ゴム被覆線状部材の形成方法及び環状構造体
【課題】線状部材をその両端の接続性を良好にしつつ滑り止めとしての未加硫ゴムで被覆することができるゴム被覆線状部材の形成方法の提供。
【解決手段】撚り線１１を切断して両端の揃った複数の線状部材３を形成する。芯線４を外周線５から長さ方向に引き出して、線状部材３の両端に凹部３ａ及び凸部３ｂを形成する。凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合して複数の線状部材３を連続させる。連続する線状部材３を未加硫ゴム３ｃで被覆する。隣り合う線状部材３の凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合しているので、凹部３ａ及び凸部３ｂを除く部位のみが被覆される。凹部３ａ及び凸部３ｂの嵌合を外して分割する。線状部材３の両端の凹部３ａ及び凸部３ｂを除く部位を未加硫ゴム３ｃで被覆したゴム被覆線状部材６を得る。
【解決手段】撚り線１１を切断して両端の揃った複数の線状部材３を形成する。芯線４を外周線５から長さ方向に引き出して、線状部材３の両端に凹部３ａ及び凸部３ｂを形成する。凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合して複数の線状部材３を連続させる。連続する線状部材３を未加硫ゴム３ｃで被覆する。隣り合う線状部材３の凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合しているので、凹部３ａ及び凸部３ｂを除く部位のみが被覆される。凹部３ａ及び凸部３ｂの嵌合を外して分割する。線状部材３の両端の凹部３ａ及び凸部３ｂを除く部位を未加硫ゴム３ｃで被覆したゴム被覆線状部材６を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線状部材を未加硫ゴムで被覆するためのゴム被覆線状部材の形成方法、及び線状部材の両端を接続して構成するビードワイヤなどの環状構造体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部材には、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１）。
【０００３】
ゴム製部材にビードを埋設するには、ゴム製部材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ビードを形成する方法を採用することが多い。
【０００４】
ただ、これらの方法のうち、予め環状に形成したビードを用いる方法は、環状のビードを未加硫ゴムに被せる分、その配置に手間がかかり、また、細い線材を複数回巻き付ける方法は、その巻き付けに手間がかかるため、これらとは別の方法として、成型中の未加硫ゴムの周りに線状部材を配置し、その両端を接続して環状のビードを形成することが求められる。
【特許文献１】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】
ところで、線状部材の両端を接続する方法として、ロウ付けによる方法が考えられるが、この方法は、ゴムを加熱することになるため、ゴム製部材のビードの形成に採用することができない。
【０００６】
また、線状部材の両端を接続する別の方法として、線状部材の両端をラップさせて接続する方法が考えられるが、単に線状部材の両端をラップさせたものは、そのラップ部分でゴム製部材の肉厚が厚くなるため、ラップ部分の近傍の寸法が不均一になることによる取付金具とのシール性の低下や、ラップ部分の剛性が他の部位よりも大きいことによる製品特性の低下が懸念される。
【０００７】
さらに、線状部材の両端を鋭利なテーパー状にカットし、そのテーパー面を合わせるようにして両端をラップさせることにより、ラップ部分の近傍の肉厚が厚くなったり剛性が大きくなったりするのを防ぐことも考えられるが、両端のテーパー面がずれやすく、しかも、ラップ長を十分な長さに設定できない分、ビードに求められる十分な引張強度を得ることもできない。また、撚り線を用いて柔軟性を高めたビードワイヤは鋭利なテーパー状にカットするのが難しく、単線を多数並列に配置したビードワイヤは、鋭利にカットできるものの、曲げ剛性が大きい分、環状に形成しにくい。
【０００８】
また、線状部材を精度よく配置するための滑り止めとして、線状部材を未加硫ゴムで被覆するのが望ましいが、この場合、線状部材を単に未加硫ゴムで被覆するだけでなく、未加硫ゴムで被覆しつつ両端の接続性を良好に保つ必要がある。
【０００９】
本発明は、線状部材をその両端の接続性を良好にしつつ滑り止めとしての未加硫ゴムで被覆することができるゴム被覆線状部材の形成方法、及び線状部材の両端を接続して環状に形成しつつ、全周に渡って均一な剛性かつ十分な引張強度を得ることができるビードワイヤなどの環状構造体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係るゴム被覆線状部材の形成方法は、両端を接続して環状構造体に構成するためのゴム被覆線状部材を形成するものであり、複数本の線材を束ねてなる線状部材の両端を揃え、次いで、その一部の線材を長さ方向に引き出すことにより、線状部材の両端に互いに嵌合する凹凸を形成し、その後、線状部材を未加硫ゴムで被覆するものである。
【００１１】
上記構成によれば、一部の線材を引き出した後に線状部材を未加硫ゴムで被覆するので、線状部材を滑り止めとしての未加硫ゴムで被覆しつつ、その線状部材の両端に凹凸を形成することができ、しかも、その凹凸を形成時の状態に維持することができる。つまり、線状部材を被覆する未加硫ゴムは、線材の引き出しを阻害する線材間の滑り止めにもなるが、未加硫ゴムで被覆するよりも前に一部の線材を引き出すことにより、線状部材の両端に凹凸を形成することができ、しかも、線状部材を未加硫ゴムで被覆した後は、その全体の滑りを阻止すると共に、線材間の滑りを阻止して凹凸形状を維持することができる。
【００１２】
これにより、線状部材を未加硫ゴムの滑り止め効果によって精度よく配置することができると共に、両端の凹凸を互いに嵌合させることにより、両端の位置ずれを阻止しながら接続して環状構造体を形成することができる。しかも、凹凸を嵌合させて線状部材の両端を接続するので、その接続部の肉厚や剛性を他の部位とほぼ等しくすることができ、さらに、凹凸の長さを所望の長さに設定することにより、十分な引張強度を得ることができる。なお、複数本の線材を束ねてなる線状部材の両端を切断するなどして揃え、その一部の線材を長さ方向に引き出して両端の凹凸を形成するので、その凹凸を同じ形状に設定することができる。
【００１３】
線状部材を、芯線と、この芯線の周囲に配されて撚り合わされた複数本の外周線とから構成し、外周線から芯線を引き出して線状部材の両端に凹凸を形成すれば、その複数本の外周線を撚り合わせているので、芯線を引き出して凹部を形成した状態においても、複数本の外周線が互いにばらばらになるのを阻止して凹部の形状を保つことができる。
【００１４】
複数の線状部材を未加硫ゴムで被覆するには、その複数の線状部材の両端に凹凸を形成し、この凹凸を嵌合して複数の線状部材を連続させ、連続する線状部材を未加硫ゴムで被覆した後、各線状部材に分割することにより、線状部材のうち、両端の凹凸を除く部位を未加硫ゴムで被覆するのがよい。
【００１５】
そうすれば、複数の線状部材を一つの工程で未加硫ゴム被覆することができ、しかも、凹凸を嵌合して未加硫ゴムで被覆することによって、各線状部材の凹部及び凸部を未加硫ゴムから露出させることができるので、ゴム被覆線状部材の両端を接続して環状構造体を構成する際、未加硫ゴムが両端の凹凸の嵌合を阻害することがない。なお、線状部材を連続させることなく、一本ずつ型で取り囲んで未加硫ゴム被覆することもでき、この場合、凹部及び凸部の表面を型で覆って凹凸を未加硫ゴムから露出させるようにすればよい。
【００１６】
連続する線状部材をカレンダーロールによってゴム被覆すれば、未加硫ゴム被覆する工程の効率を高めることができると共に、その工程に既存の設備を用いることができる。また、カレンダーロール及び搬送ローラの間隔を各線状部材の長さよりも小さく設定すれば、凹凸の嵌合部を引っ張ることなく、未加硫ゴム被覆中の各線状部材を常にいずれかのローラで直接送ることができるので、凹凸の嵌合の外れを阻止することができる。
【００１７】
複数の連続する線状部材を並列に配置すると共に、各線状部材同士の接続位置を互いに長さ方向にずらして配置すれば、複数の連続する線状部材を同時に未加硫ゴム被覆することができ、しかも、各線状部材同士の接続位置を長さ方向に分散させて、未加硫ゴム被覆中における凹凸の嵌合の外れをより生じにくくすることができる。
【００１８】
また、本発明は、両端を接続されて環状構造体に構成されるゴム被覆線状部材の形成方法であって、芯線と、該芯線の周囲を覆うシースとからなる線状部材の両端を揃え、次いで、その芯線を長さ方向に引き出した後、前記シースを未加硫ゴムで被覆することを特徴とするゴム被覆線状部材の形成方法を提供する。
【００１９】
この構成によれば、滑り止めとなる未加硫ゴムで被覆する前に芯線をシースから引き出すので、ゴム被覆線状部材の両端を接続して環状に構成した状態で、芯線の継ぎ目の位置とシースの継ぎ目の位置とをずらすことができる。これにより、芯線の継ぎ目をシースで補強すると共に、シースの継ぎ目を芯線で補強することができ、しかも、継ぎ目付近の膨らみを分散させることができる。
【００２０】
ここで、芯線としては、単線や撚り線などの他、管状の線材、あるいは、シート状の素材を丸めて棒状や管状に構成したものを例示できる。また、シースは、管状の線材の他、シート状の素材を管状に丸めたもの、あるいは、複数の線材を撚り合わせて全体として管状に構成したものを例示できる。なお、芯線及びシースには、柔軟なものを採用するのが好適である。
【００２１】
また、本発明は、ゴム製部材を補強するための環状構造体であって、線状部材の両端を接続することによって環状に構成してなり、前記線状部材は、未加硫ゴムで被覆されると共に、両端に互いに嵌合する凹凸が形成されたことを特徴とする環状構造体を提供する。
【００２２】
上記構成によれば、ゴム被覆線状部材をその未加硫ゴムの滑り止め効果によって精度よく配置することができると共に、ゴム被覆線状部材の両端の凹凸を嵌合させることによって、両端の位置ずれを阻止しながら接続しつつ、接続部の肉厚や剛性を他の部位とほぼ等しくすることができ、しかも、凹凸の長さを所望の長さに設定することにより、十分な引張強度を得ることができる。
【００２３】
本発明に係る環状構造体は、袋状のゴム製部材の開口を取り囲んで補強するもの、あるいは、筒状部材や棒状部材の中央部を取り巻いて補強するものなど、あらゆるゴム製部材の補強に使用することができるが、「筒状のゴム膜に補強コード層を設けてなるゴム製筒体に、その中心軸方向における少なくとも一方の端部に埋設され、前記補強コード層の端部を係止するビードワイヤ」として、好適に使用することができ、さらに、「前記補強コード層は、ゴム製筒体の両端部を通るよう中心軸方向に対して傾斜しつつ中心軸を複数回取り巻く補強コードを、一回の取り巻きごとに周方向に所定のピッチだけずらすことによって周方向に配列してなり、前記補強コードのうちのゴム製筒体の端部を通る部位に掛けるよう配置されて補強コード層を係止するビードワイヤ」として、特に好適に使用することができる。
