JP2620607B2 - Drive shaft made of fiber reinforced resin and method of manufacturing the same - Google Patents
Drive shaft made of fiber reinforced resin and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は繊維強化樹脂製ドライブ
シャフトおよびその製造方法に係り、とくに端部にエン
ドヨーク部を一体に成形するようにしたドライブシャフ
トおよびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive shaft made of fiber-reinforced resin and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a drive shaft having an end portion integrally formed with an end yoke and a method of manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】自動車のトランスミッションの出力側か
ら駆動輪あるいは差動歯車装置へトルクを伝達するため
に、従来よりドライブシャフトが用いられている。高比
強度および高比弾性の特性を有するドライブシャフトと
して、繊維強化樹脂製のドライブシャフトが用いられる
傾向にある。すなわち図１４に示すように、繊維強化樹
脂によって円筒状に形成されたドライブシャフト１が用
いられるようになっている。このようなドライブシャフ
ト１によれば、鋼管から成るドライブシャフトに比べて
軽量になり、しかも危険回転数の増大を図ることが可能
になる。2. Description of the Related Art A drive shaft has conventionally been used to transmit torque from an output side of a transmission of an automobile to driving wheels or a differential gear device. Drive shafts made of fiber-reinforced resin tend to be used as drive shafts having high specific strength and high specific elasticity. That is, as shown in FIG. 14, a drive shaft 1 formed into a cylindrical shape by a fiber reinforced resin is used. According to such a drive shaft 1, it becomes lighter than a drive shaft made of a steel pipe, and moreover, it is possible to increase the dangerous rotation speed.
【０００３】このようなドライブシャフト１は、強化材
繊維として、炭素繊維等を使用したものが多く提案され
ている。しかしながら従来の繊維強化樹脂から成るドラ
イブシャフト１は、図１４に示すように、シャフト本体
部を繊維強化樹脂で構成し、その端部には金属製のエン
ドヨーク２を用いるようにしており、このようなエンド
ヨーク２をスパイダと組合わせてユニバーサルジョイン
トを構成するようにしている。そして従来の繊維強化樹
脂製ドライブシャフト１の端部とエンドヨーク２との接
合は、シャフト本体１に接着接合を行なったり、リベッ
ト接合を行なうようにしている。[0003] Many of such drive shafts 1 have been proposed using carbon fiber or the like as a reinforcing fiber. However, in a conventional drive shaft 1 made of fiber reinforced resin, as shown in FIG. 14, the shaft main body is made of fiber reinforced resin, and a metal end yoke 2 is used at its end. Such an end yoke 2 is combined with a spider to form a universal joint. The end portion of the conventional fiber reinforced resin drive shaft 1 and the end yoke 2 are bonded to the shaft body 1 by adhesive bonding or rivet bonding.
【０００４】また別の方法としては、ドライブシャフト
１を成形するためのマンドレル上に取付けられたエンド
部材の外側にドライブシャフト１を成形し、エンドヨー
ク２とシャフト本体１との接着を成形と同時に行なうよ
うにしている。またエンドヨークとシャフト本体との接
合を成形と同時に行なう方法に関しては、例えば特公平
１−６０６８６号公報に開示されているように、接合部
の横断面を多角形にした提案もある。As another method, the drive shaft 1 is formed outside an end member mounted on a mandrel for forming the drive shaft 1, and the adhesion between the end yoke 2 and the shaft body 1 is simultaneously formed. I do it. As for the method of joining the end yoke and the shaft body simultaneously with the molding, there is a proposal in which the cross section of the joint is made polygonal, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-60686, for example.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来のこのような繊維
強化樹脂製ドライブシャフトにおいては、エンドヨーク
２の重量が大きいために、ドライブシャフト１の全体の
軽量化に限界があるばかりでなく、ドライブシャフト１
を繊維強化樹脂製のものにしても、危険回転数を十分に
高めることができず、これによって期待された性能を十
分に発揮することができないという問題があった。In such a conventional drive shaft made of fiber-reinforced resin, the weight of the end yoke 2 is large, so that not only is there a limit in reducing the overall weight of the drive shaft 1, but also the drive shaft is made difficult. Shaft 1
However, even if is made of a fiber reinforced resin, there is a problem that the dangerous rotation speed cannot be sufficiently increased, and the expected performance cannot be sufficiently exhibited.
