JP4965180B2 - ゴム製筒体、ゴム製筒体の製造方法及びビードの配置方法 - Google Patents

Description

本発明は、筒状ゴム膜の端部に補強コード層を係止するビードを埋設してなるゴム製筒体、このゴム製筒体の製造方法及びビードの配置方法に関するものである。

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、二層の補強コード層が形成される。

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。

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。
特開２００１−２０１４８ 特開２００３−２０２０４５（段落番号００３２）

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。

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。

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。

本発明は、そ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、しかも、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、このゴム製筒体の製造方法及びビードの配置方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るゴム製筒体は、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二層の補強コード層を設けると共に、各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し、筒状ゴム膜の少なくとも一方の端部に、補強コード層を係止するビードを埋設したものであり、筒状ゴム膜に補強コードを、筒状ゴム膜の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一回の取り巻きごとに筒状ゴム膜の両端部を一回ずつ通るよう埋設し、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筒状ゴム膜の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かつ二層に配列し、さらに、ビードを補強コードのうちの筒状ゴム膜の端部を通る部位に掛けるように配置したものである。

この構成によれば、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。

しかも、補強コードで中心軸を複数回取り巻いて形成した二層の補強コード層は、その端部が互いに連続して全体として袋状になるので、この袋形状の内側にビードを配置して、補強コードのうちの筒状ゴム膜の端部を通る部位に、ビードを抜け出し不能に掛けることにより、二層の補強コード層を十分に係止することができる。

また、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。

線状部材の両端を接続することによって環状のビードを形成すれば、補強コード層を係止する環状のビードを容易に配置することができる。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は、補強コード層の袋形状の内側に配置して補強コード層の端部の連続する部位に掛けるのが難しいが、線状部材を補強コードのうちの筒状ゴム膜の端部を通る部位に掛けるように配置した後、その線状部材の両端を接続することにより、環状のビードを容易に配置することができる。

筒状ゴム膜の中心軸を取り巻く補強コードは、単数であっても複数であってもよく、補強コードの太さなどを勘案して適宜選択することができる。筒状ゴム膜の中心軸を取り巻く単数の補強コードから補強コード層を形成すれば、補強コードの配列を乱すことなく、かつ正確な傾斜角度で配列しやすくすることができる。一方、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の中心軸を取り巻く複数の補強コードから補強コード層を形成すれば、少ない取り巻き回数で補強コードを配列することができ、補強コードの配列に要する時間を短くすることができる。

本発明に係るゴム製筒体の用途としては、両端部に金具を止着して空気ばねのダイヤフラムとして使用することを例示することができる。この場合、筒状ゴム膜の端部に高密度に配列した補強コードがビードを補強すると共に締結金具による締結力を高めるので、その分、ビードを細く柔軟なものにすることができる。これにより、締結金具を内側に挿入する際にゴム製筒体の端部を変形させやすくすることができるので、所望の締結金具を容易に取り付けることができる。

さらに、上記の空気ばねを金具のうちの一方がピストンであるピストンタイプの空気ばねとして、そのピストンの挿入部をビードの埋設された筒状ゴム膜の端部に圧入したものを例示できる。この場合、ビードが筒状ゴム膜の端部の広がりを規制するので、ゴム製筒体とこれに圧入するピストンの挿入部との間を十分にシールすることができる。

ビードは、筒状ゴム膜の両端部に埋設してもよいが、筒状ゴム膜の一方の端部のみに埋設することもできる。この場合、筒状ゴム膜の端部に高密度に配置した補強コードをビードの代わりとして利用することができるので、ビードを設けない方の端部においても、内外の締結金具で締め付けることにより、十分な止着力を発揮することができる。

また、本発明は、これらのゴム製筒体をダイヤフラムとして備えた空気ばねを提供する。この空気ばねの構成を採用することにより、上記のゴム製筒体の構成を採用するのと同じ効果を得ることができる。

