非直線状の脚を伴うパイ形プリフォームおよびその製造方法
【課題】強化コンポジット材料のための織りプリフォーム（２００）であり、平らに織り所定の形にするものの提供。
【解決手段】プリフォームは、三次元の織り構造をもち、横糸繊維（２１４）の織りによって、各層内の繊維をインターロックするだけでなく、縦糸繊維（２１６）の層について層と層とをインターロックするようにしている。ベース（２００）から１または２以上の脚（２２５，２３５）が伸び、それらベース（２００）および脚（２２５，２３５）は、それぞれ少なくとも２層の縦糸繊維（２１６）を含む。脚は、縦糸方向におよび／または横糸方向に正弦波を描くように動き、それらは互いに平行か斜めになっている。ベースおよび／または脚の外側の端部は、縦糸繊維の層が段のあるパターンで終わるテーパをもたせることが好ましい。
【解決手段】プリフォームは、三次元の織り構造をもち、横糸繊維（２１４）の織りによって、各層内の繊維をインターロックするだけでなく、縦糸繊維（２１６）の層について層と層とをインターロックするようにしている。ベース（２００）から１または２以上の脚（２２５，２３５）が伸び、それらベース（２００）および脚（２２５，２３５）は、それぞれ少なくとも２層の縦糸繊維（２１６）を含む。脚は、縦糸方向におよび／または横糸方向に正弦波を描くように動き、それらは互いに平行か斜めになっている。ベースおよび／または脚の外側の端部は、縦糸繊維の層が段のあるパターンで終わるテーパをもたせることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、織りプリフォームに関し、特には、強化コンポジット材料に用いる織りプリフォームに関し、平坦に織り、最終形状に折ることができる技術に関する。
【引用による組み入れ】
【０００２】
ここで引用するすべての特許、特許出願、文書、文献、製造者の使用説明書、解説、製品仕様書、およびここで述べる製品についての製品説明書を引用によってここに組み入れ、しかもまた、この発明を実施する上で使用する。
【背景技術】
【０００３】
構造的な構成要素あるいは部品を製造するために、強化コンポジット材料を用いることは、今や一般的である。特に、重さが軽いこと、強固、丈夫、耐熱性、自らを支える能力、および形作る上で適合するという、好ましい特性が求められるところでは広く普及している。そのような構成要素あるいは部品は、たとえば、航空、航空宇宙産業、人工衛星、レクレーション分野（レース艇やレーシングカーなど）、およびその他の分野で用いられる。
【０００４】
そのような構成要素あるいは部品は、典型的に、マトリックス材料の中に埋め込んだ強化素材から構成される。強化の構成部分は、ガラス、炭素、セラミックス、アラミド、ポリエチレン、および／または、物理的、熱的、化学的および／またはその他の好ましい特性、第１には応力に対する大きな耐久性を示すその他の材料から構成される。そのような強化材料、それらは結局は完成品の構成要素になるのであるが、それらを使用するとき、たとえば非常に大きな強度のようなそれら強化素材の望ましい特性が、完成したコンポジット部品に授けられることになる。構成要素である強化材料は、典型的には、織られたり編まれたり、あるいはその他のやり方で強化プリフォームのための好ましい形状および形に形成される。通常、選択理由である強化材料の特性が最大限に活用されるように注意が図られる。また、そのような強化プリフォームについては、マトリックス材料と組み合わせることにより必要な完成品を得、あるいは、完成品の最終生産のために役立つ在庫品を得る。
【０００５】
必要な強化プリフォームを構成した後、そのプリフォームをマトリックス材料中に含浸させるようにする。それにより、強化プリフォームは、マトリックス材料で包まれ、マトリックス材料は強化プリフォームの構成要素の間のすき間部分を埋める。マトリックス材料としては、たとえば、エポキシ、ポリエステル、ビニル−エステル、セラミックス、炭素および／またはその他の材料で、必要とする物理的、熱的、化学的および／または他の特性を示すものなど、いろいろな材料を広く適用することができる。マトリックスとして用いる材料としては、強化プリフォームの材料と同じものでも良いし、異なるものでも良く、また、物理的、化学的、熱的あるいは他の特性が類似したものでも良いし、類似しないものでも良い。しかし、通常、それらは強化プリフォームと同じ材料ではなく、また、物理的、化学的、熱的あるいは他の特性が類似しない。なぜなら、第１にコンポジットを用いる通常の目的は、ただ一つの構成材料だけでは得ることができない組合せ特性を完成品で得ることにあるからである。強化プリフォームおよびマトリックス材料は、そのように組み合わされた後、熱硬化処理あるいは他の公知の方法で同じ作業工程において硬化および安定化され、さらに、目的とする構成部品を製造するための他の作業工程に入る。ここで、そのように硬化した時点において、マトリックス材料の固体化したものが、通常、強化材料（たとえば、強化プリフォーム）に非常に強く付着していることに気付くことが大事である。結局、完成品上の応力が、繊維間の接着剤として機能するそのマトリックス材料を特に通して、補強された強化プリフォームの構成材料に有効に移され保持される。
【０００６】
構成要素あるいは部品にしばしば求められることは、たとえば平板、薄板、長方形あるいは正方形の立体などの幾何学的に単純な形状以外の形状のものを製造することである。これに応えるための一つの方法は、そのような基本的な幾何学形状を組み合わせることにより、求められる複雑な形態にすることである。そのような典型的な組合せの一つは、上で述べたようにして作った強化プリフォームを互いに角度をもって（典型的には、直角）接合することにより作ったものである。そのような角度をもって強化プリフォームを接合し配列する普通の目的は、１または２以上の端壁やたとえば「Ｔ」交差を含む強化プリフォームを形作る狙いとする形を作り出すこと、あるいは、強化プリフォームの組合せで得たものおよびコンポジット構造について、圧力や張力などの外力を受けた場合でもたわみや破損に耐えられるように強化することである。とにかく、関連する動機は、構成する構成要素間の各連結をできるだけ強固にすることである。強化プリフォームの構成要素それ自体に求められる非常に大きな強度が与えられるとき、構造上の「チェーン」における「弱いリンク」となるのが、実際上、連結における弱さである。
【０００７】
交差する構成の一例について、ＵＳＰ第６，１０３，３３７号が示している。その文献に示す内容は、参照によってこの中に含ませる。その文献においては、２つの強化板（補強プレート）をＴ型に結合する有効な方法を示している。
【０００８】
今まで、そのような結合を作るために他のいろいろな方法が提案されている。パネル構成要素と、角度をもって置く強化のための構成要素とを互いに別々に作り硬化することが提案されている。後者の構成要素は、単一のパネル接触面をもつか、あるいは、一端が二股に分かれて分岐した同一平面上の２つのパネル接触面をもっている。そして、２つの構成要素は、熱硬化接着剤あるいは他の接着材料を用いて、強化のための構成要素のパネル接触面を他の構成要素の接触面に接着によって結合する。しかし、硬化したパネルに対しあるいは複合構造の外皮に対し張力がかかると、結合の有効な強度が接着剤のそれではなく、マトリックス材料のそれであることから、受け入れることができないような小さな値の負荷が「はがし（ピ−ル）」力となり、それが強化のための構成要素をパネルとの界面でパネルから分離してしまう。
【０００９】
そのような両構成要素の界面に金属ボルトやリベットを用いることはできない。なぜなら、そのような付加をすれば、複合構造自体の完全な形の少なくとも一部を破壊し弱めてしまうし、重さを増すことになるし、そのような構成要素と周囲の材料との熱膨張係数に違いを生じてしまうからである。
【００１０】
この問題を解決する他の方法では、結合領域の全域に高い強度の繊維を加えるという考え方を基礎にしている。すなわち、２つの構成要素の一方を他方に縫い、縫い糸によってそのような強化繊維が結合に加わるようにしている。ＵＳＰ第４，３３１，４９５号がそのような方法の一つを示し、また、ＵＳＰ第４，２５６，７９０号がそれを分割したものである。これらの特許は、繊維層を接着によって結合した第１および第２の複合パネル間の接合について示している。第１のパネルは、一端で二股に分かれ、従来技術のように同一平面上の２つのパネル接触面をもつ。その第１のパネルと第２のパネルとを結合するため、両パネルを通して未硬化のフレキシブルな複合糸を縫い込んでいる。その後、両パネルおよび縫い込んだ糸は、「共に硬化」、つまり同時に硬化される。また、ＵＳＰ第５，４２９，８５３号が、結合強度を改良する他の方法を示している。
【００１１】
今までも強化のための複合物を構造的に一体化しようとする改良がなされ成功しているが、特にＵＳＰ第６，１０３，３３７号のものでは、接着剤あるいは機械的な結合部材を用いる場合とは異なる方法における問題に取り組みそれを改良するという要求がある。この点から、特殊化した専用の機械によって、三次元（「３Ｄ」）の織り構造を作り出す方法が考えられる。しかし、それにはかなりの費用がかかるし、しかも、織機で単純な構造を作り出すという要求が強く求められるところである。この事実にもかかわらず、繊維強化コンポジットの構成要素に加工することができる３Ｄプリフォームは、魅力的である。なぜなら、それらの構成要素は、今までの二次元の積層コンポジットよりも大きな強度を提供するからである。それらのプリフォームは、面外荷重を支えるコンポジットを必要とする用途に特に有用である。しかし、上に述べた今までのプリフォームでは、大きな面外荷重に耐える上、自動織機で織る上で、およびプリフォームに厚さの異なる部分を得る上で能力的な制限がある。
【００１２】
他の方法として、二次元（「２Ｄ」）の構造に織り、それを所定の３Ｄ形に折り込むことが考えられる。しかし、その方法では、プリフォ−ムを折り込むときに、一般にところどころゆがめてひずみを生じてしまうことになる。ひずみが生じる原因は、織られた繊維の長さがプリフォ−ムを折り込むときの長さと異なるからである。これによって、織られた繊維の長さが短すぎる領域には、くぼみや波状を生じ、また、織られた繊維の長さが長すぎる領域には、曲げを生じる。３Ｄプリフォーム織り構造物の一例、そのものでは、プリフォームを折ったとき領域に波状あるいはループを生じるだろうが、ＵＳＰ第６，８７４，５４３号がその一例を示す。そのすべての内容を参照によってここに組み込む。たとえば、「Ｔ」、「Ｉ」、「Ｈ」あるいは「パイ」断面のような特定の構造による形を伴う繊維プリフォームは、今までの有ひ織機で織ることができる。存続するいくつかの特許（たとえば、ＵＳＰ第６，４４６，６７５号やＵＳＰ第６，７１２，０９９号）がそのような構造を織る方法を示す。しかし、今までのすべての技術は、プリフォームの断面を縦糸および横糸の繊維方向に同様に構成している。すなわち、フランジと直立した脚との間の交差部分が、プリフォームの幅および長さにわたって常に同じ所に位置している。
【発明の概要】
【００１３】
より複雑な形が求められる用途においては、縦糸および／または横糸の繊維方向に異なる断面をもつプリフォームを作り出す方法およびシステムが求められる。ある用途において、それらの複雑な形を作るために、プリフォームのフランジあるいは脚が縦糸および／または横糸の繊維方向に動くようにすることが必要である。
【００１４】
この発明は、多数の脚を伴う繊維プリフォームを織るに際し、それらの脚が必ずしも縦糸および／または横糸の方向に直線にならないように織る方法である。この発明の典型的な実施例は、正弦波の脚、すなわち、直立した複数の脚が縦糸および／または横糸の方向に正弦曲線を描くように動く脚を伴う「パイ」プリフォームである。
【００１５】
正弦波については、たとえば、直立した脚の一つを形作るプリフォームの部分からいくつかの縦糸繊維を選択的に外し（目落ちさせ）、同時に他の直立した脚に縦糸繊維を加えることによって作り出す。たとえば、脚を横糸方向に左側に動かすため、直立した脚の一つのベース部分で縦糸繊維を外し、同時に隣接する直立した脚のベース部分で加える。同様に、脚を右側に動かすために、逆のことを行う。
【００１６】
この発明は、また、他の断面の形、たとえば「Ｔ」形あるいは「Ｔ」の上部に関して正弦曲線を描くように走る「Ｔ」のブレードをもつ「Ｔ」スチフナ、または３あるいはそれより多い脚をもつプリフォームのような他の形を作るためにも用いることができる。
【００１７】
この発明の方法は、可変の厚さあるいは可変の長さ、または互いに平行あるいは斜めになった高さのある脚を伴うプリフォームを織るために用いることができる。プリフォームの脚は、同様幅のクレビスあるいは可変幅のクレビスによって分離することができる。プリフォームは、縦糸繊維に対する今までのパターン、すなわち、プライ対プライ、厚さ方向アングルインターロック、直交その他のパターンを用いて織ることができる。炭素繊維が好ましいが、この発明は、たとえばガラス、セラミック、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの他のタイプの繊維にも実際上適用することができる。
【００１８】
したがって、この発明の一つの目的は、脚が必ずしも縦糸および／または横糸の方向に直線にならないような、１または２以上の直立した脚を伴う３Ｄ織りプリフォームを提供することである。
【００１９】
この発明の別の目的は、２または３以上の直立した脚であり、脚の間に可変の幅のクレビスをもつ３Ｄ織りプリフォームを提供することである。
【００２０】
