JPS6014980Y2 - Ｆｒｐ製プロペラシヤフト - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はＦＲＰ （繊維強化プラスチック）製プロペ
ラシャフトに関し、特にフィラメントワインディング法
により形成したプロペラシャフトに関するものである。

ＦＲＰ製のプロペラシャフトは、その強度が高い割に軽
量に製作できることから、軽量化を目的とした自動車に
使用されつつある。

第１図はこの種のプロペラシャフトの一例を示しており
、ＦＲＰにより断面円形の中空パイプ状に形成したシャ
フト２０の両端２１．２１に金属等にて形成したヨーク
２２．２２のスリーブ２３．２３を挿入して両者を結合
している。

そして、このヨーク２３．２３の取付に際してはピン２
４やリベットによる取付構造や接着剤による取付構造更
にはこれらを組合わせた構造が提案されている ところが、ピンやリベットによる取付構造では、ピンや
リベットの挿通用の孔をシャフトに穿設する必要があり
、繊維が切断されてシャフト強度が低下すると共に、ピ
ンやリベットに応力集中が生じて剪断破壊が生じるとい
う問題がある。

また、接着剤のみを使用した取付構造では、ヨークとシ
ャフトとの間に生じる相対回転力に対抗できる強度を得
ることは困難である。

このため、特に接着剤を使用する取付に最適な取付構造
として、第２図に示すようなＦＲＰ製プロペラシャフト
が提案されている。

即ち、このプロペラシャフトは、断面円形の中空パイプ
状に形成したシャフト部１の両端に、内部断面形状を多
角形状としたジヨイント部２，３を夫々一体に形成した
ものであり、このジヨイント部に取付けるヨーク４，５
の各スリーブ４ａ。

５ａもこれに適合する多角形状としてジヨイント部２，
３内に嵌着できるようにしたものである。

したがって、このプロペラシャフトによれば、ジヨイン
ト部２，３とヨーク４，５とは多角形の各辺の衝合によ
って軸回り方向に強固に結合されることにより、接着剤
のみの接合でも相対回転力に充分対抗できる取付構造を
得ることができる。

ところで、この種のプロペラシャフトは通常フィラメン
トワインディング法によって製作することが多い。

この方法は、第３図に示すように、プロペラシャフトの
内部と同一形状をしたマンドレル６をＦＷ ７ シフ
（Ｆｉｌａｍｅｎｔ Ｗｉｎｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ）
７に両端支持させ、マンドレル６を軸転させながら樹
脂（プラスチック）を含浸させた繊維８をマンドレル６
に巻き付ける方法であり、樹脂を乾燥固化した後にマン
ドレル６を引き抜くことにより、中空パイプ状のプロペ
ラシャフトが形成されるのである。

したがって、前述したようにシャフト部の両端に多角形
状のジヨイント部を有するプロペラシャフトでは、シャ
フト部とジヨイント部との断面形状が相違していること
から、この製造方法を採用してフィラメントワインディ
ングを行なっても、その後工程におけるマンドレルの引
抜きが困難（不可能）になる。

これはシャフト部、ジヨイント部の各断面形状のいずれ
が大きい場合にも同じである。

このため、この種のプロペラシャフトをこの方法で製造
する場合には、第４図に示すように軸方向に分割された
一対のマンドレル６Ａ、６Ｂを左右の両端方向に引抜く
ようにマンドレル及びＦＷマシンを構成する必要がある
。

ところが、このようにしてマンドレルやＦＷマシンを構
成すると、各マンドレル６Ａ、６Ｂの位置合せ精度の管
理が困難になり、或いはＦＷマシンの構造が複雑になっ
てこれまで使用してきた一方向引抜型のＦＷマシンか使
用できなくなる等の題がある。

この考案はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、ジヨイント部の一方の中空内部断面形状をシャ
フト部の内部円周に内接する大きさの多角形状とする一
方、他のジヨイント部の中空内部断面形状をシャフト部
の内部円周に外接する大きさの多角形状とすることによ
り、ジヨイント部とヨークとの接合強度を多角形構造に
よって高いものに保持できる一方で、マンドレルを一方
向に引抜く方法での製造を可能にしたプロペラシャフト
を提供することを目的としている。

以下、この考案を図面に基づいて説明する。

第５図はこの考案の一実施例を示す図で、一部を破断し
て示しである。

図示のように、このプロペラシャフト１０は、断面が円
形の中空パイプ状のシャフト部１１と、このシャフト部
１１の両端に夫々一体形成したジヨイント部１２．１３
とからなっており、フィラメントワインディング法によ
ってＦＲＰにて製造されている。

