特開 2020-138334 マンドレル及び動力伝達軸に用いられる管体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-138334(P2020-138334A)

(43)【公開日】2020年9月3日

(54)【発明の名称】マンドレル及び動力伝達軸に用いられる管体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/46 20060101AFI20200807BHJP

   F16C 3/02 20060101ALI20200807BHJP

   B29C 70/16 20060101ALI20200807BHJP

   B29C 70/32 20060101ALI20200807BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20200807BHJP

【ＦＩ】

   B29C70/46

   F16C3/02

   B29C70/16

   B29C70/32

   B29K105:08

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2019-33593(P2019-33593)

(22)【出願日】2019年2月27日

(11)【特許番号】特許第6581738号(P6581738)

(45)【特許公報発行日】2019年9月25日

(71)【出願人】

【識別番号】000146010

【氏名又は名称】株式会社ショーワ

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】中山 貴博

(72)【発明者】

【氏名】大田 一希

(72)【発明者】

【氏名】森 健一

【テーマコード（参考）】

3J033

4F205

【Ｆターム（参考）】

3J033AA01

3J033AB01

3J033AB02

3J033AC01

3J033BA02

3J033BA07

4F205AD16

4F205AG08

4F205AH17

4F205AJ09

4F205HA02

4F205HA14

4F205HA23

4F205HA37

4F205HA45

4F205HB01

4F205HC02

4F205HK31

(57)【要約】

【課題】両端部よりも中央部が径方向外側に膨らんだ部位を備え、動力伝達軸に用いられる管体を製造できるマンドレル及び動力伝達軸に用いられる管体の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、繊維強化プラスチック製であって動力伝達軸に用いられる管体の製造に用いられるマンドレル１であって、樹脂を含浸した連続繊維が巻き付けられる胴部２を備え、胴部２は、径方向外側に膨らむことができる膨張部１０を備え、膨張部１０の膨張量は、両端部よりも中央部の方が大きいことを特徴とする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維強化プラスチック製であって動力伝達軸に用いられる管体の製造に用いられるマンドレルであって、
樹脂を含浸した連続繊維が巻き付けられる胴部を備え、
前記胴部は、径方向外側に膨らむことができる膨張部を備え、
前記膨張部の膨張量は、両端部よりも中央部の方が大きいことを特徴とするマンドレル。

【請求項2】

前記膨張部は、前記マンドレルの軸方向に直線状に延在するとともに、前記マンドレルの軸回りに並べられて外周面を構成する複数の外周面部材を備え、
前記外周面部材は、前記マンドレルの軸方向からの圧縮されることにより円弧状に撓む可撓性部材であることを特徴とする請求項１に記載のマンドレル。

【請求項3】

前記膨張部は、前記マンドレルの軸方向に円孤状に延在するとともに、前記マンドレルの軸回りに並べられて外周面を構成する複数の外周面部材を備え、
前記外周面部材は、前記マンドレルの軸方向に伸張することにより直線状に弾性変形する弾性部材であることを特徴とする請求項１に記載のマンドレル。

【請求項4】

前記膨張部は、
前記マンドレルの軸方向に直線状に延在するとともに、前記マンドレルの軸回りに並べられて外周面を構成する複数の外周面部材と、
前記外周面部材の中央部を内側から押圧する可動部と、を備え
前記外周面部材は、可撓性を有し、かつ、前記マンドレルの軸方向に伸縮自在な伸縮部材であることを特徴とする請求項１に記載のマンドレル。

【請求項5】

前記膨張部の外周面を被覆するゴム膜を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のマンドレル。

【請求項6】

前記膨張部は、弾性変形し、前記マンドレルの軸方向に延在する筒状の筒部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のマンドレル。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のマンドレルに溶融する樹脂を含浸した連続繊維を巻き付ける巻き付け工程と、
巻き付け工程後に、前記マンドレルの膨張部を膨張させる膨張工程と、
前記膨張工程後に、前記樹脂を硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程後に、前記膨張部を巻き付け工程時の形状に復帰させて、前記マンドレルを前記管体から引き抜く脱芯工程と、
を備えることを特徴とする動力伝達軸に用いられる管体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マンドレル及び動力伝達軸に用いられる管体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

車両に搭載される動力伝達軸（プロペラシャフト）は、車両の前後方向に延在する管体を備え、この管体により原動機で発生し変速機で減速された動力を終減速装置に伝達している。
このような動力伝達軸用の管体として、繊維強化プラスチックで形成されたものがある。繊維強化プラスチック製であって動力伝達軸に用いられる管体の製造方法としては、例えば、熱硬化性樹脂を含浸した連続繊維をマンドレルに何重にも巻き付けて筒状の成形体を形成する。その後、成形体を加熱し樹脂を硬化させ、筒状の管体が形成される。その後、硬化した管体の端部の開口からマンドレルを引き抜き、製造工程が終了する（下記特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平３−２６５７３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、管体の形状に関し、近年、両端部よりも中央部の方が径方向外側に膨らんだいわゆる樽形状（バレル形状）とすることが研究されている。
しかしながら、樽形状のマンドレルを用いて上記形状の管体を形成しようとすると、マンドレルの中央部が外側に膨らみ、管体の開口を通過できず、管体からマンドレルを引き抜くことができない。

