JPH05280526A

JPH05280526A - トルク伝達用中空複合管

Info

Publication number: JPH05280526A
Application number: JP2412097A
Authority: JP
Inventors: Dee R Gill; ディー・リチャード・ギル; Rex B Marks; レックス・ブレイン・マークス
Original assignee: Hercules LLC
Current assignee: Hercules LLC
Priority date: 1982-07-08
Filing date: 1990-12-19
Publication date: 1993-10-26
Also published as: DE3371611D1; EP0099245B1; US4519869A; CA1212529A; EP0099245A1; JPS5964328A; JPH0345699B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】トラック駆動シャフト用複合管を製造するに適
した製造手順、関連技術及びその複合管を提供する。【構成】第１図々示の製造手順と関連技術を用いて製造
された複合管２０２は、拡大端２０８の内側に、シリン
ダ形状の金属スリーブ２０４，２０６を支持する。中空
金属スリーブ２０４，２０６は内径は一定で、複合管２
００の中央に向って薄くなっている壁をもつ。この壁が
薄くなっていることにより各中空金属スリーブ２０４，
２０６は約１゜のテーパを付けたことになる。リベット
２１２，２１４は、拡大端２０８，２１０及び中空金属
スリーブ２０４，２０６を通って延び、中空金属スリー
ブ２０４，２０６を複合管２０２に固定する。リベット
２１２，２１４は複合管２０２製造後に、別工程として
加えることができ、又は、拡大端２０８，２１０をもつ
スリーブを、複合管の製造後、複合管２０２に接着剤に
より接合することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

【０００２】本発明は、たとえば自動車の駆動機構内に
おいて、トルク伝達手段として使用することができる中
空のフイラメント複合管に関する。

【０００３】

【従来の技術】フイラメント複合管は自動車の駆動機構
のシヤフトの重量を減少するために開発されたものであ
る。たとえば、米国特許第４，１７１，６２６号；第
４，２３６，３８６号；第４，２３８，５３９号；第
４，２３８，５４０号及び第４，２８９，５５７号が関
連する技術である。又、１９７０年７月ワシントンＤＣ
で開かれた第２６回アニユアルナシヨナルフオーラルオ
ブザアメリカンヘリコプターソサイアテイーで発表され
たジンベルグ等の“デイベロツプメントオブアンアドバ
ンスドウコンポジツトテイルロータードライブシヤフ
ト”等も関連技術である。シリンダー状のマンドレルに
フアイバーを付着させることにより複合チユーブを製造
する方法は周知である。たとえば、米国特許第４，２４
８，０６２号；第４，５３２，５７９号及び第３，４０
７，１０５号等がある。本発明は連結されたマンドレル
セグメントからなる連続的な筒状マンドレルを使用して
適当に補強された複合管を連続的に製造することができ
る点において、これら従来技術とは相違している。

【０００４】米国特許第２，７１４，４１４号（カナー
ル等）；第３，７２５，７０５号（コリンズ）；第４，
１２５，４２３号（ゴールドワーシイー）；第４，３０
９，８６５号（ブランシユ等）はセグメント化されたマ
ンドレル本体をかかるセグメント化されたマンドレル本
体と作動的に係合する複合管形成装置に対して相対的に
運動するようになされた管製造プロセスを開示してい
る。

【０００５】本発明の概要：本発明は、自動車の駆動力
伝達機構の一部分として使用される自動車のトルク伝達
用中空複合管であって、上記駆動力伝達機構に上記複合
管を連結するための取り付け器具が設けられていない上
記複合管は、基本的に熱硬化性樹脂マトリツクス内に配
設せしめられた連続的なフイラメントから構成されてお
り、上記連続的なフイラメントは、上記複合管の中央縦
軸にほぼ平行な直線にそって上記熱硬化性樹脂マトリツ
クスによって構成されてなる上記複合管の壁内に一体的
に設けられたレジン／フアイバー領域内に配置せしめら
れており；上記レジン／フアイバー領域は、上記複合管
の中央縦軸から半径方向に最も近い部分から最も遠い部
分に向かって形成されており、かつ（ａ）上記縦軸に平
行な直線に対して約＋３５°〜＋５５°の間の角度及び
−３５°〜−５５°の間の角度で相互に重なりあって配
置せしめられ、それより上記熱硬化性樹脂マトリツクス
内にほぼ連続的なフアイバー管を形成する内側領域グラ
スフイラメントと、（ｂ）半径方向に上記内側領域グラ
スフイラメントと中間領域グラフアイト領域フイラメン
トとの間に設けられ、上記中央縦軸に平行な直線に対し
約３５度よりも絶対値の大きな角度で配設せしめられ、
それにより上記熱硬化性樹脂マトリツクス内に上記半径
方向内側中間領域にグラスフイラメントからなる管を形
成する半径方向内側中間領域グラスフイラメントと、
（ｃ）半径方向に上記内側領域グラスフイラメント領域
と、外側領域グラスフイラメント領域との間に配置さ
れ、上記中央縦軸に平行な直線に対し約プラスマイナス
３度の角度で配設せしめられ、それにより、上記熱硬化
性樹脂マトリツクス内にほぼ連続的なフアイバー管を形
成する上記中間領域グラフアイトフイラメントと、そし
て、（ｄ）上記中央縦軸に平行な直線に対し、絶対値が
８２°〜８８°の角度で配設され、それにより上記熱硬
化性樹脂マトリツクス内に、フアイバー管を形成する外
側領域グラスフイラメントから成り、上記外側領域グラ
スフイラメントは、上記半径方向内側領域グラスフイラ
メントの角度に対し負の角度をなしている中空複合管を
提供するものである。本発明の以下の記載において、
“プロセスマンドレル”は、自分自身の中央縦軸にそっ
て相互に連結された分離可能なマンドレルセグメントか
らなる連続的な管状マンドレルを意味し、その周囲には
筒状の複合体が形成される。

