JP3391298B2 - プロペラシャフト - Google Patents
プロペラシャフトInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプロペラシャフトに
係り、詳しくは自動車等に用いられるＦＲＰ製のプロペ
ラシャフトに関するものである。
係り、詳しくは自動車等に用いられるＦＲＰ製のプロペ
ラシャフトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より自動車の燃費向上等を目的と
し、車輌用部品の軽量化が進められている。例えばプロ
ペラシャフト等の本体筒では、一部に金属に替えて繊維
強化樹脂（ＦＲＰ）を使用する試みがなされている。プ
ロペラシャフトの場合、プロペラシャフトの本体筒をＦ
ＲＰ製とし、その両端に金属製のヨーク等を接合する構
成が採られている。ＦＲＰ本体筒はフィラメントワイン
ディング法等の手法により形成された本体筒が使用され
る。ＦＲＰ本体筒とヨークとは通常セレーション結合に
よって接合される（例えば特開平５―２４４５５号公
報）。
し、車輌用部品の軽量化が進められている。例えばプロ
ペラシャフト等の本体筒では、一部に金属に替えて繊維
強化樹脂（ＦＲＰ）を使用する試みがなされている。プ
ロペラシャフトの場合、プロペラシャフトの本体筒をＦ
ＲＰ製とし、その両端に金属製のヨーク等を接合する構
成が採られている。ＦＲＰ本体筒はフィラメントワイン
ディング法等の手法により形成された本体筒が使用され
る。ＦＲＰ本体筒とヨークとは通常セレーション結合に
よって接合される（例えば特開平５―２４４５５号公
報）。
【０００３】ＦＲＰ本体筒とヨークとの接合は、ヨーク
の接合部の外周径をＦＲＰ本体筒の内周径よりもやや大
きく形成することによって強度が向上される。ＦＲＰ本
体筒の端部にはフープ巻層（軸方向に対して強化繊維が
±８０〜９０°の角度で配列）が形成されている（例え
ば特開平８―１０８４９５号公報）。このフープ巻層に
よって、ＦＲＰ本体筒にヨークの接合部を圧入する際
に、ＦＲＰ本体筒とヨークとの接合が強化される。
の接合部の外周径をＦＲＰ本体筒の内周径よりもやや大
きく形成することによって強度が向上される。ＦＲＰ本
体筒の端部にはフープ巻層（軸方向に対して強化繊維が
±８０〜９０°の角度で配列）が形成されている（例え
ば特開平８―１０８４９５号公報）。このフープ巻層に
よって、ＦＲＰ本体筒にヨークの接合部を圧入する際
に、ＦＲＰ本体筒とヨークとの接合が強化される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フープ
巻層はヨーク圧入時にＦＲＰ本体筒端部のヘリカル巻層
（軸方向に対して強化繊維が±５〜３０°の角度で配
列）の半径方向外側に変形することを低減するだけでな
く、トルク作用時にＦＲＰ本体筒のフープ巻層が延在す
る部分のヘリカル巻層の半径方向内側への変形も低減す
る。一方、フープ巻層が延在しない部分のヘリカル巻層
はトルク作用時に半径方向内側へ変形する。そのため、
フープ巻層が延在する部分としない部分との間でヘリカ
ル巻層の半径方向の変形量の差が非常に大きく、ヘリカ
ル巻層のプラス方向又はマイナス方向の配列が大きく伸
び又は縮み、破壊の起点になるという問題がある。
巻層はヨーク圧入時にＦＲＰ本体筒端部のヘリカル巻層
（軸方向に対して強化繊維が±５〜３０°の角度で配
列）の半径方向外側に変形することを低減するだけでな
く、トルク作用時にＦＲＰ本体筒のフープ巻層が延在す
る部分のヘリカル巻層の半径方向内側への変形も低減す
る。一方、フープ巻層が延在しない部分のヘリカル巻層
はトルク作用時に半径方向内側へ変形する。そのため、
フープ巻層が延在する部分としない部分との間でヘリカ
ル巻層の半径方向の変形量の差が非常に大きく、ヘリカ
ル巻層のプラス方向又はマイナス方向の配列が大きく伸
び又は縮み、破壊の起点になるという問題がある。
【０００５】本発明は前記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、ＦＲＰ本体筒の端部に
設けられたフープ巻層の軸方向の内端で、ヘリカル巻層
の半径方向の変形量の差を緩和でき、プロペラシャフト
の疲労強度を大きくすることができるプロペラシャフト
を提供することにある。
れたものであって、その目的は、ＦＲＰ本体筒の端部に
