つの強化繊維が織られる。例えば脚２２は、脚２４と織られる少なくとも１つの共通繊維を有することができる。脚２４は脚２６と、少なくとも１つの共通繊維を有することができ、また、脚２６は脚２２と、少なくとも１つの共有繊維を有することができる。
【００５０】
図示されるように、脚２２−２６は、平行ではなく、ノード２４から外に向けて幅を狭めるようにその長さに沿って実質的に一様に先細りとなる主要面２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂ、２６ａを備えている。別の実施形態では、脚の表面は、それらの長さに沿って厚さが均一な脚を形成するように実質的に平行であってもよく、或いは、一方の面だけが先細りとされていても良い。脚２２−２６は、例示の容易さのみを目的として、ノード２９の周辺に均等に間隔を空けているように例示されている。望まれることがあれば、その複数の脚は、ノード２９の周辺のいかなる角度位置にでも位置させることができる。
【００５１】
別の実施形態は、ノードの周辺に間隔を空けて放射状に配置された３より多くの脚を有することができる。図５は、別のプリフォームについての非限定的な例示の実施形態を示しており、ここでは、織式プリフォーム３０が、端と端を接して接合され、かつ、ノード３９周辺に放射状に間隔を空けて配置された４つの脚３２−３８を備えている。上記の脚３２−３８は、主要面３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂ、３８ａ及び３８ｂを備えることができる。脚は、図５に示すように、一方又は両方の側面が先細りであってもよく、或いは、上述した通りそれらの長さに沿って厚みにおいて、均一であってもよい。
【００５２】
本発明に係る補強された織式プリフォームの実施形態は、ノードの周辺に放射状に配置された複数の対の状態に配置され、上述したものと類似する複数の脚を含むことができる。１つの対の中の個々の脚は各々異なっていてもよく、例えば、それらは、図６に示すように、厚みＴ、ノードの方向における長さ、又はノード４９からの放射状の幅Ｗのような大きさの異なるものであってもよい。
【００５３】
脚の対を有するプリフォームの非限定的な例として、図６は、端と端を接して接続されて、ノード４９の周辺で放射状に配置される脚の３対として配置される６つの脚４２、４３、４４、４５、４６、４７を備えるプリフォーム４０を例示する。脚の各対は、互いに実質的に平行に配置され、空隙を形成する距離ｄだけ間を空けて置かれた２つの隣接する脚を備えている。脚対（４２，４３）（４４，４５）（４６，４７）の間を織る際に、補強繊維は隣接する脚の間を織ることができ、すなわち、ある繊維は例えば脚４３から脚４４へ織ることができる。或いは、強化繊維は、１つの脚から織り進んで１つ以上の脚を迂回して次の脚に織り入ってもよい。強化繊維は、ある対の１つの脚から他の対の他の脚に織り進んでもよい。例えば、強化繊維は、ある対の脚、例えば脚４２（又は４３）の間を織り進むことができ、脚４５（又は４６）で織り進むことができ、このようにして隣接する脚４４をスキップする。強化繊維は、複数の脚の間で編まれる際にノード４９を通過する。
【００５４】
類似の実施形態が図７に例示されており、ここでは、強化プリフォーム５０が、脚の間に空隙を形成する距離ｄだけ間を空けて配置された４対の脚を備え、端と端を接して接続された８つの脚を備えており、上記の脚の対はノード５９の周辺に放射状に配置されている。上記の通り、繊維はある対の１つの脚から織り進み、その強化繊維がノード５９内を通過する状態を伴って、他の対の脚に織り入ることができる。
【００５５】
図６及び図７には、距離ｄだけ間を空けて配置され、向かい合った対向隣接主脚面の間に空隙又は空間を形成している脚対（４２，４３）、（４４，４５）、（４６，４７）が例示されている。図示されているようにその空間が脚面に直角に取り付けられた平底を備えているのは、例示の容易化のみを目的としたものである。ある対の脚の間に形成される空間の底部は平坦ではなく、また、その底部と側面が切り立った角度で接続することもないことが予想される。典型的な複合材の慣例に合わせて、大部分の内部及び外側の角は、切り立ったもの又は四角いものとなることはなく、丸まったものとなる。図における角は例示の容易化だけを目的として切り立ったものとして描かれている。
