纤维增强树脂制筒部件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种纤维增强树脂制筒部件的制造方法，所述制造方法不需要折回未固化树脂浸渍纤维层的端部，就可以使纤维取向维持在初期的取向姿势，并用极其简单的方法使由树脂纤维构成的筒部件和直接刚性结合于发动机箱体等的带凸缘的筒材料相接合。所述制造方法，准备包括芯棒（１）、和安装在其一端的具有相比于芯棒而扩径了的扩径部和突起的端部安装材料（２）的基材（１０），在芯棒（１）的外周环向缠绕未固化树脂浸渍纤维来形成第一卷层（３），进一步在其外周螺旋缠绕纤维来形成第二卷层（４），切断第二卷层（４）的端部，将该端部和端部安装材料（２）从芯棒（１）切离来形成插入空间（７），将带凸缘的筒材料（６）插入该插入空间（７），在第二卷层（４）的外周环向缠绕纤维来形成第三卷层（５），并进行加热处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于由芯棒和未固化的树脂浸渍纤维来制造纤维增强树脂制的筒部 件的方法，尤其是制造作为车辆的转矩管(torque tube)而被使用的筒部件。
技术介绍
在搭载前置发动机和在车辆的后侧搭载传动装置(transmission)以及差速器 (differential) (transaxle，驱动桥)而成的构造形态的车辆中，作为从前置发动机向传 动装置传递驱动力的构造部件，使用驱动轴(输入轴)贯穿内部、且内置有对该驱动轴进行 支承的轴承的圆筒状的转矩管。 该转矩管的一端由螺栓等与发动机箱体刚性结合，其另一端也由螺栓等与传动装 置刚性结合。由于涉及的较长部件是将其两端刚性结合于驱动系统的结构，因此在车辆启 动时或转弯行驶时等多种情况时，该转矩管会特别地因来自车轮的转矩反作用力等而发生 弯曲。因此，代替例如专利文献1中公开的传动轴(propeller shaft)那样的要求具有扭 转刚性，而对该转矩管要求具有弯曲刚性。 现有的转矩管为金属制的筒体，但在主张车辆的轻量化的今天，逐渐代替金属材 料，而由轻量、高刚性的纤维增强树脂来形成。该情况下的制造方法例如通过所谓的缠绕成 形法(filament winding)来进行制造，该成形法是使多根树脂纤维浸渍基质(matrix)树 脂，并施加张力以预定角度缠绕在旋转的金属模芯棒上，直到成为预定厚度，在使树脂热固 化后，使芯棒脱模来进行成形。该树脂纤维层有时以多层构造来进行成形，所述多层构造包 括在芯棒的周向上缠绕而成的层、和相对于其轴向(长度方向)而以预定的倾斜角螺旋缠 绕形成的层。上述专利文献1所公开的传动轴也是纤维增强塑料制的筒状部件，为在其两 端连接了转矩传递连接器的结构。 但是，在包括上述的金属制的芯棒和形成于其外周的树脂纤维增强层的转矩管 中，在其两端部安装有带法兰盘(带凸缘)的金属制的筒状部件。如上述那样，这用于将转 矩管的两端分别螺栓固定到发动机箱体和传动装置上。 该带凸缘的筒状部件的具体的组装方法为使缠绕在金属模芯棒表面的、树脂未 固化的纤维层的端部折回，接着，在芯棒和该纤维层之间插入筒状部件来确定位置，使折回 的纤维层复元而在芯棒和纤维层之间设置筒状部件，使树脂热固化。 根据上述组装方法，当纤维层折回时，纤维的取向被弄乱，相对于其端部卓越的弯 矩，会产生无法发挥初期的弯曲强度这样的严重问题。另外，也会产生如下问题未固化的 树脂附着在金属模芯棒上，在其热固化时，会同时固化到芯棒上。关于上述专利文献1所公 开的传动轴中的转矩传递连接器和纤维增强塑料制的筒状部件的连接方法，完全没有公开 上述问题，也没有关于解决方法的任何记载。 专利文献1 :日本特开平6-123308号公报
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而完成的专利技术，其目的在于提供一种，不需要使浸渍了未固化树脂的纤维层的端部折回，因此，能够将纤维取向维持在初期的取向姿势，并用极其简单的方法使包括树脂纤维的筒部件、和直接刚性结合于发动机箱体的带凸缘的筒材料接合。 为了实现上述目的，本专利技术的的特征在于包括第一工序，该工序准备包括截面为圆形的较长的芯棒、和安装在该芯棒的一端的端部安装材料的基材，所述端部安装材料具有相比于芯棒而扩径了的扩径部和突起；第二工序，该工序在所述芯棒的外周在其周向上环向缠绕浸渍未固化树脂而成的纤维、或者在所述突起处使纤维折回并对该纤维进行螺旋缠绕，从而形成第一巻层，接着，切断该第一巻层的端部，使该端部和所述端部安装材料从芯棒分离，从而在第一巻层和芯棒之间形成插入空间；第三工序，该工序从所述芯棒的一端插入带凸缘的筒材料，形成该筒材料的一部分插入到所述插入空间的姿势；第四工序，该工序在形成于所述芯棒和所述筒材料的外周的第一巻层的外周，环向缠绕或者螺旋缠绕浸渍未固化树脂而成的纤维来形成第二巻层，由此制造包括筒材料和第一巻层、第二巻层的中间材料；第五工序，该工序对所述中间材料进行加热处理，由此制造第一巻层、第二巻层热固化而成的纤维增强树脂制筒部件，接着使芯棒脱模。 