設けられたフープ巻層の軸方向の内端で、ヘリカル巻層
の半径方向の変形量の差を緩和でき、プロペラシャフト
の疲労強度を大きくすることができるプロペラシャフト
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、強化繊維の配列角が互い
に異なる複数層の強化繊維層を含む繊維強化樹脂（ＦＲ
Ｐ）本体筒の端部に継手が接合されるプロペラシャフト
において、前記ＦＲＰ本体筒は、該本体筒の全長にわた
って延在している強化繊維からなるヘリカル巻層と、該
ヘリカル巻層の外周側の端部に設けられている強化繊維
からなる第一のフープ巻層と、該ヘリカル巻層の内周側
又は内部の、少なくとも前記ＦＲＰ本体筒と前記継手と
の接合部分を除く前記第一のフープ巻層の軸方向の内端
位置と対応する部分に設けられている強化繊維からなる
第二のフープ巻層とを有している。
に、請求項１に記載の発明は、強化繊維の配列角が互い
に異なる複数層の強化繊維層を含む繊維強化樹脂（ＦＲ
Ｐ）本体筒の端部に継手が接合されるプロペラシャフト
において、前記ＦＲＰ本体筒は、該本体筒の全長にわた
って延在している強化繊維からなるヘリカル巻層と、該
ヘリカル巻層の外周側の端部に設けられている強化繊維
からなる第一のフープ巻層と、該ヘリカル巻層の内周側
又は内部の、少なくとも前記ＦＲＰ本体筒と前記継手と
の接合部分を除く前記第一のフープ巻層の軸方向の内端
位置と対応する部分に設けられている強化繊維からなる
第二のフープ巻層とを有している。
【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記第二のフープ巻層の厚さは、ヘリ
カル巻層の内周側又は内部に前記第二のフープ巻層が設
けられた状態で、ヘリカル巻層の外周径が軸方向の全長
にわたってほぼ同じになる厚さである。
の発明において、前記第二のフープ巻層の厚さは、ヘリ
カル巻層の内周側又は内部に前記第二のフープ巻層が設
けられた状態で、ヘリカル巻層の外周径が軸方向の全長
にわたってほぼ同じになる厚さである。
【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の発明において、前記第二のフープ巻層の厚さ
は、１ｍｍ以下である。
に記載の発明において、前記第二のフープ巻層の厚さ
は、１ｍｍ以下である。
【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求
項３のいずれか一項に記載の発明において、前記第二の
フープ巻層は、ＦＲＰ本体筒の最下層として設けられて
いる。
項３のいずれか一項に記載の発明において、前記第二の
フープ巻層は、ＦＲＰ本体筒の最下層として設けられて
いる。
【００１０】
【００１１】請求項１〜請求項４に記載の発明では、第
二のフープ巻層はヘリカル巻層の内周側又は内部の、少
なくともＦＲＰ本体筒と継手との接合部分を除く第一の
フープ巻層の軸方向の内端位置と対応する部分に設けら
れているため、第一のフープ巻層が設けられている部分
のヘリカル巻層と、第一のフープ巻層が設けられていな
い部分のヘリカル巻層との間のトルクによる半径方向の
変軽量の差が緩和され、プロペラシャフトの疲労強度が
大きくなる。また、第二のフープ巻層がＦＲＰ本体筒と
継手との接合部分を除く第一のフープ巻層の軸方向の内
端位置と対応する部分にのみ設けられ、ＦＲＰ本体筒の
継手との接合部分に設けられていない場合、トルクを直
接ヘリカル巻層に伝達することが可能になる。
二のフープ巻層はヘリカル巻層の内周側又は内部の、少
なくともＦＲＰ本体筒と継手との接合部分を除く第一の
フープ巻層の軸方向の内端位置と対応する部分に設けら
れているため、第一のフープ巻層が設けられている部分
のヘリカル巻層と、第一のフープ巻層が設けられていな
い部分のヘリカル巻層との間のトルクによる半径方向の
変軽量の差が緩和され、プロペラシャフトの疲労強度が
大きくなる。また、第二のフープ巻層がＦＲＰ本体筒と
継手との接合部分を除く第一のフープ巻層の軸方向の内
端位置と対応する部分にのみ設けられ、ＦＲＰ本体筒の
継手との接合部分に設けられていない場合、トルクを直
接ヘリカル巻層に伝達することが可能になる。
【００１２】請求項２又は請求項３に記載の発明では、
第二のフープ巻層は第二のフープ巻層の外周側に設けら
れているヘリカル巻層に比較して非常に薄く形成される
