特開 2020-138338 マンドレル

(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2020-138338(P2020-138338A)

(43)【公開日】2020年9月3日

(54)【発明の名称】マンドレル

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/32 20060101AFI20200807BHJP

   F16C 3/02 20060101ALI20200807BHJP

   B29L 23/00 20060101ALN20200807BHJP

【ＦＩ】

   B29C70/32

   F16C3/02

   B29L23:00

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-33647(P2019-33647)

(22)【出願日】2019年2月27日

(11)【特許番号】特許第6581739号(P6581739)

(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】大田 一希

(72)【発明者】

【氏名】森 健一

(72)【発明者】

【氏名】中山 貴博

【テーマコード（参考）】

3J033

4F205

【Ｆターム（参考）】

3J033AA01

3J033AB01

3J033AB02

3J033AC01

3J033BA02

3J033BA07

3J033BA20

3J033BC03

4F205AA36

4F205AB11

4F205AD16

4F205AG08

4F205AJ02

4F205AJ11

4F205AR06

4F205HA02

4F205HA22

4F205HA33

4F205HA35

4F205HB01

4F205HC02

4F205HK04

4F205HK05

4F205HK31

4F205HL02

4F205HT02

4F205HT22

(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動力伝達軸に用いられる管体を製造できるマンドレル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１０１に用いられる管体１０２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を備え、胴部２は、加熱により膨張する材料により形成され、胴部２は、両端部４ａ，５，６よりも中央部の方が加熱時の膨張量が大きい。
【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、加熱により膨張する材料により形成され、
前記胴部は、両端部よりも中央部の方が加熱時の膨張量が大きいことを特徴とするマンドレル。

【請求項2】

前記胴部の中央部には、膨張部が設けられ
前記膨張部は、前記胴部の端部を形成する第一材料よりも熱膨張率が高い第二材料により形成され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3】

前記膨張部の厚みは、軸線方向の中央部に向うに連れて厚く形成され、
前記膨張部を軸線方向に切った断面形状は、中央部が径方向内側に突出するように弓形となっていることを特徴とする請求項２に記載のマンドレル。

【請求項4】

前記胴部は、筒状となっているとともに全体が同一材料で形成され、
前記胴部の中央部には、前記胴部の端部の厚みよりも厚い肉厚部が設けられ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5】

前記肉厚部の厚みは、軸線方向の中央部に向うに連れて厚く形成され、
前記肉厚部の内周面を軸線方向に切った断面形状は、中央部が径方向内側に突出するように曲線状となっていることを特徴とする請求項４に記載のマンドレル。

【請求項6】

前記胴部の端部の外周形状は、多角形状となっていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のマンドレル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、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に用いられる管体として、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動力伝達軸に用いられる管体を製造できるマンドレル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、本発明に係るマンドレルは、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、加熱により膨張する材料により形成され、前記胴部は、両端部よりも中央部の方が加熱時の膨張量が大きいことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、加熱により胴部がいわゆる樽形状（バレル形状）となるため、両端部よりも中央部が径方向外側に膨らんだ管体を製造できる。また、冷却により胴部の中央部が縮径するため、管体からマンドレルを引き抜くことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【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り、詳細には巻き付け工程で回転装置に装着された状態の側面図である。

【図4】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5】第一実施形態のマンドレルを用いた製造方法であって、巻き付け工程の終了時の状態を示す側面図である。

【図6】第一実施形態のマンドレルを用いた製造方法であって、加熱工程時の状態を示す側面図である。

【図7】第一実施形態のマンドレルを用いた製造方法であって、冷却工程時の状態を示す側面図である。

【図8】第一実施形態のマンドレルを用いた製造方法であって、脱芯工程時の状態を示す側面図である。

【図9】第二実施形態のマンドレルの側面図である。

【図10】第三実施形態のマンドレルの側面図である。

【図11】第三実施形態のマンドレルを用いた製造方法であって、加熱工程時の状態を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、各実施形態のマンドレルについて、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動力伝達軸について説明する。