【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、十分な軽量化を達成するとともに、危
険回転数を高くし、これによってその性能を高めるよう
にしたドライブシャフトおよびその製造方法を提供する
ことを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and a drive shaft and a drive shaft that achieve a sufficient weight reduction and a high dangerous rotation speed, thereby enhancing the performance thereof. It is intended to provide a manufacturing method.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】第１の発明は、フィラメ
ントによって補強されて成形された繊維強化樹脂製ドラ
イブシャフトにおいて、ユニバーサルジョイントのエン
ドヨーク部をシャフト本体部と一体に成形するととも
に、該エンドヨーク部に設けられたピン穴の周囲とシャ
フト本体部とが連続した繊維で補強され、しかも前記エ
ンドヨーク部と前記シャフト本体部との間のネック部に
おいて交差している強化繊維と交差していない強化繊維
とが配されていることを特徴とする繊維強化樹脂製ドラ
イブシャフトに関するものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a drive shaft made of fiber-reinforced resin reinforced and molded by a filament, wherein an end yoke portion of a universal joint is integrally formed with a shaft main body portion, and The periphery of the pin hole provided in the yoke portion and the shaft body portion are reinforced with continuous fibers, and intersect with the reinforcing fibers that intersect at the neck portion between the end yoke portion and the shaft body portion. And a drive shaft made of a fiber-reinforced resin, wherein the drive shaft is provided with no reinforcing fibers.
【０００８】また第２の発明は、シャフト本体部を形成
するための軽量芯材と端部のユニバーサルジョイントの
エンドヨーク部を形成するためのヨーク用芯材とを金属
から成る棒状または管状のマンドレル芯に串刺し状に取
付け、しかも前記ヨーク用芯材と前記軽量芯材との間に
ネック部を設け、前記軽量芯材の外周部および前記ヨー
ク用芯材のピン穴の周囲に樹脂を含浸した強化繊維を連
続して巻回して繊維強化樹脂層を形成し、前記繊維強化
樹脂層を成形硬化した後に前記マンドレル芯と前記ヨー
ク用芯材とを除去するようにしたことを特徴とする繊維
強化樹脂製ドライブシャフトの製造方法に関するもので
ある。According to a second aspect of the present invention, there is provided a rod-shaped or tubular mandrel comprising a light-weight core material for forming a shaft main body and a yoke core material for forming an end yoke portion of an end universal joint. It was attached to the core in a skewered manner, and a neck portion was provided between the yoke core material and the lightweight core material, and a resin was impregnated around the outer peripheral portion of the lightweight core material and around the pin hole of the yoke core material. A fiber reinforced resin layer formed by continuously winding reinforcing fibers, and removing the mandrel core and the yoke core material after molding and curing the fiber reinforced resin layer. The present invention relates to a method for manufacturing a resin drive shaft.
【０００９】[0009]
【作用】第１の発明によれば、ドライブシャフトの端部
にはエンドヨークが一体に成形されるとともに、エンド
ヨーク部とシャフト本体部との間のネック部において交
差している強化繊維と交差していない強化繊維とによっ
て、エンドヨーク部が強固にドライブシャフトの端部に
一体に結合された状態で成形されることになる。According to the first aspect of the present invention, the end of the drive shaft is integrally formed with the end yoke, and the end of the drive shaft intersects with the reinforcing fiber intersecting at the neck between the end yoke and the shaft body. The end yoke portion is firmly formed integrally with the end portion of the drive shaft by the reinforcing fiber that has not been formed.
【００１０】第２の発明によれば、マンドレル芯に軽量
芯材とヨーク用芯材とを串刺し状に取付けるとともに、
軽量芯材の外周部およびヨーク用芯材のピン穴の周囲に
樹脂を含浸した強化繊維を連続して巻回することによ
り、繊維強化樹脂層が形成されるようになり、このよう
な繊維強化樹脂層を成形硬化した後にマンドレル芯とヨ
ーク用芯材とを除去することによって、繊維強化樹脂製
ドライブシャフトが製造されることになる。According to the second invention, the lightweight core and the yoke core are attached to the mandrel core in a skewered manner.
