(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本体（１２）を備えたトランスミッションメインシャフト（１０）またはトランスミッションカウンタシャフトにおいて、
前記基本体（１２）が２つの端部（２４、２６）を有し、
前記基本体（１２）は、繊維複合素材からなるインナーシェル（１４）およびアウターシェル（１６）と、前記２つのシェル（１４、１６）の間に配置された金属発泡体（１８）を有し、
金属要素（２２）が、端部（２６）で、前記２つのシェル（１４、１６）および金属発泡体（１８）に積層加工されているシャフト。
【請求項２】
金属要素（２０）が、前記２つの端部（２４、２６）から間隔をあけて、前記アウターシェル（１６）に積層加工されていることを特徴とする、請求項１に記載のシャフト。
【請求項３】
前記発泡材料が独立気泡の発泡体から形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のシャフト。
【請求項４】
前記発泡材料が開放気泡発泡体から形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のシャフト。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の前記トランスミッションメインシャフト（１０）または前記トランスミッションカウンタシャフトと、前記金属要素（２０、２２）と連結された歯車（２８、３０）とを備えたトランスミッション。
【請求項６】
請求項４に記載の前記シャフト（１０）を備えたトランスミッションにおいて、繊維複合素材製の２つのシェル（１４、１６）の間の開放気泡発泡体（１８）の中へ入るかまたは通り抜ける、油の導入および／または通過のための手段を含んでいることを特徴とする、トランスミッション。
【請求項７】
請求項５または６に記載のトランスミッションを備えた自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスミッション内でトルクを伝達する役割を担うシャフトに関する。これはトランスミッションメインシャフトまたはトランスミッションカウンタシャフトであり得る。
【背景技術】
【０００２】
特に自動車における軽量化のために、多くの構成部品を軽い材料で製造する傾向がある。このことはシャフトにも適用される。そのため、特許文献１には繊維強化プラスチック製ドライブシャフトが、特許文献２には炭素繊維複合材料製カルダンシャフトが記述されている。特許文献３には、基本体内で炭素繊維複合素材に積層加工されたメタルスリーブによってカムが基本体と接続されているカムシャフトが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第２９４６５３０Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許第１９５３８３６０Ｃ１号明細書
【特許文献３】独国特許第１０２６０１１５Ｂ４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トランスミッションシャフトが主として大きなトルクを伝達するために使用されることから、トランスミッションへの繊維複合体の使用は、これまでは失敗に終わっていた。この際には金属部材が使用されなければならない。トルクが十分良好に伝達できるように繊維複合素材製トランスミッションシャフトと金属部材を連結することはこれまでは成功していなかった。
【０００５】
従って、本発明の課題は、トランスミッションの作動の制限を受けることなく、特に軽量に形成したトランスミッションメインシャフトまたはトランスミッションカウンタシャフトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１の特徴を備えたトランスミッションメインシャフトまたはトランスミッションカウンタシャフトによって解決される。
【０００７】
発明に従ったシャフトは、少なくとも一部分が繊維複合素材から成る基本体を含み、基本体の中（すなわち繊維複合素材内）に少なくとも１つの金属要素が積層加工されている。それから、この金属要素はまた、金属要素に歯車が連結可能なように、すなわち付属している歯車として形成され、特に圧力ばめの手段を用いて、例えば歯車を金属要素にはめ込むことができる。従って積層加工された金属要素により、金属製歯車と繊維複合素材製基本体の間に中間要素が設けられ、それによって基本体をかかる繊維複合素材を使用して形成することが可能になる。ここではとりわけ、炭素繊維複合素材が考えられる。
【０００８】
本発明は、トランスミッションシャフト（すなわち本発明に従ったトランスミッションメインシャフトまたはトランスミッションカウンタシャフト）における場合のように、シャフトが大きなトルクを伝達しなければならない場合、特許文献３で公知の、炭素繊維複合素材製の基本体内への金属要素積層加工を有利に使用できるという知識に基づいている。
【０００９】
