特許 5662164 ＦＲＰ円筒の製造方法及びＦＲＰ円筒

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5662164

(24)【登録日】2014年12月12日

(45)【発行日】2015年1月28日

(54)【発明の名称】ＦＲＰ円筒の製造方法及びＦＲＰ円筒

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/16 20060101AFI20150108BHJP

   F16C 3/02 20060101ALI20150108BHJP

   B29K 101/10 20060101ALN20150108BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20150108BHJP

   B29L 23/00 20060101ALN20150108BHJP

【ＦＩ】

   B29C67/14 B

   F16C3/02

   B29K101:10

   B29K105:08

   B29L23:00

【請求項の数】15

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2010-547466(P2010-547466)

(86)(22)【出願日】2010年1月14日

(86)【国際出願番号】JP2010050300

(87)【国際公開番号】WO2010084809

(87)【国際公開日】20100729

【審査請求日】2012年8月24日

(31)【優先権主張番号】特願2009-11142(P2009-11142)

(32)【優先日】2009年1月21日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005175

【氏名又は名称】藤倉ゴム工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083286

【弁理士】

【氏名又は名称】三浦 邦夫

(72)【発明者】

【氏名】中村 崇人

(72)【発明者】

【氏名】松本 紀生

(72)【発明者】

【氏名】木元 尚紀

【審査官】 深谷 陽子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−２２４８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０７６４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４８７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０２３５５８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０００−２４５８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１８５２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０９３９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７１８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１２１４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２０５７１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ７０／００−７０／８８

Ｂ２９Ｂ １１／１６，１５／０８−１５／１４

Ｃ０８Ｊ ５／０４− ５／１０， ５／２４

Ｆ１６Ｃ ３／０２

Ａ６３Ｂ ５３／００−５３／１６

Ａ０１Ｋ ８７／００−８７／０８

Ｂ２９Ｋ １０１／１０

Ｂ２９Ｋ １０５／０８

Ｂ２９Ｌ ２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

強化繊維を熱硬化性樹脂シート中に含浸させてなる複数のプリプレグを筒状に巻回して熱硬化させてなるＦＲＰ円筒の製造方法において、
熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグと、熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグを重ねたセットプリプレグを複数回連続して巻回する同時多層巻回工程と、
上記同時多層巻回工程において複数回連続して巻回したセットプリプレグを熱硬化させて同時多層巻回層とし、この同時多層巻回層を含み且つ長手方向に亘って一定径をなすＦＲＰ円筒を形成する熱硬化工程と、
を有し、
上記同時多層巻回工程は、少なくとも２回行われること、及び
上記同時多層巻回工程は、互いに対向する巻回方向から交互に行われること、
を特徴とするＦＲＰ円筒の製造方法。

【請求項2】

請求の範囲第１項記載のＦＲＰ円筒の製造方法において、
上記同時多層巻回工程は、重ねられた状態で隣接するプリプレグの間に離型シートを挟んだ状態で行われ、
上記同時多層巻回工程の実施中に、挟まれた離型シートを除去する離型シート除去工程を有するＦＲＰ円筒の製造方法。

【請求項3】

強化繊維を熱硬化性樹脂シート中に含浸させてなる複数のプリプレグを筒状に巻回して熱硬化させてなるＦＲＰ円筒の製造方法において、
熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグと、熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグを重ねたセットプリプレグを複数回連続して巻回する同時多層巻回工程と、
上記同時多層巻回工程において複数回連続して巻回したセットプリプレグを熱硬化させて同時多層巻回層とし、この同時多層巻回層を含み且つ長手方向に亘って一定径をなすＦＲＰ円筒を形成する熱硬化工程と、
を有し、
上記同時多層巻回工程は、重ねられた状態で隣接するプリプレグの間に離型シートを挟んだ状態で行われること、及び
上記同時多層巻回工程の実施中に、挟まれた離型シートを除去する離型シート除去工程を有すること、
を特徴とするＦＲＰ円筒の製造方法。

【請求項4】

請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項記載のＦＲＰ円筒の製造方法において、
上記同時多層巻回工程では、上記捩り剛性保持プリプレグ及び座屈防止プリプレグに、熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向と平行をなす繊維層を有する曲げ剛性保持プリプレグをさらに重ねたセットプリプレグを複数回連続して巻回するＦＲＰ円筒の製造方法。

【請求項5】

請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項記載のＦＲＰ円筒の製造方法において、
上記同時多層巻回工程で巻回する各プリプレグは、円筒軸線方向の長さが等しく、円筒軸線方向の全長に亘って重ねられているＦＲＰ円筒の製造方法。

【請求項6】

強化繊維を熱硬化性樹脂シート中に含浸させてなる複数のプリプレグを筒状に巻回して熱硬化させてなるＦＲＰ円筒において、
熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグと、熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグを重ねたセットプリプレグを複数回連続して巻回して熱硬化させた同時多層巻回層を含み、且つ、長手方向に亘って一定径をなしていること、
上記同時多層巻回層を少なくとも２層含んでいること、及び
上記同時多層巻回層をなす少なくとも２つのセットプリプレグは、互いに対向する巻回方向から交互に巻回されること、
を特徴とするＦＲＰ円筒。

【請求項7】

請求の範囲第６項記載のＦＲＰ円筒において、
上記捩り剛性保持プリプレグは、長繊維方向が円筒軸線方向に±α°（０＜α＜９０）で斜交する一対のバイアスプリプレグからなり、
上記座屈防止プリプレグは、長繊維方向が円筒軸線方向に直交するフーププリプレグからなるＦＲＰ円筒。

【請求項8】

請求の範囲第７項記載のＦＲＰ円筒において、
上記一対のバイアスプリプレグは、長繊維方向が円筒軸線方向に±３０°、±４５°又は±６０°で斜交するＦＲＰ円筒。

【請求項9】

請求の範囲第６項乃至第８項のいずれか１項記載のＦＲＰ円筒において、
上記セットプリプレグは、上記捩り剛性保持プリプレグ及び座屈防止プリプレグに、熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向と平行をなす繊維層を有する曲げ剛性保持プリプレグをさらに重ねてなるＦＲＰ円筒。

【請求項10】

請求の範囲第９項記載のＦＲＰ円筒において、
上記曲げ剛性保持プリプレグは、長繊維方向が円筒軸線方向と平行をなす０°プリプレグからなるＦＲＰ円筒。

【請求項11】

請求の範囲第６項、第９項又は第１０項記載のＦＲＰ円筒において、
上記捩り剛性保持プリプレグは、平織物を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなり円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する平織物プリプレグ、三軸織物を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなり円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する三軸織物プリプレグ、又は四軸織物を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなり円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する四軸織物プリプレグからなるＦＲＰ円筒。

