JPH04140514A - 動力伝達軸およびその製造方法 - 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） 本願発明は、動力伝達軸およびその製造方法に関し、さ
らに詳しくは別体構成とされたプラスチック製パイプと
ヨークとを結合して得られる動力伝達軸およびその製造
方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、車両用等として用いられる動力伝達軸の軽量化に
対する要請から、連続繊維強化プラスチック（以下、Ｆ
ＲＰという）からなる成形体を用いた動力伝達軸の開発
が進められているが、この場合、ＦＲＰ製パイプの両端
に金属製ヨークを結合する必要があり、その結合方法と
して、従来から種々の工夫がなされてきている。例えば
、ＦＲＰ製パイプおよびヨークの結合部を、互いに嵌合
可能な円断面、楕円断面あるいは多角形断面となし、Ｆ
ＲＰ製パイプの成形硬化後に接着結合する方法、同じく
圧入結合する方法、ヨークそのものあるいはその一部を
マンドレルに組み込み、ＦＲＰ製パイプの成形に当たっ
て行なわれるフィラメントワインディング時にこれを巻
き込んで接着結合する方法等があり、それぞれ一長一短
がある。

本願発明は、上記方法のうちＦＲＰ製パイプとヨークと
を圧入により結合する方法を改良したものである。

ところで、ＦＲＰ製パイプに対して金属製ヨークを圧入
する方法の場合、ＦＲＰ製パイプの結合部は、駆動力や
制動力が繰り返し加わることにより、疲労被害を受は易
く、ＦＲＰの層間剥離や接着層の剥離を起こし易いとい
う問題があるとともに、金属製ヨークについて見ても、
接合面で生じる微動摩擦によりフレッチングを起こすこ
とがしばしばあり、接着層の剥離を誘発するおそれがあ
る。これらを対策する方法の一つとして、アウターリン
グを用いる方法がある。例えば、実開昭６１−１６２６
１９号公報に開示されているように、ＦＲＰ製パイプ内
にヨークの嵌合部を圧入した後、該嵌合部外周のパイプ
をアウターリングにて緊締することにより、パイプとヨ
ークの接合面での剥離が生じにくくする方法が提案され
ている。

（発明か解決しようとする課題） 上記公知例の場合、パイプ内にヨークを圧入させた後、
圧入により膨出したパイプ外周部分に圧迫力を作用させ
つつアウターリングを外嵌させることとなっているため
、同一個所に対して２度の圧入作業が施されることとな
って、製造工程の煩雑化を招くおそれがあるとともに、
クリープ現象等による圧入力の低下をも引き起こすおそ
れがある。

ところで、前記アウターリングの軸方向寸法が長い場合
、パイプとヨークとの間におけるトルクの伝達は、ヨー
ク嵌合部の前後両端部付近で集中的になされ、他の部分
は有効に機能していないという事実があり、この点から
も疲労被害の抑制が不十分となるおそれがある。さらに
、上記公知例のものの場合、組み立て時において高い圧
入力を必要とするとともに、パイプとヨークとの結合部
の重量が増大して、曲げ振動時の慣性力か大きくなり、
振動騒音特性を損ない易いという問題も存する。

本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、アウタ
ーリングとパイプとの接触面を軸方向に対して複数とす
ることによって、トルク伝達時に発生する剪断応力の流
れを、より円滑ならしめることと、このような優れた特
性を有する動力伝達軸を容易に製造し得るようにするこ
ととを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 請求項１の発明では、上記課題を解決するための手段と
して、プラスチック製のパイプに対してヨークの嵌合部
を嵌合固定してなる動力伝達軸において、前記ヨーク嵌
合部における前後両端部に対応する前記パイプ外周に、
該パイプ外周を緊締するアウターリングを設けている。

請求項２の発明では、上記課題を解決するたｔの手段と
して、プラスチック製のパイプに対してヨークの嵌合部
を嵌合固定することにより動力伝達軸を製造するに当た
って、前記パイプ外周に、前記ヨーク嵌合部における前
後両端部に対応するパイプ外周部位を緊締するためのア
ウターリングを予じめセットした後、前記パイプ内に前
記ヨーク嵌合部を圧入して、ヨーク嵌合部とパイプとア
ウターリングとの３者を一体的に結合するようにしてい
る。

（作　用） 請求項Ｉの発明では、上記手段によって次のような作用
か得られる。

即ち、ヨーク嵌合部における前後両端部に対応するパイ
プ外周に、該パイプ外周を緊締するアウターリングを設
けるようにしたことにより、トルク伝達時に発生する剪
断応力の流れが、より円滑となる。

