ホーム > 特許ランキング > 三ツ星ベルト株式会社
(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】P2024080636
(43)【公開日】2024-06-13
(54)【発明の名称】ＦＲＰ管複合体、及び、ＦＲＰ管複合体の製造方法
(51)【国際特許分類】
B29C 70/68 20060101AFI20240606BHJP
F16B 7/20 20060101ALI20240606BHJP
B29C 70/10 20060101ALI20240606BHJP
B29C 70/48 20060101ALI20240606BHJP
B29C 70/32 20060101ALI20240606BHJP
B29C 65/70 20060101ALI20240606BHJP
F16C 3/02 20060101ALI20240606BHJP
【ＦＩ】
B29C70/68
F16B7/20 C
B29C70/10
B29C70/48
B29C70/32
B29C65/70
F16C3/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023197922
(22)【出願日】2023-11-22
(31)【優先権主張番号】P 2022193336
(32)【優先日】2022-12-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006068
【氏名又は名称】三ツ星ベルト株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100128912
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 徹
(72)【発明者】
【氏名】辻 裕貴
【テーマコード（参考）】
3J033
3J039
4F205
4F211
【Ｆターム（参考）】
3J033AA01
3J033AB01
3J033AB02
3J033AB03
3J033BA02
3J033BA20
3J033BC10
3J039AA03
3J039BB01
4F205AA36
4F205AC05
4F205AD03
4F205AD12
4F205AD16
4F205AG08
4F205AH12
4F205HA02
4F205HA12
4F205HA27
4F205HA33
4F205HA34
4F205HA37
4F205HA47
4F205HB01
4F205HB11
4F205HC02
4F205HC17
4F205HF05
4F205HK33
4F205HL02
4F205HM02
4F205HT22
4F205HT26
4F205HW02
4F211AA13
4F211AA15
4F211AA24
4F211AA25
4F211AA28
4F211AA29
4F211AA37
4F211AA39
4F211AA42
4F211AD03
4F211AD16
4F211AH17
4F211AR06
4F211TA03
4F211TC11
4F211TD01
4F211TH16
4F211TH30
4F211TN85
(57)【要約】
【課題】ＦＲＰ管と金属部品との間の界面の接合強度を超えた更に強固な結合強度でＦＲＰ管と金属部品とを結合することができ、ＦＲＰ管複合体のねじり強度及び疲労強度の更なる向上を図ることができる、ＦＲＰ管複合体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ＦＲＰ管複合体１は、繊維強化プラスチック製のＦＲＰ管１１と、ＦＲＰ管１１の軸方向の端部に設けられる金属部品１２とを備える。ＦＲＰ管１１の繊維は、組糸１３ａを組み合わせて形成された組物１３で構成される。金属部品１２は、ＦＲＰ管１１の端部の内側に配置されてＦＲＰ管１１の内周に接合された内側金属部材１４と、内側金属部材１４の外周表面から外側に突出してＦＲＰ管１１を内周側から外周側へと貫通して延びる突起部１５と、ＦＲＰ管１１の端部の外側に嵌め込まれ、突起部１５と係合してＦＲＰ管１１に取り付けられた外側金属部材１６と、を有している。
【選択図】図４
【解決手段】ＦＲＰ管複合体１は、繊維強化プラスチック製のＦＲＰ管１１と、ＦＲＰ管１１の軸方向の端部に設けられる金属部品１２とを備える。ＦＲＰ管１１の繊維は、組糸１３ａを組み合わせて形成された組物１３で構成される。金属部品１２は、ＦＲＰ管１１の端部の内側に配置されてＦＲＰ管１１の内周に接合された内側金属部材１４と、内側金属部材１４の外周表面から外側に突出してＦＲＰ管１１を内周側から外周側へと貫通して延びる突起部１５と、ＦＲＰ管１１の端部の外側に嵌め込まれ、突起部１５と係合してＦＲＰ管１１に取り付けられた外側金属部材１６と、を有している。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
繊維強化プラスチック製の円筒状のＦＲＰ管と、前記ＦＲＰ管の軸方向における端部に設けられる金属部品と、を備えたＦＲＰ管複合体であって、
前記ＦＲＰ管の繊維は、３本以上の組糸を組み合わせて形成された組物で構成され、
前記金属部品は、
前記ＦＲＰ管の端部の内側に配置されて前記ＦＲＰ管の内周に接合された状態で設けられる円筒状の内側金属部材と、
前記内側金属部材の外周表面から外側に向かって突出するとともに前記ＦＲＰ管を内周側から外周側へと貫通して延びる突起部と、
前記ＦＲＰ管の端部の外側に嵌め込まれ、前記突起部と係合することで前記ＦＲＰ管に取り付けられた円筒状の外側金属部材と、
を有していることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体。
前記ＦＲＰ管の繊維は、３本以上の組糸を組み合わせて形成された組物で構成され、
前記金属部品は、
前記ＦＲＰ管の端部の内側に配置されて前記ＦＲＰ管の内周に接合された状態で設けられる円筒状の内側金属部材と、
前記内側金属部材の外周表面から外側に向かって突出するとともに前記ＦＲＰ管を内周側から外周側へと貫通して延びる突起部と、
前記ＦＲＰ管の端部の外側に嵌め込まれ、前記突起部と係合することで前記ＦＲＰ管に取り付けられた円筒状の外側金属部材と、
を有していることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体。
【請求項2】
請求項１に記載のＦＲＰ管複合体であって、
前記内側金属部材の外周表面には、粗面加工が施されることで形成された溝が設けられていることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体。
前記内側金属部材の外周表面には、粗面加工が施されることで形成された溝が設けられていることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体。
【請求項3】
請求項１又は請求項２に記載のＦＲＰ管複合体であって、
前記突起部は、前記内側金属部材の外周から当該内側金属部材の径方向の外側に延びるピンとして設けられていることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体。
前記突起部は、前記内側金属部材の外周から当該内側金属部材の径方向の外側に延びるピンとして設けられていることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体。
【請求項4】
請求項３に記載のＦＲＰ管複合体であって、
前記外側金属部材の内周側には、前記ピンが挿入されて嵌り込む溝として構成されたスリットが設けられ、
前記ピンが、前記スリットに嵌り込んだ状態で前記スリットと係合することで、前記ＦＲＰ管の端部の外側に嵌め込まれた前記外側金属部材が、前記ＦＲＰ管に取り付けられていることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体。
前記外側金属部材の内周側には、前記ピンが挿入されて嵌り込む溝として構成されたスリットが設けられ、
前記ピンが、前記スリットに嵌り込んだ状態で前記スリットと係合することで、前記ＦＲＰ管の端部の外側に嵌め込まれた前記外側金属部材が、前記ＦＲＰ管に取り付けられていることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体。
【請求項5】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のＦＲＰ管複合体であって、
前記組物は、シームレスの筒状組物であることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体。
前記組物は、シームレスの筒状組物であることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体。
【請求項6】
繊維強化プラスチック製の円筒状のＦＲＰ管と、前記ＦＲＰ管の軸方向における端部に設けられる金属部品と、を備えたＦＲＰ管複合体を製造するための、ＦＲＰ管複合体の製造方法であって、
前記金属部品の構成部材として設けられて前記ＦＲＰ管の内側に配置される円筒状の内側金属部材の外周表面に、外側に向かって突出する突起部を形成する突起部形成工程と、
管状又は軸状に設けられた支持体の端部の外側に前記内側金属部材を嵌め、３本以上の組糸を組み合わせて形成された組物であって前記ＦＲＰ管の繊維を構成する組物で前記支持体及び前記内側金属部材の外周を覆うことで、前記支持体及び前記内側金属部材を前記組物で覆った予備成形体を成形する予備成形体成形工程と、
金型内に前記予備成形体を設置した状態で前記金型内に樹脂を注入して硬化させることで、樹脂を前記組物に固着させて前記支持体の外周に前記ＦＲＰ管を成形するとともに、前記ＦＲＰ管の内周に前記内側金属部材を接合するＦＲＰ管成形工程と、
前記ＦＲＰ管成形工程にて前記支持体の外周に成形された前記ＦＲＰ管から前記支持体を引き抜く支持体引き抜き工程と、
前記金属部品の構成部材として設けられて前記ＦＲＰ管の外側に配置される円筒状の外側金属部材を、前記ＦＲＰ管の端部の外側に取り付ける外側金属部材取付工程と、
を備え、
前記予備成形体成形工程では、前記突起部が前記組物を貫通して延びる状態で、前記組物が前記内側金属部材の外周を覆うように配置され、
前記外側金属部材取付工程では、前記外側金属部材が、前記ＦＲＰ管の端部の外側に嵌め込まれ、前記突起部と係合することで前記ＦＲＰ管に取り付けられることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体の製造方法。
前記金属部品の構成部材として設けられて前記ＦＲＰ管の内側に配置される円筒状の内側金属部材の外周表面に、外側に向かって突出する突起部を形成する突起部形成工程と、
管状又は軸状に設けられた支持体の端部の外側に前記内側金属部材を嵌め、３本以上の組糸を組み合わせて形成された組物であって前記ＦＲＰ管の繊維を構成する組物で前記支持体及び前記内側金属部材の外周を覆うことで、前記支持体及び前記内側金属部材を前記組物で覆った予備成形体を成形する予備成形体成形工程と、
金型内に前記予備成形体を設置した状態で前記金型内に樹脂を注入して硬化させることで、樹脂を前記組物に固着させて前記支持体の外周に前記ＦＲＰ管を成形するとともに、前記ＦＲＰ管の内周に前記内側金属部材を接合するＦＲＰ管成形工程と、
前記ＦＲＰ管成形工程にて前記支持体の外周に成形された前記ＦＲＰ管から前記支持体を引き抜く支持体引き抜き工程と、
前記金属部品の構成部材として設けられて前記ＦＲＰ管の外側に配置される円筒状の外側金属部材を、前記ＦＲＰ管の端部の外側に取り付ける外側金属部材取付工程と、
を備え、
前記予備成形体成形工程では、前記突起部が前記組物を貫通して延びる状態で、前記組物が前記内側金属部材の外周を覆うように配置され、
前記外側金属部材取付工程では、前記外側金属部材が、前記ＦＲＰ管の端部の外側に嵌め込まれ、前記突起部と係合することで前記ＦＲＰ管に取り付けられることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体の製造方法。
【請求項7】
請求項６に記載のＦＲＰ管複合体の製造方法であって、
前記内側金属部材の外周表面には、粗面加工が施されることで形成された溝が設けられていることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体の製造方法。
前記内側金属部材の外周表面には、粗面加工が施されることで形成された溝が設けられていることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体の製造方法。
【請求項8】
請求項６又は請求項７に記載のＦＲＰ管複合体の製造方法であって、
前記突起部形成工程では、前記内側金属部材の外周から当該内側金属部材の径方向の外側に延びるピンとして前記突起部が形成されることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体の製造方法。
前記突起部形成工程では、前記内側金属部材の外周から当該内側金属部材の径方向の外側に延びるピンとして前記突起部が形成されることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体の製造方法。
【請求項9】
請求項８に記載のＦＲＰ管複合体の製造方法であって、
前記外側金属部材の内周側には、前記ピンが挿入されて嵌り込む溝として構成されたスリットが設けられ、