【0005】

本発明は、このような課題を解決するために創作されたものであり、両端部よりも中央部が径方向外側に膨らんだ部位を備える管体を製造できるマンドレル及び動力伝達軸に用いられる管体の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するため、本発明のマンドレルは、繊維強化プラスチック製であって動力伝達軸に用いられる管体の製造に用いられるマンドレルであって、樹脂を含浸した連続繊維が巻き付けられる胴部を備え、前記胴部は、径方向外側に膨らむことができる膨張部を備え、膨張部の膨張量は、両端部よりも中央部の方が大きいことを特徴とする。

【0007】

前記課題を解決するため、本発明の動力伝達軸に用いられる管体の製造方法は、マンドレルに溶融する樹脂を含浸した連続繊維を巻き付ける巻き付け工程と、巻き付け工程後に、マンドレルの膨張部を膨張させる膨張工程と、前記膨張工程後に、樹脂を硬化させる硬化工程と、前記硬化工程後に、前記膨張部を巻き付け工程時の形状に復帰させて、マンドレルを前記管体から引き抜く脱芯工程と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、両端部よりも中央部が径方向外側に膨らんだ部位（本体部）を備えた管体を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】動力伝達軸を側面視した側面図である。

【図2】管体の本体部を軸線方向に切った断面図である。

【図3】第一実施形態のマンドレルの側面図である。

【図4】第一実施形態のマンドレルの側面図であり、複数の板状部材のうち一部を取り外した状態の側面である。

【図5】第一実施形態のマンドレルにおける第一基材と板状部材の一端側とを拡大した拡大図である。

【図6】第一実施形態のマンドレルを圧縮装置により圧縮した状態の側面図である。

【図7】第一実施形態に係る動力伝達軸に用いられる管体の製造工程を示すフローチャートである。

【図8】第一実施形態に係る動力伝達軸に用いられる管体の製造工程の巻き付け工程を示す図である。

【図9】第一実施形態に係る管体の製造工程の膨張工程を示す図である。

【図10】第一実施形態に係る管体の製造工程の脱芯工程を示す図である。

【図11】第二実施形態のマンドレルであって、複数の板状部材のうち一部を取り外した状態の側面である。

【図12】第二実施形態のマンドレルにおける第一基材と板状部材の一端側とを拡大した拡大図である。

【図13】第二実施形態のマンドレルを伸縮装置により伸張させた状態の側面図である。

【図14】第三実施形態のマンドレルであって、複数の第一板状部材及び複数の第二板状部材のうち一部を取り外した状態の側面である。

【図15】第三実施形態のマンドレルであってスライド装置を駆動させた場合の状態を示す側面図である。

【図16】第四実施形態のマンドレルの側面図である。

【図17】第四実施形態のマンドレルであって、供給装置により流体を供給した場合の状態を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

次に、各実施形態のマンドレル及び動力伝達軸に用いられる管体の製造方法について、図面を参照しながら説明する。各実施形態で共通する技術的要素には、共通の符号を付し、説明を省略する。最初にマンドレルにより製造される管体を備えた動力伝達軸について説明する。

【0011】

［動力伝達軸］
図１に示すように、動力伝達軸１０１は、ＦＦ（Ｆｒｏｎｔ−ｅｎｇｉｎｅ Ｆｒｏｎｔ−ｄｒｉｖｅ）ベースの四輪駆動車に搭載されるプロペラシャフトである。
動力伝達軸１０１は、車両の前後方向に延在する略円筒状の管体１０２と、管体１０２の前端に接合するカルダンジョイントのスタブヨーク１０３と、管体１０２の後端に接合する等速ジョイントのスタブシャフト１０４と、を備えている。
スタブヨーク１０３は、車体の前部に搭載された変速機と管体１０２とを連結する連結部材である。スタブシャフト１０４は、車体の後部に搭載された終減速装置と管体１０２とを連結する連結部材である。
動力伝達軸１０１は、変速機から動力（トルク）が伝達されると軸線Ｏ１回りに回転し、その動力を終減速装置に伝達する。

【0012】

管体１０２は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により形成されている。なお、本発明において繊維強化プラスチックに使用される繊維は、炭素繊維に限られず、ガラス繊維やアラミド繊維であってもよい。
管体１０２は、管体１０２の大部分を占める本体部１１０と、本体部１１０の前側に配置された第一接続部１２０と、本体部１１０の後側に配置された第二接続部１３０と、本体部１１０と第二接続部１３０との間に位置する傾斜部１４０と、を備えている。

【0013】

なお、図２以降の図面においては、管体１０２の形状を分かり易くするため、管体１０２の形状を誇張して描写している。
図２に示すように、本体部１１０の前端部１１１には、第一接続部１２０が連続し、本体部１１０の後端部１１２には、傾斜部１４０が連続している。

【0014】

軸線Ｏ１を法線とする平面で本体部１１０を切った場合、本体部１１０の外周面１１４の断面形状及び内周面１１５の断面形状は、円形状となっている。本体部１１０の外径は、中央部１１３から両端部（前端部１１１及び後端部１１２）に向うに連れて縮径しており、中央部１１３の外径Ｒ１は、両端部（前端部１１１及び後端部１１２）の外径Ｒ２よりも大きい。なお、本体部１１０の内径も、本体部１１０の中央部１１３から両端部（前端部１１１及び後端部１１２）に向うに連れて縮径している。

