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【発明の名称】 ゴム製筒体の製造方法及びビードの配置方法
【発明者】 【氏名】横堀 志津雄

【氏名】上坪 一晴

【氏名】押方 満男

【要約】 【課題】補強コード層を容易に形成しつつ、ビードで補強コード層を十分に係止することができるゴム製筒体の提供。

【構成】筒状ゴム膜4の両端部を通るよう傾斜する補強コード8で中心軸を取り巻く。一回の取り巻きごとに周方向に所定のピッチだけずらして、補強コード8を周方向かつ二層に配列する。端部に掛けた補強コード8をローラー13で溝部10に押し付けて、内面側補強コード層5aの端部を凹ませる。内面側補強コード層5aと外面側補強コード層5bとの間に形成される空間14に線状部材9を挿入する。線状部材9の両端を接続して環状のビード6を構成する。ビード6が、端部で互いに連続する内面側補強コード層5a及び外面側補強コード層5bを係止する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
両端部が中央部よりも小径の筒状ゴム膜に、その中心軸方向に対して傾斜する補強コードを周方向に配列してなる内面側補強コード層及び外面側補強コード層が設けられると共に、両補強コード層の補強コードの傾斜方向が互いに交差するように設定され、前記筒状ゴム膜の少なくとも一方の端部に、両補強コード層を係止するビードが埋設されたゴム製筒体の製造方法であって、
中心軸方向両端部の外径が中央部の外径よりも小径に設定された成型フォーマに内面未加硫ゴムを巻き付け、次いで、前記補強コードを中心軸方向に対して一定の傾斜角度で傾斜させて、内面未加硫ゴムの両端部に掛けつつ中心軸を取り巻き、かつ一回の取り巻きごとに周方向に所定のピッチだけずらしながら配列位置が中心軸周りに一周するまで中心軸を複数回取り巻くことにより、補強コードを周方向に配列して内面未加硫ゴムの外側全周に端部で互いに連続する内面側補強コード層及び外面側補強コード層を形成し、その後、補強コード同士の隙間から内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に線状部材を挿入して、該線状部材を両補強コード層の端部の連続する部位に全周に渡って掛けるように配置し、さらに、前記線状部材の両端を接続して環状のビードに構成した後、補強コード層の外側に外面未加硫ゴムを巻き付けて、筒状未加硫ゴム膜を構成し、該筒状未加硫ゴム膜の内面未加硫ゴム及び外面未加硫ゴムを加硫成形して前記筒状ゴム膜を形成することを特徴とするゴム製筒体の製造方法。
【請求項2】
前記成型フォーマの端部に凹部が形成され、内面未加硫ゴムの端部に補強コードを掛ける際、内面側補強コード層を構成する補強コードのうち、前記凹部を跨ぐ部位を押圧することにより、内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に、線状部材を挿入する空間を形成することを特徴とする請求項1に記載のゴム製筒体の製造方法。
【請求項3】
前記凹部として、成型フォーマの端部に周方向に連続する溝部が形成され、内面側補強コード層を構成する補強コードのうち、前記溝部を跨ぐ部位にローラーを押し付けて押圧することを特徴とする請求項2に記載のゴム製筒体の製造方法。
【請求項4】
両補強コード層の中心軸方向中央部において、前記線状部材を内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に挿入し、その後、線状部材を両補強コード層の端部に移動させることを特徴とする請求項1に記載のゴム製筒体の製造方法。
【請求項5】
内面側補強コード層を構成する補強コードの張力を外面側補強コード層を構成する補強コードの張力よりも大きく設定することにより、内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に、線状部材を挿入する空間を形成することを特徴とする請求項4に記載のゴム製筒体の製造方法。
【請求項6】
内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に線状部材を内装したシースを挿入し、前記線状部材を残してシースを引き出すことにより、内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に線状部材を挿入することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のゴム製筒体の製造方法。
【請求項7】
内面未加硫ゴムの端部に補強コードを掛ける際、該補強コードのうちの外面側補強コード層を構成する部位でシースを押さえ付けるようにして、補強コードで中心軸を取り巻きながらシースを徐々に配置することにより、全周に渡ってシースを内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に配置し、補強コードの取り巻きが完了した後、シースに線状部材を挿入し、該線状部材を残してシースを引き出すことにより、内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に線状部材を挿入することを特徴とする請求項1に記載のゴム製筒体の製造方法。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれかに記載の方法によってゴム製筒体としてのダイヤフラムを製造し、該ダイヤフラムの両端に金具を止着することを特徴とする空気ばねの製造方法。
