JPH0911763A - ドライブシャフト及びその製造方法 - Google Patents

ドライブシャフト及びその製造方法

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JPH0911763A
JPH0911763A JP18807495A JP18807495A JPH0911763A JP H0911763 A JPH0911763 A JP H0911763A JP 18807495 A JP18807495 A JP 18807495A JP 18807495 A JP18807495 A JP 18807495A JP H0911763 A JPH0911763 A JP H0911763A
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mandrel
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sleeve
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small
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Kazumasa Iwano
和巨 岩野
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02Shafts; Axles
    • F16C3/026Shafts made of fibre reinforced resin

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Motor Power Transmission Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 管体自体の軽量化に加えスリーブおよびジョ
イントの小型化による軽量化が図れるとともに低コスト
を実現できるドライブシャフトおよびその製造方法を供
する。 【構成】 繊維強化プラスチック製管体の両端部に金属
製スリーブを同時一体成形したドライブシャフトにおい
て、一方のスリーブを両スリーブ間の管体2の内径に略
等しい内径を備えた大径スリーブ3とし、他方のスリー
ブを前記大径スリーブ3より径の小さい小径スリーブ4
とするドライブシャフト。所定外径のマンドレル本体部
と同軸に縮径して延出したマンドレル端体部とからなる
マンドレル5におけるマンドレル本体部に同マンドレル
本体部の外径に略内径の等しい大径スリーブ3を所定位
置に嵌合し、前記マンドレル端体部に同マンドレル端体
部の外径に略内径が等しい小径スリーブ4を嵌合し、前
記両スリーブ3,4の一部およびマンドレル本体部にフ
ィラメントワインディング法等のワインディング法によ
り繊維強化層を一体成形し、硬化後マンドレル5を抜き
去り脱型するドライブシャフト製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化プラスチック
製のドライブシャフトに関する。
【0002】
【従来技術】近年自動車の軽量化が要求され、従来重量
物であったドライブシャフトも繊維強化プラスチックい
わゆるFRPで構成することで、軽量化が図られてい
る。繊維強化プラスチックは、炭素繊維CF,ガラス繊
維GF,ケブラー繊維(デュポン社商品名)等の強化繊
維を配向させてエポキシ樹脂等の熱硬化製樹脂で硬化さ
せたもので、該繊維強化プラスチックでドライブシャフ
トを構成すると、従来の半分以下の重量にすることがで
きるとされ、さらに騒音の低下や振動の低減が期待され
る。
【0003】しかしかかる繊維強化プラスチックをドラ
イブシャフトに利用する場合、繊維強化プラスチック製
の管体の両端に金属製のジョイントのヨーク等を取り付
ける必要があり、そのため先に管体の両端に金属製スリ
ーブを固着し、後から同スリーブにヨークエンドを溶接
する方法が一般に採られている。
【0004】スリーブを繊維強化プラスチック製管体に
固着するのに、既に完成した管体にスリーブを接着剤で
固着する方法もあるが、衝撃トルクが加わったときにす
べりを生じるおそれがあり、耐疲労性も悪い等の問題が
ある。そこで繊維強化プラスチック製管体を成形すると
きに、同時にスリーブを埋め込む方法が既に採用されて
いる。
【0005】その一例(特公平1−60686号公報)
を図7に図示する。離型剤を塗布したマンドレル01に、
環状金属製スリーブ02をドライブシャフトの両端部に相
