JPH0257712A - Plastic drive shaft - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、自動車等に使用されるプラスチック製ドラ
イブシャフト（プロペラシャフト）に関するものである
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a plastic drive shaft (propeller shaft) used in automobiles and the like.
自動車等におけるドライブシャフトには、一般に、鋼製
のシャフトが使用されており、このドライブシャフトの
長さが長く設定される場合はユニバーサルジヨイントに
より短いシャフトを複数個連結して使用することが行わ
れている。Generally, steel shafts are used for drive shafts in automobiles, etc., and if the length of the drive shaft is set to be long, it is possible to connect multiple short shafts using a universal joint. It is being said.
しかしながら、上記のような調製のドライブシャフトは
、重量が大きすぎるという問題や、長いものを一本化で
きない等の問題を有しており、近年において、このよう
なドライブシャフトの軽量化および一本化が企図されて
いる。そして、高強度、高弾性を有し、かつ軽量である
ことから、その材料としてカーボン繊維が注目され、こ
のカーボン繊維を補強繊維として用いたプラスチック製
のドライブシャフトが開発され一部で使用されている。However, drive shafts prepared as described above have problems such as being too heavy and being unable to combine long shafts into one.In recent years, efforts have been made to reduce the weight of such drive shafts and to create one is planned. Carbon fiber has attracted attention as a material because it has high strength, high elasticity, and is lightweight, and plastic drive shafts using carbon fiber as a reinforcing fiber have been developed and are used in some cases. There is.
このプラスチック製ドライブシャフトは、フィラメント
ワインディング法を応用し、カーボン繊維を一方向に走
行させ、その走行の過程でエポキシ樹脂、ポリエステル
樹脂等の熱硬化性樹脂を外周面に付着させ、これを丸棒
状の芯型に層状に巻付け、さらに、カーボン繊維の有す
る衝撃力の弱さを補うために、その層の外周面に、上記
と同様の樹脂が付着されたアラミド繊維やガラス繊維等
を層状に巻付けて２〜３層構造にし、これを加熱硬化さ
せたのち、上記芯型を引き抜いてパイプ状に形成するこ
とにより製造されている。This plastic drive shaft uses a filament winding method to run carbon fibers in one direction, and in the process of running, a thermosetting resin such as epoxy resin or polyester resin is attached to the outer peripheral surface, and this is shaped into a round rod. In order to compensate for the weak impact force of carbon fiber, aramid fibers, glass fibers, etc. coated with the same resin as above are layered on the outer peripheral surface of the layer. It is manufactured by winding it to form a two to three layer structure, heating and curing it, and then pulling out the core mold to form a pipe shape.
しかしながら、上記プラスチック製ドライブシャフトの
ように、特性の異なる材料、特にカーボン繊維とそれ以
外の繊維とを補強繊維として用い多層状のパイプを形成
する場合、それぞれの材料の膨張・収縮率が異なるため
加熱硬化の際に、各層が互いに干渉しあってクラックが
発生しやすいという問題を生じている。また、使用に際
しても、各層の曲げおよび捩じり剛性の差によって、各
層間に応力が生じその応力によってクラックや折れが生
じるという危険性がある。However, when forming a multilayered pipe using materials with different properties, especially carbon fiber and other fibers, as reinforcing fibers, such as the plastic drive shaft mentioned above, the expansion and contraction rates of each material are different. During heat curing, each layer interferes with each other, causing a problem that cracks are likely to occur. Further, during use, there is a risk that stress may occur between the layers due to differences in bending and torsional rigidity of each layer, and the stress may cause cracks or breaks.
この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、製
造時および使用時に、クラックや折れ等う
が生じることのないプラスチック製ドライブシャフトの
提供をその目的とする。The present invention was made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a plastic drive shaft that does not suffer from cracks, bends, or the like during manufacturing and use.
