JPH07290606A - 複合材料製の連結桿及びその製造方法 - Google Patents
複合材料製の連結桿及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 複合材料の特性を充分に活用すると共に、容
易且つ迅速に多数の連結桿を製造することを可能にする
構造を有する複合材料の連結桿及びその製造方法を提供
する 【構成】 連結桿(A)は、硬化マトリクス内に埋設さ
れた補強体を含む複合材料から形成され、縦軸線(X−
X)に沿う中央の胴部(B)を有し、該胴部の両端から
は、大端部(C)と小端部(D)とが延長している。こ
の連結桿(A)は、全体として、複合材料から形成され
た単一の要素として製作される。複合材料の補強体は、
交差する直線状の充填糸からなる糸層と、該糸層を貫通
する結束糸とから構成される。連結桿(A)の縦軸線
(X−X)に平行に延びる充填糸は、該連結桿(A)の
縦軸線以外の各方向に延在する充填糸の少なくとも2倍
の体積百分率を有する。
易且つ迅速に多数の連結桿を製造することを可能にする
構造を有する複合材料の連結桿及びその製造方法を提供
する 【構成】 連結桿(A)は、硬化マトリクス内に埋設さ
れた補強体を含む複合材料から形成され、縦軸線(X−
X)に沿う中央の胴部(B)を有し、該胴部の両端から
は、大端部(C)と小端部(D)とが延長している。こ
の連結桿(A)は、全体として、複合材料から形成され
た単一の要素として製作される。複合材料の補強体は、
交差する直線状の充填糸からなる糸層と、該糸層を貫通
する結束糸とから構成される。連結桿(A)の縦軸線
(X−X)に平行に延びる充填糸は、該連結桿(A)の
縦軸線以外の各方向に延在する充填糸の少なくとも2倍
の体積百分率を有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複合材料製の連結桿、
特に内燃機関用の連結桿に関し、また、該連結桿を製造
する方法に関するものである
特に内燃機関用の連結桿に関し、また、該連結桿を製造
する方法に関するものである
【0002】
【従来の技術及びその問題点】この種の連結桿は、中央
の胴部に加えて、クランク軸側に位置する連結桿部分で
ある広幅の大端部と、ピストン側に位置する連結桿部分
である狭幅の小端部とを含む細長い要素である。この連
結桿を取り付ける場合には、上記大端部を開放すること
が可能でなければならず、そのため、該大端部は、2つ
のボルトによって締着する2つの部分を具備しており、
ボルトで締着された場合には、ボルト締めされる部分の
表面に相当大きな応力が発生する。上記連結桿は、主た
る荷重方向を有し、小端部及び大端部の孔の周囲におけ
る変形を阻止するのに充分に高い剛度を有しなければな
らない要素である。
の胴部に加えて、クランク軸側に位置する連結桿部分で
ある広幅の大端部と、ピストン側に位置する連結桿部分
である狭幅の小端部とを含む細長い要素である。この連
結桿を取り付ける場合には、上記大端部を開放すること
が可能でなければならず、そのため、該大端部は、2つ
のボルトによって締着する2つの部分を具備しており、
ボルトで締着された場合には、ボルト締めされる部分の
表面に相当大きな応力が発生する。上記連結桿は、主た
る荷重方向を有し、小端部及び大端部の孔の周囲におけ
る変形を阻止するのに充分に高い剛度を有しなければな
らない要素である。
【0003】複合材料製の連結桿は、例えば、フランス
国特許明細書FR−A−2,654,483から既に知ら
れている。ここで複合材料とは、硬化合成材料のマトリ
クス内に埋設された糸もしくは繊維からなる補強体を含
む材料を意味する。この種の複合材料は、軽量化を可能
にすると共に、それに加えて機械的荷重に極めて良好に
耐えることができ、更に、高い耐食性及び卓越した高温
挙動を有している。しかし、上記フランス国特許明細書
FR−A−2,654,483に記載のものにおいては、
このような複合材料の性質は充分に活用されていない。
その理由は次の通りである。即ち、連結桿の胴部、小端
部及び大端部は、個別の要素の形態で製作され、その後
に、接着剤による結合及びストラップを形成する糸の巻
回により一緒に接続されているからである。更にまた、
この公知の連結桿の製造は複雑であって、実施するのに
相当数の工程を必要とし、そのため、この種の連結桿の
効率的な大量生産が阻害されている。
国特許明細書FR−A−2,654,483から既に知ら
れている。ここで複合材料とは、硬化合成材料のマトリ
クス内に埋設された糸もしくは繊維からなる補強体を含
む材料を意味する。この種の複合材料は、軽量化を可能
にすると共に、それに加えて機械的荷重に極めて良好に
耐えることができ、更に、高い耐食性及び卓越した高温
挙動を有している。しかし、上記フランス国特許明細書
FR−A−2,654,483に記載のものにおいては、
このような複合材料の性質は充分に活用されていない。
その理由は次の通りである。即ち、連結桿の胴部、小端
部及び大端部は、個別の要素の形態で製作され、その後
に、接着剤による結合及びストラップを形成する糸の巻
回により一緒に接続されているからである。更にまた、