前記外側金属部材取付工程では、前記ピンが、前記スリットに嵌り込んだ状態で前記スリットと係合することで、前記ＦＲＰ管の端部の外側に嵌め込まれた前記外側金属部材が、前記ＦＲＰ管に取り付けられることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体の製造方法。
前記外側金属部材の内周側には、前記ピンが挿入されて嵌り込む溝として構成されたスリットが設けられ、
前記外側金属部材取付工程では、前記ピンが、前記スリットに嵌り込んだ状態で前記スリットと係合することで、前記ＦＲＰ管の端部の外側に嵌め込まれた前記外側金属部材が、前記ＦＲＰ管に取り付けられることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体の製造方法。
【請求項10】
請求項６乃至請求項９の何れか１項に記載のＦＲＰ管複合体の製造方法であって、
前記組物は、シームレスの筒状組物であることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体の製造方法。
前記組物は、シームレスの筒状組物であることを特徴とする、ＦＲＰ管複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、繊維強化プラスチック製の円筒状のＦＲＰ管と、ＦＲＰ管の軸方向における端部に設けられる金属部品と、を備えたＦＲＰ管複合体、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
車両等においては、動力を伝達するための動力伝達軸が用いられる。動力伝達軸の材料としては、ねじり強度及び疲労強度に優れた材料を用いる必要があり、高周波焼入れにより硬度を上昇させた炭素鋼が一般的に用いられる。一方、車両等の軽量化の観点からは、動力伝達軸の軽量化が図られることが望ましい。しかし、炭素鋼で構成された動力伝達軸の場合、小径化での対応、或いは、断面形状等の変更による断面剛性の向上による対応では、軽量化に限界がある。
【0003】
そこで、従来より、動力伝達軸を効果的に軽量化するべく、動力伝達軸の材料として炭素鋼よりも軽量である繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が用いることが知られている。この場合、繊維強化プラスチック製の動力伝達軸の端部は、連結のための機械加工が施される部分としての十分な加工精度が確保されない虞がある。そこで、繊維強化プラスチック製の端部に金属部品を設けることが考えられる。例えば、特許文献１～４においては、繊維強化プラスチック製の円筒状のＦＲＰ管と、ＦＲＰ管の軸方向における端部に設けられる金属部品と、を備えたＦＲＰ管複合体が開示されている。
【0004】
特許文献１に開示されたＦＲＰ管複合体は、金属製の軸部材５０と、ＣＦＲＰ製の筒部材５４と、金属製又はＣＦＲＰ製の外装スリーブ５２とを有して構成される。軸部材５０におけるセレーション部６２が設けられた端部に筒部材５４が外嵌され、軸部材５０の端部が筒部材５４に嵌合している。そして、軸部材５０と筒部材５４の外周面に跨って外装スリーブ５２が配設される。また、筒部材５４の外周面と外装スリーブ５２の内周面との間に、接着剤９０と接合補助部位９０を有するフィルムが介在している。
【0005】
特許文献２に開示されたＦＲＰ管複合体は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂製のパイプ１０と、パイプ１０の端部に挿通されてパイプ１０の端部に内嵌された金属円環１６とを備えて構成されている。なお、特許文献２のＦＲＰ管複合体は、粗面加工が施された外周面１６Ａを有する金属円環１６をマンドレル２４に外嵌して構成した芯材に炭素繊維２５と熱可塑性樹脂繊維２６とを巻き付け、熱可塑性樹脂繊維２６を溶融して炭素繊維２５に含浸してパイプ１０として固化させることで形成される。パイプ１０の形成後は、マンドレル２４は、パイプ１０及び金属円環１６から引き抜かれる。
【0006】
特許文献３に開示されたＦＲＰ管複合体は、繊維強化プラスチック製の円筒状のシャフト１６と、シャフト１６の軸方向の端部に取り付けられた金属製の介在部材１８とを備えて構成されている。介在部材１８は、筒状部３０及び底部７２を有する本体部６２と、底部７２に基端６０ｂで接合される軸部６０とを有している。そして、介在部材１８は、軸部６０がシャフト１６の端部の内側に挿入され、筒状部３０がシャフト６０の端部に外嵌されるように構成されている。
【0007】
特許文献４に開示されたＦＲＰ管複合体は、ＦＲＰ円筒２０と、ＦＲＰ円筒２０の内周面に圧入されるセレーション部３２を有する金属製の端部ジョイント３０とを備えて構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０１７－１４１８６５号公報
【特許文献2】特開２０１５－１３１４２３号公報
【特許文献3】特開２０１９－５２７４２号公報
【特許文献4】特開２０２０－１５９５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
特許文献１に開示されたＦＲＰ管複合体は、金属製の軸部材５０にＣＦＲＰ製の筒部材５４が外嵌され、金属製又はＣＦＲＰ製の外装スリーブ５２が軸部材５０と筒部材５４の外周面に跨って配設されている。このため、軸部材５０と筒部材５４との結合強度は、軸部材５０の外周面と筒部材５４の内周面との間の界面の接合強度と、外装スリーブ５２の内周面と軸部材５０及び筒部材５４の外周面との間の界面の接合強度とによって規定されることになる。したがって、軸部材５０と筒部材５４との間の界面の接合強度と、外装スリーブ５２と軸部材５０及び筒部材５４との間の界面の接合強度とを超えた更に強固な結合強度で軸部材５０と筒部材５４とを結合することが困難であるという問題がある。
【0010】
特許文献２に開示されたＦＲＰ管複合体は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂製のパイプ１０の端部に金属円環１６が挿通されて内嵌されている。このため、パイプ１０と金属円環１６との結合強度は、パイプ１０の内周面と金属円環１６の外周面との間の界面の接合強度によって規定されることになる。したがって、パイプ１０と金属円環１６との間の界面の接合強度を超えた更に強固な結合強度でパイプ１０と金属円環１６とを結合することが困難であるという問題がある。
【0011】
特許文献３に開示されたＦＲＰ管複合体は、繊維強化プラスチック製の円筒状のシャフト１６の端部に対して、金属製の介在部材１８の軸部６０が内側に挿入され、介在部材１８の筒状部３０が外嵌されている。このため、シャフト１６と介在部材１８との結合強度は、軸部６０の外周面とシャフト１６の内周面との間の界面の接合強度と、シャフト１６の外周面と筒状部３０の内周面との間の界面の接合強度とによって規定されることになる。したがって、軸部６０とシャフト１６との間の界面の接合強度と、シャフト１６と筒状部３０との間の界面の接合強度とを超えた更に強固な結合強度でシャフト１６と介在部材１８とを結合することが困難であるという問題がある。
【0012】
特許文献４に開示されたＦＲＰ管複合体は、ＦＲＰ円筒２０の内周面に金属製の端部ジョイント３０が圧入されている。このため、ＦＲＰ円筒２０と端部ジョイント３０との結合強度は、ＦＲＰ円筒の内周面と端部ジョイント３０の外周面との間の界面の接合強度によって規定されることになる。したがって、ＦＲＰ円筒２０と端部ジョイント３０との間の界面の接合強度を超えた更に強固な結合強度でＦＲＰ円筒２０と端部ジョイント３０とを結合することが困難であるという問題がある。
【0013】
ＦＲＰ管複合体が動力伝達軸として用いられる場合において、ＦＲＰ管複合体のねじり強度及び疲労強度の向上のためには、ＦＲＰ管とＦＲＰ管の端部に設けられる金属部品との結合強度を更に強固にできることが望ましい。しかし、特許文献１～４に開示されたＦＲＰ管複合体では、ＦＲＰ管と金属部品との間の界面の接合強度を超えた更に強固な結合強度でＦＲＰ管と金属部品とを結合することが困難である。
【0014】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、ＦＲＰ管と金属部品との間の界面の接合強度を超えた更に強固な結合強度でＦＲＰ管と金属部品とを結合することができ、ＦＲＰ管複合体のねじり強度及び疲労強度の更なる向上を図ることができる、ＦＲＰ管複合体及びそ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】
【0015】
（１）上記課題を解決するための本発明のある局面に係るＦＲＰ管複合体は、繊維強化プラスチック製の円筒状のＦＲＰ管と、前記ＦＲＰ管の軸方向における端部に設けられる金属部品と、を備えたＦＲＰ管複合体に関する。そして、本発明のある局面に係るＦＲＰ管複合体は、前記ＦＲＰ管の繊維は、３本以上の組糸を組み合わせて形成された組物で構成され、前記金属部品は、前記ＦＲＰ管の端部の内側に配置されて前記ＦＲＰ管の内周に接合された状態で設けられる円筒状の内側金属部材と、前記内側金属部材の外周表面から外側に向かって突出するとともに前記ＦＲＰ管を内周側から外周側へと貫通して延びる突起部と、前記ＦＲＰ管の端部の外側に嵌め込まれ、前記突起部と係合することで前記ＦＲＰ管に取り付けられた円筒状の外側金属部材と、を有していることを特徴とする。
【0016】
この構成によると、ＦＲＰ管の端部の内周に内側金属部材が接合し、ＦＲＰ管の端部の外周に外側金属部材が嵌め込まれ、内側金属部材からＦＲＰ管を貫通して外側金属部材と係合する突起部により、内側金属部材と外側金属部材とが結合される。このため、突起部で結合された内側金属部材及び外側金属部材で構成される金属部品を、ＦＲＰ管を内側と外側で挟持した構造で、ＦＲＰ管に強固に結合させることができる。
【0017】
更に、上記の構成によると、ＦＲＰ管の繊維が、複数の組糸が組み合わされた組物として構成されるため、ＦＲＰ管における糸と糸との隙間が密に配置される。そして、ＦＲＰ管の内周と接合した内側金属部材から外側に突出する突起部が、ＦＲＰ管の内周側から外周側へと貫通して延びて外側金属部材と係合する。このため、ＦＲＰ管において糸が密に配置されて構成された組物としての繊維に突起部が強固に噛み合った状態で、内側金属部材及び外側金属部材とＦＲＰ管とが突起部を介して強固に接合される。これにより、ＦＲＰ管と内側金属部材との間の界面の接合強度と、ＦＲＰ管と外側金属部材との間の界面の接合強度とを超えた更に強固な結合強度でＦＲＰ管と金属部品とを結合することができる。そして、ＦＲＰ管と金属部品との間の界面の接合強度を超えた更に強固な結合強度でＦＲＰ管と金属部品とを結合することができるため、ＦＲＰ管複合体のねじり強度及び疲労強度の更なる向上を図ることができる。
【0018】
したがって、上記の構成によると、ＦＲＰ管と金属部品との間の界面の接合強度を超えた更に強固な結合強度でＦＲＰ管と金属部品とを結合することができ、ＦＲＰ管複合体のねじり強度及び疲労強度の更なる向上を図ることができる、ＦＲＰ管複合体を提供することができる。
【0019】
（２）前記内側金属部材の外周表面には、粗面加工が施されることで形成された溝が設けられていてもよい。
【0020】
この構成によると、内側金属部材の外周表面に粗面加工で形成された溝が設けられているため、ＦＲＰ管における組物としての繊維に内側金属部材の溝が噛み合った状態で内側金属部材の外周面とＦＲＰ管の内周面とを接合することができる。このため、内側金属部材の外周面とＦＲＰ管の内周面との間の接合強度を更に向上させることができる。
【0021】
（３）前記突起部は、前記内側金属部材の外周から当該内側金属部材の径方向の外側に延びるピンとして設けられていてもよい。
【0022】
この構成によると、内側金属部材にピン加工を施すことで、ＦＲＰ管を貫通して内側金属部材と外側金属部材とを連結する突起部を簡素な構造で容易に内側金属部材に設けることができる。
【0023】
（４）前記外側金属部材の内周側には、前記ピンが挿入されて嵌り込む溝として構成されたスリットが設けられ、前記ピンが、前記スリットに嵌り込んだ状態で前記スリットと係合することで、前記ＦＲＰ管の端部の外側に嵌め込まれた前記外側金属部材が、前記ＦＲＰ管に取り付けられていてもよい。
【0024】
この構成によると、内側金属部材にピン加工を施すとともに、外側金属部材に溝としてのスリットを設けることで、ＦＲＰ管を貫通するピンを介して内側金属部材と外側金属部材とを連結する構造を簡素な構造で容易に形成することができる。
【0025】
（５）前記組物は、シームレスの筒状組物であってもよい。
【0026】
この構成によると、組物にシーム（継ぎ目）が存在しないため、継ぎ目から組物に亀裂が生じることがなく、ＦＲＰ管の繊維の継ぎ目からＦＲＰ管に亀裂が生じてしまうことを防止することができる。
【0027】