【0010】

［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。

【0011】

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。

【0012】

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（他端部）１１１には、第一接続部１２０が連続し、本体部１１０の後端部（一端部）１１２には、傾斜部１４０が連続している。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。シャフト部１０４ａの外周面は、多角形状に形成されている。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とが互いに相対回転しないように構成されている。

【0016】

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。

【0017】

上記した管体１０２によれば、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が軽量化しており、本体部１１０の曲げ一次共振点が向上している。

【0018】

［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。
なお、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。
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、円柱状の円柱部４と、円柱部４の一端部４ｃから離間するに連れて次第に縮径する縮径部５と、縮径部５の一端側に位置し円柱部４よりも小径な小径部６と、を備えている。

【0019】

円柱部４の他端部４ａは、第一接続部１２０を形成する部位である。円柱部４のうち中央部４ｂから一端部４ｃまでの領域は、本体部１１０を形成する部位である。円柱部４の外径は、ｒ１であり、一端側から他端側にかけて同径となっている。なお、円柱部４の外径ｒ１は、胴部２の最大外径である。
また、縮径部５は、傾斜部１４０を形成する部位であり、小径部６は、第二接続部１３０を形成する部位である。

【0020】

胴部２は、金属材料により形成され、加熱により膨張する（図３の二点鎖線Ｍ参照）。よって、胴部２の外径は、管体１０２の内径よりも小さく形成されている。
胴部２は、第一金属材料７で形成された部位と、第一金属材料７よりも熱膨張率が大きい第二金属材料８で形成された部位と、を備えている。
円柱部４の他端部４ａと縮径部５と小径部６とのそれぞれは、第一金属材料７で形成されている。一方で、円柱部４における中央部４ｂから一端部４ｃまでの領域の外周部は、第二金属材料８で形成されている。以下、第二金属材料８で形成された部位を膨張部９という。
よって、胴部２は、一端部（縮径部５と小径部６）及び他端部（円柱部４の他端部４ａ、）よりも中央部（膨張部９）の方が加熱時の膨張量が大きい（図３の二点鎖線Ｍ参照）。

【0021】

膨張部９の内周面９ａは、軸線Ｏ２方向の中央部に向うに連れて径方向内側に突出している。また、軸線Ｏ２に沿って膨張部９の内周面９ａを切った場合の断面形状は、緩やかな曲線を描いており、中央部が内側に向けて突出する円弧状となっている。つまり、膨張部９の断面形状は、弓形となっている。
このため、膨張部９を加熱すると、膨張部９の外周面９ｂは、軸線Ｏ２方向の両端部よりも中央部の方が径方向外側に突出する。また、膨張時の外周面９ｂの断面形状は、緩やかな曲線を描き、中央部が外側に向けて突出する円弧状となる（図３の二点鎖線Ｍ参照）。

【0022】

次に第一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。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４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、材料及びマンドレル１を加熱する加熱工程（ステップＳ２）と、マンドレル１を冷却する冷却工程（ステップＳ３）と、管体１０２からマンドレル１を引き抜く脱芯工程（ステップＳ４）と、を備えている。

【0023】

図３に示すように、巻き付け工程（ステップＳ１）は、マンドレル１を回転装置１０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、回転装置１０を駆動させてマンドレル１を回転し、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１１（図５参照）を形成する工程である。

【0024】

回転装置１０は、一対の軸部３を着脱自在に支持するとともに、軸部３に動力を伝達しマンドレル１を軸線Ｏ２回りに回転させる駆動源（不図示）を備えた装置である。
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。