【0015】

軸線Ｏ１に沿って本体部１１０を切った場合、本体部１１０の外周面１１４の断面形状及び内周面１１５の断面形状は、緩やかな曲線を描き、中央部１１３が外側に向けて突出する円弧状となっている。よって、本体部１１０の外形は、中央部１１３が径方向外側に膨らむ樽形状（バレル形状）となっている。また、その断面形状において、本体部１１０の板厚は、両端部（前端部１１１及び後端部１１２）から中央部１１３に向うに連れて薄くなっており、中央部１１３の板厚Ｔ１は、両端部（前端部１１１及び後端部１１２）の板厚Ｔ２よりも薄い。

【0016】

図１に示すように、第一接続部１２０内には、スタブヨーク１０３のシャフト部１０３ａが嵌め込まれている。シャフト部１０３ａの外周面は、多角形状に形成されている。第一接続部１２０の内周面は、シャフト部１０３ａの外周面に倣った多角形状に形成されている。このため、スタブヨーク１０３と管体１０２が互いに相対回転しないように構成されている。
第二接続部１３０内には、スタブシャフト１０４のシャフト部１０４ａが嵌め込まれている。第二接続部１３０の内周面は、シャフト部１０４ａの外周面に倣った多角形状に形成されている。このため、スタブシャフト１０４と管体１０２が互いに相対回転しないように構成されている。

【0017】

傾斜部１４０の外径は、本体部１１０から第一接続部１２０に向かうに連れて次第に縮径し、円錐台形状となっている。傾斜部１４０の板厚は、第二接続部１３０側（後側）の端部から本体部１１０側（前側）の端部に向かうに連れて漸次薄くなっている。このため、傾斜部１４０のうち前端部の板厚が最も薄く、脆弱部を構成している。
以上から、車両が前方から衝突されて動力伝達軸１０１に衝突荷重が入力すると、軸線Ｏ１に対して傾斜する傾斜部１４０にせん断力が作用する。そして、傾斜部１４０に作用するせん断力が所定値を超えると、傾斜部１４０の前端部（脆弱部）が破損する。このため、車両衝突時、車体の前部に搭載されたエンジンや変速機は速やかに後退し、衝突エネルギーは車体の前部により吸収される。

【0018】

上記した管体１０２によれば、図２に示すように、曲げ応力が集中し易い本体部１１０の中央部１１３は、外径Ｒ１が大径に形成され、所定の曲げ強度を有している。一方で、曲げ応力が集中し難い本体部１１０の両端部（前端部１１１及び後端部１１２）は、外径Ｒ２が小径に形成され、軽量化している。また、本体部１１０の中央部１１３は、板厚Ｔ１が薄く軽量化している。よって、管体１０２は、中央部１１３の所定の曲げ剛性を確保しつつ本体部１１０が軽量化し、本体部１１０の曲げ一次共振点が向上している。

【0019】

［第一実施形態］
図３に示すように、第一実施形態のマンドレル１は、略円柱状の胴部２と、胴部２の両端から突出する一対の軸部３と、を備えている。
一対の軸部３は、他の装置に引っ掛けて胴部２を浮かせた状態にするための構成である。よって、本発明は、胴部２のみから構成されてもよい。

【0020】

胴部２は、樹脂を含浸した連続炭素繊維、或いはプリプレグ（炭素繊維に樹脂を含浸させたシート）を巻き付けるための芯材である。
胴部２は、一端側に配置された第一基材４と、他端側に配置された第二基材５と、第一基材４と第二基材５とに挟まれた膨張部１０と、を備えている。

【0021】

図４に示すように、第一基材４は、円柱状に形成され、第一接続部１２０を形成する部位である。
第二基材５は、一端から他端に向って縮径する円錐台部５ａと、円錐台部５ａの他端から他端側に延出する円柱部５ｂと、を備えている。円錐台部５ａは、傾斜部１４０を形成する部位であり、円柱部５ｂは、第二接続部１３０を形成する部位である。

【0022】

第一基材４の他端面４ａには、第一基材４よりも小径に形成された円柱状の第一突起４ｂが形成されている。円錐台部５ａの一端面５ｃには、第一突起４ｂと同形状の第二突起５ｄが形成されている。
第一基材４と第二基材５との間には、第一基材４と第二基材５とを連結する連結棒６が設けられている。
連結棒６は、２つの棒部材を連結してなり、軸線Ｏ２方向に延在するとともに収縮可能となっている。また、連結棒６には、図示しないコイルバネが設けられており、作用する圧縮荷重が解除されると初期の長さに復帰するようになっている。

【0023】

図３に示すように、膨張部１０は、軸線Ｏ２を中心とする円筒状の部品であり、外径が第一基材４と同一となっている。
膨張部１０は、軸線Ｏ２方向に延在する複数の板状部材（外周面構成部材）１１を備えている。複数の板状部材１１は、軸線Ｏ２回りに隣接して並べられており、膨張部１０の外周面を構成している。板状部材１１は、軸線Ｏ２方向に圧縮されると撓む可撓性材料により形成されている。
板状部材１１は、径方向の厚みが薄く形成されている。よって、板状部材１１は、軸線Ｏ２方向の圧縮荷重が作用すると、径方向に向って撓むようになっている。
図５に示すように、板状部材１１の両端部１１ａには、周方向に貫通する孔１１ｂが形成されている。また、各板状部材１１の孔１１ｂにはワイヤ１２が通されており、各板状部材１１の両端部１１ａが結束されている。よって、各板状部材１１は、分離せず一体となっている。