上記の目的を達成するため、この発明のプラスチック製
ドライブシャフトは、厚み方向に、カーボン繊維を補強
繊維とする層とそれ以外の繊維を補強繊維とする層が複
数層積層され形成されているドライブシャフトであって
、上記カーボン繊維を補強繊維とする層とそれ以外の繊
維を補強繊維とする層との間に、各繊維がランダムに配
列されているマット体を芯材とする緩衝層を介在させた
という構成をとる。In order to achieve the above object, the plastic drive shaft of the present invention has a drive shaft formed by laminating a plurality of layers in the thickness direction, including a layer using carbon fiber as a reinforcing fiber and a layer using other fibers as a reinforcing fiber. In the shaft, a buffer layer having a core material of a mat body in which each fiber is randomly arranged is interposed between a layer using carbon fiber as a reinforcing fiber and a layer using other fibers as a reinforcing fiber. It is structured as follows.
すなわち、この発明のプラスチック製ドライブシャフト
は、特に応力等の生じやすいカーボン繊維を補強繊維と
する層と、それ以外の繊維を補強繊維とする層の間に、
上記のように緩衝層を設け、製造時に生じる各層間の膨
張・収縮の差を吸収すると同時に、使用時に生じる各層
の曲げおよび捩じり剛性の差を緩衝し、クラックや折れ
の発生を防止するようになっている。したがって、製造
時の不良品発生率が低下するとともに、製品の寿命が長
寿命になり、かつ安全性も向上する。That is, in the plastic drive shaft of the present invention, between the layer in which reinforcing fibers are carbon fibers that are particularly susceptible to stress, and the layer in which reinforcing fibers are other fibers,
As mentioned above, a buffer layer is provided to absorb the differences in expansion and contraction between each layer that occur during manufacturing, and at the same time buffer the differences in bending and torsional rigidity of each layer that occur during use, thereby preventing the occurrence of cracks and bends. It looks like this. Therefore, the incidence of defective products during manufacturing is reduced, the life of the product is extended, and safety is also improved.
つぎに、実施例について説明する。Next, examples will be described.
第１図はこの発明の一実施例を示している。すなわち、
このプラスチック製ドライブシャフトは、外径が９６ｍ
ｍ、内径が７６薗、長さが２０００価のパイプ状に形成
されている。図において、ｌはカーボン繊維（Ｔａ２Ｏ
，東し製）を補強繊維とする厚み５ｍｍの内層である。FIG. 1 shows an embodiment of the invention. That is,
This plastic drive shaft has an outer diameter of 96m.
It is shaped like a pipe with an inner diameter of 76 mm and a length of 2000 mm. In the figure, l is carbon fiber (Ta2O
The inner layer is 5 mm thick and uses reinforcing fibers (manufactured by Toshi Co., Ltd.).
２は内層１の外周に設けられた厚みが１薗の緩衝層であ
り、ガラス長繊維をランダムな向きに配置してマット状
にしたコンテイニアスガラスマット（ユニフロＵＩＯ１
、日本電気硝子製）を芯材として構成されている。この
緩衝層２を構成するコンテイニアスガラスマットは、通
常時の厚みが１〜３１１ＩＩ１１程度であり、これに樹
脂液を含浸させた状態で内層の外周に巻回し、さらにそ
の上からフィラメントワインディング等によりガラス繊
維を巻回する際の巻回圧で厚みがＩＩＩＩＩＩＩ程度に
なるように圧縮されている。2 is a buffer layer with a thickness of 1 inch provided around the outer periphery of the inner layer 1, and is a continuous glass mat (UNIFLO UIO1) in which long glass fibers are arranged in a random direction to form a mat.
, manufactured by Nippon Electric Glass) as the core material. The continuous glass mat that constitutes this buffer layer 2 usually has a thickness of about 1 to 311II11, and is impregnated with resin liquid and wound around the outer circumference of the inner layer, and then filament winding etc. The winding pressure used when winding the glass fibers compresses the glass fibers to a thickness of approximately 300 mm.
３は緩衝層２の外周に設けられた厚みが４ｍの外層であ
り、ガラス繊維（ＲＩＩＯ，日本電気硝子製）を補強繊
維として構成されている。3 is an outer layer with a thickness of 4 m provided on the outer periphery of the buffer layer 2, and is constructed of glass fiber (RIIO, manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) as a reinforcing fiber.
