WO2021186736A1 - 管体製造方法 - Google Patents

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carbon fiber
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manufacturing
fiber layer
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貴博 中山
森　健一
一希 大田
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日立Astemo株式会社
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    • B29L2023/00—Tubular articles
    • B29L2023/22—Tubes or pipes, i.e. rigid

Definitions

  • the present invention relates to, for example, a method for manufacturing a pipe body used as a power transmission shaft of a vehicle.
  • the power transmission shaft (propeller shaft) mounted on the vehicle is provided with a pipe body extending in the front-rear direction of the vehicle, and the power generated by the prime mover and decelerated by the transmission is transmitted to the final deceleration device by this pipe body.
  • a tube body used for such a power transmission shaft there is a tube made of fiber reinforced plastic manufactured by using a mandrel (see Patent Document 1 below).
  • a filament winding method of winding continuous fibers impregnated with resin there are a sheet winding method of winding prepreg (a sheet made by impregnating fibers with resin).
  • the filament winding method can be manufactured at low cost, it is difficult to orient the fibers along the axial direction of the mandrel, in other words, to orient the fibers in the axial direction of the tube.
  • the sheet winding method the fibers can be oriented in the axial direction of the mandrel, but the manufacturing cost is high.
  • L be the axial dimension in which the fiber is provided in the mandrel
  • r be the radius of the outer peripheral surface of the mandrel
  • ⁇ be the light distribution angle of the fiber with respect to the mandrel (see FIG. 1).
  • the present invention has been created to solve such a problem, and provides a tube body manufacturing method capable of suppressing the displacement of the fiber body even when the orientation angle of the fiber body is small while suppressing the manufacturing cost.
  • the challenge is to provide.
  • an arrangement step of arranging the fibrous body so as to extend in the axial direction of the mandrel with respect to the outer peripheral surface of the mandrel and an arrangement step on the outer peripheral surface of the mandrel is characterized by being done.
  • the present invention it is possible to suppress the displacement of the fiber body even when the orientation angle of the fiber body is small while suppressing the manufacturing cost.
  • (A) is a diagram schematically showing a tubular intermediate according to a fourth embodiment of the present invention
  • (b) is a diagram schematically showing a fixing member in the tubular intermediate. It is a figure which shows typically the tube body intermediate which concerns on 5th Embodiment of this invention.
  • the tubular intermediate 10A shown in FIG. 1 is formed by providing a carbon fiber layer on the outer peripheral surface of the mandrel 1 (see FIG. 2).
  • the mandrel 1 is a metal member having a cylindrical shape.
  • the mandrel 1 is used in a posture in which the axial direction of the mandrel 1 is in the vertical direction (so-called vertical installation) until the tube body 20A (see FIG. 6) is manufactured via the tube body intermediate 10A. Be done.
  • the tubular body intermediate 10A has a plurality of carbon fiber layers formed in the middle of manufacturing the tubular body 20 (see FIG. 5) described later. It is a laminated cylindrical member.
  • the first carbon fiber layer 11 see FIG. 2
  • the second carbon fiber layer 12 see FIG. 3
  • the third carbon are arranged in this order from the radial inner side (mandrel 1 side). It includes a fiber layer 13.
  • FIGS. 1 to 3 only a part of each carbon fiber layer 11, 12, 13 is shown.
  • the first carbon fiber layer 11 is composed of a plurality of carbon fibers 11a provided on the outer peripheral surface of the mandrel 1 so as to cover the mandrel 1.
  • the carbon fibers 11a in the first carbon fiber layer 11 are wound around one or more turns so as to be inclined by 45 ° with respect to the axial direction of the mandrel 1, and extend spirally with respect to the axial direction of the mandrel 1. .. That is, the orientation angle ⁇ of the carbon fibers 11a with respect to the axis X of the mandrel 1 is 45 °.
  • the second carbon fiber layer 12 is provided on the radial outer side of the first carbon fiber layer 11, and a plurality of carbons provided so as to cover the first carbon fiber layer 11. It is composed of fibers 12a.
  • the carbon fibers 12a in the second carbon fiber layer 12 are wound one or more turns so as to be inclined by ⁇ 45 ° with respect to the axial direction of the mandrel 1, and are spirally extended with respect to the axial direction of the mandrel 1. There is. That is, the orientation angle ⁇ of the carbon fibers 12a with respect to the axis X of the mandrel 1 is ⁇ 45 °.
  • the third carbon fiber layer 13 is provided on the radial outer side of the second carbon fiber layer 12, and a plurality of carbons provided so as to cover the second carbon fiber layer 12. It is composed of fibers 13a.
  • the carbon fibers 13a in the third carbon fiber layer 13 extend parallel to the axial direction of the mandrel 1. That is, the orientation angle ⁇ of the carbon fibers 13a with respect to the axis X of the mandrel 1 is 0 °. Further, the length of the carbon fiber 13a is equal to the axial dimension L of the portion of the mandrel 1 excluding both ends which are the portions gripped by each device.
