JP2020138592A - 動力伝達軸に用いられる管体及び動力伝達軸 - Google Patents
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Abstract
Description
この構成では、接続部と連結部材との接合力を精度良く設定する必要がなくなり、接続部の成形が容易になるとともに、脆弱部の外周面に線状の破断部を加工し易い。また、本体部を大きくしたり、本体部に他の部材を設けたりすることなく、脆弱部を形成できる。
したがって、本発明の動力伝達軸では、低コスト化及び軽量化を図れる。また、本発明の動力伝達軸では、線状の破断部の形状を調整することで、脆弱部が破損する荷重値を設定できる。
図1に示すように、第一実施形態の動力伝達軸1は、車両の前後方向に延在する略円筒状の管体2(パイプ)を備えている。また、動力伝達軸1は、管体2の前端に接合されたカルダンジョイントのスタブヨーク3と、管体2の後端に接合された等速ジョイントのスタブシャフト4(特許請求の範囲における「連結部材」)と、を備えている。
動力伝達軸1は、スタブヨーク3を介して車体の前部に搭載された変速機に連結するとともに、スタブシャフト4を介して車体の後部に搭載された終減速装置と連結している。
そして、変速機から動力伝達軸1に動力(トルク)が伝達すると、動力伝達軸1が軸線O1回りに回転して、終減速装置に動力が伝達される。
ここで、フィラメントワインディング法によって製造される成形体は、繊維(炭素繊維)の連続性が保たれるため機械的強度(特にねじり強度)が高い。
また、シートワインディング法によれば、炭素繊維をマンドレルの軸線方向に延在するように配置することができ、軸線O1方向に高弾性化した成形体を製造できる。
つまり、上記した製造方法によれば、管体102の内部で、軸O1回りに巻回された繊維からなる繊維層と、軸線O1方向に延在する繊維からなる繊維層と、が積層しており、機械的強度が高く、かつ、軸線O1方向に高弾性化した管体2を製造できる。
なお、周方向に配向する繊維としてPAN系(Polyacrylonitrile)繊維が好ましく、軸線O1方向に配向する繊維としてピッチ繊維が好ましい。
また、本体部10の外径は、中央部から両端部に向うに連れて縮径しており、中央部の外径は、両端部の外径よりも大きい。
つまり、軸線O1に沿って本体部10を切った場合には、本体部10の外周面15の断面形状は、緩やかな曲線を描き、外側に向けて突出する円弧状となっている。よって、本体部10の外形は、中央部が径方向外側に膨らんだ樽形状(バレル形状)となっている。
また、軸線O1に沿って本体部10を切った場合に、本体部10の外周面15の断面形状が中央部から両端部に向かうに連れて中心側に向かうように直線状に傾斜させてもよい。
傾斜部40の板厚は、第二接続部30側(後側)の端部(後端部、一端部)から本体部10側(前側)の端部(前端部、他端部)に向かうに連れて漸次薄くなっている。このため、傾斜部40のうち前端部の板厚が最も薄くなっており、傾斜部40の前端部が脆弱部を構成している。脆弱部は、傾斜部40のせん断強度が最も低下している部位である。
なお、管体2では、傾斜部40全体の板厚が変化しているが、傾斜部40の一部区間において板厚を変化させてもよい。
また、傾斜部40の板厚を、本体部10側(前側)の端部(前端部、他端部)から第二接続部30側(後側)の端部(後端部、一端部)に向かうに連れて漸次薄くして、傾斜部40の後端部に脆弱部を設けてもよい。
第一実施形態の脆弱部50には、本体部10の外周面15を切り込んだ線状の破断部51が形成されている。破断部51は、本体部10の軸線O1方向(前後方向)に直線状に延びている切り込み線である。
また、線状の破断部51は、本体部10の周壁部を貫通しておらず、各破断部51から本体部10内に水や埃が入り込まないように構成されている。
このように、本体部10に複数の破断部51を形成することで、本体部10の他の部位よりも強度が低下した脆弱部50が形成されている。
また、線状の破断部51の長さや太さは限定されるものではない。また、線状の破断部51を軸線O1方向に対して湾曲や屈曲させてもよい。さらに、複数の破断部51を軸線O1方向に並べてもよい。
したがって、第一実施形態の管体2及び動力伝達軸1では、低コスト化及び軽量化を図れる。また、第一実施形態の管体2及び動力伝達軸1では、線状の破断部51の形状を調整することで、脆弱部50が破損する荷重値を設定できる。
また、管体2及び動力伝達軸1は、繊維強化プラスチックにより形成されているため、設計の自由が高く、更なる低コスト化を図れる。
次に、本発明の第二実施形態に係る管体102を備えている動力伝達軸101について説明する。
第二実施形態の動力伝達軸101は、図4に示すように、管体102と、管体102の前端に接合されたスタブヨーク3(図1参照)と、管体102の後端に接合されたスタブシャフト4と、を備えている。
第二実施形態の管体102は、本体部10と、本体部10の前側に配置された第一接続部20(図1参照)と、本体部10の後側に配置された第二接続部30と、を備えている。また、本体部10には脆弱部150が形成されている。
