JPS63139733A - Ｆｒｐ製ドライブシヤフトの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野ン 本発明はＦＲＰ（［維強化プラスチック〕装自動車用ド
ライブシャフトの製造法に関する。

（従来の技術）及び（発明が解決し工５とする問題点） 近年、自動車の軽量化、低騒音化、筒性能化七を工かる
ため部品のＦＲＰ化が検討されている。

ドライブシャフトのＦＲＰ化はその代表的な例である。

本発明におけるドライブシャフトとは、エンジンの回転
を車輪軸に伝えろためのパイプ状の軸であり、その両端
には、ヨークとユニバーサルジ璽インドｔ−接続する。

従来のドライブシャフトは、鋼管製でありヨークを溶接
で接続していた。そこ″ｔ’ＦＲＰＮもヨークｔ−ｍ接
て接続できることが請求さｎた。

しかＬＦＲＰとヨークを直接ｆ１１接することはできな
−。そこでＦＲＰＩ！！ドライブンヤフトとヨークを溶
接で接続する方法として次の秤な手法が検討さｊてきた
。

（υ　例えば特開昭５２−１２７５５２号等に示されて
いるように、マンドレルに強化繊維をフィラメントワイ
ンディング法やテープワインディング法等に１９巻い７
？：後、硬化、脱型しＦＲＰ製ドライブシャフトヲ成形
する。そし【内面に長さ３０へ１００關程度のヨークと
済接司能なスリーブを接層法でとりつけ、あるいは接層
後、リベッ）？ボルトで固定する方法があった。しかし
この方法においては、接着部の脱脂が必要であり、接層
に時間を要し、また接着の信頼性が低かった。

さらにリベットやボルトと併用して固定した場合は、穴
の付近に大きい応力集中が作用したり、回転バランスを
とりにくい間軸があった・ （２）また例えば特開昭５５−７１４２２．５４−１０
０１号等に示さｎているＬうに、金属パイプに強化ｇＩ
傑を巻き一体成形し、Ｉ・イブリッド化すること罠より
、金属パイプにヨークを溶接する方法があった。しかし
この方法においては、金践パイプを使用するため軽鎖化
の効果が少ないことと、熱応力やクヤフトの回転に工り
発生する応力に工りＦＲＰ層と金属パイプの接層面が剥
離する心配があり信頼性が低い問題があっ友◎ （３）　　さらに倒えは特開昭５４−８２５４７．５４
−１５９９３０．５５−５４７１０等に示さｎ″Ｃ−る
ように、マンドレルの両端にヨークと溶接可能で外側に
凹凸のあるスリーブを置き、その上に強化線維をフィラ
メントワインディング法やテープワインディング法″′
Ｃ巻き、一体成形する方法があった。しかしこの方法に
のいては、凹凸のあるスリーブの上に強化線ｍを巻くと
き、繊維ｔ−均一に配箇させにくかりた・ このように偏肉や表面の凹凸が生じやす（、スリーブ部
のＦＲＰ層の強度のばらつきが大きくなったり、回転の
バランスがとりに（い問題があった。

（問題点を解決する九めの手段） この発明は、この工うな従来の問題点に層目してなされ
たもので、ａｔ脂を含浸させた頚化稼ａｔ−マンドレル
にフィラメントワインディングし、その両端にヨークと
溶接５Ｉ能で内面に凹凸のある金ｈ４性の二分割型スリ
ーブをセットし、一体成形しＦＲＰｉドライブシャフ１
６造することＫより従来の問題点ｔ−ｍ決することを目
的としている。

以下この発明について貌明する。

不発明のドライブ７ヤアトの製造において、強化繊維・
エカーボン繊維、ケブラー繊維（デュポン社の部品名）
、ガラス＋ｙ＊ｍ、高強度ポリエチレン線維等の高弾性
、高強度の線維である。

含浸させる樹脂はエボキク樹脂、不紺相ポリエステル樹
脂、フェノール柄脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂
であり、強化線維及び樹脂は必要に応じて二θ撃以上組
み合せても工い。

