(57)【要約】【課題】繊維層の作製完成後に制振部材を挿入する必要なく容易に製造することができると共に制振効果を有する筒部材及びその製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】マンドレル１の外周部１ａにシート２をその樹脂含浸可能層２ａが浸透防止層２ｂよりも外側に位置するように３重巻きに巻き付け、このシートの外側に樹脂を含浸した繊維を巻き付けて繊維層３を形成する。このとき、繊維層３の樹脂がシート２の第１巻き部Ａの外面の樹脂含浸可能層２ａに含浸される。また第１巻き部Ａの内面の浸透防止層２ｂにより、第２巻き部Ｂ及び第３巻き部Ｃのそれぞれの樹脂含浸可能層２ａには樹脂が含浸されない。さらに、マンドレル１を加熱炉内で加熱すると樹脂が硬化してシート２の第１巻き部Ａが繊維層３の内面と一体になる。この状態で脱型を行う。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
心棒の外周部の外側に、前記心棒を筒状に覆うと共に少なくとも浸透防止層とこの浸透防止層よりも内側に設けられた樹脂含浸可能層とを有する制振用部材を配置し、
前記制振用部材の外側に樹脂を含浸した繊維を巻き付けて繊維層を形成し、
加熱により前記繊維層の樹脂を硬化させ、
前記樹脂が硬化した繊維層から心棒を脱型する
ことを特徴とする筒部材の製造方法。
【請求項２】
筒形状を有すると共に少なくとも浸透防止層とこの浸透防止層よりも内側に設けられた樹脂含浸可能層とを有する制振用部材を用意し、
前記制振用部材の外側に樹脂を含浸した繊維を巻き付けて筒状の繊維層を形成し、
加熱により前記繊維層の樹脂を硬化させる
ことを特徴とする筒部材の製造方法。
【請求項３】
前記制振用部材は、前記浸透防止層の外側にも更に樹脂含浸可能層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の筒部材の製造方法。
【請求項４】
前記制振用部材は、一方の面に樹脂含浸可能層を有し且つ他方の面に浸透防止層を有するシートを、前記浸透防止層が形成された面が前記樹脂含浸可能層を形成された面より内側に位置するように２重巻き以上に筒状に巻いて構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の筒部材の製造方法。
【請求項５】
心棒の外周部の外側に、前記心棒を筒状に覆うと共に２層以上の樹脂含浸可能層からなる制振用部材を配置し、
前記制振用部材の外側に樹脂を含浸した繊維を巻き付けて前記制振用部材の少なくとも最も内側の樹脂含浸可能層に前記繊維層の樹脂が含浸されないように前記制振用部材の外側に繊維層を形成し、
加熱により前記樹脂を硬化させ、
前記樹脂が硬化した繊維層から心棒を脱型する
ことを特徴とする筒部材の製造方法。
【請求項６】
筒形状を有すると共に２層以上の樹脂含浸可能層からなる制振用部材を用意し、
前記制振用部材の外側に樹脂を含浸した繊維を巻き付けて前記制振用部材の少なくとも最も内側の樹脂含浸可能層に前記繊維層の樹脂が含浸されないように前記制振用部材の外側に繊維層を形成し、
加熱により前記樹脂を硬化させる
ことを特徴とする筒部材の製造方法。
【請求項７】
樹脂を含浸した繊維を筒状に巻いて形成された繊維層を備える筒部材において、
繊維層の内面を覆うように設けられ、浸透防止層とこの浸透防止層よりも内側に設けられた樹脂含浸可能層とを少なくとも有する制振用部材を備えることを特徴とする筒部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プロペラシャフトのチューブ等として利用される筒部材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車等で動力を伝達するＦＲＰ（繊維強化プラスチック）プロペラシャフトに使用されているチューブでは、筒状の繊維層の内部に制振部材として筒状に巻いた厚紙または発泡体を挿入することにより、動力伝達系で発生する振動及びこの振動に起因した騒音等を防止している。
