(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
経糸の複数の層が緯糸の複数の層の緯糸によって相互連結された、三次元製織によって製織された繊維構造であって、互いに緯糸方向に延びて位置する、折り曲げゾーンにおいて角度を形成するように互いに対して折り曲げ可能である第１の部分および第２の部分を有し、
折り曲げゾーン内および繊維構造の各々の緯糸平面内において、角度の内側に位置する繊維構造の外側面に隣接する領域内に位置する２本の緯糸が、第１の部分および第２の部分内の前記２つの緯糸の配置が入れ換えられるように、交差する経路を有し、
２本の緯糸の１本が、第１の部分または第２の部分では、前記外側面を形成する糸である、繊維構造。
【請求項２】
折り曲げゾーン内において、第１の部分または第２の部分内において前記外側面を形成する緯糸と前記外側面を形成する前記緯糸に隣接する他の緯糸とが、交差する経路を有する、請求項１に記載の繊維構造。
【請求項３】
繊維構造の外側面から順に緯糸の第１の層、第２の層、第３の層、および第４の層が位置し、折り曲げゾーン内において、繊維構造の外側面からの緯糸の第１および第３の層の糸が、交差する経路を有し、緯糸の第２および第４の層の糸も同様である、請求項１に記載の繊維構造。
【請求項４】
緯糸の複数の層が経糸の複数の層の経糸によって相互連結された、三次元製織によって製織された繊維構造であって、互いに経糸方向に延びて位置する、折り曲げゾーンにおいて角度を形成するように互いに対して折り曲げ可能である第１の部分および第２の部分を有し、折り曲げゾーン内および繊維構造の各々の経糸平面内において、角度の内側に位置する繊維構造の外側面に隣接する領域内に位置する２本の経糸が、第１の部分および第２の部分内の前記２つの経糸の配置が入れ換えられるように、交差する経路を有し、
２本の経糸の１本が、第１の部分または第２の部分内では、前記外側面を形成する糸である、繊維構造。
【請求項５】
折り曲げゾーン内において、第１の部分または第２の部分内において前記外側面を形成する経糸と前記外側面を形成する前記縦糸に隣接する他の縦糸とが、交差する経路を有する、請求項４に記載の繊維構造。
【請求項６】
繊維構造の外側面から順に経糸の第１の層、第２の層、第３の層、および第４の層が位置し、折り曲げゾーン内において、繊維構造の外側面からの経糸の第１および第３の層の糸が、交差する経路を有し、経糸の第２および第４の層の糸も同様である、請求項４に記載の繊維構造。
【請求項７】
経糸の複数の層が緯糸の複数の層の緯糸によって相互連結された、三次元製織によって製織された繊維構造によって形成された繊維プリフォームであって、繊維構造が、互いに緯糸方向に延びて位置する、折り曲げゾーンにおける折り曲げによってこれらの間に角度を形成する第１の部分および第２の部分を有し、折り曲げゾーン内および繊維構造の各々の緯糸平面内において、コーナの内側に位置する繊維構造の外側面に隣接する領域内に位置する２本の緯糸が、第１の部分および第２の部分内の前記２つの緯糸の配置が入れ換えられるように、交差する経路を有し、
２本の緯糸の１本が、第１の部分または第２の部分内では、前記外側面に前記外側面を形成する糸である、繊維プリフォーム。
【請求項８】
折り曲げゾーン内において、第１の部分または第２の部分内において前記外側面を形成する緯糸と前記外側面を形成する前記緯糸に隣接する他の緯糸とが、交差する経路を有する、請求項７に記載の繊維プリフォーム。
【請求項９】
繊維構造の外側面から順に緯糸の第１の層、第２の層、第３の層、および第４の層が位置し、折り曲げゾーン内において、繊維構造の外側面からの緯糸の第１および第３の層の糸が、交差する経路を有し、緯糸の第２および第４の層の糸も同様である、請求項７に記載の繊維プリフォーム。
【請求項１０】
緯糸の複数の層が経糸の複数の層の経糸によって相互連結された、三次元製織によって製織された繊維プリフォームであって、繊維構造が、互いに経糸方向に延びて位置する、折り曲げゾーンにおける折り曲げによってこれらの間に角度を形成する第１の部分および第２の部分を有し、折り曲げゾーン内および繊維構造の各々の経糸平面内において、コーナの内側に位置する繊維構造の外側面に隣接する領域内に位置する２本の経糸が、第１の部分および第２の部分内の前記２つの経糸の配置が入れ換えられるように、交差する経路を有し、
２本の経糸の１本が、第１の部分または第２の部分内において、前記外側面を形成する糸である、繊維プリフォーム。
【請求項１１】
折り曲げゾーン内において、第１の部分または第２の部分内において前記外側面を形成する経糸と前記外側面を形成する前記縦糸に隣接する他の縦糸とが、交差する経路を有する、請求項１０に記載の繊維プリフォーム。
【請求項１２】
