(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プラスチック製管体の両端部に金属製スリーブを同時一体成形したドライブシャフトにおいて、
一方のスリーブを両スリーブ間の管体の内径に略等しい内径を備えた大径スリーブとし、
他方のスリーブを前記管体の内径に略等しい外径を備え前記大径スリーブより内径の小さい小径スリーブとすることを特徴とするドライブシャフト。
【請求項２】
前記小径スリーブにヨークを一体形成したことを特徴とする請求項１記載のドライブシャフト。
【請求項３】
所定外径のマンドレル本体部と同軸に縮径して延出したマンドレル端体部とからなるマンドレルにおけるマンドレル本体部に同マンドレル本体部の外径に略内径の等しい大径スリーブを所定位置に嵌合し、
前記マンドレル端体部に同マンドレル端体部の外径に略内径が等しく外径がマンドレル本体部の外径に略等しい小径スリーブを嵌合し、
前記両スリーブの一部およびマンドレル本体部にフィラメントワインディング法等のワインディング法により繊維強化層を一体成形し、
硬化後マンドレルを抜き去り脱型することを特徴とするドライブシャフト製造方法。
【請求項４】
前記マンドレルに嵌合する小径スリーブに予めヨークを一体形成しておくことを特徴とする請求項３記載のドライブシャフト製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、繊維強化プラスチック製のドライブシャフトに関する。
【０００２】
【従来技術】
近年自動車の軽量化が要求され、従来重量物であったドライブシャフトも繊維強化プラスチックいわゆるＦＲＰで構成することで、軽量化が図られている。
繊維強化プラスチックは、炭素繊維ＣＦ，ガラス繊維ＧＦ，ケブラー繊維（デュポン社商品名）等の強化繊維を配向させてエポキシ樹脂等の熱硬化製樹脂で硬化させたもので、該繊維強化プラスチックでドライブシャフトを構成すると、従来の半分以下の重量にすることができるとされ、さらに騒音の低下や振動の低減が期待される。
【０００３】
しかしかかる繊維強化プラスチックをドライブシャフトに利用する場合、繊維強化プラスチック製の管体の両端に金属製のジョイントのヨーク等を取り付ける必要があり、そのため先に管体の両端に金属製スリーブを固着し、後から同スリーブにヨークエンドを溶接する方法が一般に採られている。
【０００４】
スリーブを繊維強化プラスチック製管体に固着するのに、既に完成した管体にスリーブを接着剤で固着する方法もあるが、衝撃トルクが加わったときにすべりを生じるおそれがあり、耐疲労性も悪い等の問題がある。
そこで繊維強化プラスチック製管体を成形するときに、同時にスリーブを埋め込む方法が既に採用されている。
【０００５】
その一例（特公平１−６０６８６号公報）を図７に図示する。
離型剤を塗布したマンドレル01に、環状金属製スリーブ02をドライブシャフトの両端部に相当する所定位置に嵌合し、その上からフィラメントワインディング法により強化繊維03を巻き、硬化後マンドレル01を引き抜き、図７に示した例では所要箇所ＡＡ’において切断することにより、ドライブシャフトが製造される。
このように強化繊維の硬化とスリーブの接着一体化を同時に行うことで、成形後に接着する方法と比較し、接着強度が増しすべり等の問題が略解消される。
【０００６】
また別の例（特公昭５９−８５６８号公報）として、図８に示すように、金属製薄肉円筒管05の両端にヨーク06を接合し、円筒管05をマンドレルとしてその上に繊維強化プラスチック07をフィラメントワインディング法により巻き、硬化させて、ドライブシャフトを製造する方法がある。
ジョイントのヨーク06が先に円筒管05に接合さた状態にあって、製造工程が簡素化されているとともにすべりの問題は全くない。
【０００７】
【解決しようとする課題】
しかし前者の例の場合、脱型時にマンドレルが円滑に抜けるようスリーブの内径は、最小でもマンドレルの外径よりは大きく、所要の管体の径との対比において両端のスリーブ02の径は両方とも大きく、その分重量が増し、さらにスリーブに溶接されるジョイントも大型化し、小型軽量化が十分達成されない。
【０００８】
また後者の例では、円筒管05の両端のヨーク06をドライブシャフトの所要の径に対比して小型化することができるが、金属製薄肉円筒管05がドライブシャフト内に残るため結局重量が増し、さらにマンドレルとしての円筒管05を再利用できないためコスト高となる。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、管体自体の軽量化に加えスリーブおよびジョイントの小型化による軽量化が図れるとともに低コストを実現できるドライブシャフトおよびその製造方法を供する点にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するために、本発明は、繊維強化プラスチック製管体の両端部に金属製スリーブを同時一体成形したドライブシャフトにおいて、一方のスリーブを両スリーブ間の管体の内径に略等しい内径を備えた大径スリーブとし、他方のスリーブを前記管体の内径に略等しい外径を備え前記大径スリーブより内径の小さい小径スリーブとするドライブシャフトとした。
