JP2022091607A - 動力伝達軸、型及び動力伝達軸製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 錘の繊維強化樹脂管体に対する軸方向の移動を規制することが可能な動力伝達軸を提供する。【解決手段】 動力伝達軸１Ａは、繊維強化樹脂によって管状に形成された繊維強化樹脂管体２０と、繊維強化樹脂管体２０に取り付けられた錘としてのバランスウェイト５０Ａと、を備え、繊維強化樹脂管体２０の外周面には、凹部２０ｂが形成されており、バランスウェイト５０Ａの少なくとも一部は、繊維強化樹脂管体２０の凹部２０ｂに収容されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば車両における動力伝達軸、当該動力伝達軸を製造するための型、及び、当該動力伝達軸の製造方法に関する。

車両に搭載される動力伝達軸（プロペラシャフト）は、車両の前後方向に延在する管体を備え、この管体により原動機で発生し変速機で減速された動力を終減速装置に伝達している。このような動力伝達軸に用いられる管体として、マンドレルを利用して製造された繊維強化プラスチック製のものがある（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の動力伝達軸では、錘が繊維強化樹脂管体の外周面に設置されてテープ部材によって固定されている。

特開平２－２５１７２８号公報

特許文献１に記載の動力伝達軸では、錘が繊維強化樹脂管体の軸方向に移動し、重量バランスが損なわれる懸念がある。

本発明は、このような問題を解決するために創作されたものであり、錘の繊維強化樹脂管体に対する軸方向の移動を規制することが可能な動力伝達軸、当該動力伝達軸を製造するための型、及び動力伝達軸製造方法を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するために、本発明の動力伝達軸は、繊維強化樹脂によって管状に形成された繊維強化樹脂管体と、前記繊維強化樹脂管体に取り付けられた錘と、を備え、前記繊維強化樹脂管体の外周面には、凹部が形成されており、前記錘の少なくとも一部は、前記繊維強化樹脂管体の前記凹部に収容されていることを特徴とする。
また、本発明の型は、繊維強化樹脂によって管状に形成された繊維強化樹脂管体を製造するための型であって、前記繊維強化樹脂管体の外周面に凹部を形成するための凸部を有することを特徴とする。
また、本発明の動力伝達軸製造方法は、前記型を用いることによって、前記繊維強化樹脂管体の外周面に前記凹部を有する前記繊維強化樹脂管体を形成する繊維強化樹脂管体形成工程と、前記繊維強化樹脂管体に錘を設置する錘設置工程と、を含み、前記錘設置工程において、前記錘の少なくとも一部が、前記凹部に収容されることを特徴とする。

本発明によると、錘の少なくとも一部が繊維強化樹脂管体の外周面に形成された凹部に収容されることによって、錘の繊維強化樹脂管体に対する軸方向の移動を規制することができる。

本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸を模式的に示す図である。 本発明の第一の実施形態に係る繊維強化樹脂管体の軸方向端部の一例を模式的に示す側面図及び断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る繊維強化樹脂管体の軸方向端部の一例を模式的に示す側面図及び断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る繊維強化樹脂管体の軸方向端部の一例を模式的に示す側面図及び断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る繊維強化樹脂管体及びバランスウェイトの一例を模式的に示す断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る繊維強化樹脂管体及びバランスウェイトの一例を模式的に示す断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る繊維強化樹脂管体及びバランスウェイトの一例を模式的に示す断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る繊維強化樹脂管体及びバランスウェイトの一例を模式的に示す断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る繊維強化樹脂管体、バランスウェイト及び帯部材の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図である。 本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図である。 本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図である。 本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図である。 本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図であり、型を模式的に示す断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図である。 本発明の第二の実施形態に係る動力伝達軸を模式的に示す断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第三の実施形態に係る動力伝達軸を模式的に示す断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第四の実施形態に係る動力伝達軸を模式的に示す断面図である。 本発明の第四の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するためのフローチャートである。

本発明の実施形態について、炭素繊維強化プラスチックによって車両の動力伝達軸（プロペラシャフト）を製造する場合を例にとり、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、参照する図面は、分かりやすさのためにデフォルメされたものであり、各部材の形状や寸法等を正確に表したものではない。

＜第一の実施形態＞
図１に示すように、本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸１Ａは、車両において前後方向に延設されており、動力源で発生した動力を軸線周りの回転として伝達する軸である。動力伝達軸１Ａは、繊維強化樹脂管体２０と、繊維強化樹脂管体２０の軸方向一端部（後端部）に取り付けられるフランジジョイント組立体４と、繊維強化樹脂管体２０の軸方向他端部（前端部）に取り付けられるヨーク組立体５と、バランスウェイト５０Ａと、を備える。

＜繊維強化樹脂管体＞
図２に示すように、繊維強化樹脂管体２０は、マンドレル１０の外周面に沿うように管状に形成された樹脂含有繊維層である。

≪マンドレル≫
マンドレル１０は、筒形状を呈する樹脂製部材である。本実施形態において、マンドレル１０は、繊維強化樹脂管体２０の内部から除去されるが、繊維強化樹脂管体２０の内部に残留して繊維強化樹脂管体２０の芯材として機能することも可能である。マンドレル１０の材料は、繊維強化樹脂管体２０における樹脂硬化の際の加熱に耐えられるものであればよい。マンドレル１０の材料の例としては、ＰＰ（ポリプロピレン樹脂）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート樹脂）、ＳＭＰ（形状記憶ポリマー）等が挙げられる。図１１に示すように、マンドレル１０は、軸方向中間部の大径部１１と、軸方向一端部に形成されるテーパ部１２及び中径部１３と、軸方向他端部に形成される段部１４及び小径部１５と、を一体に備える。本実施形態において、中径部１３の軸方向一端部には、中径部１３よりも小径な突出部１６が形成されている。突出部１６は、第一の金属部材３０が外嵌される部位である。