【0025】

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。

【0026】

当該巻き付け工程（ステップＳ１）の終了時、図５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１１が形成される。
中間生成物１１は、円柱部４の他端部４ａに形成された中間第一接続部１２と、膨張部９に形成された中間本体部１３と、縮径部５に形成された中間傾斜部１４と、小径部６に形成された中間第二接続部１５と、を備えている。
なお、巻き付け工程（ステップＳ１）では、中間生成物１１の径方向の厚みＷ１に関し、円柱部４と縮径部５と小径部６との各部位において均一となるように形成されている。また、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。

【0027】

図６に示すように、加熱工程（ステップＳ２）は、加熱装置によりマンドレル１及び中間生成物１１を所定温度で加熱して樹脂を硬化させ、樹脂を成形する。
所定温度は、使用する熱硬化性樹脂によって異なり、大凡１３０°〜１８０°である。
本実施形態では、加熱装置としてオーブン２０を利用している。マンドレル１及び中間生成物１１は、オーブン２０内に搬入されて所定温度で焼成される。

【0028】

当該工程によれば、中間生成物１１の樹脂が硬化する過程で、マンドレル１が加熱される。このため、第一金属材料７で形成された円柱部４の他端部４ａは、少し径方向外側に膨らみ、外径がｒ２となる。同様に、縮径部５及び小径部６も少し径方向外側に膨らむ。よって、当該工程においては、中間生成物１１のうち、中間第一接続部１２と中間傾斜部１４と中間第二接続部１５は、少し拡径しながら樹脂が硬化し、動力伝達軸１０１の第一接続部１２０と傾斜部１４０と第二接続部１３０が形成される。

【0029】

また、第二金属材料８で形成された膨張部９は、軸線Ｏ２方向の中央部が径方向外側に大きく膨らむ。また、膨張部９の外周面９ｂの断面形状は、軸線Ｏ２方向の中央部に向うに連れて外側に向けて突出するような円弧状となる。よって、当該工程において、中間本体部１３は、大きく拡径しながら樹脂が硬化するとともに、軸線Ｏ２方向の断面形状が円弧状となって本体部１１０が形成される。

【0030】

また、当該工程では、胴部２が径方向外側に膨らむため、動力伝達軸１０１の厚みは、中間生成物１１の厚みＷ１（図５参照）よりも薄くなる。
特に、膨張部９は、軸線Ｏ２方向の端部よりも中央部は径方向外側に大きく膨らむことから、本体部１１０の厚みＷ２は本体部１１０の端部から本体部１１０の中央部に向うに連れて次第に薄くなる。

【0031】

冷却工程（ステップＳ３）は、マンドレル１を冷却し、マンドレル１を初期の形状に戻す。実施形態では、図７に示すように、一対の軸部３を懸架台２１に載せ、マンドレル１を大気中に曝して放熱している。
当該工程によれば、マンドレル１が縮小し、マンドレル１の外周面と管体１０２の内周面との間に隙間Ｃ１が形成される。また、マンドレル１の円柱部４の外径ｒ１は、第一接続部１２０の内径ｒ２（図６参照）よりも小さくなる。

【0032】

脱芯工程（ステップＳ４）は、図８に示すように、動力伝達軸１０１の第一接続部１２０側の開口からマンドレル１を引き抜き、動力伝達軸１０１とマンドレル１とを分離させる。
ここで、マンドレル１の最大外径は、円柱部４の外径ｒ１であり（図３、図７参照）、第一接続部１２０の内径ｒ２よりも小さい。よって、マンドレル１が管体１０２の内周面に引っ掛かることなく、スムーズにマンドレル１を引き抜くことができる。

【0033】

以上から、第一実施形態のマンドレル１によれば、両端部（第一接続部１２０及び第二接続部１３０）よりも中央部（本体部１１０）が径方向外側に膨らんだ管体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ため、管体１０２を製造する度に壊す砂型や溶融部材などの芯材よりもコストを低減することができる。