【００１１】
一方の大径スリーブは、その内径が管体の内径と略等しく従来と同じスリーブであるが、他方の小径スリーブは、該大径スリーブより径が小さく従来より小型軽量であり、これに結合するジョイントも小型のものが使用でき、元々管体は繊維強化プラスチックのみで構成されて軽量であるのに加えて益々ドライブシャフトの軽量化が図れる。
なお成形過程でマンドレル等の抜き取りは大径スリーブ側から可能であり、脱型に支障はない。
【００１２】
前記小径スリーブとヨークを一体形成したドライブシャフトとすることで、予め小径スリーブにヨークを一体形成しておき、部品点数を減らすとともに作業工程を短縮することができる。
【００１３】
また所定外径のマンドレル本体部と同軸に縮径して延出したマンドレル端体部とからなるマンドレルにおけるマンドレル本体部に同マンドレル本体部の外径に略内径の等しい大径スリーブを所定位置に嵌合し、前記マンドレル端体部に同マンドレル端体部の外径に略内径が等しく外径がマンドレル本体部の外径に略等しい小径スリーブを嵌合し、前記両スリーブの一部およびマンドレル本体部にフィラメントワインディング法等のワインディング法により繊維強化層を一体成形し、硬化後マンドレルを抜き去り脱型するドライブシャフト製造方法とした。
【００１４】
作業工程は従来（特公平１−６０６８６号公報記載の例）と略同じであるが、小径スリーブを繊維強化層とともに一体成形でき、小型軽量化が可能である。
またマンドレルは脱型により除かれ、繊維強化層の内側に残らないので、その点でもドライブシャフトの軽量化が図れるとともに、マンドレルは再利用され、コスト的にも有利である。
【００１５】
前記マンドレルに嵌合する小径スリーブに予めヨークを一体形成しておくドライブシャフト製造方法とすることで、スリーブへのヨークの接合作業が不要とされ作業が簡素化される。
【００１６】
【実施例】
以下図１ないし図５に図示した本発明の一実施例について説明する。
図１ないし図４は、本実施例のドライブシャフト１の製造工程を順次示しており、そのうち図１は、マンドレル５と大径スリーブ３，小径スリーブ４を同軸に斜視図で示したものである。
【００１７】
マンドレル５は、外径Ｄの円柱状をなすマンドレル本体部５ａと、同マンドレル本体部５ａから同軸に縮径して外径ｄ（＜Ｄ）で延出したマンドレル端体部５ｂとからなる。
【００１８】
両スリーブ３，４は金属製パイプであり、そのうち大径スリーブ３は、その内径が前記マンドレル本体部５ａの外径Ｄより僅かに大きく、その円筒の一方の開口縁３ａがテーパしている。
一方小径スリーブ４は、その内径が前記マンドレル端体部５ｂの外径ｄより僅かに大きく、またその外径はマンドレル本体部５ａの外径Ｄに略等しい。
【００１９】
上記マンドレル５の表面に離型剤を塗布して大径スリーブ３をマンドレル本体部５ａの所定位置に嵌合し、小径スリーブ４をマンドレル端体部５ｂに嵌合し、図２に示すようにマンドレル本体部５ａの端面に小径スリーブ４の端面を当接する。
【００２０】
小径スリーブ４は、その外径がマンドレル本体部５ａの外径Ｄと略等しいので、マンドレル本体部５ａと同一外周面を構成する。
大径スリーブ３は、小径スリーブ４から所定距離離れており、そのテーパした開口縁３ａは、小径スリーブ４側にあるようにする。
【００２１】
このようにマンドレル５の所定位置に大径スリーブ３と小径スリーブ４を嵌合した後、その上にフィラメントワインディング法により強化繊維を巻いていく。樹脂を含浸させた炭素繊維のフィラメントからなるストランド状のものを、ある巻角度（繊維とマンドレル中心軸との角度）で巻いていき、管体を形成していくもので、端部は大径スリーブ３と小径スリーブ４のそれぞれの半分以上を覆うようにする。
【００２２】
したがって図５を参照して大径スリーブ３に巻かれた部分は、マンドレル本体部５ａに巻かれた部分よりは径が大きくなり、その境目は大径スリーブ３の開口縁３ａのテーパに沿った段部を形成する。
なおマンドレル本体部５ａと小径スリーブ４との境目は、両者の外径が略等しく同一外周面を構成しているので、段部を形成せず一定径の管状をなす。
【００２３】
こうしてフィラメントワインディング法による強化繊維の巻きつけると、図３に示すような繊維強化プラスチック製の管体２が形成され、その後必要に応じて加温することにより樹脂の硬化と同時に金属製の大径スリーブ３および小径スリーブ４との接着を行う。
図５はかかる状態における断面図である。
【００２４】
