(57)【要約】  （１または複数の）繊維をオープン複合材構造内に織ることにより形成されるコア構造を含む複合材シャフトアセンブリ。当該アセンブリは、第１エンドピースおよび第２エンドピースの端部の外面上に（１または複数の）らせん形状溝および／または（１または複数の）軸方向溝を有する第１エンドピースおよび第２エンドピースをさらに含む。コア構造の第１端部における（１または複数の）繊維は、第１エンドピース上の（１または複数の）らせん溝および／または軸方向溝内に、かつ少なくとも部分的に（１または複数の）溝の一端に配される（１または複数の）貫通孔の内部に織られる。コア構造の第２端部における（１または複数の）繊維は、第２エンドピース上の（１または複数の）らせん溝および／または軸方向溝内に、かつ少なくとも部分的に（１または複数の）溝の一端に配される（１または複数の）貫通孔の内部に織られる。（１または複数の）構造用接着剤が（１または複数の）繊維に塗布され、硬化させられることで、複合材ドライブシャフトが形成される。
2020515772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材シャフトアセンブリであって、
第１端部および第２端部を有する第１エンドピースであって、
前記第１エンドピースの前記第２端部は、内部に中空部を画定する内面および外面を有し、
１または複数のらせん形状溝および／または１または複数の軸方向溝が、前記第１エンドピースの前記第２端部の前記外面の少なくとも一部分に沿って延在し、
前記第１エンドピースの前記第２端部上の前記１または複数のらせん形状溝および／または前記１または複数の軸方向溝は、第１端および第２端を有し、
１または複数の貫通孔が、前記第１エンドピースの前記第２端部の前記内面から前記外面まで延在し、
前記第１エンドピースの前記第２端部における前記１または複数の貫通孔は、前記１または複数のらせん形状溝の前記第２端および／または前記１または複数の軸方向溝の前記第２端に配される、
第１エンドピースと、
第１端部および第２端部を有する第２エンドピースであって、
前記第２エンドピースの前記第２端部は、内部に中空部を画定する内面および外面を有し、
１または複数のらせん形状溝および／または１または複数の軸方向溝が、前記第２エンドピースの前記第２端部の前記外面の少なくとも一部分に沿って延在し、
前記第２エンドピースの前記第２端部上の前記１または複数のらせん形状溝および／または前記１または複数の軸方向溝は、第１端および第２端を有し、
１または複数の貫通孔が、前記第２エンドピースの前記第２端部の前記内面から前記外面まで延在し、
前記第２エンドピースの前記第２端部における前記１または複数の貫通孔は、前記１または複数のらせん形状溝の前記第２端および／または前記１または複数の軸方向溝の前記第２端に配される、
第２エンドピースと、
１または複数のらせん状配向繊維および／または１または複数の軸方向配向繊維を有する複合材コア構造であって、
前記複合材コア構造は、第１端部および第２端部を有し、
前記複合材コア構造は、前記第１エンドピースおよび前記第２エンドピースと同軸であり、
前記複合材コア構造の前記第１端部における前記１または複数のらせん状配向繊維および／または前記１または複数の軸方向配向繊維の少なくとも一部分は、前記第１エンドピースの前記第２端部の前記外面上の前記１または複数のらせん形状溝および／または前記１または複数の軸方向溝の内部に配され、
前記複合材コア構造の前記第１端部における前記１または複数のらせん状配向繊維および／または前記１または複数の軸方向配向繊維の少なくとも一部分は、前記第１エンドピースの前記第２端部における前記１または複数の貫通孔の内部に配され、
前記複合材コア構造の前記第２端部における前記１または複数のらせん状配向繊維および／または前記１または複数の軸方向配向繊維の少なくとも一部分は、前記第２エンドピースの前記第２端部の前記外面上の前記１または複数のらせん形状溝および／または前記１または複数の軸方向溝の内部に配され、
前記複合材コア構造の前記第２端部における前記１または複数のらせん状配向繊維および／または前記１または複数の軸方向配向繊維の少なくとも一部分は、前記第２エンドピースの前記第２端部における前記１または複数の貫通孔の内部に配される、
複合材コア構造と、
前記１または複数のらせん状配向繊維、前記１または複数の軸方向配向繊維、前記第１エンドピースの前記第２端部の前記外面上の前記１または複数のらせん形状溝、前記第２エンドピースの前記第２端部の前記外面上の前記１または複数のらせん形状溝、前記第１エンドピースの前記第２端部の前記外面上の前記１または複数の軸方向溝、前記第２エンドピースの前記第２端部の前記外面上の前記１または複数の軸方向溝、前記第１エンドピースの前記第２端部上の前記１または複数の貫通孔、および／または前記第２エンドピースの前記第２端部上の前記１または複数の貫通孔を完全に包囲する１または複数の構造用接着剤と
を備える複合材シャフトアセンブリ。
【請求項２】
前記第１エンドピースは、前記第１エンドピースの中間部から軸方向外側に延在する第１軸方向延在ヨークアームおよび第２軸方向延在ヨークアームをさらに含み、
前記第１エンドピース上の前記第１軸方向延在ヨークアームは、前記第１軸方向延在ヨークアームの内面から外面まで延在する開口部を有し、
前記第１エンドピース上の前記第２軸方向延在ヨークアームは、前記第２軸方向延在ヨークアームの内面から外面まで延在する開口部を有し、
前記第１エンドピース上の前記第１軸方向延在ヨークアームにおける前記開口部は、前記第１エンドピース上の前記第２軸方向延在ヨークアームにおける前記開口部と位置合わせされ、
前記第２エンドピースは、前記第１エンドピースの中間部から軸方向外側に延在する第１軸方向延在ヨークアームおよび第２軸方向延在ヨークアームをさらに含み、
前記第２エンドピース上の前記第１軸方向延在ヨークアームは、前記第１軸方向延在ヨークアームの内面から外面まで延在する開口部を有し、
前記第２エンドピース上の前記第２軸方向延在ヨークアームは、前記第２軸方向延在ヨークアームの内面から外面まで延在する開口部を有し、
前記第２エンドピースの前記第１軸方向延在ヨークアームにおける前記開口部は、前記第２エンドピース上の前記第２軸方向延在ヨークアームにおける前記開口部と位置合わせされる、
請求項１に記載の複合材シャフトアセンブリ。
【請求項３】
前記第１エンドピースは、第１ドライブシャフトカップリングをさらに含み、
前記第１ドライブシャフトカップリングの少なくとも一部分は、前記第１エンドピースの前記第１端部の少なくとも一部分と一体的に接続され、
前記第２エンドピースは、第２ドライブシャフトカップリングをさらに含み、
前記第２ドライブシャフトカップリングの少なくとも一部分は、前記第２エンドピースの前記第１端部の少なくとも一部分と一体的に接続される、
請求項１または２に記載の複合材シャフトアセンブリ。
【請求項４】
前記１または複数の構造用接着剤は、結合剤組成物、樹脂組成物、エポキシ組成物、アクリル組成物、ウレタン組成物、シアノアクリレート組成物、またはそれらの混合物である、請求項１から３のいずれか一項に記載の複合材シャフトアセンブリ。
【請求項５】
前記１または複数のらせん状配向繊維および／または前記１または複数の軸方向配向繊維は、１または複数の炭素繊維トウ、プリプレグ炭素繊維トウ、プリプレグ炭素糸、アラミド繊維、ケブラー、ポリアミド繊維、ナイロン、ナイロン６−６、ナイロン６、ポリエステル、ビニル、ガラス繊維、導電性繊維、および／または液晶ポリマー繊維である、請求項１から４のいずれか一項に記載の複合材シャフトアセンブリ。
【請求項６】
１または複数のセンサをさらに備え、
前記１または複数のセンサの少なくとも一部分は、前記第１エンドピースの前記第２端部の前記外面上の前記１または複数のらせん形状溝のうちの１または複数、前記第１エンドピースの前記第２端部の前記外面上の前記１または複数の軸方向溝のうちの１または複数、前記第２エンドピースの前記第２端部の前記外面上の前記１または複数のらせん形状溝のうちの１または複数、および／または前記第２エンドピースの前記第２端部の前記外面上の前記１または複数の軸方向溝のうちの１または複数と一体的に接続され、かつその内部に配される、請求項１から５のいずれか一項に記載の複合材シャフトアセンブリ。
【請求項７】
１または複数の封止要素をさらに備え、
前記１または複数の封止要素は、前記複合材コア構造、前記第１エンドピースの前記第２端部の少なくとも一部分、および前記第２エンドピースの前記第２端部の少なくとも一部分を完全に包囲する、請求項１から６のいずれか一項に記載の複合材シャフトアセンブリ。
【請求項８】
前記１または複数の封止要素は、非構造用アルミニウム管、疎水性材料、封止剤材料、シュリンクラップ材料、ポリマー積層材料、および／またはエラストマー積層材料である、請求項７に記載の複合材シャフトアセンブリ。
【請求項９】
第１端部および第２端部を有するエンドピースを備え、
前記エンドピースの前記第２端部は、内部に中空部を画定する内面および外面を有し、
１または複数のらせん形状溝および／または１または複数の軸方向溝が、前記エンドピースの前記第２端部の前記外面の少なくとも一部分に沿って延在し、
前記エンドピースの前記第２端部上の前記１または複数のらせん形状溝および／または前記１または複数の軸方向溝は、第１端および第２端を有し、
１または複数の貫通孔が、前記エンドピースの前記第２端部の前記内面から前記外面まで延在し、
前記エンドピースの前記第２端部における前記１または複数の貫通孔は、前記１または複数のらせん形状溝の前記第２端および／または前記１または複数の軸方向溝の前記第２端に配される、
複合材シャフトエンドピース。
【請求項１０】
複合材シャフトエンドピースであって、
第１端部および第２端部を有するエンドピースであって、
前記エンドピースの前記第２端部は、内部に中空部を画定する内面および外面を有し、
１または複数のらせん形状溝および／または１または複数の軸方向溝が、前記エンドピースの前記第２端部の前記外面の少なくとも一部分に沿って延在し、
前記エンドピースの前記第２端部上の前記１または複数のらせん形状溝および／または前記１または複数の軸方向溝は、第１端および第２端を有し、
１または複数の貫通孔が、前記エンドピースの前記第２端部の前記内面から前記外面まで延在し、
前記エンドピースの前記第２端部における前記１または複数の貫通孔は、前記１または複数のらせん形状溝の前記第２端および／または前記１または複数の軸方向溝の前記第２端に配される、
エンドピースと、
前記エンドピースの中間部から軸方向外側に延在する第１軸方向延在ヨークアームおよび第２軸方向延在ヨークアームであって、
前記エンドピース上の前記第１軸方向延在ヨークアームは、前記第１軸方向延在ヨークアームの内面から外面まで延在する開口部を有し、
前記エンドピース上の前記第２軸方向延在ヨークアームは、前記第２軸方向延在ヨークアームの内面から外面まで延在する開口部を有し、
前記エンドピース上の前記第１軸方向延在ヨークアームにおける前記開口部は、前記エンドピース上の前記第２軸方向延在ヨークアームにおける前記開口部と位置合わせされる、
第１軸方向延在ヨークアームおよび第２軸方向延在ヨークアームと
を備える複合材シャフトエンドピース。
【請求項１１】
複合材シャフト作製方法であって、
第１エンドピースを提供する段階であって、前記第１エンドピースは、前記第１エンドピースの端部の外面上の１または複数のらせん形状溝および／または１または複数の軸方向溝と、前記１または複数のらせん形状溝の一端に配されるおよび／または前記１または複数の軸方向溝の一端に配される１または複数の貫通孔とを含み、前記１または複数の貫通孔は、前記第１エンドピースの内面から前記外面まで延在する、段階と、
第２エンドピースを提供する段階であって、前記第２エンドピースは、前記第２エンドピースの端部の外面上の１または複数のらせん形状溝および／または１または複数の軸方向溝と、前記１または複数のらせん形状溝の一端に配されるおよび／または前記１または複数の軸方向溝の一端に配される１または複数の貫通孔とを含み、前記１または複数の貫通孔は、前記第１エンドピースの内面から前記外面まで延在する、段階と、
１または複数の繊維をオープン複合材構造内に織ってコア構造を形成する段階と、
前記コア構造の前記１または複数の繊維の第１端を、前記第１エンドピースの前記外面上の前記１または複数のらせん形状溝および／または前記１または複数の軸方向溝内に、かつ少なくとも部分的に前記１または複数のらせん形状溝の前記一端および／または前記１または複数の軸方向溝の前記一端に配される前記１または複数の貫通孔内に織る段階と、
前記コア構造の前記１または複数の繊維の第２端を、前記第２エンドピースの前記外面上の前記１または複数のらせん形状溝および／または前記１または複数の軸方向溝内に、かつ少なくとも部分的に前記１または複数のらせん形状溝の前記一端および／または前記１または複数の軸方向溝の前記一端に配される前記１または複数の貫通孔内に織る段階と、
織られた前記１または複数の繊維に１または複数の構造用接着剤を塗布する段階と、
前記１または複数の構造用接着剤を硬化させてオープン構造複合材シャフトを形成する段階と
を備える複合材シャフト作製方法。
【請求項１２】
前記オープン構造複合材シャフトの前記１または複数の繊維は、１または複数のらせん状配向繊維および／または１または複数の軸方向配向繊維である、請求項１１に記載の複合材シャフト作製方法。
【請求項１３】
前記１または複数のらせん状配向繊維は、１または複数の予め定められたらせん角θで織られる、請求項１２に記載の複合材シャフト作製方法。
【請求項１４】
１または複数のらせん状配向繊維を、１または複数の予め定められたらせん角θで前記オープン複合材構造の前記コア構造内に織る段階と、
１または複数の軸方向配向繊維を、前記オープン複合材構造の前記コア構造の前記１または複数のらせん状配向繊維と織り交ざるように前記オープン複合材構造の前記コア構造内に織る段階と、
をさらに備える、請求項１２または１３に記載の複合材シャフト作製方法。
【請求項１５】
前記１または複数の繊維は、１または複数の炭素繊維トウ、プリプレグ炭素繊維トウ、プリプレグ炭素糸、アラミド繊維、ケブラー、ポリアミド繊維、ナイロン、ナイロン６−６、ナイロン６、ポリエステル、ビニル、ガラス繊維、導電性繊維、および／または液晶ポリマー繊維である、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の複合材シャフト作製方法。
【請求項１６】
前記１または複数の構造用接着剤は、結合剤組成物、樹脂組成物、エポキシ組成物、アクリル組成物、ウレタン組成物、シアノアクリレート組成物、またはそれらの混合物である、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の複合材シャフト作製方法。
【請求項１７】
前記第１エンドピースおよび前記第２エンドピースは、金属製ドライブシャフトエンドヨークである、請求項１１から１６のいずれか一項に記載の複合材シャフト作製方法。
【請求項１８】
金属製ドライブシャフトエンドヨークを、前記１または複数のらせん形状溝および／または前記１または複数の軸方向溝とは反対側の前記第１エンドピースの端部の少なくとも一部分に装着する段階と、
金属製ドライブシャフトエンドヨークを、前記１または複数のらせん形状溝および／または前記１または複数の軸方向溝とは反対側の前記第２エンドピースの端部の少なくとも一部分に装着する段階と
をさらに備える、請求項１１から１７のいずれか一項に記載の複合材シャフト作製方法。
【請求項１９】