繊維構造の外側面から順に経糸の第１の層、第２の層、第３の層、および第４の層が配置され、折り曲げゾーン内において、繊維構造の外側面からの経糸の第１および第３の層の糸が、交差する経路を有し、経糸の第２および第４の層の糸も同様である、請求項１０に記載の繊維プリフォーム。
【請求項１３】
マトリクスによって圧密化された請求項７から１２のいずれか一項に記載の繊維プリフォームを備える複合材料部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、複合材料部品を製作するために、三次元（３Ｄ）製織によって一体品として製織された繊維構造を作製することに関する。本発明の用途の１つの特定の、ただし非包括的な分野は、航空機またはターボ機械用、特に航空タービンエンジン用の複合材料部品のプリフォームのための繊維構造を作製することにある。
【背景技術】
【０００２】
よく知られている方法では、複合材料部品は、繊維プリフォームを作製することによって、またプリフォームをマトリクスで圧密化することによって得られ得る。意図される用途に応じて、プリフォームは、ガラス、炭素、またはセラミック繊維から作製されてよく、マトリクスは、炭素の有機材料（ポリマー）またはセラミックから作製されてよい。
【０００３】
形状が比較的複雑である部品に対して、繊維構造またはブランクを３Ｄ（または多層）製織によって一体品として作製し、製作される部品の形状に近い形状を有する繊維プリフォームを得るようにブランクを成形することが知られている。成形は、しばしば、３Ｄ製織構造の２つの部分間に角度を形成するために折り曲げ作業を含む。
【０００４】
この結果、繊維構造の糸には、折り曲げられたゾーン内に、特に、コーナが鋭敏である場合に形成された前記コーナの内側に過剰な機械的応力がかけられる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、そのような欠点を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様では、この目的は、経糸の複数の層が緯糸の複数の層の緯糸によって相互連結された、三次元製織によって製織された繊維構造であって、互いに緯糸方向に延びて位置する、折り曲げゾーンにおいて互いに対して折り曲げ可能である第１の部分および第２の部分を有し、
この構造では、折り曲げゾーン内および繊維構造の各々の緯糸平面内において、繊維構造の外側面に隣接する領域内に位置する緯糸の２つの層の糸が、交差する経路を有する、繊維構造によって達成される。
【０００７】
以下で説明されるように、そのような構成は、折り曲げる間に折り曲げゾーン内の糸上に課された湾曲を抑制する働きをする。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、本発明は、経糸の複数の層が緯糸の複数の層の緯糸によって相互連結された、三次元製織によって製織された繊維構造によって形成された繊維プリフォームであって、繊維構造が、互いに緯糸方向に延びて位置する、折り曲げゾーンにおける折り曲げによってこれらの間に角度を形成する第１の部分および第２の部分を有し、
このプリフォームでは、折り曲げゾーン内および繊維構造の各々の緯糸平面内において、コーナの内側に位置する繊維構造の外側面に隣接する領域内に位置する緯糸の２つの層の糸が、交差する経路を有する、繊維プリフォームを提供する。
【０００９】
有利には、２本の緯糸の１本は、第１または第２の部分内では、外側面に最も近い糸である。
【００１０】
繊維構造または繊維プリフォームの実施形態では、折り曲げゾーン内において、繊維構造の外側面に最も近い緯糸の２つの層の糸は、交差する経路を有する。
【００１１】
繊維構造または繊維プリフォームの別の実施形態では、折り曲げゾーン内において、繊維構造の外側面からの緯糸の第１および第３の層の糸は、交差する経路を有し、緯糸の第２および第４の層の糸も同様である。
【００１２】
本発明のさらに他の態様では、本発明は、用語「緯糸」および「経糸」が置き換えられる、上記で定義された繊維構造または繊維プリフォームを提供する。
【００１３】
本発明のさらに別の態様では、本発明は、マトリクスによって圧密化された上記で定義されたような繊維プリフォームを備える複合材料部品を提供する。
【００１４】
本発明は、添付の図を参照して、非限定的に示すことで与えられた後続の説明を読み取ることにより、より良好に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態における３Ｄ製織繊維構造の平面の極めて概略的な図である。
【図２】図１の繊維構造の成形後に得られた繊維プリフォームの平面の極めて概略的な図である。
【図３】図２のタイプのプリフォームから製作された部品の概略斜視図である。
