JPS601489B2 - 駆動軸と自在継手との組合わせとその方法 - Google Patents

駆動軸と自在継手との組合わせとその方法

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JPS601489B2
JPS601489B2 JP53047634A JP4763478A JPS601489B2 JP S601489 B2 JPS601489 B2 JP S601489B2 JP 53047634 A JP53047634 A JP 53047634A JP 4763478 A JP4763478 A JP 4763478A JP S601489 B2 JPS601489 B2 JP S601489B2
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mandrel
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bore
resin
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C1/00—Flexible shafts; Mechanical means for transmitting movement in a flexible sheathing
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少くともその一端がフークス型自在継手を組
合わせる駆動軸に関する。
特に、本発明は、管状の形状で合成樹脂状材料の剛性母
材に固定された補強繊維を有する駆動軸に関する。この
補強繊維で作られる軸は、下記では「複合」軸と称する
。例えば、繊維の補強材は、炭素繊維および／またはガ
ラス繊維を包含してもよく、硬化されたェポキシ樹脂の
剛性母材内に固定され得る。しかしながら、その他の繊
維と、その他の樹脂とを使用してもよい。変速装置と、
被動車軸との間で自動車の駆動軸ないし推進軸として前
記軸を使用しようとする幾つかの提案が行われた。
通常の駆動軸は、鋼管で作られ、それ等の端部または少
くともその一端に溶接されたフークス継手ヨークを有し
ている。軸に接着させた鋼のフークス継手ヨークをその
端部へ挿入する管状の形状の複合軸を備えることが提案
された。また、２つの該鋼ヨーク離隔して整合された関
係に発泡樹脂コアで保持した後、ヨークとコアとのまわ
りに複合軸を形成する如く、繊維がコァに巻付けられる
ときに含浸された繊維で包囲されてヨークが「巻込」ま
れる様にすることが提案された。この挿入されたヨーク
は、十字継手の１つの枝（リム）の端部を収容し、十字
継手の他のリムの端部は、第２ヨークに収容され、ヨー
クと十字継手とは、フークス継手を形成する。現在、自
動車産業では、重量低減の探求が行われ、鋼ヨークを有
する複合駆動軸は、同等の通常の駆動軸よりも軽いが、
この様な軸と継手との組合わせでの重量を節減する余地
が更にあることが判明し、本発明の１つの目的は、軽量
でしかも丈夫な駆動軸を提供することである。この軸は
、自動車の駆動列に使用する如く意図されているが、そ
の他の用途にも使用し得る。本発明の１つの側面による
と、‘１１合成樹脂状材料の剛性母材内に固定された補
強繊維を有する管状軸を備え、該藤が、一対の整合して
直径方向に対向するボアをその一端に隣接して愛し、更
に、■各ボア内に夫々固定される２つのジャーナル軸受
と、（３｝談ジャーナル敵受に回転する如く支持された
１つのリムの端部と、ヨークに支持された他のリムとを
有する十字継手とを備える組合わせが提供される。
軸の一端は、上述の如く十字継手を装着してもよいが、
藤の両端が同様に構成されてもよい。
この構造により、駆動軸と継手との組合わせの重量が材
料的に低減されたが、それは、軸のボアへ予め挿入され
る鋼ヨークを省略して２つのジャーナル軸受と、軸の短
い延長部とでこれを層換え、これ等の両者が、ジャーナ
ル軸受を有する予め使用される鋼ヨークよりも著しく軽
量だからである。好ましくは、軸の前記端部、または十
字継手を各々が有するとすれば各端部は、軸の主要部よ