この発明の他の目的は、現存するプリフォームおよび／または今までの強化コンポジット構造物に代わるもの、および／またはそれらの改良を目指した３Ｄ織りプリフォームを提供することである。
【００２１】
また、この発明の他の目的は、３Ｄプリフォームを構成する繊維に歪みを生じることなく、所定の形に折ることができる一体織りの３Ｄ織りプリフォームを提供することである。
【００２２】
さらに、この発明の別の目的は、パイ形あるいはＴ形の強化コンポジットを形成する上で特に有用な一体織りの３Ｄ織りプリフォームを提供することである。
【００２３】
これらならびに他の目的および利点を得るため、この発明では、樹脂を注入するに先立ち、平坦に織った後で所定の形に折るようにした織り３Ｄプリフォ−ムを提供することにより、繊維に好ましくないひずみを生じることがないようにする。これを達成するため、織りをする間に繊維の長さを調節し、プリフォ−ムをなめらかな折り目をもつ形に折り込むとき、繊維の長さが一様になるようにする。この技術は、パイ形の織りプリフォ−ムに特に適しているが、たとえば「Ｔ」形または３もしくは４以上の直立した脚をもつプリフォームなど、いろいろな形のものに利用することができる。
【００２４】
この発明の一実施例は、三次元の織り構造をもつ機械的あるいは構造上のジョイント用プリフォームであり、横糸繊維の織りによって、各層内の繊維を組み合わせる（インターロックする）だけでなく、縦糸繊維の層について層と層とを組み合わせるようにしている。この中で述べる典型的な実施例は、層と層とのインターロックを含むが、この発明を実施する上で、そのことは必ずしも必要ではない。プリフォームのいくつかの層は、層と層とのインターロックを行わない。その織りプリフォームは、規制された繊維によって面外荷重を伝達し、層間の張力（応力）を最小にする。そのプリフォームは、ベースと、そのベースから広がる１または２以上の脚とを備え、ベースおよびその（それらの）脚は、それぞれ縦糸繊維による少なくとも２つの層を含む。
【００２５】
横糸繊維の織りシーケンスといえば、次のとおりである。横糸繊維は、ベースの一部分を通った後で脚に入り、最後にベースの向かい側の部分を通る。複数の脚は、脚間に位置する縦糸繊維の偶数あるいは奇数の番号のコラムによって、対称的あるいは非対称的に分布したコラムの交差部分で結びつけることができる。プリフォームは、等しいか等しくない脚長さおよび／または高さをもつ。複数の脚は、ベースに対して垂直にすることもできるし、非垂直あるいは斜めにすることもできる。また、複数の脚は、互いに平行にすることができるし、斜めにすることもできるし、間に可変幅のクレビスをもたせることもできる。１または２以上の脚は、縦糸および／または横糸の方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に動くことができる。ベースおよび／または脚の外側の端については、縦糸繊維の層が段のあるパターンで終わるテーパをもたせることが好ましい。
【００２６】
この発明の別の実施例は、強化コンポジット材料に用いるプリフォームの形成方法である。プリフォームは、三次元の織り構造をもち、横糸繊維の織りによって、各層内の繊維を組み合わせる（インターロックする）だけでなく、縦糸繊維の層について層と層とを組み合わせるようにしている。この中で述べる典型的な実施例は、層と層とのインターロックを含むが、この発明を実施する上で、そのことは必ずしも必要ではない。プリフォームのいくつかの層は、層と層とのインターロックを行わない。その織りプリフォームは、規制された繊維によって面外荷重を伝達し、層間の張力（応力）を最小にする。そのプリフォームは、ベースと、そのベースから広がる１または２以上の脚とを備え、ベースおよびその（それらの）脚は、それぞれ縦糸繊維による少なくとも２つの層を含む。横糸繊維の織りシーケンスは、次のとおりである。横糸繊維は、ベースの一部分を通った後で脚に入り、最後にベースの向かい側の部分を通る。複数の脚は、脚間に位置する縦糸繊維の偶数あるいは奇数の番号のコラムによって、対称的あるいは非対称的に分布したコラムの交差部分で結びつけることができる。プリフォームは、等しいか等しくない脚長さおよび／または高さをもつ。複数の脚は、ベースに対して垂直にすることもできるし、非垂直あるいは斜めにすることもできる。また、複数の脚は、互いに平行にすることができるし、斜めにすることもできるし、間に可変幅のクレビスをもたせることもできる。１または２以上の脚は、縦糸および／または横糸の方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に動くことができる。ベースおよび／または脚の外側の端については、縦糸繊維の層が段のあるパターンで終わるテーパをもたせることが好ましい。
【００２７】
この発明、ならびに、それを使用することによって得る作用効果および特定の目的について良く理解するため、詳細な説明を参照されたい。そこには、この発明の好ましい実施形態（これに限定されない）が図面に示されている。
【００２８】
この中で用いる用語「備えている（comprising）」および「備える（comprises）」は、「含んでいる（including）」および「含む（includes）」という意味になるし、あるいは米国特許法におけるそれらの意味にもなる。また、「本質的に有している（consisting essentially of）」および「本質的に有する（consists essentially of）」の用語は、クレームで用いるときには、米国特許法におけるそれらの意味である。この発明の他の考え方（形態）については、以下の説明に記載されているか、その記載から自明である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の典型的な一実施例のパイ形プリフォームの模式的な側面図であり、フルピックおよび繊維構造の形成を示す。
【図２（ａ）】この発明の典型的な一実施例によるプリフォームを示す写真である。
【図２（ｂ）】今までのプリフォームを示す写真である。
【図３】この発明の典型的な一実施例のパイ形プリフォームの模式的な側面図であり、その中の繊維構造を示す。
【図４】この発明の典型的な一実施例のパイ形プリフォームの模式的な断面図であり、プリフォームは直立状態の脚を伴う。
【図５】この発明の典型的な一実施例のパイ形プリフォームの模式的な側面図であり、プリフォームの織りパターンあるいは繊維構造を示す。
【図６（ａ）】この発明の典型的な一実施例によるパイ形プリフォームの模式的な断面図であり、平らに織った状態を示す。
【図６（ｂ）】この発明の典型的な一実施例によるパイ形プリフォームの模式的な断面図であり、脚を折り上げた状態を示す。
【図６（ｃ）】この発明の典型的な一実施例による織りプリフォームの模式的な上面図であり、プリフォームは直立状態の正弦波の脚を伴う。
【図７（ａ）】この発明の典型的な一実施例による正弦波の脚を伴うパイ形プリフォームを示す図であり、トリミング前の状態を示す。
【図７（ｂ）】この発明の典型的な一実施例による正弦波の脚を伴うパイ形プリフォームを示す図であり、トリミング前の状態を示す。
【図７（ｃ）】この発明の典型的な一実施例による正弦波の脚を伴うパイ形プリフォームを示す図であり、トリミング後の状態を示す。
【図７（ｄ）】この発明の典型的な一実施例による正弦波の脚を伴うパイ形プリフォームを示す図であり、トリミング後の状態を示す。
【図８】この発明の典型的な一実施例のコンポジットＩビームの模式的な断面図であり、ビームは二つのパイ形プリフォームを用いて形成している。
【図９】この発明の典型的な一実施例による織りパイ形プリフォームの模式的な上面図であり、プリフォームはジグザグ形の脚を伴う。
【図１０】この発明の典型的な一実施例による織りパイ形プリフォームの模式的な上面図であり、プリフォームは斜めの脚を伴う。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１、２ａ、３および４は、三次元のプリフォーム１００の好ましい実施例を示す。プリフォーム１００は、面に垂直に伸びる多数の縦糸繊維１１６によるパターンの中に１または２以上の横糸繊維を織ることによって形作る。図１および３には、パイ形のプリフォーム１００を形作るための完全なパターンを示し、そこには、横糸繊維１１４を紙面に沿う方向に示し、また、縦糸繊維１１６を紙面に垂直な方向に示す。模式的な図には繊維あるいは糸１１４，１１６を間隔を置いて示すが、完全なプリフォーム１００を実際に織るときには、繊維あるいは糸１１４，１１６は、ぎっしり詰まっている。
【００３１】
さて、図１を参照すると、プリフォーム１００の縦糸繊維１１６のすべてが、一般的に互いに平行であり、各繊維１１６は長さ方向に沿って少しうねっており、縦の（垂直な）支柱の中に配列されている。プリフォーム１００は、代表的なコンポジット構造物に用いる材料、たとえば、ガラス繊維、アラミドおよび炭素繊維から織るのが好ましい。一つの典型的な実施例は、織ることにより、ベース１２０、およびベース１２０から伸びる２つの脚１２５，１３５をもつようにし、パイ形の外形にする。脚１２５，１３５については、ベース１２０に対して垂直にすることもできるし、非垂直で角度をもたせるようにすることもできる。ベース１２０と脚１２５，１３５とは、それぞれ少なくとも２層の縦糸繊維１１６を含み、図には任意の端が先細となったものを示す。脚１２５，１３５は、使用時には直立させ、たとえば図４に示すようなクレビス１５０を形作るが、織りを容易にするため、脚１２５，１３５をベース１２０上に横にするようにプリフォーム１００を織る。図には、ベース１２０が８層の縦糸繊維１１６を含み、脚１２５，１３５が４層の縦糸繊維１１６を含む例を示す。この例では、ベースおよび脚に対しそれぞれ８層および４層を用いているが、この発明は、それに限定されるわけではなく、ベースおよび脚に対してどのような数の層をも用いることができる。
【００３２】
選択可能なことであるが、図に示すように、ベース１２０の縦糸繊維１１６を、脚１２５，１３５の縦糸繊維１１６よりも断面積が小さなものにすることができる。脚１２５，１３５ではなく、ベース１２０の縦糸繊維１１６についてのみ細い縦糸繊維１１６を用いることにより、縦糸繊維１１６でたくさんのインターロックを行い、プリフォーム１００のベース１２０強度を高めたとしても、織機で織るのに必要な時間増を最小限にすることができる。
【００３３】
図１を再び参照すると、プリフォーム１００は、ベース１２０の一端１０５、それは図のベース１２０の左側であるが、その一端から始まる織りパターンを備える。織りシーケンスの代表的な部分において、横糸繊維１１４は、右に向かって通るとき、一つの層の縦糸繊維１１６の上と下とを交互に通り、その層の繊維１１６をインターロックする。また、織りシーケンスの代表的な部分において、横糸繊維１１４は、左に向かって通るとき、２つの隣接する層の縦糸繊維１１６の上と下とを交互に通り、隣接した層を互いにインターロックする。この中で述べる典型的な実施例は、層と層とのインターロックを含むが、この発明を実施する上で、そのことは必ずしも必要ではない。プリフォームのいくつかの層は、層と層とのインターロックを行わない。図に示し、しかも、次に説明するように、脚１２５，１３５の内部、プリフォーム１００の端および外側面を含む各部分の織りシーケンスは、この織りシーケンスとは異なる。
【００３４】
図１に示すように、一般的な織りシーケンスの始点は横糸繊維１１４の位置Ａであり、そこからベース１２０の中央に向かって伸び、それから位置Ｂ１で脚の一つ１３５の外側１１２に入っていく。横糸繊維１１４は、その後、脚１３５の右のはるか右の位置Ｃに伸びる。位置Ｃから、横糸繊維１１４は、同じラインに沿って織り戻り、ベース１２０の中央に向かい、その位置から横糸繊維１１４はベース１２０の中を下方に伸び、脚１２５のほとんど左端の位置Ｄに向かって他方の脚１２５の外側１１２の中に戻る。横糸繊維１１４は、その後、同じラインに沿って織り戻り、ベース１２０の中央に向かい、位置Ｂ２でベース１２０の中に戻るように伸び、脚１２５，１３５の間に位置する、縦糸繊維１１６による中央支柱を通過する。そして、横糸繊維１１４は、位置Ｅでベース１２０に戻り、ベース１２０の他方の端１１５の位置Ｆに到達する。これが、横糸繊維１１４の完全な織りシーケンスを構成し、図１に示すように、そのシーケンスは、基本的に、３つのフルピックと一緒に４つのハーフピックを結合する。段のあるパターンで縦糸繊維１１６の層を終えると、たとえば、ベース１２０の左側端のテーパ１２４および脚１２５上のテーパ１２６のように、ベース１２０および脚１２５，１３５上に先細の端を形作る。
【００３５】
一つのユニットセル、あるいは垂直部分を完結するため、縦糸繊維１１６の隣接する層に対して、プリフォーム１００を横切って横糸繊維１１４を通すことを繰り返し、すべての層をインターロックする。横糸パターンを繰り返し行い、隣接する垂直部分を形作り、連続した長さをもつプリフォームを作り出す。しかし、層のインターロックは必ずしも必要ではなく、プリフォーム１００のベース１２０および／または脚１２５，１３５は、分離した層の中に分岐することができる。
【００３６】
