JPH0610940A - 複合材料製駆動軸 - Google Patents
複合材料製駆動軸Info
- Publication number
- JPH0610940A JPH0610940A JP4186098A JP18609892A JPH0610940A JP H0610940 A JPH0610940 A JP H0610940A JP 4186098 A JP4186098 A JP 4186098A JP 18609892 A JP18609892 A JP 18609892A JP H0610940 A JPH0610940 A JP H0610940A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- adhesive
- yoke
- ring
- yolk
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- Pending
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- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Motor Power Transmission Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＣＦＲＰ製のチューブと金属製のヨークとの
接合部のうちトルク伝達時に応力集中が生じやすい部分
では、トルク伝達時の負荷を分散させてＣＦＲＰ製のチ
ューブに加わる局部的な荷重を低減させ、その耐久性を
高める。 【構成】 ＣＦＲＰ製のチューブ１０と金属製のヨーク
２０とが接着剤５０により接合された駆動軸において、
前記チューブ１０とヨーク２０との接合部の一端部に、
チューブ１０の外周に組付けられたリング３０とこのリ
ング３０から前記ヨーク２０にかけて挿通された結合ピ
ン４０とがそれぞれ設けられ、リング３０の内周面とチ
ューブ１０の外周面とが接着剤６０で接合され、かつ前
記結合ピン４０の軸周りとヨーク２０との間に低ヤング
率の弾性体６０ａが充填されている。
接合部のうちトルク伝達時に応力集中が生じやすい部分
では、トルク伝達時の負荷を分散させてＣＦＲＰ製のチ
ューブに加わる局部的な荷重を低減させ、その耐久性を
高める。 【構成】 ＣＦＲＰ製のチューブ１０と金属製のヨーク
２０とが接着剤５０により接合された駆動軸において、
前記チューブ１０とヨーク２０との接合部の一端部に、
チューブ１０の外周に組付けられたリング３０とこのリ
ング３０から前記ヨーク２０にかけて挿通された結合ピ
ン４０とがそれぞれ設けられ、リング３０の内周面とチ
ューブ１０の外周面とが接着剤６０で接合され、かつ前
記結合ピン４０の軸周りとヨーク２０との間に低ヤング
率の弾性体６０ａが充填されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化された複合材
料（例えば繊維強化プラスチック）製の駆動軸に関す
る。
料（例えば繊維強化プラスチック）製の駆動軸に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】繊維強化プラスチック（以下「ＦＲＰ」
と略する）は、プラスチックの特徴である軽さ、成形の
し易さ、耐蝕性などと、繊維の特徴である高弾性率、高
強度などとを併せもつことから、自動車部品においても
車両の軽量化を目的としてＦＲＰの使用が推進されてい
る。自動車の駆動軸であるプロペラシャフトにおいても
これまでの鋼製からＦＲＰ製に変更することが検討され
ている。その場合、ＦＲＰ製のチューブと金属製のヨー
クとの接合部の強度をいかに保持するかが重要課題であ
る。つまりこの接合部は、チューブとヨークとの間のト
ルク伝達に充分対応できる強度が要求され、そのために
種々の接合手段が提案されている。例えば実開昭６２−
５０３１６号公報には、ＦＲＰ製のチューブに金属製の
ヨークを圧入して接着剤により接合するとともに、この
接合部（ヨークの外周部）に接着剤を保持するための凹
部を形成した構成が開示されている。
と略する）は、プラスチックの特徴である軽さ、成形の
し易さ、耐蝕性などと、繊維の特徴である高弾性率、高
強度などとを併せもつことから、自動車部品においても
車両の軽量化を目的としてＦＲＰの使用が推進されてい
る。自動車の駆動軸であるプロペラシャフトにおいても
これまでの鋼製からＦＲＰ製に変更することが検討され
ている。その場合、ＦＲＰ製のチューブと金属製のヨー
クとの接合部の強度をいかに保持するかが重要課題であ
る。つまりこの接合部は、チューブとヨークとの間のト
ルク伝達に充分対応できる強度が要求され、そのために
種々の接合手段が提案されている。例えば実開昭６２−
