JPH1054418A - 強化プラスチック管とそれに回転しないように縦に連結される継ぎ手連結体のついた駆動シャフト - Google Patents
強化プラスチック管とそれに回転しないように縦に連結される継ぎ手連結体のついた駆動シャフトInfo
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- JPH1054418A JPH1054418A JP9100778A JP10077897A JPH1054418A JP H1054418 A JPH1054418 A JP H1054418A JP 9100778 A JP9100778 A JP 9100778A JP 10077897 A JP10077897 A JP 10077897A JP H1054418 A JPH1054418 A JP H1054418A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大量に、異なる使用長さのものが一般的に、
かつ効率的に製作でき、また、高い動作温度においても
機械的に過酷な負荷を取り扱えるように意図された駆動
シャフトを得る。 【解決手段】 プラスチック管には望ましくはカーボン
製の軸方向に走るファイバーまたはファイバー撚り糸の
埋め込まれた内側層があり、その上に、軸方向に対して
対称的に傾斜して埋め込まれたファイバーをもつ少なく
とも一つの二重層がつけられている。プラスチック管に
は、その内側に、プラスチック管の全長にわたって一定
の軸方向に走る形状があり、プラスチック管は母材から
スプライン・ボアの様式で形成される。その外側円周上
に凹状の噛み合わせ形状のついたピンが、プラスチック
管の内側形状に滑り込まされる、または緩やかに押し込
まれることによって噛み合わせられる。ピンは、また、
プラスチック管に、接着により、またはスナップ・リン
グを使用する固定接続により、軸方向に動かないように
固定される。
かつ効率的に製作でき、また、高い動作温度においても
機械的に過酷な負荷を取り扱えるように意図された駆動
シャフトを得る。 【解決手段】 プラスチック管には望ましくはカーボン
製の軸方向に走るファイバーまたはファイバー撚り糸の
埋め込まれた内側層があり、その上に、軸方向に対して
対称的に傾斜して埋め込まれたファイバーをもつ少なく
とも一つの二重層がつけられている。プラスチック管に
は、その内側に、プラスチック管の全長にわたって一定
の軸方向に走る形状があり、プラスチック管は母材から
スプライン・ボアの様式で形成される。その外側円周上
に凹状の噛み合わせ形状のついたピンが、プラスチック
管の内側形状に滑り込まされる、または緩やかに押し込
まれることによって噛み合わせられる。ピンは、また、
プラスチック管に、接着により、またはスナップ・リン
グを使用する固定接続により、軸方向に動かないように
固定される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱硬化性プラスチック
母材でできエンドレス・ファイバーで強化されたプラス
チック管と、プラスチック管に差し込まれるピンでプラ
スチック管に回転しない形で接続される継ぎ手連結体と
をもつ駆動シャフトに関する。
母材でできエンドレス・ファイバーで強化されたプラス
チック管と、プラスチック管に差し込まれるピンでプラ
スチック管に回転しない形で接続される継ぎ手連結体と
をもつ駆動シャフトに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】本発明
は、例えばドイツの定期刊行のATZ自動車技術雑誌第
96巻、612−617ページのW・ホフマン達の“第
二世代のファイバー複合カルダン・シャフト”として知
られる、請求項1の上位概念による駆動シャフトに関す
る。同じ定期刊行のATZ自動車技術雑誌の以前の巻、
すなわち第91巻、149−152ページには、W・ホ
フマンによる“駆動鋼索におけるファイバー複合材料”
と名付けられたもう一つの寄稿論文があり、そこで著者
は、“第一世代”のファイバー複合駆動シャフトを記述
している。
は、例えばドイツの定期刊行のATZ自動車技術雑誌第
96巻、612−617ページのW・ホフマン達の“第
二世代のファイバー複合カルダン・シャフト”として知
られる、請求項1の上位概念による駆動シャフトに関す
る。同じ定期刊行のATZ自動車技術雑誌の以前の巻、
すなわち第91巻、149−152ページには、W・ホ
フマンによる“駆動鋼索におけるファイバー複合材料”
と名付けられたもう一つの寄稿論文があり、そこで著者
は、“第一世代”のファイバー複合駆動シャフトを記述
している。
【0003】これらの駆動シャフトは、長さ全体にわた
って同じ直径をもつ継ぎ目なしのファイバー強化プラス
チック管をもち、少なくとも第二の世代では短いファイ
バーで強化した継ぎ手連結体をもち、該連結体は、プラ
スチック管に差し込まれたピンにより回転できない形で
プラスチック管に接着される。示されたピンの周囲には
接着剤を受けるために軸方向に走る溝があり、該溝は円
周にわたる玉ぶちにより軸方向にはその自由端で閉じて
いる。接着で作られる連結体のデザインに関しては、E
P318818が参考とされる。プラスチック管の内表
面は製造過程(ファイバーは軸方向に約10°から12
°傾いている)の結果として平滑である。駆動シャフト
にかけられる最大荷重は、接着剤による接合強度および
車両の運転中の最高温度により決まる。引用された参考
文献で記述されている最大荷重の値は、室温で約330
0Nm、100°Cで約290Nmである。
って同じ直径をもつ継ぎ目なしのファイバー強化プラス
チック管をもち、少なくとも第二の世代では短いファイ
バーで強化した継ぎ手連結体をもち、該連結体は、プラ
スチック管に差し込まれたピンにより回転できない形で
プラスチック管に接着される。示されたピンの周囲には
接着剤を受けるために軸方向に走る溝があり、該溝は円
周にわたる玉ぶちにより軸方向にはその自由端で閉じて
いる。接着で作られる連結体のデザインに関しては、E
P318818が参考とされる。プラスチック管の内表
面は製造過程(ファイバーは軸方向に約10°から12
°傾いている)の結果として平滑である。駆動シャフト
にかけられる最大荷重は、接着剤による接合強度および
車両の運転中の最高温度により決まる。引用された参考
文献で記述されている最大荷重の値は、室温で約330
0Nm、100°Cで約290Nmである。
【0004】しかし発明者の観察によると、少なくと
も、重量のある、および/または強力なエンジンをもつ
車両、より強いトルクのかかる車両では、より高温にな
る。この状況は、特にいわゆるジャックラビット発進、
すなわち高速で回転しているエンジンに急にクラッチを
噛み合わせる時におこり、これが非常に大きなトルクの
ショックを駆動シャフトに与える。そのような場合に
は、エンジンの大きさと車両の重量により、2500N
m以上のピーク・トルクが必ず発生する。このジャック
ラビット発進の時の負荷は、また、駆動シャフトが最高
温度に達しているときにも許容範囲になければならな
い。発明者は、駆動シャフトの直近のエンジンの部分で
160°の表面温度を確認している。駆動シャフトにか
かる、通常は起こり得ないけれども大きくて個々の場合
に除外できない、かかる可能性のあるこれらの負荷があ
るので、発明者は、重量の軽減や音の軽減という利点が
あるけれども、機能的な理由でファイバー複合のデザイ
ンの駆動シャフトとしてそのようなシャフトを選択でき