【0024】

図４に示すように、膨張部１０の両端部１１ａは、第一基材４の他端面４ａと第二基材５の一端面５ｃとに当接している。また、膨張部１０の両端部１１ａ内には、第一基材４の第一突起４ｂと第二基材５の第二突起５ｄが挿入されている。膨張部１０は、第一基材４と第二基材５との間から脱落しないように挟持されている。

【0025】

図５に示すように、第一突起４ｂは、板状部材１１の一端側の端部１１ａを超えて他端側に突出している。よって、第一突起４ｂは、板状部材１１において、一端側の端部１１ａよりも他端側に位置する領域１１ｃに当接している。
特に図示しないが、同様に、第二突起５ｄは、板状部材１１の他端側の端部１１ａを超えて一端側に突出し、板状部材１１における他端側の端部１１ａよりも一端側に位置する領域に当接している。以上から、各板状部材１１は、内側に向って撓むことが規制される。

【0026】

次に第一実施形態のマンドレル１の動作例を説明する。
図６に示すように、マンドレル１は、軸線Ｏ２方向に圧縮する加重を加えることができる圧縮装置２０に装着して使用するものである。なお、圧縮装置２０は、後述する巻き付け工程（ステップＳ１）において、マンドレル１を軸線Ｏ２回りに回転させる機能も有している。

【0027】

圧縮装置２０によりマンドレル１を圧縮させると、図６に示すように、第一基材４と第二基材５とが近接する。第一基材４の他端面４ａと第二基材５の一端面５ｃは、各板状部材１１を軸線Ｏ２方向に圧縮する。そして、各板状部材１１は外側に撓んで円弧状となる。結果、膨張部１０は、軸線Ｏ２方向の断面形状が円弧状となり、端部よりも中央部が径方向外側に突出する。

【0028】

次に第一実施形態のマンドレル１を用いて、動力伝達軸１０１に用いられる管体１０２の製造方法について説明する。本実施形態では、管体１０２を形成する樹脂として熱硬化性樹脂を用いた場合を例に挙げて説明する。
図７に示すように、管体１０２の製造方法は、マンドレル１に材料を巻き付ける巻き付け工程（ステップＳ１）と、膨張部１０を膨張させる膨張工程（ステップＳ２）と、樹脂を硬化させる硬化工程（ステップＳ３）と、マンドレル１を管体１０２から引き抜く脱芯工程（ステップＳ４）と、を備えている。

【0029】

（巻き付け工程）
図８に示すように、巻き付け工程（ステップＳ１）は、マンドレル１を圧縮装置２０に装着し、マンドレル１の外周面に離型剤を塗布する。そして、圧縮装置２０を駆動させてマンドレル１を回転させる。次に、管体１０２を形成する材料をマンドレル１の外周側に巻き付けて中間生成物２１を形成する。

【0030】

管体１０２を形成する材料は、樹脂を含浸した連続炭素繊維又はプリプレグ（炭素繊維に樹脂を含浸させたシート）が挙げられる。つまり、マンドレル１は、フィラメントワインディング法又はシートワインディング法に利用することができる。

【0031】

本実施形態の巻き付け方法は、マンドレル１を回転させて樹脂を含浸した連続炭素繊維をマンドレル１に巻き付け、第一成形体を形成する。次に、マンドレル１を引き続き回転させて第一成形体の外周にプリプレグを巻き付ける。よって、管体１０２は、フィラメントワインディング法とシートワインディング法との２つの工法を取り入れられて製造されている。
ここで、フィラメントワインディング法によって製造される第一成形体は、繊維（炭素繊維）の連続性が保たれるため機械的強度（特にねじり強度）が高い。
一方、シートワインディング法によれば、マンドレルの軸線方向に延在するように炭素繊維を配置することができ、軸線Ｏ１方向に高弾性化した第二成形体を製造できる。
つまり、上記した製造方法によれば、管体１０２の内部で、軸線Ｏ１回りに巻回された繊維からなる繊維層と、軸線Ｏ１方向に延在する繊維からなる繊維層と、が積層しており、機械的強度が高く、かつ、軸線Ｏ１方向に高弾性化した管体２を製造できる。
なお、周方向に配向する繊維としてＰＡＮ系（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）繊維が好ましく、軸線Ｏ１方向に配向する繊維としてピッチ繊維が好ましい。

【0032】

当該巻き付け工程（ステップＳ１）の終了時、図８に示すように、マンドレル１の外周側には、マンドレル１の外周形状に沿った筒状の中間生成物２１が形成される。
中間生成物２１は、第一基材４に形成された中間第一接続部２２と、膨張部１０に形成された中間本体部２３と、円錐台部５ａに形成された中間傾斜部２４と、円柱部５ｂに形成された中間第二接続部２５と、を備えている。
また、巻き付け工程（ステップＳ１）では、中間生成物２１の径方向の厚みＷ１に関し、各部位において均一となるように形成されている。
なお、マンドレル１にプリプレグを巻き付ける際、プリプレグをローラでマンドレル１に押圧しながら巻き付けてもよい。