ため、ヘリカル巻層は全長にわたってほぼ一定の外周径
を有する。従って、ヘリカル巻層の第二のフープ巻層が
設けられている部分が凸になることはなく、ヘリカル巻
層の配列が大きく乱れることはない。
第二のフープ巻層は第二のフープ巻層の外周側に設けら
れているヘリカル巻層に比較して非常に薄く形成される
ため、ヘリカル巻層は全長にわたってほぼ一定の外周径
を有する。従って、ヘリカル巻層の第二のフープ巻層が
設けられている部分が凸になることはなく、ヘリカル巻
層の配列が大きく乱れることはない。
【００１３】請求項４に記載の発明では、第二のフープ
巻層はＦＲＰ本体筒の最下層として設けられているた
め、第二のフープ巻層の外周側に設けられているヘリカ
ル巻層の半径方向の変形量はほぼ同じになる。
巻層はＦＲＰ本体筒の最下層として設けられているた
め、第二のフープ巻層の外周側に設けられているヘリカ
ル巻層の半径方向の変形量はほぼ同じになる。
【００１４】
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を車両用のプロペラ
シャフトに具体化した一実施形態を図１及び図２に基づ
いて説明する。本実施形態におけるプロペラシャフト
は、その本体筒が繊維強化樹脂（ＦＲＰ）により形成さ
れている。
シャフトに具体化した一実施形態を図１及び図２に基づ
いて説明する。本実施形態におけるプロペラシャフト
は、その本体筒が繊維強化樹脂（ＦＲＰ）により形成さ
れている。
【００１６】図１，図２に示すように、プロペラシャフ
ト１はＦＲＰ本体筒２と、その両端に接合された金属製
の継手としてのヨーク３とを有する。ＦＲＰ本体筒２と
ヨーク３とは、ヨーク３の接合部３ａがＦＲＰ本体筒２
に圧入されることで接合されている。このプロペラシャ
フト１は軸方向中心から見て対称形であり、図１は一方
の端部側のみを示している。
ト１はＦＲＰ本体筒２と、その両端に接合された金属製
の継手としてのヨーク３とを有する。ＦＲＰ本体筒２と
ヨーク３とは、ヨーク３の接合部３ａがＦＲＰ本体筒２
に圧入されることで接合されている。このプロペラシャ
フト１は軸方向中心から見て対称形であり、図１は一方
の端部側のみを示している。
【００１７】ＦＲＰ本体筒２の材料であるＦＲＰは強化
繊維として炭素繊維を、マトリクス樹脂としてエポキシ
樹脂を使用している。尚、強化繊維としてアラミド繊
維、ガラス繊維等の一般に高弾性、高強度といわれるそ
の他の繊維を採用したり、マトリクス樹脂として不飽和
ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、
ビニルエステル樹脂等のその他の熱硬化性樹脂を採用す
ることができる。ＦＲＰ本体筒２は、フィラメントワイ
ンディング法によって成形されている。樹脂含浸繊維を
マンドレル（芯材）に巻き付けて筒体に成形した後に、
繊維に含浸された樹脂を熱硬化させ、その後マンドレル
を抜き取ることによってＦＲＰ本体筒２は作成される。
繊維として炭素繊維を、マトリクス樹脂としてエポキシ
樹脂を使用している。尚、強化繊維としてアラミド繊
維、ガラス繊維等の一般に高弾性、高強度といわれるそ
の他の繊維を採用したり、マトリクス樹脂として不飽和
ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、
ビニルエステル樹脂等のその他の熱硬化性樹脂を採用す
ることができる。ＦＲＰ本体筒２は、フィラメントワイ
ンディング法によって成形されている。樹脂含浸繊維を
マンドレル（芯材）に巻き付けて筒体に成形した後に、
繊維に含浸された樹脂を熱硬化させ、その後マンドレル
を抜き取ることによってＦＲＰ本体筒２は作成される。
【００１８】一方、ヨーク３は接合部３ａを有し、該接
合部３ａが形成されている部分の外径は圧入前における
ＦＲＰ本体筒２の内径よりもやや大きく形成されてい
る。従って、ヨーク３の接合部３ａをＦＲＰ本体筒２に
圧入すると、接合部３ａには圧縮応力が、又、ＦＲＰ本
体筒２には半径方向の引張応力がそれぞれ作用し、これ
らの圧縮応力と引張応力とでＦＲＰ本体筒２とヨーク３
とが強固に接合されるようになっている。又、接合部３
ａにはＦＲＰ本体筒２の軸方向にセレーションが形成さ
れており、ヨーク３がＦＲＰ本体筒２に圧入された状態
ではセレーションはＦＲＰ本体筒２の内周面と係合して