なかった。これとは別に、大きい機械的な応力にさらさ
れる議論されているタイプの接着接合は、製造に関して
問題がない訳ではない。言い換えれば、そのような接着
剤接合はプロセス技術により保証されるものではない。
なぜなら、たとえ万全の注意が払われたとしても、大量
生産の過程で不純物または空気が個々の場合に気づかな
い形で接合部に入り、接着された接合部の負荷容量に重
大な影響を及ぼす可能性が完全に除去できないからであ
る。
も、重量のある、および/または強力なエンジンをもつ
車両、より強いトルクのかかる車両では、より高温にな
る。この状況は、特にいわゆるジャックラビット発進、
すなわち高速で回転しているエンジンに急にクラッチを
噛み合わせる時におこり、これが非常に大きなトルクの
ショックを駆動シャフトに与える。そのような場合に
は、エンジンの大きさと車両の重量により、2500N
m以上のピーク・トルクが必ず発生する。このジャック
ラビット発進の時の負荷は、また、駆動シャフトが最高
温度に達しているときにも許容範囲になければならな
い。発明者は、駆動シャフトの直近のエンジンの部分で
160°の表面温度を確認している。駆動シャフトにか
かる、通常は起こり得ないけれども大きくて個々の場合
に除外できない、かかる可能性のあるこれらの負荷があ
るので、発明者は、重量の軽減や音の軽減という利点が
あるけれども、機能的な理由でファイバー複合のデザイ
ンの駆動シャフトとしてそのようなシャフトを選択でき
なかった。これとは別に、大きい機械的な応力にさらさ
れる議論されているタイプの接着接合は、製造に関して
問題がない訳ではない。言い換えれば、そのような接着
剤接合はプロセス技術により保証されるものではない。
なぜなら、たとえ万全の注意が払われたとしても、大量
生産の過程で不純物または空気が個々の場合に気づかな
い形で接合部に入り、接着された接合部の負荷容量に重
大な影響を及ぼす可能性が完全に除去できないからであ
る。
【0005】例えばDE 29 11 213 A1に
開示されるように、樹脂を飽和させたファイバー繊維ま
たは織物布を駆動シャフトのファイバー強化プラスチッ
ク管に巻き付けて、管の端部を特殊な方法で処理し、管
の端部に金属製の端部継手が正しい形状で一体化される
ようにし、継手が接合フランジに溶接できるようにする
ことが知られている。この方法で強化することは、プラ
スチック管がより大きい負荷を取り扱えることを意味す
る。この目的のために、ガラス・ファイバーまたはカー
ボン・ファイバーを使用することができる。巻き付ける
芯には、その外側に縦方向に細長い溝のあるスリーブが
ある特定の位置まで端に向かって滑りこまされ、層とし
て巻き付けられ、スリーブの端は層から突き出した状態
に残される。巻き付けが行われる間、一緒になってもう
一つのスリーブを形成する内側に溝のある外郭が、内側
のスリーブのビーズにその位置についても形状において
もマッチしその層が二つのメアンダー状の(曲がりくね
った)面の間に挟まれて変形するような形で、二つの隣
接する個別の層の間に差し込まれる。この変形は、その
形状がプラスチック管に向かって傾斜がついているの
で、管の円筒内壁でなくなる。まだ柔らかい管を形成す
るために層を巻き付けた後で、管の端に金属部品を差し
込み、プラスチックが硬化され、したがって、金属部品
が管の端にしっかりと固定され、最も重要なことはプラ
スチックが金属材料に強固に接合されることである。
開示されるように、樹脂を飽和させたファイバー繊維ま
たは織物布を駆動シャフトのファイバー強化プラスチッ
ク管に巻き付けて、管の端部を特殊な方法で処理し、管
の端部に金属製の端部継手が正しい形状で一体化される
ようにし、継手が接合フランジに溶接できるようにする
ことが知られている。この方法で強化することは、プラ
スチック管がより大きい負荷を取り扱えることを意味す
る。この目的のために、ガラス・ファイバーまたはカー
ボン・ファイバーを使用することができる。巻き付ける
芯には、その外側に縦方向に細長い溝のあるスリーブが
ある特定の位置まで端に向かって滑りこまされ、層とし
て巻き付けられ、スリーブの端は層から突き出した状態
に残される。巻き付けが行われる間、一緒になってもう
一つのスリーブを形成する内側に溝のある外郭が、内側
のスリーブのビーズにその位置についても形状において
もマッチしその層が二つのメアンダー状の(曲がりくね
った)面の間に挟まれて変形するような形で、二つの隣
接する個別の層の間に差し込まれる。この変形は、その
形状がプラスチック管に向かって傾斜がついているの
で、管の円筒内壁でなくなる。まだ柔らかい管を形成す
るために層を巻き付けた後で、管の端に金属部品を差し
込み、プラスチックが硬化され、したがって、金属部品
が管の端にしっかりと固定され、最も重要なことはプラ
スチックが金属材料に強固に接合されることである。
【0006】同様の技術は合衆国特許第4−238−5
40号または第4−279−275号にも見られ、それ
によると、管の端部近傍に、内部および外部に正弦曲線
を描く形状をもつ二つのスリーブが、巻き付けたまだ柔
らかい層の上にはめこまれ、巻き付けはスリーブで覆わ
れた部分で正弦曲線状に成型され、巻き付けとスリーブ
の間には強固な接合が行われる。母体のプラスチックは
金属スリーブと一緒に硬化され、こうして二つの間に材
料接合が行われる。
40号または第4−279−275号にも見られ、それ
によると、管の端部近傍に、内部および外部に正弦曲線
を描く形状をもつ二つのスリーブが、巻き付けたまだ柔
らかい層の上にはめこまれ、巻き付けはスリーブで覆わ
れた部分で正弦曲線状に成型され、巻き付けとスリーブ
の間には強固な接合が行われる。母体のプラスチックは
金属スリーブと一緒に硬化され、こうして二つの間に材
料接合が行われる。
【0007】この従来の技術の欠点は、管を一個一個製
作しなければならないことで、それは大量生産にとって
煩わしく高価につきすぎるのみならず、異なる長さのシ
ャフトを製作するには異なる製作装置の使用が必要なこ
とである。したがって、このタイプの製作法は効率的で
なく、また一般的でもない。上記の製作上の欠点は別に
しても、金属部品と接合されて縦方向に一体となったシ
ャフトは、金属からファイバー強化プラスチックへの変
換部で、使用している材質の強度と弾性係数が異なるた
めに剛性に不連続があり、これが動作中に遊びをつくる
という機能面での欠点がある。
作しなければならないことで、それは大量生産にとって
煩わしく高価につきすぎるのみならず、異なる長さのシ
ャフトを製作するには異なる製作装置の使用が必要なこ
とである。したがって、このタイプの製作法は効率的で
なく、また一般的でもない。上記の製作上の欠点は別に
しても、金属部品と接合されて縦方向に一体となったシ
ャフトは、金属からファイバー強化プラスチックへの変
換部で、使用している材質の強度と弾性係数が異なるた
めに剛性に不連続があり、これが動作中に遊びをつくる
という機能面での欠点がある。
【0008】最後にDE 30 07 896 C2に
ある接合ファイバー駆動シャフトに言及する必要があ
る。これによると、金属製の継ぎ手連結体ピンが、精巧
な形状をもつ円周上に外側に向いて取り付けられてい
る。継ぎ手接合体をすでに硬化したプラスチック管に固
定するために、ピンが多少小さい内径をもつプラスチッ
ク管に押し込まれ、縦に鋭くとがった形状が管壁を軸方
向に穿ち、管の中にそれ自身がはまりこむ形状をつく
る。管の端の外側にはハチマキが巻かれ、管の壁面が径