前記１または複数のらせん形状溝および／または前記１または複数の軸方向溝とは反対側の前記第１エンドピースの端部を所望の長さにカットする段階と、
金属製ドライブシャフトエンドヨークを、前記１または複数のらせん形状溝および／または前記１または複数の軸方向溝とは反対側の前記第１エンドピースの端部の少なくとも一部分に装着する段階と、
前記１または複数のらせん形状溝および／または前記１または複数の軸方向溝とは反対側の前記第２エンドピースの端部を所望の長さにカットする段階と、
金属製ドライブシャフトエンドヨークを、前記１または複数のらせん形状溝および／または前記１または複数の軸方向溝とは反対側の前記第２エンドピースの端部の少なくとも一部分に装着する段階と
をさらに備える、請求項１１から１８のいずれか一項に記載の複合材シャフト作製方法。
【請求項２０】
１または複数のバランスウェイトを、前記第１エンドピースの前記外面の少なくとも一部分、第２エンドピースの前記外面の少なくとも一部分、および／または前記オープン構造複合材シャフトの前記コア構造の少なくとも一部分に装着する段階
をさらに備える、請求項１１から１９のいずれか一項に記載の複合材シャフト作製方法。
【請求項２１】
１または複数のセンサを、前記第１エンドピースの前記端部の前記外面上の前記１または複数のらせん形状溝のうちの１または複数の内部、前記第１エンドピースの前記端部の前記外面上の前記１または複数の軸方向溝のうちの１または複数の内部、前記第２エンドピースの前記端部の前記外面上の前記１または複数のらせん形状溝のうちの１または複数の内部、および／または前記第２エンドピースの前記端部の前記外面上の前記１または複数の軸方向溝のうちの１または複数の内部に装着する段階
をさらに備える、請求項１１から２０のいずれか一項に記載の複合材シャフト作製方法。
【請求項２２】
前記オープン構造複合材シャフトの前記コア構造、前記第１エンドピース、および／または前記第２エンドピースの少なくとも一部分を、１または複数の封止要素で包囲する段階
をさらに備える、請求項１１から２１のいずれか一項に記載の複合材シャフト作製方法。
【請求項２３】
前記１または複数の封止要素は、非構造用アルミニウム管、疎水性材料、封止剤材料、シュリンクラップ材料、ポリマー積層材料、および／またはエラストマー積層材料である、請求項２２に記載の複合材シャフト作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１６年１１月１８日出願の米国非仮特許出願第１５／３５５，９５７号の利益を主張するものであり、その全体を本明細書に参照として組み込む。
【０００２】
本開示は、シャフトまたはビームとして用いられるオープン複合材構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、構造用部材および非構造用部材の両方としての用途で、複合材料が広く普及している。複合材料は、異なる物理的および／または化学的特性を有する２つ以上の材料から作製される材料である。複合材料を構成する異なる材料が組み合わされると、複合材料を構成する個々の部材とは異なる特徴を有する新たな材料が生じる。
【０００４】
複合材料は、軽量性ならびに優れた加工特性および物理的特性を有することから、自動車用途における使用が当該産業分野において知られている。複合材ドライブシャフトなどの従来の管状複合材シャフトは、複合材料から作製された、複合材シャフトの各端部において金属製エンドフィッティングと接続されるコアシャフト構造を有する。従来の複合材ドライブシャフトに関する課題は、シャフトの複合材コア構造とシャフトの各端部に装着される金属製フィッティングとの間の接続である。金属製エンドフィッティングと複合材ドライブシャフトの複合材コア構造との間の接続の強度が、複合材ドライブシャフトの全体的な性能および耐久性に対して重要であることは、十分に理解される。当技術分野において知られている従来の複合材料は、ドライブライン部材の一方から他方へ回転動力を伝達するのに十分な強度で、複合材ドライブシャフトの複合材コア構造に金属製エンドフィッティングを融着することが不可能である。また、従来の接着剤単独では、複合材コア構造を金属製エンドフィッティングに接合し、また車両のドライブライン内の部材の一方から他方へ回転動力を伝達するのに必要な回転方向および長手方向の荷重に耐えるに十分な強度がない。したがって、金属製エンドフィッティングおよび／または他のドライブライン部材に対する堅牢な装着性を有する複合材ドライブシャフトを開発し、それにより向上した機能性および実用可能性を提供することが有利であろう。
【０００５】
通常、当技術分野において知られている複合材ドライブシャフトの複合材コア構造は、１または複数の溶接部、ピン、ボルト、ネジ、フランジ、スリーブ、および／または接着剤を用いて、金属製エンドフィッティングに装着される。これにより、複合材構造の製造および複合材ドライブシャフトの組み立ての両方に対して不要な複雑性が上乗せされる。またこれにより、複合材ドライブシャフトに不要な重量が上乗せされ、それにより複合材料を用いる主要な利点の１つが抑制される。したがって、金属製エンドフィッティングを複合材ドライブシャフトの複合材コア構造に装着するのに機械的締結具または機械的接続具の使用を必要としない複合材ドライブシャフトを開発することが有利であろう。
【発明の概要】
【０００６】
１または複数の繊維をオープン複合材構造内に織ることにより形成されるコア構造を有する複合材ドライブシャフトアセンブリである。複合材ドライブシャフトのコア構造は、第１端部および第２端部を有する。第１エンドピースが、複合材ドライブシャフトのコア構造の第１端部の少なくとも一部分と一体的に接続される。また、第２エンドピースが、複合材ドライブシャフトのコア構造の第２端部の少なくとも一部分と一体的に接続される。
【０００７】
複合材ドライブシャフトアセンブリの第１エンドピースおよび第２エンドピースは、第１エンドピースおよび第２エンドピースの端部の外面上に１または複数のらせん形状溝および／または軸方向溝を有する。１または複数の貫通孔が、第１エンドピースおよび第２エンドピースの外面上の１または複数のらせん形状溝の一端に配される、および／または１または複数の軸方向溝の一端に配される。
【０００８】
複合材ドライブシャフトのコア構造の第１端部における１または複数の繊維は、第１エンドピースの外面上の１または複数のらせん形状溝内および／または１または複数の軸方向溝内に、かつ少なくとも部分的に１または複数の貫通孔の内部に織られる。また、複合材ドライブシャフトのコア構造の第２端部における１または複数の繊維は、第２エンドピースの外面上の１または複数のらせん形状溝内および／または１または複数の軸方向溝内に、かつ少なくとも部分的に１または複数の貫通孔の内部に織られる。
【０００９】
オープン構造複合材ドライブシャフトを形成するべく、１または複数の構造用接着剤が複合材ドライブシャフトの１または複数の繊維に塗布され、硬化させられる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
当業者であれば、以下の詳細な説明から、これを添付の図面に照らして考慮することで、本開示の上記のおよびその他の利点が直ちに明らかとなるであろう。
【００１１】
【図１】本開示の一実施形態に係る複合材ドライブシャフトを有する車両の概略的上面図である。
【００１２】
【図２】本開示の一実施形態に係る１または複数の複合材ドライブシャフトを有する別の車両の概略的上面図である。
【００１３】
【図３】本開示の一実施形態に係る複合材ドライブシャフトの概略的上面図である。
【００１４】
【図３Ａ】図３に示す本開示の実施形態に係るエンドピースの概略的斜視図である。
【００１５】
【図４】本開示の代替的実施形態に係る複合材ドライブシャフトの概略的上面図である。
【００１６】
【図４Ａ】図４に示す本開示の代替的実施形態に係る複合材ドライブシャフトのコア構造の概略的側面図である。
【００１７】
【図４Ｂ】図４および図４Ａに示す本開示の代替的実施形態に係るエンドピースの概略的斜視図である。
【００１８】
【図５】本開示のまた別の実施形態に係るエンドピースを有する図３に示す複合材ドライブシャフトの概略的上面図である。
【００１９】
【図５Ａ】図５に示す本開示の実施形態に係るエンドピースの概略的斜視図である。
【００２０】
【図６】本開示のまたさらに別の実施形態に係るエンドピースを有する図４および図４Ａに示す複合材ドライブシャフトの概略的上面図である。
【００２１】
【図６Ａ】図６に示す本開示の実施形態に係るエンドピースの概略的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、そうでないと明示的に指定される場合を除き、様々な代替的な方向性および段階の順序を想定し得ることを理解されたい。また、添付の図面に示され本明細書において説明されている具体的なデバイスおよびプロセスは、本明細書において開示および画定される発明概念の単なる例示的な実施形態であることを理解されたい。ゆえに、開示される様々な実施形態に関する具体的な寸法、方向または他の物理的特徴は、別途明示のない限り、限定的なものとみなされるべきではない。
【００２３】
本開示は、自動車において用いられる複合材シャフトに関する。非限定的な例として、複合材シャフトは、ドライブシャフト、プロップシャフト、プロペラシャフト、カルダンシャフト、および／またはダブルカルダンシャフトである。車両のドライブシャフトは、一方のドライブトレイン部材から他方のドライブトレイン部材へトルクおよび／または回転エネルギーを伝達するために用いられる機械的部材である。
【００２４】
本開示の範囲内のこととして、また非限定的な例として、本明細書に開示される複合材シャフトは、自動車、オフロード車両、全地形対応車両、建設、構造用、海洋、航空宇宙、機関車、軍用、機械、ロボット、および／または消費者用製品の用途で用いられてよい。また、非限定的な例として、本明細書に開示される複合材シャフトは、乗用車両、電気車両、商用車両、および／または重機車両の用途で用いられてもよい。
【００２５】
図１は、本開示の一実施形態に係る複合材ドライブシャフト４を有する車両２の概略的上面図である。車両２は、トランスミッション８と駆動接続されるエンジン６を有する。非限定的な例として、車両２のエンジン６は、内燃機関、電気モータ、ガスタービン、および／またはガスタービンであり得る。次いでトランスミッション出力シャフト１０が、エンジン６とは反対側のトランスミッション８の一端と駆動接続される。トランスミッション８は、ギアボックスを用いてエンジン６により生成される回転動力の制御印加を提供する動力管理システムである。
【００２６】
複合材ドライブシャフト４は、トランスミッション出力シャフト１０から延在し、トランスミッション８をリアアクスルシステム１２に駆動接続する。複合材ドライブシャフト４の第１端１４は、カップリング１６を介してトランスミッション８とは反対側のトランスミッション出力シャフト１０の一端と駆動接続される。非限定的な例として、カップリング１６は、ユニバーサルジョイント、Ｕジョイント、ユニバーサルカップリング、カルダンジョイント、ダブルカルダンジョイント、フックジョイント、Ｓｐｉｃｅｒジョイント、ホモカイネティックカップリング（ｈｏｍｏｋｉｎｅｔｉｃ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）、等速ジョイント、Ｈａｒｄｙ  Ｓｐｉｃｅｒジョイント、またはコンパニオンフランジである。複合材ドライブシャフト４の第２端１８は、第２カップリング２０と駆動接続される。非限定的な例として、第２カップリング２０は、ユニバーサルジョイント、Ｕジョイント、ユニバーサルカップリング、カルダンジョイント、ダブルカルダンジョイント、フックジョイント、Ｓｐｉｃｅｒジョイント、ホモカイネティックカップリング、等速ジョイント、Ｈａｒｄｙ  Ｓｐｉｃｅｒジョイント、またはコンパニオンフランジである。
【００２７】
リアアクスル入力シャフト２２の一端が、第２カップリング２０の一端と駆動接続される。非限定的な例において、リアアクスル入力シャフト２０は、ディファレンシャル入力シャフト、カップリングシャフト、スタブシャフト、またはディファレンシャルピニオンシャフトである。リアアクスルディファレンシャル２４が、複合材ドライブシャフト４とは反対側のリアアクスル入力シャフト２０の一端と駆動接続される。リアアクスルディファレンシャルは、装輪車両２の（１または複数の）外側駆動輪が（１または複数の）内側駆動輪よりも高速に回転することを可能とするギアセットである。以下でより詳細に説明するように、リアアクスルシステム１２を通して回転動力が伝達される。
【００２８】
リアアクスルシステム１２は、第１リアアクスルハーフシャフト２６および第２リアアクスルハーフシャフト２８をさらに含む。第１リアアクスルハーフシャフト２６は、リアアクスル入力シャフト２２と略垂直に延在する。第１リアアクスルハーフシャフト２６の第１端３０は、第１リアアクスルホイールアセンブリ３２と駆動接続され、第１リアアクスルハーフシャフト２６の第２端３４は、リアアクスルディファレンシャル２４の一端と駆動接続される。非限定的な例において、第１リアアクスルハーフシャフト２６の第２端３４は、ディファレンシャルサイドギア、独立スタブシャフト、独立カップリングシャフト、リアアクスルディファレンシャル出力シャフト、および／またはディファレンシャルサイドギアの一部として形成されるシャフトと駆動接続される。
【００２９】
第２リアアクスルハーフシャフト２８もまた、リアアクスルシステム入力シャフト２２と略垂直に延在する。第２リアアクスルハーフシャフト２８の第１端３６は、第２リアアクスルホイールアセンブリ３８と駆動接続され、第２リアアクスルハーフシャフト２８の第２端４０は、第１リアアクスルハーフシャフト２６とは反対側のリアアクスルディファレンシャル２４の一端と駆動接続される。非限定的な例において、第２リアアクスルハーフシャフト２８の第２端４０は、ディファレンシャルサイドギア、独立スタブシャフト、独立カップリングシャフト、リアアクスルディファレンシャル出力シャフト、および／またはディファレンシャルサイドギアの一部として形成されるシャフトと駆動接続される。
【００３０】
図２は、本開示の一実施形態に係る１または複数の複合材ドライブシャフトを有する別の車両１００の概略的上面図である。車両１００は、トランスミッション１０４と駆動接続されるエンジン１０２を有する。非限定的な例として、車両１００のエンジン１０２は、内燃機関、電気モータ、ガスタービン、および／またはガスタービンであり得る。次いでトランスミッション出力シャフト１０６が、エンジン１０２とは反対側のトランスミッション１０４の一端と駆動接続される。図１に関連して前述したように、トランスミッション１０４は、ギアボックスを用いてエンジン１０２により生成される回転エネルギーの制御印加を提供する動力管理システムである。
【００３１】
トランスミッション出力シャフト１０６は、伝達ケース入力シャフト１０８と駆動接続され、伝達ケース入力シャフト１０８は、伝達ケース１１０と駆動接続される。伝達ケース１１０は、一連のギアおよびドライブシャフトを利用して、トランスミッション１０４からの回転動力をフォワードアクスルシステム１１２およびリアアクスルシステム１１４に伝達するよう、四輪駆動および／または全輪駆動（ＡＷＤ）車両において用いられる。伝達ケース１１０はまた、車両１００が選択的に二輪駆動モードまたは四輪／ＡＷＤモードのいずれかで選択的に動作することを可能とする。伝達ケース１１０は、第１伝達ケース出力シャフト１１６および第２伝達ケース出力シャフト１１７を含む。