【請求項12】

請求の範囲第６項、第９項又は第１０項記載のＦＲＰ円筒において、
上記座屈防止プリプレグは、平織物を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなり円筒軸線方向に直交する繊維層を有する平織物プリプレグ、又は四軸織物を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなり円筒軸線方向に直交する繊維層を有する四軸織物プリプレグからなるＦＲＰ円筒。

【請求項13】

請求の範囲第６項乃至第１２項のいずれか１項記載のＦＲＰ円筒において、
上記セットプリプレグは、筒状に３回以上連続して巻回されているＦＲＰ円筒。

【請求項14】

請求の範囲第６項乃至第１３項のいずれか１項記載のＦＲＰ円筒において、
最外層に、熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向に直交する繊維層を有するフーププリプレグを熱硬化させた爆ぜ防止層が設けられているＦＲＰ円筒。

【請求項15】

請求の範囲第６項乃至第１４項のいずれか１項記載のＦＲＰ円筒において、
上記セットプリプレグをなす各プリプレグは、円筒軸線方向の長さが等しく、円筒軸線方向の全長に亘って重ねられているＦＲＰ円筒。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＦＲＰ円筒の製造方法及びＦＲＰ円筒に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、各種産業分野でＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics：繊維強化プラスチックス）円筒が用いられている。ＦＲＰ円筒の製造方法として、炭素繊維を樹脂に含浸させながらマンドレルに巻いてゆくフィラメントワインディング法（特許文献１）、及び炭素繊維を熱硬化性樹脂シート中に含浸させてなる複数のプリプレグを筒状に巻回して熱硬化させ複数のＦＲＰ層とするプリプレグ法が知られている（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−６２３５５号公報

【特許文献2】特開２００１−９６６３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、フィラメントワインディング法によるＦＲＰ円筒は、所定量以上の樹脂を必要とし、且つ炭素繊維の体積含有率に上限があるので、軽量化と高強度化の要望に充分に応えることができないという問題がある。

【0005】

一方、プリプレグ法によるＦＲＰ円筒は、一般的に、必要最小限の樹脂量でも炭素繊維の体積含有率を高くできるという特徴があり、軽量化と高強度化を同時に図る上では有利である。しかしプリプレグ法によるＦＲＰ円筒は、自動車（二輪車）のプロペラシャフトやドライブシャフトとして用いる場合には、ＦＲＰ円筒に斜交する方向に加わる力（捩り）とＦＲＰ円筒に直交する方向に加わる力（座屈）の双方に対する強度（捩り剛性、潰れ剛性、疲労強度等）が高いレベルで求められるため、改良の余地があった。

【0006】

本発明は、上記の問題意識に基づいてなされたものであり、高強度を実現できる軽量化されたＦＲＰ円筒の製造方法及びＦＲＰ円筒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】

【0007】

本発明者は、従来のＦＲＰ円筒について解析した結果、従来のＦＲＰ円筒は、繊維方向の異なるプリプレグを複数回巻回しているが、一般的に、隣り合うプリプレグ中の内外に隣接する繊維（層）は孤立しているため、ＦＲＰ円筒に力が加わったとき、内外に隣り合う繊維間でその変形を抑止しようとする力が働きにくい。また、同一のプリプレグを複数回連続して巻回することも行われているが、この複数巻回プリプレグを加熱硬化させたとき、内外に隣接する繊維方向は同一であるから、同様に、変形抑止効果が働きにくい。これらが十分な強度を発揮できない理由であるとの結論に達して本発明をするに至った。

【0008】

即ち、本発明は、繊維方向の異なるプリプレグを複数回巻回して構成するＦＲＰ円筒においては、長手方向に対して斜交する強化繊維（斜交繊維）が含まれる捩り剛性保持プリプレグと、長手方向に対して直交する強化繊維（直交繊維）が含まれる座屈（潰れ）防止プリプレグとが必ず含まれていることから、これらの斜交繊維と直交繊維を互いに隣り合う形で複数回連続して巻回すれば、一つの方向の繊維（層）と、別の方向の繊維（層）を２周以上に渡って内外に隣接させることができ、その結果、内外の繊維層が互いに変形を抑止しあって強度を向上させることができるという着眼に基づいてなされたものである。つまり、筒状の斜交繊維（直交繊維）の間に直交繊維（斜交繊維）を包み込んだ状態で２周以上配置すれば（同時多層巻回層、ぐるぐる巻き層、セット巻き層）、ＦＲＰ円筒に外力が加わったとき、隣り合う繊維が互いに協働して変形に抵抗すると考えられ、強度を高めることができる。

【0009】

本発明のＦＲＰ円筒の製造方法は、その一態様では、強化繊維を熱硬化性樹脂シート中に含浸させてなる複数のプリプレグを筒状に巻回して熱硬化させてなるＦＲＰ円筒の製造方法において、熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグと、熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグを重ねたセットプリプレグを複数回連続して巻回する同時多層巻回工程と、上記同時多層巻回工程において複数回連続して巻回したセットプリプレグを熱硬化させて同時多層巻回層とし、この同時多層巻回層を含み且つ長手方向に亘って一定径をなすＦＲＰ円筒を形成する熱硬化工程と、を有し、上記同時多層巻回工程は、少なくとも２回行われること、及び上記同時多層巻回工程は、互いに対向する巻回方向から交互に行われること、を特徴としている。これにより、捩り方向と座屈方向に対する強度が高い、車両のプロペラシャフト、ドライブシャフトに用いるのに好適なＦＲＰ円筒が得られる。

【0010】

上記同時多層巻回工程は、重ねられた状態で隣接するプリプレグの間に離型シート（例えばＰＴＦＥフィルムやＰＦＡフィルム等）を挟んだ状態で行われ、上記同時多層巻回工程の実施中に、挟まれた離型シートを除去する離型シート除去工程を有することが好ましい。

【0011】

本発明のＦＲＰ円筒の製造方法は、別の態様では、強化繊維を熱硬化性樹脂シート中に含浸させてなる複数のプリプレグを筒状に巻回して熱硬化させてなるＦＲＰ円筒の製造方法において、熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグと、熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグを重ねたセットプリプレグを複数回連続して巻回する同時多層巻回工程と、上記同時多層巻回工程において複数回連続して巻回したセットプリプレグを熱硬化させて同時多層巻回層とし、この同時多層巻回層を含み且つ長手方向に亘って一定径をなすＦＲＰ円筒を形成する熱硬化工程と、を有し、上記同時多層巻回工程は、重ねられた状態で隣接するプリプレグの間に離型シートを挟んだ状態で行われること、及び上記同時多層巻回工程の実施中に、挟まれた離型シートを除去する離型シート除去工程を有すること、を特徴としている。