５０３１６号公報には、ＦＲＰ製のチューブに金属製の
ヨークを圧入して接着剤により接合するとともに、この
接合部（ヨークの外周部）に接着剤を保持するための凹
部を形成した構成が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記公報に示されてい
る技術によれば、比較的簡単な構造で前記接着剤の層を
適正に保持できるものの、つぎのような課題が残されて
いる。図３はＦＲＰ製のチューブと金属製のヨークとを
接着剤で接合したものにおいて、ヨークにトルクを負荷
したときのチューブとヨークとの接合部（接着層）の両
端部Ａ−Ｂ間の応力分布を示している。この図面で明ら
かなように接合部の端部Ｂにおいて応力の集中（ピー
ク）が存在する。これは一般に金属製ヨークのヤング率
の方がＦＲＰ製チューブのヤング率より大きく、相互間
のトルク伝達時にチューブ側が大きく変形するからであ
る。したがってチューブとヨークとの前記接合部の端部
Ｂにおいては前記接着剤にも局部的な荷重が作用する。
このため伝達トルクが大きくなって接合部に高負荷が加
わると、端部Ｂの接着剤またはチューブ側の耐久性を確
保することが困難となる。本発明の技術的課題は、繊維
強化された複合材料製のチューブと金属製のヨークとの
接合部のうちトルク伝達時に応力集中が生じやすい部分
では、トルク伝達のための負荷を分担することにより、
前記チューブに加わる局部的な荷重を低減させてその耐
久性を高めることである。
る技術によれば、比較的簡単な構造で前記接着剤の層を
適正に保持できるものの、つぎのような課題が残されて
いる。図３はＦＲＰ製のチューブと金属製のヨークとを
接着剤で接合したものにおいて、ヨークにトルクを負荷
したときのチューブとヨークとの接合部（接着層）の両
端部Ａ−Ｂ間の応力分布を示している。この図面で明ら
かなように接合部の端部Ｂにおいて応力の集中（ピー
ク）が存在する。これは一般に金属製ヨークのヤング率
の方がＦＲＰ製チューブのヤング率より大きく、相互間
のトルク伝達時にチューブ側が大きく変形するからであ
る。したがってチューブとヨークとの前記接合部の端部
Ｂにおいては前記接着剤にも局部的な荷重が作用する。
このため伝達トルクが大きくなって接合部に高負荷が加
わると、端部Ｂの接着剤またはチューブ側の耐久性を確
保することが困難となる。本発明の技術的課題は、繊維
強化された複合材料製のチューブと金属製のヨークとの
接合部のうちトルク伝達時に応力集中が生じやすい部分
では、トルク伝達のための負荷を分担することにより、
前記チューブに加わる局部的な荷重を低減させてその耐
久性を高めることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の複合材料製駆動軸は次のように構成されて
いる。すなわち繊維強化された複合材料製のチューブと
金属製のヨークとが接着剤により接合された駆動軸にお
いて、前記チューブとヨークとの接合部の一端部に、チ
ューブの外周に組付けられたリングとこのリングから前
記ヨークにかけて挿通された結合ピンとがそれぞれ設け
られ、リングの内周面とチューブの外周面とが接着剤で
接合され、かつ前記結合ピンの軸周りとヨークとの間に
低ヤング率の弾性体が充填されている。
に、本発明の複合材料製駆動軸は次のように構成されて
いる。すなわち繊維強化された複合材料製のチューブと
金属製のヨークとが接着剤により接合された駆動軸にお
いて、前記チューブとヨークとの接合部の一端部に、チ
ューブの外周に組付けられたリングとこのリングから前
記ヨークにかけて挿通された結合ピンとがそれぞれ設け
られ、リングの内周面とチューブの外周面とが接着剤で
接合され、かつ前記結合ピンの軸周りとヨークとの間に
低ヤング率の弾性体が充填されている。
【０００５】
【作用】この構成によれば、前記チューブとヨークとの
間のトルク伝達時において前記接合部に作用する負荷が
小さい状態では低ヤング率の前記弾性体が変形し、この
弾性体が変形している間は前記チューブとヨークとを接
合している前記接着剤にも負荷が加わっている。したが
ってこのときの接合部の応力は弾性体と接着剤とのそれ
ぞれに分散される。また前記接合部に作用する負荷が大
きくなると、トルクは前記結合ピンからリングに伝達さ
れ、このリングとチューブとを結合している接着剤を通
じてチューブに伝えられる。これによりチューブとヨー
クとの接合部のうちトルク伝達時に応力集中が生じやす
い部分でのトルク伝達荷重が分担され、前記チューブに
加わる局部的な荷重が低減される。
間のトルク伝達時において前記接合部に作用する負荷が
小さい状態では低ヤング率の前記弾性体が変形し、この
弾性体が変形している間は前記チューブとヨークとを接
合している前記接着剤にも負荷が加わっている。したが
ってこのときの接合部の応力は弾性体と接着剤とのそれ