上記プラスチック製ドライブシャフトは、フィラメント
ワインディング法によってつぎのようにして製造するこ
とができる。すなわち、まず、内層ｌを構成するカーボ
ン繊維を走行させながら、その走行の過程で、その外周
に、エポキシ樹脂（エピコート８２Ｂ、 シェル社製
）と無水フタル酸とを混合した樹脂液を付着させ、これ
を丸棒状の芯型に、巻付は角度が＋４５°および一４５
°になるように一巻ごとに交叉した状態で巻付ける。The plastic drive shaft described above can be manufactured by the filament winding method as follows. That is, first, while running the carbon fibers constituting the inner layer 1, a resin liquid containing a mixture of epoxy resin (Epicoat 82B, manufactured by Shell Co., Ltd.) and phthalic anhydride was applied to the outer periphery of the carbon fibers during the running process. This is wrapped around a round rod-shaped core with angles of +45° and -45°.
Wrap each turn so that each turn is crossed.
ついで、この内層１の外周にコンテイニアスガラスマッ
トを巻回して緩衝層２を形成する。つぎに、その緩衝層
２の外周に、上記と同様にし、て同様の樹脂が付着され
たガラス繊維フィラメントを、巻付は角度が＋３０”お
よび−３０６になるように一巻ごとに交叉した状態で巻
付ける。これにより、上記マットが圧縮されると同時に
ガラス繊維に付着した上記樹脂が含浸される。ついで、
これを加熱硬化させたのち、芯型を抜き取ってパイプ状
に形成することにより得られる。なお、このドライブシ
ャフトにおいて、内層１の体積のうちカ−ボン繊維の体
積が占める割合は６５％、外層３の体積のうちガラス繊
維の体積が占める割合は６２％、緩衝層２の体積のうち
ガラス繊維の体積が占める割合は３５％であった。Next, a continuous glass mat is wound around the outer periphery of this inner layer 1 to form a buffer layer 2. Next, on the outer periphery of the buffer layer 2, in the same manner as above, glass fiber filaments to which the same resin is attached are wound so that the angles are +30" and -306, with each winding crossed. This compresses the mat and at the same time impregnates the resin attached to the glass fibers.Then,
After curing this by heating, the core mold is removed and a pipe shape is obtained. In this drive shaft, the volume of carbon fiber accounts for 65% of the volume of the inner layer 1, the volume of glass fiber accounts for 62% of the volume of the outer layer 3, and the volume of the buffer layer 2 accounts for 62%. The volume ratio of glass fibers was 35%.
上記のようにして得られるドライブシャフトは、カーボ
ン繊維を補強繊維とする内層１とガラス繊維を補強繊維
とする外層３との膨張・収縮率の差を緩衝層２が吸収す
るため、製造時において、膨張・収縮率の差に起因する
クラックを生じることがなくなる。また、使用時におい
て、内層１と外層３との曲げ剛性および捩じり剛性の差
を緩衝層２が吸収するため、曲げや捩じりによるクラッ
クや折れ等を防止することができる。さらに、緩衝層２
を構成するコンテイニアスガラスマットがガラス長繊維
をランダムな向きに配置させて構成されているため、長
繊維の絡まりにより引張り強度が強くなるうえに、方向
性がなくなり、どのような方向に外力が付加されても耐
えることができるようになる。また、内層１および外層
３を構成するカーボン繊維およびガラス繊維も一巻ごと
に、交叉するような角度をつけて巻回されているため、
方向性がなくなり、どのような方向に対しても略均−の
強度を発揮できドライブシャフトの強度がより強くなる
。In the drive shaft obtained as described above, the buffer layer 2 absorbs the difference in expansion/contraction rate between the inner layer 1 made of carbon fiber as the reinforcing fiber and the outer layer 3 as the reinforcing fiber of glass fiber. , cracks due to differences in expansion and contraction rates will not occur. Further, during use, since the buffer layer 2 absorbs the difference in bending rigidity and torsional rigidity between the inner layer 1 and the outer layer 3, cracks, breaks, etc. due to bending or twisting can be prevented. Furthermore, the buffer layer 2
The continuous glass mat that makes up the product is made up of long glass fibers arranged in random directions, which increases the tensile strength due to the entanglement of the long fibers. It will be able to withstand even if it is added. In addition, the carbon fibers and glass fibers that make up the inner layer 1 and the outer layer 3 are wound at intersecting angles in each turn.