【0012】

上記同時多層巻回工程では、上記捩り剛性保持プリプレグ及び座屈防止プリプレグに、熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向と平行をなす繊維層を有する曲げ剛性保持プリプレグをさらに重ねたセットプリプレグを複数回連続して巻回することができる。これにより、捩り方向と座屈方向に対する強度とともに曲げ方向に対する強度も併せ持つ、車両のスタビライザーバー、アンチロールバーに用いるのに好適なＦＲＰ円筒が得られる。

【0013】

上記同時多層巻回工程で巻回する各プリプレグ（捩り剛性保持プリプレグ及び座屈防止プリプレグ、さらには曲げ剛性保持プリプレグ）は、円筒軸線方向の長さが等しく、円筒軸線方向の全長に亘って重ねることが好ましい。従来構造のＦＲＰ円筒では、円筒断面の座屈を抑える座屈防止プリプレグは円筒軸線方向の一部に少量入れるのが一般的であり、このため座屈防止プリプレグが入れにくい、製品が曲がるなどの不具合が生じる虞があった。本発明ではこのような従来の技術常識を見直して、座屈防止プリプレグと捩り剛性保持プリプレグ（曲げ剛性保持プリプレグ）を円筒軸線方向に等長として複数回連続して巻回することにより、座屈防止プリプレグが入れにくい、製品が曲がるなどの不具合を解消することができる。

【0014】

本発明のＦＲＰ円筒は、強化繊維を熱硬化性樹脂シート中に含浸させてなる複数のプリプレグを筒状に巻回して熱硬化させてなるＦＲＰ円筒において、熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグと、熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグを重ねたセットプリプレグを複数回連続して巻回して熱硬化させた同時多層巻回層を含み、且つ、長手方向に亘って一定径をなしていること、上記同時多層巻回層を少なくとも２層含んでいること、及び上記同時多層巻回層をなす少なくとも２つのセットプリプレグは、互いに対向する巻回方向から交互に巻回されること、を特徴としている。

【0015】

上記捩り剛性保持プリプレグは、例えば、長繊維方向が円筒軸線方向に±α°（０＜α＜９０）で斜交する一対のバイアスプリプレグから構成し、上記座屈防止プリプレグは、長繊維方向が円筒軸線方向に直交するフーププリプレグから構成するのが実際的である。この場合、上記一対のバイアスプリプレグは、長繊維方向が円筒軸線方向に±３０°、±４５°又は±６０°で斜交するのが好ましい。

【0016】

上記セットプリプレグは、上記捩り剛性保持プリプレグ及び座屈防止プリプレグに、熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向と平行をなす繊維層を有する曲げ剛性保持プリプレグをさらに重ねて構成することができる。この場合、上記曲げ剛性保持プリプレグは、長繊維方向が円筒軸線方向と平行をなす０°プリプレグから構成するのが実際的である。

【0017】

あるいは、上記捩り剛性保持プリプレグは、平織物を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなり円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する平織物プリプレグ、三軸織物を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなり円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する三軸織物プリプレグ、又は四軸織物を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなり円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する四軸織物プリプレグとすることも可能である。また、上記座屈防止プリプレグは、平織物を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなり円筒軸線方向に直交する繊維層を有する平織物プリプレグ、又は四軸織物を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなり円筒軸線方向に直交する繊維層を有する四軸織物プリプレグとすることも可能である。

【0018】

上記セットプリプレグは、筒状に３回以上連続して巻回することが好ましい。

【0020】

本発明のＦＲＰ円筒は、最外層に、熱硬化前に長方形をなし且つその長手方向を円筒軸線方向に一致させた状態で該円筒軸線方向に直交する繊維層を有するフーププリプレグを熱硬化させた爆ぜ防止層が設けられていることが好ましい。

【0021】

上記セットプリプレグをなす各プリプレグ（捩り剛性保持プリプレグ及び座屈防止プリプレグ、さらには曲げ剛性保持プリプレグ）は、円筒軸線方向の長さが等しく、円筒軸線方向の全長に亘って重ねることが好ましい。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、複数のプリプレグを筒状に巻回する際に、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグと、円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグを重ねた状態で複数回連続して巻回する同時多層巻回工程を有するので、捩り方向と座屈方向に対する強度が高いＦＲＰ円筒を得ることができる。また、セットプリプレグをなす捩り剛性保持プリプレグと座屈防止プリプレグに含まれる樹脂量を減らし強化繊維量を増やせるので、ＦＲＰ円筒の軽量化と高強度化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施の形態１に係るＦＲＰ円筒に含まれる同時多層巻回層を示す図である。

【図2】図１の同時多層巻回層になるセットプリプレグの構造を示す図である。

【図3】爆ぜ防止プリプレグの構造を示す図である。

【図4】筒状に巻回したプリプレグを熱硬化させＦＲＰ層としたＦＲＰ円筒の構成を示す図である。

【図5】離型シートを挟んで巻回するＦＲＰ円筒に含まれる同時多層巻回層を示す図である。

【図6】本発明の実施の形態２に係るＦＲＰ円筒に含まれる同時多層巻回層を示す図である。

【図7】本発明の実施の形態３に係るＦＲＰ円筒に含まれる同時多層巻回層を示す図である。

【図8】図７の同時多層巻回層になるセットプリプレグの構造を示す図である。

【図9】本発明の実施の形態４に係るＦＲＰ円筒に含まれる同時多層巻回層を示す図である。

【図10】図９の同時多層巻回層になるセットプリプレグの構造を示す図である。

【図11】セットプリプレグの巻回数を変えた場合における同時多層巻回層を示す図である。

【図12】本発明の実施の形態５に係るＦＲＰ円筒に含まれる同時多層巻回層を示す図である。

【図13】図１２の同時多層巻回層になるセットプリプレグの構造を示す図である。

【図14】本発明の実施の形態６に係るＦＲＰ円筒に含まれる同時多層巻回層を示す図である。

【図15】図１４の同時多層巻回層になるセットプリプレグの構造を示す図である。

【図16】捩り剛性保持プリプレグとしての平織物プリプレグの構成を示す図である。

【図17】捩り剛性保持プリプレグとしての三軸織物プリプレグの構成を示す第１の図である。

【図18】捩り剛性保持プリプレグとしての三軸織物プリプレグの構成を示す第２の図である。

【図19】捩り剛性保持プリプレグ又は座屈防止プリプレグとしての四軸織物プリプレグの構成を示す図である。

【図20】座屈防止層としての平織物プリプレグの構成を示す図である。

【図21】本実施例で試作した各ＦＲＰ円筒におけるプリプレグの積層巻回構造を説明するための第１の図である。

【図22】本実施例で試作した各ＦＲＰ円筒におけるプリプレグの積層巻回構造を説明するための第２の図である。

【図23】本実施例で試作した各ＦＲＰ円筒におけるプリプレグの積層巻回構造を説明するための第３の図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るＦＲＰ円筒１００（図４）に含まれる同時多層巻回層１０を示す図である。ＦＲＰ円筒１００は、強化繊維を熱硬化性樹脂シート中に含浸させてなる複数のプリプレグを筒状に巻回して熱硬化させ複数のＦＲＰ層としたものである。図１では、本発明を理解し易くするため、これら複数のＦＲＰ層中に含まれる同時多層巻回層１０のみを図示している。