この公知の連結桿の製造は複雑であって、実施するのに
相当数の工程を必要とし、そのため、この種の連結桿の
効率的な大量生産が阻害されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の問題点を回避し、一方では、先に述べた複合材料の特
性を充分に活用すると共に、他方では、容易且つ迅速に
多数の連結桿を製造することを可能にする構造を有する
複合材料の連結桿を提供することにある。
の問題点を回避し、一方では、先に述べた複合材料の特
性を充分に活用すると共に、他方では、容易且つ迅速に
多数の連結桿を製造することを可能にする構造を有する
複合材料の連結桿を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明によれば、硬化マトリクス内に埋設された
補強体により形成される複合材料から製造される内燃機
関等のための連結桿であって、その長手方向の延長線に
沿って、中央の胴部を備え、該胴部は、その両端でそれ
ぞれ大端部と小端部とにより延長されている連結桿にお
いて、前記連結桿は、全体として、前記複合材料から形
成された単一の要素として製作されており、前記複合材
料の補強体は、交差した直線状の充填糸からなる、重ね
合わされた糸層から構成され、前記連結桿の前記延長線
に平行に延びる充填糸は、該連結桿の前記延長線以外の
各方向に延在する充填糸の少なくとも2倍の体積百分率
をなしており、前記重ね合わされた糸層は、結束糸によ
り貫通されている。
めに、本発明によれば、硬化マトリクス内に埋設された
補強体により形成される複合材料から製造される内燃機
関等のための連結桿であって、その長手方向の延長線に
沿って、中央の胴部を備え、該胴部は、その両端でそれ
ぞれ大端部と小端部とにより延長されている連結桿にお
いて、前記連結桿は、全体として、前記複合材料から形
成された単一の要素として製作されており、前記複合材
料の補強体は、交差した直線状の充填糸からなる、重ね
合わされた糸層から構成され、前記連結桿の前記延長線
に平行に延びる充填糸は、該連結桿の前記延長線以外の
各方向に延在する充填糸の少なくとも2倍の体積百分率
をなしており、前記重ね合わされた糸層は、結束糸によ
り貫通されている。
【0006】上述の構成により、本発明による複合材料
製の連結桿の補強体は最大荷重方向、即ち連結桿の長手
方向において増強された強度を有し、更に、連結桿が複
合材料製の単一の要素もしくは機素として製造されるの
で、製造が単純であると共に、複合材料の上述の諸特性
を最大限に活用することができる。
製の連結桿の補強体は最大荷重方向、即ち連結桿の長手
方向において増強された強度を有し、更に、連結桿が複
合材料製の単一の要素もしくは機素として製造されるの
で、製造が単純であると共に、複合材料の上述の諸特性
を最大限に活用することができる。
【0007】有利な実施態様においては、該連結桿の長
手方向に平行に延在する補強体の充填糸が0°方向の糸
である場合に、該補強体の他の充填糸は45°、90°
及び135°方向に沿って延在する糸とすることができ
る。
手方向に平行に延在する補強体の充填糸が0°方向の糸
である場合に、該補強体の他の充填糸は45°、90°
及び135°方向に沿って延在する糸とすることができ
る。
【0008】特に、補強体は、上記他の3つの45°、
90°及び135°方向に沿って延在する充填糸と実質
的に同量の0°方向の充填糸を含むのが好ましい。
90°及び135°方向に沿って延在する充填糸と実質
的に同量の0°方向の充填糸を含むのが好ましい。
【0009】有利な実施態様においては、上記補強体及
び硬化マトリクスを含め、上記複合材料の全体積に対
し、充填糸の体積百分率が40%と60%との間にあ
り、上記結束糸の体積百分率が1%と10%との間にあ
るようにするのが好ましい。
び硬化マトリクスを含め、上記複合材料の全体積に対
し、充填糸の体積百分率が40%と60%との間にあ
り、上記結束糸の体積百分率が1%と10%との間にあ
るようにするのが好ましい。
【0010】特に、0°方向の充填糸の体積百分率が少
なくとも実質的に27%に等しく、他方、45°、90
°及び135°方向の充填糸の各体積百分率は少なくと
も実質的に9%に等しくすることができる。
なくとも実質的に27%に等しく、他方、45°、90
°及び135°方向の充填糸の各体積百分率は少なくと
も実質的に9%に等しくすることができる。
【0011】更に、上記結束糸の体積百分率が少なくと
も実質的に3%に等しくするのが有利である。
も実質的に3%に等しくするのが有利である。
【0012】有利な実施態様においては、各一連の糸層
毎に、充填糸を、0°方向の糸、45°方向の糸、0°
方向の糸、90°方向の糸、0°方向の糸、135°方
向の糸の順序で配設するのが好ましい。
毎に、充填糸を、0°方向の糸、45°方向の糸、0°
方向の糸、90°方向の糸、0°方向の糸、135°方
向の糸の順序で配設するのが好ましい。
【0013】本発明の他の様相によれば、上記連結桿の
上記大端部の領域に、該大端部の厚さを増加するために
追加の90°方向の充填糸を設けることができる。