【００３２】
第１複合材ドライブシャフト１１８は、第１伝達ケース出力シャフト１１６から車両１００のフォワードアクスルシステム１１２まで延在する。第１複合材ドライブシャフト１１８の第１端１２０は、カップリング１２２を介して伝達ケース１１０とは反対側の第１伝達ケース出力シャフト１１６の一端と駆動接続される。非限定的な例として、カップリング１２２は、ユニバーサルジョイント、Ｕジョイント、ユニバーサルカップリング、カルダンジョイント、ダブルカルダンジョイント、フックジョイント、Ｓｐｉｃｅｒジョイント、ホモカイネティックカップリング、等速ジョイント、Ｈａｒｄｙ  Ｓｐｉｃｅｒジョイント、またはコンパニオンフランジである。第１複合材ドライブシャフト１１８の第２端１２４は、第２カップリング１２６と駆動接続される。非限定的な例として、第２カップリング１２６は、ユニバーサルジョイント、Ｕジョイント、ユニバーサルカップリング、カルダンジョイント、ダブルカルダンジョイント、フックジョイント、Ｓｐｉｃｅｒジョイント、ホモカイネティックカップリング、等速ジョイント、Ｈａｒｄｙ  Ｓｐｉｃｅｒジョイント、またはコンパニオンフランジである。
【００３３】
フォワードアクスルシステム入力シャフト１２８の一端が、第２カップリング１２６の一端と駆動接続される。非限定的な例において、フォワードアクスルシステム入力シャフト１２８は、フォワードアクスルディファレンシャル入力シャフト、カップリングシャフト、スタブシャフト、またはフォワードアクスルディファレンシャルピニオンシャフトである。フォワードアクスルディファレンシャル１３０が、第１複合材ドライブシャフト１１８とは反対側のフォワードアクスルシステム入力シャフト１２８の一端と駆動接続される。フォワードアクスルディファレンシャルは、装輪車両１００の（１または複数の）外側駆動輪が（１または複数の）内側駆動輪よりも高速に回転することを可能とするギアセットである。以下でより詳細に説明するように、フォワードアクスルシステム１１２を通して回転動力が伝達される。
【００３４】
フォワードアクスルシステム１１２は、第１フォワードアクスルハーフシャフト１３２および第２フォワードアクスルハーフシャフト１３４をさらに含む。第１フォワードアクスルハーフシャフト１３２は、フォワードアクスルシステム入力シャフト１２８と略垂直に延在する。第１フォワードアクスルハーフシャフト１３２の第１端１３６は、第１フォワードアクスルホイールアセンブリ１３８と駆動接続され、第１フォワードアクスルハーフシャフト１３２の第２端１４０は、フォワードアクスルディファレンシャル１３０の一端と駆動接続される。非限定的な例において、第１フォワードアクスルハーフシャフト１３２の第２端１４０は、フォワードアクスルディファレンシャルサイドギア、独立スタブシャフト、独立カップリングシャフト、フォワードアクスルディファレンシャル出力シャフト、および／またはフォワードアクスルディファレンシャルサイドギアの一部として形成されるシャフトと駆動接続される。
【００３５】
第２フォワードアクスルハーフシャフト１３４もまた、フォワードアクスルシステム入力シャフト１２８と略垂直に延在する。第２フォワードアクスルハーフシャフト１３４の第１端１４２は、第２フォワードアクスルホイールアセンブリ１４４と駆動接続され、第２フォワードアクスルハーフシャフト１３４の第２端１４６は、第１フォワードアクスルハーフシャフト１３２とは反対側のフォワードアクスルディファレンシャル１３０の一端と駆動接続される。非限定的な例において、第２フォワードアクスルハーフシャフト１３４の第２端１４６は、フォワードアクスルディファレンシャルサイドギア、独立スタブシャフト、独立カップリングシャフト、フォワードアクスルディファレンシャル出力シャフト、および／またはフォワードアクスルディファレンシャルサイドギアの一部として形成されるシャフトと駆動接続される。
【００３６】
第２伝達ケース出力シャフト１１７の一端は、伝達ケース入力シャフト１０８とは反対側の伝達ケース１１０の一端と駆動接続される。第２複合材ドライブシャフト１４８は、第２伝達ケース出力シャフト１１７から車両１００のリアアクスルシステム１１４まで延在する。第２複合材ドライブシャフト１４８の第１端１５０は、カップリング１５２を介して伝達ケース１１０とは反対側の第２伝達ケース出力シャフト１１７の一端と駆動接続される。非限定的な例として、カップリング１５２は、ユニバーサルジョイント、Ｕジョイント、ユニバーサルカップリング、カルダンジョイント、ダブルカルダンジョイント、フックジョイント、Ｓｐｉｃｅｒジョイント、ホモカイネティックカップリング、等速ジョイント、Ｈａｒｄｙ  Ｓｐｉｃｅｒジョイント、またはコンパニオンフランジである。第２複合材ドライブシャフト１４８の第２端１５４は、第２カップリング１５６と駆動接続される。非限定的な例として、第２カップリング１５６は、ユニバーサルジョイント、Ｕジョイント、ユニバーサルカップリング、カルダンジョイント、ダブルカルダンジョイント、フックジョイント、Ｓｐｉｃｅｒジョイント、ホモカイネティックカップリング、等速ジョイント、Ｈａｒｄｙ  Ｓｐｉｃｅｒジョイント、またはコンパニオンフランジである。
【００３７】
リアアクスルシステム入力シャフト１５８の一端が、第２カップリング１５６の一端と駆動接続される。非限定的な例において、リアアクスルシステム入力シャフト１５８は、リアアクスルディファレンシャル入力シャフト、カップリングシャフト、スタブシャフト、またはリアアクスルディファレンシャルピニオンシャフトである。リアアクスルディファレンシャル１６０が、第２複合材ドライブシャフト１４８とは反対側のリアアクスルシステム入力シャフト１５８の一端と駆動接続される。リアアクスルディファレンシャル１６０は、装輪車両１００の（１または複数の）外側駆動輪が（１または複数の）内側駆動輪よりも高速に回転することを可能とするギアセットである。以下でより詳細に説明するように、リアアクスルシステム１１４を通して回転動力が伝達される。
【００３８】
リアアクスルシステム１１４は、第１リアアクスルハーフシャフト１６２および第２リアアクスルハーフシャフト１６４をさらに含む。第１リアアクスルハーフシャフト１６２は、リアアクスルシステム入力シャフト１５８と略垂直に延在する。第１リアアクスルハーフシャフト１６２の第１端１６６は、第１リアアクスルホイールアセンブリ１６８と駆動接続され、第１リアアクスルハーフシャフト１６２の第２端１７０は、リアアクスルディファレンシャル１６０の一端と駆動接続される。非限定的な例において、第１リアアクスルハーフシャフト１６２の第２端１７０は、リアアクスルディファレンシャルサイドギア、独立スタブシャフト、独立カップリングシャフト、リアアクスルディファレンシャル出力シャフト、および／またはリアアクスルディファレンシャルサイドギアの一部として形成されるシャフトと駆動接続される。
【００３９】
第２リアアクスルハーフシャフト１６４もまた、リアアクスルシステム入力シャフト１５８と略垂直に延在する。第２リアアクスルハーフシャフト１６４の第１端１７２は、第２リアアクスルホイールアセンブリ１７４と駆動接続され、第２リアアクスルハーフシャフト１６４の第２端１７６は、第１リアアクスルハーフシャフト１６２とは反対側のリアアクスルディファレンシャル１６０の一端と駆動接続される。非限定的な例において、第２リアアクスルハーフシャフト１６４の第２端１７６は、リアアクスルディファレンシャルサイドギア、独立スタブシャフト、独立カップリングシャフト、リアアクスルディファレンシャル出力シャフト、および／またはリアアクスルディファレンシャルサイドギアの一部として形成されるシャフトと駆動接続される。
【００４０】
図３は、本開示の一実施形態に係る複合材ドライブシャフト２００の概略的上面図である。複合材ドライブシャフト２００は、第１端部２０４および第２端部２０６を有するコア構造２０２を有する。図３に示すように、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２は、１または複数のらせん状配向の撚り糸または繊維２０８を織って複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２を形成することにより作製される。本開示の範囲内のこととして、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２を構成する１または複数のらせん状配向の糸または繊維２０８の各々は、複数の撚り糸または繊維（不図示）から各々作製されてよい。非限定的な例において、１または複数のらせん状配向の糸または繊維２０８、および／または１または複数のらせん状配向の糸または繊維２０８を構成する複数の撚り糸または繊維（不図示）は、炭素繊維トウ、プリプレグ炭素繊維トウ、プリプレグ炭素糸、ＤｕＰｏｎｔ社のケブラー（登録商標）などのアラミド繊維、ＤｕＰｏｎｔ社のナイロン（登録商標）、ナイロン６またはナイロン６，６などのポリアミド繊維、ポリエステル、ビニル、ガラス繊維、導電性繊維、および／またはＣｅｌａｎｅｓｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社のベクトラン（登録商標）などの液晶ポリマー繊維から作製される。
【００４１】
本開示の一実施形態（不図示）によれば、１または複数のらせん状配向の糸または繊維は、編組機を用いてマンドレルの外面上に織られる。非限定的な例として、１または複数の撚り糸または繊維を織るために用いられる編組機は、メイポール組紐を生じさせるメイポール編組機である。マンドレルの外面は、複合材ドライブシャフトのコア構造の所望の形状を生じさせる形状をなす。本開示の範囲内のこととして、マンドレルの外面は、複合材ドライブシャフトのコア構造の任意の所望の形状を生じさせる任意の所望の形状をとってよい。
【００４２】
図３に示す本開示の実施形態によれば、マンドレル（不図示）の外面は、略円柱形状を有し、それにより略円柱状のコア構造２０２を有する複合材ドライブシャフト２００を提供する。
【００４３】
図３に示すように、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２を形成する１または複数のらせん状配向の糸または繊維２０８は、予め定められたらせん角θで織られる。らせん角θは、マンドレル（不図示）の外面（不図示）上で織られるらせん状配向の糸または繊維２０８のピッチを決定する。図３に示す本開示の実施形態によれば、１または複数のらせん状配向の撚り糸または繊維２０８は、一定のらせん角θでマンドレル（不図示）の外面（不図示）上に織られ、それにより略一定または単一のピッチを有するコア構造２０２を提供する。追加的ならせん状配向の撚り糸または繊維２０８が、シャフト２００の機械的および／または物理的特性を変化させるよう必要に応じて複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２に加えられてよい。
【００４４】
本開示の代替的実施形態（不図示）によれば、１または複数のらせん状配向繊維のらせん角θは、必要に応じて、ドライブシャフトの機械的および／または物理的特性を変化させるよう複合材ドライブシャフトのコア構造の軸方向長さに沿って変化してよい。本開示のこの実施形態（不図示）に係る複合材ドライブシャフトは、２つ以上のピッチを有するように織られた１または複数のらせん状配向の撚り糸または繊維を有する。
【００４５】
図３に示すように、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２は、オープン構造またはオープンセル複合材構造である。しかしながら、本開示の範囲内のこととして、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２は、閉構造または閉セル複合材構造を有してよい。
【００４６】
第１端部２１４、中間部２１６および第２端部２１８を有するカップリングまたはエンドピース２１２が、図３に示す複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２の第１端部２０４および第２端部２０６の少なくとも一部分と一体的に接続される。中間部２１６は、エンドピース２１２の第１端部２１４と第２端部２１８との間に配される。非限定的な例として、エンドピース２１２は、ユニバーサルジョイント、Ｕジョイント、ユニバーサルカップリング、カルダンジョイント、ダブルカルダンジョイント、フックジョイント、Ｓｐｉｃｅｒジョイント、ホモカイネティックカップリング、等速ジョイント、Ｈａｒｄｙ  Ｓｐｉｃｅｒジョイント、またはコンパニオンフランジの構成部材である。図３および図３Ａに示す本開示の実施形態によれば、エンドピース２１２は、金属製エンドヨークである。非限定的な例として、金属製エンドヨークは、エンドピース２１２に加わる引張、圧縮、径方向、軸方向、および／またはねじりの荷重に耐えることが可能な、鉄、スチール、アルミニウム、および／または任意の他の材料から作製されてよい。本開示の範囲内のこととして、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２の第１端部２０４に装着されるエンドピースは、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２の第２端部２０６に装着されるエンドピースとは異なるものであってよい。
【００４７】
図３および図３Ａに示す本開示の実施形態によれば、エンドピース２１２の第１端部２１４は、エンドピース２１２の中間部２１６から軸方向外側に延在する一対の耳部またはヨークアーム２２０および２２２を有する。図３Ａに示す本開示の一実施形態によれば、エンドピース２１２の第１端部２１４上の第１軸方向延在ヨークアーム２２０は、エンドピース２１２の第１端部２１４上の第２軸方向延在ヨークアーム２２２と略平行である。エンドピース２１２の第１端部２１４上の第１軸方向延在ヨークアーム２２０は、外面２２４および内面２２６を有する。開口部２２８が、第１軸方向延在ヨークアーム２２０の外面２２４から内面２２６まで延在する。第１軸方向延在ヨークアーム２２０における開口部２２８は、ジャーナルクロス（不図示）のトラニオン（不図示）の外面に装着されるベアリングキャップ（不図示）の少なくとも一部分を受けるサイズおよび形状を有する。
【００４８】
エンドピース２１２の第１端部２１４上の第２軸方向延在ヨークアーム２２２は、外面２３０および内面２３２を有する。開口部２３４が、第２軸方向延在ヨークアーム２２２の外面２３０から内面２３２まで延在する。第２軸方向延在ヨーク２２２における開口部２３４は、エンドピース２１２の第１軸方向延在ヨークアーム２２０上の開口部２２８と位置合わせされる。第２軸方向延在ヨークアーム２２２における開口部２３４は、ジャーナルクロス（不図示）の別のトラニオン（不図示）の外面に装着される別のベアリングキャップ（不図示）の少なくとも一部分を受けるサイズおよび形状を有する。
【００４９】
図３および図３Ａに示すように、エンドピース２１２の第２端部２１８は、略円柱状の形状である。エンドピース２１２の第２端部２１８は、内部に中空部２４０を画定する内面２３６および外面２３８を有する。第１端２４４および第２端２４６を有する１または複数のらせん形状溝２４２が、エンドピース２１２の第２端部２１８の外面２３８の少なくとも一部分に沿って延在する。エンドピース２１２の第２端部２１８の外面２３８の少なくとも一部分上の１または複数のらせん形状溝２４２は、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２の端部２０４および２０６における１または複数のらせん状配向繊維２０８のらせん角θと相補的ならせん角θを有する。１または複数のらせん溝２４２は、１または複数のらせん状配向繊維２０８のうちの１または複数が、１または複数のらせん溝２４２内に織られ、その内部に保持され得るようなサイズを有する。