  • a joint (stub yoke or stub shaft) 22 (see FIG. 4) is provided at one end of the mandrel 1 in the axial direction (step S1, joint installation step).
  • a first carbon fiber layer 11 is formed on the outer peripheral surface of the vertically placed mandrel 1 by an apparatus (not shown) (step S2, first carbon fiber layer forming step).
  • a second carbon fiber layer 12 is formed on the outer peripheral surface of the first carbon fiber layer 11 in the vertically placed mandrel 1 by an apparatus (not shown) (step S3, second).
  • Carbon fiber layer formation step is formed on the outer peripheral surface of the second carbon fiber layer 12 in the vertically placed mandrel 1 by an apparatus (not shown) (step S4, third).
  • the first carbon fiber layer forming step to the third carbon fiber layer forming step described above are pipe intermediate manufacturing methods for manufacturing the tube intermediate 10A.
  • a resin is formed on the first carbon fiber layer 11, the second carbon fiber layer 12, and the third carbon fiber layer 13 in the vertically placed mandrel 1 by the molding apparatus (mold) 2.
  • 21 is impregnated, and the tubular body 20 is molded by applying heat to the molding apparatus 2 (step S5, molding step).
  • the resin 21 is, for example, a thermosetting resin.
  • the mold of the molding apparatus 2 is divided into a plurality of portions, and in the molding step, heat is applied to the tubular intermediate body 10A, and after the mold closing operation of closing the mold of the molding apparatus 2, further Curing of the resin 21 is promoted by increasing the pressure in the mold by performing the mold clamping operation in which the pressure is applied to the closed mold.
  • a joint (stub yoke or stub shaft) 22 is provided at one end in the axial direction of the mandrel 1, and the pipe intermediate 10A extends to the outer peripheral surface of the joint 22. .. Further, in the molding apparatus 2, a space (resin pool 2b) is formed on the outlet side of the gate 2a into which the molten resin 21 is introduced.
  • the resin 21 introduced into the molding apparatus 2 moves in the axial direction of the mandrel 1 via the resin pool 2b.
  • the resin 21 impregnates the first carbon fiber layer 11, the second carbon fiber layer 12, and the third carbon fiber layer 13.
  • the tubular body 20A is formed by applying heat to the molding apparatus 2 and applying pressure to the molding apparatus 2 in a state where the resins 21 are impregnated into the carbon fiber layers 11 to 13.
  • the mandrel 1 maintains a state in which its axial direction is in the vertical direction at least while steps S4 to S5 are executed.
  • step S6 decentering step
  • step S7 joint attachment step
  • the tube body manufacturing method includes an arrangement step of arranging the fiber body (carbon fiber 13a) so as to extend in the axial direction of the mandrel 1 with respect to the outer peripheral surface of the mandrel 1.
  • the arrangement step and the molding step include a molding step of impregnating the fiber body with the resin 21 on the outer peripheral surface of the mandrel 1 and molding the impregnated resin 21 by heating the impregnated resin 21. It is performed in a state where the axial direction is the vertical direction. According to such a configuration, since the fibrous body is provided so as not to be separated from the mandrel 1 by gravity, it is possible to suppress the displacement of the fibrous body even when the orientation angle ⁇ of the fibrous body is small while suppressing the manufacturing cost.
  • the fiber body in the arrangement step, is arranged along the axial direction of the mandrel 1. According to such a configuration, since the fibrous body is provided in the direction along the gravity, it is possible to suppress the displacement of the fibrous body even when the orientation angle ⁇ of the fibrous body is small while suppressing the manufacturing cost.
  • the tubular intermediate body 10B includes an upper end fixing member 15 as a member for fixing the third carbon fiber layer 13.
  • the upper end fixing member 15 is a member for fixing the end (upper end) of the third carbon fiber layer 13 to the outer peripheral surface of the axial end (upper end) of the mandrel 1.
  • the upper end fixing member 15 is a strip-shaped flexible resin member, and has an adhesive portion on one surface (inner surface in the radial direction).
  • the upper end fixing member 15 is wound in an annular shape.
  • the upper end fixing member 15 may be formed of the same material as the resin 21, or may be formed of a material that is melted by the heat of the molding apparatus (mold) 2 and / or the resin 21 and mixed in the resin 21. good.
  • the upper end fixing member 15 is provided on the outer peripheral surface of the upper end of the third carbon fiber layer 13 by a device (not shown), and the third carbon fiber layer is provided.
  • the upper end of 13 is fixed to the vertically placed mandrel 1 (step S4B, fixing step).
  • the upper end portion of the fiber body is set with respect to the outer peripheral surface of the mandrel 1 by the upper end portion fixing member 15 between the arrangement step and the molding step.
