JPS6071231A - 繊維強化プラスチツク製伝動軸の製造方法 - Google Patents
繊維強化プラスチツク製伝動軸の製造方法Info
- Publication number
- JPS6071231A JPS6071231A JP58179238A JP17923883A JPS6071231A JP S6071231 A JPS6071231 A JP S6071231A JP 58179238 A JP58179238 A JP 58179238A JP 17923883 A JP17923883 A JP 17923883A JP S6071231 A JPS6071231 A JP S6071231A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frp
- mandrel
- sleeve
- metal
- transmission shaft
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、例えば前置エンジン前輪駆動車のような小型
軽量車両のドライブシャフトに適した繊維強化プラスチ
ック（以下、ＦＲＰと略称する）製伝動軸の製造方法に
関するものである。
軽量車両のドライブシャフトに適した繊維強化プラスチ
ック（以下、ＦＲＰと略称する）製伝動軸の製造方法に
関するものである。
従来、車両用伝動軸としては鋼製のものが一般的に用い
られてきたが、近年、振動や騒音なより少なくするとと
もに、軽量化して燃料消費量の低減を図るために、軽量
で振動減衰特性に優れたＦＲＰ製伝動軸の採用が検討さ
れるようになってきている。そして、このようなＦＲＰ
製伝動軸の捩り強度を高めるために、従来、種々の提案
がなされている。例えば、特開昭５３−７１４２３号公
報には、ＦＲＰと金属材料とを積層し、ＦＲＰに金属材
料の特性を加味させるようにしたものが示されている。
られてきたが、近年、振動や騒音なより少なくするとと
もに、軽量化して燃料消費量の低減を図るために、軽量
で振動減衰特性に優れたＦＲＰ製伝動軸の採用が検討さ
れるようになってきている。そして、このようなＦＲＰ
製伝動軸の捩り強度を高めるために、従来、種々の提案
がなされている。例えば、特開昭５３−７１４２３号公
報には、ＦＲＰと金属材料とを積層し、ＦＲＰに金属材
料の特性を加味させるようにしたものが示されている。
また、特開昭５３−７３７３１号公報には、ＦＲＰとゴ
ム又は熱可塑性樹脂とを積層し、複合構造としたものが
示されている。しかしながら−、このような積層材はＦ
ＲＰより重いので、このようなものを積層したＦＲＰ製
伝動軸はどうしても重量が大きくなってしまう。また、
ゴムや熱可塑性樹脂を積層材として用いた場合には、Ｆ
ＲＰを硬化させるために加熱したときに、その積層材が
変形してしまうことがある。
ム又は熱可塑性樹脂とを積層し、複合構造としたものが
示されている。しかしながら−、このような積層材はＦ
ＲＰより重いので、このようなものを積層したＦＲＰ製
伝動軸はどうしても重量が大きくなってしまう。また、
ゴムや熱可塑性樹脂を積層材として用いた場合には、Ｆ
ＲＰを硬化させるために加熱したときに、その積層材が
変形してしまうことがある。
本発明者等は、ＦＲＰ製伝動軸の捩り強度について研究
してきたが、その結果、ＦＲＰ製伝動軸の捩り強度を低
下させる原因の一つとして、その製造方法に問題がある
ことを見出した。すなわち、一般にＦＲＰ製伝動軸は、
金属製のマンドレルに、樹脂を含浸させた連続繊維体を
巻き付け、これを加熱炉において加熱硬化させ、冷却後
マンドレルから抜き取るという方法で製造される。した
がって、加熱炉で加熱硬化が終了して冷却されるとき、
ＦＲＰと金属マンドレルとの熱膨張率の差によりこれら
の間に引張応力が発生し、それがＦＲＰ層の内部に残留
応力として残る。この残留応力が捩り強度の低下の一因
となっているのである。
してきたが、その結果、ＦＲＰ製伝動軸の捩り強度を低
下させる原因の一つとして、その製造方法に問題がある
ことを見出した。すなわち、一般にＦＲＰ製伝動軸は、
金属製のマンドレルに、樹脂を含浸させた連続繊維体を
巻き付け、これを加熱炉において加熱硬化させ、冷却後