方向に伸びるのを防ぐ。この接合方式は高温時にも大き
い静的および動的負荷を扱えるが、この回転に対して固
定的な結合方式は製作が困難で、望ましくない剛性の不
連続性が、管の端と継ぎ手連結体との間に成長する可能
性がある。この剛性の不連続性は、もし金属製の継ぎ手
連結体がプラスチック製のものに置き換えられたら避け
られるかもしれないが、応力の下での、特に高い温度で
のクリープというプラスチックに避けられない性質のた
めに、接合部に緩みが生じ、したがってそのような駆動
シャフトは負荷をかけることが出来なくなる。
ある接合ファイバー駆動シャフトに言及する必要があ
る。これによると、金属製の継ぎ手連結体ピンが、精巧
な形状をもつ円周上に外側に向いて取り付けられてい
る。継ぎ手接合体をすでに硬化したプラスチック管に固
定するために、ピンが多少小さい内径をもつプラスチッ
ク管に押し込まれ、縦に鋭くとがった形状が管壁を軸方
向に穿ち、管の中にそれ自身がはまりこむ形状をつく
る。管の端の外側にはハチマキが巻かれ、管の壁面が径
方向に伸びるのを防ぐ。この接合方式は高温時にも大き
い静的および動的負荷を扱えるが、この回転に対して固
定的な結合方式は製作が困難で、望ましくない剛性の不
連続性が、管の端と継ぎ手連結体との間に成長する可能
性がある。この剛性の不連続性は、もし金属製の継ぎ手
連結体がプラスチック製のものに置き換えられたら避け
られるかもしれないが、応力の下での、特に高い温度で
のクリープというプラスチックに避けられない性質のた
めに、接合部に緩みが生じ、したがってそのような駆動
シャフトは負荷をかけることが出来なくなる。
【0009】従来技術の紹介を完全にするために、我々
は、また、多層エンドレスのファイバー強化プラスチッ
ク管を製作するための、ここで興味のある引っ張りおよ
び巻き揚げ法、または引っ張り/巻き揚げ法を取り扱っ
たいくつかの文献を指摘する必要がある。例えば、DE
29 51 399 Aは、特にカーボン・ファイバ
ー(炭素繊維)が使用されている、そのような管を製作
するシステムと方法を記述している。ファイバーで強化
したプラスチック管は、運動用具の原材料として意図さ
れるし、また、機械製作のための中空材料としても意図
される。また、DE 28 12 916 A1に記載
された方法と装置によると、望ましくは炭素繊維で強化
されたプラスチック管が、高速で回転する機械のシャフ
トとして使用されることを意図している。
は、また、多層エンドレスのファイバー強化プラスチッ
ク管を製作するための、ここで興味のある引っ張りおよ
び巻き揚げ法、または引っ張り/巻き揚げ法を取り扱っ
たいくつかの文献を指摘する必要がある。例えば、DE
29 51 399 Aは、特にカーボン・ファイバ
ー(炭素繊維)が使用されている、そのような管を製作
するシステムと方法を記述している。ファイバーで強化
したプラスチック管は、運動用具の原材料として意図さ
れるし、また、機械製作のための中空材料としても意図
される。また、DE 28 12 916 A1に記載
された方法と装置によると、望ましくは炭素繊維で強化
されたプラスチック管が、高速で回転する機械のシャフ
トとして使用されることを意図している。
【0010】本発明の目的は、駆動シャフトを、大量の
製作が効率的に行えて、必要なさまざまな長さに共通に
使用でき、既知の同様のデザインのシャフトが扱うこと
ができる温度よりも高温の140°C以上の温度でも負
荷をかけることが出来る、いいかえれば、機能的に高度
な要求に答られる仕様をもつ駆動シャフトに改良するこ
とである。
製作が効率的に行えて、必要なさまざまな長さに共通に
使用でき、既知の同様のデザインのシャフトが扱うこと
ができる温度よりも高温の140°C以上の温度でも負
荷をかけることが出来る、いいかえれば、機能的に高度
な要求に答られる仕様をもつ駆動シャフトに改良するこ
とである。
【0011】この目的は、請求項1に特徴づけられる本
発明の基礎をなす概念に従う駆動シャフトにより達成さ
れる。内側層のファイバーを軸方向に揃えるので、製作
過程で内部形状が管の長さ全域にわたってつけられ、そ
こに継ぎ手連結体が強い力を必要としないでしっかりと
強固に挿入される。プラスチック管を製作するために
は、必ずしも必要条件ではないが、それ自身よく知られ
た連続製作過程、すなわち、引きだしおよび巻き揚げ
法、または引きだし/巻き揚げ法を使用することが出来
て、この方法では准エンドレスのプラスチック管が高い
生産性で効率よく製作でき、それから必要な長さが切り
出されて使用される。強固な連結が、管の端の領域でト
ルクの接続を可能にし、高い温度においても大きな負荷
を取り扱うことを可能にする。プラグ連結をゆるやかに
押し込んで噛み合わせられると共に、滑り込ませて噛み
合わせられるおかげで、強い恒久的な応力がかからず、
したがってクリープも生じず、プラスチックは継ぎ手連
結体として容易に使用できる。これは重量の格段の節約
をもたらす結果となる。
発明の基礎をなす概念に従う駆動シャフトにより達成さ
れる。内側層のファイバーを軸方向に揃えるので、製作
過程で内部形状が管の長さ全域にわたってつけられ、そ
こに継ぎ手連結体が強い力を必要としないでしっかりと
強固に挿入される。プラスチック管を製作するために
は、必ずしも必要条件ではないが、それ自身よく知られ
た連続製作過程、すなわち、引きだしおよび巻き揚げ
法、または引きだし/巻き揚げ法を使用することが出来
て、この方法では准エンドレスのプラスチック管が高い
生産性で効率よく製作でき、それから必要な長さが切り
出されて使用される。強固な連結が、管の端の領域でト
ルクの接続を可能にし、高い温度においても大きな負荷
を取り扱うことを可能にする。プラグ連結をゆるやかに
押し込んで噛み合わせられると共に、滑り込ませて噛み
合わせられるおかげで、強い恒久的な応力がかからず、
したがってクリープも生じず、プラスチックは継ぎ手連
結体として容易に使用できる。これは重量の格段の節約
をもたらす結果となる。
【0012】本発明の利点を生かした実施例は付随する
請求項で示される。また、本発明は図面に示される実施
例を参照しながらより詳細に記述される。
請求項で示される。また、本発明は図面に示される実施
例を参照しながらより詳細に記述される。
【0013】
【実施例】図1に示される駆動シャフトのためのプラス
チック管1は、熱硬化性のプラスチック母材に埋め込ま
れたいわゆるロービング(粗撚り糸)と呼ばれるエンド
レスのファイバーまたはエンドレス・ファイバーの織り
糸3と5で強化されている。プラスチック管はその全長
さLにわたって同じ直径Dをもち、したがって、既知の
引きだし/巻き揚げ法、または引きだし/巻き揚げ法に
よる連続的な、准エンドレスな方法によって管を効率的
に製作出来る幾何学的な可能性を提供し、このことは効
率的で経済的であるのみならず、著しい再設備や投資費
用がなくても、必要とする長さのプラスチック管の製造
を可能にする。異なる直径をもつプラスチック管でも、
すぐ実行できるようなある一定の再設備投資により製造
が可能である。駆動シャフトを製作するためには、プラ
スチック管1はその端部で継ぎ手連結体6と回転しない
ように接続され、このトルクの接続はプラスチック管の
中に差し込まれるピン7によって実効的となる。
チック管1は、熱硬化性のプラスチック母材に埋め込ま
れたいわゆるロービング(粗撚り糸)と呼ばれるエンド
レスのファイバーまたはエンドレス・ファイバーの織り
糸3と5で強化されている。プラスチック管はその全長
さLにわたって同じ直径Dをもち、したがって、既知の