また、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二層の補強コード層が設けられると共に、各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、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。

すなわち、本発明は、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、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、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二層の補強コード層を形成し、さらに、内面未加硫ゴムの端部に補強コードを掛ける際に該補強コードの掛け部で線状部材を内面未加硫ゴムの端部に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線状部材を徐々に配置することにより、全周に渡って線状部材を補強コードの掛け部に掛け、補強コードの取り巻きが完了するとき、線状部材の両端を接続して環状のビードに構成し、その後、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を提供する。

この製造方法によれば、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。

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二層の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。

また、補強コードの取り巻きが終了するときに線状部材の両端を接続するので、端部で連続する二層の補強コード層を環状のビードによって係止することができる。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線状部材を徐々に配置するので、補強コード及びビードを精度よく位置決めすることができ、ゴム製筒体端部の形状及び金具との止着力を安定させることができる。

補強コードに掛けるように線状部材を徐々に配置する手順を具体的に説明すると、内面未加硫ゴムの端部に補強コードを掛ける際、その掛け部の終端側で線状部材の始端側を押さえ付けるように補強コードを掛けて、線状部材の始端側を補強コードの掛け部の終端側内側に配置した後、線状部材の終端側を補強コードの掛け部の始端側外側に配置することにより、補強コードの掛け部の内外に線状部材を通して、一つの掛け部に線状部材を掛ける。

さらに、同様の手順で、線状部材を掛け部の内側から外側に通しつつ、補強コードの取り巻き操作を繰り返すことにより、線状部材を徐々に配置しながら補強コードの各掛け部に掛ける。補強コードの取り巻きが完了して全周に線状部材が配置されたとき、線状部材の両端を接続して環状のビードに構成する。

これにより、二層の補強コード層が連続する部位である掛け部に環状のビードを容易に掛けて配置することができ、その自動化も容易に図ることができる。しかも、ビードを容易に配置できる分、比較的に太いビードであっても精度よく配置することができ、これに補強コードの掛け部による補強効果も加わるので、大きな内圧や変位の繰り返しを負荷するゴム製筒体の製造においても、本発明の製造方法を好適に採用することができる。

なお、この製造方法において、補強コードをゴムで被覆した状態で内面未加硫ゴムの外周側に巻き付ければ、そのゴムが滑り止めとなって補強コードの配列の乱れを防止することができる。

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を配置する以下の配置方法を提供する。これらの配置方法を採用することにより、上記のゴム製筒体及びゴム製筒体の製造方法を採用することによる効果と同じ効果を得ることができる。

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、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補強コード層を形成し、さらに、成型フォーマの端部に補強コードを掛ける際に該補強コードの掛け部で線状部材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線状部材を徐々に配置することにより、全周に渡って線状部材を補強コードの掛け部に掛け、補強コードの取り巻きが完了するとき、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。

成型フォーマの端部に補強コードを掛ける際、その掛け部の終端側で線状部材の始端側を押さえ付けるように補強コードを掛けて、線状部材の始端側を補強コードの掛け部の終端側内側に配置した後、線状部材の終端側を補強コードの掛け部の始端側外側に配置することにより、補強コードの掛け部の内外に線状部材を通して、一つの掛け部に線状部材を掛け、さらに、同様の手順で、線状部材を掛け部の内側から外側に通しつつ、補強コードの取り巻き操作を繰り返すことにより、線状部材を徐々に配置しながら補強コードの各掛け部に掛け、補強コードの取り巻きが完了して全周に線状部材が配置されたとき、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。

以上のとおり、本発明によると、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、幅広のプライを製造する工程、ビードを巻き付ける工程、及びプライの端部を折り返す工程を不要にして、少ない工程及び工数で補強コード層を形成することができ、ゴム製筒体の製造コストを安くすることができる。