マンドレルから抜き取るという方法で製造される。した
がって、加熱炉で加熱硬化が終了して冷却されるとき、
ＦＲＰと金属マンドレルとの熱膨張率の差によりこれら
の間に引張応力が発生し、それがＦＲＰ層の内部に残留
応力として残る。この残留応力が捩り強度の低下の一因
となっているのである。
本発明は、このような研究の結果なされたものであって
、その主な目的は、ＦＲＰ層に残る残留応力を低減させ
、軽量かつ捩り強度の大きいＦＲＰ製伝動軸を得ること
の〒きる製造方法を提供することである。
、その主な目的は、ＦＲＰ層に残る残留応力を低減させ
、軽量かつ捩り強度の大きいＦＲＰ製伝動軸を得ること
の〒きる製造方法を提供することである。
また、本発明は、低コストで、しかも作業性に優れたＦ
ＲＰ製伝動軸の製造方法を提供することを、他の目的と
している。
ＲＰ製伝動軸の製造方法を提供することを、他の目的と
している。
これらの目的を達成するために、本発明では、マンドレ
ルに樹脂を含浸させた連続ｍｉｓ体を巻き付けるに先立
って、マンドレルに紙製スリーブを嵌め込み、その上に
繊維体を巻き付けて、加熱炉で加熱硬化させるようにし
ている。
ルに樹脂を含浸させた連続ｍｉｓ体を巻き付けるに先立
って、マンドレルに紙製スリーブを嵌め込み、その上に
繊維体を巻き付けて、加熱炉で加熱硬化させるようにし
ている。
この方法において、マンドレルに嵌め込まれる紙製スリ
ーブは、金属製マンドレルとＦＲＰとの熱膨張率の差を
吸収する緩衝体の役割を果たすものである。このような
緩衝体には、■軽量でコストが安いこと、■熱変形しに
くいこと、■外部応力を吸収できること、■マンドレル
を傷つけないこと、■作業性の良いこと、等の性質が要
求されるが、紙製スリーブは、これらの要求を満足する
最も好適な材料と言える。
ーブは、金属製マンドレルとＦＲＰとの熱膨張率の差を
吸収する緩衝体の役割を果たすものである。このような
緩衝体には、■軽量でコストが安いこと、■熱変形しに
くいこと、■外部応力を吸収できること、■マンドレル
を傷つけないこと、■作業性の良いこと、等の性質が要
求されるが、紙製スリーブは、これらの要求を満足する
最も好適な材料と言える。
次に、図面を用いて本発明を更に詳しく説明する。
まず、金属製マンドレルｌに紙製スリーブ２を嵌め込む
が、この紙製スリーブ２は、硬質紙を材料とするもので
あって、第１図に示すような均一の内径と外径とを有す
るもののほか、第２図に示すように内面に切り欠き２ａ
を有するものも用いることができる。この、切り欠き２
ａの深さ、間隔、幅等は適宜に選定することができる。
が、この紙製スリーブ２は、硬質紙を材料とするもので
あって、第１図に示すような均一の内径と外径とを有す
るもののほか、第２図に示すように内面に切り欠き２ａ
を有するものも用いることができる。この、切り欠き２
ａの深さ、間隔、幅等は適宜に選定することができる。
通常、この紙製スリーブ２の両側には金属スリーブ３が
配置される。この金属スリーブ３には、その内面にスプ
ライン溝３ａを設け、このスプライン溝３ａにスプライ
ン軸を嵌合させることによって、回転が伝えられるよう
にする。
配置される。この金属スリーブ３には、その内面にスプ
ライン溝３ａを設け、このスプライン溝３ａにスプライ
ン軸を嵌合させることによって、回転が伝えられるよう
にする。
金属スリーブ３には、鋼のほか、アルミニウム合金、チ
タン合金等を用いることができ、それによって伝動軸全
体の軽量化を一層進めることができる。また、その金属
スリーブ３の外面には熱硬化型の接着剤４を塗布してお
く。それによって、ＦＲＰ層５と金属スリーブ３との接
着が、ＦＲＰ層５の加熱硬化と同時に行われるようにな
り１作業的に効率を良くすることができる。金属スリー
ブ３の外面に塗布する熱硬化型接着剤４としては、エポ
キシやニトリル型樹脂等を主成分とするエポキシ系接着
剤が好適である。更に、紙製スリーブ２と金属スリーブ
３との厚みを同じくしておくことによって、繊維体の巻
き付けが容易となり、かつ強度的にも望ましい結果を得
ることができる。
タン合金等を用いることができ、それによって伝動軸全
体の軽量化を一層進めることができる。また、その金属
スリーブ３の外面には熱硬化型の接着剤４を塗布してお
く。それによって、ＦＲＰ層５と金属スリーブ３との接
