JP2003184854A - プロペラシャフト及びその製造方法並びにｆｒｐ製シャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属製の継手を備えたＦＲＰ製のプロペラシ
ャフトを従来の金属製プロペラシャフトと同様にして生
産性良く製造することができるＦＲＰ製シャフトを提供
する。 【解決手段】 ＦＲＰ製パイプ12の両端部に、外周面に
軸方向に延びるセレーション15ａを有する金属製の円筒
部材15が接合されてＦＲＰ製シャフト20が形成されてい
る。円筒部材15は、一端が前記ＦＲＰ製パイプ12の端部
から突出する状態で接合され、その突出部15ｂにプロペ
ラシャフトの自在継手の一部を構成する金属製の継手部
13ａ，14ａを溶着可能に形成されている。ＦＲＰ製パイ
プ12の両端部に接合された円筒部材15の突出部15ｂに、
金属製の継手部13ａ，14ａが摩擦圧接や溶接により溶着
されて、プロペラシャフトが製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロペラシャフト
及びその製造方法並びにＦＲＰ製シャフトに係り、詳し
くはシャフトの本体部にＦＲＰ（繊維強化プラスチッ
ク）製の筒体を使用し、両端部に金属製の継手等が接合
された車両用のプロペラシャフト及びその製造方法並び
にＦＲＰ製シャフトに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両のエンジンで発生する回転動力を車
両の駆動輪に伝達するプロペラシャフトは、一般に金属
製中実棒又は金属製中空パイプからなるシャフト部材の
両端に駆動軸や従動軸と連結する金属製の継手部を溶接
したもの（以下、金属製プロペラシャフトという）が使
用されている。

【０００３】近年、車両の軽量化を図るために各構造部
材のさらなる軽量化が要求され、プロペラシャフトにお
いても繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製のものに切り
替えることによる軽量化が図られている。このようなＦ
ＲＰ製プロペラシャフトは、図７に示すように、ＦＲＰ
製パイプ５１の両端（片側のみ図示）に、ＦＲＰ製パイ
プ５１を駆動軸や従動軸等の連結軸５４と連結する金属
製のヨーク（継手）５３を圧入接合した構造になってい
る。

【０００４】ヨーク５３にはＦＲＰ製パイプ５１との接
合部５３ａの外周面に、ＦＲＰ製パイプ５１の端部内径
より大きな外径のセレーション（図示せず）が形成され
ている。そして、ＦＲＰ製パイプ５１にヨーク５３の接
合部５３ａを圧入することで、ヨーク５３のセレーショ
ンの歯によって、ＦＲＰ製パイプ５１の内周面に溝が刻
設され、歯が溝に深く喰い込むことでヨーク５３とＦＲ
Ｐ製パイプ５１とが一体回転するための接合強度が確保
される。従って、ＦＲＰ製プロペラシャフトに使われて
いるヨーク５３には、ＦＲＰ製パイプ５１の両端に圧入
接合するための接合部５３ａが必要となる。

【０００５】即ち、ＦＲＰ製プロペラシャフトに使われ
ているヨーク５３は、ＦＲＰ製パイプ５１の端部に圧入
接合するための接合部５３ａと、駆動軸や従動軸と連結
するための継手部５３ｂとを備えている。そして、継手
部５３ｂは金属製プロペラシャフトに使われている継手
部に相当する。言い換えれば、ＦＲＰ製プロペラシャフ
トに使われているヨーク５３は、金属製プロペラシャフ
トに使われている継手部に、ＦＲＰ製パイプ５１の両端
に圧入接合するための接合部５３ａが延出形成された構
造になっている。

【０００６】ところで、プロペラシャフトを構成する継
手部は、車種やメーカーによってその形状や大きさ等が
異なる。従って、ＦＲＰ製プロペラシャフトの場合、Ｆ
ＲＰ製パイプ５１が同じ場合でもその継手部に合わせた
継手部５３ｂを有するヨーク５３が必要となり、多種類
のヨーク５３が必要となる。従来は、前記ヨーク５３
は、継手部５３ｂと接合部５３ａとが鍛造等にて一体に
形成されている。そして、接合部５３ａをＦＲＰ製パイ
プ５１の内径に合わせて形成し、継手部５３ｂを金属製
プロペラシャフトに使われている継手部に対応させて形
成する必要がある。従って、継手部の種類に合わせて異
なるヨーク５３を形成する必要があり、種類に応じた鍛
造型が必要となって、プロペラシャフト（特に、少量生
産の車種の場合）の製造コストアップに繋がるという問
題があった。