【００５６】
例示的な脚主要面４２ａ、４２ｂ（図６）及び５１ａ、５１ｂ（図７）は、例示の容易化だけを目的として平坦でかつ実質的に平行であるように描かれている。図示した実施形態において、脚４２−４７（図６）及び脚５１−５８（図７）は、厚みにおいて、実質的に均一である。本発明の他の実施形態におけるように、図６及び図７に例示された実施形態の脚は、平行でない表面、従って、それらの長さに沿って先細りになる脚を備えても良い。
【００５７】
プリフォームは、プリフォームの長さに沿って直線のノードを有することができる。すなわち、ノードは、プリフォームの長さに沿って真直ぐな、或いは実質的に真直ぐな線を形成できる。例えば、図４−図７の端面図に示されるプリフォーム２０、３０、４０及び５０は、プリフォームの長さに沿って紙面と直角に伸びて直線的なプリフォームをもたらすことができる。
【００５８】
代替物として、この開示によるプリフォームは、曲線の構成を有する１つ又は複数の部分を有してもよく、或いはその全長にわたって完全に曲線形であってもよい。すなわち、図８において、プリフォーム３０ａにより示されるように、プリフォームは、所望の曲線の構成に形成されてもよく、又はそれを前提としてもよい。横断面において、プリフォーム３０ａは、４つの要素３２ａ−３８ａが端と端を接して接続され、かつノード３９ａ周辺で放射状に間隔空けて置かれており、図５に示されるプリフォーム３０と類似している。相違は、図８における要素３２ａ―３８ａがある程度の面内又は面外湾曲を適合するために編まれてもよいことである。図示するように、要素３４ａ及び３８ａは、実質的に同一平面上にあり、その平面の中で湾曲している。要素３２ａ及び３６ａは、実質的に同一線形上にあり、かつ、実質的に同じ湾曲面上にあり、そして、それらの要素はプリフォームの長手に沿って面外湾曲を示している。
【００５９】
本発明の実施形態による強化プリフォームは、強化ノードを含む格子状構造を形成するために、さまざまな方法で組み立てられることが可能である。いくつかの実施形態において、強化プリフォームは、例えば要素の交差箇所に複合構造における強化ノードを提供するために組み立てられることが可能である。図９は、本発明の一実施形態に係る補強された織られたプリフォーム構造６０の非限定的な例を例示しており、そこでは、各々３つの織式ファブリックの脚を備える数多くのプリフォーム７０−７５が、格子状の複合構造を形成するために例示的な組合せで組み立てられている。類似の構造を形成するために類似のプリフォームを結合する異なる方法は、当該技術分野における当業者にとって明らかである。
【００６０】
図９は、紙の平面と直角をなして伸びているプリフォーム７０−７５を伴う本発明に係る織式プリフォーム構造６０の平面図である。
【００６１】
図９の非限定的な例によれば、本発明に係る織られたプリフォーム構造６０は、以下の通り各々３つの脚又は要素を備えている強化プリフォーム７０−７５から組み立てられることが可能である。第一のプリフォーム７０は、図示されるように、１つの脚７０ａが垂直を指向し、かつ上方へ向けられ、第二の脚７０ｃが、例えば上記の垂直な脚の右側において下方を指向し、また、３つ揃いの第三の脚７０ｂが左側の下方を指向するように配設される。第二のプリフォーム７１は、７０ａと７０ｃの間（織られたプリフォーム構造６０の「外側」）で、脚７１ｂが、７０ｃの側面において脚７０ｃと当接しかつ実質的に重なるように配設される。脚７１ａは、上方かつノードの右側へ伸張し、脚７１ｃは、ノードから垂直にかつ概ね脚７０に対して平行に、下方を指向する。プリフォーム７２は、実質的に垂直を指向する脚７２ｂが、脚７１ｂと７１ｃの間（構造６０の「内部」）で７１ｃの側面に対して脚７１ｃと接触しかつ実質的に重なる状態に配置される。
【００６２】