By continuously winding a resin-impregnated reinforcing fiber around the outer periphery of the lightweight core material and around the pin hole of the yoke core material, a fiber-reinforced resin layer is formed, and such a fiber-reinforced resin layer is formed. By removing the mandrel core and the yoke core material after the resin layer is formed and cured, a drive shaft made of fiber reinforced resin is manufactured.
【００１１】[0011]
【実施例】以下本発明を図示の一実施例によって説明す
る。この実施例のドライブシャフトは、その端部にエン
ドヨークを一体に備え、このエンドヨークにスパイダを
組合わせることによって、ユニバーサルジョイントを構
成するようにしたドライブシャフトに関するものてあ
る。このようなドライブシャフトを得るために、図１に
示すようなマンドレルを用いる。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. The drive shaft according to this embodiment relates to a drive shaft having an end portion integrally provided with an end yoke and a spider combined with the end yoke to form a universal joint. In order to obtain such a drive shaft, a mandrel as shown in FIG. 1 is used.
【００１２】すなわち鋼棒または鋼管から成るマンドレ
ル芯１０の外周に軽量芯材１１を串刺し状に取付けると
ともに、その両端にはヨーク用芯材１２を取付ける。な
おこのヨーク用芯材１２には上記マンドレル芯１０と直
角に交差するように一体または別体のピン１３を設けて
おく。さらに好ましくは、図３に示すように繊維強化樹
脂リング１４をピン１３に嵌合させて取付ける。また軽
量芯材１１とヨーク用芯材１２との間にはネック部１５
を設け、鋼製マンドレル芯１０を露出させるようにす
る。なお軽量芯材１１およびヨーク用芯材１２としては
マトリックス樹脂の硬化温度に耐える材料であればとく
に制限はないが、一般には硬質発泡ウレタン、発泡スチ
レン、硬質アクリルフォーム等が使用される。That is, a lightweight core 11 is attached to the outer periphery of a mandrel core 10 made of a steel rod or a steel pipe in a skewered manner, and a yoke core 12 is attached to both ends thereof. The yoke core member 12 is provided with an integral or separate pin 13 so as to intersect the mandrel core 10 at a right angle. More preferably, the fiber reinforced resin ring 14 is fitted to the pin 13 and attached as shown in FIG. A neck 15 is provided between the lightweight core 11 and the yoke core 12.
To expose the steel mandrel core 10. The light-weight core material 11 and the yoke core material 12 are not particularly limited as long as they can withstand the curing temperature of the matrix resin. Generally, hard urethane foam, styrene foam, hard acrylic foam, or the like is used.
【００１３】つぎに強化繊維樹脂層を形成する方法につ
いて述べる。まずドライブシャフト本体２４を形成する
ために、予め樹脂含浸した強化繊維束１８を図２に示す
ように軸方向に配向させて巻回する。なお強化繊維とし
ては例えば炭素繊維が用いられる。このように強化繊維
１８を軸方向に配向させて巻回するのは、ドライブシャ
フト２４自体の曲げ剛性を向上させ、その危険回転数を
高めるためである。なおマトリックス樹脂としては、通
常繊維強化樹脂のマトリックスとして使用される熱硬化
性樹脂、熱可塑性樹脂が使用できる。Next, a method for forming a reinforcing fiber resin layer will be described. First, in order to form the drive shaft main body 24, the reinforcing fiber bundle 18 previously impregnated with resin is wound while being oriented in the axial direction as shown in FIG. For example, carbon fibers are used as the reinforcing fibers. The reason why the reinforcing fibers 18 are wound while being oriented in the axial direction is to improve the bending rigidity of the drive shaft 24 itself and to increase the critical rotation speed thereof. As the matrix resin, a thermosetting resin or a thermoplastic resin which is usually used as a matrix of a fiber-reinforced resin can be used.
【００１４】使用される強化繊維としては、とくに制限
はないが、通常炭素繊維が好適に使用される。とくにド
ライブシャフト２４の曲げ剛性を上げるために、強化繊
維１８としては例えば弾性率が３００００ｋｇｆ／ｍ2
以上の繊維が用いられる。具体的には、炭素繊維の中で
も、とくに中弾性以上の炭素繊維が好適である。これら
の炭素繊維は、アクリロニトリル系炭素繊維、ピッチ系
炭素繊維等とくに制限はされない。強化繊維の巻き角度
の方向は軸芯に対して０〜２０度の範囲が好ましい。The reinforcing fiber used is not particularly limited, but usually carbon fiber is preferably used. In particular, in order to increase the bending rigidity of the drive shaft 24, the reinforcing fiber 18 has, for example, an elastic modulus of 30,000 kgf / m 2.