図３は、特に、パイ形のプリフォーム１００における脚１２５，１３５およびベース１２０を形作るために用いる織りパターンを示す。ベース１２０には、縦糸繊維１１６の８つの層を伴い、また、脚１２５，１３５には、縦糸繊維１１６の４つの層を伴う。勿論、このパターンについては、ベース１２０および脚１２５，１３５における縦糸繊維の層をより多くあるいはより少なくすることができる。言い換えると、ベース１２０は、脚１２５，１３５のそれぞれよりも多くの層をもつようにすることができるし、その逆にすることもできる。この織りパターンによって、一層の中の縦糸繊維１１６をインターロック、および、縦糸繊維の層間のインターロックを行う。隣接する層は、第１の支柱の第１の層では、横糸繊維１１４の一部が縦糸繊維１１６上を走ることにより、また、隣接する第２の支柱の第２の層では、縦糸繊維の下を走ることにより、インターロックされる。ここで、第２の層は第１の層の下に位置する。パターンを織るとき、脚１２５，１３５は、図に示すように、横になった水平位置で織る。取付けの際には、脚１２５，１３５のそれぞれを垂直な立ち位置に動かす。直立した各脚１２５，１３５の幅は、４つの層を含む。
【００３７】
プリフォーム１００は、今までの織りプリフォームを改良し、ベース１２０を伴う脚１２５，１３５の交差について高い対称的な分布を生み出す。ベース１２０は、縦糸繊維による３つの中央支柱、および縦糸繊維による２つの分離支柱を備える。分離支柱は、中央支柱の両方の側面に隣接する支柱である。奇数の数の中央支柱を用いることによって、中央支柱を二分する対称面の両側面にほぼミラーイメージ（鏡像）を形作るように織り、ベース１２０内部の荷重分布の対称性を高めることができる。中央支柱が３つのものを示しているが、プリフォーム１００の好ましい実施例において、中央支柱がどのような数をももつようにすることができる。中央支柱の数は、脚１２５，１３５を直立させたときに形作られるクレビス１５０の名目上の幅で決まる。脚１２５，１３５は、ベース１２０に対して垂直にすることができるし、非垂直の角度をもたせるようにすることもできる。同様に、脚１２５，１３５は、互いに平行あるいは斜めにすることができるし、そして／また、等しいか等しくない長さおよび／または高さをもつようにすることができる。
【００３８】
脚１２５，１３５からの荷重、たとえば、直立した脚１２５，１３５の間に結合した部材（図示しない）からの荷重をベース１２０に対称的に伝えるために、脚１２５，１３５を連結する横糸繊維１１４の部分は、等しいか実質的に等しい数の繊維部分のグループに分割する。各グループは、分離支柱の一つと中央支柱との間、あるいは、分離支柱の一つとその分離支柱に隣接する残りの右か左の側面の支柱との間で交差する。たとえば、図３に示すように、グループ２９は、脚１２５の層２および４とベース１２０との間に伸び、ベース１２０との交差は支柱ｃとｄとの間である。同様に、グループ３１とベース１２０との交差は支柱ｄとeとの間、グループ３３とベース１２０との交差は支柱ｇとｈとの間、そして、グループ３７とベース１２０との交差は支柱ｈとiとの間である。図には対称的な幾何学的配列を示すが、この発明の方法は、対称でない形態で製造することにも利用することができることに留意されたい。
【００３９】
プリフォーム１００のほぼ中央部の好ましい配置を示すが、中央支柱は、プリフォーム１００の中央から横あるいは側部に位置する縦糸繊維１１６で構成することができる。たとえば、支柱ｂ、ｃおよびｄを中央支柱とし、支柱aおよびeを分離支柱とすることができる。これによって、脚１２５，１３５は中心から外れてベース１２０の外側の端の方に位置する。それでも、支柱ｂ、ｃおよびｄについてのベース１２０の織りには対称性があるし、脚１２５，１３５からベース１２０への荷重の分布にも対称性がある。たとえば、ベース１２０の左側端のテーパ１２４および脚１２５上のテーパ１２６のようなテーパは、縦糸繊維による連続的な層の長さを前のものよりも短く終えることによって、プリフォームの外側の端に形作る。たとえば、図３において、層６が支柱ｔで終わっているのに対し、層５は支柱ｓで終わり、層５は層６よりも縦糸繊維１１６一つ分だけ短い。同様に、層６は層７よりも短く、このパターンが隣接する下の層ごとに繰り返し生じる。ベースあるいは直立した脚のいずれか一方にテーパをもつプリフォームは、縦糸の層がすべて同じ長さで終えるプリフォームに比べて、剥離荷重に対して耐性が高い。それに加えて、縦糸繊維に対して細い径の繊維を用いることによって、プリフォームからそれに結合する構成成分への移り変わりをよりスムーズに、かつ、よりゆるやかにすることができる。図３の織りパターンは、ベース１２０の縦糸繊維１１６が８層である。
【００４０】
図４には、織りを完成したパイ形のプリフォーム１００を示し、それは、直立した脚１２５，１３５を含み、それらの脚１２５，１３５間にクレビス１５０を形作っている。しかし、脚１２５，１３５は、ベース１２０に対して垂直にすることもできるし、非垂直で角度をもたせるようにすることもできる。プリフォーム１００を織るとき、プリフォーム１００の長さ方向に沿う隣接する垂直部分を形作る完全な織りシーケンスを繰り返し行う。その織りを進行させることによって、連続した長さをもつプリフォーム１００を生み出し、その後、取付けに必要な長さに切断する。図２（ａ）および図２（ｂ）は、この発明によって形成したプリフォームの一例と、直立した脚の間にループ３０を伴う先行プリフォーム１０とを比較して示す。
【００４１】
典型的な一例による発明は、多数の脚２２５，２３５を伴い、それらの脚が縦糸および／または横糸方向に必ずしも直線とならないプリフォーム２００を織る方法である。典型的な一例において、脚は、縦糸および／または横糸方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に、またはそれらの組み合わせによって動くことができる。クレビス２５０の幅は、用途に応じて異なる。いくつかの例では、プリフォームは、ゼロ幅のクレビスをもつ。すなわち、プリフォームを形作る複数の層は、位置を変える所で互いに交差するが、プリフォームのどの部分でもそれらの層が必ずしも一緒に織り込まれることがないのである。しかし、この特徴は、この発明の機能を適切に得る上で本質的なものではなく、プリフォームの最終用途に応じて使用することもあり、使用しないこともある。この例による脚位置のシフト（移し替え）を行う場合、直立する脚２２５，２３５を形作るプリフォーム部分からいくつかの縦糸繊維２１６を選択的に外し（目落ちさせ）、同時に他の領域で縦糸繊維２１６を加える。たとえば、脚を横糸方向に左側に動かすため、直立した脚２２５の一つのベース部分で縦糸繊維２１６を外し、同時に隣接する直立した脚２３５のベースで加える。同様に、脚を右側に動かすために、逆のことを行う。この中で述べる典型例は縦糸方向に形成した脚を含むが、脚については、１または２以上の脚から横糸繊維を選択的に加えあるいは外すことにより横糸方向に形成することができる。そのような場合、横糸繊維の代わりに、縦糸繊維を用いることにより層と層とのインターロックを提供する。しかし、そのことは、この発明を実施するために不可欠ではない。
【００４２】
図５は、縦糸繊維２１６に垂直なプリフォーム２００の繊維構造を示す断面図である。個々の縦糸繊維２１６を円（丸）で示し、連続する横糸繊維２１４の経路を実線で示す。ここで留意すべきは、直立する脚２２５，２３５を形成する繊維の大部分がプリフォーム２００の全長を通して連続していることである。端の繊維２４０だけが非連続である。それらの繊維２４０は、プリフォーム２００の織り部分の上あるいは下に浮き織りになり、そして、プリフォームを織機から取り外した後で取り除かれる。この例による直立する脚２２５，２３５は、支持フランジあるいはベース２２０のどの位置へも動かすことができ、しかも、横糸繊維２１４によってフランジあるいはベース２２０に結合する。しかし、その位置については、一段ずつ変えなければならない。その一段の最小幅は一つの縦糸支柱の幅である。プリフォーム２００は、縦糸繊維に対する今までのパターン、すなわち、プライ対プライ、厚さ方向アングルインターロック、直交その他のパターンを用いて織ることができる。
【００４３】
一実施例の発明は、多数の脚３０５，３１０，３１５，３２０を伴う繊維プリフォーム３００を織る方法である。それらの脚の配列を見ると、プリフォームが等しい幅のフランジをもち、フランジはプリフォーム３００の長さを通してまっすぐであり、１または２以上の脚３１５，３２０はフランジに直交するが、プリフォーム３００の長さを通して湾曲した経路が続く。縦糸繊維および横糸繊維は、上述した実施例で述べたように織ることができるし、単純に平織りパターンに織り異なる層を形成することもできる。この中で述べる典型例は縦糸方向に形成した脚を含むが、脚については、１または２以上の脚から横糸繊維を選択的に加えあるいは外すことにより横糸方向に形成することができる。そのような場合、横糸繊維の代わりに、縦糸繊維を用いることにより層と層とのインターロックを提供する。しかし、そのことは、この発明を実施するために不可欠ではない。プリフォームのいくつかの層は、層と層とのインターロックを行わないようにすることができる。
【００４４】
この発明の典型的な一実施例を、図６（ａ）〜６（ｃ）に示す。図６（ａ）は、この実施例による織りプリフォーム３００の断面図を示す。プリフォーム３００は、最初に互いの上に層になり、図６（ａ）に示すようにＸＹ面に平行な４つの脚３０５，３１０，３１５および３２０を伴って平らに織る。脚３１５および３２０は、それぞれ脚３０５および３１０に関して折り、脚３１５および３２０が図６（ｂ）に示すように直立状態にし、それによって「パイ」構成にすることができる。この例において、脚３０５および３１０はまっすぐなフランジあるいはベースを形成し、脚３１５および３２０が、図６（ｃ）に示すように、まっすぐなフランジに関して、結果としてたとえば正弦波の経路をとる。
【００４５】
層と層の構造であって縦糸方向の正弦波に沿って動く脚を伴うパイ形のプリフォームの異なる絵を図７（ａ）〜（ｄ）に示す。図７（ａ）は、織りプリフォーム３００の上面図であり、浮き織り繊維を取り除く前であり、上に脚３１５および３２０がある。図７（ｂ）は、織りプリフォーム３００の上面図であり、浮き織り繊維を取り除く前であり、上に脚３０５および３１０がある。図７（ｃ）は、プリフォーム３００の上面図であり、浮き織り繊維を取り除いた後であり、折りによる脚３１５および３２０が直立している。図７（ｄ）は、プリフォーム３００の上面図であり、浮き織り繊維を取り除いた後であり、折りによる脚３０５および３１０がフランジを形成している。
【００４６】
この発明の一つの典型的な実施例は、縦糸繊維を横糸繊維と織り、ベースおよびベースから伸びる１または２以上の脚を形成する織りプリフォームの形成方法であって、第１の脚から１または２以上の横糸繊維を選択的に外し、および／または第１の脚に１または２以上の横糸繊維を選択的に加え、それによって、第１の脚を予め定めた距離だけ縦糸方向に動かすようにする。その方法は、また、第２の脚の横糸繊維を同時に加えおよび／または取り除き、それによって、第２の脚を予め定めた距離だけ縦糸方向に動かすことをも含む。横糸繊維を加えたり取り除くこのプロセスは、横糸方向の曲線に沿う１または２以上の脚を形成するために繰り返し行う。その１または２以上の脚については、横糸方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に、またはそれらの組み合わせになるように形成する。
【００４７】
また、この発明の一つの典型的な実施例は、縦糸繊維の層と織った横糸繊維を含み、ベースおよびベースから伸びる１または２以上の脚を形成する織りプリフォームであって、第１の脚を形作るプリフォームの第１の部分から１または２以上の横糸繊維を選択的に外し、および／またはプリフォームの第１の部分に１または２以上の横糸繊維を選択的に加え、それによって、第１の脚を予め定めた距離だけ縦糸方向に動かすようにしている。その１または２以上の脚は、横糸方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に、またはそれらの組み合わせになるようになっている。
【００４８】
上の実施例では正弦波のパイ形プリフォームを説明しているが、この発明はそのような形のものに限定されるわけではない。たとえば、プリフォームは、直立する脚３１５および３２０をもち、それらが縦糸方向および／または横糸方向にジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に、またはそれらの組み合わせになるように動くものとすることができる。図９および１０に、それらの形のいくつかの例を示す。
【００４９】
以上のようなプリフォームは、コンポジット構造に用いてジョイントを強化したり、そしてまた、航空機の桁やリブなどのより複雑な構造用のものに用いることができる。図８には、パイ形プリフォーム３００を用いてコンポジットＩビーム３５０を構築する例を示す。
【００５０】
図８に示す構造物が破損あるいは故障する主要なモードは、ビーム３５０を曲げたり、あるいはＺ方向に圧縮したとき、２つのパイフランジ３００間のウェブ３４０が座屈することである。このタイプの構造物の座屈強度を改善する好ましい方法は、この発明の一実施例にしたがって、ウェブ３４０をＸ方向に正弦波形に形成することである。それによって、幾何学的な強固さをもたらし、重さをわずかに増すだけで座屈負荷をかなり増大させることができる。今までのプレプレッグから作ったコンポジット正弦波の桁やリブが、航空機の組み立てに用いられている。しかし、それらには、上部および下部のフランジにウェブからくるむ層を動かし織り込むことにかなりの労力が必要である。そこで、この発明は、パイ形の物の直立脚を正弦波形に織ることによって、その問題を解消する。ウェブ３４０は、長方形の細長い片から作ることができ、その片を正弦波形に容易に形作って、フランジあるいはベースに結合した直立する脚３１５，３２０の間に取り付けることができる。