【０００６】“マンドレルセグメント”は、プロセスマ
ンドレルに連結及びそれから分離することができる管状
のセグメントを意味する。“軽トラツク用複合管状部
材”は、熱硬化性樹脂内に連続的なフイラメントを有す
るフアイバー／レジン管状本体を意味する。筒状本体の
構造的特性は、たとえば臨界周波数９８．２３ヘルツ、
剪断トルク５６０００インチ／ポンド、ザクツトルク５
６０００インチ／ポンド等となっている。“プロセスマ
ンドレル部分”は、連結せしめられたセグメントの複数
の又は一部分のプロセスマンドレルの縦方向の部分を意
味する。“層”は、一対のフイラメントプライを意味す
る。第一のプライは、その軸に平行な直線に対し、プラ
スあるいはマイナスの第一の角度で配設され、かつ第二
のプライは第一の角度と同じ大きさの角度で、しかし上
記ラインに対して負の角度で配置せしめられる。“プラ
イ”は、マンドレル部分と同心的な幾何学平面内にほぼ
同じ角度で配置せしめられたフイラメントのグループを
意味する。本発明においては、この平面は通常シリンダ
ー状又はほぼシリンダー状を成している。

【０００７】

【実施例】全体的にいうと、プロセスマンドレルの連結
せしめられた細長いセグメントは、第一図の製造手順に
示された管製造ステーシヨンを通って連続的に縦方向に
進行する。しかしながら最後の管製造工程において、プ
ロセスマンドレルの各マンドレルセグメントは分離せし
められ、かつ完成せしめられた複合管は、各分離せしめ
られたセグメントから抜き出される。分離せしめられた
セグメントは、それに先行するステツプからラインの外
に出される。又、このプロセス手順の最初の段階におい
ては、新しいマンドレルセグメントがプロセスマンドレ
ルの後のマンドレルセグメントに周期的に連結される。
プロセスマンドレルに連結された新しいマンドレルセグ
メントは、その一端又は両端にシリンダー状の金属スリ
ーブを有することができ、それによって金属スリーブは
第１図の手順によって製造される複合管の中に一体的に
結合せしめられる。

【０００８】第１図に図示された管製造プロセス手順の
最初の段階においては、前述した如くマンドレルセグメ
ントは、連結ステーシヨンＡにおいてその以前に組み立
てられているプロセスマンドレルの後部に連結される。
プロセスマンドレルは、多数の連結されたセグメントか
ら構成されており、共通の中央縦軸を有している。第２
図の断面図には２つの連結されたマンドレルセグメント
が図示されている。ステーシヨンＲに設けられたハンド
オーバーハンド型クランプは、連結ステーシヨンＡから
離れるように、かつその下流側に位置する他の管製造ス
テーシヨンを通ってプロセスマンドレルを連続的に引っ
張っている。

【０００９】ステーシヨンＡに設けられた移動するグリ
ツプ顎部材は、移動するプロセスマンドレルの回転を防
止する。グリツプ顎部材は、連結前の新しいマンドレル
セグメントがプロセスマンドレルにスピンして固定さ
れ、かつその後端セグメントとなり、下流側の管製造操
作を通るセグメント列として進行してゆくまで該プロセ
スマンドレルを保持する。上流側のボールレール付きレ
ンチは、回転してこの連結前のマンドレルセグメントを
ステーシヨンＡの位置において固定関係に回転する。回
転するレンチはプロセスマンドレルの中央縦軸の上流側
延長部にそつて縦方向下流側に移動し、それにより新し
いマンドレルセグメントをプロセスマンドレルに連結す
る。ローラーのベツドはプロセスマンドレルの端部を支
持しており、従ってマンドレルセグメントは連結操作中
にそれに連結される。ローラーは、プロセスマンドレル
が前進する方向に回転可能とされている。ステーシヨン
Ｂにおいて、かわいたフアイバーがステーシヨンＢを通
って前進するプロセスマンドレルの部分の周囲に載置さ
れる。ステーシヨンＢはら旋形のアプリケーターから構
成されている。ら旋形のアプリケーターは、連続的なフ
イラメントから成る一層のプライあるいは複数のプライ
をプロセスマンドレルの中央縦軸に平行な直線に対し、
約３５°〜５５°の間の角度又は−３５°〜−５５°ま
での角度で載置する。第１図の製造手順においては、
Ｂ、Ｄ、Ｆ及びＨの参照記号が付された４個のら旋形ア
プリケーターが設けられている。各アプリケーターは上
述した領域内の角度で一層の又は一対のプライを載置す
る。

【００１０】ステーシヨンＢ、Ｄ、Ｆ及びＨに設けられ
たら旋形のアプリケーターは各々、その周縁部にそって
間隔をあけられた多数のフアイバー支持ストウールを有
するホイールから構成されている。隣接するステーシヨ
ンのホイールは、同一速度で、しかし、相互に反対方向
に回転する。それによりこれらスツールからプロセスマ
ンドレルの周囲に連続的なフイラメントをスピンしてい
く。第３図には、反対方向に回転する２つのホイールが
図示されている。プロセスマンドレルがこれらホイール
の位置でフアイバーの載置を受けながら通過する結果、
プロセスマンドレルのセグメントは、所望の連続的なフ
イラメントからなる一層又は複数層のプライをカバーせ
しめられる。たとえば、２層の連続的なフイラメントが
ステーシヨンＢ、Ｄ、Ｆ及びＨによって載置することが
できる。軽トラツク用駆動シヤフト管を製造する場合、
各ペアーは、一層のフイラメントを載置する。各層は、
プロセスマンドレルの中央縦軸に平行な直線に対して各
々＋４５°及び−４５°のプライを有している。

