特開 2024-88307 繊維強化樹脂製筒体及び繊維強化樹脂製筒体の製造方法

(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】P2024088307

(43)【公開日】2024-07-02

(54)【発明の名称】繊維強化樹脂製筒体及び繊維強化樹脂製筒体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16J 12/00 20060101AFI20240625BHJP

【ＦＩ】

F16J12/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022203415

(22)【出願日】2022-12-20

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士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】申 大珍

【テーマコード（参考）】

3J046

【Ｆターム（参考）】

3J046AA07

3J046AA14

3J046BA03

3J046CA04

3J046EA02

3J046EA10

(57)【要約】

【課題】 簡易な構造でシール性を向上することが可能な繊維強化樹脂製筒体及び繊維強化樹脂製筒体の製造方法を提供する。
【解決手段】動力伝達軸２Ａとしての繊維強化樹脂製筒体は、第一の金属部材４０Ａ及び第二の金属部材５０と、第一の金属部材４０Ａ及び第二の金属部材５０の外周面上に、当該外周面の一部を覆うように配置される繊維強化樹脂製筒体本体部３０と、第一の金属部材４０Ａ及び第二の金属部材５０と繊維強化樹脂製筒体本体部３０との間に配置され、繊維強化樹脂製筒体本体部３０の端部と第一の金属部材４０Ａ及び第二の金属部材５０の外周面との間を塞ぐ第一のシール剤６１及び第二のシール剤６２と、を備える。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属部材と、
前記金属部材の外周面上に、当該外周面の一部を覆うように配置される繊維強化樹脂層と、
前記金属部材と前記繊維強化樹脂層との間に配置され、前記繊維強化樹脂層の端部と前記金属部材の前記外周面との間を塞ぐシール剤と、
を備える繊維強化樹脂製筒体。

【請求項2】

前記繊維強化樹脂層は、前記金属部材の前記外周面上に繊維を配置し、当該繊維に樹脂を含浸させて硬化させることによって形成されている、
請求項１に記載の繊維強化樹脂製筒体。

【請求項3】

前記金属部材は、軸方向一部に形成されるセレーション部と、軸方向他部の非セレーション部と、を前記外周面に有しており、
前記繊維強化樹脂層は、前記セレーション部と前記非セレーション部の一部とを覆うように配置されており、
前記繊維強化樹脂層の前記端部は、前記非セレーション部上に位置する、
請求項１又は請求項２に記載の繊維強化樹脂製筒体。

【請求項4】

前記シール剤は、前記非セレーション部及び前記セレーション部に跨って配置されている、
請求項３に記載の繊維強化樹脂製筒体。

【請求項5】

前記金属部材は、軸方向一部に形成されるセレーション部と、軸方向他部の非セレーション部と、を前記外周面に有しており、
前記繊維強化樹脂層は、前記セレーション部を覆うように配置されており、
前記繊維強化樹脂層の前記端部は、前記セレーション部と前記非セレーション部との境界上に位置する、
請求項１又は請求項２に記載の繊維強化樹脂製筒体。

【請求項6】

筒状の金属部材の前記外周面上に、当該金属部材の一部を覆うように繊維を配置する繊維配置工程と、
前記繊維に樹脂を含浸させて硬化させることによって、繊維強化樹脂層を形成する繊維強化樹脂層形成工程と、
前記金属部材の前記外周面上において前記繊維強化樹脂層の端部に該当する部位にシール剤を配置するシール剤配置工程と、
前記金属部材及び前記繊維強化樹脂層の内部空間を負圧にすることによって、前記シール剤を前記金属部材と前記繊維強化樹脂層との間に移動させるシール剤移動工程と、
を含む繊維強化樹脂製筒体の製造方法。

【請求項7】

前記繊維配置工程において、前記金属部材の前記外周面上の一部に筒状の隙間形成部材が外嵌されており、
前記繊維強化樹脂層形成工程と前記シール剤配置工程との間に実行される、前記隙間形成部材を取り外す隙間形成部材取外工程を含み、
前記シール剤移動工程において、前記シール剤は、前記隙間形成部材が取り外されることによって前記金属部材と前記繊維強化樹脂層との間に形成される隙間に移動する、
請求項６に記載の繊維強化樹脂製筒体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば車両における動力伝達軸等として用いられる繊維強化樹脂製筒体及び繊維強化樹脂製筒体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、円筒管とヨークとの嵌合部の端部を覆うようにキャップを設ける構造が記載されている。また、特許文献２には、繊維強化合成樹脂製筒体と金属ヨークとの嵌合部の端部の外周面を覆うようにシール材を設け、当該シール材をキャップ材及びバンドで固定する構造が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開平３－８４４１１号公報

【特許文献2】特開昭６２－２５８２１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１，２に記載の構造では、筒体とヨークとの嵌合部のシール性を確保するために筒状の部材を外嵌させるので、組付作業が困難であるとともに、シール性を向上するためには、特許文献２に記載の構造のように部品点数が増えてしまうという問題があった。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みて創作されたものであり、簡易な構造でシール性を向上することが可能な繊維強化樹脂製筒体及び繊維強化樹脂製筒体の製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示によれば、金属部材と、前記金属部材の外周面上に、当該外周面の一部を覆うように配置される繊維強化樹脂層と、前記金属部材と前記繊維強化樹脂層との間に配置され、前記繊維強化樹脂層の端部と前記金属部材の前記外周面との間を塞ぐシール剤と、を備える繊維強化樹脂製筒体が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によると、簡易な構造でシール性が向上された繊維強化樹脂製筒体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第一の実施形態に係るマンドレルを模式的に示す断面図である。

