JPH05180213A - 車両用駆動推進軸の製造方法 - Google Patents

車両用駆動推進軸の製造方法

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JPH05180213A
JPH05180213A JP3211109A JP21110991A JPH05180213A JP H05180213 A JPH05180213 A JP H05180213A JP 3211109 A JP3211109 A JP 3211109A JP 21110991 A JP21110991 A JP 21110991A JP H05180213 A JPH05180213 A JP H05180213A
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JP
Japan
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reinforced resin
fiber
pipe body
shape
fiber reinforced
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Withdrawn
Application number
JP3211109A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuji Tamaki
裕士 玉木
Kenji Kubomura
健二 久保村
Akihiro Takahashi
明博 高橋
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Nippon Steel Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02Shafts; Axles
    • F16C3/023Shafts; Axles made of several parts, e.g. by welding

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長手方法に断面の形状が変化する金属薄肉管
体を芯材として、その外周に繊維強化樹脂を成型した管
体を有する車両用駆動推進軸の製造方法。 【構成】 長手方法に所定の形状を付与した金属薄肉管
体1を芯材として、その外周に繊維強化樹脂2を成型す
ることにより、長手方向に断面の変化を有する繊維強化
樹脂管体を製造する。それを車両用駆動軸の管体として
利用する。 【効果】 長手方向に断面の形状が変化する繊維強化樹
脂管体を成型する際に、芯材の脱心を必要としない。又
金属薄肉管体の使用により、繊維強化樹脂管体の軽量、
高比剛性を損なわない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は車両用駆動推進軸の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、燃料の節約のための軽量化、ある
いは車両走行時における振動騒音を低減させる目的で自
動車用の駆動推進軸として、従来の鋼製に代わって繊維
強化樹脂を主体に製作された駆動推進軸が検討されてい
る。繊維強化樹脂製車両用駆動推進軸は、鋼製のものに
比べてきわめて軽量であり、且つ振動騒音を低減させる
効果を示す場合もあり、優れた特性を示す駆動推進軸で
ある。
【0003】車両用駆動推進軸の形状は、通常、ヨーク
の部分を除き管体としては一様な断面を有するのが基本
的であるが、軽量化、部品相互の空間的要求等の性能上
の必要特性により、一様なテーパー状の管体を使用した
車両用駆動推進軸(特開昭53−78529号公報参
照)、また、絞り、引き抜き加工した管体にヨークを接
合する場合など、断面が一様でない管体を用いた車両用
駆動推進軸も数多くみられる。このような形状を有する
車両用駆動推進軸を金属材料で製作するには、管体に対
し絞り、引き抜き等の後加工を実施しヨークを溶接すれ
ばよく、比較的容易であるが、繊維強化樹脂管体を使用
する場合、繊維強化樹脂は、通常母材である樹脂が熱硬
化性樹脂であるため樹脂硬化後の加工が困難であり、従
って、樹脂の硬化時にほぼ最終形状が得られるような手
法で製造しなければならないという比較的難しい問題が
ある。
【0004】従来、繊維強化樹脂管体の製造は、プリプ
レグまたは、樹脂を含浸した強化繊維束を芯材(金属製
の場合は芯金とも呼ぶ)に巻き付け、樹脂を硬化させた
後、芯材を脱芯する方法が一般的であるため、繊維強化
樹脂管体を製造する場合、管体の形状は、成型された管
体から脱芯が容易に行なえるような形状を有することが
必要であった。
【0005】両端を絞り加工した管体のように、脱芯が
困難もしくは不可能な形状の管体を成型する従来技術と
しては、芯材を低融点合金で作成しておき、樹脂の硬化
後芯材を溶融させて流しだす方法、あるいは石膏で作成
しておき、硬化後芯材を破壊して除去する方法、また芯
材を小部品に分割しておき、巻き付け、硬化の工程が終
了したのち芯材を小部品に分割して脱芯する方法等が考
案されている。しかしながら、脱芯が容易に行なえる形
状の管体以外の芯材を用いた成型方法は、作業が煩雑に
なりがちである。石膏や低融点合金を用いる方法のよう
に芯材の原形を崩して除去する場合、芯材の破片が成型
された繊維強化樹脂管体の内面に付着して残ってしまい
製品の性能に悪影響を及ぼしたり、芯材の素材を再利用
するためには再度注型、加工を行なわねばならず製造コ
ストの増大を招く懸念がある。また、芯材を小部品に分
割する方法においても、部品の組立作業が必要である
し、さらにこの方法は成型品の形状により適用が限定さ
れ、成型する管体の形状によっては芯材の分割、組立、
脱芯が実務上困難なものもある。
【0006】そのため、成型可能な管体の形状が制限さ
れ、例えば円筒、円錐、角柱等の単純で、脱芯が容易な
管体の製造以外に従来技術を適用することは比較的困難
であり、従って、これら以外の形状を有する繊維強化樹
脂管体を用いた車両用駆動推進軸の製造は、現状では困
難であった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の問題点を解決するため、所定の形状を実現しすると共
に、繊維強化樹脂の軽量性、高剛性等の特徴を損なうこ
となく、且つ脱芯を必要としない繊維強化樹脂と金属薄
肉管体成型物の車両用駆動推進軸の製造方法を提供する
ことを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、長手方向に所定の形状を付与した金属薄肉
管体を芯材として、その外周に繊維強化製樹脂を成型す
ることにより、長手方向に断面の変化を有する金属薄肉
管体と繊維強化樹脂管体の一体成型物を製造する方法を
要旨とする。
【0009】以下この発明について詳細に説明する。本
発明の繊維強化樹脂管体の製造方法に於て、使用する金
属管体の材質は鉄鋼、ステンレス鋼、アルミ、チタン等
管体が成型可能な材質であればよい。金属管体の厚み
は、外周に巻き付ける繊維強化樹脂の厚みと関係し、管
体の使用目的により選定する必要がある。しかしながら
一般的には繊維強化樹脂の特性である、軽量、高剛性を
充分発揮するためには薄い方が望ましく、実用的にはお
おむね全肉厚の10%以下である。例えば、全肉厚が
3.0mmの管体を製造する場合、金属管体の肉厚は0.
