JP2001027220A - Power transmission shaft - Google Patents

Power transmission shaft

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JP2001027220A
JP2001027220A JP11197714A JP19771499A JP2001027220A JP 2001027220 A JP2001027220 A JP 2001027220A JP 11197714 A JP11197714 A JP 11197714A JP 19771499 A JP19771499 A JP 19771499A JP 2001027220 A JP2001027220 A JP 2001027220A
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shaft according
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JP11197714A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuo Nakajima
達雄 中島
Arihito Matsui
有人 松井
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To attain weight reduction, high rigidity and cost reduction of a power transmission shaft used as a drive shaft or the like for an automobile. SOLUTION: A fiber reinforced resin layer 0.01 mm to 10 mm in wall thickness with the large modulus of flexural elasticity is fitted to the outer peripheral part of a metal shaft 10 to form a composite shaft with sufficient flexural rigidity as a power transmission shaft. A countermeasure to vibration is thereby taken at a low cost in a space-saving manner without using a dynamic damper.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は動力伝達シャフトに
関し、より詳しくは、軽量で、しかも曲げ剛性の向上し
た動力伝達シャフトを提供するものであり、たとえば自
動車の動力伝達系を構成するドライブシャフトに利用す
ることができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power transmission shaft, and more particularly, to a power transmission shaft which is lightweight and has improved bending rigidity. Can be used.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車のエンジンからの駆動力はドライ
ブシャフトを通じて駆動輪車軸に伝達される。ドライブ
シャフトは両端部に等速ジョイント(継手)を取り付け
て、エンジンと駆動車輪の相対位置の変化による長さと
角度の変動に対応できるようにしてある。従来のドライ
ブシャフトは、図7(A)に示すような中実または中空
の鋼製シャフト1を使用するのが一般的であった。
2. Description of the Related Art A driving force from an automobile engine is transmitted to a drive wheel axle through a drive shaft. The drive shaft is provided with constant velocity joints (joints) at both ends so that it can cope with variations in length and angle due to changes in the relative positions of the engine and the drive wheels. Conventional drive shafts generally use a solid or hollow steel shaft 1 as shown in FIG.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】鋼製のドライブシャフ
ト1は、長軸になると中間部にダイナミックダンパー2
(図7(B))を取り付けるなどの振動対策が必要にな
るため、重量、取付けスペース、コスト等の面から改善
が要求されているのが現状である。
A steel drive shaft 1 has a dynamic damper 2 at an intermediate portion when the drive shaft becomes a long axis.
Since measures against vibration such as mounting (FIG. 7B) are required, improvements are currently required in terms of weight, mounting space, cost, and the like.

【0004】そこで、本発明は、前述した改善要求にこ
たえるべく提案されたもので、その目的とするところ
は、ダイナミックダンパー部品を省くことによる軽量
化、ドライブシャフトまわりの省スペース、低コスト化
およびドライブシャフトの高剛性化を図ることにある。
Accordingly, the present invention has been proposed in order to meet the above-mentioned demands for improvement, and aims to reduce the weight by eliminating the dynamic damper parts, to save space around the drive shaft, to reduce the cost, and to reduce the cost. The purpose is to increase the rigidity of the drive shaft.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
れば、図1に示すように中実の金属シャフト10の外周
部に肉厚0.01mm以上10mm以下の繊維強化樹脂
層20を設けることによって解決される(請求項1)。
曲げ剛性の強い繊維強化樹脂(以下、FRPと称す)層
20を金属シャフト10の外周部に設けることにより高
剛性化が実現する。したがって、中間部にダイナミック
ダンパー2(図7(B)参照)を設ける必要がなくな
り、軽量化と省スペースが達成される。ここで、中空の
金属シャフトの場合は軽量化や振動・騒音特性の向上と
いった特長がある反面、中実の場合に比べて太径かつコ
スト高になるという点を考慮するならば、中実の方が好
ましいといえる。
According to the present invention, a fiber-reinforced resin layer 20 having a thickness of 0.01 mm or more and 10 mm or less is provided on the outer periphery of a solid metal shaft 10 as shown in FIG. It is solved by providing (claim 1).
By providing a fiber reinforced resin (hereinafter, referred to as FRP) layer 20 having high bending rigidity on the outer peripheral portion of the metal shaft 10, high rigidity is realized. Therefore, it is not necessary to provide the dynamic damper 2 (see FIG. 7B) at the intermediate portion, and a reduction in weight and space can be achieved. Here, a hollow metal shaft has features such as light weight and improved vibration and noise characteristics, but if it is considered that the diameter and cost will be larger than those of a solid metal shaft, Is more preferable.

【0006】FRP層20の肉厚すなわち厚みtは0.
01mm以上10mm以下が好適である。FRP層20
の厚みtが0.01mmより小さい場合、たとえ比弾性
率の大きいFRP層を付加しても要求される曲げの固有
振動数を満足する曲げ剛性にすることは困難である。F
RP層20の厚みtが10mmより大きい場合、FRP
層の付加により曲げ剛性の向上を期待できるものの、使
用するFRP量が相対的に多くなるため製造コストが多
大になり、かつ、完成した動力伝達シャフトの外径が太
くなるため省スペース上の問題が生じる。
[0006] The thickness of the FRP layer 20, that is, the thickness t is equal to 0.
It is preferably from 01 mm to 10 mm. FRP layer 20
When the thickness t is smaller than 0.01 mm, it is difficult to obtain a bending rigidity that satisfies the required natural frequency of bending even if an FRP layer having a large specific elastic modulus is added. F
When the thickness t of the RP layer 20 is larger than 10 mm, FRP
Although the addition of a layer can be expected to improve the bending rigidity, the amount of FRP to be used is relatively large, so that the production cost becomes large, and the outer diameter of the completed power transmission shaft becomes large, resulting in space-saving problems. Occurs.

【0007】金属シャフト10とFRP層20で構成さ
れる複合動力伝達シャフトの寸法諸元は、当該動力伝達
シャフトに要求される曲げの固有振動数で決められる。
すなわち、要求される曲げの固有振動数を金属シャフト
10のみで満足しようとすると大径になり、かつ、重量
が重くなる場合、たとえば金属シャフト10の外径を要
求される静ねじり強度のみを満足するように設計してお
き、この金属シャフト1の外周部に要求される曲げの固
有振動数を満足するように弾性率の大きいFRP層20
を設けるのである。これにより、最外径寸法は小さくな
り、かつ、軽量化できる。
The dimensions of the composite power transmission shaft composed of the metal shaft 10 and the FRP layer 20 are determined by the natural frequency of bending required for the power transmission shaft.
That is, if the required natural frequency of bending is to be satisfied only by the metal shaft 10, the diameter becomes large, and if the weight becomes heavy, for example, the outer diameter of the metal shaft 10 satisfies only the required static torsional strength. The FRP layer 20 having a large elastic modulus so as to satisfy the natural frequency of bending required for the outer peripheral portion of the metal shaft 1.
Is provided. Thereby, the outermost diameter can be reduced and the weight can be reduced.