ところで、繊維層内に挿入される厚紙は、それ自身の復元力を利用して繊維層の内面に固定されることによりその移動が防止される（例えば特許文献１参照）、或いは、専用の保持部材で繊維層の内面に固定されることによりその移動が防止されている（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
実公昭３９−２８７７７号公報
【特許文献２】
実用新案登録第２６０１０６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の厚紙や発泡体を制振部材として使用する場合、筒状の繊維層の作製が完了した後に、作業者が厚紙または発泡体をこの繊維層内に挿入する必要があり、これによりチューブの製造作業が煩雑になってしまう。
また、専用の保持部材を利用して厚紙を繊維層の内面に固定する場合には、作業者が繊維層内に厚紙を挿入した後さらに保持部材を組み付ける必要があるため、チューブの製造作業がより煩雑になってしまう。
【０００５】
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、繊維層の作製完成後に制振部材を挿入する必要なく容易に製造することができると共に制振効果を有する筒部材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る第１の筒部材の製造方法は、心棒の外側に、心棒を筒状に覆うと共に少なくとも浸透防止層とこの浸透防止層よりも内側に設けられた樹脂含浸可能層とを有する制振用部材を配置し、制振用部材の外側に樹脂を含浸した繊維を巻き付けて繊維層を形成し、加熱により繊維層の樹脂を硬化させ、樹脂が硬化した繊維層から心棒を脱型する方法である。
この第１の方法を用いると、浸透防止層により樹脂含浸可能層には、繊維層の樹脂が含浸されないため、この樹脂含浸可能層が制振効果を発揮し、これにより繊維層の作製完成後に制振部材を挿入する必要なく、制振効果を有する筒部材を容易に製造することができる。
【０００７】
この発明に係る第２の筒部材の製造方法は、筒形状を有すると共に少なくとも浸透防止層とこの浸透防止層よりも内側に設けられた樹脂含浸可能層とを有する制振用部材を用意し、制振用部材の外側に樹脂を含浸した繊維を巻き付けて筒状の繊維層を形成し、加熱により繊維層の樹脂を硬化させる方法である。
この第２の方法を用いると、第１の方法と同様に、繊維層の作製完成後に制振部材を挿入する必要なく、制振効果を有する筒部材を容易に製造することができると共に、制振用部材が繊維層形成のための心棒として機能するので、マンドレル等の心棒を使用する必要がない。
【０００８】
制振用部材は、浸透防止層の外側にも更に樹脂含浸可能層を有することが好ましい。制振用部材の浸透防止層の外側に樹脂含浸可能層が位置することにより、この樹脂含浸可能層に繊維層の樹脂が含浸されて制振用部材が繊維層と一体になり、その結果、専用の保持部材を使用する必要なく制振用部材を繊維層の内面に固定することができると共に、繊維層と一体になった部分により補強効果を発揮することが可能である。
また、制振用部材は、一方の面に樹脂含浸可能層を有し且つ他方の面に浸透防止層を有するシートを、浸透防止層が形成された面が樹脂含浸可能層を形成された面より内側に位置するように２重巻き以上に筒状に巻いて構成されてもよい。このような方法を用いると、シートの最も外側に巻かれた部分の浸透防止層により、それより内側に位置する樹脂含浸可能層に繊維層の樹脂が含浸されないため、その部分が制振効果を発揮する。また、シートの最も外側に巻かれた部分の樹脂含浸層に繊維層の樹脂が含浸され、この部分が繊維層と一体になって補強効果を発揮すると共にシートの繊維層内での移動が防止される。