3mm以下のかなり薄肉な管体を使用することが望まし
い。
【0010】金属管体を所定の長さに切断し、形状を付
与する。形状を付与する方法は通常の金属に対する塑性
加工の方法でよく、一般的には金属管体のバルジ成型等
である。また、金属管体は基本的には繊維強化樹脂を硬
化した時点でほぼ最終形状になるように加工しておけば
よく、樹脂硬化後金属管体を除去することを考慮する必
要性がないため、極端に大きな径差を有するような形状
でもよく成型可能な形状の適用範囲は広くなる。断面の
形状としては両端を絞り加工したような中央部分の径が
大きく、管体端部の径が小さい断面を有する管体形状、
あるいは、前記のように中央部の径を変化させた角柱を
その軸を中心に捩じったような断面形状を有する管体等
が考えられる。本発明においては、車両用駆動推進軸と
しての特性を改善するために、ヨークを除く管体部分の
形状を変化させた駆動推進軸を製造する場合に有用であ
る。ヨークの接合は予め金属薄肉管体に溶接接合しても
かまわないし、従来技術に示されるように管体成形後接
着接合を行なってもよい。
【0011】次にこの成型体の上に繊維強化樹脂層を成
型する。繊維強化樹脂を構成する強化繊維は炭素繊維、
アラミド繊維、ガラス繊維等の一般的に高弾性、高強度
と考えられる繊維である。また樹脂はエポキシ樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹
脂等の熱硬化性樹脂であり、強化繊維及び樹脂は必要に
応じて二種類以上組合せて使用することは差し支えな
い。この繊維強化樹脂を用いて被覆繊維強化樹脂を成型
する。被覆繊維強化樹脂の成型は上記強化繊維の繊維束
に未硬化樹脂を含浸したストランド、あるいはプリプレ
グを用いてフィラメントワインディング、シートワイン
ディング、あるいはブレーダー等の通常の成型方法で行
なう。その際、金属管体の形状に沿って繊維が所定の角
度に巻き付けられるようなワインディング装置を使用す
ることが望ましい。成型体が極端な凹部を有する場合、
繊維を巻き付けた後、金型で外締めを行なう場合もあ
る。
【0012】また、金属管体が薄肉な場合、予め缶状の
構造にしておき内圧を付加することにより成型時の管体
の変形を抑えることも良好な成型体を得るために有効で
ある。内圧は繊維強化樹脂成型時、即ち巻き付け工程及
び硬化工程に付加されていればよい。強化樹脂成型時に
変形を抑えるに充分な圧力を加圧流体を封入して付加す
る。加圧流体は取扱いの簡便さを考えた場合、空気、不
活性ガス等の気体が一般的である。また、硬化は通常1
50〜200℃の温度環境下で行なわれるため、封入し
た気体の膨張を考慮する必要があれば弁機構等を利用し
た調圧装置を取り付けることも場合により必要である。
【0013】ヨークの接合に関しては、予め金属薄肉管
体に溶接接合しておく方が、繊維強化樹脂を成型後、接
着接合を行なうよりも信頼性が高く、且つヨークが両端
に接合されることにより金属薄肉管体の剛性が高まるた
め、繊維強化樹脂の成形時に生ずる金属薄肉管体の変形
を防止する効果を期待できるので、金属薄肉管体とヨー
クを予め溶接接合し一体物とした方が望ましい。
【0014】樹脂の硬化後、必要があれば端部の処理や
表面研磨等通常の繊維強化樹脂管体に行なう場合と同様
に後加工を行ない製品とする。
【0015】
【実施例】次に実施例を示す。図1は本発明の実施例を
示したものである。外径75.2mm、長さ1200mmの
厚さ0.3mmのステンレス製薄肉管体を用意し、液圧バ
ルジ成型により管体中央部200mmの長さ部分の径を1
0mm拡大し、その両端に長さ150mmのテーパ部分を有
するように成型し、部品1とした。別に接合部長さ15
mm、外径74.6mmの金属ヨーク4を2個用意した。一
方のヨークのセンター穴に直径3mmの貫通穴をあけバル
ブを取り付けた。バルブを開放した状態で真空チャンバ
ー中で部品1,4を組立、電子ビーム溶接により溶接接
合し缶状成型体を製作した。この管状成型体に気体封入
のための治具を取り付け、5kg/cm2 の圧力を有する圧
縮空気を封入し、バルブにより封緘した。金属管体の表
面を#800のサンドペーパーにより荒し、アセトンに
よる脱脂を行ない成型のための芯金とした。
【0016】この芯金に高弾性炭素繊維NT−60,3
k糸(新日鐵(株))3本に液状エポキシ樹脂エピコー
ト828(油化シェル(株))100部、硬化剤qui
nhard200(日本ゼオン(株))100部、硬化
促進剤sa102(サンアポット(株))1部の混合液
を含湿させフィラメントワインディング成型により長さ
1100mmの繊維強化樹脂管体を成型した。積層構成は
軸方向に対し±15°で3.0mmの厚さを有する繊維強
化樹脂層を成型した。巻付けを終了した後、100度5
時間、150度4時間硬化させ、繊維強化樹脂と金属薄
肉管体の一体成型物を得た。得られた一体成型物の真円
度は良好であり、形状も良好であった。バルブを開放