【請求項9】
ゴム製筒体を補強するための補強コード層の端部を係止するビードの配置方法であって、
補強コードを成型フォーマの両端部に掛けつつ中心軸を取り巻き、かつ一回の取り巻きごとに周方向に所定のピッチだけずらしながら中心軸を複数回取り巻くことにより、補強コードを周方向に配列して端部で互いに連続する内面側補強コード層及び外面側補強コード層を形成し、その後、補強コード同士の隙間から内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に線状部材を挿入して、該線状部材を両補強コード層の端部の連続する部位に全周に渡って掛けるように配置し、さらに、前記線状部材の両端を接続して環状のビードに構成することを特徴とするビードの配置方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、ゴム製筒体の製造方法、及びゴム製筒体を補強するための補強コード層の端部を係止するビードの配置方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に、トラックやバスなどに装備される空気ばねや、タイヤ、エアローラ、配管継手などが備えるゴム製筒体は、筒状ゴム膜に補強コード層を設けた構造とされている(例えば特許文献1)。補強コード層は、内面ゴム及び外面ゴム間に、平行に並べた複数本の補強コードを横糸で繋いだものを薄いシート状のゴムで包んで構成される幅広のプライを介在させてなり、バイアス裁断した二枚のプライをそのバイアス方向を互いに交差させて配置することにより、内面側補強コード層及び外面側補強コード層が形成される。
【0003】
また、筒状ゴム膜には、その端部を補強するための環状のビードが埋設されている(例えば特許文献2)。ビードは、プライの端部を折り返して掛けることによって補強コード層の端部を係止すると共に、ゴム製筒体の金具などへの止着力を高めるようになっており、ゴム製筒体への高圧空気の封入や、ゴム製筒体の変位量及びその変位の繰り返し数の増大を可能にする。
【0004】
このビードを筒状ゴム膜に埋設するには、筒状ゴム膜に加硫成形する前の未加硫ゴムを成型する際に、その成型中の未加硫ゴムに予め環状に形成したビードを被せる方法や、成型中の未加硫ゴムに細い線材を複数回巻き付けて環状のビードを形成する方法を採用することが多い。
【特許文献1】特開2001−20148
【特許文献2】特開2003−202045(段落番号0032)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、内面ゴム及び外面ゴム間に幅広のプライを介在させて補強コード層を形成するには、予め幅広のプライを製造する工程と、内面ゴムの周りに巻き付けたプライの端部外側にビードを配置する工程と、プライの端部を折り返してビードに係止する工程とを必要とし、ゴム製筒体の製造工程及び工数を多くしやすい。
【0006】
また、上記の構成を採用する場合、プライの製造やプライ端部の折り返しに高価な設備が必要であると共に、長さや径の異なる他品種のゴム製筒体を少数ずつ製造する場合にはプライの裁断ロスが大きくなり、ゴム製筒体の製造コストが高くなる。さらに、プライの横糸が加硫成形する際の拡径を阻害するなどして、ゴム製筒体の性能を不安定にするおそれがある。
【0007】
これに対して、内面ゴムの周りに一本又は数本の補強コードを中心軸に対して傾斜させつつ複数回巻き付けることにより、予め幅広のプライを形成することなく、端部で互いに連続する二層の補強コード層を形成することが考えられる。この場合、補強コード層の端部の連続する部位に掛けるようにビードを配置して、補強コード層を十分に係止するのが望ましいが、このようなビードの配置には、予め環状に形成したビードを被せる方法や、細い線材を複数回巻き付けて環状のビードを形成する方法を採用することができない。
【0008】
本発明は、補強コード層を容易に形成しつつ安定した性能を得ることができるゴム製筒体の製造方法、及びゴム製筒体の補強コード層を十分に係止することができるビードの配置方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するため、本発明は、両端部が中央部よりも小径の筒状ゴム膜に、その中心軸方向に対して傾斜する補強コードを周方向に配列してなる内面側補強コード層及び外面側補強コード層が設けられると共に、両補強コード層の補強コードの傾斜方向が互いに交差するように設定され、前記筒状ゴム膜の少なくとも一方の端部に、両補強コード層を係止するビードが埋設されたゴム製筒体の製造方法を提供する。
【0010】