りも半径方向でより厚い厚さを有している。端部のこの
厚肉は、この組合わせが使用されるとき、ジャーナル軸
受を介して継手で軸に加えられるトルクに一層効果的に
抵抗する如く作用する。軸の主要部は、通常、厚肉端部
の厚さの１／１５乃至１／２の厚さを有し、最も一般に
は、１６乃至１′４の厚さを有している。端部は、上述
の如く厚肉の場合に、複合材料、即ち、合成樹脂状材料
の剛性母材内に固定された補強繊維で作られる予成形さ
れたりングを有してもよく、該リングが軸の製造中に巻
込まれ、即ち、合成樹脂の剛性母材内に固定された補強
繊維の他の層で包囲されて軸の残部と一体になり、また
は軸の残部よりも厚肉に成形された軸の一部を単に包含
してもよい。
本発明の他の側面によると、軸と、フークス型自在継手
との組合わせを製造する方法が提供され、該方法は、補
強繊維の複数の層をマンドレルに巻付け、該巻付けの前
、後または同時にいづれかで未硬化樹脂を該繊維に合浸
し、剛性構造になる如く該樹脂を硬化させ、得られる管
状軸を前記マンドレルから除去し、一対の整合して直径
方向に対向するボアを該軸の一端に隣接して形成し、他
のリムがヨーク部材に収容された十字継手の１つのリム
の対向端部を支持する如く、ジャーナル軸受を前記各ボ
アへ挿入する手順を備えている。
軸の一端または両端が上述の如く厚肉にされるとき、こ
の方法は、軸を形成するために繊維を巻付ける以前に、
所定の複合材料のリングをマンドレルに設置し、該リン
グを包囲して軸を形成する如く前記繊維を巻付ける手日
頃を備え得る。材料が硬化して軸をマンドレルから除去
した後、ボアは、軸とりングとを貫通して形成される。
これと異なり、予成形された端部を有する代りに、軸の
主要部よりも半径方向でより厚い厚さを端部が有する如
く巻付けを実施してもよい。
本発明は、添附図面を参照して下記に詳細に説明する。
初めに第１図を参照すると「管状部分が１０と、厚くな
った端部１２とを有する複合軸１４の一端が示されてい
る。
一対の整合するボア１６は、端部１２に設けられ、例え
ば、ニードルローラ軸受と、十字継手２２の１つの枝（
リム）２０の端部を旋回自在に装着する一対の軸受カッ
プ１８を収容する。継手の他のリム２４は、第２図に示
す如く、リム２０よりも短く、その端部は、複合軸ない
し駆動軸１４で駆動される回転自在な都材２８の一端に
装着されたヨーク２６のリムに旋回自在に固定される。
従って、この組立体は、フークス自在継手を構成し、１
つのヨークが駆動軸に固定された別個のヨーク構成要素
ではなく駆動軸の厚肉の端部１２で形成され、厚肉端部
１２が捻り期断分配部材を構成する。
第１，第２図に示す構造では、十字継手の夫々のリム２
４，２０１ま、等しくない長さを有している。
第３図に示す他の実施例では、細長い軸受カップ１８ｂ
が設けられ、継手のリム２０ａ，２４ａは、等しい長さ
を有している。複合軸は、マンドレルに補強繊維を装着
し、繊維に硬化可能な合成樹脂材料を含浸させ、補強繊
維と合体する剛性母材を形成する如く樹脂を処理するこ
とで製造される。
好ましくは、使用される合成樹脂材料は、熱硬化性樹脂
であり、最も好ましくはエポキシ樹脂である。次に第４
、第５図を参照すると、ベッド４２と、ヘッドストック
４４と、テールストック４６との組立体をベースの長手
方向へ移動する如く支持するベース４０を備える装置が
図示されている。
ヘッドストック４４は、チャック４８と、該チャックを
回転するモ−夕とを有し、チャックとテールストック４
６との間に支持されるマンドレル５０を保持して回転す
る。一対の組立体５２は、ベース４０の対向側の固定位
置に装着され、その各々が繊維の粗糸（ｔｏｗ）または
糸を有する複数の個々のホルダ５４にマンドレルに巻付
ける繊維を貯蔵する。
この様な粗糸は、複数の別個の繊維から成り得ることが
認められる。各ホルダは、リール、ボビン等を備えても
よい。繊維の所定数の粗糸は、第５図に図式的に示す如
く、ホルダ５４から巻付ヘッド５６に導かれ、ヘッド５
６は、ベッド４２がベース４０１こ沿い移動するとき、
マンドレルの通路を包囲してマンドレルに繊維の粗糸を
装着する。この装置のベッド４２が、第４図でその運動
範囲の左端にあれば、繊維の粗糸は、チャック４８で把