【図2】本発明の第一の実施形態に係るマンドレルを用いて製造された動力伝達軸を模式的に示す図である。

【図3】本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸を模式的に示す断面図である。

【図4】本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図であり、第一の炭素繊維層を模式的に示す図である。

【図5】本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図であり、第二の炭素繊維層を模式的に示す図である。

【図6】本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図であり、第三の炭素繊維層を模式的に示す図である。

【図7】本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するためのフローチャートである。

【図8】本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図であり、第一の固定部材及び第二の固定部材を模式的に示す図である。

【図9】本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図であり、成形装置を模式的に示す断面図である。

【図10】本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図であり、成形装置から取り出された中間体を模式的に示す断面図である。

【図11】本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図であり、マンドレルが除去された中間体を模式的に示す断面図である。

【図12】本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図であり、中間体の第一の金属部材側端部を模式的に示す断面図である。

【図13】本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図であり、中間体の第一の金属部材側端部にシール剤が配置された状態を模式的に示す断面図である。

【図14】本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図であり、（ａ）はシール剤が第一の金属部材と繊維強化樹脂製筒体本体部との間に移動した状態を模式的に示す図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。

【図15】本発明の第二の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するためのフローチャートである。

【図16】本発明の第二の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図である。

【図17】本発明の第二の実施形態に係る動力伝達軸の製造方法を説明するための模式図である。

【図18】本発明の第三の実施形態に係る動力伝達軸の端部を模式的に示す断面図である。

【図19】本発明の第四の実施形態に係る動力伝達軸の端部を模式的に示す断面図である。

【図20】本発明の第五の実施形態に係る動力伝達軸の端部を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の実施形態について、炭素繊維強化プラスチックによって、繊維強化樹脂製筒体の一例である車両の動力伝達軸（プロペラシャフト）を製造する場合を例にとり、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、参照する図面は、分かりやすさのためにデフォルメされている。

【0010】

＜第一の実施形態＞
図１に示すように、第一の実施形態に係るマンドレル１は、繊維強化樹脂製筒体本体部３０（図２参照）を製造するために用いられるものであって、マンドレル本体１０と、内嵌部材２０と、を備える。

【0011】

≪マンドレル本体≫
マンドレル本体１０は、筒形状を呈する樹脂製部材である。本実施形態において、マンドレル本体１０は、繊維強化樹脂製筒体本体部３０の内部から除去される。マンドレル本体１０には、繊維強化樹脂製筒体本体部３０における樹脂硬化の際の加熱に耐えられる材料を用いることができる。そのような材料の例としては、ＰＰ（ポリプロピレン樹脂）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート樹脂）、ＳＭＰ（形状記憶ポリマー）等が挙げられる。マンドレル本体１０は、軸方向中間部の大径部１１と、軸方向における第一の端部に形成される段部１２及び小径部１３と、軸方向における第二の端部に形成されるテーパ部１４及び小径部１５と、を一体に備える。本実施形態において、小径部１５の先端部（大径部１１とは反対側の端部）には、小径部１５よりも小径な突出部１６が形成されている。突出部１６は、第二の金属部材５０が外嵌される部位である。なお、マンドレル本体１０は、金属製部材であってもよい。

【0012】

≪内嵌部材≫
内嵌部材２０は、マンドレル本体１０の第一の端部である小径部１３に内嵌される筒状の金属製部材である。内嵌部材２０は、小径部１３の径方向内側への変形を防止するものであって、マンドレル本体１０内に加圧用流体（例えば、加圧された空気）を充填させるための流路２０ａが形成されている。本実施形態において、加圧用流体は、成形装置１００内においてマンドレル本体１０内を加圧して膨張させるためのものである。また、加圧用流体は、後記する成形装置１００内においてマンドレル本体１０の外周面に配置された熱硬化性樹脂（後記する樹脂３４）を硬化させるために加熱するための加熱用流体でもある。なお、マンドレル本体１０が金属製部材である場合には、内嵌部材２０は、マンドレル本体１０と一体化されることによって省略可能である。

【0013】

＜動力伝達軸（繊維強化樹脂製筒体）＞
図２及び図３に示すように、マンドレル１（図１参照）を用いて製造される動力伝達軸２は、車両において前後方向に延設され、動力源で発生した動力を軸線周りの回転として伝達する軸である。動力伝達軸２は、繊維強化樹脂製筒体本体部３０と、第一の金属部材４０Ａと、第二の金属部材５０と、第一のシール剤６１と、第二のシール剤６２と、自在継手３，４と、を備える。繊維強化樹脂製筒体本体部３０は、当該繊維強化樹脂製筒体本体部３０の軸周りに回転することによって推進力を伝達する推進軸用炭素繊維強化樹脂製筒体である。なお、以下の説明において、第一の金属部材４０Ａ及び第二の金属部材５０の軸方向の端部に関して、繊維強化樹脂製筒体本体部３０に嵌合される側を第一の端部とし、その反対側を第二の端部とする。