前記各ジヨイント部１２．１３はその内部断面（軸に直
角な方向の断面）形状が多角形状とされ、同一形状とさ
れたヨーク１４．１５の各スリーブ１４ａ、１５ａを嵌
着しかつ接着剤を用いてこれを接合することにより特に
軸回り方向の接合強度を高いものにしている。

この実施例では内部断面形状を正六角形としている。

そして、この考案にあっては前記各ジヨイント部１４．
１５の一方、例えばこの実施例ではジヨイント部１４の
内部断面形状をシャフト部１１の内部円周に内接する大
きさの多角形状とし、他方のジヨイント部１５の内部断
面形状をシャフト部１１の内部円周に外接する大きさの
多角形状としているのである。

つまり、ジヨイント部１４における内部断面多角形の最
大対角寸法がシャフト部１１の内径に等しく、またジヨ
イント部１５における内部断面多角形の最小の径方向寸
法がシャフト部の内径に等しくされているのである 一方、このような内部形状のプロペラシャフトを製造す
るためのマンドレルも、第６図に示スように、円形断面
の中間部１６ａと、これと一体に形成した先端部１６ｂ
と基端部１６ｃとから構威し、先端部１６ｂの多角形状
は中間部１６ａの円周に内接する多角形状とし、基端部
１６ｃの多角形状は中間部１６ａの円周に外接する多角
形状としている。

したがって、このマンドレル１６を用いて前記プロペラ
シャフトを製造するに際しては、これまでと同様にＦＷ
マシンにてマンドレル１６を軸転しながら樹脂を含浸し
た強化用繊維と巻き付け、これを硬化させた後に、基端
部１６ｃに設けたグリップ１７を引張れば、マンドレル
１６を基端方向に引抜くことができるのである。

これにより、従来のＦＷマシンを使用しかつ従来と全く
同一の方法にてプロペラシャフトを製造することができ
、しかも製造されるプロペラシャフトはジヨイント部の
多角形構造によって充分高い接合強度を得ることができ
るのである。

因みに、このプロペラシャフトでも３６００ｒｐｍで１
５０ｋｇ・汎の最大トルクに充分耐え得ることを確認し
た。

第７図には他の実施例を示す。

この実施例はジヨイント部の多角形構造を正八角形とし
た点が前例のものとは相違しており、一方のジヨイント
部１４Ａの多角形状がシャフト部１１Ａの内部円周に内
接すること、他方のジヨイント部１５Ａの多角形状がシ
ャフト部１１Ａの内部円周に外接すること等は前記実施
例と同じである。

この実施例ではジヨイント部１４Ａ、１５Ａの隣接面の
なす角度が六角形の場合よりも鈍角となって円形に近ず
くため、強化用繊維の屈曲が少なくなって強度が更に向
上する点で有効である ここで、この考案はシャフト部両端の多角形状をシャフ
ト部に内接、外接する多角形としているが、これはジヨ
イント部とヨークとの間のトルク伝達に伴なって接合部
に生ずる応力を、接合部の半径をできるだけ大きくし、
かつ一方ではシャフトの占有スペースの低減のために半
径を小さくするという要望に基づくものであり、これら
の要望がない場合には、各多角形の内接、外接形状より
も更に小さく或いは大きくすることは極めて容易に考え
られることである。

以上説明してきたようにこの考案によれば、シャフト部
両端のジヨイント部をシャフト部の断面円周に夫々内接
、外接する多角形状に形成しているので、ジヨイント部
とヨークとの接合強度を高くして高トルクに耐えるプロ
ペラシャフトを構成できる一方で、マンドレルを一方向
に引抜き可能としてプロペラシャフトの製造を極めて［
単に行なうことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来のプロペラシャフトの斜視図、
第３図は製造方法を説明する図、第４図は従来のマンド
レルの斜視図、第５図はこの考案のプロペラシャフトの
破断斜視図、第６図はマンドレルの斜視図、第７図は他
の実施例のプロペラシャフトの破断斜視図である。 １０・・・・・・プロペラシャフト、１１，１１Ａ・・
・・・・シャフト部、１２，１２Ａ、１３，１３Ａ・・
・・・・ジヨイント＆ １４． １５−−−−−−ヨ
ーク、１６・・・・・・マンドレル、１６ａ・・・・・
・中間部、１６ｂ・・・・・・先端部、１６ｃ・・・・
・・基端部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ＦＲＰにて中空パイプ状に形成したシャフト部と、この
   シャフト部の両端に夫々ヨークを嵌着するように一体形
   成したジヨイント部とを有するＦＲＰ製プロペラシャフ
   トにおいて、前記ジヨイント部の一方の中空内部断面形
   状をシャフト部の内部円周に内接する大きさの多角形状
   とする一方、他方のジヨイント部の中空内部断面形状を
   シャフト部の内部円周に外接する大きさの多角形状とし
   たことを特徴とするＦＲＰ製プロペラシャフト。