The above fibers are used. Specifically, among the carbon fibers, carbon fibers having medium elasticity or more are particularly suitable. These carbon fibers are not particularly limited, such as acrylonitrile-based carbon fibers and pitch-based carbon fibers. The direction of the winding angle of the reinforcing fiber is preferably in the range of 0 to 20 degrees with respect to the axis.
【００１５】続いて図３および図４に示すように、ヨー
ク用芯材１２のピン１３の周囲にピン穴２６を形成する
とともに、ドライブシャフト２４のトルク伝動層等を形
成するために、上記強化繊維１８をピン１３の周囲に巻
回する。Subsequently, as shown in FIGS. 3 and 4, in order to form a pin hole 26 around the pin 13 of the yoke core member 12 and to form a torque transmission layer and the like of the drive shaft 24, the above-mentioned reinforcement is used. The fiber 18 is wound around the pin 13.
【００１６】図３においては、ピン１３のピン穴２６に
相当する部分の附近の強化繊維１８が交差している様子
を示しているが、このような巻回によってねじり剛性を
向上させ、トルクを伝動させる上で有利な構造とするこ
とができる。これに対して図４においては、強化繊維１
８が交差しない巻き方を示しているが、これは曲げ剛性
を増大させ、危険回転数を高めるのに有利な巻き方であ
る。また図３に示す強化繊維１８の交差する角度αおよ
び図４における強化繊維１８の交差角βを変化させるこ
とによって、シャフト１１の全面に強化繊維１８を巻回
できるようになる。FIG. 3 shows that the reinforcing fibers 18 near the portion corresponding to the pin hole 26 of the pin 13 intersect. Such a winding improves the torsional rigidity and reduces the torque. An advantageous structure for transmission can be obtained. On the other hand, in FIG.
8 shows a winding method that does not intersect, which is an advantageous winding method for increasing the bending rigidity and increasing the critical rotation speed. Also, by changing the crossing angle α of the reinforcing fibers 18 shown in FIG. 3 and the crossing angle β of the reinforcing fibers 18 in FIG. 4, the reinforcing fibers 18 can be wound around the entire surface of the shaft 11.
【００１７】このときにとくに伝動トルク量に応じてシ
ャフト本体部１１の強化繊維樹脂層を増減することが可
能である。また必要に応じてピン１３の周囲に予め繊維
強化樹脂リング１４を配置しておくことが可能である。
このような繊維強化樹脂リング１４は、ピン穴２６の周
囲を補強する機能を有する。このような樹脂リング１４
が脱落するのを防止するために、リング１４の上に強化
繊維１８を巻回し、リング１４を埋込んでしまうことが
好ましい。At this time, it is possible to increase or decrease the reinforcing fiber resin layer of the shaft main body 11 in accordance with the amount of transmission torque. If necessary, a fiber reinforced resin ring 14 can be arranged around the pin 13 in advance.
Such a fiber reinforced resin ring 14 has a function of reinforcing the periphery of the pin hole 26. Such a resin ring 14
It is preferable to wind the reinforcing fiber 18 on the ring 14 and bury the ring 14 in order to prevent the falling off.
【００１８】ヨーク用芯材１２のピン１３を巻回した強
化繊維１８は連続して軽量芯材１１の外周に巻回される
とともに、反対側のヨーク用芯材１２のピン１３の回り
にも巻回されるために、ドライブシャフト２４とエンド
ヨーク２５との接合が非常に強固な構造になる。The reinforcing fiber 18 around which the pin 13 of the yoke core 12 is wound is continuously wound around the outer periphery of the lightweight core 11 and also around the pin 13 of the yoke core 12 on the opposite side. Due to the winding, the joining between the drive shaft 24 and the end yoke 25 has a very strong structure.
【００１９】また図３に示すような巻回方式と図４に示
すような巻回方式とを交互に実施するとともに、さらに
図５に示すような巻回方式や図６に示すような巻回方式
を適宜挟んで組合わせることによって、エンドヨーク２
５を両端に一体に備えるドライブシャフト２４の基本構
造が出来上がることになる。The winding system shown in FIG. 3 and the winding system shown in FIG. 4 are alternately implemented, and the winding system shown in FIG. 5 and the winding system shown in FIG. By combining the methods appropriately, the end yoke 2
Thus, the basic structure of the drive shaft 24 integrally provided at both ends is completed.