繊維強化樹脂管体２０は、マンドレル１０の大径部１１、テーパ部１２及び中径部１３、第一の金属部材３０の軸方向一端部、並びに、第二の金属部材４０の軸方向他端部位の外周面上に沿うように形成される。繊維強化樹脂管体２０は、炭素繊維層として、径方向内側（マンドレル１０側）から順に、第一の炭素繊維層２１（図１２参照）と、第二の炭素繊維層２２（図１３参照）と、第三の炭素繊維層２３（図１４参照）と、を備える。なお、図１２～図１４において、各炭素繊維層２１，２２，２３は、一部のみが図示されている。また、第一の金属部材３０の軸方向一端部（マンドレル１０とは反対側に位置する端部）の外周面、及び、第二の金属部材４０の軸方向他端部（マンドレル１０とは反対側に位置する端部）の外周面は、繊維強化樹脂管体２０によって被覆されておらず、当該繊維強化樹脂管体２０から露出している。

≪第一の炭素繊維層≫
図１２に示すように、第一の炭素繊維層２１は、マンドレル１０等の外周面に対して、当該マンドレル１０を被覆するように設けられる複数の炭素繊維によって構成されている。第一の炭素繊維層２１における炭素繊維は、マンドレル１０の軸線方向に対して平行に延設されている。すなわち、第一の炭素繊維層２１に関して、マンドレル１０の軸線Ｘに対する炭素繊維の配向角度は、０°である。

≪第二の炭素繊維層≫
図１３に示すように、第二の炭素繊維層２２は、第一の炭素繊維層２１の径方向外側に設けられており、第一の炭素繊維層２１を被覆するように設けられる複数の炭素繊維によって構成されている。第二の炭素繊維層２２における炭素繊維は、マンドレル１０の軸線方向に対して４５°傾斜するように１周以上巻回され、マンドレル１０の軸線方向に対して螺旋状に延設されている。すなわち、第二の炭素繊維層２２に関して、マンドレル１０の軸線Ｘに対する炭素繊維の配向角度は、４５°である。

≪第三の炭素繊維層≫
図１４に示すように、第三の炭素繊維層２３は、第二の炭素繊維層２２の径方向外側に設けられており、第二の炭素繊維層２２を被覆するように設けられる複数の炭素繊維によって構成されている。第三の炭素繊維層２３における炭素繊維は、マンドレル１０の軸線方向に対して－４５°傾斜するように１周以上巻回され、マンドレル１０の軸線方向に対して螺旋状に延設されている。すなわち、第三の炭素繊維層２３に関して、マンドレル１０の軸線Ｘに対する炭素繊維の配向角度は、－４５°である。

＜脆弱部＞
図１に示すように、繊維強化樹脂管体２０は、前記したマンドレル１０（図２参照）に倣う形状を呈する。すなわち、繊維強化樹脂管体２０の軸方向一端部側には、軸方向中央側の大径部から軸方向一端部の中径部に向かうにつれて縮径するテーパ部が形成されている。繊維強化樹脂管体２０において、大径部及びテーパ部の境界部である角部は、脆弱部２０ａを構成する。脆弱部２０ａは、繊維強化樹脂管体２０の軸方向一端部側であって、第一の金属部材３０Ａよりも軸方向中間側に設けられており、繊維強化樹脂管体２０の他部位よりも脆弱な部位である。かかる脆弱部２０ａは、繊維強化樹脂管体２０に対して所定値を超えた軸方向荷重が入力された場合に、繊維強化樹脂管体２０において優先的に破壊される。

＜フランジジョイント組立体＞
図１に示すように、フランジジョイント組立体４は、繊維強化樹脂管体２０の軸方向一端部側（脆弱部２０ａ側）に取り付けられている。動力伝達軸１Ａは、フランジジョイント組立体４の一部材として、第一の金属部材３０を備える。フランジジョイント組立体４は、かかる第一の金属部材３０に対して、ブーツ、プランジョイントを組み付けることによって形成される。

＜第一の金属部材＞
第一の金属部材３０は、略円柱形状を呈する部材（スタブシャフト）である。製造途中段階において、第一の金属部材３０の軸線方向一端部は、マンドレル１０から露出しており、第一の金属部材３０の軸方向他端部は、マンドレル１０に嵌合（外嵌）されている（図１１参照）。すなわち、図１１に示すように、第一の金属部材３０の軸方向他端部には、マンドレル１０の突出部１６が挿入可能な有底の孔部３１が形成されている。

＜ヨーク組立体＞
図１に示すように、ヨーク組立体（ユニバーサルジョイント）５は、繊維強化樹脂管体２０の他端部側に取り付けられている。動力伝達軸１Ａは、ヨーク組立体５の一部材として、第二の金属部材４０を備える。ヨーク組立体５は、かかる第二の金属部材４０に対して、スパイダー、ニードルベアリング、ヨークを組み付けることによって形成される。

＜第二の金属部材＞
第二の金属部材４０は、略円筒形状を呈する部材（カラー部材）である。製造途中段階において、第二の金属部材４０の軸線方向他端部は、マンドレル１０から露出しており、第二の金属部材４０の軸方向一端部は、マンドレル１０に嵌合（外嵌）されている（図１１参照）。

＜繊維強化樹脂管体の凹部、及び、バランスウェイト＞
図１に示すように、繊維強化樹脂管体２０の軸方向両端部には、それぞれ凹部２０ｂが形成されている。凹部２０ｂは、繊維強化樹脂管体２０の外周面に形成されており、径方向外側に開口部を有する。かかる凹部２０ｂは、繊維強化樹脂管体２０を製造するための型１００の内周面に設けられた凸部１０３の形状が繊維強化樹脂管体２０の外周面に転写されることによって形成可能である（図１５参照）。

図２に示す例では、複数の凹部２０ｂ１が、繊維強化樹脂管体２０の外周面の全周にわたって等間隔に形成されている。

図３に示す例では、複数の凹部２０ｂ１が、繊維強化樹脂管体２０の外周面の周方向一部に等間隔に形成されている。換言すると、繊維強化樹脂管体２０の外周面の周方向他部には、凹部２０ｂ１は形成されていない。

