JP2023031426A - Mold assembly used for manufacturing fiber-reinforced resin structure, and method for manufacturing fiber-reinforced resin structure - Google Patents
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Abstract
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
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.
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
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
As shown in FIG. 1 , the
It is assumed that the
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
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
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
The outer peripheral surface of the rear end portion of the
Although not shown, the inner peripheral surface of the
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
Incidentally, the outer diameter of the
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
<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
As shown in FIG. 3, the
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
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
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
Also, the projecting
The
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
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
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
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG.
As shown in FIG. 4, the
It is assumed that the
Such a
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
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
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
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
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
That is, at the connecting portion between the collar member 13 (metal member) and the
Specifically, on the peripheral surface of the connecting body 41 (see FIG. 5), the following
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
6A to 6C show only part of the
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
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
As shown in FIG. 6B, the
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
As shown in FIG. 6C, the
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
In the following description, the
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
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
FIG. 7 is an explanatory diagram of the configuration of the
As shown in FIG. 7, the
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
The
That is, the intermediate body 42 (mandrel 20) is installed in the
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
As shown in FIG. 7, the
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
The seal member S in the present embodiment is arranged substantially in the center of the area in the
The sealing between the intermediate body 42 (the pressure introducing portion 25) and the
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
In FIG. 7, the
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
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
In the intermediate installation step S201, as shown in FIG. 7, the
The
Also, the
In FIG. 7,
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
In this mandrel expansion step S202, a pressurized medium is supplied to the
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
At this time, the
Then, as shown in FIG. 8B, the
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
In this molding step S203 (see FIG. 2), first, after the inside of the
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
FIG. 9 is a schematic diagram showing how the preformed
As shown in FIG. 9, the
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
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
At this time, the mandrel 20 (see FIG. 10) is deformed, melted, decomposed, destroyed, or eluted from the inside of the
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
Specifically, for example, the
Such an extracting method can be preferably carried out by plasticizing the
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
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
According to such a manufacturing method, the clearance CL is formed between the inner wall of the
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
Therefore, according to this embodiment, the
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
According to such a
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
In this manufacturing method, since the
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
According to such a manufacturing method, the connection strength between the
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
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
According to such a manufacturing method, the
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
According to such a manufacturing method, it is possible to increase the amount of expansion compared to the
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
According to such a manufacturing method, the
In addition, in the manufacturing method of the present embodiment, by forming the
≪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
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
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
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
The
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
The
The
The pressure applied to the
Incidentally, when the pressing step S300 is performed after the mandrel expanding step S202 as described above, the
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,
Incidentally, the urging means for urging the
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
As a result, the intermediate 42 can effectively adhere to the inner wall of the
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
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
Although not shown, the
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
14 stub shaft (metal member)
20
42
Claims (7)
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:
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
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