【００５０】
１または複数の貫通孔２４８が、１または複数のらせん溝２４２の第２端２４６におけるエンドピース２１２の第２端部２１８の内面２３６から外面２３８まで延在する。１または複数のらせん溝２４２の第２端２４８における１または複数の貫通孔２４８は、１または複数のらせん状配向繊維２０８のうちの１または複数が、１または複数の貫通孔２４８内に織られ、その内部に保持されるようなサイズを有する。本開示の範囲内のこととして、１または複数のらせん状配向繊維２０８は、編組機（不図示）により、または複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２の編み組みプロセスの前および／または後の別個の段階として、貫通孔２４８内に織られてよい。
【００５１】
１または複数のらせん状配向繊維２０８は、任意の従来の方法により、１または複数の貫通孔２４８の内部に保持されてよい。非限定的な例として、１または複数のらせん状配向繊維２０８は、１または複数のらせん状配向繊維２０８を貫通孔２４８内に圧入することにより、および／または１または複数のらせん状配向繊維２０８の一端に１または複数の貫通孔２４８の直径よりも大きい結び目を作ることにより、１または複数の貫通孔２４８の内部に保持される。
【００５２】
本開示の代替的実施形態（不図示）によれば、中間部および第１端部とは反対側のエンドピースの第２端部の最外端は、面取り部または丸みの付いた縁部を有する。また、本開示のこの実施形態（不図示）によれば、１または複数の貫通孔も、１または複数の面取り部または丸みの付いた縁部を有してよい。面取り部または丸みの付いた縁部により、エンドピースの、１または複数のらせん状配向繊維と直接接触する部分が、１または複数のらせん状配向繊維を摩耗させないことが確実になり、それにより複合材ドライブシャフトの全体的な寿命および耐久性が向上する。
【００５３】
複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２が編み組まれた後、１または複数のらせん状配向繊維２０８が１または複数のらせん溝２４２内に織られた後、かつ１または複数のらせん状配向繊維２０８が１または複数の貫通孔２４８内に織られその内部に保持された後に、１または複数の構造用接着剤２５１が複合材ドライブシャフト２００に塗布される。非限定的な例として、１または複数の構造用接着剤２５１は、結合剤組成物、樹脂組成物、エポキシ組成物、アクリル組成物、ウレタン組成物、シアノアクリレート組成物、またはそれらの混合物である。
【００５４】
１または複数の構造用接着剤２５１は、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２を構成する１または複数のらせん状配向繊維２０８を完全に包囲するようにコア構造２０２に塗布される。また、１または複数の構造用接着剤２５１は、１または複数のらせん状配向繊維２０８を完全に包囲するように、かつ１または複数のらせん形状溝２４２および１または複数の貫通孔２４８における空隙を充填するように、エンドピース２１２の第２端部２１８に塗布される。本開示の範囲内のこととして、所望の化学的、機械的、および／または物理的特性を実現するべく、１または複数の構造用接着剤２５１の１または複数の塗膜が複合材ドライブシャフト２００に塗布されてよい。
【００５５】
１または複数の構造用接着剤２５１が複合材ドライブシャフト２００に塗布された後、１または複数の構造用接着剤２５１が硬化および固化させられる。本開示の範囲内のこととして、１または複数の加熱、冷却、振動、および／または熱処理のプロセスが、硬化プロセスの一部として、または、１または複数の構造用接着剤２５１がドライブシャフト２００に塗布されている間のもしくは１または複数の構造用接着剤２５１が硬化した後の、複合材ドライブシャフト２００の製造における１または複数の追加的な段階として用いられてよい。
【００５６】
本開示の代替的実施形態によれば、複合材ドライブシャフト２００は、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２を完全に包囲する１または複数の封止要素２５０をさらに含んでよい。また、本開示の範囲内のこととして、１または複数の封止要素２５０は、エンドピース２１２の第２端部２１８の少なくとも一部分を完全に包囲してもよい。１または複数の封止要素２５０は、複合材ドライブシャフト２００を周囲環境およびゴミから保護および封止し、それにより複合材ドライブシャフト２００の全体的な寿命および耐久性が向上する。非限定的な例として、１または複数の封止要素２５０は、ドライブシャフト２００の寿命および耐久性を向上させるために複合材ドライブシャフト２００を周囲環境およびゴミから封止および／または保護する、非構造用アルミニウム管、封止剤材料の１または複数の塗膜、シュリンクラップ材料、ポリマー積層材料、エラストマー積層材料、および／または任意の他の材料である。
【００５７】
複合材ドライブシャフト２００上における雪および／または氷の堆積を防ぐべく、疎水性材料、ＮｅｖｅｒＷｅｔ，ＬＬＣ社のＮｅｖｅｒＷｅｔ（登録商標）、および／または任意の他の濡れ防止材料が、１または複数の封止要素２５０として用いられてよい。疎水性材料は、水を引き付けることなく、その表面から水をはじく材料である。これにより、雪および／または氷が複合材ドライブシャフト２００上に積もりにくくなり、それによりドライブシャフト２００の全体的な寿命および耐久性が向上する。
【００５８】
本開示の代替的実施形態（不図示）によれば、エンドピースは、１または複数のらせん状配向の糸または繊維をエンドピース上の１または複数のらせん形状溝内に織る前に、電気絶縁性のポリマー材料で被覆される。電気絶縁性ポリマー材料は、１または複数のらせん状配向の糸または繊維とエンドピースとの間の直接接触を防ぐ。１または複数のらせん状配向の糸または繊維がエンドピース上の１または複数のらせん形状溝内に織られた後、スリップリングコネクタアセンブリが、１または複数のらせん状配向の糸または繊維および絶縁されたエンドピースの上に設置される。スリップリングアセンブリは、回転電気コネクタとも称され、静止体から回転体への電力および電気信号の伝達を可能とする電気機械的デバイスである。
【００５９】
典型的なスリップリングアセンブリは、導電性回転金属製リングと、導電性回転リングの外面の少なくとも一部分と直接電気的に接触する１または複数の静止グラファイト製および／または金属製コンタクトとから構成される。また、１または複数の静止グラファイト製および／または金属製コンタクトは、電力源と電気的に接続される。導電性回転リングの内面は、絶縁されたエンドピース上の溝内に織られた１または複数の糸または繊維の少なくとも一部分と直接電気的に接触する。１または複数の導電性接着剤が、導電性回転リングの内面を１または複数の糸または繊維に固定するため、および１または複数の糸または繊維と導電性回転リングとの間の電気的接続を促すために用いられてよい。
【００６０】
スリップリングアセンブリを周囲環境から保護するべく、スリップリングアセンブリは、筐体の内部に完全に封入されてよい。これは、スリップリングアセンブリの全体的な寿命、性能、および耐久性を向上させる助けとなる。
【００６１】
動作中、電力源により供給される電気的エネルギーが１または複数の静止グラファイト製および／または金属製コンタクトに伝達され、次いで１または複数の静止グラファイト製および／または金属製コンタクトが電気的エネルギーを導電性回転リングに伝達する。次いでその電気的エネルギーが、導電性回転リングから、エンドピース上の１または複数のらせん形状溝内に織られた１または複数のらせん状配向の糸または繊維に伝達される。次いで１または複数のらせん状配向の糸または繊維が電気抵抗器として機能し、それにより電力源からの電気的エネルギーを熱エネルギーに変換する。次いで、生成されたその熱エネルギーを用いて、複合材ドライブシャフト上に堆積した何らかの雪および／または氷を融解させる。また、生成されたその熱エネルギーを用いて、複合材ドライブシャフト上における雪および／または氷の堆積を防ぐこともできる。
【００６２】
本開示の範囲内のこととして、電力源は、任意の従来の方法により１または複数のらせん状配向繊維と電気的に接触してよい。非限定的な例として、本開示の代替的実施形態（不図示）によれば、電力源は、１または複数のらせん状配向繊維のうちの１または複数と直接電気的に接触してよい。前述したように、次いで１または複数のらせん状配向の糸または繊維が電気抵抗器として機能することになり、それにより電力源からの電気的エネルギーを熱エネルギーに変換する。次いで、生成されたその熱エネルギーを用いて、複合材ドライブシャフト上に堆積した何らかの雪および／または氷を融解させる。また、生成されたその熱エネルギーを用いて、複合材ドライブシャフト上における雪および／または氷の堆積を防ぐこともできる。
【００６３】
図３に示すように、本開示の代替的実施形態によれば、複合材ドライブシャフト２００は、１または複数のバランスウェイト２５２をさらに含んでよい。１または複数のバランスウェイト２５２は、動作中に回転するときの複合材ドライブシャフト２００に見られる振動の量を低減、除去、および／または減殺するために用いられる。非限定的な例として、１または複数のバランスウェイト２５２は、コア構造２０２の第１端部２０４に装着されたエンドピース２１２の外面２３８の少なくとも一部分に装着される、コア構造２０２の第２端部２０６に装着されたエンドピース２１２の外面２３８の少なくとも一部分に装着される、および／または複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２の少なくとも一部分に装着されるものであってよい。また、非限定的な例として、１または複数のバランスウェイト２５２は、１または複数の溶接部、機械的締結具、および／または接着剤を用いて装着されてよい。
【００６４】
本開示の代替的実施形態によれば、１または複数のバランスウェイト２５２は、１または複数の封止要素２５０を複合材ドライブシャフト２００に適用する前に、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２に装着されてよい。本開示のこの実施形態によれば、１または複数の封止要素２５０は、１または複数のバランスウェイト２５２の少なくとも一部分が１または複数の封止要素２５０に包囲されるように１または複数のバランスウェイト２５２の上に適用されてよい。
【００６５】
１または複数の封止要素２５０が非構造用アルミニウム管である本開示の実施形態によれば、１または複数のバランスウェイト２５２は、非構造用アルミニウム管である封止要素２５０の外面に直接装着されてよい。非限定的な例として、１または複数のバランスウェイト２５２は、１または複数の溶接部、機械的締結具、および／または接着剤を用いて、非構造用管である封止要素２５０に装着されてよい。
【００６６】
本開示のまた別の実施形態によれば、複合材ドライブシャフト２００は、１または複数のセンサ２６０をさらに含む。図３Ａに示す１または複数のセンサ２６０は、受動センサおよび／または能動センサであってよい。また、１または複数のセンサ２６０は、電気センサおよび／または圧電センサであってよい。図３Ａに示すように、１または複数のセンサ２６０は、エンドピース２１２の第２端部２１８上の１または複数のらせん形状溝２４２のうちの１または複数と一体的に接続され、その内部に配される。本開示のこの実施形態によれば、１または複数のセンサ２６０は、１または複数の接着剤、溶接部、および／または機械的締結具を用いて、１または複数のらせん形状溝２４２のうちの１または複数と一体的に接続されてよい。本開示の範囲内のこととして、１または複数のセンサ２６０は、１または複数のらせん状配向繊維２０８が溝２４２内に織られる前および／または後に、１または複数のらせん形状溝２４２のうちの１または複数に装着されてよい。また、本開示の範囲内のこととして、１または複数のセンサ２６０は、１または複数の構造用接着剤２５１が塗布される前および／または後に、１または複数のらせん形状溝２４２のうちの１または複数に装着されてよい。
【００６７】
非限定的な例として、１または複数のセンサ２６０は、複合材ドライブシャフト２００をモニタリングするための１または複数のアルゴリズムを用いる能動センサであってよい。本開示のこの実施形態によれば、１または複数のセンサ２６０は、複合材ドライブシャフト２００に刺激を与え、印加された刺激に対して複合材ドライブシャフト２００がどのように応答するかをモニタリングする。非限定的な例として、刺激は、機械的刺激、電気的刺激、および／または振動刺激である。次いで、刺激による応答が１または複数のアルゴリズムにより記録および解析される。複合材ドライブシャフト２００の刺激による応答が、応答の予め定められた理想的範囲の限度外である場合、複合材ドライブシャフト２００を交換および／または修理する必要があることを運転者（不図示）に警告する信号が、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮバス）（不図示）を介して車両（不図示）の運転者に送られる。非限定的な例として、ＣＡＮバス（不図示）を介して運転者（不図示）に送られる信号は、非常灯、サービス灯、表示灯、修理灯、修理表示灯、サービス表示灯、音響アラーム、グラフィックベースのメッセージ、および／またはテキストベースのメッセージをオンにする。
【００６８】
本開示の別の実施形態によれば、非限定的な例として、１または複数のセンサ２６０は、１または複数の加速度計を用いて複合材ドライブシャフト２００における振動の量を測定する受動センサであってよい。１または複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）（不図示）が、収集された複合材ドライブシャフト２００の振動挙動を比較し、これを予め定められた理想的な振動範囲と比較する。複合材ドライブシャフト２００の振動挙動が予め定められた理想的な振動範囲の限度外である場合、複合材ドライブシャフト２００を交換および／または修理する必要があることを運転者（不図示）に警告する信号が、ＣＡＮバス（不図示）を介して車両（不図示）の運転者に送られる。非限定的な例として、ＣＡＮバス（不図示）を介して運転者（不図示）に送られる信号は、非常灯、サービス灯、表示灯、修理灯、修理表示灯、サービス表示灯、音響アラーム、グラフィックベースのメッセージ、および／またはテキストベースのメッセージをオンにする。
【００６９】