いる。従って、セレーションによってＦＲＰ本体筒２と
ヨーク３とはより強固に接合されるようになっている。
合部３ａが形成されている部分の外径は圧入前における
ＦＲＰ本体筒２の内径よりもやや大きく形成されてい
る。従って、ヨーク３の接合部３ａをＦＲＰ本体筒２に
圧入すると、接合部３ａには圧縮応力が、又、ＦＲＰ本
体筒２には半径方向の引張応力がそれぞれ作用し、これ
らの圧縮応力と引張応力とでＦＲＰ本体筒２とヨーク３
とが強固に接合されるようになっている。又、接合部３
ａにはＦＲＰ本体筒２の軸方向にセレーションが形成さ
れており、ヨーク３がＦＲＰ本体筒２に圧入された状態
ではセレーションはＦＲＰ本体筒２の内周面と係合して
いる。従って、セレーションによってＦＲＰ本体筒２と
ヨーク３とはより強固に接合されるようになっている。
【００１９】ＦＲＰ本体筒２は一様な内径を有し、強化
繊維の配列が互いに異なる複数の層で構成されている。
ＦＲＰ本体筒２は全長にわたって設けた、軸方向に対し
て強化繊維が±５〜３０°の角度で配列されたヘリカル
巻層４と、該ヘリカル巻層４の外周側でＦＲＰ本体筒２
の端部に設けた、軸方向に対して強化繊維が±８０〜９
０°の角度で配列された第一のフープ巻層としてのフー
プ巻層５とを有している。更に、ＦＲＰ本体筒２はヘリ
カル巻層４の内周側に、フープ巻層５の軸方向の内端位
置Ｐ（フープ巻層５が設けられている部分と設けられて
いない部分の境の部分）から軸方向中心に約１０ｍｍ、
軸方向外端に約５０ｍｍの位置まで、第二のフープ巻層
としてのフープ巻層６と、ＦＲＰ本体筒２の最外層に設
けたヘリカル巻層７とを有している。ヘリカル巻層７は
非常に薄く設けられている。
繊維の配列が互いに異なる複数の層で構成されている。
ＦＲＰ本体筒２は全長にわたって設けた、軸方向に対し
て強化繊維が±５〜３０°の角度で配列されたヘリカル
巻層４と、該ヘリカル巻層４の外周側でＦＲＰ本体筒２
の端部に設けた、軸方向に対して強化繊維が±８０〜９
０°の角度で配列された第一のフープ巻層としてのフー
プ巻層５とを有している。更に、ＦＲＰ本体筒２はヘリ
カル巻層４の内周側に、フープ巻層５の軸方向の内端位
置Ｐ（フープ巻層５が設けられている部分と設けられて
いない部分の境の部分）から軸方向中心に約１０ｍｍ、
軸方向外端に約５０ｍｍの位置まで、第二のフープ巻層
としてのフープ巻層６と、ＦＲＰ本体筒２の最外層に設
けたヘリカル巻層７とを有している。ヘリカル巻層７は
非常に薄く設けられている。
【００２０】ヘリカル巻層４はＦＲＰ本体筒２の軸方向
における縦弾性率を向上させてプロペラシャフト１の曲
げ共振周波数を高くし、危険回転数を高くするように作
用する。ヘリカル巻層４はＦＲＰ本体筒２の端部では最
内層として延在しており、ＦＲＰ本体筒２にトルクが作
用する際に、トルクが直接ヘリカル巻層４に伝達され
る。
における縦弾性率を向上させてプロペラシャフト１の曲
げ共振周波数を高くし、危険回転数を高くするように作
用する。ヘリカル巻層４はＦＲＰ本体筒２の端部では最
内層として延在しており、ＦＲＰ本体筒２にトルクが作
用する際に、トルクが直接ヘリカル巻層４に伝達され
る。
【００２１】ＦＲＰ本体筒２の端部には、ヘリカル巻層
４の外周側にフープ巻層５が軸方向に対して強化繊維が
±８０〜９０°の角度で配列されている。そのため、フ
ープ巻層５は本体筒２のヨーク３の接合部３ａが圧入接
合される部分に、圧入時の接合部３ａから受ける力に耐
える強度を与えるように作用する。フープ巻層５は軸方
向の位置Ｐの近辺において、くさび型の断面形状を有し
ている。又、フープ巻層５及び外周側にフープ巻層５が
設けられていない部分のヘリカル巻層４の外周側には、
これらの形状に沿ってヘリカル巻層７がほぼ均一に設け
られている。
４の外周側にフープ巻層５が軸方向に対して強化繊維が
±８０〜９０°の角度で配列されている。そのため、フ
ープ巻層５は本体筒２のヨーク３の接合部３ａが圧入接
合される部分に、圧入時の接合部３ａから受ける力に耐
える強度を与えるように作用する。フープ巻層５は軸方
向の位置Ｐの近辺において、くさび型の断面形状を有し
ている。又、フープ巻層５及び外周側にフープ巻層５が
設けられていない部分のヘリカル巻層４の外周側には、
これらの形状に沿ってヘリカル巻層７がほぼ均一に設け
られている。
【００２２】フープ巻層６は軸方向の位置Ｐから軸方向
中心及び外端に向かって約３０ｍｍの位置まで、最内層