具体的には、中心軸方向両端部の外径が中央部の外径よりも小径に設定された成型フォーマに内面未加硫ゴムを巻き付ける。次いで、補強コードを中心軸方向に対して一定の傾斜角度で傾斜させて、内面未加硫ゴムの両端部に掛けつつ中心軸を取り巻き、かつ一回の取り巻きごとに周方向に所定のピッチだけずらしながら配列位置が中心軸周りに一周するまで中心軸を複数回取り巻くことにより、補強コードを周方向に配列して内面未加硫ゴムの外側全周に端部で互いに連続する内面側補強コード層及び外面側補強コード層を形成する。その後、補強コード同士の隙間から内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に線状部材を挿入して、この線状部材を両補強コード層の端部の連続する部位に全周に渡って掛けるように配置する。さらに、線状部材の両端を接続して環状のビードに構成した後、補強コード層の外側に外面未加硫ゴムを巻き付けて、筒状未加硫ゴム膜を構成し、この筒状未加硫ゴム膜の内面未加硫ゴム及び外面未加硫ゴムを加硫成形して筒状ゴム膜を形成する。
【0011】
上記構成によれば、補強コードで中心軸を複数回取り巻いて内面側補強コード層及び外面側補強コード層を形成するので、両補強コード層が、端部で互いに連続して全体として袋状をなす。さらに、内面側補強コード層及び外面側補強コード層を形成した後、両補強コード層間に線状部材を挿入し、この線状部材の両端を接続して環状のビードを形成するので、補強コード層の袋形状の内側に環状のビードを容易に配置することができる。これにより、環状のビードを袋状をなす補強コード層の端部の連続する部位に抜け出し不能に掛けて、補強コード層を十分に係止することができる。
【0012】
つまり、予め環状に形成したビードや、細いワイヤを複数回巻き付けて環状に形成するビードを使用する場合、これらのビードを補強コード層の袋形状の内側に配置するのが難しいが、線状部材を袋形状の内側に配置した後、その両端を接続することにより、環状のビードを補強コード層の袋形状の内側に容易に配置することができる。
【0013】
また、中心軸を複数回取り巻くようにして補強コードを周方向かつ二層に配列するので、補強コード層の形成に、高価な設備を必要とする幅広のプライを製造する工程、及びプライの端部を折り返す工程を不要にすることができ、さらに、長さや径の異なる他品種のゴム製筒体を少数ずつ製造する場合であっても補強コードのロスをなくすことができる。また、幅広プライのような横糸が存在しないので、加硫成形する際の拡径を阻害されることがなく、ゴム製筒体の性能を安定させることができる。
【0014】
さらに、ビードに係止するための補強コードの端部折り返しがない分、厚さが薄くコンパクトなゴム製筒体を得ることができる。さらに、補強コードのコード端を極めて少なくすることができ、このコード端や補強コードの端部折り返しのような疲労亀裂の起点となりやすい部位が少なくなる分、ゴム製筒体の耐久性を高めることができる。
【0015】
ここで、補強コード層が形成される様子をより詳しく説明すると、まず、補強コードが中心軸を一回取り巻くことにより、中央部の補強コード層に配列される補強コードが中心軸を挟んで反対側に一列ずつ互いにほぼ並行に配列される。この一回の取り巻きごとに周方向に所定のピッチ分だけずれるので、複数回の取り巻きにより、中心軸に対する傾斜角度を維持しつつ中心軸周りに傾斜方向が変化し、補強コードが周方向に配列される。
【0016】
一回の取り巻きによって配列された一対の補強コードは、それぞれを外周側から見たとき、中心軸に対して同じ大きさの傾斜角度で反対側に傾斜しており、それぞれの補強コードの配列が一周した時点で、補強コードの傾斜方向が互いに交差する内面側補強コード層及び外面側補強コード層が形成される。反対側に傾斜する一対の補強コードが一回の取り巻きによって中心軸を挟んで反対側に配列されるので、傾斜方向が交差する補強コードが互いに編み込まれるように配列されることはなく、補強コードのパンタグラフ作用を阻害することはない。
【0017】
両補強コード層間への線状部材の挿入を容易にするための手段として、成型フォーマの端部に凹部を形成し、内面未加硫ゴムの端部に補強コードを掛ける際、内面側補強コード層を構成する補強コードのうち、成型フォーマ端部の凹部を跨ぐ部位を押圧することにより、内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に、線状部材を挿入する空間を形成するという構成を例示できる。これにより、補強コード層の端部かつ両補強コード層間に線状部材を容易に挿入し、その両端を接続して構成したビードで、そのまま補強コード層の端部を係止することができる。
【0018】
この場合、成型フォーマ端部の凹部は、その複数を独立させて内面側補強コード層を構成する補強コードを掛ける部位のみに形成することもできるが、この凹部として、成型フォーマの端部に周方向に連続する溝部を形成し、内面側補強コード層を構成する補強コードのうち、溝部を跨ぐ部位にローラーを押し付けて押圧するようにしてもよい。そうすれば、溝部を跨いで補強コードを掛けた後、ローラーを溝部に沿わせてわずかに移動させながら補強コードを押圧することにより、成型フォーマに対して補強コードを周方向に正確に位置決めすることなく補強コードを押圧することができる。
