JP2023031426A - Mold assembly used for manufacturing fiber-reinforced resin structure, and method for manufacturing fiber-reinforced resin structure - Google Patents

Mold assembly used for manufacturing fiber-reinforced resin structure, and method for manufacturing fiber-reinforced resin structure Download PDF

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貴博 中山
Takahiro Nakayama
史也 ▲高▼橋
Fumiya Takahashi
隆男 岡
Takao Oka
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Kyowa Industrial Co Ltd
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Abstract

To provide a method for manufacturing a fiber-reinforced resin structure using a mold assembly capable of easily pressurizing an inner space of a mandrel in a mold.SOLUTION: A method for manufacturing a fiber-reinforced resin structure comprises: a mold assembly preparation step S200 for preparing a mold assembly; an intermediate body installation step S201 for installing an intermediate body being an intermediate body of the fiber-reinforced resin structure, and provided with a pressure introduction part for introducing a pressure into the intermediate body, in an inner space of a mold so as to communicate between the inside of the intermediate body and the outside of the mold via the pressure introduction part; an expansion step S202 for expanding the intermediate body by applying an inner pressure from the pressure introduction part to the intermediate body; and a molding step S203 for flowing resin into the mold to mold the fiber-reinforced resin structure.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、繊維強化樹脂製構造物の製造に用いられる金型装置及び繊維強化樹脂製構造物の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mold device and a method for manufacturing a fiber-reinforced resin structure used for manufacturing a fiber-reinforced resin structure.

従来、繊維強化樹脂製構造物の製造方法としては、炭素繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグをFW(Filament Winding)法によってマンドレルに巻き付けて予め繊維強化樹脂製構造物の中間体を形成し、これをオートクレーブ処理によって硬化させるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、繊維強化樹脂製構造物の製造方法としては、樹脂未含浸の炭素繊維をマンドレルに巻き付けた中間体を金型内に配置し、金型内で炭素繊維に熱硬化性樹脂を含浸させ、これを硬化させるRTM(Resin Transfer Molding)法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。この特許文献2に記載の製造方法によれば、特許文献1に記載の製造方法と比べて、得られる成型品の寸法精度をより向上させることができる。 Conventionally, as a method for manufacturing a fiber-reinforced resin structure, a prepreg in which carbon fiber is impregnated with a thermosetting resin is wound around a mandrel by the FW (filament winding) method to form an intermediate body of a fiber-reinforced resin structure in advance. Then, it is known to cure this by autoclave treatment (see, for example, Patent Document 1). In addition, as a method for manufacturing a fiber-reinforced resin structure, an intermediate body in which resin-unimpregnated carbon fibers are wound around a mandrel is placed in a mold, and the carbon fibers are impregnated with a thermosetting resin in the mold, An RTM (Resin Transfer Molding) method for curing this is disclosed (see Patent Document 2, for example). According to the manufacturing method described in Patent Document 2, compared with the manufacturing method described in Patent Document 1, the dimensional accuracy of the obtained molded product can be further improved.

特開2003-127257号公報JP 2003-127257 A 特開平8-323870号公報JP-A-8-323870

ところが、特許文献2の製造方法では、前記の中間体を金型内に配置する際に、金型を構成する分割型同士の合わせ目に炭素繊維を噛み込むことがある。そこで、分割型に炭素繊維が噛み込むことを防止するために、金型の内壁との間にクリアランスを形成する程度のサイズの中間体を金型内に配置した後、マンドレルの内圧を高めて中間体を金型内で膨張させてから金型内に熱硬化性樹脂を充填し、これを硬化させる製造方法が考えられる。
このような製造方法によれば、炭素繊維の噛み込みによるバリなどが発生することがなく高品質な繊維強化樹脂製構造物を得ることができるとともに、膨張した中間体によって金型への樹脂充填量が低減することで、得られる繊維強化樹脂製構造物の軽量化を図ることができる。
したがって、繊維を有する中間体を簡易な構造にて金型内で膨張させることができるとともに、金型の外側に樹脂が漏れ出すことなく金型と中間体との間に効果的に樹脂を充填することができる技術が望まれるが、このような技術は未だ具体的には知られていない。
However, in the manufacturing method of Patent Document 2, when the intermediate is placed in the mold, the carbon fibers may get caught in the joints between the split molds that constitute the mold. Therefore, in order to prevent the carbon fiber from getting caught in the split mold, after placing an intermediate body of a size that forms a clearance with the inner wall of the mold inside the mold, the internal pressure of the mandrel is increased. A possible manufacturing method is to expand the intermediate in a mold, fill the mold with a thermosetting resin, and cure the resin.
According to such a manufacturing method, it is possible to obtain a high-quality fiber-reinforced resin structure without generating burrs or the like due to the carbon fiber being caught, and at the same time, the expanded intermediate fills the mold with resin. By reducing the amount, it is possible to reduce the weight of the resulting fiber-reinforced resin structure.
Therefore, the intermediate having fibers can be expanded in the mold with a simple structure, and the resin can be effectively filled between the mold and the intermediate without leaking out of the mold. However, such a technique has not yet been specifically known.

本発明の課題は、繊維を有する中間体を簡易な構造にて金型内で膨張させることができるとともに、金型と中間体との間に効果的に樹脂を充填することができる金型装置、及びこの金型装置を使用した繊維強化樹脂製構造物の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a mold apparatus capable of expanding a fiber-containing intermediate in a mold with a simple structure and effectively filling a space between the mold and the intermediate with a resin. and a method for manufacturing a fiber-reinforced resin structure using this mold apparatus.

前記課題を解決した本発明の金型装置は、繊維が設置されたマンドレルからなる繊維強化樹脂製構造物の中間体が配置される金型の内部空間の軸方向外側に開口がある開口面と、前記金型の内部空間内に前記中間体が配置された際に、前記開口面に対して隣接するように前記中間体と前記金型との間に配置されるシール部材と、を備えることを特徴とする。 The mold apparatus of the present invention, which has solved the above-mentioned problems, has an opening surface on the outside in the axial direction of the internal space of the mold in which the intermediate body of the fiber-reinforced resin structure composed of the mandrel on which the fibers are placed is arranged. and a sealing member arranged between the intermediate body and the mold so as to be adjacent to the opening surface when the intermediate body is arranged in the internal space of the mold. characterized by

また、前記課題を解決した本発明の繊維強化樹脂製構造物の製造方法は、前記金型装置を準備する金型装置準備工程と、前記金型装置準備工程の後に、前記繊維が設置された前記マンドレルからなる前記繊維強化樹脂製構造物の前記中間体であり、前記中間体の内部に圧力を導入するための圧力導入部が設けられた前記中間体を、前記中間体の内部と前記金型の外部とが前記圧力導入部を介して連通するように前記金型の内部空間に設置する中間体設置工程と、前記中間体設置工程の後に、前記圧力導入部から前記中間体に内圧を付与することで、前記中間体を膨張させる膨張工程と、前記膨張工程の後に、前記金型内に樹脂を流入させて繊維強化樹脂製構造物を成形する成形工程と、を有することを特徴とする。 Further, the method for manufacturing a fiber-reinforced resin structure according to the present invention, which solves the above problems, includes a mold device preparation step for preparing the mold device, and the fiber is installed after the mold device preparation step. The intermediate body of the fiber-reinforced resin structure made of the mandrel and provided with a pressure introduction part for introducing pressure into the intermediate body is placed between the inside of the intermediate body and the metal. an intermediate body installation step of installing the intermediate body in the internal space of the mold so as to communicate with the outside of the mold through the pressure introduction portion; and after the intermediate body installation step, applying an internal pressure from the pressure introduction portion to the intermediate body. characterized by having an expansion step of expanding the intermediate body by applying the intermediate, and a molding step of forming a fiber-reinforced resin structure by flowing a resin into the mold after the expansion step. do.

本発明によれば、繊維を有する中間体を簡易な構造にて金型内で膨張させることができるとともに、金型と中間体との間に効果的に樹脂を充填することができる金型装置、及びこの金型装置を使用した繊維強化樹脂製構造物の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, a mold device capable of expanding a fiber-containing intermediate in a mold with a simple structure and effectively filling a space between the mold and the intermediate with a resin. , and a method for manufacturing a fiber-reinforced resin structure using this mold apparatus.

本発明の第一実施形態の製造方法で作製する繊維強化樹脂製構造物の構成説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is structure explanatory drawing of the structure made from a fiber reinforced resin produced with the manufacturing method of 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態の製造方法で繊維強化樹脂製構造物を作製する工程説明図である。FIG. 4 is a process explanatory diagram of fabricating a fiber-reinforced resin structure by the manufacturing method of the first embodiment of the present invention. 図2に示すFW(Filament Winding:フィラメントワインディング)工程を構成するマンドレル準備工程において用意されるマンドレルの縦断面図である。FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of a mandrel prepared in a mandrel preparation process that constitutes the FW (Filament Winding) process shown in FIG. 2 ; 図3のIV-IV断面図であり、マンドレルの横断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3 and a transverse cross-sectional view of the mandrel. 図2に示すFW工程を構成する金属部材連結工程にてマンドレルに金属部材が連結された連結体の縦断面図である。FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of a connected body in which a metal member is connected to a mandrel in a metal member connecting step that constitutes the FW step shown in FIG. 2 ; 図2に示すFW工程を構成する繊維設置工程でマンドレルに第一繊維層を形成する様子を示した模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing how a first fiber layer is formed on a mandrel in a fiber installation process that constitutes the FW process shown in FIG. 2 ; 図2に示すFW工程を構成する繊維設置工程でマンドレルに第二繊維層を形成する様子を示した模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing how a second fiber layer is formed on a mandrel in a fiber installation process that constitutes the FW process shown in FIG. 2 ; 図2に示すFW工程を構成する繊維設置工程でマンドレルに第三繊維層を形成する様子を示した模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing how a third fiber layer is formed on a mandrel in a fiber installation process that constitutes the FW process shown in FIG. 2 ; 図2に示すRTM(Resin Transfer Molding:レジントランスファモールディング)工程を構成する金型装置準備工程において用意された金型装置の構成説明図である。FIG. 3 is a configuration explanatory diagram of a mold device prepared in a mold device preparation process that constitutes the RTM (Resin Transfer Molding) process shown in FIG. 2 ; 図2に示すRTM工程を構成するマンドレル膨張工程においてマンドレルの内部空間が加圧される様子を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing how the internal space of the mandrel is pressurized in the mandrel expansion process that constitutes the RTM process shown in FIG. 2 ; 図2に示すRTM工程を構成するマンドレル膨張工程を経た後の中間体の様子を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a state of an intermediate after undergoing a mandrel expansion process that constitutes the RTM process shown in FIG. 2 ; 図2に示すRTM工程を構成する成型工程において型内に予備成型体が得られた様子を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which a preformed body is obtained in a mold in a molding process that constitutes the RTM process shown in FIG. 2; 図2に示すRTM工程を構成するマンドレル抜き取り工程を経た後の予備成型体の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the preform after a mandrel removal step that constitutes the RTM step shown in FIG. 2; 本発明の第二実施形態の製造方法で繊維強化樹脂製構造物を作製する工程説明図である。FIG. 4 is a process explanatory drawing for fabricating a fiber-reinforced resin structure by the manufacturing method of the second embodiment of the present invention. 図11に示す第二実施形態の製造方法で使用する金型装置の下部部分拡大断面図である。FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a lower portion of the mold device used in the manufacturing method of the second embodiment shown in FIG. 11; 金型装置を構成する圧力導入部の変形例を示す金型装置の下部部分拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a lower part of the mold device, showing a modified example of the pressure introducing portion that constitutes the mold device.