【0033】

（膨張工程）
膨張工程（ステップＳ２）では、図９に示すように、まず圧縮装置２０を駆動させてマンドレル１を軸線Ｏ２方向に圧縮する。これにより、膨張部１０が膨張し、いわゆる樽形状（バレル形状）となる。よって、中間本体部２３は、膨張部１０の形状に倣って膨張する。この結果、中間本体部２３の軸線Ｏ２方向の断面形状は、円弧状となり、両端部から中央部に向うに連れて外側に突出している。
そして、膨張部１０は、両端部よりも中央部の方が大きく径方向外側に膨らむことから、中間本体部２３の厚みＷ２は、両端部２３ａから中央部２３ｂに向うに連れて次第に薄くなる。

【0034】

（硬化工程）
特に図示しないが、硬化工程（ステップＳ３）は、マンドレル１の圧縮状態を保持しながら、加熱装置により中間生成物２１を所定温度で加熱して樹脂を硬化させ、樹脂を成形する工程である。所定温度とは、使用する熱硬化性樹脂によって異なり、大凡１３０°〜１８０°である。

【0035】

（脱芯工程）
脱芯工程（ステップＳ４）は、マンドレル１の圧縮状態を解除する。これにより、連結棒６の図示しないコイルばねの付勢力により連結棒６が伸張し、第一基材４と第二基材５とが離間する。
よって、膨張部１０を軸線Ｏ２方向に圧縮する荷重が解除され、各板状部材１１が直線状となり、膨張部１０は円筒状に復帰する。
次に、図１０に示すように、マンドレル１の第一基材４を管体１０２の第一接続部１２０から引っ張り出す。これにより、連結棒６を介して第一基材４と連結する第二基材５と、第二基材５の一端面５ｃに当接する膨張部１０も引っ張り出される。
そして、管体１０２の第一接続部１２０から膨張部１０と第二基材５とを引き抜いたら、脱芯工程（ステップＳ４）が終了となる。

【0036】

以上から、第一実施形態のマンドレル１によれば、両端部よりも中央部が径方向外側に膨らんだ本体部１１０を備えた管体１０２を製造することができる。
また、本実施形態によれば、マンドレル１を壊すことなく管体１０２から脱芯することができる。つまり、マンドレル１を繰り返し使用することができ、コストを低減することができる。

【0037】

なお、第一実施形態においては、熱硬化性樹脂を用いているが、本発明は、熱可塑性樹脂を用いてもよい。また、熱可塑性樹脂を用いた場合には、巻き付け工程（ステップＳ１）前に、熱可塑性樹脂を溶融状態とするために加熱工程が必要となる。さらに、硬化工程（ステップＳ３）では、樹脂を硬化させるために冷却する必要がある。

【0038】

［第二実施形態］
次に第二実施形態のマンドレル２０１について説明する。
第二実施形態のマンドレル２０１は、軸線Ｏ２方向への引っ張り荷重を作用させることができる引っ張り装置２２０に装着して使用するものである。
図１１に示すように、第二実施形態のマンドレル２０１は、略円柱状の胴部２０２と、胴部２０２の両端から突出する一対の軸部２０３と、を備えている。
胴部２０２は、円柱状の第一基材２０４と、円錐台部２０５ａ及び円柱部２０５ｂが形成された第二基材２０５と、第一基材２０４と第二基材２０５とに挟まれた膨張部２１０と、を備えている。

【0039】

第一基材２０４の他端面２０４ａには、円柱状の第一突起２０４ｂが形成されている。円錐台部２０５ａの一端面２０５ｃには、円柱状の第二突起２０５ｄが形成されている。
図１２に示すように、第一突起２０４ｂの外周面には、径方向内側に窪む係止溝２０４ｃが形成されている。
同様に、図１１に示すように、第二突起２０５ｄの外周面にも、径方向内側に窪む係止溝２０５ｅが形成されている。

【0040】

第一基材２０４と第二基材２０５との間には、軸線Ｏ２方向に延在して第一基材２０４と第二基材２０５とを連結する連結棒２０６が設けられている。
連結棒２０６は、２つの棒部材を連結してなり、軸線Ｏ２方向に伸張可能となっている。連結棒２０６には、図示しないコイルバネが設けられており、伸張荷重が解除されると初期の長さに復帰するようになっている。

【0041】

膨張部２１０は、軸線Ｏ２方向に延在する複数の板状部材（外周面部材）２１１を軸線Ｏ２回りに隣接して並べることで構成されている。板状部材２１１は、円弧状に形成され、中央部が径方向外側に向って突出するように配置されている。以上から、膨張部２１０は、両端部よりも中央部が径方向外側に向って突出する樽形状（バレル形状）となっている。
板状部材２１１は、弾性変形可能な材料で形成されている。よって、板状部材２１１に軸線Ｏ２方向への引っ張り荷重が作用すると、板状部材２１１は直線状となる（図１３参照）。そして、作用していた軸線Ｏ２方向への引っ張り荷重が解除されると、板状部材２１１は円弧状に復帰する。

