JPH0735806B2 - トルク伝達用組立体 - Google Patents

トルク伝達用組立体

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JPH0735806B2
JPH0735806B2 JP63193550A JP19355088A JPH0735806B2 JP H0735806 B2 JPH0735806 B2 JP H0735806B2 JP 63193550 A JP63193550 A JP 63193550A JP 19355088 A JP19355088 A JP 19355088A JP H0735806 B2 JPH0735806 B2 JP H0735806B2
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02—Shafts; Axles
    • F16C3/026—Shafts made of fibre reinforced resin
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転トルクを伝達するための組立体に関し、
特に、金属製頸軸の端部外周部分において一体的に結合
される繊維強化プラスチック製パイプから成るトルク伝
達用組立体に関する。
〔従来の技術〕
小さい回転トルクを伝達するための上記の種類の組立体
の１つは、金属製頸軸上にパイプを形成する繊維材を直
接巻き付けることによって製作される。
この種の組立体は、樹脂と頸軸との間に接着効果が生ず
るにも拘わらず、大きい回転トルクの伝達には不適当で
ある。このため、半径方向に配置する補助確保手段（例
えば、ピン、リベット）をパイプ端に挿入することが提
案されているが、この種の確保手段は点負荷を生じ、パ
イプ材料の強度を低下させる。従って、半径方向突起ま
たはほぞを囲む繊維部分を有したパイプを作製し、この
パイプと頸軸とを形状結合することが提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、このような場合にも突起またはほぞを囲む部分
に好ましくない局部的応力が集中し、後に破損に繋がる
と言った問題を含んでいる。
また、この種の組立体の繊維材の巻き方が複雑になるの
で、特に製造技術的に不利である。例えば、スプライン
等を有する頸軸と同径のパイプとを接続する場合、この
種の組立体を製作することは困難である。
本発明の目的は、大きい回転トルクが伝達可能であっ
て、しかも過負荷による破損するおそれの無い安全かつ
製造容易なトルク伝達用組立体を提供することにある。
〔課題を解決するための手段および作用〕
本発明は、繊維強化プラスチック製パイプと該パイプの
所定部分と結合する金属製頸軸とからなり、前記パイプ
は非結合状態でその所定部分が前記頸軸の外径より小さ
い内径を有しかつ結合時に頸軸上で軸方向に組立てら
れ、前記所定部分はパイプ縦軸線に対して少なくとも75
°の巻付角で繊維が巻き付けられた繊維部からなり、 少なくとも75°の巻付角を有する前記繊維部が、パイプ
全長に沿って延びかつパイプ長手方向に対してより小さ
い巻付角で巻付けられた繊維部を付加しており、 更に、前記小さい巻付角の前記繊維部が10°〜45°の範
囲で繊維が巻き付けられていることを特徴とするトルク
伝達用組立体により達成される。
上記した如き従来の形状結合を前提とした組立体とは異
なり、本発明による組立体は頸軸との結合に際し何ら複
雑な機械加工を必要としないので迅速かつ安価に作製可
能であり、かつ実際の使用に際し、過大な回転トルクが
加わっても、従来例の如き形状結合ではないのでスリッ
プはするが、破損には繋がらないといった安全機能を具
備している。
本発明の組立体において、頸軸とパイプとの結合によっ
て得られる捩じれ応力の大きさは、本質的にパイプに巻
装される繊維の巻付角によって決定される。トルク伝達
のため頸軸とパイプとの間に高摩擦力を得るには、繊維
自体の半径方向の弛緩を極力防止せねばならないので、
繊維はパイプ縦軸線に対して比較的大きい角度で巻き付
けられる。
特に本発明によれば、上記したようにパイプ縦軸線に対
して少なくとも75°の巻付角で巻回された繊維部が該繊
維部よりも小さい巻付角、通常パイプ縦軸線に対して10
°〜45°の範囲の巻付角でパイプ全長にわたって巻回さ
れた繊維部上に付加的に重ね会わされている。このこと
はパイプの捩じれ剛性を確保する意味で重要であり、こ
の配置を逆にしても、即ち、75°の巻付角で巻回した繊
維部の上に10°〜45°の範囲で巻回した繊維部を設けて