着が、ＦＲＰ層５の加熱硬化と同時に行われるようにな
り１作業的に効率を良くすることができる。金属スリー
ブ３の外面に塗布する熱硬化型接着剤４としては、エポ
キシやニトリル型樹脂等を主成分とするエポキシ系接着
剤が好適である。更に、紙製スリーブ２と金属スリーブ
３との厚みを同じくしておくことによって、繊維体の巻
き付けが容易となり、かつ強度的にも望ましい結果を得
ることができる。
ＦＲＰの補強繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、シ
リコンカーバイドｍ維、ポロン繊維など、高強度、高弾
性率のものが単独又は複合して用いられるが、なかでも
炭素繊維が有利と考えられる。本発明の連続繊維体は、
何本かの繊維を束にして、樹脂を含浸させながら巻き付
けるようにしているが、テープ状、リボン状のプリプレ
グとし、これを巻き付ける方式も作業性の面で優れてい
ることは言うまでもない。連続繊維体に含浸させる樹脂
は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂
、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられる。連続
繊維体とそれに含浸する樹脂との割合は、通常、容量比
で、カーボン繊１ＩＩＩ：エボシキ樹脂が４：６〜７：
３くらいの範囲内にあるが、この範囲に限定されるもの
ではない。
リコンカーバイドｍ維、ポロン繊維など、高強度、高弾
性率のものが単独又は複合して用いられるが、なかでも
炭素繊維が有利と考えられる。本発明の連続繊維体は、
何本かの繊維を束にして、樹脂を含浸させながら巻き付
けるようにしているが、テープ状、リボン状のプリプレ
グとし、これを巻き付ける方式も作業性の面で優れてい
ることは言うまでもない。連続繊維体に含浸させる樹脂
は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂
、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられる。連続
繊維体とそれに含浸する樹脂との割合は、通常、容量比
で、カーボン繊１ＩＩＩ：エボシキ樹脂が４：６〜７：
３くらいの範囲内にあるが、この範囲に限定されるもの
ではない。
このようにして、紙製スリーブ２の上面に樹脂を含浸し
た連続繊維体を巻き付けてＦＲＰ層５を形成した後、加
熱炉に入れて常法により加熱硬化させる。金属スリーブ
３とＦＲＰ層５とは、金属スリーブ３の外面に塗布した
熱硬化型接着剤４により、ＦＲＰの加熱硬化時に接着が
完了されることとなる。加熱温度及び時間は樹脂の種類
に応じて定められるが、比較的低温で硬化を開始し、二
段階、三段階に硬化温度を上昇させることが望ましい。
た連続繊維体を巻き付けてＦＲＰ層５を形成した後、加
熱炉に入れて常法により加熱硬化させる。金属スリーブ
３とＦＲＰ層５とは、金属スリーブ３の外面に塗布した
熱硬化型接着剤４により、ＦＲＰの加熱硬化時に接着が
完了されることとなる。加熱温度及び時間は樹脂の種類
に応じて定められるが、比較的低温で硬化を開始し、二
段階、三段階に硬化温度を上昇させることが望ましい。
硬化が終了すれば加熱を止め、冷却後、マンドレルｌを
取り去って、金属スリーブ３の両端からはみ出したＦＲ
Ｐ層５を切断除去し、製品とする。
取り去って、金属スリーブ３の両端からはみ出したＦＲ
Ｐ層５を切断除去し、製品とする。
この方法によれば、金属製マンドレルの表面に樹脂含浸
繊維を直接巻いて加熱硬化する方法に比べ、ＦＲＰ層内
部に残留応力が生じないため、その伝動軸の捩り強度を
向上させることができる。そして、この方法によって得
られるＦＲＰ製伝動軸は、全体として非常に軽量のもの
となり、また、ミッションからのギヤ音やうなり音、タ
イヤからの騒音等の吸収特性に優れたものとなる。更に
、ＦＲＰと紙製スリー の両層の存在により、振動の低
減効果がＦＲｉ 独のものよりも向上する。また、ＦＲ
Ｐを金気と積層するものと比較してＦＲＰ内部の残留応
力が小さくなる。
繊維を直接巻いて加熱硬化する方法に比べ、ＦＲＰ層内
部に残留応力が生じないため、その伝動軸の捩り強度を
向上させることができる。そして、この方法によって得