【０００９】
さらに、この発明に係る第３の筒部材の製造方法は、心棒の外周部の外側に、心棒を筒状に覆うと共に２層以上の樹脂含浸可能層からなる制振用部材を配置し、制振用部材の外側に樹脂を含浸した繊維を巻き付けて制振用部材の少なくとも最も内側の樹脂含浸可能層に繊維層の樹脂が含浸されないように制振用部材の外側に繊維層を形成し、加熱により樹脂を硬化させ、樹脂が硬化した繊維層から心棒を脱型する方法である。
この第３の方法を用いると、筒状の制振用部材は２層以上の樹脂含浸可能層からなり、繊維層形成の際に制振用部材の少なくとも最も内側に繊維層の樹脂が含浸されず、この層が制振効果を奏する。一方、その外側の層に繊維層の樹脂が含浸されて繊維層と一体になるため、補強効果を奏すると共に制振用部材が繊維層に固定される。これにより繊維層の作製完成後に制振部材を挿入する必要なく、制振効果を有する筒部材を容易に製造することができる。また、この制振用部材には、樹脂の含浸を防止するような浸透防止層を形成する必要がないため、筒部材の製造がより容易となる。
【００１０】
また、この発明に係る第４の筒部材の製造方法は、筒形状を有すると共に２層以上の樹脂含浸可能層からなる制振用部材を用意し、制振用部材の外側に樹脂を含浸した繊維を巻き付けて制振用部材の少なくとも最も内側の樹脂含浸可能層に繊維層の樹脂が含浸されないように制振用部材の外側に繊維層を形成し、加熱により樹脂を硬化させる方法である。
この第４の方法を用いると、第３の方法と同様に、制振用部材の少なくとも最も内側の層に樹脂が含浸されず、この層が制振効果を奏する。一方、その外側に繊維層の樹脂が含浸されて補強効果を奏すると共に制振用部材が繊維層に固定される。すなわち、繊維層の作製完成後に制振部材を挿入する必要なく、制振効果を有する筒部材を容易に製造することができる。また、この制振用部材には、樹脂の含浸を防止するような浸透防止層を形成する必要がないため、筒部材の製造がより容易に行える。加えて、この第４の方法では、制振用部材が繊維層形成のための心棒として機能するので、マンドレル等の心棒を使用する必要がない。
【００１１】
この発明の筒部材は、樹脂を含浸した繊維を筒状に巻いて形成された繊維層を備える筒部材において、繊維層の内面を覆うように設けられ、浸透防止層とこの浸透防止層よりも内側に設けられた樹脂含浸可能層とを少なくとも有する制振用部材を備えるものである。
このような構成とすることにより、制振用部材が制振効果を有するため、動力伝達系で発生する振動及びこの振動に起因した騒音等を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１〜３を参照して、この発明の実施の形態に係る筒部材の製造方法を利用したプロペラシャフトチューブの製造方法を説明する。まず、図１に示されるように、フィラメントワインディングの心棒として利用されるほぼ円柱状のマンドレル１の外周部１ａに、制振用部材として、予め所望の大きさにカットされたシート２を筒状に３重巻きに巻き付ける。ここではシート２として、その片面全体に繊維層３の樹脂を浸透しないような表面処理が施されたシート状の厚紙を使用している。すなわち、シート２は、一方の面に樹脂含浸可能層２ａを有し、他方の面に浸透防止層２ａを有している。そして、その浸透防止層２ｂを有する面が樹脂含浸可能層２ａを有する面よりも内側に位置するように、シート２をマンドレル１の外周部１ａに筒状に巻き付ける。さらに、マンドレル１の外周部１ａに巻き付けられたシート２の端部の合わせ目をテープ等で固定することにより、マンドレル１の外周部１ａがシート２により覆われる。