も実質的に同一の効果、パイプの半径方向の弛緩を抑制
して頸軸に対する摩擦結合力の向上を計るとともに高い
捩じれ剛性を確保すると言う効果が得られる。
本発明の１つの好ましい態様によれば、少なくとも75°
の巻付角で巻き付けられた前記所定部分における繊維部
が、さらに小さい巻付角で該パイプの残余部にまで巻回
されていることを特徴としている。
この場合巻付角は徐々に小さい角度の方に移行させねば
ならないが、このような技術はコンピュータを用いて制
御することに依り容易に実施可能である。
その結果、肉厚を徐々に増加してパイプ全体を囲む事と
なり、本発明の１つの実施態様に示されているように、
その巻付角が結合範囲において90°までの急勾配でまい
た部分を包含させる事も出来る。
また、本発明の他の実施態様によれば、異なる角度で巻
いた繊維部を結合範囲において付加的に重ね合わせるこ
とが出来る。付加される部分によって半径方向の結合力
が改善されるので、半径方向に大きい応力を加えた場合
も、残余の繊維部への損傷が避けられる。
上記した種々の巻付角の繊維部を結合範囲において様々
に組み合わせる事により、良好なトルク伝達特性を得る
事が可能である。
結合範囲における頸軸外径とパイプ内径との間の好まし
い半径方向の差異は、50〜120mmの直径の軸について、
0.2〜0.7mmの範囲が良好であると言う実験結果が得られ
た。
〔実施例〕
以下、本発明の好ましい実施例を図面と共に説明する。
第１図にしめされる軸端10は、該軸端から伸びる頸軸11
を有している。前記頸軸11は円筒状の外周面を有してい
る。前記軸端10は自在継ぎ手のヨークとして、或いは、
種々のトルク伝達要素として、例えば車両用プロペラシ
ャフトの如き駆動軸として適用される。
前記頸軸11は、繊維強化プラスチック製のパイプ13の端
部12と結合され、結合範囲を形成している。この実施例
においてパイプ13は、頸軸11と結合するパイプ端部12に
おいて、同様に繊維強化プラスチック製の繊維部14がそ
の外周を囲んで重ね合わされており、該パイプ端部12を
強化している。
この組立体は、頸軸11をパイプ13の端部よりパイプ縦軸
方向に圧入して製作される。
パイプ13は樹脂含浸繊維を螺旋状に巻き付けると言った
一般的に知られた方法で形成されており、結合前の自由
状態におけるその内径は、頸軸11の外径より僅かに小さ
く設定されている。従って結合に際しては、パイプ13の
端部12は半径方向外方に拡張され変形される。よって、
パイプと頸軸とは摩擦結合により一体化され両者は或る
一定の範囲に於ける回転トルクの伝達が可能になる。な
お、頸軸外径とパイプ内径との差異は、50〜120mmの直
径の軸について、0.2〜0.7mmのの範囲が良好であると言
う実験結果が得らている。
パイプ13はその縦軸線に沿って10°〜45°の範囲の巻付
角で交差した螺旋状の繊維を連続的に全長にわたって巻
き付けることにより形成されている。パイプ端部での重
ね合わされる繊維部14は、パイプ縦軸上に大きな巻付
角、すなわち少なくとも75°、好ましくは90°の巻付角
で巻回されている。
第２図において、この実施例では、第１図の実施例と同
様に軸端20に連続する頸軸21が示されている。頸軸21は
繊維強化プラスチック製パイプ23の端部22と結合する。
本実施例では、パイプ端部22は、第１図の実施例におけ
る外側の繊維部に代えて、その内方で付加的に重ね合わ
される繊維部24を有している。
この実施例では、第１図の実施例と相違して、繊維部24
がパイプ23全体を形成する繊維部より大きい角度の繊維
で巻き付けられている。
第３図において、この実施例を第２図の実施例と同様に
説明すると、軸端30から伸びた頸軸31がパイプ33の端部
32と結合する構成からなっている。パイプ端部32には、
パイプ縦軸線に対して繊維が更に大きい角度で巻き付け
られた付加的な繊維部34が設けられている。
パイプ33を形成する繊維の巻付角は、パイプ端部を軸方
向へ挿入して頸軸と結合する際生じる力に対し良好に抗
することが出来るパイプ端部での巻付角度から、トルク
伝達を良好にするパイプ残余部での巻付角に向かって滑
らかに移行している。
第４図は本発明の最後の実施例を示しており、軸端40を
形成する頸軸41がパイプ43の端部42と結合する構成から
なっている。この実施例では、パイプ端部42を強化する
独立した繊維層が設けられていない。結合範囲におい
て、繊維は巻付角が増加されかつパイプ肉厚が増加され
ている。
第２図から第４図に示す組立体は、上述のように結合範
囲において頸軸と係合するパイプの繊維部が大きい巻付