この強化ｆＪｊ維に樹脂バス中で樹脂勿含浸させ、要求
するドライブシャフトに応じたマンドレルにフィラメン
トワインディングする。

フィラメントワインディング法は、他のＦＲＰパイプの
成形法のなかで最も強度や弾性率を大きくできる優れた
方法である。そこでドライブシャフトの成形に最適であ
る。強化線維ｔマンドレルに適切な配向角度でフィラメ
ントワインディングした後、その両端付近に二分割型ス
リーブを所定の間隔でセットする。スリーブの材質はヨ
ークと溶接可能な金属であることが必要で、ヨークの材
質にエリ鉄、ニッケル、アルミニウム、銅及びこｊ、ら
の合金を使いる。通常ヨークは鋳鉄であるため本発明も
鋳鉄、鋼鉄等の鉄系金属が良い。分割の目的をニスリー
ブをフィラメントワインディング層の上からセットで・
きる１５にするためであり、二分割以上でも工いが二分
割が最も作業性が良い。スリーブ円面の凹凸はＦＲＰ層
とスリーブの間で大きなトルクを伝達できるようにする
ため、樹脂の微層力だけでなく機械的にもトルクを伝達
できる工うにつけるものである。凹凸の形状は、円錐状
、角錘状、溝形状等ＦＲＰ層とスリーブが機械的に結合
てきｊ、ば良い。分割スリーブどうしの固定は成形後ヨ
ークに挿入するためＦＲＰ層にしっかり固定する必要が
ある。そこで分割したスリーブをネジ、ビン等で機械的
に固定した刀か良い。固定法は分割面ｔテーバ状にして
亀ね合せネジで止める方法や分割面を凹凸形状にしそ八
を組み合せビンで止める方法等分割面を機械的に固定て
きｎばよい。

スリーブの内径はマンドレルの外径とＦＲＰ層の肉厚に
より決めろ。長さは３０−’−Ｉ　ＣＩ　［］ｍｒｎ。

肉厚は０．３〜５１１ＩＩＩｌ柿度が適切である。２個
のスリーブの間隔はドライブシャフトの大きさに応じ適
宜法めることができる。

スリーブを固定した索、樹脂を骨化させてＦＲＰ層とス
リーブを一体で成形する。樹脂はＦＲＰ／Ｉとスリーブ
の接着の働きもする。成形後マンドレルから脱型し、ス
リーブの外側の不用ＦＲＰ部分を切断しドライブシャフ
トとする。

このドライブシャフトの＃４側にヨークを取り付は溶接
で固定し組み立てる。

（作用） このように本発明のドライブ７ヤフトヲ得、従来の成形
後に金属スリーブを接層する方法と比較し、一体で成形
でき憎械的に結合さｆＬるため接着強度も増し、接続の
信頼性が向上する。

ｆ７？：金絹のマンドレルにＦＲＰ層を一体欣形し、金
属とＦＲＰをハイブリッド化したドライブシャフトに比
較し、本発明のドライブシャフトは、金１スリーブとＦ
ＲＰ層が機械的に結合しているため剥離しにくくイ８頼
性が向上する。

さらにマンドレルの両側に金属スリーブ′（Ｉ−取り付
けその上から強化ｆＪＲ維全フィラメントワインディン
グやテープワインディングし７′ｃ′５法と比較し、フ
ィラメントワインディングした故にスリーブをつけるた
め、繊維の乱ｎやサー肉が少なく回転のバラスがとりや
すい。また金践スリ゛−プの上からフィラメントフィン
ディングする場合、凹凸の形状や配列が悪いと強化繊維
が凹ｇＫ５まく入いりていかず強度のばらつきの原因に
なったが、本発明では均一にフィラメントワインディン
グさｎた上ｔＪｉらスリーブ’ｔａｃする友め、凹凸Ｋ
ＦＲＰ層が良く追従し強化のばらつきも少なく、凹凸の
形状や配列の影暫が少ない。