持され、機械のマンドルは、回転されて第４図に鎖線で
示す如くその運動範囲の右端へ移動し、これは、マンド
レルの回転と、機械ベッドの移動との相対的速度に依存
する模様で繊維の粗糸をマンドレルのまわりに螺旋巻き
することになる。また、巻付ヘッド５６は、マンドレル
への装着の直前に繊細の粗糸に硬化性樹脂成分を塗布す
る装置を備えている。
該装置は、一般に通常の型式のものでもよい。これと異
なり、または更に、樹脂の含浸は、繊維のマンドレルへ
の装着後に実施してもよい。本発明の駆動軸を製造する
ため、軸の所望の内径による適当な直径のマンドレルは
、装置に装着されて剥離剤を塗布される。
次に、繊維は、上述の装置を使用してマンドレルに装着
され、該繊維は、マンドレルの装着に先立ち硬化性樹脂
材料で含浸される。代表的な軸横造は、軸の長手方向軸
線にほぼ９０度において螺旋状に延びる繊維の層、即ち
、１またはそれ以上のフープ巻きと、軸線に対し例えば
４５度の小さい角度で延びる繊維とを有している。また
、繊維は、軸の軸線に平行に延びる如く装着し得る。こ
の様に形成された軸の一端または両端は、軸の残部より
も厚くなり、これは、軸の主要部の成形中または成形後
に該端部のマンドレルに別の巻きを装着するか、または
複合材料の予成形されたりングを、上述の如く、マンド
レルの繊維の巻付けに先立ってマンドレルに装着するか
のいづれかで達成し得る。軸が所望により一端または両
端の適当な厚さを有してマンドレル上に成形されたとき
、マンドレルと軸とは、装置から除去され、処理、例え
ば加熱を受け、樹脂が硬化されて補強繊維が固定された
剛性母材を形成する。
次に、軸は、マンドレルから除去され、対向する対のボ
ア１６は、軸の一端または両端に穿孔され、第１図乃至
第３図を参照して説明した軸受カップ１８を収容する如
く準備される。次に、自在継手は、初めに、ヨーク２６
を十字継手２２の１つのリム２４の端部に装着すること
で組立てられる。
次に、この組立体は、十字継手の他のリム２０の端部が
軸のポア１６に整合する如く、軸の端部の内部に設置さ
れ、次に、軸受カップ１８は、十字継手が軸内に旋回自
在に支持される如く、軸の外側からボア１６内に装着さ
れる。第１図の下部では、軸受カップは、軸のボアへ装
着される以前の位置で１８ａによって示さ；している。
１８の様な軸受カップは、軸の所定の位置に種々の方法
で固定し得る。
例えば、軸受カップの外周面は、止め論３０が位置し得
る溝を備えてもよく、該止め輪は、ボア１６が駆動軸に
穿孔される以上前に駆動軸の半径方向内面の所定の位置
に接着されたパッキン片３２へ押圧される。軸受カップ
を装着するこの方法では、ボア１６の寸法は、軸受カッ
プが比較的密な氏入隊合をする如く選定される。これと
異なり、軸受カップは、ボア１６内の所定の位置に接着
剤で固定してもよい。これは、軸受カップを挿入するの
に先立ち、各軸受カップの外面と、各ポアの内面との一
方または両方に接着剤を塗布することで行われる。この
方法では、止め輪等の様な機械的固定装置の使用は、第
３図に示す如く、必要ではない。第６図は、軸の端部を
図式的に示し、端部の厚肉化は、軸を形成する繊維のマ
ンドレルへの巻付けに先立ち、複合材料の予成形された
りングをマンドレルに装着することで達成される。
予成形されたりングは、５８で示され、これに装着され
た巻きは６０で示される。この構造では、軸の主要部は
、厚肉端部の壁厚の１′１５乃至１／２の範囲の壁厚を
有し得る。この構造では、軸受カップの支持を扶助する
ために軸の内部でのパッキング片３２の使用は、軸の端
部の壁厚が軸受カップの適当な支持を与えるのに充分な
ため、必ずしも必要ではない。本発明により製造された
軸の一例では、７６．２帆の直径のマンドレルは、下記
の繊維を使用して順次巻付けられた。
１） 軸の長手方向軸線に対いまぼ９０度の巻付け角度
で「ソーネル」３００（ユニオンカーバィド社の商標）
炭素繊維の１の韓糸によるマンドレルの長さに沿う単一
パス。
これは、炭素繊維糸の一本の厚さでのマンドレルの完全
な被覆を行つｏ２） 軸の長手方向軸線に対し２２．５
度の巻付け角度での「ソーネル」３００炭素繊維の１８
の粗糸のマンドレルの長さに沿う６パス。