上記大端部の領域に、該大端部の厚さを増加するために
追加の90°方向の充填糸を設けることができる。
【0014】有利な実施態様においては、上記追加の9
0°方向の充填糸を、上記各一連の糸層に組み入れるこ
とができる。
0°方向の充填糸を、上記各一連の糸層に組み入れるこ
とができる。
【0015】本発明の更に他の様相によれば、0°方向
の充填糸を、上記連結桿の上記小端部を迂回し、上記一
連の糸層間に組み入れると共に(又は)上記連結桿の小
端部を迂回する糸を上記連結桿の小端部の縁に沿い縫い
込むことにより配設することができる。
の充填糸を、上記連結桿の上記小端部を迂回し、上記一
連の糸層間に組み入れると共に(又は)上記連結桿の小
端部を迂回する糸を上記連結桿の小端部の縁に沿い縫い
込むことにより配設することができる。
【0016】本発明はまた、上に述べた複合材料製の連
結桿を製造する方法に関し、本発明によれば、 a) 複合材料のシート(P)のために、交差した直線
状の充填糸からなる重ね合わされた糸層と、該重ね合わ
された糸層を貫通する結束糸とから構成され、第1の方
向に平行に延びる充填糸は、他の各方向に延びる充填糸
の少なくとも2倍の体積百分率をなしている、前記重ね
合わされた糸層は、結束糸により貫通されている、補強
体を形成するステップと、 b) 前記シート(P)のマトリクスを形成するために
前記補強体に合成材料を含浸するステップと、 c) 前記合成材料を硬化して前記シート(P)を形成
するステップと、 d) 前記シート(P)を切断して、前記第1の方向が
長手方向の延長線(X−X)に対応する連結桿(A)の
プレフォームを形成するステップと、 e) 形成された前記連結桿(A)の各プレフォームを
最終状態に加工するステップと、 を含む連結桿の製造方法が提案される。
結桿を製造する方法に関し、本発明によれば、 a) 複合材料のシート(P)のために、交差した直線
状の充填糸からなる重ね合わされた糸層と、該重ね合わ
された糸層を貫通する結束糸とから構成され、第1の方
向に平行に延びる充填糸は、他の各方向に延びる充填糸
の少なくとも2倍の体積百分率をなしている、前記重ね
合わされた糸層は、結束糸により貫通されている、補強
体を形成するステップと、 b) 前記シート(P)のマトリクスを形成するために
前記補強体に合成材料を含浸するステップと、 c) 前記合成材料を硬化して前記シート(P)を形成
するステップと、 d) 前記シート(P)を切断して、前記第1の方向が
長手方向の延長線(X−X)に対応する連結桿(A)の
プレフォームを形成するステップと、 e) 形成された前記連結桿(A)の各プレフォームを
最終状態に加工するステップと、 を含む連結桿の製造方法が提案される。
【0017】特に、上記第1の方向に沿って延びる補強
体の充填糸が0°方向の糸である場合に、上記補強体の
他の充填糸は45°、90°及び135°方向に沿って
延在させることができる。
体の充填糸が0°方向の糸である場合に、上記補強体の
他の充填糸は45°、90°及び135°方向に沿って
延在させることができる。
【0018】好適な実施態様においては、上記ステップ
a)において、上記他の3つの45°、90°及び13
5°方向に沿って延在する充填糸と実質的に同量の0°
方向の充填糸を布設することができる。
a)において、上記他の3つの45°、90°及び13
5°方向に沿って延在する充填糸と実質的に同量の0°
方向の充填糸を布設することができる。
【0019】有利な実施態様においては、各一連の糸層
毎に、0°方向の糸、45°方向の糸、0°方向の糸、
90°方向の糸、0°方向の糸、135°方向の糸の順
序に従い上記充填糸を布設することができる。
毎に、0°方向の糸、45°方向の糸、0°方向の糸、
90°方向の糸、0°方向の糸、135°方向の糸の順
序に従い上記充填糸を布設することができる。
【0020】本発明の別の様相によれば、上記ステップ
a)において、上記連結桿の大端部に対応する領域に追
加の90°方向の充填糸を布設することができる。
a)において、上記連結桿の大端部に対応する領域に追
加の90°方向の充填糸を布設することができる。
【0021】好適な実施態様においては、上記追加の9
0°方向の充填糸を、上記各一連の糸層の形成時に布設
することができる。
0°方向の充填糸を、上記各一連の糸層の形成時に布設
することができる。
【0022】本発明の別の様相によれば、上記一連の糸
層間に、上記連結桿の小端部用に設けられた箇所を迂回
して上記一連の糸層間に0°方向の充填糸を布設するこ
とができる。
層間に、上記連結桿の小端部用に設けられた箇所を迂回
して上記一連の糸層間に0°方向の充填糸を布設するこ
とができる。
【0023】特に、上記ステップd)を、上記ステップ
b)及びc)前に実施し、以て、上記ステップd)後
に、上記連結桿の小端部(D)を迂回して上記補強体に
上記小端部の縁に沿って糸を縫い込むことが可能であ
る。
b)及びc)前に実施し、以て、上記ステップd)後
に、上記連結桿の小端部(D)を迂回して上記補強体に
上記小端部の縁に沿って糸を縫い込むことが可能であ
る。
【0024】
【実施例】以下、本発明の充分な理解を得るために、本