【0008】金属シャフト10の長さPLは50mm以
上1,200mm以下がよいが、望ましくは200mm
以上1,000mm以下がよい。金属シャフト10の長
さPLが50mmより短いときは、要求される静ねじり
強度を満足するような金属シャフト径ですでに剛性が高
く、FRP層20を付加する必要はない。逆に、金属シ
ャフト10の長さPLが1,200mmより長いと、た
とえ弾性率の大きいFRP層を付加してもその肉厚が厚
くなり、低コストに製作することが困難になる。なお、
等速ジョイントまたは類似の継手要素(図示省略)と接
合するための両端のセレーション(またはスプライン)
部分を符号12,14で示してある。
The length PL of the metal shaft 10 is preferably not less than 50 mm and not more than 1,200 mm, more preferably, not more than 200 mm.
It is preferably at least 1,000 mm. When the length PL of the metal shaft 10 is shorter than 50 mm, the rigidity is already high with the metal shaft diameter satisfying the required static torsional strength, and it is not necessary to add the FRP layer 20. Conversely, if the length PL of the metal shaft 10 is longer than 1,200 mm, even if an FRP layer having a large elastic modulus is added, the thickness of the metal shaft 10 becomes large, and it is difficult to manufacture the metal shaft 10 at low cost. In addition,
Serrations (or splines) at both ends for joining with constant velocity joints or similar joint elements (not shown)
The parts are indicated by reference numerals 12 and 14.

【0009】金属シャフト10の外径D2 は1mm以上
40mm以下がよい。金属シャフト10の外径D2 が1
mmより細いと、運搬時やFRP層の嵌合時に金属シャ
フト10を破損することがある。また、動力伝達シャフ
トとして要求される静ねじり強度のみを満足するように
設計することが困難になる。金属シャフト10の外径D
2 が40mmより大きい場合、乗用車に使用するドライ
ブシャフトとしては重過ぎ、軽量化の目的を達成するこ
とができない。
The outer diameter D 2 of the metal shaft 10 is preferably 1 mm or more and 40 mm or less. The outer diameter D 2 of the metal shaft 10 is 1
If it is smaller than mm, the metal shaft 10 may be damaged during transportation or fitting of the FRP layer. Further, it is difficult to design the power transmission shaft to satisfy only the static torsional strength required. Outer diameter D of metal shaft 10
If 2 is larger than 40 mm, the drive shaft used for a passenger car is too heavy, and the purpose of weight reduction cannot be achieved.

【0010】FRP層20の軸方向の長さFLは、金属
シャフト10の長さPLとFRP層20の軸方向長さF
Lの比FL/PLの値が0.1以上1.0以下となるよ
うに設定するのが好ましい(請求項2)。FL/PLの
値が0.1より小さい場合、たとえ比弾性率の大きいF
RP層を付加しても要求される曲げ剛性にすることは困
難である。逆に、FL/PLの値が1.0より大きい場
合には、FRP層20が金属シャフト10より長くな
る。その結果、得られた複合シャフトの少なくとも一方
の端部で、等速ジョイントのような継手要素との接合に
通常の接合方法を採用できなくなるので好ましくない。
The axial length FL of the FRP layer 20 is determined by the length PL of the metal shaft 10 and the axial length F of the FRP layer 20.
It is preferable to set the value of the ratio FL / PL of L to be 0.1 or more and 1.0 or less (claim 2). When the value of FL / PL is smaller than 0.1, even if the specific elastic modulus is large,
Even with the addition of the RP layer, it is difficult to achieve the required bending rigidity. Conversely, when the value of FL / PL is larger than 1.0, the FRP layer 20 is longer than the metal shaft 10. As a result, at least one end of the obtained composite shaft cannot be used for joining with a joint element such as a constant velocity joint, which is not preferable.

【0011】FRP層20を構成する繊維は、動力伝達
シャフトの曲げの共振点を高めるために、密度が小さく
弾性率の高い材料が望ましい。このような繊維として、
PAN系およびピッチ系炭素繊維・炭化けい素繊維・ア
ルミナ繊維・ボロン繊維・ガラス繊維・パラ系アラミド
(たとえば、デュポン社製ケブラー)繊維・金属(鋼、
アルミ合金、チタン合金、銅、タングステン)繊維等が
挙げられる。
The fiber constituting the FRP layer 20 is desirably a material having a low density and a high elastic modulus in order to increase the bending resonance point of the power transmission shaft. As such a fiber,
PAN-based and pitch-based carbon fibers, silicon carbide fibers, alumina fibers, boron fibers, glass fibers, para-aramid (eg, Kevlar manufactured by DuPont) fibers, metals (steel,
Aluminum alloy, titanium alloy, copper, tungsten) fiber and the like.

【0012】FRP層20に使用する強化繊維の引張り
弾性率は20,000kgf/mm 2 (196GPa)
以上がよく、さらに望ましくは25,000kgf/m
2(245GPa)以上である(請求項3)。繊維の
引張り弾性率が20,000kgf/mm2 (196G
Pa)未満では、FRPの繊維配向角をどのように構成
してもシャフトの曲げの共振点を高くすることができな
い。
Tension of reinforcing fiber used for FRP layer 20
The elastic modulus is 20,000kgf / mm Two(196 GPa)
More preferably, more preferably 25,000 kgf / m
mTwo(245 GPa) or more (claim 3). Fibrous
Tensile modulus of elasticity is 20,000kgf / mmTwo(196G
Less than Pa), how to configure the fiber orientation angle of FRP
Can not raise the resonance point of the bending of the shaft
No.

【0013】PAN系炭素繊維を使用する場合、その線
径は1μm以上20μm以下がよく、さらに望ましくは
5μm以上8μm以下がよい(請求項4)。PAN系炭
素繊維の線径が1μm未満の場合、原料となるアクリル
繊維のコストが高く、かつ、焼成して炭素繊維に加工す
る時の制御が難しくなり繊維の価格が高くなるため、低
コストな複合シャフトを成立させることができない。ま
た、PAN系炭素繊維の線径が20μm以上では高弾性
率の繊維を製造することができない。
When PAN-based carbon fiber is used, its wire diameter is preferably 1 μm or more and 20 μm or less, and more preferably 5 μm or more and 8 μm or less. When the wire diameter of the PAN-based carbon fiber is less than 1 μm, the cost of the acrylic fiber as a raw material is high, and it is difficult to control when firing to process the carbon fiber, and the price of the fiber becomes high. A composite shaft cannot be established. If the wire diameter of the PAN-based carbon fiber is 20 μm or more, a fiber having a high elastic modulus cannot be produced.

【0014】ピッチ系炭素繊維を使用する場合、長繊維
でかつ高弾性率のメソフェースピッチ系炭素繊維がよい
(請求項6)。
When pitch-based carbon fibers are used, mesoface pitch-based carbon fibers which are long fibers and have a high modulus of elasticity are preferred.