There is no directionality, and the drive shaft can exhibit approximately uniform strength in any direction, making the drive shaft even stronger.
第２図は、この発明の他の実施例を示している。すなわ
ち、このドライブシャフトは、前記実施例と同様、外径
が９６ｍ＋＋＋、内径が７６鵬、長さが２０００ｍｍの
パイプ状に形成されている。そして、カーボン繊維を補
強繊維とする厚み５鵬の内層１ａと、ガラス繊維を補強
繊維とする厚み２ｍｍの外層３ａとの間にアラミド繊維
（ケブラー４９゜デュポン社製）を補強繊維とする中間
層４が設けられ、内層１ａと中間Ｎ３の間および中間層
４と外層３ａの間に、それぞれコンテイニアスガラスマ
ットを芯体とする厚み０．５ ｍｍの緩衝層２ａが設け
られている。このドライブシャフトも前記実施例と同様
、フィラメントワインディング法によって製造すること
ができ、その際、中間層を構成するアラミド繊維にもエ
ピコート８２８に無水フタル酸を混合した樹脂が含浸さ
れる。また、上記アラミド繊維の巻付は角度は＋１０’
および−１０”にされ、外層３ａのガラス繊維の巻付は
角度は＋６０＠および一６０″にされている。そして、
上記中間層４の体積のうちアラミド繊維の体積が占める
割合は６０％になっている。それ以外の部分については
、上記実施例と同様である。FIG. 2 shows another embodiment of the invention. That is, this drive shaft is formed into a pipe shape with an outer diameter of 96 mm, an inner diameter of 76 mm, and a length of 2000 mm, as in the previous embodiment. An intermediate layer made of aramid fiber (Kevlar 49° manufactured by DuPont) as a reinforcing fiber is placed between an inner layer 1a having a thickness of 5 mm and having a reinforcing fiber of carbon fiber, and an outer layer 3a having a thickness of 2 mm and having a reinforcing fiber of glass fiber. A buffer layer 2a having a thickness of 0.5 mm and having a continuous glass mat as a core is provided between the inner layer 1a and the intermediate layer N3 and between the intermediate layer 4 and the outer layer 3a, respectively. This drive shaft can also be manufactured by the filament winding method as in the previous embodiment, and at that time, the aramid fibers constituting the intermediate layer are also impregnated with a resin containing Epicoat 828 and phthalic anhydride. Also, the winding angle of the above aramid fiber is +10'
and -10'', and the winding angles of the glass fibers of the outer layer 3a are +60@ and -60''. and,
The proportion of the volume of the aramid fibers in the volume of the intermediate layer 4 is 60%. The other parts are the same as those in the above embodiment.
このように、さらに層を増加して多層構造に構成したこ
とにより、曲げや捩じり方向の外力に対してより強力な
緩衝作用が発揮できるようになる。また、中間層４を構
成するアラミド繊維の巻付は角度を浅くし、外層３ａを
構成するガラス繊維の巻付は角度を深くすることにより
、さらに方向性を分散させることができ高強度を得るこ
とができる。その他の作用効果については、上記実施例
と同様である。In this way, by further increasing the number of layers to form a multilayer structure, a stronger buffering effect can be exerted against external forces in bending and torsion directions. In addition, the winding angle of the aramid fibers constituting the intermediate layer 4 is shallow, and the winding angle of the glass fibers constituting the outer layer 3a is deep, so that the directionality can be further dispersed and high strength can be obtained. be able to. Other effects are the same as in the above embodiment.
