JPH0257712A - プラスチック製ドライブシヤフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車等に使用されるプラスチック製ドラ
イブシャフト（プロペラシャフト）に関するものである
。

〔従来の技術〕

自動車等におけるドライブシャフトには、一般に、鋼製
のシャフトが使用されており、このドライブシャフトの
長さが長く設定される場合はユニバーサルジヨイントに
より短いシャフトを複数個連結して使用することが行わ
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のような調製のドライブシャフトは
、重量が大きすぎるという問題や、長いものを一本化で
きない等の問題を有しており、近年において、このよう
なドライブシャフトの軽量化および一本化が企図されて
いる。そして、高強度、高弾性を有し、かつ軽量である
ことから、その材料としてカーボン繊維が注目され、こ
のカーボン繊維を補強繊維として用いたプラスチック製
のドライブシャフトが開発され一部で使用されている。

このプラスチック製ドライブシャフトは、フィラメント
ワインディング法を応用し、カーボン繊維を一方向に走
行させ、その走行の過程でエポキシ樹脂、ポリエステル
樹脂等の熱硬化性樹脂を外周面に付着させ、これを丸棒
状の芯型に層状に巻付け、さらに、カーボン繊維の有す
る衝撃力の弱さを補うために、その層の外周面に、上記
と同様の樹脂が付着されたアラミド繊維やガラス繊維等
を層状に巻付けて２〜３層構造にし、これを加熱硬化さ
せたのち、上記芯型を引き抜いてパイプ状に形成するこ
とにより製造されている。

しかしながら、上記プラスチック製ドライブシャフトの
ように、特性の異なる材料、特にカーボン繊維とそれ以
外の繊維とを補強繊維として用い多層状のパイプを形成
する場合、それぞれの材料の膨張・収縮率が異なるため
加熱硬化の際に、各層が互いに干渉しあってクラックが
発生しやすいという問題を生じている。また、使用に際
しても、各層の曲げおよび捩じり剛性の差によって、各
層間に応力が生じその応力によってクラックや折れが生
じるという危険性がある。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、製
造時および使用時に、クラックや折れ等う が生じることのないプラスチック製ドライブシャフトの
提供をその目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明のプラスチック製
ドライブシャフトは、厚み方向に、カーボン繊維を補強
繊維とする層とそれ以外の繊維を補強繊維とする層が複
数層積層され形成されているドライブシャフトであって
、上記カーボン繊維を補強繊維とする層とそれ以外の繊
維を補強繊維とする層との間に、各繊維がランダムに配
列されているマット体を芯材とする緩衝層を介在させた
という構成をとる。

〔作用〕

すなわち、この発明のプラスチック製ドライブシャフト
は、特に応力等の生じやすいカーボン繊維を補強繊維と
する層と、それ以外の繊維を補強繊維とする層の間に、
上記のように緩衝層を設け、製造時に生じる各層間の膨
張・収縮の差を吸収すると同時に、使用時に生じる各層
の曲げおよび捩じり剛性の差を緩衝し、クラックや折れ
の発生を防止するようになっている。したがって、製造
時の不良品発生率が低下するとともに、製品の寿命が長
寿命になり、かつ安全性も向上する。

つぎに、実施例について説明する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示している。すなわち、
このプラスチック製ドライブシャフトは、外径が９６ｍ
ｍ、内径が７６薗、長さが２０００価のパイプ状に形成
されている。図において、ｌはカーボン繊維（Ｔａ２Ｏ
，東し製）を補強繊維とする厚み５ｍｍの内層である。

２は内層１の外周に設けられた厚みが１薗の緩衝層であ
り、ガラス長繊維をランダムな向きに配置してマット状
にしたコンテイニアスガラスマット（ユニフロＵＩＯ１
、日本電気硝子製）を芯材として構成されている。この
緩衝層２を構成するコンテイニアスガラスマットは、通
常時の厚みが１〜３１１ＩＩ１１程度であり、これに樹
脂液を含浸させた状態で内層の外周に巻回し、さらにそ
の上からフィラメントワインディング等によりガラス繊
維を巻回する際の巻回圧で厚みがＩＩＩＩＩＩＩ程度に
なるように圧縮されている。

３は緩衝層２の外周に設けられた厚みが４ｍの外層であ
り、ガラス繊維（ＲＩＩＯ，日本電気硝子製）を補強繊
維として構成されている。

上記プラスチック製ドライブシャフトは、フィラメント
ワインディング法によってつぎのようにして製造するこ
とができる。すなわち、まず、内層ｌを構成するカーボ
ン繊維を走行させながら、その走行の過程で、その外周
に、エポキシ樹脂（エピコート８２Ｂ、　　シェル社製
）と無水フタル酸とを混合した樹脂液を付着させ、これ
を丸棒状の芯型に、巻付は角度が＋４５°および一４５
°になるように一巻ごとに交叉した状態で巻付ける。