【００１１】これらトラツク用駆動シヤフト管を製造す
る場合、ステーシヨンＢ、Ｄ、Ｆ及びＨの各々は、プロ
セスマンドレルの１フイート当たり０．０２４〜０．３
３４ポンドのフアイバーを載置する。これらステーシヨ
ンＢ、Ｄ、Ｆ及びＨの各々は、１ポンド当たり１１０〜
１８０ヤードの生産高を有する８０本のロービングまで
使用することができる。ロービングは各々Ｅ−ガラスフ
イラメントから構成されている。第１図の手順における
ステーシヨンＣ、Ｅ、Ｇ、Ｉ、Ｋ、Ｍ及びＯは、プロセ
スマンドレル上に載置されたフアイバーを浸漬するため
のものである。他のステーシヨン（ステーシヨンＯを除
く）同様ステーシヨンＣは、レンジ浸漬チヤンバーを含
んでいる。典型的なレンジ浸漬チヤンバーの断面図が第
６図に図示されている。

【００１２】ステーシヨンＯは、レジン供給タンクに連
通し、かつそれより懸架せしめられた筒状の導管を用い
ており、それによりレジンを直接付着させる。レジン
は、導管を通りステーシヨンＮから進行してきたフアイ
バー／レジン管の上に載せられる。レジンはセグメント
化されたマンドレルを連続的に周囲するペイントローラ
ーの如き下流側ローラーによって、ステーシヨンＯの位
置において通過するフアイバーの中に作用せしめられ
る。回転するこのローラーの下流側に位置する回転する
エラストマーワイパー用板フアイバーからのレジンを抜
き取る。しかしながら、浸漬工程は、ステーシヨンＣ、
Ｅ、Ｇ、Ｉ、Ｋ、Ｍ及びＯのいずれあるいはすべてのス
テーシヨンにおいて浸漬チヤンバーあるいは直接付着に
よって行なうことができる。たとえば、ステーシヨンＭ
を除去することもできる。

【００１３】プロセスマンドレルは、図示された手順に
おいては、毎秒１．５〜６フイートの速度でステーシヨ
ンＣ、Ｅ、Ｇ、Ｉ、Ｋ、Ｍ及びＯ（及び他のステーシヨ
ン）の浸漬チヤンバー内を前進する。この速度において
は、フアイバーは、等しい体積の熱硬化性樹脂を吸収す
ることができる。フアイバーのウエツテイングが、全複
合体積の約５０％に到達することとなる。付加的な浸漬
ステーシヨンは、フアイバーをこのレジンの含有率にす
るのに充分な効果をあげることはできない。

【００１４】第１図の手順におけるステーシヨンＪは、
プロセスマンドレルがステーシヨンＩにおける浸漬を終
えて浸漬されたフアイバーの上方に乾いたフアイバーを
プロセスマンドレルの周囲に載置する。ステーシヨンＪ
は、回転する円環状アプリケータホイールから構成され
ている。このホイールは、それが移動するプロセスマン
ドレルの周囲をスピンするため、連続的なフアイバーか
らなるバンドを巻き付けるべく回転する。第５図は、こ
のホイールの斜視図である。円環状アプリケータは、連
続的なフイラメントのプライをプロセスマンドレルの中
央縦軸に平行な直線に対し約±８０°から９０°の角度
で運動するプロセスマンドレルに付着させる。

【００１５】直径４インチのプロセスマンドレルを使用
し且つ前述の速度で前進させて製造したトラツク用トル
ク駆動シヤフトの場合、円環状アプリケータはプロセス
マンドレルの周囲を約１８〜７０ｒｐｍの速度でスピン
し、それにより、１ポンド当たり１１３〜１８００ヤー
ドのＥグラスフイラメントからなる１インチ幅のバンド
を載置する。

【００１６】ステーシヨンＬは、ステーシヨンＪ及びＫ
から前進してくるフアイバー巻付／レジン浸漬プロセス
マンドレルの周囲に連続的なグラフアイトフイラメント
を載置する。このステーシヨンＬでは、連続的なフクラ
メントをプロセスマンドレルの中央縦軸に平行な直線に
対し約０°の角度でプロセスマンドレルの周囲に載置す
る。ステーシヨンＬにおいては、縦方向に間隔をあけた
２又はそれ以上の分配リングを使用することが好まし
い。ロービングは、これらのリングを通って移動し、そ
れがリングを貫通して通った時に、前のフアイバー被覆
／レジン浸漬プロセスマンドレルの上方に載置される。
第４図は、ステーシヨンＬにおける縦方向に間隔をあけ
たアプリケータの斜視図である。

【００１７】各リングは、プロセスマンドレルの周囲を
めぐるオリフイスを有している。そして、各リングは、
その周囲に間隔をあけて複数の孔を有している。孔は、
ロービングがステーシヨンＫのリング又はステーシヨン
Ｌの上流側リングから前進してきたフアイバー被覆／レ
ジン浸漬プロセスマンドレルの上方に載置する時にロー
ビングを案内するものである。隣接する分配リングの孔
は相互にオフセツトされている。従って、ロービング又
はヤーンは、フアイバー被覆／レジン浸漬プロセスマン
ドレルの周囲にまんべんなく載置する。

【００１８】ステーシヨンＬにおけるロービング又はヤ
ーンは、トラツクの駆動シヤフト複合管を製造する場合
には、１ロービング当り約１２０００〜３６０００本の
フイラメントを含んでいる。これら駆動シヤフト管を製
造する場合のヤーン又はロービングは、Ａ−グラフアイ
トからなるグラフアイドフイラメントから構成されてい
る。これらフイラメントは、全体としてステーシヨンＬ
から出て来た時で測って、プロセスマンドレルの１フイ
ートあたり０．１４７〜０．３２８ポンドの重量を有し
ているロービングは、かかる複合管を製造する場合、最
大毎分６フイートの速度で分配リングから作り出され
る。