し、管体内の圧力を大気圧にした後、仕上げを行ない自
動車用駆動推進軸を得た。
【0017】次に、得られた自動車用駆動推進軸(表1
中の成型物(C))の固有振動数と重量を測定したとこ
ろ表1の結果が得られた。比較のため同一寸法の鋼管
(A)の特性と、同一の寸法で高弾性炭素繊維NT−6
0を用いた繊維強化樹脂のみで構成されており、積層構
成が±15°である繊維強化樹脂管体(B)の特性を併
記する。固有振動数は材料の比剛性の平方根に比例する
ため、固有振動数が高ければ材料の比剛性は高い。成型
物(C)の特性は(B)に近く、成型物(C)は軽量、
高い比剛性という繊維樹脂強化管体の特性を保持してい
た。
【0018】
【表1】
【0019】
【発明の効果】本発明の繊維強化樹脂と金属薄肉管体の
一体成型物は、これまでに提案されている成型時の脱芯
が困難であるような形状の繊維強化樹脂管体の成型方法
と比較して、芯材を除去を考慮することが不用なため、
脱芯工程による形状の制限がなく、芯材の再生等が不用
であるため簡便である。また、薄肉金属管体の使用によ
り繊維樹脂管体の軽量、高い比剛性を損なわない利点を
有する。本発明の方法により得られた車両用駆動推進軸
は、鋼製のそれと比較し高い固有振動数を有するもので
あり、当該分野において極めて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例である繊維強化樹脂と金属薄肉
管体の一体成形物を示す。
【符号の説明】
1 金属薄肉管体 2 繊維強化樹脂層 3 金属継手 4 ヨーク
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年10月4日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】次に、得られた自動車用駆動推進軸(表1
中の成型物(C))の固有振動数と重量を測定したとこ
ろ表1の結果が得られた。比較のため同一寸法の鋼管
(A)の特性と、同一の寸法で高弾性炭素繊維NT−6
0を用いた繊維強化樹脂のみで構成されており、積層構
成が±15°である繊維強化樹脂管体(B)の特性を併
記する。固有振動数は材料の比剛性の平方根に比例する
ため、固有振動数が高ければ材料の比剛性は高い。成型
物(C)の特性は(B)に近く、成型物(C)は軽量、
高い比剛性という繊維強化樹脂管体の特性を保持してい
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 明博 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 管体長手方向に断面の形状が変化する金
    属薄肉管体を芯材として、前記芯材に繊維強化樹脂を被
    覆し、芯材である金属薄肉管体と繊維強化樹脂管体を一
    体として成型することを特徴とする車両用駆動推進軸の
    製造方法。
JP3211109A 1991-08-22 1991-08-22 車両用駆動推進軸の製造方法 Withdrawn JPH05180213A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6117018A (en) * 1996-03-18 2000-09-12 Ricoh Company, Ltd. Elongated shaft member
WO2014000926A1 (de) * 2012-06-28 2014-01-03 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Hybridwelle für kraftfahrzeuge
JP2020139529A (ja) * 2019-02-27 2020-09-03 株式会社ショーワ 動力伝達軸の製造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6117018A (en) * 1996-03-18 2000-09-12 Ricoh Company, Ltd. Elongated shaft member
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CN104334896A (zh) * 2012-06-28 2015-02-04 宝马股份公司 用于机动车的混合轴
US20150105165A1 (en) * 2012-06-28 2015-04-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Hybrid Shaft for Motor Vehicles
CN104334896B (zh) * 2012-06-28 2017-08-22 宝马股份公司 用于机动车的混合轴
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