図４に示す例では、環状の凹部２０ｂ２が、繊維強化樹脂管体２０の外周面の全周にわたって形成されている。

図１に示すように、バランスウェイト５０Ａは、繊維強化樹脂管体２０の外周面に取り付けられることによって、動力伝達軸１Ａの重量バランスを調整する錘の一例である。バランスウェイト５０Ａは、繊維強化樹脂管体２０よりも高密度の材料によって形成されている。バランスウェイト５０Ａは、当該バランスウェイト５０Ａの少なくとも一部が凹部２０ｂに収容されている。バランスウェイト５０Ａは、凹部２０ｂに収容されることによって、繊維強化樹脂管体２０に対する軸方向への相対移動が規制されている。

図５～図８に示すように、本実施形態において、バランスウェイト５０Ａは、当該バランスウェイト５０Ａにおける一方の面（径方向内側面）に、凹部２０ｂに収容される凸部５１を有する。バランスウェイト５０Ａにおける凸部５１以外の部位は、凹部２０ｂ外に設けられる。

図５に示す例において、バランスウェイト５０Ａ１は、当該バランスウェイト５０Ａ１における一方の面（径方向内側面）の軸方向中間部に、凹部２０ｂに収容される凸部５１を有する。凸部５１は、接着層６０によって、凹部２０ｂに固定される。

図６に示す例において、バランスウェイト５０Ａ２は、当該バランスウェイト５０Ａ２における一方の面（径方向内側面）の軸方向一端部に、凹部に２０ｂに収容される凸部５１を有する。凸部５１は、接着層６０によって、凹部２０ｂに固定される。

図７に示す例において、バランスウェイト５０Ａ３は、当該バランスウェイト５０Ａ３における一方の面（径方向内側面）の軸方向中間部に、凹部２０ｂに収容される凸部５１を有する。また、バランスウェイト５０Ａ３は、当該バランスウェイト５０Ａ３における他方の面（径方向外側面）の軸方向中間部に、帯部材７０が設けられる溝部５２を有する。溝部５２は、周方向に延設されており、バランスウェイト５０Ａ３の周方向両端面において開放されている。バランスウェイト５０Ａ３が繊維強化樹脂管体２０に設置された状態で、溝部５２の底面は、繊維強化樹脂管体２０の外周面と同一径に設定されていることが好ましい。

図８に示す例において、バランスウェイト５０Ａ４は、当該バランスウェイト５０Ａ４における一方の面（径方向内側面）の軸方向一端部に、凹部２０ｂに収容される凸部５１を有する。また、バランスウェイト５０Ａ４は、当該バランスウェイト５０Ａ４における他方の面（径方向外側面）の軸方向他端部に、帯部材７０が設けられる溝部５２を有する。溝部５２は、周方向に延設されており、バランスウェイト５０Ａ３の周方向両端面において開放されている。

図９に示すように、帯部材７０は、バランスウェイト５０Ａの溝部５２内を通って繊維強化樹脂管体２０の外周面に巻回されることによって、バランスウェイト５０Ａを繊維強化樹脂管体２０に固定する部材である。帯部材７０は、溝部５２内に設けられることによって、繊維強化樹脂管体２０及びバランスウェイト５０Ａに対する軸方向の移動が規制されている。帯部材７０は、樹脂製、金属製等であってもよい。また、帯部材７０は、繊維強化樹脂強化樹脂管体２０に巻回された状態で両端部が接着等によって固定されるものであってもよく、予め環状に形成された弾性を有するものであってもよい。

＜製造方法＞
続いて、本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸１Ａの製造方法について、図１０のフローチャートを用いて説明する。図１０に示すように、動力伝達軸１Ａの製造方法は、ＦＷ（Filament Winding：フィラメントワインディング）工程Ｓ１１～Ｓ１３と、ＲＴＭ（Resin Transfer Molding：レジントランスファモールディング）工程Ｓ２１～Ｓ２８Ａと、を有している。

（ＦＷ工程）
ＦＷ工程は、動力伝達軸１Ａ（図１参照）の中間体を作製する工程である。具体的には、ＦＷ工程は、図１０に示すように、マンドレル準備工程Ｓ１１と、金属部材連結工程Ｓ１２と、繊維巻回工程Ｓ１３と、を有している。

マンドレル準備工程Ｓ１１においては、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）からなる繊維強化樹脂管体２０（図１参照）を形成する際にその芯材となるマンドレル１０が準備される。図１１に示すように、マンドレル１０は、一方向に長い略円筒体で形成されている。

このようなマンドレル１０は、後記するマンドレル抜き取り工程Ｓ２５（図１０参照）において、成型した繊維強化樹脂管体２０（図１参照）の内側から抜き取ることとなる。ただし、マンドレル１０を繊維強化樹脂管体２０の内側に残した状態で動力伝達軸（プロペラシャフト）１Ａを構成することもできる。

繊維強化樹脂管体２０の内側に残すことを前提としたマンドレル１０（図示を省略）の材料としては、後記する繊維巻回工程Ｓ１３（図１０参照）において繊維が巻回可能な所定の剛性を有していれば特に制限はなく、例えば、樹脂、金属などの様々な材料を使用することができる。

また、成型した繊維強化樹脂管体２０（図１参照）の内側から抜き取ることとなる本実施形態でのマンドレル１０（図１１参照）の材料としては、例えば、熱、電気、振動、荷重等のエネルギーによって、変形され、溶融され、分解され、若しくは破壊され、又は所定の溶出液などで溶出可能なものを想定している。具体的には、マンドレル１０の材料としては、例えば、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂、シリコーン系形状記憶ポリマなどのＳＭＰ（Shape Memory Polymer）類、アルミニウム合金などの軽金属からなる薄板素材、衝撃強度の低いガラス素材、塩中子を形成可能な塩類などが挙げられるが、繊維強化樹脂管体２０（図１参照）の内側から取り出し可能にマンドレル１０（図１１参照）が状態変化するものであればこれらに限定されるものではない。