【０００７】前記の問題を解消するため、特開２０００
−３３７３４３号公報には、ＦＲＰ製筒体の端部に接合
する接合部と、駆動源の駆動軸又は被駆動部の従動軸を
連結する継手部（連結部）とを備えたヨークを有するプ
ロペラシャフトのユニバーサルジョイント（自在継手）
が開示されている。そして、前記ヨークは、それぞれ接
合部となる接合部材と、継手部となる連結部材とを溶接
手段にて結合させて形成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記特開２０００−３
３７３４３号公報では、ＦＲＰ製パイプを使用したプロ
ペラシャフトのユニバーサルジョイントのヨークを、別
々に形成した連結部材と接合部材と溶接することにより
形成する。従って、ヨークの製造コストを低減すること
ができる。しかし、ヨークを備えたＦＲＰ製パイプの製
造は、従来と同様に、ＦＲＰ製パイプに対してヨークの
接合部を嵌合させることで行われる。

【０００９】ＦＲＰ製パイプに接合されるヨーク（継
手）の接合部に必要とされることは、必要な伝達トルク
を確保することと、圧入時に圧入力がＦＲＰ製パイプに
与える損傷をできる限り少なくすることとである。ま
た、ヨークはその軸心がＦＲＰ製パイプの軸心と一致し
た状態でＦＲＰ製パイプに嵌合される必要があり、ヨー
クのＦＲＰ製パイプに対する嵌合作業も完成したプロペ
ラシャフトがエンジンの動力を車輪に円滑に伝達する上
で重要となる。

【００１０】そして、自動車の組立メーカーでは、ＦＲ
Ｐ製プロペラシャフトも従来の金属製プロペラシャフト
と同様な取扱いができることが望まれている。しかし、
従来は、ＦＲＰ製プロペラシャフトは、ＦＲＰ製パイプ
に接合部を備えた金属製のヨークを圧入することでヨー
クを備えたＦＲＰ製プロペラシャフトが完成する。一
方、金属製プロペラシャフトは、金属製シャフトに金属
製ヨークを溶接で接合（溶着）することでヨークを備え
た金属製シャフトが完成する。即ち、ヨークとシャフト
との接合工程が、ＦＲＰ製シャフトと金属製シャフトと
で異なるため、接合設備が２系統必要となり、その分、
接合設備の稼働率が悪くなってコストアップになる。

【００１１】本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その第１の目的は、金属製のヨーク
（継手）を備えたＦＲＰ製のプロペラシャフトを従来の
金属製プロペラシャフトと同様にして生産性良く製造す
ることができるプロペラシャフトを提供することにあ
り、第２の目的はその製造方法を提供することにある。
また、第３の目的は、その製造方法に適したＦＲＰ製シ
ャフトを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記第２の目的を達成す
るため、請求項１に記載の発明では、ＦＲＰ製パイプの
両端部に、外周面に軸方向に延びるセレーションを有す
る金属製の円筒部材を、一端が前記ＦＲＰ製パイプの端
部から突出する状態に接合する。そして、そのＦＲＰ製
パイプの円筒部材の突出部に金属製の継手部を溶着す
る。溶着は摩擦圧接（摩擦溶接）や溶接により行われ
る。

【００１３】この発明の製造方法では、金属製の円筒部
材が、そのセレーション部においてＦＲＰ製パイプの端
部に嵌合される。そして、ＦＲＰ製パイプの端部から突
出する前記円筒部材の端部に金属製の継手部が摩擦圧接
や溶接により溶着される。従って、従来のＦＲＰ製プロ
ペラシャフトと異なり、金属製プロペラシャフトと同様
に、継手部をシャフトに対して溶接や摩擦圧接で溶着す
ることができる。その結果、ＦＲＰ製プロペラシャフト
も従来の金属製プロペラシャフトと同様な取扱いがで
き、ＦＲＰ製シャフト用及び金属製シャフト用の２系統
の異なる接合設備を設ける必要がなくなり、接合設備の
稼働率が向上するとともにＦＲＰ製プロペラシャフトの
製造コストの低減を図れる。

【００１４】第３の目的を達成するため、請求項２に記
載の発明では、ＦＲＰ製パイプの両端部に、金属製の円
筒部材が、一端が前記ＦＲＰ製パイプの端部から突出す
る状態で、かつその突出部に金属製の継手部を溶着可能
に接合されている。