【００２０】また必要に応じて、ドライブシャフト２４
の最外周に相当する部分に、図７に示すように、例えば
ガラス繊維のような耐衝撃性の良好な強化繊維１８を巻
回するようにしてもよい。このような強化繊維の巻き角
度は、シャフト２４の座屈防止のためにシャフト２４の
軸芯に対して６０〜９０度をなすように巻くことが好ま
しい。If necessary, the drive shaft 24
As shown in FIG. 7, a reinforcing fiber 18 having good impact resistance, such as a glass fiber, may be wound around a portion corresponding to the outermost periphery of. The reinforcing fiber is preferably wound at an angle of 60 to 90 degrees with respect to the axis of the shaft 24 to prevent the shaft 24 from buckling.
【００２１】このようにして図１に示すマンドレル上に
フィラメントワインド法によって、未硬化の樹脂を含浸
した強化繊維を巻装することにより、図８および図９に
示すようになって整形を完了する。In this manner, the reinforcing fibers impregnated with the uncured resin are wound on the mandrel shown in FIG. 1 by the filament winding method, thereby completing the shaping as shown in FIGS. 8 and 9. .
【００２２】次いで樹脂含浸強化繊維１８を巻回した成
形体のマトリックス樹脂を加熱硬化し、その後に鋼製マ
ンドレル芯１０を抜く。さらにエンド部材内部のヨーク
用芯材１２を取出す。鋼製マンドレル芯１０は真直ぐな
棒材であるから、脱芯は極めて容易である。鋼製マンド
レル芯１０の外周に配された軽量芯材１１は軽量である
ためにとくに除去する必要がないが、溶剤によって溶解
除去することも可能である。また端部に取付けられたヨ
ーク用芯材１２は機械加工等を必要とせずに容易に取出
すことが可能である。またヨーク用芯材１２の型は必要
に応じて金属型を用いるようにしてもよい。Next, the matrix resin of the molded body around which the resin-impregnated reinforcing fibers 18 are wound is heated and cured, and then the steel mandrel core 10 is pulled out. Further, the core material 12 for the yoke inside the end member is taken out. Since the steel mandrel core 10 is a straight bar, decentering is extremely easy. The lightweight core material 11 disposed on the outer periphery of the steel mandrel core 10 does not need to be particularly removed because it is lightweight, but can be dissolved and removed with a solvent. Further, the yoke core material 12 attached to the end can be easily taken out without requiring machining or the like. In addition, a metal mold may be used as the yoke core material 12 if necessary.
【００２３】図１０〜図１２は、鋼製マンドレル芯１０
およびヨーク用芯材１２を抜去って完成したドライブシ
ャフト２４を示している。このドライブシャフト２４に
は、その端部にとくに図１３に拡大して示すように、エ
ンドヨーク２５が一体に成形されている。このエンドヨ
ーク２５にはスパイダを受入れる一対のピン穴２６が形
成されている。FIGS. 10 to 12 show a steel mandrel core 10.
Also, a drive shaft 24 completed by removing the yoke core material 12 is shown. An end yoke 25 is formed integrally with the drive shaft 24, as shown in an enlarged view in FIG. The end yoke 25 has a pair of pin holes 26 for receiving a spider.
【００２４】つぎに具体的な仕様の一例について説明す
ると、直径が２０ｍｍで長さが１８００ｍｍの鋼製マン
ドレル芯１０を用意し、硬質発泡ウレタンによって軽量
芯材１１およびヨーク用芯材１２を製作した。このとき
にシャフト本体の内径が７０ｍｍとなるように軽量芯材
１１の外径をほぼ７０ｍｍとするとともに、シャフト両
端のエンドヨーク２５のピン穴の中心間距離が１３００
ｍｍとなるようにした。またヨーク用芯材１２のピン穴
に相当する部分にはピン１３を挿入するとともに、この
ピン１３に繊維強化樹脂製リング１４を取付けるように
した。Next, an example of specific specifications will be described. A steel mandrel core 10 having a diameter of 20 mm and a length of 1800 mm was prepared, and a lightweight core material 11 and a yoke core material 12 were manufactured by using hard urethane foam. . At this time, the outer diameter of the lightweight core material 11 is set to approximately 70 mm so that the inner diameter of the shaft body is 70 mm, and the center distance between the pin holes of the end yokes 25 at both ends of the shaft is 1300.
mm. A pin 13 is inserted into a portion of the yoke core 12 corresponding to the pin hole, and a fiber-reinforced resin ring 14 is attached to the pin 13.