として設けられ、フープ巻層５の軸方向の位置Ｐは、フ
ープ巻層６が設けられている部分に含まれている。即
ち、フープ巻層６の延在部分よりも内側の部分（ＦＲＰ
本体筒２の中央部）での強化繊維の構成はヘリカル巻層
４及び７のみとなるため、ＦＲＰ本体筒２の軸方向の縦
弾性率は高くなる。又、フープ巻層６は非常に薄く形成
されているため、フープ巻層６の外周側に設けられたヘ
リカル巻層４が半径方向に膨らむことはなく、ヘリカル
巻層４は全長にわたってほぼ一定の外周径を有する。
中心及び外端に向かって約３０ｍｍの位置まで、最内層
として設けられ、フープ巻層５の軸方向の位置Ｐは、フ
ープ巻層６が設けられている部分に含まれている。即
ち、フープ巻層６の延在部分よりも内側の部分（ＦＲＰ
本体筒２の中央部）での強化繊維の構成はヘリカル巻層
４及び７のみとなるため、ＦＲＰ本体筒２の軸方向の縦
弾性率は高くなる。又、フープ巻層６は非常に薄く形成
されているため、フープ巻層６の外周側に設けられたヘ
リカル巻層４が半径方向に膨らむことはなく、ヘリカル
巻層４は全長にわたってほぼ一定の外周径を有する。
【００２３】ＦＲＰ本体筒２にトルクが作用する際に、
軸方向の位置Ｐから外側の部分では、フープ巻層５及び
６にトルクが作用し易く、ヘリカル巻層４には作用し難
くなる。軸方向の位置Ｐから内側のフープ巻層６が設け
られている部分では、フープ巻層６にトルクが作用し易
く、この部分でのヘリカル巻層４に作用するトルクは内
端Ｐでのヘリカル巻層４に作用するトルクと同じにな
る。軸方向において、フープ巻層６の延在部分よりも内
側の部分（ＦＲＰ本体筒２の中央部）では、フープ巻層
が設けられていないため、トルクはヘリカル巻層４に作
用する。
軸方向の位置Ｐから外側の部分では、フープ巻層５及び
６にトルクが作用し易く、ヘリカル巻層４には作用し難
くなる。軸方向の位置Ｐから内側のフープ巻層６が設け
られている部分では、フープ巻層６にトルクが作用し易
く、この部分でのヘリカル巻層４に作用するトルクは内
端Ｐでのヘリカル巻層４に作用するトルクと同じにな
る。軸方向において、フープ巻層６の延在部分よりも内
側の部分（ＦＲＰ本体筒２の中央部）では、フープ巻層
が設けられていないため、トルクはヘリカル巻層４に作
用する。
【００２４】従って、ＦＲＰ本体筒２にトルクが作用す
る際に、フープ巻層５及び６が延在する部分ではヘリカ
ル巻層４にトルクは作用し難いため、ヘリカル巻層４の
半径方向内側への変形量は小さい。フープ巻層５及び６
が延在しない部分ではヘリカル巻層４にトルクは作用し
易いため、ヘリカル巻層４の半径方向内側への変形量は
大きい。フープ巻層５が延在せずにフープ巻層６が延在
する部分では、フープ巻層５及び６が延在する部分より
もヘリカル巻層４にトルクが作用し難く、フープ巻層５
及び６が延在しない部分よりもヘリカル巻層４にトルク
が作用し易い。そのため、この部分でのヘリカル巻層４
の半径方向内側への変形量はフープ巻層５及び６が延在
する部分よりも大きく、フープ巻層５及び６が延在しな
い部分よりも小さい。従って、位置Ｐでのヘリカル巻層
４の半径方向内側への変形量の差は緩和され、位置Ｐが
強化繊維の破壊の起点にならなくなる。
る際に、フープ巻層５及び６が延在する部分ではヘリカ
ル巻層４にトルクは作用し難いため、ヘリカル巻層４の
半径方向内側への変形量は小さい。フープ巻層５及び６
が延在しない部分ではヘリカル巻層４にトルクは作用し
易いため、ヘリカル巻層４の半径方向内側への変形量は
大きい。フープ巻層５が延在せずにフープ巻層６が延在
する部分では、フープ巻層５及び６が延在する部分より
もヘリカル巻層４にトルクが作用し難く、フープ巻層５
及び６が延在しない部分よりもヘリカル巻層４にトルク
が作用し易い。そのため、この部分でのヘリカル巻層４
の半径方向内側への変形量はフープ巻層５及び６が延在
する部分よりも大きく、フープ巻層５及び６が延在しな
い部分よりも小さい。従って、位置Ｐでのヘリカル巻層
４の半径方向内側への変形量の差は緩和され、位置Ｐが
強化繊維の破壊の起点にならなくなる。
【００２５】従って、本実施形態によれば以下に示す効
果がある。
果がある。
【００２６】（１）ＦＲＰ本体筒２の軸方向において、
位置Ｐから軸方向中心に約１０ｍｍ、軸方向外端に向か
って約５０ｍｍの位置までには、最内層としてフープ巻
層６が設けられているので、ＦＲＰ本体筒２の端部のヘ