【0019】
また、両補強コード層間への線状部材の挿入を容易にするための別の手段として、両補強コード層の中心軸方向中央部において、線状部材を内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に挿入し、その後、線状部材を両補強コード層の端部に移動させるという構成を採用することもできる。この構成によれば、比較的に補強コードのたわみやすい部位である両補強コード層の中心軸方向中央部に線状部材を挿入してから、この線状部材を端部に移動させるので、成型フォーマに凹部などを形成することなく、線状部材の挿入を容易にすることができる。
【0020】
この場合、内面側補強コード層を構成する補強コードの張力を外面側補強コード層を構成する補強コードの張力よりも大きく設定することにより、内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に、線状部材を挿入する空間を形成すれば、線状部材の挿入及び移動をより簡単にすることができる。つまり、補強コードは、その張力が十分に小さいときには成型フォーマの周面に沿う曲線状を示すが、その張力を大きくするほど直線に近づこうとする。したがって、補強コードの張力に差をつけることにより、両補強コード層の間に空間を形成することができる。
【0021】
また、内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に線状部材を内装したシースを挿入し、線状部材を残してシースを引き出すことにより、内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に線状部材を挿入することもできる。これにより、線状部材を両補強コード層間に挿入する際、これをシースで保護することができるので、補強コードや線状部材を傷つけることがなく、しかも、線状部材の剛性が小さい場合であっても、ある程度の剛性を持たせた状態で両補強コード層間に挿入することができる。
【0022】
また、両補強コード層間への線状部材の挿入を容易にするためのさらに別の手段として、内面未加硫ゴムの端部に補強コードを掛ける際、この補強コードのうちの外面側補強コード層を構成する部位でシースを押さえ付けるようにして、補強コードで中心軸を取り巻きながらシースを徐々に配置することにより、全周に渡ってシースを内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に配置し、補強コードの取り巻きが完了した後、シースに線状部材を挿入し、この線状部材を残してシースを引き出すことにより、内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に線状部材を挿入するという構成を採用することもできる。
【0023】
この構成によれば、成型フォーマに凹部などを形成することなく、かつ補強コード層の端部に、線状部材を容易に挿入することができる。しかも、補強コードで中心軸を取り巻きながら、この補強コードに掛けるようにシースを徐々に配置するので、補強コードを精度よく位置決めすることができ、ゴム製筒体の形状を安定させることができる。
【0024】
また、本発明は、上記の方法によってゴム製筒体としてのダイヤフラムを製造し、該ダイヤフラムの両端に金具を止着することを特徴とする空気ばねの製造方法を提供する。この空気ばねの製造方法を採用することにより、上記のゴム製筒体の製造方法を採用するのと同じ効果を得ることができる。
【0025】
また、本発明は、ゴム製筒体を補強するための補強コード層の端部を係止するビードの配置方法を提供する。
【0026】
具体的には、まず、補強コードを成型フォーマの両端部に掛けつつ中心軸を取り巻き、かつ一回の取り巻きごとに周方向に所定のピッチだけずらしながら中心軸を複数回取り巻くことにより、補強コードを周方向に配列して端部で互いに連続する内面側補強コード層及び外面側補強コード層を形成する。その後、補強コード同士の隙間から内面側補強コード層と外面側補強コード層との間に線状部材を挿入して、この線状部材を両補強コード層の端部の連続する部位に全周に渡って掛けるように配置する。さらに、線状部材の両端を接続して環状のビードに構成する。
【0027】
このビードの配置方法によれば、上記のゴム製筒体の製造方法を採用するのと同じ効果を得ることができる。
【発明の効果】
【0028】
以上のとおり、本発明によると、内面側補強コード層及び外面側補強コード層を形成した後、両補強コード層間に線状部材を挿入し、この線状部材の両端を接続して環状のビードを形成するので、袋状をなす補強コード層の端部の連続する部位に環状のビードを掛けることができ、このビードによって補強コード層を十分に係止することができる。
【0029】
また、補強コードで中心軸を取り巻いて補強コード層を形成するので、ゴム製筒体の補強コード層を容易に形成しつつ安定した性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0030】