【００２４】
つまり、ゴム製筒体の両端部を通るよう一本又は数本の補強コードを連続して巻き付けながら周方向に少しずつ位置をずらせて補強コード層を形成する場合、この補強コード層を係止するには、補強コードのうちのゴム製筒体の端部を通る部位に掛けるようにビードワイヤを配置する必要がある。この場合、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形成するビードを使用することができないが、本発明に係る環状構造体を採用すれば、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することにより、環状のビードワイヤを配置することができる。しかも、線状部材を被覆する未加硫ゴムが、線状部材と補強コードとを密着させて、補強コードを巻き付けるときの滑り止めとなるので、ビードワイヤ及び補強コードを精度よく位置決めすることができる。
【００２５】
なお、スダレコードを巻き付けて補強コード層を形成することもでき、この補強コード層の端部をビードワイヤに係止するには、巻き付けたスダレコードの端部外側に線状部材を配置して、この線状部材の両端を接続することによってビードワイヤを形成し、このビードワイヤに係止するようスダレコードの端部を折り返せばよい。
【００２６】
線状部材を複数本の線材を束ねた構成とし、その一部の線材を長さ方向にずらすことにより、両端に凹凸を形成するようにすれば、線状部材を所望の引張強度に設定しつつ、容易に環状に曲げられる程度まで曲げ剛性を小さくし、さらに、その両端の凹凸の形成を容易にすることができる。
【００２７】
ここで、線状部材の両端に凹凸を形成するには、複数本の線材を束ねて両端を切断するなどして、同じ長さの複数本の線材を束ね、その一部の線材を長さ方向に引き出してずらすのが特に好適であり、これにより、両端の凹凸を同じ形状に設定することができる。なお、線状部材の両端に凹凸を形成するための他の手法として、複数本の線材を束ねる際にその一部の線材を長さ方向にずらすようにしてもよく、各線材のそれぞれの両端に凹凸を形成してもよい。また、複数本の線材が互いに異なる長さであってもよく、両端に凹凸を形成した一本の線材を線状部材として使用してもよい。
【００２８】
線状部材を、芯線と、この芯線の周囲に配して撚り合わせた複数本の外周線とから構成し、外周線から芯線を引き出して両端に凹凸を形成すれば、その複数本の外周線を撚り合わせているので、芯線を引き出して凹部を形成した状態においても、複数本の外周線が互いにばらばらになるのを阻止して凹部の形状を保つことができる。
【００２９】
線状部材の芯線及び外周線の少なくとも一方を複数本の素線を撚り合わせてなる撚線とすれば、線状部材の曲げ剛性をより小さくして変形性能及び復元性能を高めると共に、ゴムとの接着性を高めることができる。
【００３０】
線状部材のうち、両端に形成した凹凸を除く部位を未加硫ゴムで被覆すれば、その凹部及び凸部を未加硫ゴムから露出させることができるので、ゴム被覆線状部材の両端を接続して環状構造体を構成する際、未加硫ゴムが両端の凹凸の嵌合を阻害することがない。
【００３１】
線状部材の両端をその凹凸間に侵入したゴムを介して接続するようにすれば、両端の位置ずれを阻止可能な程度に凹凸を嵌合させればよいので、引張力に耐え得る程度まで凹凸を強く押し込んだり、別に接着剤を塗布したりする必要がなく、線状部材の両端の接続を容易にすることができる。
【００３２】
線状部材に、ゴムとの接着性を高める表面処理を施せば、環状構造体を周囲のゴムと十分に一体化すると共に、ゴムを介して線状部材の両端をより確実に接続することができる。特に、凹凸間に侵入したゴムを介して線状部材の両端を接続することにより、その接続部においても十分な引張強度を得ることができる。ここで、表面処理としては、線状部材を構成する線材に施すブラスメッキや、亜鉛メッキ、ブロンズメッキを例示でき、さらに、接着剤処理なども採用可能である。
【００３３】
また、本発明は、ゴム製部材を補強するための環状構造体であって、線状部材の両端を接続することによって環状に構成され、前記線状部材は、芯線と、該芯線の周囲を覆うシースとからなり、前記シースが未加硫ゴムで被覆されると共に、両端を接続したときの芯線の継ぎ目の位置とシースの継ぎ目の位置とがずれるよう、前記シース及び芯線が互いに長さ方向にずらして設けられたことを特徴とする環状構造体を提供する。
【００３４】
この構成によれば、環状構造体をその未加硫ゴムの滑り止め効果によって精度よく配置することができると共に、線状部材の両端を接続して環状に構成した状態で、芯線の継ぎ目の位置とシースの継ぎ目の位置とをずらすので、芯線の継ぎ目をシースで補強すると共に、シースの継ぎ目を芯線で補強することができ、しかも、継ぎ目付近の膨らみを分散させることができる。
【００３５】
また、本発明は、ダイヤフラムとしてのゴム製筒体の両端部に金具を止着してなり、前記ゴム製筒体の少なくとも一方の端部を補強するビードとして、上記の環状構造体を設け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、上記の環状構造体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。
【発明の効果】
【００３６】
以上のとおり、本発明によると、ビードワイヤなどの環状構造体に構成するための線状部材を未加硫ゴムで被覆するので、その未加硫ゴムの滑り止め効果により、線状部材をゴム製部材の未加硫ゴムの周りに精度よく配置することができる。さらに、線状部材の両端に形成する凹凸を未加硫ゴムから露出させることができるので、この凹凸を嵌合させて線状部材の両端を接続することにより、その接続部の近傍の寸法や剛性を他の部位とほぼ等しくすると共に、十分な引張強度を得ることができ、ゴム製部材と取付金具とのシール性や製品特性の低下を防止することができる。
【００３７】
また、一本又は数本の補強コードを連続して巻き付けることによって補強コード層を形成する場合であっても、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ワイヤとすることにより、このビードワイヤで補強コード層を係止することができる。しかも、線状部材を被覆する未加硫ゴムの滑り止め効果により、ビードワイヤ及び補強コードを精度よく位置決めすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明に係るゴム被覆線状部材の形成方法及び環状構造体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は本発明に係る環状構造体としてのビードワイヤを備えた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はゴム被覆線状部材の側面図であり、左端は軸方向断面図を示す。図３はゴム被覆線状部材の横断面図である。図４は線状部材の両端の接続を示す模式図であり、（ａ）は接続前の状態を示し、（ｂ）は接続後の状態を示す。
【００３９】
本発明に係る環状構造体としてのビードワイヤ１は、ゴム製筒体２の端部に埋設して、このゴム製筒体２の端部を補強するためのものであり、両端に凹部３ａ及び凸部３ｂが形成された線状部材３を曲げて、その凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合することにより、線状部材３の両端を接続して環状に構成するようになっている。
【００４０】
図２及び図３に示すように、線状部材３は、複数本の芯線４と、この芯線４の周囲に配されて撚り合わされた複数本の外周線５とから構成され、例えば、線状部材３の両端を切断するなどして揃えた後、芯線４を外周線５から引き出して長さ方向にずらすことにより、両端に凹部３ａ及び凸部３ｂが形成されている。
【００４１】
さらに、線状部材３の凹部３ａ及び凸部３ｂを除く部位を未加硫ゴム３ｃで被覆することにより、ゴム被覆線状部材６が構成されている。線状部材３の芯線４は単線とされ、外周線５は複数本の素線５ａを撚り合わせてなる撚線とされ、芯線４及び外周線５の素線５ａに、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。
【００４２】
ここで、線状部材３の両端の接続について説明すると、まず、図４（ａ）に示すように、ゴム被覆線状部材６を曲げて両端を対向させ、さらに、両端の凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合して未加硫ゴム３ｃ及びその周囲の未加硫ゴムを加硫成形する。これにより、凹部３ａと凸部３ｂとの隙間にゴムが侵入して芯線４及び外周線５の素線５ａと加硫接着され、このゴムを介して、線状部材３の両端が十分な引張強度で接続され、図４（ｂ）に示すように、環状のビードワイヤ１が構成される。
【００４３】
なお、図５に示すように、単線からなる複数本の芯線４と撚線からなる複数本の外周線５とから構成される線状部材３を未加硫ゴム３ｃで被覆してなるゴム被覆線状部材６に代えて、単線からなる一本の芯線７の周りに単線からなる複数本の外周線８を配置して撚り合わせた線状部材９を未加硫ゴム９ａで被覆してなるゴム被覆線状部材１０を使用するようにしてもよい。
【００４４】
次に、ゴム被覆線状部材の形成方法を説明する。図６はゴム被覆線状部材を形成する手順を説明する図である。図７は連続する線状部材を未加硫ゴムで被覆するカレンダーロールを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【００４５】
まず、図６（ａ）に示すように、芯線４の周囲に複数本の外周線５を配して、これらを撚り合わせて撚り線１１を構成した後、図６（ｂ）に示すように、撚り線１１を所望の長さに切断して両端の揃った複数の線状部材３を形成し、さらに、図６（ｃ）に示すように、芯線４を外周線５から長さ方向に引き出して、各線状部材３の両端に互いに嵌合する凹部３ａ及び凸部３ｂを形成する。
【００４６】
次いで、図６（ｄ）に示すように、凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合して複数の線状部材３を連続させ、図６（ｅ）に示すように、連続する線状部材３を未加硫ゴム３ｃで被覆する。このとき、隣り合う線状部材３の凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合しているので、線状部材３のうち、凹部３ａ及び凸部３ｂを除く部位のみが未加硫ゴム３ｃで被覆される。この未加硫ゴム３ｃは、芯線４と外周線５とのずれを阻止して、凹部３ａ及び凸部３ｂの形状を維持する。
【００４７】
ここで、連続する線状部材３を未加硫ゴム３ｃで被覆する手順を説明する。図７に示すように、連続する線状部材３を、例えば２本〜５本程度の複数本を並列に、かつ、各線状部材３同士の接続位置３ｄを互いに長さ方向にずらして配置し、これらを同時にカレンダーロール１２によって未加硫ゴム３ｃで被覆する。
【００４８】
