JP2985680B2 - 駆動軸の製造方法 - Google Patents

駆動軸の製造方法

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JP2985680B2 JP6228846A JP22884694A JP2985680B2 JP 2985680 B2 JP2985680 B2 JP 2985680B2 JP 6228846 A JP6228846 A JP 6228846A JP 22884694 A JP22884694 A JP 22884694A JP 2985680 B2 JP2985680 B2 JP 2985680B2
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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
(FRP)を素材とする駆動軸の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、自動車に用いられるプロペラシ
ャフトのように、危険回転数との関係で大きな曲げ剛性
を必要とする駆動軸をFRP製とする場合は、強化繊維
の配向角度をできるだけ小さくする必要があり、このた
め、従来一般にはフィラメントワインディング法により
樹脂含浸繊維をマンドレルの軸方向に案内し、マンドレ
ル上に配置したピンに引掛けて折返しながら連続に巻付
ける方法を採用している。
【0003】図11は、本発明者等により開発され、か
つ実願平6−34213号にて明らかにされた駆動軸
(プロペラシャフト)の製造方法を示したものである
(未公知)。この方法は、フランジを含む全体をFRP
化するようにしたもので、周方向に複数の偏向ピン1を
設けて成るマンドレル2と、このマンドレル2より大径
をなす大径フランジ部3aを有しかつこの大径フランジ
部3aの周面に複数の折返しピン4を設けて成る治具3
とを用意し、この治具3をマンドレル2に摺動自在に嵌
合する。そして、始めに治具3の位置を固定して、樹脂
含浸繊維Wを偏向ピン1に引掛けながら向きを変えて治
具3側へ延ばし、さらに治具3の折返しピン4に引掛け
ながら折返してマンドレル2に連続に巻付けて軸主体5
を形成する。この時、折返しピン4はマンドレル2より
大径のピッチ円上に配列されているので、偏向ピン1と
折返しピン4との間はテーパ形状部6となる。
【0004】次に、偏向ピン1を含む部分から樹脂含浸
繊維Wをフープ状に巻付けながら、その巻付け位置を治
具3側へ次第に移動させ、これと同時に治具3をマンド
レル2の内側へ摺動させる。この作業によりテーパ形状
部6内の樹脂含浸繊維は緊張状態を維持しながらが絞り
込まれ、遂には治具3の前面に密着するようになり、そ
のまゝの状態で硬化処理を行い、その後、ピン1、4を
抜取ると共にマンドレル2と治具3とを取除けば、フラ
ンジを一体に有するFRP製プロペラシャフト(駆動
軸)が完成することになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記駆
動軸の製造方法によれば、樹脂含浸繊維Wをマンドレル
2に巻付ける際、偏向ピン1および折返しピン4の側に
繊維が寄るため、例えば図12および13に示すように
偏向ピン1の周りの部分7を除く部分すなわち偏向ピン
1の相互間の中央部分8のVf (繊維含有率)が極端に
低くなるため、偏向ピン1を囲む円周部分9のVf は全
体としてかなり低くなる。実験によれば、軸主体5のV
f が約56%であるのに対し、円周部分9のVf は約3
5%となっており、この繊維含有率の差による強度面で
の悪影響が心配されるところとなっていた。なお、折返
しピン4の周りでも同様の現象が起きるが、その部分は
フランジの周縁部となるため、特に使用上の問題は発生
しない。
【0006】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その課題とするところは、樹脂含浸繊維
を引掛けるためのピンの間における繊維含有率のばらつ
きを少なくし、もって駆動軸の強度的な信頼性を高める
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】 本発明は、上記課題を