次に、本発明を実施するための形態(実施形態)の繊維強化樹脂製構造物の製造方法とこの製造方法で用いられる金型装置について適宜図面を参照しつつ詳細に説明する。
なお、本実施形態の製造方法は、FFベースの四輪駆動車に搭載されるプロペラシャフトを作製するものを例に説明する。ただし、本発明の製造方法は、このような一方向に長い長尺部材に限定されることなく繊維強化樹脂からなる様々な立体構造体の作製に適用できる。また、このような立体構造体は、前記の自動車に係る分野に限定されず、例えば、航空機、船舶、工業機械、スポーツ・レジャーなどの様々な分野に適用される。
Next, a method for manufacturing a fiber-reinforced resin structure according to a mode (embodiment) for carrying out the present invention and a mold device used in this manufacturing method will be described in detail with appropriate reference to the drawings.
In the manufacturing method of the present embodiment, an example of manufacturing a propeller shaft to be mounted on an FF-based four-wheel drive vehicle will be described. However, the production method of the present invention is not limited to such elongated members that are elongated in one direction, and can be applied to the production of various three-dimensional structures made of fiber-reinforced resin. Moreover, such a three-dimensional structure is not limited to the field related to automobiles, but is applied to various fields such as aircraft, ships, industrial machinery, and sports/leisure.

≪第一実施形態≫
以下では、繊維強化樹脂製構造物としてのプロペラシャフトの概略について説明した後に、プロペラシャフトの製造方法及びこの製造方法で使用される金型装置について詳細に説明する。
<<First Embodiment>>
In the following, after an outline of a propeller shaft as a fiber-reinforced resin structure is described, a method for manufacturing a propeller shaft and a mold device used in this manufacturing method will be described in detail.

<プロペラシャフト>
図1は、プロペラシャフト10(繊維強化樹脂製構造物)の構成説明図である。なお、図1は、プロペラシャフト10の中心軸を境に、紙面上側にプロペラシャフト10の側面形状を表し、紙面下側にプロペラシャフト10の中心軸に沿う断面形状を表している。なお、図1に矢示する前後方向は、プロペラシャフト10が搭載される車両の前後方向に一致している。
<Propeller shaft>
FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of a propeller shaft 10 (structure made of fiber-reinforced resin). 1 shows the side shape of the propeller shaft 10 on the upper side of the paper with the central axis of the propeller shaft 10 as a boundary, and the cross-sectional shape along the central axis of the propeller shaft 10 on the lower side of the paper. Note that the front-rear direction indicated by an arrow in FIG. 1 corresponds to the front-rear direction of the vehicle on which the propeller shaft 10 is mounted.

図1に示すように、プロペラシャフト10は、車両の前後方向に延在する略円筒状の管体11(パイプ)を備えている。
管体11は、図1に示すように、プロペラシャフト10の長手方向における管体11の殆どを占めて前後方向に略同径で延びる一般部17と、一般部17の後方に配置されて一般部17よりも小径で前後方向に延びる小径部18と、一般部17と小径部18とを繋ぐように配置されて後方に向かうほど徐々に縮径するテーパ部19と、を備えている。
本実施形態での管体11は、後記するように、炭素繊維強化樹脂(CFRP)からなるものを想定している。ただし、管体11を構成する繊維は、炭素繊維に限定されずに他の繊維、例えばガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、セルロース繊維などを使用することもできる。
As shown in FIG. 1, the propeller shaft 10 includes a substantially cylindrical tubular body 11 (pipe) extending in the longitudinal direction of the vehicle.
As shown in FIG. 1 , the tubular body 11 has a general portion 17 that occupies most of the tubular body 11 in the longitudinal direction of the propeller shaft 10 and extends in the front-rear direction with substantially the same diameter, and a general portion 17 that is disposed rearward of the general portion 17 . A small-diameter portion 18 having a smaller diameter than the portion 17 and extending in the front-rear direction, and a tapered portion 19 arranged to connect the general portion 17 and the small-diameter portion 18 and having a gradually reduced diameter toward the rear are provided.
It is assumed that the tubular body 11 in this embodiment is made of carbon fiber reinforced resin (CFRP), as will be described later. However, the fibers constituting the tubular body 11 are not limited to carbon fibers, and other fibers such as glass fibers, aramid fibers, boron fibers, alumina fibers, silicon carbide fibers, and cellulose fibers can also be used.

また、プロペラシャフト10は、管体11の前方でカルダンジョイント(図示を省略)を構成するスタブヨーク12の基部12aと、この基部12aと管体11(一般部17)の前端部とを接続するカラー部材13と、管体11(小径部18)の後端部に接合された等速ジョイント(図示を省略)のスタブシャフト14と、を備えている。 The propeller shaft 10 includes a base 12a of a stub yoke 12 forming a cardan joint (not shown) in front of the tube 11, and a collar connecting the base 12a and the front end of the tube 11 (general portion 17). It has a member 13 and a stub shaft 14 of a constant velocity joint (not shown) joined to the rear end of the tubular body 11 (small diameter portion 18).

本実施形態でのスタブヨーク12の基部12aは、前後方向に短い円柱状に形成され、カラー部材13は、円筒状に形成されている。カラー部材13の外径は、スタブヨーク12の基部12aの外径と同径となるように形成されている。そして、スタブヨーク12の基部12aとカラー部材13とは、後記するようにレーザ溶接などによって互いに同軸となるように接続されている。 The base portion 12a of the stub yoke 12 in this embodiment is formed in a columnar shape short in the front-rear direction, and the collar member 13 is formed in a cylindrical shape. The outer diameter of the collar member 13 is formed to be the same as the outer diameter of the base portion 12 a of the stub yoke 12 . The base portion 12a of the stub yoke 12 and the collar member 13 are coaxially connected to each other by laser welding or the like as described later.

また、カラー部材13の外径は、後記するマンドレル20(図3参照)における胴部21(図3参照)の外径と同径となるように形成されている。
このようなカラー部材13の後端部の外周面は、管体11の前端部の内周面に接続されている。
なお、カラー部材13の内周面には、図示は省略するが、後記するマンドレル20のカラー部材挿嵌部23(図3参照)に対してスプライン接合する内歯が形成されていてもよい。
Further, the outer diameter of the collar member 13 is formed to be the same as the outer diameter of the body portion 21 (see FIG. 3) of the mandrel 20 (see FIG. 3) which will be described later.
The outer peripheral surface of the rear end portion of the collar member 13 is connected to the inner peripheral surface of the front end portion of the tubular body 11 .
Although not shown, the inner peripheral surface of the collar member 13 may be formed with internal teeth spline-joined to a collar member fitting portion 23 (see FIG. 3) of the mandrel 20 described later.

本実施形態でのスタブシャフト14は、管体11と同軸に延びる断面円形の棒状体で形成されている。具体的には、スタブシャフト14は、管体11(小径部18)の内周面と接合される接合部15と、この接合部15よりも小径で接合部15から後方に延びる後延部16とを有している。そして、スタブシャフト14の接合部15には、前方に開く円柱状空間からなる凹部15aが形成されている。この凹部15aの内周面には、図示は省略するが、後記するマンドレル20の突出部26(図3参照)に対して係合するキー溝を形成することができる。
ちなみに、スタブシャフト14の接合部15の外径は、後記するマンドレル20(図3参照)における小径部22(図3参照)の外径と同径となるように形成されている。
The stub shaft 14 in this embodiment is formed of a rod-like body with a circular cross section that extends coaxially with the tubular body 11 . Specifically, the stub shaft 14 includes a joint portion 15 that is joined to the inner peripheral surface of the tubular body 11 (small diameter portion 18) and a rear extension portion 16 that has a smaller diameter than the joint portion 15 and extends rearward from the joint portion 15. and A joint portion 15 of the stub shaft 14 is formed with a concave portion 15a formed of a cylindrical space that opens forward. Although not shown, a key groove can be formed on the inner peripheral surface of the concave portion 15a so as to engage with a projecting portion 26 (see FIG. 3) of the mandrel 20, which will be described later.
Incidentally, the outer diameter of the joint portion 15 of the stub shaft 14 is formed to be the same as the outer diameter of the small diameter portion 22 (see FIG. 3) of the mandrel 20 (see FIG. 3) described later.

このようなプロペラシャフト10は、スタブヨーク12のヨーク部(図示を省略)を介して車体の前部に搭載される変速機(図示を省略)に連結される。また、プロペラシャフト10は、スタブシャフト14を介して車体の後部に搭載された終減速装置(図示を省略)に連結される。そして、変速機からプロペラシャフト10へと動力(トルク)が伝達されると、プロペラシャフト10は、中心軸周りに回転して、終減速装置に動力を伝達する。 Such a propeller shaft 10 is connected to a transmission (not shown) mounted on the front portion of the vehicle body via a yoke portion (not shown) of the stub yoke 12 . The propeller shaft 10 is also connected via a stub shaft 14 to a final reduction gear (not shown) mounted on the rear portion of the vehicle body. When power (torque) is transmitted from the transmission to the propeller shaft 10, the propeller shaft 10 rotates around the central axis and transmits the power to the final reduction gear.

<プロペラシャフトの製造方法及び金型装置>
図2は、第一実施形態の製造方法によって図1に示すプロペラシャフト10(繊維強化樹脂製構造物)を作製する工程説明図である。
図2に示すように、第一実施形態の製造方法は、FW(Filament Winding:フィラメントワインディング)工程と、RTM(Resin Transfer Molding:レジントランスファモールディング)工程とを有している。
<Manufacturing method and mold apparatus for propeller shaft>
FIG. 2 is a process explanatory view of manufacturing the propeller shaft 10 (structure made of fiber-reinforced resin) shown in FIG. 1 by the manufacturing method of the first embodiment.
As shown in FIG. 2, the manufacturing method of the first embodiment includes a FW (Filament Winding) process and an RTM (Resin Transfer Molding) process.

