(57)【要約】      （修正有）【課題】捩り強度に向上を図ることができて、トルク伝達機能に優れたものとなって、しかも、軽量化を図ることが可能な動力伝達シャフトを提供する。【解決手段】２個の等速自在継手Ｔ１，Ｔ２とを連結する動力伝達シャフト１である。各等速自在継手の外側継手部材４，１４のカップ底部３５を連結する金属製の軸本体４５を備える。軸本体の外周面の少なくともカップ底部側に、綾目ローレット５０を形成する。綾目ローレットを含む軸本体の外周面に、その綾目ローレットに密着する繊維強化プラスチックにて構成される被覆体４４にて被覆する。繊維強化プラスチックの長繊維の繊維配向角度を綾目ローレットの綾目角度と一致させる。等速自在継手の外側継手部材のカップ底部と軸本体とを接合一体化する。【選択図】図１
2016183738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個の等速自在継手とを連結する動力伝達シャフトであって、
各等速自在継手の外側継手部材のカップ底部を連結する金属製の軸本体を備え、この軸本体の外周面の少なくともカップ底部側に、綾目ローレットを形成するとともに、綾目ローレットを含む軸本体の外周面に、その綾目ローレットに密着する繊維強化プラスチックにて構成される被覆体にて被覆し、繊維強化プラスチックの長繊維の繊維配向角度を綾目ローレットの綾目角度と一致させ、等速自在継手の外側継手部材のカップ底部と軸本体とを接合一体化したことを特徴とする動力伝達シャフト。
【請求項２】
綾目ローレットは、全範囲にわたって繊維強化プラスチックにて構成される被覆体にて被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達シャフト。
【請求項３】
綾目ローレットの方向を、シャフト径中心線に対称に配設したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の動力伝達シャフト。
【請求項４】
シャフト径中心線に対する長繊維の繊維配向角度θが±４５°であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の動力伝達シャフト。
【請求項５】
繊維強化プラスチックは、長繊維に炭素繊維を用いた炭素繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の動力伝達シャフト。
【請求項６】
繊維強化プラスチックは、長繊維にガラス繊維を用いたガラス繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の動力伝達シャフト。
【請求項７】
繊維強化プラスチックに多数の短繊維が含浸されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の動力伝達シャフト。
【請求項８】
前記軸本体は中空シャフトであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の動力伝達シャフト。
【請求項９】
被覆体の少なくともローレット対応部位にリング部材を外嵌したことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の動力伝達シャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達シャフトに関し、特に、自動車や各種産業機械に用いられる動力伝達用シャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や各種産業機械に用いられる動力伝達用シャフトは、一般的には鋼製である。しかしながら、このような鋼製では重量が大となる。このため、近年では、軽量化のためにＣＦＲＰ(炭素繊維強化プラスチック)等の繊維強化プラスチックを用いる場合がある。
【０００３】
このように、繊維強化プラスチックを用いる場合、強度を補強するために、鉄鋼部材との併用となる。このため、繊維強化プラスチックと鉄鋼部材とを接合する必要が生じ、従来には、この繊維強化プラスチックと鉄鋼部材との接合性を考慮したものがある(特許文献