解決するため、樹脂含浸繊維をマンドレル上に配置した
偏向ピンに引掛けて向きを変えた後、折返しピンに引掛
けて折返しながらマンドレルに連続に巻付けた後、偏向
ピンと折返しピンとの間のテーパ形状部を絞り込んでフ
ランジを一体成形する駆動軸の製造方法において、前記
フランジを一体成形した後、前記偏向ピンの周りの樹脂
含浸繊維を押圧部材によりマンドレルに押圧するように
したことを特徴とする。
【0008】本発明は、上記した工程の後、硬化処理を
行って駆動軸を完成させるのであるが、この硬化処理に
際して、巻付け時に樹脂含浸繊維に入り込んだ空気が放
出されるようになる。したがって上記押圧部材により空
気の放出が規制されると、製品内部に空孔が形成されて
強度が低下する虞があり、この押圧部材としては空気逃
がし部を有する構成とするのが望ましい。
【0009】
【作用】 上記のように構成した駆動軸の製造方法にお
いては、樹脂含浸繊維をマンドレルに巻付けた後、押圧
部材にて偏向ピンの周りの樹脂含浸繊維をマンドレルに
押圧することにより、偏向ピン間の繊維が均され、偏向
ピン間の繊維含有率のばらつきが抑えられる。また、押
圧部材に空気逃がし部を設けた場合は、後の硬化処理に
際してこの空気逃がし部から空気が逃げる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基いて説
明する。図1〜5は、本発明の第1実施例を示したもの
である。なお、本実施例で製造しようとする駆動軸の種
類およびその製造に用いる手段は、前記図11につき説
明した内容と同一であるので、こゝでは図11に示した
部分と同一部分には同一符号を付すこととする。本第1
実施例においては、先ず、前記したと同様に治具3の位
置を固定して、樹脂含浸繊維Wを偏向ピン1に引掛けな
がら向きを変えて治具3側へ延ばし、さらに治具3の折
返しピン4に引掛けながら折返してマンドレル2に連続
に巻付けて軸主体5を形成する。この時、偏向ピン1の
間の中央部分8のVf が極端に低くなることは前記した
とおりである。
【0011】次に、図5に示すように、軸主体5の全面
に、例えばナイロン樹脂、ポリエステル樹脂から成るピ
ールプライ10を巻付ける。この時、偏向ピン1を囲む
円周部分9のところでピールプライ10の巻付けを中断
し、テーパ形状部6側で改めて巻付けを再開する。そし
て、このテーパ形状部6側での巻付けに応じて治具3を
マンドレル2の内側へ摺動させる。この作業によりテー
パ形状部6内の樹脂含浸繊維Wは緊張状態を維持しなが
らが絞り込まれ、遂には治具3の前面に密着してフラン
ジが形成される。
【0012】その後、図1〜4に示すように、偏向ピン
1の相互間に、軸方向に延ばした状態で剛性を有する押
え板(押圧部材)11を挿入し、この押え板11の両端
を半割りの締付リング12により締付け、偏向ピン1を
囲む円周部分9をマンドレル2に対して押圧する。これ
により、偏向ピン1の周りの部分7が圧縮されて、その
中の樹脂含浸繊維Wが偏向ピン1の間の中央部分8(図
3)の方向に流動し、ピン間の繊維が均されて余分な樹
脂が絞り出され、この間の繊維含有率Vf はほゞ一定と
なる。
【0013】こゝで、上記押え板11は、図3に示すよ
うに伸縮可能な紐状の連結部材14にて相互に連結され
ている。各押え板11は、マンドレル2に沿うように断
面円弧状に形成されると共に、その中央部に空気逃がし
部としての多数の細孔15(図4)を設けている。ま
た、各押え板11の幅は、締付リング12で締付けた時
に丁度偏向ピン1間に嵌合するようにその大きさが設定
されている。このような押え板11を用いることによ
り、締付リング12により押え板11を締付けた際、押
え板11は相互間ピッチを自由に変更しながら変更ピン
1の間に入り込み、偏向ピン1の周りの部分7は確実に
圧縮されるようになる。また、連結部材14にて押え板
11を連結しているので、その取扱いも便利となる。
【0014】一方、締付リング12を構成する半割り体
16,17は、わずか弾性変形可能な材料から形成さ
れ、それぞれの両端には起立部18が設けられている。
二つの半割り体のうち、一方の半割り体16の起立部1
8にはねじ孔18aが、他方の半割り体17の起立部1