【００１５】この発明では、ＦＲＰ製パイプの両端部に
金属製の円筒部材が接合されているため、前記円筒部材
の突出部に、金属製の継手部を摩擦圧接や溶接により溶
着することができる。従って、金属製プロペラシャフト
の場合と同様に、車種に対応した継手部をＦＲＰ製パイ
プの両端部に溶着でき、車両の組立メーカーにおいてＦ
ＲＰ製シャフトと金属製シャフトとを同様な取扱いでプ
ロペラシャフトに組み立てることができる。

【００１６】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記円筒部材には、その外周面に軸
方向に延びるセレーションが形成されており、前記円筒
部材と前記ＦＲＰ製パイプとの接合は圧入によって行わ
れる。この発明では、円筒部材の外周面に軸方向に延び
るセレーションが形成されているため、円筒部材とＦＲ
Ｐ製パイプとが一体回転可能に良好に接合される。

【００１７】請求項４に記載の発明では、請求項３に記
載の発明において、前記円筒部材の突出部の内側に周方
向に延びる凸条が形成されている。ＦＲＰ製パイプは熱
に比較的弱いため、ＦＲＰ製パイプに接合された円筒部
材に金属製の継手部を摩擦圧接により溶着する際、摩擦
圧接による熱がＦＲＰ製パイプに伝わるのを抑制する必
要がある。この発明では、円筒部材の突出部の内側に形
成された前記凸条の作用により、ＦＲＰ製パイプへの熱
の伝達が少なくなる。

【００１８】請求項５に記載の発明では、請求項３又は
請求項４に記載の発明において、前記円筒部材の突出部
の外周面に回止め部が形成され、該回止め部より先端側
に前記金属製の継手部が溶着可能に構成されている。こ
の発明では、円筒部材の突出部の外周面に回止め部が形
成されているため、円筒部材の突出部に摩擦圧接で金属
製の継手部を溶着する際、円筒部材をＦＲＰ製パイプと
ともに所定位置にその回転を阻止した状態で固定するの
が容易となる。

【００１９】請求項６に記載の発明では、請求項５に記
載の発明において、前記回止め部としてセレーションが
形成され、該セレーションは前記ＦＲＰ製パイプの端部
に接合される前記円筒部材のセレーションと同時に切削
加工可能である。この発明では、円筒部材の突出部に摩
擦圧接で金属製の継手部を溶着する際に、円筒部材をＦ
ＲＰ製パイプとともに所定位置に固定するのに利用する
ための回止め部を、前記円筒部材のセレーションと同時
に切削加工することができる。従って、回止め部を別に
加工する場合に比較して、円筒部材の生産性が向上す
る。

【００２０】請求項７に記載の発明では、請求項３又は
請求項４に記載の発明において、前記円筒部材の突出部
の先端には、前記金属製の継手部を溶接する際に、該継
手部に嵌合可能な凸部が形成されている。この発明で
は、金属製の継手部を溶接により円筒部材の突出部に溶
着する際、前記凸部を金属製の継手部に嵌合することに
より、継手部と円筒部材とを所定の位置関係に固定する
のが容易になる。

【００２１】第１の目的を達成するため、請求項８に記
載の発明では、請求項４〜請求項７のいずれか一項に記
載の発明のＦＲＰ製シャフトの前記円筒部材の突出部
に、金属製の継手部が溶着されている。この発明では、
プロペラシャフトを製造する際、請求項４〜請求項７の
いずれか一項に記載の発明のＦＲＰ製シャフトに対応す
る効果が得られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明を、具体化した第１の実施の形態を図１〜図４に基づ
いて説明する。

【００２３】図１に示すように、プロペラシャフト１１
は、ＦＲＰ製パイプ１２と、その第１端部に接合された
金属製の継手としてのヨーク１３と、第２端部に接合さ
れた金属製の継手としての滑り継手１４とを備えてい
る。

【００２４】ＦＲＰ製パイプ１２は、ヨーク１３及び滑
り継手１４との接合部１２ａが肉厚に形成され、接合部
１２ａはＦＲＰ製パイプ１２の本体部１２ｂ側で肉厚が
最も薄く、端部側に向かって厚くなるように形成された
テーパ部１２ｃを備えている。ＦＲＰ製パイプ１２はフ
ィラメントワインディング法（ＦＷ法）によって作製さ
れ、強化繊維としては炭素繊維が使用され、マトリック
ス樹脂としてはエポキシ樹脂が使用されている。そし
て、樹脂含浸繊維をマンドレル（芯材）に巻き付けて筒
体に成形した後、繊維に含浸された樹脂を熱硬化させ、
その後、マンドレルを抜き取ることによってＦＲＰ製パ
イプ１２が作製される。