【0014】

＜繊維強化樹脂製筒体本体部＞
繊維強化樹脂製筒体本体部３０は、マンドレル本体１０の外周面に沿うように筒状に形成された繊維強化樹脂層（樹脂含有繊維層）である。繊維強化樹脂製筒体本体部３０は、マンドレル本体１０の大径部１１、テーパ部１４及び小径部１５、第一の金属部材４０Ａの第一の端部、並びに、第二の金属部材５０の第一の端部の外周面上に沿うように形成される。図４～図６に示すように、繊維強化樹脂製筒体本体部３０は、炭素繊維層として、径方向内側（マンドレル本体１０側）から順に、第一の炭素繊維層３１と、第二の炭素繊維層３２と、第三の炭素繊維層３３と、を備える。第二の炭素繊維層３２及び第三の炭素繊維層３３を構成する炭素繊維（第二炭素繊維）は、第一の炭素繊維層３１を構成する炭素繊維（第一炭素繊維）よりも強度が大きく、弾性率が小さい。なお、図４～図６において、炭素繊維層３１，３２，３３は、一部のみが図示されている。また、第一の金属部材４０Ａの第二の端部（各図において左側となる端部、すなわち、マンドレル本体１０とは反対側に位置する端部）の外周面、及び、第二の金属部材５０の第二の端部（各図において右側となる端部、マンドレル本体１０とは反対側に位置する端部）の外周面は、繊維強化樹脂製筒体本体部３０によって被覆されておらず、当該繊維強化樹脂製筒体本体部３０から突出している。

【0015】

≪第一の炭素繊維層≫
図４に示すように、第一の炭素繊維層３１は、マンドレル本体１０等の外周面に対して、当該マンドレル本体１０を被覆するように設けられる複数の炭素繊維によって構成されている。より詳細には、複数の炭素繊維を帯状又は束状に纏めることによって、炭素繊維集合体が形成されているとともに、複数の炭素繊維集合体が位相を変えて設けられることによって、第一の炭素繊維層３１が形成されている。第一の炭素繊維層３１における炭素繊維は、マンドレル本体１０の軸線方向に対して平行に延設されている。すなわち、第一の炭素繊維層３１に関して、マンドレル本体１０の軸線Ｘに対する炭素繊維の配向角度は、０°である。

【0016】

≪第二の炭素繊維層≫
図５に示すように、第二の炭素繊維層３２は、第一の炭素繊維層３１の径方向外側に設けられており、第一の炭素繊維層３１を被覆するように設けられる複数の炭素繊維によって構成されている。より詳細には、複数の炭素繊維を帯状又は束状に纏めることによって、炭素繊維集合体が形成されているとともに、複数の炭素繊維集合体が位相を変えて設けられることによって、第二の炭素繊維層３２が形成されている。第二の炭素繊維層３２における炭素繊維は、マンドレル本体１０の軸線方向に対して４５°傾斜するように１周以上巻回され、マンドレル本体１０の軸線方向に対して螺旋状に延設されている。すなわち、第二の炭素繊維層３２に関して、マンドレル本体１０の軸線Ｘに対する炭素繊維の配向角度は、４５°である。

【0017】

≪第三の炭素繊維層≫
図６に示すように、第三の炭素繊維層３３は、第二の炭素繊維層３２の径方向外側に設けられており、第二の炭素繊維層３２を被覆するように設けられる複数の炭素繊維によって構成されている。より詳細には、複数の炭素繊維を帯状又は束状に纏めることによって、炭素繊維集合体が形成されているとともに、複数の炭素繊維集合体が位相を変えて設けられることによって、第三の炭素繊維層３３が形成されている。第三の炭素繊維層３３における炭素繊維は、マンドレル本体１０の軸線方向に対して－４５°傾斜するように１周以上巻回され、マンドレル本体１０の軸線方向に対して螺旋状に延設されている。すなわち、第三の炭素繊維層３３に関して、マンドレル本体１０の軸線Ｘに対する炭素繊維の配向角度は、－４５°である。

【0018】

図２及び図３に示すように、繊維強化樹脂製筒体本体部３０は、軸方向における第二の端部（各図において右側となる端部）側に、軸方向中央側の大径部３０ａから軸方向における第二の端部の小径部３０ｃに向かうにつれて縮径するテーパ部３０ｂが形成されている。大径部３０ａは、マンドレル本体１０の大径部１１の外周面に倣う形状を呈する本体部である。テーパ部３０ｂは、マンドレル本体１０のテーパ部１４の外周面に倣う形状を呈する。小径部３０ｃは、マンドレル本体１０の小径部１５及び第二の金属部材５０の一部の外周面に倣う形状を呈する端部である。

【0019】

＜第一の金属部材＞
第一の金属部材４０Ａは、略円筒形状を呈する部材である。図５等に示すように、製造途中段階において、第一の金属部材４０Ａは、マンドレル本体１０に嵌合（外嵌）されている。

【0020】

第一の金属部材４０Ａは、動力伝達軸２Ａにおける自在継手（ヨーク組立体）３の一部材である。自在継手３は、かかる第一の金属部材４０に対して、スパイダー、ニードルベアリング及びヨーク本体を組み付けることによって形成される。

【0021】

＜第二の金属部材＞
第二の金属部材５０は、略円柱形状を呈する部材（シャフト）である。図５等に示すように、製造途中段階において、第二の金属部材５０は、マンドレル本体１０に嵌合（外嵌）されている。

【0022】

図１に示すように、第二の金属部材５０の第一の端部には、マンドレル本体１０の突出部１６が挿入可能な有底の孔部５０ａが形成されている。

【0023】

第二の金属部材５０は、動力伝達軸２Ａにおける自在継手４（プランジジョイント組立体）の一部材である。自在継手４は、かかる第二の金属部材５０に対して、ブーツ及びプランジジョイント本体を組み付けることによって形成される。