角で形成されているので、完全な摩擦結合をパイプと頸
軸との間で形成するため、パイプ端部を頸軸上に軸方向
へ挿入して容易に作製出来る。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明のトルク伝達用組立体は、所
定部分がパイプ縦軸線に対して少なくとも75°の巻付角
および10°〜45°の小さい巻付角の繊維部とが組み合わ
されており、このことにより半径方向に於ける弛緩の防
止と高い捩じれ剛性との双方の好ましい条件を同時に満
たしているので、頸軸表面に対する高い摩擦結合力を生
成すると同時に高い捩じれ剛性を有するトルク伝達用組
立体が得られる。従って、大きい回転トルクが伝達可能
であって、かつ過負荷による破損のおそれもなく、しか
も製造技術的にさほどの困難性を要しないと言った究極
的な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のトルク伝達用組立体の第１実施例の部
分断面図、 第２図は同様に第２実施例の同じく部分断面図、 第３図および第４図も各々本発明の第３および第４実施
例の部分断面図である。 〔図中符号〕 10,20,30,40……軸端、11,21,31,41……頸軸、12,22,3
2,42……パイプ端部、13,23,33,43……パイプ、14,24,3
4……繊維部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実公 昭40−1514（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭56−1032（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】繊維強化プラスチック製パイプと該パイプ
    の所定部分と結合する金属製頸軸とからなり、前記パイ
    プは非結合状態でその所定部分が前記頸軸の外径より小
    さい内径を有しかつ結合時に頸軸上で軸方向に組立てら
    れ、前記所定部分はパイプ縦軸線に対して少なくとも75
    °の巻付角で繊維が巻き付けられた繊維部からなり、 少なくとも75°の巻付角を有する前記繊維部が、パイプ
    全長に沿って延びかつパイプ長手方向に対してより小さ
    い巻付角で巻き付けられた繊維部を付加しており、 更に、前記小さい巻付角の前記繊維部が10°〜45°の範
    囲で繊維が巻き付けられていることを特徴とするトルク
    伝達用組立体。
  2. 【請求項２】少なくとも75°の巻付角で巻き付けられた
    前記所定部分における繊維部が、さらに小さい巻付角で
    該パイプの残余部にまで巻回されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項に記載のトルク伝達用組立体。
  3. 【請求項３】前記所定部分が、異なる角度で巻回される
    少なくとも２つの繊維部の重ね合わせ部分からなること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載
    のトルク伝達用組立体。
  4. 【請求項４】前記重ね合わせ部分の１つが、少なくとも
    75°の巻付角を有して外側に配置されることを特徴とす
    る特許請求の範囲第３項記載のトルク伝達用組立体。
  5. 【請求項５】少なくとも75°の巻付角で巻き付けられた
    前記所定部分における繊維部が略90°の巻付角で巻き付
    けられている部分を含むことを特徴とする特許請求の範
    囲第１項乃至第４項のいづれか１項に記載のトルク伝達
    用組立体。
JP63193550A 1987-08-05 1988-08-04 トルク伝達用組立体 Expired - Lifetime JPH0735806B2 (ja)

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JPS6449719A JPS6449719A (en) 1989-02-27
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ES (1) ES2011377A6 (ja)
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GB (1) GB2207732B (ja)
IT (1) IT1226216B (ja)

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