(FW工程)
FW工程は、プロペラシャフト10(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2に示すように、マンドレル準備工程S100と、金属部材連結工程S101と、繊維設置工程S102と、を有している。
(FW process)
The FW process is a process of manufacturing an intermediate body of the propeller shaft 10 (see FIG. 1).
Specifically, the FW process includes a mandrel preparation process S100, a metal member connection process S101, and a fiber installation process S102, as shown in FIG.

マンドレル準備工程S100においては、炭素繊維強化樹脂(CFRP)からなる管体11(図1参照)を形成する際にその芯材となるマンドレルが準備される。
図3は、マンドレル20の縦断面図である。
図3に示すように、マンドレル20は、一方向に長い略円筒体で形成されている。
In the mandrel preparation step S100, a mandrel is prepared as a core material when forming tubular body 11 (see FIG. 1) made of carbon fiber reinforced resin (CFRP).
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the mandrel 20. FIG.
As shown in FIG. 3, the mandrel 20 is formed as a substantially cylindrical body elongated in one direction.

本実施形態でのマンドレル20は、その長手方向の大部分を占めて同径で延びる胴部21と、胴部21の長手方向の一端側に配置されて胴部21よりも小径で長手方向に延びるマンドレル小径部22と、胴部21とマンドレル小径部22とを繋ぐように配置されて胴部21から遠ざかるほど徐々に縮径するマンドレルテーパ部24と、を備えている。また、マンドレル20は、小径部22のマンドレルテーパ部24とは反対側で、この小径部22よりもさらに縮径して同径にて延びる突出部26を備えている。 The mandrel 20 in this embodiment has a body portion 21 that occupies most of its longitudinal direction and extends with the same diameter, and a body portion 21 that is disposed on one end side of the body portion 21 in the longitudinal direction and has a diameter smaller than that of the body portion 21 in the longitudinal direction. An extending mandrel small-diameter portion 22 and a mandrel taper portion 24 arranged to connect the trunk portion 21 and the mandrel small-diameter portion 22 and gradually decreasing in diameter with distance from the trunk portion 21 are provided. The mandrel 20 is provided with a protruding portion 26 on the opposite side of the mandrel tapered portion 24 of the small diameter portion 22 and extending with the same diameter as the small diameter portion 22 .

また、マンドレル20は、胴部21の長手方向の他端側に配置されて胴部21よりも小径で長手方向に延びて前記のカラー部材13(図1参照)が外嵌されることとなるカラー部材挿嵌部23と、前記の突出部26と略同径でカラー部材挿嵌部23から軸方向外側に突出する圧力導入部25と、を備えて構成されている。 The mandrel 20 is arranged on the other end side of the body portion 21 in the longitudinal direction, has a diameter smaller than that of the body portion 21, and extends in the longitudinal direction so that the collar member 13 (see FIG. 1) is fitted thereon. It comprises a collar member fitting portion 23 and a pressure introducing portion 25 which has substantially the same diameter as the projection portion 26 and protrudes axially outward from the collar member fitting portion 23 .

このようなマンドレル20は、前記したようにプロペラシャフト10(図1参照)を形成する際の芯材となるものであり、マンドレル20の胴部21は、管体11(図1参照)の一般部17(図1参照)に対応し、マンドレルテーパ部24は、管体11(図1参照)のテーパ部19(図1参照)に対応し、マンドレル小径部22は、管体11(図1参照)の小径部18(図1参照)に対応する。
また、マンドレル20の突出部26は、スタブシャフト14(図1参照)の凹部15a(図1参照)に嵌入される外径を有するように形成される。
このようなマンドレル20の内部空間28は、圧力導入部25及び突出部26に形成された開口を介して内外に連通している。
The mandrel 20 as described above serves as a core material for forming the propeller shaft 10 (see FIG. 1) as described above, and the body portion 21 of the mandrel 20 is the general shape of the tubular body 11 (see FIG. 1). The mandrel tapered portion 24 corresponds to the tapered portion 19 (see FIG. 1) of the tubular body 11 (see FIG. 1), and the mandrel smaller diameter portion 22 corresponds to the tubular body 11 (see FIG. 1). ) corresponds to the small diameter portion 18 (see FIG. 1).
Also, the projecting portion 26 of the mandrel 20 is formed to have an outer diameter that fits into the recess 15a (see FIG. 1) of the stub shaft 14 (see FIG. 1).
The internal space 28 of the mandrel 20 communicates with the inside and the outside through openings formed in the pressure introducing portion 25 and the projecting portion 26 .

圧力導入部25は、後記するマンドレル膨張工程S202(図2参照)において、マンドレル20の内部空間28に流体を供給してマンドレル20を膨張させる。また、圧力導入部25は、後記するマンドレル抜き取り工程S204(図2参照)において、マンドレル20の内部空間28を減圧する際に使用される。なお、本第一実施形態でのマンドレル20においては、必ずしも突出部26を設ける必要はない。 The pressure introduction unit 25 supplies fluid to the internal space 28 of the mandrel 20 to expand the mandrel 20 in a mandrel expansion step S202 (see FIG. 2) described later. Further, the pressure introduction part 25 is used when depressurizing the internal space 28 of the mandrel 20 in the mandrel extraction step S204 (see FIG. 2) described later. It should be noted that the mandrel 20 in the first embodiment does not necessarily need to be provided with the projecting portion 26 .

カラー部材挿嵌部23の外周面には、図示は省略するが、前記のカラー部材13(図1参照)の内歯(図示を省略)とスプライン接合する外歯(図示を省略)が形成されている。また、突出部26の外周面には、図示は省略するが、前記のスタブシャフト14の凹部15a(図1参照)における内歯(図示を省略)とスプライン接合する外歯(図示を省略)が形成されている。なお、カラー部材13とカラー部材挿嵌部23には、必ずしもスプライン接合に供する前記の内歯と外歯とを設ける必要はない。 Although not shown, external teeth (not shown) spline-connected to internal teeth (not shown) of the collar member 13 (see FIG. 1) are formed on the outer peripheral surface of the collar member inserting portion 23 . ing. Although not shown, the outer peripheral surface of the projecting portion 26 is provided with external teeth (not shown) spline-connected to the internal teeth (not shown) of the recess 15a (see FIG. 1) of the stub shaft 14. formed. The collar member 13 and the collar member inserting portion 23 do not necessarily have to be provided with the internal teeth and the external teeth for spline joining.

胴部21は、外周側で周方向に等間隔に複数並ぶ溝27(図4参照)を有している。
図4は、図3のIV-IV断面図であり、マンドレル20の横断面図である。
図4に示すように、マンドレル20に形成される溝27は、マンドレル20の横断面視で、マンドレル20の周面が中心軸に向かって半円形に部分的に窪むように形成されたものである。このような溝27は、胴部21を軸方向に沿うように延びている。つまり、各溝27の深さ方向は、軸方向に見た際に、マンドレル20の軸を中心とした放射方向に一致している。このような複数の溝27を有するマンドレル20の周面は、周方向に蛇腹状になっている。
なお、本実施形態でのマンドレル20は、前記の熱可塑性樹脂からなるものを想定している。
このようなマンドレル20は、後記するマンドレル抜き取り工程S204(図2参照)において、成型した管体11(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20を管体11の内側に残した状態でプロペラシャフト(図示を省略)を構成することもできる。管体11の内側に残すことを前提としたマンドレル(図示を省略)の材料としては、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。
The trunk portion 21 has a plurality of grooves 27 (see FIG. 4) arranged at equal intervals in the circumferential direction on the outer peripheral side.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG.
As shown in FIG. 4, the grooves 27 formed in the mandrel 20 are formed so that the peripheral surface of the mandrel 20 is partially recessed in a semicircular shape toward the central axis when viewed in cross section of the mandrel 20. . Such a groove 27 extends along the body portion 21 in the axial direction. That is, the depth direction of each groove 27 coincides with the radial direction about the axis of the mandrel 20 when viewed in the axial direction. The peripheral surface of the mandrel 20 having such a plurality of grooves 27 has a bellows shape in the circumferential direction.
It is assumed that the mandrel 20 in this embodiment is made of the above thermoplastic resin.
Such a mandrel 20 is extracted from the inside of the molded tubular body 11 (see FIG. 1) in the mandrel extracting step S204 (see FIG. 2) described later. However, the propeller shaft (not shown) can also be configured with the mandrel 20 left inside the tubular body 11 . The material of the mandrel (not shown) intended to remain inside the tubular body 11 is not particularly limited as long as it has a predetermined rigidity, and various materials such as resin and metal can be used. be able to.

また、成型した管体11(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20(図3参照)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20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などが挙げられるが、管体11(図1参照)の内側から取り出し可能にマンドレル20(図3参照)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。 In addition, the material of the mandrel 20 (see FIG. 3) in this embodiment, which is to be extracted from the inside of the molded tubular body 11 (see FIG. 1), is, for example, due to energy such as heat, electricity, vibration, load, etc. It is assumed that it can be deformed, melted, decomposed, destroyed, or eluted with a predetermined eluent or the like. Specifically, the material of the mandrel 20 includes, for example, thermoplastic resins such as ABS resin, polypropylene, and polyethylene terephthalate, SMPs (Shape Memory Polymers) such as silicone-based shape memory polymers, and thin plates made of light metals such as aluminum alloys. Materials and the like can be cited, but are not limited to these as long as the state of the mandrel 20 (see FIG. 3) can be changed so that it can be taken out from the inside of the tubular body 11 (see FIG. 1).

次に、金属部材連結工程S101(図2参照)について説明する。
図5は、マンドレル20にカラー部材13とスタブシャフト14とが連結された連結体41の断面図である。なお、本実施形態でのカラー部材13とスタブシャフト14とは、特許請求の範囲にいう「金属部材」に相当する。
Next, the metal member connection step S101 (see FIG. 2) will be described.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a connecting body 41 in which the collar member 13 and the stub shaft 14 are connected to the mandrel 20. As shown in FIG. The collar member 13 and the stub shaft 14 in this embodiment correspond to the "metal member" in the claims.

この金属部材連結工程S101においては、図5に示すように、マンドレル20に金属部材としてのカラー部材13とスタブシャフト14とが連結される。
具体的には、カラー部材13は、前記のように、マンドレル20のカラー部材挿嵌部23に対してスプライン接合される。また、スタブシャフト14の接合部15は、前記のように、マンドレル20の突出部26に対してスプライン接合される。
In this metal member connecting step S101, as shown in FIG.
Specifically, the collar member 13 is splined to the collar member insert 23 of the mandrel 20 as described above. Also, the joint 15 of the stub shaft 14 is splined to the protrusion 26 of the mandrel 20 as described above.