【００１３】
このとき、制振用部材は、図２に示されるように、筒状に３重巻きに巻かれたシート２から構成されており、最も外側に位置する第１巻き部Ａ、第１巻き部Ａの内側に位置する第２巻き部Ｂ及び第２巻き部Ｂの内側に位置する第３巻き部Ｃを有している。また、これら第１巻き部Ａ、第２巻き部Ｂ及び第３巻き部Ｃのそれぞれの外面に樹脂含浸可能層２ａが位置する一方、それぞれの内面に浸透防止層２ｂが位置している。
なお、図２では、シート２の構造を解り易くするため、マンドレルの図示を省略すると共に、第１巻き部Ａと第２巻き部Ｂとの間、及び第２巻き部Ｂと第３巻き部Ｃとの間に隙間を形成してそれらの境界部分を明確にしている。また、シート２は、予めマンドレルの直径及び長手方向の長さに合わせて所望の大きさにカットされており、ここではマンドレルの外周部の軸方向の両端にスペースを形成すると共に、マンドレルの外周部の周方向に３重巻きに巻き付けられる大きさにカットされている。
【００１４】
次に、マンドレル１を回転させながらマンドレル１の外周部１ａに巻き付けられたシート２の外側から樹脂を含浸した繊維を巻き付け、図３に示されるようなほぼ円筒状の繊維層３を形成する。この繊維層３は、以下のような手順で形成される。まず、マンドレル１の外周部１ａにおけるシート２の両端に、フープ層３ａを形成し、その後、シート２及びフープ層３ａを覆うようにヘリカル層３ｂを形成し、最後にヘリカル層３ｂを覆うように外フープ層３ｃを形成することにより、ほぼ円筒状の繊維層３が形成される。
【００１５】
このとき、繊維層３を構成している繊維に含浸された樹脂が、３重巻きに巻かれたシート２の最も外側に位置する第１巻き部Ａの外面の樹脂含浸可能層２ａに浸透し、ここに含浸される。また、第１巻き部Ａの内面の浸透防止層２ｂにより、樹脂がそれより内側に浸透することが防止され、これにより第１巻き部Ａの内側に位置する第２巻き部Ｂの樹脂含浸可能層２ａ及び第３巻き部Ｃの樹脂含浸可能層２ａには樹脂が含浸されない。
【００１６】
さらに、繊維層３が形成されたマンドレル１を加熱炉内で加熱すると、繊維層３の樹脂、及びシート２の第１巻き部Ａの樹脂含浸可能層２ａに含浸された樹脂が硬化し、これによりシート２の第１巻き部Ａが繊維層３の内面と一体になって固定される。そして、マンドレル１から繊維層３を滑らせながら脱型すると、シート２は、その第１巻き部Ａが繊維層３の内面に固定されているため、繊維層３と共にマンドレル１の外周部１ａから外れる。このようにして、図４に示されるようなプロペラシャフトチューブが製造される。このチューブは、ほぼ円筒状に形成された繊維層３と、筒状に３重巻きに巻かれて繊維層３の内面を覆うシート２とを有している。シート２の最も外側に位置する第１巻き部Ａは、その外面の樹脂含浸可能層２ａに繊維層３の樹脂を含浸すると共にその樹脂が硬化され、繊維層３の内面と一体になってここに固定されている。
【００１７】
ここで、第１巻き部Ａの内側に位置する第２巻き部Ｂ及び第３巻き部Ｃのそれぞれの樹脂含浸可能層２ｂには、第１巻き部Ａの内面の浸透防止層２ｂにより樹脂が含浸されないため、第２巻き部Ｂ及び第３巻き部Ｃは繊維層３の内面と一体にならず、これにより制振効果を発揮する。その結果、動力伝達系で発生する振動及びこの振動に起因した騒音等を防止することができる。従って、予めマンドレル１の外周部１ａをシート２で覆って、その上から樹脂を含浸した繊維を巻き付けて繊維層３を形成してチューブを製造することにより、従来のように繊維層の作製完了後に繊維層内に制振部材を挿入する必要がなく、制振効果を有するチューブを容易に製造することができる。
【００１８】