以下、本発明に係るゴム製筒体の製造方法及びビードの配置方法を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。まず、本発明の方法によって製造するゴム製筒体について説明する。
【0031】
図1はゴム製筒体の断面図であり、左半分は加硫成形前の状態を示し、右半分は加硫成形後の状態を示す。図2は補強コード層を示す斜視図であり、成型フォーマ及び内面未加硫ゴムの外側に形成した状態を示している。なお、図2において、成型フォーマ及び内面未加硫ゴムは、上部のみを図示している。図3は線状部材を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図である。
【0032】
ゴム製筒体1は、例えばトラックやバスに装備される空気ばねのダイヤフラムとして使用されるものであり、上端部を一対の締結金具2a、2bで挟持されると共に、下端部にピストン3の挿入部3aが圧入される。このゴム製筒体1は、中央部が両端部よりも大径で全体として略球状の筒状ゴム膜4に、内圧や伝達力に対する抵抗を高めるための補強コード層5を設けると共に、上下端部に環状のビード6を埋設して補強コード層5を係止した構造とされる。
【0033】
筒状ゴム膜4は、補強コード層5を介在させる内面ゴム4a及び外面ゴム4bからなり、内面未加硫ゴム7a及び外面未加硫ゴム7bから構成される筒状未加硫ゴム膜7を加硫成形してなる。筒状未加硫ゴム膜7は、中央部が一定径で両端部が中央部よりも小径に設定され、加硫成形する際に略球状とされる。
【0034】
補強コード層5は、筒状ゴム膜4の中央部に内面側補強コード層5a及び外面側補強コード層5bの二層に設けられ、この内面側補強コード層5a及び外面側補強コード層5bが、ゴム製筒体1の中心軸を取り巻く一本の補強コード8から構成されている。
【0035】
補強コード8は、中心軸を取り巻きつつ中心軸方向に対して一定の傾斜角度で傾斜して筒状ゴム膜4の両端部を通り、さらに、一回の取り巻きごとに周方向に所定のピッチだけずれながら配列位置が中心軸周りに一周するまで中心軸を複数回取り巻いている。これにより、内面側補強コード層5a及び外面側補強コード層5bに、補強コード8がゴム製筒体1の中心軸方向に対して傾斜しつつ周方向に配列され、さらに、内面側補強コード層5a及び外面側補強コード層5bに配列される補強コード8が、互いに編み込まれることなく、その傾斜方向が互いに交差する方向に設定されている。
【0036】
なお、内面側補強コード層5a及び外面側補強コード層5bに配列される補強コード8の中心軸に対する傾斜角度は、筒状未加硫ゴム膜7に埋設された状態でβ(−β)に設定され、筒状ゴム膜4に加硫成形した後にβ1(−β1)に変化するようになっている。
【0037】
ビード6は、線状部材9の両端を接続して環状に構成してなり、内面側補強コード層5a及び外面側補強コード層5bと両層の上下端の互いに連続する部位とから構成される袋形状の内側に配置されて、補強コード8のうち、ゴム製筒体1の上下端部を通る掛け部8aに抜け出し不能に掛けられる。このビード6は、補強コード層5の端部の連続する部位を係止すると共に、特に、ゴム製筒体1の下端部を補強してその広がりを規制し、ゴム製筒体1とピストン3とのシール性を高める。
【0038】
図3に示すように、線状部材9は、例えば複数本の素線9aを撚り合わせた構成のワイヤーロープとされ、その両端をラップさせて周囲のゴムを加硫成形することにより、周囲のゴムを介して両端を接続し、環状のビード6を構成するようになっている。線状部材9の両端には、切断するなどしてテーパー9bが形成され、そのテーパー面同士を重ねてラップさせることにより、ラップ部を他の部位と同程度の太さにしている。なお、線状部材9の素線9aには、ゴムとの接着性を高めるためのブラスメッキなどの表面処理が施されている。
【0039】
次に、ゴム製筒体1の製造方法を説明する。図4は補強コードが中心軸を取り巻く様子を示す斜視図であり、図5は補強コードが中心軸を取り巻く様子を示す平面図、図6はビードを配置する手順を示す模式図である。図7は成型フォーマの周りに形成した筒状未加硫ゴム膜を示す図であり、(a)は軸方向断面図、(b)は軸直角方向断面図である。図8は筒状未加硫ゴム膜及び筒状ゴム膜の軸方向断面図である。
【0040】
まず、中心軸方向両端部の外径が中央部の外径よりも小径に設定され、かつ端部に周方向に連続する溝部10が形成されたコア式成型フォーマ11に、内面未加硫ゴム7aを巻き付ける。
【0041】
次いで、図4及び図5に示すように、未加硫ゴムで被覆した一本の補強コード8を中心軸に対して一定の傾斜角度β(−β)で傾斜させて、内面未加硫ゴム7aの両端部に掛けつつ中心軸を取り巻き、かつ一回の取り巻きごとに周方向に所定のピッチだけずらしながら配列位置が中心軸周りに一周するまで中心軸を複数回取り巻く。これにより、補強コード8が周方向に配列されて、内面未加硫ゴム7aの外側全周に、端部で互いに連続する内面側補強コード層5a及び外面側補強コード層5bが形成されて、図2に示す状態を得る。