つまり、この連結体41においては、カラー部材挿嵌部23の周方向へのカラー部材13の回転が抑制されているがカラー部材挿嵌部23の軸方向へのカラー部材13の変位は可能となっている。また、この連結体41においては、突出部26の周方向へのスタブシャフト14の接合部15の回転が抑制されているが突出部26の軸方向への接合部15の変位は可能となっている。 That is, in this connecting body 41, the rotation of the collar member 13 in the circumferential direction of the collar member insertion portion 23 is suppressed, but the displacement of the collar member 13 in the axial direction of the collar member insertion portion 23 is possible. It's becoming Further, in this connecting body 41, rotation of the joint 15 of the stub shaft 14 in the circumferential direction of the projecting portion 26 is suppressed, but displacement of the joint 15 in the axial direction of the projecting portion 26 is allowed. there is

次に、繊維設置工程S102(図2参照)について説明する。
この繊維設置工程S102においては、炭素繊維が、図1に示す管体11に対応するように、カラー部材13(図5参照)からスタブシャフト14(図5参照)の接合部15(図5参照)にわたって、連結体41(図5参照)の周面に設置される。
つまり、カラー部材13(金属部材)とマンドレル20との接続部では、炭素繊維は、カラー部材13(金属部材)の少なくとも一部と、マンドレル20とに跨るように設置される。また、マンドレル20とスタブシャフト14(金属部材)との接続部では、炭素繊維は、マンドレル20とスタブシャフト14(金属部材)の少なくとも一部とに跨るように設置される。
具体的には、連結体41(図5参照)の周面には、次に示す第一繊維層30a(図6A参照)、第二繊維層30b(図6B参照)及び第三繊維層30c(図6C参照)がこの順番で形成されていくように炭素繊維31(図6Aから図6C参照)が設置される。なお、本第一実施形態においては、樹脂が含浸されていないドライ状態の炭素繊維31が用いられる。
Next, the fiber placement step S102 (see FIG. 2) will be described.
In this fiber installation step S102, the carbon fibers are arranged to correspond to the tubular body 11 shown in FIG. ) on the peripheral surface of the connecting body 41 (see FIG. 5).
That is, at the connecting portion between the collar member 13 (metal member) and the mandrel 20 , the carbon fibers are installed so as to straddle at least part of the collar member 13 (metal member) and the mandrel 20 . Moreover, at the connecting portion between the mandrel 20 and the stub shaft 14 (metal member), the carbon fibers are installed so as to straddle the mandrel 20 and at least part of the stub shaft 14 (metal member).
Specifically, on the peripheral surface of the connecting body 41 (see FIG. 5), the following first fiber layer 30a (see FIG. 6A), second fiber layer 30b (see FIG. 6B) and third fiber layer 30c ( 6C) are formed in this order, the carbon fibers 31 (see FIGS. 6A to 6C). In the first embodiment, dry carbon fibers 31 that are not impregnated with resin are used.

図6Aは、繊維設置工程S102(図2参照)で連結体41に第一繊維層30aを形成する様子を示した模式図である。図6Bは、繊維設置工程S102(図2参照)で連結体41に第二繊維層30bを形成する様子を示した模式図である。図6Cは、繊維設置工程S102(図2参照)で連結体41に第三繊維層30cを形成する様子を示した模式図である。
なお、図6Aから図6Cにおいては、作図の便宜上、連結体41の周面に設置される炭素繊維31の一部のみを示している。
FIG. 6A is a schematic diagram showing how the first fiber layer 30a is formed on the connecting body 41 in the fiber installation step S102 (see FIG. 2). FIG. 6B is a schematic diagram showing how the second fiber layer 30b is formed on the connecting body 41 in the fiber installation step S102 (see FIG. 2). FIG. 6C is a schematic diagram showing how the third fiber layer 30c is formed on the connecting body 41 in the fiber installation step S102 (see FIG. 2).
6A to 6C show only part of the carbon fibers 31 installed on the peripheral surface of the connecting body 41 for convenience of drawing.

図6Aに示すように、第一繊維層30aは、炭素繊維31が連結体41の軸方向に対して0度(deg)で配向するように、連結体41の周面に設置されて形成される。この第一繊維層30aの形成工程では、軸方向に移動する連結体41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41の周面に第一繊維層30aが複数層設置される。 As shown in FIG. 6A, the first fiber layer 30a is formed by being placed on the peripheral surface of the connecting body 41 so that the carbon fibers 31 are oriented at 0 degrees (deg) with respect to the axial direction of the connecting body 41. be. In the step of forming the first fiber layer 30a, a plurality of first fiber layers 30a are formed on the peripheral surface of the connecting body 41 moving in the axial direction by carbon fibers pulled out from a bobbin of a braider (not shown). be done.

次に、この繊維設置工程S102(図2参照)では、第一繊維層30a(図6A参照)上に第二繊維層30b(図6B参照)が形成される。
この第二繊維層30bは、図6Bに示すように、炭素繊維31が連結体41の軸方向に対して45度(deg)で配向するように、連結体41の周面に設置されて形成される。この第二繊維層30bの形成工程では、連結体41の周囲に設置されて連結体41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41の周面に第二繊維層30bが複数層設置される。
Next, in this fiber installation step S102 (see FIG. 2), the second fiber layer 30b (see FIG. 6B) is formed on the first fiber layer 30a (see FIG. 6A).
As shown in FIG. 6B, the second fiber layer 30b is formed by being placed on the peripheral surface of the connecting body 41 so that the carbon fibers 31 are oriented at 45 degrees (deg) with respect to the axial direction of the connecting body 41. be done. In the step of forming the second fiber layer 30b, a plurality of bobbins moving in the circumferential direction on the inner peripheral side of an annular braider (not shown) installed around the connecting body 41 and moving in the axial direction of the connecting body 41 A plurality of second fiber layers 30b are provided on the peripheral surface of the connecting body 41 by carbon fibers drawn out from (not shown).

次に、この繊維設置工程S102(図2参照)では、第二繊維層30b(図6B参照)上に第三繊維層30c(図6C参照)が形成される。
この第三繊維層30cは、図6Cに示すように、炭素繊維31が連結体41の軸方向に対して-45度(deg)で配向するように、連結体41の周面に設置されて形成される。この第三繊維層30cの形成工程では、第二繊維層30b(図6B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41の周面に第三繊維層30cが複数層設置される。
Next, in this fiber installation step S102 (see FIG. 2), the third fiber layer 30c (see FIG. 6C) is formed on the second fiber layer 30b (see FIG. 6B).
As shown in FIG. 6C, the third fiber layer 30c is installed on the peripheral surface of the connecting body 41 so that the carbon fibers 31 are oriented at −45 degrees (deg) with respect to the axial direction of the connecting body 41. It is formed. In the step of forming the third fiber layer 30c, the carbon fibers fed from a plurality of bobbins (not shown) that move in a direction opposite to the step of forming the second fiber layer 30b (see FIG. 6B) rotate the connecting body 41 around the connecting body 41. A plurality of third fiber layers 30c are installed on the surface.

ちなみに、第一繊維層30a、第二繊維層30b及び第三繊維層30cのそれぞれは、構成繊維に縮れの無い、いわゆるノンクリンプ構造を有している。
なお、以下の説明において、第一繊維層30a、第二繊維層30b及び第三繊維層30cについて特に区別する必要がない場合の各繊維層、並びに第一繊維層30a、第二繊維層30b及び第三繊維層30cからなる炭素繊維31の積層体については、単に繊維層30と称することがある。
Incidentally, each of the first fibrous layer 30a, the second fibrous layer 30b, and the third fibrous layer 30c has a so-called non-crimp structure in which constituent fibers do not crimp.
In the following description, the first fiber layer 30a, the second fiber layer 30b, and the third fiber layer 30c are not particularly distinguished from each other, and the first fiber layer 30a, the second fiber layer 30b, and the first fiber layer 30a, the second fiber layer 30b, and The layered body of carbon fibers 31 made up of the third fiber layer 30c may be simply referred to as the fiber layer 30 in some cases.

このような繊維設置工程S102(図2参照)においては、圧力導入部25(図5参照)を介してマンドレル20(図5参照)の内側に空気などの流動体を充填し、マンドレル20の内圧を高めることもできる。これにより、マンドレル20に対して炭素繊維31が設置される工程において、マンドレル20にトルク(負荷)が掛かった際に、内圧の増加によってマンドレル20の剛性が高められる。これによりマンドレル20の変形が防止される。
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工程に供給するプロペラシャフト10(図1参照)の中間体42(図7参照)が完成する。
In such a fiber placement step S102 (see FIG. 2), the inside of the mandrel 20 (see FIG. 5) is filled with a fluid such as air through the pressure introduction part 25 (see FIG. 5), and the internal pressure of the mandrel 20 is increased. can also be increased. As a result, when torque (load) is applied to the mandrel 20 in the process of placing the carbon fibers 31 on the mandrel 20, the rigidity of the mandrel 20 is increased due to the increase in internal pressure. This prevents deformation of the mandrel 20 .
Upon completion of the FW process, the intermediate 42 (see FIG. 7) of the propeller shaft 10 (see FIG. 1) to be supplied to the next RTM process is completed.

(RTM工程)
RTM工程は、前記の中間体42(図7参照)を配置した本実施形態の金型51(図7参照)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プロペラシャフト10(図1参照)を作製する工程である。
具体的には、RTM工程は、図2に示すように、金型装置準備工程S200と、中間体設置工程S201と、マンドレル膨張工程S202と、成型工程S203と、マンドレル抜き取り工程S204と、を有している。
(RTM process)
The RTM process includes a process of filling a thermosetting resin in the mold 51 (see FIG. 7) of the present embodiment in which the intermediate body 42 (see FIG. 7) is placed and curing the propeller shaft 10 (see FIG. 7). (See FIG. 1).
Specifically, as shown in FIG. 2, the RTM process includes a mold apparatus preparation process S200, an intermediate body installation process S201, a mandrel expansion process S202, a molding process S203, and a mandrel removal process S204. are doing.

金型装置準備工程S200(図2参照)においては、中間体42(図7参照)が配置される内部空間53を有する金型51(図7参照)が準備される。
図7は、金型装置準備工程S200(図2参照)において準備される金型装置50の構成説明図である。
図7に示すように、本実施形態の金型装置50は、第一の分割型51aと、第二の分割型51bとからなる金型51と、金型51の後記する開口面55に隣接する位置で、金型51と中間体42との間を封止するシール部材Sと、中間体42(マンドレル20)の内側に圧力を付与するために金型51に接続される圧力付与ユニット60と、を有している。なお、図7中、圧力付与ユニット60は、作図の便宜上、仮想線(二点鎖線)で示している。
In the mold apparatus preparation step S200 (see FIG. 2), a mold 51 (see FIG. 7) having an internal space 53 in which the intermediate 42 (see FIG. 7) is arranged is prepared.
FIG. 7 is an explanatory diagram of the configuration of the mold device 50 prepared in the mold device preparation step S200 (see FIG. 2).
As shown in FIG. 7, the mold device 50 of the present embodiment includes a mold 51 composed of a first split mold 51a and a second split mold 51b, and an opening surface 55, which will be described later, of the mold 51. A sealing member S that seals between the mold 51 and the intermediate 42 at the position where the and have In addition, in FIG. 7, the pressure application unit 60 is indicated by an imaginary line (a two-dot chain line) for convenience of drawing.