【0025】

同時多層巻回層１０は、ＦＲＰ円筒１００の軸線方向（以下「円筒軸線方向」という）に斜交する方向に加わる力（捩り）に対する強度を受け持つ捩り剛性保持層２０と、円筒軸線方向に直交する方向に加わる力（座屈）に対する強度を受け持つ座屈防止層３０とを有する。捩り剛性保持層２０は、一対のバイアス層２０Ａ、２０Ｂからなる。

【0026】

具体的に同時多層巻回層１０は、図２に示すように、下層（内側）から順に、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグ２と、円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグ３を重ねたセットプリプレグ１を複数回連続して巻回して熱硬化させたものである。図２では、セットプリプレグ１を構成する各プリプレグ２、３の繊維方向を示すため、これらを重ね合わせる前の状態を描いている。尚、各プリプレグの上下（内外）関係には自由度があり、下層（内側）から順に、座屈防止プリプレグ３と捩り剛性保持プリプレグ２を重ねてセットプリプレグ１とすることもできる。

【0027】

捩り剛性保持プリプレグ２は加熱硬化すると捩り剛性保持層２０となり、本実施の形態では、長繊維方向が円筒軸線方向に±α°（０＜α＜９０）で斜交する一対のバイアスプリプレグ２Ａ、２Ｂである。この斜交角度αは、例えば±３０°、±４５°又は±６０°である。座屈防止プリプレグ３は、加熱硬化すると座屈防止層３０となり、本実施の形態では、長繊維方向が円筒軸線方向に直交するフーププリプレグである。

【0028】

セットプリプレグ１（捩り剛性保持プリプレグ２及び座屈防止プリプレグ３）の幅Ｗは、これらを筒状に巻回したときの周長の約３倍強に設定されており、セットプリプレグ１を筒状に３回連続して巻回することができる。セットプリプレグ１は一対のバイアスプリプレグ２Ａ、２Ｂとフーププリプレグ３の３枚のプリプレグからなるので、セットプリプレグ１を３回連続して巻回することにより合計９プライとなる。セットプリプレグ１（捩り剛性保持プリプレグ２及び座屈防止プリプレグ３）は、円筒軸線方向の長さＬが等しく（等長と）なっており、円筒軸線方向の全長に亘って重ねられている。尚、長さＬはＦＲＰ円筒１００の長さに対応しており、ＦＲＰ円筒１００の用途に応じて設計される。

【0029】

セットプリプレグ１の内外にはＦＲＰ円筒１００の用途に応じて各種のプリプレグが巻回され、これら各種のプリプレグが加熱硬化すると同時多層巻回層１０以外のＦＲＰ層になる。例えば、複数のＦＲＰ層の最外層には、長繊維方向が円筒軸線方向に直交する爆ぜ防止プリプレグ７（フーププリプレグ）を加熱硬化させた爆ぜ防止層を設けることが好ましい（図３）。この爆ぜ防止層は、ＦＲＰ円筒１００が座屈により圧縮して爆ぜるのを防止し、座屈方向に対する強度を高める。爆ぜ防止プリプレグ７の幅Ｗ´は巻回数（プライ数）に応じて設計される。また、複数のＦＲＰ層のいずれかに位置させて、長繊維方向が円筒軸線方向に平行する０°プリプレグを加熱硬化させた曲げ応力保持層（軸方向圧縮防止層）を設けることも可能である。

【0030】

上述の捩り剛性保持プリプレグ２、座屈防止プリプレグ３及び爆ぜ防止プリプレグ７（０°プリプレグ）を含む各種のプリプレグに含まれる強化繊維としては、炭素繊維のほかに、アルミナ繊維、アラミド繊維、チラノ繊維、アモルファス繊維又はガラス繊維などを用いることができる。即ち、糸の種類は基本的に限定されない。

【0031】

捩り剛性保持プリプレグ２（一対のバイアスプリプレグ２Ａ、２Ｂ）、座屈防止（フープ）プリプレグ３及び爆ぜ防止（フープ）プリプレグ７等の一方向強化繊維プリプレグ（長繊維方向が一方向に引き揃えられたプリプレグ）の場合、糸の太さは、好ましくは、２４Ｋ（１Ｋはフィラメント１０００本）以下であるのがよい。２４Ｋを超えると均一な繊維物性を確保できない虞があり、また製造時にマンドレルに巻き付ける作業性が悪くなる虞がある。

【0032】

このような強化繊維に含浸させる樹脂は、基本的にいかなるものでも使用し得る。例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、ピーク樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができる。

【0033】

プリプレグの重さは、３００ｇ／ｍ²以下であるのが好ましく、２５０ｇ／ｍ²以下であるのがより好ましい。３００ｇ／ｍ²を超えると、厚くなりすぎ製造時にマンドレルに巻回するのが困難になる。プリプレグの樹脂量は、２０から４５重量％であるのが好ましく、２５から４０重量％であるのがより好ましい。２０重量％未満であると、樹脂量が少なすぎて十分な強度を有するシャフトを製造できない虞があり、４５重量％を超えると、円筒が同重量の場合には捩り剛性が低下する虞がある。

【0034】

以上のように構成されたＦＲＰ円筒１００は、円筒本体をなす複数のＦＲＰ層中に、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグ２と、円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグ３を重ねたセットプリプレグ１を複数回連続して巻回して熱硬化させた同時多層巻回層１０を含ませたので、捩り方向と座屈方向に対する強度を高めることができる。このようなＦＲＰ円筒１００は、車両のプロペラシャフト、ドライブシャフトに用いるのに好適である。

【0035】

また、一対のバイアスプリプレグ２Ａ、２Ｂとフーププリプレグ３の３枚のプリプレグを重ね合わせ、これらをマクロな視点での１枚のプリプレグ（セットプリプレグ１）として捉えて巻回しているので、同量の材料を個別に巻回した場合に比べ、座屈防止の効果の発現により、ＦＲＰ円筒１００の軽量化と高強度化を同時に図ることができる。