なお、この発明は上記実施例に限定するものではなく、
内層、中間層、外層としてさらに他の繊維材料を用いた
り、これらを他の組み合わせで構成したり、さらに多層
に構成したりすることもできる。また、緩衝層としても
ガラス繊維の外、不織布等も使用することができる。さ
らに、製造方法もフィラメントワインディング法に限ら
ずシートワインディング法（ガラス繊維等に樹脂を含浸
させてシート状にしておき、これをパイプ状に成形する
方法）等によって製造してもよい。Note that this invention is not limited to the above embodiments,
It is also possible to use other fiber materials for the inner layer, middle layer, and outer layer, to configure them in other combinations, or to configure them in multiple layers. In addition to glass fibers, nonwoven fabrics and the like can also be used as the buffer layer. Furthermore, the manufacturing method is not limited to the filament winding method, but may also be manufactured by a sheet winding method (a method in which glass fiber or the like is impregnated with a resin to form a sheet and then formed into a pipe shape).
以上のように、この発明のプラスチック製ドライブシャ
フトは、複数の異なる材料で多層パイプ状に形成されて
いるとともに、その各層の間に緩衝層が設けられている
。したがって、製造時には、上記緩衝層が、各層の膨張
・収縮の差を吸収してクシツクの発生を防止し不良品発
生率を低下させることができ、使用時には、各層の曲げ
および捩じり剛性の差を緩衝してクラックや折れの発生
を防止する。その結果、長寿命になるとともに、安全で
もある。As described above, the plastic drive shaft of the present invention is formed into a multilayer pipe shape using a plurality of different materials, and a buffer layer is provided between each layer. Therefore, during manufacturing, the buffer layer can absorb the difference in expansion and contraction of each layer to prevent sagging and reduce the incidence of defective products, and during use, the buffer layer can absorb the differences in expansion and contraction of each layer, reducing the rate of defective products. It buffers the difference and prevents cracks and bends from occurring. The result is a long life and safety.
第１図はこの発明の一実施例の断面図、第２図は他の実
施例の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of the invention, and FIG. 2 is a sectional view of another embodiment.
Claims (1)
それ以外の繊維を補強繊維とする層が複数層積層され形
成されているドライブシャフトであつて、上記カーボン
繊維を補強繊維とする層とそれ以外の繊維を補強繊維と
する層との間に、各繊維がランダムに配列されているマ
ット体を芯材とする緩衝層を介在させたことを特徴とす
るプラスチック製ドライブシャフト。(1) A drive shaft that is formed by laminating multiple layers in the thickness direction of a layer using carbon fiber as a reinforcing fiber and a layer using other fibers as a reinforcing fiber, the layer using the carbon fiber as a reinforcing fiber. A plastic drive shaft characterized in that a buffer layer having a core material of a mat body in which each fiber is randomly arranged is interposed between the layer and the layer having other fibers as reinforcing fibers.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20859388A JPH0257712A (en) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | Plastic drive shaft |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20859388A JPH0257712A (en) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | Plastic drive shaft |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0257712A true JPH0257712A (en) | 1990-02-27 |
Family
ID=16558767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20859388A Pending JPH0257712A (en) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | Plastic drive shaft |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0257712A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08105427A (en) * | 1994-09-30 | 1996-04-23 | Toray Ind Inc | Propeller shaft and manufacture of it |
| JP2002235726A (en) * | 2001-02-07 | 2002-08-23 | Ntn Corp | Fiber-reinforced resin pipe and power transmission shaft using the resin pipe |
| JP2018126932A (en) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 本田技研工業株式会社 | Axial composite member |
-
1988
- 1988-08-23 JP JP20859388A patent/JPH0257712A/en active Pending
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| JP2002235726A (en) * | 2001-02-07 | 2002-08-23 | Ntn Corp | Fiber-reinforced resin pipe and power transmission shaft using the resin pipe |
| US8118064B2 (en) | 2001-02-07 | 2012-02-21 | Ntn Corporation | Fiber reinforced plastic pipe and power transmission shaft employing the same |
| JP2018126932A (en) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 本田技研工業株式会社 | Axial composite member |
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