【0042】
また、図6(a)に示すように、コア式成型フォーマ11の端部に補強コード8の掛け部8aを掛けた際、図6(b)に示すように、掛け部8aのうちの内面側補強コード層5aを構成する始端側でかつ溝部10を跨ぐ部位12に、ローラー13を押し付けて押圧することにより、掛け部8aの始端側の一部を凹ませて、図4及び図5に示す状態を得る。
【0043】
掛け部8aの始端側の一部を凹ませた後、さらに補強コード8で中心軸を取り巻くことにより、掛け部8aのうちの終端側が、一部を凹ませた内面側補強コード層5aの外側に外面側補強コード層5bを構成し、図6(c)に示すように、内面側補強コード層5aと外面側補強コード層5bとの間に、線状部材9を挿入する空間14を形成する。空間14に補強コード8同士の隙間から線状部材9を挿入して、この線状部材9を内面側補強コード層5a及び外面側補強コード層5bの端部の連続する部位に全周に渡って掛けるように配置した後、線状部材9の両端のテーパー9bをラップさせることにより、環状のビード6を構成する。
【0044】
ここで、補強コード8が中心軸を取り巻く様子をより詳しく説明する。まず、補強コード8を予め定めた傾斜角度(β)で内面未加硫ゴム7aの中央部外周面に配列し、内面未加硫ゴム7aの端部外周面に掛けて、中心軸を挟んで反対側の外周面まで導く。次いで、傾斜角度(−β)で内面未加硫ゴム7aの反対側の中央部外周面に配列し、内面未加硫ゴム7aの端部外周面に掛けて元の外周面まで導く。
【0045】
このとき、一回の掛け回しにおける始点15aと終点15bとを、コード径以上に設定された所定のコードピッチ分だけ周方向にずらす。また、端部外周面に掛ける際、補強コード8の傾斜角度をできるだけ変化させないようにする。なお、端部を中央部よりも小径に設定しているので、端部と中央部との段差が補強コード8を係止してずれを阻止する。
【0046】
これにより、補強コード8が中心軸を挟んで反対側に一列ずつ互いにほぼ平行に配列され、補強コード8の一回の取り巻き操作が完了する。このとき、中心軸を挟んで反対側に配列された補強コード8は、外周側から見て同じ大きさで傾斜方向が反対の傾斜角度(β、−β)に設定されている。
【0047】
取り巻きの際のコードピッチ分のずれにより、中心軸に対する補強コード8の傾斜角度(β、−β)を維持しつつ中心軸周りに傾斜方向が変化し、補強コード8の取り巻き操作を繰り返すことにより、補強コード8が周方向に配列される。同一方向に傾斜する補強コード8の配列が周方向に一周するまで取り巻き操作を繰り返すことにより、補強コード8が互いに編み込まれることなく、傾斜方向が互いに交差する円筒状の内面側補強コード層5a及び外面側補強コード層5bが形成される。
【0048】
その後、補強コード層5の外側に外面未加硫ゴム7bを巻き付けて、筒状未加硫ゴム膜7を構成し、図1の左半分、図7、及び図8の実線に示す状態を得る。このとき、線状部材9の両端が周囲のゴムを介して接続される。なお、ビード6の周囲は、未加硫ゴムで被覆した補強コード8の掛け部8aが密に配置される部位であり、線状部材9の両端を接続するのに十分な量のゴムが存在する。
【0049】
さらに、コア式成型フォーマ11を分解して筒状未加硫ゴム膜7を取り外し、これを外型に組み込んで内側にバッグを挿入し、筒状未加硫ゴム膜7を加圧加熱して略球状の筒状ゴム膜4に加硫成形することにより、図1の右半分、及び図8の二点鎖線に示す状態のゴム製筒体1を得る。
【0050】
次に、本発明の方法と従来の方法とを空気ばねに適用した場合について比較する。本発明の方法で製造するゴム製筒体1は、図1に断面図を示すものであり、上端部を一対の締結金具2a、2bで挟持すると共に、下端部にピストン3の挿入部3aを圧入している。従来の方法で製造するゴム製筒体(図示せず)は、補強コード層及びビードを除いて、本発明の方法で製造するゴム製筒体1と同じものである。
【0051】
ゴム製筒体1は、内径がφ150mmで、中央部の外径がφ240mm、高さ(B1)が140mm、補強コード8の傾斜角度(β1)が55°、上下端部に埋設した環状のビード6の中心径(D)がφ160mmの空気ばね用ダイヤフラムとし、加硫成形前の中央部の外径をφ216mm、高さ(B)を170mm、補強コード8の傾斜角度(β)を48°とする。
【0052】
本発明のゴム製筒体1の補強コード層5は、中心軸を取り巻く一本の補強コード8から形成したものであり、筒状ゴム膜4の下端部を通る掛け部8aをビード6に掛けている。掛け部8aの直線長さ(H)は、傾斜角度(β=48°)及び高さ(B=170mm)より、153mmとしている。ビード6は、線状部材9として、φ3.6mmのワイヤーロープ(1×7×1.2)の両端の10mmの範囲をカットしてテーパー9bを形成し、そのテーパー面を合わせて両端をラップさせて環状に構成している。
【0053】
従来のゴム製筒体(図示せず)の補強コード層は、筒状ゴム膜にバイアス裁断した二枚のプライを埋設してなり、その端部を予め環状に形成したφ5mmのビードに係止するよう折り返している。
【0054】
