(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＲＰチューブ（２）と、そのＦＲＰチューブ（２）の少なくとも一端に連結されたジョイント（３，４）とを備え、前記ＦＲＰチューブ（２）は、前記ジョイント（３，４）の筒状部（１２）を圧入させた端筒部（９）と、その端筒部（９）の内周面（９ａ）末端に大径端（ｅ１  ）を連設させたテーパ内周面（７ａ）を持ち、且つヘリカル巻きにより成形された中間筒部（７）とを有する車両用プロペラシャフトにおいて、前記中間筒部（７）を、車両衝突時における被破壊領域とし、前記筒状部（１２）を、衝撃荷重下での摺動で前記中間筒部（７）のテーパ内周面（７ａ）に衝突する破壊工具としたことを特徴とする車両用プロペラシャフト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用プロペラシャフト、特に、ＦＲＰチューブと、そのＦＲＰチューブの少なくとも一端に連結されたジョイントとを備え、前記ＦＲＰチューブは、前記ジョイントの筒状部を圧入させた端筒部と、その端筒部の内周面末端に大径端を連設させたテーパ内周面を持ち、且つヘリカル巻きにより成形された中間筒部とを有する車両用プロペラシャフトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両衝突時において、その衝撃荷重がプロペラシャフトに作用した場合、そのプロペラシャフト自体が衝撃荷重吸収作用を発揮するのが望ましい。
【０００３】
鋼製チューブを用いたプロペラシャフトにおいては、そのチューブを二分割式に構成すると共にそれらの間にジョイントを設け、車両衝突時の衝撃荷重を、前記チューブがジョイントにて座屈することによって吸収しているが、ＦＲＰチューブを用いたプロペラシャフトは、その軽量化を主眼として、ＦＲＰチューブを一体型に構成しているので、前記のようなジョイントを備えていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、車両衝突時には、その衝撃荷重によってＦＲＰチューブを座屈させることが必要となるが、そのＦＲＰチューブは比較的大きな座屈荷重を有するので、低衝撃荷重によってはＦＲＰチューブは座屈しない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、層間剪断強さが比較的低い、というＦＲＰチューブの特性に着目し、車両衝突時の衝撃荷重によってＦＲＰチューブを破壊し得るようにした前記プロペラシャフトを提供することを目的とする。
【０００６】
前記目的を達成するため本発明によれば、ＦＲＰチューブと、そのＦＲＰチューブの少なくとも一端に連結されたジョイントとを備え、前記ＦＲＰチューブは、前記ジョイントの筒状部を圧入させた端筒部と、その端筒部の内周面末端に大径端を連設させたテーパ内周面を持ち、且つヘリカル巻きにより成形された中間筒部とを有する車両用プロペラシャフトにおいて、前記中間筒部を、車両衝突時における被破壊領域とし、前記筒状部を、衝撃荷重下での摺動で前記中間筒部のテーパ内周面に衝突する破壊工具とした車両用プロペラシャフトが提供される。
【０００７】
中間筒部はヘリカル巻きにより成形されたものであるから、そのテーパ内周面には、例えば繊維束が巻数に応じて層をなすように現出する。そこで、車両衝突時の衝撃荷重下での摺動で筒状部をテーパ内周面に衝突させると、その中間筒部は層間剪断強さが比較的低いことから相隣る両繊維束間が剪断され、それに伴い各繊維束が剪断されて、最終的には中間筒部が破壊される。
【０００８】
この中間筒部の破壊は、ＦＲＰチューブの座屈荷重の１５〜２０％の衝撃荷重で発生する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１，２において、車両用プロペラシャフト１は、車両の前後方向に延びるＦＲＰチューブ２と、そのＦＲＰチューブ２の少なくとも一端、実施例では両端にそれぞれ連結されたジョイントとしての一対のユニバーサルジョイント３，４とを備える。ＦＲＰチューブ２は、全長に亘り等径のチューブ本体５と、そのチューブ本体５の車両前、後部側の末端にそれぞれ小径端６を連設させた一対のテーパ状中間筒部７と、それら中間筒部７の大径端８にそれぞれ一端を連設させると共に全長に亘り等径の一対の端筒部９とを有する。
【００１０】