【００２５】このようなマンドレルを用いて、東邦レー
ヨン株式株式会社製高弾性アクリロニトリル系炭素繊維
ベスファイト（引張り強度５００ｋｇｆ／ｍｍ2 、引張
り弾性率３９０００ｋｇｆ／ｍｍ2 ）に予め硬化剤を加
えたビスフェノールＡ系エポキシ樹脂を含浸したものを
マンドレル軸芯に対して±１０度となるように図２に示
すように巻回するとともに、図３および図４に示すよう
にピン１３の周囲に巻回した。そしてその後にさらにピ
ン穴部を補強すべく図５および図６に示すように炭素繊
維を巻回した。そしてその後に、樹脂含浸したガラス繊
維１９を図７に示すようにマンドレル軸芯に対して９０
度とすべく巻回した。Using such a mandrel, bisphenol A prepared by previously adding a curing agent to highly elastic acrylonitrile-based carbon fiber vesfite (tensile strength: 500 kgf / mm 2 , tensile modulus: 39000 kgf / mm 2 ) manufactured by Toho Rayon Co., Ltd. The impregnated epoxy resin was wound around the mandrel axis at ± 10 degrees as shown in FIG. 2 and wound around the pin 13 as shown in FIGS. Then, carbon fibers were wound as shown in FIGS. 5 and 6 to further reinforce the pin hole. After that, the glass fiber 19 impregnated with the resin is moved 90 degrees with respect to the mandrel axis as shown in FIG.
Wound to make sure.
【００２６】このようにして巻回したものを１２０℃で
２時間保持して含浸樹脂を成形硬化した後に、鋼製マン
ドレル芯１０を抜去り、ヨーク用芯材１２を取出した。
このようにして得られたシャフト２４の重量は２．２ｋ
ｇであって、危険回転数は１０５００ｒｐｍであった。After the wound product was held at 120 ° C. for 2 hours to form and harden the impregnated resin, the steel mandrel core 10 was removed and the yoke core material 12 was taken out.
The weight of the shaft 24 thus obtained is 2.2 k.
g, and the critical rotation speed was 10,500 rpm.
【００２７】比較のために外径が７０ｍｍのマンドレル
によって、上記の仕様と同様のドライブシャフト２４と
同様に構成した長さが１５００ｍｍの繊維強化樹脂製パ
イプを製作した。そしてこのパイプの両端を切断し、金
属製のエンドヨークをそのピン穴の中心間距離が１３０
０ｍｍとなるように接着した。また接着部の補強のため
に、ブラインドリベットを打込んで強化した。このよう
なシャフトの重量は５ｋｇであって、危険回転数は７０
００ｒｐｍであった。従ってこの比較例と比較すること
により、具体的仕様のドライブシャフトが軽量であっ
て、しかも高い危険回転数を有することが明らかであ
る。For comparison, a fiber reinforced resin pipe having a length of 1500 mm and a length similar to that of the drive shaft 24 having the same specifications as described above was manufactured using a mandrel having an outer diameter of 70 mm. Then, both ends of the pipe are cut, and a metal end yoke is set to a distance between centers of the pin holes of 130 mm.
It adhered so that it might be set to 0 mm. In order to reinforce the bonded part, it was reinforced by driving a blind rivet. The weight of such a shaft is 5 kg and the critical speed is 70
It was 00 rpm. Therefore, by comparing with this comparative example, it is clear that the drive shaft of the specific specification is lightweight and has a high critical rotation speed.
【００２８】また比較のために、鋼製マンドレル芯１０
の外周側にネック部１５を設けることなく軽量芯材１１
とヨーク用芯材１２とを近接して串刺し状に取付け、上
記実施例と同様に樹脂含浸した強化繊維を巻回しようと
したが、このようなマンドレルには強化繊維を巻回する
ことができなかった。For comparison, a steel mandrel core 10 was used.