本開示のまた別の実施形態によれば、非限定的な例として、図３Ａに示す１または複数のセンサ２６０は、１または複数のねじりトランスデューサ（ｔｏｒｓｉｏｎａｌ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）である。本開示のこの実施形態によれば、ねじりトランスデューサは、複合材ドライブシャフト２００が静的および／または動的状態にあるときの複合材ドライブシャフト２００にかかるトルクの量を測定および記録するために用いられる。次いでこの情報が車両（不図示）の１または複数のＥＣＵ（不図示）に伝達され、収集される。次いで１または複数のアルゴリズムが、１または複数のＥＣＵ（不図示）により収集された情報を解析およびモニタリングし、情報を予め定められた理想的な動作挙動と比較することで、複合材ドライブシャフト２００の性能特性をトラッキングし、複合材ドライブシャフト２００を修理および／または交換する必要がある時期を特定する。複合材ドライブシャフト２００を交換および／または修理する必要がある場合、複合材ドライブシャフト２００を交換および／または修理する必要があることを車両の運転者（不図示）に警告する信号が、１または複数のＥＣＵ（不図示）を接続するＣＡＮバス（不図示）を介して１または複数のＥＣＵ（不図示）から送られることになる。非限定的な例として、ＣＡＮバス（不図示）を介して運転者（不図示）に送られる信号は、非常灯、サービス灯、表示灯、修理灯、修理表示灯、サービス表示灯、音響アラーム、グラフィックベースのメッセージ、および／またはテキストベースのメッセージをオンにする。
【００７０】
図４、図４Ａ、および図４Ｂは、本開示の代替的実施形態に係るエンドピース３１２を有するコア構造３０２を有する複合材ドライブシャフト３００を示す。本開示のこの実施形態によれば、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２は、第１端部３０４および第２端部３０６を有する。図４に示すように、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２は、１または複数のらせん状配向の糸または繊維３０８を織って複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２を形成することにより作製される。本開示の範囲内のこととして、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２を構成する１または複数のらせん状配向の糸または繊維３０８の各々は、複数の撚り糸または繊維（不図示）から各々作製されてよい。非限定的な例において、１または複数のらせん状配向の糸または繊維３０８、および／または１または複数のらせん状配向の糸または繊維３０８を構成する複数の撚り糸または繊維（不図示）は、炭素繊維トウ、プリプレグ炭素繊維トウ、プリプレグ炭素糸、ＤｕＰｏｎｔ社のケブラー（登録商標）などのアラミド繊維、ＤｕＰｏｎｔ社のナイロン（登録商標）、ナイロン６またはナイロン６，６などのポリアミド繊維、ポリエステル、ビニル、ガラス繊維、導電性繊維、および／またはＣｅｌａｎｅｓｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社のベクトラン（登録商標）などの液晶ポリマー繊維から作製される。
【００７１】
本開示の一実施形態（不図示）によれば、１または複数の撚り糸または繊維は、編組機を用いてマンドレルの外面上に織られる。非限定的な例として、１または複数の撚り糸または繊維を織るために用いられる編組機は、メイポール組紐を生じさせるメイポール編組機である。マンドレルの外面は、複合材ドライブシャフトのコア構造の所望の形状を生じさせる形状をなす。本開示の範囲内のこととして、マンドレルの外面は、複合材ドライブシャフトのコア構造の任意の所望の形状を生じさせる任意の所望の形状をとってよい。
【００７２】
図４に示す本開示の実施形態によれば、マンドレル（不図示）の外面は、略円柱形状を有し、それにより略円柱状のコア構造３０２を有する複合材ドライブシャフト３００を提供する。
【００７３】
図４および図４Ａに示すように、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２を形成する１または複数のらせん状配向の糸または繊維３０８は、予め定められたらせん角θで織られる。らせん角θは、マンドレル（不図示）の外面（不図示）上で織られるらせん状配向の糸または繊維３０８のピッチを決定する。図４に示す本開示の実施形態によれば、１または複数のらせん状配向の撚り糸または繊維３０８は、一定のらせん角θでマンドレル（不図示）の外面（不図示）上に織られ、それにより略一定または単一のピッチを有するコア構造３０２を提供する。追加的ならせん状配向の撚り糸または繊維３０８が、シャフト２００の機械的および／または物理的特性を変化させるよう必要に応じて複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２に加えられてよい。
【００７４】
本開示の代替的実施形態（不図示）によれば、１または複数のらせん状配向繊維のらせん角θは、必要に応じて、ドライブシャフトの機械的および／または物理的特性を変化させるよう複合材ドライブシャフトのコア構造の軸方向長さに沿って変化してよい。本開示のこの実施形態（不図示）に係る複合材ドライブシャフトは、２つ以上のピッチを有するように織られた１または複数のらせん状配向の撚り糸または繊維を有する。
【００７５】
図４および図４Ａに示す本開示の実施形態によれば、複合材ドライブシャフト３００の物理的および／または機械的特性を向上させるべく、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２は、軸方向に配向した１または複数の追加的な撚り糸または繊維３１０をさらに含む。図４および図４Ａに示すように、１または複数の軸方向配向の撚り糸または繊維３１０が１または複数のらせん状配向の撚り糸または繊維３０８内に織り交ぜられることで、三軸方向に織られたコア構造３０２が生じる。追加的な軸方向配向の撚り糸または繊維３１０は、シャフト３００の機械的および／または物理的特性を変化させるよう必要に応じて複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２に加えられてよい。本開示の範囲内のこととして、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２を構成する１または複数の軸方向配向の糸または繊維３１０の各々は、複数の撚り糸または繊維（不図示）から各々作製されてよい。非限定的な例において、１または複数の軸方向配向の糸または繊維３１０、および／または１または複数の軸方向配向の糸または繊維３１０を構成する複数の撚り糸または繊維（不図示）は、炭素繊維トウ、プリプレグ炭素繊維トウ、プリプレグ炭素糸、ＤｕＰｏｎｔ社のケブラー（登録商標）などのアラミド繊維、ＤｕＰｏｎｔ社のナイロン（登録商標）、ナイロン６またはナイロン６，６などのポリアミド繊維、ポリエステル、ビニル、ガラス繊維、導電性繊維、および／またはＣｅｌａｎｅｓｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社のベクトラン（登録商標）などの液晶ポリマー繊維から作製される。
【００７６】
図４および図４Ａに示すように、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２は、オープン構造またはオープンセル複合材構造である。しかしながら、本開示の範囲内のこととして、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２は、閉構造または閉セル複合材構造を有してよい。
【００７７】
第１端部３１４、中間部３１６および第２端部３１８を有するカップリングまたはエンドピース３１２が、図４に示す複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２の第１端部３０４および第２端部３０６の少なくとも一部分と一体的に接続される。中間部３１６は、エンドピース３１２の第１端部３１４と第２端部３１８との間に配される。非限定的な例として、エンドピース３１２は、ユニバーサルジョイント、Ｕジョイント、ユニバーサルカップリング、カルダンジョイント、ダブルカルダンジョイント、フックジョイント、Ｓｐｉｃｅｒジョイント、ホモカイネティックカップリング、等速ジョイント、Ｈａｒｄｙ  Ｓｐｉｃｅｒジョイント、またはコンパニオンフランジの構成部材である。図４および図４Ｂに示す本開示の実施形態によれば、エンドピース３１２は、金属製エンドヨークである。非限定的な例として、金属製エンドヨークは、エンドピース３１２に加わる引張、圧縮、径方向、軸方向、および／またはねじりの荷重に耐えることが可能な、鉄、スチール、アルミニウム、および／または任意の他の材料から作製されてよい。本開示の範囲内のこととして、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２の第１端部３０４に装着されるエンドピースは、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２の第２端部３０６に装着されるエンドピースとは異なるものであってよい。
【００７８】
図４および図４Ｂに示す本開示の実施形態によれば、エンドピース３１２の第１端部３１４は、エンドピース３１２の中間部３１６から軸方向外側に延在する一対の耳部またはヨークアーム３２０および３２２を有する。図４Ｂに示す本開示の一実施形態によれば、エンドピース３１２の第１端部３１４上の第１軸方向延在ヨークアーム３２０は、エンドピース３１２の第１端部３１４上の第２軸方向延在ヨークアーム３２２と略平行である。エンドピース３１２の第１端部３１４上の第１軸方向延在ヨークアーム３２０は、外面３２４および内面３２６を有する。開口部３２８が、第１軸方向延在ヨークアーム３２０の外面３２４から内面３２６まで延在する。第１軸方向延在ヨークアーム３２０における開口部３２８は、ジャーナルクロス（不図示）のトラニオン（不図示）の外面に装着されるベアリングキャップ（不図示）の少なくとも一部分を受けるサイズおよび形状を有する。
【００７９】
エンドピース３１２の第１端部３１４上の第２軸方向延在ヨークアーム３２２は、外面３３０および内面３３２を有する。開口部３３４が、第２軸方向延在ヨークアーム３２２の外面３３０から内面３３２まで延在する。第２軸方向延在ヨーク３２２における開口部３３４は、エンドピース３１２の第１軸方向延在ヨークアーム３２０上の開口部３２８と位置合わせされる。第２軸方向延在ヨークアーム３２２における開口部３３４は、ジャーナルクロス（不図示）の別のトラニオン（不図示）の外面に装着される別のベアリングキャップ（不図示）の少なくとも一部分を受けるサイズおよび形状を有する。
【００８０】
図４および図４Ｂに示すように、エンドピース３１２の第２端部３１８は、略円柱状の形状である。エンドピース３１２の第２端部３１８は、内部に中空部３４０を画定する内面３３６および外面３３８を有する。第１端３４４および第２端３４６を有する１または複数のらせん形状溝３４２が、エンドピース３１２の第２端部３１８の外面３３８の少なくとも一部分に沿って延在する。エンドピース３１２の第２端部３１８の外面３３８の少なくとも一部分上の１または複数のらせん形状溝３４２は、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２の端部３０４および３０６における１または複数のらせん状配向繊維３０８のらせん角θと相補的ならせん角θを有する。１または複数のらせん溝３４２は、１または複数のらせん状配向繊維３０８のうちの１または複数が、１または複数のらせん溝３４２内に織られ、その内部に保持され得るようなサイズを有する。
【００８１】
図４および図４Ｂに示す本開示の実施形態によれば、エンドピース３１２は、第１端３５０および第２端３５２を有する１または複数の軸方向溝３４８をさらに含む。１または複数の軸方向溝３４８は、エンドピース３１２の第２端部３１８の外面３３８の少なくとも一部分に沿って軸方向に延在する。また、エンドピース３１２の第２端部３１８の外面３３８の少なくとも一部分上の１または複数の軸方向溝３４８は、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２の端部３０４および３０６における１または複数の軸方向配向繊維３１０と同軸方向に延在する。
【００８２】
１または複数の貫通孔３５４が、１または複数のらせん溝３４２の第２端３４６および／または１または複数の軸方向溝３４８の第２端３５２におけるエンドピース３１２の第２端部３１８の内面３３６から外面３３８まで延在する。本開示の代替的実施形態（不図示）によれば、１または複数のらせん溝の第２端に配される１または複数の貫通孔が存在し、１または複数の軸方向溝の第２端に配される１または複数の異なる貫通孔が存在する。
【００８３】
１または複数のらせん溝３４２の第２端３４８および／または１または複数の軸方向溝３４８の第２端３５２における１または複数の貫通孔３５４は、１または複数のらせん状配向繊維３０８および／または１または複数の軸方向配向繊維３１０のうちの１または複数が１または複数の貫通孔３５４内に織られ、その内部に保持されるようなサイズを有する。本開示の範囲内のこととして、１または複数のらせん状配向繊維３０８および／または１または複数の軸方向配向繊維３１０は、編組機（不図示）により、またはコア構造３０２の編み組みプロセスの前および／または後の別個の段階として、貫通孔３５４内に織られてよい。
【００８４】
１または複数のらせん状配向繊維３０８および／または１または複数の軸方向配向繊維３１０は、任意の従来の方法により１または複数の貫通孔３５４の内部に保持されてよい。非限定的な例として、１または複数のらせん状配向繊維３０８および／または１または複数の軸方向配向繊維３１０は、繊維３０８および３１０を貫通孔３５４内に圧入することにより、および／または繊維３０８および３１０の一端に１または複数の貫通孔３５４の直径よりも大きい結び目を作ることにより、１または複数の貫通孔３５４の内部に保持される。
【００８５】
本開示の代替的実施形態（不図示）によれば、中間部および第１端部とは反対側のエンドピースの第２端部の最外端は、面取り部または丸みの付いた縁部を有する。また、本開示のこの実施形態（不図示）によれば、１または複数の貫通孔も、１または複数の面取り部または丸みの付いた縁部を有してよい。面取り部または丸みの付いた縁部により、エンドピースの、１または複数のらせん状配向および／または軸方向配向の繊維と直接接触する部分が、１または複数のらせん状配向および／または軸方向配向の繊維を摩耗させないことが確実になり、それにより複合材ドライブシャフトの全体的な寿命および耐久性が向上する。
【００８６】
複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２が編み組まれた後、１または複数のらせん状配向繊維３０８が１または複数のらせん溝３４２内に織られた後、１または複数の軸方向配向繊維３１０が１または複数の軸方向溝３４８内に織られた後、かつ１または複数のらせん状配向繊維３０８および／または１または複数の軸方向配向繊維３１０が１または複数の貫通孔３５４内に織られその内部に保持された後に、１または複数の構造用接着剤３５１が複合材ドライブシャフト３００に塗布される。非限定的な例として、１または複数の構造用接着剤３５１は、結合剤組成物、樹脂組成物、エポキシ組成物、アクリル組成物、ウレタン組成物、シアノアクリレート組成物、またはそれらの混合物である。
【００８７】
１または複数の構造用接着剤３５１は、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２を構成する、１または複数のらせん状配向繊維３０８を完全に包囲するように、かつ１または複数の軸方向配向繊維３１０を完全に包囲するように、コア構造３０２に塗布される。また、１または複数の構造用接着剤３５１は、繊維３０８および３１０を完全に包囲するように、かつ１または複数のらせん形状溝３４２、１または複数の軸方向溝３４８、および／または１または複数の貫通孔３５４における空隙を充填するように、エンドピース３１２の第２端部３１８に塗布される。本開示の範囲内のこととして、所望の化学的、機械的、および／または物理的特性を実現するべく、１または複数の構造用接着剤３５１の１または複数の塗膜が複合材ドライブシャフト３００に塗布されてよい。