また、シート２の第１巻き部Ａは、繊維層３の樹脂を含浸してその樹脂が硬化されることにより繊維層３の内面に固定されているため、従来のように専用の保持部材を組み付けることにより制振部材を繊維層の内面に固定する必要がなく、これによりプロペラシャフトチューブの製造作業が容易になる。また、このようにシート２の第１巻き部Ａが繊維層３の内面に固定されていることから、シート２の繊維層３内での移動が防止され、その結果、移動に起因して回転バランスが初期状態から微妙に変化し動力伝達系の振動に悪影響を及ぼすことが防止される。
さらに、シート２の第１巻き部Ａの樹脂含浸可能層２ａが繊維層３の樹脂を含浸して繊維層３の内面と一体になるため、この第１巻き部Ａが繊維層３の内面を支える補強効果を発揮して、繊維層３のヘリカル層３ｂの剥がれ落ちを防止することができる。すなわち、このチューブは制振効果及び補強効果の両方を有する。
【００１９】
また、本実施の形態におけるプロペラシャフトチューブは、フープ層３ａを接合部のみにできるため、繊維層の内面全体にフープ層を有するチューブに比べて、重量を軽くすることができる。また、マンドレル１の外周部１ａに巻き付けられるシート２の厚みや巻き付ける回数を調整することにより、シート２の第１巻き部Ａと繊維層３のフープ層３ａとの間に形成される段差を小さくすることができる。
また、繊維層３の内面を覆うシート２が、脱型の際にマンドレル１の外周部１ａに対して離型効果を発揮するので、繊維層３をマンドレル１の外周部１ａから容易に取り外すことができる。
【００２０】
さらに、マンドレル１の外周部１ａと繊維層３との間に配置されたシート２により、マンドレル１の外周部１ａと繊維層３とが直に接触しないため、脱型の際に繊維層３に含まれる炭素繊維がマンドレル１の外周部１ａ表面を削ることが防止される。従って、マンドレル１の外周部１ａ表面に傷が付いたり、マンドレル１の外周部１ａの径が部分的に細くなったりすることがなく、その結果、脱型後にマンドレル１の外周部１ａ表面を再メッキする等の補修を行ったりマンドレル１外周部１ａの径をメンテナンスする必要がなくなって、補修費用やメンテナンスの手間がかかることがない。
また、シート２は、その第１巻き部Ａに繊維層３の樹脂が浸透してその樹脂が硬化しているため水分の侵入を防止でき、これによりチューブに接続される金属ヨーク等の金属製部材に錆等が発生するのを防止することができる。
【００２１】
なお、上述の実施の形態では、シート２を、浸透防止層２ｂを有する面が樹脂含浸可能層２ａを有する面よりも内側に位置するようにマンドレル１の外周部１ａに３重巻きに巻き付けたが、この代わりに、浸透防止層２ｂを有する面が樹脂含浸可能層２ａを有する面よりも外側に位置するように３重巻きに巻き付けても、浸透防止層２ｂより内側に樹脂含浸可能層が２ａが配置されてここに樹脂が含浸されないため、実施の形態と同様の制振効果が得られる。
また、浸透防止層２ｂを有する面が樹脂含浸可能層２ａを有する面よりも内側に位置するように巻き付ける場合は、２重巻き以上巻き付ければ実施の形態と同様に制振効果及び補強効果を発揮することができ、一方、制振効果のみを発揮させる場合は、浸透防止層２ｂを有する面が樹脂含浸可能層２ａを有する面よりも外側に位置するように１重巻き以上巻き付ければよい。
また、実施の形態では、一方の面に樹脂含浸可能層２ａを有し且つ他方の面に浸透防止層２ｂを有するシート２を使用したが、その代わりに、２つの樹脂含浸可能層の間に浸透防止層が配置されたシートを使用してもよく、その場合、シートをマンドレル１の外周部１ａに１重巻き以上巻き付ければ、実施の形態と同様に制振効果及び補強効果を発揮することができる。
【００２２】