【0036】

次に、上述のように構成されたＦＲＰ円筒１００の製造方法について説明する。ここで説明する製造方法は一例であり、本発明の技術思想の範囲内で種々変更可能である。

【0037】

金属材料からなる棒状（円柱状）マンドレル（以下単に「マンドレル」という）Ｍの外周に、強化繊維を熱硬化性樹脂シート中に含浸させてなる、セットプリプレグ１を含む複数のプリプレグを筒状に巻回する。つまり、マンドレルＭの外周に、ＦＲＰ円筒１００の最内ＦＲＰ層をなすプリプレグから最外ＦＲＰ層をなすプリプレグを順に積層巻回していく。この積層巻回は所定の予熱状態で行うことが好ましく、これにより各プリプレグを密着させて巻回することができる。

【0038】

すべてのプリプレグの積層巻回が終了したら、収縮テープなどを張力を与えて巻回し、外圧力が加わるようにして、加熱装置（例えばオーブン）により加熱してプリプレグを硬化させる。この加熱硬化工程は、好ましくは真空雰囲気中で実施すると良い（例えばオートクレーブ）。これにより、マンドレルＭに巻回された複数のプリプレグが加熱硬化して一体のＦＲＰ円筒になる。つまりセットプリプレグ１が加熱硬化して同時多層巻回層１０になる。

【0039】

そしてマンドレルＭを引き抜くことにより、マンドレルＭの外径に対応する内径φと、この内径φに複数のＦＲＰ層の厚みを加えた外径Φと、プリプレグの長さに対応する長さＬとを有するＦＲＰ円筒１００が完成する（図４）。

【0040】

本実施の形態の製造方法では、複数のプリプレグを筒状に巻回する工程中に、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグ２（一対のバイアスプリプレグ２Ａ、２Ｂ）と、円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグ（フーププリプレグ）３を重ねたセットプリプレグ１を複数回連続して巻回する同時多層巻回工程を有している。即ち、この同時多層巻回工程は、捩り剛性保持プリプレグ２と座屈防止プリプレグ３の複数（３枚）のプリプレグを、１枚のプリプレグ（セットプリプレグ１）であるかのように複数回連続して巻回する工程である。

【0041】

同時多層巻回工程は、重ねられた状態で隣接するプリプレグの間に離型紙を挟んだ状態で行うことが好ましい（離型シート巻き）。図５はその実施形態を示しており、捩り剛性保持プリプレグ２（捩り剛性保持層２０）と座屈防止プリプレグ３（座屈防止層３０）の間に離型シートＰ１を挟み、一対のバイアスプリプレグ２Ａ、２Ｂ（バイアス層２０Ａ、２０Ｂ）の間に離型シートＰ２を挟んだ状態で行われる。離型シートＰ１、Ｐ２として、例えばＰＴＦＥフィルムやＰＦＡフィルム等のフッ素樹脂（コーティング）シートを用いることができる。

【0042】

上記離型シート巻きによれば、セットプリプレグ１を均一に巻回することができ、また、ＦＲＰ円筒１００の成形性が格段に良くなり内部構造、外観ともに優れたものとすることができる。従って、ＦＲＰ円筒１００の表面の外観を良くするために、後加工により削って滑らかにしたり塗装を施したりする必要がない。離型シートＰ１、Ｐ２は、同時多層巻回工程の実施中に、連続的に除去される（離型シート除去工程）。離型シート除去工程がし易いように、離型シートＰ１、Ｐ２の幅はセットプリプレグ１０の幅Ｗよりも大きくかつ長く設定されている。また、巻回開始位置において、離型シートＰ１、Ｐ２は、セットプリプレグ１（同時多層巻回層１０）よりも巻回方向に僅かに入り込んでいる。

【0043】

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係るＦＲＰ円筒に含まれる同時多層巻回層１０を示す図である。本実施の形態では、セットプリプレグ１における捩り剛性保持プリプレグ２と座屈防止プリプレグ３の巻回開始位置を互いに異ならせて、同時多層巻回層１０における捩り剛性保持層２０と座屈防止層３０をオフセットさせている（オフセット巻き）。具体的には、捩り剛性保持プリプレグ２（一対のバイアスプリプレグ２Ａ、２Ｂ）を筒状に１回巻回した巻回開始位置から捩り剛性保持プリプレグ２と座屈防止プリプレグ３を重ねて２回連続して巻回している。このオフセット巻きにより、より高いせん断応力を受ける外周側に位置する層での座屈防止効果を高め，より高強度な円筒とすることができる。

【0044】

捩り剛性保持プリプレグ２と座屈防止プリプレグ３の巻回開始位置をどの程度異ならせるか（オフセット量）は、ＦＲＰ円筒の用途に応じて適宜変更することができる。また、本実施の形態のＦＲＰ円筒も実施の形態１のＦＲＰ円筒と同様の方法により製造可能である。

【0045】

図６では捩り剛性保持プリプレグ２と座屈防止プリプレグ３をオフセットさせているが、一対のバイアスプリプレグ２Ａ、２Ｂをオフセットさせてもよい。例えば、一対のバイアスプリプレグ２Ａ、２Ｂ及び座屈防止プリプレグ３の３枚のプリプレグの巻回開始位置を互いに異ならせてもよい。また、これら３枚のプリプレグを重ね合わせる順序は図６に限定されず、例えば内層側から順に座屈防止プリプレグ、一対のバイアスプリプレグを重ね合わせてもよい。

【0046】

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３に係るＦＲＰ円筒に含まれる同時多層巻回層を示す図である。本実施の形態のＦＲＰ円筒は、２つのセットプリプレグ１、４からなる２つの同時多層巻回層１０、４０を有している。セットプリプレグ４は、実施の形態１のセットプリプレグ１と同様の構成を有し、一対のバイアスプリプレグ５Ａ、５Ｂからなる捩り剛性保持プリプレグ５と、座屈防止（フープ）プリプレグ６とを重ねてなる（図８）。セットプリプレグ１０、４０をそれぞれ３回連続して巻回することにより合計１８プライとなる。

【0047】

ＦＲＰ層中に２つの同時多層巻回層１０、４０を含ませることにより、ＦＲＰ円筒の強度を更に高めることができる。ＦＲＰ層中にいくつの同時多層巻回層を含ませるかはＦＲＰ円筒の用途に応じて適宜変更することができ、例えばＦＲＰ層中に３つ以上の同時多層巻回層を含ませてもよい。この場合、同時多層巻回層の数に対応するセットプリプレグを用いる。