発明を実施し得る態様に関し添付図面を参照して説明す
る。尚、添付図面中、同じ参照符号は類似の要素を指す
ものとする。
発明を実施し得る態様に関し添付図面を参照して説明す
る。尚、添付図面中、同じ参照符号は類似の要素を指す
ものとする。
【0025】図1及び図2は、本発明に従い、複合材料
から製造された連結棒もしくは連結桿A、特に内燃機関
用の連結桿を示す。既に述べたように、複合材料は、硬
化合成材料のマトリクス内に埋設された補強糸(特に炭
素、ガラス又はホウ素糸)により形成されるものであ
る。尚、図解上の理由から、補強糸の網状組織を図1及
び図2に簡略的に示してあるが、この網状組織は、補強
糸をマトリクス内に埋設した場合に明瞭に見えるもので
ないことに留意されたい。
から製造された連結棒もしくは連結桿A、特に内燃機関
用の連結桿を示す。既に述べたように、複合材料は、硬
化合成材料のマトリクス内に埋設された補強糸(特に炭
素、ガラス又はホウ素糸)により形成されるものであ
る。尚、図解上の理由から、補強糸の網状組織を図1及
び図2に簡略的に示してあるが、この網状組織は、補強
糸をマトリクス内に埋設した場合に明瞭に見えるもので
ないことに留意されたい。
【0026】通常、連結桿Aは、その縦軸線(延長線)
X−Xに沿い、中央本体部分(胴部)Bと、その両端で
延長した大端部C及び小端部Dとを含み、該大端部及び
小端部はそれぞれ、当該連結桿をクランク軸及びピスト
ンに連結するための孔E1、E2を備えている。取り付
けのためには、連結桿の大端部Cを開放することができ
なければならないので、この大端部Cは、ボルト(図示
せず)によって締着される2つの要素C1、C2を備え
ており、該要素C1、C2はこの目的で、内ねじG、H
を有している。既に述べたように、この種の連結桿は、
主たる荷重方向(長手方向の延長線X−X)を有する要
素であり、小端部及び大端部の孔を中心とする変形を阻
止するのに充分に大きい剛度を有しなければならない。
X−Xに沿い、中央本体部分(胴部)Bと、その両端で
延長した大端部C及び小端部Dとを含み、該大端部及び
小端部はそれぞれ、当該連結桿をクランク軸及びピスト
ンに連結するための孔E1、E2を備えている。取り付
けのためには、連結桿の大端部Cを開放することができ
なければならないので、この大端部Cは、ボルト(図示
せず)によって締着される2つの要素C1、C2を備え
ており、該要素C1、C2はこの目的で、内ねじG、H
を有している。既に述べたように、この種の連結桿は、
主たる荷重方向(長手方向の延長線X−X)を有する要
素であり、小端部及び大端部の孔を中心とする変形を阻
止するのに充分に大きい剛度を有しなければならない。
【0027】本発明によれば、連結桿Aは全体として、
複合材料から造られた単一の要素もしくは機素として製
作されるものであり、複合材料の補強体1は、交差する
直線状の充填糸と、連結桿Aの縦軸線X−Xに平行に延
在する充填糸であって、連結桿の縦軸線X−X以外の各
方向に延在する充填糸の少なくとも2倍の体積百分率の
充填糸との重ね合わされた糸層と、図6には示していな
い針を用いて開ループ8(図6参照)を有する縫い目を
形成するように上記重ね合わされた糸層を貫通する結束
糸Fとを含む。尚、これら一連の糸層Nの製造に関して
は図5の(A)〜(F)を参照して追って詳述する。こ
こで「一連の糸層」とは、後述するように、繰り返し連
続して配設された糸からなる糸層を意味する。
複合材料から造られた単一の要素もしくは機素として製
作されるものであり、複合材料の補強体1は、交差する
直線状の充填糸と、連結桿Aの縦軸線X−Xに平行に延
在する充填糸であって、連結桿の縦軸線X−X以外の各
方向に延在する充填糸の少なくとも2倍の体積百分率の
充填糸との重ね合わされた糸層と、図6には示していな
い針を用いて開ループ8(図6参照)を有する縫い目を
形成するように上記重ね合わされた糸層を貫通する結束
糸Fとを含む。尚、これら一連の糸層Nの製造に関して
は図5の(A)〜(F)を参照して追って詳述する。こ
こで「一連の糸層」とは、後述するように、繰り返し連
続して配設された糸からなる糸層を意味する。
【0028】補強体及び硬化マトリクスを含む複合材料
の全体積に対し充填糸の体積百分率は40%と60%と
の間にあり、結束糸の体積百分率は1%と10%との間
にある。例えば、連結桿の長手方向に平行に延在する強
化充填糸が0°方向の糸であり、他の強化充填糸が45
°、90°及び135°の方向に延在するものとする
と、強化糸は、上記他の3つの方向、即ち、45°、9
0°及び135°の方向に延在する充填糸と同量の0°
方向の充填糸を含むことができる。
の全体積に対し充填糸の体積百分率は40%と60%と
の間にあり、結束糸の体積百分率は1%と10%との間
にある。例えば、連結桿の長手方向に平行に延在する強
化充填糸が0°方向の糸であり、他の強化充填糸が45
°、90°及び135°の方向に延在するものとする
と、強化糸は、上記他の3つの方向、即ち、45°、9
0°及び135°の方向に延在する充填糸と同量の0°
方向の充填糸を含むことができる。
【0029】例えば、0°方向の充填糸の体積百分率が