【0015】また、さらなる低コスト化のために、二以
上の異種の繊維を組み合わせて用いてもよい。比弾性率
の大きい繊維が軽量化の効果が大きいため駆動シャフト
ヘの使用は好ましい。つまり、比強度ではPAN系炭素
繊維が、比弾性率ではメソフェースピッチ系炭素繊維が
好誼である。しかし、コスト低減の観点からこれらの炭
素繊維どうし、あるいは、これらの炭素繊維とガラス繊
維のハイブリッドで用いることも可能である。
In order to further reduce the cost, two or more different kinds of fibers may be used in combination. The use of a fiber having a large specific elastic modulus for the drive shaft is preferred because the effect of reducing the weight is great. In other words, PAN-based carbon fibers are favorable for specific strength, and mesoface pitch-based carbon fibers are favorable for specific elastic modulus. However, from the viewpoint of cost reduction, it is also possible to use these carbon fibers or a hybrid of these carbon fibers and glass fibers.

【0016】FRP層20のマトリクスとして使用する
熱硬化性樹脂は特に制限されるものではない。一般に熱
硬化性を示すエポキシ樹脂・フェノール樹脂・不飽和ポ
リエステル樹脂・ビニルエステル樹脂・ウレタン樹脂・
アルキッド樹脂・キシレン樹脂・メラミン樹脂・フラン
樹脂・シリコン樹脂・ポリイミド樹脂等が使用できる
が、強度面からはエポキシ樹脂が好誼である。マトリク
スにエポキシ樹脂を用いる場合、エポキシ硬化後の耐熱
性はガラス転位点で60℃以上がよいが、さらに望まし
くは80℃以上がよい。自動車のドライブシャフトとし
て使用される場合、雰囲気温度は60℃程度になるた
め、エポキシ硬化後の耐熱性が60℃未満では破損など
の重大な問題を起こすことがあり、マトリクスに使用で
きない。また、エポキシ樹脂中にゴム粒子を介在させ海
島構造を形成して耐衝撃性を付与した改質エポキシ樹脂
や、主鎖または側鎖を化学構造的に変成した変成エポキ
シ樹脂を用いることもできる。このとき、得られた複合
シャフト構造体に減衰性を付与することができる。さら
に、エポキシ樹脂中に導電性のカーボンブラックのよう
な充填材や金属粉を分散させて導電性を付与したエポキ
シ樹脂を用いることもできる。
The thermosetting resin used as the matrix of the FRP layer 20 is not particularly limited. Generally, thermosetting epoxy resin, phenol resin, unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, urethane resin,
Alkyd resin, xylene resin, melamine resin, furan resin, silicon resin, polyimide resin, etc. can be used, but epoxy resin is preferred from the viewpoint of strength. When an epoxy resin is used for the matrix, the heat resistance after epoxy curing is preferably 60 ° C. or higher at the glass transition point, and more preferably 80 ° C. or higher. When used as a drive shaft of an automobile, the ambient temperature is about 60 ° C., and if the heat resistance after epoxy curing is less than 60 ° C., serious problems such as breakage may occur, and the epoxy resin cannot be used as a matrix. It is also possible to use a modified epoxy resin in which rubber particles are interposed in an epoxy resin to form a sea-island structure to impart impact resistance, or a modified epoxy resin in which a main chain or a side chain is chemically modified. At this time, damping can be imparted to the obtained composite shaft structure. Further, an epoxy resin having conductivity by dispersing a filler such as conductive carbon black or a metal powder in the epoxy resin may be used.

【0017】使用する強化繊維の表面をオゾン酸化処理
や紫外線の照射で表面活性化したり、シランカップリン
グ剤またはチタンカツプリング剤等で湿式処理を行つて
親和性を向上させたり、反応性の高い官能基サイトを繊
維表面に形成し、熱硬化性マトリクス樹脂との硬化後化
学結合を有する強固な接着を付与することで、マトリク
スと繊維間の界面強度を向上させることもできる。
The surface of the reinforcing fiber to be used is surface-activated by ozone oxidation treatment or irradiation with ultraviolet rays, or wet-treated with a silane coupling agent or a titanium coupling agent to improve the affinity or to increase the reactivity. By forming a functional group site on the fiber surface and imparting a strong bond having a chemical bond after curing with the thermosetting matrix resin, the interface strength between the matrix and the fiber can be improved.

【0018】FRP層20を形成する手段としては、図
2に示すように、金属シャフト10をマンドレルとして
用いるシ一トラップ成形法(請求項7)やフィラメント
ワインディング法、あるいは、あらかじめ引抜き法によ
り成形したFRPパイプ22(図3)を金属シャフト1
0の外周部に圧入する方法(請求項8)やはめ込む方法
が採用でき、いずれも低コストで実施をすることができ
る。FRPパイプはあらかじめシートラップ法によつて
も成形することができるが、引抜き成形を用いると、製
造時の材料損失が大幅に削減できるためにコスト的によ
り有利となる場合がある。また、シートラップ法と比較
してプリプレグシートの巻回工程、シュリンクテープお
よびシュリンクテープ巻回工程、プリプレグ硬化工程
(熱処理)が省けるため、より低コストな製造法となる
場合がある。
As a means for forming the FRP layer 20, as shown in FIG. 2, a sheet trap forming method using the metal shaft 10 as a mandrel (claim 7), a filament winding method, or a drawing method in advance is used. Connect the FRP pipe 22 (FIG. 3) to the metal shaft 1
A method of press-fitting into the outer periphery of the 0 (claim 8) or a method of fitting can be adopted, and both can be implemented at low cost. Although the FRP pipe can be formed in advance by a sheet wrap method, the use of pultrusion may be more advantageous in terms of cost because material loss during manufacturing can be greatly reduced. In addition, a prepreg sheet winding step, a shrink tape and a shrink tape winding step, and a prepreg curing step (heat treatment) can be omitted as compared with the sheet wrap method.

【0019】金属シャフト10の外周部にFRP層20
を嵌合させる方法は、繊維配向角をシャフトの軸方向に
対して0°および±45°とした層を組み合わせて積層
することにより、曲げ剛性やねじり剛性の制御が可能で
あるという点で有利である。金属シャフト10上に嵌合
させるFRP層20の長さや肉厚、使用する強化繊維の
弾性率などによって軸の曲げおよびねじり剛性を制御す
るようにしてもよい。このとき、図2に示すように、金
属シャフト10をマンドレルとして用い、強化繊維に熱
硬化性樹脂を含浸させた半硬化状態のシート状のプリプ
レグ22を使用し、糸の配列を一方向に一定に保ちなが
ら任意の繊維配向角で巻回するシートラップ法を採用す
ることができる。
An FRP layer 20 is formed on the outer periphery of the metal shaft 10.
Is advantageous in that bending rigidity and torsional rigidity can be controlled by laminating and combining layers in which the fiber orientation angle is 0 ° and ± 45 ° with respect to the axial direction of the shaft. It is. The bending and torsional rigidity of the shaft may be controlled by the length and thickness of the FRP layer 20 fitted on the metal shaft 10 and the elastic modulus of the reinforcing fiber used. At this time, as shown in FIG. 2, a semi-cured sheet-like prepreg 22 in which a reinforcing fiber is impregnated with a thermosetting resin is used using a metal shaft 10 as a mandrel, and the arrangement of the yarns is fixed in one direction. The sheet wrap method in which the fiber is wound at an arbitrary fiber orientation angle while maintaining the above-mentioned value can be adopted.