られるＦＲＰ製伝動軸は、全体として非常に軽量のもの
となり、また、ミッションからのギヤ音やうなり音、タ
イヤからの騒音等の吸収特性に優れたものとなる。更に
、ＦＲＰと紙製スリー の両層の存在により、振動の低
減効果がＦＲｉ 独のものよりも向上する。また、ＦＲ
Ｐを金気と積層するものと比較してＦＲＰ内部の残留応
力が小さくなる。
特に、上述のように紙製スリーブの両端に金属スリーブ
を配置するようにすれば、樹脂を含浸した繊維体を段差
なく巻き付けることができるとともに、伝動軸に段差を
設けることなく金属スリーブを組み付けることができる
ようになる。また、その金属スリーブの外面に熱硬化型
接着剤を塗布しておくことによって、ＦＲＰの硬化と同
時にＦＲＰ層と金属スリーブとを接着させることができ
る。したがって、ＦＲＰを円筒管状に硬化形成した後、
両端に金属スリーブ、金属ヨーク等を接着剤で接着する
方法に比して、接着を強固なものとすることができるば
かりでなく、作業性においても優れたものとなり、コス
ト低下も十分に期待できるものとなる。
を配置するようにすれば、樹脂を含浸した繊維体を段差
なく巻き付けることができるとともに、伝動軸に段差を
設けることなく金属スリーブを組み付けることができる
ようになる。また、その金属スリーブの外面に熱硬化型
接着剤を塗布しておくことによって、ＦＲＰの硬化と同
時にＦＲＰ層と金属スリーブとを接着させることができ
る。したがって、ＦＲＰを円筒管状に硬化形成した後、
両端に金属スリーブ、金属ヨーク等を接着剤で接着する
方法に比して、接着を強固なものとすることができるば
かりでなく、作業性においても優れたものとなり、コス
ト低下も十分に期待できるものとなる。
以下、この方法の実施例を説明する。
実施例 ｌ
径３５ＩＩ＋１のマンドレルに、厚さ ４．５Ｈの第１
図に示すような筒状紙製スリーブを嵌め込み、その両端
に、アメリカンシアナミド社製のエポキシ・ニトリル系
接着剤を表面に塗布した金属スリーブを嵌め込んだ。連
続繊維体として東邦ベスロン社製の炭素繊維“ベスファ
イト（登録商標）ＳＴ−１−７”を用い、６０００本を
単位として、５単位を同時に、エポキシ樹脂を含浸させ
ながら金属スリーブ及び紙製スリーブの表面に巻き付け
た。その ′際の炭素繊維のエポキシ樹脂に対する容量
比は６０％であり、巻層は１４層で、合計厚みは３．５
■とした。これを加熱炉内において １２０°Ｃで３時
間、次いでｉ ｅ ｏ ’ｃで３時間加熱して、硬化さ
せ、硬化終了後、冷却して、マントルルを抜き取り、金
属スリーブの両端からはみ出したＦＲＰを切断除去して
製品とした。製品の全長は２７２■である。
図に示すような筒状紙製スリーブを嵌め込み、その両端
に、アメリカンシアナミド社製のエポキシ・ニトリル系
接着剤を表面に塗布した金属スリーブを嵌め込んだ。連
続繊維体として東邦ベスロン社製の炭素繊維“ベスファ
イト（登録商標）ＳＴ−１−７”を用い、６０００本を
単位として、５単位を同時に、エポキシ樹脂を含浸させ
ながら金属スリーブ及び紙製スリーブの表面に巻き付け
た。その ′際の炭素繊維のエポキシ樹脂に対する容量
比は６０％であり、巻層は１４層で、合計厚みは３．５
■とした。これを加熱炉内において １２０°Ｃで３時
間、次いでｉ ｅ ｏ ’ｃで３時間加熱して、硬化さ
せ、硬化終了後、冷却して、マントルルを抜き取り、金
属スリーブの両端からはみ出したＦＲＰを切断除去して
製品とした。製品の全長は２７２■である。
第１図に示すように、金属スリーブの紙製スリーブ側の
端部には、中心から外周側へ向かうテーパが形成されて
いる。このテーパは、金属スリーブに捩り力が加えられ
たときＦＲＰに生ずる応力が、軸方向に滑らかに増加さ
れるようにして、応力集中を分散させるのに役立ってい
る。また、そのテーパは、金属スリーブとＦＲＰの熱膨
張率の差に起因して熱硬化後のＦＲＰ層に生じる残留応
力を、軸方向に滑らかに減少させるのにも役立っている
。
端部には、中心から外周側へ向かうテーパが形成されて
いる。このテーパは、金属スリーブに捩り力が加えられ
たときＦＲＰに生ずる応力が、軸方向に滑らかに増加さ
れるようにして、応力集中を分散させるのに役立ってい
る。また、そのテーパは、金属スリーブとＦＲＰの熱膨