【００１９】第１図の手順におけるステーシヨンＮは、
ステーシヨンしながら前進してくるマンドレルに支持さ
れた縦方に配置されたフイラメントに乾燥したフイラメ
ントからなる円環状のプライを被覆する。円環状プライ
は、ステーシヨンＪで述べたものの如き回転する円環状
ホイールアプリケータによって配置される。ステーシヨ
ンＪ及びＮは、それぞれ、トラツク駆動シヤフト用複合
管を製造する場合、プロセスマンドレルの中央縦軸に平
行な直線に対して約±８０〜９０°の角度で乾いたフア
イバーからなる円環状プライを載置する。

【００２０】ステーシヨンＯは、前述した如く、ステー
シヨンＮから前進してくるフアイバー／レジン被覆プロ
セスマンドレルに液体状の熱硬化性樹脂を付着する。

【００２１】ステーシヨンＯで浸漬されたフアイバー／
レジン被覆プロセスマンドレルは、しかる後そこからス
テーシヨンＰに前進する。第１図の手順中に示されたス
テーシヨンＰにおいては、熱硬化可能なレジンは硬化を
開始する。

【００２２】多数の誘導コイルが、ステーシヨンＰでこ
の硬化を行なわせている。これら誘導コイルを支持する
装置が、絵画的に第７図に図示されている。誘導コイル
は、充分な温度をレジン内部に供給し、それによってそ
の硬化温度まで上昇させる。一般的にトラック駆動シヤ
フト用複合管を製造する場合、ステーシヨンＰを離れる
時のマンドレルセグメントの温度は、レジンとしてダウ
ケミカル社製デラカーン（商品名）等のビニールエステ
ル熱硬化性樹脂を使用する場合、２５０°Ｆ〜３２５°
Ｆとすることが好ましい。

【００２３】第１図の手順におけるステーシヨンＱは、
赤外線過熱器を含んでいる。過熱器は、外表面の温度を
２００°Ｆに上昇させる。５つの赤外線過熱器の土台
が、６フイートの長さを有するシリンダの周囲に取り付
けられている。ステーシヨンＱは、スチレンモノマーを
含む熱硬化性樹脂を空気中で硬化させる時生じ易い表面
の皺を除去する。

【００２４】ステーシヨンＱとＲとの間に、いくつかの
間隔が存在する。第１図の手順に示されたステーシヨン
Ｒは、ステーシヨンＱから前進してくる硬化したレジン
を把持する。ステーシヨンＲは、先行するステーシヨン
を通って複合管を引っ張ることができるように複合管を
把持する。ステーシヨンＲは、２つのハンドオーバーハ
ンド型の把持クランプを有している。ハンドオーバーハ
ンド型把持クランプは、カリフオルニア州トレンスのゴ
ールドワーシーエンジニアリングから販売されている。

【００２５】第１図の手順に示されたステーシヨンＳ
は、ステーシヨンＲから前進してくる硬化した複合管を
切断する。ステーシヨンＳは、一対の回転する鋸ブレー
ドからなっている。鋸ブレードは、プロセスマンドレル
の２個の連結されたマンドレルセグメントの連結部分の
いずれかの側の硬化している又は硬化した複合管を切断
する。鋸ブレードは、プロセスマンドレルの周囲を回転
し、それにより、その上流側から複合管を完全に切断す
ることができる。第８図は、かかる切断装置の斜視図で
ある。切断作業によって鋸ブレードの間に形成された複
合管の短かいシリンダ状セクシヨンは、各複合管からマ
ンドレルセグメントを引っ張っている間にステーシヨン
Ｖから取り除かれる。鋸ブレードは、プロセスマンドレ
ルの中央縦軸に平行な直線に沿って移動し、それがステ
ーシヨンＳを通過する時に硬化した複合管を切断する。
複合管を切断した後、鋸ブレードは一緒にその最初の位
置にリターンする。

【００２６】第１図の手順に示されたステーシヨンＴ
は、切断した複合管を支持するマンドレルセグメントを
プロセスマンドレルの残りから分離する。ステーシヨン
Ｔの把持顎状部材は、プロセスマンドレルが支持してい
る硬化した複合管の周囲を、その上流側から把持するこ
とによってプロセスマンドレルの回転を防止している。
しかる後、下流側の連結されたマンドレルセグメント
は、ステーシヨンＴの６角レンチによってプロセスマン
ドレルの残りから分離される。回転する６角レンチは、
ステーシヨンＳで切断された複合管を支持する先行側マ
ンドレルセグメントと係合し、連結したマンドレルセグ
メントの下流側の運動から自由となるようにそれをスピ
ンさせる。第９図は、マンドレルセグメントの分離装置
と抽出装置との組合せの斜視図である。

【００２７】硬化した複合管を支持する分離したマンド
レルセグメントは、第１図の手順に示されたステーシヨ
ンＶに前進する。ステーシヨンＶは、主装置軸のサイド
に位置する。複合管は、抽出ダイで分離したマンドレル
セグメントから抜き出される。分離したマンドレルセグ
メントは、抽出ダイを通って引っ張られ、それにより、
硬化した複合管をストリツプする。硬化した複合管から
自由となった抽出ダイから前進された分離したマンドレ
ルセグメントは、しかる後、モールド解放溶槽を含むス
テーシヨンＶへ前進する。自由となったマンドレルセグ
メントは、それがこのモールド解放溶槽に入った時には
未だ高い温度となっている。高い温度は、抽出されたマ
ンドレルセグメントのモールド解放を行なう手助けをす
る。

【００２８】分離したマンドレルセグメントから自由に
なった硬化した複合管部材は、貯蔵又は搬送のためにロ
ール状に巻かれる。硬化した複合管部材から自由になっ
たマンドレルセグメントは、次の使用のためにステーシ
ヨンＡに戻される。