【0020】金属シャフト10の外周部にプリプレグ2
2を巻き付けて積層し、その後加熱硬化させて得られる
FRP層20の肉厚、幅、使用するプリプレグの弾性率
(繊維種や繊維含有量、プリプレグ厚み)で軸の曲げお
よびねじり剛性を制御してもよい。巻き付けるプリプレ
グ22の厚みは5μm以上300μm以下が好適であ
る。プリプレグ22の厚みが5μmより薄い場合、巻付
け加工時にシワが生じやすく、硬化後の複合シャフトに
トルクが負荷されたときにこのシワ部がクラックの起点
となることがある。また、プリプレグ22の厚みが30
0μmより厚い場合、その厚みのために巻きにくく、た
とえ巻けたとしても硬化後、外観上段差を生じる。
The prepreg 2 is attached to the outer periphery of the metal shaft 10.
2 is wound and laminated, and then the bending and torsional rigidity of the shaft is controlled by the thickness and width of the FRP layer 20 obtained by heating and curing, and the elastic modulus (fiber type and fiber content, prepreg thickness) of the prepreg to be used. You may. The thickness of the prepreg 22 to be wound is preferably 5 μm or more and 300 μm or less. If the thickness of the prepreg 22 is less than 5 μm, wrinkles are likely to occur during the winding process, and when a torque is applied to the composite shaft after curing, the wrinkles may be a starting point of cracks. The thickness of the prepreg 22 is 30
When it is thicker than 0 μm, it is difficult to wind due to its thickness, and even if it is wound, a step is generated in appearance after curing.

【0021】また、強化繊維は未硬化のマトリクス樹脂
に含浸し、それら複数のトウをオーバーワインディング
しながら連続的に硬化させてパイプのような一様断面の
成形体を効率よく製造することができる引抜き成形を採
用してもよい。この場合、図3に示すように、成形後の
FRPパイプ24に金属シャフト10を圧入して複合シ
ャフトを形成することも可能である。また、FRPパイ
プ24の断面形状としては、一部にスリット(間隙、裂
け目等)を入れたり、接着剤だまりを構成する浅い溝を
入れた異形断面とした引抜き材でもよい。積層構造を有
するFRPパイプを引抜き成形で得ようとする場合、オ
ーバーワインディングによつて成形できるが、積層数は
20層以内とするのがよい(請求項6)。積層数が20
を超える成形体を得ようとすると、その段取り作業が非
常に煩雑になり量産性が損なわれる。
Further, the reinforcing fibers are impregnated into the uncured matrix resin, and the plurality of tows are continuously cured while overwinding, whereby a molded article having a uniform cross section such as a pipe can be efficiently produced. Pultrusion molding may be employed. In this case, as shown in FIG. 3, it is possible to press-fit the metal shaft 10 into the molded FRP pipe 24 to form a composite shaft. The cross-sectional shape of the FRP pipe 24 may be a drawn material having a slit (a gap, a tear, etc.) in a part thereof, or a deformed cross-section having a shallow groove forming an adhesive pool. When an FRP pipe having a laminated structure is to be obtained by pultrusion molding, it can be formed by overwinding, but the number of layers is preferably within 20 layers (claim 6). 20 layers
If it is attempted to obtain a molded body exceeding the above, the setup work becomes very complicated and mass productivity is impaired.

【0022】図4に示すように、FRPパイプの一端か
ら他端まで切り通して軸方向に延びるスリット25を入
れたFRPパイプ26を金属シャフト10の外周部に組
み付ける場合(請求項9)、スリット25があるため
に、FRPパイプ26を図4(D)に矢印で示すように
周方向に弾性変形(拡開)させることができ、スリット
のない単純なFRPパイプに金属シャフト10を圧入す
る場合に比べ、圧倒的に組込み工程が容易になる。つま
り、FRPパイプ内径D1および金属シャフト外径D2
それぞれに寸法公差があるため、単純な円筒パイプ形状
では圧入力を工程上管理するためにそれぞれの寸法をマ
ッチングすることが必要になる。これに対して、スリッ
トを有するFRPパイプを組み込む場合はこのようなマ
ッチング工程が不要になり、かつ、圧入力も小さくてす
む。スリット25の幅W(図4(C))については、F
RPパイプ26の外周の40%以下に設定するのがよい
(請求項10)。スリット幅WがFRPパイプ26の外
周の40%より大きい場合、たとえFRPパイプ26を
嵌合しても所期の高剛性化が図れない場合がある。
As shown in FIG. 4, when an FRP pipe 26 having a slit 25 extending through the FRP pipe from one end to the other end and extending in the axial direction is attached to the outer peripheral portion of the metal shaft 10, the slit 25 4D, the FRP pipe 26 can be elastically deformed (expanded) in the circumferential direction as shown by an arrow in FIG. 4D, and the metal shaft 10 is pressed into a simple FRP pipe without a slit. In comparison, the assembling process becomes overwhelmingly easy. That is, the FRP pipe inner diameter D1 and the metal shaft outer diameter D2
Since there is a dimensional tolerance in each case, it is necessary to match the dimensions of a simple cylindrical pipe in order to control the press-fitting in the process. On the other hand, when an FRP pipe having a slit is incorporated, such a matching step becomes unnecessary, and the press-fitting can be small. Regarding the width W of the slit 25 (FIG. 4C), F
It is preferable to set it to 40% or less of the outer circumference of the RP pipe 26 (claim 10). If the slit width W is larger than 40% of the outer circumference of the FRP pipe 26, even if the FRP pipe 26 is fitted, the desired high rigidity may not be achieved.

【0023】スリット25の断面形状については制限さ
れないが、引抜き成形時に連続的に形成できるものであ
ればより好都合であることは言うまでもない。もちろ
ん、あらかじめFRP円筒パイプを成形しておき、後加
工で削ってスリットを形成してもよい。特に引抜き成形
時にスリットを連続的に形成する場合、図4(B)に示
すように、軸方向に対してバイアス角θをつけたスリッ
ト25’をFRPパイプ26に入れることができる。こ
の場合、バイアス角θは±30°以内がよい(請求項1
1)。スリット25’のバイアス角が30°を超える
と、トウの配向はその方向に倣うために、弾性率の大き
な強化繊維を用いてもFRPパイプ組込み後の複合シャ
フトの曲げ剛性向上に対する寄与度が損なわれることに
なる。
The cross-sectional shape of the slit 25 is not limited, but it goes without saying that it is more convenient if it can be formed continuously during pultruding. Of course, the FRP cylindrical pipe may be formed in advance, and the slit may be formed by shaving in a post-process. In particular, when the slits are formed continuously during the pultrusion molding, a slit 25 'having a bias angle θ with respect to the axial direction can be inserted into the FRP pipe 26 as shown in FIG. In this case, the bias angle θ is preferably within ± 30 °.
1). When the bias angle of the slit 25 ′ exceeds 30 °, the tow orientation follows the direction, so that the contribution to the improvement of the bending rigidity of the composite shaft after the FRP pipe is incorporated is impaired even if a reinforcing fiber having a large elastic modulus is used. Will be.