１〜特許文献３)
【０００４】
特許文献１では、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製のチューブ体の端部において、リベットを介して金属製ヨークと接合するものである。この場合、ＦＲＰ製のチューブ体は、中心軸に対して繊維の配向角度が略直角に巻回される直角巻層からなり、端部においては、中心軸に対して繊維の配向角度が鋭角に巻回される鋭角巻層と、前記直角巻層とが交互に配設したものである。
【０００５】
特許文献２では、ＦＲＰ製筒体の端部が、中心軸に対して繊維の配向角度が４５度未満とされたヘリカル巻層と、このヘリカル巻層間に介装されるフープ巻層とを介在させたものである。フープ巻層はその繊維の配向角度が４５度以上９０度未満とされる。そして、この端部に、金属板から形成される中間円筒部材が圧入され、さらに、この中間円筒部材に、金属製ヨークの圧入軸部が嵌入される。
【０００６】
この場合、中間円筒部材の外径面及び内径面にセレーションが形成され、中間円筒部材がＦＲＰ製筒体の端部に圧入された際に、外径面側のセレーションがＦＲＰ製筒体の端部の内径面に食い込むものである。また、中間円筒部材に、金属製ヨークの圧入軸部が嵌入されることによって、内径面のセレーションには金属製ヨークの圧入軸部の外径面に形成されたセレーションが噛合される。これらよって、ＦＲＰ製筒体に金属ヨークが接合されることになる。
【０００７】
特許文献３は、ＦＲＰ円筒の両端部に金属製の端部ジョイントを結合してなるＦＲＰ駆動シャフトが記載されている。この場合、端部ジョイントは、セレーション軸部材と、このセレーション軸部材に結合される大径フランジ部材とからなる。そして、セレーション軸部材に、波形係合部が形成された短円筒体からなる金属製の突き合わせカラーが外嵌されるとともに、ＦＲＰ円筒の端部がセレーション軸部材に外嵌状に嵌入されるものである。
【０００８】
また、ＦＲＰ円筒の端部には波形係合部が形成され、この波形係合部に前記突き合わせカラーの波形係合部が突き合わされた状態で、波形係合部同士が嵌合する。そして、この波形係合部の嵌合部位に短円筒体からなるカラーが外嵌される。この場合、ＦＲＰ円筒の波形係合部とカラーの波形係合部とを嵌合させ、その状態で、波形係合部の嵌合部位にカラーを外嵌して接着する。そして、ＦＲＰ円筒と突き合わせカラーとが一体したものを、セレーション軸部材に圧入することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開平１−９１１１８号公報
【特許文献２】特開２００４−３０８７００号公報
【特許文献３】特開２０１１−５２７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記特許文献１では、前記したように、ＦＲＰ製のチューブ体の端部に金属製ヨークを
嵌入し、リベットを用いてこれらを連結するものである。このため、トルク負荷時等に、リベット貫通部位に応力が集中し、比較的低トルク発生時に破損するおそれがある。また、リベットを用いるもので、組み立て性および接合性に優れると言えるものではない。
【００１１】
特許文献２では、中間円筒部材の外径面側のセレーションをＦＲＰ製筒体の端部の内径面に食い込ませるものであり、この食い込みによって、ＦＲＰ製筒体の内径面側の繊維が切断されるおそれがある。このため、トルク負荷時にＦＲＰ（繊維強化プラスチック）層間で剥離が生じやすいものとなっている。
【００１２】
特許文献３では、ＦＲＰ円筒の端部には波形係合部と突き合わせカラーの波形係合部とが突き合わされた状態で、波形係合部同士が嵌合するものであるが、この場合もＦＲＰ円筒の端部には波形係合部の内径面に、セレーション軸部材のセレーションが食い込むことになる。このため、前記特許文献２と同様、ＦＲＰ円筒の内径面側の繊維が切断されるおそれがある。また、ＦＲＰ円筒の繊維配向方向についての限定はない。このため、トルク負荷時において、繊維が剪断方向に力を受けるおそれがあり、強度的に安定しない。