請求項２の発明では、上記手段によって次のような作用
が得られる。

即ち、ヨーク嵌合部における前後両端部に対応するパイ
プ外周部位を緊締するためのアウターリングを予じめセ
ットした後、該パイプ内にヨークの嵌合部を圧入するよ
うにしたことにより、ヨークの圧入と同時に、アウター
リングによるパイプへの緊締が得られることとなる。

（発明の効果） 請求項１の発明によれば、プラスチック製のパイプに対
してヨークの嵌合部を嵌合固定してなる動力伝達軸にお
いて、前記ヨーク嵌合部における前後両端部に対応する
前記パイプ外周に、該パイプ外周を緊締するアウターリ
ングを設けて、トルク伝達時に発生する剪断応力の流れ
を、より円滑ならしめるようにしたので、ヨークとパイ
プとの結合部における重量軽減を図りつつ、従来問題と
なっていた疲労被害の発生を抑制することができるとい
う優れた効果がある。また、アウターリングの円環剛性
が緩和されるところから、ヨーク嵌合部の圧入力が軽減
できるという効果もある。

請求項２の発明によれば、プラスチック製のペイプに対
してヨークの嵌合部を嵌合固定することにより動力伝達
軸を製造するに当たって、前記パイプ外周に、前記ヨー
ク嵌合部における前後両端部に対応するパイプ外周部位
を緊締するためのアウターリングを予じめセットした後
、前記パイプ内に前記ヨーク嵌合部を圧入して、ヨーク
嵌合部とパイプとアウターリングとの３者を一体的に結
合するようにしたので、ヨーク嵌合部の圧入と同時に、
アウターリングによるパイプへの緊締が得られることと
なり、圧入工程の簡略化が図れるとともに、クリープ現
象等による圧入力の低下も抑制できるという優れた効果
がある。

（実施例） 以下、添付の図面を参照して、本願発明にかかる動力伝
達軸およびその製造方法を幾つかの具体的実施例に基づ
いて説明する。

実施例１ 第１図および第２図には、本願発明の実施例１にかかる
動力伝達軸が示されている。本実施例は、請求項１およ
び２の発明に対応するものである。

本実施例の場合、第１図図示の如く、動力伝達軸Ａは、
ＦＲＰ製のパイプｌと、該パイプ１の両端に結合される
金属製のヨーク２と、両者の結合部に介在される２個の
金属製のアウターリング３゜４とにより構成されている
。ここで、前記アウターリング３．４は、ヨーク２の嵌
合部２ａにおける前後両端部に対応する前記パイプｌ外
周部位を緊締すべく位置決めされている。なお、図面に
は一方の端部のみが示されているが、他方の端部も同構
造とされる。

本実施例にかかる動力伝達軸Ａは、パイプｌの端部外周
における所定位置にアウターリング３４を予じめセット
した後、該パイプｌ内にヨーク２の嵌合部２ａを圧入し
て、ヨーク嵌合部２　ａとパイプ１とアウターリング３
．４との３者を一体的に結合することにより製造される
が、以下にその過程を詳述する。

まず、前記パイプｌは、公知の技術であるフィラメント
ワインディング法等により成形硬化されるが、少なくと
もアウターリング３．４が挿入される部分（換言すれば
、ヨーク２の嵌合部２ａが圧入される部分）の外周表面
部を、研削あるいは旋削等により概ね真円且つ平滑面と
なし、アウターリング３，４との密着性を確保しておく
。

次に、第２図図示の如く、アウターリング３゜４をパイ
プｌの所定位置（即ち、ヨーク嵌合部２ａの前後両端部
に対応する位置）に挿入するのであるが、この際、アウ
ターリング３，４の内周面あるいは（および）パイプｌ
の外周面に接着剤を塗布しておくと、パイプｌ外周面の
ボイドやむしれ・旋削価等の凹部が埋められ、ヨーク２
の嵌合部２ａを圧入した後の半径方向の締付は力に対し
て面圧分布が平均化されるので都合が良い。また、アウ
ターリング３，４とパイプｌとを、予じめ接着接合して
おく（即ち、接着剤を硬化させておく）と、両者が隙間
嵌めであっても見掛は上、隙間がゼロとなるのでヨーク
嵌合部２ａの圧入時における圧入効果が有効に発揮され
、更に都合が良い。なお、アウターリング３，４とパイ
プ１との嵌合は、締まり嵌めであっても差し支えなく、
この場合でも、接着剤を塗布しておくと接合強度が高ま
り好都合である。