カレンダーロール１２は、４本のロール１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを備え、上側の２本のロール１２ａ、１２ｂの間、及び下側の２本のロール１２ｃ、１２ｄの間から未加硫ゴム３ｃを供給し、この未加硫ゴム３ｃで中央のロール１２ｂ、１２ｃの間を通る線状部材３を被覆するようになっている。
【００４９】
カレンダーロール１２の上流側には、搬送ローラとして線状部材３を送り込む一対の送り込みロール１３が設けられ、カレンダーロール１２の下流側には、搬送ローラとして線状部材３を引き出す一対の引き出しロール１４が設けられている。これらの送り込みロール１３及び引き出しロール１４は、カレンダーロール１２との間隔を各線状部材３の長さよりも小さく設定され、線状部材３同士の凹部３ａ及び凸部３ｂの嵌合の外れを防止している。
【００５０】
なお、連続する線状部材３の複数本を同時に未加硫ゴム３ｃで被覆する代わりに、連続する線状部材３を１本ずつ未加硫ゴム３ｃで被覆するようにしてもよい。この場合、図８に示すように、カレンダーロール１２に溝１５を形成して、未加硫ゴム３ｃの幅方向への広がりを阻止するのがよい。
【００５１】
その後、図６（ｆ）に示すように、凹部３ａ及び凸部３ｂの嵌合を外して、未加硫ゴム３ｃで被覆した連続する線状部材３を各線状部材３に分割することにより、線状部材３の両端の凹部３ａ及び凸部３ｂを除く部位を未加硫ゴム３ｃで被覆したゴム被覆線状部材６を得る。
【００５２】
次に、図１に示すゴム製筒体２について説明する。図９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９は、下端部を見やすいように上下を逆に図示し、さらに、成型フォーマ及び内面未加硫ゴムは、下部（図９における上部）のみを図示している。
【００５３】
ゴム製筒体２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１６ａ、１６ｂで挟持されると共に、下端部にピストン１７の挿入部１７ａが圧入される。このゴム製筒体２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１８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１９を設けると共に、下端部にビードワイヤ１を埋設して補強コード層１９を係止した構造とされる。
【００５４】
筒状ゴム膜１８は、補強コード層１９を介在させる内面ゴム１８ａ及び外面ゴム１８ｂからなり、内面未加硫ゴム２０ａ及び外面未加硫ゴム２０ｂから構成される筒状未加硫ゴム膜２０を加硫成形してなる。筒状未加硫ゴム膜２０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。
【００５５】
補強コード層１９は、筒状ゴム膜１８の中央部に内面側補強コード層１９ａ及び外面側補強コード層１９ｂの二層に設けられ、この内面側補強コード層１９ａ及び外面側補強コード層１９ｂが、ゴム製筒体１の中心軸を取り巻く一本の補強コード２１から構成されている。
【００５６】
補強コード２１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１８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１９ａ及び外面側補強コード層１９ｂに、補強コード２１がゴム製筒体２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１９ａ及び外面側補強コード層１９ｂに配列される補強コード２１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。
【００５７】
ゴム製筒体２の下端部に埋設されたビードワイヤ１は、補強コード２１のうち、ゴム製筒体２の下端部を通る掛け部２１ａに掛けるよう配置され、このビードワイヤ１が補強コード層１９の下端部を係止すると共に、ゴム製筒体２の下端部を補強してその広がりを規制し、ゴム製筒体２とピストン１７とのシール性を高める。
【００５８】
なお、内面側補強コード層１９ａ及び外面側補強コード層１９ｂに配列される補強コード２１の中心軸に対する傾斜角度は、筒状未加硫ゴム膜２０に埋設された状態でβ（−β）に設定され、筒状ゴム膜１８に加硫成形した後にβ１（−β１）に変化するようになっている。
【００５９】
次に、ゴム製筒体２の製造方法を説明する。図１０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る。なお、図１０は、下端部を見やすいように上下を逆に図示している。また、図１１はビードワイヤを配置する様子を示す底面図、図１２は補強コードが中心軸を取り巻く様子を示す底面図である。図１３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１４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。
【００６０】
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２２に内面未加硫ゴム２０ａを巻き付ける。
【００６１】
次いで、図１０に示すように、未加硫ゴムで被覆した一本の補強コード２１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２０ａ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２１が周方向に配列されて内面未加硫ゴム２０ａの外側全周に内面側補強コード層１９ａ及び外面側補強コード層１９ｂが形成されて、図９に示す状態を得る。
【００６２】
さらに、補強コード２１を内面未加硫ゴム２０ａの下端部に掛ける際、図１０及び図１１に示すように、線状部材３を未加硫ゴム３ｃで被覆してなるゴム被覆線状部材６を補強コード２１で内面未加硫ゴム２０ａの下端部に押さえ付けるようにしながら、ゴム被覆線状部材６を徐々に配置することにより、全周に渡って線状部材３を補強コード２１に掛ける。このとき、ゴム被覆線状部材６の未加硫ゴム３ｃが線状部材３と補強コード２１を密着させるので、その滑り止め効果によって、線状部材３と補強コード２１を精度よく配置することができる。補強コード２１の取り巻きが完了するとき、線状部材３の両端の凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合して環状のビードワイヤ１に構成する。
【００６３】
ここで、補強コード２１が中心軸を取り巻く様子、及び線状部材３が補強コード２１に掛かる様子をより詳しく説明する。まず、補強コード２１をあらかじめ定めた傾斜角度（β）で内面未加硫ゴム２０ａの中央部外周面に配列し、内面未加硫ゴム２０ａ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２０ａの反対側の中央部外周面に配列し、内面未加硫ゴム２０ａの端部外周面に掛けて元の外周面まで導く。
【００６４】
このとき、一回の掛け回しにおける始点２３ａと終点２３ｂ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２１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２１を係止してずれを阻止する。
【００６５】
これにより、補強コード２１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２１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２１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。
【００６６】
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２１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２１の取り巻き操作を繰り返すことにより、補強コード２１が周方向に配列される。同一方向に傾斜する補強コード２１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２１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１９ａ及び外面側補強コード層１９ｂが形成される。
【００６７】
また、図１２に示すように、補強コード２１を内面未加硫ゴム２０ａの下端部に掛ける際、まず、その掛け部２１ａの終端側でゴム被覆線状部材６の始端側を押さえ付けるように補強コード２１を掛けて、ゴム被覆線状部材６の始端側を掛け部２１ａの終端側の内側に配置した後、ゴム被覆線状部材６の終端側を掛け部２１ａの始端側の外側に配置しつつ、補強コード２１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２１の一回の取り巻き操作において、補強コード２１の掛け部２１ａの内外を線状部材３が通ることになり、一つの掛け部２１ａに線状部材３が掛かる。
【００６８】
同様の手順で、ゴム被覆線状部材６を掛け部２１ａの内側から外側に通しつつ、補強コード２１の取り巻き操作を繰り返すことにより、ゴム被覆線状部材６を徐々にかつ全周に配置して、線状部材３を補強コード２１の全ての掛け部２１ａに掛ける。補強コード２１の取り巻きが完了して全周にゴム被覆線状部材６が配置されたとき、線状部材３の両端の凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合する。
【００６９】
その後、補強コード層１９の外側に外面未加硫ゴム２０ｂを巻き付けて、筒状未加硫ゴム膜２０を構成し、図１の左半分、図１０、及び図１１の実線に示す状態を得る。このとき、線状部材３の両端の凹部３ａ及び凸部３ｂの隙間に侵入したゴムを介して、線状部材３の両端が接続されて環状のビードワイヤ１に構成される。なお、ビードワイヤ１の周囲は、未加硫ゴムで被覆した補強コード２１の掛け部２１ａが密に配置される部位であり、その未加硫ゴムがゴム被覆線状部材６の未加硫ゴム３ｃに加わるので、凹部３ａ及び凸部３ｂの隙間に侵入するのに十分な量のゴムが存在する。
【００７０】
さらに、コア式成型フォーマ２２を分解して筒状未加硫ゴム膜２０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２０を加圧加熱して略球状の筒状ゴム膜１８に加硫成形することにより、図１の右半分、及び図１１の二点鎖線に示す状態のゴム製筒体２を得る。
【００７１】
次に、空気ばねを例にとって、本発明のビードワイヤを備えた本発明品と、従来のビードワイヤを備えた従来品とを比較する。本発明品１、２及び従来品１、２は、いずれも図１に断面図を示すものであり、ゴム製筒体２の上端部を一対の締結金具１６ａ、１６ｂで挟持すると共に、下端部にピストン１７の挿入部１７ａを圧入している。なお、従来品１、２は、本発明品１、２が備えるビードワイヤ１に代えて、ビードワイヤ２４、２５を備えたものである。
【００７２】