【００１３】
そこで、本発明は、捩り強度の向上を図ることができて、トルク伝達機能に優れたものとなって、しかも、軽量化を図ることが可能な動力伝達シャフトを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の動力伝達シャフトは、２個の等速自在継手とを連結する動力伝達シャフトであって、各等速自在継手の外側継手部材のカップ底部を連結する金属製の軸本体を備え、この軸本体の外周面の少なくともカップ底部側に、綾目ローレットを形成するとともに、綾目ローレットを含む軸本体の外周面に、その綾目ローレットに密着する繊維強化プラスチックにて構成される被覆体にて被覆し、繊維強化プラスチックの長繊維の繊維配向角度を綾目ローレットの綾目角度と一致させ、等速自在継手の外側継手部材のカップ底部と軸本体とを接合一体化したものである。
【００１５】
本発明の動力伝達シャフトによれば、綾目ローレットを繊維強化プラスチックにて構成される被覆体にて被覆し、繊維強化プラスチックの長繊維の繊維配向角度を綾目ローレットの綾目角度と一致させているので、トルク伝達時に、繊維強化プラスチックからなる被覆体に綾目ローレット側からの引張力が作用する。しかも、繊維強化プラスチックにて構成される被覆体の外径寸法を比較的大きく設定できる。
【００１６】
繊維強化プラスチックにて構成される被覆体の範囲全体に、軸本体の外周面に綾目ローレットが形成されるように設定できる。このように設定することによって、被覆体と軸本体との密着性がより安定する。
【００１７】
また、安定した引張力を作用させるために、綾目ローレットの方向を、動力伝達シャフト径中心線に対称に配設したり、動力伝達シャフト径中心線に対する長繊維の繊維配向角度θを±４５°としたりすることができる。
【００１８】
繊維強化プラスチックは、長繊維に炭素繊維を用いた炭素繊維強化プラスチックであったり、長繊維にガラス繊維を用いたガラス繊維強化プラスチックであったりする。また、繊維強化プラスチックに多数の短繊維が含浸されているものであってもよい。
【００１９】
軸本体は中空シャフトとしてもよい。また、被覆体の少なくともローレット対応部位にリング部材を外嵌してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
トルク伝達時に、繊維強化プラスチックからなる被覆体に綾目ローレット側からの引張力が作用するので、動力伝達シャフトとしての強度の向上を図ることができ、トルク伝達機能に優れたものとなる。しかも、繊維強化プラスチックからなる被覆体を用いるので、全体を金属製管にて構成されたものと比べて軽量化を図ることができる。特に、繊維強化プラスチックからなる被覆体の外径寸法を比較的大きく設定でき、捩り強度を向上させることができる利点がある。
【００２１】
被覆体の範囲全体に、軸本体の外周面に綾目ローレットが形成されるように設定したり、綾目ローレットの方向を、動力伝達シャフト径中心線に対称に配設したり、動力伝達シャフト径中心線に対する長繊維の繊維配向角度θを±４５°としたりすることによって、安定して前記引張力を作用させることができて、一層、強度の向上を図ることができる。
【００２２】
繊維強化プラスチックは、炭素繊維強化プラスチックであったり、ガラス繊維強化プラスチックであったり、多数の短繊維が含浸されているものであってもよく、被覆体の設計性に優れる。
【００２３】
軸本体を中空シャフトにすれば、軽量化を図ることができ、リング部材を外嵌すれば、被覆体のローレット対応部位を内径側へ押さえることができ、長期にわたって安定して引張力を作用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の動力伝達シャフトの断面図である。
【図２】図１の動力伝達シャフトの軸本体の要部斜視図である。
【図３】図１の動力伝達シャフトの軸本体の要部断面図である。
【図４】図１の動力伝達シャフトの軸本体の綾目ローレットの簡略平面図である。
【図５】フィラメントワインディング法を示す簡略図である。