続いてヨーク２の嵌合部２ａを、第２図図示の如く、パ
イプｌ内に圧入すると、パイプ１とヨーク嵌合部２ａと
アウターリング３，４とが、３者−体に結合される。

上記した如く、本実施例においては、パイプｌの端部外
周にアウターリング３，４を予じめセットした後、該パ
イプ１内に前記ヨーク嵌合部２ａを圧入するようにして
いるため、ヨーク嵌合部２ａの圧入と同時に、アウター
リング３，４によるパイプ２への緊締が得られることと
なり、圧入工程の簡略化が図れるとともに、クリープ現
象等による圧入力の低下も抑制される。

また、本実施例の場合、軸方向寸法の短い２個のアウタ
ーリング３．４を用いて、パイプｌとヨーク嵌合部２ａ
とを緊締するようにしているため、従来例におけるよう
に軸方向寸法の長いアウターリングを用いた場合に比べ
てヨーク嵌合部２ａを圧入するに要する力を低くするこ
とも可能となっている。

さらに、２個のアウターリング３．４の円環剛性を適切
に選定すれば、トルク伝達時に発生する剪断応力の流れ
をうまく分散させることが可能となり、疲労被害の抑制
に大いに寄与することとなる。このことをより有効なら
しめる方法としては、パイプｌの端部側に挿入されるア
ウターリング３を鋼製リングとし、中寄りのアウターリ
ング４をアルミ製リングとして締付は力を低くする方法
、あるいは両アウターリング３，４の材質を同じとし、
肉厚や軸方向寸法を変えることにより中寄りのアウター
リング４の締付は力を低くする方法等が考えられる。

なお、本実施例においては、パイプ１のアウターリング
挿入部となる機械加工部を段付きとし、パイプ１の端部
側部分を小径となしているが、このことは必ずしも必要
ではなく、同一外径部上に２個のアウターリング３，４
を挿入するようにしてもよい。

実施例２ 第３図および第４図には本願発明の実施例２にかかる動
力伝達軸が示されている。本実施例は、請求項１および
２の発明に対応するものである。

本実施例の場合、パイプｌの端部側に挿入されるアウタ
ーリング３は、その外端を延長して得られる延設部３ａ
を備えており、該延設部３ａの内周面には、セレーショ
ン５が形成されている。一方、ヨーク２には、嵌合部２
ａに続いてセレーション６が形成されている。符号７は
アウターリング３における延設部３ａの基端部外周に形
成された周方向の凹溝である。

そして、本実施例の場合、動力伝達軸Ａは次のようにし
て製造される。

パイプ１にアウターリング３．４を挿入固定するまでの
工程は、前述の実施例１の場合と同様なので説明を省略
する。

実施例１と同様にしてパイプｌの所定位置にアウターリ
ング３．４を挿入固定した後、ヨーク２の嵌合部２ａを
パイプｌ内に圧入し、その後アウターリング３の延設部
３ａとヨーク２とを、ロール加工あるいはプレス加工も
しくは電磁かしめ等の冷間塑性加工により、アウターリ
ング３とヨーク２とが共回り可能な如く結合する。本実
施例の場合、アウターリング延設部３ａのセレーション
５とヨーク２のセレーション６とが噛合せしめられるこ
ととなっているため、両者は強固に結合される。なお、
この時、アウターリング３の外周面に形成された凹溝７
は、アウターリング３のかしめ部（即ち、塑性変形部）
を塑性変形させ易くするとともに、この持主ずる応力に
よってパイプ１の端部付近が破壊するのを防止する。

本実施例の場合、ヨーク嵌合部２ａの圧入後に萌記アウ
ターリング延設部３ａとヨーク２とを共回り可能に結合
するようにしているため、ヨーク２とパイプｌとの間の
トルク伝達が、パイプ１の内周面からのみならず、アウ
ターリング３を介して外周面からも行なわれることとな
る。特に、アウターリング３を介してのペイプｌ外周面
からのトルク伝達は、内周面との半径の差により、低い
剪断応力でこれを果たすことができるため、従来の内周
面を介してのトルク伝達に比べて、接合面で生じる微動
摩擦、ＦＲＰ製パイプにおける眉間剥離等に起因して生
ずる疲労損傷度合を格段に抑制することができる。また
、圧入力の低減をも図り得るとともに、パイプｌとヨー
ク２との曲げ方向の力に対してアウターリング３が補剛
効果を発揮することとなるため、曲げ剛性の向上にも寄
与することとなる。