【００５１】
この発明の方法は、また、他の断面の形、たとえば「Ｔ」形あるいは「Ｔ」の上部に関して正弦曲線を描くように走る「Ｔ」のブレードをもつ「Ｔ」スチフナ、または３あるいはそれより多い脚をもつプリフォームのような他の形を作るためにも用いることができる。この発明の方法は、可変の厚さあるいは可変の長さ／高さの脚であり、１あるいは２以上の面上互いに平行あるいは斜めになった脚を伴うプリフォームを織るために用いることができる。プリフォームは、今までの織りパターン、すなわち、プライ対プライ、厚さ方向アングルインターロック、直交その他のパターンを用いて織ることができる。炭素繊維が好ましいが、この発明は、たとえばガラス、セラミック、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの他のタイプの繊維にも実際上適用することができる。図１、２（ａ）、３および７（ａ）〜（ｄ）に示すように、横糸繊維は、たとえば平織りパターンで織ることができるが、プリフォームを形成する上で用いることができるどのような織りパターンでも織ることができる。横糸よりもむしろ、縦糸繊維がインターロックを与える。この中で述べる典型的な実施例は、層と層とのインターロックを含むが、この発明を実施する上で、そのことは必ずしも必要ではない。プリフォームのいくつかの層は、層と層とのインターロックを行わない。また、実施する上で、脚は、どのような層数のインターロックファブリックで構成することができるし、平らな端部に代えて傾斜する端部を含むよう、すなわち、ベースおよび／または脚の外側端部について縦糸繊維の層が段差状のパターンで終わるテーパをもつようにすることができる。
【００５２】
一般に、プリフォームを織るときには、縦糸および横糸繊維に対して一つのタイプの繊維、たとえば、炭素（グラファイト）繊維を用いる。しかし、プリフォームは、また、たとえば炭素とガラス繊維のような多様な材料で形作るハイブリッド織りパターンにすることができる。そのような織りパターンにすれば、大きな強度、コスト低減、そして、最適化した熱膨張特性を得ることができる。織りパターンは、すべての縦糸をあるタイプで、しかも、すべての横糸繊維を別のタイプで構成することができるし、あるいはまた、たとえば、層の全体にわたって「チエッカー盤（市松模様）」のように、縦糸および／または横糸繊維に対し、二種のものを交互に配列することができる。
【００５３】
この発明による効果には、大きな強度の織りを得ることができること、および構成部分を構造物に組み付けることが容易なプリフォームであることを含む。改良された織りにより、各層の縦糸をインターロックし、しかも、各層を互いにインターロックし、と同時に、プリフォームの荷重を高い対称性をもって分布させる。そこで、この発明は、縦糸方向および／または横糸方向に必ずしも直線ではない多数の脚を伴うプリフォーム技術、すなわち、３Ｄプリフォームおよび／または強化コンポジット構造について既存のものに代わる提案技術および／または改良方法を提供する。
【００５４】
以上のように、この発明によれば、その目的および利点を実現することができる。この発明の好ましい実施例について詳しく述べたが、この発明は、それらに限定されるわけではない。この発明の考え方の範囲は、特許請求の範囲の記載によって定まる。
【符号の説明】
【００５５】
１００，２００，３００ プリフォーム
１１４ 横糸繊維
１１５ 他方の端
１１６ 縦糸繊維
１２０ ベース
１２４，１２６ ベースのテーパ
１２５，１３５ 脚
１２６ 脚のテーパ
１５０ クレビス
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、織りプリフォームに関し、特には、強化コンポジット材料に用いる織りプリフォームに関し、平坦に織り、最終形状に折ることができる技術に関する。
【引用による組み入れ】
【０００２】
ここで引用するすべての特許、特許出願、文書、文献、製造者の使用説明書、解説、製品仕様書、およびここで述べる製品についての製品説明書を引用によってここに組み入れ、しかもまた、この発明を実施する上で使用する。
【背景技術】
【０００３】
構造的な構成要素あるいは部品を製造するために、強化コンポジット材料を用いることは、今や一般的である。特に、重さが軽いこと、強固、丈夫、耐熱性、自らを支える能力、および形作る上で適合するという、好ましい特性が求められるところでは広く普及している。そのような構成要素あるいは部品は、たとえば、航空、航空宇宙産業、人工衛星、レクレーション分野（レース艇やレーシングカーなど）、およびその他の分野で用いられる。
【０００４】
そのような構成要素あるいは部品は、典型的に、マトリックス材料の中に埋め込んだ強化素材から構成される。強化の構成部分は、ガラス、炭素、セラミックス、アラミド、ポリエチレン、および／または、物理的、熱的、化学的および／またはその他の好ましい特性、第１には応力に対する大きな耐久性を示すその他の材料から構成される。そのような強化材料、それらは結局は完成品の構成要素になるのであるが、それらを使用するとき、たとえば非常に大きな強度のようなそれら強化素材の望ましい特性が、完成したコンポジット部品に授けられることになる。構成要素である強化材料は、典型的には、織られたり編まれたり、あるいはその他のやり方で強化プリフォームのための好ましい形状および形に形成される。通常、選択理由である強化材料の特性が最大限に活用されるように注意が図られる。また、そのような強化プリフォームについては、マトリックス材料と組み合わせることにより必要な完成品を得、あるいは、完成品の最終生産のために役立つ在庫品を得る。
【０００５】
必要な強化プリフォームを構成した後、そのプリフォームをマトリックス材料中に含浸させるようにする。それにより、強化プリフォームは、マトリックス材料で包まれ、マトリックス材料は強化プリフォームの構成要素の間のすき間部分を埋める。マトリックス材料としては、たとえば、エポキシ、ポリエステル、ビニル−エステル、セラミックス、炭素および／またはその他の材料で、必要とする物理的、熱的、化学的および／または他の特性を示すものなど、いろいろな材料を広く適用することができる。マトリックスとして用いる材料としては、強化プリフォームの材料と同じものでも良いし、異なるものでも良く、また、物理的、化学的、熱的あるいは他の特性が類似したものでも良いし、類似しないものでも良い。しかし、通常、それらは強化プリフォームと同じ材料ではなく、また、物理的、化学的、熱的あるいは他の特性が類似しない。なぜなら、第１にコンポジットを用いる通常の目的は、ただ一つの構成材料だけでは得ることができない組合せ特性を完成品で得ることにあるからである。強化プリフォームおよびマトリックス材料は、そのように組み合わされた後、熱硬化処理あるいは他の公知の方法で同じ作業工程において硬化および安定化され、さらに、目的とする構成部品を製造するための他の作業工程に入る。ここで、そのように硬化した時点において、マトリックス材料の固体化したものが、通常、強化材料（たとえば、強化プリフォーム）に非常に強く付着していることに気付くことが大事である。結局、完成品上の応力が、繊維間の接着剤として機能するそのマトリックス材料を特に通して、補強された強化プリフォームの構成材料に有効に移され保持される。
【０００６】
構成要素あるいは部品にしばしば求められることは、たとえば平板、薄板、長方形あるいは正方形の立体などの幾何学的に単純な形状以外の形状のものを製造することである。これに応えるための一つの方法は、そのような基本的な幾何学形状を組み合わせることにより、求められる複雑な形態にすることである。そのような典型的な組合せの一つは、上で述べたようにして作った強化プリフォームを互いに角度をもって（典型的には、直角）接合することにより作ったものである。そのような角度をもって強化プリフォームを接合し配列する普通の目的は、１または２以上の端壁やたとえば「Ｔ」交差を含む強化プリフォームを形作る狙いとする形を作り出すこと、あるいは、強化プリフォームの組合せで得たものおよびコンポジット構造について、圧力や張力などの外力を受けた場合でもたわみや破損に耐えられるように強化することである。とにかく、関連する動機は、構成する構成要素間の各連結をできるだけ強固にすることである。強化プリフォームの構成要素それ自体に求められる非常に大きな強度が与えられるとき、構造上の「チェーン」における「弱いリンク」となるのが、実際上、連結における弱さである。
【０００７】
交差する構成の一例について、ＵＳＰ第６，１０３，３３７号が示している。その文献に示す内容は、参照によってこの中に含ませる。その文献においては、２つの強化板（補強プレート）をＴ型に結合する有効な方法を示している。
【０００８】
今まで、そのような結合を作るために他のいろいろな方法が提案されている。パネル構成要素と、角度をもって置く強化のための構成要素とを互いに別々に作り硬化することが提案されている。後者の構成要素は、単一のパネル接触面をもつか、あるいは、一端が二股に分かれて分岐した同一平面上の２つのパネル接触面をもっている。そして、２つの構成要素は、熱硬化接着剤あるいは他の接着材料を用いて、強化のための構成要素のパネル接触面を他の構成要素の接触面に接着によって結合する。しかし、硬化したパネルに対しあるいは複合構造の外皮に対し張力がかかると、結合の有効な強度が接着剤のそれではなく、マトリックス材料のそれであることから、受け入れることができないような小さな値の負荷が「はがし（ピ−ル）」力となり、それが強化のための構成要素をパネルとの界面でパネルから分離してしまう。
【０００９】
そのような両構成要素の界面に金属ボルトやリベットを用いることはできない。なぜなら、そのような付加をすれば、複合構造自体の完全な形の少なくとも一部を破壊し弱めてしまうし、重さを増すことになるし、そのような構成要素と周囲の材料との熱膨張係数に違いを生じてしまうからである。
【００１０】
この問題を解決する他の方法では、結合領域の全域に高い強度の繊維を加えるという考え方を基礎にしている。すなわち、２つの構成要素の一方を他方に縫い、縫い糸によってそのような強化繊維が結合に加わるようにしている。ＵＳＰ第４，３３１，４９５号がそのような方法の一つを示し、また、ＵＳＰ第４，２５６，７９０号がそれを分割したものである。これらの特許は、繊維層を接着によって結合した第１および第２の複合パネル間の接合について示している。第１のパネルは、一端で二股に分かれ、従来技術のように同一平面上の２つのパネル接触面をもつ。その第１のパネルと第２のパネルとを結合するため、両パネルを通して未硬化のフレキシブルな複合糸を縫い込んでいる。その後、両パネルおよび縫い込んだ糸は、「共に硬化」、つまり同時に硬化される。また、ＵＳＰ第５，４２９，８５３号が、結合強度を改良する他の方法を示している。
【００１１】
今までも強化のための複合物を構造的に一体化しようとする改良がなされ成功しているが、特にＵＳＰ第６，１０３，３３７号のものでは、接着剤あるいは機械的な結合部材を用いる場合とは異なる方法における問題に取り組みそれを改良するという要求がある。この点から、特殊化した専用の機械によって、三次元（「３Ｄ」）の織り構造を作り出す方法が考えられる。しかし、それにはかなりの費用がかかるし、しかも、織機で単純な構造を作り出すという要求が強く求められるところである。この事実にもかかわらず、繊維強化コンポジットの構成要素に加工することができる３Ｄプリフォームは、魅力的である。なぜなら、それらの構成要素は、今までの二次元の積層コンポジットよりも大きな強度を提供するからである。それらのプリフォームは、面外荷重を支えるコンポジットを必要とする用途に特に有用である。しかし、上に述べた今までのプリフォームでは、大きな面外荷重に耐える上、自動織機で織る上で、およびプリフォームに厚さの異なる部分を得る上で能力的な制限がある。
【００１２】
他の方法として、二次元（「２Ｄ」）の構造に織り、それを所定の３Ｄ形に折り込むことが考えられる。しかし、その方法では、プリフォ−ムを折り込むときに、一般にところどころゆがめてひずみを生じてしまうことになる。ひずみが生じる原因は、織られた繊維の長さがプリフォ−ムを折り込むときの長さと異なるからである。これによって、織られた繊維の長さが短すぎる領域には、くぼみや波状を生じ、また、織られた繊維の長さが長すぎる領域には、曲げを生じる。３Ｄプリフォーム織り構造物の一例、そのものでは、プリフォームを折ったとき領域に波状あるいはループを生じるだろうが、ＵＳＰ第６，８７４，５４３号がその一例を示す。そのすべての内容を参照によってここに組み込む。たとえば、「Ｔ」、「Ｉ」、「Ｈ」あるいは「パイ」断面のような特定の構造による形を伴う繊維プリフォームは、今までの有ひ織機で織ることができる。存続するいくつかの特許（たとえば、ＵＳＰ第６，４４６，６７５号やＵＳＰ第６，７１２，０９９号）がそのような構造を織る方法を示す。しかし、今までのすべての技術は、プリフォームの断面を縦糸および横糸の繊維方向に同様に構成している。すなわち、フランジと直立した脚との間の交差部分が、プリフォームの幅および長さにわたって常に同じ所に位置している。
【発明の概要】
【００１３】
より複雑な形が求められる用途においては、縦糸および／または横糸の繊維方向に異なる断面をもつプリフォームを作り出す方法およびシステムが求められる。ある用途において、それらの複雑な形を作るために、プリフォームのフランジあるいは脚が縦糸および／または横糸の繊維方向に動くようにすることが必要である。
【００１４】
