JPH0791431A - Propeller shaft - Google Patents

Propeller shaft

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Publication number
JPH0791431A
JPH0791431A JP25520793A JP25520793A JPH0791431A JP H0791431 A JPH0791431 A JP H0791431A JP 25520793 A JP25520793 A JP 25520793A JP 25520793 A JP25520793 A JP 25520793A JP H0791431 A JPH0791431 A JP H0791431A
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JP
Japan
Prior art keywords
main body
cylinder
body cylinder
propeller shaft
frp
Prior art date
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Pending
Application number
JP25520793A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuyuki Toyoda
靖之 豊田
Yukitane Kimoto
幸胤 木本
Tatsuya Senba
竜也 仙波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
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Publication of JPH0791431A publication Critical patent/JPH0791431A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide such an FRP propeller shaft that allows target fracture to start surely at axial compression impact load, while keeping high torsional strength. CONSTITUTION:A trigger part 3 which is the origin of fracture in a main body cylinder 1 at compression impact lad in the cylinder axial direction is provided in the main cylinder 1 in a propeller shaft formed by joining a metal joint 2 to the end of an FRP main body cylinder 1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、自動車等のプロペラ
シャフトに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a propeller shaft for automobiles and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、省エネルギーの観点から燃費の向
上を目的とした自動車の軽量化が強く望まれている。そ
の一つの手段としてプロペラシャフトを金属製のものか
らFRP(繊維強化プラスチック)製のものに代替させ
ることが検討されている。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)が有力とされている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a strong demand for weight reduction of automobiles for the purpose of improving fuel consumption from the viewpoint of energy saving. As one of the means, it is considered to replace the propeller shaft made of metal with that made of FRP (fiber reinforced plastic). At that time, there are various kinds of reinforcing fibers to be used, for example, carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, etc. are being studied. Among them, CFRP using carbon fibers as reinforcing fibers is particularly preferable in terms of strength and elastic modulus. (Carbon fiber reinforced plastic) is considered to be influential.

【0003】自動車のプロペラシャフトは、エンジンか
ら発生する大きなトルクを伝達する必要があることか
ら、100〜400kgf・m程度の捩り強度を必要と
する。これまでのCFRP製プロペラシャフト、特にそ
の本体筒部は、特開平2−236014号公報等に記載
されているように、必要なトルクを伝達させるために積
層角度とその積層構成、シャフトのサイズ(内径、外
径、肉厚)、使用する強化繊維の種類、繊維の含有率な
どをパラメータとして設計されている。これらの設計パ
ラメータを適切に設定することにより、上述のような実
用上必要とされる捩り強度の達成が可能となる。
A propeller shaft of an automobile is required to have a torsional strength of about 100 to 400 kgf · m because it is necessary to transmit a large torque generated from an engine. Conventional CFRP propeller shafts, particularly the main body cylinder thereof, have a stacking angle and a stacking structure thereof for transmitting a required torque, and a size of the shaft (as described in JP-A-2-236014, etc.). The inner diameter, outer diameter, and wall thickness), the type of reinforcing fiber used, the fiber content, etc. are used as parameters. By properly setting these design parameters, it is possible to achieve the torsional strength that is practically required as described above.

【0004】ところで、近年、自動車の衝突事故時の安
全性に関し、種々の検討が進められている。例えば、自
動車車体等をクラッシャブルな構造とし、衝突時の衝撃
エネルギーを、徐々に破壊する車体によって効果的に吸
収し、乗員の安全をはかる研究が進められている。
By the way, in recent years, various studies have been conducted on the safety in the event of an automobile collision. For example, research is being conducted to secure the safety of passengers by making a car body and the like into a crushable structure and effectively absorbing the impact energy at the time of a collision by a car body that gradually destroys.

【0005】FRP製プロペラシャフトを設計するにあ
たり、仮に高剛性のみを追求し、軸方向衝撃荷重に対し
て高すぎる剛性を有するプロペラシャフトとするなら
ば、衝突時にプロペラシャフトがつっかい棒となって、
車体をクラッシャブルな構造とした効果が損なわれてし
まうであろう。
In designing a propeller shaft made of FRP, if only high rigidity is pursued and a propeller shaft having too high rigidity against an axial impact load is used, the propeller shaft becomes a stub at the time of collision. ,
The effect of having a crushable body structure will be lost.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、F
RP製プロペラシャフトにおいて、自動車用等に必要と
される高い捩り強度を確保しつつ、軸方向衝撃荷重に対
しては、クラッシャブルな車体等に合わせて、必要な破
壊を確実に進行させることのできる、プロペラシャフト
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to
In the RP propeller shaft, while ensuring the high torsional strength required for automobiles, etc., it is possible to surely promote the necessary destruction against an axial impact load according to a crushable vehicle body etc. An object of the present invention is to provide a propeller shaft that can be used.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のプロペラシャフトは、FRP製本体筒の
端部に金属製継手が接合されたプロペラシャフトにおい
て、本体筒に、筒軸方向圧縮衝撃荷重に対して本体筒破
壊の起点となるトリガ部が設けられていることを特徴と
するものからなる。
In order to achieve the above object, a propeller shaft according to the present invention is a propeller shaft in which a metal joint is joined to an end portion of an FRP main body cylinder. The present invention is characterized in that a trigger portion is provided as a starting point of the main body cylinder breakage against a compressive impact load.