本実施形態の金型51は、第一の分割型51aと、第二の分割型51bとを合わせた際に、前記中間体42が配置される内部空間53を内側に形成する。この内部空間53は、後記する予備成型体43(図10参照)と同形状のキャビティを形成する。
また、金型51は、金型51の内部空間53が外部に臨む開口面55を有している。この開口面55は、金型51の内部空間53の軸Axの延在方向(以下、単に「軸Ax方向」と称することがある)の一方の側に形成されている。そして、他方の側は閉塞されている。具体的には、開口面55は、金型51の内部空間53のうち、中間体42(マンドレル20)の圧力導入部25に対応する部分が外部に臨む箇所に形成されている。
つまり、中間体42(マンドレル20)は、中間体42(マンドレル20)の内部と金型51の外部とが圧力導入部25を介して連通するように金型51の内部空間53に設置される。そして、本実施形態での圧力導入部25は、その一部を、開口面55を介して金型51の外部に表出させることとなる。ただし、圧力導入部25は、後に詳しく説明するように、開口面55を介して金型51の外部に表出するものに限定されるものではない。
The mold 51 of the present embodiment forms an inner space 53 in which the intermediate 42 is arranged when the first split mold 51a and the second split mold 51b are put together. This internal space 53 forms a cavity having the same shape as a preformed body 43 (see FIG. 10), which will be described later.
The mold 51 also has an opening surface 55 through which the internal space 53 of the mold 51 faces the outside. The opening surface 55 is formed on one side in the extending direction of the axis Ax of the internal space 53 of the mold 51 (hereinafter sometimes simply referred to as "axis Ax direction"). And the other side is closed. Specifically, the opening surface 55 is formed at a portion of the internal space 53 of the mold 51 where the portion corresponding to the pressure introduction portion 25 of the intermediate body 42 (mandrel 20) faces the outside.
That is, the intermediate body 42 (mandrel 20) is installed in the internal space 53 of the mold 51 so that the inside of the intermediate body 42 (mandrel 20) and the outside of the mold 51 communicate with each other via the pressure introducing portion 25. . A portion of the pressure introducing portion 25 in this embodiment is exposed to the outside of the mold 51 through the opening surface 55 . However, the pressure introduction part 25 is not limited to one exposed to the outside of the mold 51 through the opening surface 55, as will be described later in detail.

また、金型51は、内部空間53に通ずる樹脂供給路58と、樹脂排出路57とを有している。そして、樹脂排出路57は、金型51内に設置された中間体42の繊維層30の下端部に樹脂溜り59を介して臨むようになっている。また、樹脂供給路58は、中間体42の繊維層30の上端部に樹脂溜り59を介して臨むようになっている。
なお、本実施形態の金型装置50は、図7に示すように、軸Axが上下方向に沿うように配置されるいわゆる縦置きとなるものを想定しているが、本発明は、軸Axが水平方向に沿うように配置されるいわゆる横置きとなる構成とすることもできる。
The mold 51 also has a resin supply path 58 and a resin discharge path 57 that communicate with the internal space 53 . The resin discharge path 57 faces the lower end portion of the fiber layer 30 of the intermediate body 42 placed in the mold 51 via the resin reservoir 59 . Also, the resin supply path 58 faces the upper end portion of the fiber layer 30 of the intermediate body 42 via a resin reservoir 59 .
As shown in FIG. 7, the mold apparatus 50 of the present embodiment is assumed to be placed vertically, in which the axis Ax extends along the vertical direction. It is also possible to adopt a so-called horizontal configuration in which the are arranged along the horizontal direction.

シール部材Sは、図7に示すように、中間体42の径方向において、中間体42と金型51との間に配置される。具体的には、シール部材Sは、中間体42(マンドレル20)の圧力導入部25の外周面と、金型51の内壁との間に配置されている。
本実施形態でのシール部材Sは、金型51の内部空間53のうち、圧力導入部25が配置される領域の軸Ax方向の略中央に配置されている。ただし、シール部材Sの配置位置は、前記のように開口面55に対して軸Ax方向に隣接するように配置されていればよく、マンドレル20の胴部21側から延びる圧力導入部25の基端部近傍であってもよい。
そして、本実施形態でのシール部材Sによる中間体42(圧力導入部25)と金型51との間の封止は、後記のマンドレル膨張工程S202におけるマンドレル20の膨張前、又は膨張後のいずれかの時期に達成される。
The sealing member S is arranged between the intermediate body 42 and the mold 51 in the radial direction of the intermediate body 42, as shown in FIG. Specifically, the sealing member S is arranged between the outer peripheral surface of the pressure introducing portion 25 of the intermediate body 42 (mandrel 20 ) and the inner wall of the mold 51 .
The seal member S in the present embodiment is arranged substantially in the center of the area in the interior space 53 of the mold 51 in which the pressure introducing portion 25 is arranged in the direction of the axis Ax. However, the arrangement position of the sealing member S may be arranged so as to be adjacent to the opening surface 55 in the direction of the axis Ax as described above. It may be in the vicinity of the end.
The sealing between the intermediate body 42 (the pressure introducing portion 25) and the mold 51 by the sealing member S in this embodiment is performed either before or after the expansion of the mandrel 20 in the mandrel expansion step S202 described later. achieved at some point.

次に、金型装置50を構成する圧力付与ユニット60(図7参照)について説明する。
図7中、仮想線(二点鎖線)で示した圧力付与ユニット60は、後記の中間体設置工程S201(図2参照)において、金型51内に配置される中間体42の圧力導入部25に連結されるとともに、図示しない固定具によって金型51に固定されるブロック体で構成されている。
Next, the pressure application unit 60 (see FIG. 7) that constitutes the mold device 50 will be described.
In FIG. 7, the pressure application unit 60 indicated by the imaginary line (double-dot chain line) is the pressure introducing portion 25 of the intermediate 42 placed in the mold 51 in the intermediate installation step S201 (see FIG. 2) described later. , and fixed to the mold 51 by a fixture (not shown).

図7に示すように、圧力付与ユニット60は、圧力導入部25を気密液密に連結する連結孔63と、連結された圧力導入部25の先端が臨む調圧室61と、図示しないコンプレッサや真空吸引装置が一端に接続されるとともに他端が調圧室61に連通する圧力媒体の流路62と、を備えて構成されている。 As shown in FIG. 7, the pressure applying unit 60 includes a connecting hole 63 that connects the pressure introducing portions 25 in an airtight and liquid-tight manner, a pressure regulating chamber 61 facing the tip of the connected pressure introducing portion 25, a compressor (not shown), and a and a pressure medium flow path 62 having one end connected to the vacuum suction device and the other end communicating with the pressure regulating chamber 61 .

以上のような金型装置50を用意する金型装置準備工程S200(図2参照)に次いで、本実施形態での製造方法においては中間体設置工程S201(図2参照)が実施される。
中間体設置工程S201においては、図7に示すように、中間体42を内側に挟み込むように、水平方向(図7の紙面左右方向)に第一の分割型51aと第二の分割型51bとが合わせられる。これにより金型51の内部空間53には、上方に、スタブシャフト14が位置し、カラー部材13が下方に位置するように中間体42が設置されることとなる。
そして、中間体42(マンドレル20)の圧力導入部25は、前記したように、開口面55を介して金型51の外部に表出する。
また、金型51の内部空間53に配置された中間体42の胴部21は、金型51の内壁との間にクリアランスCLを形成する。
なお、図7中、符号52は、第一の分割型51aと、第二の分割型51bとの合わせ目である。
Following the mold apparatus preparation step S200 (see FIG. 2) for preparing the mold apparatus 50 as described above, the intermediate installation step S201 (see FIG. 2) is performed in the manufacturing method of the present embodiment.
In the intermediate installation step S201, as shown in FIG. 7, the first split mold 51a and the second split mold 51b are horizontally arranged (horizontal direction of the paper surface of FIG. 7) so as to sandwich the intermediate 42 inside. can be matched. As a result, the intermediate body 42 is installed in the internal space 53 of the mold 51 so that the stub shaft 14 is positioned above and the collar member 13 is positioned below.
The pressure introducing portion 25 of the intermediate 42 (mandrel 20) is exposed to the outside of the mold 51 through the opening surface 55 as described above.
Also, the trunk portion 21 of the intermediate 42 placed in the internal space 53 of the mold 51 forms a clearance CL with the inner wall of the mold 51 .
In FIG. 7, reference numeral 52 denotes a seam between the first split mold 51a and the second split mold 51b.

次に、マンドレル膨張工程S202(図2参照)について説明する。
図8Aは、マンドレル膨張工程S202(図2参照)においてマンドレル20の内部空間28が加圧される様子を示す模式図である。図8Bは、マンドレル膨張工程S202(図2参照)を経た後の中間体42の様子を示す模式図である。
このマンドレル膨張工程S202は、図7に示した圧力付与ユニット60によって、マンドレル20の内部空間28に加圧媒体が供給される。
Next, the mandrel expansion step S202 (see FIG. 2) will be described.
FIG. 8A is a schematic diagram showing how the internal space 28 of the mandrel 20 is pressurized in the mandrel expansion step S202 (see FIG. 2). FIG. 8B is a schematic diagram showing the state of the intermediate 42 after undergoing the mandrel expansion step S202 (see FIG. 2).
In this mandrel expansion step S202, a pressurized medium is supplied to the internal space 28 of the mandrel 20 by the pressure application unit 60 shown in FIG.

これにより中間体42は、図8Aに示すように、マンドレル20の膨張に伴って、金型51の内部空間53内で膨張する。
この際、複数の溝27によって周方向に蛇腹状に形成されたマンドレル20は、繊維層30とともに拡径する。
そして、図8Bに示すように、マンドレル膨張工程S202(図11参照)を経た後の中間体42は、膨張するマンドレル20が溝27(図14A参照)を消失させつつ拡径することによって繊維層30を金型51の内壁に近接し又は密着させる。
As a result, the intermediate 42 expands within the internal space 53 of the mold 51 as the mandrel 20 expands, as shown in FIG. 8A.
At this time, the mandrel 20 formed in a bellows shape in the circumferential direction by the plurality of grooves 27 expands in diameter together with the fiber layer 30 .
Then, as shown in FIG. 8B, the preform 42 after undergoing the mandrel expansion step S202 (see FIG. 11) is expanded by expanding the diameter of the expanding mandrel 20 while eliminating the grooves 27 (see FIG. 14A). 30 is brought close to or in close contact with the inner wall of mold 51 .