引きだし/巻き揚げ法、または引きだし/巻き揚げ法に
よる連続的な、准エンドレスな方法によって管を効率的
に製作出来る幾何学的な可能性を提供し、このことは効
率的で経済的であるのみならず、著しい再設備や投資費
用がなくても、必要とする長さのプラスチック管の製造
を可能にする。異なる直径をもつプラスチック管でも、
すぐ実行できるようなある一定の再設備投資により製造
が可能である。駆動シャフトを製作するためには、プラ
スチック管1はその端部で継ぎ手連結体6と回転しない
ように接続され、このトルクの接続はプラスチック管の
中に差し込まれるピン7によって実効的となる。
【0014】本発明の目的は、この接続が高温において
も機械的に大きな負荷に耐えられるようにすることであ
る。この目的のために、多層プラスチック管1には、ま
ず、軸方向に走るファイバー3のある内側層2があり、
その上に、軸方向に対して対称的に角度±α傾いたファ
イバー5をもつ少なくとも一つの二重層4がある。軸方
向に走るファイバー3はプラスチック管の曲がりに対す
る強度を増し、これは、大きな回転速度に適合する駆動
シャフトにとっては特に重要である。一定の角度傾いた
ファイバー5は、トルクを伝達するために必要なねじれ
に対する強い抵抗力をプラスチック管に与える。もちろ
ん、もし必要なら、プラスチック管に、この分野ではフ
ァイバーが角度をもって配置されるプラス/マイナス層
として知られるような、もう一つの二重層をつけること
もできる。別の言い方をすれば異なる傾きをもつファイ
バーのついた全体で二個の二重層をつけることもでき
る。二重層の数および二重層の中のファイバーの傾き角
度±αの値は、この分野で一般的な設計基準に基づい
て、個々の応用例での特定の負荷データの関数として決
められる。二個の二重層またはプラス/マイナス層の場
合には、ファイバーまたはファイバー撚り糸を、例え
ば、内側の二重層では3°から15°の範囲の小角度で
巻き、外側の二重層では30°から75°の範囲の大き
な傾き角度で巻くのが有利である。
も機械的に大きな負荷に耐えられるようにすることであ
る。この目的のために、多層プラスチック管1には、ま
ず、軸方向に走るファイバー3のある内側層2があり、
その上に、軸方向に対して対称的に角度±α傾いたファ
イバー5をもつ少なくとも一つの二重層4がある。軸方
向に走るファイバー3はプラスチック管の曲がりに対す
る強度を増し、これは、大きな回転速度に適合する駆動
シャフトにとっては特に重要である。一定の角度傾いた
ファイバー5は、トルクを伝達するために必要なねじれ
に対する強い抵抗力をプラスチック管に与える。もちろ
ん、もし必要なら、プラスチック管に、この分野ではフ
ァイバーが角度をもって配置されるプラス/マイナス層
として知られるような、もう一つの二重層をつけること
もできる。別の言い方をすれば異なる傾きをもつファイ
バーのついた全体で二個の二重層をつけることもでき
る。二重層の数および二重層の中のファイバーの傾き角
度±αの値は、この分野で一般的な設計基準に基づい
て、個々の応用例での特定の負荷データの関数として決
められる。二個の二重層またはプラス/マイナス層の場
合には、ファイバーまたはファイバー撚り糸を、例え
ば、内側の二重層では3°から15°の範囲の小角度で
巻き、外側の二重層では30°から75°の範囲の大き
な傾き角度で巻くのが有利である。
【0015】大きな負荷のもとで、プラスチック管の端
部から継ぎ手連結体6にトルクを伝達するために、プラ
スチック管にはその内側に全長Lにわたって、母材と、
可能ならば母材に埋め込まれた軸方向に走るファイバー
またはファイバー撚り糸で形成される、スプライン中ぐ
り形状の様式の軸方向に一定の断面形状8がある。この
断面形状は製作過程の観点からすれば製作が簡単で、管
の端部に特別の処理を必要としない。この断面形状は、
プラスチック管に沿ったどの軸方向の位置にもつけられ
ており、管の長さを必要に応じたものにすることが可能
である。ピン7があり、その外側円周上には、プラスチ
ック管の内部の断面形状8に噛み合う、対応する凹形の
噛み合わせ形状9がある。ピンは、プラスチック管の断
面形状に、その断面形状9によって、滑り込ませてはめ
込む、または、ともかくゆるく押してはめ込む。ピンと
プラスチック管のはめ込みは、制御できない重心のアン
バランスを避けるためにお互いにはめ合わされる部品の
間で良好な中心決めが行われるように、すなわち遊びが
ないようにしなければならず、また、お互いにはまりあ
ったプラスチック部品のクリープにつながるような、座
りがきつすぎることからくる著しい恒久的な応力がかか
らないようにしなければならない。すでに強調したよう
に、力がかかる点で剛性の急激な不連続を避けることが
有効で、もちろん重量の点からも継ぎ手連結体6は、同
様にプラスチックから、特にファイバーで強化したプラ
スチックで作られるのが有利である。
部から継ぎ手連結体6にトルクを伝達するために、プラ
スチック管にはその内側に全長Lにわたって、母材と、
可能ならば母材に埋め込まれた軸方向に走るファイバー
またはファイバー撚り糸で形成される、スプライン中ぐ
り形状の様式の軸方向に一定の断面形状8がある。この
断面形状は製作過程の観点からすれば製作が簡単で、管
の端部に特別の処理を必要としない。この断面形状は、
プラスチック管に沿ったどの軸方向の位置にもつけられ
ており、管の長さを必要に応じたものにすることが可能
である。ピン7があり、その外側円周上には、プラスチ
ック管の内部の断面形状8に噛み合う、対応する凹形の
噛み合わせ形状9がある。ピンは、プラスチック管の断
面形状に、その断面形状9によって、滑り込ませてはめ
込む、または、ともかくゆるく押してはめ込む。ピンと
プラスチック管のはめ込みは、制御できない重心のアン
バランスを避けるためにお互いにはめ合わされる部品の
間で良好な中心決めが行われるように、すなわち遊びが
ないようにしなければならず、また、お互いにはまりあ
ったプラスチック部品のクリープにつながるような、座
りがきつすぎることからくる著しい恒久的な応力がかか
らないようにしなければならない。すでに強調したよう
に、力がかかる点で剛性の急激な不連続を避けることが
有効で、もちろん重量の点からも継ぎ手連結体6は、同
様にプラスチックから、特にファイバーで強化したプラ
スチックで作られるのが有利である。
【0016】図2、図3または図4に示されるように、
一対となった断面形状8と9に対して、異なる断面形状
が提供されうる。図2に示されるプラスチック管1の断
面形状8は、巻かれていない伸ばした位置で見てみる
と、円周上で比較的あらく分割されたほぼ同じ形状の台
形の山13と溝14をもち、一方、図3に示されるプラ
スチック管1′の断面形状8′は、狭い間隔で刻まれた
三角形の山または溝で決められている。両者の形状は、
ともに、断面で見ると直線的な縁取りの形状である。図
4に示されるもう一つの実施例でのより粗く分割された
断面形状8″は、凸面状にカーブした縁取りの形状であ
る。溝14の最も深い場所で測られたプラスチック管の
壁の厚さsに比較して、断面形状の径方向の寸法pは、
33%から100%厚くされる。山13を含めて測られ
たプラスチック管の全壁厚に対しては、断面形状の径方
向の高さpは約25%から50%である。
一対となった断面形状8と9に対して、異なる断面形状
が提供されうる。図2に示されるプラスチック管1の断
面形状8は、巻かれていない伸ばした位置で見てみる
と、円周上で比較的あらく分割されたほぼ同じ形状の台
