JP2950047B2 - 複合材料製ジョイント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化プラスチック
製の動力伝達軸の端部に一体的に設けられる複合材料製
ジョイントに関する。

【０００２】

【従来の技術】動力伝達軸の一つに自動車のプロペラシ
ャフトがあり、近年、自動車に対する軽量化要求が高ま
る中で、このプロペラシャフトを繊維強化プラスチック
で製作する試みが種々なされている。ところで、プロペ
ラシャフトは、設置高さの異なるトランスミッションと
ディファレンシャルとの間に介装されるため、そのジョ
イントとしては、所定のジョイント角をとることができ
るユニバーサルジョイントが必要となる。ユニバーサル
ジョイントとしては、フックジョイント（カルダンジョ
イント）、フレキシブルジョイント、等速ジョイント
等、多くの種類があるが、ジョイント角があまり大きく
ない（数度）場合は、一般にフレキシブルジョイントが
用いられる。

【０００３】図７は、上記フレキシブルジョイントの１
つである繊維強化プラスチック製のディスクジョイント
１を示したものである（ドイツ ＧＫＮ社カタログより
抜粋）。このものは、ピッチ円上に６個のボルト挿通孔
２を配し、このボルト挿通孔２を有する部分を比較的肉
の厚い（３mm程度）厚肉部３として形成すると共に、こ
の厚肉部３の相互間を比較的肉の薄い（１mm程度）薄肉
部４として形成している。かゝるディスクジョイント１
は、その一面が１つおきの３つのボルト挿通孔２を利用
してプロペラシャフトの端部に設けた三つ又の金属製ヨ
ーク（図示略）にボルト止めされる一方、その他面が他
の３つのボルト挿通孔２を利用してトランスミッション
またはディファレンシャルに設けた三つ又の金属製ヨー
ク（図示略）にボルト止めされ、その薄肉部４がたわむ
ことにより所定のジョイント角をとることができるよう
になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記デ
ィスクジョイント１によれば、繊維強化プラスチック製
として軽量化を図ったプロペラシャフト主体（動力伝達
軸主体）の両端部に金属製ヨークを設ける必要があるた
め、その軽量化が不充分になるという問題があった。ま
た、このディスクジョイント１は全体が繊維強化プラス
チック製となっているため、ボルト挿通孔２の周りの強
度が不充分で、トルク伝達の面で信頼性に欠けるという
問題もあった。

【０００５】本発明は、上記従来の問題を解決すること
を課題としてなされたもので、その目的とするところ
は、繊維強化プラスチック製の動力伝達軸の軽量利点を
損なうことなく所定のジョイント角を付与することがで
きると共に、十分なる強度を確保できる複合材料製ジョ
イントを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 本発明は、上記目的を
達成するため、繊維強化プラスチック製の動力伝達軸の
端部に一体的に設ける構成とし、円周方向に交互にかつ
平らに並列した複数の板状の第１のインサートと第２の
インサートとに樹脂を含浸させた繊維を連続に巻付けて
一体成形しかつ前記両インサートの相互間に薄肉部を設
けた取付板を備え、前記第１のインサートの端部に結合
した支持部材または該端部から一体に延ばした脚部と前
記動力伝達軸との間に樹脂を含浸させた繊維を連続に巻
付けて該取付板と該動力伝達軸とを一体化し、、前記取
付板の第２のインサートにねじ結合手段を設けたことを
特徴とする。

【０００７】

【作用】上記のように構成した複合材料製ジョイントに
おいては、動力伝達軸の端部に一体化して該動力伝達軸
からヨークを廃しているので、その軽量化を図ることが
でき、しかも、取付板の薄肉部のたわみによって所定の
ジョイント角を確保できる。また、各インサートの側面
や端面がトルク伝達を受け持つので、強度保証も確実と
なる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面にもとづい
て説明する。

【０００９】図１および図２は、本発明の第１実施例を
示したものである。両図において、10は繊維強化プラス
チック製の中空のプロペラシャフト（動力伝達軸）、11
は、このプロペラシャフト10の両端部（片側は省略）に
一体的に設けられた本発明にかゝるジョイント、12は、
トランスミッションから延ばされた駆動軸（またはディ
ファレンシャから延ばされた従動軸）で、本ジョイント
11は駆動軸12の端部に設けた三つ又のヨーク13に連結さ
れるようになる。プロペラシャフト10は、樹脂を含浸さ
せた繊維を素材として、フィラメントワインディング
法、テープワインディング法等を利用して製作されたも
ので、その繊維としてはガラス繊維、カーボン繊維、炭
化ケイ素繊維等が、その樹脂としてはエポキシ樹脂、ポ
リイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等がそれぞれ選
択されている。