また、補強コード8は、コード径が0.6mmのポリエステルコードでコードピッチを1mmとする。なお、本発明に係るゴム製筒体1では、未加硫ゴムで被覆した状態の補強コード8の径をφ1.0mmとする。
【0055】
補強コード層の形成方法、ビードワイヤの配置方法、補強コード層の自動形成、補強コードの配列、ゴム厚、耐疲労性、シール強度、補強コードのロス、補強コードの事前処理、少量生産の可否、耐圧力の11項目について、本発明の方法と従来の方法とを比較した結果を表1に示す。
【0056】
【表1】


【0057】
表1により、本発明の方法は、補強コード層の形成方法の違いを示す項目と、ビードワイヤの配置方法の違いを示す項目を除いて、「補強コード層の自動形成」以降の9項目の全てについて従来の方法よりも優れていることがわかる。すなわち、本発明の方法は、補強コード層の形成に要する工数を半減し、補強コードの配列を乱れさせず、プライ端部の折り返しによるゴム厚の増厚をなくし、耐疲労性及びシール強度を高め、補強コードの裁断ロスをなくし、安価な設備で補強コードに未加硫ゴムで被覆し、少量生産を可能にし、さらに、耐圧力を高める。
【0058】
上記構成によれば、線状部材9を内面側補強コード層5aと外面側補強コード層5bとの間に挿入した後、線状部材9の両端を接続してビード6を構成するので、端部で互いに連続して袋状を構成する内面側補強コード層5a及び外面側補強コード層5bを環状のビード6によって係止することができる。これにより、ピストンタイプの空気ばねのようなビード6が必須である片側シールの構造のゴム製筒体1にも、一本の補強コード8を巻き付けて形成する補強コード層5を採用することができる。
【0059】
しかも、補強コード8の掛け部8aをコア式成型フォーマ11の端部に掛ける際に溝部10に押し付けて、内面側補強コード層5aの端部を凹ませるので、端部において内面側補強コード層5aと外面側補強コード層5bとの間に空間14を形成して、線状部材9の挿入を容易にすることができる。
【0060】
中心軸を取り巻く補強コード8が筒状ゴム膜4の端部を高密度で通り、この部位がビード6を補強するので、ビード6として、比較的に細く柔軟なものを使用することができる。これにより、線状部材9を内面側補強コード層5aと外面側補強コード層5bとの間の空間14に挿入する際の線状部材9の取り扱いをより簡単にすることができ、しかも、ビード6がピストンの挿入やタイヤホイールなどの金具を取り付ける際の変形にも十分に追随し、かつ速やかに元の形状に復元する。また、ビード6に補強コード8の掛け部8aによる補強効果も加わるので、耐圧力や耐久性をより高めることができ、高圧あるいは大きな変位が繰り返し負荷される場合にも採用することができる。
【0061】
補強コード層5を一本の補強コード8から形成するので、補強コード8としてスチールコードのような剛性の大きい繊維を使用することもでき、しかも、一定動作の繰り返しによって補強コード層5を形成することができるので、容易に自動化を図ることができる。補強コード8の巻き始め及び巻き終わりを除いて端部の露出がないので、補強コード8の端部を起点とする疲労亀裂の発生を防止することができる。ゴム製筒体1の端部にビードや折り返しがない分、厚さを薄くして製品をコンパクトにすることができる。
【0062】
補強コード8の取り巻きは、幅広プライを用いる場合のような裁断ロスをなくすことができ、補強コード8を未加硫ゴムで被覆する被覆装置も従来の方法に用いる幅広プライを製造する装置よりも安価である。これにより、材料ロスを少なくすると共に、補強コード層5を安価に形成することができる。
【0063】
補強コード8が互いに編み込まれないので、補強コード8同士の接触による抵抗及び摩耗を発生させずにすみ、補強コード層5のパンタグラフ作用を阻害することなく上下方向変位を吸収することができる。さらに、加硫成形する際にバッグを挿入して球面に加硫することができるので、上下方向を主体とする大きな変位を許容することができる。
【0064】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、ゴム製筒体1は、空気ばねのダイヤフラムに限らず、タイヤや、エアローラ、配管継手などが備えるものであってもよい。
【0065】
線状部材9の挿入を容易にするための手段としては、コア式成型フォーマ11の溝部10に代えて、コア式成型フォーマ11の端部に、独立する複数の凹部を補強コード8の掛け部8aが跨ぐ部位のみに形成し、この凹部に補強コード8を押し付けて線状部材9を挿入する空間14を形成してもよい。
【0066】
また、線状部材9の挿入を容易にするための別の手段として、内面側補強コード層5a及び外面側補強コード層5bの中心軸方向中央部で、線状部材9を両補強コード層5a、5bの間に挿入するようにしてもよい。この場合、挿入した線状部材9を両補強コード層5a、5bの端部に移動させることにより、ビード6で内面側補強コード層5a及び外面側補強コード層5bを係止することができる。さらに、補強コード8のうち、内面側補強コード層5aを構成する部位の張力を、外面側補強コード層5bを構成する部位の張力よりも大きく設定することにより、内面側補強コード層5aと外面側補強コード層5bとの間に、線状部材9を挿入する空間を形成することもできる。
