JPH03157511A - フランジ付繊維強化軸及びその製造方法 - 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） 先端複合材料（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
　ＭａｔｅｒｉａｌＩＩ・・以下ＡＣＭという）製軸を
フィラメントワインダで成形した後、これを相互に結合
する場合、ボルト或いは摩擦力に依存することが多いが
、いずれも二次加工が必要である。

本発明は二次加工を要しないフランジ付繊維強化軸及び
その製造方法に関するものである。

（従来技術） 第４図と第５図はＡＣＭ製軸の公知継手構造を示す（Ｎ
ＡＶＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲ３ＪＯＵＲＮＡＬ、ＪＵＬ
　１９８６）、第４図ではＡＣＭ製軸１の端部に＃Ｉ製
フランジ２ａと２ｂを内と外に嵌挿し、ボルト挿通孔を
機械加工で明け、これにボルト３を通して固着している
。

この構造ではＡＣＭＨｌｌｒに機械的に孔加工を施すと
いう、この種材料に於て最も避けたい加工をせざるを得
ないという問題がある。

第５図は繊維強化プラスチツク製軸の別の継手構造例を
示す（実開昭６１−１８４１２１号公報参照）。

これは中空軸４と金属製ヨーク５との結合構造に係るも
のである。金属製ヨーク５の一端が円筒状部６をなし、
これに中空軸４が挿入されている。

中空軸４の端は外側の円筒状部６と内側の円筒状部７と
で挟まれ、さらに円筒状部７の内側に円筒状部７と同一
テーパー面を有する芯金８を挿入し、該芯金８を金属製
ヨーク５の円筒状部６の底部に取付けたボルト９で引込
んで摩擦結合するものである。この構造は円筒状部７と
中空軸４、円筒状部６と軸４間の摩擦によって軸４と金
属製ヨーク５とを結合し、トルクを伝達可能にしたもの
である。

しかしこの構造では＠４の端が金属製ヨークの底部から
動かないことが条件であるが、摩擦力のみによる結合の
為、使用により軸とヨーク間の密着性が悪化し、遂には
継手構造がすべり破壊する恐れがある。

（発明が解決しようとする課題） 接続に当りフランジ付繊維強化軸の二次加工をなくシ、
シかもボルトで確実に継手を構成できる信頼性の高いフ
ランジ付繊維強化軸及びその製造方法を提供することを
目的とする。

（課題を解決するための手段） 円筒部とフランジ部とからなり、円筒部上にピンを円周
等配したピン付鋼製フランジの円筒部を円筒状マンドレ
ルの両端に溶接した芯材と、該芯材の前記両端の鋼製フ
ランジ上のピンとピンとの間及びピンとフランジ部間に
繊維を巻き付けた。

又芯材のピンとピンとの間に軸心に対し繊維をＯ〈θ≦
９０°なる角に配向させて巻き付けた。

さらにピン付鋼製フランジの円筒部外周に′角δのテー
パを付与し、この部分のピンとフランジ部間にθ与９０
６なる角度に配向させて繊維を巻きつけ、さらに前記円
筒部のテーパδに対応して前記ピンを埋めるまで二重巻
きして前記マンドレル部上の繊維と重なるまで巻いた。

上記構成のフランジ付繊維強化軸を製造する方法として
、円筒状のマンドレルの両端に円筒部に角δのテーパー
部を有するピン付鋼製フランジを溶接したのち、両端鋼
製フランジ部のピンとピンとの間にＯ＜θ≦９０″なる
角で繊維を巻きとり、しかるのち前記ピンとフランジ部
間にθ斗９ｏ＠で繊維を巻きとり、さらにピン付鋼製フ
ランジのテーパ付円筒部上にθ勾９０°で繊維を二重巻
きしてマンドレル上の繊維層と十分に重なるまで巻きつ
けて製造するようにした。

（実施例） 第３図は従来行われていたフィラメントワインダ（Ｆｉ
ｌａｍｅｎｔす１ｎｄｅｒ）でパイプを成形する方法を
示す図である。

１０は繊維１２を巻付けようとするマンドレル、１１は
マンドレル１０に挿入されたもう１つのマンドレルで、
中央部に円周等配されたピン１３が植設されている。こ
の状態で繊維１２をマンドレル１０の両端のピン１３に
交互に引掛けながらマンドレル上に所定厚さまで繊維を
巻き付は成形する。成形後に切断線１４で切断し、中央
部を加熱硬化させる。加熱硬化したならば、端部に金物
取付用の二次加工をする。