（６）上記課題を解決するための本発明のある局面に係るＦＲＰ管複合体の製造方法は、繊維強化プラスチック製の円筒状のＦＲＰ管と、前記ＦＲＰ管の軸方向における端部に設けられる金属部品と、を備えたＦＲＰ管複合体を製造するための、ＦＲＰ管複合体の製造方法に関する。そして、本発明のある局面に係るＦＲＰ管複合体の製造方法は、前記金属部品の構成部材として設けられて前記ＦＲＰ管の内側に配置される円筒状の内側金属部材の外周表面に、外側に向かって突出する突起部を形成する突起部形成工程と、管状又は軸状に設けられた支持体の端部の外側に前記内側金属部材を嵌め、３本以上の組糸を組み合わせて形成された組物であって前記ＦＲＰ管の繊維を構成する組物で前記支持体及び前記内側金属部材の外周を覆うことで、前記支持体及び前記内側金属部材を前記組物で覆った予備成形体を成形する予備成形体成形工程と、金型内に前記予備成形体を設置した状態で前記金型内に樹脂を注入して硬化させることで、樹脂を前記組物に固着させて前記支持体の外周に前記ＦＲＰ管を成形するとともに、前記ＦＲＰ管の内周に前記内側金属部材を接合するＦＲＰ管成形工程と、前記ＦＲＰ管成形工程にて前記支持体の外周に成形された前記ＦＲＰ管から前記支持体を引き抜く支持体引き抜き工程と、前記金属部品の構成部材として設けられて前記ＦＲＰ管の外側に配置される円筒状の外側金属部材を、前記ＦＲＰ管の端部の外側に取り付ける外側金属部材取付工程と、を備え、前記予備成形体成形工程では、前記突起部が前記組物を貫通して延びる状態で、前記組物が前記内側金属部材の外周を覆うように配置され、前記外側金属部材取付工程では、前記外側金属部材が、前記ＦＲＰ管の端部の外側に嵌め込まれ、前記突起部と係合することで前記ＦＲＰ管に取り付けられることを特徴とする。
【0028】
この構成によると、ＦＲＰ管の端部の内周に内側金属部材が接合し、ＦＲＰ管の端部の外周に外側金属部材が嵌め込まれ、内側金属部材からＦＲＰ管を貫通して外側金属部材と係合する突起部により、内側金属部材と外側金属部材とが結合される。このため、突起部で結合された内側金属部材及び外側金属部材で構成される金属部品を、ＦＲＰ管を内側と外側で挟持した構造で、ＦＲＰ管に強固に結合させることができる。
【0029】
更に、上記の構成によると、ＦＲＰ管の繊維が、複数の組糸が組み合わされた組物として構成されるため、ＦＲＰ管における糸と糸との隙間が密に配置される。そして、ＦＲＰ管の内周と接合した内側金属部材から外側に突出する突起部が、ＦＲＰ管の内周側から外周側へと貫通して延びて外側金属部材と係合する。このため、ＦＲＰ管において糸が密に配置されて構成された組物としての繊維に突起部が強固に噛み合った状態で、内側金属部材及び外側金属部材とＦＲＰ管とが突起部を介して強固に接合される。これにより、ＦＲＰ管と内側金属部材との間の界面の接合強度と、ＦＲＰ管と外側金属部材との間の界面の接合強度とを超えた更に強固な結合強度でＦＲＰ管と金属部品とを結合することができる。そして、ＦＲＰ管と金属部品との間の界面の接合強度を超えた更に強固な結合強度でＦＲＰ管と金属部品とを結合することができるため、ＦＲＰ管複合体のねじり強度及び疲労強度の更なる向上を図ることができる。
【0030】
したがって、上記の構成によると、ＦＲＰ管と金属部品との間の界面の接合強度を超えた更に強固な結合強度でＦＲＰ管と金属部品とを結合することができ、ＦＲＰ管複合体のねじり強度及び疲労強度の更なる向上を図ることができる、ＦＲＰ管複合体を製造することができる。
【0031】
（７）前記内側金属部材の外周表面には、粗面加工が施されることで形成された溝が設けられていてもよい。
【0032】
この構成によると、内側金属部材の外周表面に粗面加工で形成された溝が設けられているため、ＦＲＰ管における組物としての繊維に内側金属部材の溝が噛み合った状態で内側金属部材の外周面とＦＲＰ管の内周面とを接合することができる。このため、内側金属部材の外周面とＦＲＰ管の内周面との間の接合強度を更に向上させることができる。
【0033】
（８）前記突起部形成工程では、前記内側金属部材の外周から当該内側金属部材の径方向の外側に延びるピンとして前記突起部が形成されてもよい。
【0034】
この構成によると、内側金属部材にピン加工を施すことで、ＦＲＰ管を貫通して内側金属部材と外側金属部材とを連結する突起部を簡素な構造で容易に内側金属部材に設けることができる。
【0035】
（９）前記外側金属部材の内周側には、前記ピンが挿入されて嵌り込む溝として構成されたスリットが設けられ、前記外側金属部材取付工程では、前記ピンが、前記スリットに嵌り込んだ状態で前記スリットと係合することで、前記ＦＲＰ管の端部の外側に嵌め込まれた前記外側金属部材が、前記ＦＲＰ管に取り付けられてもよい。
【0036】
この構成によると、内側金属部材にピン加工を施すとともに、外側金属部材に溝としてのスリットを設けることで、ＦＲＰ管を貫通するピンを介して内側金属部材と外側金属部材とを連結する構造を簡素な構造で容易に形成することができる。
【0037】
（１０）前記組物は、シームレスの筒状組物であってもよい。
【0038】
この構成によると、組物にシーム（継ぎ目）が存在しないため、継ぎ目から組物に亀裂が生じることがなく、ＦＲＰ管の繊維の継ぎ目からＦＲＰ管に亀裂が生じてしまうことを防止することができる。
【発明の効果】
【0039】
本発明によると、ＦＲＰ管と金属部品との間の界面の接合強度を超えた更に強固な結合強度でＦＲＰ管と金属部品とを結合することができ、ＦＲＰ管複合体のねじり強度及び疲労強度の更なる向上を図ることができる、ＦＲＰ管複合体を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図3】本実施形態においてＦＲＰ管の繊維として使用される組物を示す図である。
【図4】ＦＲＰ管複合体の軸方向に沿った断面の一部を拡大して示す断面図であって、ＦＲＰ管複合体におけるＦＲＰ管の繊維としての組物の配置状態を模式的に示す図である。
【図5】組物の作製に用いられる組機の概略図である。
【図6】組機で組物を作製する際におけるスピンドルの軌道図である。
【図7】ＦＲＰ管複合体における金属部品の外側金属部材に設けられるスリットの変形例を説明するための図である。
【図8】本発明の一実施の形態に係るＦＲＰ管複合体の製造方法の各工程を説明するためのフローチャートである。
【図10】ＦＲＰ管複合体の製造方法における予備成形体成形工程の前半の工程について説明するための図であって、図１０（Ａ）は、支持体に内側金属部材が嵌められる前の状態を示す斜視図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に対応する断面図である。
【図12】予備成形体成形工程の後半の工程について説明するための図であって、図１２（Ａ）は、支持体及び内側金属部材を組物で覆うことで成形された予備成形体の正面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に対応する断面図である。
【図13】ＦＲＰ管複合体の製造方法におけるＦＲＰ管成形工程について説明するための図である。
【図14】ＦＲＰ管複合体の製造方法における支持体引き抜き工程について説明するための図である。
【図15】ＦＲＰ管複合体の製造方法における外側金属部材取付工程について説明するための図である。
【図16】実施例及び比較例に係るＦＲＰ管複合体の構造について説明するための図であって、ＦＲＰ管複合体の軸方向に沿った断面の一部を示す図である。
【図17】比較例に係るＦＲＰ管複合体の構造について説明するための図であって、ＦＲＰ管複合体の軸方向に沿った断面の一部を示す図である。
【図18】比較例に係るＦＲＰ管複合体の構造について説明するための図であって、ＦＲＰ管複合体の軸方向に沿った断面の一部を示す図である。
【図19】実施例に係るＦＲＰ管複合体構造について説明するための図であって、ＦＲＰ管複合体の軸方向に沿った断面の一部を示す図である。
【図20】比較例に係るＦＲＰ管複合体の構造について説明するための図であって、ＦＲＰ管複合体の軸方向に沿った断面の一部を示す図である。
【図21】比較例に係るＦＲＰ管複合体の構造について説明するための図であって、ＦＲＰ管複合体の軸方向に沿った断面の一部を示す図である。
【図22】実施例に係るＦＲＰ管複合体の外側金属部材の寸法について示す図である。
【図23】実施例に係るＦＲＰ管複合体の内側金属部材及び突起部の寸法について示す図である。
【図24】実施例に係るＦＲＰ管複合体の作製の際に用いた支持体の寸法について示す図である。
【図25】実施例に係るＦＲＰ管複合体の寸法について示す図である。
【図26】実施例及び比較例に係るＦＲＰ管複合体について評価した結果について表形式で示す図である。
【図27】変形例に係るＦＲＰ管複合体について説明するための図であって、ＦＲＰ管複合体の軸方向に沿った断面の一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0041】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、繊維強化プラスチック製の円筒状のＦＲＰ管とＦＲＰ管の軸方向における端部に設けられる金属部品とを備えたＦＲＰ管複合体及びその製造方法として、種々の用途に広く適用することができるものである。以下の説明においては、まず、本発明の一実施の形態に係るＦＲＰ管複合体について説明し、次いで、本発明の一実施の形態に係るＦＲＰ管複合体の製造方法について説明する。
【0042】
［ＦＲＰ管複合体］
（ＦＲＰ管複合体の概略構成）
図１は、本発明の一実施の形態に係るＦＲＰ管複合体１を示す図であって、図１（Ａ）は、ＦＲＰ管複合体１の斜視図であり、図１（Ｂ）は、ＦＲＰ管複合体１の軸方向に沿った断面での断面図である。図２は、ＦＲＰ管複合体１の断面図であって、図２（Ａ）は、ＦＲＰ管複合体１の軸方向に沿った断面の一部を拡大して示す断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ－Ａ線矢視位置での断面を含む図である。
（ＦＲＰ管複合体の概略構成）
図１は、本発明の一実施の形態に係るＦＲＰ管複合体１を示す図であって、図１（Ａ）は、ＦＲＰ管複合体１の斜視図であり、図１（Ｂ）は、ＦＲＰ管複合体１の軸方向に沿った断面での断面図である。図２は、ＦＲＰ管複合体１の断面図であって、図２（Ａ）は、ＦＲＰ管複合体１の軸方向に沿った断面の一部を拡大して示す断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ－Ａ線矢視位置での断面を含む図である。
【0043】
【0044】
ＦＲＰ管１１は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastic）で構成されており、円筒状に延びる管体として設けられている。金属部品１２は、ＦＲＰ管１１の軸方向Ｘにおける両端部に設けられている。なお、ＦＲＰ管１１の軸方向Ｘは、ＦＲＰ管１１が円筒状に延びる方向であり、図１及び後述の図４、図１０乃至図１５において両端矢印Ｘで示している。ＦＲＰ管１１の軸方向Ｘは、ＦＲＰ管複合体１の軸方向Ｘと一致する。
【0045】
ＦＲＰ管複合体１は、例えば、動力を伝達するための動力伝達軸として用いられる。ＦＲＰ管複合体１が動力伝達軸として用いられる場合は、ＦＲＰ管複合体１は、ＦＲＰ管複合体１の軸方向Ｘの両端部に設けられた金属部品１２において、動力をＦＲＰ管複合体１に入出力する入出力軸等の入出力部材（図示省略）に連結される。即ち、ＦＲＰ管複合体１に動力を入力して伝達する入力部材又はＦＲＰ管複合体１から動力が出力されて伝達される出力部材は、ＦＲＰ管複合体１に対してその端部の金属部品１２にて連結される。なお、金属部品１２と入出力部材との連結は、例えば、スプライン結合、キー結合、ネジ結合、フランジ結合、などの各種結合形態によって行われる。金属部品１２が入出力部材と連結される際には、金属部品１２には、結合形態に応じて、スプライン溝、キー溝、ネジ溝、フランジ部などを設ける機械加工が施される。また、金属部品１２は、ゴム部品と連結されてもよい。以下、ＦＲＰ管複合体１の構成について更に詳しく説明する。
【0046】
（ＦＲＰ管）
ＦＲＰ管１１は、円筒状に形成された繊維強化プラスチックとして設けられており、樹脂材料と繊維材料との複合材料として構成されている。樹脂材料の素材としては、エポキシ樹脂或いはフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられる。繊維材料の素材としては、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、アラミド繊維などが用いられる。尚、本実施形態のＦＲＰ管１１は、例えば、繊維材料として炭素繊維が用いられており、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbo Fiber Reinforced Plastic）として構成されている。
ＦＲＰ管１１は、円筒状に形成された繊維強化プラスチックとして設けられており、樹脂材料と繊維材料との複合材料として構成されている。樹脂材料の素材としては、エポキシ樹脂或いはフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられる。繊維材料の素材としては、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、アラミド繊維などが用いられる。尚、本実施形態のＦＲＰ管１１は、例えば、繊維材料として炭素繊維が用いられており、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbo Fiber Reinforced Plastic）として構成されている。
【0047】
図３は、本実施形態においてＦＲＰ管１１の繊維として使用される組物１３を示す図である。図４は、ＦＲＰ管複合体１の軸方向Ｘに沿った断面の一部を拡大して示す断面図であって、ＦＲＰ管複合体１におけるＦＲＰ管１１の繊維としての組物１３の配置状態を模式的に示す図である。図１乃至図４を参照して、ＦＲＰ管１１の繊維は、組物１３として構成されている。組物とは、３本以上の組糸を組み合わせて形成される布である。本実施形態では、ＦＲＰ管１１は、炭素繊維強化プラスチックであり、組物１３を構成する糸は、炭素繊維である。ＦＲＰ管１１の繊維としての組物１３は、ＦＲＰ管１１において、ＦＲＰ管１１の軸方向Ｘの略全長に亘って且つ周方向の全周に亘って配置されている。ＦＲＰ管１１は、組物１３と樹脂とが円筒状の形状で一体化されて構成されている。