少なくとも実質的に27%に等しく、他方、45°、9
0°及び135°方向の充填糸の各体積百分率が少なく
とも9%に実質的に等しくすることができる。その場
合、結束糸の体積百分率は実質的に少なくとも3%に等
しくすることができる。
少なくとも実質的に27%に等しく、他方、45°、9
0°及び135°方向の充填糸の各体積百分率が少なく
とも9%に実質的に等しくすることができる。その場
合、結束糸の体積百分率は実質的に少なくとも3%に等
しくすることができる。
【0030】本発明による複合材料製の連結桿Aを製造
するためには、一般に、次のような手順が実行される。 a) 複合材料のシートに対し補強体を製作する。この
補強体は、交差する直線状の充填糸からなる重ね合わさ
れ糸層と、該重ね合わされた糸層を貫通する結束糸とを
含み、第1の方向に平行に延在する充填糸は、他の各方
向に延在する充填糸の体積百分率の少なくとも2倍の体
積百分率を有する。 b) 上記シートのマトリクスを形成する目的で上記補
強体に合成樹脂を含浸する。 c) 上記合成樹脂を硬化して上記シートを形成する。 d) 上記シートを切断して連結桿りプレフォームを得
る。その場合、上記第1の方向は、該プレフォームの長
手方向に対応する。 e) このようにして得られた各プレフォームを機械加
工もしくは研削して最終状態にする。
するためには、一般に、次のような手順が実行される。 a) 複合材料のシートに対し補強体を製作する。この
補強体は、交差する直線状の充填糸からなる重ね合わさ
れ糸層と、該重ね合わされた糸層を貫通する結束糸とを
含み、第1の方向に平行に延在する充填糸は、他の各方
向に延在する充填糸の体積百分率の少なくとも2倍の体
積百分率を有する。 b) 上記シートのマトリクスを形成する目的で上記補
強体に合成樹脂を含浸する。 c) 上記合成樹脂を硬化して上記シートを形成する。 d) 上記シートを切断して連結桿りプレフォームを得
る。その場合、上記第1の方向は、該プレフォームの長
手方向に対応する。 e) このようにして得られた各プレフォームを機械加
工もしくは研削して最終状態にする。
【0031】図3及び図4は、本発明による連結桿Aが
切り出される上述のようなシートPを示す。特に図3か
ら明らかなように、連結桿の形状及び単純な幾何学的形
状のシートの形成により、スクラップ量を最小限度にし
て多数の連結桿を簡単に製造することが可能となる。
切り出される上述のようなシートPを示す。特に図3か
ら明らかなように、連結桿の形状及び単純な幾何学的形
状のシートの形成により、スクラップ量を最小限度にし
て多数の連結桿を簡単に製造することが可能となる。
【0032】図5の(A)〜(F)は、本発明による一
連の糸層Nの形成における種々の糸層を示す図である。
この実施例においては、各一連の糸層毎に、充填糸は次
のような順序で布設される。先ず、0°方向糸の4(図
5の(A))、次いで45°方向の糸4(45)(図5の
(B))、次に0°方向の糸4(図5の(C))、次に90
°方向の糸5(図5の(D))、次に0°方向の糸4(図
5の(E))、そして最後に135°方向の糸5(13
5)(図5の(F))を布設する。上述の一連の糸層が、
説明を明瞭にする意図から、布設される最初の一連の糸
層であると仮定すると、上記充填糸は支持体6上に布設
される。しかし、これら糸は任意周知の仕方で布設する
ことができ、特に、本出願人のフランス国特許願第94
04581号及び第94 04582号各明細書に記
載されている仕方で布設するのが有利である。
連の糸層Nの形成における種々の糸層を示す図である。
この実施例においては、各一連の糸層毎に、充填糸は次
のような順序で布設される。先ず、0°方向糸の4(図
5の(A))、次いで45°方向の糸4(45)(図5の
(B))、次に0°方向の糸4(図5の(C))、次に90
°方向の糸5(図5の(D))、次に0°方向の糸4(図
5の(E))、そして最後に135°方向の糸5(13
5)(図5の(F))を布設する。上述の一連の糸層が、
説明を明瞭にする意図から、布設される最初の一連の糸
層であると仮定すると、上記充填糸は支持体6上に布設
される。しかし、これら糸は任意周知の仕方で布設する
ことができ、特に、本出願人のフランス国特許願第94
04581号及び第94 04582号各明細書に記
載されている仕方で布設するのが有利である。
【0033】ここで、一連の糸層の厚さ、即ち、上述の
ように定義した各種方向に挿入した充填糸により構成さ
れる糸層の厚さは、糸の布設間隔及び糸の断面積に依存
する。実際例として、この厚さは約1mmとすることが
でき、そして上記のような一連の糸層は実現したい要素
の厚さに依存し、所要の回数だけ重ね合わせることがで
きよう。
ように定義した各種方向に挿入した充填糸により構成さ
れる糸層の厚さは、糸の布設間隔及び糸の断面積に依存
する。実際例として、この厚さは約1mmとすることが
でき、そして上記のような一連の糸層は実現したい要素
の厚さに依存し、所要の回数だけ重ね合わせることがで
きよう。
【0034】更にまた、連結桿の大端部に対応する領域
L1(図3参照)において連結桿の厚さを増加するため