これらのパスの各々は、同様にマンドレルの完全な被覆
を行う。各々の経続するパスの繊維は、各々の前のパス
の繊維と４５度の角度で交差する。３） ほぼ９０度の
巻付け角度の炭素繊維の１の阻糸の別のフープ巻きの１
パス。
これ等の巻きは、約８仇肋の複合軸の外径に巻太る。
次に、軸の各端部の約１５２．４肌は、軸のまわりに円
周方向に５層のガラス繊維物を巻付けることにより約５
．０８肋だけ巻太った。これ等の繊維は、マンドレルに
装着される際に、硬化剤２７重量部に対し樹脂１００重
量部の割合の８２８／１４２塾の様なシェルケミカル社
発売のェポキシ樹脂と硬化剤との混合物で含浸された。
組立てられた軸は、次に、１８０午○で６０分間加熱さ
れ、樹脂と硬化剤との混合物が硬化して樹脂母材中に繊
維が固定された。軸の厚肉端部は、それに２５．４柳の
直径のボアを形成する如く穿孔され、「タフノル」（登
録商標）で作られた軸受カップは、ボア内に圧入隊合さ
れた。本発明の軸の製造の他の例では、６４．５２側の
直径のマンドレルは、軸の長手方向軸線に対し２２．５
度の巻付け角度で「ソーネルＪ３００炭素繊維の１８０
粕糸の６パスを巻付けられた。
各々の経続する巻きの繊維は、各々の前の巻きの繊維と
４５度の角度で交差した。次に、「ソーネル」３００炭
素繊維の５組糸のほぼ９０度の巻付け角度の２パスが巻
付けられた。使用した樹脂と、硬化処理とは、初めの例
で説明した如くであった。巻きは、約６６．５５脇の複
合軸の外径に巻太った。この様に調製された軸は、１９
肋の直径のポアを穿孔され、軸の直径を横切って延びる
如く、該ボア内にピンが装着された。この様にして作ら
れた組立体は、２７．６８ｈｋｇのトルクに耐えた。更
に他の実例では、１５２．４肌の内径と、１５４．４３
肋の外径と、２５．４肋の端部壁厚さと銭有する複合駆
動軸は、２．４１肌ｋ９のトルクに破損することなく耐
えた。
これ等の結果は、この複合駆動軸が通常の車糠の機械的
伝動装置内に位置するとき、それに加わる負荷を支持し
得ることを示す。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の組立て中の一段階にある駆動軸の一端
の部分的縦断面図、第２図は同上のローロ線に沿う断面
図、第３図は他の実施例の同上と同様な図、第４図は本
発明の複合軸を形成する装置の図式的な側面図、第５図
は同上の端面図、第６図は軸の他の実施例の図を示す。 １０・・・・・・軸の管状部分、１２・・・・・・軸の
端部、１４…・・・複合軸、１６・・・…ボア、１８・
・・・・・軸受カップ、２０，２４・・・・・・リム、
２２・・・・・’十字継手、２６・・…・ヨーク、３０
・・・・・・止め輪、３２・・・・・・パッキン片、５
０……マンドレル、５８……リング。ＦＩＧ．３．ＦＩ
Ｇ．１． ＦＩＧ．２． ＦＩＧ．Ｌ． ＦＩＧ．５． ＦＩＧ．６．

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 合成樹脂状材料の剛性母材内に固定された補強繊維
    を有する管状軸を備え、該軸が、一対の整合して直径方
    向に対向するボアをその一端に隣接して有し、更に、各
    ボア内に夫々固定される２つのジヤーナル軸受と、該ジ
    ヤーナル軸受に回転する如く支持された１つのリムの端
    部と、ヨークに支持された他のリムとを有する十字継手
    とを備える組合わせ。 ２ 前記軸の端部が、該軸の主要部よりも半径方向でよ
    り厚い厚さを有する特許請求の範囲第１項記載の組合せ
    。 ３ 前記軸の主要部が、前記端部の半径方向厚さの１／
    １５乃至１／２の半径方向厚さを有する特許請求の範囲
    第２項記載の組合わせ。 ４ 前記軸の主要部が、前記端部の半径方向厚さの１／
    ６乃至１４の半径方向厚さを有する特許請求の範囲第２
    項記載の組合わせ。 ５ 前記合成樹脂状材料が、熱硬化性樹脂である特許請
    求の範囲第１項乃至第４項のいづれかの項記載の組合わ
    せ。 ６ 前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂である特許請求