次に、金属部材連結工程Ｓ１２（図１０参照）について説明する。図１１は、マンドレル１０に第一の金属部材３０と第二の金属部材４０とが連結された連結体の断面図である。

この金属部材連結工程Ｓ１２においては、図１１に示すように、マンドレル１０に第一の金属部材３０と第二の金属部材４０とが連結される。具体的には、第一の金属部材３０は、マンドレル１０の突出部１６に外嵌されてスプライン接合される。また、第二の金属部材４０は、マンドレル１０の段部１４に対して外嵌されてスプライン接合される。

つまり、この連結体においては、突出部１６の周方向への第一の金属部材３０の回転が禁止されているが突出部１６の軸方向への第一の金属部材３０の変位は可能となっている。また、この連結体においては、段部１４の周方向への第二の金属部材４０の回転が禁止されているが段部１４の軸方向への第二の金属部材４０の変位は可能となっている。

次に、繊維巻回工程Ｓ１３（図１０参照）について説明する。この繊維巻回工程Ｓ１３においては、炭素繊維が、図１に示す繊維強化樹脂管体２０に対応するように、第一の金属部材３０から第二の金属部材４０にわたって、マンドレル１０の外周面に巻回される。つまり、第一の金属部材３０とマンドレル１０との接続部では、炭素繊維は、第一の金属部材３０の少なくとも一部と、マンドレル１０とに跨るように巻回される。また、マンドレル１０と第二の金属部材４０との接続部では、炭素繊維は、マンドレル１０と第二の金属部材４０の少なくとも一部とに跨るように巻回される。具体的には、マンドレル１０、第一の金属部材３０及び第二の金属部材４０の連結体の外周面には、次に示す第一の炭素繊維層２１（図１２参照）、第二の炭素繊維層２２（図１３参照）及び第三の炭素繊維層２３（図１４参照）がこの順番で形成されていくように炭素繊維が巻回される。本実施形態では、繊維に樹脂が含浸されていない、ドライ状態の炭素繊維が用いられる。

図１２は、繊維巻回工程Ｓ１３（図１０参照）で連結体に第一の炭素繊維層２１を形成する様子を示した模式図である。図１３は、繊維巻回工程Ｓ１３（図１０参照）で連結体に第二の炭素繊維層２２を形成する様子を示した模式図である。図１４は、繊維巻回工程Ｓ１３（図１０参照）で連結体に第三の炭素繊維層２３を形成する様子を示した模式図である。なお、図１２から図１４においては、作図の便宜上、マンドレル１０等の外周面に配置される炭素繊維層２１～２３の一部のみを示している。

図１２に示すように、第一の炭素繊維層３１は、炭素繊維がマンドレル１０等の軸方向に対して０度（ｄｅｇ）で配向するように、マンドレル１０等の外周面に配置されて形成される。この第一の炭素繊維層２１の形成工程では、軸方向に移動するマンドレル１０等の連結体に対して図示しないブレーダのボビンから引き出された炭素繊維によって連結体の外周面に第一の炭素繊維層２１が複数層配置される。

次に、この繊維巻回工程Ｓ１３（図１０参照）では、第一の炭素繊維層２１（図１２参照）上に第二の炭素繊維層２２（図１３参照）が形成される。この第二の炭素繊維層２２は、図１３に示すように、第二の炭素繊維層２２がマンドレル１０等の軸方向に対して４５度（ｄｅｇ）で配向するように、マンドレル１０等の外周面に配置されて形成される。この第二の炭素繊維層２２の形成工程では、マンドレル１０等の連結体の周囲に配置されて連結体の軸方向に移動する環状のブレーダ（図示を省略）の内周側で周方向に移動する複数のボビン（図示を省略）から繰り出される炭素繊維によって連結体の外周面に第二の炭素繊維層２２が複数層配置される。

次に、この繊維巻回工程Ｓ１３（図１０参照）では、第二の炭素繊維層２２（図１３参照）上に第三の炭素繊維層２３（図１４参照）が形成される。この第三の炭素繊維層２３は、図１４に示すように、第三の炭素繊維層２３がマンドレル１０等の軸方向に対して－４５度（ｄｅｇ）で配向するように、マンドレル１０等の外周面に配置されて形成される。この第三の炭素繊維層２３の形成工程では、第二の炭素繊維層２２（図１３参照）の形成工程とは逆回りに移動する複数のボビン（図示を省略）から繰り出される炭素繊維によって連結体の外周面に第三の炭素繊維層２３が複数層配置される。

なお、以下の説明において、第一の炭素繊維層２１、第二の炭素繊維層２２及び第三の炭素繊維層２３について特に区別する必要がない場合の各繊維層、並びに第一の炭素繊維層２１、第二の炭素繊維層２２及び第三の炭素繊維層２３からなる炭素繊維の積層体については、単に繊維層と称することがある。そして、このようなＦＷ工程が終了することによって、次のＲＴＭ工程に供給する動力伝達軸１Ａ（図１参照）の中間体が完成する。

（ＲＴＭ工程）
ＲＴＭ工程は、前記の中間体を配置した本実施形態の型内に熱硬化性樹脂を充填し、これを硬化させる工程を含む動力伝達軸１Ａ（図１参照）を作製する工程である。具体的には、ＲＴＭ工程は、図１０に示すように、型準備工程Ｓ２１と、中間体設置工程Ｓ２２と、膨張工程Ｓ２３と、成型工程（繊維強化樹脂管体形成工程）Ｓ２４と、マンドレル抜き取り工程Ｓ２５と、動力伝達軸組立工程Ｓ２６と、バランスウェイト設置工程（錘設置工程）Ｓ２７と、帯部材巻回工程Ｓ２８Ａと、を有している。

型準備工程Ｓ２１（図１０参照）においては、前記の中間体が配置されるキャビティを有する型１００が準備される。図１５は、型準備工程（図１０参照）において用意される型１００の構成説明図である。