形の山13と溝14をもち、一方、図3に示されるプラ
スチック管1′の断面形状8′は、狭い間隔で刻まれた
三角形の山または溝で決められている。両者の形状は、
ともに、断面で見ると直線的な縁取りの形状である。図
4に示されるもう一つの実施例でのより粗く分割された
断面形状8″は、凸面状にカーブした縁取りの形状であ
る。溝14の最も深い場所で測られたプラスチック管の
壁の厚さsに比較して、断面形状の径方向の寸法pは、
33%から100%厚くされる。山13を含めて測られ
たプラスチック管の全壁厚に対しては、断面形状の径方
向の高さpは約25%から50%である。
【0017】本設計の枠組みの中で、ガラス・ファイバ
ー、カーボン・ファイバーまたはアラミド・ファイバー
を個々の層に使用できる。また、一つの層にこれらのフ
ァイバー材料を混在して使用することもできる。しかし
ながら、プラスチック管1の母材にもっぱらカーボン・
ファイバーを挿入することが推奨され、すべての層2と
4の中のエンドレス・ファイバー3と5についても同じ
である。なぜなら、この材質のファイバーは、ガラス・
ファイバーに比べて弾性係数が何倍も大きい弾性係数を
もち、カーボン・ファイバーを選択することにより、プ
ラスチック管の剛性を同様の設計のガラス・ファイバー
強化プラスチック管に比べて数倍大きくすることができ
る。60%から70%のファイバー容積成分が望まし
く、その組成でファイバー接合は最高の強度に達する。
さまざまな熱硬化性合成樹脂が母材として使用できる
が、ファイバー強化プラスチック管については、エポキ
シ樹脂が、その望ましい特性のために、特に頻繁に使用
される。
ー、カーボン・ファイバーまたはアラミド・ファイバー
を個々の層に使用できる。また、一つの層にこれらのフ
ァイバー材料を混在して使用することもできる。しかし
ながら、プラスチック管1の母材にもっぱらカーボン・
ファイバーを挿入することが推奨され、すべての層2と
4の中のエンドレス・ファイバー3と5についても同じ
である。なぜなら、この材質のファイバーは、ガラス・
ファイバーに比べて弾性係数が何倍も大きい弾性係数を
もち、カーボン・ファイバーを選択することにより、プ
ラスチック管の剛性を同様の設計のガラス・ファイバー
強化プラスチック管に比べて数倍大きくすることができ
る。60%から70%のファイバー容積成分が望まし
く、その組成でファイバー接合は最高の強度に達する。
さまざまな熱硬化性合成樹脂が母材として使用できる
が、ファイバー強化プラスチック管については、エポキ
シ樹脂が、その望ましい特性のために、特に頻繁に使用
される。
【0018】回転に対する強い抑止とは独立に、ピン
は、また、管の端部に滑り込ませてはめ込む、あるいは
ゆるく押し込むことにより、プラスチック管1の中で軸
方向に固定される。この軸方向の固定は、例えば図5に
示されるように、プラスチック管1の内円周上の溝11
とピンの外円周上の溝12にはまり込むスナップ・リン
グ10を使用する、ラッチング接続により機械的に行わ
れる。ピンの溝12は、その内直径が、挿入されるスナ
ップ・リング10の内直径よりも少なくともワイヤーの
直径だけ小さく、したがって、スナップ・リングは挿入
されると径方向内側に噛み合わさる。継ぎ手連結体が取
り付けられる前に、スナップ・リングは溝12の中に置
かれ、次にピンはその連結体形状とともにプラスチック
噛みの形状の中に軸方向に押し込まれる。管形状の山1
3は、端にいくにしたがって傾斜がついており、スナッ
プ・リングが押し込まれたときに、リングは径方向内側
に弾性的に押され、したがって、管形状はリングを山1
3の内側径方向に“持ち上げる”。スナップ・リングが
プラスチック管の円周上の溝11の軸方向の位置に達す
ると、リング10は再び弾性で戻り、機械的に管1とピ
ン7とを固定し、軸方向に引き離されないように保持す
る。
は、また、管の端部に滑り込ませてはめ込む、あるいは
ゆるく押し込むことにより、プラスチック管1の中で軸
方向に固定される。この軸方向の固定は、例えば図5に
示されるように、プラスチック管1の内円周上の溝11
とピンの外円周上の溝12にはまり込むスナップ・リン
グ10を使用する、ラッチング接続により機械的に行わ
れる。ピンの溝12は、その内直径が、挿入されるスナ
ップ・リング10の内直径よりも少なくともワイヤーの
直径だけ小さく、したがって、スナップ・リングは挿入
されると径方向内側に噛み合わさる。継ぎ手連結体が取
り付けられる前に、スナップ・リングは溝12の中に置
かれ、次にピンはその連結体形状とともにプラスチック
噛みの形状の中に軸方向に押し込まれる。管形状の山1
3は、端にいくにしたがって傾斜がついており、スナッ
プ・リングが押し込まれたときに、リングは径方向内側
に弾性的に押され、したがって、管形状はリングを山1
3の内側径方向に“持ち上げる”。スナップ・リングが
プラスチック管の円周上の溝11の軸方向の位置に達す
ると、リング10は再び弾性で戻り、機械的に管1とピ
ン7とを固定し、軸方向に引き離されないように保持す
る。
【0019】軸方向の固定は、上記の替わりに例えば接
着により実現することもできる。プラスチック部品を接
着するためによく知られた適切な接着剤や接着方法があ
るけれども、この場合本目的のためには二成分の接着剤
を使用するのが特に利点があり、二成分はマイクロカプ
セルに入れられて、接触表面の少なくとも一方、望まし
くはピンの表面に塗布されるのが有利である。例えば継
ぎ手連結体の製造者によりすでに応用されているマイク
ロカプセルに入った二成分接着剤は、ピンの断面形状9
の上に乾燥した滑らないコーテイングを形成し、それは
ある一定の機械的な抵抗性および有効性保持時間をも
ち、接着の準備ができた後に、継ぎ手連結体を移動し処
理することを可能にする。継ぎ手連結体をプラスチック
管に固定するために、所定の断面形状を持つピンを、プ
ラスチック管の形状の中に力をかけて軸方向に押し込
む。ピンが押し込まれると、剪断応力のために、この応
力が接着剤コーティングにかかり、マイクロカプセルが
自動的に破れて、二つの接着剤成分がお互いに混合さ
れ、接着剤が接着作用を起こす。この接続法について
は、トルクのかかる条件下で軸方向の動きを防ぐための
接着は要求事項に掲げられておらず、したがって、継ぎ
手連結体とプラスチック管の間のトルクを伝達する接着
接続にかかわる高性能の要求に合致するものでないこと
は留意されなければならない。
着により実現することもできる。プラスチック部品を接
着するためによく知られた適切な接着剤や接着方法があ
るけれども、この場合本目的のためには二成分の接着剤
を使用するのが特に利点があり、二成分はマイクロカプ
セルに入れられて、接触表面の少なくとも一方、望まし
くはピンの表面に塗布されるのが有利である。例えば継
ぎ手連結体の製造者によりすでに応用されているマイク
ロカプセルに入った二成分接着剤は、ピンの断面形状9
の上に乾燥した滑らないコーテイングを形成し、それは
ある一定の機械的な抵抗性および有効性保持時間をも
ち、接着の準備ができた後に、継ぎ手連結体を移動し処
理することを可能にする。継ぎ手連結体をプラスチック
管に固定するために、所定の断面形状を持つピンを、プ
ラスチック管の形状の中に力をかけて軸方向に押し込
む。ピンが押し込まれると、剪断応力のために、この応
力が接着剤コーティングにかかり、マイクロカプセルが
自動的に破れて、二つの接着剤成分がお互いに混合さ
れ、接着剤が接着作用を起こす。この接続法について
は、トルクのかかる条件下で軸方向の動きを防ぐための