上記実施例では、アウターリング延設部３ａとヨーク２
とが重なり合う部分を、ヨーク嵌合部２ａの圧入後に塑
性変形結合させるようにしているが、ヨーク嵌合部２ａ
の圧入と同時に塑性変形結合させるようにすることもで
きる。但し、この場合、圧入力か過大となり易＜ＦＲＰ
製パイプｌの損傷を招くおそれがあるため、圧入時に注
意する必要がある。

また、アウターリング延設部３ａとヨーク２とを共回り
可能に結合する方法としては、上記実施例の他に、両者
の重なり合う部分を電子ビーム溶接等の比較的低い温度
で溶接接合する方法、リベットを用いて機械的に結合す
る方法等が考えられる。

さらにまた、ヨーク２の外周にのみセレーション等の規
則的凹凸を形成したり、ヨーク２の外周形状を多角形と
してもよい。

なお、アウターリング延設部３ａとヨーク２との接合面
は、本実施例のようにストレート状とする他、嵌合部側
あるいは反嵌合部に向って小径となるテーパ状、もしく
はかまぼこ状としてもよい。

その他の構成および作用効果は前述の実施例１と同様な
ので説明を省略する。

実施例３ 第５図および第６図には、本願発明の実施例３にかかる
動力伝達軸が示されている。本実施例は、請求項１およ
び２の発明に対応するものである。

本実施例の場合、アウターリング３，４は、環状の連結
体８を介して一体的に連結されており、それぞれの内周
面には、セレーション９．ｌＯが形成されている。本実
施例においては、連結体８とパイプｌの外周面との間に
は隙間が形成されている。

このように構成したことにより、本実施例の場合、パイ
プｌの外径加工を省略することが可能となるのである。

つまり、アウターリング３．４の挿入時において、それ
らの内周面に形成したセレーション９．ＩＯにより、パ
イプ１の外径部に形成されているであろう凸部を機械的
に削ることができるため、外径加工を必要としないので
ある。

なお、アウターリング３，４のセレーション９１０の径
は、同径としても良いし若干相違していても良いが、後
者の場合には、パイプ１の中寄り側が大径側となるよう
に挿入される。

その他の構成および作用効果は前述の実施例１と同様な
ので説明を省略する。

実施例４ 第７図および第８図には、本願発明の実施例４にかかる
動力伝達軸が示されている。本実施例は、請求項１およ
び２の発明に対応するものである。

本実施例の場合、実施例２におけるアウターリング３，
４を連結体８で連結した構成とされており、その他の構
成および作用効果も実施例２と同様である。

上記各実施例ではパイプをＦＲＰ姫としているが、その
他のプラスチック製とする場合もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の実施例１にかかる動力伝達軸の部分
半裁断面図、第２図は第１図図示の動力伝達軸を製造す
る場合における中間工程図、第３図は本願発明の実施例
２にかかる動力伝達軸の部分半裁断面図、第４図は第３
図図示の動力伝達軸を製造する場合における中間工程図
、第５図は本願発明の実施例３にかかる動力伝達軸の部
分半裁断面図、第６図は第５図図示の動力伝達軸を製造
する場合における中間工程図、第７図は本願発明の実施
例４にかかる動力伝達軸の部分半裁断面図、第８図は第
７図図示の動力伝達軸を製造する場合における中間工程
図である。 ｌ・・・・・パイプ ２・・・・・ヨーク ２ａ・・・・嵌合部 ３．４　・・・アウターリング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プラスチック製のパイプに対してヨークの嵌合部を
   嵌合固定してなる動力伝達軸であって、前記ヨーク嵌合
   部における前後両端部に対応する前記パイプ外周には、
   該パイプ外周を緊締するアウターリングが設けられてい
   ることを特徴とする動力伝達軸。 ２、プラスチック製のパイプに対してヨークの嵌合部を
   嵌合固定することにより動力伝達軸を製造するに当たっ
   て、前記パイプ外周に、前記ヨーク嵌合部における前後
   両端部に対応するパイプ外周部位を緊締するためのアウ
   ターリングを予じめセットした後、前記パイプ内に前記
   ヨーク嵌合部を圧入して、ヨーク嵌合部とパイプとアウ
   ターリングとの３者を一体的に結合することを特徴とす
   る動力伝達軸の製造方法。