【0048】
（組物）
ここで、組物１３について更に詳しく説明する。一般的な組物は、糸をループ状に絡ませながら編み上げる編布や経糸と緯糸を直交させて織り上げる織物とは繊維構造が大きく異なる。組物の特徴としては、伸縮性の高さと糸密度の高さの２点が挙げられる。まず、組物は、経糸と緯糸で織成された織布と比べると、組物の繊維構造から、伸縮性が大きい。一方、編布の伸縮性は組物の伸縮性と同様に大きい。しかし、組物は、組糸が密に配置される点で編布とは大きく異なる。編布では、糸をループ状に絡ませながら編むという特徴から、糸と糸との間には必然的に大きな隙間が存在する。これに対して、図３に示すように、組物は、糸が密に配置されているため、編布と比べて糸と糸との隙間が小さく、糸密度が高い。
ここで、組物１３について更に詳しく説明する。一般的な組物は、糸をループ状に絡ませながら編み上げる編布や経糸と緯糸を直交させて織り上げる織物とは繊維構造が大きく異なる。組物の特徴としては、伸縮性の高さと糸密度の高さの２点が挙げられる。まず、組物は、経糸と緯糸で織成された織布と比べると、組物の繊維構造から、伸縮性が大きい。一方、編布の伸縮性は組物の伸縮性と同様に大きい。しかし、組物は、組糸が密に配置される点で編布とは大きく異なる。編布では、糸をループ状に絡ませながら編むという特徴から、糸と糸との間には必然的に大きな隙間が存在する。これに対して、図３に示すように、組物は、糸が密に配置されているため、編布と比べて糸と糸との隙間が小さく、糸密度が高い。
【0049】
また、本実施形態で使用される組物１３は、継ぎ目がなく強度に優れるシームレスの筒状組物１３である。組物１３にシーム（継ぎ目）が存在しないため、継ぎ目から組物１３に亀裂が生じることがなく、ＦＲＰ管１１の繊維の継ぎ目からＦＲＰ管１１に亀裂が生じてしまうことを防止できる。組物１３は、複数の組糸１３ａのみで形成することも可能ではあるが、本実施形態では、筒状組物１３の保形性を高め、後述するＦＲＰ管複合体の製造工程での取り扱い性向上の観点から、筒状組物１３の軸方向に平行な軸糸１３ｂも使用されている。即ち、本実施形態の組物１３は、組物１３を構成する糸として組糸１３ａと軸糸１３ｂとを含んでおり、３本以上の組糸１３ａと軸糸１３ｂとを互いに組み合わせることで形成されている。組糸１３ａは、組物１３の軸方向に対して所定の組角度θを有して交差している。
【0050】
組物１３は、編布と比べて糸が密に配置される繊維構造であるが、ＦＲＰ管１１の強度を更に高めるためには、糸の間隔はできるだけ小さくすることが望ましい。例えば、組物１３を形成する組糸１３ａの本数は３０本以上であることが好ましい。また、隣り合う組糸１３ａの、中心線の間の距離である組ピッチｄが、１０ｍｍ以下であることが好ましい。また、保形性を確保するという観点から、軸糸１３ｂは、ある程度の数、組物１３の周方向に沿って配置されていることが好ましい。例えば、８本以上の軸糸１３ｂが組物１３の周方向において含まれていることが好ましい。
【0051】
図５は、組物１３の作製に用いられる組機１００の概略図である。図６は、組機１００で組物１３を作製する際におけるスピンドル１０３の軌道図である。図５に示すように、組物１３は、組機１００を用いて作製される。軸糸１３ｂは固定された筒１０２を通って組機１００の下部から供給され、組糸１３ａはスピンドル１０３に巻き付けられている。組機１００の中心には円筒形のマンドレル１０１が設置されており、マンドレル１０１の上部の外周上で組糸１３ａ及び軸糸１３ｂを組み合わせて組物１３を形成する。図６に示すように、スピンドル１０３が軌道１０４に沿って動くことにより、組糸１３ａ及び軸糸１３ｂが組み合わされていき、マンドレル１０１の上部に組物１３が形成される。マンドレル１０１の上部に形成された組物１３は、巻き上げ装置１０５で巻き上げられる。この工程により、組糸１３ａが軸方向に対してθの組角度に編組されたシームレスの筒状組物１３が得られる。
【0052】
なお、本実施形態では、組物１３には、軸糸１３ｂが含まれているが、この通りでなくてもよい。組物１３において軸糸１３ｂが含まれておらず、組糸１３ａのみで構成された組物１３の形態が実施されてもよい。
【0053】
（金属部品）
図１、図２、及び図４を参照して、金属部品１２は、ＦＲＰ管１１の軸方向Ｘの端部に設けられており、本実施形態では、ＦＲＰ管１１の軸方向Ｘの両端部に設けられている。即ち、ＦＲＰ管複合体１においては、金属部品１２は、一対で設けられており、ＦＲＰ管１１の軸方向Ｘの一方の端部と他方の端部とにそれぞれ設けられている。ＦＲＰ管１１の一方の端部に設けられる金属部品１２と他方の端部に設けられる金属部品１２とは同一の構造を有している。
図１、図２、及び図４を参照して、金属部品１２は、ＦＲＰ管１１の軸方向Ｘの端部に設けられており、本実施形態では、ＦＲＰ管１１の軸方向Ｘの両端部に設けられている。即ち、ＦＲＰ管複合体１においては、金属部品１２は、一対で設けられており、ＦＲＰ管１１の軸方向Ｘの一方の端部と他方の端部とにそれぞれ設けられている。ＦＲＰ管１１の一方の端部に設けられる金属部品１２と他方の端部に設けられる金属部品１２とは同一の構造を有している。
【0054】
ＦＲＰ管１１の両端部に設けられる金属部品１２のそれぞれは、内側金属部材１４と、突起部１５と、外側金属部材１６とを有して構成されている。金属部品１２を構成する内側金属部材１４、突起部１５、及び外側金属部材１６は、いずれも金属材料で形成されており、例えば、鉄鋼材料で形成されている。
【0055】
（内側金属部材）
図１、図２、及び図４を参照して、内側金属部材１４は、ＦＲＰ管１１の端部の内側に配置されてＦＲＰ管１１の内周に接合された状態で設けられる円筒状の金属部材として構成されている。内側金属部材１４は、後述するように、ＦＲＰ管複合体１の製造の際には、金型１０７（図１１を参照）内に配置され、金型１０７内に注入された樹脂が硬化してＦＲＰ管１１が成形されることで、ＦＲＰ管１１の樹脂と一体化されてＦＲＰ管１１の端部の内周に接合される。
図１、図２、及び図４を参照して、内側金属部材１４は、ＦＲＰ管１１の端部の内側に配置されてＦＲＰ管１１の内周に接合された状態で設けられる円筒状の金属部材として構成されている。内側金属部材１４は、後述するように、ＦＲＰ管複合体１の製造の際には、金型１０７（図１１を参照）内に配置され、金型１０７内に注入された樹脂が硬化してＦＲＰ管１１が成形されることで、ＦＲＰ管１１の樹脂と一体化されてＦＲＰ管１１の端部の内周に接合される。
【0056】
また、内側金属部材１４の外周表面には、粗面加工が施されることで形成された溝１４ａが設けられている。内側金属部材１４の外周表面に設けられる溝１４ａは、内側金属部材１４の軸方向における全部又は一部の領域において内側金属部材１４の周方向の全周に亘って設けられている。溝１４ａは、例えば、内側金属部材１４の外周表面において網目状に凹凸形状が形成されることで設けられた溝として、又は、内側金属部材１４の周方向に沿って延びる溝として、或いは、内側金属部材１４の軸方向に沿って延びる溝として、設けられている。また、溝１４ａは、内側金属部材１４の外周表面において螺旋状に延びる溝として設けられていてもよい。溝１４ａは、内側金属部材１４の外周表面に対して、ローレット加工、スプライン加工、セレーション加工などの粗面加工が施されることで、形成される。
【0057】
（突起部）
図１（Ｂ）、図２、及び図４を参照して、突起部１５は、金属部品１２において、内側金属部材１４の外周表面から外側に向かって突出するとともにＦＲＰ管１１を内周側から外周側へと貫通して延びる部分として設けられている。突起部１５は、例えば、内側金属部材１４の外周から軸状に突出したピンとして設けられ、或いは、内側金属部材１４の外周から外側に向かって隆起した凸部として設けられる。突起部１５は、内側金属部材１４に対してピン加工或いはダボ加工などが行われることで形成される。
図１（Ｂ）、図２、及び図４を参照して、突起部１５は、金属部品１２において、内側金属部材１４の外周表面から外側に向かって突出するとともにＦＲＰ管１１を内周側から外周側へと貫通して延びる部分として設けられている。突起部１５は、例えば、内側金属部材１４の外周から軸状に突出したピンとして設けられ、或いは、内側金属部材１４の外周から外側に向かって隆起した凸部として設けられる。突起部１５は、内側金属部材１４に対してピン加工或いはダボ加工などが行われることで形成される。
【0058】
本実施形態では、突起部１５は、内側金属部材１４の外周から内側金属部材１４の径方向の外側に延びるピンとして設けられている。突起部１５は、例えば、円柱軸状に延びるピンとして形成されて、内側金属部材１４に設けられた結合穴に対して嵌合して或いは螺合して嵌め込まれることで、内側金属部材１４に一体に結合される。或いは、ピンとして設けられた突起部１５は、内側金属部材１４に対して溶接されることで、内側金属部材１４に一体に結合される。
【0059】
突起部１５は、複数設けられており、内側金属部材１４の周方向に亘って均等角度で配置されている。本実施形態では、４つの突起部１５が設けられており、内側金属部材１４の周方向に亘って９０°間隔で周方向に沿って並んで設けられている。内側金属部材１４の周方向に９０°間隔で並んで配置された４つの突起部１５は、いずれも、内側金属部材１４の外周から内側金属部材１４の径方向の外側に向かって突出して延びるように設けられている。
【0060】
また、内側金属部材１４から突出する突起部１５は、ＦＲＰ管１１を内周側から外周側へと貫通して延びており、先端側がＦＲＰ管１１の外周から外側に突出した状態で延びている。なお、突起部１５の外周表面におけるＦＲＰ管１１を貫通する部分は、ＦＲＰ管１１と一体化されてＦＲＰ管１１と接合されている。また、突起部１５は、ＦＲＰ管１１における組物１３を貫通した状態でＦＲＰ管１１を貫通して延びている。なお、突起部１５は、組物１３における組み合わされた組糸１３ａと組糸１３ａとの間の隙間に挿通された状態で組物１３を貫通して延びている。即ち、突起部１５は、組物１３の組糸１３ａを切断することなく、組物１３における組糸１３ａの隙間に挿通された状態で組物１３を貫通している。
【0061】
（外側金属部材）
図１、図２、及び図４を参照して、外側金属部材１６は、ＦＲＰ管１１の端部の外側に嵌め込まれ、突起部１５と係合することでＦＲＰ管１１に取り付けられた円筒状の金属部材として構成されている。外側金属部材１６は、ＦＲＰ管１１の端部の外周に嵌め込まれるため、ＦＲＰ管１１の端部の内周に接合した内側金属部材１４と同心状に配置された状態で、ＦＲＰ管１１の端部に設けられる。更に、外側金属部材１６は、内側金属部材１４とともにＦＲＰ管１１の端部を内周側と外周側とから挟んだ状態で、ＦＲＰ管１１の端部に設けられる。
図１、図２、及び図４を参照して、外側金属部材１６は、ＦＲＰ管１１の端部の外側に嵌め込まれ、突起部１５と係合することでＦＲＰ管１１に取り付けられた円筒状の金属部材として構成されている。外側金属部材１６は、ＦＲＰ管１１の端部の外周に嵌め込まれるため、ＦＲＰ管１１の端部の内周に接合した内側金属部材１４と同心状に配置された状態で、ＦＲＰ管１１の端部に設けられる。更に、外側金属部材１６は、内側金属部材１４とともにＦＲＰ管１１の端部を内周側と外周側とから挟んだ状態で、ＦＲＰ管１１の端部に設けられる。
【0062】
また、外側金属部材１６の内周側には、複数のスリット１６ａが設けられている。本実施形態では、突起部１５の数に対応した数のスリット１６ａが設けられており、４つのスリット１６ａが、外側金属部材１６の内周側に設けられている。４つのスリット１６ａは、外側金属部材１６の内周において、周方向に亘って均等角度で配置されており、９０°間隔で周方向に並んで設けられている。
【0063】
スリット１６ａは、ピンとして設けられた突起部１５が挿入されて嵌り込む溝として構成されている。スリット１６ａは、外側金属部材１６の内周側において、外側金属部材１６の軸方向に沿って延びる溝として設けられており、外側金属部材１６がＦＲＰ管１１に取り付けられた状態ではＦＲＰ管１１の軸方向Ｘに沿って延びる溝として構成されている。ピンとして設けられた突起部１５が、スリット１６ａに嵌り込んだ状態でスリット１６ａと係合することで、ＦＲＰ管１１の端部の外側に嵌め込まれた外側金属部材１６が、ＦＲＰ管１１に取り付けられている。
【0064】
ＦＲＰ管複合体１は、トルクを伝達する動力伝達軸として用いられるため、ＦＲＰ管複合体１の軸心を中心としてＦＲＰ管複合体１の周方向に回転する力が加えられる。そして、ＦＲＰ管複合体１において周方向に回転する力が加えられる状態では、ピンとしての突起部１５がスリット１６ａと周方向において係合している。
【0065】
図７は、外側金属部材１６のスリット１６ａの変形例を説明するための図である。ＦＲＰ管複合体１が、軸方向Ｘに力が加えられる用途に用いられる場合は、図７に示すように、スリット１６ａは、外側金属部材１６の径方向に見た状態でＬ字状に延びるように設けられることが好ましい。この場合は、スリット１６ａは、外側金属部材１６の内周側において、軸方向Ｘに沿って延びた後に、外側金属部材１６の周方向に沿って延びるように設けられる。外側金属部材１６がＦＲＰ管１１の端部の外側に嵌め込まれる際には、まず、突起部１５は、スリット１６ａにおける軸方向Ｘに沿って延びる部分に沿って挿入される。次いで、ＦＲＰ管１１と外側金属部材１６とが周方向に互いに相対回転することで、スリット１６ａにおける外側金属部材１６の周方向に沿って延びる部分に突起部１５が嵌め込まれる。これにより、ピンとしての突起部１５が、スリット１６ａに嵌り込んだ状態でスリット１６ａと係合し、ＦＲＰ管１１の外側に嵌め込まれた外側金属部材１６が、ＦＲＰ管１１に取り付けられる。