ぞれに分散される。また前記接合部に作用する負荷が大
きくなると、トルクは前記結合ピンからリングに伝達さ
れ、このリングとチューブとを結合している接着剤を通
じてチューブに伝えられる。これによりチューブとヨー
クとの接合部のうちトルク伝達時に応力集中が生じやす
い部分でのトルク伝達荷重が分担され、前記チューブに
加わる局部的な荷重が低減される。
【０００６】
【実施例】次に本発明の実施例を図面にしたがって説明
する。なお以下の実施例は、自動車用のプロペラシャフ
トに本発明の駆動軸を適用したものである。図１にプロ
ペラシャフトの一部が断面図で示され、図２に同じくプ
ロペラシャフトの一部が分解斜視図で示されている。こ
れらの図面のチューブ１０は、カーボンファイバを強化
材としてこれに樹脂を含浸させた炭素繊維強化プラスチ
ック（以下「ＣＦＲＰ」と略する）製であって、その端
部には金属製のヨーク２０が図１で示すように接着剤５
０により接合されている。この接合部については、後で
説明するようにチューブ１０の中にヨーク２０の筒部２
１が挿入され、この筒部２１の外周に形成された環状の
凹部２４に対して前記接着剤５０がチューブ１０の接着
剤注入孔１４から注入される構成となっている。
する。なお以下の実施例は、自動車用のプロペラシャフ
トに本発明の駆動軸を適用したものである。図１にプロ
ペラシャフトの一部が断面図で示され、図２に同じくプ
ロペラシャフトの一部が分解斜視図で示されている。こ
れらの図面のチューブ１０は、カーボンファイバを強化
材としてこれに樹脂を含浸させた炭素繊維強化プラスチ
ック（以下「ＣＦＲＰ」と略する）製であって、その端
部には金属製のヨーク２０が図１で示すように接着剤５
０により接合されている。この接合部については、後で
説明するようにチューブ１０の中にヨーク２０の筒部２
１が挿入され、この筒部２１の外周に形成された環状の
凹部２４に対して前記接着剤５０がチューブ１０の接着
剤注入孔１４から注入される構成となっている。
【０００７】前記チューブ１０にはその周方向に沿って
複数個のピン挿通孔１２が形成されている。また前記ヨ
ーク２０における筒部２１の外周にはチューブ１０のピ
ン挿通孔１２と対応して一致する複数個のピン挿入孔２
２が形成されている。一方、前記チューブ１０の外周に
対して組付け可能な金属製のリング３０の内周には環状
の凹部３６が形成されている。そしてこのリング３０に
は、チューブ１０のピン挿通孔１２及びヨーク２０のピ
ン挿入孔２２とそれぞれ対応して一致する複数個のピン
挿通孔３２が形成されている。前記チューブ１０及びリ
ング３０の各ピン挿通孔１２，３２には、このリング３
０の外周側からそれぞれ結合ピン４０が差し込まれる。
これらの結合ピン４０の軸長は、リング３０の外周から
ヨーク２０のピン挿入孔２２内に達する寸法に設定され
ている。なおこれらの各孔１２，２２，３２と結合ピン
４０の軸径との関係は、リング３０のピン挿通孔３２の
径が結合ピン４０の軸径とほぼ同じか僅かに大きい寸法
に設定され、かつチューブ１０のピン挿通孔１２及びヨ
ーク２０のピン挿入孔２２のそれぞれ径は結合ピン４０
の軸径よりも充分に大きい寸法に設定されている。
複数個のピン挿通孔１２が形成されている。また前記ヨ
ーク２０における筒部２１の外周にはチューブ１０のピ
ン挿通孔１２と対応して一致する複数個のピン挿入孔２
２が形成されている。一方、前記チューブ１０の外周に
対して組付け可能な金属製のリング３０の内周には環状
の凹部３６が形成されている。そしてこのリング３０に
は、チューブ１０のピン挿通孔１２及びヨーク２０のピ
ン挿入孔２２とそれぞれ対応して一致する複数個のピン
挿通孔３２が形成されている。前記チューブ１０及びリ
ング３０の各ピン挿通孔１２，３２には、このリング３
０の外周側からそれぞれ結合ピン４０が差し込まれる。
これらの結合ピン４０の軸長は、リング３０の外周から
ヨーク２０のピン挿入孔２２内に達する寸法に設定され
ている。なおこれらの各孔１２，２２，３２と結合ピン
４０の軸径との関係は、リング３０のピン挿通孔３２の
径が結合ピン４０の軸径とほぼ同じか僅かに大きい寸法
に設定され、かつチューブ１０のピン挿通孔１２及びヨ
ーク２０のピン挿入孔２２のそれぞれ径は結合ピン４０
の軸径よりも充分に大きい寸法に設定されている。
【０００８】前記ＣＦＲＰ製のチューブ１０と金属製の
ヨーク２０との接合にあたっては、まずチューブ１０の
外周に前記リング３０をそのピン挿通孔３２とチューブ
１０のピン挿通孔１２とを一致させた状態で組付ける。
つぎに前述したようにチューブ１０の中にヨーク２０の
筒部２１を挿入し、そのピン挿入孔２２をチューブ１０
及びリング３０のピン挿通孔１２，３２と一致させてお
く。そこでチューブ１０の前記接着剤注入孔１４からヨ
ーク２０の凹部２４に接着剤５０を注入してチューブ１