【0034】

［第二実施形態］
次に第二実施形態のマンドレル３１を説明する。
図８に示すように、第二実施形態のマンドレル３１は、外周形状が円形の胴部３２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。
胴部３２は、円筒状の円筒部３４と、円筒部３４の一端部３４ｃから離間するに連れて次第に縮径する縮径部３５と、縮径部３５の一端側に位置し円筒部３４よりも小径な小径部３６と、を備えている。

【0035】

円筒部３４の他端部３４ａは、第一接続部１２０（図１参照）を形成する部位である。円筒部３４のうち中央部３４ｂから一端部３４ｃまでの領域は、本体部１１０（図１参照）を形成する部位である。円筒部３４の外径ｒ３は、一端側から他端側にかけて同径となっている。また、縮径部３５は、傾斜部１４０（図１参照）を形成する部位であり、小径部３６は、第二接続部１３０（図１参照）を形成する部位である。

【0036】

胴部３２の各構成は、同一の金属材料により形成され、加熱により膨張する（図８の二点鎖線Ｌ参照）。よって、胴部２の外径は、動力伝達軸１０１の内径よりも小さく形成されている。
円筒部３４と縮径部３５と小径部３６とのそれぞれは、内部に空間Ｃ２が形成され、中空状となっている。
また、円筒部３４の他端部３４ａの径方向の厚みはＷ３となっており、比較的薄く形成されている。同様に、縮径部３５と小径部３６の径方向の厚みもＷ３となっている。
一方で、円筒部３４における中央部３４ｂから一端部３４ｃまでの領域は、厚みがＷ４となっており、他の部位よりも厚い肉厚部３９を構成している。

【0037】

肉厚部３９の内周面３９ａは、肉厚部３９の中央部に向うに連れて径方向内側に突出している。また、軸線Ｏ２に沿って内周面３９ａを切った場合の断面形状は、緩やかな曲線を描いており、中央部が内側に向けて突出する円弧状となっている。つまり、肉厚部３９の断面形状は、弓形となっている。

【0038】

以上、第二実施形態のマンドレル３１によれば、加熱工程（ステップＳ２）で円筒部３４と縮径部３５と小径部３６の各部位が径方向外側に膨らむ。特に、肉厚部３９は、厚みＷ４が大きいことから、径方向外側に膨らむ膨張量が大きい。よって、両端部（第一接続部１２０及び第二接続部１３０）よりも中央部（本体部１１０）が径方向外側に膨らんだ管体１０２を製造することができる。

【0039】

また、上記構成によれば、膨張時の肉厚部３９の外周面３９ｂが円弧状となる。よって、軸線Ｏ２方向の断面形状が円弧状の本体部１１０を形成することができる。
また、上記構成によれば、肉厚部３９における膨張量は、軸線Ｏ１方向の端部よりも中央部の方が大きい。このため、軸線Ｏ１の端部から中央部に向うに肉薄となる本体部１１０を形成することができる。
また、本実施形態によれば、マンドレル３１を壊すことなく管体１０２から脱芯することができるため、管体１０２を製造する度に壊す砂型や溶融部材などの芯材よりもコストを低減することができる。

【0040】

［第三実施形態］
次に第三実施形態のマンドレル４１を説明する。
図１０に示すように、第三実施形態のマンドレル４１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、胴部２内に配置された加熱装置４２と、を備えている。胴部２及び軸部３は、第一実施形態で説明したため、加熱装置４２に絞って説明する。

【0041】

加熱装置４２は、胴部２の内部に配置されて胴部２を加熱することで、胴部２の外周側に巻き付けられた樹脂を含浸した連続炭素繊維やプリプレグを加熱するための装置である。本実施形態の加熱装置４２は、電熱線であり、軸線Ｏ２に沿って胴部２全体に延在し、胴部２全体を加熱する。

【0042】

次に第三実施形態のマンドレル４１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、加熱工程（ステップＳ２）と、冷却工程（ステップＳ３）と、脱芯工程（ステップＳ４）と、を備えており（図４参照）、第一実施形態との変更点は、加熱工程（ステップＳ２）のみである。以下、変更点の加熱工程（ステップＳ２）について説明する。