  • the tubular intermediate body 10C according to the third embodiment of the present invention includes a fixing member 14C as a member for fixing the third carbon fiber layer 13.
  • the fixing member 14C is a member for fixing the third carbon fiber layer 13 to the outer peripheral surface of the mandrel 1.
  • the fixing member 14C is a tube (cylindrical) flexible resin member.
  • the fixing member 14C is formed of a heat-shrinkable member that shrinks when heat is applied.
  • Axial dimension L C of the fixing member 14C is substantially equal to the axial dimension L of the mandrel 1.
  • the inner diameter r C of the fixing member 14C is substantially equal to the outer diameter r of the mandrel 1.
  • the fixing member 14C is fitted onto a mandrel 1 provided with carbon fiber layers 11, 12, and 13. Further, the fixing member 14C has elasticity in the radial direction, and may be fitted onto the mandrel 1 provided with the carbon fiber layers 11, 12 and 13 in a state of being stretched in the radial direction.
  • the fixing member 14C is provided so as to make it difficult to separate the carbon fibers 13a arranged on the outer peripheral surface of the mandrel 1 provided (that is, horizontally placed) so as to be horizontal in the axial direction from the mandrel 1. .. Specifically, the fixing member 14C suppresses the displacement of the fiber body even when vibration or the like occurs in the axial middle portion of the carbon fiber 13a arranged in the lower part of the outer peripheral surface of the mandrel 1 in the manufacturing structure of the tube body. be able to.
  • the fixing member 14A is provided on the outer peripheral surface of the third carbon fiber layer 13 by a device (not shown), and the third carbon fiber layer 13 is vertically placed. It is fixed to the mandrel 1 (step S4C, fixed step).
  • the tubular body 20C manufactured including such a step includes a fixing member 14C as a protective layer that protects the third carbon fiber layer 13.
  • the tubular fixing member 14C is coated on the outer peripheral surface of the mandrel 1 between the arrangement step and the molding step. It includes a fixing step S4C provided so as to be performed. According to such a configuration, it is possible to suppress the displacement of the fibrous body even when the orientation angle ⁇ of the fibrous body is small, while suppressing the manufacturing cost.
  • the fixing member is heated by using the heat of the resin and the molding apparatus generated in the molding step, thereby contracting the fixing member. Including steps.
  • the protective layer that protects the fibrous body can be formed by the fixing member 14A that suppresses the displacement of the fibrous body.
  • the fixing member 14C can be contracted at the same time as performing the molding step, the man-hours can be reduced as compared with performing the molding step and the shrinking step separately.
  • the tubular intermediate body 10D replaces the fixing member 14C as a member for fixing the third carbon fiber layer 13.
  • the fixing member 14D is provided.
  • the fixing member 14D is a resin member having film-like flexibility.
  • the fixing member 14D is formed by a heat-shrinkable member that shrinks when heat is applied.
  • the axial dimension L D1 of the fixing member 14D is substantially equal to the axial dimension L of the mandrel 1.
  • the dimension L D2 in the direction orthogonal to the axis of the fixing member 14D is larger than the circumference length 2 ⁇ r of the outer peripheral surface of the mandrel 1.
  • the fixing member 14D is wound around a mandrel 1 provided with carbon fiber layers 11, 12, and 13 one or more times.
  • the first fixing member 14 is provided on the outer peripheral surface of the third carbon fiber layer 13 by a device (not shown), and the third carbon fiber layer 13 is fixed to the mandrel 1. NS.
  • the tubular fixing member 14D is formed by winding a film-shaped member one or more turns in the circumferential direction. According to such a configuration, the fixing member 14D can be easily provided.
  • the tubular intermediate body 10E according to the fifth embodiment of the present invention has a plurality of fixing members 14E instead of the fixing members 14C as members for fixing the third carbon fiber layer 13. To be equipped.
  • the fixing member 14E is a tube (cylindrical) flexible resin member.
  • the fixing member 14E is formed by a heat-shrinkable member that shrinks when heat is applied.
  • the axial dimension of the fixing member 14E is smaller than the axial dimension L of the mandrel 1.
  • the inner diameter of the fixing member 14E is substantially equal to the outer diameter r of the mandrel 1.
  • the plurality of fixing members 14E are fitted onto the mandrel 1 provided with the carbon fiber layers 11, 12, and 13 at equal intervals. Further, the plurality of fixing members 14E have elasticity in the radial direction, and may be externally fitted to the mandrel 1 provided with the carbon fiber layers 11, 12 and 13 in a state of being stretched in the radial direction. ..
  • a plurality of fixing members 14E are provided on the outer peripheral surface of the third carbon fiber layer 13 by a device (not shown), and both end portions and the axial intermediate portion of the third carbon fiber layer 13 are formed. Fixed to mandrel 1.
  • the plurality of fixing members 14E are provided apart from each other in the axial direction of the mandrel 1. According to such a configuration, the amount of material of the fixing member 14E can be suppressed and the cost can be reduced.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be appropriately modified without departing from the gist of the present invention.