ゴム製筒体２は、いずれも内径がφ１５０ｍｍで、中央部の外径がφ２４０ｍｍ、高さ（Ｂ１）が１４０ｍｍ、補強コード２１の傾斜角度（β１）が５５°、下端部に埋設した環状のビードワイヤ１、２４、２５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２１の傾斜角度（β）を４８°とする。
【００７３】
補強コード層１９は、中心軸を取り巻く一本の補強コード２１から形成したものであり、筒状ゴム膜１８の下端部を通る掛け部２１ａをビードワイヤ１、２４、２５に掛けている。掛け部２１ａ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。
【００７４】
補強コード２１は、コード径が０．６ｍｍのポリエステルコードを未加硫ゴムで被覆したゴム被覆コードとし、そのコードピッチを１ｍｍとする。また、未加硫ゴムで被覆した状態の補強コード２１の径をφ１．０ｍｍとする。
【００７５】
本発明品１、２及び従来品１、２におけるビードワイヤ１、２４、２５は、いずれもブラスメッキを施した撚り鋼線である線状部材３、９、２６、２７の両端を接続して環状に構成したものである。撚り鋼線の構成は、本発明品１、従来品１及び従来品２で、１×２．１＋６×１．０とし、本発明品２で、３×１．２＋（６×３）×０．５とする。
【００７６】
本発明品１、２の線状部材３、９は、その芯線４、７を外周線５、８から３０ｍｍ引き出して両端に凹部３ａ及び凸部３ｂを形成し、さらに未加硫ゴム３ｃで被覆したものであり、凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合して両端を接続することにより、ビードワイヤ１に構成される。
【００７７】
従来品１の線状部材２６は、図１５（ａ）に示すように、その両端部の２０ｍｍの範囲をテーパー状にカットしたものであり、テーパー面を合わせて両端部をラップさせて接続することにより、ビードワイヤ２４に構成される。従来品２の線状部材２７は、図１５（ｂ）に示すように、撚り鋼線をそのまま使用するものであり、両端部の３０ｍｍの範囲をそのままラップさせて接続することにより、ビードワイヤ２５に構成される。
【００７８】
未加硫ゴム膜成型時の挙動、加硫成形時の挙動、ピストン挿入部とのシール性、耐久性の４項目について、本発明品と従来品とを比較した結果を表１に示す。
【００７９】
【表１】
【００８０】
表１により、本発明品は、４項目の全てについて従来品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、未加硫ゴム膜を成型する際、ビードワイヤ接続部の位置ずれや素線のもつれ、補強コードの乱れを生じさせず、しかも、未加硫ゴムが芯線と外周線とのずれを阻止し、かつ補強コード層の成型精度を良好にする。また、加硫成形する際、ビードワイヤ接続部の位置ずれや両端の開き、変形を生じさせず、さらに、ピストンとのシール性の低下を阻止し、耐久性を向上させることができる。
【００８１】
上記構成によれば、未加硫ゴム３ｃ、９ｃで被覆した線状部材３、９の両端を接続することによってビードワイヤ１を構成するので、ゴム製筒体２へのビードワイヤ１の配置を容易にすることができる。特に、一本又は数本の補強コード２１で中心軸を取り巻きながら、ゴム被覆線状部材６、１０をその始端側から徐々に配置して全周に配置した後、線状部材３、９の両端を接続してビードワイヤ１を構成することにより、補強コード２１の全ての掛け部２１ａにビードワイヤ１を掛けて補強コード層１９を係止することができる。しかも、ゴム被覆線状部材６、１０の未加硫ゴム３ｃ、９ｃが線状部材３、９及び補強コード２１を密着させるので、これらを精度よく配置することができる。
【００８２】
これにより、ピストンタイプの空気ばねのようなビードワイヤ１が必須である片側シールの構造のゴム製筒体２にも、一本又は数本の補強コード２１を巻き付けて形成する補強コード層１９を採用することができる。特に、ピストンタイプを採用することが多く、ビードワイヤ１に求められる強度の小さい小型の空気ばねに、本発明のビードワイヤ１を好適に使用することができる。
【００８３】
線状部材３、９を未加硫ゴム３ｃ、９ｃで被覆するとき、複数の線状部材３、９の凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合して連続させておくので、その被覆を容易にすることができる。しかも、凹部３ａ及び凸部３ｂを未加硫ゴム３ｃ、９ｃから露出させることができるので、未加硫ゴム３ｃ、９ｃが線状部材３、９の両端を接続する際の障害となるのを防止することができる。
【００８４】
線状部材３、９は、未加硫ゴム３ｃ、９ｃで被覆する前に、その芯線４、７を外周線５、８から引き出すことにより、容易に両端の凹部３ａ及び凸部３ｂを形成することができる。未加硫ゴム３ｃ、９ｃで被覆するまでは、芯線４、７を１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度まで容易に引き出すことができ、撚られた外周線５、８は、芯線４、７を引き出しても、十分にその形状を保持する。しかも、未加硫ゴム３ｃ、９ｃで被覆した後は、芯線４、７と外周線５、８とのずれを阻止することができ、成型性を高めることができる。
【００８５】
線状部材３、９の両端の凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合して接続するので、両端のずれを阻止すると共に、ビードワイヤ１の外径、断面形状を全周に渡って同一にすることができ、製品形状を安定かつ美しくすることができる。しかも、接続部においてもビードワイヤ１の剛性が全く変わらないので、必要な引張強度に応じて、凹部３ａ及び凸部３ｂの嵌合長さを自由に選択することができる。
【００８６】
ビードワイヤ１を柔軟な撚り線から形成するので、その線状部材３、９を未加硫ゴム３ａ、９ａで被覆したゴム被覆線状部材６、１０を始端側から徐々に配置する際の取り扱いが簡単であり、しかも、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。
【００８７】
線状部材３、９の引張強度は、芯線４、７のみの強度、あるいは外周線５、８のみの強度で十分な大きさであり、両端の凹部３ａ又は凸部３ｂにおいても十分な引張強度を得ることができる。なお、従来のビードワイヤは、金具との締結形状安定性を高めるため、あるいはラップジョイントを使用するため、大きな形状のビードワイヤにすることが多い。
【００８８】
また、線状部材３、９の両端を凹部３ａ及び凸部３ｂ間に侵入するゴムを介して接続するので、その嵌合長さを芯体の径の５倍〜１０倍程度に設定することにより、十分な引張強度で接続することができ、ビードワイヤ１を引っ張る力による部分的な変形を阻止することができる。
【００８９】
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、線状部材３を未加硫ゴム３ａで被覆するには、カレンダーロール１２によって連続する線状部材３を未加硫ゴム３ａで被覆するだけでなく、線状部材３を一つずつ型で取り囲んで被覆することもできる。この場合、凹部３ａ及び凸部３ｂの表面を覆っておけばよい。
【００９０】
また、本発明に係る環状構造体としてのビードワイヤ１が補強するゴム製筒体２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、ゴム製筒体の補強コード層は、一本又は数本の補強コード２１で中心軸を取り巻いて形成するものだけでなく、幅広のスダレコードを巻き付けたものであってもよい。
【００９１】
ビードワイヤ１は、ゴム製筒体２の中心軸方向における一方の端部に埋設するだけでなく、ゴム製筒体の両端部に埋設することもできる。さらに、本発明に係る環状構造体は、ビードワイヤ１に限らず、袋状のゴム製部材の開口周縁を補強するものや、筒状や棒状のゴム製部材の中央部を取り巻いて補強するものであってもよい。
【００９２】
線状部材は、その芯線が複数本の素線を撚り合わせてなる撚線であってもよい。また、線状部材は、芯線の周りに配した外周線を撚り合わせた撚り線に限らず、複数の線材を束ねただけのものであってもよい。
【００９３】
さらに、芯線は、柔軟でかつ十分な引張強度を有するものであればよく、単線や複数本の芯線４、７に代えて、管状の線材、あるいは、シート状の素材を丸めて棒状や管状に構成した芯線を使用することができる。また、撚り合わせた複数本の外周線５、８に代えて、管状の線材や、シート状の素材を管状に丸めてなる柔軟なシースを使用することもできる。この場合も、両端を接続したときの芯線の継ぎ目の位置とシースの継ぎ目の位置とをずらすので、芯線の継ぎ目をシースで補強すると共に、シースの継ぎ目を芯線で補強することができ、しかも、継ぎ目付近の膨らみを分散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明に係る環状構造体としてのビードワイヤを備えた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】ゴム被覆線状部材の側面図
【図３】ゴム被覆線状部材の横断面図
【図４】線状部材の両端の接続を示す模式図であり、（ａ）は接続前の状態を示し、（ｂ）は接続後の状態を示す
【図５】ゴム被覆線状部材の別の形態の横断面図
【図６】ゴム被覆線状部材を形成する手順を説明する図
【図７】連続する線状部材を未加硫ゴムで被覆するカレンダーロールを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図
【図８】カレンダーロールの別の形態の正面図
【図９】補強コード層を示す斜視図
【図１０】補強コードが中心軸を取り巻く様子を示す斜視図
【図１１】ビードワイヤを配置する様子を示す底面図
【図１２】補強コードが中心軸を取り巻く様子を示す底面図
【図１３】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１４】筒状未加硫ゴム膜及び筒状ゴム膜の軸方向断面図
【図１５】従来品のビードワイヤの接続を示す模式図
【符号の説明】
【００９５】
１ ビードワイヤ
２ ゴム製筒体
３、９ 線状部材
３ａ 凹部
３ｂ 凸部
３ｃ、９ｃ 未加硫ゴム
４、７ 芯線
５、８ 外周線
５ａ 素線
６、１０ ゴム被覆線状部材
１２ カレンダーロール
１９ 補強コード層
２１ 補強コード
２１ａ 掛け部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線状部材を未加硫ゴムで被覆するためのゴム被覆線状部材の形成方法、及び線状部材の両端を接続して構成するビードワイヤなどの環状構造体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部材には、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１）。
【０００３】
ゴム製部材にビードを埋設するには、ゴム製部材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ビードを形成する方法を採用することが多い。
【０００４】