【0008】ここで上記トリガ部は、例えば次のように
形成される。トリガ部は、本体筒端縁の面取り部として
形成され、該面取り部先端が実質的に金属製継手に当接
されている。
Here, the trigger portion is formed as follows, for example. The trigger portion is formed as a chamfered portion at the end of the main body cylinder, and the tip of the chamfered portion substantially abuts the metal joint.

【0009】また、トリガ部は、本体筒の筒壁内に、本
体筒のFRPに用いられているマトリクス樹脂との接着
剪断強度がFRPの層間剪断強度よりも低く、かつ、そ
の層厚さが強化繊維の積層構成をなす本体筒のFRPの
単一層の厚さよりも薄いシート状物を埋設することによ
り形成される。
Further, the trigger part has a lower adhesive layer shear strength with the matrix resin used for the FRP of the main body cylinder than the interlaminar shear strength of the FRP and has a layer thickness within the cylinder wall of the main body cylinder. It is formed by embedding a sheet-like material that is thinner than the thickness of a single layer of FRP of the main body cylinder having a laminated structure of reinforcing fibers.

【0010】このシート状物は、離型フイルム、金属薄
板、金属網、有機繊維の織物、ガラス繊維の織物、アラ
ミド繊維の織物などから選ぶことができる。
This sheet material can be selected from a release film, a metal thin plate, a metal net, a woven fabric of organic fibers, a woven fabric of glass fibers, a woven fabric of aramid fibers and the like.

【0011】たとえば、上トリガ部は、本体筒の筒壁内
に、本体筒の周方向に環状に延びる離型フイルムを埋設
することにより形成される。あるいは、トリガ部は、本
体筒の筒壁内に、本体筒の筒軸方向に帯状に延びる離型
フイルムを埋設することにより形成される。
For example, the upper trigger portion is formed by embedding a release film, which extends annularly in the circumferential direction of the main body cylinder, in the cylinder wall of the main body cylinder. Alternatively, the trigger portion is formed by embedding a release film that extends in a band shape in the cylinder axis direction of the main body cylinder in the cylinder wall of the main body cylinder.

【0012】また、本体筒が炭素繊維強化プラスチック
からなり、上記トリガ部が、本体筒の筒壁内に、アラミ
ド繊維強化層や有機繊維強化層を配置することにより形
成される構成とすることもできる。アラミド繊維強化層
あるいは有機繊維強化層における強化繊維の配向角とし
ては、本体筒の筒軸方向に対して±40°〜±50°が
好ましい。ここで、有機繊維としては、たとえば、ポリ
エステル繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリアクリ
ロニトリル繊維、ポリアミド繊維等を使用できる。
The main body cylinder may be made of carbon fiber reinforced plastic, and the trigger portion may be formed by disposing an aramid fiber reinforced layer or an organic fiber reinforced layer in the cylinder wall of the main body cylinder. it can. The orientation angle of the reinforcing fibers in the aramid fiber-reinforced layer or the organic fiber-reinforced layer is preferably ± 40 ° to ± 50 ° with respect to the axial direction of the main cylinder. Here, as the organic fiber, for example, polyester fiber, polyvinyl alcohol fiber, polyacrylonitrile fiber, polyamide fiber or the like can be used.

【0013】また、トリガ部は、本体筒に、本体筒の筒
壁が外方にふくらみ、かつ、本体筒の周方向に環状に延
びる凸部を設けることにより形成される。
Further, the trigger portion is formed by providing the main body cylinder with a convex portion in which the cylinder wall of the main body cylinder bulges outward and which extends annularly in the circumferential direction of the main body cylinder.

【0014】さらに、トリガ部は、本体筒が、大径部
と、小径部と、大径部と小径部とを接続する円錐筒部と
からなり、前記トリガ部が、円錐筒部の筒軸方向座屈荷
重を、大径部および小径部の筒軸方向座屈荷重のいずれ
か小さい方よりも小さくすることにより形成されること
もできる。
Further, in the trigger part, the main body cylinder is composed of a large diameter part, a small diameter part, and a conical cylinder part connecting the large diameter part and the small diameter part, and the trigger part is a cylinder shaft of the conical cylinder part. It can also be formed by making the directional buckling load smaller than the smaller one of the large axial diameter buckling load and the small axial buckling load.