【0043】

図１１に示すように、加熱工程（ステップＳ２）では、マンドレル４１及び中間生成物１１を外型５０内に配置し、加熱装置４２を駆動させてマンドレル４１及び中間生成物１１を加熱する。なお、外型５０のキャビィテイ面５１は、管体１０２の外形と同形となっている。
上記工程によれば、加熱装置４２により加熱された胴部２が膨張し、中間生成物１１が径方向外側に膨らむ。
また、胴部２の膨張量が所定量となると、中間生成物１１が外型５０のキャビィテイ面５１に当接するようになり、中間生成物１１の膨張が停止する。

【0044】

以上、第三実施形態においても、両端部（第一接続部１２０及び第二接続部１３０）よりも中央部（本体部１１０）が径方向外側に膨らんだ管体１０２を製造することができる。また、第三実施形態のマンドレル４１によれば、動力伝達軸１０１の製造方法の加熱工程（ステップＳ２）においてオーブン２０等を利用する必要がない。
また、外型５０を用いているため、中間生成物１１の膨張が外型５０によって制限される。このため、管体１０２の形状をより所望のものとすることができる。

【0045】

以上、各実施形態について説明したが、円柱部４の他端部４ａ及び小径部６の外周形状を多角形状にしてもよい。これによれば、第一接続部１２０及び第二接続部１３０の内周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。

【0046】

また、本発明のマンドレルによって製造される動力伝達軸に関し、軸線Ｏ１方向に沿って切った本体部１１０の断面形状は円弧状のものに限定されない。例えば、軸線Ｏ１に沿って切った本体部１１０の断面形状が階段状となっていてもよい。つまり、本発明のマンドレルにおいて、軸線Ｏ２に沿って切った膨張時の膨張部９や肉厚部３９の断面形状が階段状をなしていてもよい。

【0047】

また、第三実施形態のマンドレル４１において、外型５０を用いているが、第一実施形態のマンドレル１や第二実施形態のマンドレル３１で管体１０２を製造する場合に外型５０を用いてもよい。

【0048】

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】

【0049】

１，３１，４１ マンドレル
２ 胴部
４ 円柱部
４ａ，３４ａ 他端部（両端部）
５，３５ 縮径部（両端部）
６，３６ 小径部（両端部）
７ 第一金属材料（第一材料）
８ 第二金属材料（第二材料）
９ 膨張部（中央部）
３２ 胴部
３４ 円筒部
３９ 肉厚部（中央部）
５０ 外型
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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2019年7月19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、加熱により膨張する材料により形成され、
前記胴部は、両端部よりも中央部の方が加熱時の膨張量が大きく、
前記胴部の中央部には、膨張部が設けられ、
前記膨張部は、前記胴部の端部を形成する第一材料よりも熱膨張率が高い第二材料により形成され、
前記膨張部の厚みは、軸線方向の中央部に向うに連れて厚く形成され、
前記膨張部を軸線方向に切った断面形状は、中央部が径方向内側に突出するように弓形となっている
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、加熱により膨張する材料により形成され、
前記胴部は、両端部よりも中央部の方が加熱時の膨張量が大きく、
前記胴部は、筒状となっているとともに全体が同一材料で形成され、
前記胴部の中央部には、前記胴部の端部の厚みよりも厚い肉厚部が設けられている
ことを特徴とするマンドレル。

【請求項3】

前記肉厚部の厚みは、軸線方向の中央部に向うに連れて厚く形成され、
前記肉厚部の内周面を軸線方向に切った断面形状は、中央部が径方向内側に突出するように曲線状となっていることを特徴とする請求項２に記載のマンドレル。

【請求項4】

前記胴部の端部の外周形状は、多角形状となっていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のマンドレル。