【図６】プリプレグシートを示す簡略図である。
【図７】本発明の第２の動力伝達シャフトの断面図である。
【図８】本発明の第３の動力伝達シャフトの断面図である。
【図９】本発明の第４の動力伝達シャフトの断面図である。
【図１０】図７に示す動力伝達シャフトの軸本体の要部断面図である。
【図１１】本発明の第５の動力伝達シャフトの断面図である。
【図１２】本発明の第６の動力伝達シャフトの断面図である。
【図１３】本発明の第７の動力伝達シャフトの断面図である。
【図１４】本発明の第８の動力伝達シャフトの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下本発明の実施の形態を図１〜図１４に基づいて説明する。この動力伝達シャフトは、例えば、自動車や各種産業機械に用いられるものであって、ドライブシャフト等に使用される。
【００２６】
このドライブシャフトは、固定式等速自在継手Ｔ１と摺動式等速自在継手Ｔ２とを、本発明に係る動力伝達シャフト１にて連結してなるものである。この図例では、固定式等速自在継手Ｔ１にバーフィールド型等速自在継手を用い、摺動式等速自在継手に、トリポード型等速自在継手Ｔ２を用いている。
【００２７】
固定式等速自在継手Ｔ１は、図１に示すように、軸方向に延びる複数のトラック溝２が内径面３に円周方向等間隔に形成された外側継手部材４と、軸方向に延びる複数のトラック溝５が外径面６に円周方向等間隔に形成された内側継手部材７と、外側継手部材４のトラック溝２と内側継手部材７のトラック溝５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール８と、外側継手部材４の内径面３と内側継手部材７の外径面６との間に介在してボール８を保持するケージ９とを備えている。
【００２８】
摺動式等速自在継手Ｔ２は、内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝１２を設けると共に各トラック溝１２の内側壁に互いに対向するローラ案内面１２ａを設けた外側継手部材１４と、半径方向に突出した３つの脚軸１５を備えたトリポード部材１６と、前記脚軸１５に外嵌する内側ローラ１７と、前記トラック溝１２に挿入されると共に前記内側ローラ１７に外嵌する外側ローラ１８とを備えたものである。すなわち、この摺動式等速自在継手は、外側ローラ１８が脚軸１５に対して回転自在であると共にローラ案内面１２ａに沿って移動可能なダブルローラタイプである。また、トリポード部材１６はボス１９と前記脚軸１５とを備える。脚軸１５はボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出している。
【００２９】
固定式等速自在継手Ｔ１における内側継手部材７の軸孔にトルク伝達可能にシャフト２０の軸端嵌合部を嵌入し、摺動式等速自在継手Ｔ２におけるトリポード部材１６の軸孔にトルク伝達可能にシャフト２１の軸端嵌合部を嵌入している。なお、シャフト２０，２１の両軸端嵌合部の端部は、スナップリング等の止め輪２２，２２によりそれぞれ抜け止めされている。すなわち、軸端嵌合部の端部に周方向溝２３，２３が形成され、この周方向溝に止め輪２２、２２が嵌合している。
【００３０】
このシャフト２０，２１の軸端嵌合部の外径には雄スプライン２４，２４が形成され、両等速自在継手Ｔ１，Ｔ２の内側継手部材７及びトリポード部材１６の軸孔には雌スプライン２５，２５が形成されている。シャフト２０，２１の軸端嵌合部を等速自在継手Ｔ１，Ｔ２の内側継手部材７及びトリポード部材１６の軸孔に嵌入することにより、雄スプライン２４，２４と雌スプライン２５，２５とを噛み合わせることで結合させ、シャフト２０と内側継手部材７との間でトルク伝達を可能とし、シャフト２１とトリポード部材１６との間でトルク伝達を可能としている。
【００３１】