に、各一連の糸層に補充して、上記領域及び遷移領域L
2に付加的な90°方向の充填糸5Aを布設することが
できる。これにより、切断ステップにおいて、可変の厚
さを有する連結桿要素を直接得ることが可能となり、所
望の厚さを実現するために要素の面を研削する必要性は
回避される。
L1(図3参照)において連結桿の厚さを増加するため
に、各一連の糸層に補充して、上記領域及び遷移領域L
2に付加的な90°方向の充填糸5Aを布設することが
できる。これにより、切断ステップにおいて、可変の厚
さを有する連結桿要素を直接得ることが可能となり、所
望の厚さを実現するために要素の面を研削する必要性は
回避される。
【0035】更に、2つの相続く一連の糸層間に、連結
桿の小端部用に設けられた箇所を迂回し0°方向の充填
糸4Aを布設することが可能である(図3参照)。
桿の小端部用に設けられた箇所を迂回し0°方向の充填
糸4Aを布設することが可能である(図3参照)。
【0036】これは、縫い込み作業(結束糸の布設)過
程中に、支持体を取り払い、糸案内ピンにより実施する
ことができる。
程中に、支持体を取り払い、糸案内ピンにより実施する
ことができる。
【0037】また、シートを基本的要素に切断後でしか
も該要素にマトリクスを含浸する前に、連結桿の小端部
Dを迂回し、該小端部の縁に沿って補強体に糸Iを縫い
込むことにより連結桿の小端部を強化することも可能で
ある(図1及び図2参照)。
も該要素にマトリクスを含浸する前に、連結桿の小端部
Dを迂回し、該小端部の縁に沿って補強体に糸Iを縫い
込むことにより連結桿の小端部を強化することも可能で
ある(図1及び図2参照)。
【0038】上述の方法を実施するために、特に、既述
のフランス国特許願明細書に記述されているような構成
のプログラム可能な機械を使用することが可能である。
のフランス国特許願明細書に記述されているような構成
のプログラム可能な機械を使用することが可能である。
【0039】単純な直線状の軌跡を有する糸からなる糸
層に対しては、機械のオペレータは、主プログラムによ
り、これ等の方向のコールアップ(callup)を使用す
る。
層に対しては、機械のオペレータは、主プログラムによ
り、これ等の方向のコールアップ(callup)を使用す
る。
【0040】第1のプログラムでは、工具に従い単純な
糸層充填に必要なデータを作成する。オペレータはこの
プログラムに、工具データ、即ち、周辺ピンの長さ、
幅、間隔を入力する。
糸層充填に必要なデータを作成する。オペレータはこの
プログラムに、工具データ、即ち、周辺ピンの長さ、
幅、間隔を入力する。
【0041】このプログラムは1枚のプロッピーディス
ク上に、 0°方向に対する4つのファイル 90°方向に対する4つのファイル 45°方向に対する2つのファイル 135°方向に対する2つのファイル を作成する。
ク上に、 0°方向に対する4つのファイル 90°方向に対する4つのファイル 45°方向に対する2つのファイル 135°方向に対する2つのファイル を作成する。
【0042】実際、0°、90°方向の糸層は、工具の
4つの隅部の内の1つから出発して形成することがで
き、他方、45°、135°方向の糸層の形成は2つの
対向する隅部からだけしか始めることができない。
4つの隅部の内の1つから出発して形成することがで
き、他方、45°、135°方向の糸層の形成は2つの
対向する隅部からだけしか始めることができない。
【0043】特定の要素に対しては、オペレータは、出
発点及び終点の連接を満足する挿入すべき各種糸層を相
次いで呼び込むプログラムを作成する。
発点及び終点の連接を満足する挿入すべき各種糸層を相
次いで呼び込むプログラムを作成する。
【0044】更に、1つの特定のプログラムで、上に述
べた方向以外の方向における糸層の布設に対応するファ
イルを作成する。
べた方向以外の方向における糸層の布設に対応するファ
イルを作成する。
【0045】特定値の軌跡は、一般に、ティーチング・
プロセスによってオペレータが充分にプログラムするこ
とができるように単純である。これらプログラムは主プ
ログラムにより起動される。
プロセスによってオペレータが充分にプログラムするこ
とができるように単純である。これらプログラムは主プ
ログラムにより起動される。
【0046】縫い込み機能は、縫い込みプログラムによ
って実行される。各縫い目の縫い込み実行中に、使用し
た糸の長さを測定し、縫い込みプログラムに書き込まれ
ている所要長さと比較する。
って実行される。各縫い目の縫い込み実行中に、使用し
た糸の長さを測定し、縫い込みプログラムに書き込まれ
ている所要長さと比較する。
【0047】シートを製造するためには、機械に所望の
充填もしくは埋め込みフレームを配設した後に、オペレ
ータは、使用されるフレームに対応するフロッピーディ
スクを機械のフロッピーディスク読取り器に挿入して、
このシートを定義する主プログラムを起動する。
充填もしくは埋め込みフレームを配設した後に、オペレ
ータは、使用されるフレームに対応するフロッピーディ
スクを機械のフロッピーディスク読取り器に挿入して、
このシートを定義する主プログラムを起動する。