【0024】

＜第一のシール剤＞
図３に示すように、第一のシール剤６１は、繊維強化樹脂製筒体本体部３０Ａの内周面と第一の金属部材４０Ａの外周面との間に周方向全体にわたって筒状（環状）に設けられている。第一のシール剤６１の軸方向端部は、繊維強化樹脂製筒体本体部３０Ａの第一の端部（図において左側となる端部）（端面）から露出して、当該第一の端部と第一の金属部材４０Ａの外周面との間を塞いでいる。第一のシール剤６１は、水分等が外部から繊維強化樹脂製筒体本体部３０Ａと第一の金属部材４０Ａとの間に浸入することを防止することによって、第一の金属部材４０Ａの腐食（発錆）を防止することができる。

【0025】

＜第二のシール剤＞
第二のシール剤６２は、繊維強化樹脂製筒体本体部３０Ａの内周面と第二の金属部材５０の外周面との間に周方向全体にわたって筒状（環状）に設けられている。第二のシール剤６２の軸方向端部は、繊維強化樹脂製筒体本体部３０Ａの第二の端部（図において右側となる端部）（端面）から露出して、当該第二の端部と第二の金属部材５０の外周面との間を塞いでいる。第二のシール剤６２は、水分等が外部から繊維強化樹脂製筒体本体部３０Ａと第二の金属部材５０との間に浸入することを防止することによって、第二の金属部材５０の腐食（発錆）を防止することができる。

【0026】

第一のシール剤６１及び第二のシール剤６２は、初期状態で液状、ゲル状、クリーム状等であり、繊維強化樹脂製筒体本体部３０Ａの形成後に、第一の金属部材４０Ａ又は第二の金属部材５０の外表面に未硬化の状態で配置され、繊維強化樹脂製筒体保体部３０Ａと第一の金属部材４０Ａ又は第二の金属部材５０の間に引き込まれてから、繊維強化樹脂製筒体本体部３０の形成時の熱等によって硬化し、シール性を発揮するものであればよい。

【0027】

＜製造方法＞
続いて、本発明の第一の実施形態に係るマンドレル１を用いた動力伝達軸２Ａの製造方法について、図７のフローチャートを用いて説明する。動力伝達軸２Ａの製造方法は、マンドレル本体形成工程（ステップＳ１）と、マンドレル本体形成工程の後に実行される内嵌部材設置工程（ステップＳ２）と、内嵌部材設置工程の後に実行される第一連結工程（ステップＳ３）と、第一連結工程の後に実行される第二連結工程（ステップＳ４）と、を含む。また、動力伝達軸２Ａの製造方法は、第二連結工程の後に実行される繊維設置工程（ステップＳ５Ａ～Ｓ５Ｃ）と、繊維設置工程の後に実行される端部固定工程（ステップＳ６）と、を含む。また、動力伝達軸２Ａの製造方法は、端部固定工程の後に実行される金型内設置工程（ステップＳ７）と、金型内設置工程の後に実行される膨張工程（ステップＳ８）と、を含む。また、動力伝達軸２Ａの製造方法は、膨張工程の後に実行される成型工程（ステップＳ９）と、成型工程の後に実行される取出工程（ステップＳ１０）と、取出工程の後に実行されるマンドレル除去工程（ステップＳ１１）と、を含む。また、動力伝達軸２Ａの製造方法は、マンドレル除去工程の後に実行される固定部材除去工程（ステップＳ１２）と、固定部材除去工程の後に実行されるシール剤配置工程（ステップＳ１３）と、を含む。また、動力伝達軸２Ａの製造方法は、シール剤配置工程の後に実行されるシール剤移動工程（ステップＳ１４）と、シール剤移動工程の後に実行されるジョイント組付工程（ステップＳ１５）と、を含む。

【0028】

ステップＳ１は、図１に示される樹脂製のマンドレル本体１０を図示しない成形装置を用いて形成する工程である。

【0029】

ステップＳ１に続いて、ステップＳ２で、内嵌部材２０をマンドレル本体１０の小径部１３に圧入して内嵌させる。圧入の際には、内嵌部材２０の外周面と小径部１３の外周面との間に潤滑剤を塗布してもよい。なお、ステップＳ２は、ステップＳ８の前までに実行されればよい。

【0030】

ステップＳ２に続いて、ステップＳ３で、マンドレル本体１０の第一の端部に第一の金属部材４０Ａを設ける。ステップＳ３では、第一の金属部材４０Ａは、マンドレル本体１０の段部１２に嵌合（外嵌）される。

【0031】

ステップＳ３に続いて、ステップＳ４で、マンドレル本体１０の第二の端部に第二の金属部材５０を設ける。ステップＳ４において、第二の金属部材５０は、マンドレル本体１０の突出部１６に嵌合（外嵌）される。ここで、ステップＳ３，Ｓ４の順番は、適宜変更可能であり、ステップＳ４が先でもよく、同時であってもよい。

【0032】

ステップＳ４に続いて、ステップＳ５Ａで、図４に示すように、第一の炭素繊維層３１がマンドレル本体１０、第一の金属部材４０Ａ及び第二の金属部材５０の外周面上に形成される。ステップＳ５Ａに続いて、ステップＳ５Ｂで、図５に示すように、第二の炭素繊維層３２がマンドレル本体１０、第一の金属部材４０Ａ及び第二の金属部材５０における第一の炭素繊維層３１の外周面上に形成される。ステップＳ５Ｂに続いて、ステップＳ５Ｃで、図６に示すように、第三の炭素繊維層３３がマンドレル本体１０、第一の金属部材４０Ａ及び第二の金属部材５０における第二の炭素繊維層３２の外周面上に形成される。ステップＳ５Ａ～Ｓ５Ｃにおいて、第一の金属部材４０Ａ及び第二の金属部材５０のそれぞれの軸方向におけるマンドレル本体１０とは反対側に位置する端部には、それぞれの繊維が配置されないように炭素繊維層３１～３３が形成される。