また、幅広プライを用いる場合のような補強コードのロスをなくすことができるので、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もその製造コストを安くすることができる。さらに、加硫成形する際の拡径を阻害する横糸を不要にして、安定した性能を得ることができる。

しかも、補強コードを巻き付けながらこれに掛けるように線状部材を配置し、補強コードの巻き付けが終了するときに線状部材の両端を接続してビードとするので、互いに連続する二層の補強コード層の連続する部位に環状のビードを掛けて、補強コード層を十分に係止することができる。

以下、本発明に係るゴム製筒体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。図１は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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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様子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。

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たコア式成型フォーマ１０に内面未加硫ゴム７ａを巻き付ける。

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。

さらに、補強コード８を内面未加硫ゴム７ａの上下端部に掛ける際、図４及び図５に示すように、線状部材９を補強コード８で内面未加硫ゴム７ａの端部に押さえ付けるようにしながら、図６の（ａ）〜（ｄ）に示すように、線状部材９を徐々に配置することにより、全周に渡って線状部材９を補強コード８に掛ける。補強コード８の取り巻きが完了するとき、線状部材９の両端のテーパー９ｂをラップさせて環状のビード６に構成する。

ここで、補強コード８が中心軸を取り巻く様子、及び線状部材９が補強コード８に掛かる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４ａ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。

このとき、一回の掛け回しにおける始点１１ａと終点１１ｂ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。

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。

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。

また、図５に示すように、補強コード８を内面未加硫ゴム７ａの端部に掛ける際、まず、その掛け部８ａの終端側で線状部材９の始端側を押さえ付けるように補強コード８を掛けて、線状部材９の始端側を掛け部８ａの終端側の内側に配置した後、線状部材９の終端側を掛け部８ａの始端側の外側に配置しつつ、補強コード８の一回の取り巻き操作を完了させる。これにより、補強コード８の一回の取り巻き操作において、補強コード８の掛け部８ａの内外を線状部材９が通ることになり、一つの掛け部８ａに線状部材９が掛かる。

同様の手順で、線状部材９を掛け部８ａの内側から外側に通しつつ、補強コード８の取り巻き操作を繰り返すことにより、線状部材９を徐々にかつ全周に配置しながら補強コード８の全ての掛け部８ａに掛ける。補強コード８の取り巻きが完了して全周に線状部材９が配置されたとき、線状部材９の両端のテーパー９ｂをラップさせる。

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、環状のビード６が構成される。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。

さらに、コア式成型フォーマ１０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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、耐久性（内圧が０．６ＭＰａで変位量が±５０ｍｍの繰り返し変位に対して）の１２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。

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１０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、耐圧力及び耐久性を高める。

上記構成によれば、中心軸を取り巻く一本の補強コード８で押さえながら、ビード６に構成する線状部材９をその始端側から徐々に配置するので、補強コード８及び線状部材９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。しかも、一定動作の繰り返しによって補強コード層５及びビード６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。

線状部材９を補強コード８の掛け部８ａに掛けて配置した後、線状部材９の両端を接続するので、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。

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を始端側から徐々に配置する際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。

線状部材９を徐々に配置する分、線状部材９の配置が簡単であり、ビード６を比較的に太径のものに設定することもできる。この場合、補強コード８の掛け部８ａによる補強効果も加わって、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図９に示すように、成型フォーマは、コア式成型フォーマ１０に限らず、例えば鋼管１２ａの周りに筒状ゴム１２ｂを配置してなるゴム式成型フォーマ１２を用いることもできる。ゴム式成型フォーマ１２は、筒状未加硫ゴム膜７を形成した後、まず鋼管１２ａを引き抜いてから筒状ゴム１２ｂを変形させて引き抜くものである。

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。

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 補強コード層を示す斜視図 線状部材を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図 補強コードが中心軸を取り巻く様子を示す斜視図 補強コードが中心軸を取り巻く様子を示す平面図 ビードを配置する様子を示す模式図 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 筒状未加硫ゴム膜及び筒状ゴム膜の軸方向断面図 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