この発明は、多数の脚を伴う繊維プリフォームを織るに際し、それらの脚が必ずしも縦糸および／または横糸の方向に直線にならないように織る方法である。この発明の典型的な実施例は、正弦波の脚、すなわち、直立した複数の脚が縦糸および／または横糸の方向に正弦曲線を描くように動く脚を伴う「パイ」プリフォームである。
【００１５】
正弦波については、たとえば、直立した脚の一つを形作るプリフォームの部分からいくつかの縦糸繊維を選択的に外し（目落ちさせ）、同時に他の直立した脚に縦糸繊維を加えることによって作り出す。たとえば、脚を横糸方向に左側に動かすため、直立した脚の一つのベース部分で縦糸繊維を外し、同時に隣接する直立した脚のベース部分で加える。同様に、脚を右側に動かすために、逆のことを行う。
【００１６】
この発明は、また、他の断面の形、たとえば「Ｔ」形あるいは「Ｔ」の上部に関して正弦曲線を描くように走る「Ｔ」のブレードをもつ「Ｔ」スチフナ、または３あるいはそれより多い脚をもつプリフォームのような他の形を作るためにも用いることができる。
【００１７】
この発明の方法は、可変の厚さあるいは可変の長さ、または互いに平行あるいは斜めになった高さのある脚を伴うプリフォームを織るために用いることができる。プリフォームの脚は、同様幅のクレビスあるいは可変幅のクレビスによって分離することができる。プリフォームは、縦糸繊維に対する今までのパターン、すなわち、プライ対プライ、厚さ方向アングルインターロック、直交その他のパターンを用いて織ることができる。炭素繊維が好ましいが、この発明は、たとえばガラス、セラミック、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの他のタイプの繊維にも実際上適用することができる。
【００１８】
したがって、この発明の一つの目的は、脚が必ずしも縦糸および／または横糸の方向に直線にならないような、１または２以上の直立した脚を伴う３Ｄ織りプリフォームを提供することである。
【００１９】
この発明の別の目的は、２または３以上の直立した脚であり、脚の間に可変の幅のクレビスをもつ３Ｄ織りプリフォームを提供することである。
【００２０】
この発明の他の目的は、現存するプリフォームおよび／または今までの強化コンポジット構造物に代わるもの、および／またはそれらの改良を目指した３Ｄ織りプリフォームを提供することである。
【００２１】
また、この発明の他の目的は、３Ｄプリフォームを構成する繊維に歪みを生じることなく、所定の形に折ることができる一体織りの３Ｄ織りプリフォームを提供することである。
【００２２】
さらに、この発明の別の目的は、パイ形あるいはＴ形の強化コンポジットを形成する上で特に有用な一体織りの３Ｄ織りプリフォームを提供することである。
【００２３】
これらならびに他の目的および利点を得るため、この発明では、樹脂を注入するに先立ち、平坦に織った後で所定の形に折るようにした織り３Ｄプリフォ−ムを提供することにより、繊維に好ましくないひずみを生じることがないようにする。これを達成するため、織りをする間に繊維の長さを調節し、プリフォ−ムをなめらかな折り目をもつ形に折り込むとき、繊維の長さが一様になるようにする。この技術は、パイ形の織りプリフォ−ムに特に適しているが、たとえば「Ｔ」形または３もしくは４以上の直立した脚をもつプリフォームなど、いろいろな形のものに利用することができる。
【００２４】
この発明の一実施例は、三次元の織り構造をもつ機械的あるいは構造上のジョイント用プリフォームであり、横糸繊維の織りによって、各層内の繊維を組み合わせる（インターロックする）だけでなく、縦糸繊維の層について層と層とを組み合わせるようにしている。この中で述べる典型的な実施例は、層と層とのインターロックを含むが、この発明を実施する上で、そのことは必ずしも必要ではない。プリフォームのいくつかの層は、層と層とのインターロックを行わない。その織りプリフォームは、規制された繊維によって面外荷重を伝達し、層間の張力（応力）を最小にする。そのプリフォームは、ベースと、そのベースから広がる１または２以上の脚とを備え、ベースおよびその（それらの）脚は、それぞれ縦糸繊維による少なくとも２つの層を含む。
【００２５】
横糸繊維の織りシーケンスといえば、次のとおりである。横糸繊維は、ベースの一部分を通った後で脚に入り、最後にベースの向かい側の部分を通る。複数の脚は、脚間に位置する縦糸繊維の偶数あるいは奇数の番号のコラムによって、対称的あるいは非対称的に分布したコラムの交差部分で結びつけることができる。プリフォームは、等しいか等しくない脚長さおよび／または高さをもつ。複数の脚は、ベースに対して垂直にすることもできるし、非垂直あるいは斜めにすることもできる。また、複数の脚は、互いに平行にすることができるし、斜めにすることもできるし、間に可変幅のクレビスをもたせることもできる。１または２以上の脚は、縦糸および／または横糸の方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に動くことができる。ベースおよび／または脚の外側の端については、縦糸繊維の層が段のあるパターンで終わるテーパをもたせることが好ましい。
【００２６】
この発明の別の実施例は、強化コンポジット材料に用いるプリフォームの形成方法である。プリフォームは、三次元の織り構造をもち、横糸繊維の織りによって、各層内の繊維を組み合わせる（インターロックする）だけでなく、縦糸繊維の層について層と層とを組み合わせるようにしている。この中で述べる典型的な実施例は、層と層とのインターロックを含むが、この発明を実施する上で、そのことは必ずしも必要ではない。プリフォームのいくつかの層は、層と層とのインターロックを行わない。その織りプリフォームは、規制された繊維によって面外荷重を伝達し、層間の張力（応力）を最小にする。そのプリフォームは、ベースと、そのベースから広がる１または２以上の脚とを備え、ベースおよびその（それらの）脚は、それぞれ縦糸繊維による少なくとも２つの層を含む。横糸繊維の織りシーケンスは、次のとおりである。横糸繊維は、ベースの一部分を通った後で脚に入り、最後にベースの向かい側の部分を通る。複数の脚は、脚間に位置する縦糸繊維の偶数あるいは奇数の番号のコラムによって、対称的あるいは非対称的に分布したコラムの交差部分で結びつけることができる。プリフォームは、等しいか等しくない脚長さおよび／または高さをもつ。複数の脚は、ベースに対して垂直にすることもできるし、非垂直あるいは斜めにすることもできる。また、複数の脚は、互いに平行にすることができるし、斜めにすることもできるし、間に可変幅のクレビスをもたせることもできる。１または２以上の脚は、縦糸および／または横糸の方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に動くことができる。ベースおよび／または脚の外側の端については、縦糸繊維の層が段のあるパターンで終わるテーパをもたせることが好ましい。
【００２７】
この発明、ならびに、それを使用することによって得る作用効果および特定の目的について良く理解するため、詳細な説明を参照されたい。そこには、この発明の好ましい実施形態（これに限定されない）が図面に示されている。
【００２８】
この中で用いる用語「備えている（comprising）」および「備える（comprises）」は、「含んでいる（including）」および「含む（includes）」という意味になるし、あるいは米国特許法におけるそれらの意味にもなる。また、「本質的に有している（consisting essentially of）」および「本質的に有する（consists essentially of）」の用語は、クレームで用いるときには、米国特許法におけるそれらの意味である。この発明の他の考え方（形態）については、以下の説明に記載されているか、その記載から自明である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の典型的な一実施例のパイ形プリフォームの模式的な側面図であり、フルピックおよび繊維構造の形成を示す。
【図２（ａ）】この発明の典型的な一実施例によるプリフォームを示す写真である。
【図２（ｂ）】今までのプリフォームを示す写真である。
【図３】この発明の典型的な一実施例のパイ形プリフォームの模式的な側面図であり、その中の繊維構造を示す。
【図４】この発明の典型的な一実施例のパイ形プリフォームの模式的な断面図であり、プリフォームは直立状態の脚を伴う。
【図５】この発明の典型的な一実施例のパイ形プリフォームの模式的な側面図であり、プリフォームの織りパターンあるいは繊維構造を示す。
【図６（ａ）】この発明の典型的な一実施例によるパイ形プリフォームの模式的な断面図であり、平らに織った状態を示す。
【図６（ｂ）】この発明の典型的な一実施例によるパイ形プリフォームの模式的な断面図であり、脚を折り上げた状態を示す。
【図６（ｃ）】この発明の典型的な一実施例による織りプリフォームの模式的な上面図であり、プリフォームは直立状態の正弦波の脚を伴う。
【図７（ａ）】この発明の典型的な一実施例による正弦波の脚を伴うパイ形プリフォームを示す図であり、トリミング前の状態を示す。
【図７（ｂ）】この発明の典型的な一実施例による正弦波の脚を伴うパイ形プリフォームを示す図であり、トリミング前の状態を示す。
【図７（ｃ）】この発明の典型的な一実施例による正弦波の脚を伴うパイ形プリフォームを示す図であり、トリミング後の状態を示す。
【図７（ｄ）】この発明の典型的な一実施例による正弦波の脚を伴うパイ形プリフォームを示す図であり、トリミング後の状態を示す。
【図８】この発明の典型的な一実施例のコンポジットＩビームの模式的な断面図であり、ビームは二つのパイ形プリフォームを用いて形成している。
【図９】この発明の典型的な一実施例による織りパイ形プリフォームの模式的な上面図であり、プリフォームはジグザグ形の脚を伴う。
【図１０】この発明の典型的な一実施例による織りパイ形プリフォームの模式的な上面図であり、プリフォームは斜めの脚を伴う。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１、２ａ、３および４は、三次元のプリフォーム１００の好ましい実施例を示す。プリフォーム１００は、面に垂直に伸びる多数の縦糸繊維１１６によるパターンの中に１または２以上の横糸繊維を織ることによって形作る。図１および３には、パイ形のプリフォーム１００を形作るための完全なパターンを示し、そこには、横糸繊維１１４を紙面に沿う方向に示し、また、縦糸繊維１１６を紙面に垂直な方向に示す。模式的な図には繊維あるいは糸１１４，１１６を間隔を置いて示すが、完全なプリフォーム１００を実際に織るときには、繊維あるいは糸１１４，１１６は、ぎっしり詰まっている。
【００３１】
さて、図１を参照すると、プリフォーム１００の縦糸繊維１１６のすべてが、一般的に互いに平行であり、各繊維１１６は長さ方向に沿って少しうねっており、縦の（垂直な）支柱の中に配列されている。プリフォーム１００は、代表的なコンポジット構造物に用いる材料、たとえば、ガラス繊維、アラミドおよび炭素繊維から織るのが好ましい。一つの典型的な実施例は、織ることにより、ベース１２０、およびベース１２０から伸びる２つの脚１２５，１３５をもつようにし、パイ形の外形にする。脚１２５，１３５については、ベース１２０に対して垂直にすることもできるし、非垂直で角度をもたせるようにすることもできる。ベース１２０と脚１２５，１３５とは、それぞれ少なくとも２層の縦糸繊維１１６を含み、図には任意の端が先細となったものを示す。脚１２５，１３５は、使用時には直立させ、たとえば図４に示すようなクレビス１５０を形作るが、織りを容易にするため、脚１２５，１３５をベース１２０上に横にするようにプリフォーム１００を織る。図には、ベース１２０が８層の縦糸繊維１１６を含み、脚１２５，１３５が４層の縦糸繊維１１６を含む例を示す。この例では、ベースおよび脚に対しそれぞれ８層および４層を用いているが、この発明は、それに限定されるわけではなく、ベースおよび脚に対してどのような数の層をも用いることができる。
【００３２】
選択可能なことであるが、図に示すように、ベース１２０の縦糸繊維１１６を、脚１２５，１３５の縦糸繊維１１６よりも断面積が小さなものにすることができる。脚１２５，１３５ではなく、ベース１２０の縦糸繊維１１６についてのみ細い縦糸繊維１１６を用いることにより、縦糸繊維１１６でたくさんのインターロックを行い、プリフォーム１００のベース１２０強度を高めたとしても、織機で織るのに必要な時間増を最小限にすることができる。
【００３３】
図１を再び参照すると、プリフォーム１００は、ベース１２０の一端１０５、それは図のベース１２０の左側であるが、その一端から始まる織りパターンを備える。織りシーケンスの代表的な部分において、横糸繊維１１４は、右に向かって通るとき、一つの層の縦糸繊維１１６の上と下とを交互に通り、その層の繊維１１６をインターロックする。また、織りシーケンスの代表的な部分において、横糸繊維１１４は、左に向かって通るとき、２つの隣接する層の縦糸繊維１１６の上と下とを交互に通り、隣接した層を互いにインターロックする。この中で述べる典型的な実施例は、層と層とのインターロックを含むが、この発明を実施する上で、そのことは必ずしも必要ではない。プリフォームのいくつかの層は、層と層とのインターロックを行わない。図に示し、しかも、次に説明するように、脚１２５，１３５の内部、プリフォーム１００の端および外側面を含む各部分の織りシーケンスは、この織りシーケンスとは異なる。
【００３４】