【0033】

ステップＳ５Ａ～Ｓ５Ｃにおいて、炭素繊維層３１～３３は、樹脂が含浸された繊維ではなく、いわゆる生糸である。また、炭素繊維層３１～３３は、多給糸フィラメントワインディング法によってマンドレル本体１０、第一の金属部材４０Ａ及び第二の金属部材５０の第一の端部の外周面上に同時進行的に配置される。多給糸フィラメントワインディング（ＭＦＷ）法によって給糸された炭素繊維層３１～３３は、互いに織り込まれることなく層として独立した、いわゆるノンクリンプ構造を呈する。

【0034】

ステップＳ５Ａ～Ｓ５Ｃにおいて、炭素繊維層３１～３３は、図示しない装置によってマンドレル本体１０等の外周面上に配置される。かかる装置は、炭素繊維層３１～３３の配向角度を適宜設定変更可能である。なお、炭素繊維層３１～３３は、前記装置によって一体的な筒状を構成するように配置されてから、マンドレル本体１０等の外周面上に配置される構成であってもよい。

【0035】

（単給糸）フィラメントワインディング法では、放射状に延びる複数のピンを有する治具をマンドレルの両端部に配置し、1本の炭素繊維をピンに係止した状態でマンドレルの外周面上に巻回することを繰り返すことによって、繊維層を形成する。そのため、（単給糸）フィラメントワインディング法では、マンドレル本体１０等に巻回されずに１周未満で配置する必要がある炭素繊維層３１を、マンドレル本体１０等の外周面上に好適に保持することができないおそれがある。

【0036】

これに対し、多給糸フィラメントワインディング法では、炭素繊維層３１～３３のそれぞれに関して、複数の炭素繊維によって筒状の層を構成するように配置した状態で、当該筒状の層にマンドレル本体１０等を挿通させる（又は、マンドレル本体１０等に当該筒状の層を外嵌させる）。また、多給糸フィラメントワインディング法では、炭素繊維層３１～３３を同時進行的に形成することができる。したがって、多給糸フィラメントワインディング法では、マンドレル本体１０等に巻回されずに１周未満で配置する必要がある炭素繊維層３１を径方向外側の炭素繊維層３２，３３によってマンドレル本体１０等の外周面上に好適に保持することができる。

【0037】

ステップＳ５Ｃに続いて、ステップＳ６で、図８に示すように、炭素繊維層３１～３３の第一の端部を第一の固定部材７１によって第一の金属部材４０Ａの外周面に固定するとともに、炭素繊維層３１～３３の第二の端部を第二の固定部材７２によって第二の金属部材５０の外周面に固定する。ここで、第一の固定部材７１及び第二の固定部材７２は、炭素繊維層３１～３３の外周面に巻回される樹脂製のテープ等によって構成される。

【0038】

ステップＳ６に続いて、ステップＳ７で、図９に示すように、マンドレル１、第一の金属部材４０Ａ、第二の金属部材５０、各炭素繊維層３１～３３、第一の固定部材７１及び第二固定部材７２の組立体を、成形装置（金型）１００内に設置する。

【0039】

ステップＳ７に続いて、ステップＳ８で、マンドレル本体１０を膨張させる。図９に示すように、第一実施形態での成形装置１００においては、流路２０ａを介してマンドレル本体１０の内側に連通するように、連通路１０４が設けられている。ステップＳ７では、不図示の供給装置に連結された連通路１０４を介して、マンドレル本体１０の中空部に加圧用流体（例えば、加圧された１４０℃以上の空気）を充填させる。高温の加圧用流体によって加熱されたマンドレル本体１０は、樹脂３４が硬化する温度よりも低い温度（変態温度である８０℃）になると軟化し、加圧用流体によって内部から加圧され、成形装置１００の内周面に倣うように膨張変形する。かかる加圧により、充填された樹脂３４によってマンドレル本体１０が縮径方向に変形することを防止することができる。また、かかる加圧により、樹脂３４の充填量を抑制し、完成品である繊維強化樹脂製筒体本体部３０の重量増加を防止することができる。

【0040】

ステップＳ８に続いて、ステップＳ９で、当該成形装置１００内に樹脂３４が供給される。これにより、マンドレル本体１０の外周面に配置された炭素繊維層３１～３３に樹脂３４が含浸される。さらに、成形装置１００に熱を加えることによって樹脂３４を硬化させ、ＲＴＭ（Resin Transfer Molding、樹脂注入成形）工法によって繊維強化樹脂製筒体本体部３０が形成されるとともに、繊維強化樹脂製筒体本体部体３０、第一の金属部材４０Ａ及び第二の金属部材５０が一体成型される（ステップＳ８、成型工程）。樹脂３４は、例えば熱硬化性樹脂である。本実施形態において、成形装置１００の金型は、複数に分割されている。ステップＳ９では、前記組立体に熱が加えられるとともに、成形装置１００の金型を閉じる型閉じ操作を行い、続いて、閉じた金型に圧力を印加する型締め操作を行うことにより、金型内の圧力を上昇させることで、樹脂３４の硬化が促進される。なお、本実施形態では金型が複数に分割されている構成で説明しているため、型閉じ操作及び型締め操作が行われているが、型締め操作は、必須ではない。また、金型が複数に分割されていない場合には、かかる型閉じ操作及び型締め操作は、必須ではない。成形装置１００内において、溶融状態の樹脂３４が導入されるゲート１０１の出口側には空間（樹脂だまり１０２）が形成されている。成形装置１００内に導入された樹脂３４は、炭素繊維層３１～３３の第二の端部の側方に位置する当該樹脂だまり１０２に貯留される。樹脂だまり１０２に貯留された樹脂３４は、炭素繊維層３１～３３の配列方向においてゲート１０１とは反対側（炭素繊維層３１～３３の第一の端部の外周面側）に形成された吸引口１０３からの真空吸引によって、マンドレル本体１０の軸線方向に移動し、炭素繊維層３１～３３に含浸する。樹脂３４が炭素繊維層３１～３３に含浸した状態で、成形装置１００に熱が加えられ、さらに、成形装置１００内に圧力が加えられることによって、繊維強化樹脂製筒体本体部３０が形成される。