【００２９】トラツクの駆動シヤフトに使用する場合、
複合管は、その端部に設けられた金属スリーブと協働さ
せることができる。金属スリーブは、複合管の内側又は
その外側に接着剤により接合することができる。あるい
は、各マンドレルセグメントは、それが第１図の製造手
順に従って通過する時その端部に金属スリーブを支持す
るようにすることもできる。これらスリーブは、その周
囲に複合管が形成されるマンドレルセグメントの一部分
としての役割を果たす。後者の例の場合、製造が終った
段階（例えばステーシヨンＶの後）で、リベット操作に
よりスリーブを複合管にリベツト止めすることができ
る。

【００３０】本発明は、トラツク駆動シヤフト用複合管
を製造するのに適した製造手順について記載されてい
る。しかしながら、かかる手順は単に例示のためであ
り、本発明の技術思想を用いて、これら又は他の複合管
を製造するための手順は種々存在する。他の手順の１例
を示すと、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、
Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕ及びＶの手順である。フアイバ
ーの太さ及びロービングの数についても、種々の値をと
ることができる。

【００３１】第２図〜第９図は、第１図のプロセスに使
用する前述した各装置を図示している。

【００３２】第２図は、２つのシリンダ状のマンドレル
セグメント１０、１２がその端部で連結している状態を
示す断面図である。これは、第１図の手順により、軽ト
ラツク用の複合管を製造する場合に使用する。連結した
マンドレルセグメント１０、１２はそれらの、各端部に
滑り込むようになされたシリンダ状の金属スリーブ１
４、１６を有している。プラスチツクスリーブ１８が、
金属スリーブ１４、１６の接合端部の間及びセグメント
１０、１２の間にシリンダ状にフイツトされている。

【００３３】各マンドレルセグメント１０、１２の反対
側端部（図示されていない）は、他のマンドレルセグメ
ントにそれぞれ連結することができるような形状になさ
れている。

【００３４】マンドレルセグメント雄部材２０が、マン
ドレルセグメント１２にボルト止めされており、マンド
レルセグメント１０にマンドレルセグメント１２を連結
するための一体的に形成されたネジ２２を有している。
マンドレルセグメント１０は、ネジ２２を受け入れて固
定関係を作るためのネジ２６を有するソケツト２６を含
んでいる。マンドレルセグメント１０は、マンドレルセ
グメント１２に対し１〜２回転することによって連結さ
れる。雄部材２０の非ネジ部材は、マンドレルセグメン
ト１２をマンドレルセグメント１２に連結又は外す場合
の案内となる。

【００３５】第２図に図示されたマンドレルセグメント
１０、１２は、第１図の手順に示された切断ステーシヨ
ンＳを通って前進する。円周方向のスペース２８、３０
は、ステーシヨンＳがマンドレルセグメント１０、１２
に支持された複合管を切断する場所を示すものである。
マンドレルセグメント１２は、マンドレルセグメント１
０を第２図の矢印の方向にリードする。従って、マンド
レルセグメント１０、１２は、下流側の硬化した複合管
３２、上流側の複合管３４及び中間の複合管３６を支持
する。スリーブ１６及びマンドレルセグメント１２の他
端にスリーブ（図示されていない）を有する下流側の複
合管３２は、マンドレルセグメント１２からそれが分離
された後、本発明の駆動シヤフトを構成する。上流側の
複合管３４は、それが切断され且つマンドレルセグメン
ト１０から分離された後、スリーブ１４及び他のスリー
ブ（図示されていない）を有する第２の駆動シヤフト部
材を構成する。中間の複合管３６は、マンドレルセグメ
ント１０が分離された後も、複合管３４がステーシヨン
Ｖでマンドレルセグメント１０からストリツプされるま
で、マンドレルセグメント１０の上に載せられている。

【００３６】中間の複合管３６は、管切断ステーシヨン
Ｓで切断される。プラスチツクスリーブ１８は、この切
断作業における許容誤差を大きくする役割を果たしてい
る。

【００３７】第３図は、プロセスマンドレルが固定され
た取付部材４４、４６に支持されたホイール４０、４２
を通過した時に、プロセスマンドレルの周囲にフアイバ
ーを載置する装置を図示している。各ホイール４４、４
６は、それらの各表面５６、５８及び６０、６２の周囲
に固定された連続フイラメント用の多数のスプールを有
している。第３図には、そのうちのいくつかが参照番号
４８、５０及び５２、５４として図示されている。各ホ
イールは、第３図に図示されている如く相互に反対方向
に回転し、それにより、第１図のステーシヨンＢ、Ｄ、
Ｆ及びＨで述べた如くプロセスマンドレル３８の周囲に
連続的なフイラメントを載置する。レジン浸漬チヤンバ
ー６４が、ホイール４０、４２の間に設けられている。

【００３８】スプール４８、５０及び５２、５４からの
連続的なフイラメントは、各ホイール４０、４２と一緒
に回転している環状の載置リング装置６６、６８を通過
する。このフアイバーは、プロセスマンドレル部分３８
への傾斜を与えるため、環状リング装置６６、６８内の
孔を通過するホイール４０、４２及びそれに取り付けら
れたリング装置６６、６８のプロセスマンドレル部３８
がこれら孔を通り抜ける時の軸方向の移動に対する相対
的な回転速度が、フアイバーがプロセスマンドレル部分
３８に載置される時の角度を決定する。

【００３９】第３Ａ図は、第３図のリング装置６６の詳
細書である。連続的なフイラメント７０は、プラスチツ
クチユーブ７０及び傾斜プレート７８、８０にそれぞれ
設けられた孔７４、７６を通って送り出される。チユー
ブ７２は、フイラメント７０を保護するとともに、該フ
イラメント用のスプール（例えば４８、５０）から糸出
しを容易に行なうことができるようにする役割を果たし
ている。