【0015】[0015]

【作用】このようなプロペラシャフトにおいては、FR
P製本体筒のいずれかの部位に、面取り部、埋設シート
状物、環状に延びる凸部あるいは円錐筒部により、筒軸
方向圧縮衝撃荷重に対し、本体筒の破壊の起点となるト
リガ部が形成される。したがって、本体筒が筒軸方向圧
縮荷重によって破壊する場合には、必ずこのトリガ部か
ら破壊が開始、進行し、かつ、本体筒の他の部位よりも
小さな圧縮荷重で破壊が開始する。また、これらトリガ
部はいずれも、本体筒の捩り強度は実質的に低下させな
い構造をとっている。
[Function] In such a propeller shaft, FR
At any part of the P-made main body cylinder, the chamfered portion, the buried sheet-like object, the annularly extending convex portion or the conical cylinder portion is provided with a trigger portion which is a starting point of the main body cylinder's destruction against a compressive impact load in the cylinder axial direction. It is formed. Therefore, when the main body cylinder is broken by the compressive load in the cylinder axial direction, the breakage is always started and progressed from this trigger portion, and the breakage is started with a smaller compressive load than other parts of the main body cylinder. In addition, each of these trigger portions has a structure in which the torsional strength of the main body cylinder is not substantially reduced.

【0016】自動車用プロペラシャフトに要求される捩
り強度については、前述の如く、本体筒設計の最適化で
達成可能であるから、上記トリガ部を設けることによ
り、必要な捩り強度を確保しつつ、筒軸方向圧縮衝撃荷
重に対しては、必要に応じて、確実に本体筒の破壊を開
始させることができ、本体筒自身に、効果的に衝撃エネ
ルギーを吸収させることができる。
The torsional strength required for a propeller shaft for an automobile can be achieved by optimizing the design of the main body cylinder as described above, and therefore the provision of the above-mentioned trigger portion ensures the required torsional strength. With respect to the compressive shock load in the cylinder axis direction, the main body cylinder can be surely started to be broken as necessary, and the main body cylinder itself can effectively absorb the impact energy.

【0017】[0017]

【実施例】以下に、本発明のプロペラシャフトの実施例
について、図面を参照して詳述する。図1は、本発明の
第1実施例に係るプロペラシャフトを示している。図に
おいて、1はFRP製本体筒を示しており、2は本体筒
1の端部に圧入により接合される金属製継手を示してい
る。
Embodiments of the propeller shaft of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a propeller shaft according to a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 indicates a FRP main body cylinder, and 2 indicates a metal joint which is joined to the end of the main body cylinder 1 by press fitting.

【0018】本実施例では、軸方向圧縮衝撃荷重に対し
て本体筒1の破壊の起点となるトリガ部3が、本体筒1
の端縁の面取り部4によって形成されている。この面取
り部4の先端4aが、実質的に、継手2に当接されてい
る。
In this embodiment, the trigger portion 3 which is the starting point of breakage of the main body cylinder 1 against the axial compressive impact load is the main body cylinder 1
Is formed by the chamfered portion 4 at the edge. The tip 4a of the chamfered portion 4 is substantially in contact with the joint 2.

【0019】このような構造とすることにより、筒軸方
向圧縮衝撃荷重が加わった際に、小さな接触面積で接触
している面取り部4の先端4aに瞬間的に大きな面圧が
かかり、必ず該先端4aから破壊が開始、進行する。
With such a structure, when a compressive shock load in the cylinder axis direction is applied, a large surface pressure is instantaneously applied to the tip 4a of the chamfered portion 4 which is in contact with a small contact area, and the contact pressure is always required. Destruction starts and progresses from the tip 4a.

【0020】この面取り部4は、本体筒1の端縁におけ
る筒軸方向圧縮荷重に対してのみ、強度を意図的に弱め
るものであるから、本体筒1の他の部位における、筒軸
方向強度、弾性率、特に捩り強度には、実質的に全く影
響しない。したがって、必要な捩り強度は確保されつ
つ、目標とする圧縮破壊が確実に開始される。
Since the chamfered portion 4 intentionally weakens the strength only against the compressive load in the cylinder axial direction at the end edge of the main body cylinder 1, the strength in the cylinder axial direction at other portions of the main body cylinder 1 is increased. , It has virtually no effect on the elastic modulus, especially on the torsional strength. Therefore, the desired compressive fracture is reliably started while ensuring the required torsional strength.

【0021】なお、圧縮に対する破壊開始荷重は、面取
り部4の角度、面積、先端4aの当接面積等の設定によ
り、最適な荷重に設定可能である。
The fracture starting load for compression can be set to an optimum load by setting the angle and area of the chamfered portion 4, the contact area of the tip 4a, and the like.