図１に示すように、一般的な織りシーケンスの始点は横糸繊維１１４の位置Ａであり、そこからベース１２０の中央に向かって伸び、それから位置Ｂ１で脚の一つ１３５の外側１１２に入っていく。横糸繊維１１４は、その後、脚１３５の右のはるか右の位置Ｃに伸びる。位置Ｃから、横糸繊維１１４は、同じラインに沿って織り戻り、ベース１２０の中央に向かい、その位置から横糸繊維１１４はベース１２０の中を下方に伸び、脚１２５のほとんど左端の位置Ｄに向かって他方の脚１２５の外側１１２の中に戻る。横糸繊維１１４は、その後、同じラインに沿って織り戻り、ベース１２０の中央に向かい、位置Ｂ２でベース１２０の中に戻るように伸び、脚１２５，１３５の間に位置する、縦糸繊維１１６による中央支柱を通過する。そして、横糸繊維１１４は、位置Ｅでベース１２０に戻り、ベース１２０の他方の端１１５の位置Ｆに到達する。これが、横糸繊維１１４の完全な織りシーケンスを構成し、図１に示すように、そのシーケンスは、基本的に、３つのフルピックと一緒に４つのハーフピックを結合する。段のあるパターンで縦糸繊維１１６の層を終えると、たとえば、ベース１２０の左側端のテーパ１２４および脚１２５上のテーパ１２６のように、ベース１２０および脚１２５，１３５上に先細の端を形作る。
【００３５】
一つのユニットセル、あるいは垂直部分を完結するため、縦糸繊維１１６の隣接する層に対して、プリフォーム１００を横切って横糸繊維１１４を通すことを繰り返し、すべての層をインターロックする。横糸パターンを繰り返し行い、隣接する垂直部分を形作り、連続した長さをもつプリフォームを作り出す。しかし、層のインターロックは必ずしも必要ではなく、プリフォーム１００のベース１２０および／または脚１２５，１３５は、分離した層の中に分岐することができる。
【００３６】
図３は、特に、パイ形のプリフォーム１００における脚１２５，１３５およびベース１２０を形作るために用いる織りパターンを示す。ベース１２０には、縦糸繊維１１６の８つの層を伴い、また、脚１２５，１３５には、縦糸繊維１１６の４つの層を伴う。勿論、このパターンについては、ベース１２０および脚１２５，１３５における縦糸繊維の層をより多くあるいはより少なくすることができる。言い換えると、ベース１２０は、脚１２５，１３５のそれぞれよりも多くの層をもつようにすることができるし、その逆にすることもできる。この織りパターンによって、一層の中の縦糸繊維１１６をインターロック、および、縦糸繊維の層間のインターロックを行う。隣接する層は、第１の支柱の第１の層では、横糸繊維１１４の一部が縦糸繊維１１６上を走ることにより、また、隣接する第２の支柱の第２の層では、縦糸繊維の下を走ることにより、インターロックされる。ここで、第２の層は第１の層の下に位置する。パターンを織るとき、脚１２５，１３５は、図に示すように、横になった水平位置で織る。取付けの際には、脚１２５，１３５のそれぞれを垂直な立ち位置に動かす。直立した各脚１２５，１３５の幅は、４つの層を含む。
【００３７】
プリフォーム１００は、今までの織りプリフォームを改良し、ベース１２０を伴う脚１２５，１３５の交差について高い対称的な分布を生み出す。ベース１２０は、縦糸繊維による３つの中央支柱、および縦糸繊維による２つの分離支柱を備える。分離支柱は、中央支柱の両方の側面に隣接する支柱である。奇数の数の中央支柱を用いることによって、中央支柱を二分する対称面の両側面にほぼミラーイメージ（鏡像）を形作るように織り、ベース１２０内部の荷重分布の対称性を高めることができる。中央支柱が３つのものを示しているが、プリフォーム１００の好ましい実施例において、中央支柱がどのような数をももつようにすることができる。中央支柱の数は、脚１２５，１３５を直立させたときに形作られるクレビス１５０の名目上の幅で決まる。脚１２５，１３５は、ベース１２０に対して垂直にすることができるし、非垂直の角度をもたせるようにすることもできる。同様に、脚１２５，１３５は、互いに平行あるいは斜めにすることができるし、そして／また、等しいか等しくない長さおよび／または高さをもつようにすることができる。
【００３８】
脚１２５，１３５からの荷重、たとえば、直立した脚１２５，１３５の間に結合した部材（図示しない）からの荷重をベース１２０に対称的に伝えるために、脚１２５，１３５を連結する横糸繊維１１４の部分は、等しいか実質的に等しい数の繊維部分のグループに分割する。各グループは、分離支柱の一つと中央支柱との間、あるいは、分離支柱の一つとその分離支柱に隣接する残りの右か左の側面の支柱との間で交差する。たとえば、図３に示すように、グループ２９は、脚１２５の層２および４とベース１２０との間に伸び、ベース１２０との交差は支柱ｃとｄとの間である。同様に、グループ３１とベース１２０との交差は支柱ｄとeとの間、グループ３３とベース１２０との交差は支柱ｇとｈとの間、そして、グループ３７とベース１２０との交差は支柱ｈとiとの間である。図には対称的な幾何学的配列を示すが、この発明の方法は、対称でない形態で製造することにも利用することができることに留意されたい。
【００３９】
プリフォーム１００のほぼ中央部の好ましい配置を示すが、中央支柱は、プリフォーム１００の中央から横あるいは側部に位置する縦糸繊維１１６で構成することができる。たとえば、支柱ｂ、ｃおよびｄを中央支柱とし、支柱aおよびeを分離支柱とすることができる。これによって、脚１２５，１３５は中心から外れてベース１２０の外側の端の方に位置する。それでも、支柱ｂ、ｃおよびｄについてのベース１２０の織りには対称性があるし、脚１２５，１３５からベース１２０への荷重の分布にも対称性がある。たとえば、ベース１２０の左側端のテーパ１２４および脚１２５上のテーパ１２６のようなテーパは、縦糸繊維による連続的な層の長さを前のものよりも短く終えることによって、プリフォームの外側の端に形作る。たとえば、図３において、層６が支柱ｔで終わっているのに対し、層５は支柱ｓで終わり、層５は層６よりも縦糸繊維１１６一つ分だけ短い。同様に、層６は層７よりも短く、このパターンが隣接する下の層ごとに繰り返し生じる。ベースあるいは直立した脚のいずれか一方にテーパをもつプリフォームは、縦糸の層がすべて同じ長さで終えるプリフォームに比べて、剥離荷重に対して耐性が高い。それに加えて、縦糸繊維に対して細い径の繊維を用いることによって、プリフォームからそれに結合する構成成分への移り変わりをよりスムーズに、かつ、よりゆるやかにすることができる。図３の織りパターンは、ベース１２０の縦糸繊維１１６が８層である。
【００４０】
図４には、織りを完成したパイ形のプリフォーム１００を示し、それは、直立した脚１２５，１３５を含み、それらの脚１２５，１３５間にクレビス１５０を形作っている。しかし、脚１２５，１３５は、ベース１２０に対して垂直にすることもできるし、非垂直で角度をもたせるようにすることもできる。プリフォーム１００を織るとき、プリフォーム１００の長さ方向に沿う隣接する垂直部分を形作る完全な織りシーケンスを繰り返し行う。その織りを進行させることによって、連続した長さをもつプリフォーム１００を生み出し、その後、取付けに必要な長さに切断する。図２（ａ）および図２（ｂ）は、この発明によって形成したプリフォームの一例と、直立した脚の間にループ３０を伴う先行プリフォーム１０とを比較して示す。
【００４１】
典型的な一例による発明は、多数の脚２２５，２３５を伴い、それらの脚が縦糸および／または横糸方向に必ずしも直線とならないプリフォーム２００を織る方法である。典型的な一例において、脚は、縦糸および／または横糸方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に、またはそれらの組み合わせによって動くことができる。クレビス２５０の幅は、用途に応じて異なる。いくつかの例では、プリフォームは、ゼロ幅のクレビスをもつ。すなわち、プリフォームを形作る複数の層は、位置を変える所で互いに交差するが、プリフォームのどの部分でもそれらの層が必ずしも一緒に織り込まれることがないのである。しかし、この特徴は、この発明の機能を適切に得る上で本質的なものではなく、プリフォームの最終用途に応じて使用することもあり、使用しないこともある。この例による脚位置のシフト（移し替え）を行う場合、直立する脚２２５，２３５を形作るプリフォーム部分からいくつかの縦糸繊維２１６を選択的に外し（目落ちさせ）、同時に他の領域で縦糸繊維２１６を加える。たとえば、脚を横糸方向に左側に動かすため、直立した脚２２５の一つのベース部分で縦糸繊維２１６を外し、同時に隣接する直立した脚２３５のベースで加える。同様に、脚を右側に動かすために、逆のことを行う。この中で述べる典型例は縦糸方向に形成した脚を含むが、脚については、１または２以上の脚から横糸繊維を選択的に加えあるいは外すことにより横糸方向に形成することができる。そのような場合、横糸繊維の代わりに、縦糸繊維を用いることにより層と層とのインターロックを提供する。しかし、そのことは、この発明を実施するために不可欠ではない。
【００４２】
図５は、縦糸繊維２１６に垂直なプリフォーム２００の繊維構造を示す断面図である。個々の縦糸繊維２１６を円（丸）で示し、連続する横糸繊維２１４の経路を実線で示す。ここで留意すべきは、直立する脚２２５，２３５を形成する繊維の大部分がプリフォーム２００の全長を通して連続していることである。端の繊維２４０だけが非連続である。それらの繊維２４０は、プリフォーム２００の織り部分の上あるいは下に浮き織りになり、そして、プリフォームを織機から取り外した後で取り除かれる。この例による直立する脚２２５，２３５は、支持フランジあるいはベース２２０のどの位置へも動かすことができ、しかも、横糸繊維２１４によってフランジあるいはベース２２０に結合する。しかし、その位置については、一段ずつ変えなければならない。その一段の最小幅は一つの縦糸支柱の幅である。プリフォーム２００は、縦糸繊維に対する今までのパターン、すなわち、プライ対プライ、厚さ方向アングルインターロック、直交その他のパターンを用いて織ることができる。
【００４３】
一実施例の発明は、多数の脚３０５，３１０，３１５，３２０を伴う繊維プリフォーム３００を織る方法である。それらの脚の配列を見ると、プリフォームが等しい幅のフランジをもち、フランジはプリフォーム３００の長さを通してまっすぐであり、１または２以上の脚３１５，３２０はフランジに直交するが、プリフォーム３００の長さを通して湾曲した経路が続く。縦糸繊維および横糸繊維は、上述した実施例で述べたように織ることができるし、単純に平織りパターンに織り異なる層を形成することもできる。この中で述べる典型例は縦糸方向に形成した脚を含むが、脚については、１または２以上の脚から横糸繊維を選択的に加えあるいは外すことにより横糸方向に形成することができる。そのような場合、横糸繊維の代わりに、縦糸繊維を用いることにより層と層とのインターロックを提供する。しかし、そのことは、この発明を実施するために不可欠ではない。プリフォームのいくつかの層は、層と層とのインターロックを行わないようにすることができる。
【００４４】
この発明の典型的な一実施例を、図６（ａ）〜６（ｃ）に示す。図６（ａ）は、この実施例による織りプリフォーム３００の断面図を示す。プリフォーム３００は、最初に互いの上に層になり、図６（ａ）に示すようにＸＹ面に平行な４つの脚３０５，３１０，３１５および３２０を伴って平らに織る。脚３１５および３２０は、それぞれ脚３０５および３１０に関して折り、脚３１５および３２０が図６（ｂ）に示すように直立状態にし、それによって「パイ」構成にすることができる。この例において、脚３０５および３１０はまっすぐなフランジあるいはベースを形成し、脚３１５および３２０が、図６（ｃ）に示すように、まっすぐなフランジに関して、結果としてたとえば正弦波の経路をとる。
【００４５】
層と層の構造であって縦糸方向の正弦波に沿って動く脚を伴うパイ形のプリフォームの異なる絵を図７（ａ）〜（ｄ）に示す。図７（ａ）は、織りプリフォーム３００の上面図であり、浮き織り繊維を取り除く前であり、上に脚３１５および３２０がある。図７（ｂ）は、織りプリフォーム３００の上面図であり、浮き織り繊維を取り除く前であり、上に脚３０５および３１０がある。図７（ｃ）は、プリフォーム３００の上面図であり、浮き織り繊維を取り除いた後であり、折りによる脚３１５および３２０が直立している。図７（ｄ）は、プリフォーム３００の上面図であり、浮き織り繊維を取り除いた後であり、折りによる脚３０５および３１０がフランジを形成している。
【００４６】
この発明の一つの典型的な実施例は、縦糸繊維を横糸繊維と織り、ベースおよびベースから伸びる１または２以上の脚を形成する織りプリフォームの形成方法であって、第１の脚から１または２以上の横糸繊維を選択的に外し、および／または第１の脚に１または２以上の横糸繊維を選択的に加え、それによって、第１の脚を予め定めた距離だけ縦糸方向に動かすようにする。その方法は、また、第２の脚の横糸繊維を同時に加えおよび／または取り除き、それによって、第２の脚を予め定めた距離だけ縦糸方向に動かすことをも含む。横糸繊維を加えたり取り除くこのプロセスは、横糸方向の曲線に沿う１または２以上の脚を形成するために繰り返し行う。その１または２以上の脚については、横糸方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に、またはそれらの組み合わせになるように形成する。
【００４７】
また、この発明の一つの典型的な実施例は、縦糸繊維の層と織った横糸繊維を含み、ベースおよびベースから伸びる１または２以上の脚を形成する織りプリフォームであって、第１の脚を形作るプリフォームの第１の部分から１または２以上の横糸繊維を選択的に外し、および／またはプリフォームの第１の部分に１または２以上の横糸繊維を選択的に加え、それによって、第１の脚を予め定めた距離だけ縦糸方向に動かすようにしている。その１または２以上の脚は、横糸方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に、またはそれらの組み合わせになるようになっている。