０とヨーク２０の筒部２１とを接合するとともに、前記
リング３０の外周側からヨーク２０のピン挿入孔２２内
に向けてそれぞれ結合ピン４０を差し込む。この後、リ
ング３０に形成されている接着剤注入孔３４から前記凹
部３６に接着剤６０を注入する。この接着剤６０は、図
１で示すように前記凹部３６内に充填されてリング３０
とチューブ１０とを接合し、かつチューブ１０のピン挿
通孔１２及びヨーク２０のピン挿入孔２２の中において
結合ピン４０の軸周りの空間にも充填される。なお前記
接着剤６０のうち、結合ピン４０の軸周りの空間に充填
された接着剤６０ａについては低ヤング率の弾性を有す
ることが要求されるものの、部材相互の接合機能は必ず
しも要求されない。したがってこの接着剤６０ａは通常
のゴムなどの弾性体に代えてもよい。
ヨーク２０との接合にあたっては、まずチューブ１０の
外周に前記リング３０をそのピン挿通孔３２とチューブ
１０のピン挿通孔１２とを一致させた状態で組付ける。
つぎに前述したようにチューブ１０の中にヨーク２０の
筒部２１を挿入し、そのピン挿入孔２２をチューブ１０
及びリング３０のピン挿通孔１２，３２と一致させてお
く。そこでチューブ１０の前記接着剤注入孔１４からヨ
ーク２０の凹部２４に接着剤５０を注入してチューブ１
０とヨーク２０の筒部２１とを接合するとともに、前記
リング３０の外周側からヨーク２０のピン挿入孔２２内
に向けてそれぞれ結合ピン４０を差し込む。この後、リ
ング３０に形成されている接着剤注入孔３４から前記凹
部３６に接着剤６０を注入する。この接着剤６０は、図
１で示すように前記凹部３６内に充填されてリング３０
とチューブ１０とを接合し、かつチューブ１０のピン挿
通孔１２及びヨーク２０のピン挿入孔２２の中において
結合ピン４０の軸周りの空間にも充填される。なお前記
接着剤６０のうち、結合ピン４０の軸周りの空間に充填
された接着剤６０ａについては低ヤング率の弾性を有す
ることが要求されるものの、部材相互の接合機能は必ず
しも要求されない。したがってこの接着剤６０ａは通常
のゴムなどの弾性体に代えてもよい。
【０００９】前記構成のプロペラシャフトにおいて、前
記チューブ１０とヨーク２０との間にトルクが負荷され
た場合に前記接着剤５０による接合部では、すでに説明
した一般的な接合構造のものと同様に図３で示されてい
る端部Ｂに応力集中が存在する。本実施例では、この端
部Ｂに相当する側に前記リング３０、結合ピン４０及び
接着剤６０，６０ａが設けられている。そこで金属製の
ヨーク２０からＣＦＲＰ製のチューブ１０にトルクが負
荷されたとき、相互の接合部に作用する負荷が小さい状
態では低ヤング率の接着剤６０ａが変形し、これが変形
している間は前記接着剤５０にも負荷が加わっている。
したがってこのときの接合部の応力は両接着剤５０，６
０ａのそれぞれに分散される。
記チューブ１０とヨーク２０との間にトルクが負荷され
た場合に前記接着剤５０による接合部では、すでに説明
した一般的な接合構造のものと同様に図３で示されてい
る端部Ｂに応力集中が存在する。本実施例では、この端
部Ｂに相当する側に前記リング３０、結合ピン４０及び
接着剤６０，６０ａが設けられている。そこで金属製の
ヨーク２０からＣＦＲＰ製のチューブ１０にトルクが負
荷されたとき、相互の接合部に作用する負荷が小さい状
態では低ヤング率の接着剤６０ａが変形し、これが変形
している間は前記接着剤５０にも負荷が加わっている。
したがってこのときの接合部の応力は両接着剤５０，６
０ａのそれぞれに分散される。
【００１０】また前記ヨーク２０からチューブ１０に大
きなトルクが負荷されると、トルクは前記結合ピン４０
を通じて前記リング３０に伝達されるようになる。そし
てこのリング３０から前記接着剤６０を経てチューブ１
０に伝達される。すなわち高負荷時には前記接着剤５
０，６０により負荷を分担して受けもち、前記接合部の
端部Ｂに加わる局部的な荷重を低減できる。なお高負荷
時においては前記接着剤６０ａの変形により、前記結合
ピン４０とチューブ１０のピン挿通孔１２及びヨーク２
０のピン挿入孔２２におけるそれぞれの孔内周とが剛体
接触の状態になることもある。この状態では結合ピン４
０を通じてヨーク２０からチューブ１０へ直接トルクが
伝えられるが、一方において前記接着剤６０によっても
トルク伝達荷重が負担されている。したがってＣＦＲＰ
製チューブ１０のピン挿通孔１２に過大な荷重が加わる
ことは回避される。
きなトルクが負荷されると、トルクは前記結合ピン４０
を通じて前記リング３０に伝達されるようになる。そし
てこのリング３０から前記接着剤６０を経てチューブ１
０に伝達される。すなわち高負荷時には前記接着剤５
０，６０により負荷を分担して受けもち、前記接合部の
端部Ｂに加わる局部的な荷重を低減できる。なお高負荷
時においては前記接着剤６０ａの変形により、前記結合