【0022】また、面取りの方向は、図2に示す方向と
してもよい。すなわち、トリガ部11となる面取り部1
2を、外径側を肩落としすることにより形成し、内径側
に形成される先端12aを継手2に当接させる構造とし
てもよい。
The chamfering direction may be the direction shown in FIG. That is, the chamfered portion 1 serving as the trigger portion 11
2, the outer diameter side may be formed by dropping the shoulder, and the tip 12a formed on the inner diameter side may be brought into contact with the joint 2.

【0023】図3は、本発明の第2実施例に係るプロペ
ラシャフトを示している。FRP製本体筒21の両端部
には、金属製継手22a、22bが圧入によって接合さ
れている。本体筒21の筒壁肉厚内には、本体筒の周方
向に環状に延びる離型フイルム23が埋設されている。
この離型フイルム23は、FRP製本体筒21製造時に
おいて、補強層を積層中に、所定の離型フイルムを挿
入、巻き付けることによって埋設できる。
FIG. 3 shows a propeller shaft according to a second embodiment of the present invention. Metal joints 22a and 22b are joined to both ends of the FRP main body cylinder 21 by press fitting. In the wall thickness of the main body tube 21, a release film 23 that is annularly extended in the circumferential direction of the main body tube is embedded.
This release film 23 can be embedded by inserting and winding a predetermined release film during lamination of the reinforcing layer when the FRP main body cylinder 21 is manufactured.

【0024】本実施例では、離型フイルム23は、同一
径にて、本体筒21の軸方向に複数、間隔をあけて、実
質的に全長にわたって配列されている。両端部に圧入さ
れる金属製継手22a、22bのうち、一方の継手22
aは、本体筒21の端面に対し、離型フイルム23配設
部よりも内径側の部分に当接され、他方の継手22b
は、本体筒21の端面に対し、離型フイルム23配設部
よりも外径側の部分に当接されている。そして、この他
方の継手22bには、離型フイルム23配設部よりも内
径側の部分に対向する部位に、環状空間からなる逃げ2
4が形成されている。
In the present embodiment, the release films 23 are arranged with a same diameter in the axial direction of the main body cylinder 21 at a plurality of intervals, substantially over the entire length. One of the metallic joints 22a and 22b press-fitted into both ends 22
The a is abutted against the end surface of the main body cylinder 21 at a portion on the inner diameter side of the release film 23 disposed portion, and the other joint 22b.
Is in contact with the end surface of the main body cylinder 21 at a portion on the outer diameter side of the release film 23 disposed portion. Then, in the other joint 22b, a relief 2 formed of an annular space is provided at a portion facing the portion on the inner diameter side of the release film 23 arrangement portion.
4 are formed.

【0025】このようなプロペラシャフトにおいては、
径方向にみて、離型フイルム23を境界に、剪断破壊面
が形成される。たとえば上記構造では、軸方向圧縮荷重
が加わった場合、本体筒21は、一方の継手22aから
は、離型フイルム23配設部よりも内径側の当接部から
圧縮荷重を受け、他方の継手22bからは、離型フイル
ム23配設部よりも外径側の当接部から圧縮荷重を受け
る。その結果、離型フイルム配設部には剪断荷重が加わ
ることになり、この部分で破壊しやすいようにしておく
ことにより、必ずこの部分から破壊が開始、進行する。
In such a propeller shaft,
When viewed in the radial direction, a shear fracture surface is formed with the release film 23 as a boundary. For example, in the structure described above, when an axial compressive load is applied, the main body tube 21 receives a compressive load from one joint 22a from an abutting portion on the inner diameter side of the release film 23 disposed portion, and the other joint 22a. From 22b, a compressive load is applied from the contact portion on the outer diameter side of the release film 23 arrangement portion. As a result, a shearing load is applied to the release film arranging portion, and by making it easy to break at this portion, the breaking always starts and progresses from this portion.

【0026】この破壊開始荷重も、離型フイルム23の
大きさ、配設ピッチ等により、目標とする値に自由に設
定できる。
This breaking start load can also be freely set to a target value depending on the size of the release film 23, the arrangement pitch, and the like.

【0027】なお、離型フイルムの材質としては、特に
限定されないが、例えばテフロンフイルム、ポリエチレ
ンテレフタレートフイルム等が適当である。なお、トリ
ガ部としての機能を適正化するために、場合によって
は、フイルムの表面に離型剤を塗布するなどの離型処理
を施してもよい。
The material of the release film is not particularly limited, but, for example, Teflon film, polyethylene terephthalate film and the like are suitable. Incidentally, in order to optimize the function as the trigger portion, a release treatment such as applying a release agent to the surface of the film may be performed depending on the case.