ただ、これらの方法のうち、予め環状に形成したビードを用いる方法は、環状のビードを未加硫ゴムに被せる分、その配置に手間がかかり、また、細い線材を複数回巻き付ける方法は、その巻き付けに手間がかかるため、これらとは別の方法として、成型中の未加硫ゴムの周りに線状部材を配置し、その両端を接続して環状のビードを形成することが求められる。
【特許文献１】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】
ところで、線状部材の両端を接続する方法として、ロウ付けによる方法が考えられるが、この方法は、ゴムを加熱することになるため、ゴム製部材のビードの形成に採用することができない。
【０００６】
また、線状部材の両端を接続する別の方法として、線状部材の両端をラップさせて接続する方法が考えられるが、単に線状部材の両端をラップさせたものは、そのラップ部分でゴム製部材の肉厚が厚くなるため、ラップ部分の近傍の寸法が不均一になることによる取付金具とのシール性の低下や、ラップ部分の剛性が他の部位よりも大きいことによる製品特性の低下が懸念される。
【０００７】
さらに、線状部材の両端を鋭利なテーパー状にカットし、そのテーパー面を合わせるようにして両端をラップさせることにより、ラップ部分の近傍の肉厚が厚くなったり剛性が大きくなったりするのを防ぐことも考えられるが、両端のテーパー面がずれやすく、しかも、ラップ長を十分な長さに設定できない分、ビードに求められる十分な引張強度を得ることもできない。また、撚り線を用いて柔軟性を高めたビードワイヤは鋭利なテーパー状にカットするのが難しく、単線を多数並列に配置したビードワイヤは、鋭利にカットできるものの、曲げ剛性が大きい分、環状に形成しにくい。
【０００８】
また、線状部材を精度よく配置するための滑り止めとして、線状部材を未加硫ゴムで被覆するのが望ましいが、この場合、線状部材を単に未加硫ゴムで被覆するだけでなく、未加硫ゴムで被覆しつつ両端の接続性を良好に保つ必要がある。
【０００９】
本発明は、線状部材をその両端の接続性を良好にしつつ滑り止めとしての未加硫ゴムで被覆することができるゴム被覆線状部材の形成方法、及び線状部材の両端を接続して環状に形成しつつ、全周に渡って均一な剛性かつ十分な引張強度を得ることができるビードワイヤなどの環状構造体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係るゴム被覆線状部材の形成方法は、両端を接続して環状構造体に構成するためのゴム被覆線状部材を形成するものであり、複数本の線材を束ねてなる線状部材の両端を揃え、次いで、その一部の線材を長さ方向に引き出すことにより、線状部材の両端に互いに嵌合する凹凸を形成し、その後、線状部材を未加硫ゴムで被覆するものである。
【００１１】
上記構成によれば、一部の線材を引き出した後に線状部材を未加硫ゴムで被覆するので、線状部材を滑り止めとしての未加硫ゴムで被覆しつつ、その線状部材の両端に凹凸を形成することができ、しかも、その凹凸を形成時の状態に維持することができる。つまり、線状部材を被覆する未加硫ゴムは、線材の引き出しを阻害する線材間の滑り止めにもなるが、未加硫ゴムで被覆するよりも前に一部の線材を引き出すことにより、線状部材の両端に凹凸を形成することができ、しかも、線状部材を未加硫ゴムで被覆した後は、その全体の滑りを阻止すると共に、線材間の滑りを阻止して凹凸形状を維持することができる。
【００１２】
これにより、線状部材を未加硫ゴムの滑り止め効果によって精度よく配置することができると共に、両端の凹凸を互いに嵌合させることにより、両端の位置ずれを阻止しながら接続して環状構造体を形成することができる。しかも、凹凸を嵌合させて線状部材の両端を接続するので、その接続部の肉厚や剛性を他の部位とほぼ等しくすることができ、さらに、凹凸の長さを所望の長さに設定することにより、十分な引張強度を得ることができる。なお、複数本の線材を束ねてなる線状部材の両端を切断するなどして揃え、その一部の線材を長さ方向に引き出して両端の凹凸を形成するので、その凹凸を同じ形状に設定することができる。
【００１３】
線状部材を、芯線と、この芯線の周囲に配されて撚り合わされた複数本の外周線とから構成し、外周線から芯線を引き出して線状部材の両端に凹凸を形成すれば、その複数本の外周線を撚り合わせているので、芯線を引き出して凹部を形成した状態においても、複数本の外周線が互いにばらばらになるのを阻止して凹部の形状を保つことができる。
【００１４】
複数の線状部材を未加硫ゴムで被覆するには、その複数の線状部材の両端に凹凸を形成し、この凹凸を嵌合して複数の線状部材を連続させ、連続する線状部材を未加硫ゴムで被覆した後、各線状部材に分割することにより、線状部材のうち、両端の凹凸を除く部位を未加硫ゴムで被覆するのがよい。
【００１５】
そうすれば、複数の線状部材を一つの工程で未加硫ゴム被覆することができ、しかも、凹凸を嵌合して未加硫ゴムで被覆することによって、各線状部材の凹部及び凸部を未加硫ゴムから露出させることができるので、ゴム被覆線状部材の両端を接続して環状構造体を構成する際、未加硫ゴムが両端の凹凸の嵌合を阻害することがない。なお、線状部材を連続させることなく、一本ずつ型で取り囲んで未加硫ゴム被覆することもでき、この場合、凹部及び凸部の表面を型で覆って凹凸を未加硫ゴムから露出させるようにすればよい。
【００１６】
連続する線状部材をカレンダーロールによってゴム被覆すれば、未加硫ゴム被覆する工程の効率を高めることができると共に、その工程に既存の設備を用いることができる。また、カレンダーロール及び搬送ローラの間隔を各線状部材の長さよりも小さく設定すれば、凹凸の嵌合部を引っ張ることなく、未加硫ゴム被覆中の各線状部材を常にいずれかのローラで直接送ることができるので、凹凸の嵌合の外れを阻止することができる。
【００１７】
複数の連続する線状部材を並列に配置すると共に、各線状部材同士の接続位置を互いに長さ方向にずらして配置すれば、複数の連続する線状部材を同時に未加硫ゴム被覆することができ、しかも、各線状部材同士の接続位置を長さ方向に分散させて、未加硫ゴム被覆中における凹凸の嵌合の外れをより生じにくくすることができる。
【００１８】
また、本発明は、両端を接続されて環状構造体に構成されるゴム被覆線状部材の形成方法であって、芯線と、該芯線の周囲を覆うシースとからなる線状部材の両端を揃え、次いで、その芯線を長さ方向に引き出した後、前記シースを未加硫ゴムで被覆することを特徴とするゴム被覆線状部材の形成方法を提供する。
【００１９】
この構成によれば、滑り止めとなる未加硫ゴムで被覆する前に芯線をシースから引き出すので、ゴム被覆線状部材の両端を接続して環状に構成した状態で、芯線の継ぎ目の位置とシースの継ぎ目の位置とをずらすことができる。これにより、芯線の継ぎ目をシースで補強すると共に、シースの継ぎ目を芯線で補強することができ、しかも、継ぎ目付近の膨らみを分散させることができる。
【００２０】
ここで、芯線としては、単線や撚り線などの他、管状の線材、あるいは、シート状の素材を丸めて棒状や管状に構成したものを例示できる。また、シースは、管状の線材の他、シート状の素材を管状に丸めたもの、あるいは、複数の線材を撚り合わせて全体として管状に構成したものを例示できる。なお、芯線及びシースには、柔軟なものを採用するのが好適である。
【００２１】
また、本発明は、ゴム製部材を補強するための環状構造体であって、線状部材の両端を接続することによって環状に構成してなり、前記線状部材は、未加硫ゴムで被覆されると共に、両端に互いに嵌合する凹凸が形成されたことを特徴とする環状構造体を提供する。
【００２２】
上記構成によれば、ゴム被覆線状部材をその未加硫ゴムの滑り止め効果によって精度よく配置することができると共に、ゴム被覆線状部材の両端の凹凸を嵌合させることによって、両端の位置ずれを阻止しながら接続しつつ、接続部の肉厚や剛性を他の部位とほぼ等しくすることができ、しかも、凹凸の長さを所望の長さに設定することにより、十分な引張強度を得ることができる。
【００２３】
本発明に係る環状構造体は、袋状のゴム製部材の開口を取り囲んで補強するもの、あるいは、筒状部材や棒状部材の中央部を取り巻いて補強するものなど、あらゆるゴム製部材の補強に使用することができるが、「筒状のゴム膜に補強コード層を設けてなるゴム製筒体に、その中心軸方向における少なくとも一方の端部に埋設され、前記補強コード層の端部を係止するビードワイヤ」として、好適に使用することができ、さらに、「前記補強コード層は、ゴム製筒体の両端部を通るよう中心軸方向に対して傾斜しつつ中心軸を複数回取り巻く補強コードを、一回の取り巻きごとに周方向に所定のピッチだけずらすことによって周方向に配列してなり、前記補強コードのうちのゴム製筒体の端部を通る部位に掛けるよう配置されて補強コード層を係止するビードワイヤ」として、特に好適に使用することができる。
【００２４】
つまり、ゴム製筒体の両端部を通るよう一本又は数本の補強コードを連続して巻き付けながら周方向に少しずつ位置をずらせて補強コード層を形成する場合、この補強コード層を係止するには、補強コードのうちのゴム製筒体の端部を通る部位に掛けるようにビードワイヤを配置する必要がある。この場合、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形成するビードを使用することができないが、本発明に係る環状構造体を採用すれば、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することにより、環状のビードワイヤを配置することができる。しかも、線状部材を被覆する未加硫ゴムが、線状部材と補強コードとを密着させて、補強コードを巻き付けるときの滑り止めとなるので、ビードワイヤ及び補強コードを精度よく位置決めすることができる。
【００２５】
なお、スダレコードを巻き付けて補強コード層を形成することもでき、この補強コード層の端部をビードワイヤに係止するには、巻き付けたスダレコードの端部外側に線状部材を配置して、この線状部材の両端を接続することによってビードワイヤを形成し、このビードワイヤに係止するようスダレコードの端部を折り返せばよい。
【００２６】
線状部材を複数本の線材を束ねた構成とし、その一部の線材を長さ方向にずらすことにより、両端に凹凸を形成するようにすれば、線状部材を所望の引張強度に設定しつつ、容易に環状に曲げられる程度まで曲げ剛性を小さくし、さらに、その両端の凹凸の形成を容易にすることができる。
【００２７】
ここで、線状部材の両端に凹凸を形成するには、複数本の線材を束ねて両端を切断するなどして、同じ長さの複数本の線材を束ね、その一部の線材を長さ方向に引き出してずらすのが特に好適であり、これにより、両端の凹凸を同じ形状に設定することができる。なお、線状部材の両端に凹凸を形成するための他の手法として、複数本の線材を束ねる際にその一部の線材を長さ方向にずらすようにしてもよく、各線材のそれぞれの両端に凹凸を形成してもよい。また、複数本の線材が互いに異なる長さであってもよく、両端に凹凸を形成した一本の線材を線状部材として使用してもよい。
【００２８】