次に、金型装置50によるプロペラシャフト10(繊維強化樹脂製構造物)の成型工程S203(図2参照)について説明する。
この成型工程S203(図2参照)においては、まず、樹脂排出路57を通じて金型51内の真空引きを行った後に、図7に示すように、樹脂供給路58を通じて金型51内への熱硬化性樹脂の供給を行う。また、過剰な熱硬化性樹脂は、樹脂排出路57を介して金型51外へ排出される。これにより熱硬化性樹脂は、金型51内に設置した膨張された状態の中間体42の繊維層30に対して気泡を排除しながら上方から下方へと効率的に含浸されていく。
熱硬化性樹脂としては、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。
Next, the molding step S203 (see FIG. 2) of the propeller shaft 10 (structure made of fiber-reinforced resin) by the mold device 50 will be described.
In this molding step S203 (see FIG. 2), first, after the inside of the mold 51 is vacuumed through the resin discharge path 57, as shown in FIG. Supply curable resin. Also, excess thermosetting resin is discharged out of the mold 51 through the resin discharge path 57 . As a result, the thermosetting resin is efficiently impregnated from above to below while eliminating air bubbles in the fiber layer 30 of the expanded intermediate body 42 placed in the mold 51 .
Examples of thermosetting resins include, but are not limited to, epoxy resins, phenol resins, unsaturated polyester resins, and polyimide resins.

次に、この成型工程S203(図2参照)では、金型51が所定の熱源(図示を省略)によって加熱される。これにより金型51内に供給された熱硬化性樹脂が硬化する。
図9は、成型工程S203(図2参照)に金型51内に予備成型体43が得られた様子を示す模式図である。
図9に示すように、プロペラシャフト10(図1参照)の予備成型体43は、マンドレル20と、マンドレル20の外周面に形成された炭素繊維強化樹脂(CFRP)からなる管体11と、熱硬化性樹脂が硬化することで管体11と一体になったカラー部材13(図7参照)と、管体11と一体になったスタブシャフト14(図7参照)と、を備えている。
また、図2における図示は省略したが、型開きによって、金型51(図9参照)から予備成型体43(図9参照)が取り出された後、樹脂溜り59(図7参照)に形成された樹脂層(図示を省略)が除去される。この樹脂層の除去方法としては、例えばグラインダ、旋盤加工などによる切削法が挙げられるがこれに限定されるものではない。なお、この樹脂層の除去は必ずしも必要ではない。
Next, in this molding step S203 (see FIG. 2), the mold 51 is heated by a predetermined heat source (not shown). As a result, the thermosetting resin supplied into the mold 51 is cured.
FIG. 9 is a schematic diagram showing how the preformed body 43 is obtained in the mold 51 in the molding step S203 (see FIG. 2).
As shown in FIG. 9, the preform 43 of the propeller shaft 10 (see FIG. 1) includes a mandrel 20, a tubular body 11 made of carbon fiber reinforced resin (CFRP) formed on the outer peripheral surface of the mandrel 20, and a heat exchanger. A collar member 13 (see FIG. 7) integrated with the tubular body 11 by hardening the curable resin, and a stub shaft 14 (see FIG. 7) integrated with the tubular body 11 are provided.
Although not shown in FIG. 2, after the preformed body 43 (see FIG. 9) is removed from the mold 51 (see FIG. 9) by mold opening, it is formed in the resin pool 59 (see FIG. 7). The resin layer (not shown) is removed. Examples of the method for removing the resin layer include cutting methods such as grinder and lathe processing, but are not limited thereto. Note that the removal of this resin layer is not always necessary.

次に、マンドレル抜き取り工程S204(図2参照)について説明する。
図10は、マンドレル抜き取り工程S204(図2参照)を経た後の予備成型体43(図9参照)の断面図である。なお、図10中、抜き取ったマンドレル20は、仮想線(二点鎖線)で示している。
Next, the mandrel extraction step S204 (see FIG. 2) will be described.
FIG. 10 is a cross-sectional view of the preform 43 (see FIG. 9) after the mandrel removing step S204 (see FIG. 2). In addition, in FIG. 10, the mandrel 20 that has been pulled out is indicated by an imaginary line (a two-dot chain line).

図10に示すように、マンドレル抜き取り工程S204(図2参照)においては、マンドレル20は、二点鎖線矢印の示す方向に、カラー部材13の端部開口13a側から管体11の外側に取り出される。
この際、マンドレル20(図10参照)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管体11の内側から取り出される。これにより得られるプロペラシャフト10(図1参照)の軽量化が達成されることとなる。
As shown in FIG. 10, in the mandrel removing step S204 (see FIG. 2), the mandrel 20 is removed from the end opening 13a side of the collar member 13 to the outside of the tubular body 11 in the direction indicated by the two-dot chain arrow. .
At this time, the mandrel 20 (see FIG. 10) is deformed, melted, decomposed, destroyed, or eluted from the inside of the tubular body 11 according to the methods described above depending on the material used. taken out. As a result, the weight of the propeller shaft 10 (see FIG. 1) can be reduced.

また、マンドレル20(図10参照)を変形させて端部開口13a(図9参照)側から取り出す場合には、例えばマンドレル20の内部空間28を減圧することで前記の端部開口13aよりもマンドレル20を小さくなるように収縮させて管体11(図10参照)から抜き取る方法を採用することができる。
具体的には、例えば、金型51(図9参照)から取り出した予備成型体43(図10参照)の圧力導入部25を、図7に示した圧力付与ユニット60に連結するとともに、圧力媒体の流路62に接続した図示しない真空吸引装置にて真空引きする方法を挙げることができる。
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20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、後記の蛇腹状の加工や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20についても好適に実施することができる。
Further, when the mandrel 20 (see FIG. 10) is deformed and taken out from the end opening 13a (see FIG. 9), for example, the internal space 28 of the mandrel 20 is decompressed so that the mandrel is pulled out from the end opening 13a. A method of contracting 20 to a smaller size and extracting it from tubular body 11 (see FIG. 10) can be adopted.
Specifically, for example, the pressure introduction part 25 of the preform 43 (see FIG. 10) taken out from the mold 51 (see FIG. 9) is connected to the pressure applying unit 60 shown in FIG. A vacuum suction device (not shown) connected to the flow path 62 may be used to draw a vacuum.
Such an extracting method can be preferably carried out by plasticizing the mandrel 20 made of thermoplastic resin by heating or the like. Further, such an extraction method can also be suitably applied to a mandrel 20 made of an aluminum thin plate that has undergone bellows-like processing or diamond-cutting, which will be described later, for example.

そして、図1に示すように、カラー部材13にスタブヨーク12の基部12aがレーザ溶接などによって接合されることで本実施形態でのプロペラシャフト10が完成する。
なお、本実施形態の製造方法においては、マンドレル抜き取り工程S204(図2参照)を省略することもできる。このような製造方法によれば、管体11(図1参照)の内側にマンドレル20(図10参照)が残されたプロペラシャフト10(図1参照)が得られる。
Then, as shown in FIG. 1, the base 12a of the stub yoke 12 is joined to the collar member 13 by laser welding or the like to complete the propeller shaft 10 of the present embodiment.
In addition, in the manufacturing method of this embodiment, the mandrel extraction step S204 (see FIG. 2) can be omitted. According to such a manufacturing method, the propeller shaft 10 (see FIG. 1) is obtained in which the mandrel 20 (see FIG. 10) is left inside the tubular body 11 (see FIG. 1).

次に、第一実施形態の奏する作用効果について説明する。
一般に、中間体の繊維に対する熱硬化性樹脂の含浸を所定の型内で行うRTM成型法においては、型内に中間体を配置する際に、型を構成する分割型同士の合わせ目に対応する位置の繊維がこの合わせ目に噛み込むことがある。
Next, the effects of the first embodiment will be described.
In general, in the RTM molding method in which the fibers of the intermediate are impregnated with a thermosetting resin in a predetermined mold, when placing the intermediate in the mold, The fibers of the position can get caught in this seam.

これに対して本実施形態の金型装置50を使用した製造方法においては、成型工程S203の前にマンドレル20を膨張させるマンドレル膨張工程S202を有している。
このような製造方法によれば、金型51内に中間体42を設置する中間体設置工程S201において、金型51の内壁と、中間体42との間にクリアランスCLが形成される。これにより分割型51同士の合わせ目52に中間体42の炭素繊維31が噛み込むことがより確実に防止される。
In contrast, the manufacturing method using the mold apparatus 50 of the present embodiment has a mandrel expansion step S202 for expanding the mandrel 20 before the molding step S203.
According to such a manufacturing method, the clearance CL is formed between the inner wall of the mold 51 and the intermediate 42 in the intermediate installation step S201 for installing the intermediate 42 in the mold 51 . This more reliably prevents the carbon fibers 31 of the intermediate body 42 from getting caught in the seams 52 between the split dies 51 .

また、本実施形態の金型装置50において、金型51には、内部空間53における軸Ax方向の一端部が開口された開口面55を有している。そして、炭素繊維31がマンドレル20に設置されて形成される中間体42を金型51内に設置した際に、マンドレル20の圧力導入部25が開口面55から表出した状態となる。これにより金型51の肉部の厚み方向に、別途、圧力媒体の流路を形成する必要がなくなる。
よって、本実施形態によれば、簡易にマンドレル20に圧力を加えることができる金型51を構築することができる。
Further, in the mold device 50 of the present embodiment, the mold 51 has an opening surface 55 in which one end portion of the internal space 53 in the direction of the axis Ax is opened. When the intermediate body 42 formed by placing the carbon fibers 31 on the mandrel 20 is placed in the mold 51 , the pressure introducing portion 25 of the mandrel 20 is exposed from the opening surface 55 . As a result, there is no need to separately form a flow path for the pressure medium in the thickness direction of the meat portion of the mold 51 .
Therefore, according to this embodiment, the mold 51 that can easily apply pressure to the mandrel 20 can be constructed.

また、本実施形態の金型装置50は、開口面5に隣接するように金型51と中間体42との間を封止するシール部材Sを有している。
このような金型装置50によれば、樹脂供給路58を介して樹脂を金型51内に充填する成型工程S203において、樹脂が開口面55から漏れることがより確実に防止される。すなわち、金型装置50は、金型51に開口面55を設けてマンドレル20内に圧力を付与することと、金型51の内部から樹脂が漏れ出すことを防止することとを両立させた構成となっている。このような金型装置50によれば、得られるプロペラシャフト10(繊維強化樹脂製構造物)の優れた品質安定性を維持することができる。
Further, the mold device 50 of this embodiment has a seal member S that seals between the mold 51 and the intermediate body 42 so as to be adjacent to the opening surface 5 .
According to such a mold device 50, in the molding step S203 in which resin is filled into the mold 51 through the resin supply path 58, leakage of resin from the opening surface 55 is more reliably prevented. That is, the mold device 50 is configured to provide both the opening surface 55 in the mold 51 to apply pressure to the inside of the mandrel 20 and to prevent the resin from leaking out from the inside of the mold 51. It has become. According to such a mold device 50, it is possible to maintain excellent quality stability of the obtained propeller shaft 10 (structure made of fiber-reinforced resin).