本実施形態の型１００は、第一の分割型と、第二の分割型とを有している。なお、以下の説明において、第一の分割型と、第二の分割型とを区別する必要がない場合には、単に分割型と称する。ちなみに、このような型１００は、少なくとも二つの分割型を有していればよく、三つ以上の分割型を有する構成とすることもできる。

本実施形態の型１００は、分割型同士を合わせた際に、前記の中間体が配置される中空部（キャビティ）を内側に形成する。型１００の中空部の内周面には、凸部１０３が形成されている。凸部１０３は、中空部に設けられた中間体の繊維層を押圧することによって、繊維強化樹脂管体２０に凹部２０ｂを形成する。

また、膨張工程Ｓ２３が実行される場合には、型１００の中空部の内周面は、軸方向中間部において大径となる樽形状を呈してもよい。本実施形態では、型１００の中空部の内周面は、軸方向中間部において大径とならず、軸方向全長において略一定の径となるストレート形状である。

中間体設置工程Ｓ２２（図１０参照）においては、第一の分割型と第二の分割型とが合わせられることで、型１００内に、中間体が設置される。そして、型１００に形成された樹脂供給路１０１は、型１００内に設置された中間体の繊維層の一端部に樹脂溜り（図示せず）を介して臨むようになっている。また、型１００に形成された樹脂排出路１０２は、中間体の繊維層の他端部に樹脂溜り（図示せず）を介して臨むようになっている。

次に、型１００による中間体の膨張工程Ｓ２３（図１０参照）について説明する。この膨張工程Ｓ２３は、マンドレル１０の内側に連通するように、分割型の適所に設けた連通路１０４に流体が供給されることにより行われる。つまり、この膨張工程Ｓ２３（図１０参照）においては、図１６に示すように、マンドレル１０の内部空間に流体が供給される。流体は、気体、液体又はゲルのいずれでも構わない。なお、本実施形態での膨張工程Ｓ２３（図１０参照）は、マンドレル１０の加熱下に内部空間に流体が供給される工程を想定している。これにより本実施形態での熱可塑性樹脂からなるマンドレル１０は、可塑化することによって効果的に膨張することとなる。ちなみに、マンドレル１０の加熱は、型１００を加熱することによって行うことを想定しているが、内部空間に供給する流体自体を加熱することによってマンドレル２０を加熱するものであってもよい。この膨張工程Ｓ２３（図１０参照）においては、型１００内に設置された中間体のマンドレル１０内に加熱された流体を流通させることによってマンドレル１０内を加圧し、マンドレル１０の大径部１１を膨張させる。マンドレル１０の大径部１１は、当該マンドレル１０内を流通する流体によって加熱されて膨張する。これにより、中間体は、型１００の内部形状に沿うストレート形状を呈するように変形（拡径）する。なお、膨張工程Ｓ２３において、流体によるマンドレル１０の加熱は、省略可能である。

次に、型１００による動力伝達軸１Ａの成型工程Ｓ２４（図１０参照）について説明する。この成型工程Ｓ２４（図１０参照）においては、図１６に示すように、樹脂供給路１０１を通じて型１００内への熱硬化性樹脂２４の供給を行い、膨張工程Ｓ２３において膨張させたマンドレル１０の外側に設置された繊維層に熱硬化性樹脂２４を含浸させる。熱硬化性樹脂２４を供給する際には、当該熱硬化性樹脂２４の供給とともに、樹脂排出路１０２を通じて型１００内の真空引きを行う。これにより熱硬化性樹脂２４は、型１００内に設置した中間体の繊維層に対して気泡を排除しながら一方から他方へと効率的に含浸されていく。ちなみに、熱硬化性樹脂２４としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられるがこれに限定されるものではない。また、成型工程Ｓ２４では、樹脂排出路１０２を通じて型１００内を真空にする作業を行った状態で、熱硬化性樹脂２４の供給を行うようにしてもよい。

次に、この成型工程Ｓ２４（図１０参照）では、型１００が所定の熱源（図示を省略）によって加熱される。また、必要に応じて型締め操作が行われる。これにより型１００内に供給された熱硬化性樹脂２４が硬化し、予備成型体が得られる。

次に、マンドレル抜き取り工程Ｓ２５（図１０参照）について説明する。マンドレル抜き取り工程Ｓ２５（図１０参照）においては、マンドレル１０は、第二の金属部材４０の端部開口側から繊維強化樹脂管体２０の外側に取り出される。この際、マンドレル１０（図１１参照）は、使用される材料に応じた前記の方法にしたがって、例えば変形され、溶融され、分解され、破壊され、又は溶出されることによって繊維強化樹脂管体２０の内側から取り出される。これにより得られる動力伝達軸１Ａ（図１参照）の軽量化が達成されることとなる。

また、マンドレル１０（図１１参照）を変形させて第二の金属部材４０の端部開口側から取り出す場合には、例えばマンドレル１０の中空部を減圧することで前記の端部開口よりもマンドレル１０を小さくなるように収縮させて繊維強化樹脂管体２０（図１参照）から抜き取る方法を採用することができる。

図１５及び図１６に示すように、第一実施形態での型１００においては、マンドレル１０の内側に連通するように、連通路１０４が設けられている。そして、マンドレル抜き取り工程Ｓ２５（図１０参照）においては、真空ポンプ（図示を省略）に連結された連通路１０４を介してマンドレル１０の中空部を減圧することができる。これによりマンドレル１０は、繊維強化樹脂管体２０の端部開口及び第二の金属部材４０の端部開口よりも小さくなるように収縮することで、繊維強化樹脂管体２０からの前記端部開口を介した抜き取りが可能となる。

このような抜き取り方法は、例えば熱可塑性樹脂からなるマンドレル１０を加熱等により可塑化することでより好適に実施することができる。また、このような抜き取り方法は、例えばダイヤカットを施したアルミニウム薄板からなるマンドレル１０についても好適に実施することができる。