【００４０】第４図及び第４Ａ図は、連続的なフイラメ
ントをプロセスマンドレルに沿って（その中央縦軸に対
して）縦方向に載置する縦フアイバーアプリケータ８２
を図示している。間隔をあけたフアイバー配置リング８
６、８８、９０、９２により、連続的なフアイバーは、
遠隔スプール、又はクリーク（図示されていない）から
各オフセツトされた孔９４、９６、９８及び１００を通
って通過することができるようにされている。孔９４、
９６、９８、１００は、これらリング８６、８８、９
０，９２内に、セグメント化されたマンドレル部分８４
の周囲に間隔をあけて設けられている。間隔をあけた配
置リング８６、８８、９０、９２の各々には約５１個の
孔が設けられている。孔９４、９６、９８、１００内の
各孔は、約３６０００又はそれ以上のフイラメントまで
受け入れることができる。導管１０２、１０４、１０
６、１０８は、クリークから各孔９４、９６、９８、１
００まで案内しており、それにより、ロービング又はヤ
ーンを各孔に整合させている。ヤーン又はロービング
は、これら孔からいかなる保護導管を使うことなくプロ
セスマンドレル部分８４へ送り出される。

【００４１】軽トラツク用複合管を製造する場合、４個
のリングが相互に１２〜１８インチの間隔で縦方向に設
けられている。これらリングは、連続的なフイラメント
をプロセスマンドレルの中央縦軸に平行な直線に対して
０°の角度で載置する。

【００４２】第５図は、フアイバーをプロセスマンドレ
ル部分１１２の周囲に円周方向に載置する装置１１０を
図示している。装置１１０は、第１図の手順において環
状巻付け作業を提供する機能を果たしており、固定取付
部材１２８に回転可能に支持されている。装置１１０
は、タンデム型に回転するホイール１１４、１１６を有
している。ホイール１１４、１１６は、外表面の周縁部
１２２、１２４にスプール１１８、１２０を支持してい
る。連続なフイラメントは、これらスプールからホイー
ル１１４、１１６の間に設けられた回転アイレツト（図
示されていない）に送られ、それにより、フイラメント
をマンドレル部分１１２に載置する。

【００４３】アイレツトは、ホイール１１４、１１６が
プロセスマンドレル部分１１２の軸方向の移動に対して
所定の相対速度となるようにプロセスマンドレル部分１
１２の周囲を回転する。これにより、所定のフアイバー
の載置を得ることができる。

【００４４】第６図は、第１図の手順に関連して述べた
フアイバーを浸漬させる役割を果たすレジンアプリテー
タ装置１３０を図示している。アプリケータ装置１３０
は、レジンチヤンバー１３２を含んで構成されている。
プロセスマンドレル部分１３６に支持された孔付き、す
なわちフアイバーチユーブ１３４は、レジンチヤンバー
１３２内を通って延びている。このレジンチヤンバー１
３２は、そのマンドレル用入口及び出口オリフイスをラ
バーリングからなるシール部材１３８、１４０によって
それぞれ円周方向にシールしている。レジンチヤンバー
１３２は、入口１４４部分における液体圧力がレジン水
頭で４フイート〜８フイートとなるように連続的にレジ
ンによって充満されている。出口１４６においては、も
し必要であればオーパーフローして使用することができ
る。レジンとしては、硬化可能な液体状レジンであれば
種々のレジンを使用することができる。例えば、パーオ
キサイド触媒を使用し且つチヤンバー１３２内に６０〜
９０°Ｆで保持することができるビニールエステル熱硬
化性樹脂（ミシガン州ミッドランドのダウケミカル社製
“デラカーン（商品名）”）を使用することができる。
パーオキサイド触媒を使うビニールエステルレジンを使
用すると、熱硬化性樹脂は、適当なポツト寿命（約８〜
１２時間）を有することとなり、種々の操作に汎用性が
出る。

【００４５】第７図は、第１図の製造手順に関連して述
べた熱硬化可能なレジンを硬化させる機能を果たす誘導
加熱装置１４８を図示している。加熱装置１４８は固定
取付部材１５４に取付けられており、その中を通過する
レンジ／フアイバー被覆プロセスマンドレル部分１５２
の周囲に間隔をあけて設けられた多数の誘導コイル１５
０を有している。誘導コイル１５０による加熱は、マン
ドレルの速度を変化させることによって調整することが
でき、それにより、複合管の製造を自動化することが可
能となる。

【００４６】第８図は、第１図の製造手順において述べ
た如く、プロセスマンドレルの連結されたマンドレルセ
グメントの連接部分において硬化された複合管１５８を
切断する役割を果たす管切断装置１５６を図示してい
る。

【００４７】切断装置１５６は、回転するデイスク１６
８に取付けられた回転する鋸ブレード１６４、１６６を
有している。回転デイスク１６８は、軸１７０を中心と
して鋸ブレード１６４、１６６を回転する。回転デイス
ク１６８は、同時に連結されたマンドレルセグメントと
同じ速度でこの軸１７０に沿って縦方向（図示された方
向）に移動する。鋸ブレード１６４、１６６は、それら
自身の軸及びこの軸１７０を中心として回転し、それに
よって、シリンダ状のセクシヨン（例えば、第２図の管
３６）を隣接する連結されたマンドレルセグメントの連
結部分のいずれかのサイドで複合管１５８から切断す
る。複合管１５８の下側のプラスチツクスリーブ（第２
図参照）は、鋸ブレード１６４、１６６の切断に許容誤
差を与えるものである。

【００４８】流体圧作動のクランプ１６０は複合管１５
８を把持し、運動するプロセスマンドレルと一緒に移動
している間その回転を防止する。クランプ１６０は、複
合管１５８を切断し、しかる後最初の位置にリターンさ
せつつ軸１７０に沿って鋸ブレード１６４、１６６と一
緒に、タンデム状に（縦方向に２列に並んで）移動す
る。