【0024】スリット付きFRPパイプ26の内径D1
を金属パイプ10の外径D2と等しいかもしくはやや小
さく成形し、組付け時に周方向に弾性変形(拡開)させ
るようにしてもよい。この場合、FRPパイプ内径D1
と金属シャフト外径D2との比D1/D2の値が0.7
以上1.1以下であることが望ましい(請求項12)。
D1/D2の値が0.7より小さいと、FRPパイプ2
6が金属シャフト10の外周面に倣わず不具合を生じて
しまう。逆に、D1/D2の値が1.1より大きいとF
RPパイプ26と金属シャフト10の間にすきまが生
じ、うまく固定できない場合がある。組込み後は金属シ
ャフト10上でFRPパイプ26が成形時の内径まで戻
ろうとして張っていることになり、この力が金属とFR
P界面での押付け力となり、金属シャフト10上でFR
Pパイプ26を固定させようとする。この固定力は、金
属シャフト10上で止め輪や接着剤を用いてFRPパイ
プを軸方向に固定する場合により都合のよいものとな
る。
Inner diameter D1 of FRP pipe 26 with slit
May be formed to be equal to or slightly smaller than the outer diameter D2 of the metal pipe 10 so as to be elastically deformed (expanded) in the circumferential direction during assembly. In this case, the FRP pipe inner diameter D1
Of the ratio D1 / D2 between the diameter of the metal shaft and the outer diameter D2 of the metal shaft is 0.7.
It is desirable that the value be not less than 1.1 and not more than 1.1 (claim 12).
If the value of D1 / D2 is smaller than 0.7, the FRP pipe 2
6 does not follow the outer peripheral surface of the metal shaft 10 and causes a problem. Conversely, if the value of D1 / D2 is greater than 1.1, F
There is a case where a clearance is generated between the RP pipe 26 and the metal shaft 10 so that the metal shaft 10 cannot be fixed properly. After assembling, the FRP pipe 26 is stretched on the metal shaft 10 to return to the inner diameter at the time of molding.
Pressing force at P interface, FR on metal shaft 10
An attempt is made to fix the P pipe 26. This fixing force is more convenient when the FRP pipe is axially fixed on the metal shaft 10 using a snap ring or an adhesive.

【0025】また、金属シャフト10上でFRPパイプ
24,26を固定する方法として、図3に示すように、
あらかじめ金属シャフト10の外周面に環状の止め輪溝
16をつけておいて、FRPパイプの組込み後、その両
端を止め輪30で固定するようにしてもよい(請求項1
3)。止め輪30として、たとえば、ばね座金を使用す
ることができる。
As a method of fixing the FRP pipes 24 and 26 on the metal shaft 10, as shown in FIG.
An annular retaining ring groove 16 may be formed on the outer peripheral surface of the metal shaft 10 in advance, and both ends thereof may be fixed by retaining rings 30 after the FRP pipe is assembled.
3). As the retaining ring 30, for example, a spring washer can be used.

【0026】金属シャフト10の外周部にFRPパイプ
を組み付ける時、接着剤を併用して固定してもよいが、
とくに単純な円筒パイプ形状のFRPパイプ24を圧入
する場合、接着剤が掻き取られて金属とFRPとの界面
で接着層が形成されないことがある。この間題を改善す
るため、図5に示すように、金属シャフト10の外周部
に、組込み後に金属シャフト10とFRPパイプ24と
の間で接着剤だまりを形成する環状溝18を設けてもよ
い(請求項14)。あるいは、図6に示すように、FR
Pパイプ24の内周面に、組込み後に接着剤だまりを形
成するような部位としてたとえば環状溝28をあらかじ
め機械加工しておいてもよい(請求項15)。使用する
接着剤は、一般的に金属とFRPを接着できるものであ
れば何ら制限されない。たとえば、株式会社高分子刊行
発行、「接着の科学と実際」や、株式会社技術評論社発
行、「高性能を生む接着剤選び」に記載される金属−F
RP用接着剤はすべて使用できるが、好適な着剤として
は粘度が2,000cps(mPa・s)以上350,
000cps(mPa・s)以下がよく、より望ましく
は20,000cps(mPa・s)以上40,000
cps(mPa・s)以下がよい。2,000cps
(mPa・s)より小さいと、粘度が低すぎてたとえ接
着剤が溜まるような溝を設けていてもうまく保持できな
いことがあり、所期の接着効果を発現しない場合があ
る。また、350,000cps(mPa・s)より大
きいと、粘ちょう過ぎてうまく溝に充填されない場合が
ある。
When assembling the FRP pipe to the outer peripheral portion of the metal shaft 10, it may be fixed together with an adhesive.
In particular, when press-fitting the FRP pipe 24 having a simple cylindrical pipe shape, the adhesive may be scraped off and an adhesive layer may not be formed at the interface between the metal and the FRP. In order to improve this problem, as shown in FIG. 5, an annular groove 18 that forms a pool of adhesive between the metal shaft 10 and the FRP pipe 24 after being assembled may be provided on the outer peripheral portion of the metal shaft 10 (see FIG. 5). Claim 14). Alternatively, as shown in FIG.
For example, an annular groove 28 may be machined in advance on the inner peripheral surface of the P pipe 24 as a portion where an adhesive pool is formed after being assembled (claim 15). The adhesive used is not particularly limited as long as it can bond metal and FRP. For example, Metal-F described in “Science and Practice of Adhesion” published by Kobunshi Publishing Co., Ltd.
Although any adhesive for RP can be used, a preferable adhesive has a viscosity of 2,000 cps (mPa · s) or more and 350,
000 cps (mPa · s) or less, more preferably 20,000 cps (mPa · s) or more and 40,000
cps (mPa · s) or less is preferable. 2,000 cps
When the viscosity is smaller than (mPa · s), the viscosity may be too low to hold the adhesive well even if a groove for storing the adhesive is provided, and the intended adhesive effect may not be exhibited. On the other hand, if it is larger than 350,000 cps (mPa · s), the groove may be too viscous to be filled well.

【0027】また、フィルム状もしくは筒状の熱収縮テ
ープを用いて被覆しながら金属シャフト10上でFRP
パイプ24,26を固定してもよい。これまで金属シャ
フト10上でFRPパイプ24,26を固定するいろい
ろな方法を提示したが、これらの方法を組み合わせた固
定法は、より信頼性の高い固定法として採用しうること
は言うまでもない。
Further, while covering with a film-like or tubular heat-shrinkable tape, the FRP
The pipes 24 and 26 may be fixed. Although various methods for fixing the FRP pipes 24 and 26 on the metal shaft 10 have been described, it is needless to say that a fixing method combining these methods can be adopted as a more reliable fixing method.