【0048】

本実施の形態のＦＲＰ円筒も実施の形態１のＦＲＰ円筒と同様の方法により製造可能であるが、セットプリプレグ１、４に対応するそれぞれの同時多層巻回工程は、互いに対向する巻回方向（逆方向）から交互に行われることが好ましい。図７の例では、マンドレルＭが時計方向に回転する向きにセットプリプレグ１を巻回した後（左から右）、マンドレルＭが反時計方向に回転する向きにセットプリプレグ４を巻回する（右から左）。これにより、ＦＲＰ円筒のＦＲＰ層の周方向における均一度が増し、強度が高まるとともに、外観上の見栄えも良くなる。

【0049】

（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４に係るＦＲＰ円筒に含まれる同時多層巻回層７０を示す図である。実施の形態１と同じ構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0050】

本実施の形態の同時多層巻回層７０は、捩り剛性保持層２０及び座屈防止層３０に加えて、円筒軸線方向と平行をなす方向に加わる力（曲げ）に対する強度を受け持つ曲げ剛性保持層８０を有している。

【0051】

すなわち同時多層巻回層７０は、図１０に示すように、下層（内側）から順に、円筒軸線方向と平行をなす繊維層を有する曲げ剛性保持プリプレグ９と、円筒軸線方向に斜交する繊維層を有する捩り剛性保持プリプレグ２と、円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグ３を重ねたセットプリプレグ１’を複数回連続して巻回して熱硬化させたものである。曲げ剛性保持プリプレグ９は加熱硬化すると曲げ剛性保持層８０となり、本実施の形態では、長繊維方向が円筒軸線方向と平行をなす０°プリプレグである。図１０では、セットプリプレグ１’を構成する各プリプレグ９、２、３の繊維方向を示すため、これらを重ね合わせる前の状態を描いている。

【0052】

セットプリプレグ１’（曲げ剛性保持プリプレグ９、捩り剛性保持プリプレグ２及び座屈防止プリプレグ３）の幅Ｗは、これらを筒状に巻回したときの周長の約３倍強に設定されており、セットプリプレグ１’を筒状に３回連続して巻回することができる。セットプリプレグ１’は、曲げ剛性保持プリプレグ９、一対のバイアスプリプレグ２Ａ、２Ｂ、及び座屈防止プリプレグ３の４枚からなるので、セットプリプレグ１’を３回連続して巻回することにより合計１２プライとなる。

【0053】

セットプリプレグ１’を筒状に連続して巻回する数は３回に限定されず、適宜変更することができる。例えば、図１１に示すように、セットプリプレグ１’を筒状に５回連続して巻回することにより合計２０プライとすることができる。

【0054】

以上のように構成された同時多層巻回層７０をＦＲＰ層中に含むＦＲＰ円筒によれば、捩り方向と座屈方向に対する強度とともに、曲げ方向に対する強度を併せ持たせることができる。このようなＦＲＰ円筒１００は、車両のスタビライザーバー、アンチロールバーに用いるのに好適である。

【0055】

本実施の形態の同時多層巻回層７０も実施の形態１と同様の方法により製造可能である。また、同時多層巻回層７０を２層以上設けることもでき、この場合、セットプリプレグ１’を互いに対向する巻回方向から交互に巻回することが好ましい。

【0056】

（実施の形態５）
図１２は、本発明の実施の形態５に係るＦＲＰ円筒に含まれる同時多層巻回層９０を示す図である。同時多層巻回層９０は、円筒軸線方向に斜交する方向に加わる力（捩り）に対する強度を受け持つ第１バイアス層２０Ａと、円筒軸線方向と平行をなす方向に加わる力（曲げ）に対する強度を受け持つ曲げ剛性保持層８０と、円筒軸線方向に斜交する方向に加わる力（捩り）に対する強度を受け持つ第２バイアス層２０Ｂと、円筒軸線方向に直交する方向に加わる力（座屈）に対する強度を受け持つ座屈防止層３０とを有する。

【0057】

すなわち、同時多層巻回層９０は、図１３に示すように、下層（内側）から順に、長繊維方向が円筒軸線方向に＋４５°で斜交するバイアスプリプレグ２Ａと、円筒軸線方向と平行をなす繊維層を有する曲げ剛性保持プリプレグ９と、長繊維方向が円筒軸線方向に−４５°で斜交するバイアスプリプレグ２Ｂと、円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグ３を重ねたセットプリプレグ１’’を複数回連続して巻回して熱硬化させたものである。図１３では、セットプリプレグ１’’を構成する各プリプレグ２Ａ、９、２Ｂ、３の繊維方向を示すため、これらを重ね合わせる前の状態を描いている。

【0058】

セットプリプレグ１’’（バイアスプリプレグ２Ａ、曲げ剛性保持プリプレグ９、バイアスプリプレグ２Ｂ、座屈防止プリプレグ３）の幅Ｗは、これらを筒状に巻回したときの周長の約５倍強に設定されており、セットプリプレグ１’’を筒状に５回連続して巻回することにより合計２０プライとなる。

【0059】

以上のように構成された同時多層巻回層９０をＦＲＰ層中に含むＦＲＰ円筒によれば、セットプリプレグ１’’のうち重ねられた状態で隣接するプリプレグ（バイアスプリプレグ２Ａと曲げ剛性保持プリプレグ９、曲げ剛性保持プリプレグ９とバイアスプリプレグ２Ｂ、バイアスプリプレグ２Ｂと座屈防止プリプレグ３）の角度差が全て４５°となっているので、層間の歪みの差が小さくなり、層間の剥離を発生しにくくすることができる。

【0060】

本実施の形態の同時多層巻回層９０も実施の形態１と同様の方法により製造可能である。また、同時多層巻回層９０を２層以上設けることもでき、この場合、セットプリプレグ１’’を互いに対向する巻回方向から交互に巻回することが好ましい。

【0061】

（実施の形態６）
図１４は、本発明の実施の形態６に係るＦＲＰ円筒に含まれる同時多層巻回層を示す図である。本実施の形態のＦＲＰ円筒は、２つのセットプリプレグ１Ｘ、１Ｙからなる２つの同時多層巻回層９５、９６を有している。