  • the first carbon fiber layer 11 and the second carbon fiber layer 12 may be omitted, and the third carbon fiber layer 13 may be provided directly on the outer surface of the mandrel 1.
  • the orientation angle ⁇ of the carbon fibers 13a in the third carbon fiber layer 13 is not limited to 0 ° (parallel to the axial direction of the mandrel 1), and the angle at which the carbon fibers 13a is less than one circumference with respect to the mandrel 1. It should be.
  • the present invention is preferably used when the orientation angle ⁇ of the carbon fibers 13a satisfies tan ⁇ ⁇ 2 ⁇ r / L
  • the fiber bodies used in the tube body intermediates 10A to 10E are not limited to the carbon fibers 11a to 13a, and may be any one capable of strengthening the tube body 20.

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Abstract

製造コストを抑えつつ、繊維体の配向角度が小さい場合でも繊維体のずれを抑えることが可能な管体製造方法を提供する。　管体製造方法は、炭素繊維を、マンドレル（１）の外周面に対して当該マンドレル（１）の軸線方向に伸びるように配置する配置ステップと、マンドレル（１）の外周面上において、樹脂を前記繊維体に含浸させ、含浸した前記樹脂を加熱することによって成形する成形ステップと、を含み、配置ステップ及び成形ステップは、マンドレル（１）の軸線方向が上下方向となる状態で行われる。

Description

管体製造方法
　本発明は、例えば車両の動力伝達軸として用いられる管体の製造方法に関する。
　車両に搭載される動力伝達軸（プロペラシャフト）は、車両の前後方向に延在する管体を備え、この管体により原動機で発生し変速機で減速された動力を終減速装置に伝達している。このような動力伝達軸に用いられる管体として、マンドレルを利用して製造された繊維強化プラスチック製のものがある（下記特許文献１参照）。
特開平３－２６５７３８号公報
　ところで、マンドレルに材料を巻き付ける方法として、樹脂を含浸した連続繊維を巻き付けるフィラメントワインディング法と、プリプレグ（繊維に樹脂を含浸させてなるシート）を巻き付けるシートワインディング法が挙げられる。ここで、フィラメントワインディング法は、安価で製造できるもののマンドレルの軸方向に沿って繊維を配向すること、言い換えると管体の軸方向に繊維を配向することが難しい。一方で、シートワインディング法は、マンドレルの軸方向に繊維を配向させることができるが、製造コストがかかってしまう。
　ここで、マンドレルにおいて繊維が設けられる軸線方向寸法をＬ、マンドレルの外周面の半径をｒ、マンドレルに対する繊維の配光角度をθとする（図１参照）。配向角度θが小さい（ｔａｎθ＜｜２πｒ／Ｌ｜）場合には、繊維をマンドレルに対して１周以上巻回することができないため、重力によって繊維がマンドレルから離間するおそれがある。
　本発明は、このような問題を解決するために創作されたものであり、製造コストを抑えつつ、繊維体の配向角度が小さい場合でも繊維体のずれを抑えることが可能な管体製造方法を提供することを課題とする。
　前記した課題を解決するために、本発明の管体製造方法は、繊維体を、マンドレルの外周面に対して当該マンドレルの軸線方向に伸びるように配置する配置ステップと、前記マンドレルの外周面上において、樹脂を前記繊維体に含浸させ、含浸した前記樹脂を加熱することによって成形する成形ステップと、を含み、前記配置ステップ及び前記成形ステップが、前記マンドレルの軸線方向が上下方向となる状態で行われることを特徴とする。
　本発明によると、製造コストを抑えつつ、繊維体の配向角度が小さい場合でも繊維体のずれを抑えることができる。