【0028】[0028]

【実施例】以下、動力伝達シャフトの代表例として自動
車のドライブシャフトに適用した本発明の実施例を説明
するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるもの
ではない。ここで、曲げ剛性の評価方法としてハンマリ
ング法を用い、両端支持で曲げ一次の固有振動数の計測
値が170Hz以上であればダイナミックダンパーを使
用しなくても十分な曲げ剛性レベルと判定した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention applied to a drive shaft of an automobile will be described as typical examples of a power transmission shaft, but the present invention is not limited to these embodiments. Here, the hammering method was used as a method for evaluating bending stiffness, and if the measured value of the natural frequency of the primary bending at both ends supported was 170 Hz or more, it was determined that the bending stiffness level was sufficient even without using a dynamic damper.

【0029】実施例1 図5(A)に示すように接着剤だまり部となる環状溝1
8を設けた鉄製の中実シャフト10(S40C−HM
材、外径22mm、長さ600mm、両端支持で曲げ一
次の固有振動数150Hz)に、弾性率30×1,00
0kgf/mm2(294GPa)PAN系炭素繊維パ
イロフィルCFトウ(三菱レイヨン株式会社の登録商
標)を強化繊維にエポキシ系硬化樹脂{エピコート10
01(油化シェルエポキシ株式会社の登録商標):40
部、エピコート828(油化シェルエポキシ株式会社の
登録商標):32部、スミ−エポキシELM120(住
友化学工業株式会社の登録商標):14部、4.4’ジ
アミノジフェニルスルホン:14部}を含浸させながら
引抜き成形で製作した円筒状のFRPパイプ24(内径
22mm、肉厚2.0mm、長さ400mm)を鉄製中
実シャフト中央部まで圧入した(図5(B))。その
後、このシャフト10の止め輪溝16でFRPパイプ2
4を止め輪30と二液型エポキシ系接着剤(Eセット
M、コニシ株式会社の登録商標)を併用して固定した
(図5(C))。得られた複合FRPシャフトについ
て、両端を支持してハンマリング法を用いて曲げ一次の
固有振動数を計測した結果、200Hzで、自動車のド
ライブシャフトとしてダイナミックダンパーを使用しな
くても十分な曲げ剛性レベルであった。
Embodiment 1 As shown in FIG. 5A, an annular groove 1 serving as an adhesive reservoir is provided.
8 provided with an iron solid shaft 10 (S40C-HM
Material, outer diameter 22 mm, length 600 mm, both ends supported, bending primary natural frequency 150 Hz), elastic modulus 30 × 1,000
0 kgf / mm 2 (294 GPa) PAN-based carbon fiber Pyrofil CF Tow (registered trademark of Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) as a reinforcing fiber and epoxy-based cured resin (Epicoat 10)
01 (registered trademark of Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.): 40
Part, Epicoat 828 (registered trademark of Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.): 32 parts, Sumi-Epoxy ELM120 (registered trademark of Sumitomo Chemical Co., Ltd.): 14 parts, 4.4 'diaminodiphenyl sulfone: 14 parts Then, a cylindrical FRP pipe 24 (inner diameter 22 mm, wall thickness 2.0 mm, length 400 mm) manufactured by drawing was pressed into the center of a solid iron shaft (FIG. 5B). After that, the FRP pipe 2 is
4 was fixed using a retaining ring 30 and a two-part epoxy adhesive (E set M, a registered trademark of Konishi Co., Ltd.) (FIG. 5 (C)). For the obtained composite FRP shaft, the both ends were supported, and the bending primary natural frequency was measured using the hammering method. As a result, at 200 Hz, sufficient bending rigidity was obtained without using a dynamic damper as a drive shaft of an automobile. Level.

【0030】以下に示す実施例2〜5ならびに比較例
1、2において、鉄製中実シャフトの鋼種、強化繊維、
含浸樹脂(マトリクス樹脂)および接着剤は、実施例1
と同じ材料を用いた。
In Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 shown below, the steel type, reinforcing fiber,
The impregnating resin (matrix resin) and the adhesive were used in Example 1.
The same material was used.

【0031】実施例2 図5(A)に示すように接着剤だまり部となる環状溝1
8を設けた鉄製の中実シャフト10に、図4(A)に示
すように引抜き成形で製作したスリット25入りの円筒
状FRPパイプ26(内径22mm、肉厚2.0mm、
長さ400mm)をシャフト10の中央部まで嵌合した
(図5(B))。その後、このシャフト上の溝部でFR
Pパイプを止め輪30と二液型エポキシ系接着剤を併用
して固定した(図5(C))。得られた複合FRPシャ
フトについて、両端を支持してハンマリング法を用いて
曲げ一次の固有振動数を計測した結果、200Hzで、
自動車のドライブシャフトとしてダイナミックダンパー
を使用しなくても十分な曲げ剛性レベルであった。
Embodiment 2 As shown in FIG. 5A, an annular groove 1 serving as an adhesive reservoir is provided.
As shown in FIG. 4 (A), a cylindrical FRP pipe 26 with a slit 25 (inner diameter 22 mm, wall thickness 2.0 mm,
(Length 400 mm) was fitted to the center of the shaft 10 (FIG. 5B). After that, the FR on the shaft
The P pipe was fixed using the retaining ring 30 and a two-part epoxy adhesive in combination (FIG. 5C). About the obtained composite FRP shaft, as a result of measuring the natural frequency of the bending primary using the hammering method while supporting both ends, at 200 Hz,
The bending stiffness level was sufficient even without using a dynamic damper as the drive shaft of an automobile.

【0032】実施例3 図4(B)に示すようにバイアス角10°で引抜き成形
したスリット25’入りの円筒状FRPパイプ26(内
径22mm、肉厚2.0mm、長さ400mm、スリッ
ト幅1mm)を、接着剤だまり部となる環状溝18を設
けた鉄製の中実シャフト10の中央部まで嵌合した(図
5(B))。その後、シャフト10の止め輪溝16に装
着した止め輪30と二液型エポキシ系接着剤を併用して
シャフト10上にFRPパイプ26を固定した(図5
(C))。得られた複合FRPシャフトについて、両端
を支持してハンマリング法を用いて曲げ一次の固有振動
数を計測した結果、200Hzで、自動車のドライブシ
ャフトとしてダイナミックダンパーを使用しなくても十
分な曲げ剛性レベルであった。
Example 3 As shown in FIG. 4 (B), a cylindrical FRP pipe 26 with a slit 25 'formed by drawing at a bias angle of 10 ° (inner diameter 22 mm, wall thickness 2.0 mm, length 400 mm, slit width 1 mm) ) Was fitted to the center of a solid iron shaft 10 provided with an annular groove 18 serving as an adhesive pool (FIG. 5B). Thereafter, the FRP pipe 26 was fixed on the shaft 10 by using both the retaining ring 30 mounted on the retaining ring groove 16 of the shaft 10 and the two-component epoxy adhesive (FIG. 5).
(C)). For the obtained composite FRP shaft, the both ends were supported, and the bending primary natural frequency was measured using the hammering method. As a result, at 200 Hz, sufficient bending rigidity was obtained without using a dynamic damper as a drive shaft of an automobile. Level.