本专利技术的，涉及由纤维增强树脂形成上述的转矩管的制造方法，特别涉及当在纤维增强树脂制的筒部件的端部接合带凸缘(带环状法兰盘)的金属制筒材料时，能够不弄乱初期的纤维取向，并且通过简单的方法来使双方接合的制造方法。 首先，准备金属芯棒，在其端部安装具有相比于芯棒而扩径了的扩径部和突起的端部安装材料来形成基材(第一工序)。在此，该端部安装材料被安装成从芯棒装卸自由地，能够在纤维增强树脂制筒部件的制造过程中取下。该端部安装材料具有扩径部，由此如后述那样，当在第一巻层形成后从芯棒取下该端部安装材料时，能够在芯棒表面和第一巻层之间，形成前端縮径、后方与金属制筒材料相同程度的厚度的圆环状空间。通过该形成的空间，能够撑开巻层、不弄乱其取向而容易地插入设置带凸缘的金属制筒材料。 在该基材外周环向缠绕或螺旋缠绕能够使碳纤维等的纤维通过基质树脂槽的、浸渍有未固化树脂的纤维，由此形成第一巻层。在此，所谓环向缠绕是表示在芯棒等的周向上进行巻装。另外，所谓螺旋缠绕是相对于芯棒的轴方向以预定的角度螺旋状地进行巻装，在该情况下，能够将形成在芯棒两端的端部安装材料的例如前端上的突起作为折回点，执行预定次数的螺旋缠绕。 第一巻层形成后，切断该两端部分，从芯棒与该切断片一起取下端部安装材料，在芯棒表面和第一巻层之间形成空间(第二工序)。 接着，在所形成的插入空间内插入带凸缘的金属制筒材料(第三工序)。在该凸缘部穿孔有螺栓孔，最终由发动机箱体的螺栓孔等决定位置，两者被螺栓连接。 将金属制筒材料插入了芯棒两端的插入空间内之后，在第一巻层的外周进一步形成第二巻层。该第二巻层也是通过环向缠绕或者螺旋缠绕浸渍未固化树脂而成的纤维来形成(第四工序)。 在该第四工序时刻，制造包括在芯棒的外周确定了位置的金属制筒材料、和被形5成为包围该金属制筒材料的较长(长形)的第一巻层、第二巻层(基质树脂未固化)的中 间材。 接着，对该中间材料进行加热处理，使第一巻层、第二巻层的基质树脂热固化，最后使内部的芯棒脱模(拔出)，由此制造纤维增强树脂制筒部件(第五工序)。 根据上述的本专利技术的，不弄乱树脂纤维的取向，并且能够简单地安装由构成纤维增强树脂制筒部件的纤维树脂构成的本体部分、和其两端部的带凸缘的金属制筒部件。 另外，本专利技术的的其他的实施方式的特征在于 包括第一工序，该工序准备包括截面为圆形的较长的芯棒、和安装在该芯棒的一端的端 部安装材料的基材，所述端部安装材料具有相比于芯棒而扩径了的扩径部和突起；第二工 序，该工序在所述芯棒的外周在其周向上环向缠绕浸渍未固化树脂而成的纤维来形成第一 巻层，接着，在该第一巻层的外周和所述端部安装材料的外周，在所述突起处折回并螺旋缠 绕浸渍未固化树脂而成的纤维来形成第二巻层，接着，切断该第二巻层的端部，使该端部和 所述端部安装材料从芯棒分离，从而在第二巻层和芯棒之间形成插入空间；第三工序，该工 序从所述芯棒的一端插入带凸缘的筒材料，形成该筒材料的一部分插入到所述插入空间的 姿势；第四工序，该工序在形成于所述芯棒和所述筒材料的外周的第二巻层的外周，环向缠 绕或者螺旋缠绕浸渍未固化树脂而成的纤维来形成第三巻层，由此制造包括筒材料和第一 巻层、第二巻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维增强树脂制筒部件的制造方法，包括：第一工序，该工序准备包括截面为圆形的较长的芯棒、和安装在该芯棒的一端的端部安装材料的基材，所述端部安装材料具有相比于芯棒而扩径了的扩径部和突起；第二工序，该工序在所述芯棒的外周在其周向上环向缠绕浸渍未固化树脂而成的纤维、或者在所述突起处使纤维折回并对该纤维进行螺旋缠绕，从而形成第一卷层，接着，切断该第一卷层的端部，使该端部和所述端部安装材料从芯棒分离，从而在第一卷层和芯棒之间形成插入空间；第三工序，该工序从所述芯棒的一端插入带凸缘的筒材料，形成该筒材料的一部分插入到所述插入空间的姿势；第四工序，该工序在形成于所述芯棒和所述筒材料的外周的第一卷层的外周，环向缠绕或者螺旋缠绕浸渍未固化树脂而成的纤维来形成第二卷层，由此制造包括筒材料和第一卷层、第二卷层的中间材料；第五工序，该工序对所述中间材料进行加热处理，由此制造第一卷层、第二卷层热固化而成的纤维增强树脂制筒部件，接着使芯棒脱模。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小崎高裕，野々垣保纪，高岛翼，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，株式会社丰田自动织机，
类型：发明
国别省市：JP[日本]