【0066】
また、ＦＲＰ管１１の端部の外側に嵌め込まれる外側金属部材１６は、ＦＲＰ管１１の端部の外周面との間で接着剤を介して接合されてもよい。即ち、外側金属部材１６の内周面或いはＦＲＰ管１１の端部の外周面に接着剤が塗布された状態で、ＦＲＰ管１１の端部の外側に外側金属部材１６が嵌め込まれてＦＲＰ管１１に外側金属部材１６が取り付けられてもよい。これにより、ＦＲＰ管１１の端部と外側金属部材１６とを更に強固に接合することができる。
【0067】
［ＦＲＰ管複合体の製造方法］
次に、本発明の一実施の形態に係るＦＲＰ管複合体の製造方法について説明する。図８は、本発明の一実施の形態に係るＦＲＰ管複合体の製造方法の各工程を説明するためのフローチャートである。本実施形態のＦＲＰ管複合体の製造方法は、繊維強化プラスチック製の円筒状のＦＲＰ管１１と、ＦＲＰ管１１の軸方向Ｘにおける端部に設けられる金属部品１２と、を備えたＦＲＰ管複合体１を製造するための製造方法として構成される。図８に示すように、本実施形態のＦＲＰ管複合体の製造方法は、突起部形成工程Ｓ１、予備成形体成形工程Ｓ２、ＦＲＰ管成形工程Ｓ３、支持体引き抜き工程Ｓ４、外側金属部材取付工程Ｓ５を含んで構成されている。
次に、本発明の一実施の形態に係るＦＲＰ管複合体の製造方法について説明する。図８は、本発明の一実施の形態に係るＦＲＰ管複合体の製造方法の各工程を説明するためのフローチャートである。本実施形態のＦＲＰ管複合体の製造方法は、繊維強化プラスチック製の円筒状のＦＲＰ管１１と、ＦＲＰ管１１の軸方向Ｘにおける端部に設けられる金属部品１２と、を備えたＦＲＰ管複合体１を製造するための製造方法として構成される。図８に示すように、本実施形態のＦＲＰ管複合体の製造方法は、突起部形成工程Ｓ１、予備成形体成形工程Ｓ２、ＦＲＰ管成形工程Ｓ３、支持体引き抜き工程Ｓ４、外側金属部材取付工程Ｓ５を含んで構成されている。
【0068】
ＦＲＰ管複合体１が製造される際には、まず、金属部品１２の構成部材として設けられてＦＲＰ管１１の内側に配置される円筒状の内側金属部材１４が準備される。内側金属部材１４は、一対で準備される。内側金属部材１４の外周表面には、粗面加工が施されることで形成された溝１４ａが設けられている。内側金属部材１４に設けられる溝１４ａは、内側金属部材１４の外周表面に対して、ローレット加工、スプライン加工、セレーション加工などの粗面加工が施されることで、形成される。
【0069】
図９は、ＦＲＰ管複合体の製造方法における突起部形成工程Ｓ１について説明するための図であって、図９（Ａ）は、ＦＲＰ管複合体１の内側金属部材１４の斜視図であり、図９（Ｂ）は、内側金属部材１４の断面図である。図９を参照して、内側金属部材１４が準備されると、内側金属部材１４の外周表面に、外側に向かって突出する突起部１５を形成する突起部形成工程Ｓ１が行われる。
【0070】
突起部形成工程Ｓ１では、内側金属部材１４の外周から内側金属部材１４の径方向の外側に延びる円柱軸状のピンとしての突起部１５が形成される。即ち、本実施形態では、突起部形成工程Ｓ１は、内側金属部材１４に対してピンとしての突起部１５を設けるピン加工が行われることで、実施される。より具体的には、円柱軸状に延びるピンとして形成された突起部１５が、内側金属部材１４に設けられた結合穴に対して嵌合して或いは螺合して嵌め込まれることで、内側金属部材１４に一体に設けられる。または、ピンとして形成された突起部１５が、内側金属部材１４に対して溶接されることで、内側金属部材１４に対して突起部１５が一体に設けられる。
【0071】
なお、突起部形成工程Ｓ１では、ピンとしての突起部１５ではなく、内側金属部材１４の外周から外側に向かって隆起した凸部として設けられる突起部１５が形成されてもよい。この場合、突起部形成工程Ｓ１は、内側金属部材１４に対して凸部としての突起部１５を設けるダボ加工が行われることで、実施される。
【0072】
図１０は、本実施形態のＦＲＰ管複合体の製造方法における予備成形体成形工程Ｓ２の前半の工程について説明するための図であって、図１０（Ａ）は、支持体１０６に内側金属部材１４が嵌められる前の状態を示す斜視図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に対応する断面図である。図１１は、予備成形体成形工程Ｓ２の前半の工程について説明するための図であって、図１１（Ａ）は、支持体１０６に内側金属部材１４が嵌められた状態を示す斜視図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）に対応する断面図である。図１２は、予備成形体成形工程Ｓ２の後半の工程について説明するための図であって、図１２（Ａ）は、支持体１０６及び内側金属部材１４を組物１３で覆うことで成形された予備成形体１７の正面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に対応する断面図である。
【0073】
突起部形成工程Ｓ１が終了すると、次いで、管状又は軸状の支持体１０６の端部に内側金属部材１４を嵌め込んで、更に、支持体１０６及び内側金属部材１４の外周を組物１３で覆った予備成形体１７（図１２を参照）を成形する予備成形体成形工程Ｓ２が行われる。
【0074】
図１０及び図１１を参照して、予備成形体成形工程Ｓ２では、まず、管状又は軸状に設けられた支持体１０６の端部の外側に内側金属部材１４が嵌められる。支持体１０６は、例えば、金属製の円管状の部材として、或いは金属製の円柱軸状の部材として設けられる。また、支持体１０６は、ゴム、ろう（ワックス）、熱可塑性樹脂、発泡スチロール、石膏、低融点合金などで形成された円管状あるいは円柱軸状の部材として設けられてもよい。なお、図１０及び図１１においては、円管状の部材として設けられた支持体１０６を例示している。支持体１０６の軸方向Ｘの両端部の外側に対して、図１０にて矢印Ｂで示すように、内側金属部材１４がそれぞれ嵌め込まれる。支持体１０６の両端部の外周に内側金属部材１４が嵌め込まれることで、図１１に示すように、支持体１０６の両端部の外周に内側金属部材１４が装着された状態となる。
【0075】
図１２を参照して、支持体１０６の両端部の外周に内側金属部材１４がそれぞれ嵌め込まれると、次いで、組物１３で支持体１０６及び内側金属部材１４の外周を覆うことで、予備成形体１７が成形される。予備成形体１７は、支持体１０６及び内側金属部材１４の外周を組物１３で覆った状態の成形体として構成される。支持体１０６及び内側金属部材１４の外周を覆う組物１３は、予備成形体成形工程Ｓ２に先立って準備される。組物１３は、３本以上の組糸１３ａを組み合わせて形成された組物１３であってＦＲＰ管１１の繊維を構成する組物１３であり、シームレスの筒状組物１３として構成される。
【0076】
支持体１０６及び内側金属部材１４の外周を組物１３で覆った予備成形体１７の成形の際には、まず、伸縮性を有する組物１３が径方向に拡径された状態で、組物１３の内側に、内側金属部材１４が両端部に嵌め込まれた支持体１０６が挿通される。そして、支持体１０６及び内側金属部材１４が組物１３の内側に挿通された状態で、組物１３の拡径状態が解除されることで、組物１３が支持体１０６及び内側金属部材１４の外周に装着され、支持体１０６及び内側金属部材１４が組物１３で覆われた予備成形体１７が成形される。
【0077】
なお、予備成形体１７において支持体１０６及び内側金属部材１４の外周を覆う組物１３は、１枚で設けられてもよく、また、複数枚で設けられてもよい。即ち、予備成形体１７において、支持体１０６及び内側金属部材１４の外周は、単層の筒状組物１３で覆われていてもよく、また、複数層に積層された筒状組物１３で覆われていてもよい。
【0078】
また、支持体１０６及び内側金属部材１４の外周を組物１３で覆った予備成形体１７を成形する予備成形体成形工程Ｓ２では、突起部１５が組物１３を貫通して延びる状態で、組物１３が内側金属部材１４の外周を覆うように配置される。このとき、突起部１５が、組物１３における組み合わされた組糸１３ａと組糸１３ａとの間の隙間に挿通されて組物１３を貫通して延びる状態で、組物１３が内側金属部材１４の外周を覆うように配置される。即ち、組物１３の組糸１３ａを切断することなく、突起部１５を組物１３における組糸１３ａの隙間に挿通させて組物１３を貫通させた状態で、組物１３が内側金属部材１４の外周を覆うように配置される。
【0079】
なお、上述した予備成形体成形工程Ｓ２では、予め準備した組物１３で支持体１０６及び内側金属部材１４の外周を覆うことで予備成形体１７を成形する工程を例示したが、この通りでなくてもよい。予備成形体成形工程Ｓ２において、両端部の外側に内側金属部材１４が嵌められた状態の支持体１０６を前述した図５に示す組機１００のマンドレル１０１として組機１００の中央に配置し、マンドレル１０１として構成される支持体１０６の外周に、直接に組糸１３ａを組み合わせて筒状組物１３を形成する方法で予備成形体１７が成形されてもよい。
【0080】
図１３は、ＦＲＰ管複合体の製造方法におけるＦＲＰ管成形工程Ｓ３について説明するための図である。図１３を参照して、予備成形体成形工程Ｓ２が終了すると、次いで、金型１０７内に予備成形体１７を設置して樹脂を注入して硬化させ、ＦＲＰ管１１を形成するとともにＦＲＰ管の内周に内側金属部材１４を接合するＦＲＰ管成形工程Ｓ３が行われる。
【0081】
ＦＲＰ管成形工程Ｓ３では、まず、金型１０７内に予備成形体１７が設置される。金型１０７は、例えば、上下に組み合わされる上型１０７ａと下型１０７ｂとを備えて構成され、上型１０７ａと下型１０７ｂとの間にキャビティ１０７ｃが形成されている。予備成形体１７は、キャビティ１０７ｃに配置されることで金型１０７内に設置される。キャビティ１０７ｃは、ＦＲＰ管１１の外周形状に対応した空間を形成している。上型１０７ａには、樹脂が注入される注入口１０７ｄと、キャビティ１０７ｃ内に注入されて充満した樹脂をキャビティ１０７ｃの外部へと流動可能にするための出口１０７ｅとが設けられている。なお、上型１０７ａ及び下型１０７ｂには、突起部１５が嵌り込む穴と溝とが設けられている。キャビティ１０７ｃに予備成形体１７が設置された状態においては、突起部１５は、上型１０７ａ及び下型１０７ｂに設けられた穴と溝とに嵌り込んだ状態で配置される。
【0082】
金型１０７のキャビティ１０７ｃに予備成形体１７が設置されると、金型１０７内に樹脂が注入される。金型１０７には、樹脂として、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂のほか、ナイロン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリルーブタジエン－スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル－スチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂等が注入される。樹脂は注入口１０７ｄから金型１０７内に注入され、樹脂がキャビティ１０７ｃ内に充填されて樹脂が出口１０７ｅに溢れる状態となるまで、樹脂が金型１０７内に注入される。金型１０７内に樹脂が注入されてキャビティ１０７ｃ内に樹脂が充填されると、次いで、金型１０７が加熱されて、キャビティ１０７ｃ内の樹脂を硬化させる工程が行われる。ＦＲＰ管成形工程Ｓ３においては、金型１０７内に樹脂を注入して硬化させることで、樹脂を組物１３に含浸固化によって固着させて支持体１０６の外周にＦＲＰ管１１が成形されるとともに、ＦＲＰ管１１の内周に内側金属部材１４が接合される。
【0083】
なお、キャビティ１０７ｃ内の樹脂が硬化してＦＲＰ管１１が成形された状態では、突起部１５は、上型１０７ａ及び下型１０７ｂに設けられた穴と溝とに嵌り込んでいるため、ＦＲＰ管１１の外周から突出した状態となっている。また、突起部１５の外周表面におけるＦＲＰ管１１を貫通する部分は、ＦＲＰ管１１と一体化されてＦＲＰ管１１と接合されている。
【0084】
なお、上記のように金型１０７内に樹脂を注入して硬化させることでＦＲＰ管１１を成形する方法として、ＲＴＭ（レジン・トランスファー・モールディング：樹脂注入）成形、或いは、ＶａＲＴＭ（バキューム・アシスト・レジン・トランスファー・モールディング：真空補助樹脂注入）成形などの公知の方法を用いることができる。例えば、ＲＴＭ成形を用いる場合は、予備成形体１７を金型１０７内に設置した後、熱硬化性樹脂と硬化剤とを混合しながらキャビティ１０７ｃ内に加圧注入し、樹脂を硬化させて筒状組物１３を固着することで、ＦＲＰ管１１が成形されるとともに、ＦＲＰ管１１の内周と内側金属部材１４とが接合される。
【0085】
金型１０７内に樹脂を注入して硬化させてＦＲＰ管１１が成形されると、金型１０７の上型１０７ａと下型１０７ｂとが分離され、ＦＲＰ管１１が金型１０７から離型されて取り出される。即ち、ＦＲＰ管成形工程Ｓ３が終了すると、上型１０７ａと下型１０７ｂとが分離され、支持体１０６の外周で成形されて内側金属部材１４と接合されたＦＲＰ管１１が金型１０７から離型されて取り出される。なお、金型１０７からＦＲＰ管１１が取り出されると、注入口１０７ｄ及び出口１０７ｅに対応した位置で硬化した樹脂部分はＦＲＰ管１１から切除される。
【0086】