線状部材を、芯線と、この芯線の周囲に配して撚り合わせた複数本の外周線とから構成し、外周線から芯線を引き出して両端に凹凸を形成すれば、その複数本の外周線を撚り合わせているので、芯線を引き出して凹部を形成した状態においても、複数本の外周線が互いにばらばらになるのを阻止して凹部の形状を保つことができる。
【００２９】
線状部材の芯線及び外周線の少なくとも一方を複数本の素線を撚り合わせてなる撚線とすれば、線状部材の曲げ剛性をより小さくして変形性能及び復元性能を高めると共に、ゴムとの接着性を高めることができる。
【００３０】
線状部材のうち、両端に形成した凹凸を除く部位を未加硫ゴムで被覆すれば、その凹部及び凸部を未加硫ゴムから露出させることができるので、ゴム被覆線状部材の両端を接続して環状構造体を構成する際、未加硫ゴムが両端の凹凸の嵌合を阻害することがない。
【００３１】
線状部材の両端をその凹凸間に侵入したゴムを介して接続するようにすれば、両端の位置ずれを阻止可能な程度に凹凸を嵌合させればよいので、引張力に耐え得る程度まで凹凸を強く押し込んだり、別に接着剤を塗布したりする必要がなく、線状部材の両端の接続を容易にすることができる。
【００３２】
線状部材に、ゴムとの接着性を高める表面処理を施せば、環状構造体を周囲のゴムと十分に一体化すると共に、ゴムを介して線状部材の両端をより確実に接続することができる。特に、凹凸間に侵入したゴムを介して線状部材の両端を接続することにより、その接続部においても十分な引張強度を得ることができる。ここで、表面処理としては、線状部材を構成する線材に施すブラスメッキや、亜鉛メッキ、ブロンズメッキを例示でき、さらに、接着剤処理なども採用可能である。
【００３３】
また、本発明は、ゴム製部材を補強するための環状構造体であって、線状部材の両端を接続することによって環状に構成され、前記線状部材は、芯線と、該芯線の周囲を覆うシースとからなり、前記シースが未加硫ゴムで被覆されると共に、両端を接続したときの芯線の継ぎ目の位置とシースの継ぎ目の位置とがずれるよう、前記シース及び芯線が互いに長さ方向にずらして設けられたことを特徴とする環状構造体を提供する。
【００３４】
この構成によれば、環状構造体をその未加硫ゴムの滑り止め効果によって精度よく配置することができると共に、線状部材の両端を接続して環状に構成した状態で、芯線の継ぎ目の位置とシースの継ぎ目の位置とをずらすので、芯線の継ぎ目をシースで補強すると共に、シースの継ぎ目を芯線で補強することができ、しかも、継ぎ目付近の膨らみを分散させることができる。
【００３５】
また、本発明は、ダイヤフラムとしてのゴム製筒体の両端部に金具を止着してなり、前記ゴム製筒体の少なくとも一方の端部を補強するビードとして、上記の環状構造体を設け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、上記の環状構造体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。
【発明の効果】
【００３６】
以上のとおり、本発明によると、ビードワイヤなどの環状構造体に構成するための線状部材を未加硫ゴムで被覆するので、その未加硫ゴムの滑り止め効果により、線状部材をゴム製部材の未加硫ゴムの周りに精度よく配置することができる。さらに、線状部材の両端に形成する凹凸を未加硫ゴムから露出させることができるので、この凹凸を嵌合させて線状部材の両端を接続することにより、その接続部の近傍の寸法や剛性を他の部位とほぼ等しくすると共に、十分な引張強度を得ることができ、ゴム製部材と取付金具とのシール性や製品特性の低下を防止することができる。
【００３７】
また、一本又は数本の補強コードを連続して巻き付けることによって補強コード層を形成する場合であっても、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ワイヤとすることにより、このビードワイヤで補強コード層を係止することができる。しかも、線状部材を被覆する未加硫ゴムの滑り止め効果により、ビードワイヤ及び補強コードを精度よく位置決めすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明に係るゴム被覆線状部材の形成方法及び環状構造体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は本発明に係る環状構造体としてのビードワイヤを備えた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はゴム被覆線状部材の側面図であり、左端は軸方向断面図を示す。図３はゴム被覆線状部材の横断面図である。図４は線状部材の両端の接続を示す模式図であり、（ａ）は接続前の状態を示し、（ｂ）は接続後の状態を示す。
【００３９】
本発明に係る環状構造体としてのビードワイヤ１は、ゴム製筒体２の端部に埋設して、このゴム製筒体２の端部を補強するためのものであり、両端に凹部３ａ及び凸部３ｂが形成された線状部材３を曲げて、その凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合することにより、線状部材３の両端を接続して環状に構成するようになっている。
【００４０】
図２及び図３に示すように、線状部材３は、複数本の芯線４と、この芯線４の周囲に配されて撚り合わされた複数本の外周線５とから構成され、例えば、線状部材３の両端を切断するなどして揃えた後、芯線４を外周線５から引き出して長さ方向にずらすことにより、両端に凹部３ａ及び凸部３ｂが形成されている。
【００４１】
さらに、線状部材３の凹部３ａ及び凸部３ｂを除く部位を未加硫ゴム３ｃで被覆することにより、ゴム被覆線状部材６が構成されている。線状部材３の芯線４は単線とされ、外周線５は複数本の素線５ａを撚り合わせてなる撚線とされ、芯線４及び外周線５の素線５ａに、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。
【００４２】
ここで、線状部材３の両端の接続について説明すると、まず、図４（ａ）に示すように、ゴム被覆線状部材６を曲げて両端を対向させ、さらに、両端の凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合して未加硫ゴム３ｃ及びその周囲の未加硫ゴムを加硫成形する。これにより、凹部３ａと凸部３ｂとの隙間にゴムが侵入して芯線４及び外周線５の素線５ａと加硫接着され、このゴムを介して、線状部材３の両端が十分な引張強度で接続され、図４（ｂ）に示すように、環状のビードワイヤ１が構成される。
【００４３】
なお、図５に示すように、単線からなる複数本の芯線４と撚線からなる複数本の外周線５とから構成される線状部材３を未加硫ゴム３ｃで被覆してなるゴム被覆線状部材６に代えて、単線からなる一本の芯線７の周りに単線からなる複数本の外周線８を配置して撚り合わせた線状部材９を未加硫ゴム９ａで被覆してなるゴム被覆線状部材１０を使用するようにしてもよい。
【００４４】
次に、ゴム被覆線状部材の形成方法を説明する。図６はゴム被覆線状部材を形成する手順を説明する図である。図７は連続する線状部材を未加硫ゴムで被覆するカレンダーロールを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【００４５】
まず、図６（ａ）に示すように、芯線４の周囲に複数本の外周線５を配して、これらを撚り合わせて撚り線１１を構成した後、図６（ｂ）に示すように、撚り線１１を所望の長さに切断して両端の揃った複数の線状部材３を形成し、さらに、図６（ｃ）に示すように、芯線４を外周線５から長さ方向に引き出して、各線状部材３の両端に互いに嵌合する凹部３ａ及び凸部３ｂを形成する。
【００４６】
次いで、図６（ｄ）に示すように、凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合して複数の線状部材３を連続させ、図６（ｅ）に示すように、連続する線状部材３を未加硫ゴム３ｃで被覆する。このとき、隣り合う線状部材３の凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合しているので、線状部材３のうち、凹部３ａ及び凸部３ｂを除く部位のみが未加硫ゴム３ｃで被覆される。この未加硫ゴム３ｃは、芯線４と外周線５とのずれを阻止して、凹部３ａ及び凸部３ｂの形状を維持する。
【００４７】
ここで、連続する線状部材３を未加硫ゴム３ｃで被覆する手順を説明する。図７に示すように、連続する線状部材３を、例えば２本〜５本程度の複数本を並列に、かつ、各線状部材３同士の接続位置３ｄを互いに長さ方向にずらして配置し、これらを同時にカレンダーロール１２によって未加硫ゴム３ｃで被覆する。
【００４８】
カレンダーロール１２は、４本のロール１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを備え、上側の２本のロール１２ａ、１２ｂの間、及び下側の２本のロール１２ｃ、１２ｄの間から未加硫ゴム３ｃを供給し、この未加硫ゴム３ｃで中央のロール１２ｂ、１２ｃの間を通る線状部材３を被覆するようになっている。
【００４９】
カレンダーロール１２の上流側には、搬送ローラとして線状部材３を送り込む一対の送り込みロール１３が設けられ、カレンダーロール１２の下流側には、搬送ローラとして線状部材３を引き出す一対の引き出しロール１４が設けられている。これらの送り込みロール１３及び引き出しロール１４は、カレンダーロール１２との間隔を各線状部材３の長さよりも小さく設定され、線状部材３同士の凹部３ａ及び凸部３ｂの嵌合の外れを防止している。
【００５０】
なお、連続する線状部材３の複数本を同時に未加硫ゴム３ｃで被覆する代わりに、連続する線状部材３を１本ずつ未加硫ゴム３ｃで被覆するようにしてもよい。この場合、図８に示すように、カレンダーロール１２に溝１５を形成して、未加硫ゴム３ｃの幅方向への広がりを阻止するのがよい。
【００５１】
その後、図６（ｆ）に示すように、凹部３ａ及び凸部３ｂの嵌合を外して、未加硫ゴム３ｃで被覆した連続する線状部材３を各線状部材３に分割することにより、線状部材３の両端の凹部３ａ及び凸部３ｂを除く部位を未加硫ゴム３ｃで被覆したゴム被覆線状部材６を得る。
【００５２】
次に、図１に示すゴム製筒体２について説明する。図９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９は、下端部を見やすいように上下を逆に図示し、さらに、成型フォーマ及び内面未加硫ゴムは、下部（図９における上部）のみを図示している。
【００５３】
ゴム製筒体２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１６ａ、１６ｂで挟持されると共に、下端部にピストン１７の挿入部１７ａが圧入される。このゴム製筒体２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１８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１９を設けると共に、下端部にビードワイヤ１を埋設して補強コード層１９を係止した構造とされる。
【００５４】