    の範囲第５項記載の組合わせ。 ７ 前記端部が、複合材料で作られ予成形されたリング
    を有する、特許請求の範囲第２項、第３項または第４項
    記載の組合わせ。 ８ 前記合成樹脂状材料が、熱硬化性樹脂である特許請
    求の範囲第７項記載の組合わせ。 ９ 前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂である特許請求
    の範囲第８項記載の組合わせ。 １０ 補強繊維の複数の層をマンドレルに巻付け、該巻
    付けの前、後または同時のいづれかで未硬化樹脂を該繊
    維に含浸し、鋼性構造になる如く該樹脂を硬化させ、得
    られる管状軸を前記マンドレルから除去し、一対の整合
    して直径方向に対するボアを該軸の一端に隣接して形成
    し、ジヤーナル軸受を該各ボアへ挿入して他のリムがヨ
    ーク部材に収容された十字継主の１つのリムの対向端部
    を該軸受で後で支持するか、または同時に支持する手順
    を備えるフークス型自在継手と軸との組合わせ方法。 １１ 前記繊維を巻付ける以前に、複合材料のリングを
    前記マンドレルに設置し、該リングを包囲する如く前記
    繊維を巻付け、それにより、前記軸の主要部よりも厚肉
    の端部を形成し、前記軸を前記マンドレルから除去した
    後、前記軸とリングとにボアを形成する手順を備える、
    特許請求の範囲第１０項記載の方法。 １２ 前記軸の主要部よりも該軸の端部で繊維のより多
    くの層を前記マンドレルに巻付けることにより、該主要
    部よりも厚肉になる如く軸の端部を形成する手順を備え
    る、特許請求の範囲第１０項記載の方法。 １３ 機械的固定装置を前記各ジヤーナル軸受に装着し
    、該固定装置が、該軸受をそのボア内の所定の位置に保
    持する如く前記軸の内面に当接する特許請求の範囲第１
    ０項記載の方法。 １４ 前記ボアを前記軸に形成するに先立ち、該軸内の
    所定の位置にパツキン片を接着剤で固定し、前記ボアが
    、該パツキン片を貫通する、特許請求の範囲第１０項記
    載の方法。
JP53047634A 1977-04-28 1978-04-21 駆動軸と自在継手との組合わせとその方法 Expired JPS601489B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB17695/77A GB1599292A (en) 1977-04-28 1977-04-28 Fibre reinforced resin drive shaft having a universal joint
GB17695/77 1978-04-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS54139A JPS54139A (en) 1979-01-05
JPS601489B2 true JPS601489B2 (ja) 1985-01-16

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ID=10099604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP53047634A Expired JPS601489B2 (ja) 1977-04-28 1978-04-21 駆動軸と自在継手との組合わせとその方法

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Country Link
US (1) US4218895A (ja)
JP (1) JPS601489B2 (ja)
CA (1) CA1120737A (ja)
DE (1) DE2818167B2 (ja)
ES (2) ES469208A1 (ja)
FR (1) FR2389038A1 (ja)
GB (1) GB1599292A (ja)
IT (1) IT7849111A0 (ja)
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