次に、動力伝達軸組立工程Ｓ２６（図１０参照）について説明する。動力伝達軸組立工程Ｓ２６（図１０参照）においては、図１に示すように、第一の金属部材３０にフランジジョイント組立体４が組み付けられるとともに、第二の金属部材４０にヨーク組立体５が組み付けられる。

次に、バランスウェイト設置工程Ｓ２７（図１０参照）について説明する。バランスウェイト設置工程Ｓ２７（図１０参照）においては、図９に示すように、バランスウェイト５０Ａは、凸部５１が凹部２０ｂに収容されるように、繊維強化樹脂管体２０の外周面に設置される。

次に、帯部材巻回工程Ｓ２８Ａ（図１０参照）について説明する。帯部材巻回工程Ｓ２８Ａ（図１０参照）においては、図９に示すように、環状の帯部材７０は、溝部５２内を通って繊維強化樹脂管体２０の外周面に巻回されることによって、バランスウェイト５０Ａを繊維強化樹脂管体２０に固定する。

本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸１Ａは、繊維強化樹脂によって管状に形成された繊維強化樹脂管体２０と、前記繊維強化樹脂管体２０に取り付けられた錘（バランスウェイト５０Ａ）と、を備え、前記繊維強化樹脂管体２０の外周面には、凹部２０ｂが形成されており、前記錘の少なくとも一部は、前記繊維強化樹脂管体２０の前記凹部２０ｂに収容されている。
したがって、動力伝達軸１Ａは、錘（バランスウェイト５０Ａ）の繊維強化樹脂管体２０に対する軸方向への移動を規制し、重量バランスを好適に維持することができる。

動力伝達軸１Ａにおいて、複数の前記凹部２０ｂが、前記繊維強化樹脂管体の外周面の周方向に配置されており、前記繊維強化樹脂管体２０における複数の前記凹部２０ｂの少なくとも一つに、前記錘（バランスウェイト５０Ａ）が収容されている。
したがって、動力伝達軸１Ａは、錘（バランスウェイト５０Ａ）の設置個数及び設置場所によって、重量バランスを好適に設定することができる。

動力伝達軸１Ａにおいて、前記錘（バランスウェイト５０Ａ）は、当該錘の一方の面に形成された凸部５１を有し、前記錘の前記凸部５１は、前記繊維強化樹脂管体２０の前記凹部２０ｂに収容されている。
したがって、動力伝達軸１Ａは、凹部２０ｂを小型化することができる。

動力伝達軸１Ａにおいて、前記錘（バランスウェイト５０Ａ）は、当該錘の他方の面に形成された溝部５２を有し、動力伝達軸１Ａは、前記錘の前記溝部５２内を通って前記繊維強化樹脂管体２０に巻回される帯部材７０をさらに備える。
したがって、動力伝達軸１Ａは、簡易な構成で、錘（バランスウェイト５０Ａ）の繊維強化樹脂管体２０に対する径方向外側への移動を規制し、錘が繊維強化樹脂管体２０から離脱することを防止することができる。

また、本発明の第一の実施形態に係る型１００は、繊維強化樹脂によって管状に形成された繊維強化樹脂管体２０を製造するための型１００であって、前記繊維強化樹脂管体２０の外周面に凹部２０ｂを形成するための凸部１０３を有する。
したがって、型１００は、簡易な構成で、繊維強化樹脂管体２０に錘（バランスウェイト５０Ａ）を設置するための凹部２０ｂを形成することができる。

また、本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸製造方法は、型１００を用いることによって、外周面に前記凹部２０ｂを有する前記繊維強化樹脂管体２０を形成する繊維強化樹脂管体形成工程と、前記繊維強化樹脂管体２０に錘（バランスウェイト５０Ａ）を設置する錘（バランスウェイト）設置工程と、を含み、前記錘設置工程において、前記錘の少なくとも一部が、前記凹部２０ｂに収容される。
したがって、動力伝達軸製造方法によると、錘（バランスウェイト５０Ａ）の繊維強化樹脂管体２０に対する軸方向への移動を規制し、重量バランスを好適に維持することが可能な動力伝達軸１Ａを製造することができる。

前記錘（バランスウェイト５０Ａ）は、一方の面に形成された凸部５１と、他方の面に形成された溝部５２と、を有し、動力伝達軸製造方法は、前記錘設置工程の後に、前記錘が設置された前記繊維強化樹脂管体に帯部材７０を巻回する帯部材巻回工程を含み、前記錘（バランスウェイト）設置工程において、前記錘の前記凸部５１が前記繊維強化樹脂管体２０の前記凹部２０ｂに収容され、前記帯部材巻回工程において、前記帯部材７０が、前記錘の前記溝部５２内を通って前記繊維強化樹脂管体２０に巻回される。
したがって、動力伝達軸製造方法によると、簡易な構成で、錘（バランスウェイト５０Ａ）の繊維強化樹脂管体２０に対する径方向外側への移動を規制し、錘が繊維強化樹脂管体２０から離脱することを防止することが可能な動力伝達軸１Ａを製造することができる。

＜第二の実施形態＞
続いて、本発明の第二の実施形態に係る動力伝達軸及びその製造方法について、第一の実施形態に係る動力伝達軸１Ａ及びその製造方法との相違点を中心に説明する。

図１７に示すように、本発明の第二の実施形態に係る動力伝達軸１Ｂは、バランスウェイト５０Ａに代えて、バランスウェイト５０Ｂを備える。バランスウェイト５０Ｂは、当該バランスウェイト５０Ｂの全体が凹部２０ｂに収容される形状を呈する。バランスウェイト５０Ｂは、接着層６０によって、凹部２０ｂに固定される。