本発明の第一の実施形態に係る管体中間体を模式的に示す図である。 本発明の第一の実施形態に係るマンドレル及び管体中間体における第一の炭素繊維層を模式的に示す図である。 本発明の第一の実施形態に係る管体中間体における第二の炭素繊維層を模式的に示す図である。 本発明の第一の実施形態に係る管体を製造するための成形装置を模式的に示す図である。 本発明の第一の実施形態に係る管体中間体を用いて製造された管体を模式的に示す図である。 本発明の第一の実施形態に係る管体製造方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第一の実施形態に係る管体の一例を模式的に示す図である。 本発明の第二の実施形態に係る管体中間体を模式的に示す図である。 本発明の第二の実施形態に係る管体製造方法を説明するためのフローチャートである。 （ａ）は、本発明の第三の実施形態に係る管体中間体を模式的に示す図、（ｂ）は、管体中間体における固定部材を模式的に示す図である。 本発明の第三の実施形態に係る管体中間体を用いて製造された管体を模式的に示す図である。 本発明の第三の実施形態に係る管体製造方法を説明するためのフローチャートである。 （ａ）は、本発明の第四の実施形態に係る管体中間体を模式的に示す図、（ｂ）は、管体中間体における固定部材を模式的に示す図である。 本発明の第五の実施形態に係る管体中間体を模式的に示す図である。
　本発明の実施形態について、炭素繊維強化プラスチックによって車両の動力伝達軸（プロペラシャフト）を管体として製造する場合を例にとり、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、参照する図面は、分かりやすさのためにデフォルメされたものであり、各部材の寸法等（例えば、図４及び図７における継手２２，２３の形状等）を正確に表したものではない。
＜第一の実施形態＞
　図１に示す管体中間体１０Ａは、マンドレル１（図２参照）の外周面に炭素繊維層を設けることによって形成される。図２に示すように、マンドレル１は、円筒形状を呈する金属製部材である。本発明において、マンドレル１は、管体中間体１０Ａを経由して管体２０Ａ（図６参照）が製造されるまで、当該マンドレル１の軸線方向が上下方向となる姿勢（いわゆる縦置き）で用いられる。
＜管体中間体＞
　図１に示すように、本発明の第一の実施形態に係る管体中間体１０Ａは、後記する管体２０（図５参照）を製造する途中段階で形成される、複数の炭素繊維層が積層された円筒状の部材である。管体中間体１０Ａは、径方向内側（マンドレル１側）から順に、第一の炭素繊維層１１（図２参照）と、第二の炭素繊維層１２（図３参照）と、第三の炭素繊維層１３と、を備える。なお、図１～図３において、各炭素繊維層１１，１２，１３は、一部のみが図示されている。
≪第一の炭素繊維層≫
　図２に示すように、第一の炭素繊維層１１は、マンドレル１の外周面に対して、当該マンドレル１を被覆するように設けられる複数の炭素繊維１１ａによって構成されている。第一の炭素繊維層１１における炭素繊維１１ａは、マンドレル１の軸線方向に対して４５°傾斜するように１周以上巻回され、マンドレル１の軸線方向に対して螺旋状に延設されている。すなわち、マンドレル１の軸線Ｘに対する炭素繊維１１ａの配向角度θは、４５°である。
≪第二の炭素繊維層≫
　図３に示すように、第二の炭素繊維層１２は、第一の炭素繊維層１１の径方向外側に設けられており、第一の炭素繊維層１１を被覆するように設けられる複数の炭素繊維１２ａによって構成されている。第二の炭素繊維層１２における炭素繊維１２ａは、マンドレル１の軸線方向に対して－４５°傾斜するように１周以上巻回され、マンドレル１の軸線方向に対して螺旋状に延設されている。すなわち、マンドレル１の軸線Ｘに対する炭素繊維１２ａの配向角度θは、－４５°である。
≪第三の炭素繊維層≫
　図１に示すように、第三の炭素繊維層１３は、第二の炭素繊維層１２の径方向外側に設けられており、第二の炭素繊維層１２を被覆するように設けられる複数の炭素繊維１３ａによって構成されている。第三の炭素繊維層１３における炭素繊維１３ａは、マンドレル１の軸線方向に対して平行に延設されている。すなわち、マンドレル１の軸線Ｘに対する炭素繊維１３ａの配向角度θは、０°である。また、炭素繊維１３ａの長さは、マンドレル１のうち、各装置で把持される部位である両端部を除いた部位の軸線方向寸法Ｌと等しい。
＜管体製造方法＞
　続いて、第一の実施形態に係る管体中間体１０Ａを経由する管体の製造方法について、図６のフローチャートを用いて説明する。
　まず、マンドレル１の軸線方向一端部に継手（スタブヨーク又はスタブシャフト）２２（図４参照）を設ける（ステップＳ１、継手設置ステップ）。続いて、図２に示すように、図示しない装置によって、第一の炭素繊維層１１が縦置きのマンドレル１の外周面上に形成される（ステップＳ２、第一の炭素繊維層形成ステップ）。続いて、図３に示すように、図示しない装置によって、第二の炭素繊維層１２が縦置きのマンドレル１における第一の炭素繊維層１１の外周面上に形成される（ステップＳ３、第二の炭素繊維層形成ステップ）。続いて、図１に示すように、図示しない装置によって、第三の炭素繊維層１３が縦置きのマンドレル１における第二の炭素繊維層１２の外周面上に形成される（ステップＳ４、第三の炭素繊維層形成ステップ、配置ステップ）。