当する所定位置に嵌合し、その上からフィラメントワイ
ンディング法により強化繊維03を巻き、硬化後マンドレ
ル01を引き抜き、図7に示した例では所要箇所AA’に
おいて切断することにより、ドライブシャフトが製造さ
れる。このように強化繊維の硬化とスリーブの接着一体
化を同時に行うことで、成形後に接着する方法と比較
し、接着強度が増しすべり等の問題が略解消される。
【0006】また別の例(特公昭59−8568号公
報)として、図8に示すように、金属製薄肉円筒管05の
両端にヨーク06を接合し、円筒管05をマンドレルとして
その上に繊維強化プラスチック07をフィラメントワイン
ディング法により巻き、硬化させて、ドライブシャフト
を製造する方法がある。ジョイントのヨーク06が先に円
筒管05に接合さた状態にあって、製造工程が簡素化され
ているとともにすべりの問題は全くない。
【0007】
【解決しようとする課題】しかし前者の例の場合、脱型
時にマンドレルが円滑に抜けるようスリーブの内径は、
最小でもマンドレルの外径よりは大きく、所要の管体の
径との対比において両端のスリーブ02の径は両方とも大
きく、その分重量が増し、さらにスリーブに溶接される
ジョイントも大型化し、小型軽量化が十分達成されな
い。
【0008】また後者の例では、円筒管05の両端のヨー
ク06をドライブシャフトの所要の径に対比して小型化す
ることができるが、金属製薄肉円筒管05がドライブシャ
フト内に残るため結局重量が増し、さらにマンドレルと
しての円筒管05を再利用できないためコスト高となる。
【0009】本発明は、かかる点に鑑みなされたもの
で、その目的とする処は、管体自体の軽量化に加えスリ
ーブおよびジョイントの小型化による軽量化が図れると
ともに低コストを実現できるドライブシャフトおよびそ
の製造方法を供する点にある。
【0010】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、本発明は、繊維強化プラスチック製管体
の両端部に金属製スリーブを同時一体成形したドライブ
シャフトにおいて、一方のスリーブを両スリーブ間の管
体の内径に略等しい内径を備えた大径スリーブとし、他
方のスリーブを前記大径スリーブより径の小さい小径ス
リーブとするドライブシャフトである。
【0011】一方の大径スリーブは、その内径が管体の
内径と略等しく従来と同じスリーブであるが、他方の小
径スリーブは、該大径スリーブより径が小さく従来より
小型軽量であり、これに結合するジョイントも小型のも
のが使用でき、元々管体は繊維強化プラスチックのみで
構成されて軽量であるのに加えて益々ドライブシャフト
の軽量化が図れる。なお成形過程でマンドレル等の抜き
取りは大径スリーブ側から可能であり、脱型に支障はな
い。
【0012】前記小径スリーブとヨークを一体形成した
ドライブシャフトとすることで、予め小径スリーブにヨ
ークを一体形成しておき、部品点数を減らすとともに作
業工程を短縮することができる。
【0013】また所定外径のマンドレル本体部と同軸に
縮径して延出したマンドレル端体部とからなるマンドレ
ルにおけるマンドレル本体部に同マンドレル本体部の外
径に略内径の等しい大径スリーブを所定位置に嵌合し、
前記マンドレル端体部に同マンドレル端体部の外径に略
内径が等しい小径スリーブを嵌合し、前記両スリーブの
一部およびマンドレル本体部にフィラメントワインディ
ング法等のワインディング法により繊維強化層を一体成
形し、硬化後マンドレルを抜き去り脱型するドライブシ
ャフト製造方法とした。
【0014】作業工程は従来(特公平1−60686号
公報記載の例)と略同じであるが、小径スリーブを繊維
強化層とともに一体成形でき、小型軽量化が可能であ
る。またマンドレルは脱型により除かれ、繊維強化層の
内側に残らないので、その点でもドライブシャフトの軽
量化が図れるとともに、マンドレルは再利用され、コス
ト的にも有利である。
【0015】前記マンドレルに嵌合する小径スリーブに
予めヨークを一体形成しておくドライブシャフト製造方
法とすることで、スリーブへのヨークの接合作業が不要
とされ作業が簡素化される。
【0016】
【実施例】以下図1ないし図5に図示した本発明の一実
施例について説明する。図1ないし図4は、本実施例の
ドライブシャフト1の製造工程を順次示しており、その
うち図1は、マンドレル5と大径スリーブ3,小径スリ
ーブ4を同軸に斜視図で示したものである。
【0017】マンドレル5は、外径Dの円柱状をなすマ
ンドレル本体部5aと、同マンドレル本体部5aから同
軸に縮径して外径d(<D)で延出したマンドレル端体