＜製造方法＞
続いて、本発明の第二の実施形態に係る動力伝達軸１Ｂの製造方法について、図１８のフローチャートを用いて説明する。

ＲＴＭ工程は、図１８に示すように、帯部材巻回工程Ｓ２８Ａに代えて、動力伝達軸組立工程Ｓ２６及びバランスウェイト設置工程Ｓ２７の間に接着剤塗布工程（接着層配置工程）Ｓ２８Ｂを有している。接着剤塗布工程Ｓ２８Ｂ（図１８参照）においては、図１７に示すように、接着層（接着剤）６０は、凹部２０ｂの底面に設けられる（塗布される）。バランスウェイト設置工程Ｓ２７（図１８参照）においては、図１７に示すように、バランスウェイト５０Ｂは、接着層６０によって凹部２０ｂに固定される。

本発明の第二の実施形態に係る動力伝達軸１Ｂにおいて、前記錘（バランスウェイト５０Ｂ）の全体が、前記繊維強化樹脂管体２０の前記凹部２０ｂに収容されている。
したがって、動力伝達軸１Ｂは、当該動力伝達軸１Ｂの径方向寸法を抑えることができる。

また、本発明の第二の実施形態に係る動力伝達軸製造方法では、前記錘（バランスウェイト）設置工程において、前記錘（バランスウェイト５０Ｂ）の全体が、前記繊維強化樹脂管体２０の前記凹部２０ｂに収容される。
したがって、動力伝達軸製造方法によると、当該動力伝達軸１Ｂの径方向寸法を抑えることが可能な動力伝達軸１Ｂを製造することができる。

動力伝達軸製造方法は、前記繊維強化樹脂管体形成工程と前記錘（バランスウェイト）設置工程との間に、前記繊維強化樹脂管体の前記凹部に接着層を設ける接着層配置工程を含み、前記錘設置工程において、前記錘（バランスウェイト５０Ｂ）が、前記接着層を介して前記凹部に固定される。
したがって、動力伝達軸製造方法は、簡易な構成で、錘（バランスウェイト５０Ｂ）の繊維強化樹脂管体２０に対する径方向外側への移動を規制し、錘が繊維強化樹脂管体２０から離脱することを防止することが可能な動力伝達軸１Ｂを製造することができる。

＜第三の実施形態＞
続いて、本発明の第三の実施形態に係る動力伝達軸及びその製造方法について、第二の実施形態に係る動力伝達軸１Ｂ及びその製造方法との相違点を中心に説明する。

図１９に示すように、本発明の第三の実施形態に係る動力伝達軸１Ｃは、接着層６０に代えて、被覆部材８０を備える。被覆部材８０は、バランスウェイト５０Ｂが収容された凹部２０ｂの開口部を被覆することによって、バランスウェイト５０Ｂが凹部２０ｂから離脱することを防止する部材である。被覆部材８０は、樹脂製のフィルム、金属（アルミ）製の薄膜、接着テープ等によって形成される。被覆部材８０は、バランスウェイト５０Ｂを視認可能なメッシュ状のものであってもよい。被覆部材８０は、バランスウェイト５０Ｂが収容されていない凹部２０ｂに設けられてもよく、複数の凹部２０ｂを被覆可能な帯状（環状）のものであってもよい。

＜製造方法＞
続いて、本発明の第三の実施形態に係る動力伝達軸１Ｃの製造方法について、図２０のフローチャートを用いて説明する。

ＲＴＭ工程は、図２０に示すように、接着剤塗布工程Ｓ２８Ｂに代えて、バランスウェイト設置工程Ｓ２７の後に被覆部材設置工程Ｓ２８Ｃを有している。被覆部材設置工程Ｓ２８Ｃ（図２０参照）においては、図１９に示すように、被覆部材８０は、バランスウェイト５０Ｂの全体が収容された凹部２０ｂの開口部を被覆するように設けられる。なお、本フローにおいても、動力伝達軸組立工程Ｓ２６及びバランスウェイト設置工程Ｓ２７の間に接着剤塗布工程Ｓ２８Ｂを実行する構成であってもよい。

本発明の第三の実施形態に係る動力伝達軸１Ｃは、前記錘（バランスウェイト５０Ｂ）が収容された前記繊維強化樹脂管体２０の前記凹部２０ｂの開口部を被覆する被覆部材８０を備える。
したがって、動力伝達軸１Ｃは、簡易な構成で、錘（バランスウェイト５０Ｂ）の繊維強化樹脂管体２０に対する径方向外側への移動を規制し、錘が繊維強化樹脂管体２０から離脱することを防止することができる。

また、本発明の第三の実施形態に係る動力伝達軸製造方法は、前記錘（バランスウェイト）設置工程の後に、前記錘（バランスウェイト５０Ｂ）が収容された前記凹部２０ｂの開口部を被覆するように被覆部材８０を配置する被覆部材配置工程を含む。
したがって、動力伝達軸製造方法によると、簡易な構成で、錘（バランスウェイト５０Ｂ）の繊維強化樹脂管体２０に対する径方向外側への移動を規制し、錘が繊維強化樹脂管体２０から離脱することを防止することが可能な動力伝達軸１Ｃを製造することができる。

＜第四の実施形態＞
続いて、本発明の第四の実施形態に係る動力伝達軸及びその製造方法について、第二の実施形態に係る動力伝達軸１Ｂ及びその製造方法との相違点を中心に説明する。

図２１に示すように、本発明の第四の実施形態に係る動力伝達軸１Ｄは、接着層６０に代えて、樹脂層９０を備える。樹脂層９０は、バランスウェイト５０Ｂが収容された凹部２０ｂに充填されることによって、バランスウェイト５０Ｂが凹部２０ｂから離脱することを防止する層である。樹脂層９０は、バランスウェイト５０Ｂが収容されていない凹部２０ｂに設けられてもよい。