【００１０】本ジョイント11は、プロペラシャフト10よ
り大径の環状の取付板14と、この取付板14の外周に等回
転角度で植立した３つのＬ字形支持部材15と、この支持
部材15およびプロペラシャフト10の間を連結するカップ
状の連結部材16とから概略構成されている。取付板14に
は等回転角度で３つのねじ孔（ねじ結合手段）17が設け
られており、本ジョイント11は、このねじ孔17にねじ込
んだボルト（図示略）を用いて前記ヨーク13に締付け固
定されるようになる。また、この３つのねじ孔17は前記
支持部材15と６０度だけ回転角度をずらして配置され、
各ねじ孔17と各支持部材15との間に位置する部分は薄肉
部18として構成されている。すなわち、取付板14は、そ
の円周方向に等回転角度（３０度）に区画された１２の
領域を有し、この１２の領域に支持部材15と、ねじ孔17
と薄肉部18とを順番に配置している。

【００１１】しかして、上記取付板14は、図３および図
４に良く示されるように、繊維強化プラスチックから成
る環状の主体20と、この環状の主体20に埋設された第
１、第２の板状インサート21、22とを備えている。これ
らインサートのうち、第１のインサート21は中空の扁平
管部材から成り、上記支持部材15が植立される領域に配
置されている。また第２のインサート22は中実の板部材
から成り、上記ねじ孔17が設けられる領域に配置されて
いる。主体20は、治具により位置決めされた第１のイン
サート21と第２のインサート22とに、樹脂を含浸させた
繊維Ｗをフィラメントワインディング法、テープワイン
ディング法等を利用して連続に巻付けて成形したもの
で、この成形過程で各インサート21，22の間の部分を型
Ｄで押えることにより（図４）、前記薄肉部18も同時に
成形されるようになっている。なお、ねじ孔17は樹脂の
硬化後、前記中実のインサート22を通して加工される。

【００１２】一方、上記のように製作した取付板14に対
し、その第１のインサート21の中空内部に支持部材15の
Ｌ字形の一端部が挿入され（図３）、この後、該支持部
材15の他端部とプロペラシャフト10との間に樹脂を含浸
させた繊維Ｗがフィラメントワインディング法、テープ
ワインディング法等を利用して連続に巻付けられ、これ
によって上記連結部材16が成形される。この連結部材16
の成形により、支持部材15の位置は固定され、したがっ
て取付板14はこの支持部材15と連結部材16とを介してプ
ロペラシャフト10に対して位置固定されるようになる。
なお、この連結部材16の成形に際しては、プロペラシャ
フト10は未硬化状態であっても、硬化状態であっても良
いが、未硬化状態で繊維を巻付けた場合は、後の硬化処
理で連結部材16の樹脂とプロペラシャフト10の樹脂とが
融合一体化するので、両者の結合はより強固となる。

【００１３】 上記のように構成したジョイント１１に
おいては、取付板１４の３つのねじ穴１７を利用して駆
動軸（または従動軸）のヨーク１３にボルト止めするこ
とにより、プロペラシャフト１０をトランスミッション
およびディファレンシャルに対して直結することがで
き、その組付作業は簡単となる。また、本ジョイント１
１の取付板は、第１、第２のインサート２１、２２の間
に薄肉部１８を備えているので、該薄肉部のたわみによ
って所定のジョイント角を確保することができる。さら
に、プロペラシャフト１０の端部から従来必要不可欠で
あったヨークを廃することができるので、プロペラシャ
フト１０の軽量化を図ることができる。しかも、第１、
第２のインサート２１、２２の側面や端面がトルク伝達
を受け持つので、強度保証も確実となる。本第１実施例
では、特に取付板１４を大径に形成してねじ穴１７をプ
ロペラシャフト１０の外径より大きいピッチ円上に配し
たので、トルク伝達増有利となり、第２のインサート２
２として薄肉のものを用いることができ、重量増加を可
及的に抑えることができる。