　前記した第一の炭素繊維層形成ステップ～第三の炭素繊維層形成ステップは、管体中間体１０Ａを製造する管体中間体製造方法であるともいえる。
　続いて、図４に示すように、成形装置（金型）２によって、縦置きのマンドレル１における第一の炭素繊維層１１、第二の炭素繊維層１２及び第三の炭素繊維層１３に樹脂２１が含浸され、成形装置２に熱を加えることによって、管体２０が成形される（ステップＳ５、成形ステップ）。樹脂２１は、例えば熱硬化性樹脂である。本実施形態において、成形装置２の金型は、複数に分割されており、成形ステップでは、管体中間体１０Ａに熱が加えられるとともに、成形装置２の金型を閉じる型閉じ操作後に、さらに閉じた金型に圧力を印加する型締め操作を行うことにより、金型内の圧力を上昇させることで、樹脂２１の硬化が促進される。なお、本実施形態では金型が複数に分割されている構成で説明しているため、型閉じ操作及び型締め操作が行われているが、型締め操作は、必ずしも必要ではない。また、金型が複数に分割されていない場合には、かかる型閉じ操作及び型締め操作は、必ずしも必要ではない。図４に示す例では、マンドレル１の軸線方向一端部には、継手（スタブヨーク又はスタブシャフト）２２が設けられており、管体中間体１０Ａは、当該継手２２の外周面まで延設されている。また、成形装置２内において、溶融状態の樹脂２１が導入されるゲート２ａの出口側には空間（樹脂だまり２ｂ）が形成されている。成形装置２内に導入された樹脂２１は、当該樹脂だまり２ｂを介して、マンドレル１の軸線方向に移動する。かかる樹脂２１は、第一の炭素繊維層１１、第二の炭素繊維層１２及び第三の炭素繊維層１３に含浸する。樹脂２１が各炭素繊維層１１～１３に含浸した状態で、成形装置２に熱が加えられ、かつ、成形装置２内に圧力が加えられることによって、管体２０Ａが形成される。本実施形態において、少なくともステップＳ４～ステップＳ５が実行される間、マンドレル１は、その軸線方向が上下方向となる状態を維持する。
　続いて、成形された管体２０Ａ及びマンドレル１が成形装置２から取り出され、マンドレル１が管体２０Ａから抜き出される（ステップＳ６、脱芯ステップ）。続いて、マンドレル１の軸線方向他端部（下端部）に、継手（スタブヨーク及びスタブシャフトの他方）２３（図７参照）が取り付けられる（ステップＳ７、継手取付ステップ）。
　本発明の第一の実施形態に係る管体製造方法は、繊維体（炭素繊維１３ａ）を、マンドレル１の外周面に対して当該マンドレル１の軸線方向に伸びるように配置する配置ステップと、前記マンドレル１の外周面上において、樹脂２１を前記繊維体に含浸させ、含浸した前記樹脂２１を加熱することによって成形する成形ステップと、を含み、前記配置ステップ及び前記成形ステップは、前記マンドレル１の軸線方向が上下方向となる状態で行われる。
　かかる構成によると、繊維体が重力によってマンドレル１から離間しにくいように設けられるため、製造コストを抑えつつ、繊維体の配向角度θが小さい場合でも繊維体のずれを抑えることができる。
　また、管体製造方法では、前記配置ステップにおいて、前記繊維体は、前記マンドレル１の軸線方向に沿って配置される。
　かかる構成によると、繊維体が重力に沿う方向に設けられるため、製造コストを抑えつつ、繊維体の配向角度θが小さい場合でも繊維体のずれを抑えることができる。
＜第二の実施形態＞
　続いて、本発明の第二の実施形態に係る管体中間体及び管体製造方法について、第一の実施形態との相違点を中心に説明する。
　図８に示すように、本発明の第二の実施形態に係る管体中間体１０Ｂは、第三の炭素繊維層１３を固定するための部材として、上端部固定部材１５を備える。
≪上端部固定部材≫
　上端部固定部材１５は、第三の炭素繊維層１３の端部（上端部）をマンドレル１における軸線方向端部（上端部）の外周面に固定するための部材である。
　上端部固定部材１５は、帯状の可撓性を有する樹脂製部材であり、一面（径方向内面）側に粘着部を有する。
　上端部固定部材１５は、環状に巻回されている。
　上端部固定部材１５は、樹脂２１と同一材料によって形成されていてもよく、成形装置（金型）２及び／又は樹脂２１の熱によって溶融して樹脂２１内に混ざる材料によって形成されていてもよい。
＜管体製造方法＞
　続いて、第二の実施形態に係る管体中間体１０Ｂを経由する管体２０の製造方法について、図９のフローチャートを用いて説明する。
　第二の炭素繊維層形成ステップ及び成形ステップの間において、図示しない装置によって、上端部固定部材１５が第三の炭素繊維層１３における上端部の外周面上に設けられ、第三の炭素繊維層１３の上端部が縦置きのマンドレル１に対して固定される（ステップＳ４Ｂ、固定ステップ）。