Core material 11 without providing neck portion 15 on the outer peripheral side of
And the yoke core material 12 are attached in a skewered manner close to each other, and the resin-impregnated reinforcing fiber is wound in the same manner as in the above embodiment. However, the reinforcing fiber can be wound on such a mandrel. Did not.
【００２９】[0029]
【発明の効果】第１の発明は、ユニバーサルジョイント
のエンドヨーク部をシャフト本体部と一体に成形すると
ともに、このエンドヨーク部に設けられたピン穴の周囲
とシャフト本体部とが連続した繊維で補強され、しかも
エンドヨーク部とシャフト本体部との間のネック部にお
いて交差している強化繊維と交差していない強化繊維と
が配されるようにしたものである。According to a first aspect of the present invention, the end yoke portion of the universal joint is formed integrally with the shaft body portion, and the fiber around the pin hole provided in the end yoke portion and the shaft body portion is continuous. The reinforcing fibers which are reinforced and which intersect at the neck portion between the end yoke portion and the shaft body portion and the reinforcing fibers which do not intersect are arranged.
【００３０】従って第１の発明によれば、ユニバーサル
ジョイントのエンドヨーク部をシャフト本体部に一体に
備え、しかもこのエンドヨーク部が強固に本体部と結合
された軽量であってしかも危険回転数の高いドライブシ
ャフトを提供することが可能になる。とくにエンドヨー
ク部とシャフト本体部との間のネック部において交差し
ている強化繊維と交差していない強化繊維とを配するよ
うにしているために、エンドヨーク部がシャフト本体部
に強固に連結した状態で成形されることになる。Therefore, according to the first aspect, the end yoke portion of the universal joint is integrally provided with the shaft main portion, and the end yoke portion is firmly connected to the main body portion, and is lightweight and has a dangerous rotational speed. It becomes possible to provide a high drive shaft. The end yoke part is firmly connected to the shaft body part because the reinforcing fiber that intersects at the neck part between the end yoke part and the shaft body part and the reinforcing fiber that does not intersect are arranged. It will be molded in the state where it was done.
【００３１】第２の発明は、マンドレル芯に軽量芯材と
ユニバーサルジョイントのヨーク用芯材とを串刺し状に
取付けるとともに、軽量芯材の外周部およびヨーク用芯
材のピン穴の周囲に樹脂を含浸した強化繊維を連続して
巻回して繊維強化樹脂層を形成し、この繊維強化樹脂層
を成形硬化した後にマンドレル芯とヨーク用芯材とを除
去するようにしたものである。従ってエンドヨーク部を
一体に備え、軽量であってしかも危険回転数の高いドラ
イブシャフトを効率的に製造することが可能になる。According to a second aspect of the present invention, a lightweight core material and a yoke core material of a universal joint are attached to a mandrel core in a skewered manner, and a resin is applied to an outer peripheral portion of the lightweight core material and a pin hole of the yoke core material. The impregnated reinforcing fibers are continuously wound to form a fiber-reinforced resin layer, and after molding and curing the fiber-reinforced resin layer, the mandrel core and the yoke core are removed. Therefore, it is possible to efficiently manufacture a drive shaft which is provided with the end yoke portion integrally and is lightweight and has a high dangerous rotation speed.
【図１】マンドレルの正面図である。FIG. 1 is a front view of a mandrel.
【図２】強化繊維の巻き方を示す要部斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a main part showing how to wind a reinforcing fiber.
【図３】強化繊維の巻き方を示す要部斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a main part showing how to wind a reinforcing fiber.
【図４】強化繊維の巻き方を示す要部斜視図である。FIG. 4 is an essential part perspective view showing how to wind a reinforcing fiber.
【図５】強化繊維の巻き方を示す要部斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a main part showing how to wind a reinforcing fiber.
【図６】強化繊維の巻き方を示す要部斜視図である。FIG. 6 is an essential part perspective view showing how to wind a reinforcing fiber.
【図７】ガラス繊維を巻回する方法を示す要部斜視図で
ある。FIG. 7 is a perspective view of a main part showing a method of winding glass fibers.
【図８】成形されたドライブシャフトの平面図である。FIG. 8 is a plan view of a formed drive shaft.
