JP2022155151A - 管体及び動力伝達軸 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、第一の実施形態に係る動力伝達軸1Aは、車両Cの車体下部の車幅方向中間部において前後方向に延設され、前輪FW側に設けられた動力源で発生した動力を軸線周りの回転として後輪RW側へ伝達する軸である。図2に示すように、動力伝達軸1Aは、繊維強化樹脂管体20Aと、第一連結部材3と、第二連結部材4と、を備える。第一連結部材3は、繊維強化樹脂管体20Aの軸方向一端部すなわち前端部に設けられており、車両の他部材と連結される関節部としてのフランジジョイント組立体である。第二連結部材4は、繊維強化樹脂管体20Aの軸方向他端部すなわち後端部に設けられており、車両の他部材と連結される関節部としてのヨーク組立体である。
図3~図5に示すように、繊維強化樹脂管体20A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管部としての樹脂含有繊維層を備える。繊維強化樹脂管体20Aの管部の軸方向両端部には、第一の金属部材30及び第二の金属部材40が設けられている。
図5に示すように、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20Aの内部から除去されるが、繊維強化樹脂管体20A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には、繊維強化樹脂管体20Aにおける樹脂硬化の際の加熱に耐えられる材料を用いることができる。そのような材料の例としては、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。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。段部14及び突出部16の外周面には、スプライン接合用の雄スプラインが形成されている。
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。
図5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若干傾斜する方向に延設されている。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。第一の炭素繊維層21としては、高弾性を有するピッチ系の炭素繊維が好適に利用可能である。
図6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。第二の炭素繊維層22としては、高強度を有するPAN系の炭素繊維が好適に利用可能である。
図7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。第三の炭素繊維層23としては、高強度を有するPAN系の炭素繊維が好適に利用可能である。
図3~図5に示すように、第一の金属部材30は、略円柱形状を呈する部材(シャフト)である。図6等に示すように、製造途中段階において、マンドレル10から離れた側に位置する第一の金属部材30の軸線方向一端部は、マンドレル10から露出しており、マンドレル10側に位置する第一の金属部材30の軸方向他端部は、マンドレル10に嵌合(内嵌)されている。
第二の金属部材40は、略円筒形状を呈する部材である。図6等に示すように、製造途中段階において、マンドレル10から離れた側に位置する第二の金属部材40の軸線方向他端部は、マンドレル10から露出しており、マンドレル10側に位置する第二の金属部材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9及び図10に示すように、繊維強化樹脂管体20Aの外周面には、繊維強化樹脂管体20Aの外周面側に発生し得る亀裂の進展を妨げる進展防止部51が設けられている。本実施形態において、進展防止部51は、炭素繊維層21~23及び樹脂24によって形成された管部20の外周面に形成された凸部又は凹部である。進展防止部51は、繊維強化樹脂管体20Aの全周にわたって(周方向の全体に連続して)形成されているとともに、繊維強化樹脂管体20Aの軸方向全体にわたって形成されている。進展防止部51は、大径部20aに加えて、テーパ部20b及び小径部20cにも設けられている。
続いて、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11のフローチャートを用いて説明する。動力伝達軸1Aの製造方法は、マンドレル形成工程(ステップS1)と、マンドレル形成工程の後に実行される第一連結工程(ステップS2)と、第一
連結工程の後に実行される第二連結工程(ステップS3)と、を含む。また、動力伝達軸1Aの製造方法は、第二連結工程の後に実行される繊維設置工程(ステップS4a,S4b,S4c)と、繊維設置工程の後に実行される金型内設置工程(ステップS5A)と、を含む。また、動力伝達軸1Aの製造方法は、金型内設置工程の後に実行される成型工程(ステップS6A)と、成型工程の後に実行される取出工程(ステップS7A)と、取出工程の後に実行されるジョイント組付工程(ステップS8)と、を含む。