プリフォーム７３は、脚７０ａと実質的に同一平面を指向する脚７３ａが垂直下方を指向する状態に配設される。脚７３ｃは、右に向けて上方を指向し、構造の内部を形成する７２ｃの側面に当接しかつ実質的に重なっている。脚７３ｂは、左に向けて上方を指向する。プリフォーム７４は、プリフォーム７２から左にシフトして、プリフォーム７２と同様に配設される。脚７４ａは垂直に上方を指向し、脚７４ｃは右に向けて下方を指向し、構造の内部において、脚７３ｂと当接しかつ実質的に重なっている。脚７４ｂは、左に向けて下方を指向する。プリフォーム７５は、プリフォーム７１から左にシフトして、プリフォーム７１と同様の手法で配設される。脚７５ｂは、垂直に下方を指向し、構造の外側で脚７４ａに当接しかつ実質的に重なっている。脚７５ｃは、右に向けて上方を指向し、脚７０ｂに当接しかつ実質的に重なっている。脚７５ａは、左に向けて上方を指向する。
【００６３】
このように配設されることにより、プリフォーム７０−７５は、実質的に六角形のセル１３を備える織式プリフォーム構造６０を形成する。追加の六角形セルを形成しながら同様の手法でプリフォームの脚を重ね合せて当接させることにより図示されたプリフォーム構造に７０−７５と同様の追加のプリフォームを結合させることで、図９に例示されている単一のセル１３を格子状構造に拡大できることは当該技術分野における当業者にとって明らかである。上記のように、その構造は、周知の方法のいずれかを用いて、複合構造を形成するために更なる処理に付することができる。
【００６４】
図９において、織式ファブリックの脚７０ａ−７５ｃは、例示の容易化のみを目的として線分として示されている。この種の構造において、各々の織式プリフォームの脚は必然的に厚みを有している。織式ファブリックの脚７０ａ−７５ｃが少なくとも幾つかの脚について長さに沿って様々な厚みを有してもよいことが予期される。例えば、図９における織式プリフォームの脚７０ａ−７５ｃは、図４に例示されているものと同様の一様に変化する脚厚を有してもよい。或いは、図９における構造６０を備えるプリフォームの脚部は均一な厚みを有するものであってもよい。
【００６５】
重なり合った脚（例えば脚７０ｃと７１ｂ）は、構造６０が複合構造に硬化されると、単一の重なり剪断ジョイントを形成できる。変動する厚みを有する脚は、重ね合わされると、その長さに沿って均一な又は実質的に均一な厚みを有する脚を形成できる。図９に示すように、本発明の一実施形態によれば、織式プリフォーム７０−７５の脚７０ａ−７５ｃは、重なり合った脚が実質的に同じの広がりを持つことができるように実質的に同じ長さである。いくつかの実施形態では、重なり合う脚は同じ長さでなくてもよい。加えて、脚７０ａ−７５ｃは、図９の面に対して垂直に捕らえられた場合、深さ方向において、異なっていてもよい。
【００６６】
図１０において、補強されたプリフォーム８０、８１、８２及び８３は、本発明の他の実施形態に係る織式プリフォーム構造６２を形成するために組み立てられることが可能である。プリフォーム８０−８３は、織式ファブリックの脚８０ａ−８３ｄを備えている。図９の実施形態と同様に、図１０のプリフォーム構造６２の脚８０ａ−８３ｄは、例示の容易化のみを目的として線分を用いて示されている。この種の構造において、個々の織式プリフォームの脚は、必然的に厚みを有している。織式ファブリックの脚８０ａ−８３ｄが、少なくとも幾つかの脚で長さに沿って変動する厚みを有してもよいことは予期される。例えば、図１０の織式プリフォームの脚８０ａ−８３ｄは、図５に例示されたものと同様の均一に変化する脚厚を有することができる。
【００６７】
図１０に示す非限定的な例によれば、本発明に係る織式プリフォーム構造６２は、以下のように、それぞれが４つの脚を備える強化プリフォーム８０−８３で組み立てられてもよい。第一のプリフォーム８０は、垂直かつ同一平面上に配設された一対の脚８０ａ及び８０ｃを伴い、互いに同一平面上にあって８０ａ、８０ｃに垂直な脚８０ｂ及び８０ｄを備えて配設されている。すなわち、８０ｂ及び８０ｄは、８０ｂが８０ａと８０ｃの右に位置するように水平を指向している。プリフォーム８１は、８１ａと８１ｃが互いに平行でありかつ８０ａ及び８０ｂから右側にシフトするように、脚８１ａと８１ｃが同一平面上で垂直を指向するように配置されてもよい。同一平面上の脚８１ｂ及び８１ｄは、脚８１ｂが、脚８０ａの反対側のサイドで（織式プリフォーム構造６２の「内部」で）脚８０ｄに当接し、かつ実質的に重なるように水平を指向する。プリフォーム８３及び８２は、それぞれ８３及び８２が８０及び８１の下方に位置するように、プリフォーム８０及び８１と同様に配設される。垂直脚８２ａ及び８２ｃは、その構造の内部で脚８２ａが脚８１ｃに当接し、かつ実質的に重なるように、同一面上で指向されている。垂直脚８３ａ及び８３ｃは、その構造の外部で脚８３ａが脚８０ｃに当接し、かつ実質的に重なるように、同一面上で指向されている。水平脚８２ｂ及び８２ｄは、同一平面上にあり、かつ脚８０ｂ、８０ｄ、８１ｂ、８１ｄと平行である。水平脚８３ｂ及び８３ｄは、脚８３ｂが、その構造の内部で脚８２ｄに当接し、かつ実質的に重なるように、同一平面上にあって脚８０ｂ、８０ｄ、８１ｂ、８１ｄと平行な状態にある。