【0042】

図１２に示すように、板状部材２１１の両端部２１１ａには、孔２１１ｂが形成されてワイヤ２１２が通されている。よって、各板状部材２１１の両端部２１１ａはワイヤ２１２に結束されて一体となっている。
板状部材２１１の両端部２１１ａには、第一基材２０４の係止溝２０４ｃと第二基材２０５の係止溝２０５ｅに係止する突起２１３が形成されている。よって、引っ張り装置２２０の引っ張り荷重によって第一基材２０４と第二基材２０５とが軸線Ｏ２方向に離間すると、板状部材２１１の両端部２１１ａに設けられた突起２１３が第一基材２０４の係止溝２０４ｃと第二基材２０５の係止溝２０５ｅに係合し、板状部材２１１が軸線Ｏ２方向に引っ張られる。結果、図１３に示すように、各板状部材２１１が直線状となり、膨張部２１０が円筒状となる。

【0043】

次に第二実施形態のマンドレル１を用いた管体１０２の製造方法について説明する。管体１０２の製造方法は、巻き付け工程（ステップＳ１）と、膨張工程（ステップＳ２）と、硬化工程（ステップＳ３）と、脱芯工程（ステップＳ４）と、を備えている（図７参照）。以下、第一実施形態の製造方法との相違点に絞って説明する。

【0044】

巻き付け工程（ステップＳ１）において、引っ張り装置２２０でマンドレル２０１を引っ張り、膨張部２１０を樽形状（バレル形状）から円筒状に変形させる（図１３参照）。
膨張工程（ステップＳ３）においては、マンドレル２０１に作用する引っ張り荷重を解除する。これにより、連結棒２０６の図示しないコイルばねの付勢力により連結棒２０６が収縮する。この結果、膨張部２１０が膨張して樽形状となる（図１１参照）。この結果、マンドレル２０１に形成された中間生成体の中間本体部も膨張して樽形状となる。
また、膨張部２１０は両端部よりも中央部の方が大きく径方向外側に膨らむことから、中間本体部の厚みは、第一実施形態と同様に、両端部から中央部に向うに連れて次第に薄くなる（図９のＷ２を参照）。
さらに脱芯工程（ステップＳ４）において、再度マンドレル２０１に引っ張り荷重を作用させて、膨張部２１０を円筒状にする（図１３参照）。そして、引っ張り荷重が作用した状態を保持させながら、管体１０２の第一接続部１２０の内部からマンドレル２０１を引き抜き、管体１０２が製造される。

【0045】

以上から、第二実施形態のマンドレル２０１によれば、両端部よりも中央部が径方向外側に膨らんだ本体部１１０を備えた管体１０２を製造することができる。

【0046】

［第三実施形態］
次に第三実施形態のマンドレル３０１について説明する。
第三実施形態のマンドレル３０１は、後述する第一スライド部３１６ａ及び第二スライド部３１７ａを軸線Ｏ２方向に移動させることができるスライド装置３２０に装着して使用するものである。

【0047】

図１４に示すように、第三実施形態のマンドレル３０１は、略円筒状の胴部３０２と、胴部３０２の両端から突出する筒状の一対の軸部３０３と、を備えている。
胴部３０２は、円柱状の第一基材３０４と、円錐台部３０５ａ及び円柱部３０５ｂが形成されたた筒状の第二基材３０５と、第一基材３０４と第二基材３０５とに挟まれた膨張部３１０と、膨張部３１０を膨張させる可動部３１５を備えている。

【0048】

第一基材３０４と第二基材３０５と間には、軸線Ｏ２方向に沿って延在する連結棒３０６が配置されている。連結棒３０６の両端は、第一基材３０４及び第二基材３０５内に入り込むとともに、第一基材３０４及び第二基材３０５の内周面に接続し、第一基材３０４と第二基材３０５とが一体になっている。

【0049】

膨張部３１０は、第一基材３０４に連結する複数の第一板状部材３１１と、第二基材３０５に連結する複数の第二板状部材３１２と、第一板状部材３１１の他端部と第二板状部材３１２の一端部を連結するリング部材３１３を備えている。第一板状部材３１１と第二板状部材３１２とは、周方向に交互に配置されており、膨張部３１０は円筒状となっている。また、第一板状部材３１１と第二板状部材３１２とは、可撓性を有する材料により形成されている。

【0050】

第一板状部材３１１の一端側は、第一基材３０４に回転自在に連結し、第一板状部材３１１が径方向に傾倒自在となっている。また、第一板状部材３１１の他端側には、周方向に貫通し軸線Ｏ２方向に長く形成された第一長孔３１１ａが形成されている。
また、第二板状部材３１２の他端側は、第二基材３０５に回転自在に連結し、第二板状部材３１２が径方向に傾倒自在となっている。また、第二板状部材３１２の一端側には、周方向に貫通し軸線Ｏ２に長く形成された第二長孔３１２ａが形成されている。

【0051】

リング部材３１３は、環状部品であり、各第一長孔３１１ａと各第二長孔３１２ａを貫通している。また、リング部材３１３は、軸線Ｏ２方向に幅広に形成され帯状となっている。このため、第一板状部材３１１の他端部と第二板状部材３１２の一端部とは、軸線Ｏ２方向にスライド自在に連結されているものの、リング部材３１３を起点とする回転が規制されている。
なお、本実施形態では、第一板状部材３１１と第二板状部材３１２とリング部材３１３とが請求項に記載される「可撓性を有し、かつ、軸方向に伸縮自在な伸縮部材」に相当する構成である。