なお、第二実施形態の破断部151を、軸線O1を法線とする平面で切った場合には、破断部151の断面形状は四角形となっているが、本発明において、破断部151の断面形状は限定されるものではなく、例えば、半円形状や三角形状に形成してもよい。
なお、第一実施形態の動力伝達軸1(図2参照)と同様に、第二実施形態の破断部151の数、長さ、太さ、形状及び配置は限定されるものではない。
次に、本発明の第三実施形態に係る管体202を備えている動力伝達軸201について説明する。
第三実施形態の動力伝達軸201は、図5に示すように、管体202と、管体202の前端に接合されたスタブヨーク3(図1参照)と、管体202の後端に接合されたスタブシャフト4と、を備えている。
第三実施形態の管体202は、本体部10と、本体部10の前側に配置された第一接続部20(図1参照)と、本体部10の後側に配置された第二接続部30と、を備えている。また、本体部10には脆弱部250が形成されている。
なお、第三実施形態の破断部251は、連続した一本の螺旋状の線であるが、本発明においては、破断部251を一定の間隔で隙間を空けた破線によって形成してもよい。また、破断部251を螺旋状の溝によって形成してもよい。
また、第三実施形態の管体202及び動力伝達軸201では、脆弱部250の形状を調整することで、脆弱部250が破損する荷重値を設定できる。なお、螺旋状の破断部251の回転方向は限定されるものではない。
次に、本発明の第四実施形態に係る管体302を備えている動力伝達軸301について説明する。
第四実施形態の動力伝達軸301は、図6に示すように、管体302と、管体302の前端に接合されたスタブヨーク3(図1参照)と、管体302の後端に接合されたスタブシャフト4と、を備えている。
第三実施形態の管体302は、本体部310と、本体部310の前側に配置された第一接続部20と、本体部310の後側に配置された第二接続部30と、を備えている。また、本体部310には脆弱部350が形成されている。
なお、第一実施形態の動力伝達軸1(図2参照)と同様に、第四実施形態の破断部351の数、長さ、太さ、形状及び配置は限定されるものではない。
例えば、各実施形態の動力伝達軸では、本体部の後部に脆弱部を形成しているが、本体部の前部又は中間部に脆弱部を形成してもよい。
2,102,202,302 管体
3 スタブヨーク
4 スタブシャフト
10,310 本体部
12,312 後部
15,315 外周面
20 第一接続部
30 第二接続部
40 傾斜部
50,150,250,350 脆弱部
51,151,251,351 破断部
O1 軸線
例えば、各実施形態の動力伝達軸では、本体部の後部に脆弱部を形成しているが、本発明の参考例としては、本体部の前部又は中間部に脆弱部を形成してもよい。
Claims (8)
- 回転することで動力を伝達する繊維強化プラスチック製の動力伝達軸に用いられる管体であって、
軸線を中心とする筒状の本体部と、
前記本体部の端部に連続し、連結部材が接合される接続部と、を備え、
前記本体部には、軸線方向に入力された荷重が所定値を超えると破損する脆弱部が形成されており、
前記脆弱部の外周面には、線状の破断部が形成されていることを特徴とする動力伝達軸に用いられる管体。 - 前記繊維強化プラスチックは、炭素繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項1に記載の動力伝達軸に用いられる管体。
- 前記破断部は、前記本体部の軸方向に延びている切り込み線又は溝であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の動力伝達軸に用いられる管体。
- 前記破断部は、前記本体部の周方向に間隔を空けて複数形成されていることを特徴とする請求項3に記載の動力伝達軸に用いられる管体。
- 前記破断部は、前記本体部の周方向に螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項3に記載の動力伝達軸。
- 前記本体部の外径は、中央部から両端部に向かうに連れて縮径されており、
前記本体部の外周面は、前記両端部の一端部から他端部にかけて前記軸線方向に円弧状に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の動力伝達軸に用いられる管体。 - 前記本体部の外径が一端部から他端部まで均一であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の動力伝達軸に用いられる管体。
- 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の動力伝達軸に用いられる管体と、
前記接続部に接合された前記連結部材と、を備えていることを特徴とする動力伝達軸。
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