【００６８】
重なり合った脚、例えば脚８０ｂ及び８１ｄは、その構造６２が複合構造に造形されると、単一の重なり合った剪断ジョイントを形成できる。変化する厚みを有する脚は、重ね合わされると、その長さに沿って均一な、又は実質的に均一な厚みを有する単一の脚を形成できる。図１０に示すように、本発明の一実施形態によれば、織式プリフォーム８０−８３の脚８０ａ−８３ｄは、重なり合った脚が実質的に同一の広がりをもつことができるように実質的に同じ長さである。いくつかの実施形態では、重なり合った脚は同じ長さではなくてもよい。加えて、脚８０ａ−８３ｄは、図９の面に対して垂直に捕らえられた場合に、深さ方向に異なっていてもよい。
【００６９】
このようにして図１０の通りに配設されると、プリフォーム８０−８３は、実質的に矩形のセル１１を備える織式プリフォーム構造６２を形成する。図１０に示す単一のセル１１が、同様の手法で脚を重ね合せて当接させることにより、図示されたプリフォーム構造に８０−８３に類似した追加のプリフォームを結合することで、格子状の構造に拡大できることは、当該技術分野における当業者にとって明らかである。上記の通り、プリフォーム構造６２は、複合構想を形成するために周知の方法のいずれかを用いて更に処理することと、してもよい。
【００７０】
曲線形のプリフォームは、図１０に示すように類似の構造を形成するために同様に組み立てることができる。曲線形のプリフォームは、例えば、図１１に示すように組み立てることができ、そこでは、複合構造に形成される前に、図８のプリフォーム３０ａに類似した２つのプリフォーム３０ｂ及び３０ｃが例示的な構造に組み立てられる。要素又は脚３４ｂ及び３８ｃが（これらは同一の広がりを持っていても持っていなくてもよいのだが）、重なり合い、かつそれらの全長に渡って実質的に平行で当接した状態を維持するように、プリフォーム３０ｂ及び３０ｃは、同じ又は実質的に同じ湾曲を有している。プリフォーム３０ｂ及び３０ｃは、プリフォームの長さが所望のカーブ方向において、位置決め可能で、かつ複合構造に造形される前に位置決め手段を必要とすることなくそのように構成された状態を維持するように織られることが可能である。
【００７１】
より大きな格子状構造を形成するために、３０ｂ及び３０ｃと類似した追加のプリフォームを結合することは当該技術分野における当業者にとって明らかである。この種の構造１００の１つの非限定的な例を図１３に示す。構造１００の典型的な使い道は、航空機タービンエンジン周辺で空気の流れを指向させるために一般的に用いられるスラストリバーサ又はカスケードとしての用途を含むことができる。同様の手法で作成される他の構造及び／又は例示的構造１００の他の用途は当業者にとって明らかである。
【００７２】
他の実施形態において、プリフォームは、容易に作成される形状に、例えば直線のプリフォームとして織られて、所望の最終形状にプリフォームを保持するために適切に形づくられた型枠内に配置されることとしてもよい。プリフォームを所望の形状に保持するために構成された型枠の１つの非限定的な例を図１３に示す。図示されるように、十字形プリフォーム３２ｄは４つの型枠要素１０２−１０８の間に形成されるキャビティ内に配置される。型枠要素は、従来の形成手段を用いて、最終的な複合構造の所望のネット形状又は大凡のネット形状に構成される。型枠装置内の適当な処理条件の下で、プリフォーム３２ｄは、所望の形状を有する複合構造に処理されることができる。
【００７３】
図１４は、適当な処理条件にさらされる図１３に示す型枠構成により生成される形成後の複合構造１０１の例を示す。
【００７４】
各プリフォームの少なくとも１つの脚部が、複合構造を形成するために隣接するプリフォームの少なくとも１つの脚部と重なり合い、かつ当接した関係に保持されるように、図１３のプリフォーム及び型枠要素に隣接して複数のプリフォームと複数セットの型枠要素１０２−１０８とを配置することにより、より大きな構造を形成できる。