【0041】

ステップＳ９に続いて、ステップＳ１０で、成形された組立体すなわち中間体が成形装置１００から取り出される。

【0042】

なお、ステップＳ１０に続いて、ステップＳ１１で、マンドレル抜き取り工程を実行する。このマンドレル抜き取り工程は、第一の金属部材４０の端部開口側から繊維強化樹脂管体３０Ａの外側にマンドレル１を取り出す工程である。この際、マンドレル１は、使用される材料に応じた方法にしたがって、例えば変形され、溶融され、分解され、破壊され、又は溶出されることによって繊維強化樹脂製筒体本体部３０の内側から取り出される。これにより、動力伝達軸２Ａの軽量化が達成されることとなる。

【0043】

また、マンドレル１を変形させて第一の金属部材４０Ａの端部開口側から取り出す場合には、例えばマンドレル本体１０の中空部を減圧することで前記の端部開口よりもマンドレル１を小さくなるように収縮させて繊維強化樹脂管体３０から抜き取る方法を採用することができる。

【0044】

マンドレル抜き取り工程を行う際には、不図示の真空ポンプに連結された連通路１０４を介して、マンドレル本体１０の中空部を減圧することができる。

【0045】

このようなマンドレル抜き取り工程は、例えば熱可塑性樹脂からなるマンドレル本体１０を加熱等により可塑化することでより好適に実施することができる。また、例えばダイヤカットを施したアルミニウム薄板からなるマンドレル本体１０についても好適に実施することができる。

【0046】

ステップＳ１１に続いて、ステップＳ１２で、繊維強化樹脂層の両端部、すなわち、第一の固定部材７１及び第二の固定部材７２が含まれる部位を除去する。ステップＳ１１では、例えば不図示のカッターを用いた切削によって、繊維強化樹脂層の両端部が除去される。

【0047】

ステップＳ１２に続いて、ステップＳ１３で、未硬化の第一のシール剤６１を第一の金属部材４０Ａの外周面上における繊維強化樹脂層の端部に該当する部位に配置するとともに、未硬化の第二のシール剤６２を第二の金属部材５０の外周面上における繊維強化樹脂層の端部に該当する部位に配置する。

【0048】

ステップＳ１３に続いて、ステップＳ１４で、第一の金属部材４０Ａ、第二の金属部材５０及び繊維強化樹脂層の内部空間を負圧にすることによって、第一のシール剤６１を第一の金属部材４０Ａと繊維強化樹脂層との間に移動させる（図１４参照）とともに、第二のシール剤６２を第二の金属部材５０と繊維強化樹脂層との間に移動させる。ここで、ステップＳ１２及びステップＳ１４の間において、図１３に示すように、密封部材８０が第一の金属部材４０Ａに内嵌されることによって、繊維強化樹脂製筒体本体部３０、第一の金属部材４０Ａ及び第二の金属部材５０の組立体の内部空間が密封される。なお、第二の金属部材５０が筒形状を呈する場合には、当該第二の金属部材５０の開口部を密封するための密封部材８０が第二の金属部材５０に内嵌される。

【0049】

続いて、ステップＳ１３において、不図示の吸引装置が密封部材８０の孔部８１を介して組立体の内部空間の空気を吸引することによって、第一のシール剤６１を第一の金属部材４０Ａと繊維強化樹脂層との間に移動させるとともに、第二のシール剤６２を第二の金属部材５０と繊維強化樹脂層との間に移動させる。第一のシール剤６１は、当該移動後に硬化することによって、第一の金属部材４０Ａと繊維強化樹脂層との間を密封する。第二のシール剤６２は、当該移動後に硬化することによって、第二の金属部材５０と繊維強化樹脂層との間を密封する。

【0050】

ステップＳ１４に続いて、ステップＳ１５で、中間体の第一の金属部材４０に自在継手３を取り付けるとともに、第二の金属部材５０に自在継手４を取り付ける。

【0051】

本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸（繊維強化樹脂製筒体）２Ａは、金属部材（第一の金属部材４０Ａ、第二の金属部材５０）と、前記金属部材の外周面上に、当該外周面の一部を覆うように配置される繊維強化樹脂層（繊維強化樹脂製筒体本体部３０）と、前記金属部材と前記繊維強化樹脂層との間に配置され、前記繊維強化樹脂層の端部と前記金属部材の前記外周面との間を塞ぐシール剤（第一のシール剤６１、第二のシール剤６２）と、を備える。
したがって、動力伝達軸２Ａは、シール剤６１，６２が金属部材（第一の金属部材４０Ａ、第二の金属部材５０）の外周面と繊維強化樹脂製筒体本体部３０の内周面との間に配置されるとともに、これらの間の境界部を塞ぐので、簡易な構造でシール性を向上することができる。

【0052】

また、動力伝達軸２Ａにおいて、前記繊維強化樹脂層は、前記金属部材の前記外周面上に繊維（炭素繊維層３１～３３）を配置し、当該繊維に樹脂３４を含浸させて硬化させることによって形成されている、
したがって、動力伝達軸２Ａは、ＭＦＷ工法及びＲＴＭ工法を用いて形成された場合において、シール性を向上することができる。