【００２５】ヨーク１３及び滑り継手１４は、外周面に
軸方向に延びるセレーション１５ａを有する金属製の円
筒部材１５の一端に、金属製の継手部１３ａ，１４ａが
溶着されることにより形成されている。継手部１３ａに
は、自在継手（例えば十字軸式ジョイント）を取り付け
るための孔１３ｂが形成されている。ヨーク１３及び滑
り継手１４は、別々に形成された円筒部材１５と、継手
部１３ａ，１４ａとを摩擦圧接により溶着することで形
成されたものである。詳述すると、円筒部材１５がＦＲ
Ｐ製パイプ１２の接合部１２ａに接合された状態で、そ
の突出部１５ｂに継手部１３ａ，１４ａが摩擦圧接によ
り溶着されて形成されたものである。継手部１３ａ，１
４ａは、金属製プロペラシャフトの製造に使用される部
品を流用する。

【００２６】円筒部材１５には、ＦＲＰ製パイプ１２に
セレーション１５ａを嵌合した状態でＦＲＰ製パイプ１
２から突出する突出部１５ｂの外周面に回止め部１６が
形成されている。この実施の形態では回止め部１６とし
てセレーションが形成され、該セレーションはＦＲＰ製
パイプ１２の端部に接合されるセレーション１５ａと同
時に切削加工されたものである。円筒部材１５のセレー
ション１５ａ及び回止め部１６のセレーションは、例え
ばトッピングホブを使用して同時に加工される。

【００２７】図４に示すように、回止め部１６は、ＦＲ
Ｐ製パイプ１２に接合された円筒部材１５の突出部１５
ｂに、継手部１３ａ，１４ａを摩擦圧接により溶着する
際、軸方向の推力を受けるための治具１７が回止め部１
６のセレーション１５ａ側端面と係合可能な位置に形成
されている。回止め部１６は、前記治具１７が所定位置
に配置された際、回止め部１６のセレーションと噛合す
る溝１８ａが形成された治具１８と係合可能に形成され
ている。円筒部材１５には、回止め部１６より先端側
に、摩擦圧接時の芯出しのための治具１９に係合する係
合部１５ｃが形成されている。なお、治具１７〜１９は
一体に形成されている。各治具１７〜１９は突出部１５
ｂと対向する側が半円弧状に形成されたものが一対ずつ
設けられている。治具１７〜１９は金属で形成されてい
る。

【００２８】次に前記のよう構成されたプロペラシャフ
ト１１の製造方法を説明する。先ず、図２（ａ）に示す
ように、ＦＷ法により作製されたＦＲＰ製パイプ１２
と、セレーション１５ａ及び回止め部１６が形成された
円筒部材１５とを準備する。そして、ＦＲＰ製パイプ１
２の両端部に、円筒部材１５を、突出部１５ｂがＦＲＰ
製パイプ１２の端部から突出する状態に接合する。ＦＲ
Ｐ製パイプ１２と円筒部材１５とを接合する際は、ＦＲ
Ｐ製パイプ１２を治具で固定し、ＦＲＰ製パイプ１２と
円筒部材１５とを芯出しした状態で、工具を用いてＦＲ
Ｐ製パイプ１２の端部（接合部１２ａ）にセレーション
１５ａを圧入する。その結果、図２（ｂ）に示すよう
に、突出部１５ｂに継手部１３ａ，１４ａを溶着可能な
円筒部材１５が、一端（突出部１５ｂ）がＦＲＰ製パイ
プ１２の端部から突出する状態で、両端部に接合された
ＦＲＰ製シャフト２０が作製される。

【００２９】次に、図３に示すように、基端の外径が円
筒部材１５の突出部１５ｂの外径と同径の継手部１３
ａ，１４ａを準備し、ＦＲＰ製シャフト２０の端部、即
ち突出部１５ｂの端部に、継手部１３ａ及び継手部１４
ａを、いずれか一方から先に、摩擦圧接により順次溶着
する。