8にはボルト挿通孔18bがそれぞれ設けられており
(図2)、両半割り体16,17は、その起立部18を
対向させた状態のもと、ボルト挿通孔18bを挿通して
ねじ孔18aに螺合させたボルト19により相互に連結
され、一体の締付リング12を形成する。しかして、こ
の締付リング12はボルト19のねじ込み量に応じて拡
縮径し、したがって、このボルト19のねじ込み量を調
整することにより偏向ピン1の周りの部分7の圧縮量を
調整でき、必要とする繊維含有率Vf が容易に得られる
ようになる。
【0015】本実施例では、上記工程後、図1に示す押
え板11の組付状態を維持して硬化処理を行うが、上記
したように押え板11に多数の細孔14を設けているの
で、前記硬化処理に際して細孔15を通じて空気が逃げ
る。したがって、製品中に空孔が形成されることはなく
なり、空孔に起因する強度低下が未然に防止される。そ
して、この硬化処理後、ボルト19を取外して締付リン
グ12を取除くと共に、偏向ピン1と折返しピン4とを
抜取り、さらにマンドレル2と治具3とを取除けば、フ
ランジを一体に有するFRP製の駆動軸(プロペラシャ
フト)が完成することになる。
【0016】なお、上記第1実施例において、押え板1
1を紐状の連結部材14にて連結するようにしたが、こ
れに代えて、図6に示すようなリンク20を用いること
ができる。この場合は、リンク20の両端に長孔21を
設けて、この長孔21に各押え板11に設けた連結ピン
22を嵌入させることにより、締付リング12で押え板
11を締付けた際、連結ピン22が長孔21の内側端に
寄って押え板11の移動を許容し、上記実施例と同様に
偏向ピン1の周りの部分7に対する必要な圧縮量を確保
できるようになる。
【0017】また、上記第1実施例において、押圧部材
として剛性を有する一体の押え板11を用い、これに空
気逃がし用の細孔15を設けるようにしたが、この押圧
部材は、図7に示すように、熱膨張係数の異なる二種類
の材料、例えば樹脂材料25と金属材料26とを積層し
た積層板27とすることができる。この場合、硬化処理
に際して樹脂材料25の方が金属材料26よりも大きく
膨張するので、金属材料26が円周部分9から浮上り、
その隙から空気が逃げるようになる。なお、熱膨張係数
の大きい材料25と熱膨張係数の小さい材料26との面
積比は、一例として5:1に設定する。
【0018】図8は、本発明の第2実施例を示したもの
である。本第2実施例の特徴とするところは、偏向ピン
1および折返しピン4を用いてマンドレル2に樹脂含浸
繊維Wを巻付けて軸主体5を形成した後、この軸主体5
に巻付けるピールプライ10を偏向ピン1を囲む円周部
分9を押える押圧部材として用いた点にある。この場
合、ピールプライ10を、張力を与えながら偏向ピン1
の間に千鳥状に掛け回すことにより、偏向ピン1の周り
の部分7内の樹脂含浸繊維Wが偏向ピン1の相互間の中
央部分8(図3)の方向に流動し、上記第1実施例と同
様にピン間の繊維含有率Vf はほゞ一定となる。また、
適当に通気性を有するピールプライ10を用いることに
より、硬化処理時の空気の逃がしも十分となり、製品内
部に空孔が形成されることはなくなる。しかも、上記押
え板11や締付リング12等の特別の治具が不要になる
ので、作業性は著しく向上する。
【0019】こゝで、ピールプライ10を偏向ピン1の
間に千鳥状に掛け回す手順としては、例えば偏向ピン1
が12本存在する場合は、図9に示すように最初の位置
aからスタートさせて、偏向ピン1の片側を3本通過さ
せた位置bで、その反対側にピールプライ10を移動さ
せ、さらに偏向ピン1の2本を通過させて位置cで元の
側に戻す操作を、a〜xのように3回繰り返すことによ
り均一に締付けることができるようになる。
【0020】図10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、上記第
2実施例のように、ピールプライ10を偏向ピン1の間
に千鳥状に掛け回すことに代え、ピールプライ10を偏
向ピン1を串刺ししながら巻付けるようにした点にあ
る。この場合は、ピールプライ10として目の粗いもの
を選択することにより、ピールプライ10内で偏向ピン
1が移動でき、十分大きな締付力を得ることができる。