【００８８】
１または複数の構造用接着剤３５１が複合材ドライブシャフト３００に塗布された後、１または複数の構造用接着剤３５１が硬化および固化させられる。本開示の範囲内のこととして、１または複数の加熱、冷却、振動、および／または熱処理のプロセスが、硬化プロセスの一部として、または、１または複数の構造用接着剤３５１がドライブシャフト３００に塗布されている間のもしくは１または複数の構造用接着剤３５１が硬化した後の、複合材ドライブシャフト３００の製造における１または複数の追加的な段階として用いられてよい。
【００８９】
本開示の代替的実施形態によれば、複合材ドライブシャフト３００は、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２を完全に包囲する１または複数の封止要素３５６をさらに含んでよい。また、本開示の範囲内のこととして、１または複数の封止要素３５６は、エンドピース３１２の第２端部３１８の少なくとも一部分を完全に包囲してもよい。１または複数の封止要素３５６は、複合材ドライブシャフト３００を周囲環境およびゴミから保護および封止し、それにより複合材ドライブシャフト３００の全体的な寿命および耐久性が向上する。非限定的な例として、１または複数の封止要素３５６は、複合材ドライブシャフト３００を周囲環境およびゴミから封止および／または保護する、非構造用アルミニウム管、封止剤材料、シュリンクラップ材料、ポリマー積層材料、エラストマー積層材料、および／または任意の他の材料である。
【００９０】
複合材ドライブシャフト３００上における雪および／または氷の堆積を防ぐべく、疎水性材料、ＮｅｖｅｒＷｅｔ，ＬＬＣ社のＮｅｖｅｒＷｅｔ（登録商標）、および／または任意の他の濡れ防止材料が、１または複数の封止要素３５６として用いられてよい。疎水性材料は、水を引き付けることなく、その表面から水をはじく材料である。これにより、雪および／または氷が複合材ドライブシャフト３００上に積もりにくくなり、それによりドライブシャフト３００の全体的な寿命および耐久性が向上する。
【００９１】
本開示の代替的実施形態（不図示）によれば、エンドピースは、１または複数のらせん状配向および軸方向配向の糸または繊維をエンドピースにおける１または複数のらせん形状溝内および１または複数の軸方向溝内に織る前に、電気絶縁性のポリマー材料で被覆される。電気絶縁性ポリマー材料は、エンドピースと１または複数のらせん状配向および軸方向配向の糸または繊維との間の直接接触を防ぐ。１または複数のらせん状配向および軸方向配向の糸または繊維がエンドピース上の１または複数のらせん形状溝内および１または複数の軸方向溝内に織られた後、スリップリングコネクタアセンブリが、１または複数のらせん状配向および軸方向配向の糸または繊維および絶縁されたエンドピースの上に設置される。スリップリングアセンブリは、回転電気コネクタとも称され、静止体から回転体への電力および電気信号の伝達を可能とする電気機械的デバイスである。
【００９２】
典型的なスリップリングアセンブリは、導電性回転金属製リングと、導電性回転リングの外面の少なくとも一部分と直接電気的に接触する１または複数の静止グラファイト製および／または金属製コンタクトとから構成される。また、１または複数の静止グラファイト製および／または金属製コンタクトは、電力源と電気的に接続される。導電性回転リングの内面は、絶縁されたエンドピース上の溝内に織られた１または複数の糸または繊維の少なくとも一部分と直接電気的に接触する。１または複数の導電性接着剤が、導電性回転リングの内面を１または複数の糸または繊維に固定するため、および１または複数の糸または繊維と導電性回転リングとの間の電気的接続を促すために用いられてもよい。
【００９３】
スリップリングアセンブリを周囲環境から保護するべく、スリップリングアセンブリは、筐体の内部に完全に封入されてよい。これは、スリップリングアセンブリの全体的な寿命、性能、および耐久性を向上させる助けとなる。
【００９４】
動作中、電力源により供給される電気的エネルギーが１または複数の静止グラファイト製および／または金属製コンタクトに伝達され、次いで１または複数の静止グラファイト製および／または金属製コンタクトが電気的エネルギーを導電性回転リングに伝達する。次いでその電気的エネルギーが、導電性回転リングから、エンドピース上の１または複数の溝内に織られた１または複数のらせん状配向および軸方向配向の糸または繊維に伝達される。次いで１または複数のらせん状配向および／または軸方向配向の糸または繊維のうちの１または複数が電気抵抗器として機能し、それにより電力源からの電気的エネルギーを熱エネルギーに変換する。次いで、生成されたその熱エネルギーを用いて、複合材ドライブシャフト上に堆積した何らかの雪および／または氷を融解させる。また、生成されたその熱エネルギーを用いて、複合材ドライブシャフト上における雪および／または氷の堆積を防ぐこともできる。
【００９５】
本開示の範囲内のこととして、電力源は、任意の従来の方法により１または複数のらせん状配向および／または軸方向配向の繊維と電気的に接触してよい。非限定的な例として、本開示の代替的実施形態（不図示）によれば、電力源は、１または複数のらせん状配向および／または軸方向配向の繊維のうちの１または複数と直接電気的に接触してよい。前述したように、次いで１または複数のらせん状配向および／または軸方向配向の糸または繊維が電気抵抗器として機能することになり、それにより電力源からの電気的エネルギーを熱エネルギーに変換する。次いで、生成されたその熱エネルギーを用いて、複合材ドライブシャフト上に堆積した何らかの雪および／または氷を融解させる。また、生成されたその熱エネルギーを用いて、複合材ドライブシャフト上における雪および／または氷の堆積を防ぐこともできる。
【００９６】
図３および図３Ａに関連して前述したように、本開示の代替的実施形態によれば、複合材ドライブシャフト３００は、１または複数のバランスウェイト３６０をさらに含んでよい。本開示のこの実施形態によれば、非限定的な例として、１または複数のバランスウェイト３６０は、コア構造３０２の第１端部３０４に装着されたエンドピース３１２の外面３３８の少なくとも一部分に装着される、コア構造３０２の第２端部３０６に装着されたエンドピース３１２の外面３３８の少なくとも一部分に装着される、および／または複合材ドライブシャフトのコア構造３０２の少なくとも一部分に装着されるものであってよい。また、非限定的な例として、１または複数のバランスウェイト３６０は、１または複数の溶接部、機械的締結具、および／または接着剤を用いて装着されてよい。
【００９７】
本開示のまた別の実施形態によれば、複合材ドライブシャフト３００は、１または複数のセンサ３６２をさらに含む。図４Ｂに示す１または複数のセンサ３６２は、受動センサおよび／または能動センサであってよい。また、１または複数のセンサ３６２は、電気センサおよび／または圧電センサであってよい。図４Ｂに示すように、１または複数のセンサ３６２は、エンドピース３１２の第２端部３１８上の１または複数のらせん形状溝３４２および／または１または複数の軸方向溝３４８のうちの１または複数と一体的に接続され、その内部に配される。本開示のこの実施形態によれば、１または複数のセンサ３６２は、１または複数の接着剤、溶接部、および／または機械的締結具を用いて、１または複数のらせん形状溝３４２のうちの１または複数および／または１または複数の軸方向溝３４８と一体的に接続されてよい。本開示の範囲内のこととして、１または複数のセンサ３６２は、１または複数のらせん状配向および軸方向配向の繊維３０８および３１０が溝３４２および３４８内に織られる前および／または後に、１または複数のらせん形状溝３４２のうちの１または複数および／または１または複数の軸方向溝３４８に装着されてよい。また、本開示の範囲内のこととして、１または複数のセンサ３６２は、１または複数の構造用接着剤３５１が塗布される前および／または後に、１または複数のらせん形状溝３４２のうちの１または複数および／または１または複数の軸方向溝３４８に装着されてよい。
【００９８】
非限定的な例として、１または複数のセンサ３６２は、複合材ドライブシャフト３００をモニタリングするための１または複数のアルゴリズムを用いる能動センサであってよい。本開示のこの実施形態によれば、１または複数のセンサ３６２は、複合材ドライブシャフト３００に刺激を与え、印加された刺激に対して複合材ドライブシャフト３００がどのように応答するかをモニタリングする。非限定的な例として、刺激は、機械的刺激、電気的刺激、および／または振動刺激である。次いで、刺激による応答が１または複数のアルゴリズムにより記録および解析される。複合材ドライブシャフト３００の刺激による応答が、応答の予め定められた理想的範囲の限度外である場合、複合材ドライブシャフト３００を交換および／または修理する必要があることを運転者（不図示）に警告する信号が、ＣＡＮバス（不図示）を介して車両（不図示）の運転者に送られる。非限定的な例として、ＣＡＮバス（不図示）を介して運転者（不図示）に送られる信号は、非常灯、サービス灯、表示灯、修理灯、修理表示灯、サービス表示灯、音響アラーム、グラフィックベースのメッセージ、および／またはテキストベースのメッセージをオンにする。
【００９９】
本開示の別の実施形態によれば、非限定的な例として、１または複数のセンサ３６２は、１または複数の加速度計を用いて複合材ドライブシャフト３００における振動の量を測定する受動センサであってよい。１または複数のＥＣＵ（不図示）が、収集された複合材ドライブシャフト３００の振動挙動を比較し、これを予め定められた理想的な振動範囲と比較する。複合材ドライブシャフト３００の振動挙動が予め定められた理想的な振動範囲の限度外である場合、複合材ドライブシャフト３００を交換および／または修理する必要があることを運転者（不図示）に警告する信号が、ＣＡＮバス（不図示）を介して車両（不図示）の運転者に送られる。非限定的な例として、ＣＡＮバス（不図示）を介して運転者（不図示）に送られる信号は、非常灯、サービス灯、表示灯、修理灯、修理表示灯、サービス表示灯、音響アラーム、グラフィックベースのメッセージ、および／またはテキストベースのメッセージをオンにする。
【０１００】
本開示のまた別の実施形態によれば、非限定的な例として、図４Ｂに示す１または複数のセンサ３６２は、１または複数のねじりトランスデューサである。本開示のこの実施形態によれば、ねじりトランスデューサは、複合材ドライブシャフト３００が静的および／または動的状態にあるときの複合材ドライブシャフト３００にかかるトルクの量を測定および記録するために用いられる。次いでこの情報が車両（不図示）の１または複数のＥＣＵ（不図示）に伝達され、収集される。次いで１または複数のアルゴリズムが、１または複数のＥＣＵ（不図示）により収集された情報を解析およびモニタリングし、情報を予め定められた理想的な動作挙動と比較することで、複合材ドライブシャフト３００の性能特性をトラッキングし、複合材ドライブシャフト３００が修理を必要とする時期を特定する、および／または複合材ドライブシャフト３００を交換する必要がある時期を特定する。複合材ドライブシャフト３００を交換または修理する必要がある場合、複合材ドライブシャフト３００を交換および／または修理する必要があることを車両の運転者（不図示）に警告する信号が、１または複数のＥＣＵ（不図示）を接続するＣＡＮバス（不図示）を介して１または複数のＥＣＵ（不図示）から送られることになる。非限定的な例として、ＣＡＮバス（不図示）を介して運転者（不図示）に送られる信号は、非常灯、サービス灯、表示灯、修理灯、修理表示灯、サービス表示灯、音響アラーム、グラフィックベースのメッセージ、および／またはテキストベースのメッセージをオンにする。
【０１０１】
図５および図５Ａは、本開示の代替的実施形態に係るエンドピース４００を有する図３に示す複合材ドライブシャフト２００を示す。図５に示す複合材ドライブシャフト２００は、以下で具体的に記載することを除き、図３に関連して前述した複合材ドライブシャフト２００と同じである。図５に示すように、また本開示の図３に関連して前述したように、複合材ドライブシャフト２００は、第１端部２０４および第２端部２０６を有するコア構造２０２を含む。また、本開示の図３および図５に示すように、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２は、らせん角θでマンドレル（不図示）の外面（不図示）上に織られる１または複数のらせん状配向の糸または繊維２０８を含む。本開示の範囲内のこととして、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２の１または複数のらせん状配向の糸または繊維２０８は、単一のピッチで織られてもよく、または複数のピッチを有するように織られてもよい。追加的ならせん状配向の撚り糸または繊維２０８が、シャフト２００の機械的および／または物理的特性を変化させるよう必要に応じて複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２に加えられてよい。
【０１０２】
カップリングまたはエンドピース４００が、図５に示す複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２の第１端部２０４および第２端部２０６の少なくとも一部分と一体的に接続される。エンドピース４００は、第１端部４０２、第２端部４０４、内面４０６、および外面４０８を有する。エンドピース４００の内面４０６および外面４０８は、内部に中空部４１０を画定する。図５および図５Ａに示すように、非限定的な例として、エンドピース４００は、略円柱状の形状である。
【０１０３】
第１端４１４および第２端４１６を有する１または複数のらせん形状溝４１２が、エンドピース４００の第２端部４０４の外面４０８の少なくとも一部分に沿って延在する。エンドピース４００の第２端部４０４の外面４０８の少なくとも一部分上の１または複数のらせん形状溝４１２は、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２の端部２０４および２０６における１または複数のらせん状配向繊維２０８のらせん角θと相補的ならせん角θを有する。１または複数のらせん溝４１２は、１または複数のらせん状配向繊維２０８のうちの１または複数が、１または複数のらせん溝４１２内に織られ、その内部に保持され得るようなサイズを有する。
【０１０４】
１または複数の貫通孔４１８が、１または複数のらせん溝４１２の第２端４１６におけるエンドピース４００の第２端部４０４の内面４０６から外面４０８まで延在する。１または複数のらせん溝４１２の第２端４１６における１または複数の貫通孔４１８は、１または複数のらせん状配向繊維２０８のうちの１または複数が、１または複数の貫通孔４１８内に織られ、その内部に保持されるようなサイズを有する。本開示の範囲内のこととして、１または複数のらせん状配向繊維２０８は、編組機（不図示）により、または複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２の編み組みプロセスの前および／または後の別個の段階として、貫通孔４１８内に織られてよい。
【０１０５】