樹脂が硬化した後、図５においてマンドレル５を左方向に抜き取り脱型を行うと、図４に示すように繊維強化プラスチック製の管体２の両端に大径スリーブ３と小径スリーブ４とが一体に固着されたドライブシャフト１が得られる。
こうして製造されたドライブシャフト１は、その両スリーブ３，４間の管体２の内径に対し、大径スリーブ３はその内径が等しいが、小径スリーブ４はその外径が等しい。
【００２５】
以上のように作業工程は略従来と同じであるが、従来より径の小さい小径スリーブ４を管体２と一体に固着でき、同小径スリーブ４自体が軽量であるとともに、これに結合するジョイントも小型のものが使用でき、さらに管体２は繊維強化プラスチックのみで構成され、ドライブシャフト１全体の軽量化を図ることができる。
またマンドレル５は、再度利用することができ、コスト的にも有利である。
【００２６】
次に別の実施例について図６に基づき説明する。
マンドレル10の円柱状をなすマンドレル本体部10ａの端部に、同軸に縮径して突出したマンドレル端体部10ｂが形成されている。
マンドレル端体部10ｂの突出長は小さく、同マンドレル端体部10ｂにジョイントのヨーク11がその嵌合部11ｂにおいて嵌合される。
【００２７】
該ヨーク11は、相手方のヨークと連結される二股に突出した連結部11ａとその基部に連結部11ａと反対側に突出した円筒状の嵌合部11ｂとを形成しており、嵌合部11ｂが前記小径スリーブ４に相当する。
すなわち嵌合部11ｂは、その円筒の外径がマンドレル本体部10ａの外径に略等しく、内径がマンドレル端体部11ｂの外径に略等しく、さらにその奥行きがマンドレル端体部11ｂの突出長に略等しい。
【００２８】
したがってマンドレル端体部10ｂに、ヨーク11の嵌合部11ｂを嵌合すると、マンドレル本体部10ａとヨーク嵌合部11ｂとがその外周面を同一にして連続する。
そしてマンドレル本体部10ａおよびヨーク嵌合部11ｂにかけてフィラメントワインディング法により強化繊維を巻いていき、管体12を形成する。
強化繊維が硬化した後、マンドレル10を図６において左方向に抜き去り、脱型する。
【００２９】
ヨーク11が直接管体12に一体的に固着されるので、従来のスリーブが不要で部品点数が少なく、スリーブとヨークの結合作業を省略でき、作業工程が短縮される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、繊維強化プラスチック製管体の端部に同時一体成形される小径スリーブが、大径スリーブの径より小さく従来より小型軽量であり、これに結合するジョイントも小型のものが使用でき、元々管体は繊維強化プラスチックのみで構成されて軽量であるのに加えて益々ドライブシャフトの軽量化が図れる。
また小径スリーブおよびジョイント部材に小型のものが使用できコストの低減も図れる。
【００３１】
前記小径スリーブとヨークを一体形成したドライブシャフトとすることで、予め小径スリーブにヨークを一体形成しておくことで、部品点数を減らすとともに作業工程を短縮することができる。
【００３２】
作業工程は従来と略同じであるが、小径スリーブを繊維強化層とともに一体成形でき、ドライブシャフトの小型軽量化が可能である。
またマンドレルは脱型により除かれ、繊維強化層の内側に残らないので、その点でもドライブシャフトの軽量化が図れるとともに、マンドレルは再利用され、コスト的にも有利である。
【００３３】
前記マンドレルに嵌合する小径スリーブに予めヨークを一体成形しておくドライブシャフト製造方法とすることで、スリーブへのヨークの接合作業が不要とされ作業が簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る大径スリーブ，小径スリーブおよびマンドレルを同軸に並べた状態の斜視図である。
【図２】大径スリーブと小径スリーブをマンドレルの所定箇所に嵌合した状態を示す斜視図である。
【図３】フィラメントワインディング法により強化繊維を巻いた状態を示す斜視図である。
【図４】脱型後のドライブシャフトの斜視図である。
【図５】図３に示す状態での断面図である。
【図６】別実施例の脱型前の工程における断面図である。
【図７】従来のドライブシャフト成形方法を示す略図である。
【図８】別の従来のドライブシャフトの断面図である。
【符号の説明】
１…ドライブシャフト、２…管体、３…大径スリーブ、４…小径スリーブ、５…マンドレル、
10…マンドレル、11…ヨーク、12…管体。
【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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【図７】
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【図８】
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