さて、上述したように成形後に端部を切断、あるいは加
熱硬化後の二次加工は、連続した繊維を切断するので問
題がある。

本発明はこの問題を解決するもので、第１図及び第２図
に基いて説明する。第１図に示す如く、薄肉鋼製マンド
レル１５の両端にピン付鋼製フランジ１７を溶接１８し
て取付けた芯材に図示しないフィラメントワインダで左
右のピン１６．１６間に繊維を折返し交互に巻付ける。

繊維の配向はピン１６より中央側は軸芯に対しＯくθ〈
９０６で巻取ることが可能であり、これにより曲げ、捩
り、軸力の自由な強度組合せが実現できる。

ピン１６よりフランジ側の配向はθ＃９０°に近い配向
にし、曲げ、捩り、軸力に対する強度はあまり期待でき
ないが、不安定破壊、例えば座屈に対しては効果的であ
る。またピン１６より中央側に鋼製フランジ１７の円筒
部を充分挿入することにより、曲げ、捩り、軸力の伝達
は可能となる。

又円筒部１７ｂの外形を角δだけテーパさせると、ピン
１６付近での微小な浮きあがりがなくなり、ワインディ
ングが確実となる。さらにこのようにテーパδを付する
ことにより繊維をピンにかけ易くなる。

なお最終的には二次巻でテーパδを付した部分上にピン
１６を埋めるまで繊維を巻き込み、マンドレル１５の部
分との平行度をもたせることもできる。

また、この円筒部１７ｂの外形を多角形とするならば、
捩り荷重伝達がより確実になる。

（効果） 円筒状マンドレルと、その両端に円筒部を溶接したピン
付鋼製フランジとからなる芯材と、前記鋼製フランジ上
のピン間に繊維を巻き付けてフランジ付繊維強化軸を構
成するようにしたので、１）繊維を巻きつけたのちの二
次加工がな（なり、省力化が可能となった。

２）現状の継手方法（ボルトによる強固な接合）が生か
せる。

３）成形体の寸法管理が容易になる。

４）フランジのつけ根部の応力集中状態が緩和される。

５）せっかく巻きつけた繊維を切断することがないので
、強度的に信頼性が一段と向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフランジ付繊維強化軸の一端の断
面図。 第２図は第１図の■矢視図。 第３図は公知繊維強化軸の製法を示す部分断面図。 第４図及び第５図は公知フランジ付繊維強化軸の端部断
面図。 図において； Ｉ　　ＡＣＭ製軸 ３　ボルト ５　金属製ヨーク ７　円筒状部 ９　ボルト １１　　マンドレル １３　　ピン １５　　マンドレル １６　　（円周等配された）ピン １７　　ピン付鋼製フランジ １７ａ　　フランジ部　　　１７ｂ ｔａ　　＠接 ２ａ、２ｂ　　フランジ ４　中空軸 ６　円筒状部 ８　芯金 １０　　マンドレル １２　　＠維 １４　　切断線 円筒部 以上

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒部とフランジ部とからなり、円筒部上にピン
   を円周等配したピン付鋼製フランジの円筒部を鋼製円筒
   状マンドレルの両端に溶接した芯材と、該芯材の前記鋼
   製フランジ上のピンとピンとの間及びピンとフランジ部
   間に繊維を巻き付けたことを特徴とするフランジ付繊維
   強化軸。
2. （２）芯材の前記両端フランジ上のピンとピン間に、軸
   心に対し繊維を０＜θ≦９０°なる角に配向させて巻き
   付けたことを特徴とする請求項（１）記載のフランジ付
   繊維強化軸。
3. （３）ピン付鋼製フランジの円筒部外周に角δのテーパ
   を付与し、この部分のピンとフランジ部間にθ≒９０°
   なる角度に配向させて繊維を巻きつけ、さらに前記円筒
   部のテーパδに対応して、前記ピンを埋めるまで二重巻
   きして、前記マンドレル部と平行にした請求項（１）記
   載のフランジ付繊維強化軸。
4. （４）円筒状のマンドレルの両端に円筒部に角δのテー
   パー部を有するピン付鋼製フランジを溶接したのち、両
   端の鋼製フランジ部のピンとピンとの間に０＜θ≦９０
   °なる角で繊維を巻きとり、しかるのち前記ピンとフラ
   ンジ部間にθ≒９０°で繊維を巻きとり、さらにピン付
   鋼製フランジのテーパ付円筒部上にθ≒９０°で繊維を
   二重巻きしてマンドレル上の繊維層と十分に重なるまで
   巻きつけることを特徴とするフランジ付繊維強化軸の製
   造方法。