筒状ゴム膜１８は、補強コード層１９を介在させる内面ゴム１８ａ及び外面ゴム１８ｂからなり、内面未加硫ゴム２０ａ及び外面未加硫ゴム２０ｂから構成される筒状未加硫ゴム膜２０を加硫成形してなる。筒状未加硫ゴム膜２０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。
【００５５】
補強コード層１９は、筒状ゴム膜１８の中央部に内面側補強コード層１９ａ及び外面側補強コード層１９ｂの二層に設けられ、この内面側補強コード層１９ａ及び外面側補強コード層１９ｂが、ゴム製筒体１の中心軸を取り巻く一本の補強コード２１から構成されている。
【００５６】
補強コード２１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１８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１９ａ及び外面側補強コード層１９ｂに、補強コード２１がゴム製筒体２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１９ａ及び外面側補強コード層１９ｂに配列される補強コード２１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。
【００５７】
ゴム製筒体２の下端部に埋設されたビードワイヤ１は、補強コード２１のうち、ゴム製筒体２の下端部を通る掛け部２１ａに掛けるよう配置され、このビードワイヤ１が補強コード層１９の下端部を係止すると共に、ゴム製筒体２の下端部を補強してその広がりを規制し、ゴム製筒体２とピストン１７とのシール性を高める。
【００５８】
なお、内面側補強コード層１９ａ及び外面側補強コード層１９ｂに配列される補強コード２１の中心軸に対する傾斜角度は、筒状未加硫ゴム膜２０に埋設された状態でβ（−β）に設定され、筒状ゴム膜１８に加硫成形した後にβ１（−β１）に変化するようになっている。
【００５９】
次に、ゴム製筒体２の製造方法を説明する。図１０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る。なお、図１０は、下端部を見やすいように上下を逆に図示している。また、図１１はビードワイヤを配置する様子を示す底面図、図１２は補強コードが中心軸を取り巻く様子を示す底面図である。図１３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１４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。
【００６０】
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２２に内面未加硫ゴム２０ａを巻き付ける。
【００６１】
次いで、図１０に示すように、未加硫ゴムで被覆した一本の補強コード２１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２０ａ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２１が周方向に配列されて内面未加硫ゴム２０ａの外側全周に内面側補強コード層１９ａ及び外面側補強コード層１９ｂが形成されて、図９に示す状態を得る。
【００６２】
さらに、補強コード２１を内面未加硫ゴム２０ａの下端部に掛ける際、図１０及び図１１に示すように、線状部材３を未加硫ゴム３ｃで被覆してなるゴム被覆線状部材６を補強コード２１で内面未加硫ゴム２０ａの下端部に押さえ付けるようにしながら、ゴム被覆線状部材６を徐々に配置することにより、全周に渡って線状部材３を補強コード２１に掛ける。このとき、ゴム被覆線状部材６の未加硫ゴム３ｃが線状部材３と補強コード２１を密着させるので、その滑り止め効果によって、線状部材３と補強コード２１を精度よく配置することができる。補強コード２１の取り巻きが完了するとき、線状部材３の両端の凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合して環状のビードワイヤ１に構成する。
【００６３】
ここで、補強コード２１が中心軸を取り巻く様子、及び線状部材３が補強コード２１に掛かる様子をより詳しく説明する。まず、補強コード２１をあらかじめ定めた傾斜角度（β）で内面未加硫ゴム２０ａの中央部外周面に配列し、内面未加硫ゴム２０ａ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２０ａの反対側の中央部外周面に配列し、内面未加硫ゴム２０ａの端部外周面に掛けて元の外周面まで導く。
【００６４】
このとき、一回の掛け回しにおける始点２３ａと終点２３ｂ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２１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２１を係止してずれを阻止する。
【００６５】
これにより、補強コード２１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２１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２１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。
【００６６】
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２１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２１の取り巻き操作を繰り返すことにより、補強コード２１が周方向に配列される。同一方向に傾斜する補強コード２１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２１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１９ａ及び外面側補強コード層１９ｂが形成される。
【００６７】
また、図１２に示すように、補強コード２１を内面未加硫ゴム２０ａの下端部に掛ける際、まず、その掛け部２１ａの終端側でゴム被覆線状部材６の始端側を押さえ付けるように補強コード２１を掛けて、ゴム被覆線状部材６の始端側を掛け部２１ａの終端側の内側に配置した後、ゴム被覆線状部材６の終端側を掛け部２１ａの始端側の外側に配置しつつ、補強コード２１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２１の一回の取り巻き操作において、補強コード２１の掛け部２１ａの内外を線状部材３が通ることになり、一つの掛け部２１ａに線状部材３が掛かる。
【００６８】
同様の手順で、ゴム被覆線状部材６を掛け部２１ａの内側から外側に通しつつ、補強コード２１の取り巻き操作を繰り返すことにより、ゴム被覆線状部材６を徐々にかつ全周に配置して、線状部材３を補強コード２１の全ての掛け部２１ａに掛ける。補強コード２１の取り巻きが完了して全周にゴム被覆線状部材６が配置されたとき、線状部材３の両端の凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合する。
【００６９】
その後、補強コード層１９の外側に外面未加硫ゴム２０ｂを巻き付けて、筒状未加硫ゴム膜２０を構成し、図１の左半分、図１０、及び図１１の実線に示す状態を得る。このとき、線状部材３の両端の凹部３ａ及び凸部３ｂの隙間に侵入したゴムを介して、線状部材３の両端が接続されて環状のビードワイヤ１に構成される。なお、ビードワイヤ１の周囲は、未加硫ゴムで被覆した補強コード２１の掛け部２１ａが密に配置される部位であり、その未加硫ゴムがゴム被覆線状部材６の未加硫ゴム３ｃに加わるので、凹部３ａ及び凸部３ｂの隙間に侵入するのに十分な量のゴムが存在する。
【００７０】
さらに、コア式成型フォーマ２２を分解して筒状未加硫ゴム膜２０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２０を加圧加熱して略球状の筒状ゴム膜１８に加硫成形することにより、図１の右半分、及び図１１の二点鎖線に示す状態のゴム製筒体２を得る。
【００７１】
次に、空気ばねを例にとって、本発明のビードワイヤを備えた本発明品と、従来のビードワイヤを備えた従来品とを比較する。本発明品１、２及び従来品１、２は、いずれも図１に断面図を示すものであり、ゴム製筒体２の上端部を一対の締結金具１６ａ、１６ｂで挟持すると共に、下端部にピストン１７の挿入部１７ａを圧入している。なお、従来品１、２は、本発明品１、２が備えるビードワイヤ１に代えて、ビードワイヤ２４、２５を備えたものである。
【００７２】
ゴム製筒体２は、いずれも内径がφ１５０ｍｍで、中央部の外径がφ２４０ｍｍ、高さ（Ｂ１）が１４０ｍｍ、補強コード２１の傾斜角度（β１）が５５°、下端部に埋設した環状のビードワイヤ１、２４、２５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２１の傾斜角度（β）を４８°とする。
【００７３】
補強コード層１９は、中心軸を取り巻く一本の補強コード２１から形成したものであり、筒状ゴム膜１８の下端部を通る掛け部２１ａをビードワイヤ１、２４、２５に掛けている。掛け部２１ａ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。
【００７４】
補強コード２１は、コード径が０．６ｍｍのポリエステルコードを未加硫ゴムで被覆したゴム被覆コードとし、そのコードピッチを１ｍｍとする。また、未加硫ゴムで被覆した状態の補強コード２１の径をφ１．０ｍｍとする。
【００７５】
本発明品１、２及び従来品１、２におけるビードワイヤ１、２４、２５は、いずれもブラスメッキを施した撚り鋼線である線状部材３、９、２６、２７の両端を接続して環状に構成したものである。撚り鋼線の構成は、本発明品１、従来品１及び従来品２で、１×２．１＋６×１．０とし、本発明品２で、３×１．２＋（６×３）×０．５とする。
【００７６】
本発明品１、２の線状部材３、９は、その芯線４、７を外周線５、８から３０ｍｍ引き出して両端に凹部３ａ及び凸部３ｂを形成し、さらに未加硫ゴム３ｃで被覆したものであり、凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合して両端を接続することにより、ビードワイヤ１に構成される。
【００７７】
従来品１の線状部材２６は、図１５（ａ）に示すように、その両端部の２０ｍｍの範囲をテーパー状にカットしたものであり、テーパー面を合わせて両端部をラップさせて接続することにより、ビードワイヤ２４に構成される。従来品２の線状部材２７は、図１５（ｂ）に示すように、撚り鋼線をそのまま使用するものであり、両端部の３０ｍｍの範囲をそのままラップさせて接続することにより、ビードワイヤ２５に構成される。
【００７８】
未加硫ゴム膜成型時の挙動、加硫成形時の挙動、ピストン挿入部とのシール性、耐久性の４項目について、本発明品と従来品とを比較した結果を表１に示す。
【００７９】
【表１】
【００８０】
