JPS6315737A - 繊維強化樹脂製棒状体 - 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〕 本発明は、例えば油空圧シリンダ用ロッド、ロポントア
ーム、ＣＦＲＰ用トラストラス構造物いて好適な繊維強
化樹脂製林状体に関する。

〔従来技術〕

−・般に、接着性の樹脂を含浸させた繊維材料を巻回し
て棒状に形成した繊維強化樹脂製杯状体が知られている
。この種棒状体を例えば油圧シリンタ用ロンドとして使
用するために、相「力部材とねし結合する場合には、該
ロッドの構造は、従来第６図又は第７図に示すようにな
っていた。

即ち、第６図において、１はロッドで、語口、ドｌは例
えばエポキシ樹脂を含浸させた炭素縁Ｍ［からなる糸状
繊維材料を巻回して棒状に形成したものからなっており
、該ロッドｌの一側軸端には切削加工によって形成した
ｍｌねじ部ＩＡが一体的に設けられている。

一方、第７図において、２はロウ１ζ本体３とＮ１ねし
部材４とからなるロッドで、該ロッド本体３は第１の従
来技術に示したロッドｌと同様にエポキシ樹脂等の接着
性樹脂を含浸させた炭素繊維等の糸状繊維材料を巻回し
て棒状に形成したものがらなっており、該ロッド本体３
の・側軸端には挿入穴３Ａが軸方向に穿設されている。

−・力、Ｎ１−ねじ部材４は金属材料によって挿入軸部
４Ａと雄ねＬ部４Ｂとからなっており、挿入軸部４Ａを
ロッド本体３の挿入穴３Ａに挿嵌し、接着剤で固着する
ことにより、ロッド本体３と雄ねじ部材４を接続してい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

而して、ロッド１に雄ねじ部ＩＡを切削加工する第１の
従来技術にあっては、次のような欠点がある。まず、雄
ねじ部ＩＡを形成するための切削加工によって、ロッド
ｌを形成している糸状繊維材料が短く切断されてしまう
ため、ｍ維方向には大きな強度を有する繊維強化樹脂の
強度が部分的に失われてしまうことである。第２に、ロ
ッド１は糸状＃ａ維材料を巻回して成形したものである
から、ロッド１に切削加工によって雄ねじ部ＩＡを形成
すると、該切削部分から層間剥離が起こり易く、ねじ山
が崩れてしまうことである。更に、第３の欠点としては
、雄ねじ部ＩＡを形成している樹脂及び糸状繊維材料は
金属に比較して軟らかいために、例えば該雄ねじ部ＩＡ
に金属製ナツトを螺合して強く締付けた場合、雄ねじ部
ＩＡが変形する恐れがあり、強い締付力を与えられない
ことである。

一方、第７図に示すようにロッド本体３と雄ねじ部材４
を挿嵌して接着する他の技術従来にあっても、該接着部
分の剪断強度が低いために、ロッド本体３を繊維強化樹
脂で成形することによって高強度化を図ろうとした］」
的を達することができないという欠点がある。

本発明は上述した従来技術の欠点に鑑みなされたもので
、本発明は雄ねじ部材、増刊はブラケットないし取付は
輪等の接続用部材を繊維材料を切断することなく一体的
に設けた繊維強化樹脂製棒状体を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上述した問題点を解決するために構成された本発明の手
段は、長尺の芯材と、軸方向一側は該芯材の軸端に挿嵌
されると共に、外周面に少なくともｌの保合部を有する
固定部になり、軸方向他側は相手方部材と接続される接
続部になった接続用部材と、樹脂を含浸させたｔａｔｔ
ａ材料を前記芯材の外周面から接続用部材の固定部外周
面にかけて一体的に巻回することにより形成した巻回層
とからなる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例として油圧シリンダ用ロッドを例
に挙げ、第１図ないし第５図に基づいて詳述する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す。図において、１
１はロッド、１２は該ロッド１１の芯材で、該芯材１２
は炭素繊維の一方向引抜材によって棒状に形成され、軸
端側は小径の挿入部１２Ａになっている。