１または複数のらせん状配向繊維２０８は、任意の従来の方法により、１または複数の貫通孔４１８の内部に保持されてよい。非限定的な例として、１または複数のらせん状配向繊維２０８は、１または複数のらせん状配向繊維２０８を貫通孔４１８内に圧入することにより、および／または１または複数のらせん状配向繊維２０８の一端に１または複数の貫通孔４１８の直径よりも大きい結び目を作ることにより、１または複数の貫通孔４１８の内部に保持される。
【０１０６】
本開示の代替的実施形態（不図示）によれば、第１端部とは反対側のエンドピースの第２端部の最外端は、面取り部または丸みの付いた縁部を有する。また、本開示のこの実施形態（不図示）によれば、１または複数の貫通孔も、１または複数の面取り部または丸みの付いた縁部を有してよい。面取り部または丸みの付いた縁部により、エンドピースの、１または複数のらせん状配向繊維と直接接触する部分が、１または複数のらせん状配向繊維を摩耗させないことが確実になり、それにより複合材ドライブシャフトの全体的な寿命および耐久性が向上する。
【０１０７】
図５および図５Ａに示す本開示の実施形態によれば、エンドピース４００は、一般的な金属製エンドピースである。非限定的な例として、一般的な金属製エンドピースは、エンドピース４００に加わる引張、圧縮、径方向、軸方向、および／またはねじりの荷重に耐えることが可能な、鉄、スチール、アルミニウム、および／または任意の他の材料から作製されてよい。本開示の範囲内のこととして、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２の第１端部２０４に装着されるエンドピースは、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２の第２端部２０６に装着されるエンドピースとは異なるものであってよい。
【０１０８】
複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２が編み組まれた後、１または複数のらせん状配向繊維２０８が１または複数のらせん溝２４２内に織られた後、かつ１または複数のらせん状配向繊維２０８が１または複数の貫通孔４１８内に織られその内部に保持された後に、１または複数の構造用接着剤２５１が複合材ドライブシャフト２００に塗布される。
【０１０９】
１または複数の構造用接着剤２５１は、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２を構成する１または複数のらせん状配向繊維２０８を完全に包囲するようにコア構造２０２に塗布される。また、１または複数の構造用接着剤２５１は、繊維２０８を完全に包囲するように、かつ１または複数のらせん形状溝４１２および／または１または複数の貫通孔４１８における空隙を充填するように、エンドピース４００の第２端部４０４に塗布される。本開示の範囲内のこととして、所望の化学的、機械的、および／または物理的特性を実現するべく、１または複数の構造用接着剤２５１の１または複数の塗膜が複合材ドライブシャフト２００に塗布されてよい。
【０１１０】
本開示の代替的実施形態によれば、複合材ドライブシャフト２００は、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２を完全に包囲する１または複数の封止要素２５０をさらに含んでよい。また、本開示の範囲内のこととして、１または複数の封止要素２５０は、エンドピース４００の第２端部４０４の少なくとも一部分を完全に包囲してもよい。１または複数の封止要素２５０は、複合材ドライブシャフト２００を周囲環境およびゴミから保護および封止し、それにより複合材ドライブシャフト２００の全体的な寿命および耐久性が向上する。図３および図３Ａに関連して前述したように、非限定的な例として、１または複数の封止要素２５０は、複合材ドライブシャフト２００を周囲環境およびゴミから封止および／または保護する、非構造用アルミニウム管、封止剤材料、シュリンクラップ材料、ポリマー積層材料、ＮｅｖｅｒＷｅｔ，ＬＬＣ社のＮｅｖｅｒＷｅｔ（登録商標）材料、疎水性材料、濡れ防止材料、エラストマー積層材料、および／または任意の他の材料である。
【０１１１】
本開示の代替的実施形態（不図示）によれば、エンドピースは、１または複数のらせん状配向の糸または繊維をエンドピースにおける１または複数のらせん形状溝内に織る前に、電気絶縁性のポリマー材料で被覆される。電気絶縁性ポリマー材料は、１または複数のらせん状配向の糸または繊維とエンドピースとの間の直接接触を防ぐ。１または複数のらせん状配向の糸または繊維がエンドピース上の１または複数のらせん形状溝内に織られた後、スリップリングコネクタアセンブリが、１または複数のらせん状配向の糸または繊維および絶縁されたエンドピースの上に設置される。スリップリングアセンブリは、回転電気コネクタとも称され、静止体から回転体への電力および電気信号の伝達を可能とする電気機械的デバイスである。
【０１１２】
典型的なスリップリングアセンブリは、導電性回転金属製リングと、導電性回転リングの外面の少なくとも一部分と直接電気的に接触する１または複数の静止グラファイト製および／または金属製コンタクトとから構成される。また、１または複数の静止グラファイト製および／または金属製コンタクトは、電力源と電気的に接続される。導電性回転リングの内面は、絶縁されたエンドピース上の溝内に織られた１または複数の糸または繊維の少なくとも一部分と直接電気的に接触する。１または複数の導電性接着剤が、導電性回転リングの内面を１または複数の糸または繊維に固定するため、および１または複数の糸または繊維と導電性回転リングとの間の電気的接続を促すために用いられてもよい。
【０１１３】
スリップリングアセンブリを周囲環境から保護するべく、スリップリングアセンブリは、筐体の内部に完全に封入されてよい。これは、スリップリングアセンブリの全体的な寿命、性能、および耐久性を向上させる助けとなる。
【０１１４】
動作中、電力源により供給される電気的エネルギーが１または複数の静止グラファイト製および／または金属製コンタクトに伝達され、次いで１または複数の静止グラファイト製および／または金属製コンタクトが電気的エネルギーを導電性回転リングに伝達する。次いでその電気的エネルギーが、導電性回転リングから、エンドピース上の１または複数のらせん形状溝内に織られた１または複数のらせん状配向の糸または繊維に伝達される。次いで１または複数のらせん状配向の糸または繊維が電気抵抗器として機能し、それにより電力源からの電気的エネルギーを熱エネルギーに変換する。次いで、生成されたその熱エネルギーを用いて、複合材ドライブシャフト上に堆積した何らかの雪および／または氷を融解させる。また、生成されたその熱エネルギーを用いて、複合材ドライブシャフト上における雪および／または氷の堆積を防ぐこともできる。
【０１１５】
本開示の範囲内のこととして、電力源は、任意の従来の方法により１または複数のらせん状配向繊維と電気的に接触してよい。非限定的な例として、本開示の代替的実施形態（不図示）によれば、電力源は、１または複数のらせん状配向繊維のうちの１または複数と直接電気的に接触してよい。前述したように、次いで１または複数のらせん状配向の糸または繊維が電気抵抗器として機能することになり、それにより電力源からの電気的エネルギーを熱エネルギーに変換する。次いで、生成されたその熱エネルギーを用いて、複合材ドライブシャフト上に堆積した何らかの雪および／または氷を融解させる。また、生成されたその熱エネルギーを用いて、複合材ドライブシャフト上における雪および／または氷の堆積を防ぐこともできる。
【０１１６】
ドライブシャフトカップリング４２０の一端の少なくとも一部分が、エンドピース４００の第１端部４０２の少なくとも一部分と一体的に接続される。非限定的な例として、ドライブシャフトカップリング４２０は、ユニバーサルジョイント、Ｕジョイント、ユニバーサルカップリング、カルダンジョイント、ダブルカルダンジョイント、フックジョイント、Ｓｐｉｃｅｒジョイント、ホモカイネティックカップリング、等速ジョイント、Ｈａｒｄｙ  Ｓｐｉｃｅｒジョイント、コンパニオンフランジ、または電気モータ用出力シャフトの構成部材である。図５に示す本開示の実施形態によれば、ドライブシャフトカップリング４２０は、金属製エンドヨークである。非限定的な例として、金属製エンドヨークは、ドライブシャフトカップリング４２０に加わる引張、圧縮、径方向、軸方向、および／またはねじりの荷重に耐えることが可能な、鉄、スチール、アルミニウム、および／または任意の他の材料から作製されてよい。本開示の範囲内のこととして、コア構造２０２の第１端部２０４に装着されたエンドピース４００に装着されるドライブシャフトカップリングは、複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２の第２端部２０６に装着されたエンドピース４００に装着されるドライブシャフトカップリングとは異なるものであってよい。
【０１１７】
エンドピース４００の第１端部４０２は、任意の従来の方法によりドライブシャフトカップリング４２０の一端の少なくとも一部分と一体的に接続されてよい。非限定的な例として、エンドピース４００の第１端部４０２は、１または複数の溶接部、機械的締結具、ねじ接続部、スプライン接続部、および／または１または複数の接着剤を用いて、ドライブシャフトカップリング４２０の一端の少なくとも一部分と一体的に接続されてよい。また、本開示の範囲内のこととして、ドライブシャフトカップリング４２０は、１または複数の構造用接着剤２５１が複合材ドライブシャフト２００に塗布されて硬化される前、その間、および／または後に、エンドピース４００の第１端部４０２と一体的に接続されてよい。
【０１１８】
本開示の代替的実施形態によれば、エンドピース４００は初期的に、エンドピース４００を編組機（不図示）内で適切に固定するのに必要な予め定められた長さで提供される。本開示のこの実施形態によれば、エンドピース４００はその後、ドライブシャフトカップリング４２０をエンドピース４００の第１端部４０２の少なくとも一部分に装着する前に、カットおよび／または機械加工されて予め定められた長さに縮小される。
【０１１９】
図３および図３Ａに関連して前述したように、また図５に示すように、本開示の代替的実施形態に係る複合材ドライブシャフト２００は、１または複数のバランスウェイト２５２をさらに含んでよい。本開示のこの実施形態によれば、非限定的な例として、１または複数のバランスウェイト２５２は、コア構造２０２の第１端部２０４に装着されたエンドピース４００の外面４０８の少なくとも一部分に装着される、コア構造２０２の第２端部２０６に装着されたエンドピース４００の外面４０８の少なくとも一部分に装着される、ドライブシャフトカップリング４２０のうちの１または複数の少なくとも一部分に装着される、および／または複合材ドライブシャフト２００のコア構造２０２の少なくとも一部分に装着されるものであってよい。また、非限定的な例として、１または複数のバランスウェイト２５２は、１または複数の溶接部、機械的締結具、および／または接着剤を用いて装着されてよい。
【０１２０】
本開示のまた別の実施形態によれば、図５および図５Ａに示す複合材ドライブシャフト２００は、１または複数のセンサ２６０をさらに含んでよい。図５Ａに示すように、１または複数のセンサ２６０は、エンドピース４００の第２端部４０４上の１または複数のらせん形状溝４１２のうちの１または複数と一体的に接続され、その内部に配される。本開示のこの実施形態によれば、１または複数のセンサ２６０は、１または複数の接着剤、溶接部、および／または機械的締結具を用いて、１または複数のらせん形状溝４１２のうちの１または複数と一体的に接続されてよい。本開示の範囲内のこととして、１または複数のセンサ２６０は、１または複数のらせん状配向繊維２０８が溝４１２内に織られる前および／または後に、１または複数のらせん形状溝４１２のうちの１または複数に装着されてよい。また、１または複数のセンサ２６０は、１または複数の構造用接着剤２５１が塗布される前および／または後に、１または複数のらせん形状溝４１２のうちの１または複数に装着されてよい。
【０１２１】
図６および図６Ａは、本開示のまた別の実施形態に係るエンドピース５００を有する図４および図４Ａに示す複合材ドライブシャフト３００を示す。図６に示す複合材ドライブシャフト３００は、以下で具体的に記載することを除き、図４および図４Ａに関連して前述した複合材ドライブシャフト３００と同じである。図６に示すように、また図４および図４Ａに関連して前述したように、複合材ドライブシャフト３００は、第１端部３０４および第２端部３０４を有するコア構造３０２を含む。また、本開示の図４、図４Ａ、および図６に示すように、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２は、らせん角θでマンドレル（不図示）の外面（不図示）上に織られる１または複数のらせん状配向の糸または繊維３０８を含む。本開示の範囲内のこととして、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２の１または複数のらせん状配向の糸または繊維３０８は、単一のピッチで織られてもよく、または複数のピッチを有するように織られてもよい。追加的ならせん状配向の撚り糸または繊維３０８が、シャフト３００の機械的および／または物理的特性を変化させるよう必要に応じて複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２に加えられてよい。
【０１２２】
前述したように、図４および図４Ａに示す本開示の実施形態によれば、複合材ドライブシャフト３００の物理的および／または機械的特性を向上させるべく、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２は、軸方向に配向した１または複数の追加的な撚り糸または繊維３１０をさらに含む。図４、図４Ａ、および図６に示すように、１または複数の軸方向配向の撚り糸または繊維３１０が１または複数のらせん状配向の撚り糸または繊維３０８内に織り交ぜられることで、三軸方向に織られたコア構造３０２が生じる。追加的な軸方向配向の撚り糸または繊維３１０は、シャフト３００の機械的および／または物理的特性を変化させるよう必要に応じて複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２に加えられてよい。
【０１２３】
カップリングまたはエンドピース５００が、図６に示す複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２の第１端部３０４および第２端部３０６の少なくとも一部分と一体的に接続される。エンドピース５００は、第１端部５０２、第２端部５０４、内面５０６、および外面５０８を有する。エンドピース５００の内面５０６および外面５０８は、内部に中空部５１０を画定する。図６および図６Ａに示すように、非限定的な例として、エンドピース５００は、略円柱状の形状である。
【０１２４】
第１端５１４および第２端５１６を有する１または複数のらせん形状溝５１２が、エンドピース５００の第２端部５０４の外面５０８の少なくとも一部分に沿って延在する。エンドピース５００の第２端部５０４の外面５０８の少なくとも一部分上の１または複数のらせん形状溝５１２は、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２の端部３０４および３０６における１または複数のらせん状配向繊維３０８のらせん角θと相補的ならせん角θを有する。１または複数のらせん溝５１２は、１または複数のらせん状配向繊維３０８のうちの１または複数が、１または複数のらせん溝５１２内に織られ、その内部に保持され得るようなサイズを有する。
