2009/12/28

カーボンプロペラシャフト その2



先の話に続いて、CFRP製のプロペラシャフトをACPTに頼もうとしておりましたが、どうやって、ユニバーサルジョイントの金属部とCFRPパイプの筒を勘合しているのかが気になりました。

高校生の頃から、エンジンSWAPが好きだったため、何度か金属プロペラシャフトの短縮や、バランス取りはやった経験(ボーリング屋さんに頼んだ)がありますが、すべて鋼管製で、アルミやCFRPはありません。
学生時代にアメリカのカタログでアルミ製のペラを見たときはこれで大丈夫なのかと思いましたが、その後、改造申請ブームのときに試しに、ついででジュラルミン素材での強度計算やったら、径、肉厚や長さにもよりますが、意外に範囲内に入ることがわかって驚いた記憶があります。
 時流れて、21世紀になって、市販車でもCFRP製のペラが出ています。どうやって、金属製のヨークと、樹脂部を接着しているのか疑問でしたが、特許侵害訴訟のお仕事(本業)で、特許データーベースの検索していたら、該当する部分の特許が公開されていました。

 公報を見てみると、トヨタの本家の自動織機からの出願で、どうもセレーションの角度に秘密があるようです。
 セレーションの強度計算は、前にやったことがありましたが、あんな金属の小さい山で結構な力を耐えているもので、考えてみればドラシャのスプラインや、ミッションのクラッチハブ、メインシャフトのスプラインは多くても十数個で、フォードの8山でそれこそ1000馬力とかくわえ込んでいます。

 それ考えれば、3インチ径のCFRPに数十~100余のスプラインがあれば、許容範囲なのかもしれません。
 CFRPの圧入をしやすくするために、角度を小さくするようですが、山も全部かかっていなくても良いようですね。

 CFRPの強さは、炭素繊維の分子間結合と繊維と樹脂の浸透の強さですから、強度計算してないですが、引っぱりはもとより、金属以上の強さがあるんでしょう。衝撃や過熱には弱いですから、そこらへんもノウハウがあるんでしょう。