【0053】

また、本発明の第一の実施形態に係る動力伝達軸（繊維強化樹脂製筒体）２Ａの製造方法は、筒状の金属部材の前記外周面上に、当該金属部材の一部を覆うように繊維を配置する繊維配置工程（ステップＳ５Ａ～Ｓ５Ｃ）と、前記繊維に樹脂を含浸させて硬化させることによって、繊維強化樹脂層を形成する繊維強化樹脂層形成工程（ステップＳ９）と、前記金属部材の前記外周面上において前記繊維強化樹脂層の端部に該当する部位にシール剤を配置するシール剤配置工程（ステップＳ１３）と、前記金属部材及び前記繊維強化樹脂層の内部空間を負圧にすることによって、前記シール剤を前記金属部材と前記繊維強化樹脂層との間に移動させるシール剤移動ステップ（ステップＳ１４）と、を含む。
したがって、動力伝達軸２Ａの製造方法によると、簡易な構造でシール性を向上した動力伝達軸２Ａを製造することができる。

【0054】

＜第二の実施形態＞
続いて、本発明の第二の実施形態に係る動力伝達軸について、第一の実施形態に係る動力伝達軸２との相違点を中心に説明する。以下の説明では、第二の実施形態に係る動力伝達軸２Ａの製造方法に関して、第一の金属部材４０Ａ側に隙間形成部材９１を用いて第一のシール剤６１を設けるための隙間を形成する場合について取り上げるが、第二の金属部材５０側に隙間形成部材を用いて第二のシール剤６２を設けるための隙間を形成することも可能である。

【0055】

＜製造方法＞
図１５に示すように、本発明の第二の実施形態に係る動力伝達軸２Ａの製造方法は、ステップＳ４とステップＳ５Ａとの間に、隙間形成部材設置工程（ステップＳ２１）を含むとともに、ステップＳ１１とステップＳ１２との間に、隙間形成部材取外工程（ステップＳ２２）を含む。

【0056】

図１６に示すように、ステップＳ２１で、薄い筒形状を呈する金属製部材である隙間形成部材９１を第一の金属部材４０に外嵌させる。ステップＳ５Ａ～Ｓ５Ｃで、炭素繊維層３１～３３は、隙間形成部材９１上にも配置される。ステップＳ２２で、隙間形成部材９１を第一の金属部材４０Ａ及び繊維強化樹脂製筒体本体部３０の間から取り外す。これにより、第一のシール剤６１が設けられる隙間Ｙが好適に形成される（図１７参照）。

【0057】

なお、隙間形成部材９１は、当該隙間形成部材９１の周方向の少なくとも一部がセレーション部４２における非セレーション部４１側の端部（図において左側となる端部）に近接又は重複する（セレーション部４２の径方向外側に位置する）ように配置されてもよい。これにより、第一の金属部材４０Ａのセレーション部４２と繊維強化樹脂層との間に生じる僅かな隙間を通じて、吸引作用がより効果的に働き、第一のシール剤６１を隙間Ｙに確実に充填させることができる（例えば、後記する第四及び第五の実施形態参照）。

【0058】

本発明の第二の実施形態に係る動力伝達軸２Ａの製造方法は、前記繊維配置工程において、前記金属部材の前記外周面上の一部に筒状の隙間形成部材９１が外嵌されており（ステップＳ２１）、前記繊維強化樹脂層形成工程と前記シール剤配置工程との間に実行される、前記隙間形成部材を取り外す隙間形成部材取外工程（ステップＳ２２）を含み、前記シール剤移動工程において、前記シール剤は、前記隙間形成部材が取り外されることによって前記金属部材と前記繊維強化樹脂層との間に形成される隙間Ｙに移動する。
したがって、動力伝達軸２Ａの製造方法によると、シール剤を金属部材と繊維強化樹脂層との間に形成される隙間Ｙに好適に移動させ、シール性をさらに向上することができる。

【0059】

＜第三の実施形態＞
続いて、本発明の第三の実施形態に係る動力伝達軸について、第二の実施形態に係る動力伝達軸２Ａとの相違点を中心に説明する。

【0060】

図１８に示すように、本発明の第三の実施形態に係る動力伝達軸２Ｃは、第一の金属部材４０Ａに代えて、第一の金属部材４０Ｃを備える。

【0061】

＜第一の金属部材＞
第一の金属部材４０Ｃは、外周面に、非セレーション部４１と、セレーション部４２と、を備える。非セレーション部（非スプライン部）４１は、第一の金属部材４０Ｃの第二の端部側を構成しており、円筒形状を呈する。セレーション部（スプライン部）４２は、第一の金属部材４０Ｃの第一の端部側を構成しており、周方向に山部及び谷部が交互に現れる外歯車形状を呈する。セレーション部４２において、山部の外径は非セレーション部４１の外径と等しく、谷部の外径は非セレーション部４１の外径よりも小さい。かかるセレーション部４２は、谷部に樹脂３４が浸入して硬化することによって、繊維強化樹脂製筒体本体部３０との間で動力を好適に伝達する。

【0062】

本実施形態において、繊維強化樹脂製筒体本体部３０は、セレーション部４２の全体と非セレーション部４１の一部とを覆うように形成されており、繊維強化樹脂製筒体本体部３０の第一の端部（図において左側となる端部）は、非セレーション部４１上に位置する。また、隙間形成部材９１による隙間は、セレーション部４２の外周面上には形成されておらず、第一のシール剤６１は、セレーション部４２の軸方向端部（図において右側となる端部）上まで延在することなく硬化している。