【０１２５】
図６および図６Ａに示す本開示の実施形態によれば、エンドピース５００は、第１端５２０および第２端５２２を有する１または複数の軸方向溝５１８をさらに含む。１または複数の軸方向溝５１８は、エンドピース５００の第２端部５０４の外面５０８の少なくとも一部分に沿って軸方向に延在する。また、エンドピース５００の第２端部５０４の外面５０８の少なくとも一部分上の１または複数の軸方向溝５１８は、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２の端部３０４および３０６における１または複数の軸方向配向繊維３１０と同軸方向に延在する。
【０１２６】
１または複数の貫通孔５２４が、１または複数のらせん溝５１２の第２端５１６および／または１または複数の軸方向溝５１８の第２端５２２におけるエンドピース５００の第２端部５０４の内面５０６から外面５０８まで延在する。本開示の代替的実施形態（不図示）によれば、１または複数のらせん溝の第２端に配される１または複数の貫通孔が存在し、１または複数の軸方向溝の第２端に配される１または複数の異なる貫通孔が存在する。
【０１２７】
図４、図４Ａ、および図４Ｂに関連して前述したように、１または複数のらせん溝５１２の第２端５１６および／または１または複数の軸方向溝５１８の第２端５２２における１または複数の貫通孔５２４は、１または複数のらせん状配向繊維３０８および／または１または複数の軸方向配向繊維３１０のうちの１または複数が１または複数の貫通孔５２４内に織られ、その内部に保持されるようなサイズを有する。本開示の範囲内のこととして、１または複数のらせん状配向繊維３０８および／または１または複数の軸方向配向繊維３１０は、編組機（不図示）により、またはコア構造３０２の編み組みプロセスの前および／または後の別個の段階として、貫通孔５２４内に織られてよい。
【０１２８】
１または複数のらせん状配向繊維３０８および／または１または複数の軸方向配向繊維３１０は、任意の従来の方法により１または複数の貫通孔５１４の内部に保持されてよい。非限定的な例として、１または複数のらせん状配向繊維３０８および／または１または複数の軸方向配向繊維３１０は、繊維３０８および３１０を貫通孔５２４内に圧入することにより、１または複数の貫通孔５２４の内部に保持される。あるいは、１または複数のらせん状配向繊維３０８および／または１または複数の軸方向配向繊維３１０は、繊維３０８および３１０の一端に１または複数の貫通孔５２４の直径よりも大きい結び目を作ることにより、１または複数の貫通孔５２４の内部に保持されてもよい。
【０１２９】
本開示の代替的実施形態（不図示）によれば、第１端部とは反対側のエンドピースの第２端部の最外端は、面取り部または丸みの付いた縁部を有する。また、本開示のこの実施形態（不図示）によれば、１または複数の貫通孔も、１または複数の面取り部または丸みの付いた縁部を有してよい。面取り部または丸みの付いた縁部により、エンドピースの、１または複数のらせん状配向および／または軸方向配向の繊維と直接接触する部分が、１または複数のらせん状配向および／または軸方向配向の繊維を摩耗させないことが確実になり、それにより複合材ドライブシャフトの全体的な寿命および耐久性が向上する。
【０１３０】
図６および図６Ａに示す本開示の実施形態によれば、エンドピース５００は、一般的な金属製エンドピースである。非限定的な例として、一般的な金属製エンドピースは、エンドピース５００に加わる引張、圧縮、径方向、軸方向、および／またはねじりの荷重に耐えることが可能な、鉄、スチール、アルミニウム、および／または任意の他の材料から作製されてよい。本開示の範囲内のこととして、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２の第１端部３０４に装着されるエンドピースは、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２の第２端部３０６に装着されるエンドピースとは異なるものであってよい。
【０１３１】
複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２が編み組まれた後、１または複数の糸または繊維３０８および３１０が１または複数の溝５１２および５１８内に織られた後、かつ１または複数の糸または繊維３０８および３１０が１または複数の貫通孔２４８内に織られその内部に保持された後に、１または複数の構造用接着剤３５１が複合材ドライブシャフト３００に塗布される。
【０１３２】
１または複数の構造用接着剤３５１は、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２を構成する１または複数のらせん状配向繊維３０８および１または複数の軸方向配向繊維３１０を完全に包囲するように、コア構造３０２に塗布される。また、１または複数の構造用接着剤３５１は、繊維３０８および３１０を完全に包囲するように、かつ１または複数のらせん形状溝４１２、１または複数の軸方向溝５１８、および／または１または複数の貫通孔５２４における空隙を充填するように、エンドピース５００の第２端部５０４に塗布される。本開示の範囲内のこととして、所望の化学的、機械的、および／または物理的特性を実現するべく、１または複数の構造用接着剤３５１の１または複数の塗膜が複合材ドライブシャフト３００に塗布されてよい。
【０１３３】
本開示の代替的実施形態によれば、複合材ドライブシャフト３００は、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２を完全に包囲する１または複数の封止要素３５６をさらに含んでよい。また、本開示の範囲内のこととして、１または複数の封止要素３５６は、エンドピース５００の第２端部５０４の少なくとも一部分を完全に包囲してもよい。１または複数の封止要素３５６は、複合材ドライブシャフト３００を周囲環境およびゴミから保護および封止し、それにより複合材ドライブシャフト３００の全体的な寿命および耐久性が向上する。図４、図４Ａ、および図４Ｂに関連して前述したように、非限定的な例として、１または複数の封止要素３５６は、複合材ドライブシャフト３００を周囲環境およびゴミから封止および／または保護する、非構造用アルミニウム管、封止剤材料、シュリンクラップ材料、ポリマー積層材料、ＮｅｖｅｒＷｅｔ，ＬＬＣ社のＮｅｖｅｒＷｅｔ（登録商標）材料、疎水性材料、濡れ防止材料、エラストマー積層材料、および／または任意の他の材料である。
【０１３４】
本開示の代替的実施形態（不図示）によれば、エンドピースは、１または複数のらせん状配向および軸方向配向の糸または繊維をエンドピースにおける１または複数のらせん形状溝および軸方向溝内に織る前に、電気絶縁性のポリマー材料で被覆される。電気絶縁性ポリマー材料は、１または複数のらせん状配向および軸方向配向の糸または繊維とエンドピースとの間の直接接触を防ぐ。１または複数のらせん状配向および軸方向配向の糸または繊維がエンドピース上の１または複数のらせん形状溝および軸方向溝内に織られた後、スリップリングコネクタアセンブリが、１または複数のらせん状配向および軸方向配向の糸または繊維および絶縁されたエンドピースの上に設置される。スリップリングアセンブリは、回転電気コネクタとも称され、静止体から回転体への電力および電気信号の伝達を可能とする電気機械的デバイスである。
【０１３５】
典型的なスリップリングアセンブリは、導電性回転金属製リングと、導電性回転リングの外面の少なくとも一部分と直接電気的に接触する１または複数の静止グラファイト製および／または金属製コンタクトとから構成される。また、１または複数の静止グラファイト製および／または金属製コンタクトは、電力源と電気的に接続される。導電性回転リングの内面は、絶縁されたエンドピース上の溝内に織られた１または複数の糸または繊維の少なくとも一部分と直接電気的に接触する。１または複数の導電性接着剤が、導電性回転リングの内面を１または複数の糸または繊維に固定するため、および１または複数の糸または繊維と導電性回転リングとの間の電気的接続を促すために用いられてもよい。
【０１３６】
スリップリングアセンブリを周囲環境から保護するべく、スリップリングアセンブリは、筐体の内部に完全に封入されてよい。これは、スリップリングアセンブリの全体的な寿命、性能、および耐久性を向上させる助けとなる。
【０１３７】
動作中、電力源により供給される電気的エネルギーが１または複数の静止グラファイト製および／または金属製コンタクトに伝達され、次いで１または複数の静止グラファイト製および／または金属製コンタクトが電気的エネルギーを導電性回転リングに伝達する。次いでその電気的エネルギーが、導電性回転リングから、エンドピース上の１または複数のらせん形状溝または軸方向溝内に織られた１または複数のらせん状配向および軸方向配向の糸または繊維に伝達される。次いで１または複数のらせん状配向および／または軸方向配向の糸または繊維のうちの１または複数が電気抵抗器として機能し、それにより電力源からの電気的エネルギーを熱エネルギーに変換する。次いで、生成されたその熱エネルギーを用いて、複合材ドライブシャフト上に堆積した何らかの雪および／または氷を融解させる。また、生成されたその熱エネルギーを用いて、複合材ドライブシャフト上における雪および／または氷の堆積を防ぐこともできる。
【０１３８】
本開示の範囲内のこととして、電力源は、任意の従来の方法により１または複数のらせん状配向および／または軸方向配向の繊維と電気的に接触してよい。非限定的な例として、本開示の代替的実施形態（不図示）によれば、電力源は、１または複数のらせん状配向および／または軸方向配向の繊維のうちの１または複数と直接電気的に接触してよい。前述したように、次いで１または複数のらせん状配向および／または軸方向配向の糸または繊維が電気抵抗器として機能することになり、それにより電力源からの電気的エネルギーを熱エネルギーに変換する。次いで、生成されたその熱エネルギーを用いて、複合材ドライブシャフト上に堆積した何らかの雪および／または氷を融解させる。また、生成されたその熱エネルギーを用いて、複合材ドライブシャフト上における雪および／または氷の堆積を防ぐこともできる。
【０１３９】
本開示の図５および図６に示すドライブシャフトカップリング４２０の一端の少なくとも一部分が、エンドピース５００の第１端部５０２の少なくとも一部分と一体的に接続される。図５に関連して前述したように、非限定的な例として、ドライブシャフトカップリング４２０は、ユニバーサルジョイント、Ｕジョイント、ユニバーサルカップリング、カルダンジョイント、ダブルカルダンジョイント、フックジョイント、Ｓｐｉｃｅｒジョイント、ホモカイネティックカップリング、等速ジョイント、Ｈａｒｄｙ  Ｓｐｉｃｅｒジョイント、コンパニオンフランジ、または電気モータ用出力シャフトの構成部材である。図５および図６に示す本開示の実施形態によれば、ドライブシャフトカップリング４２０は、金属製エンドヨークである。非限定的な例として、金属製エンドヨークは、ドライブシャフトカップリング４２０に加わる引張、圧縮、径方向、軸方向、および／またはねじりの荷重に耐えることが可能な、鉄、スチール、アルミニウム、および／または任意の他の材料から作製されてよい。本開示の範囲内のこととして、コア構造３０２の第１端部３０４に装着されたエンドピース５００に装着されるドライブシャフトカップリングは、複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２の第２端部３０６に装着されたエンドピース５００に装着されるドライブシャフトカップリングとは異なるものであってよい。
【０１４０】
エンドピース５００の第１端部５０２は、任意の従来の方法によりドライブシャフトカップリング４２０の一端の少なくとも一部分と一体的に接続されてよい。非限定的な例として、エンドピース５００の第１端部５０２は、１または複数の溶接部、機械的締結具、ねじ接続部、スプライン接続部、および／または１または複数の接着剤を用いて、ドライブシャフトカップリング４２０の一端の少なくとも一部分と一体的に接続されてよい。また、本開示の範囲内のこととして、ドライブシャフトカップリング４２０は、１または複数の構造用接着剤（不図示）が複合材ドライブシャフト３００に塗布されて硬化される前、その間、および／または後に、エンドピース５００の第１端部５０２と一体的に接続されてよい。
【０１４１】
本開示の代替的実施形態によれば、エンドピース５００は初期的に、エンドピース５００を編組機（不図示）内で適切に固定するのに必要な予め定められた長さで提供される。本開示のこの実施形態によれば、エンドピース５００はその後、ドライブシャフトカップリング４２０をエンドピース５００の第１端部５０２の少なくとも一部分に装着する前に、カットおよび／または機械加工されて予め定められた長さに縮小される。
【０１４２】
図４、図４Ａ、および図４Ｂに関連して前述したように、また図６に示すように、本開示の代替的実施形態に係る複合材ドライブシャフト３００は、１または複数のバランスウェイト３６０をさらに含んでよい。本開示のこの実施形態によれば、非限定的な例として、１または複数のバランスウェイト３６０は、コア構造３０２の第１端部３０４に装着されたエンドピース５００の外面５０８の少なくとも一部分に装着される、コア構造３０２の第２端部３０６に装着されたエンドピース５００の外面５０８の少なくとも一部分に装着される、ドライブシャフトカップリング５３０のうちの１または複数の少なくとも一部分に装着される、および／または複合材ドライブシャフト３００のコア構造３０２の少なくとも一部分に装着されるものであってよい。また、非限定的な例として、１または複数のバランスウェイト３６０は、１または複数の溶接部、機械的締結具、および／または接着剤を用いて装着されてよい。
【０１４３】
本開示のまた別の実施形態によれば、図６および図６Ａに示す複合材ドライブシャフト３００は、１または複数のセンサ３６２をさらに含んでよい。図６Ａに示すように、１または複数のセンサ３６２は、エンドピース５００の第２端部５０４上の１または複数のらせん形状溝５１２および／または１または複数の軸方向溝５１８のうちの１または複数と一体的に接続され、その内部に配される。本開示のこの実施形態によれば、１または複数のセンサ３６２は、１または複数の接着剤、溶接部、および／または機械的締結具を用いて、１または複数のらせん形状溝５１２および／または１または複数の軸方向溝５１８のうちの１または複数と一体的に接続されてよい。本開示の範囲内のこととして、１または複数のセンサ３６２は、１または複数のらせん状配向および軸方向配向の繊維３０８および３１０が溝５１２および５１８内に織られる前および／または後に、１または複数のらせん形状溝５１２および／または１または複数の軸方向溝５１８のうちの１または複数に装着されてよい。また、１または複数のセンサ３６２は、１または複数の構造用接着剤３５１が塗布される前および／または後に、１または複数の溝５１２および５１６のうちの１または複数に装着されてよい。
【０１４４】
特許法の規定に従い、好適な実施形態を表すと考えられるものを表すように本発明を説明した。しかしながら、本発明は、本発明の趣旨または範囲から逸脱しない限りにおいて、具体的に図示および説明されているものとは別の態様で実施され得ることに留意されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【国際調査報告】
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