シャフト２０，２１と各外側継手部材４，１４との間には、外部からの異物の侵入および内部からのグリースの漏洩を防止するためのブーツ３０Ａ，３０Ｂがそれぞれ装着されている。ブーツ３０Ａ，３０Ｂは、大径端部３０ａと、小径端部３０ｂと、大径端部３０ａと小径端部３０ｂとを連結する蛇腹部３０ｃとからなる。ブーツ３０の大径端部３０ａは外側継手部材４，１４の開口端でブーツバンド４１Ａ，４１Ｂにより締め付け固定され、その小径端部３０ｂはシャフト２０、２１の所定部位でブーツバンド４２Ａ、４２Ｂにより締め付け固定されている。
【００３２】
ところで、動力伝達シャフト１は、中空の金属製の軸本体４５と、この中空の軸本体４５の外周を被覆する繊維強化プラスチックからなる被覆体４４とを備える。軸本体４５は、一対の半割体４５Ａ、４５Ａとからなる。各半割体４５Ａ、４５Ａは、その肉厚が大である第１部材４６と、その肉厚が小である第２部材４７とからなる。その第２部材４７の端面４８，４８同士が溶接等の接合手段にて接合一体化される。綾目ローレット５０は、全範囲にわたって繊維強化プラスチックにて構成される被覆体４４にて被覆されている。
【００３３】
第１部材４６は、その内周面が円筒面となる厚肉部４６ａと、内径が厚肉部側から第２部材側に向って拡径するテーパ部４６ｂと、内周面が第２部材４７の内周面の内径寸法となる繋部４６ｃとからなる。そして、厚肉部４６ａから繋部４６ｃにかけてその外周面に、綾目ローレット５０が形成されている。なお、この図例では、綾目ローレット５０は、第１部材４６の基端側（等速自在継手Ｔ１、Ｔ２の外側継手部材４，１４側）の基部５３においては省略している。
【００３４】
綾目ローレット５０は、図４に示すように、軸線方向に対して＋４５°（α１）に傾斜する第１方向溝５１と、軸線方向に対して−４５°（α２）に傾斜する第２方向溝５２とを備えることになる。綾目ローレット５０の成形範囲Ｌ（図３参照）としては、溝深さ、溝ピッチ、溝傾斜角度等に応じて種々変更可能であり、後述するように、トルク伝達時に、繊維強化プラスチックからなる被覆体４４にこの綾目ローレット５０側からの引張力が作用できればよい。
【００３５】
軸本体４５を構成する半割体４５Ａ，４５Ａとしては、Ｓ５３ＣやＳ４３Ｃなどに代表される機械構造用鋼や、ボロンを添加して焼入深さと強度向上を図った１０Ｂ３８等を用いることができる。また、軸本体４５においては、その外周面に対して熱硬化処理を行うのが好ましい。熱硬化処理としては、高周波熱処理や浸炭熱処理等であり、このように熱硬化処理を施した場合、その表面硬度としては、５２ＨＲＣ〜６５ＨＲＣとするのが好ましい。なお、被覆体４４を被覆する範囲の径を大きくすれば、熱処理を行わなくてもよい場合がある。勿論、綾目ローレット５０においても、熱硬化処理を行ってもよい。また軸本体４５の材質、つまり、半割体４５Ａ，４５Ａの材質としては、アルミニウム合金、マグネシウム合金、又はチタン合金等の非鉄金属であってもよい。
【００３６】
被覆体４４は、例えば、繊維強化プラスチック製のパイプ材を成形する際に用いるフィラメントワインディング法を用いることができる。フィラメントワインディング法は、図５に示すように、回転しているマンドレルに対して強化繊維に樹脂を浸み込ませた束を、所定の角度（θ１、θ２）で巻き付け、所定の肉厚となるまで、一定のパターンで巻き付ける。そして、硬化させた後、マンドレルを引き抜くものである。
【００３７】
次に、図１に示す動力伝達シャフト１の成形方法を説明する。まず、半割体４５Ａ、４５Ａを突き合わせたその端面４８，４８同士を溶接等の接合手段にて接合一体化して、軸本体４５を形成する。次に、図２に示すように、軸本体４５の外側継手部材４，１４側（図１参照）の綾目ローレット５０が形成されていない軸本体基部５３に、位置決めピンとしてのピン部材５５を周方向に沿って所定ピッチで立設する。なお、具体的には、図３に示すように、この軸本体基部５３にリング体５４が外嵌され、このリング体５４に前記ピン部材５５が立設されている。
【００３８】
この状態で、樹脂に含浸させた強化繊維を、この軸本体４５に、フィラメントワインディング法の巻設方法で巻設していく。この際、繊維配向角度を、綾目ローレット５０の溝角度（綾目角度）と同一角度をする。すなわち、この繊維配向角度θ１が＋４５°となる第１繊維Ｍ１（図５参照）と、繊維配向角度θ２が−４５°となる第２繊維Ｍ２（図５参照）とを有るものとなり、第１繊維Ｍ１の傾斜角度θ１と、第１方向溝５１の傾斜角度α１（図４参照）とを一致させるとともに、第２繊維Ｍ２の傾斜角度θ２と、第２方向溝５２の傾斜角度α２（図４参照）とを一致させる。その後、この巻設されてなる被覆体４４が硬化すれば、動力伝達シャフト１が完成する。