【0048】オペレータは糸を布設工具に挿入し、それ
らの端を、接着テープを具備するフレームに接合する。
らの端を、接着テープを具備するフレームに接合する。
【0049】充填は自動的に遂行されるが、下記のよう
なオペレータの介入を必要とする。即ち、真直ぐな周辺
ピンを備えたフレームを使用する場合に、6つの糸層
(一連の糸層)のパターンの実行後にのみ、糸を上記ピ
ンに装着する。また、機械側で、糸の不在(空のボビ
ン)を検出した場合にも、糸を装着することが必要とな
る。
なオペレータの介入を必要とする。即ち、真直ぐな周辺
ピンを備えたフレームを使用する場合に、6つの糸層
(一連の糸層)のパターンの実行後にのみ、糸を上記ピ
ンに装着する。また、機械側で、糸の不在(空のボビ
ン)を検出した場合にも、糸を装着することが必要とな
る。
【0050】充填の終了時に、オペレータはまた、糸の
端をフレームに接着材で接合する必要がある。
端をフレームに接着材で接合する必要がある。
【0051】縫い込みは、縫い込み工具と対向する面
に、針の端が貫通することができる軟質材料を配置した
後に行われる。この縫い込みは、最初に、1つの面に対
して行い、次いで、シートをひっくり返して第2の面に
を行うことができる。このような縫い込みは、要素の強
度にとって最も肝要な箇所、特に、連結桿の大端部を胴
部に接続するボルト孔の両側で局部的に行うことができ
る。
に、針の端が貫通することができる軟質材料を配置した
後に行われる。この縫い込みは、最初に、1つの面に対
して行い、次いで、シートをひっくり返して第2の面に
を行うことができる。このような縫い込みは、要素の強
度にとって最も肝要な箇所、特に、連結桿の大端部を胴
部に接続するボルト孔の両側で局部的に行うことができ
る。
【0052】各要素は、含浸前にシートからカットアウ
トすることができる。これは、側面(縁部)に沿い縫い
込みで小端部を迂回するように糸Iを配設するためには
本質的なことである。このカットアウト・プロセスは、
鋸挽きによるか或いは水噴射(ウオータ・ジェット)機
械を用いて行うことができる。
トすることができる。これは、側面(縁部)に沿い縫い
込みで小端部を迂回するように糸Iを配設するためには
本質的なことである。このカットアウト・プロセスは、
鋸挽きによるか或いは水噴射(ウオータ・ジェット)機
械を用いて行うことができる。
【0053】これらの構成要素は下記のサイクルに従っ
て含浸される。要素を型内に入れ、型を排気し、樹脂を
注入し、温度を上昇して、樹脂が硬化するまで圧力を保
持し、プレフォームを型から取り出し、型の外部で、炉
内で後硬化(postcuring)する。
て含浸される。要素を型内に入れ、型を排気し、樹脂を
注入し、温度を上昇して、樹脂が硬化するまで圧力を保
持し、プレフォームを型から取り出し、型の外部で、炉
内で後硬化(postcuring)する。
【0054】機械加工は、任意の機械的要素の機械加工
と同じである。一般には機械加工は、ダイヤモンド研磨
ホイールを用いて行われる。要素を充填中に生ずる厚さ
変動を有するシートから製造し、型内で所望の寸法で含
浸を行う場合には、機械加工は、大端部の2つの部分へ
の分離と、穿孔と固定ボルト用の内ねじの切削に減少す
ることができる。
と同じである。一般には機械加工は、ダイヤモンド研磨
ホイールを用いて行われる。要素を充填中に生ずる厚さ
変動を有するシートから製造し、型内で所望の寸法で含
浸を行う場合には、機械加工は、大端部の2つの部分へ
の分離と、穿孔と固定ボルト用の内ねじの切削に減少す
ることができる。
【図1】 本発明により製造された連結桿の正面図であ
る。
る。
【図2】 図1に示した連結桿の側面図である。
【図3】 本発明による連結桿を切り出す前の基となる
シート材を上から見た図である。
シート材を上から見た図である。
【図4】 図3のIV−IV線における断面図である。
【図5】 (A)〜(F)は、本発明による一連の糸層
の形成における種々の糸層を図解する図である。
の形成における種々の糸層を図解する図である。
【図6】 重ね合わされた糸層の縫い合わせを示す図で
ある。
ある。
1…複合材料の補強体、4、4A、5、5A…補強体を
構成する充填糸、A…連結桿、B…中央本体部分(胴
部)、C…大端部、D…小端部、F…結束糸、I…縫い
合わせ糸、N…糸層、P…シート。
構成する充填糸、A…連結桿、B…中央本体部分(胴
部)、C…大端部、D…小端部、F…結束糸、I…縫い
合わせ糸、N…糸層、P…シート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29L 31:06 (72)発明者 ジョルジュ・カウザック フランス国、33110 ル・ブスカ、アブニ ュー・オソン 14
Claims (20)
- 【請求項1】 硬化マトリクス内に埋設された補強体に
より形成される複合材料から製造される内燃機関等のた
めの連結桿であって、該連結桿(A)は、その長手方向
の延長線(X−X)に沿って、中央の胴部(B)を備
え、該胴部は、その両端でそれぞれ大端部(C)と小端
部(D)とにより延長されている連結桿において、 前記連結桿(A)は、全体として、前記複合材料から形