【0021】 なお、上記第2、3実施例における押圧
部材10は、いわゆるピールプライとして用いるものに
代えて、汎用のテープ状の布を用いて良いことはもちろ
んである。
【0022】
【発明の効果】 以上、詳細に説明したように、本発明
にかゝる駆動軸の製造方法によれば、偏向ピンの周りの
樹脂含浸繊維を押圧部材で押えることにより、偏向ピン
間の繊維含有率のばらつきが抑えられ、強度的に安定し
た、フランジを一体に有する駆動軸を製造できる。ま
た、押圧部材に空気逃がし部を設けた場合は、後の硬化
処理に際してこの空気逃がし部から空気が逃げるので、
空孔に起因する強度低下を未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示したもので、押圧部材
による押圧状態を示す正面図である。
【図2】第1実施例で用いた押圧部材による押圧状態を
示す断面図である。
【図3】第1実施例で用いた押圧部材の形状および使用
態様を示す断面図である。
【図4】第1実施例で用いた押圧部材の形状を示す斜視
図である。
【図5】第1実施例の途中過程を示す正面図である。
【図6】第1実施例で用いた押圧部材の他の構造と使用
態様を示す模式図である。
【図7】第1実施例で用いた押圧部材の、さらに他の構
造と使用態様を示す模式図である。
【図8】本発明の第2実施例を示したもので、押圧部材
による押圧状態を示す正面図である。
【図9】第2実施例で用いた押圧部材の巻付手順を示す
説明図である。
【図10】本発明の第3実施例を示したもので、押圧部
材による押圧状態を示す正面図である。
【図11】従来の駆動軸の製造方法の途中過程を模式的
に示す正面図である。
【図12】従来の不具合例を示す断面図である。
【図13】従来の不具合例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 偏向ピン 2 マンドレル 4 折返しピン 5 軸主体 7 偏向ピンの周りの部分 10 ピールプライ(押圧部材) 11 押え板(押圧部材) 12 締付リング 15 細孔(空気逃がし部) 27 積層板(押圧部材) W 樹脂含浸繊維
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉置 茂紀 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−190722(JP,A) 特開 平3−222723(JP,A) 特開 昭64−71733(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B29C 70/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂含浸繊維をマンドレル上に配置した
    偏向ピンに引掛けて向きを変えた後、折返しピンに引掛
    けて折返しながらマンドレルに連続に巻付けた後、偏向
    ピンと折返しピンとの間のテーパ形状部を絞り込んでフ
    ランジを一体成形する駆動軸の製造方法において、前記
    フランジを一体成形した後、前記偏向ピンの周りの樹脂
    含浸繊維を押圧部材によりマンドレルに押圧することを
    特徴とする駆動軸の製造方法。
  2. 【請求項2】 押圧部材が、空気逃がし部を有している
    ことを特徴とする請求項1に記載の駆動軸の製造方法。
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JPS6471733A (en) * 1987-09-11 1989-03-16 Hitachi Construction Machinery Rod body made of fiber reinforced resin
JPH03190722A (ja) * 1989-12-20 1991-08-20 Mazda Motor Corp フィラメントワインディング成形方法
JPH03222723A (ja) * 1990-01-30 1991-10-01 Shitsupu & Ooshiyan Zaidan 金属製フランジ付きの繊維強化プラスチックス製軸の製造方法

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