特に簡単な例においては、基本体は２つの端部を有しており、端部の１つに金属要素が配置されている。これによって歯車は端部の１つに連結可能である。
【００１０】
トランスミッションシャフトの特徴の１つはしかし、トルクをシャフトの一方の端部から他方の端部へと伝達することではなく、中央で連結することでもある。その場合は、金属要素が基本体を取り囲むスリーブとして形成された実施形態が有利である。これは好ましくは、スリーブが基本体の２つの端部とは間隔をあけて基本体に取り付けられる。
【００１１】
本発明に従った構造を、さらに明らかにすると、繊維複合素材より軽量であるのは発泡材料である。こうして基本体は部分的に発泡材料から形成されることもできる。金属発泡体のほか、ポリウレタン製発泡体のようなプラスチック発泡体も有利に使用することができる。
【００１２】
発泡材料は、独立気泡発泡体からも、または開放気泡発泡体からも形成することができる。
【００１３】
独立気泡発泡体は、特に基本体の安定性を高める。同じ寸法の場合、基本体が独立気泡の発泡体を含んでいるとシャフトはより安定する。安定性の程度が決められている場合、シャフトをより小さく形成することができる。
【００１４】
開放気泡発泡材料を備えた実施形態は、繊維複合素材製の２つのシェルの間に発泡材料が配置されていると特に有利である。そうすれば発泡材料を介して液体を搬送することができ、その場合はトランスミッション内で発泡材料が特に（潤滑）油のために有利である。
【００１５】
本発明は、特に自動車用のトランスミッションにも（およびかかるトランスミッションを備えた自動車にもまったく同じように）反映され、その際に本発明に従ったトランスミッションは、本発明に従ったシャフト、すなわち上述のようなトランスミッションメインシャフトおよび／またはトランスミッションカウンタシャフトを含んでいる。トランスミッションには金属要素と連結する、例えば圧力ばめでこれと接続している歯車が備えられ、これを簡単にはめ込むことを可能にしている。
【００１６】
この歯車はトランスミッションメインシャフトまたはトランスミッションカウンタシャフトの一部と見做すことができる。
【００１７】
開放気泡発泡体から成る発泡材料が繊維複合素材製の２つのシェルの間に配置されて使用されている上述の実施形態では、トランスミッションが、繊維複合素材製の２つのシェルの間の開放気泡発泡体の中へ入るかまたは通り抜ける、油の導入および／または通過のための手段を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に従った種類のトランスミッションメインシャフトを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本発明の好ましい実施形態を図で示して記述しており、その際に唯一の図は本発明に従った種類のトランスミッションメインシャフトを示す図である。
符号１０で示される全体がトランスミッションメインシャフトであり、トランスミッションメインシャフトは、１つの基本体１２を含んでいる。これは３層式に形成されており、つまり炭素繊維複合素材から成る内管またはインナーシェル１４、同じく炭素繊維複合素材から成る外管またはアウターシェル１６、及び２つのシェルの間にある金属発泡体１８を含んでいる。基本体１２は、中実の鋼製体と比べると特に軽量である。基本体１２は完全に炭素繊維複合素材から成る基本体と比べると特に軽量であり、特に強度が高い。なぜなら金属発泡体１８を含んでいるからである。金属発泡体１８により、妨げとなるシャフト１０内の振動も減衰され、つまり固体伝送音が抑制される。
【００２０】
基本体１２内へは、２つの金属要素２０と２２が積層加工されている。金属要素２０は金属スリーブであり、基本体１２の両端部２４と２６から間隔をあけて配置されている。金属スリーブ２０には、圧力ばめ接続のために歯車２８がはめられている。金属スリーブ２０は、トルクを歯車２８からシャフト１０、特にその基本体１２へ伝送するための中間要素として用いられる。
【００２１】
第２の金属要素２２は、金属製の接続ピースである。金属スリーブ２０が単にアウターシェル１６に積層加工されているだけであるのに対して、接続ピース２２は基本体１２の端部２６で２つのシェル１４と１６および金属発泡体１８に積層加工されている。接続ピース２２にも歯車３０がはめられており、この歯車３０を介してトルクを基本体１２に伝達することができる。
【００２２】
トランスミッションメインシャフト１０を製造する際には、それ自体周知の方法が使用される。繊維複合素材としては、三次元繊維織物が使用されることができる。金属発泡体核１８は、貼り付け、圧入、またはサーマル発泡体によって、２つのシェル１４と１６の間に固定することができる。積層加工は、周知の方法によって、シャフト１０の長手方向にも円周方向にも行うことができる。
【符号の説明】
【００２３】
１０  トランスミッションメインシャフト
１２  基本体
１４、１６  炭素繊維複合素材製シェル
１８  発泡材料
２０、２２  金属要素
２４、２６  基本体１２の端部
２８、３０  歯車
【図１】
0005519522.tif 000002