図１４は、ＦＲＰ管複合体の製造方法における支持体引き抜き工程Ｓ４について説明するための図である。なお、図１４（Ａ）は、ＦＲＰ管１１が金型１０７から取り出された状態であってＦＲＰ管１１から支持体１０６が引き抜かれていない状態を示す図である。図１４（Ｂ）は、ＦＲＰ管１１から支持体１０６が引き抜かれる途中の状態を示す図である。図１４（Ｃ）は、ＦＲＰ管１１から支持体１０６が引き抜かれた状態を示す図である。なお、図１４においては、ＦＲＰ管１１における組物１３について、破線で模式的に示している。
【0087】
ＦＲＰ管成形工程Ｓ３が終了して、ＦＲＰ管１１が金型１０７から取り出されると、次いで、ＦＲＰ管成形工程Ｓ３にて支持体１０６の外周に形成されたＦＲＰ管１１から支持体１０６を引き抜く支持体引き抜き工程Ｓ４が行われる。
【0088】
支持体引き抜き工程Ｓ４では、図１４に示すように、ＦＲＰ管１１の軸方向Ｘにおける一方の端部側から支持体１０６がＦＲＰ管１１の軸方向Ｘに沿ってＦＲＰ管１１から引き抜かれる。なお、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）では、ＦＲＰ管１１から支持体１０６がＦＲＰ管１１の軸方向Ｘに沿って引き抜かれる方向について矢印Ｃで示している。ＦＲＰ管１１から支持体１０６が引き抜かれることで、ＦＲＰ管１１に接合された内側金属部材１４からも支持体１０６が引き抜かれる。そして、ＦＲＰ管１１から支持体１０６が引き抜かれることで、図１４（Ｃ）に示すように、ＦＲＰ管１１の軸方向Ｘの両端部に内側金属部材１４が設けられて内部が中空の状態のＦＲＰ管１１が得られる。
【0089】
図１５は、ＦＲＰ管複合体の製造方法における外側金属部材取付工程Ｓ５について説明するための図である。図１５を参照して、支持体引き抜き工程Ｓ４が終了すると、次いで、金属部品１２の構成部材として設けられてＦＲＰ管１１の外側に配置される円筒状の外側金属部材１６を、ＦＲＰ管１１の端部の外側に取り付ける外側金属部材取付工程Ｓ５が行われる。
【0090】
外側金属部材取付工程Ｓ５において、外側金属部材１６は、一対で準備され、ＦＲＰ管１１の両端部にそれぞれ取付けられる。外側金属部材１６は、まず、ＦＲＰ管１１の両端部のそれぞれに対して、軸方向Ｘに沿って嵌め込まれる。なお、図１５では、ＦＲＰ管１１の両端部に外側金属部材１６が嵌め込まれる方向について矢印Ｃで示している。そして、外側金属部材１６は、ＦＲＰ管１１の端部の外側に嵌め込まれ、突起部１５と係合することでＦＲＰ管１１に取り付けられる。
【0091】
なお、本実施形態では、外側金属部材１６の内周側には、ピンとして設けられた突起部１５が挿入されて嵌り込む溝として構成されたスリット１６ａが設けられる。そして、外側金属部材取付工程Ｓ５では、ピンとして設けられた突起部１５が、スリット１６ａに嵌り込んだ状態でスリット１６ａと係合することで、ＦＲＰ管１１の端部の外側に嵌め込まれた外側金属部材１６が、ＦＲＰ管１１に取り付けられる。外側金属部材取付工程Ｓ５が終了し、ＦＲＰ管１１の端部に外側金属部材１６が取り付けられることで、本実施形態のＦＲＰ管複合体の製造方法が完了し、図１に示すＦＲＰ管複合体１が得られる。
【0092】
［本実施形態の作用及び効果］
本実施形態によると、ＦＲＰ管１１の端部の内周に内側金属部材１４が接合し、ＦＲＰ管１１の端部の外周に外側金属部材１６が嵌め込まれ、内側金属部材１４からＦＲＰ管１１を貫通して外側金属部材１６と係合する突起部１５により、内側金属部材１４と外側金属部材１６とが結合される。このため、突起部１５で結合された内側金属部材１４及び外側金属部材１６で構成される金属部品１２を、ＦＲＰ管１１を内側と外側で挟持した構造で、ＦＲＰ管１１に強固に結合させることができる。
本実施形態によると、ＦＲＰ管１１の端部の内周に内側金属部材１４が接合し、ＦＲＰ管１１の端部の外周に外側金属部材１６が嵌め込まれ、内側金属部材１４からＦＲＰ管１１を貫通して外側金属部材１６と係合する突起部１５により、内側金属部材１４と外側金属部材１６とが結合される。このため、突起部１５で結合された内側金属部材１４及び外側金属部材１６で構成される金属部品１２を、ＦＲＰ管１１を内側と外側で挟持した構造で、ＦＲＰ管１１に強固に結合させることができる。
【0093】
更に、本実施形態によると、ＦＲＰ管１１の繊維が、複数の組糸１３ａが組み合わされた組物１３として構成されるため、ＦＲＰ管１１における糸と糸との隙間が密に配置される。そして、ＦＲＰ管１１の内周と接合した内側金属部材１４から外側に突出する突起部１５が、ＦＲＰ管１１の内周側から外周側へと貫通して延びて外側金属部材１６と係合する。このため、ＦＲＰ管１１において糸が密に配置されて構成された組物１３としての繊維に突起部１５が強固に噛み合った状態で、内側金属部材１４及び外側金属部材１６とＦＲＰ管１１とが突起部１５を介して強固に接合される。これにより、ＦＲＰ管１１と内側金属部材１４との間の界面の接合強度と、ＦＲＰ管１１と外側金属部材１６との間の界面の接合強度とを超えた更に強固な結合強度でＦＲＰ管１１と金属部品１２とを結合することができる。そして、ＦＲＰ管１１と金属部品１２との間の界面の接合強度を超えた更に強固な結合強度でＦＲＰ管１１と金属部品１２とを結合することができるため、ＦＲＰ管複合体１のねじり強度及び疲労強度の更なる向上を図ることができる。
【0094】
したがって、本実施形態によると、ＦＲＰ管１１と金属部品１２との間の界面の接合強度を超えた更に強固な結合強度でＦＲＰ管１１と金属部品１２とを結合することができ、ＦＲＰ管複合体１のねじり強度及び疲労強度の更なる向上を図ることができる、ＦＲＰ管複合体１を提供することができる。
【0095】
また、本実施形態によると、内側金属部材１４の外周表面に粗面加工で形成された溝１４ａが設けられているため、ＦＲＰ管１１における組物１３としての繊維に内側金属部材１４の溝１４ａが噛み合った状態で内側金属部材１４の外周面とＦＲＰ管１１の内周面とを接合することができる。このため、内側金属部材１４の外周面とＦＲＰ管１１の内周面との間の接合強度を更に向上させることができる。
【0096】
また、本実施形態によると、内側金属部材１４にピン加工を施すことで、ＦＲＰ管１１を貫通して内側金属部材１４と外側金属部材１６とを連結する突起部１５を簡素な構造で容易に内側金属部材１４に設けることができる。
【0097】
また、本実施形態によると、内側金属部材１４にピン加工を施すとともに、外側金属部材１６に溝としてのスリット１６ａを設けることで、ＦＲＰ管１１を貫通するピンを介して内側金属部材１４と外側金属部材１６とを連結する構造を簡素な構造で容易に形成することができる。
【0098】
また、本実施形態によると、組物１３にシーム（継ぎ目）が存在しないため、継ぎ目から組物１３に亀裂が生じることがなく、ＦＲＰ管１１の繊維の継ぎ目からＦＲＰ管１１に亀裂が生じてしまうことを防止することができる。
【0099】
［実施例］
（実施例及び比較例の概要）
次に、上述した本発明の実施形態に係るＦＲＰ管複合体の実施例について説明する。本発明の実施例に係るＦＲＰ管複合体として、実施例１及び実施例２に係るＦＲＰ管複合体を作製した。また、本発明の実施例との比較のため、比較例１～６に係るＦＲＰ管複合体を作製した。また、実施例１～２に係るＦＲＰ管複合体と比較例１～６に係るＦＲＰ管複合体の評価として、ねじり強度を測定し、実施例と比較例に係るＦＲＰ管複合体の評価を行った。
（実施例及び比較例の概要）
次に、上述した本発明の実施形態に係るＦＲＰ管複合体の実施例について説明する。本発明の実施例に係るＦＲＰ管複合体として、実施例１及び実施例２に係るＦＲＰ管複合体を作製した。また、本発明の実施例との比較のため、比較例１～６に係るＦＲＰ管複合体を作製した。また、実施例１～２に係るＦＲＰ管複合体と比較例１～６に係るＦＲＰ管複合体の評価として、ねじり強度を測定し、実施例と比較例に係るＦＲＰ管複合体の評価を行った。
【0100】
なお、本発明のＦＲＰ管複合体１は、下記の構成（ａ１）、構成（ａ２）及び構成（ｂ）を備えている。
（ａ１）ＦＲＰ管１１の端部に接合する金属部品１２が外側金属部材１６と内側金属部材１４とから構成され、ＦＲＰ管１１を外側と内側で挟持する構成。
（ａ２）内側金属部材１４の外周表面から外側に向かって突出した突起部１５が外側金属部材１６と係合する構成。
（ｂ）ＦＲＰ管１１の繊維が、３本以上の組糸１３ａを組み合わせて形成された組物１３である構成。
実施例１及び実施例２に係るＦＲＰ管複合体については、上記の構成（ａ１）、（ａ２）及び（ｂ）を全て満たす態様のＦＲＰ管複合体として作製した。比較例１～６に係るＦＲＰ管複合体については、上記の構成（ａ１）、（ａ２）及び（ｂ）のうちの少なくともいずれかを満たさない態様のＦＲＰ管複合体として作製した。
（ａ１）ＦＲＰ管１１の端部に接合する金属部品１２が外側金属部材１６と内側金属部材１４とから構成され、ＦＲＰ管１１を外側と内側で挟持する構成。
（ａ２）内側金属部材１４の外周表面から外側に向かって突出した突起部１５が外側金属部材１６と係合する構成。
（ｂ）ＦＲＰ管１１の繊維が、３本以上の組糸１３ａを組み合わせて形成された組物１３である構成。
実施例１及び実施例２に係るＦＲＰ管複合体については、上記の構成（ａ１）、（ａ２）及び（ｂ）を全て満たす態様のＦＲＰ管複合体として作製した。比較例１～６に係るＦＲＰ管複合体については、上記の構成（ａ１）、（ａ２）及び（ｂ）のうちの少なくともいずれかを満たさない態様のＦＲＰ管複合体として作製した。
【0101】
また、実施例１～２及び比較例１～６の作製に際しては、図１６乃至図２１に示す構造Ａ～Ｆの６つの形態のＦＲＰ管複合体を作製した。図１６は、実施例１及び比較例３に係るＦＲＰ管複合体の構造Ａについて説明するための図であって、ＦＲＰ管複合体の軸方向に沿った断面の一部を示す図である。図１７は、比較例１に係るＦＲＰ管複合体の構造Ｂについて説明するための図であって、ＦＲＰ管複合体の軸方向に沿った断面の一部を示す図である。図１８は、比較例２に係るＦＲＰ管複合体の構造Ｃについて説明するための図であって、ＦＲＰ管複合体の軸方向に沿った断面の一部を示す図である。図１９は、実施例２に係るＦＲＰ管複合体の構造Ｄについて説明するための図であって、ＦＲＰ管複合体の軸方向に沿った断面の一部を示す図である。図２０は、比較例４に係るＦＲＰ管複合体の構造Ｅについて説明するための図であって、ＦＲＰ管複合体の軸方向に沿った断面の一部を示す図である。図２１は、比較例５及び比較例６に係るＦＲＰ管複合体の構造Ｆについて説明するための図であって、ＦＲＰ管複合体の軸方向に沿った断面の一部を示す図である。
【0102】
図１６を参照して、実施例１及び比較例３に係るＦＲＰ管複合体の構造Ａは、外側金属部材１６と内側金属部材１４とでＦＲＰ管２１を挟持する構成と、内側金属部材１４から突出した突起部１５が外側金属部材１６と係合する構成と、内側金属部材１４の外周表面に溝１４ａが形成された構成と、を備えた形態として構成されている。なお、実施例１では、ＦＲＰ管２１は、ＦＲＰ管１１として構成されており、ＦＲＰ管２１の繊維が３本以上の組糸１３ａを組み合わせて形成された組物１３である。一方、比較例３では、ＦＲＰ管２１は、ＦＲＰ管２１の繊維が、組物１３ではなく、フィラメントワインドによって形成されている。
【0103】
図１７を参照して、比較例１に係るＦＲＰ管複合体の構造Ｂは、内側金属部材１４から突出した突起部１５がＦＲＰ１１を貫通して延びる構成と、内側金属部材１４の外周表面に溝１４ａが形成された構成と、を備えた形態として構成されている。そして、構造Ｂでは、ＦＲＰ管１１の繊維は、３本以上の組糸１３ａを組み合わせて形成された組物１３である。ただし、構造Ｂにおいては、外側金属部材１６が設けられておらず、構造Ｂは、外側金属部材１６と内側金属部材１４とでＦＲＰ管１１を挟持する構成が備えられていない形態として構成されている。
【0104】
図１８を参照して、比較例２に係るＦＲＰ管複合体の構造Ｃは、外側金属部材１６と内側金属部材１４とでＦＲＰ管２１を挟持する構成と、内側金属部材１４の外周表面に溝１４ａが形成された構成と、を備えた形態として構成されている。そして、構造Ｃでは、ＦＲＰ管１１の繊維は、３本以上の組糸１３ａを組み合わせて形成された組物１３である。ただし、構造Ｃは、内側金属部材１４から突出して外側金属部材１６と係合する突起部１５が設けられていない形態として構成されている。
【0105】
図１９を参照して、実施例２に係るＦＲＰ管複合体の構造Ｄは、外側金属部材１６と内側金属部材１４とでＦＲＰ管１１を挟持する構成と、内側金属部材１４から突出した突起部１５が外側金属部材１６と係合する構成と、を備えた形態として構成されている。そして、構造Ｄでは、ＦＲＰ管１１の繊維は、３本以上の組糸１３ａを組み合わせて形成された組物１３である。ただし、構造Ｄは、内側金属部材１４の外周表面に溝１４ａが形成されていない形態として構成されている。
【0106】
図２０を参照して、比較例４に係るＦＲＰ管複合体の構造Ｅは、内側金属部材１４から突出した突起部１５がＦＲＰ管１１を貫通して延びる構成を備えた形態として構成されている。そして、構造Ｅでは、ＦＲＰ管１１の繊維は、３本以上の組糸１３ａを組み合わせて形成された組物１３である。ただし、構造Ｅにおいては、外側金属部材１６が設けられておらず、構造Ｅは、外側金属部材１６と内側金属部材１４とでＦＲＰ管１１を挟持する構成が備えられていない形態として構成されている。また、構造Ｅは、内側金属部材１４の外周表面に溝１４ａが形成されていない形態として構成されている。
【0107】