１３は前記芯材１２の軸端に同軸状に挿着された金属製
の雄ねじ部材である。１４は該雄ねじ部材１３の軸方向
一側を形成する軸状の固定部で、該固定部１４は後述す
る雄ねじ部１６と同じ外径の基部１４Ａと、前記芯材１
２の外周面１２Ｂと同じ外径に形成され、該基部１４Ａ
から傾斜面を介して軸方向一側に突出形成された小径軸
部１４Ｂと、該小径軸部１４Ｂの先端寄りに位置して径
方向に突出形成され、軸方向両側面が傾斜面になった大
径突部１４ｃと、芯材１２の挿入部１２Ａを挿嵌するた
めに小径軸部１４Ｂの軸端から基部１４Ａに向けて軸方
向に穿設された挿嵌穴１４Ｄとからなっている。かくし
で、固定部１４の外周には基部１４Ａと、小径軸部１４
Ｂと、大径突部１４ｃとによって保合四部１５が環状に
形成されている。一方、１６は前記固定部１４の基部１
４Ａから軸方向他側に突出形成された雄ねじ部で、該雄
ねじ部１６によってロッド１１は相手方部材の雌ねじ部
（図示せず）とねじ結合できるようになっている。

かくして、本実施例による雄ねじ部材１３は軸方向一側
に位置し、外周には軸方向途中に位置して保合四部１５
が設けられた固定部１４と、該固定部１４の軸方向他側
に一体的に形成された雄ねじ部１６とからなっている。

１７は芯材１２の外周面１２Ａに設けられた巻回層で、
該巻回層１７は芯材１２と雄ねじ部材１３を固着するた
めに、該芯材１２の外周面１２Ａから雄ねじ部材１３の
固定部１４外周面にかけて一体的に巻回され、その内周
側端部には固足部１４の係合凹部１５に嵌合する係合突
部１７Ａが形成Ｓれている。ここで、該巻回層１７は接
ＪＭの樹脂を含浸させた糸状の繊維材料を一定の巻角で
所定の厚さになるまで交差花信けしたものからなってい
る。そして、前記樹１１Ｍとしてはポリイミド樹脂、エ
ポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等があり、繊維材料とし
てはガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、セラミック
繊維等がある。

また、繊１を材ネ゛１の巻回力υ、としては、糸状繊維
材料゛１を用いるフィラメントワインディング１人、テ
ープ状繊維材ネ；１又は織布状繊維材料を用いるテープ
ワインディング法とがある。

本実施例のロッド１１はＩ−述の構成からなるが、次に
その成形７ノ、について説明する。

まず、丸棒状に形成した芯材１２の軸端に小径の挿入部
１２Ａを機械加圧によって形成する。−ノｊ、金属材料
によって雄ねじ部材１３を成形し、該雄ねじ部材１３の
挿嵌穴１４Ｄと芯材１２の挿入部１２Ａを挿嵌し、接着
剤によって固着する。

次に、接着剤か完全に硬化したら、芯材１２の外周面１
２Ｂから雄ねじ部材１３の固定部１４外周面にかけて、
例えばエポキシ樹脂を含浸させた糸状の炭素繊維をフィ
ラメン）・ワインディング法により、一定の巻角、例え
ば軸方向巻角、θ＝０〜２０°で所定の厚さになるまで
張力をかけた状態で交差＠伺けした巻回層１７を形成す
る。最後側こ、硬化炉内でエポキシ樹脂を熱硬化させる
ことにより、芯材１２、雄ねし部材１３、巻回層１７か
らなる繊維強化樹脂製ロッド１１が完成する。

叙−１−の如く、本実施例によれば、雄ねじ部材１３の
固定部１４外周には軸方向途中に位置して保合四部１５
を環状に形成し、巻回層１７を形成する糸状繊維材料は
芯材１２の外周面１２Ｂから雄ねじ部材１３の固定部１
４外周面に巻回することにより、該巻回層１７には固定
部１４の係合凹部１５に嵌合する係合突部１７Ａを形成
したから、糸状繊維材料が切断されない限り、Δ１ねじ
部材１３が巻回層１７から抜は出る事態を確実に防１１
するこができる。

次に、第２図は本発明の第２の実施例を示す。

なお、本実施例及び以下に述べる各実施例において、第
１の実施例の構成要素と同一の構成要素には同一符号を
付し、その説明を省略する。

而して、図において２１は軸方向一側が固定部２２にな
り、軸方向他側が後述の雄ねじ部２５になった金属製の
却［ねじ部材を示す。そして、該雄ねじ部材２１の固定
部２２は雄ねじ部２５と同じ外径に形成された基部２２
Ａと、芯材１２と同じ外径に形成され、該基部２２Ａか
ら軸方向に突出形成された小径軸部２２Ｂと、該小径軸
部２２Ｂの軸方向途中に離間して周設された一対の大径
突部２２Ｃ，２２Ｄと、小径軸部２２Ｂの軸端から基部
２２Ａに向けて軸方向に穿設された挿嵌穴２２Ｅとから
なっており、該固定部２２の外周には一対の係合凹部２
３．２４が軸方向に離間して環状に形成されている。一
方、２５は前記固定部２２の基部２２Ａから軸方向他側
に一体的に突出形成された雄ねじ部である。かくして、
本実施例による雄ねじ部材２１は固定部２２と犀ねし部
２５とから構成されている点は第１の実施例と同じであ
るが、固定部２２の外周に一対の保合四部２３．２４が
軸方向に離間して形成されている点が異なる。