【0028】また、上記実施例では、離型フイルム23
を本体筒21の全長にわたって断続的に配設したが、他
の配設形態でもよい。例えば、図4に示すように、本体
筒31の軸方向の適当な部位(例えば中央部)に、一ケ
所、比較的幅の広い離型フイルム32を配設するように
してもよい。このような構造では、特に、捩り強度を実
質的に低下させることなく、所望の破壊開始が可能とな
る。
Further, in the above embodiment, the release film 23
Although it is arranged intermittently over the entire length of the main body cylinder 21, other arrangement forms may be used. For example, as shown in FIG. 4, a release film 32 having a relatively wide width may be provided at a suitable position (for example, the central part) in the axial direction of the main body cylinder 31. With such a structure, it is possible to initiate a desired fracture without substantially lowering the torsional strength.

【0029】また、上記実施例では、離型フイルム23
あるいは32を本体筒の周方向に環状に配設したが、全
長にわたって断続的に配設したが、本体筒の筒軸方向に
帯状に延びる離型フイルムを埋設することもできる。図
5に示すように、本体筒33の軸方向に帯状に延びる離
型フイルム34を、本体筒の周方向に適当なピッチで埋
設することにより形成することができる。なお、図5に
おいては、比較のため、周方向に環状に延びる離型フイ
ルム23も、併せて示してある。
Further, in the above embodiment, the release film 23
Alternatively, although 32 is arranged annularly in the circumferential direction of the main body cylinder, but is arranged intermittently over the entire length, it is also possible to embed a release film extending in a band shape in the cylinder axis direction of the main body cylinder. As shown in FIG. 5, a release film 34 extending in a belt shape in the axial direction of the main body cylinder 33 can be formed by embedding it at an appropriate pitch in the circumferential direction of the main body cylinder. In addition, in FIG. 5, for comparison, a release film 23 extending in an annular shape in the circumferential direction is also shown.

【0030】さらに、前述の如く、離型フイルムの他に
も、金属薄板、金属網、有機繊維の織物状物、ガラス繊
維の織物状物、アラミド繊維の織物状物等から選ばれた
各種シート状物を埋設することにより、トリガ部を形成
できる。例えば、図6に示すように、本体筒37の、C
FRP層からなる繊維強化層35a、35b間に、強化
繊維の配向角が本体筒の筒軸方向に対して±40°〜±
50°であるアラミド繊維強化層36を配置することに
より、トリガ部を形成できる。
Further, as described above, in addition to the release film, various sheets selected from a metal thin plate, a metal net, a woven material of organic fibers, a woven material of glass fibers, a woven material of aramid fibers and the like. The trigger portion can be formed by embedding the material. For example, as shown in FIG.
Between the fiber-reinforced layers 35a and 35b made of the FRP layer, the orientation angle of the reinforcing fibers is ± 40 ° to ± with respect to the cylinder axis direction of the main body cylinder.
The trigger portion can be formed by disposing the aramid fiber reinforced layer 36 having an angle of 50 °.

【0031】図7は、本発明の第3実施例に係るプロペ
ラシャフトの本体筒を示している。FRP製本体筒41
の軸方向途中部位に、本体筒41の筒壁が外方にふくら
み(図示例では外側にふくらんでいるが、内側でもよ
い)、かつ、本体筒の周方向に環状に延びる凸部42が
形成されている。凸部42は、例えば、FRP製本体筒
41成形時に、マンドレルに環状の発泡体43あるいは
適当な樹脂等を巻き付けておくことにより、容易に形成
できる。
FIG. 7 shows a main body cylinder of a propeller shaft according to a third embodiment of the present invention. FRP body tube 41
A cylindrical wall of the main body cylinder 41 bulges outwardly (in the illustrated example, it bulges outward, but may be inside), and a convex portion 42 that extends annularly in the circumferential direction of the main body cylinder is formed at an axially intermediate portion of the above. Has been done. The convex portion 42 can be easily formed, for example, by winding the annular foam 43 or an appropriate resin around the mandrel when the FRP main body cylinder 41 is molded.

【0032】凸42は、捩り強度としては他の部位と同
等かそれ以上の強度をもつことができるが、圧縮荷重に
対しては、他の部位よりも低い耐荷重しかもたないの
で、本体筒全体の捩り強度を低下させることなく、圧縮
方向衝撃荷重に対して確実に破壊の起点となる。
The protrusion 42 can have a torsional strength equal to or higher than that of the other parts, but has a lower load resistance against the compressive load than the other parts. It reliably becomes the starting point of fracture against the impact load in the compression direction without lowering the overall torsional strength.

【0033】図8は、本発明の第4実施例に係るプロペ
ラシャフトの本体筒を示している。本体筒51は、大径
部52と、小径部53と、両者を接続する円錐筒部54
とからなり、この円錐筒部54が、筒軸方向圧縮衝撃荷
重に対する破壊の起点となる、トリガ部を構成してい
る。
FIG. 8 shows a main body cylinder of a propeller shaft according to a fourth embodiment of the present invention. The main body cylinder 51 includes a large-diameter portion 52, a small-diameter portion 53, and a conical cylinder portion 54 connecting the both.
The conical tubular portion 54 constitutes a trigger portion which is a starting point of destruction against a compressive impact load in the tubular axial direction.