ピン４０とチューブ１０のピン挿通孔１２及びヨーク２
０のピン挿入孔２２におけるそれぞれの孔内周とが剛体
接触の状態になることもある。この状態では結合ピン４
０を通じてヨーク２０からチューブ１０へ直接トルクが
伝えられるが、一方において前記接着剤６０によっても
トルク伝達荷重が負担されている。したがってＣＦＲＰ
製チューブ１０のピン挿通孔１２に過大な荷重が加わる
ことは回避される。
【００１１】
【発明の効果】このように本発明によれば、前記チュー
ブとヨークとの接合部のうちトルク伝達時に応力集中が
生じやすい部分において、低負荷時には低ヤング率の弾
性体の変形により応力を分散させ、高負荷時には接合部
の接着剤及びこれとは別の接着剤とで負荷を分担してチ
ューブに加わる局部的な荷重を低減させ、その耐久性を
高めることができる。
ブとヨークとの接合部のうちトルク伝達時に応力集中が
生じやすい部分において、低負荷時には低ヤング率の弾
性体の変形により応力を分散させ、高負荷時には接合部
の接着剤及びこれとは別の接着剤とで負荷を分担してチ
ューブに加わる局部的な荷重を低減させ、その耐久性を
高めることができる。
【図１】プロペラシャフトの一部を表した断面図であ
る。
る。
【図２】プロペラシャフトの一部を表した分解斜視図で
ある。
ある。
【図３】一般的なＦＲＰ製プロペラシャフトにトルクを
負荷したときの応力分布図である。
負荷したときの応力分布図である。
１０ チューブ ２０ ヨーク ３０ リング ４０ 結合ピン ５０ 接着剤 ６０ 接着剤 ６０ａ 弾性体（接着剤）
Claims (1)
- 【請求項１】 繊維強化された複合材料製のチューブと
金属製のヨークとが接着剤により接合された駆動軸にお
いて、 前記チューブとヨークとの接合部の一端部に、チューブ
の外周に組付けられたリングとこのリングから前記ヨー
クにかけて挿通された結合ピンとがそれぞれ設けられ、
リングの内周面とチューブの外周面とが接着剤で接合さ
れ、かつ前記結合ピンの軸周りとヨークとの間に低ヤン
グ率の弾性体が充填されていることを特徴とした複合材
料製駆動軸。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4186098A JPH0610940A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 複合材料製駆動軸 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4186098A JPH0610940A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 複合材料製駆動軸 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0610940A true JPH0610940A (ja) | 1994-01-21 |
Family
ID=16182336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4186098A Pending JPH0610940A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 複合材料製駆動軸 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610940A (ja) |
Cited By (12)
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| KR19990031525A (ko) * | 1997-10-13 | 1999-05-06 | 이해규 | 저진동 복합 추진축과 그 제조방법 |
| JP2005265129A (ja) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Showa Corp | 二輪車等のフロントフォーク |
| KR100520785B1 (ko) * | 1997-08-29 | 2005-12-26 | 삼성중공업 주식회사 | 저진동 복합 추진축과 그 제조방법 |
| CN102808830A (zh) * | 2012-08-21 | 2012-12-05 | 中联重科股份有限公司 | 销轴、工程机械的臂架的连接结构和混凝土泵送设备 |
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-
1992
- 1992-06-19 JP JP4186098A patent/JPH0610940A/ja active Pending
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