【００３９】
ところで、被覆体の第１繊維Ｍ１の繊維配向角度θ１としては、＋４５°に限るものではなく、＋３０°〜＋６０°であればよく、第２繊維Ｍ２の繊維配向角度θ２としても−３０°〜−６０°であればよい。このため、綾目ローレット５０の第１方向溝５１の傾斜角としても＋３０°〜＋６０°とし、綾目ローレット５０の第２方向溝５２の傾斜角としても−３０°〜−６０°であればよい。
【００４０】
また、被覆体の樹脂としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂であっても、ＰＡ（ナイロン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルケトン）等の熱可塑性樹脂等とすることができる。繊維強化プラスチックとしては、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を用いるこことができ、さらには、ボロン繊維強化プラスチック（ＢＦＲＰ）、アラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ, ＫＦＲＰ）やポリエチレン繊維強化プラスチック（ＤＦＲＰ）等も用いることができる。
【００４１】
繊維強化プラスチック製のパイプ材を成形する方法としては、図６に示すようなプリプレグシート５６を用いるシートワインディング法がある。このため、プリプレグシート５６を用いる被覆体４４を成形してもよい。
【００４２】
プリプレグシート５６を用いる場合、軸本体４５にプリプレグシート５６を巻き付けて、硬化させればよい。この場合、図２及び図３に示すような位置決めのためにピン部材５５を必要としない。この場合も、繊維配向角度を、綾目ローレット５０の溝角度と同一角度とする。すなわち、この繊維配向角度θ１が＋４５°となる第１繊維Ｍ１（図５参照）と、繊維配向角度θ２が−４５°となる第２繊維Ｍ２（図５参照）とを有するものとなり、第１繊維Ｍ１の傾斜角度θ１と、第１方向溝５１の傾斜角度α１とを一致させるとともに、第２繊維Ｍ２の傾斜角度θ２と、第２方向溝５２の傾斜角度α２とを一致させる。
【００４３】
また、この場合も、被覆体の第１繊維Ｍ１の繊維配向角度θ１としては、＋４５°に限るものではなく、＋３０°〜＋６０°であればよく、第２繊維Ｍ２の繊維配向角度θ２としても−３０°〜−６０°であればよい。このため、綾目ローレット５０の第１方向溝５１の傾斜角α１としても＋３０°〜＋６０°とし、綾目ローレット５０の第２方向溝５２の傾斜角α２としても−３０°〜−６０°であればよい。
【００４４】
繊維強化プラスチックとしては、繊維が予め樹脂の層を通って含浸させる際に、無数の短繊維を樹脂層に攪拌させながら含浸させておき、巻きつける繊維（第１繊維及び第２繊維）に短繊維を付着させたものであってもよい。これにより、硬化した樹脂内で巻き付けられた長繊維だけでなく、無数の短繊維が含有されたことになる。なお、短繊維の繊維長さとしは、１ｍｍ未満とする。また、含浸させる短繊維としては、前記したようなガラス繊維や炭素繊維等を用いることができるが、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）やセルロースナノファイバー（ＣＮＦ）等であってもよい。
【００４５】
図１に示すように成形された動力伝達シャフト１は、一方の端面１ａが固定式等速自在継手Ｔ１の外側継手部材４に接続され、他方の端面１ｂが摺動式等速自在継手Ｔ２の外側継手部材１４に接続される。すなわち、外側継手部材４はマウス部４ａと、このマウス部４ａの底壁から突設される軸部４ｂとからなり、この軸部４ｂの端面６０と、動力伝達シャフト１の一方の端面１ａとが、電子ブーム溶接やレーザ溶接等の接合手段を介して接合一体化される。また、外側継手部材１４はマウス部１４ａと、このマウス部１４ａの底壁から突設される軸部１４ｂとからなり、この軸部１４ｂの端面６１と、動力伝達シャフト１の他方の端面１ｂとが、電子ブーム溶接やレーザ溶接等の接合手段を介して接合一体化される。このため、軸本体４５は、各等速自在継手Ｔ１，Ｔ２の外側継手部材４，１４のカップ底部３５を連結することになる。