リカル巻層４と、端部以外のヘリカル巻層４との間に
は、トルクによる変形量の差が緩和される。従って、位
置Ｐが破壊の起点になることはなく、プロペラシャフト
１の疲労強度を大きくすることができる。
位置Ｐから軸方向中心に約１０ｍｍ、軸方向外端に向か
って約５０ｍｍの位置までには、最内層としてフープ巻
層６が設けられているので、ＦＲＰ本体筒２の端部のヘ
リカル巻層４と、端部以外のヘリカル巻層４との間に
は、トルクによる変形量の差が緩和される。従って、位
置Ｐが破壊の起点になることはなく、プロペラシャフト
１の疲労強度を大きくすることができる。
【００２７】（２）ＦＲＰ本体筒２とヨーク３の接合部
３ａとの接合部分には最内層としてのフープ巻層６は設
けられていないので、この部分の最下層はヘリカル巻層
４になる。従って、トルクは直接ヘリカル巻層に伝達さ
れ、プロペラシャフト１の疲労強度を大きくすることが
できる。
３ａとの接合部分には最内層としてのフープ巻層６は設
けられていないので、この部分の最下層はヘリカル巻層
４になる。従って、トルクは直接ヘリカル巻層に伝達さ
れ、プロペラシャフト１の疲労強度を大きくすることが
できる。
【００２８】（３）プロペラシャフト１の中央部には、
最内層としてのフープ巻層６は設けられていないので、
この部分の最下層はヘリカル巻層４になる。従って、Ｆ
ＲＰ本体筒２の軸方向の縦弾性率は、中央部の最下層に
フープ巻層が設けられている場合に比較して高くなる。
最内層としてのフープ巻層６は設けられていないので、
この部分の最下層はヘリカル巻層４になる。従って、Ｆ
ＲＰ本体筒２の軸方向の縦弾性率は、中央部の最下層に
フープ巻層が設けられている場合に比較して高くなる。
【００２９】（４）フープ巻層６はヘリカル巻層４に比
較して極端に薄く形成されるので、フープ巻層６の延在
如何に関わらず、フープ巻層６の外周側に設けられたヘ
リカル巻層４が半径方向に膨らむことはなく、ヘリカル
巻層４は全長にわたってほぼ一定の外周径を有する。従
って、フープ巻層６をＦＲＰ本体筒２の最下層に設けて
もＦＲＰ本体筒２の繊維の配列はほぼ一定であり、フー
プ巻層６の両端が破壊の起点になることはない。
較して極端に薄く形成されるので、フープ巻層６の延在
如何に関わらず、フープ巻層６の外周側に設けられたヘ
リカル巻層４が半径方向に膨らむことはなく、ヘリカル
巻層４は全長にわたってほぼ一定の外周径を有する。従
って、フープ巻層６をＦＲＰ本体筒２の最下層に設けて
もＦＲＰ本体筒２の繊維の配列はほぼ一定であり、フー
プ巻層６の両端が破壊の起点になることはない。
【００３０】（５）ヘリカル巻層７は本体筒２の最外層
として設けられているので、本体筒２の全長にわたって
見栄えがよくなる。
として設けられているので、本体筒２の全長にわたって
見栄えがよくなる。
【００３１】尚、実施の形態は前記に限定されるもので
はなく、例えば次のように適宜に変更して実施すること
もできる。
はなく、例えば次のように適宜に変更して実施すること
もできる。
【００３２】○ フープ巻層６の厚さは、該フープ巻層
６の外周側にヘリカル巻層４を設けた状態で、ヘリカル
巻層４の径が軸方向の全長にわたってほぼ同じになる厚
さでなくてもよい。ＦＲＰ本体筒２の軸方向における縦
弾性率が下がらない程度であれば、ヘリカル巻層４が半
径方向に多少膨らんでもよい。
６の外周側にヘリカル巻層４を設けた状態で、ヘリカル
巻層４の径が軸方向の全長にわたってほぼ同じになる厚
さでなくてもよい。ＦＲＰ本体筒２の軸方向における縦
弾性率が下がらない程度であれば、ヘリカル巻層４が半
径方向に多少膨らんでもよい。
【００３３】○ フープ巻層６は位置Ｐから軸方向外端
に向かって約５０ｍｍの位置まででなくても、ＦＲＰ本
体筒２とヨーク３との接合部分を含む範囲で設けられて
いてもよい。
に向かって約５０ｍｍの位置まででなくても、ＦＲＰ本
体筒２とヨーク３との接合部分を含む範囲で設けられて
いてもよい。
【００３４】○ ＦＲＰ本体筒２に設けられているフー
プ巻層６は、位置Ｐから軸方向中心に約１０ｍｍ、軸方
向外端に約５０ｍｍの位置まででなくても、ＦＲＰ本体
筒２の軸方向における縦弾性率が下がらない程度であれ
ば、この範囲よりも広い範囲で設けられても狭い範囲で
設けられていてもよい。
プ巻層６は、位置Ｐから軸方向中心に約１０ｍｍ、軸方
向外端に約５０ｍｍの位置まででなくても、ＦＲＰ本体