　本発明の第二の実施形態に係る管体製造方法は、前記配置ステップ及び前記成形ステップの間に、上端部固定部材１５によって、前記繊維体の上端部を前記マンドレル１の外周面に対して固定する固定ステップを含む。
　かかる構成によると、製造コストを抑えつつ、繊維体の配向角度θが小さい場合でも繊維体のずれを好適に抑えることができる。
＜第三の実施形態＞
　続いて、本発明の第三の実施形態に係る管体中間体及び管体製造方法について、第一の実施形態との相違点を中心に説明する。
＜管体中間体＞
　図１０（ａ）に示すように、本発明の第三の実施形態に係る管体中間体１０Ｃは、第三の炭素繊維層１３を固定するための部材として、固定部材１４Ｃを備える。
≪固定部材≫
　図１０（ａ）（ｂ）に示すように、固定部材１４Ｃは、第三の炭素繊維層１３をマンドレル１の外周面に固定するための部材である。固定部材１４Ｃは、チューブ（円筒形状）状の可撓性を有する樹脂製部材である。固定部材１４Ｃは、熱を加えることによって収縮する熱収縮部材によって形成されている。固定部材１４Ｃの軸線方向寸法ＬＣは、マンドレル１の軸線方向寸法Ｌと略等しい。固定部材１４Ｃの内径ｒＣは、マンドレル１の外径ｒと略等しい。かかる固定部材１４Ｃは、各炭素繊維層１１，１２，１３が設けられたマンドレル１に外嵌されている。また、固定部材１４Ｃは、径方向に伸縮性を有しており、径方向に伸長された状態で各炭素繊維層１１，１２，１３が設けられたマンドレル１に外嵌されてもよい。
　かかる固定部材１４Ｃは、軸線方向に水平方向となるように設けられた（すなわち、横置きの）マンドレル１の外周面に配置された炭素繊維１３ａを、マンドレル１から離間しにくくするように設けられる。詳細には、固定部材１４Ｃは、管体の製造構造において、マンドレル１の外周面の下部に配置された炭素繊維１３ａの軸線方向中間部に振動等が生じた場合でも、繊維体のずれを抑えることができる。
＜管体製造方法＞
　続いて、第一の実施形態に係る管体中間体１０Ｃを経由する管体２０Ｃ（図１１参照）の製造方法について、図１２のフローチャートを用いて説明する。
　第二の炭素繊維層形成ステップ及び成形ステップの間において、図示しない装置によって、固定部材１４Ａが第三の炭素繊維層１３の外周面上に設けられ、第三の炭素繊維層１３が縦置きのマンドレル１に対して固定される（ステップＳ４Ｃ、固定ステップ）。図１１に示すように、かかるステップを含んで製造された管体２０Ｃは、第三の炭素繊維層１３を保護する保護層としての固定部材１４Ｃを備える。
　本発明の第三の実施形態に係る管体製造方法は、前記配置ステップ及び前記成形ステップの間に、筒状の固定部材１４Ｃを、前記マンドレル１の外周面に対して、前記繊維体を被覆するように設ける固定ステップＳ４Ｃを含む。
　かかる構成によると、製造コストを抑えつつ、繊維体の配向角度θが小さい場合でも繊維体のずれを抑えることができる。
　また、本発明の第三の実施形態に係る管体製造方法は、前記成形ステップにおいて生じた前記樹脂及び成形装置の熱を用いて前記固定部材を加熱することによって、前記固定部材を収縮させる収縮ステップを含む。
　かかる構成によると、繊維体のずれを抑える固定部材１４Ａによって、繊維体を保護する保護層を形成することができる。また、成形ステップを行うと同時に固定部材１４Ｃを収縮させることができるため、成形ステップと収縮ステップをそれぞれ別々で行うよりも工数削減に繋がる。
＜第四の実施形態＞
　続いて、本発明の第四の実施形態に係る管体中間体及び管体製造方法について、第三の実施形態との相違点を中心に説明する。
　図１３（ａ）（ｂ）に示すように、本発明の第四の実施形態に係る管体中間体１０Ｄは、第三の炭素繊維層１３を固定するための部材として、固定部材１４Ｃに代えて固定部材１４Ｄを備える。
≪固定部材≫
　固定部材１４Ｄは、フィルム状の可撓性を有する樹脂製部材である。固定部材１４Ｄは、熱を加えることによって収縮する熱収縮部材によって形成されている。固定部材１４Ｄの軸線方向寸法ＬＤ１は、マンドレル１の軸線方向寸法Ｌと略等しい。固定部材１４Ｄの軸線と直交する方向の寸法ＬＤ２は、マンドレル１の外周面の円周長２πｒよりも大きい。かかる固定部材１４Ｄは、各炭素繊維層１１，１２，１３が設けられたマンドレル１に１周以上巻回されている。
＜管体製造方法＞
　続いて、第二の実施形態に係る管体中間体１０Ｄを経由する管体２０の製造方法について説明する。
　固定ステップ（ステップＳ４Ｃ）において、図示しない装置によって、第一の固定部材１４が第三の炭素繊維層１３の外周面上に設けられ、第三の炭素繊維層１３がマンドレル１に対して固定される。
　本発明の第四の実施形態に係る管体製造方法において、筒状の前記固定部材１４Ｄは、フィルム状の部材を周方向に１周以上巻回したものである。
　かかる構成によると、固定部材１４Ｄを容易に設けることができる。
＜第五の実施形態＞
　続いて、本発明の第五の実施形態に係る管体中間体及び管体製造方法について、第三の実施形態との相違点を中心に説明する。