【図４】本発明の繊維プリフォームから製作され得る別の部品の概略斜視図である。
【図５】図１の実施形態の変形形態における３Ｄ製織繊維構造の平面の極めて概略的な図である。
【図６】図５の繊維構造の成形後に得られた繊維プリフォームの平面の極めて概略的な図である。
【図７】図６のタイプのプリフォームから製作された部品の概略斜視図である。
【図８】本発明の別の実施形態における３Ｄ製織構造の平面の極めて概略的な図である。
【図９】図８の繊維構造の成形後に得られた繊維プリフォームの平面の極めて概略的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図の過密を回避するために、緯糸平面を示す図１、図２、図５、図６、図８、および図９では、緯糸の経路は真っすぐな線セグメントで表され、一方で経糸は点によって表される。用語「緯糸平面」は、経糸方向に対して垂直であり、緯糸の列を含む平面を意味するために使用される。３Ｄ製織が含まれるため、緯糸および経糸の方向の一方の糸は、相互連結されないゾーンおよびその中で二次元製織を実行するために表面に加えられ得る任意の緯糸を除いて、糸の異なる層に属する他方の方向の糸と相互連結するために、曲がりくねった経路を辿ることが理解される。さまざまな３Ｄ織り、たとえば、特許文献の国際公開第２００６／１３６７５５号パンフレットに説明されるようなインターロック、多重サテン、多重プレーン織りなどが使用されてよい。３Ｄインターロック織りを利用することが特に可能であり、この場合この定義はサテンタイプの表面織りを含む。
【００１７】
図１は、両外側面１０ａおよび１０ｂを有する一体品として３Ｄ製織された繊維構造１０の緯糸平面の極めて概略的な図である。繊維構造１０は、経糸ｃの複数の層から構成され、さまざまな層の経糸は、３Ｄ製織をもたらす緯糸ｔ１からｔ６の複数の層内の緯糸によって相互連結される。図１では、参照番号ｔは、緯糸方向を示す。
【００１８】
繊維構造１０は、図２に示されるような繊維プリフォーム２０を形成するために、互いに延びる、折り曲げゾーン１６内で互いに対して折り曲げ可能である２つの部分１２および１４を備え、部分１２および１４はこのとき、これらの間に非ゼロ角度αを形成している。図示される例における繊維プリフォーム２０は、ほぼＬ字形のセクションを有する。
【００１９】
面１０ａに最も近い緯糸ｔ１およびｔ２の経路は、折り曲げゾーン１６内で交差し、面１０ａは、折り曲げ後、部分１２内および１４によって形成された角度の内側に位置する面となる。その結果、部分１２および部分１４内の繊維構造の各々の平面内の緯糸ｔ１およびｔ２の配置は、折り曲げゾーン１６の両側ではひっくり返る。
【００２０】
したがって、図２に拡大してより具体的に詳細に見ることができるように、緯糸ｔ１およびｔ２上に課された曲率半径は、糸ｔ１が糸ｔ２を交差しなかった場合に糸ｔ１上に課されるであろう曲率半径（破線として示される）より大きい。緯糸が面１０ａの近傍で損傷されるまたは座屈するリスクは、課された曲率の量のこの低減によってこうして低減され、このリスクは、角度αが小さい場合は特に高くなる。
【００２１】
図３は、プリフォーム２０をマトリクスで圧密化することによって得られ得る種類の複合材料部品３０を示しており、この部品は、互いの間に非ゼロの角度を形成する２つの部分３２および３４を有する。
【００２２】
図２および図３では、折り曲げは、経糸方向にほぼ平行である軸を中心に実行される。
【００２３】
変形形態では、折り曲げは、緯糸および経糸方向によって形成された平面に平行であるが、それらのいずれとも平行でない軸ｌを中心に実行されてよく、それにより、繊維プリフォームの圧密化後、図４に示されるような部品４０は、互いの間に非ゼロ角度を形成する２つの部分４２および４４を有するようになる。そのような状況下では、折り曲げゾーンの配向と適合させるために、面１０ａの近傍における緯糸間の交差の場所が、プリフォームの全幅にわたって同じ経糸の列上にすべて位置するのではなく、緯糸平面ごとに変化する。変形形態では、図３に示される部品に使用されるものに類似するプリフォームを使用することが可能であるが、ただしプリフォームは、緯糸間の交差の場所を軸ｌと位置合わせさせるために、所望の形状を有する型内に斜めに置かれることにより成形される。
【００２４】
図５は、両外側面５０ａおよび５０ｂを有する単一部品として３Ｄ製織された繊維構造５０の緯糸平面の極めて概略的な図である。繊維構造５０は、緯糸ｃの複数の層から構成される。
【００２５】