【００７５】
或いは、複数の構造１０１は、より大きい構造を形成するために周知の技術を使用している重複している要素により形成されることができて、組み立てられることが可能である。
【００７６】
本発明による強化された織られたプリフォーム構造は、交差している要素の間に強化されたノードを製造するうえで有用であり得る。本発明に係る更なる実施形態において、図７に例示されたものに類似する強化された織式プリフォーム９０は、図１５に示すように、プリフォーム構造６４を形成するために二次要素９２、９４、９６及び９８と共に組み立てることができる。図示されている通り、二次要素９２−９８の第一の端部は、実質的に平行な脚対（５１、５２）、（５３、５４）、（５５、５６）、（５７、５８）の間の空間に少なくとも部分的に挿入されてもよく、そこでは、１つの対をなす対向脚面（例えば図７の５１ｂ及び５２ｂ）は距離ｄだけ間隔を空けて配置される。空間ｄは、そこに嵌入される要素が密接に係合されるように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、その空間ｄは、要素と対向脚面との間に、例えば接着剤を受け入れるために、ある程度のクリアランスを提供してもよい。
【００７７】
織式プリフォーム９０は、剛性化されたパネル又はスキンの要素が交差する所に強化されたノードを形成するために使用できる。図２に示されるように、交差する要素１０及び１２は、交差のラインにノード１４を形成する。織式プリフォーム９０は、脚対（５１、５２）及び（５５、５６）が割込要素１２の端部を受け入れ、かつ、脚対（５３、５４）及び（５７、５８）が割込要素１０の端部を受け入れた状態で、ノード１４の箇所に配置されてもよい。
【００７８】
織式プリフォーム構造６４は、上述した方法を用いて強化複合構造に変換され得る。
【００７９】
織式プリフォーム構造６４は、例示の容易化のみを目的として４つの要素を連結させる単一のノードとして図１５に例示されている。要素９２−９８は、それらをプリフォームの他の要素から区別するために二次要素と識別される。プリフォーム構造６４が、図１０に示されるものと同様の実質的に矩形のセル１１を備える格子状構造を形成するために、付加的な要素（図示せず）と一緒に、二次要素９２−９８の第二の端部で追加の織式プリフォーム９０を用いることで繰り返し得ることは、当該技術分野における当業者にとって明らかである。
【００８０】
当該技術分野における当業者は、他の形状のセルを備える格子状構造が、異なる構成を有する織式プリフォームから達成され得ることを認識するはずである。例えば、要素を接続するために上記通りの同様な手法で用いられる図６の織式プリフォーム４０は、図９のセル１３と同様の実質的に六角形のセルを備える織式プリフォーム構造を生成できる。
【００８１】
或いは、少なくとも幾つかの要素が対で配置され、他が単独で配置される、「ハイブリッド」織式プリフォームを形成することとしてもよい。非限定的な例として、本発明に係る一実施形態を図１６に示す。織式プリフォーム１１０は、２組の対（１１１、１１２）、（１１３、１１４）として配置される４つの連続的な要素と、単独で配置される２つの要素（１１５及び１１６）を有している。図の簡略化のため、ノード１１９は網掛けした円として、また、６つの要素１１１−１１６は、上述した要素、即ち平行又は非平行な主面を有する要素、の構成を表す線分として示されている。
【００８２】
図１７は、図１６のハイブリッドプリフォーム１１０を備えて成る複合構造の１つの非限定的な例を表す。図示するように、複合構造１２０は、４つのハイブリッドプリフォームを備えて成り、各単一の要素１１５及び１１６が、要素の対（１１１、１１２）及び（１１３，１１４）の間に形成される空隙の中に受け入れられるように組み立てられている。このパターンは、例示されている３×３の格子より大きな構造を形成するために続けられ得る。２以上のグループに配置される要素を有するハイブリッドプリフォームがそうであるように、単独の要素と要素の対につき他の配列を有するハイブリッドプリフォームが予測される。例えば、いくつかのハイブリッドプリフォームは、単一の要素を伴って或いは伴わずに、２つ、３つ又はより多くの要素のグループを備えても良い。図１６に示される一般的な十字形の構成に加えて、ハイブリッドプリフォームは、単一の要素を伴って或いは伴わずに、図４及び図６に示す３つ組の構成のような他の構成に製造されることとしてもよい。