【００４９】第９図は、第１図の製造手順に関連して述
べた機能を有するマンドレル解放／押出装置１７２を図
示している。

【００５０】マンドレルセグメントを分離する場合、ネ
ジ付六角レンチは、第２図のマンドレルセグメント１０
のソケツト端２５に図示されている如く前方のマンドレ
ルセグメントの六角ヘツド部分を受け入れる。レンチ１
７４は回転し、一方ハウジング１７６内のクランプは、
第２図のセクシヨン３６等の如き中間複合管セクシヨン
を把持し、プロセスマンドレル部１７８の隣接する上流
側マンドレルセグメントの回転を防止している。ハウジ
ング１８０内の六角レンチ１７４を支持するピストン
は、マンドレルセグメント端部に係合した六角レンチ１
７４が分離せしめられている間、プロセスマンドレルの
運動方向と同じ方向に軸方向に移動する。また、クラン
プは、この分離中、プロセスマンドレル部分１７８と一
緒に軸方向に移動することができるように、ハウジング
１７６内においてピストンに支持されている。六角レン
チ１７４及びハウジング１７６内のクランプは、分離行
程を終えそれらの最初の位置に戻った後インデツクス運
動を行なう。

【００５１】回転六角レンチ１７４が、プロセスマンド
レルの端部セグメントを分離した後、分離されたセグメ
ントは、ピストンによって機械的に製造ラインから取り
除かれ押出機１８４を有する複合管押出ダイ１８２へ移
動せしめられる。押出機１８４はマンドレルセグメント
１８４を複合管１８８から外に引っ張り出す。分離した
マンドレルセグメントは、複合管から引き抜かれた時に
同時にモールド解放溶槽１９０を通って引き抜かれる。
自由になった複合管１８８は、しかる後貯蔵あるいはリ
ベツト止め操作のために送り出される。リベツト操作に
よって、金属スリーブは複合管部材にリベツト止めさ
れ、それにより、駆動シヤフト部材の製造が完了する。

【００５２】第１０図は、軽トラツクとして分類される
自動車の駆動伝達機構として利用される駆動シヤフト用
複合管２００を図示している。駆動シヤフト用複合管２
００は、第１図の製造手順に関連して述べた技術を用い
て製造されたものである。複合管２０２は、その拡大端
２０８の内側に中空の金属スリーブ２０４、２０６を支
持している。中空金属スリーブ２０４、２０６は、全体
的にシリンダ状の形状を有している。しかしながら、各
金属スリーブ２０４、２０６は、内径自体は一定で複合
管２０２の中央に向って薄くなっている壁を有してい
る。このように金属スリーブ２０４、２０６の壁が薄く
なっていることにより、各スリーブは約１°のテーパー
が付けられていることになる。リベツト２１２、２１４
は、それぞれ複合管２０２の拡大端２１２、２１４及び
スリーブ２０４、２０６を通って延びており、それによ
り、これらスリーブ２０４、２０６を複合管２０２に固
定している。リベツト２１２、２１４は、第１図の製造
手順に従って複合管を製造した後に、別行程として加え
ることができる。あるいは、スリーブ２０８、２１０の
如きスリーブを、複合管の製造後、複合管２０２等の複
合管に接着剤により接合することができる。

【００５３】リベツト２１２、２１４は、複合管の周囲
に円周方向に間隔をあけて一対の円を描くように配置さ
れる。各円に沿って７個のリベツトが配置されており、
合計２８個が各駆動シヤフトに設けられている。

【００５４】第１０Ａ図は、スリーブ２０６の一部分を
含む第１０図の管部材２００の壁部分を図示している。
第１０Ａ図に図示された壁は、本発明に従って作られた
典型的な複合管の壁である。本発明のフイラメントは、
軽トラツクに分離される自動車の駆動伝達機構に使用さ
れるトルク伝達手段として配置される。

【００５５】第１０Ａ図に図示された壁は、連続的なフ
イラメント及びレジンからなる別個な、しかし一体的に
なされた領域を有している。領域Ａは、４層の副領域Ａ
１、Ａ２、Ａ３及びＡ４からなっている。副領域Ａ１、
Ａ２、Ａ３及びＡ４の各々は、熱硬化樹脂マトリツクス
内にＥ−ガラスフイラメントからなるプライを構成して
いる。これら副領域に配設された連続的なグラスフイラ
メントの角度は、第１０図の複合管２０２の中央縦軸２
１６に平行な直線に対して±４５°（±３０）となって
いる。領域Ａのフイラメントは、第１図の手順において
はステーシヨンＢ、Ｐ、Ｆ及びＨにおいて載置される。

【００５６】領域Ｂは、第１０Ａ図の領域Ｃのいずれか
のサイドに間隔をあけて配設された副領域Ｂ１とＢ２と
から構成されている。副領域Ｂ１、Ｂ２の各々は、ほぽ
円周方向に配置された連続的なフイラメントからなるプ
ライを含んでいる。領域Ｂ内のこれらフイラメントはＥ
−ガラスからなり、管２０２の中央縦軸２１６に平行な
直線に対して絶対値で８２°〜８８°、通常は８４°〜
８６°の角度で配置することが好ましい。Ｂ領域内のフ
イラメントは、第１図の手順においては、ステーシヨン
Ｊ及びＮで配置される。

【００５７】第１０Ａ図の領域Ｃは、管２０２の中央縦
軸２１６に平行な直線に対し０°（±３）の角度で配設
されかカーボンフアイバー又はグラフアイトフアイバー
から構成されている。これらカーボンフアイバー又はグ
ラフアイトフアイバーは、３６，０００本のフイラメン
トからなっている。領域Ｃ内のフイラメントは、第１図
の手順においてはステーシヨンＬで配置される。複合管
２０２内のフイラメントは、管２０２の体積の５０〜６
０％を占めており、残りは架橋されたビニールエステル
レジンからなっている。

【００５８】他の実施例として、領域Ｃはフイラメント
からなる単一のプライのみを有しており、且つこの単一
プライは領域Ｃの外側の周囲に設けられている。さらに
本発明の他の実施例においては、フイラメントを製造中
に配置し、それら実施例に適応するようにしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は、複合管を製造するための方法の手順
を示す概略図である。