図２１を参照して、比較例５及び比較例６に係るＦＲＰ管複合体の構造Ｆは、内側金属部材１４がＦＲＰ管１１の端部の内周に接合された構成を備えた形態として構成されている。なお、比較例５では、ＦＲＰ管２１は、ＦＲＰ管１１として構成されており、ＦＲＰ管２１の繊維が３本以上の組糸１３ａを組み合わせて形成された組物１３である。一方、比較例６では、ＦＲＰ管２１は、ＦＲＰ管２１の繊維が、組物１３ではなく、フィラメントワインドによって形成されている。なお、構造Ｆにおいては、外側金属部材１６が設けられておらず、構造Ｆは、外側金属部材１６と内側金属部材１４とでＦＲＰ管１１を挟持する構成が備えられていない形態として構成されている。また、構造Ｆは、内側金属部材１４から突出して外側金属部材１６と係合する突起部１５が設けられておらず、さらに、内側金属部材１４の外周表面に溝１４ａも形成されていない形態として構成されている。
【0108】
（実施例及び比較例に係るＦＲＰ管複合体の作製）
次に、前述した構造Ａ～Ｆを備えた実施例１～２及び比較例１～６に係るＦＲＰ管複合体の作製について説明する。
次に、前述した構造Ａ～Ｆを備えた実施例１～２及び比較例１～６に係るＦＲＰ管複合体の作製について説明する。
【0109】
＜実施例１のＦＲＰ管複合体の作製＞
図２２は、実施例１に係るＦＲＰ管複合体の外側金属部材１６の寸法について示す図である。図２３は、実施例１に係るＦＲＰ管複合体の内側金属部材１４及び突起部１５の寸法について示す図である。なお、図２２（Ａ）は、外側金属部材１６の軸方向に沿った断面図であり、図２２（Ｂ）は、外側金属部材１６の側面図であり、図２２（Ｃ）は、外側金属部材１６の正面図である。また、図２３（Ａ）は、内側金属部材１４の軸方向に沿った断面図であり、図２３（Ｂ）は、内側金属部材１４の軸方向と垂直な断面での断面図であり、図２３（Ｃ）は、内側金属部材１４の正面図であり、図２３（Ｄ）は、突起部１５の断面図である。なお、図２２及び図２３と後述の図２４及び図２５とにおいて示す寸法の数値の単位は、ｍｍである。
図２２は、実施例１に係るＦＲＰ管複合体の外側金属部材１６の寸法について示す図である。図２３は、実施例１に係るＦＲＰ管複合体の内側金属部材１４及び突起部１５の寸法について示す図である。なお、図２２（Ａ）は、外側金属部材１６の軸方向に沿った断面図であり、図２２（Ｂ）は、外側金属部材１６の側面図であり、図２２（Ｃ）は、外側金属部材１６の正面図である。また、図２３（Ａ）は、内側金属部材１４の軸方向に沿った断面図であり、図２３（Ｂ）は、内側金属部材１４の軸方向と垂直な断面での断面図であり、図２３（Ｃ）は、内側金属部材１４の正面図であり、図２３（Ｄ）は、突起部１５の断面図である。なお、図２２及び図２３と後述の図２４及び図２５とにおいて示す寸法の数値の単位は、ｍｍである。
【0110】
実施例１に係るＦＲＰ管複合体の作製においては、外側金属部材１５を材質Ｓ４５Ｃにて切削加工により図２２に示す寸法にて２個作製した。すなわち、図２２に示す寸法にて、ＦＲＰ管１１の両端部に嵌め込まれる一対の外側金属部材１５を作製した。次いで、内側金属部材１４を材質Ｓ４５Ｃにて切削加工により図２３に示す寸法にて２個作製した。すなわち、図２３に示す寸法にて、ＦＲＰ管１１の両端部に設けられる一対の内側金属部材１４を作製した。また、１つの内側金属部材１４に対して、４つのネジ穴を形成した。さらに、内側金属部材１４の外周表面にローレット加工を加工深さ０．３ｍｍで施すことで、内側金属部材１４の外周表面に溝１４ａを設けた。また、突起部１５として、材質Ｓ４５Ｃにて切削加工を行うことで、図２３（Ｄ）に示す寸法のピンを８個作製した。１つの内側金属部材１４に設けた４つのネジ穴のそれぞれに、作製した４個のピンを差し込んで螺合させることで、内側金属部材１４の外周から突出する突起部１５を形成した。
【0111】
図２４は、実施例１に係るＦＲＰ管複合体の作製の際に用いた支持体１０６の寸法について示す図である。実施例１に係るＦＲＰ管複合体の作製に用いる支持体１０６として、図２４に示す寸法の支持体１０６を作製した。支持体１０６の作製では、３Ｄプリンター（Ｃｒｅａｔｅｒ３、ＦＬＡＳＨＦＯＲＧＥ製）を用い、３Ｄプリンター用ポリ乳酸フィラメント（ＰＬＡ－Ｆ３５、ＦＬＡＳＨＦＯＲＧＥ製）を材料として、図２４に示す寸法の支持体１０６を作製した。
【0112】
次に、作製した支持体１０６の両端部に内側金属部材１４を嵌め込み、組機１００に対応する製紐機に対してセットする準備をした。そして、組物１３を作製するため、巻き返し機（ＫＵＷ－１００、コクブンリミテッド製）で炭素繊維（ＨＴＳ４０ Ｅ１３ ６Ｋ ４００ｔｅｘ、帝人製）をボビン６４本に巻き返した。巻き返したボビンと、既に作製した内側金属部材１４を装着した支持体１０６とを製紐機（４０Ｚ０３２Ｃ、コクブンリミッテド製）にセットし、組物１３を支持体１０６上に編組して予備成形体１７を作製した。
【0113】
予備成形体１７が作製できると、次いで、ＲＴＭ（レジン・トランスファー・モールディング）法によってＦＲＰ管１１を作製した。ＦＲＰ管１１の作製では、金型１０７内に予備成形体１７を設置し、金型１０７内を圧力０．１ＭＰａ未満の真空状態にした。そして、予備成形体１７を設置した金型１０７内に樹脂（ビニルエステル樹脂（ＣＢＺ５００ＬＭ－ＡＳ、日本ユピカ製））を加圧注入した。樹脂の加圧注入後は、室温で３時間放置し、さらに８０℃の雰囲気下で２時間放置して樹脂を硬化させ、ＦＲＰ管１１を形成するとともにＦＲＰ管１１の内周に内側金属部材１４を接合した。
【0114】
金型１０７内の樹脂を硬化させてＦＲＰ管１１の成形が完了すると、金型１０７の上型１０７ａと下側１０７ｂとを分離し、ＦＲＰ管１１を金型１０７から離型した。金型１０７からＦＲＰ管１１を離型して取り出すと、次いで、ＦＲＰ管１１を２００℃に加熱し、支持体１０６を溶かして除去し、内部が中空の状態のＦＲＰ管１１を得た。これにより、ＦＲＰ管１１の軸方向の両端部に内側金属部材１４が接合されて内部が中空の状態のＦＲＰ管１１が得られた。さらに、ＦＲＰ管１１の内周に接合した内側金属部材１４から突起部１５がＦＲＰ管１１を貫通して外側へと延びた状態のＦＲＰ管１１が得られた。
【0115】
図２５は、実施例１に係るＦＲＰ管複合体の寸法について示す図である。両端部に内側金属部材１４が接合されて内部が中空の状態のＦＲＰ管１１が得られると、次いで、ＦＲＰ管１１の端部の外側に円筒状の外側金属部材１６を取り付け、外側金属部材１６を突起部１５と係合させた。これにより、図２５に示す寸法のＦＲＰ管複合体が得られた。
【0116】
＜実施例２のＦＲＰ管複合体の作製＞
実施例２に係るＦＲＰ管複合体は、内側金属部材１４の外周表面に溝１４ａが形成されていない構成であることを除いては、実施例１に係るＦＲＰ管複合体と同様に構成される。そこで、内側金属部材１４の外周表面にローレット加工による溝１４ａの形成を行わないことを除いては、実施例１に係るＦＲＰ管複合体の作製と同様の方法で実施例２に係るＦＲＰ管複合体を作製した。
実施例２に係るＦＲＰ管複合体は、内側金属部材１４の外周表面に溝１４ａが形成されていない構成であることを除いては、実施例１に係るＦＲＰ管複合体と同様に構成される。そこで、内側金属部材１４の外周表面にローレット加工による溝１４ａの形成を行わないことを除いては、実施例１に係るＦＲＰ管複合体の作製と同様の方法で実施例２に係るＦＲＰ管複合体を作製した。
【0117】
＜比較例１のＦＲＰ管複合体の作製＞
比較例１に係るＦＲＰ管複合体は、ＦＲＰ管１１の端部の外側に外側金属部材１６が取り付けられない構成であることを除いては、実施例１に係るＦＲＰ管複合体と同様に構成される。そこで、外側金属部材１６をＦＲＰ管１１の端部の外側に取り付けないことを除いては、実施例１に係るＦＲＰ管複合体の作製と同様の方法で比較例１に係るＦＲＰ管複合体を作製した。
比較例１に係るＦＲＰ管複合体は、ＦＲＰ管１１の端部の外側に外側金属部材１６が取り付けられない構成であることを除いては、実施例１に係るＦＲＰ管複合体と同様に構成される。そこで、外側金属部材１６をＦＲＰ管１１の端部の外側に取り付けないことを除いては、実施例１に係るＦＲＰ管複合体の作製と同様の方法で比較例１に係るＦＲＰ管複合体を作製した。
【0118】
＜比較例２のＦＲＰ管複合体の作製＞
比較例２に係るＦＲＰ管複合体は、内側金属部材１４から突出して外側金属部材１６と係合する突起部１５が設けられていない構成であることを除いては、実施例１に係るＦＲＰ管複合体と同様に構成される。そこで、内側金属部材１４にネジ穴を形成しないこととピンの差し込みによる突起部１５の形成を行わないことを除いては、実施例１に係るＦＲＰ管複合体の作製と同様の方法で比較例２に係るＦＲＰ管複合体を作製した。
比較例２に係るＦＲＰ管複合体は、内側金属部材１４から突出して外側金属部材１６と係合する突起部１５が設けられていない構成であることを除いては、実施例１に係るＦＲＰ管複合体と同様に構成される。そこで、内側金属部材１４にネジ穴を形成しないこととピンの差し込みによる突起部１５の形成を行わないことを除いては、実施例１に係るＦＲＰ管複合体の作製と同様の方法で比較例２に係るＦＲＰ管複合体を作製した。
【0119】
＜比較例３のＦＲＰ管複合体の作製＞
比較例３に係るＦＲＰ管複合体は、ＦＲＰ管２１の繊維が組物１３ではなくフィラメントワインドによって形成されている構成であることを除いては、実施例１に係るＦＲＰ管複合体と同様に構成される。そこで、支持体１０６の外周を覆う繊維を組物１３ではなくフィラメントワインドによって形成したことを除いては、実施例１に係るＦＲＰ管複合体の作製と同様の方法で比較例３に係るＦＲＰ管複合体を作製した。
比較例３に係るＦＲＰ管複合体は、ＦＲＰ管２１の繊維が組物１３ではなくフィラメントワインドによって形成されている構成であることを除いては、実施例１に係るＦＲＰ管複合体と同様に構成される。そこで、支持体１０６の外周を覆う繊維を組物１３ではなくフィラメントワインドによって形成したことを除いては、実施例１に係るＦＲＰ管複合体の作製と同様の方法で比較例３に係るＦＲＰ管複合体を作製した。
【0120】
＜比較例４のＦＲＰ管複合体の作製＞
比較例４に係るＦＲＰ管複合体は、内側金属部材１４の外周表面に溝１４ａが形成されていない構成であることを除いては、比較例１に係るＦＲＰ管複合体と同様に構成される。そこで、内側金属部材１４の外周表面にローレット加工による溝１４ａの形成を行わないことを除いては、比較例１に係るＦＲＰ管複合体の作製と同様の方法で比較例４に係るＦＲＰ管複合体を作製した。
比較例４に係るＦＲＰ管複合体は、内側金属部材１４の外周表面に溝１４ａが形成されていない構成であることを除いては、比較例１に係るＦＲＰ管複合体と同様に構成される。そこで、内側金属部材１４の外周表面にローレット加工による溝１４ａの形成を行わないことを除いては、比較例１に係るＦＲＰ管複合体の作製と同様の方法で比較例４に係るＦＲＰ管複合体を作製した。
【0121】
＜比較例５のＦＲＰ管複合体の作製＞
比較例５に係るＦＲＰ管複合体は、内側金属部材１４から突出する突起部１５が設けられていない構成であることと、内側金属部材１４の外周表面に溝１４ａが形成されていない構成であることとを除いては、比較例１に係るＦＲＰ管複合体と同様に構成される。そこで、内側金属部材１４から突出する突起部１５を形成しないことと、内側金属部材１４の外周表面にローレット加工による溝１４ａの形成を行わないこととを除いては、比較例１に係るＦＲＰ管複合体の作製と同様の方法で比較例５に係るＦＲＰ管複合体を作製した。
比較例５に係るＦＲＰ管複合体は、内側金属部材１４から突出する突起部１５が設けられていない構成であることと、内側金属部材１４の外周表面に溝１４ａが形成されていない構成であることとを除いては、比較例１に係るＦＲＰ管複合体と同様に構成される。そこで、内側金属部材１４から突出する突起部１５を形成しないことと、内側金属部材１４の外周表面にローレット加工による溝１４ａの形成を行わないこととを除いては、比較例１に係るＦＲＰ管複合体の作製と同様の方法で比較例５に係るＦＲＰ管複合体を作製した。
【0122】
＜比較例６のＦＲＰ管複合体の作製＞
比較例６に係るＦＲＰ管複合体は、ＦＲＰ管２１の繊維が組物１３ではなくフィラメントワインドによって形成されている構成であることを除いては、比較例５に係るＦＲＰ管複合体と同様に構成される。そこで、支持体１０６の外周を覆う繊維を組物１３ではなくフィラメントワインドによって形成したことを除いては、比較例５に係るＦＲＰ管複合体の作製と同様の方法で比較例６に係るＦＲＰ管複合体を作製した。
比較例６に係るＦＲＰ管複合体は、ＦＲＰ管２１の繊維が組物１３ではなくフィラメントワインドによって形成されている構成であることを除いては、比較例５に係るＦＲＰ管複合体と同様に構成される。そこで、支持体１０６の外周を覆う繊維を組物１３ではなくフィラメントワインドによって形成したことを除いては、比較例５に係るＦＲＰ管複合体の作製と同様の方法で比較例６に係るＦＲＰ管複合体を作製した。
【0123】
（実施例及び比較例の評価方法）
次に、上述のように作製した実施例１～２及び比較例１～６に係るＦＲＰ管複合体の評価方法について説明する。実施例１～２及び比較例１～６に係るＦＲＰ管複合体の評価として、実施例１～２及び比較例１～６に係るＦＲＰ管複合体のそれぞれに対してねじり強度の測定を行った。ねじり強度の測定の試験機として、精密ねじり試験機（ＴＴＭ－３ｋＮ・ｍＡ形、株式会社島津製作所製）を用いた。試験片であるＦＲＰ管複合体を試験機のつかみ部に取り付け、室温下でねじり強度を測定する試験を行った。荷重速度は、１．２ＭＰａ／ｓｅｃとした。試験で得られた破壊トルクから、下記（１）式にて、ねじり強度（ＭＰａ）を算出した。
Ｔｓ＝１６／π×Ｄ／（Ｄ４－ｄ４）×Ｔｄ×１０００・・・・（１）式
上記（１）式において、「Ｔｓ」は、算出するねじり強度であり、「Ｄ」は、ＦＲＰ管の外径であり、「ｄ」は、ＦＲＰ管の内径であり、Ｔｄは、試験で得られた破壊トルクである。