【００３０】摩擦圧接を行う場合は、ＦＲＰ製シャフト
２０を固定し、継手部１３ａ，１４ａ側を回転させた状
態で、継手部１３ａ，１４ａの端面を突出部１５ｂの端
面に圧接させる。このとき、摩擦圧接装置（図示せず）
に装備された治具１７〜１９は、図４に示す位置から円
筒部材１５の突出部１５ｂ、回止め部１６及び係合部１
５ｃと係合する位置に配置される。そして、治具１９が
係合部１５ｃと当接することにより円筒部材１５の芯出
しが行われ、治具１８が回止め部１６と噛合することに
より円筒部材１５の回転が阻止され、治具１７が回止め
部１６のセレーション１５ａ側の端面と当接することに
より円筒部材１５に作用する軸方向の推力が担われた状
態で摩擦圧接が行われる。そして、両継手部１３ａ，１
４ａの溶着が完了すると、図１に示すプロペラシャフト
１１が完成する。

【００３１】ＦＲＰ製パイプ１２は熱に比較的弱いた
め、ＦＲＰ製パイプ１２に接合された円筒部材１５に金
属製の継手部１３ａ，１４ａを摩擦圧接により溶着する
際、摩擦圧接による熱でＦＲＰ製パイプ１２が加熱され
るのを抑制する必要がある。この実施の形態では、各治
具１７〜１９が円筒部材１５に接触した状態で摩擦圧接
が行われるため、摩擦圧接の際に発生する熱が治具１７
〜１９を介して逃げる状態となる。

【００３２】この実施の形態では以下の効果を有する。 （１） ＦＲＰ製パイプ１２の両端部に、金属製の円筒
部材１５を、一端がＦＲＰ製パイプ１２の端部から突出
する状態に接合する。そして、その円筒部材１５の突出
部１５ｂに、プロペラシャフトの自在継手の一部を構成
する金属製の継手部１３ａ，１４ａを溶着することによ
り、プロペラシャフト１１が製造される。

【００３３】従って、従来のＦＲＰ製プロペラシャフト
と異なり、金属製プロペラシャフトと同様な取扱いで、
金属製の継手部１３ａ，１４ａをＦＲＰ製シャフト２０
に対して溶接や摩擦圧接で溶着することができる。その
結果、ＦＲＰ製シャフト用及び金属製シャフト用の２系
統の異なる接合設備を設ける必要がなくなり、接合設備
の稼働率が向上するとともにコスト低減を図れる。ま
た、継手部１３ａ，１４ａは現有の金属製プロペラシャ
フトに使用されている継手部を流用することができるた
め、現有の生産設備とプロセスはそのまま利用すること
ができ、プロペラシャフト１１のコストダウンを図るこ
とができるとともに、多品種のプロペラシャフトに対応
し易い。また、車両の組立メーカーは、部品メーカーか
らＦＲＰ製シャフト２０を購入し、継手部１３ａ，１４
ａは独自のものを使用してプロペラシャフトを製造する
こともできる。

【００３４】（２） 摩擦圧接装置は、ＦＲＰ製シャフ
ト２０側を固定する治具の構成を変更するだけで、金属
製シャフトに使用する装置を使用できるため、既存の摩
擦圧接装置の僅かな改造で使用できる。

【００３５】（３） 継手部１３ａ，１４ａと円筒部材
１５との溶着が摩擦圧接により行われる。従って、溶着
作業の際に火花が飛ぶ虞がなく、火花の飛散防止処置が
不要になる。

【００３６】（４） 円筒部材１５はその外周面に軸方
向に延びるように形成されたセレーション１５ａが、Ｆ
ＲＰ製パイプ１２の接合部１２ａに溝を刻設した状態で
嵌合されている。従って、セレーション１５ａを設けず
に、円筒部材１５を接着剤でＦＲＰ製パイプ１２の接合
部に接着して接合した場合に比較して、高い接合強度を
確保できてトルク伝達を確実に行うことができるととも
に耐久性も向上する。

【００３７】（５） 継手部１３ａ，１４ａが溶着され
る前の円筒部材１５にセレーション１５ａが形成され
る。従って、セレーション加工を行う素材が共通化でき
るとともに形状が単純になり、セレーション加工用の加
工機へのワーク即ち円筒部材１５のセットが容易になる
とともに、セレーション加工方法の選択肢が増える。ま
た、継手部１３ａ，１４ａでは高硬度が必要なため、素
材全体の硬度を高めたものにセレーション加工するのは
困難で加工コストが高くなるが、セレーション加工する
部分を別体にすることにより、セレーションの加工を低
硬度材で実施可能になり、セレーション加工が容易にな
るとともに加工コストを低減できる。

【００３８】（６） 円筒部材１５の突出部１５ｂの外
周面に回止め部１６が形成され、回止め部１６より先端
側に継手部１３ａ，１４ａが溶着可能に構成されてい
る。従って、突出部１５ｂに摩擦圧接で金属製の継手部
１３ａ，１４ａを溶着する際、円筒部材１５をＦＲＰ製
パイプ１２とともに所定位置にその回転を阻止した状態
で固定するのが容易となる。