＜製造方法＞
続いて、本発明の第四の実施形態に係る動力伝達軸１Ｄの製造方法について、図２２のフローチャートを用いて説明する。

ＲＴＭ工程は、図２２に示すように、接着剤塗布工程Ｓ２８Ｂに代えて、バランスウェイト設置工程Ｓ２７の後に樹脂流入硬化工程Ｓ２８Ｄを有している。樹脂流入硬化工程Ｓ２８Ｄ（図２２参照）においては、図２１に示すように、樹脂層９０は、バランスウェイト５０Ｂの全体が収容された凹部２０ｂに樹脂を流入して硬化させることによって形成されている。なお、本フローにおいても、動力伝達軸組立工程Ｓ２６及びバランスウェイト設置工程Ｓ２７の間に接着剤塗布工程Ｓ２８Ｂを実行する構成であってもよい。

本発明の第四の実施形態に係る動力伝達軸製造方法は、前記錘（バランスウェイト）設置工程の後に、前記錘（バランスウェイト５０Ｂ）が収容された前記繊維強化樹脂管体２０の前記凹部２０ｂに樹脂を流し込んで硬化させる樹脂流入硬化工程を含む。
したがって、動力伝達軸製造方法によると、簡易な構成で、錘（バランスウェイト５０Ｂ）の繊維強化樹脂管体２０に対する径方向外側への移動を規制し、錘が繊維強化樹脂管体２０から離脱することを防止することが可能な動力伝達軸１Ｄを製造することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変形可能である。例えば、ステップＳ９，Ｓ１０の間にマンドレル１０を成形された繊維強化樹脂管体２０から抜き出す構成であってもよい。また、マンドレル１０は、成型工程Ｓ２４における熱硬化性樹脂２４や型１００の熱によって溶融して除去される構成であってもよい。その他の熱、電気、振動等のエネルギーによってマンドレル１０を溶融して除去することも可能である。
また、各炭素繊維層２１～２３は、互いに織り込まれた、いわゆるクリンプ構造を呈してもよい。また、繊維体は、炭素繊維に限定されず、樹脂層を強化可能な繊維部材（例えば、ガラス繊維、セルロース繊維等）であればよい。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 動力伝達軸
４ フランジジョイント組立体（フランジジョイント、ジョイント）
５ ヨーク組立体（ヨーク、ジョイント）
１０ マンドレル
２０ 繊維強化樹脂管体
２０ｂ，２０ｂ１，２０ｂ２ 凹部
３０ 第一の金属部材
４０ 第二の金属部材
５０Ａ，５０Ａ１，５０Ａ２，５０Ａ３，５０Ａ４，５０Ｂ バランスウェイト（錘）
５１ 凸部
５２ 溝部
６０ 接着層
７０ 帯部材
８０ 被覆部材
９０ 樹脂層
１００ 型
１０３ 凸部

Claims (13)

1. 繊維強化樹脂によって管状に形成された繊維強化樹脂管体と、
   前記繊維強化樹脂管体に取り付けられた錘と、
   を備え、
   前記繊維強化樹脂管体の外周面には、凹部が形成されており、
   前記錘の少なくとも一部は、前記繊維強化樹脂管体の前記凹部に収容されている
   ことを特徴とする動力伝達軸。
2. 複数の前記凹部が、前記繊維強化樹脂管体の外周面の周方向に配置されており、
   前記繊維強化樹脂管体における複数の前記凹部の少なくとも一つに、前記錘が収容されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達軸。
3. 前記錘は、当該錘の一方の面に形成された凸部を有し、
   前記錘の前記凸部は、前記繊維強化樹脂管体の前記凹部に収容されている
   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。
4. 前記錘は、当該錘の他方の面に形成された溝部を有し、
   前記錘の前記溝部内を通って前記繊維強化樹脂管体に巻回される帯部材をさらに備える
   ことを特徴とする請求項３に記載の動力伝達軸。
5. 前記錘の全体が、前記繊維強化樹脂管体の前記凹部に収容されている
   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。
6. 前記錘が収容された前記繊維強化樹脂管体の前記凹部の開口部を被覆する被覆部材を備える
   ことを特徴とする請求項５に記載の動力伝達軸。
7. 繊維強化樹脂によって管状に形成された繊維強化樹脂管体を製造するための型であって、
   前記繊維強化樹脂管体の外周面に凹部を形成するための凸部を有する
   ことを特徴とする型。
8. 請求項７に記載の型を用いることによって、外周面に前記凹部を有する前記繊維強化樹脂管体を形成する繊維強化樹脂管体形成工程と、
   前記繊維強化樹脂管体に錘を設置する錘設置工程と、
   を含み、
   前記錘設置工程において、前記錘の少なくとも一部が、前記凹部に収容される
   ことを特徴とする動力伝達軸製造方法。
9. 前記錘は、一方の面に形成された凸部と、他方の面に形成された溝部と、を有し、
   前記錘設置工程の後に、前記錘が設置された前記繊維強化樹脂管体に帯部材を巻回する帯部材巻回工程を含み、
   前記錘設置工程において、前記錘の前記凸部が前記繊維強化樹脂管体の前記凹部に収容され、
   前記帯部材巻回工程において、前記帯部材が、前記錘の前記溝部内を通って前記繊維強化樹脂管体に巻回される
   ことを特徴とする請求項８に記載の動力伝達軸製造方法。
10. 前記錘設置工程において、前記錘の全体が、前記繊維強化樹脂管体の前記凹部に収容される
    ことを特徴とする請求項８に記載の動力伝達軸製造方法。
11. 前記繊維強化樹脂管体形成工程と前記錘設置工程との間に、前記繊維強化樹脂管体の前記凹部に接着層を設ける接着層配置工程を含み、
    前記錘設置工程において、前記錘が、前記接着層を介して前記凹部に固定される
    ことを特徴とする請求項１０に記載の動力伝達軸製造方法。
12. 前記錘設置工程の後に、前記錘が収容された前記凹部の開口部を被覆するように被覆部材を配置する被覆部材配置工程を含む
    ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の動力伝達軸製造方法。
13. 前記錘設置工程の後に、前記錘が収容された前記繊維強化樹脂管体の前記凹部に樹脂を流し込んで硬化させる樹脂流入硬化工程を含む
    ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の動力伝達軸製造方法。

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