次に、上述のように作製した実施例１～２及び比較例１～６に係るＦＲＰ管複合体の評価方法について説明する。実施例１～２及び比較例１～６に係るＦＲＰ管複合体の評価として、実施例１～２及び比較例１～６に係るＦＲＰ管複合体のそれぞれに対してねじり強度の測定を行った。ねじり強度の測定の試験機として、精密ねじり試験機（ＴＴＭ－３ｋＮ・ｍＡ形、株式会社島津製作所製）を用いた。試験片であるＦＲＰ管複合体を試験機のつかみ部に取り付け、室温下でねじり強度を測定する試験を行った。荷重速度は、１．２ＭＰａ／ｓｅｃとした。試験で得られた破壊トルクから、下記（１）式にて、ねじり強度（ＭＰａ）を算出した。
Ｔｓ＝１６／π×Ｄ／（Ｄ４－ｄ４）×Ｔｄ×１０００・・・・（１）式
上記（１）式において、「Ｔｓ」は、算出するねじり強度であり、「Ｄ」は、ＦＲＰ管の外径であり、「ｄ」は、ＦＲＰ管の内径であり、Ｔｄは、試験で得られた破壊トルクである。
【0124】
実施例１～２及び比較例１～６に係るＦＲＰ管複合体のそれぞれについて、上述の試験を行い、ねじり強度を測定し、測定結果に基づいて評価を行った。評価では、ＦＲＰ管複合体が自動車の動力伝達軸として用いられる場合を想定した判定基準に基づいて、測定結果の優劣を判定した。具体的には、自動車の動力伝達軸としての実用性の観点から、以下のＡ判定、Ｂ判定、及びＣ判定の３段階の判定基準にて測定結果を判定し、Ａ判定及びＢ判定を合格レベルとした。
Ａ判定：ねじり強度が２５０ＭＰａ以上（大型車両にも耐用できる高水準な合格レベル）
Ｂ判定：ねじり強度が１８０ＭＰａ以上（実用的な水準の合格レベル）
Ｃ判定：ねじり強度が１８０ＭＰａ未満（実用不可能な不合格レベル）
Ａ判定：ねじり強度が２５０ＭＰａ以上（大型車両にも耐用できる高水準な合格レベル）
Ｂ判定：ねじり強度が１８０ＭＰａ以上（実用的な水準の合格レベル）
Ｃ判定：ねじり強度が１８０ＭＰａ未満（実用不可能な不合格レベル）
【0125】
（実施例及び比較例の評価結果）
図２６は、実施例１～２及び比較例１～６に係るＦＲＰ管複合体について上述の評価方法に基づいて評価した結果について表形式で示す図である。なお、図２６では、実施例１～２及び比較例１～６について、試験にて測定したねじり強度と、上述した判定基準に基づく判定結果とを示している。また、図２６では、実施例１～２及び比較例１～６について、ねじり強度及び判定結果とともに、ＦＲＰ管複合体の構成の特徴についても一覧表にして示している。なお、図２６において、「形態」の欄は、ＦＲＰ管複合体の形態が、構造Ａ～Ｆのいずれの形態であるかを示しており、「挟持」の欄は、内側金属部材１４と外側金属部材１６との間でＦＲＰ管を挟持する構成の有無を示している。また、「突起部」の欄は、突起部１５が設けられる構成の有無を示しており、「外周面の溝」の欄は、内側金属部材１４の外周表面に溝１４ａが形成される構成の有無を示している。
図２６は、実施例１～２及び比較例１～６に係るＦＲＰ管複合体について上述の評価方法に基づいて評価した結果について表形式で示す図である。なお、図２６では、実施例１～２及び比較例１～６について、試験にて測定したねじり強度と、上述した判定基準に基づく判定結果とを示している。また、図２６では、実施例１～２及び比較例１～６について、ねじり強度及び判定結果とともに、ＦＲＰ管複合体の構成の特徴についても一覧表にして示している。なお、図２６において、「形態」の欄は、ＦＲＰ管複合体の形態が、構造Ａ～Ｆのいずれの形態であるかを示しており、「挟持」の欄は、内側金属部材１４と外側金属部材１６との間でＦＲＰ管を挟持する構成の有無を示している。また、「突起部」の欄は、突起部１５が設けられる構成の有無を示しており、「外周面の溝」の欄は、内側金属部材１４の外周表面に溝１４ａが形成される構成の有無を示している。
【0126】
図２６を参照して、実施例１のＦＲＰ管複合体は、内側金属部材１４と外側金属部材１６とによる挟持構造と、内側金属部材１４から突出する突起部１５と、内側金属部材１４の外周表面の溝１４ａとが、全てそろった構造Ａの形態であるとともに、ＦＲＰ管１１の繊維に組物１３を用いた形態である。このような形態である実施例１のＦＲＰ管複合体は、ねじり強度が２７０ＭＰａの高水準となり、Ａ判定であった。
【0127】
実施例２のＦＲＰ管複合体は、実施例１のＦＲＰ管複合体に対し、内側金属部材１４の外周表面の溝１４ａを除いた構成である構造Ｄの形態である。この形態の実施例２のＦＲＰ管複合体は、ねじり強度が実施例１のＦＲＰ管複合体より若干小さい２２０ＭＰａであったが、合格レベルのＢ判定であった。実施例１及び実施例２の評価結果を比較すると、内側金属部材１４の外周表面の溝１４ａを設けることがねじり強度の向上に効果的であるといえる。
【0128】
比較例１のＦＲＰ管複合体は、実施例１のＦＲＰ管複合体に対し、外側金属部材１６を設けていない構成であり、内側金属部材１４と外側金属部材１６とによる挟持構造を備えていない構成である構造Ｂの形態である。この形態の比較例１のＦＲＰ管複合体は、ねじり強度が１７３ＭＰａであり、判定Ｃで不合格レベルであった。実施例１及び実施例２と比較例１との評価結果を比較すると、内側金属部材１４と外側金属部材１５とによるＦＲＰ管１１の挟持構造がねじり強度の向上に効果があるといえる。
【0129】
比較例２のＦＲＰ管複合体は、実施例１のＦＲＰ管複合体に対し、内側金属部材１４から突出する突起部１５と外側金属部材１６との係合がない構成である構造Ｃの形態である。この形態の比較例２のＦＲＰ管複合体は、ねじり強度が１６４ＭＰａであり、判定Ｃで不合格レベルであった。実施例１及び実施例２と比較例２との評価結果を比較すると、内側金属部材１４から突出する突起部１５と外側金属部材１６との係合が、ねじり強度の向上に効果があるといえる。
【0130】
比較例３のＦＲＰ管複合体は、実施例１のＦＲＰ管複合体に対し、ＦＲＰ管１１の繊維として組物１３ではなくフィラメントワインドにより引き揃えて巻き付けた炭素繊維を用いた構成である。この構成の比較例３のＦＲＰ管複合体は、ねじり強度が１７９ＭＰａであり、判定Ｃで不合格レベルであった。実施例１及び実施例２と比較例３との評価結果を比較すると、ＦＲＰ管１１の繊維として組物１３を用いることがねじり強度の向上に効果があるといえる。
【0131】
比較例４のＦＲＰ管複合体は、比較例１のＦＲＰ管複合体の構成である構造Ｂの形態からさらに内側金属部材１４の外周表面の溝１４ａを除いた構成である構造Ｅの形態である。この形態の比較例４のＦＲＰ管複合体は、ねじり強度が比較例１のＦＲＰ管複合体と同水準の１７３ＭＰａであり、判定Ｃで不合格レベルであった。
【0132】
比較例５のＦＲＰ管複合体は、比較例４のＦＲＰ管複合体の構成である構造Ｅの形態から、さらに、内側金属部材１４から突出する突起部１５を除いた構成である構造Ｆの形態である。この形態の比較例５のＦＲＰ管複合体は、ねじり強度が１５１ＭＰａであり、判定Ｃで不合格レベルであった。
【0133】
比較例６のＦＲＰ管複合体は、比較例５のＦＲＰ管複合体の構成である構造Ｆの形態において、ＦＲＰ管２１の繊維として組物１３ではなくフィラメントワインドにより引き揃えて巻き付けた炭素繊維を用いた構成である。この構成の比較例６のＦＲＰ管複合体は、ねじり強度が１４９ＭＰａと最も小さく、判定Ｃで不合格レベルであった。
【0134】
以上の結果より、内側金属部材１４と外側金属部材１６とによる挟持構造の構成（ａ１）と、内側金属部材１４から突出する突起部１５が外側金属部材１６と係合する構成（ａ２）と、ＦＲＰ管１１の繊維が組物１３である構成（ｂ）とを全て満たす態様の場合に、自動車の動力伝達軸としての実用性の観点での高水準なねじり強度を有するＦＲＰ管複合体が得られることが確認できた。
【0135】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、次のように変更して実施してもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、次のように変更して実施してもよい。
【0136】
（１）上述の実施形態では、ＦＲＰ管１１が炭素繊維強化プラスチックとして構成された形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。ＦＲＰ管１１は、炭素繊維以外の繊維材料を用いた繊維強化プラスチックとして構成されていてもよい。例えば、ＦＲＰ管１１は、炭化ケイ素繊維、スチール繊維、ポリエチレン繊維、ナイロン繊維、アルミナ繊維、チラノ繊維、アモルファス繊維などの繊維材料を用いた繊維強化プラスチックとして構成されていてもよい。
【0137】
（２）上述の実施形態では、ＦＲＰ管１１において筒状組物１３が単層で設けられている形態を例示したが、この通りでなくもよい。ＦＲＰ管１１において筒状組物１３が複数層積層されて設けられていてもよい。この場合、筒状組物１３の各層において、糸の配置、糸の方向性、組角度θなどの編組の構成は、同じであってもよく、また、異なっていてもよい。
【0138】
（３）上述の実施形態では、組糸１３ａと軸糸１３ｂとを組み合わせることで作製された筒状組物１３が用いられる形態を例示したが、この通りでなくてもよい。例えば、平面状に組み上げられた平打ち組物をつなぎ合わせて筒状の組物を作製し、この筒状の組物を用いてＦＲＰ管１１が作製されてもよい。
【0139】
（４）上述の実施形態では、突起部１５が、ピンとして設けられた形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。突起部１５は、内側金属部材１４の外周から外側に向かって突出或いは隆起した形状であればよく、ピン以外の形状の突起部１５が設けられてもよい。
【0140】
（５）上述の実施形態では、内側金属部材１４が、軸方向の全長に亘って同じ外径寸法で円筒状に延びる金属部材として構成された形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。内側金属部材１４の軸方向における端部の形状が、テーパー形状に形成されていてもよい。図２７は、変形例に係るＦＲＰ管複合体１ａについて説明するための図であって、ＦＲＰ管複合体１ａの軸方向に沿った断面の一部を示す図である。図２７に示す変形例のＦＲＰ管複合体１ａは、上述の実施形態のＦＲＰ管複合体１と同様に構成されるが、内側金属部材１４の端部の形状がテーパー形状である点において、上述の実施形態とは異なっている。なお、以下の変形例の説明においては、上述の実施形態と同様に構成される要素及び上述の実施形態と対応して構成される要素については、図面において同一の符号を付すことで、或いは同一の符号を引用することで、重複する説明を省略する。
【0141】
図２７を参照して、ＦＲＰ管複合体１ａの内側金属部材１４は、全体形状は円筒状に形成されているが、軸方向における一方の端部側の部分が、軸方向の先端側に向かって少しずつ小径化して窄まるテーパー形状に形成されている。すなわち、ＦＲＰ管複合体１ａの内側金属部材１４は、軸方向における一方の端部側の部分の軸方向に沿った断面の形状が、内側金属部材１４の軸方向の先端側に向かって肉厚が徐々に薄くなるようにテーパー形状に形成されている。なお、ＦＲＰ管複合体１ａの内側金属部材１４におけるテーパー形状に形成される軸方向の一方の端部は、ＦＲＰ管１１の内側に配置される側の端部である。すなわち、ＦＲＰ管複合体１ａの内側金属部材１４におけるテーパー形状に形成される端部は、ＦＲＰ管複合体１ａの製造時に内側金属部材１４が支持体１０６の外周に嵌められて装着される際に支持体１０６に嵌められる先端側の端部である。
【0142】
なお、内側金属部材１４が装着された支持体１０６を筒状組物１３で覆って予備成形体１７を成形する際には、支持体１０６の外周に直接に組糸１３ａを組み合わせて筒状組物１３を形成する方法と、予め準備した筒状組物１３を支持体１０６に装着する方法とのいずれかの方法により、予備成形体１７が成形される。そして、ＦＲＰ管複合体１ａのように、内側金属部材１４の端部の形状がテーパー形状に形成されていると、予め準備した筒状組物１３を支持体１０６に装着する方法によって予備成形体１７が成形される場合に、内側金属部材１４が装着された支持体１０６に対してスムーズに筒状組物１３を装着することができる。
【0143】
（６）上述の実施形態では、ＦＲＰ管１１の内周に接合された状態で設けられる内側金属部材１４が、ＦＲＰ管１１の内周に対して接着処理を伴わずに接合される形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。例えば、シランカップリング処理を行って、内側金属部材１４がＦＲＰ管１１の内周に対して接合される形態が実施されてもよい。シランカップリング処理を行うことで内側金属部材１４とＦＲＰ管１１の樹脂との接着性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【0144】
本発明は、繊維強化プラスチック製の円筒状のＦＲＰ管と、ＦＲＰ管の軸方向における端部に設けられる金属部品と、を備えたＦＲＰ管複合体、及びその製造方法として広く適用することができる。
【符号の説明】
【0145】
１ ＦＲＰ管複合体
１１ ＦＲＰ管
１２ 金属部品
１３ 組物（筒状組物）
１４ 内側金属部材
１４ａ 溝
１５ 突起部
１６ 外側金属部材
１６ａ スリット
１１ ＦＲＰ管
１２ 金属部品
１３ 組物（筒状組物）
１４ 内側金属部材
１４ａ 溝
１５ 突起部
１６ 外側金属部材
１６ａ スリット
【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】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】