部5bとからなる。
【0018】両スリーブ3,4は金属製パイプであり、
そのうち大径スリーブ3は、その内径が前記マンドレル
本体部5aの外径Dより僅かに大きく、その円筒の一方
の開口縁3aがテーパしている。一方小径スリーブ4
は、その内径が前記マンドレル端体部5bの外径dより
僅かに大きく、またその外径はマンドレル本体部5aの
外径Dに略等しい。
【0019】上記マンドレル5の表面に離型剤を塗布し
て大径スリーブ3をマンドレル本体部5aの所定位置に
嵌合し、小径スリーブ4をマンドレル端体部5bに嵌合
し、図2に示すようにマンドレル本体部5aの端面に小
径スリーブ4の端面を当接する。
【0020】小径スリーブ4は、その外径がマンドレル
本体部5aの外径Dと略等しいので、マンドレル本体部
5aと同一外周面を構成する。大径スリーブ3は、小径
スリーブ4から所定距離離れており、そのテーパした開
口縁3aは、小径スリーブ4側にあるようにする。
【0021】このようにマンドレル5の所定位置に大径
スリーブ3と小径スリーブ4を嵌合した後、その上にフ
ィラメントワインディング法により強化繊維を巻いてい
く。樹脂を含浸させた炭素繊維のフィラメントからなる
ストランド状のものを、ある巻角度(繊維とマンドレル
中心軸との角度)で巻いていき、管体を形成していくも
ので、端部は大径スリーブ3と小径スリーブ4のそれぞ
れの半分以上を覆うようにする。
【0022】したがって図5を参照して大径スリーブ3
に巻かれた部分は、マンドレル本体部5aに巻かれた部
分よりは径が大きくなり、その境目は大径スリーブ3の
開口縁3aのテーパに沿った段部を形成する。なおマン
ドレル本体部5aと小径スリーブ4との境目は、両者の
外径が略等しく同一外周面を構成しているので、段部を
形成せず一定径の管状をなす。
【0023】こうしてフィラメントワインディング法に
よる強化繊維の巻きつけると、図3に示すような繊維強
化プラスチック製の管体2が形成され、その後必要に応
じて加温することにより樹脂の硬化と同時に金属製の大
径スリーブ3および小径スリーブ4との接着を行う。図
5はかかる状態における断面図である。
【0024】樹脂が硬化した後、図5においてマンドレ
ル5を左方向に抜き取り脱型を行うと、図4に示すよう
に繊維強化プラスチック製の管体2の両端に大径スリー
ブ3と小径スリーブ4とが一体に固着されたドライブシ
ャフト1が得られる。こうして製造されたドライブシャ
フト1は、その両スリーブ3,4間の管体2の内径に対
し、大径スリーブ3はその内径が等しいが、小径スリー
ブ4はその外径が等しい。
【0025】以上のように作業工程は略従来と同じであ
るが、従来より径の小さい小径スリーブ4を管体2と一
体に固着でき、同小径スリーブ4自体が軽量であるとと
もに、これに結合するジョイントも小型のものが使用で
き、さらに管体2は繊維強化プラスチックのみで構成さ
れ、ドライブシャフト1全体の軽量化を図ることができ
る。またマンドレル5は、再度利用することができ、コ
スト的にも有利である。
【0026】次に別の実施例について図6に基づき説明
する。マンドレル10の円柱状をなすマンドレル本体部10
aの端部に、同軸に縮径して突出したマンドレル端体部
10bが形成されている。マンドレル端体部10bの突出長
は小さく、同マンドレル端体部10bにジョイントのヨー
ク11がその嵌合部11bにおいて嵌合される。
【0027】該ヨーク11は、相手方のヨークと連結され
る二股に突出した連結部11aとその基部に連結部11aと
反対側に突出した円筒状の嵌合部11bとを形成してお
り、嵌合部11bが前記小径スリーブ4に相当する。すな
わち嵌合部11bは、その円筒の外径がマンドレル本体部
10aの外径に略等しく、内径がマンドレル端体部11bの
外径に略等しく、さらにその奥行きがマンドレル端体部
11bの突出長に略等しい。
【0028】したがってマンドレル端体部10bに、ヨー
ク11の嵌合部11bを嵌合すると、マンドレル本体部10a
とヨーク嵌合部11bとがその外周面を同一にして連続す
る。そしてマンドレル本体部10aおよびヨーク嵌合部11
bにかけてフィラメントワインディング法により強化繊
維を巻いていき、管体12を形成する。強化繊維が硬化し
た後、マンドレル10を図6において左方向に抜き去り、
脱型する。
【0029】ヨーク11が直接管体12に一体的に固着され
るので、従来のスリーブが不要で部品点数が少なく、ス
リーブとヨークの結合作業を省略でき、作業工程が短縮
される。
【0030】
【発明の効果】本発明は、繊維強化プラスチック製管体
の端部に同時一体成形される小径スリーブが、大径スリ