【0034】円錐筒部54は、少なくとも小径部53よ
りは高い捩り強度を有するから、本実施例においても、
本体筒51全体としての捩り強度を低下させることな
く、確実に圧縮衝撃荷重に対する破壊開始のトリガ部が
形成される。
Since the conical cylindrical portion 54 has a higher torsional strength than at least the small diameter portion 53, in this embodiment as well,
A trigger portion for starting fracture against a compressive impact load is reliably formed without reducing the torsional strength of the entire main body cylinder 51.

【0035】また、本実施例においては、本体筒51成
形用のマンドレル55を、二重径形状にしておくだけで
よいので、トリガ部形成のための特別な工程は不要であ
り、生産性も高い。
Further, in this embodiment, since the mandrel 55 for molding the main body cylinder 51 only needs to have a double diameter shape, no special step for forming the trigger portion is required, and the productivity is high. high.

【0036】なお、圧縮破壊荷重は、円錐筒部54のテ
ーパ角度、長さ等を適切に設定することにより、目標と
する値に自由に設計可能である。
The compressive breaking load can be freely designed to a target value by appropriately setting the taper angle, the length, etc. of the conical cylindrical portion 54.

【0037】本発明のFRP製プロペラシャフトを構成
するマトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂、ポリイミド樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和
ポリエステル等の熱硬化性樹脂を使用するが、他の樹
脂、たとえば、ポリアミド、ポリカーボネード、ポリエ
ーテルイミド等の熱可塑性樹脂でもよい。
As the matrix resin constituting the FRP propeller shaft of the present invention, a thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, a vinyl ester resin or an unsaturated polyester is used, but other resins such as, for example, It may be a thermoplastic resin such as polyamide, polyamide, polyetherimide or the like.

【0038】また、強化繊維についても、炭素繊維に限
らず、たとえばガラス繊維、アラミド繊維等を使用する
ことが可能であり、これらを併用することも可能であ
る。
The reinforcing fiber is not limited to carbon fiber, but glass fiber, aramid fiber, or the like can be used, and these can be used in combination.

【0039】なお、本発明のプロペラシャフトにおいて
は、FRP製本体筒と金属製継手との間の適当な位置
(たとえば、各部材端部位置)に、シール材を配設して
もよい。シール材としては、樹脂、リング状弾性体、フ
イルム等が適当である。このようなシール材配設によ
り、水分等の進入をより確実に防止し、接合部の腐食を
防止することができる。
In the propeller shaft of the present invention, a seal material may be arranged at an appropriate position (for example, each member end position) between the FRP main body cylinder and the metal joint. A resin, a ring-shaped elastic body, a film or the like is suitable as the sealing material. By disposing such a sealing material, it is possible to more reliably prevent entry of water and the like and prevent corrosion of the joint portion.

【0040】また、金属製継手を圧入する際、圧入用治
具で継手を把持する必要があるが、確実に把持できるよ
う、かつ、圧入力によって継手が破損しないよう、継手
に、圧入用治具の係止または係合部を設けておくことが
好ましい。このような係止または係合部は、継手の外面
の適当な位置に、段付部または溝部を形成することによ
り構成できる。
Further, when the metal joint is press-fitted, it is necessary to grip the joint with the press-fitting jig. However, in order to securely grip and to prevent the joint from being damaged by the pressure input, the joint is press-fitted. It is preferable to provide a locking or engaging portion for the tool. Such a locking or engaging portion can be formed by forming a step portion or a groove portion at an appropriate position on the outer surface of the joint.

【0041】また、金属製継手の圧入力を極力低減し
て、効率よく圧入するためには、以下のような方法が有
効である。 継手の温度を下げ、FRP製本体筒端部の温度を上げ
て圧入する。 接着剤を潤滑剤として用いる。 圧入後には残らない、揮発性の液状潤滑剤を用いる。
Further, in order to reduce the press-fitting force of the metal joint as much as possible and to press-fit efficiently, the following method is effective. Lower the temperature of the joint and raise the temperature of the end of the FRP body cylinder to press fit. Use the adhesive as a lubricant. Use a volatile liquid lubricant that does not remain after press fitting.