また、本実施形態の製造方法によって得られる繊維強化樹脂製構造物は、繊維強化製樹脂からなる管体であり、中間体42は、マンドレル20の周囲に炭素繊維31が設置されることで形成されている。そして、マンドレル膨張工程S202においては、マンドレル20の圧力導入部25を介して金型51内で中間体42を膨張させることとなる。
この製造方法においては、マンドレル20の内部空間28に対して直接的に加圧を行えるため、効率よく中間体42を金型51内で膨張させることができる。このような製造方法によれば、軽量で機械的強度に優れた高品質の繊維強化樹脂製構造物を効率よく得ることができる。
Further, the fiber-reinforced resin structure obtained by the manufacturing method of the present embodiment is a tubular body made of fiber-reinforced resin, and the intermediate 42 is formed by placing the carbon fibers 31 around the mandrel 20. It is Then, in the mandrel expansion step S<b>202 , the intermediate 42 is expanded inside the mold 51 via the pressure introducing portion 25 of the mandrel 20 .
In this manufacturing method, since the internal space 28 of the mandrel 20 can be directly pressurized, the intermediate 42 can be efficiently expanded within the mold 51 . According to such a manufacturing method, it is possible to efficiently obtain a high-quality fiber-reinforced resin structure that is lightweight and has excellent mechanical strength.

また、本実施形態の製造方法においては、中間体42は、マンドレル20に金属部材としてのカラー部材13とスタブシャフト14とを連結するとともに、マンドレル20と、カラー部材13(金属部材)の少なくとも一部と、スタブシャフト14(金属部材)の少なくとも一部とに炭素繊維31(繊維)を設置することにより得られる。つまり、中間体42においては、炭素繊維31が、管体11に対応するように、カラー部材13からスタブシャフト14の接合部15に跨るように設置される。
このような製造方法によれば、中間体42におけるマンドレル20と金属部材(カラー部材13及びスタブシャフト14)との連結強度が一段と向上する。
In addition, in the manufacturing method of the present embodiment, the intermediate body 42 connects the collar member 13 and the stub shaft 14 as metal members to the mandrel 20, and at least one of the mandrel 20 and the collar member 13 (metal member). and at least part of the stub shaft 14 (metallic member) are provided with carbon fibers 31 (fibers). That is, in the intermediate body 42 , the carbon fibers 31 are installed so as to straddle the joint portion 15 of the stub shaft 14 from the collar member 13 so as to correspond to the tubular body 11 .
According to such a manufacturing method, the connection strength between the mandrel 20 and the metal members (the collar member 13 and the stub shaft 14) in the intermediate body 42 is further improved.

また、本実施形態の製造方法は、成型工程S203の後に、マンドレル20をプロペラシャフト10(繊維強化樹脂製構造物)から除去するマンドレル抜き取り工程S204をさらに有している。
このような製造方法によれば、得られるプロペラシャフト10(繊維強化樹脂製構造物)の軽量化を達成することができる。
Moreover, the manufacturing method of the present embodiment further includes a mandrel removing step S204 for removing the mandrel 20 from the propeller shaft 10 (fiber-reinforced resin structure) after the molding step S203.
According to such a manufacturing method, it is possible to reduce the weight of the resulting propeller shaft 10 (structure made of fiber-reinforced resin).

また、本実施形態の製造方法は、マンドレル抜き取り工程S204において、マンドレル20の内部空間28を減圧したうえで、前記マンドレルを収縮させて除去する。
このような製造方法によれば、プロペラシャフト10(繊維強化樹脂製構造物)からのマンドレル20の抜き取りを、マンドレル20に隣接配置される管体11などを傷付けることなく容易に行うことができる。
In the manufacturing method of the present embodiment, in the mandrel removing step S204, the internal space 28 of the mandrel 20 is depressurized, and then the mandrel is contracted and removed.
According to such a manufacturing method, the mandrel 20 can be easily removed from the propeller shaft 10 (fiber-reinforced resin structure) without damaging the tubular body 11 or the like arranged adjacent to the mandrel 20 .

また、本実施形態の製造方法において使用されるマンドレル20は、表面に溝27が形成されている。
このような製造方法によれば、溝27を有しないマンドレル20よりも膨張量を増大させることができる。これにより金型51内に中間体42を設置する中間体設置工程S201においては、金型51の内壁と、中間体42との間に形成されるクリアランスCLがより大きく確保されることとなる。その結果、分割型51同士の合わせ目52に対する中間体42の炭素繊維31の噛み込みは、より一層確実に防止される。
The mandrel 20 used in the manufacturing method of this embodiment has grooves 27 formed on its surface.
According to such a manufacturing method, it is possible to increase the amount of expansion compared to the mandrel 20 that does not have the grooves 27 . Accordingly, in the intermediate installation step S201 for installing the intermediate 42 in the mold 51, a larger clearance CL is ensured between the inner wall of the mold 51 and the intermediate 42. As a result, the carbon fibers 31 of the intermediate 42 are more reliably prevented from being caught in the seams 52 between the split dies 51 .

また、本実施形態の製造方法においては、マンドレル20を樹脂で形成することができる。
このような製造方法によれば、射出成形などによって寸法精度に優れたマンドレル20を安価に量産することができ、得られるプロペラシャフト10の寸法精度の向上及び製造コストの低減を図ることができる。
また、本実施形態の製造方法においては、マンドレル20を樹脂で形成することによって、マンドレル抜き取り工程S204における管体11からのマンドレル20の抜き取りがさらに容易になる。
Moreover, in the manufacturing method of this embodiment, the mandrel 20 can be made of resin.
According to such a manufacturing method, the mandrel 20 with excellent dimensional accuracy can be mass-produced at low cost by injection molding or the like, and the dimensional accuracy of the obtained propeller shaft 10 can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
In addition, in the manufacturing method of the present embodiment, by forming the mandrel 20 from resin, it becomes easier to remove the mandrel 20 from the tubular body 11 in the mandrel removing step S204.

≪第二実施形態≫
次に、第二実施形態に係るプロペラシャフト10(繊維強化樹脂製構造物)の製造方法と、この製造方法に使用する金型装置50について説明する。
図11は、第二実施形態の製造方法の工程説明図である。図12は、第二実施形態の製造方法で使用する金型装置50の下部部分拡大断面図である。なお、図11及び図12において、第一実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
<<Second embodiment>>
Next, a method for manufacturing the propeller shaft 10 (fiber-reinforced resin structure) according to the second embodiment and a mold device 50 used in this manufacturing method will be described.
FIG. 11 is a process explanatory drawing of the manufacturing method of the second embodiment. FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of the lower part of the mold device 50 used in the manufacturing method of the second embodiment. In addition, in FIG.11 and FIG.12, the same code|symbol is attached|subjected about the component similar to 1st embodiment, and the detailed description is abbreviate|omitted.

図11に示すように、第二実施形態の製造方法においては、押付工程S300は、マンドレル膨張工程S202よりも先行して行われ、望ましくは、図11中、図示を省略するが、押付工程S300とマンドレル膨張工程S202とは並行して実施される。つまり、押付工程S300とマンドレル膨張工程S202とは、同時に行われる場合のほか互いの工程が多少ずれる場合も許容される。また、図示は省略するが、マンドレル膨張工程S202の実施後に押付工程S300を実施することもできる。
この押付工程S300は、第二実施形態の金型装置50(図12参照)が有する押付機構70(図12参照)が、金型51の開口面55から表出した中間体42の一部、すなわち圧力導入部25を金型51の内部空間53側に向けて付勢することによって行われる。
As shown in FIG. 11, in the manufacturing method of the second embodiment, the pressing step S300 is performed prior to the mandrel expansion step S202. and the mandrel expansion step S202 are performed in parallel. In other words, the pressing step S300 and the mandrel expansion step S202 may be performed at the same time or slightly shifted from each other. Although not shown, the pressing step S300 can be performed after the mandrel expansion step S202.
In this pressing step S300, the pressing mechanism 70 (see FIG. 12) of the mold device 50 (see FIG. 12) according to the second embodiment presses a part of the intermediate 42 exposed from the opening surface 55 of the mold 51, That is, it is performed by urging the pressure introducing portion 25 toward the inner space 53 side of the mold 51 .

図12に示すように、押付機構70は、圧力付与ユニット60に形成されたばね室61内に配置された弾発コイルばね73を備えて構成されている。
ばね室61は、マンドレル20の圧力導入部25よりも大径で、軸Axと同軸となるように形成される円柱状空間で形成されている。また、ばね室61の軸Axに沿う方向に規定される深さは、金型51の開口面55から表出した圧力導入部25の長さよりも深く、ばね室61には、圧力導入部25と、次に説明する圧力導入部25の延長部25aの一部とが軸Ax方向に収まるようになっている。
As shown in FIG. 12 , the pressing mechanism 70 is configured with an elastic coil spring 73 arranged in a spring chamber 61 formed in the pressure applying unit 60 .
The spring chamber 61 has a larger diameter than the pressure introducing portion 25 of the mandrel 20 and is formed as a columnar space formed coaxially with the axis Ax. Further, the depth defined in the direction along the axis Ax of the spring chamber 61 is deeper than the length of the pressure introduction portion 25 exposed from the opening surface 55 of the mold 51, and the pressure introduction portion 25 is provided in the spring chamber 61. and a part of the extended portion 25a of the pressure introducing portion 25, which will be described below, are accommodated in the direction of the axis Ax.

一方、第二実施形態の金型装置50に適用されるマンドレル20の圧力導入部25は、軸Ax方向に沿って延びる延長部25aをさらに有している。
この延長部25aは、基端部である圧力導入部25よりも縮径するとともに基端部側から離れる方向に同径にて延びている。
そして、延長部25aは、軸Axと同軸となるように圧力付与ユニット60の下部に形成された延長部挿通孔63に挿通されるとともに延長部25aの先端は、圧力付与ユニット60の外部に突出している。
なお、マンドレル膨張工程S202におけるマンドレル20の内部空間28に対する加圧は、延長部25aの圧力媒体の流路62を介して行うこととなる。
ちなみに、前記のようにマンドレル膨張工程S202の実施後に押付工程S300を実施する場合には、マンドレル膨張工程S202を行った金型51に次に説明する押付機構70が取り付けられることとなる。
On the other hand, the pressure introduction portion 25 of the mandrel 20 applied to the mold device 50 of the second embodiment further has an extension portion 25a extending along the direction of the axis Ax.
The extension portion 25a has a diameter smaller than that of the pressure introduction portion 25, which is the base end portion, and extends with the same diameter in a direction away from the base end portion side.
The extension portion 25a is inserted through an extension portion insertion hole 63 formed in the lower portion of the pressure application unit 60 so as to be coaxial with the axis Ax, and the tip of the extension portion 25a protrudes outside the pressure application unit 60. ing.
The pressure applied to the internal space 28 of the mandrel 20 in the mandrel expansion step S202 is performed through the pressure medium flow path 62 of the extension portion 25a.
Incidentally, when the pressing step S300 is performed after the mandrel expanding step S202 as described above, the pressing mechanism 70 described below is attached to the mold 51 that has undergone the mandrel expanding step S202.