次に、図中２６は芯材１２の外周面１２Ｂから雄ねじ部
材２１の固定部２２外周面にかけて形成した巻回層で、
該巻回層２６はエポキシ樹脂等を含浸させた炭素ｕｈ維
等をフィラメントワインディング法によって巻回するこ
とにより形成されており、内周側端部には固定部２２の
各保合四部２３．２４に嵌合する係合突部２６Ａ　、２
６Ｂが形成されている。

上述の構成からなる本実施例によれば、雄ねじ部材２１
の固定部２２外周には複数の係合凹部２３．２４を設け
、巻回層２６は各係合突部２６Ａ、２６Ｂによって該各
係合四部２３　、２４に係合させるようにしたから、如
ねじ部材２１と巻回層２６の係合力を一層強化すること
ができ、雄ねじ部材２１の抜出しを確実に防１１−でき
る。

第３図は本発明の第３の実施例を示す。図において３１
は固定部３２と後述の雄ねじ部３４とからなる雄ねじ部
材で、該雄ねじ部材３１の固定部３２は雄ねじ部３４と
同じ外径に形成された基部３２Ａと、該基部３２Ａから
軸方向に連設され、外周面が凹湾曲状に形成された小径
軸部３２Ｂと、該小径軸部３２Ｂから軸方向に連設され
、外周面が凸球面状に形成された大径軸部３２Ｃと、一
側軸端から軸方向に穿設された挿嵌穴３２Ｄとからなっ
ており、該固定部３２の外周面３２Ｅは円滑な凹凸面に
形成されると共に、その軸方向途中には保合四部３３が
環状に形成されている。また、３４は他の実施例と同様
に固定部３２の軸方向他側に−・体的に突出形成された
雄ねじ部である。

図中３５は芯材１２の外周面１２Ｂから雄ねじ部材３１
の固定部３２の外周面にかけて形成した巻回層で、該巻
回層３５の内層側には固定部３２の係合凹部３３に嵌合
する係合突部３５Ａが形成されている。

面して、本実施例によれば、固定部３２の外周面３２Ｅ
は円滑な凹凸面に形成し、該外周面３２Ｅと糸状繊維材
料との間に隙間ができないようにしたから、雄ねじ部材
３１のがたつきを防１１二できる。

次に、第４図は本発明の第４の実施例に係る雄ねじ部材
を示す。なお、芯材１２及び巻回層は前述した各実施例
のものと実質的に異なるところはないから、これらの図
示は省略しである。

而して、本実施例の特徴は、雄ねじ部材４１を構成する
固定部４２の大径突部４２Ａ外周面には巻回層を形成す
る糸状繊維材料の巻角と同じ程度の角度、例えばθ−２
００の係合溝４３　、４３　。

・・・を交差状に刻設したことにある。

このように構成される本実施例によれば、固定部４２に
巻□回される糸状繊維材料は大径突部４２Ａの各係合溝
４３に係合することによって規則的に、かつ円滑に巻回
できるから、糸状繊維材料に無理な力が加わって該繊維
材料が切断されるのを防止できるし、雄ねじ部材４１と
巻回層の係合力をより強固にすることができる。

更に、第５図は本発明の第５の実施例を示す。

図において、５１は芯材１２の外周面１２Ａから雄ねじ
部材１３の固定部１４外周面にかけて形成された巻回層
で、該巻回層５１は例えばポリエステル樹脂を含浸させ
たアラミド繊維に゛よって形成した内層５１Ａと、フー
プ巻き層５１Ｂと、外層５１Ｃとからなっている。ここ
で、該内層５１Ａを形成する糸状のアラミドｍ維は軸方
向の曲′げ応力を受承するのに最も適した巻角、θＩ＝
０°に近い巻角、例えばθ１＝２０°で芯材１２の外周
面１２Ｂから雄ねじ部材１３の固定部１４外周面にかけ
て所定の厚みになるまで交差巻付けしである。

また、フープ巻き層５１Ｂは前記内層５１Ａの外周側か
ら雄ねじ部材１３の係合凹部１５にアラミド繊維な巻角
、例えばθ２＝９０°で巻回することにより、内層５１
Ａを係合凹部１５側に締付けるようになっている。