筒２の軸方向における縦弾性率が下がらない程度であれ
ば、この範囲よりも広い範囲で設けられても狭い範囲で
設けられていてもよい。
【００３５】○ フープ巻層６はＦＲＰ本体筒２の最下
層に設けられていなくても、ヘリカル巻層４の内部に設
けられていてもよい。
層に設けられていなくても、ヘリカル巻層４の内部に設
けられていてもよい。
【００３６】○ ヘリカル巻層７は設けられていなくて
もよい。
もよい。
【００３７】○ フープ巻層５は軸方向の位置Ｐの近辺
において、くさび型の断面形状でなくても、例えば、フ
ープ巻層５の厚さが軸方向の外端から位置Ｐに向かって
徐々に薄くなる形状としてもよい。
において、くさび型の断面形状でなくても、例えば、フ
ープ巻層５の厚さが軸方向の外端から位置Ｐに向かって
徐々に薄くなる形状としてもよい。
【００３８】○ ＦＲＰのマトリクス樹脂は熱硬化性樹
脂でなくてもよい。例えば、紫外線硬化樹脂や熱可塑性
樹脂をマトリクス樹脂として使用することもできる。
脂でなくてもよい。例えば、紫外線硬化樹脂や熱可塑性
樹脂をマトリクス樹脂として使用することもできる。
【００３９】○ ＦＲＰ本体筒の製造方法はフィラメン
トワインディング法に限定されない。例えばシートワイ
ンディング法を採用することもできる。軸体が部品とし
て使用されるときに必要な特性を満足できるようにＦＲ
Ｐ製筒体を製造できれば、その製造方法は特に限定され
ない。
トワインディング法に限定されない。例えばシートワイ
ンディング法を採用することもできる。軸体が部品とし
て使用されるときに必要な特性を満足できるようにＦＲ
Ｐ製筒体を製造できれば、その製造方法は特に限定され
ない。
【００４０】前記実施の形態から把握され、特許請求の
範囲に記載されていない技術的思想を、その効果ととも
に以下に記載する。
範囲に記載されていない技術的思想を、その効果ととも
に以下に記載する。
【００４１】（１） 請求項１又は請求項２に記載の発
明において、前記対応する部分は前記内端位置から軸方
向中心への長さが１０ｍｍ以下となる部分である。この
場合、ＦＲＰ本体筒の縦弾性率は、対応する部分が第一
のフープ巻層の軸方向の内端位置から軸方向中心への長
さが１０ｍｍ以上の場合に比較して高くなる。
明において、前記対応する部分は前記内端位置から軸方
向中心への長さが１０ｍｍ以下となる部分である。この
場合、ＦＲＰ本体筒の縦弾性率は、対応する部分が第一
のフープ巻層の軸方向の内端位置から軸方向中心への長
さが１０ｍｍ以上の場合に比較して高くなる。
【００４２】（２） 請求項１〜請求項４のいずれか一
項に記載の発明において、前記ＦＲＰ本体筒の最外層に
は全長にわたってヘリカル巻層が設けられている。この
場合、ＦＲＰ本体筒の全長にわたって見栄えがよくな
る。
項に記載の発明において、前記ＦＲＰ本体筒の最外層に
は全長にわたってヘリカル巻層が設けられている。この
場合、ＦＲＰ本体筒の全長にわたって見栄えがよくな
る。
【００４３】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜請求項
３に記載の発明によれば、ＦＲＰ本体筒の端部に設けら
れたフープ巻層の軸方向の内端で、ヘリカル巻層の半径
方向の変形量の差を緩和でき、プロペラシャフトの疲労
強度を大きくすることができる。
３に記載の発明によれば、ＦＲＰ本体筒の端部に設けら
れたフープ巻層の軸方向の内端で、ヘリカル巻層の半径
方向の変形量の差を緩和でき、プロペラシャフトの疲労
強度を大きくすることができる。
【００４４】請求項２に記載の発明によれば、トルクを
直接ヘリカル巻層に伝達することができる。
直接ヘリカル巻層に伝達することができる。
【００４５】請求項３又は請求項４に記載の発明によれ
ば、繊維の配列が大きく乱れることが防止し、第二のフ
ープ巻層の両端が破壊の起点となることを防止すること
ができる。
ば、繊維の配列が大きく乱れることが防止し、第二のフ
ープ巻層の両端が破壊の起点となることを防止すること
ができる。
【図１】プロペラシャフトの部分縦断面図。
【図２】強化繊維層の部分縦断面図
１…プロペラシャフト、２…ＦＲＰ本体筒、３…継手と
してのヨーク、４，７…ヘリカル巻層、５…第一のフー
プ巻層としてのフープ巻層、６…第二のフープ巻層とし
てのフープ巻層、Ｐ…内端。
してのヨーク、４，７…ヘリカル巻層、５…第一のフー