図12中、符号73aは、基端部である圧力導入部25と、延長部25aとの段差部にて形成される弾発コイルばね73の上部ばね座であり、符号73bは、ばね室61の底部の延長部挿通孔63周りに形成される弾発コイルばね73の下部ばね座である。
ちなみに、圧力導入部25を金型51の内部空間53側に向けて付勢する付勢手段としては、前記の弾発コイルばね73に限定されずに、種々の弾性部材を使用できる。
In FIG. 12, reference numeral 73a denotes an upper spring seat of the resilient coil spring 73 formed by a stepped portion between the pressure introduction portion 25 which is the base end portion and the extension portion 25a, and reference numeral 73b denotes the spring chamber 61. It is a lower spring seat of the resilient coil spring 73 formed around the extension insertion hole 63 at the bottom of the .
Incidentally, the urging means for urging the pressure introducing portion 25 toward the inner space 53 of the mold 51 is not limited to the resilient coil spring 73, and various elastic members can be used.

このような押付機構70を備える金型装置50を使用した製造方法によれば、圧力付与ユニット60によって中間体42が膨張する際に、中間体42が軸Ax方向にも伸びるように変形するところ、弾発コイルばね73によってブロック体71がこの中間体42の伸びを抑制する。
これにより中間体42は、マンドレル膨張工程S202において、金型51の内壁と効果的に密着することができる。つまり、クリアランスCLが効果的に減じることによって、必要以上の樹脂がマンドレル20の周囲に充填されることが防止される。得られるプロペラシャフト10(繊維強化樹脂製構造物)は、より確実に軽量化を達成することができる。
According to the manufacturing method using the mold device 50 having such a pressing mechanism 70, when the intermediate body 42 is expanded by the pressure applying unit 60, the intermediate body 42 is deformed so as to extend in the direction of the axis Ax as well. , the elastic coil spring 73 restrains the extension of the intermediate body 42 by the block body 71 .
As a result, the intermediate 42 can effectively adhere to the inner wall of the mold 51 in the mandrel expansion step S202. In other words, the effective reduction of the clearance CL prevents the mandrel 20 from being filled with more resin than necessary. The resulting propeller shaft 10 (structure made of fiber-reinforced resin) can more reliably achieve weight reduction.

以上、本発明の第一実施形態及び第二実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更することができる。
前記第一実施形態の中間体42は、図7に示すように、圧力導入部25が金型51の開口面55から表出するように金型51の内部空間53に設置されている。しかしながら、中間体42は、中間体42(マンドレル20)の内部と金型51の外部とが圧力導入部25を介して連通するように金型51の内部空間53に設置されていればよい。ここで参照する図13は、圧力導入部25の変形例を示す金型装置50の下部部分拡大断面図である。なお、図13において、前記第一実施形態及び第二実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
Although the first embodiment and the second embodiment of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
As shown in FIG. 7, the intermediate 42 of the first embodiment is installed in the internal space 53 of the mold 51 so that the pressure introducing portion 25 is exposed from the opening surface 55 of the mold 51. As shown in FIG. However, it is sufficient that the intermediate 42 is installed in the internal space 53 of the mold 51 so that the inside of the intermediate 42 (mandrel 20 ) and the outside of the mold 51 communicate with each other via the pressure introducing portion 25 . FIG. 13 referred to here is an enlarged cross-sectional view of a lower portion of a mold device 50 showing a modified example of the pressure introducing portion 25. As shown in FIG. In addition, in FIG. 13, the same components as those in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図13に示すように、変形例に係る圧力導入部25は、図7に示す圧力導入部25と異なって、金型51の開口面55から表出していない。具体的には、圧力導入部25の先端は、金型51の下端面54と面一になっている。
また、図示は省略するが、圧力導入部25は、その先端がシール部材S側に向けて軸Ax方向に後退した形態をとることも可能である。
As shown in FIG. 13, the pressure introducing portion 25 according to the modification is not exposed from the opening surface 55 of the mold 51, unlike the pressure introducing portion 25 shown in FIG. Specifically, the tip of the pressure introducing portion 25 is flush with the lower end surface 54 of the mold 51 .
Although not shown, the pressure introducing portion 25 can also take a form in which the tip thereof retreats toward the seal member S side in the direction of the axis Ax.

10 プロペラシャフト(繊維強化樹脂製構造物)
11 管体
13 カラー部材(金属部材)
14 スタブシャフト(金属部材)
20 マンドレル
25 圧力導入部
27 マンドレルの溝
28 マンドレルの内部空間
30 繊維層
30a 第一繊維層
30b 第二繊維層
30c 第三繊維層
31 炭素繊維(繊維)
42 中間体
50 金型装置
51 金型
51a 第一の分割型
51b 第二の分割型
52 合わせ目
53 金型の内部空間
55 開口面
70 押付機構
S シール部材
S100 マンドレル準備工程
S101 金属部材連結工程
S102 繊維設置工程
S200 金型装置準備工程
S201 中間体設置工程
S202 成型工程
S203 マンドレル膨張工程
S204 マンドレル抜き取り工程
10 propeller shaft (fiber reinforced resin structure)
11 tube 13 collar member (metal member)
14 stub shaft (metal member)
20 mandrel 25 pressure introduction part 27 groove of mandrel 28 internal space of mandrel 30 fiber layer 30a first fiber layer 30b second fiber layer 30c third fiber layer 31 carbon fiber (fiber)
42 Intermediate 50 Mold device 51 Mold 51a First split mold 51b Second split mold 52 Seam 53 Interior space of mold 55 Opening surface 70 Pressing mechanism S Seal member S100 Mandrel preparation step S101 Metal member connection step S102 Fiber installation step S200 Mold device preparation step S201 Intermediate body installation step S202 Molding step S203 Mandrel expansion step S204 Mandrel withdrawal step

Claims (7)

繊維が設置されたマンドレルからなる繊維強化樹脂製構造物の中間体が配置される金型の内部空間の軸方向外側に開口がある開口面と、
前記金型の内部空間内に前記中間体が配置された際に、前記開口面に対して隣接するように前記中間体と前記金型との間に配置されるシール部材と、
を備えることを特徴とする金型装置。
an opening surface having an opening axially outside the internal space of the mold in which the intermediate body of the fiber-reinforced resin structure composed of the mandrel on which the fibers are placed is arranged;
a seal member arranged between the intermediate body and the mold so as to be adjacent to the opening surface when the intermediate body is arranged in the internal space of the mold;
A mold device comprising:
請求項1に記載の金型装置を準備する金型装置準備工程と、
前記金型装置準備工程の後に、前記繊維が設置された前記マンドレルからなる前記繊維強化樹脂製構造物の前記中間体であり、前記中間体の内部に圧力を導入するための圧力導入部が設けられた前記中間体を、前記中間体の内部と前記金型の外部とが前記圧力導入部を介して連通するように前記金型の内部空間に設置する中間体設置工程と、
前記中間体設置工程の後に、前記圧力導入部から前記中間体に内圧を付与することで、前記中間体を膨張させる膨張工程と、
前記膨張工程の後に、前記金型内に樹脂を流入させて繊維強化樹脂製構造物を成形する成形工程と、
を有することを特徴とする繊維強化樹脂製構造物の製造方法。
A mold device preparing step for preparing the mold device according to claim 1;
After the mold device preparation step, the intermediate body of the fiber-reinforced resin structure made of the mandrel on which the fibers are installed, and a pressure introduction part for introducing pressure into the intermediate body is provided. an intermediate installation step of installing the obtained intermediate in the internal space of the mold such that the inside of the intermediate and the outside of the mold communicate with each other through the pressure introducing portion;
an expansion step of expanding the intermediate by applying internal pressure from the pressure introducing portion to the intermediate after the intermediate installing step;
a molding step of, after the expansion step, injecting a resin into the mold to mold a fiber-reinforced resin structure;
A method for manufacturing a fiber-reinforced resin structure, comprising:
前記金型は、前記圧力導入部を前記開口面側から前記金型の内部空間側に付勢する押付機構をさらに備え、
前記中間体設置工程の後に、前記押付機構を前記圧力導入部に接続することで、前記中間体を金型の内壁に押し付ける押付工程を有することを特徴とする請求項2に記載の繊維強化樹脂製構造物の製造方法。
The mold further comprises a pressing mechanism that urges the pressure introduction part from the opening surface side toward the internal space of the mold,
3. The fiber-reinforced resin according to claim 2, further comprising a pressing step of pressing the intermediate against the inner wall of the mold by connecting the pressing mechanism to the pressure introducing portion after the intermediate installing step. method of manufacturing structures.
前記繊維強化樹脂製構造物は、繊維強化製樹脂からなる管体であり、
前記中間体は、管状のマンドレルの周囲に繊維が設置されることで形成され、前記マンドレルには前記圧力導入部が設けられることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の繊維強化樹脂製構造物の製造方法。
The fiber-reinforced resin structure is a tubular body made of fiber-reinforced resin,
The fiber-reinforced resin according to claim 2 or 3, wherein the intermediate is formed by placing fibers around a tubular mandrel, and the mandrel is provided with the pressure introduction part. method of manufacturing structures.
前記中間体は、前記マンドレルを準備するマンドレル準備工程と、
前記マンドレルに金属部材を連結する連結工程と、
前記マンドレルと前記金属部材の少なくとも一部とに繊維を設置する繊維設置工程と、
によって製造されることを特徴とする請求項4に記載の繊維強化樹脂製構造物の製造方法。
The intermediate includes a mandrel preparation step of preparing the mandrel;
a connecting step of connecting a metal member to the mandrel;
a fiber placement step of placing fibers on the mandrel and at least a portion of the metal member;
The method for manufacturing a fiber-reinforced resin structure according to claim 4, wherein the structure is manufactured by
前記成形工程後、前記マンドレルを前記繊維強化樹脂製構造物から除去する抜き取り工程をさらに有することを特徴とする請求項5に記載の繊維強化樹脂製構造物の製造方法。 6. The method for manufacturing a fiber-reinforced resin structure according to claim 5, further comprising a removing step of removing the mandrel from the fiber-reinforced resin structure after the molding step. 前記抜き取り工程において、前記マンドレルの内部空間を減圧したうえで、前記マンドレルを収縮させて除去することを特徴とする請求項6に記載の繊維強化樹脂製構造物の製造方法。 7. The method of manufacturing a fiber-reinforced resin structure according to claim 6, wherein in the extracting step, the mandrel is contracted and removed after reducing the pressure in the inner space of the mandrel.
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