【００８３】
本発明に係る方法の非限定的な例示的実施形態では、強化ノードを有する格子状構造及び強化パネル又はスキンを、従来から知られているものよりも一層経済的なプロセスで製造できる。本発明の方法は、真直ぐな及び成形されたプリフォームと共に、即ち、長手方向の長さが直線又は曲線であり得る上記実施形態において説明された通りのプリフォームと共に用いるのに適している。本プロセスは、型枠又はフォーム、一般には、完成品の所望の形状と一致するために成形され、かつ構成されたツーリングを含むことができる。
【００８４】
格子状構造又は強化パネルを生成する非限定的な例示的方法によるプリフォームは、一般に、以下の通りに製造される。提示の方法は十字形に成形されたプリフォームのためのものであるが、より少ない或いはより多くの要素を有する他の形状が類似の方法において、用い得ることを認識されたい。十字形の格子状構造は、図１０の例示的な強化織式プリフォーム構造６２によって表すこととしてもよい。３つの要素を有するプリフォームにより製作されるプリフォーム構造は、図９の例示的な強化織式プリフォーム構造６０によって、表すこととしてもよい。
【００８５】
例示的な第一ステップとして、十字形のプリフォーム（３０又は８０）は、コーティングを有する、又は熱固定が可能なコンポーネントを備える繊維で織られる。或いは、そのプリフォームは、適切なコーティングで織り後ステップにおいて、被覆され又は処理されてもよい。熱固定に適した適当なコーティングの非限定的な例は、のり付け又は粘着性付与剤を含む。択一的に、プリフォームは、織りの後でマトリックス又は樹脂の材料によって、予め含浸させることとしてもよい。
【００８６】
所望の最終形状に対応する形状、輪郭及び寸法を有する型枠キャビティ又は複数のキャビティを備えるツーリングが製作される。その型枠は、一般に、格子状構造の所望のサイズ及び形状に対応する形状の繰り返しパターンを備えている。プリフォームは、少なくとも隣接するプリフォームのいくつかの脚部が互いに当接し、かつ、少なくともいくらかの量で重なり合うというような方法で、型枠の内部に収容されることができる。図１０は、隣接するプリフォームの脚部が基本的に完全に重複するように配置された十字形のプリフォームを例示している。他の実施形態は、要求に応じて、異なる重なり合いの程度を提供できる。型枠は、適当なプリフォームの挿入を許容するために開くことができ、かつ当該技術分野において、周知であるようにキャビティ内にプリフォームを封止するために閉じることができる。
【００８７】
プリフォームは正しい長さに予めカットして型枠内に配置してもよく、又は、過大なプリフォームを型枠内に配置して型枠内でサイズを整えることとしても良い。各型枠キャビティがプリフォーム挿入物と複合体格子状構造に含まれるべき他の全ての材料とを受け容れた後、その型枠が閉じて、キャビティが封止され、プリフォームは複合構造に処理されるためにその中で位置付けされる。
【００８８】
型枠要素、挿入されたプリフォーム、及び型枠の中に配置されている全ての付加材料は、更なる処理に先立って型枠の中で予熱されてもよい。適当な条件の下で、樹脂又はマトリクス材料が適切な圧力及び温度の下で型枠を満たすように注入されて、格子状構造が形成される。適当な処理の後、格子状構造は、必要又は要求に応じた型枠後処理のために型枠から取り除かれることができる。
【００８９】
このようにして詳細に記載されている本発明の各種実施形態を有することから、上記のパラグラフにより定義される本発明は、上記に表される特別な詳細に限定されるものではなく、本発明の精神及び技術的範囲から逸脱することなく数多くの明白な変形例が可能であることが理解されるべきである。
【図１】
2014504671.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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