　図１４に示すように、本発明の第五の実施形態に係る管体中間体１０Ｅは、第三の炭素繊維層１３を固定するための部材として、固定部材１４Ｃに代えて複数の固定部材１４Ｅを備える。
≪固定部材≫
　固定部材１４Ｅは、チューブ（円筒形状）状の可撓性を有する樹脂製部材である。固定部材１４Ｅは、熱を加えることによって収縮する熱収縮部材によって形成されている。固定部材１４Ｅの軸線方向寸法は、マンドレル１の軸線方向寸法Ｌよりも小さい。固定部材１４Ｅの内径は、マンドレル１の外径ｒと略等しい。かかる複数の固定部材１４Ｅは、各炭素繊維層１１，１２，１３が設けられたマンドレル１に等間隔に離間して外嵌されている。また、複数の固定部材１４Ｅは、径方向に伸縮性を有しており、径方向に伸長された状態で各炭素繊維層１１，１２，１３が設けられたマンドレル１に外嵌されてもよい。
＜管体製造方法＞
　続いて、第五の実施形態に係る管体中間体１０Ｅを経由する管体２０の製造方法について説明する。
　固定ステップ（ステップＳ４Ｃ）において、図示しない装置によって、複数の固定部材１４Ｅが第三の炭素繊維層１３の外周面上に設けられ、第三の炭素繊維層１３の両端部及び軸線方向中間部がマンドレル１に対して固定される。
　本発明の第五の実施形態に係る管体製造方法において、複数の前記固定部材１４Ｅが、前記マンドレル１の軸線方向に離間して設けられている。
　かかる構成によると、固定部材１４Ｅの材料の量を抑え、低コスト化を実現することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変形可能である。例えば、第一の炭素繊維層１１及び第二の炭素繊維層１２が省略され、第三の炭素繊維層１３がマンドレル１の外表面上に直接設けられる構成であってもよい。また、第三の炭素繊維層１３における炭素繊維１３ａの配向角度θは、０°（マンドレル１の軸線方向に平行）に限定されず、炭素繊維１３ａがマンドレル１に対して１周未満となる角度であればよい。すなわち、本発明は、炭素繊維１３ａの配向角度θが、ｔａｎθ＜｜２πｒ／Ｌ｜を満たす場合に好適に用いられる。また、管体中間体１０Ａ～１０Ｅに用いられる繊維体は、炭素繊維１１ａ～１３ａに限定されず、管体２０を強化することができるものであればよい。
　１　　　マンドレル
　１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ　管体中間体
　１３ａ　炭素繊維（繊維体）
　１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ　固定部材
　１５　　上端部固定部材
　２０Ａ，２０Ｃ　　管体
　２１　　樹脂

Claims (7)

  1. 　繊維体を、マンドレルの外周面に対して当該マンドレルの軸線方向に伸びるように配置する配置ステップと、
    　前記マンドレルの外周面上において、樹脂を前記繊維体に含浸させ、含浸した前記樹脂を加熱することによって成形する成形ステップと、
    　を含み、
    　前記配置ステップ及び前記成形ステップが、前記マンドレルの軸線方向が上下方向となる状態で行われる
    　ことを特徴とする管体製造方法。
  2. 　前記配置ステップ及び前記成形ステップの間に、上端部固定部材によって、前記繊維体の上端部を前記マンドレルの外周面に対して固定する上端部固定ステップを含む
    　ことを特徴とする請求項１に記載の管体製造方法。
  3. 　前記配置ステップ及び前記成形ステップの間に、筒状の固定部材を、前記マンドレルの外周面に対して、前記繊維体を被覆するように設ける固定ステップを含む
    　ことを特徴とする請求項１に記載の管体製造方法。
  4. 　前記成形ステップにおいて生じた前記樹脂及び成形装置の熱を用いて前記固定部材を加熱することによって、前記固定部材を収縮させる収縮ステップを含む
    　ことを特徴とする請求項３に記載の管体製造方法。
  5. 　前記配置ステップにおいて、筒状の前記固定部材は、フィルム状の部材を周方向に１周以上巻回したものである
    　ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の管体製造方法。
  6. 　前記配置ステップにおいて、複数の前記固定部材が、前記マンドレルの軸線方向に離間して設けられる
    　ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の管体製造方法。
  7. 　前記配置ステップにおいて、前記繊維体は、前記マンドレルの軸線方向に沿って配置される
    　ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の管体製造方法。
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