（実施例） 次に実施例を示す。

〔実施例〕

第１図は本発明の冥施例勿示し九ものである。

外径７０　ｍｍ％長さ１４００關のマンドレル（１）に
高頚度カーボン線維例えばトレカＴ３００−１２０００
ｆｉｌ（東し■）１本に液状エポキシ樹脂例えばエピコ
ート８２８（昭和シェル■）１００部、硬化剤ＨＮ２２
００（日豆化成（〜）９０Ｂ、促進剤２Ｅ４ＭＺ（四国
ファインケミカル＠）１部の混合液を含浸させフィラメ
ントワインディングする。層構成は初めにマンドレル軸
力向に対し±４５度τ、長さ１３００市、厚さα８ｆｆ
ｉｍまで巻き次に±１０度で１．０市巻き、最後に耐衝
撃性をあげるため、カーボン繊維と同じ樹脂を含浸させ
たガラス穢維會±８９匿に巻きフィラメントワインディ
ングＭ（２）を形成する。次にスリーブ両端の灸さが１
２００１１１０１になるよう、長さ５部ｍｍ、厚さ２ｆ
ｆｉＩ１１の鉄製の２分割型スリーブ１３）、を句をセ
ットｆる。スリーブは２つ全合わせた時の内径を７６Ｉ
ｎＩ１１とし、内側に／Ｊｉさ１．０ＩＩＩＩＩ＋底面
が３ｍｎ＋×３ｍｍの正方形をした四角錘を設は丸。ま
次第２因に示したｚ５に、２つのスリーブの分割面（６
）ハテーパ状としＭ３のネジ（５）４本づつでｔＪ５Ｊ
足する方式とした。スリーブをセットした後離形フィル
ム１に巻き、１２０℃で２時間さらに１５０℃で１時間
加熱させ樹脂を硬化させる。硬化後、冷却し雌型フィル
ムを取り除きさらにマンドレルを抜く。長さが１２ＱＱ
ｍａになるＬう両端を切断しドライブシャフトを祷る。

得らｊ、たドライブシャフトとヨークを溶接し、回転試
験を行なりたところバランスは良好であり九。また一端
上固定し、他端のヨーク部にトルクを加えねじり試験を
した結果５３０ｋｇｍでＦＲＰＪ−とスリーブの間です
べりを生じた。

〔比較例〕

外径７６齢、長さ１４００市のマンドレルにスリーブ１
ｋｆ用しない他は実施例と同様な条件でカーボンｍ維と
ガラス庫維奢フィラメントワインディングし長さ１２０
０１１１１１のドライブ７ヤフトヲ得た。このドライブ
シャフトの内壁を良く洸浄し、両端から１００ｆｆｉｆ
ｆｌ倉サンデイングにより脱脂した。そして外径７６１
！ｌｌ１１．内径７２市、長さ５０開の鉄製パイプにヨ
ークをＭ接し、七ｒを良く脱脂してドライブ／ヤントに
挿入し、エポキシ樹脂で接層した。この工うにして傅ら
ｎたドライブ７ヤフトの回転式ｔｓ＋？Ｔなったところ
バランス＆：艮好であった。しかしねじり試ｂｅした結
ＪＩＩ！、１９０ｋｌ（ｍで金１１パイプとＦＲＰ層の
間ですべりが生じた。

（発明の効果） 本発明のドライブ７ヤフトは、従来の金属スリーブを接
着だけで接続する方法に比べ、機械的に結合ししかも一
体で成形するため、簡単でかつ大きなトルクが伝達でき
る優ｎ、た方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示すドライブ７ヤフトである
。第２図は二分割型スリーブの例を示す。 符号の説明 １　マンドレル　　　２　フィラメントワインディング
層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、樹脂を含浸させた強化繊維をマンドレルにフィラメ
   ントワインディングし、その両端にヨークと溶接可能で
   、内面に凹凸のある金属性の二分割型スリーブをセット
   し、一体成形させたことを特徴とするＦＲＰ製ドライブ
   シャフトの製造法。 ２、二分割型スリーブが分割部でピン、ネジ等により機
   械的に接続できる形状である特許請求の範囲第１項記載
   のＦＲＰ製ドライブシャフトの製造法。