【0067】
また、線状部材9の挿入を容易にするためのさらに別の手段として、まず、内面側補強コード層5aと外面側補強コード層5bとの間に線状部材9を内装したシースを挿入するようにしてもよい。シースを挿入した後、線状部材9を残してシースを引き出すことにより、内面側補強コード層5aと外面側補強コード層5bとの間に線状部材9を挿入することができる。
【0068】
また、線状部材9の挿入を容易にするためのさらに別の手段として、コア式成型フォーマ11の端部に補強コード8を掛ける際、この補強コード8のうちの外面側補強コード層5bを構成する部位でシースを押さえ付けるようにして、補強コード8で中心軸を取り巻きながらシースを徐々に配置することにより、全周に渡ってシースを内面側補強コード層5aと外面側補強コード層5bとの間に配置し、補強コード8の取り巻きが完了した後、シースに線状部材9を挿入するようにしてもよい。線状部材9を挿入した後、この線状部材9を残してシースを引き出すことにより、内面側補強コード層5aと外面側補強コード層5bとの間に線状部材9を配置することができる。
【0069】
この場合、中心軸を取り巻く一本の補強コード8で押さえながら、シースをその始端側から徐々に配置するので、補強コード8を精度よく位置決めすることができ、ゴム製筒体1の端部形状及び金具との止着力を安定させることができる。
【0070】
また、一本の補強コード8によって補強コード層5を構成する代わりに、複数の補強コード8を互いに所定のコードピッチを維持させながら筒状ゴム膜4の中心軸を取り巻いて形成するようにしてもよい。
【0071】
この場合、同時に取り巻く補強コード8の本数が多くなると筒状ゴム膜4の端部を通るときに配列の乱れを生じやすく、全体として正確な傾斜角度で掛け回すことが難しくなりやすいことを考慮し、1000〜2000dtex程度の太い補強コード8を使用するときに1本、600dtex程度以下の細い補強コード8を使用するときに2本とするのがよい。
【0072】
ゴム製筒体1の中心軸方向両端部の内径は、互いに異なる大きさに設定してもよく、大径側から内部に金具を挿入することにより、その挿入をより簡単にすることができる。また、ゴム製筒体1は、略球状に限らず、一定径の円筒状であってもよい。
【0073】
図9に示すように、成型フォーマは、コア式成型フォーマ11に限らず、例えば鋼管16aの周りに筒状ゴム16bを配置してなるゴム式成型フォーマ16を用いることもできる。ゴム式成型フォーマ16は、筒状未加硫ゴム膜7を形成した後、まず鋼管16aを引き抜いてから筒状ゴム16bを変形させて引き抜くものである。
【0074】
また、図9に示すように、ビード6は、筒状ゴム膜4の中心軸方向における両端に埋設するものだけでなく、筒状ゴム膜4の一方の端部のみに埋設することもできる。この場合、ビード6のない端部においても、高密度で配列された補強コード8の掛け部8aがビード6の代わりとして機能するので、内外の金具で締結することにより、十分に止着することができる。
【図面の簡単な説明】
【0075】
【図1】本発明に係るゴム製筒体の断面図であり、左半分は加硫成形前の状態を示し、右半分は加硫成形後の状態を示す
【図2】補強コード層を示す斜視図
【図3】線状部材を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図
【図4】補強コードが中心軸を取り巻く様子を示す斜視図
【図5】補強コードが中心軸を取り巻く様子を示す平面図
【図6】ビードを配置する手順を示す模式図
【図7】成型フォーマの周りに形成した筒状未加硫ゴム膜を示す図であり、(a)は軸方向断面図、(b)は軸直角方向断面図
【図8】筒状未加硫ゴム膜及び筒状ゴム膜の軸方向断面図
【図9】別の形態の成型フォーマの周りに形成した筒状未加硫ゴム膜を示す図であり、(a)は軸方向断面図、(b)は軸直角方向断面図
【符号の説明】
【0076】
1 ゴム製筒体
3 ピストン
4 筒状ゴム膜
5 補強コード層
5a 内面側補強コード層
5b 外面側補強コード層
6 ビード
8 補強コード
8a 掛け部
9 線状部材
10 溝部
13 ローラー
【出願人】 【識別番号】000003148
【氏名又は名称】東洋ゴム工業株式会社
【出願日】 平成18年8月10日(2006.8.10)
【代理人】 【識別番号】100077780
【弁理士】
【氏名又は名称】大島 泰甫

【識別番号】100106024
【弁理士】
【氏名又は名称】稗苗 秀三

【識別番号】100106873
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 誠司

【識別番号】100135574
【弁理士】
【氏名又は名称】小原 順子


【公開番号】 特開2008−37070(P2008−37070A)
【公開日】 平成20年2月21日(2008.2.21)
【出願番号】 特願2006−218171(P2006−218171)