【0042】さらに、金属製継手にバランスウエイト取
付部を設けて、該取付部に適当なバランスウエイトを溶
接等によって付加することにより、プロペラシャフト完
成後のバランスを調整することが可能である。このバラ
ンスウエイト取付部の周囲、とくに、バランスウエイト
取付部と、接合されるFRP製本体筒との間の部分の継
手外面に、冷却フィンを形成しておくと、バランスウエ
イトを接合する際の溶接熱がFRP製本体筒側に伝わる
のを抑制することができる。
Further, it is possible to adjust the balance after completion of the propeller shaft by providing a balance weight mounting portion on the metal joint and adding an appropriate balance weight to the mounting portion by welding or the like. If a cooling fin is formed around the balance weight mounting portion, especially on the outer surface of the joint between the balance weight mounting portion and the FRP main body cylinder to be joined, welding at the time of joining the balance weight is performed. It is possible to prevent heat from being transferred to the FRP main body cylinder side.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明によれば、FRP製プロペラシャ
フトの本体筒に、筒軸方向圧縮衝撃荷重に対して破壊の
起点となるトリガ部を設け、圧縮破壊が確実にトリガ部
から開始、進行するようにしたので、自動車用等に必要
とされる高い捩り強度を確保しつつ、衝突時等に要求さ
れる、望ましい破壊の形態を現出できる。
According to the present invention, the main body cylinder of the FRP propeller shaft is provided with the trigger portion which is the starting point of the destruction against the compressive impact load in the axial direction of the cylinder, and the compression fracture is surely started and progressed from the trigger portion. As a result, it is possible to obtain a desirable mode of destruction required at the time of a collision or the like while ensuring a high torsional strength required for automobiles and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係るFRP製プロペラシ
ャフトの部分断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of an FRP propeller shaft according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の変形例に係るトリガ部形状を示す、FR
P製本体筒の部分断面図である。
FIG. 2 is a FR showing a shape of a trigger portion according to a modification of FIG.
It is a fragmentary sectional view of a P-made main body cylinder.

【図3】本発明の第2実施例に係るFRP製プロペラシ
ャフトの部分断面図である。
FIG. 3 is a partial sectional view of an FRP propeller shaft according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3の変形例に係るトリガ部形状を示す、FR
P製本体筒の部分断面図である。
FIG. 4 is a FR showing the shape of a trigger portion according to the modified example of FIG.
It is a fragmentary sectional view of a P-made main body cylinder.

【図5】図3のさらに別の変形例に係るトリガ部形状を
示す、FRP製本体筒の概略斜視図である。
5 is a schematic perspective view of an FRP main body cylinder showing a shape of a trigger portion according to another modification of FIG. 3. FIG.

【図6】図3のさらに別の変形例に係るトリガ部形状を
示す、FRP製本体筒の部分断面図である。
6 is a partial cross-sectional view of an FRP main body cylinder showing the shape of a trigger portion according to still another modification of FIG.

【図7】本発明の第3実施例に係るFRP製プロペラシ
ャフトの本体筒の部分断面図である。
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of a main body cylinder of an FRP propeller shaft according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4実施例に係るFRP製プロペラシ
ャフトの本体筒の部分断面図である。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a main body cylinder of an FRP propeller shaft according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21、31、33、37、41、51 FRP製本
体筒 2、22a、22b 金属製継手 3、11 トリガ部 4、12 面取り部 4a、12a 先端 23、32、34 離型フイルム 24 逃げ 35a、35b CFRP層 36 アラミド繊維強化層 42 凸部 52 大径部 53 小径部 54 円錐筒部 55 マンドレル
1, 21, 31, 33, 37, 41, 51 FRP main body tube 2, 22a, 22b Metal joint 3, 11 Trigger part 4, 12 Chamfer part 4a, 12a Tip 23, 32, 34 Release film 24 Escape 35a , 35b CFRP layer 36 Aramid fiber reinforced layer 42 Convex portion 52 Large diameter portion 53 Small diameter portion 54 Conical cylindrical portion 55 Mandrel