ついで、この内層１の外周にコンテイニアスガラスマッ
トを巻回して緩衝層２を形成する。つぎに、その緩衝層
２の外周に、上記と同様にし、て同様の樹脂が付着され
たガラス繊維フィラメントを、巻付は角度が＋３０”お
よび−３０６になるように一巻ごとに交叉した状態で巻
付ける。これにより、上記マットが圧縮されると同時に
ガラス繊維に付着した上記樹脂が含浸される。ついで、
これを加熱硬化させたのち、芯型を抜き取ってパイプ状
に形成することにより得られる。なお、このドライブシ
ャフトにおいて、内層１の体積のうちカ−ボン繊維の体
積が占める割合は６５％、外層３の体積のうちガラス繊
維の体積が占める割合は６２％、緩衝層２の体積のうち
ガラス繊維の体積が占める割合は３５％であった。

上記のようにして得られるドライブシャフトは、カーボ
ン繊維を補強繊維とする内層１とガラス繊維を補強繊維
とする外層３との膨張・収縮率の差を緩衝層２が吸収す
るため、製造時において、膨張・収縮率の差に起因する
クラックを生じることがなくなる。また、使用時におい
て、内層１と外層３との曲げ剛性および捩じり剛性の差
を緩衝層２が吸収するため、曲げや捩じりによるクラッ
クや折れ等を防止することができる。さらに、緩衝層２
を構成するコンテイニアスガラスマットがガラス長繊維
をランダムな向きに配置させて構成されているため、長
繊維の絡まりにより引張り強度が強くなるうえに、方向
性がなくなり、どのような方向に外力が付加されても耐
えることができるようになる。また、内層１および外層
３を構成するカーボン繊維およびガラス繊維も一巻ごと
に、交叉するような角度をつけて巻回されているため、
方向性がなくなり、どのような方向に対しても略均−の
強度を発揮できドライブシャフトの強度がより強くなる
。

第２図は、この発明の他の実施例を示している。すなわ
ち、このドライブシャフトは、前記実施例と同様、外径
が９６ｍ＋＋＋、内径が７６鵬、長さが２０００ｍｍの
パイプ状に形成されている。そして、カーボン繊維を補
強繊維とする厚み５鵬の内層１ａと、ガラス繊維を補強
繊維とする厚み２ｍｍの外層３ａとの間にアラミド繊維
（ケブラー４９゜デュポン社製）を補強繊維とする中間
層４が設けられ、内層１ａと中間Ｎ３の間および中間層
４と外層３ａの間に、それぞれコンテイニアスガラスマ
ットを芯体とする厚み０．５　ｍｍの緩衝層２ａが設け
られている。このドライブシャフトも前記実施例と同様
、フィラメントワインディング法によって製造すること
ができ、その際、中間層を構成するアラミド繊維にもエ
ピコート８２８に無水フタル酸を混合した樹脂が含浸さ
れる。また、上記アラミド繊維の巻付は角度は＋１０’
および−１０”にされ、外層３ａのガラス繊維の巻付は
角度は＋６０＠および一６０″にされている。そして、
上記中間層４の体積のうちアラミド繊維の体積が占める
割合は６０％になっている。それ以外の部分については
、上記実施例と同様である。

このように、さらに層を増加して多層構造に構成したこ
とにより、曲げや捩じり方向の外力に対してより強力な
緩衝作用が発揮できるようになる。また、中間層４を構
成するアラミド繊維の巻付は角度を浅くし、外層３ａを
構成するガラス繊維の巻付は角度を深くすることにより
、さらに方向性を分散させることができ高強度を得るこ
とができる。その他の作用効果については、上記実施例
と同様である。

なお、この発明は上記実施例に限定するものではなく、
内層、中間層、外層としてさらに他の繊維材料を用いた
り、これらを他の組み合わせで構成したり、さらに多層
に構成したりすることもできる。また、緩衝層としても
ガラス繊維の外、不織布等も使用することができる。さ
らに、製造方法もフィラメントワインディング法に限ら
ずシートワインディング法（ガラス繊維等に樹脂を含浸
させてシート状にしておき、これをパイプ状に成形する
方法）等によって製造してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明のプラスチック製ドライブシャ
フトは、複数の異なる材料で多層パイプ状に形成されて
いるとともに、その各層の間に緩衝層が設けられている
。したがって、製造時には、上記緩衝層が、各層の膨張
・収縮の差を吸収してクシツクの発生を防止し不良品発
生率を低下させることができ、使用時には、各層の曲げ
および捩じり剛性の差を緩衝してクラックや折れの発生
を防止する。その結果、長寿命になるとともに、安全で
もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の断面図、第２図は他の実
施例の断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）厚み方向に、カーボン繊維を補強繊維とする層と
   それ以外の繊維を補強繊維とする層が複数層積層され形
   成されているドライブシャフトであつて、上記カーボン
   繊維を補強繊維とする層とそれ以外の繊維を補強繊維と
   する層との間に、各繊維がランダムに配列されているマ
   ット体を芯材とする緩衝層を介在させたことを特徴とす
   るプラスチック製ドライブシャフト。