接着は要求事項に掲げられておらず、したがって、継ぎ
手連結体とプラスチック管の間のトルクを伝達する接着
接続にかかわる高性能の要求に合致するものでないこと
は留意されなければならない。
【図1】本発明による駆動シャフトのためのプラスチッ
ク管の第一の実施例を通じての、いいかえれば第一の実
施例の縦方向の断面図である。
ク管の第一の実施例を通じての、いいかえれば第一の実
施例の縦方向の断面図である。
【図2】図1のプラスチック管の断面図である。
【図3】異なる内部形状をもつプラスチック管の修正例
の断面図を示す。
の断面図を示す。
【図4】異なる内部形状をもつプラスチック管の修正例
の断面図を示す。
の断面図を示す。
【図5】図1のプラスチック管の端部と継ぎ手連結体の
間に、軸方向に機械的に固定される接続部の部分断面図
である。
間に、軸方向に機械的に固定される接続部の部分断面図
である。
【図6】プラスチック管の個々の層とそのファイバーの
透視図を示す。
透視図を示す。
1,1′,1″ プラスチック管 2 内側層 3 ファイバー撚り糸 4 二重層 5 ファイバー撚り糸 6 継ぎ手連結体 7 ピン 8 断面形状 9 噛み合わせ形状 10 スナップ・リング 11 溝 12 溝 13 山 14 溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルトルト エデイガー ドイツ連邦共和国 71522 バツクナング イムヴイーゼングルント 8 (72)発明者 ハルトムート アルバース ドイツ連邦共和国 70178 シユツツトガ ルト ゲルバーシユトラーセ 22 (72)発明者 デイツトマー ヴイーラント ドイツ連邦共和国 71570 オツペンヴア イラーウンテレ オルツシユトラーセ 14 (72)発明者 デイーター カンデルト ドイツ連邦共和国 75446 ヴイールンス ハイムイム クリユーゲレ 4
Claims (8)
- 【請求項1】 その全長にわたって一定の直径をもち、
エンドレス・ファイバーで強化された熱硬化性母材でで
きたプラスチック管と、プラスチック管に差し込まれる
ピンでプラスチック管に回転しない形で接続される継ぎ
手連結体とをもつ駆動シャフトで、 多層プラスチック管(1,1′,1″)は、軸方向に走
るファイバーまたはファイバー撚り糸(3)のついた内
側層(2)をもち、その上に、軸方向に対称的に傾斜し
た(±α)ファイバーまたはファイバー撚り糸(5)が
つけられた最低でも一層の二重層(4)があり、プラス
チック管(1,1′,1″)には内部に軸方向に走る形
状(8,8′,8″)があり、それはプラスチック管
(1,1′,1″)の全長Lにわたって一定の形状で、
プラスチック管はスプライン・ボアの方式で母材と軸方
向に走るファイバーまたはファイバー撚り糸(3)とで
形成され、前記ピン7には、その円周上に、プラスチッ
ク管(1,1′,1″)の凸状の内部形状(8,8′,
8″)と噛み合わさる凹状の噛み合わせ形状(9)がつ
いていることを特徴とする駆動シャフト。 - 【請求項2】 プラスチック管(1,1′,1″)の母
材に埋め込まれたエンドレス・ファイバー又はファイバ
ー撚り糸(3,5)が、全ての層(2,4)についてカ
ーボン・ファイバー(炭素繊維)だけで作られているこ
とを特徴とする、請求項1に記載の駆動シャフト。 - 【請求項3】 プラスチック管(1,1′,1″)の壁
の厚さ(s)を基準にして、形状(8,8′,8″)の
溝(14)の最低点で測った形状(8,8′,8″)の
径方向の厚さ(p)が、壁の厚さ(s)の33%から1
00%であることを特徴とする、請求項1に記載の駆動
シャフト。 - 【請求項4】 継ぎ手連結体(6)のピン(7)を、滑
り込ませて、または、わずかに押してはめ込み、プラス
チック管(1,1′,1″)に噛み合わせることを特徴
とする、請求項1に記載の駆動シャフト。 - 【請求項5】 継ぎ手連結体(6)のピン(7)が、プ
ラスチック管(1,1′,1″)から引き出されないよ
うに、軸方向に固定されていることを特徴とする、請求
項1に記載の駆動シャフト。 - 【請求項6】 軸方向の動きに対する固定が接着による
ことを特徴とする、請求項5に記載の駆動シャフト。 - 【請求項7】 軸方向の動きに対する固定が、プラスチ
ック管(1,1′,1″)の円周上の溝(8)とピン
(7)の円周上の溝(12)に同時に噛み合わさるスナ
ップ・リング(10)を使用するロッキング接続により
行われることを特徴とする、請求項5に記載の駆動シャ
フト。 - 【請求項8】 軸方向の動きに対する固定を行う接着固
定には二成分接着剤が使用され、前記接着剤の二成分が
マイクロカプセルの形でピンと管の端部の少なくとも一
つの接触表面に塗布され、マイクロカプセルは、ピンが
プラスチック管に差し込まれたときに剪断応力により自
動的に破れて、二成分が混合し接着剤が接合するように
設計されていることを特徴とする、請求項6に記載の駆
動シャフト。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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US6352385B1 (en) * | 2000-07-31 | 2002-03-05 | General Electric Company | Mechanical coupling for cooperating rotatable members |
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DE10159641A1 (de) * | 2001-12-05 | 2003-06-18 | Bayerische Motoren Werke Ag | Gelenkwellenvorrichtung |
US20030114231A1 (en) * | 2001-12-14 | 2003-06-19 | Visteon Global Technologies, Inc. | Integrally stiffened composite drive shaft |
KR100783905B1 (ko) * | 2006-08-18 | 2007-12-10 | 현대자동차주식회사 | 복합재료로 구성된 자동차용 하이브리드 드라이브샤프트 |
DE102008046587A1 (de) * | 2008-09-10 | 2010-03-11 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Gelenkwelle für Fahrzeuge |
US7922593B2 (en) * | 2008-10-23 | 2011-04-12 | American Axle & Manufacturing, Inc. | Driveshaft assembly |
DE102008056018A1 (de) * | 2008-11-05 | 2010-05-06 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Triebwerkswelle für ein Gasturbinentriebwerk |
DE102009018417B4 (de) * | 2009-04-22 | 2012-05-24 | Ifa-Technologies Gmbh | Schwingungstilger-Anordnung |