【００１４】図５は、本発明の第２実施例を示したもの
である。なお、前出図１〜４に示した部分と同一部分に
は同一符号を付し、その説明は省略する。本第２実施例
の特徴とするところは、取付板として、実施例１におけ
るそれよりさらに大径のもの14´を用い、支持部材15の
一端部をこの取付板14´の内径側から第１のインサート
21の中空内部に挿入し、かつ支持部材15の他端部をプロ
ペラシャフト10の外周面に当接させた状態で、その上か
らプロペラシャフト10に樹脂を含浸させた繊維を巻付け
て連結部材16´を成形した点にある。本第２実施例によ
れば、連結部材16´を実施例１のようにカップ状に成形
する必要がないので、ジョイント11の製作が容易とな
り、しかも連結部材16´を小型とすることができて、重
量面でも有利となる。

【００１５】図６は、本発明の第３実施例を示したもの
である。本第３実施例の特徴とするところは、取付板と
してプロペラシャフト10よりわずか小径のもの14″を用
い、実施例１と同様に支持部材15の一端部をこの取付板
14″の外径側から第１のインサート21の中空内部に挿入
し、かつ実施例２と同様に支持部材15の他端部をプロペ
ラシャフト10の外周面に当接させた状態で連結部材16″
を成形した点にある。本第３実施例によれば、ジョイン
ト11の全体が小型となるので、重量面でより一層有利と
なる。

【００１６】 なお、上記各実施例において、ねじ結合
手段としてのねじ孔１７を３個設けた例を説明したが、
このねじ孔１７の数は任意であり、４個または５個以上
設けても良い。またこのねじ結合手段は、前記ねじ孔に
代えて、ボルトを用いても良く、この場合はナットによ
り駆動軸（または従動軸）１２のヨーク１３との結合を
図ることができる。また、上記各実施例において、第１
のインサート２１とプロペラシャフト１０との間を支持
部材１５および連結部材１６、１６′、１６″を介して
連結するようにしたが、本発明は第１のインサート２１
の端部から一体に脚部を延ばして、この脚部に樹脂を含
浸させた繊維を巻付けるようにしても良いもので、この
場合は前記支持部材１５を省略することができる。

【００１７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
かゝる複合材料製ジョイントによれば、繊維強化プラス
チック製の動力伝達軸の軽量化を図りつゝ所定のジョイ
ント角を付与することができ、その利用価値は大なるも
のがある。また各インサートがトルク伝達を受け持つの
で強度保証も確実となり、信頼性が著しく向上する。さ
らには、動力伝達軸を相手部材に直結できるので、組付
性も大きく向上するものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における複合材料製ジョイ
ントの構造を示す斜視図である。

【図２】本複合材料製ジョイントの構造を示す断面図で
ある。

【図３】本複合材料製ジョイントの一部である取付板と
その成形要領を示す斜視図である。

【図４】本取付板の成形要領を示す模式図である。

【図５】本発明の第２実施例における複合材料製ジョイ
ントの構造を示す断面図である。

【図６】本発明の第３実施例における複合材料製ジョイ
ントの構造を示す斜視図である。

【図７】従来のディスクジョイントの形状を示す正面図
である。

【符号の説明】

10 プロペラシャフト（動力伝達軸） 11 ジョイント 14 取付板 15 支持部材 16 連結部材 17 ねじ孔（ねじ結合手段） 21 第１のインサート 22 第２のインサート

フロントページの続き (72)発明者 森長 正彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B60K 17/22

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維強化プラスチック製の動力伝達軸の
   端部に一体的に設けられる複合材料製ジョイントであっ
   て、円周方向に交互にかつ平らに並列した複数の板状の
   第１のインサートと第２のインサートとに樹脂を含浸さ
   せた繊維を連続に巻付けて一体成形しかつ前記両インサ
   ートの相互間に薄肉部を設けた取付板を備え、前記第１
   のインサートの端部に結合した支持部材または該端部か
   ら一体に延ばした脚部と前記動力伝達軸との間に樹脂を
   含浸させた繊維を連続に巻付けて該取付板と該動力伝達
   軸とを一体化し、前記取付板の第２のインサートにねじ
   結合手段を設けたことを特徴とする複合材料製ジョイン
   ト。