プ巻層としてのフープ巻層、６…第二のフープ巻層とし
てのフープ巻層、Ｐ…内端。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−200951（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−24455（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−108495（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16C 3/02
B60K 17/22
B29C 70/16
Claims (4)
- 【請求項１】 強化繊維の配列角が互いに異なる複数層
の強化繊維層を含む繊維強化樹脂（ＦＲＰ）本体筒の端
部に継手が接合されるプロペラシャフトにおいて、 前記ＦＲＰ本体筒は、該本体筒の全長にわたって延在し
ている強化繊維からなるヘリカル巻層と、該ヘリカル巻
層の外周側の端部に設けられている強化繊維からなる第
一のフープ巻層と、該ヘリカル巻層の内周側又は内部
の、少なくとも前記ＦＲＰ本体筒と前記継手との接合部
分を除く前記第一のフープ巻層の軸方向の内端位置と対
応する部分に設けられている強化繊維からなる第二のフ
ープ巻層とを有しているプロペラシャフト。 - 【請求項２】 前記第二のフープ巻層の厚さは、ヘリカ
ル巻層の内周側又は内部に前記第二のフープ巻層が設け
られた状態で、ヘリカル巻層の外周径が軸方向の全長に
わたってほぼ同じになる厚さである請求項１に記載のプ
ロペラシャフト。 - 【請求項３】 前記第二のフープ巻層の厚さは、１ｍｍ
以下である請求項１又は２に記載のプロペラシャフト。 - 【請求項４】 前記第二のフープ巻層は、ＦＲＰ本体筒
の最下層として設けられている請求項１〜３のいずれか
一項に記載のプロペラシャフト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16318799A JP3391298B2 (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | プロペラシャフト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16318799A JP3391298B2 (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | プロペラシャフト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000346044A JP2000346044A (ja) | 2000-12-12 |
| JP3391298B2 true JP3391298B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=15768926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16318799A Expired - Fee Related JP3391298B2 (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | プロペラシャフト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3391298B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4631428B2 (ja) * | 2004-12-24 | 2011-02-16 | 東レ株式会社 | Ｆｒｐ筒体、およびそれを用いた軸状部品、プロペラシャフト |
| JP6917932B2 (ja) * | 2018-03-20 | 2021-08-11 | 日立Astemo株式会社 | 動力伝達軸 |
-
1999
- 1999-06-10 JP JP16318799A patent/JP3391298B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000346044A (ja) | 2000-12-12 |
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