では、カーボンファイバー製のトルクチューブについて話しましょう。 もし、余計な重さを増やすことなく回転力を伝えたいと思っているなら、きっとカーボンファイバー製のトルクチューブを検討したことがあるでしょう。これは、鋼鉄やアルミニウムでは不可能な仕事をこなします。つまり、非常に軽量でありながらも、巨大なトルクにも耐えられるのです。
ヒミツは繊維の配列にある
単にカーボンファイバーを組み合わせるだけでは不十分です。重要なのは、繊維がどのように配置されているかです。 強い負荷がかかった時にチューブがねじれたり曲がったりしないように、繊維を±45度の角度で配置します。この形状によって、剪断応力に効果的に対応できます。もし、プロジェクトで大きな曲げが発生する場合は、0度の方向にも繊維を配置します。 その結果、重い鋼鉄製のシャフトと同じような高い剛性が得られますが、手に持った時にはほとんど重さを感じません。
難しい部分：端の処理
カーボンファイバーの特徴として、引っ張り力には強いですが、圧縮には弱いという点があります。 もし、直接ギアをカーボンチューブに取り付けると、問題が生じます。これを解決するために、チューブの端にチタンやアルミニウムのインサートを接着します。そうすることで、チューブを損傷させずに、しっかりと固定することができます。 また、注意点として、CFRPチューブに穴を開けてはいけません。そうすると、繊維が切れて弱点ができ、最終的に破壊されてしまいます。そのため、最初から接続部分をしっかりと形成しておく必要があります。
どこで活躍するか（そして注意すべき点）
これらの製品は、航空宇宙用アクチュエータや高級車、ロボットアームなどで使われています。最も良い点は、長い金属製のシャフトで起こる「スプリング効果」がなくなることです。反応が素早く、スムーズに動作します。 しかし、代償もあります。カーボンファイバーは脆いのです。鋼鉄製のシャフトが衝突で曲がったり変形したりするのに対し、カーボンチューブは限界に達すると簡単に破壊されてしまいます。そのため、十分な安全係数を考慮して設計する必要があります。荷重がその破壊点に達しないようにしなければなりません。