【００３９】（７） 回止め部１６としてセレーション
が形成され、該セレーションはＦＲＰ製パイプ１２の端
部に接合されるセレーション１５ａと同時に切削加工可
能に形成されている。従って、回止め部１６を、セレー
ション１５ａと同時に切削加工することができ、回止め
部１６を別に加工する場合に比較して、円筒部材１５の
生産性が向上する。

【００４０】（８） ＦＲＰ製シャフト２０の円筒部材
１５に継手部１３ａ，１４ａを摩擦圧接で溶着する際に
使用される各治具１７〜１９が、円筒部材１５と接触し
た状態に保持され、各治具１７〜１９が金属製のため摩
擦圧接で発生する熱を逃がす役割を果たす。従って、摩
擦圧接の際に発生した熱でＦＲＰ製パイプ１２が加熱さ
れ難くなる。

【００４１】（第２の実施の形態）次に第２の実施の形
態を図５（ａ），（ｂ）に従って説明する。この実施の
形態では、継手部１３ａ，１４ａをＦＲＰ製シャフト２
０の円筒部材１５に溶着する方法として摩擦圧接に代え
て、加熱源を摩擦熱ではなく電熱や燃焼熱とする溶接方
法で行う点が前記実施の形態と異なっている。前記実施
の形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略
する。また、ヨーク１３と滑り継手１４とは溶接に関し
ては同じため、継手部１３ａについてのみ説明する。

【００４２】この実施の形態では、溶着作業時に継手部
１３ａを円筒部材１５に圧接しながら回転させる操作は
不要で、継手部１３ａとＦＲＰ製シャフト２０とを芯出
しした状態で、継手部１３ａの端面を突出部１５ｂの端
面に当接する状態に保持すればよい。従って、円筒部材
１５の回止め部１６は不要となる。また、溶接時に円筒
部材１５を保持する治具１７〜１９のうち、推力を受け
るための治具１７と、回転トルクを担う回止め用の治具
１８とが不要になる。

【００４３】図５（ａ）に示すように、円筒部材１５の
突出部１５ｂの先端に、継手部１３ａに嵌合可能な凸部
１５ｄが形成されている。また、突出部１５ｂの長さ
は、回止め部１６に対応する分と、治具１７と対応する
分とをなくすことにより、前記実施の形態のものより短
く形成されている。凸部１５ｄは円環状に形成されてい
る。

【００４４】ＦＲＰ製シャフト２０の円筒部材１５に継
手部１３ａを溶着する際、治具１９を突出部１５ｂに係
合させて芯出しした状態でＦＲＰ製シャフト２０を保持
し、凸部１５ｄに継手部１３ａの基端を嵌合させた状態
で、溶接が行われる。継手部１４ａについても同様に溶
接が行われる。

【００４５】この実施の形態では前記実施の形態の
（１），（４），（５）と同様の効果の他に次の効果を
有する。 （９） 継手部１３ａ，１４ａを突出部１５ｂに溶着す
る際、継手部１３ａ，１４ａを回転させたり圧接する必
要がないため、円筒部材１５を保持する治具の構成が簡
単になる。

【００４６】（１０） 突出部１５ｂに回止め部１６や
推力を治具１７に担わせる部分を設ける必要がないた
め、円筒部材１５の構造が簡単になるとともに、突出部
１５ｂの長さを短くできる。

【００４７】（１１） 突出部１５ｂに凸部１５ｄが形
成されているため、凸部１５ｄを設けずに継手部１３ａ
の基端面と突出部１５ｂの端面とを当接させる場合に比
較して、溶接時に継手部１３ａ，１４ａと円筒部材１５
とを所定の位置関係に保持するのが容易になる。

【００４８】（１２） 摩擦圧接に比較して、継手部１
３ａ，１４ａを突出部１５ｂに溶着する際、発生する熱
は一度に大量に発生せずに溶接点毎に順次発生するた
め、発生する熱がＦＲＰ製パイプ１２に伝達され難くな
る。