また、上述の実施の形態では、シート状のものをマンドレル１の外周部１ａに巻き付けて制振用部材を構成したが、その代わりに、テープ状のものをマンドレル１の外周部１ａに螺旋状に巻き付けて制振用部材を構成する、或いは、当初から筒状のものをマンドレル１の外周部１ａに被せて制振用部材を構成することも可能で、それぞれ実施の形態と同様の効果を得ることができる。特に、当初から筒状のものを利用する場合には、シート状のものを利用した場合のように端部での合わせ目がないため、重なり部が生じず、これにより段差のない均一な厚みでマンドレル１の外周部１ａを覆うことができる。
また、上述の実施の形態では、制振用部材を構成するベースとして、耐熱性を有する厚紙を利用したが、この代わりに、耐熱性を有する樹脂シートや耐熱性を有する発泡体を利用してもよい。
さらに、制振用部材の内側または外側に、浸透防止層を持たない厚紙または樹脂シートまたは発泡体などをさらに配置することもできる。
【００２３】
また、上述の実施の形態では、繊維層３形成のための心棒として、マンドレル１を使用していたが、その代わりに、筒形状を有する制振用部材を心棒とし、この制振用部材の外側に樹脂を含浸した繊維を巻き付けて筒状の繊維層を形成することによりチューブを製造することもでき、その場合、実施の形態と同様の効果を得られるだけでなく、マンドレル等の心棒を利用する必要がなくなる。
【００２４】
さらに、２層以上の樹脂含浸可能層からなる筒状の制振用部材を使用してもよく、その場合には、実験により筒状の制振用部材の径方向の厚みと制振用部材を構成している厚紙等と使用樹脂との樹脂吸収率との関係を予め求めておき、この関係に基づいて、繊維層形成の際に、制振用部材の少なくとも最も内側の層に繊維層の樹脂が含浸されないようにする。このようにすれば、樹脂を含浸しない層が制振効果を発揮する一方、その外側の層に繊維層の樹脂が含浸されて繊維層の内面と一体になり、補強効果を有すると共に制振用部材が繊維層に固定され、実施の形態と同様の効果を奏する。また、この制振用部材も、上述のようにマンドレル等の心棒の外側に配置して利用する、或いは、それ自身を心棒として利用することができる。なお、この場合、樹脂含浸可能層からなるシートを筒状に巻いて２層以上の樹脂含浸可能層からなる制振用部材を形成することができる。また、このようにシート状のものを巻いて制振用部材を形成する代わりに、テープ状のものを螺旋状に巻いて、或いは、当初から筒状のものを重ねて２層以上の樹脂含浸可能層からなる制振用部材を形成することもできる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、心棒の外側に、心棒を筒状に覆うと共に少なくとも浸透防止層とこの浸透防止層よりも内側に設けられた樹脂含浸可能層とを有する制振用部材を配置し、制振用部材の外側に樹脂を含浸した繊維を巻き付けて繊維層を形成し、加熱により繊維層の樹脂を硬化させ、樹脂が硬化した繊維層から心棒を脱型したので、繊維層の作製完成後に制振部材を挿入する必要なく、制振効果を有する筒部材を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態におけるマンドレルへのシートの巻き付けの様子を示す斜視図である。
【図２】実施の形態におけるシートの構造を示す図である。
【図３】実施の形態における繊維層の形成が完了した様子を示す断面図である。
【図４】実施の形態におけるプロペラシャフトチューブを示す断面図である。
【符号の説明】
１  マンドレル、１ａ  マンドレルの外周部、２  シート、２ａ  樹脂含浸可能層、２ｂ  浸透防止層、３  繊維層、３ａ  フープ層、３ｂ  ヘリカル層、３ｃ  外フープ層、Ａ  第１巻き部、Ｂ  第２巻き部、Ｃ  第３巻き部。
【図１】
2004195893.tif 000003
【図２】
2004195893.tif 000004
【図３】
2004195893.tif 000005
【図４】
2004195893.tif 000006