【0062】

図１５に示すように、同時多層巻回層９５は、下層（内側）から順に、円筒軸線方向に直交する繊維層を有する座屈防止プリプレグ３と、長繊維方向が円筒軸線方向に＋４５°で斜交するバイアスプリプレグ２Ａと、円筒軸線方向と平行をなす繊維層を有する曲げ剛性保持プリプレグ９と、長繊維方向が円筒軸線方向に−４５°で斜交するバイアスプリプレグ２Ｂを重ねたセットプリプレグ１Ｘを複数回連続して巻回して熱硬化させたものである。一方、同時多層巻回層９６は、下層（内側）から順に、バイアスプリプレグ２Ｂと、曲げ剛性保持プリプレグ９と、バイアスプリプレグ２Ａと、座屈防止プリプレグ３を重ねたセットプリプレグ１Ｙを複数回連続して巻回して熱硬化させたものである。すなわち、セットプリプレグ１Ｘと１Ｙ（同時多層巻回層９５と９６）は、下層（内側）から上層（外側）に向かう積層構造と上層（外側）から下層（内側）に向かう積層構造が同一となっている。

【0063】

以上の各実施形態において、捩り剛性保持プリプレグ２として、一対のバイアスプリプレグ２Ａ、２Ｂに代えて、図１６に示すような平織物を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなる平織物（二軸織物）プリプレグ２Ｃを用いることができる。平織物プリプレグ２Ｃは、この態様では、一対の繊維糸２Ｃ−１、２Ｃ−２が円筒軸線方向に対して対称な角度（例えば±４５°）で斜交するようにセットされている。

【0064】

また、捩り剛性保持プリプレグ２として、図１７に示すような三軸織物を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなる三軸織物プリプレグ２Ｄを用いることができる。三軸織物プリプレグ２Ｄは、この態様では、緯糸２Ｄ−１が円筒軸線方向と平行し、一対の経糸２Ｄ−２、２Ｄ−３が円筒軸線方向に対して対称な角度（例えば±６０°）で斜交するようにセットされている。一方、図１８に示すように、三軸織物プリプレグ２Ｄを、緯糸２Ｄ−１が円筒軸線方向と直交し、一対の経糸２Ｄ−２、２Ｄ−３が円筒軸線方向に対して対称な角度（例えば±３０°）で斜交するようにセットしてもよい。

【0065】

また、捩り剛性保持プリプレグ２として、図１９に示すような四軸織物を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなる四軸織物プリプレグ２Ｅを用いることができる。四軸織物プリプレグ２Ｅは、この態様では、横軸糸２Ｅ−１が円筒軸線方向と平行し、縦軸糸２Ｅ−２が円筒軸線方向と直交し、一対の斜交軸糸２Ｅ−３、２Ｅ−４が円筒軸線方向に対して対称な角度（例えば±４５°）で斜交するようにセットされている。

【0066】

尚、座屈防止プリプレグ３として、フーププリプレグに代えて、図２０に示すような平織物を熱硬化性樹脂シートに含浸させてなる平織物（二軸織物）プリプレグ８を用いることができる。平織物プリプレグ８は、この態様では、一対の繊維糸８Ａ、８Ｂが円筒軸線方向と平行（直交）するようにセットされている（０°、９０°）。また、座屈防止プリプレグ３として、図１９に示す態様の四軸織物プリプレグ２Ｅを用いることもできる。

【0067】

上述した平織物プリプレグ２Ｃ、三軸織物プリプレグ２Ｄ、四軸織物プリプレグ２Ｅ及び平織物プリプレグ８のような織構造を有する強化繊維プリプレグの場合、糸の太さは、好ましくは６Ｋ以下であるのがよい。６Ｋを超えるとプリプレグが厚くなりすぎるとともに、均一な繊維物性（特性）を確保できない虞があり、また製造時にマンドレルに巻き付ける作業性が悪くなる虞がある。

【実施例】

【0068】

（実施例１）
実施例１で本発明者は、本発明のＦＲＰ円筒と従来構造のＦＲＰ円筒を比較するために、タイプＡ〜タイプＤの４つのＦＲＰ円筒を試作した。図２１は、各タイプのＦＲＰ円筒の積層巻回構造を示す図であり、太枠で囲まれた領域が１つのＦＲＰ層を示している。

【0069】

タイプＡ、Ｂは実施の形態３の構成を有するＦＲＰ円筒に対応し、タイプＡは同時多層巻回で離型シートを挟んだものであり、タイプＢは同時多層巻回で離型シートを挟まないものである。タイプＡ、Ｂともに、最内層から最外層に向かって、一対のバイアスプリプレグ（±４５°）とフーププリプレグ（９０°）を重ねたセットプリプレグを３回連続して巻回（９プライ）して熱硬化させた同時多層巻回層を２層有している（合計１８プライ）。図２１では、この２つの同時多層巻回層を網掛け表示している。製造したＦＲＰ円筒の内径φは３３．５ｍｍ、外径Φは３８．７ｍｍ、長さＬは３３０．２ｍｍ、重量は約１５０ｇであった。

【0070】

タイプＣ、Ｄは従来の一般的構成を有する（同時多層巻回ではない）ＦＲＰ円筒に対応している。タイプＣは、最内層から最外層に向かって、一対のバイアスプリプレグ（±４５°）のみを筒状に２回巻回（４プライ）してなるＦＲＰ層、フーププリプレグ（９０°）のみを筒状に２回巻回（２プライ）してなるＦＲＰ層を交互に３つ有している（合計１８プライ）。タイプＤは、最内層から最外層に向かって、一対のバイアスプリプレグ（±４５°）のみを筒状に３回巻回（６プライ）してなるＦＲＰ層を２つ、更にフーププリプレグ（９０°）のみを筒状に３回巻回（３プライ）してなるＦＲＰ層を２つ有している（合計１８プライ）。

【0071】

本発明者は、試作したタイプＡ〜ＤのＦＲＰ円筒について捩り破壊試験を行い、本発明のＦＲＰ円筒の捩り強度の優位性を実証した。捩り強度試験は各タイプについて２回ずつ行った。

【0072】

捩り破壊試験は以下のように実施した。各試験片を油圧式捩り試験機に装填し、一端を完全拘束し、他端に角度変位を振幅±４５°、速度０．０２Ｈｚの正弦波で与えた。完全拘束端に配されたトルク検出器により捩り強度を測定した。捩れ角度は、変位側の軸に取り付けられたエンコーダーにより測定を行った。

【0073】

表１は、試作したタイプＡ〜ＤのＦＲＰ円筒の捩り破壊試験の結果を示している。本願構成のタイプＡ、Ｂは、従来構成のタイプＣ、Ｄと比較して平均値で１００Ｎｍ以上高い捩り強度を有し、本願の同時多層巻回の優位性が実証されている。タイプＡ、Ｂを比較すると、タイプＡはタイプＢよりも平均値で１８０Ｎｍもの高い捩り強度を有し、離型シート巻きの優位性が実証されている。

【表1】

【0074】

また、タイプＡ、Ｂを比較すると、タイプＡの方が格段に滑らかな表面形状を有しており外観から成形性の違いが明らかであった。また、両者を研磨して内部状態を比較したところ、タイプＡの方が均一な内部構造を有しており、離型シート巻きの優位性が実証された。