【００４９】実施の形態は前記に限定されるものではな
く、例えば、次のように具体化してもよい。 ○ 継手部１３ａ，１４ａを摩擦圧接で円筒部材１５に
溶着する場合、図６に示すように、円筒部材１５の突出
部１５ｂの内側に周方向に延びる凸条２１を形成しても
よい。凸条２１を有する円筒部材１５を形成するには、
内径の小さな金属パイプを使用し、切削加工により凸条
２１を形成する。突出部１５ｂの内側に前記凸条２１を
形成した場合は、凸条２１の作用により、ＦＲＰ製パイ
プ１２への熱の伝達が少なくなる。即ち、凸条２１は摩
擦圧接による熱がＦＲＰ製パイプ１２に直接伝わるのを
抑制する役割を果たす。

【００５０】○ 摩擦圧接による熱がＦＲＰ製パイプ１
２に直接伝わるのを抑制する手段として、突出部１５ｂ
の内側に凸条２１を形成する代わりに、円筒部材１５の
肉厚を厚くしてもよい。また、円筒部材１５の肉厚を厚
くするとともに、突出部１５ｂの内側に凸条２１を形成
してもよい。

【００５１】○ プロペラシャフト１１として、ヨーク
１３と滑り継手１４とを備えた構成に代えて、両端部に
ヨーク１３を備えた構成としてもよい。乗用車のプロペ
ラシャフトの場合は、この形式のプロペラシャフト１１
が使用される割合が多く、トラック等の大型の自動車の
場合にヨーク１３と滑り継手１４とを備えた構成のプロ
ペラシャフト１１が多く使用される。

【００５２】○ 各治具１７〜１９を熱伝導性の良い金
属（例えば、銅やアルミニウム）で形成する。この場
合、継手部１３ａ，１４ａを円筒部材１５に溶着する作
業（摩擦圧接や溶接）の際に発生する熱が治具１７〜１
９を介して逃げ易くなり、ＦＲＰ製パイプ１２がより加
熱され難くなる。

【００５３】〇 回止め部１６はセレーションに限ら
ず、治具１８との係合による回止めが容易な形状、例え
ば、円形の複数箇所を切り欠いた形状や、四角形、五角
形、六角形成等の多角形状にしてもよい。

【００５４】○ 継手部１３ａ，１４ａを突出部１５ｂ
に溶接で溶着する場合に使用する円筒部材１５に形成す
る凸部１５ｄは、１個の円環状部で構成されるものに限
らず、突出部１５ｂの周方向に間隔をおいて当接された
複数の凸部で構成してもよい。

【００５５】〇 継手部１３ａ，１４ａとして既存の金
属製プロペラシャフトの製造に使用される部品を流用せ
ずに、新たに製造したものを使用してもよい。 ○ 円筒部材１５は金属パイプの切削加工により、セレ
ーション１５ａや凸条２１等を形成する製造方法にかぎ
らず、例えば鍛造（冷間、熱間）でセレーション１５ａ
や凸条２１を形成するようにしてもよい。製造する数が
少ない場合は、切削加工の方が製造コストを安くでき
る。

【００５６】○ ＦＲＰ製パイプ１２の形状は全体を円
筒状とするものに限定されず、両端部を円筒状とし、中
間部を多角形筒状としてもよい。 〇 プロペラシャフト１１として、ＦＲＰ製シャフト２
０の端部にヨーク１３及び滑り継手１４を連結するだけ
でなく、他部品と組み付けられたものに適用してもよ
い。他部品としては、例えば、従来技術の図７で示した
ように、ヨーク１３に自在継手の構成部品であるエンジ
ン側の連結軸や従動側の軸がある。

【００５７】○ ＦＲＰ製シャフト２０の両端部に接合
される円筒部材１５を、セレーション１５ａを介して接
合せずに、セレーション１５ａを設けずに接着剤を使用
して円筒部材をＦＲＰ製シャフト２０に接合してもよ
い。

【００５８】○ 自在継手を構成するヨーク１３及び滑
り継手１４の継手部１３ａ，１４ａの形状は図１〜図３
及び図５に示すような形状に限らず、他の形状としても
よい。

【００５９】○ ＦＲＰ製パイプ１２の製造方法はフィ
ラメントワインディング法に限定されない。例えばシー
トワインディング法を採用することもできる。ＦＲＰ製
パイプ１２がプロペラシャフトの部品として使用される
ときに必要な特性を満足できるようにＦＲＰ製パイプ１
２を製造できれば、製造方法は特に限定されないが、フ
ィラメントワインディング法の方が好ましい。