成された単一の要素として製作されており、前記複合材
料の補強体は、交差した直線状の充填糸からなる、重ね
合わされた糸層から構成され、前記連結桿(A)の前記
延長線(X−X)に平行に延びる充填糸は、該連結桿
(A)の前記延長線以外の各方向に延在する充填糸の少
なくとも2倍の体積百分率をなしており、前記重ね合わ
された糸層は、結束糸により貫通されている複合材料製
の連結桿。 - 【請求項2】 前記連結桿(A)の長手方向の延長線
(X−X)に平行に延在する補強体の充填糸が0°方向
の糸である場合に、前記補強体の他の充填糸は45°、
90°及び135°方向に沿って延在する請求項1に記
載の連結桿。 - 【請求項3】 前記補強体は、前記他の3つの45°、
90°及び135°方向に沿って延在する充填糸(4
(45)、5、5(135))と実質的に同量の0°方
向の充填糸(4)を含む請求項2に記載の連結桿。 - 【請求項4】 前記補強体及び前記硬化マトリクスを含
め、前記複合材料の全体積に対し、充填糸の体積百分率
が40%と60%との間にあり、前記結束糸の体積百分
率が1%と10%との間にある請求項3に記載の連結
桿。 - 【請求項5】 0°方向の充填糸の体積百分率が少なく
とも実質的に27%に等しく、一方45°、90°及び
135°方向の充填糸の各体積百分率は少なくとも実質
的に9%に等しい請求項4に記載の連結桿。 - 【請求項6】 前記結束糸の体積百分率が少なくとも実
質的に3%に等しい請求項5に記載の連結桿。 - 【請求項7】 各一連の糸層(N)毎に、前記充填糸
は、0°方向の糸(4)、45°方向の糸(4(4
5))、0°方向の糸(4)、90°方向の糸(5)、
0°方向の糸(4)、135°方向の糸(5(13
5))の順序で配設されている請求項2に記載の連結
桿。 - 【請求項8】 前記連結桿の前記大端部(C)の領域
に、該大端部の厚さを増加するために、追加の90°方
向の充填糸(5A)を設けた請求項2に記載の連結桿。 - 【請求項9】 前記追加の90°方向の充填糸(5A)
を、前記各一連の糸層(N)に組み入れた請求項8に記
載の連結桿。 - 【請求項10】 0°方向の充填糸(4A)を、前記連
結桿の前記小端部(D)を迂回し、前記一連の糸層
(N)間に組み入れ請求項2に記載の連結桿。 - 【請求項11】 前記連結桿の小端部を迂回する糸
(I)が前記連結桿の小端部(D)の縁に沿い縫い込ま
れている請求項2に記載の連結桿。 - 【請求項12】 請求項1に記載の連結桿を製造する方
法であって、 a) 複合材料のシート(P)のために、交差した直線
状の充填糸からなる重ね合わされた糸層と、該重ね合わ
された糸層を貫通する結束糸とから構成され、第1の方
向に平行に延びる充填糸は、他の各方向に延びる充填糸
の少なくとも2倍の体積百分率をなしている、前記重ね
合わされた糸層は、結束糸により貫通されている、補強
体を形成するステップと、 b) 前記シート(P)のマトリクスを形成するために
前記補強体に合成材料を含浸するステップと、 c) 前記合成材料を硬化して前記シート(P)を形成
するステップと、 d) 前記シート(P)を切断して、前記第1の方向が
長手方向の延長線(X−X)に対応する連結桿(A)の
プレフォームを形成するステップと、 e) 形成された前記連結桿(A)の各プレフォームを
最終状態に加工するステップと、 を含む連結桿の製造方法。 - 【請求項13】 前記第1の方向に沿って延びる前記補
強体の前記充填糸が0°方向の糸である場合に、前記補
強体の他の充填糸は45°、90°及び135°方向に
沿って延在する請求項12に記載の製造方法。 - 【請求項14】 前記ステップa)において、前記他の
方向である3つの45°、90°及び135°方向に沿
って延在する充填糸(4(45)、5、5(135))
と実質的に同量の0°方向の充填糸(4)を布設する請
求項13に記載の製造方法。 - 【請求項15】 各一連の糸層(N)毎に、0°方向糸
(4)、45°方向の糸(4(45))、0°方向の糸
(4)、90°方向の糸(5)、0°方向の糸(4)、
135°方向の糸(5(135))の順序に従い前記充
填糸を布設する請求項13に記載の製造方法。 - 【請求項16】 前記ステップa)において、前記連結
桿の大端部(C)に対応する領域に追加の90°方向の
充填糸(5A)を布設する請求項13に記載の製造方
法。 - 【請求項17】 前記追加の90°方向の充填糸を、前
記各一連の糸層(N)の形成時に布設する請求項16に
記載の製造方法。 - 【請求項18】 前記一連の糸層(N)間に、前記連結
桿の小端部(D)用に設けられた箇所を迂回して前記一
連の糸層(N)間に0°方向の充填糸を布設する請求項
13に記載の製造方法。 - 【請求項19】 前記ステップd)を、前記ステップ
b)及びc)の前に実施する請求項12に記載の製造方
法。 - 【請求項20】 前記ステップd)後に、前記連結桿の
小端部(D)を迂回して前記補強体に前記小端部の縁に
沿って糸(I)を縫い込む請求項19に記載の製造方
法。
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