【0075】

（実施例２）
実施例２で本発明者は、タイプＥ、タイプＦ、及びタイプＧの３つのＦＲＰ円筒を試作した。図２２は、各タイプのＦＲＰ円筒の積層巻回構造を示す図であり、太枠で囲まれた領域が１つのＦＲＰ層を示している。

【0076】

タイプＥは実施の形態４の構成（図１１）を有するＦＲＰ円筒に対応しており、最内層から最外層に向かって、０°プリプレグ、一対のバイアスプリプレグ（±４５°）、及びフーププリプレグ（９０°）を重ねたセットプリプレグを５回連続して巻回して熱硬化させた同時多層巻回層を有している（合計２０プライ）。

【0077】

タイプＦは実施の形態５の構成（図１３）を有するＦＲＰ円筒に対応しており、最内層から最外層に向かって、バイアスプリプレグ（＋４５°）、０°プリプレグ、バイアスプリプレグ（−４５°）、及びフーププリプレグ（９０°）を重ねたセットプリプレグを５回連続して巻回して熱硬化させた同時多層巻回層を有している（合計２０プライ）。

【0078】

タイプＧは従来の一般的構成を有する（同時多層巻回ではない）ＦＲＰ円筒に対応している。タイプＧは、最内層から最外層に向かって順に、０°プリプレグを２プライ、一対のバイアスプリプレグ（±４５°）を２プライ（４プライ）、フーププリプレグ（９０°）を２プライ、０°プリプレグを３プライ、一対のバイアスプリプレグ（±４５°）を３プライ（６プライ）、フーププリプレグ（９０°）を３プライしてなる（合計２０プライ）。

【0079】

本発明者は、試作したタイプＥ、Ｆ、ＧのＦＲＰ円筒について捩り破壊試験を行い、本発明のＦＲＰ円筒の捩り強度及び捩り剛性の優位性を実証した。捩り破壊試験は、上述の実施例１と同様の方法で実施した。

【0080】

表２は、試作したタイプＥ、Ｆ、ＧのＦＲＰ円筒の捩り破壊試験の結果を示している。本願構成のタイプＥは、従来構成のタイプＧと比較して、９０Ｎｍ高い捩り強度を示し、２０Ｎｍ²高い捩り剛性を示している。タイプＥ、Ｇは、古典積層理論（ＣＬＴ：Crassical Lamina Theory）による計算強度は同一であるにもかかわらず、タイプＥの方が高い捩り強度及び捩り剛性を示しており、同時多層巻回の優位性が実証されている。また、本願構成のタイプＦは、従来構成のタイプＧと比較して、捩り剛性は１０Ｎｍ²低くなってい
るものの、１２０Ｎｍ高い捩り強度を示している。

【表2】

【0081】

（実施例３）
実施例３で本発明者は、タイプＨとタイプＩの２つのＦＲＰ円筒を試作した。図２３は、各タイプのＦＲＰ円筒の積層巻回構造を示す図であり、太枠で囲まれた領域が１つのＦＲＰ層を示している。

【0082】

タイプＨは実施の形態４の構成（図９）を有するＦＲＰ円筒に対応しており、最内層から最外層に向かって、０°プリプレグ、一対のバイアスプリプレグ（±４５°）、及びフーププリプレグ（９０°）を重ねたセットプリプレグを３回連続して巻回して熱硬化させた同時多層巻回層を有している（合計１２プライ）。

【0083】

タイプＩは従来の一般的構成を有する（同時多層巻回ではない）ＦＲＰ円筒に対応している。タイプＩは、最内層から最外層に向かって順に、０°プリプレグを３プライ、一対のバイアスプリプレグ（±４５°）を３プライ（６プライ）、フーププリプレグ（９０°）を３プライしてなる（合計１２プライ）。

【0084】

本発明者は、試作したタイプＨ、ＩのＦＲＰ円筒について曲げ破壊試験を行い、本発明のＦＲＰ円筒の曲げ強度及び曲げ剛性の優位性を実証した。

【0085】

曲げ破壊試験は、４点曲げ試験治具を装備した引張圧縮万能試験装置を用いて以下のように実施した。全長７００ｍｍの円筒試験片を作成し、支持点間距離６００ｍｍ、荷重点間距離２００ｍｍ、荷重負荷速度５ｍｍ／分で試験した。支持点直下には、断面変形を防止する目的で長さ２０ｍｍの鉄製の中子を装填した。試験片にはひずみゲージを取り付け、測定されたひずみとクロスヘッドに取り付けたロードセルの荷重とから曲げ強度及び曲げ剛性を求めた。

【0086】

表３は、試作したタイプＨ、ＩのＦＲＰ円筒の曲げ破壊試験の結果を示している。本願構成のタイプＨは、従来構成のタイプＩと比較して、３．５５ｋＮｍ高い曲げ強度を示し、０．７７ｋＮｍ²高い曲げ剛性を示している。このように、セットプリプレグに曲げ剛
性保持プリプレグを含ませる（同時多層巻回層に曲げ剛性保持層を含ませる）ことにより、曲げ強度及び曲げ剛性も向上することが実証されている。

【表3】

【産業上の利用可能性】

【0087】

本発明によるＦＲＰ円筒は、車両のプロペラシャフト、ドライブシャフト、スタビライザーバー、アンチロールバー等の各種産業分野に広く利用することができる。

【符号の説明】

【0088】

１ １’ １’’ １Ｘ １Ｙ ４ セットプリプレグ
２ ５ 捩り剛性保持プリプレグ
２Ａ、２Ｂ ５Ａ、５Ｂ 一対のバイアスプリプレグ
２Ｃ 捩り剛性保持プリプレグとしての平織物プリプレグ
２Ｄ 捩り剛性保持プリプレグとしての三軸織物プリプレグ
２Ｅ 捩り剛性保持プリプレグ又は座屈防止プリプレグとしての四軸織物プリプレグ
３ ６ 座屈防止プリプレグ
７ 爆ぜ防止プリプレグ
８ 座屈防止プリプレグとしての平織物プリプレグ
９ 曲げ剛性保持プリプレグとしての０°プリプレグ
１０ ４０ ７０ ９０ ９５ ９６ 同時多層巻回層
２０ ５０ 捩り剛性保持層
２０Ａ、２０Ｂ ５０Ａ、５０Ｂ 一対のバイアス層
３０ ６０ 座屈防止層
８０ 曲げ剛性保持層
１００ ＦＲＰ円筒
Ｍ 棒状（円柱状）マンドレル
Ｐ１ Ｐ２ 離型シート

【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】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】