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 FRP製本体筒の端部に金属製継手が接
合されたプロペラシャフトにおいて、本体筒に、筒軸方
向圧縮衝撃荷重に対して本体筒破壊の起点となるトリガ
部が設けられていることを特徴とするプロペラシャフ
ト。
1. A propeller shaft in which a metal joint is joined to an end portion of an FRP main body cylinder, wherein the main body cylinder is provided with a trigger portion which is a starting point of main body cylinder breakage against a compressive impact load in the cylinder axial direction. Propeller shaft characterized by
【請求項2】 前記トリガ部が、本体筒端縁の面取り部
として形成され、該面取り部先端が実質的に金属製継手
に当接されている、請求項1のプロペラシャフト。
2. The propeller shaft according to claim 1, wherein the trigger portion is formed as a chamfered portion of an end edge of the main body cylinder, and a tip of the chamfered portion substantially abuts on a metal joint.
【請求項3】 前記トリガ部が、本体筒の筒壁内に、本
体筒のFRPに用いられているマトリクス樹脂との接着
剪断強度がFRPの層間剪断強度よりも低く、かつ、そ
の層厚さが強化繊維の積層構成をなす本体筒のFRPの
単一層の厚さよりも薄いシート状物を埋設することによ
り形成されている、請求項1のプロペラシャフト。
3. The trigger part has a bond strength with the matrix resin used for the FRP of the main body cylinder in the cylinder wall of the main body cylinder lower than the interlaminar shear strength of the FRP, and the layer thickness thereof. 2. The propeller shaft according to claim 1, wherein the propeller shaft is formed by burying a sheet-shaped material that is thinner than the thickness of a single layer of FRP of the main body cylinder having a laminated structure of reinforcing fibers.
【請求項4】 前記シート状物が、離型フイルム、金属
薄板、金属網、有機繊維の織物、ガラス繊維の織物、ア
ラミド繊維の織物から選ばれた1種である、請求項3の
プロペラシャフト。
4. The propeller shaft according to claim 3, wherein the sheet-like material is one selected from a release film, a metal thin plate, a metal net, a fabric of organic fibers, a fabric of glass fibers, and a fabric of aramid fibers. .
【請求項5】 前記トリガ部が、本体筒の筒壁内に、本
体筒の周方向に環状に延びる離型フイルムを埋設するこ
とにより形成されている、請求項3または4のプロペラ
シャフト。
5. The propeller shaft according to claim 3, wherein the trigger portion is formed by embedding a release film, which extends annularly in a circumferential direction of the main body cylinder, in a cylinder wall of the main body cylinder.
【請求項6】 前記トリガ部が、本体筒の筒壁内に、本
体筒の筒軸方向に帯状に延びる離型フイルムを埋設する
ことにより形成されている、請求項3または4のプロペ
ラシャフト。
6. The propeller shaft according to claim 3, wherein the trigger portion is formed by embedding a release film extending in a strip shape in the cylinder axis direction of the main body cylinder in the cylinder wall of the main body cylinder.
【請求項7】 本体筒が炭素繊維強化プラスチックから
なり、前記トリガ部が、本体筒の筒壁内にアラミド繊維
強化層を配置することにより形成されている、請求項3
または4のプロペラシャフト。
7. The main body cylinder is made of carbon fiber reinforced plastic, and the trigger portion is formed by disposing an aramid fiber reinforced layer in the cylinder wall of the main body cylinder.
Or 4 propeller shafts.
【請求項8】 アラミド繊維強化層におけるアラミド繊
維の配向角が、本体筒の筒軸方向に対して±40°〜±
50°の範囲にある、請求項7のプロペラシャフト。
8. The orientation angle of the aramid fibers in the aramid fiber reinforced layer is ± 40 ° to ± with respect to the cylinder axis direction of the main body cylinder.
8. The propeller shaft of claim 7, in the range of 50 °.
【請求項9】 本体筒が炭素繊維強化プラスチックから
なり、前記トリガ部が、本体筒の筒壁内に有機繊維強化
層を配置することにより形成されている、請求項3また
は4のプロペラシャフト。
9. The propeller shaft according to claim 3, wherein the main body cylinder is made of carbon fiber reinforced plastic, and the trigger portion is formed by disposing an organic fiber reinforced layer in the cylinder wall of the main body cylinder.
【請求項10】 有機繊維強化層における有機繊維の配
向角が、本体筒の筒軸方向に対して±40°〜±50°
の範囲にある、請求項9のプロペラシャフト。
10. The orientation angle of the organic fibers in the organic fiber reinforced layer is ± 40 ° to ± 50 ° with respect to the cylinder axis direction of the main body cylinder.
10. The propeller shaft of claim 9 in the range.
【請求項11】 前記トリガ部が、本体筒に、本体筒の
筒壁が外方にふくらみ、かつ、本体筒の周方向に環状に
延びる凸部を設けることにより形成されている、請求項
1のプロペラシャフト。
11. The trigger portion is formed by providing the main body cylinder with a convex portion in which the cylinder wall of the main body cylinder bulges outward and which extends annularly in the circumferential direction of the main body cylinder. Propeller shaft.
【請求項12】 本体筒が、大径部と、小径部と、大径
部と小径部とを接続する円錐筒部とからなり、前記トリ
ガ部が、円錐筒部の筒軸方向座屈荷重を、大径部および
小径部の筒軸方向座屈荷重のいずれか小さい方よりも小
さくすることにより形成されている、請求項1のプロペ
ラシャフト。
12. The main body cylinder comprises a large diameter part, a small diameter part, and a conical cylinder part connecting the large diameter part and the small diameter part, and the trigger part comprises a buckling load in the cylinder axial direction of the conical cylinder part. Is smaller than the smaller one of the large axial diameter buckling load and the small axial buckling load, the propeller shaft according to claim 1.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001355626A (en) * 2000-06-09 2001-12-26 Fuji Heavy Ind Ltd Drive shaft made of composite material
US7442127B2 (en) 2004-08-20 2008-10-28 Honda Motor Co., Ltd. Propeller shaft and rotational power transmission mechanism equipped with this
KR20180076574A (en) * 2016-12-28 2018-07-06 주식회사 신금하 Reinforced lay-up structure and method of carbon epoxy prepreg on joining section between cfrp high torsion propeller filament winding shaft and metallic flange

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