張率の差に起因して熱硬化後のＦＲＰ層に生じる残留応
力を、軸方向に滑らかに減少させるのにも役立っている
。
起流例 ２
紙製スリーブとして第２図に示した形状のものを用いた
以外は、実施例１と同じ条件でＦＲＰ製伝動軸を製造し
た。＼紙製スリーブの内面に切り欠きを設けたことによ
って、全体として更に軽量化することができた。
以外は、実施例１と同じ条件でＦＲＰ製伝動軸を製造し
た。＼紙製スリーブの内面に切り欠きを設けたことによ
って、全体として更に軽量化することができた。
以上の説明から明らかなように、本発明にょれば、軽量
で、捩り強度が高く、騒音の吸収特性、振動の低減特性
に優れたＦＲＰ製伝動軸を、作業性に優れた方法で製造
することができる。
で、捩り強度が高く、騒音の吸収特性、振動の低減特性
に優れたＦＲＰ製伝動軸を、作業性に優れた方法で製造
することができる。
第１図は、本発明によるＦＲＰ製伝動軸の製造方法を説
明するための、一工程にお ける状態を示す切り欠き正面図、 第２図は、異なる紙製スリーブを用いた例を示す第１図
と同様の切り欠き正面図で ある。 ｌ・・・マンドレル ２・・・紙製スリーブ３・・・金
属スリーブ ４・・・接着剤５・・・ＦＲＰ層 出願人 一本田技研工業株式会社 代理人 弁理士 森 下 端 侑
明するための、一工程にお ける状態を示す切り欠き正面図、 第２図は、異なる紙製スリーブを用いた例を示す第１図
と同様の切り欠き正面図で ある。 ｌ・・・マンドレル ２・・・紙製スリーブ３・・・金
属スリーブ ４・・・接着剤５・・・ＦＲＰ層 出願人 一本田技研工業株式会社 代理人 弁理士 森 下 端 侑
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 マンドレルに紙製スリーブを嵌め込み、その」−に、樹
脂を含浸させた連続繊維体を巻き付けて、繊維強化プラ
スチツク層を形成し、次いで、加熱炉内で加熱して、前
記繊維強化プラスチツク層を硬化させ、 冷却後、前記マンドレルから抜き取ることを特徴とする
、 繊維強化プラスチツク製伝動軸の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58179238A JPS6071231A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 繊維強化プラスチツク製伝動軸の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58179238A JPS6071231A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 繊維強化プラスチツク製伝動軸の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6071231A true JPS6071231A (ja) | 1985-04-23 |
Family
ID=16062354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58179238A Pending JPS6071231A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 繊維強化プラスチツク製伝動軸の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6071231A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100436923C (zh) * | 2006-09-12 | 2008-11-26 | 武汉理工大学 | 复合材料低温力矩管的制备方法 |
-
1983
- 1983-09-29 JP JP58179238A patent/JPS6071231A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100436923C (zh) * | 2006-09-12 | 2008-11-26 | 武汉理工大学 | 复合材料低温力矩管的制备方法 |
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