１ ゴム製筒体
３ ピストン
４ 筒状ゴム膜
５ 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

Claims (12)

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二層の補強コード層が設けられると共に、各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、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であって、
   前記補強コードは、筒状ゴム膜に、該筒状ゴム膜の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一回の取り巻きごとに筒状ゴム膜の両端部を一回ずつ通るよう埋設され、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れながら配列位置が中心軸周りに一周するまで筒状ゴム膜の中心軸を複数回取り巻くことにより、周方向かつ二層に配列され、
   前記ビードは、補強コードのうちの筒状ゴム膜の端部を通る部位に掛けるように配置されたことを特徴とするゴム製筒体。
2. 前記ビードは、線状部材の両端を接続することによって環状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のゴム製筒体。
3. 前記補強コード層は、筒状ゴム膜の中心軸を取り巻く単数の補強コードから形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のゴム製筒体。
4. 前記補強コード層は、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の中心軸を取り巻く複数の補強コードから形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のゴム製筒体。
5. 両端部に金具を止着され、空気ばねのダイヤフラムとして使用されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のゴム製筒体。
6. 前記金具のうちの一方がピストンであるピストンタイプの空気ばねとされ、前記ピストンの挿入部がビードの埋設された筒状ゴム膜の端部に圧入されたことを特徴とする請求項５に記載のゴム製筒体。
7. 前記ビードは、筒状ゴム膜の一方の端部のみに埋設されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のゴム製筒体。
8. 請求項１〜７のいずれかの記載のゴム製筒体をダイヤフラムとして備えたことを特徴とする空気ばね。
9. 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二層の補強コード層が設けられると共に、各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、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、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二層の補強コード層を形成し、さらに、内面未加硫ゴムの端部に補強コードを掛ける際に該補強コードの掛け部で線状部材を内面未加硫ゴムの端部に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線状部材を徐々に配置することにより、全周に渡って線状部材を補強コードの掛け部に掛け、補強コードの取り巻きが完了するとき、線状部材の両端を接続して環状のビードに構成し、その後、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。
10. 内面未加硫ゴムの端部に補強コードを掛ける際、その掛け部の終端側で線状部材の始端側を押さえ付けるように補強コードを掛けて、線状部材の始端側を補強コードの掛け部の終端側内側に配置した後、線状部材の終端側を補強コードの掛け部の始端側外側に配置することにより、補強コードの掛け部の内外に線状部材を通して、一つの掛け部に線状部材を掛け、さらに、同様の手順で、線状部材を掛け部の内側から外側に通しつつ、補強コードの取り巻き操作を繰り返すことにより、線状部材を徐々に配置しながら補強コードの各掛け部に掛け、補強コードの取り巻きが完了して全周に線状部材が配置されたとき、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請求項９に記載のゴム製筒体の製造方法。
11. 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、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補強コード層を形成し、さらに、成型フォーマの端部に補強コードを掛ける際に該補強コードの掛け部で線状部材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線状部材を徐々に配置することにより、全周に渡って線状部材を補強コードの掛け部に掛け、補強コードの取り巻きが完了するとき、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。
12. 成型フォーマの端部に補強コードを掛ける際、その掛け部の終端側で線状部材の始端側を押さえ付けるように補強コードを掛けて、線状部材の始端側を補強コードの掛け部の終端側内側に配置した後、線状部材の終端側を補強コードの掛け部の始端側外側に配置することにより、補強コードの掛け部の内外に線状部材を通して、一つの掛け部に線状部材を掛け、さらに、同様の手順で、線状部材を掛け部の内側から外側に通しつつ、補強コードの取り巻き操作を繰り返すことにより、線状部材を徐々に配置しながら補強コードの各掛け部に掛け、補強コードの取り巻きが完了して全周に線状部材が配置されたとき、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請求項１１に記載のビードの配置方法。

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