【0063】

本発明の第三の実施形態に係る動力伝達軸２Ｃにおいて、前記金属部材（第一の金属部材４０Ｃ）は、軸方向一部に形成されるセレーション部４２と、軸方向他部の非セレーション部４１と、を前記外周面に有しており、前記繊維強化樹脂層は、前記セレーション部４２と前記非セレーション部４１の一部とを覆うように配置されており、前記繊維強化樹脂層の前記端部は、前記非セレーション部４１上に位置する
したがって、動力伝達軸２Ｃは、第一の金属部材４０Ｃと繊維強化樹脂製筒体本体部３０との間のシール性及び嵌合性をともに向上することができる。

【0064】

＜第四の実施形態＞
続いて、本発明の第四の実施形態に係る動力伝達軸について、第三の実施形態に係る動力伝達軸２Ｃとの相違点を中心に説明する。

【0065】

図１９に示すように、本発明の第四の実施形態に係る動力伝達軸２Ｄは、第一の金属部材４０Ｃに代えて、第一の金属部材４０Ｄを備える。本実施形態において、繊維強化樹脂筒体本体部３０は、セレーション部４２の全体を覆うように形成されており、繊維強化樹脂製筒体本体部３０の端部は、非セレーション部４１とセレーション部４２との境界上に位置する。

【0066】

本発明の第四の実施形態に係る動力伝達軸２Ｄにおいて、前記金属部材（第一の金属部材４０Ｄ）は、軸方向一部に形成されるセレーション部４２と、軸方向他部の非セレーション部４１と、を前記外周面に有しており、前記繊維強化樹脂層は、前記セレーション部４２を覆うように配置されており、前記繊維強化樹脂層の前記端部は、前記セレーション部４２と前記非セレーション部４１との境界上に位置する。
したがって、動力伝達軸２Ｄは、セレーション部４２と繊維強化樹脂製筒体本体部３０との間に隙間が発生している場合に、かかる隙間を第一のシール剤６１によって好適にシールすることができる。
また、動力伝達軸２Ｄは、非セレーション部４１が繊維強化樹脂製筒体本体部３０によって覆われている部位をなくすことによって、セレーション部４２を長くして嵌合性を向上したり、非セレーション部４１を短くして動力伝達軸２Ｄの軸方向の小型化及び軽量化を実現したりすることができる。

【0067】

＜第五の実施形態＞
続いて、本発明の第五の実施形態に係る動力伝達軸について、第三の実施形態に係る動力伝達軸２Ｃとの相違点を中心に説明する。

【0068】

図２０に示すように、本発明の第五の実施形態に係る動力伝達軸２Ｄは、第一の金属部材４０Ｃに代えて、第一の金属部材４０Ｅを備える。本実施形態において、繊維強化樹脂製筒体本体部３０は、セレーション部４２の全体と非セレーション部４１の一部とを覆うように形成されており、繊維強化樹脂製筒体本体部３０の端部は、非セレーション部４１上に位置する。また、隙間形成部材９１による隙間は、セレーション部４２の軸方向一端部上まで延設されており、第一のシール剤６１は、セレーション部４２の軸方向一端部上まで延在して硬化している。すなわち、第一のシール剤６１は、非セレーション部４１及びセレーション部４２に跨って配置されている。

【0069】

本発明の第五の実施形態に係る動力伝達軸２Ｅにおいて、前記シール剤（第一のシール剤６１）は、前記非セレーション４１部及び前記セレーション部４２に跨って配置されている。
したがって、動力伝達軸２Ｅは、セレーション部４２と繊維強化樹脂製筒体本体部３０との間に隙間が発生している場合に、かかる隙間を第一のシール剤６１によって好適にシールすることができる。

【0070】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変形可能である。例えば、マンドレル本体１０の大径部（本体部）１１は、当該大径部１１の中央部から両端部に向かうにつれて径が小さくなる樽形状に膨張してもよく、軸方向にわたって同一径の円筒形状に膨張してもよい。かかる膨張形状は、成型装置（金型）１００において大径部１１が設置される部位の内周面の形状によって適宜設定可能である。また、マンドレル本体１０内に流入されて充填される流体は、マンドレル本体１０内を加圧するのに加えて、マンドレル本体１０の外周面に配置された熱硬化性樹脂を硬化させるために加熱するためのものであってもよい。なお、かかる流体が加熱を行わない加圧用流体である場合には、熱硬化性樹脂は、別の熱源によって加熱される。

【0071】

また、マンドレル本体１０は、ステップＳ９における樹脂４４や成形装置（金型）１００の熱によって溶融して除去される構成であってもよい。その他の熱、電気、振動等のエネルギーによってマンドレル本体１０を溶融して除去することも可能である。また、各炭素繊維層３１～３３は、互いに織り込まれた、いわゆるクリンプ構造を呈してもよい。また、変形例として、繊維体は、炭素繊維に限定されず、樹脂層を強化可能な繊維部材（例えば、ガラス繊維、セルロース繊維等）であればよい。

【符号の説明】

【0072】

１ マンドレル
２Ａ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ 動力伝達軸（繊維強化樹脂製筒体）
１０ マンドレル本体
３０ 繊維強化樹脂製筒体本体部
４０Ａ 第一の金属部材（金属部材）
４１ 非セレーション部
４２ セレーション部
５０ 第二の金属部材（金属部材）
６１ 第一のシール剤（シール剤）
６２ 第二のシール剤（シール剤）
９１ 隙間形成部材

【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】

【図18】

【図19】

【図20】