ーブの径より小さく従来より小型軽量であり、これに結
合するジョイントも小型のものが使用でき、元々管体は
繊維強化プラスチックのみで構成されて軽量であるのに
加えて益々ドライブシャフトの軽量化が図れる。また小
径スリーブおよびジョイント部材に小型のものが使用で
きコストの低減も図れる。
【0031】前記小径スリーブとヨークを一体形成した
ドライブシャフトとすることで、予め小径スリーブにヨ
ークを一体形成しておくことで、部品点数を減らすとと
もに作業工程を短縮することができる。
【0032】作業工程は従来と略同じであるが、小径ス
リーブを繊維強化層とともに一体成形でき、ドライブシ
ャフトの小型軽量化が可能である。またマンドレルは脱
型により除かれ、繊維強化層の内側に残らないので、そ
の点でもドライブシャフトの軽量化が図れるとともに、
マンドレルは再利用され、コスト的にも有利である。
【0033】前記マンドレルに嵌合する小径スリーブに
予めヨークを一体成形しておくドライブシャフト製造方
法とすることで、スリーブへのヨークの接合作業が不要
とされ作業が簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る大径スリーブ,小径ス
リーブおよびマンドレルを同軸に並べた状態の斜視図で
ある。
【図2】大径スリーブと小径スリーブをマンドレルの所
定箇所に嵌合した状態を示す斜視図である。
【図3】フィラメントワインディング法により強化繊維
を巻いた状態を示す斜視図である。
【図4】脱型後のドライブシャフトの斜視図である。
【図5】図3に示す状態での断面図である。
【図6】別実施例の脱型前の工程における断面図であ
る。
【図7】従来のドライブシャフト成形方法を示す略図で
ある。
【図8】別の従来のドライブシャフトの断面図である。
【符号の説明】
1…ドライブシャフト、2…管体、3…大径スリーブ、
4…小径スリーブ、5…マンドレル、10…マンドレル、
11…ヨーク、12…管体。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 繊維強化プラスチック製管体の両端部に
    金属製スリーブを同時一体成形したドライブシャフトに
    おいて、 一方のスリーブを両スリーブ間の管体の内径に略等しい
    内径を備えた大径スリーブとし、 他方のスリーブを前記大径スリーブより径の小さい小径
    スリーブとすることを特徴とするドライブシャフト。
  2. 【請求項2】 前記小径スリーブにヨークを一体形成し
    たことを特徴とする請求項1記載のドライブシャフト。
  3. 【請求項3】 所定外径のマンドレル本体部と同軸に縮
    径して延出したマンドレル端体部とからなるマンドレル
    におけるマンドレル本体部に同マンドレル本体部の外径
    に略内径の等しい大径スリーブを所定位置に嵌合し、 前記マンドレル端体部に同マンドレル端体部の外径に略
    内径が等しい小径スリーブを嵌合し、 前記両スリーブの一部およびマンドレル本体部にフィラ
    メントワインディング法等のワインディング法により繊
    維強化層を一体成形し、 硬化後マンドレルを抜き去り脱型することを特徴とする
    ドライブシャフト製造方法。
  4. 【請求項4】 前記マンドレルに嵌合する小径スリーブ
    に予めヨークを一体形成しておくことを特徴とする請求
    項3記載のドライブシャフト製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012141717A1 (en) * 2011-04-15 2012-10-18 Gkn Driveline North America, Inc. Composite tubeshaft to metallic interface
US8777761B2 (en) 2011-04-15 2014-07-15 Gkn Driveline North America, Inc. Composite tubeshaft to metallic interface

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012141717A1 (en) * 2011-04-15 2012-10-18 Gkn Driveline North America, Inc. Composite tubeshaft to metallic interface
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