【００６０】○ ＦＲＰ製パイプ１２の材料であるＦＲ
Ｐは、強化繊維として炭素繊維を、マトリックス樹脂と
してエポキシ樹脂を使用したものに限らない。例えば、
強化繊維として、アラミド繊維、ガラス繊維等の一般に
高弾性・高強度といわれるその他の繊維を採用したり、
マトリックス樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂、フ
ェノール樹脂、ポリイミド樹脂等のその他の熱硬化性樹
脂を採用してもよい。

【００６１】○ ＦＲＰのマトリックス樹脂が熱硬化性
樹脂であることに限定されない。例えば紫外線硬化樹脂
や熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂として使用すること
もできる。

【００６２】前記実施の形態から把握できる発明（技術
的思想）について、以下に記載する。 （１） 請求項１に記載の発明において、前記突出部に
対する前記継手部の溶着は、摩擦圧接により行われ、摩
擦圧接の際に前記円筒部材を保持する治具を、摩擦圧接
の際に発生する熱が該治具を介して逃げるように構成し
たプロペラシャフトの製造方法。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１及び請求
項８に記載の発明によれば、プロペラシャフトの自在継
手を構成するヨーク（継手）を備えたプロペラシャフト
を、従来の金属製プロペラシャフトと同様にして生産性
良く製造することができる。請求項２〜請求項７に記載
の発明のＦＲＰ製シャフトは、請求項１に記載の発明の
製造方法を実施するのに適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態のプロペラシャフトの一部
破断模式側面図。

【図２】 （ａ）はＦＲＰ製パイプと円筒部材とを示す
一部破断模式側面図、（ｂ）はＦＲＰ製シャフトの一部
破断模式側面図。

【図３】 ＦＲＰ製シャフトと継手部とを示す一部破断
模式側面図。

【図４】 円筒部材と治具との関係を示す一部破断部分
模式側面図。

【図５】 第２の実施の形態を示し、（ａ）はＦＲＰ製
シャフトと継手部を示す一部破断模式側面図、（ｂ）は
プロペラシャフトの部分模式断面図。

【図６】 別の実施の形態の一部破断部分模式側面図。

【図７】 従来技術のＦＲＰ製プロペラシャフトの部分
断面図。

【符号の説明】

１１…プロペラシャフト、１２…ＦＲＰ製パイプ、１３
ａ，１４ａ…継手部、１５…円筒部材、１５ａ…セレー
ション、１５ｂ…突出部、１５ｄ…凸部、１６…回止め
部、２０…ＦＲＰ製シャフト、２１…凸条。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J033 AA01 AB02 AB03 AC01 BA02 BA07 BA08 BC03 BC06 4F211 AB11 AD03 AD12 AG08 AG23 AH12 AH17 TA01 TA14 TC07 TC11 TD15

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＦＲＰ製パイプの両端部に、金属製の円
   筒部材を、一端が前記ＦＲＰ製パイプの端部から突出す
   る状態に接合した後、前記円筒部材の突出部に金属製の
   継手部を溶着するプロペラシャフトの製造方法。
2. 【請求項２】 ＦＲＰ製パイプの両端部に、金属製の円
   筒部材が、一端が前記ＦＲＰ製パイプの端部から突出す
   る状態で、かつその突出部に金属製の継手部を溶着可能
   に接合されているＦＲＰ製シャフト。
3. 【請求項３】 前記円筒部材には、その外周面に軸方向
   に延びるセレーションが形成されており、前記円筒部材
   と前記ＦＲＰ製パイプとの接合は圧入によって行われる
   請求項２に記載のＦＲＰ製シャフト。
4. 【請求項４】 前記円筒部材の突出部の内側に周方向に
   延びる凸条が形成されている請求項３に記載のＦＲＰ製
   シャフト。
5. 【請求項５】 前記円筒部材の突出部の外周面に回止め
   部が形成され、該回止め部より先端側に前記金属製の継
   手部が溶着可能に構成されている請求項３又は請求項４
   に記載のＦＲＰ製シャフト。
6. 【請求項６】 前記回止め部としてセレーションが形成
   され、該セレーションは前記ＦＲＰ製パイプの端部に接
   合される前記円筒部材のセレーションと同時に切削加工
   可能である請求項５に記載のＦＲＰ製シャフト。
7. 【請求項７】 前記円筒部材の突出部の先端には、前記
   金属製の継手部を溶接する際に、該継手部に嵌合可能な
   凸部が形成されている請求項３又は請求項４に記載のＦ
   ＲＰ製シャフト。
8. 【請求項８】 請求項４〜請求項７のいずれか一項に記
   載のＦＲＰ製シャフトの前記円筒部材の突出部に、金属
   製の継手部が溶着されているプロペラシャフト。