更に、外層５１Ｃは内層５１Ａと同様に、ポリエステル
樹脂を含浸させたアラミド繊維を巻角、例えばθ１＝２
０°で内層５１Ａ及びフープ巻き層５１Ｂの外周に外周
面が均一になるまで交差巻付けし、外周面にペーパ什１
−げ等の機械加工を施すことによって形成されており、
該外層５１Ｃは内層５１Ａと共に軸方向の曲げ応力を受
承するようになっている。

叙上の如く、本実施例による巻回層５１は内層５１Ａ、
フープ巻き層５１Ｂ及び外層５１Ｃとから構成し、内層
５１Ａと外層５１Ｇを形成するアラミド繊維は軸方向の
曲げ応力を受承するのに最も適した巻角、θ１−０°に
近い巻角で巻回し、フープ巻き層５１Ｂは軸方向の引抜
き力を受承するのに最も適した巻角、θ２−９０°で巻
回したから、芯材１２、雄ねじ部材１３及び巻回層５１
は極めて強い結合力によって一体的に組付けることがで
きる。

以上詳述した各実施例によれば、芯材１２及び巻回層１
７，２６，３５．５１は軽量、かつ、高強度の炭素繊維
、その他の繊維で成形し、雄ねじ部材には硬１！１ｆｆ
ｉ　Ｍ、強１＝性に優れた金属材を用いることにより、
ロッド仝体の軽重化、高強度化を図ることかできると共
に、金属製ナンドを用いて相「力部材と強固に締結する
ことが可能になったから、安全＋１を向１．でき、ｉ没
１；１の自由度が増加して最適設置ｉ１を実現できる。

なお、前述した各実施例では、金属製の雄ねじ部材１３
，２１，３１．４１を組イ・１けるものとして説明した
が、金属製或いは強化セラミンク製の取（−１けブラケ
ットないし増刊は輪を有するロンドに構成してもよいも
のである。また、芯材１２には炭素繊維の・方向引抜材
を用いるものとして述べたが、芯材は金属製又は合成樹
脂製のパイプでもよいし、巻回層１７．’２６，３５．
５１と同様に樹脂を含浸させた繊維月利をフィラメント
ワインディング法等によって成形した繊維強化樹脂製中
空材を用いてもよいものである。

〔発明の効果〕

以１．詳述した如く本発明によれば、接続用部材の固定
部外周には少なくともｌの保合部を設け、巻回層を形成
する繊維材料は芯材から該固定部の係合部にかけて一体
的に巻回することにより、該巻回層の端部が固定部を噛
み込むように構成したから、接続用部材に掛かる軸方向
の引抜き力に対して強い接合力を有する繊維強化樹脂製
林状体にすることができる。また、接続用部材の材質は
限定されないから、如−ねじ、増刊は輪等の接続用部材
の用途に適合した金属、合成樹脂、セラミック等の種々
の材質の接続用部材を有する繊維強化樹脂製棒状体にす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の実施例に係り、第１図は
第１の実施例に係るｍ維強化樹脂製ロッドの部分縦断面
図、第２図は第２の実施例に係る繊維強化樹脂製ロッド
の部分縦断面図、第３図は第３の実施例に係る繊維強化
樹脂製ロッドの部分縦断面図、第４図は第４の実施例に
係る繊維強化樹脂製ロッドを構成する雄ねじ部材の正面
図、第５図は第５の実施例に係る繊維強化樹脂製ロッド
の部分縦断面図、第６図及び第７図は従来技術を示］７
、第６図は−の従来技術に係る繊維強化樹脂製ロッドの
部分ｉＥ面図、第７図は他の従来技術に係る繊維強化樹
脂製ロッドの部分正面図である。 １２・・・芯材、１３，２１．３１．４１・・・接続用
部材、１４，２２，３２．４２・・・固定部、１５゜２
３．３３・・・保合部、１６，２５．３４・・・雄ねじ
部（接続部）、１７．２６，３５．５１・・・巻回層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 長尺の芯材と、軸方向一側は該芯材の軸端に挿嵌される
   と共に、外周面に少なくとも１の係合部を有する固定部
   になり、軸方向他側は相手方部材と接続される接続部に
   なった接続用部材と、樹脂を含浸させた繊維材料を前記
   芯材の外周面から接続用部材の固定部外周面にかけて一
   体的に巻回することにより形成した巻回層とから構成し
   てなる繊維強化樹脂製棒状体。