【００４６】
図７に示す動力伝達シャフト１では、図１に示す動力伝達シャフト１において、綾目ローレット５０を被覆している被覆体４４のローレット対応部位（綾目ローレット５０の成形範囲Ｌ）に対応する部位（図３参照）にリング部材５８を外嵌したものである。
【００４７】
ところで、リング部材５８としては、鉄、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金等の金属、さらには、樹脂やＦＲＰ等の非金属であってもよい。また、その肉厚としては、例えば、１ｍｍ〜５ｍｍ程度とされる。その材質、綾目ローレット５０の外径寸法及び長さ寸法等に応じて、種々変更可能である。リング部材５８を外嵌すれば、被覆体４４のローレット対応部位を内径側へ押さえることができ、長期にわたって安定して引張力を作用させることができる。
【００４８】
図８と図９では、図１０に示すように、外側継手部材４，１４の軸部４ｂ、１４ｂの端面６０、６１に凸部６２が設けられるとともに、動力伝達シャフト１の端面１ａ、１ｂには、内周側に凹部６３が設けられている。そして、外側継手部材４，１４の端面６０、６１と動力伝達シャフト１の端面１ａ、１ｂとが突き合わされた際に、凸部６２が凹部６３に嵌合する。そして、その状態で、その合わせ部がアーク溶接、ガス溶接等で接合されている。なお、図８では、図１に対応するものであって、リング部材５８を有さないものであり、図９では、図７に対応するものであって、リング部材５８を有するものである。
【００４９】
図１１と図１２では、軸本体４５は、一対の中実軸部７０、７０と、この一対の中実軸部７０、７０間に配設される中空軸部７１とからなり、これらは、溶接等の接合手段にて一体接合される。そして、各中実軸部７０、７０の外周面に綾目ローレット５０を形成している。この場合、綾目ローレット５０は、各外側継手部材側の基部７２においては形成されない。
【００５０】
このように形成された軸本体４５の外周面には、前記したように、基部７２，７２を省いて、繊維強化プラスチックからなる被覆体４４が被覆される。この場合も、フィラメントワインディング法やシートワインディング法等で被覆体４４を成形することができる。フィラメントワインディング法を用いる場合は、図２及び図３に示すように、基部７２，７２に強化繊維の巻き付け用のピン部材５５を、周方向に沿って所定ピッチで配設することになる。なお、図１１では、図１に対応するものであって、リング部材５８を有さないものであり、図１２では、図７に対応するものであって、リング部材５８を有するものである。
【００５１】
図１３と図１４では、軸本体４５として、前記図１１と図１２に示すものと同様、一対の中実軸部７０、７０と、この一対の中実軸部７０、７０間に配設される中空軸部７１とからなるものを用いている。この場合、外側継手部材４，１４の端面６０、６１に凸部６２が設けられるとともに、動力伝達シャフト１の端面１ａ、１ｂには、内周側に凹部６３が設けられている。そして、外側継手部材４，１４の端面６０、６１と動力伝達シャフト１の端面１ａ、１ｂとが突き合わされた際に、凸部６２が凹部６３に嵌合する。そして、その状態で、その合わせ部がアーク溶接、ガス溶接等で接合されている。なお、図１３では、図１に対応するものであって、リング部材５８を有さないものであり、図１４では、図７に対応するものであって、リング部材５８を有するものである。
【００５２】