DE102009038039A1 (de) * | 2009-08-19 | 2011-02-24 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Drehmomentübertragungseinrichtung |
DE102010004856B4 (de) * | 2010-01-18 | 2013-03-28 | Daimler Ag | Verbindungsanordnung sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen Verbindungsanordnung |
GB201015680D0 (en) * | 2010-09-20 | 2010-10-27 | Syncromesh Systems Ltd | Improvements in and relating to stuctural tubes |
DE102011085962B4 (de) | 2011-11-08 | 2014-02-27 | Leichtbau-Zentrum Sachsen Gmbh | Innenprofilierte Welle aus Faserverbundwerkstoff mit Lasteinleitungselementen und Verfahren zur Herstellung |
US10012263B2 (en) | 2012-09-28 | 2018-07-03 | Abb Research, Ltd | Rotors for rotating machines with hollow fiber-reinforced composite shaft |
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CN103775521B (zh) * | 2012-10-17 | 2016-08-17 | 万向钱潮股份有限公司 | 等速万向节的连接结构及连接方法 |
DE102012022260A1 (de) * | 2012-11-13 | 2014-05-28 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Verfahren zur Herstellung einer Welle eines Gasturbinentriebwerks, insbesondere einer Radialwelle oder einer zur Maschinenachse in einem Winkel angeordneten Welle |
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US9797257B2 (en) | 2012-12-10 | 2017-10-24 | General Electric Company | Attachment of composite article |
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BE1022119B1 (fr) * | 2014-09-09 | 2016-02-17 | Bd Invent S.A. | Arbre de transmission et son procede de fabrication |
DE102017208757A1 (de) | 2017-05-23 | 2018-11-29 | Audi Ag | Torsionsstab für einen Stabilisator eines Kraftfahrzeugs sowie Stabilisator und Verfahren zur Herstellung eines Stabilisators |
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JP6507209B2 (ja) * | 2017-09-19 | 2019-04-24 | 本田技研工業株式会社 | 回転駆動力伝達機構 |
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---|---|---|---|---|
US3638455A (en) * | 1970-07-08 | 1972-02-01 | Uniroyal Inc | Filament-wound resin torsion tubes with molded end splines |
US3750489A (en) * | 1972-06-07 | 1973-08-07 | Caterpillar Tractor Co | Composite drive assembly |
DE2356245A1 (de) * | 1973-11-10 | 1975-06-05 | Giovanni Marchetti | Hohlwelle, insbesondere fuer rollaeden |
US4014184A (en) * | 1975-01-27 | 1977-03-29 | Stark Martin H | Propeller shaft liner and inserting apparatus |
GB1573877A (en) * | 1977-03-24 | 1980-08-28 | Atomic Energy Of Australia | Formation of reinforced plastic tubing |
US4171626A (en) * | 1978-03-27 | 1979-10-23 | Celanese Corporation | Carbon fiber reinforced composite drive shaft |
US4187135A (en) * | 1978-03-27 | 1980-02-05 | Celanese Corporation | Fiber reinforced composite shaft with metallic connector sleeves mounted by longitudinal groove interlock |
US4238540A (en) * | 1979-05-29 | 1980-12-09 | Celanese Corporation | Fiber reinforced composite shaft with metallic connector sleeves mounted by connector ring interlock |
US4279275A (en) * | 1979-08-06 | 1981-07-21 | Ford Aerospace & Communications Corporation | Mechanical joinder of composite shaft to metallic end members |
DE2951399A1 (de) * | 1979-12-20 | 1981-07-02 | VEB Sportgeräte, DDR 6080 Schmalkalden | Verfahren und einrichtung zur herstellung von faserverstaerkten gegenstaenden |
DE3007896C2 (de) * | 1980-03-01 | 1985-03-07 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Anschlußverbindung für durch Faserkunststoffrohre gebildete Hohlwellen, insbesondere für Kraftfahrzeuge |