【図２】第２図は、２つの連結したマンドレルセグメン
トからなる端部部分の断面図である。

【図３】第３図は、ら旋状に配置されたフアイバーをア
プリケータを通るプロセスマンドレル部分に付着させる
アプリケータの斜視図である。第３Ａ図は、第３図に図
示されたホイールの環状配置リング装置の詳細書であ
る。

【図４】第４図は、第３図の部分より下流側に位置する
アプリケータを通過するプロセスマンドレル部分に縦方
向に配置されたフアイバーを付着させるアプリケータの
斜視図である。第４Ａ図は、第４図のアプリケータのフ
アイバー付着リングの詳細図である。

【図５】第５図は、第４図又は第３図の部分より下流側
に位置するアプリケータを通るプロセスマンドレル部分
に円周方向に配置されたフアイバーを付着させるアプリ
ケータの斜視図である。

【図６】第６図は、第５図の部分の下流側に位置するチ
ヤンバーを通るプロセスマンドレル部分によって支持さ
れたフアイバーを浸漬するためのレジンアプリケータチ
ャンバーの断面図である。

【図７】第７図は、第６図の部分よりも下流側に位置す
る誘導コイルを通過するプロセスマンドレル部分によっ
て支持されたレジン／フアイバー管を硬化するのに使用
する誘導コイルの土台の斜視図である。

【図８】第８図は、第７図の下流側に位置するプロセス
マンドレル部分に支持された硬化したレジン／フアイバ
ーからなる移動する管を切断するための２つのブレード
回転切断ホイールの斜視図である。

【図９】第９図は、マンドレルセグメントを分離し、し
かる後、分離したマンドレルセグメントの各から複合管
を引き抜く装置の斜視図である。

【図１０】第１０図は、端部取付具を含む駆動シヤフト
部材を形成する本発明の複合管の部分断面図である。そ
して、第１０Ａ図は、第１０図の複合管の壁部分の断面
図である。

【符号の説明】

２０２複合管２０６金属スリーブＡ（Ａ１〜Ａ４）内側領域グラスフイラメントＢ１内側中間領域グラスフイラメントＣ中間領域グラフアイトフイラメントＢ２外側領域グラスフイラメント

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自動車の駆動力伝達機構の一部として使
用されるトルク伝達用中空複合管であって、上記駆動力
伝達機構に上記複合管を連結するための取り付け器具が
設けられていない上記複合管は、基本的に熱硬化性樹脂
マトリツクス内に配設せしめられた連続的なフイラメン
トから構成されており、上記連続的なフイラメントは、
上記複合管の中央縦軸にほぼ平行な直線にそって上記熱
硬化性樹脂マトリツクスによって構成されてなる上記複
合管の壁内に一体的に設けられたレジン／フアイバー領
域内に配置せしめられており；上記レジン／フアイバー
領域は、上記複合管の中央縦軸から半径方向に最も近い
部分から最も遠い部分に向かって形成されており、かつ
（ａ）上記縦軸に平行な直線に対して約＋３５°〜＋５
５°の間の角度及び−３５°〜−５５°の間の角度で相
互に重なりあって配置せしめられ、それにより上記熱硬
化性樹脂マトリツクス内にほぼ連続的なフアイバー管を
形成する内側領域グラスフイラメント、（ｂ）半径方向
に上記内側領域グラスフイラメントと中間領域グラスフ
ァイト領域フイラメントとの間に設けられ、上記中央縦
軸に平行な直線に対し約３５度よりも絶対値の大きな角
度で配置せしめられ、それにより上記熱硬化性樹脂マト
リックス内に上記半径方向内側中間領域にグラスフイラ
メントからなる管を形成する半径方向内側中間領域グラ
スフイラメントと、（ｃ）半径方向に上記内側領域グラ
スフイラメント領域と、外側領域グラスフイラメント領
域との間に配置され、上記縦軸に平行な直線に対し約プ
ラスマイナス３度の角度で配設せしめられ、それにより
上記熱硬化性樹脂マトリツクス内にほぼ連続的なフアイ
バー管を形成する中間領域グラフアイトフイラメント
と、そして、（ｄ）上記中央縦軸に平行な直線に対し、
絶対値が８２°〜８８°の角度で配設され、それにより
上記熱硬化性樹脂マトリツクス内に、フアイバー管を形
成する外側領域グラスフイラメントから成り、上記外側
領域グラスフイラメントは、上記半径方向内側中間領域
グラスフイラメントの角度に対し負の角度をなしている
中空複合管。
【請求項２】請求項１に記載の複合管において、上記半径方向内側中間領域グラスフイラメントが、上記
中央縦軸に平行な直線に対し、（ｉ）約３５°〜５５°
及び−３５°〜−５５°の角度で相互に重なりあうよう
に配設され、それにより上記熱硬化性樹脂内に上記半径
方向内側中間領域グラスフイラメントからなるフアイバ
ーシリンダーを形成し、あるいは（ii）絶対値で約８２
°〜８５°に配設され、それにより上記熱硬化性樹脂内
に上記半径方向内側中間グラスフアイバーからなるフア
イバーシリンダーを形成してなり、上記（ii）の角度
は、上記（ｄ）の角度に対し負となっている複合管。
【請求項３】請求項１又は２に記載の複合管におい
て、上記熱硬化性樹脂がポリビニールエステル熱硬化性樹脂
から構成されてなる複合管。
【請求項４】請求項３に記載の複合管において、上記ポリビニールエステル熱硬化性樹脂が、パーオキサ
イドを使って硬化可能である複合管。
【請求項５】請求項３に記載の複合管において、上記領域のグラスフイラメントがＥグラスから構成され
てなる複合管。
【請求項６】請求項１に記載の複合管において、上記熱硬化樹脂がポリビニール熱硬化樹脂から構成され
てなる複合管。