繊維構造５０は、すべての経糸の層内の経糸が、３Ｄ製織をもたらす、緯糸ｔ１からｔ８の複数の層の緯糸を用いた３Ｄ製織によって相互連結された部分５２を含む。繊維構造５０はまた、繊維構造５０の１つの縁５０ｃからその寸法の一部分にわたって緯糸方向に延びる相互連結されないゾーン５８の両側で部分５２を伸張させるように位置する２つの部分５４ａおよび５４ｂも有する。部分５４ａおよび５４ｂの各々においては、すべての経糸層内の経糸は、それぞれｔ１からｔ４およびｔ５からｔ８の緯糸を用いることによる３Ｄ製織によって相互連結されるが、部分５４ａと５４ｂの間の相互連結されないゾーン５８上では相互連結は起こらない。図示される例では、部分５４ａおよび５４ｂ内の経糸の層の数は、４に等しい。当然ながら、これらの数は、必ずしも４である必要はなく、これらは、各々が少なくとも２である前提で、互いに異なることもできる。
【００２６】
部分５４ａおよび５４ｂは、図６に示された、ほぼＴ字形状であるセクションを有する繊維プリフォーム６０を形成するために、それぞれの折り曲げゾーン５６ａおよび５６ｂ内で部分５２に対して外方向に折り曲げられ得る。
【００２７】
面１０ａに最も近い経糸ｔ１およびｔ２の経路は、折り曲げゾーン５６ａ内で交差し、それにより、部分５２内および部分５４ａ内の繊維構造５０の各々の平面内の緯糸ｔ１およびｔ２の配置は、入れ換えられる。同様に、面５０ｂに最も近い緯糸ｔ７およびｔ８の経路は折り曲げゾーン５６ｂ内で交差し、それにより、部分５２内および部分５４ｂ内の繊維構造の各々の平面内の緯糸ｔ７およびｔ８の配置は、入れ換えられる。
【００２８】
図１および図２の実施形態と同様に、面５０ａおよび５０ｂに隣接する経糸上には、緯糸ｔ１およびｔ２ならびにｔ７およびｔ８がいかなる相互交差も有さない配置と比較して低減された湾曲が課される。
【００２９】
図７は、ほぼＴ字形状のセクションを有し、プリフォーム６０をマトリクスで圧密化することによって得られ得る、複合材料から作製された部品７０を示しており、この部品は、一方の端部がフランジ７４ａおよび７４ｂによって伸張された部分７２を有している。
【００３０】
図８は、一体品として３Ｄ製織された、両外側面８０ａおよび８０ｂを有する繊維構造８０の緯糸平面の極めて概略的な図である。繊維構造８０は経糸ｃの複数の層から構成され、さまざまな層の経糸は、３Ｄ製織をもたらす緯糸ｔ１からｔ８の複数の層内の緯糸によって相互連結されている。
【００３１】
繊維構造８０は、互いに延びた、図９に示されるような繊維プリフォーム９０を形成するために折り曲げゾーン８６内で互いに対して折り曲げ可能である２つの部分８２および８４を備え、この中で、部分８２および８４は、互いの間に非ゼロの角度βを形成する。図示される例における繊維プリフォーム９０は、ほぼＬ字形状であるセクションを有する。
【００３２】
面８０ａから始まる緯糸ｔ１からｔ８の第１および第３の層の一部を形成する緯糸ｔ１およびｔ３の経路は、折り曲げゾーン８６内で互いに交差し、面８０ａは、折り曲げ後、部分８２および８４によって形成されるコーナの内側上に位置する面となる。加えて、面８０ａから始まる緯糸ｔ１からｔ８の第２および第４の層の一部を形成する緯糸ｔ２およびｔ４の経路も同様に、折り曲げゾーン８６内で互いに交差する。
【００３３】
この配置を用いることにより、また図９において拡大して詳細に示されるように、特に糸ｔ１およびｔ２上に課された曲率半径は、図１および図２の実施形態と比較してさらに増大される。
【００３４】
繊維プリフォーム９０をマトリクスで圧密化することにより、図３に示されるタイプの複合材料部分を得ることが可能になる。
【００３５】
繊維プリフォームが成形された後、これは、意図される用途に応じて選択された性質のマトリクス、たとえば、エポキシ、ビスマレイミド、またはポリイミド樹脂などのポリマーマトリクスの前駆体である樹脂から特に得られてよい有機マトリクス、または炭素マトリクスまたはセラミックマトリクスなどを形成することによって圧密化される。炭素マトリクスまたはセラミックマトリクスでは、圧密化は、化学蒸気浸透（ＣＶＩ）によって実行されてよく、または炭素またはセラミック前駆体である樹脂を含む液体組成物を用いた含浸によって実行され、その後前駆体を熱分解するまたはセラミック化するための熱処理が行われてよく、これらの方法は、それ自体良く知られている。繊維プリフォームの繊維も同様に、意図される用途に応じて選択された材料、たとえばガラス、炭素、またはセラミックから作製される。
【００３６】
最後に、構造および繊維プリフォームの説明された実施形態において、用語「緯糸」および「経糸」は、置き換え可能であることが順守されなければならない。
【図１】
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【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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