本発明の動力伝達シャフトによれば、綾目ローレット５０を繊維強化プラスチックにて構成される被覆体４４にて被覆し、繊維強化プラスチックの長繊維の繊維配向角度を綾目ローレット５０の綾目角度と一致させているので、トルク伝達時に、繊維強化プラスチックからなる被覆体に綾目ローレット５０側からの引張力が作用する。このため、動力伝達シャフト１としての強度の向上を図ることができ、トルク伝達機能に優れたものとなる。しかも、繊維強化プラスチックからなる被覆体を用いるので、全体を金属製管にて構成されたものと比べて軽量化を図ることができる。特に、繊維強化プラスチックからなる被覆体４４の外径寸法を比較的大きく設定でき、捩り強度を向上させることができる利点がある。
【００５３】
綾目ローレット５０を、全範囲にわたって繊維強化プラスチックにて構成される被覆体４４にて被覆するように設定したり、綾目ローレット５０の方向を、動力伝達シャフト径中心線に対称に配設したり、動力伝達シャフト径中心線に対する長繊維の繊維配向角度θを±４５°としたりすることによって、安定して前記引張力を作用させることができて、一層、強度の向上を図ることができる。
【００５４】
繊維強化プラスチックは、炭素繊維強化プラスチックであったり、ガラス繊維強化プラスチックであったり、多数の短繊維が含浸されているものであってもよく、被覆体の設計性に優れる。
【００５５】
軸本体４５を図１等に示すように中空シャフトとすれば、軽量化を図ることができ、リング部材５８を外嵌すれば、被覆体のローレット対応部位を内径側へ押さえることができ、長期にわたって安定して引張力を作用させることができる。
【００５６】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、固定式等速自在継手Ｔ１として、図例のものに限らず、アンダーカットフリータイプの等速自在継手であっても、摺動式等速自在継手Ｔ２としては、ダブルオフセットタイプ、クロスグルーブタイプの等速自在継手であってもよい。また、前記実施形態では、動力伝達シャフトとしてはドライブシャフトに用いたが、ドライブシャフト以外のプロペラシャフトに用いてもよい。なお、摺動式等速自在継手としてトリポードタイプを用いる場合、シングルローラタイプであっても、ダブルローラタイプであってもよい。また、動力伝達シャフト１の両端に固定式等速自在継手Ｔ１と摺動式等速自在継手Ｔ２を設けた例を示したが、動力伝達シャフト１の両端に同種の等速自在継手を用いてもよい。すなわち、動力伝達シャフト１の両端に固定式等速自在継手Ｔ１を用いても、動力伝達シャフト１の両端に摺動式等速自在継手Ｔ２を用いてもよい。
【００５７】
また、被覆体４４の肉厚としては、使用する繊維強化プラスチックの種類、さらには、軸本体４５の材質及び肉厚等に応じて種々選択でき、繊維強化プラスチックとしても、短繊維が含浸されてないものであってもよい。
【００５８】
軸本体４５を形成する場合の接合箇所の溶接、軸本体４５を等速自在継手Ｔ１、Ｔ２は接合するための溶接としては、電子ビーム溶接、レーザ溶接、アーク溶接、又はガス溶接等の種々の溶接方法を採用することができる。なお、これらの溶接以外に、摩擦接合(摩擦圧接・圧接）にて行ってもよい。摩擦接合とは、金属材料を接触加圧しながら相対運動を起こさせ、発生する摩擦熱を熱源とする接合法である。
【符号の説明】
【００５９】
４，１４      外側継手部材
４４   被覆体
４５   軸本体
５８   リング部材
Ｔ１   固定式等速自在継手
Ｔ２   摺動式等速自在継手
【図１】
2016183738.tif 000003
【図２】
2016183738.tif 000004
【図３】
2016183738.tif 000005
【図４】
2016183738.tif 000006
【図５】
2016183738.tif 000007
【図６】
2016183738.tif 000008
【図７】
2016183738.tif 000009
【図８】
2016183738.tif 000010
【図９】
2016183738.tif 000011
【図１０】
2016183738.tif 000012
【図１１】
2016183738.tif 000013
【図１２】
2016183738.tif 000014
【図１３】
2016183738.tif 000015
【図１４】
2016183738.tif 000016