【0033】実施例4 図6(B)に示すようにあらかじめ引抜き法で円筒状F
RPパイプ(内径22mm、肉厚2.0mm、長さ40
0mm)を成形し、内周面に接着剤だまりとなる環状溝
28を旋削加工により設けたFRPパイプ24を製作し
た。そのFRPパイプ24の内周面に二液型エポキシ系
接着剤を塗り付け、鉄製中実シャフト10の中央部まで
嵌合し(図6(A))、接着固定した。得られた複合F
RPシャフトについて、両端を支持してハンマリング法
を用いて曲げ一次の固有振動数を計測した結果、200
Hzで、自動車のドライブシャフトとしてダイナミック
ダンパーを使用しなくても十分な曲げ剛性レベルであつ
た。
Example 4 As shown in FIG. 6 (B), a cylindrical F was previously drawn by a drawing method.
RP pipe (inner diameter 22mm, wall thickness 2.0mm, length 40
0 mm), and an FRP pipe 24 in which an annular groove 28 serving as an adhesive pool is provided on the inner peripheral surface by turning. The two-part epoxy adhesive was applied to the inner peripheral surface of the FRP pipe 24, fitted to the center of the solid iron shaft 10 (FIG. 6 (A)), and bonded and fixed. Composite F obtained
As for the RP shaft, the both ends were supported, and the bending primary natural frequency was measured using the hammering method.
At Hz, sufficient bending stiffness levels were achieved without using a dynamic damper as the drive shaft of the vehicle.

【0034】実施例5 図2(A)に示すように鉄製の中実シャフト10をマン
ドレルに用いて、プリプレグ22{弾性率24×1,0
00kgf/mm2 (235GPa)PAN系炭素繊維
パイロフィルCプリプリグTR350G200S、三菱
レイヨン株式会社の登録商標}を巻回してシートラツプ
成形で鉄製中実シャフト10の中央部にFRP層20
(肉厚2.0mm、幅400mm)を形成した(図2
(B))。得られた複合FRPシャフトについて、両端
を支持してハンマリング法を用いて曲げ一次の固有振動
数を計測した結果、200Hzであり、自動車のドライ
ブシャフトとしてダイナミックダンパーを使用しなくて
も十分な曲げ剛性レベルであった。
Example 5 As shown in FIG. 2 (A), using a solid iron shaft 10 as a mandrel, a prepreg 22 and an elastic modulus of 24 × 1,0 were used.
00 kgf / mm 2 (235 GPa) PAN-based carbon fiber Pyrofil C prepreg TR350G200S, wound with a registered trademark of Mitsubishi Rayon Co., Ltd.
(Thickness: 2.0 mm, width: 400 mm) (FIG. 2)
(B)). With respect to the obtained composite FRP shaft, the both ends were supported and the natural frequency of the primary bending was measured by using the hammering method. As a result, the natural frequency was 200 Hz, which was sufficient bending without using a dynamic damper as a drive shaft of an automobile. Rigidity level.

【0035】比較例1 鉄製の中実シャフト10をマンドレルに用いて、プリプ
レグ22{弾性率24×1,000kgf/mm2 (2
35GPa)PAN系炭素繊維パイロフィルCプリプリ
グTR350G8S、三菱レイヨン株式会社の登録商
標}を巻回してシートラップ成形で鉄製中実シャフト1
0の中央部にFRP層20(肉厚8μm、幅400m
m)を形成した。得られた複合FRPシャフトについ
て、両端を支持してハンマリング法を用いて曲げ一次の
固有振動数を計測した結果、152Hzであり、自動車
のドライブシャフトとしては曲げ剛性レベルが不足して
いた。FRP層20の肉厚不足が原因と考えられる。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 Using a solid iron shaft 10 as a mandrel, a prepreg 22 {elastic modulus 24 × 1,000 kgf / mm 2 (2
35GPa) PAN-based carbon fiber Pyrofil C prepreg TR350G8S, a registered trademark 三菱 of Mitsubishi Rayon Co., Ltd. wound and sheet-wrap molded to form a solid iron shaft 1
FRP layer 20 (wall thickness 8 μm, width 400 m)
m) was formed. With respect to the obtained composite FRP shaft, both ends were supported, and the natural frequency of the primary bending was measured by the hammering method. As a result, the frequency was 152 Hz, and the bending rigidity level was insufficient for a drive shaft of an automobile. It is considered that the cause is the insufficient thickness of the FRP layer 20.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明の動力伝達シャフトは、軽くてコンパクトな
構成にもかかわらず十分な曲げ剛性を有し、ねじり強度
および接合強度に関しても高い信頼性を有するため、自
動車用途のみならず船舶用途、産業機械用途および航空
機用途などの動力伝達シャフトとして好適に用いること
ができるが、とりわけ自動車のドライブシャフトに適用
することにより、ダイナミックダンパーを省くことがで
きるため、省スペースで低コストなドライブシャフトを
構成することができる。
As is apparent from the above description, the power transmission shaft of the present invention has sufficient bending rigidity despite its light and compact structure, and has high reliability in terms of torsional strength and joint strength. Therefore, it can be suitably used as a power transmission shaft not only for automobile use but also for marine use, industrial machine use, aircraft use, etc., but especially when applied to a drive shaft of an automobile, a dynamic damper can be omitted. Therefore, a low-cost and low-cost drive shaft can be configured.

【0037】同様なシャフトの高剛性化手法は金属の中
実シャフトのみならず中空シャフトにも採用できること
は言うまでもない。また、この方法は自動車用プロペラ
シャフト(推進軸)の高剛性化にも適用し得るものであ
る。
It is needless to say that a similar technique for increasing the rigidity of a shaft can be employed not only for a solid shaft but also for a hollow shaft. This method can also be applied to increasing the rigidity of an automotive propeller shaft (propulsion shaft).

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 動力伝達シャフトの一部破断側面図である。FIG. It is a partially broken side view of a power transmission shaft.

【図2】(A)はプリプレグシート巻回過程を示す斜視
図である。(B)はシートラツプ成形によりFRP層を
設けた動力伝達シャフトの一部破断側面図である。
FIG. 2A is a perspective view showing a prepreg sheet winding process. (B) is a partially broken side view of the power transmission shaft provided with the FRP layer by sheet wrap molding.

【図3】(A)は動力伝達シャフトの一部破断側面図、
(B)はFRPパイプの斜視図、(C)は止め輪の斜視
図である。
FIG. 3A is a partially cutaway side view of a power transmission shaft.
(B) is a perspective view of an FRP pipe, (C) is a perspective view of a retaining ring.