【0052】

可動部３１５は、第一駆動部３１６と第二駆動部３１７とを備えている。
第一駆動部３１６は、連結棒３０６にスライド自在に組み付けられた第一スライド部３１６ａと、第一スライド部３１６ａとスライド装置３２０とを連結する第一スライド棒３１６ｂと、第一スライド部３１６ａと第一板状部材３１１とを連結する第一連結部３１６ｃとを備えている。第一連結部３１６ｃは、軸方向に対し傾倒しているとともに、両端が第一スライド部３１６ａと第一板状部材３１１とのそれぞれに回転自在に接続している。

【0053】

第二駆動部３１７は、連結棒３０６にスライド自在に組み付けられた第二スライド部３１７ａと、第二スライド部３１７ａとスライド装置３２０とを連結する第二スライド棒３１７ｂと、第二スライド部３１７ａと第二板状部材３１２とを連結する第二連結部３１７ｃとを備えている。第二連結部３１７ｃは、軸方向に対し傾倒しているとともに、両端が第二スライド部３１７ａと第二板状部材３１２とのそれぞれに回転自在に接続している。

【0054】

次に第三実施形態のマンドレル３０１の動作例を説明する。
スライド装置３２０を駆動させて、第一スライド部３１６ａを一端側にスライドさせるとともに、第二スライド部３１７ａを他端側にスライドさせる。
これによれば、図１５に示すように、第一連結部３１６ｃが第一板状部材３１１の他端側を径方向外側に押圧し、第一板状部材３１１が径方向外側に傾倒する。
同様に、第二連結部３１７ｃが第二板状部材３１２の他端側を径方向外側に押圧し、第二板状部材３１２が径方向外側に傾倒する。
一方で、第一板状部材３１１の他端部と第二板状部材３１２の一端部は、リング部材３１３により回転しないように規制されているため、第一板状部材３１１の他端側と第二板状部材３１２の一端側は、軸線Ｏ２方向との平行を維持する。
よって、第一板状部材３１１及び第二板状部材３１２のそれぞれは、撓んで円弧状となる。結果、膨張部３１０は、軸線Ｏ２方向の断面形状が円弧状となり、両端部よりも中央部が径方向外側に突出する。

【0055】

以上から、第三実施形態のマンドレル３０１によれば、両端部よりも中央部が径方向外側に膨らんだ本体部１１０を備えた管体１０２を製造することができる。
なお、本実施形態の膨張部３１０は、第一板状部材３１１と第二板状部材３１２とリング部材３１３により構成されているが、一方が第一基材３０４に接続し、他方が第二基材３０５に連結する二重管であってもよい。

【0056】

［第四実施形態］
次に第四実施形態のマンドレル４０１について説明する。
第四実施形態のマンドレル４０１は、流体を供給することができる流体供給装置４２０に装着して使用するものである。
図１６に示すように、第四実施形態のマンドレル４０１は、胴部４０２と、胴部４０２の両端から突出する一対の軸部４０３と、を備えている。
胴部４０２は、円筒状の第一基材４０４と、円錐台部４０５ａ及び円柱部４０５ｂが形成された第二基材４０５と、第一基材４０４と第二基材４０５とに挟まれた筒状の弾性部材４０９と、を備えている。

【0057】

第一基材４０４の他端側の外周面には、径方向内側に窪む凹面４０４ａが形成されている。第二基材４０５において、円錐台部４０５ａの一端部の外周面に、径方向内側に窪む凹面４０５ｃが形成されている。
一対の軸部４０３と第一基材４０４と第二基材４０５とには、流体供給装置４２０から膨張部４１０内に流体を供給するための供給孔４０７が形成されている。

【0058】

弾性部材４０９は、円筒状の膨張部４１０と、膨張部４１０の一端側に位置し第一基材４０４の凹面４０４ａに外嵌される第一固定部４１１と、膨張部４１０の他端側に位置し第二基材４０５の凹面４０５ｃに外嵌される第二固定部４１２と、を備えている。
第一固定部４１１は、第一基材４０４と協働して第一接続部１２０を形成する。第二固定部４１２は、第二基材４０５の円錐台部４０５ａと協働して傾斜部１４０を形成する。また、第一固定部４１１と第二固定部４１２は、図示しない接着剤により第一基材４０４及び第二基材４０５に接着されている。

【0059】

次に第四実施形態のマンドレル４０１の動作例を説明する。
流体供給装置４２０を駆動させて膨張部４１０内に流体を供給する。これにより、図１７に示すように、膨張部４１０は、内圧が上昇して径方向外側に膨張する。特に、第一基材４０４及び第二基材４０５から離れている膨張部４１０の中央部が径方向外側に膨張する。この結果、膨張部４１０は、軸線Ｏ２方向の断面形状が円弧状となり、端部よりも中央部が径方向外側に突出する。

【0060】

以上から、第四実施形態のマンドレル４０１によれば、両端部よりも中央部が径方向外側に膨らんだ本体部１１０を備えた管体１０２を製造することができる。

【0061】

以上、各実施形態について説明したが、本発明は実施形態で説明した例に限定されない。例えば、第一実施形態の膨張部１０、第二実施形態の膨張部２１０、及び第三実施形態の膨張部３１０は、第一実施形態において板状部材１１が径方向外側に撓んだ場合、各板状部材１１の間に隙間が形成される。よって、中間生成体の内周側を均一に押圧できないおそれがある。このような場合においては、マンドレルに対し、膨張部の外周面を被覆するゴム膜をさらに設けてもよい。これによれば、各板状部材１１の間の隙間を埋められて中間生成体の内周側を均一に押圧することができる。