DE3115328A1 (de) * | 1981-04-15 | 1982-11-04 | Gerhard Hans Otto 6095 Ginsheim-Gustavsburg Rasch | Wellenverbinder |
DE8222839U1 (de) * | 1982-08-13 | 1983-05-05 | Arendts, Franz Joseph, Prof., 8000 München | Anschlußverbindung für treibende oder angetriebene Hohlwellen aus Faserverbundwerkstoff |
DE3331789A1 (de) * | 1982-09-29 | 1984-03-29 | Dana Corp., 43697 Toledo, Ohio | Verfahren zur herstellung einer antriebswelle |
GB2133499B (en) * | 1982-11-16 | 1985-10-09 | Honda Motor Co Ltd | Shafts incorporating fibre-reinforced plastics |
DE3428327A1 (de) * | 1984-08-01 | 1986-02-13 | Gesenkschmiede Schneider Gmbh, 7080 Aalen | Hohlwelle mit in laengsrichtung angebrachten versteifungsrippen |
FR2576645B1 (fr) * | 1985-01-28 | 1988-03-25 | Aerospatiale | Procede pour la solidarisation d'un element a l'extremite d'un tube de materiau composite et dispositif ainsi obtenu |
DE3528629A1 (de) * | 1985-08-09 | 1987-02-12 | Man Technologie Gmbh | Verfahren zur herstellung eines rotorrohres |
US4663819A (en) * | 1985-11-04 | 1987-05-12 | Eagle-Picher Industries, Inc. | Method of mounting a metal yoke to a composite tube |
US5261991A (en) * | 1986-04-30 | 1993-11-16 | Dana Corporation | Composite tubular elements and methods of fabrication |
DE3740908A1 (de) * | 1987-12-03 | 1989-06-22 | Uni Cardan Ag | Anordnung mit klebeverbindung zwischen einer nabe und einem rohr |
DE3821549A1 (de) * | 1988-06-23 | 1989-12-28 | Siemens Ag | Faserverstaerkte druck- oder zugstange aus kunststoffmaterial |
FR2661227B1 (fr) * | 1990-04-20 | 1997-09-19 | Volkswagen Ag | Procede de realisation d'un arbre, en particulier d'un arbre de cardan, forme d'un assemblage d'un tube de matiere synthetique armee de fibres et d'un element de raccordement en materiau rigide. |
DE4119359C2 (de) * | 1990-06-23 | 1997-03-13 | Gkn Glaenzer Spicer | Antriebswelle |
JPH04347006A (ja) * | 1991-05-24 | 1992-12-02 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 繊維強化プラスチック製駆動軸 |
EP0547379A3 (en) * | 1991-12-18 | 1993-08-11 | Hughes Aircraft Company | Microencapsulated polyurea adhesives |
DE4207839C2 (de) * | 1992-03-12 | 1993-12-16 | Loehr & Bromkamp Gmbh | Nabenbefestigung |
FR2696513B1 (fr) * | 1992-10-06 | 1994-12-23 | Gkn Automotive Ag | Organe mécanique tubulaire tel qu'un arbre de transmission de véhicule automobile. |
US5601493A (en) * | 1992-10-22 | 1997-02-11 | Sumitomo Chemical Company Limited | Drive shaft made of fiber reinforced plastics, and method for connecting pipe made of fire-reinforced plastics |
JPH06200951A (ja) * | 1992-10-22 | 1994-07-19 | Sumitomo Chem Co Ltd | 繊維強化樹脂製駆動力伝達用シャフトおよび繊維強化樹脂製パイプの接合方法 |
DE4322236C2 (de) * | 1993-07-03 | 1995-11-23 | Wicona Bausysteme Gmbh | Vorrichtung zur Verbindung von vorzugsweise aus Metall bestehenden Hohlprofilen |
JP3453832B2 (ja) * | 1994-02-17 | 2003-10-06 | 株式会社豊田自動織機 | 繊維強化複合材料製駆動シャフト及びその製造方法 |
US5632685A (en) * | 1995-12-04 | 1997-05-27 | Dana Corporation | End fitting for drive shaft assembly and method of manufacturing same |
DE19613857C2 (de) * | 1996-04-06 | 1999-05-27 | Daimler Chrysler Ag | Gelenkwelle mit verstärktem Kunststoffrohr und mit einem endseitig drehfest verbundenen Gelenkanschlußkörper |
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