【図4】(A)は軸方向スリット付きFRPパイプの斜
視図、(B)はバイアス角付きスリット入りFRPパイ
プの斜視図である。(C)はスリット付きFRPパイプ
の側面図、(D)は組込み状態を示す横断面図、
4A is a perspective view of an FRP pipe with an axial slit, and FIG. 4B is a perspective view of an FRP pipe with a slit with a bias angle. (C) is a side view of the FRP pipe with a slit, (D) is a cross-sectional view showing an assembled state,

【図5】(A)は金属シャフトの一部破断側面図、
(B)はFRPパイプを嵌合させた状態を示す一部破断
側面図である。(C)はさらに止め輪を取り付けた状態
の一部破断側面図である。
FIG. 5 (A) is a partially broken side view of a metal shaft,
(B) is a partially broken side view which shows the state which fitted the FRP pipe. (C) is a partially broken side view in the state where the retaining ring was further attached.

【図6】(A)は動力伝達シャフトの一部破断側面図、
(B)はFRPパイプの縦断面図である。
FIG. 6A is a partially cutaway side view of a power transmission shaft,
(B) is a longitudinal sectional view of the FRP pipe.

【図7】(A)は従来の鋼製動力伝達シャフトの側面図
である。(B)はダイナミツクダンパー付き動力伝達シ
ャフトの側面図である。
FIG. 7A is a side view of a conventional steel power transmission shaft. (B) is a side view of the power transmission shaft with a dynamic damper.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 金属シャフト 12 継手接合部 14 継手接合部 16 環状溝 20 FRP層 22 FRPプリプレグシート 24,26 FRPパイプ 25 スリット 28 環状溝 30 止め輪 D1 FRPパイプ内径(スリット付き) D2 金属シャフト外径 t FRP層の肉厚 W スリット幅 FL FRP層の長さ PL 金属シャフトの長さ 10 Metal shaft 12 Joint joint  14 Joint joint 16 Annular groove 20 FRP layer 22 FRP prepreg sheet 24, 26 FRP pipe 25 Slit 28 Annular groove 30 Retaining ring D1FRP pipe inner diameter (with slit) DTwoMetal shaft outer diameter t FRP layer thickness W Slit width FL FRP layer length PL Metal shaft length

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 中実の金属シャフトの外周部に肉厚0.
01mm以上10mm以下の繊維強化樹脂層を設けたこ
とを特徴とする動力伝達シャフト。
1. An outer peripheral portion of a solid metal shaft has a thickness of 0.
A power transmission shaft provided with a fiber reinforced resin layer of not less than 01 mm and not more than 10 mm.
【請求項2】 金属シャフトの長さをPL、繊維強化樹
脂層の軸方向長さをFLとしたとき、FL/PLの値が
0.1以上1.0以下であることを特徴とする請求項1
に記載の動力伝達シャフト。
2. The value of FL / PL is 0.1 or more and 1.0 or less, where PL is the length of the metal shaft and FL is the length of the fiber reinforced resin layer in the axial direction. Item 1
A power transmission shaft according to item 1.
【請求項3】 繊維強化樹脂層に使用する強化繊維の引
っ張り弾性率が20,000kgf/mm2 以上である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の動力伝達シ
ャフト。
3. The power transmission shaft according to claim 1, wherein the tensile elastic modulus of the reinforcing fibers used in the fiber-reinforced resin layer is 20,000 kgf / mm 2 or more.
【請求項4】 繊維強化樹脂層に使用する強化繊維が線
径1μm以上20μm以下のPAN系炭素繊維であるこ
とを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の動力
伝達シャフト。
4. The power transmission shaft according to claim 1, wherein the reinforcing fibers used for the fiber-reinforced resin layer are PAN-based carbon fibers having a wire diameter of 1 μm or more and 20 μm or less.
【請求項5】 繊維強化樹脂層に使用する強化繊維がメ
ソフェースピッチ系炭素繊維であることを特徴とする請
求項1乃至3のいずれかに記載の駆動シャフト。
5. The drive shaft according to claim 1, wherein the reinforcing fibers used in the fiber-reinforced resin layer are mesoface pitch-based carbon fibers.
【請求項6】 繊維強化樹脂層が20層以下の積層構造
を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに
記載の動力伝達シャフト。
6. The power transmission shaft according to claim 1, wherein the fiber reinforced resin layer has a laminated structure of 20 layers or less.
【請求項7】 繊維強化樹脂層がシートラップ法により
形成されたことを特徴とする請求項1乃至6に記載の動
力伝達シャフト。
7. The power transmission shaft according to claim 1, wherein the fiber reinforced resin layer is formed by a sheet wrap method.
【請求項8】 金属シャフトの外周部に、引抜き法によ
り薄肉に成形された繊維強化樹脂製のパイプを圧入した
ことを特徴とする請求項1乃至6に記載の動力伝達シャ
フト。
8. The power transmission shaft according to claim 1, wherein a fiber-reinforced resin pipe formed thin by a drawing method is press-fitted into an outer peripheral portion of the metal shaft.
【請求項9】 前記パイプの周壁に一端から他端まで切
り通したスリットを設けたことを特徴とする請求項8に
記載の動力伝達シャフト。
9. The power transmission shaft according to claim 8, wherein a slit cut from one end to the other end is provided in a peripheral wall of the pipe.
【請求項10】 スリットの幅がパイプの外周の40%
以下であることを特徴とする請求項9に記載の駆動シャ
フト。
10. The width of the slit is 40% of the outer circumference of the pipe.
The drive shaft according to claim 9, wherein:
【請求項11】 軸方向を基準にしたスリットのバイア
ス角が±30゜以内であることを特徴とする請求項9ま
たは10に記載の動力伝達シャフト。
11. The power transmission shaft according to claim 9, wherein a bias angle of the slit with respect to the axial direction is within ± 30 °.
【請求項12】 前記パイプの内径をD1、金属シャフ
トの外径をD2としたとき、D1/D2の値が0.7以
上1.1以下であることを特徴とする請求項8乃至11
のいずれかに記載の動力伝達シャフト。
12. The value of D1 / D2 is 0.7 or more and 1.1 or less, where D1 is the inner diameter of the pipe and D2 is the outer diameter of the metal shaft.
A power transmission shaft according to any one of the above.
【請求項13】 金属シャフト上に取り付けた止め輪に
より前記パイプが軸方向に固定されていることを特徴と
する請求項8乃至12のいずれかに記載の動力伝達シャ
フト。
13. The power transmission shaft according to claim 8, wherein the pipe is fixed in an axial direction by a retaining ring mounted on a metal shaft.
【請求項14】 金属シャフトの外周面に接着剤だまり
を形成する溝を設けたことを特徴とする請求項8乃至1
3のいずれかに記載の動力伝達シャフト。
14. A metal shaft is provided with a groove for forming a pool of adhesive on an outer peripheral surface thereof.
4. The power transmission shaft according to any one of 3.
【請求項15】 前記パイプの内周面に接着剤だまりを
形成する溝を設けたことを特徴とする請求項8乃至14
のいずれかに記載の動力伝達シャフト。
15. The pipe according to claim 8, wherein a groove for forming an adhesive pool is provided on an inner peripheral surface of the pipe.
A power transmission shaft according to any one of the above.
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