【0062】

また、第一基材及び第二基材の円柱部の外形を断面視で多角形状に形成してもよい。これによれば、第一接続部１２０及び第二接続部１３０の断面形状が多角形状に形成される。よって、別途に第一接続部１２０及び第二接続部１３０を多角形状に成形する手間を省くことができる。

【0063】

また、各実施形態の膨張部１０，２１０，３１０、４１０の外周側に環状の弾性部材を巻き付けて、膨張部１０，２１０，３１０、４１０の膨張量を抑えるようにしてよい。

【0064】

また、マンドレルによって製造される管体は、上記したものに限定されない。例えば、傾斜部に関し、板厚が本体部１１０側（前側）の端部から第二接続部１３０側（後側）の端部に向かうに連れて漸次薄くなっていてもよい。これによれば、傾斜部のうち後端部の板厚が最も薄くなり、傾斜部の後端部が脆弱部を構成する。若しくは、本発明の傾斜部は、外周面又は内周面に凹部を設けて一部区間の板厚を変化させて脆弱部を形成してもよい。

【符号の説明】

【0065】

１，２０１，３０１，４０１ マンドレル
２，２０２，３０２，４０２ 胴部
３，２０３，３０３，４０３ 軸部
４，２０４，３０４，４０４ 第一基材
５，２０５，３０５，４０５ 第二基材
６，２０６ ３０６ 連結棒
１０，２１０，３１０，４１０ 膨張部
１１，２１１ 板状部材（外周面部材）
１０１ 動力伝達軸
１０２ 管体
１１０ 本体部
１２０ 第一接続部
１３０ 第二接続部
１４０ 傾斜部
３１１ 第一板状部材（外周面部材）
３１２ 第二板状部材（外周面部材）
３１３ リング部材（外周面部材）
３１５ 可動部
４０９ 弾性部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【手続補正書】

【提出日】2019年7月25日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維強化プラスチック製であって動力伝達軸に用いられる管体の製造に用いられるマンドレルであって、
樹脂を含浸した連続繊維が巻き付けられる胴部を備え、
前記胴部は、径方向外側に膨らむことができる膨張部を備え、
前記膨張部の膨張量は、両端部よりも中央部の方が大きく、
前記膨張部は、前記マンドレルの軸方向に直線状に延在するとともに、前記マンドレルの軸回りに並べられて外周面を構成する複数の外周面部材を備え、
前記外周面部材は、前記マンドレルの軸方向から圧縮されることにより径方向外側に円弧状に膨らむ可撓性部材であることを特徴とするマンドレル。

【請求項2】

繊維強化プラスチック製であって動力伝達軸に用いられる管体の製造に用いられるマンドレルであって、
樹脂を含浸した連続繊維が巻き付けられる胴部を備え、
前記胴部は、径方向外側に膨らむことができる膨張部を備え、
前記膨張部の膨張量は、両端部よりも中央部の方が大きく、
前記膨張部は、前記マンドレルの軸方向に円孤状に延在するとともに、前記マンドレルの軸回りに並べられて外周面を構成する複数の外周面部材を備え、
前記外周面部材は、前記マンドレルの軸方向に引っ張り荷重を作用させることにより直線状に弾性変形し、前記引っ張り荷重が解除されることで径方向外側に膨らむ弾性部材であることを特徴とするマンドレル。

【請求項3】

繊維強化プラスチック製であって動力伝達軸に用いられる管体の製造に用いられるマンドレルであって、
樹脂を含浸した連続繊維が巻き付けられる胴部を備え、
前記胴部は、径方向外側に膨らむことができる膨張部を備え、
前記膨張部の膨張量は、両端部よりも中央部の方が大きく、
前記膨張部は、
前記マンドレルの軸方向に直線状に延在するとともに、前記マンドレルの軸回りに並べられて外周面を構成する複数の外周面部材と、
前記外周面部材の中央部を内側から押圧する可動部と、を備え
前記外周面部材は、可撓性を有し、かつ、前記マンドレルの軸方向に伸縮自在な伸縮部材であることを特徴とするマンドレル。

【請求項4】

繊維強化プラスチック製であって動力伝達軸に用いられる管体の製造に用いられるマンドレルであって、
樹脂を含浸した連続繊維が巻き付けられる胴部を備え、
前記胴部は、径方向外側に膨らむことができる膨張部を備え、
前記膨張部の膨張量は、両端部よりも中央部の方が大きく、
前記膨張部の外周面を被覆するゴム膜を備えることを特徴とするマンドレル。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のマンドレルに溶融する樹脂を含浸した連続繊維を巻き付ける巻き付け工程と、
巻き付け工程後に、前記マンドレルの膨張部を膨張させる膨張工程と、
前記膨張工程後に、前記樹脂を硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程後に、前記膨張部を巻き付け工程時の形状に復帰させて、前記マンドレルを前記管体から引き抜く脱芯工程と、
を備えることを特徴とする動力伝達軸に用いられる管体の製造方法。