【図９】成形されたドライブシャフトの断面図である。FIG. 9 is a sectional view of a formed drive shaft.
【図１０】マンドレルを抜去ったドライブシャフトの平
面図である。FIG. 10 is a plan view of the drive shaft from which the mandrel has been removed.
【図１１】マンドレルを抜去ったドライブシャフトの断
面図である。FIG. 11 is a sectional view of the drive shaft from which the mandrel has been removed.
【図１２】完成したドライブシャフトの外観斜視図であ
る。FIG. 12 is an external perspective view of a completed drive shaft.
【図１３】ドライブシャフトのヨーク部の拡大斜視図で
ある。FIG. 13 is an enlarged perspective view of a yoke portion of the drive shaft.
【図１４】従来のドライブシャフトの外観斜視図であ
る。FIG. 14 is an external perspective view of a conventional drive shaft.
１ ドライブシャフト ２ エンドヨーク ３ ピン穴 １０ 鋼製マンドレル芯 １１ 軽量芯材 １２ ヨーク用芯材 １３ ピン １４ 繊維強化樹脂リング １５ ネック部 １８ 強化繊維（炭素繊維） １９ 強化繊維（ガラス繊維） ２０ 繊維強化樹脂層 ２４ ドライブシャフト ２５ エンドヨーク ２６ ピン穴 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drive shaft 2 End yoke 3 Pin hole 10 Steel mandrel core 11 Light weight core material 12 Core material for yoke 13 Pin 14 Fiber reinforced resin ring 15 Neck part 18 Reinforcement fiber (carbon fiber) 19 Reinforcement fiber (glass fiber) 20 Fiber reinforcement Resin layer 24 Drive shaft 25 End yoke 26 Pin hole
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−199915（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−100001（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−87115（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−139（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−126412（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−158302（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−169612（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭48−19801（ＪＰ，Ｂ１) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-199915 (JP, A) JP-A-54-100001 (JP, A) JP-A-5-87115 (JP, A) JP-A 54-1999 139 (JP, A) JP-A-1-126412 (JP, A) JP-A-56-158302 (JP, U) JP-A-1-169612 (JP, U) JP-B-48-19801 (JP, B1)
Claims (2)
れた繊維強化樹脂製ドライブシャフトにおいて、 ユニバーサルジョイントのエンドヨーク部をシャフト本
体部と一体に成形するとともに、該エンドヨーク部に設
けられたピン穴の周囲とシャフト本体部とが連続した繊
維で補強され、 しかも前記エンドヨーク部と前記シャフト本体部との間
のネック部において交差している強化繊維と交差してい
ない強化繊維とが配されていることを特徴とする繊維強
化樹脂製ドライブシャフト。In a drive shaft made of fiber reinforced resin molded by being reinforced by a filament, an end yoke portion of a universal joint is integrally formed with a shaft body portion, and a periphery of a pin hole provided in the end yoke portion is provided. And the shaft body are reinforced with continuous fibers, and the reinforcing fibers that intersect and do not intersect at the neck between the end yoke and the shaft body are arranged. Drive shaft made of fiber reinforced resin.
材と端部のユニバーサルジョイントのエンドヨーク部を
形成するためのヨーク用芯材とを金属から成る棒状また
は管状のマンドレル芯に串刺し状に取付け、しかも前記
ヨーク用芯材と前記軽量芯材との間にネック部を設け、 前記軽量芯材の外周部および前記ヨーク用芯材のピン穴
の周囲に樹脂を含浸した強化繊維を連続して巻回して繊
維強化樹脂層を形成し、 前記繊維強化樹脂層を成形硬化した後に前記マンドレル
芯と前記ヨーク用芯材とを除去するようにしたことを特
徴とする繊維強化樹脂製ドライブシャフトの製造方法。2. A rod-shaped or tubular mandrel core made of metal is skewered with a lightweight core material for forming a shaft main body portion and a yoke core material for forming an end yoke portion of an end universal joint. A neck portion is provided between the yoke core material and the lightweight core material, and a reinforcing fiber impregnated with resin is continuously provided around an outer peripheral portion of the lightweight core material and a pin hole of the yoke core material. Forming a fiber reinforced resin layer by winding the core, and forming and curing the fiber reinforced resin layer, removing the mandrel core and the yoke core material, wherein the drive shaft is made of a fiber reinforced resin. Production method.
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