【００４８】
上の実施例では正弦波のパイ形プリフォームを説明しているが、この発明はそのような形のものに限定されるわけではない。たとえば、プリフォームは、直立する脚３１５および３２０をもち、それらが縦糸方向および／または横糸方向にジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に、またはそれらの組み合わせになるように動くものとすることができる。図９および１０に、それらの形のいくつかの例を示す。
【００４９】
以上のようなプリフォームは、コンポジット構造に用いてジョイントを強化したり、そしてまた、航空機の桁やリブなどのより複雑な構造用のものに用いることができる。図８には、パイ形プリフォーム３００を用いてコンポジットＩビーム３５０を構築する例を示す。
【００５０】
図８に示す構造物が破損あるいは故障する主要なモードは、ビーム３５０を曲げたり、あるいはＺ方向に圧縮したとき、２つのパイフランジ３００間のウェブ３４０が座屈することである。このタイプの構造物の座屈強度を改善する好ましい方法は、この発明の一実施例にしたがって、ウェブ３４０をＸ方向に正弦波形に形成することである。それによって、幾何学的な強固さをもたらし、重さをわずかに増すだけで座屈負荷をかなり増大させることができる。今までのプレプレッグから作ったコンポジット正弦波の桁やリブが、航空機の組み立てに用いられている。しかし、それらには、上部および下部のフランジにウェブからくるむ層を動かし織り込むことにかなりの労力が必要である。そこで、この発明は、パイ形の物の直立脚を正弦波形に織ることによって、その問題を解消する。ウェブ３４０は、長方形の細長い片から作ることができ、その片を正弦波形に容易に形作って、フランジあるいはベースに結合した直立する脚３１５，３２０の間に取り付けることができる。
【００５１】
この発明の方法は、また、他の断面の形、たとえば「Ｔ」形あるいは「Ｔ」の上部に関して正弦曲線を描くように走る「Ｔ」のブレードをもつ「Ｔ」スチフナ、または３あるいはそれより多い脚をもつプリフォームのような他の形を作るためにも用いることができる。この発明の方法は、可変の厚さあるいは可変の長さ／高さの脚であり、１あるいは２以上の面上互いに平行あるいは斜めになった脚を伴うプリフォームを織るために用いることができる。プリフォームは、今までの織りパターン、すなわち、プライ対プライ、厚さ方向アングルインターロック、直交その他のパターンを用いて織ることができる。炭素繊維が好ましいが、この発明は、たとえばガラス、セラミック、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの他のタイプの繊維にも実際上適用することができる。図１、２（ａ）、３および７（ａ）〜（ｄ）に示すように、横糸繊維は、たとえば平織りパターンで織ることができるが、プリフォームを形成する上で用いることができるどのような織りパターンでも織ることができる。横糸よりもむしろ、縦糸繊維がインターロックを与える。この中で述べる典型的な実施例は、層と層とのインターロックを含むが、この発明を実施する上で、そのことは必ずしも必要ではない。プリフォームのいくつかの層は、層と層とのインターロックを行わない。また、実施する上で、脚は、どのような層数のインターロックファブリックで構成することができるし、平らな端部に代えて傾斜する端部を含むよう、すなわち、ベースおよび／または脚の外側端部について縦糸繊維の層が段差状のパターンで終わるテーパをもつようにすることができる。
【００５２】
一般に、プリフォームを織るときには、縦糸および横糸繊維に対して一つのタイプの繊維、たとえば、炭素（グラファイト）繊維を用いる。しかし、プリフォームは、また、たとえば炭素とガラス繊維のような多様な材料で形作るハイブリッド織りパターンにすることができる。そのような織りパターンにすれば、大きな強度、コスト低減、そして、最適化した熱膨張特性を得ることができる。織りパターンは、すべての縦糸をあるタイプで、しかも、すべての横糸繊維を別のタイプで構成することができるし、あるいはまた、たとえば、層の全体にわたって「チエッカー盤（市松模様）」のように、縦糸および／または横糸繊維に対し、二種のものを交互に配列することができる。
【００５３】
この発明による効果には、大きな強度の織りを得ることができること、および構成部分を構造物に組み付けることが容易なプリフォームであることを含む。改良された織りにより、各層の縦糸をインターロックし、しかも、各層を互いにインターロックし、と同時に、プリフォームの荷重を高い対称性をもって分布させる。そこで、この発明は、縦糸方向および／または横糸方向に必ずしも直線ではない多数の脚を伴うプリフォーム技術、すなわち、３Ｄプリフォームおよび／または強化コンポジット構造について既存のものに代わる提案技術および／または改良方法を提供する。
【００５４】
以上のように、この発明によれば、その目的および利点を実現することができる。この発明の好ましい実施例について詳しく述べたが、この発明は、それらに限定されるわけではない。この発明の考え方の範囲は、特許請求の範囲の記載によって定まる。
【符号の説明】
【００５５】
１００，２００，３００ プリフォーム
１１４ 横糸繊維
１１５ 他方の端
１１６ 縦糸繊維
１２０ ベース
１２４，１２６ ベースのテーパ
１２５，１３５ 脚
１２６ 脚のテーパ
１５０ クレビス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
織りプリフォームを形成する方法であり、次の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の各工程を備える、織りフォームの形成方法。
（ａ）各層が複数の縦糸繊維を含み、それらの縦糸繊維が互いに平行である、隣接する複数の層を支給する工程。
（ｂ）前記の縦糸繊維による層に複数の横糸繊維を織り、ベースおよびそのベースから伸びる１または２以上の脚を形作る工程。
（ｃ）第１の脚を形作るプリフォームの第１の部分から１または２以上の縦糸繊維を選択的に外し、および／またはプリフォームの第１の部分に１または２以上の縦糸繊維を選択的に加え、それによって、第１の脚を予め定めた距離だけ横糸方向に動かす工程。
【請求項２】
第２の脚を形作るプリフォームの第２の部分の縦糸繊維を同時に加えおよび／または取り除き、それによって、第２の脚を予め定めた距離だけ横糸方向に同時に動かす工程をさらに備える、請求項１の方法。
【請求項３】
縦糸繊維を加えるか取り除く工程を繰り返し、それによって、縦糸方向の前記１または２以上の脚を形成する工程をさらに備える、請求項１の方法。
【請求項４】
前記１または２以上の脚は、縦糸の方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に、またはそれらの組み合わせになるように形成される、請求項３の方法。
【請求項５】
前記１または２以上の脚を前記ベースに関して折り、それによって、直立する脚を形成する工程をさらに備える、請求項１の方法。
【請求項６】
前記ベースは、それぞれの脚よりも多くの層を含むか、あるいはその逆である、請求項２の方法。
【請求項７】
前記ベースおよび／または脚の端部は、先細に形成されている、請求項２の方法。
【請求項８】
前記脚は、前記ベースに対して垂直、あるいは非垂直または斜めになっている、請求項２の方法。
【請求項９】
前記縦糸繊維および横糸繊維は、ガラス、炭素、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレンあるいはそれらの組み合わせによって作られる、請求項１の方法。
【請求項１０】
前記複数の脚は、等しいか等しくない長さおよび／または高さである、請求項２の方法。
【請求項１１】
２または３以上の脚は、予め定めた幅のクレビスによって分離している、請求項２の方法。
【請求項１２】
２または３以上の脚は、ゼロ幅のクレビスによって分離している、請求項２の方法。
【請求項１３】
２または３以上の脚は、可変幅のクレビスによって分離している、請求項２の方法。
【請求項１４】
強化コンポジット構造物用の織りプリフォームであり、次の各構成を備える、織りフォーム。
・各層が複数の縦糸繊維を含み、それらの縦糸繊維が互いに平行である、隣接する複数の層。
・前記の縦糸繊維による層に織った複数の横糸繊維であり、ベースおよびそのベースから伸びる１または２以上の脚を形作るもの。
・第１の脚を形作るプリフォームの第１の部分から１または２以上の縦糸繊維を選択的に外し、および／またはプリフォームの第１の部分に１または２以上の縦糸繊維を選択的に加え、それによって、第１の脚を予め定めた距離だけ横糸方向に動かすこと。
【請求項１５】
前記１または２以上の脚は、縦糸の方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に、またはそれらの組み合わせになるように形成される、請求項１４のプリフォーム。
【請求項１６】
前記１または２以上の脚を前記ベースに関して折り、それによって、直立する脚を形成する、請求項１４のプリフォーム。
【請求項１７】
前記プリフォームは、２または３以上の脚を含む、請求項１４のプリフォーム。
【請求項１８】
２または３以上の脚は、予め定めた幅のクレビスによって分離している、請求項１７のプリフォーム。
【請求項１９】
２または３以上の脚は、ゼロ幅のクレビスによって分離している、請求項１７のプリフォーム。
【請求項２０】
前記ベースは、それぞれの脚よりも多くの層を含むか、あるいはその逆である、請求項１７のプリフォーム。
【請求項２１】
前記ベースおよび／または脚の端部は、先細に形成されている、請求項１７のプリフォーム。
【請求項２２】
前記脚は、前記ベースに対して垂直、あるいは非垂直または斜めになっている、請求項１７のプリフォーム。
【請求項２３】
前記縦糸繊維および横糸繊維は、ガラス、炭素、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレンあるいはそれらの組み合わせによって作られる、請求項１４のプリフォーム。
【請求項２４】
前記複数の脚は、等しいか等しくない長さおよび／または高さである、請求項１７のプリフォーム。
【請求項２５】
前記の脚は、可変幅のクレビスによって分離している、請求項１７のプリフォーム。
【請求項２６】
織りプリフォームを形成する方法であり、次の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の各工程を備える、織りフォームの形成方法。
（ａ）各層が複数の縦糸繊維を含み、それらの縦糸繊維が互いに平行である、隣接する複数の層を支給する工程。
（ｂ）前記の縦糸繊維による層に複数の横糸繊維を織り、ベースおよびそのベースから伸びる１または２以上の脚を形作る工程。
（ｃ）第１の脚を形作るプリフォームの第１の部分から１または２以上の横糸繊維を選択的に外し、および／またはプリフォームの第１の部分に１または２以上の横糸繊維を選択的に加え、それによって、第１の脚を予め定めた距離だけ横糸方向に動かす工程。
【請求項２７】
第２の脚を形作るプリフォームの第２の部分の横糸繊維を同時に加えおよび／または取り除き、それによって、第２の脚を予め定めた距離だけ縦糸方向に同時に動かす工程をさらに備える、請求項２６の方法。
【請求項２８】
横糸繊維を加えるか取り除く工程を繰り返し、それによって、横糸方向の曲線に沿う前記１または２以上の脚を形成する工程をさらに備える、請求項２６の方法。
【請求項２９】
前記１または２以上の脚は、横糸の方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に、またはそれらの組み合わせになるように形成される、請求項２８の方法。
【請求項３０】
前記１または２以上の脚を前記ベースに関して折り、それによって、直立する脚を形成する工程をさらに備える、請求項２６の方法。
【請求項３１】
前記ベースは、それぞれの脚よりも多くの層を含むか、あるいはその逆である、請求項２７の方法。
【請求項３２】
前記ベースおよび／または脚の端部は、先細に形成されている、請求項２７の方法。
【請求項３３】
前記脚は、前記ベースに対して垂直、あるいは非垂直または斜めになっている、請求項２７の方法。
【請求項３４】
前記縦糸繊維および横糸繊維は、ガラス、炭素、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレンあるいはそれらの組み合わせによって作られる、請求項２６の方法。
【請求項３５】
前記複数の脚は、等しいか等しくない長さおよび／または高さである、請求項２７の方法。
【請求項３６】
２または３以上の脚は、予め定めた幅のクレビスによって分離している、請求項２７の方法。
【請求項３７】
２または３以上の脚は、ゼロ幅のクレビスによって分離している、請求項２７の方法。
【請求項３８】
前記の脚は、可変幅のクレビスによって分離している、請求項２７の方法。
【請求項３９】
強化コンポジット構造物用の織りプリフォームであり、次の各構成を備える、織りフォーム。
・各層が複数の縦糸繊維を含み、それらの縦糸繊維が互いに平行である、隣接する複数の層。
・前記の縦糸繊維による層に織った複数の横糸繊維であり、ベースおよびそのベースから伸びる１または２以上の脚を形作るもの。