図２に明示するように、各中間筒部７はテーパ内周面７ａを持ち、その大径端ｅ１  は各端筒部９の内周面９ａ末端に連設され、一方、小径端ｅ２  は、チューブ本体５の内周面５ａ末端に連設されている。各中間筒部７、実施例ではＦＲＰチューブ２は、樹脂を含浸させた炭素繊維束を用いてヘリカル巻きを行うことにより成形されたものである。各端筒部９は、その内周面９ａ全体に接合されたＦＲＰ短筒体１０を有し、そのＦＲＰ短筒体１０の内端側はテーパ内周面７ａまで延びている。ＦＲＰ短筒体１０は、樹脂を含浸させた炭素繊維束を用いて円周巻きを行うことにより成形されたものである。
【００１１】
各ユニバーサルジョイント３，４の一方のヨーク１１において、その筒状部１２は、先端側のテーパ筒部分１３と、それに連なる等径筒部分１４とよりなる。等径筒部分１４の外周面には各稜線が軸方向に延びるセレーション（図示せず）が形成され、その等径筒部分１４はＦＲＰ短筒体１０に圧入される。これにより、ユニバーサルジョイント３，４がＦＲＰチューブ２に連結され、またテーパ筒部分１３の環状内端面１５における外周縁１６がテーパ内周面７ａに対向する。
【００１２】
この場合、一方のヨーク１１における筒状部１２の外周縁１６がテーパ内周面７ａに衝突した後、他方のヨーク１７の端面１８がそれと対向するＦＲＰ短筒体１０の環状外端面１９に衝突し得るように、一方のヨーク１１における筒状部１２の外周縁１６およびそれと対向するテーパ内周面７ａの仮想円ｃ間の間隔ｄ１  は、他方のヨーク１７の端面１８およびＦＲＰ短筒体１０の環状外端面１９間の間隔ｄ２  よりも小に設定される（即ち、ｄ１  ＜ｄ２  ）。
【００１３】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、中間筒部７はマンドレル２１を用いたヘリカル巻きにより成形されたものであるから、テーパ内周面７ａには炭素繊維束２０が巻数に応じて、符号ｆ１  〜ｆ４  で示すごとく、層をなすよう現出する。
【００１４】
そこで、車両正面衝突時の衝撃荷重下での摺動で、車両前部側のヨーク１１における筒状部１２の外周縁１６をテーパ内周面７ａの仮想円ｃに衝突させると、その中間筒部７は層間剪断強さが比較的低いことから、図４に示すように、相隣る両炭素繊維束２０間が剪断され、それに伴い各炭素繊維束２０が剪断される。同時に中間筒部７の小径端６およびその近傍が半径方向外方へ押し広げられて脆弱化する。
【００１５】
次いで、図５に示すように、他方のヨーク１７の端面１８がＦＲＰ短筒体１０の外端面１９に衝突することもあって、最終的には中間筒部７が破壊される。その後は、ヨーク１１がＦＲＰチューブ２から離脱して軸方向に移動する。
【００１６】
このように、中間筒部７を、車両正面衝突時における被破壊領域とし、また筒状部１２を、衝撃荷重下での摺動でテーパ内周面７ａに衝突する破壊工具としたことにより、車両正面衝突時にプロペラシャフト１に作用する衝撃荷重を確実に吸収することができる。例えば、ＦＲＰチューブ２の座屈荷重が１６．６トンである場合、約２．６トンの衝撃荷重で中間筒部７を破壊することができる。
【００１７】
図６は筒状部１２の外周縁１６を鋭利に形成したもので、これによりテーパ内周面７ａに対する外周縁１６の食込みを良好にすることができる。
【００１８】
車両が追突された場合には車両後部側のユニバーサルジョイント４とＦＲＰチューブ２の連結部において前記同様の破壊作用が行われ、これによりプロペラシャフト１に作用する衝撃荷重を吸収することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、前記のように構成することによって、車両衝突時に作用する衝撃荷重を確実に吸収することが可能なプロペラシャフトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プロペラシャフトの正面図である。
【図２】図１の要部拡大縦断正面図である。
【図３】（ａ）はヘリカル巻きの説明図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【図４】ＦＲＰチューブの破壊過程を示す説明図である。
【図５】ＦＲＰチューブの破壊終了を示す説明図である。
【図６】ヨークの変形例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１        プロペラシャフト
２        ＦＲＰチューブ
３，４    ユニバーサルジョイント（ジョイント）
５        チューブ本体
７        中間筒部
７ａ      テーパ内周面
９        端筒部
９ａ      内周面
１２      筒状部
ｅ１        大径端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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