JP4631428B2 - Frp筒体、およびそれを用いた軸状部品、プロペラシャフト - Google Patents
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Description
たとえば近年、燃費の向上や環境保全といった観点から自動車の軽量化が強く望まれているが、それを達成する一手段としてプロペラシャフトのFRP化が検討され、一部で既に採用されるに至っている。その際、使用する強化繊維にも種々あり、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等が検討されているが、この中で特に、強度、弾性率の面からプロペラシャフトの筒体を炭素繊維を強化繊維とするCFRP(炭素繊維強化プラスチック)製筒体が有力とされ、主にフィラメントワインディング法によって形成される。
ここで、構成要素(A)の部分補強部は、金属製部品の圧入やその他周方向に部分的に補強が必要な個所に設けられるために周方向巻き層であることが必要である。また補強部と非補強部の間に段差があると補強部と非補強部の境界で大きな空隙(ボイド)が発生しやすく、金属製部品を圧入する際、接着不良により補強部が陥没破壊しやすくなるため、補強部の端には非補強部へと厚みが徐々に減るように少なくとも一箇所のテーパー部を有することが必要である。
また、少なくとも構成要素(A)のテーパー部を含む筒軸方向に前後100mmの範囲では、構成要素(C)中の材料のバンド幅Lと隣り合うバンドとの幅方向の重なりPの関係が、L/P=1.5〜4.0である必要がある。このような構成とすることで、テーパー部で表面保護部材料束54が順次重なるように表面保護部が形成されるので、表面保護部材料束54の軸方向への滑り移動が抑制され安定して配置される、もしくは表面保護部材料束54が軸方向に滑り移動してもスキマ発生を防止することができ、表面保護部を十分に確保することができる。これにより、螺旋巻層56に発生する局部的なボイド発生を低減するとともに、異物がスキマに当たることによる螺旋巻層56の損傷を防ぎ、チューブ性能の低下を防止することができる。
本発明に係るFRP筒体の製造方法は、工程(a)、工程(b)において、巻回する強化繊維がそれぞれ独立して、炭素繊維、ガラス繊維、およびポリアラミド繊維からなる群より選ばれる少なくとも1種を含んで製造され、工程(c)において、巻回する材料が、炭素繊維、ガラス繊維、およびポリアラミド繊維からなる群より選ばれる少なくとも1種とマトリックス樹脂からなるか、または、ポリプロピレンフィルム、ナイロン製のタフタ、およびテトロン製のタフタからなる群より選ばれる少なくとも1種とマトリックス樹脂から製造されることを特徴とする方法からなる。
図6は周方向巻き部分補強部62がFRP筒体最内層に配置された場合で、図7は周方向巻き部分補強部72が螺旋巻層の間に配置された場合であり、要求仕様に応じてどちらの形態でもよい。
(比較例)
従来の製造方法で得られたプロペラシャフト用FRP筒体には図3に示したようにテーパー部およびその周辺で最表層の周方向巻き表面保護部にスキマ35は確認され、また図4に示したように螺旋巻き層がスキマに侵入45してくるとともに、螺旋巻き層断面にボイド46と呼ばれる空隙が確認された。
12 :FRP本体筒
13、21、31、41、51 :所定長に切断するための切断部
14 :マンドレル
22、32、42、52、62、72:周方向巻き部分補強部
23、33、43、53 :表面保護部材料束の幅
24、34、54 :表面保護部材料束
26、37、47、56、63、73:螺旋巻層
27、38、48、57 :表面保護部
35 :表面保護部材料束間に発生するスキマ
45 :スキマに侵入した螺旋巻強化繊維
46 :ボイド
61 :金属製継手
Claims (5)
- 構成要素(A)周方向巻層からなり、厚さが一定の最端部と軸方向内部に向かって厚さが減少するテーパー部を有する部分補強部が少なくとも一方の筒軸方向端部に設けられており、構成要素(B)螺旋巻層を含み筒軸方向に全長に渡って延在する本体筒部を有し、かつ、最表層には、構成要素(C)周方向巻層からなる筒軸方向に全長に渡って延在する表面保護部を有するFRP筒体であって、少なくとも構成要素(A)のテーパー部を含む筒軸方向に前後100mmの範囲では、構成要素(C)中の材料のバンド幅Lと隣り合うバンドとの幅方向の重なりPの関係が、L/P=1.5〜4.0であることを特徴とするFRP筒体。
- 構成要素(A)、構成要素(B)が、マトリックス樹脂とそれぞれ独立して、炭素繊維、ガラス繊維、およびポリアラミド繊維からなる群より選ばれる少なくとも1種の強化繊維を含み、構成要素(C)を構成している材料が、炭素繊維、ガラス繊維、およびポリアラミド繊維からなる群より選ばれる少なくとも1種とマトリックス樹脂からなるか、または、ポリプロピレンフィルム、ナイロン製のタフタ、およびテトロン製のタフタからなる群より選ばれる少なくとも1種とマトリックス樹脂からなるものである、請求項1に記載のFRP筒体。
- 構成要素(C)を構成している材料のバンド幅Lが5〜50mmである、請求項1または2に記載のFRP筒体。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のFRP筒体において、構成要素(A)が、少なくとも一端に設けられており、金属製部品が圧入接合されている軸状部品。
- 請求項4に記載の軸状部品において、金属製部品が金属製継手であるプロペラシャフト。
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