・第１の脚を形作るプリフォームの第１の部分から１または２以上の横糸繊維を選択的に外し、および／またはプリフォームの第１の部分に１または２以上の横糸繊維を選択的に加え、それによって、第１の脚を予め定めた距離だけ縦糸方向に動かすこと。
【請求項４０】
前記１または２以上の脚は、横糸の方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に、またはそれらの組み合わせになるように形成される、請求項３９のプリフォーム。
【請求項４１】
前記１または２以上の脚を前記ベースに関して折り、それによって、直立する脚を形成する、請求項３９のプリフォーム。
【請求項４２】
前記プリフォームは、２または３以上の脚を含む、請求項３９のプリフォーム。
【請求項４３】
２または３以上の脚は、予め定めた幅のクレビスによって分離している、請求項４２のプリフォーム。
【請求項４４】
２または３以上の脚は、ゼロ幅のクレビスによって分離している、請求項４２のプリフォーム。
【請求項４５】
前記ベースは、それぞれの脚よりも多くの層を含むか、あるいはその逆である、請求項４２のプリフォーム。
【請求項４６】
前記ベースおよび／または脚の端部は、先細に形成されている、請求項４２のプリフォーム。
【請求項４７】
前記脚は、前記ベースに対して垂直、あるいは非垂直または斜めになっている、請求項４２のプリフォーム。
【請求項４８】
前記縦糸繊維および横糸繊維は、ガラス、炭素、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレンあるいはそれらの組み合わせによって作られる、請求項３９のプリフォーム。
【請求項４９】
前記複数の脚は、等しいか等しくない長さおよび／または高さである、請求項４２のプリフォーム。
【請求項５０】
前記の脚は、可変幅のクレビスによって分離している、請求項４２のプリフォーム。
【請求項１】
織りプリフォームを形成する方法であり、次の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の各工程を備える、織りフォームの形成方法。
（ａ）各層が複数の縦糸繊維を含み、それらの縦糸繊維が互いに平行である、隣接する複数の層を支給する工程。
（ｂ）前記の縦糸繊維による層に複数の横糸繊維を織り、ベースおよびそのベースから伸びる１または２以上の脚を形作る工程。
（ｃ）第１の脚を形作るプリフォームの第１の部分から１または２以上の縦糸繊維を選択的に外し、および／またはプリフォームの第１の部分に１または２以上の縦糸繊維を選択的に加え、それによって、第１の脚を予め定めた距離だけ横糸方向に動かす工程。
【請求項２】
第２の脚を形作るプリフォームの第２の部分の縦糸繊維を同時に加えおよび／または取り除き、それによって、第２の脚を予め定めた距離だけ横糸方向に同時に動かす工程をさらに備える、請求項１の方法。
【請求項３】
縦糸繊維を加えるか取り除く工程を繰り返し、それによって、縦糸方向の前記１または２以上の脚を形成する工程をさらに備える、請求項１の方法。
【請求項４】
前記１または２以上の脚は、縦糸の方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に、またはそれらの組み合わせになるように形成される、請求項３の方法。
【請求項５】
前記１または２以上の脚を前記ベースに関して折り、それによって、直立する脚を形成する工程をさらに備える、請求項１の方法。
【請求項６】
前記ベースは、それぞれの脚よりも多くの層を含むか、あるいはその逆である、請求項２の方法。
【請求項７】
前記ベースおよび／または脚の端部は、先細に形成されている、請求項２の方法。
【請求項８】
前記脚は、前記ベースに対して垂直、あるいは非垂直または斜めになっている、請求項２の方法。
【請求項９】
前記縦糸繊維および横糸繊維は、ガラス、炭素、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレンあるいはそれらの組み合わせによって作られる、請求項１の方法。
【請求項１０】
前記複数の脚は、等しいか等しくない長さおよび／または高さである、請求項２の方法。
【請求項１１】
２または３以上の脚は、予め定めた幅のクレビスによって分離している、請求項２の方法。
【請求項１２】
２または３以上の脚は、ゼロ幅のクレビスによって分離している、請求項２の方法。
【請求項１３】
２または３以上の脚は、可変幅のクレビスによって分離している、請求項２の方法。
【請求項１４】
強化コンポジット構造物用の織りプリフォームであり、次の各構成を備える、織りフォーム。
・各層が複数の縦糸繊維を含み、それらの縦糸繊維が互いに平行である、隣接する複数の層。
・前記の縦糸繊維による層に織った複数の横糸繊維であり、ベースおよびそのベースから伸びる１または２以上の脚を形作るもの。
・第１の脚を形作るプリフォームの第１の部分から１または２以上の縦糸繊維を選択的に外し、および／またはプリフォームの第１の部分に１または２以上の縦糸繊維を選択的に加え、それによって、第１の脚を予め定めた距離だけ横糸方向に動かすこと。
【請求項１５】
前記１または２以上の脚は、縦糸の方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に、またはそれらの組み合わせになるように形成される、請求項１４のプリフォーム。
【請求項１６】
前記１または２以上の脚を前記ベースに関して折り、それによって、直立する脚を形成する、請求項１４のプリフォーム。
【請求項１７】
前記プリフォームは、２または３以上の脚を含む、請求項１４のプリフォーム。
【請求項１８】
２または３以上の脚は、予め定めた幅のクレビスによって分離している、請求項１７のプリフォーム。
【請求項１９】
２または３以上の脚は、ゼロ幅のクレビスによって分離している、請求項１７のプリフォーム。
【請求項２０】
前記ベースは、それぞれの脚よりも多くの層を含むか、あるいはその逆である、請求項１７のプリフォーム。
【請求項２１】
前記ベースおよび／または脚の端部は、先細に形成されている、請求項１７のプリフォーム。
【請求項２２】
前記脚は、前記ベースに対して垂直、あるいは非垂直または斜めになっている、請求項１７のプリフォーム。
【請求項２３】
前記縦糸繊維および横糸繊維は、ガラス、炭素、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレンあるいはそれらの組み合わせによって作られる、請求項１４のプリフォーム。
【請求項２４】
前記複数の脚は、等しいか等しくない長さおよび／または高さである、請求項１７のプリフォーム。
【請求項２５】
前記の脚は、可変幅のクレビスによって分離している、請求項１７のプリフォーム。
【請求項２６】
織りプリフォームを形成する方法であり、次の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の各工程を備える、織りフォームの形成方法。
（ａ）各層が複数の縦糸繊維を含み、それらの縦糸繊維が互いに平行である、隣接する複数の層を支給する工程。
（ｂ）前記の縦糸繊維による層に複数の横糸繊維を織り、ベースおよびそのベースから伸びる１または２以上の脚を形作る工程。
（ｃ）第１の脚を形作るプリフォームの第１の部分から１または２以上の横糸繊維を選択的に外し、および／またはプリフォームの第１の部分に１または２以上の横糸繊維を選択的に加え、それによって、第１の脚を予め定めた距離だけ横糸方向に動かす工程。
【請求項２７】
第２の脚を形作るプリフォームの第２の部分の横糸繊維を同時に加えおよび／または取り除き、それによって、第２の脚を予め定めた距離だけ縦糸方向に同時に動かす工程をさらに備える、請求項２６の方法。
【請求項２８】
横糸繊維を加えるか取り除く工程を繰り返し、それによって、横糸方向の曲線に沿う前記１または２以上の脚を形成する工程をさらに備える、請求項２６の方法。
【請求項２９】
前記１または２以上の脚は、横糸の方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に、またはそれらの組み合わせになるように形成される、請求項２８の方法。
【請求項３０】
前記１または２以上の脚を前記ベースに関して折り、それによって、直立する脚を形成する工程をさらに備える、請求項２６の方法。
【請求項３１】
前記ベースは、それぞれの脚よりも多くの層を含むか、あるいはその逆である、請求項２７の方法。
【請求項３２】
前記ベースおよび／または脚の端部は、先細に形成されている、請求項２７の方法。
【請求項３３】
前記脚は、前記ベースに対して垂直、あるいは非垂直または斜めになっている、請求項２７の方法。
【請求項３４】
前記縦糸繊維および横糸繊維は、ガラス、炭素、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレンあるいはそれらの組み合わせによって作られる、請求項２６の方法。
【請求項３５】
前記複数の脚は、等しいか等しくない長さおよび／または高さである、請求項２７の方法。
【請求項３６】
２または３以上の脚は、予め定めた幅のクレビスによって分離している、請求項２７の方法。
【請求項３７】
２または３以上の脚は、ゼロ幅のクレビスによって分離している、請求項２７の方法。
【請求項３８】
前記の脚は、可変幅のクレビスによって分離している、請求項２７の方法。
【請求項３９】
強化コンポジット構造物用の織りプリフォームであり、次の各構成を備える、織りフォーム。
・各層が複数の縦糸繊維を含み、それらの縦糸繊維が互いに平行である、隣接する複数の層。
・前記の縦糸繊維による層に織った複数の横糸繊維であり、ベースおよびそのベースから伸びる１または２以上の脚を形作るもの。
・第１の脚を形作るプリフォームの第１の部分から１または２以上の横糸繊維を選択的に外し、および／またはプリフォームの第１の部分に１または２以上の横糸繊維を選択的に加え、それによって、第１の脚を予め定めた距離だけ縦糸方向に動かすこと。
【請求項４０】
前記１または２以上の脚は、横糸の方向に正弦曲線を描くように、ジグザグ形に、斜めに、曲線状あるいは非直線状に、またはそれらの組み合わせになるように形成される、請求項３９のプリフォーム。
【請求項４１】
前記１または２以上の脚を前記ベースに関して折り、それによって、直立する脚を形成する、請求項３９のプリフォーム。
【請求項４２】
前記プリフォームは、２または３以上の脚を含む、請求項３９のプリフォーム。
【請求項４３】
２または３以上の脚は、予め定めた幅のクレビスによって分離している、請求項４２のプリフォーム。
【請求項４４】
２または３以上の脚は、ゼロ幅のクレビスによって分離している、請求項４２のプリフォーム。
【請求項４５】
前記ベースは、それぞれの脚よりも多くの層を含むか、あるいはその逆である、請求項４２のプリフォーム。
【請求項４６】
前記ベースおよび／または脚の端部は、先細に形成されている、請求項４２のプリフォーム。
【請求項４７】
前記脚は、前記ベースに対して垂直、あるいは非垂直または斜めになっている、請求項４２のプリフォーム。
【請求項４８】
前記縦糸繊維および横糸繊維は、ガラス、炭素、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレンあるいはそれらの組み合わせによって作られる、請求項３９のプリフォーム。
【請求項４９】
前記複数の脚は、等しいか等しくない長さおよび／または高さである、請求項４２のプリフォーム。
【請求項５０】
前記の脚は、可変幅のクレビスによって分離している、請求項４２のプリフォーム。
【図１】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６（ａ）−６（ｂ）】
【図６（ｃ）】
【図７（ａ）】
【図７（ｂ）】
【図７（ｃ）】
【図７（ｄ）】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６（ａ）−６（ｂ）】
【図６（ｃ）】
【図７（ａ）】
【図７（ｂ）】
【図７（ｃ）】
【図７（ｄ）】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２０１２−５０７６４０（Ｐ２０１２−５０７６４０Ａ）
【公表日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３４６６９（Ｐ２０１１−５３４６６９）
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６２１５９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０５３７５０
【国際公開日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（５０８１３５０８０）アルバニー エンジニアード コンポジッツ インコーポレイテッド (16)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６２１５９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０５３７５０
【国際公開日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（５０８１３５０８０）アルバニー エンジニアード コンポジッツ インコーポレイテッド (16)
【Ｆターム（参考）】
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