閉じ操作を行い、続いて、閉じた金型に圧力を印加する型締め操作を行うことにより、金型内の圧力を上昇させることで、樹脂24の硬化が促進される。なお、本実施形態では金型が複数に分割されている構成で説明しているため、型閉じ操作及び型締め操作が行われているが、型締め操作は、必須ではない。また、金型が複数に分割されていない場合には、かかる型閉じ操作及び型締め操作は、必須ではない。成形装置100内において、溶融状態の樹脂24が導入されるゲート101の出口側には空間(樹脂だまり102)が形成されている。成形装置100内に導入された樹脂24は、炭素繊維層21~23の軸方向一端部の側方に位置する当該樹脂だまり102に貯留される。樹脂だまり102に貯留された樹脂24は、炭素繊維層21~23の配列方向においてゲート101とは反対側(炭素繊維層21~23の軸方向他端部の外周面側)に形成された吸引口103からの真空吸引によって、マンドレル10の軸線方向に移動し、炭素繊維層21~23に含浸する。樹脂24が炭素繊維層22,23に含浸した状態で、成形装置100に熱が加えられ、さらに、成形装置100内に圧力が加えられることによって、繊維強化樹脂管体20Aが形成される。
生し得る亀裂の進展を妨げる進展防止部51と、を備える。
したがって、管体は、亀裂の進展を防止し、強度低下を抑制することができる。
したがって、管体は、回転することによって動力を伝達する動力伝達軸に適用された場合において、周方向のどの位置に異物が衝突したとしても、亀裂の進展を防止し、強度低下を抑制することができる。
したがって、管体は、別部材を設けることなく簡易な構成で進展防止部51を実現し、亀裂の進展を防止するとともに強度低下を抑制することができる。
したがって、管体は、簡易な形状で進展防止部51を実現し、亀裂の進展を防止するとともに強度低下を抑制することができる。
したがって、管体は、安価かつ入手容易な材料によって製造可能である。
したがって、動力伝達軸1Aは、亀裂の進展を防止するとともに強度低下を抑制することによって、第一の他部材及び第二の他部材の間で動力を好適に伝達することができる。
続いて、本発明の第二の実施形態に係る繊維強化樹脂管体について、第一の実施形態に係る繊維強化樹脂管体20Aとの相違点を中心に説明する。
続いて、第二の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法について、図14のフローチャートを用いて説明する。第二の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法は、ステップS7BとステップS8との間に、進展防止部設置工程(ステップS4d)を含む。また、本フローのステップS5Bでは、進展防止部51と対応する形状を有しない金型が用いられ、ステ
ップS6Bでは、管体20の外表面には進展防止部51は形成されない。また、本フローのステップS7Bでは、進展防止部51と対応する形状を有しない金型から成型体(中間体)が取り出される。ステップS4dでは、ステップS6Bで形成された管体20の外表面に、シート状部材である進展防止部52が設けられる。
したがって、管体は、異物の衝突による亀裂の発生を抑制するとともに、亀裂が発生した場合には、亀裂の進展を防止するとともに強度低下を抑制することができる。
続いて、第三の実施系形態に係る繊維強化樹脂管体について、第一及び第二の実施形態に係る繊維強化樹脂管体20A,20Bとの相違点を中心に説明する。
続いて、第四の実施形態に係る動力伝達軸について、第一から第三の実施形態に係る動力伝達軸1Aとの相違点を中心に説明する。
したがって、動力伝達軸1Dは、異物が衝突するおそれがない前端部において進展防止部51,52を省略することによって、材料及び/又は部品点数の削減による軽量化、低コスト化及び/又は製造工程の簡略化を実現することができる。
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。また、繊維強化樹脂管体20A,20Cが繊維強化樹脂シートを用いて形成される場合には、進展防止部51は、管部20の外表面に対して切削等の加工を施すことによって形成可能である。
3 第一連結部材
4 第二連結部材
20 管部
20A,20B,20C 繊維強化樹脂管体(管体)
21,22,23 炭素繊維層(繊維)
24 樹脂
51 進展防止部(凸部又は凹部)
52 進展防止部(シート状部材)
Claims (9)
- 繊維強化樹脂によって管状に形成された管部と、
前記管部の外周面側に設けられており、前記管部に発生し得る亀裂の進展を妨げる進展防止部と、
を備える管体。 - 前記進展防止部は、前記管部の全周にわたって設けられている
請求項1に記載の管体。 - 前記進展防止部は、前記管部の外周面に設けられた凸部又は凹部を有する
請求項1又は請求項2に記載の管体。 - 前記凸部又は前記凹部は、ハニカム形状を呈する部位を有する
請求項3に記載の管体。 - 前記凸部又は前記凹部は、格子形状を呈する部位を有する
請求項3又は請求項4に記載の管体。 - 前記進展防止部は、前記管部の外周面に固定されたシート状部材を有する
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の管体。 - 前記繊維強化樹脂は、炭素繊維強化樹脂である
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の管体。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の管体と、
前記管体の軸方向一端部と第一の他部材とを連結する第一連結部材と、
前記管体の軸方向他端部と第二の他部材とを連結する第二連結部材と、
を備える動力伝達軸。 - 前記管体は、車両の前後方向に延設されており、
前記進展防止部は、前記管体の前後方向中間部から後端部にわたって設けられている
請求項8に記載の動力伝達軸。
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