表１により、本発明品は、４項目の全てについて従来品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、未加硫ゴム膜を成型する際、ビードワイヤ接続部の位置ずれや素線のもつれ、補強コードの乱れを生じさせず、しかも、未加硫ゴムが芯線と外周線とのずれを阻止し、かつ補強コード層の成型精度を良好にする。また、加硫成形する際、ビードワイヤ接続部の位置ずれや両端の開き、変形を生じさせず、さらに、ピストンとのシール性の低下を阻止し、耐久性を向上させることができる。
【００８１】
上記構成によれば、未加硫ゴム３ｃ、９ｃで被覆した線状部材３、９の両端を接続することによってビードワイヤ１を構成するので、ゴム製筒体２へのビードワイヤ１の配置を容易にすることができる。特に、一本又は数本の補強コード２１で中心軸を取り巻きながら、ゴム被覆線状部材６、１０をその始端側から徐々に配置して全周に配置した後、線状部材３、９の両端を接続してビードワイヤ１を構成することにより、補強コード２１の全ての掛け部２１ａにビードワイヤ１を掛けて補強コード層１９を係止することができる。しかも、ゴム被覆線状部材６、１０の未加硫ゴム３ｃ、９ｃが線状部材３、９及び補強コード２１を密着させるので、これらを精度よく配置することができる。
【００８２】
これにより、ピストンタイプの空気ばねのようなビードワイヤ１が必須である片側シールの構造のゴム製筒体２にも、一本又は数本の補強コード２１を巻き付けて形成する補強コード層１９を採用することができる。特に、ピストンタイプを採用することが多く、ビードワイヤ１に求められる強度の小さい小型の空気ばねに、本発明のビードワイヤ１を好適に使用することができる。
【００８３】
線状部材３、９を未加硫ゴム３ｃ、９ｃで被覆するとき、複数の線状部材３、９の凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合して連続させておくので、その被覆を容易にすることができる。しかも、凹部３ａ及び凸部３ｂを未加硫ゴム３ｃ、９ｃから露出させることができるので、未加硫ゴム３ｃ、９ｃが線状部材３、９の両端を接続する際の障害となるのを防止することができる。
【００８４】
線状部材３、９は、未加硫ゴム３ｃ、９ｃで被覆する前に、その芯線４、７を外周線５、８から引き出すことにより、容易に両端の凹部３ａ及び凸部３ｂを形成することができる。未加硫ゴム３ｃ、９ｃで被覆するまでは、芯線４、７を１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度まで容易に引き出すことができ、撚られた外周線５、８は、芯線４、７を引き出しても、十分にその形状を保持する。しかも、未加硫ゴム３ｃ、９ｃで被覆した後は、芯線４、７と外周線５、８とのずれを阻止することができ、成型性を高めることができる。
【００８５】
線状部材３、９の両端の凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合して接続するので、両端のずれを阻止すると共に、ビードワイヤ１の外径、断面形状を全周に渡って同一にすることができ、製品形状を安定かつ美しくすることができる。しかも、接続部においてもビードワイヤ１の剛性が全く変わらないので、必要な引張強度に応じて、凹部３ａ及び凸部３ｂの嵌合長さを自由に選択することができる。
【００８６】
ビードワイヤ１を柔軟な撚り線から形成するので、その線状部材３、９を未加硫ゴム３ａ、９ａで被覆したゴム被覆線状部材６、１０を始端側から徐々に配置する際の取り扱いが簡単であり、しかも、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。
【００８７】
線状部材３、９の引張強度は、芯線４、７のみの強度、あるいは外周線５、８のみの強度で十分な大きさであり、両端の凹部３ａ又は凸部３ｂにおいても十分な引張強度を得ることができる。なお、従来のビードワイヤは、金具との締結形状安定性を高めるため、あるいはラップジョイントを使用するため、大きな形状のビードワイヤにすることが多い。
【００８８】
また、線状部材３、９の両端を凹部３ａ及び凸部３ｂ間に侵入するゴムを介して接続するので、その嵌合長さを芯体の径の５倍〜１０倍程度に設定することにより、十分な引張強度で接続することができ、ビードワイヤ１を引っ張る力による部分的な変形を阻止することができる。
【００８９】
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、線状部材３を未加硫ゴム３ａで被覆するには、カレンダーロール１２によって連続する線状部材３を未加硫ゴム３ａで被覆するだけでなく、線状部材３を一つずつ型で取り囲んで被覆することもできる。この場合、凹部３ａ及び凸部３ｂの表面を覆っておけばよい。
【００９０】
また、本発明に係る環状構造体としてのビードワイヤ１が補強するゴム製筒体２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、ゴム製筒体の補強コード層は、一本又は数本の補強コード２１で中心軸を取り巻いて形成するものだけでなく、幅広のスダレコードを巻き付けたものであってもよい。
【００９１】
ビードワイヤ１は、ゴム製筒体２の中心軸方向における一方の端部に埋設するだけでなく、ゴム製筒体の両端部に埋設することもできる。さらに、本発明に係る環状構造体は、ビードワイヤ１に限らず、袋状のゴム製部材の開口周縁を補強するものや、筒状や棒状のゴム製部材の中央部を取り巻いて補強するものであってもよい。
【００９２】
線状部材は、その芯線が複数本の素線を撚り合わせてなる撚線であってもよい。また、線状部材は、芯線の周りに配した外周線を撚り合わせた撚り線に限らず、複数の線材を束ねただけのものであってもよい。
【００９３】
さらに、芯線は、柔軟でかつ十分な引張強度を有するものであればよく、単線や複数本の芯線４、７に代えて、管状の線材、あるいは、シート状の素材を丸めて棒状や管状に構成した芯線を使用することができる。また、撚り合わせた複数本の外周線５、８に代えて、管状の線材や、シート状の素材を管状に丸めてなる柔軟なシースを使用することもできる。この場合も、両端を接続したときの芯線の継ぎ目の位置とシースの継ぎ目の位置とをずらすので、芯線の継ぎ目をシースで補強すると共に、シースの継ぎ目を芯線で補強することができ、しかも、継ぎ目付近の膨らみを分散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明に係る環状構造体としてのビードワイヤを備えた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】ゴム被覆線状部材の側面図
【図３】ゴム被覆線状部材の横断面図
【図４】線状部材の両端の接続を示す模式図であり、（ａ）は接続前の状態を示し、（ｂ）は接続後の状態を示す
【図５】ゴム被覆線状部材の別の形態の横断面図
【図６】ゴム被覆線状部材を形成する手順を説明する図
【図７】連続する線状部材を未加硫ゴムで被覆するカレンダーロールを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図
【図８】カレンダーロールの別の形態の正面図
【図９】補強コード層を示す斜視図
【図１０】補強コードが中心軸を取り巻く様子を示す斜視図
【図１１】ビードワイヤを配置する様子を示す底面図
【図１２】補強コードが中心軸を取り巻く様子を示す底面図
【図１３】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１４】筒状未加硫ゴム膜及び筒状ゴム膜の軸方向断面図
【図１５】従来品のビードワイヤの接続を示す模式図
【符号の説明】
【００９５】
１ ビードワイヤ
２ ゴム製筒体
３、９ 線状部材
３ａ 凹部
３ｂ 凸部
３ｃ、９ｃ 未加硫ゴム
４、７ 芯線
５、８ 外周線
５ａ 素線
６、１０ ゴム被覆線状部材
１２ カレンダーロール
１９ 補強コード層
２１ 補強コード
２１ａ 掛け部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端を接続されて環状構造体に構成されるゴム被覆線状部材の形成方法であって、
複数本の線材を束ねてなる線状部材の両端を揃え、次いで、その一部の線材を長さ方向に引き出すことにより、線状部材の両端に互いに嵌合する凹凸を形成し、その後、前記線状部材を未加硫ゴムで被覆することを特徴とするゴム被覆線状部材の形成方法。
【請求項２】
前記線状部材は、芯線と、該芯線の周囲に配されて撚り合わされた複数本の外周線とからなり、前記外周線から芯線を引き出して線状部材の両端に前記凹凸を形成することを特徴とする請求項１に記載のゴム被覆線状部材の形成方法。
【請求項３】
複数の線状部材の両端に前記凹凸を形成し、該凹凸を嵌合して複数の線状部材を連続させ、連続する線状部材を未加硫ゴムで被覆した後、各線状部材に分割することにより、前記線状部材のうち、両端の前記凹凸を除く部位を未加硫ゴムで被覆することを特徴とする請求項１又は２に記載のゴム被覆線状部材の形成方法。
【請求項４】
前記連続する線状部材をカレンダーロールによって未加硫ゴムで被覆することを特徴とすることを特徴とする請求項３に記載のゴム被覆線状部材の形成方法。
【請求項５】
前記カレンダーロール及び搬送ローラの間隔を各線状部材の長さよりも小さく設定することを特徴とする請求項４に記載のゴム被覆線状部材の形成方法。
【請求項６】
複数の前記連続する線状部材を並列に配置すると共に、各線状部材同士の接続位置を互いに長さ方向にずらして配置することを特徴とする請求項４又は５に記載のゴム被覆線状部材の形成方法。
【請求項７】
両端を接続されて環状構造体に構成されるゴム被覆線状部材の形成方法であって、
芯線と、該芯線の周囲を覆うシースとからなる線状部材の両端を揃え、次いで、その芯線を長さ方向に引き出した後、前記シースを未加硫ゴムで被覆することを特徴とするゴム被覆線状部材の形成方法。
【請求項８】
ゴム製部材を補強するための環状構造体であって、線状部材の両端を接続することによって環状に構成してなり、前記線状部材は、未加硫ゴムで被覆されると共に、両端に互いに嵌合する凹凸が形成されたことを特徴とする環状構造体。
【請求項９】
筒状のゴム膜に補強コード層を設けてなるゴム製筒体に、その中心軸方向における少なくとも一方の端部に埋設され、前記補強コード層の端部を係止するビードワイヤとされ、
前記補強コード層は、ゴム製筒体の両端部を通るよう中心軸方向に対して傾斜しつつ中心軸を複数回取り巻く補強コードを、一回の取り巻きごとに周方向に所定のピッチだけずらすことによって周方向に配列してなり、
前記補強コードのうちのゴム製筒体の端部を通る部位に掛けるよう配置されて補強コード層を係止することを特徴とする請求項８に記載の環状構造体。
【請求項１０】
前記線状部材は、複数本の線材を束ねてなり、その一部の線材を長さ方向にずらすことにより、両端に前記凹凸が形成されたことを特徴とする請求項８又は９に記載の環状構造体。
【請求項１１】
前記線状部材は、芯線と、該芯線の周囲に配されて撚り合わされた複数本の外周線とからなり、前記外周線から芯線が引き出されて両端に前記凹凸が形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の環状構造体。
【請求項１２】
前記線状部材は、その芯線及び外周線の少なくとも一方が複数本の素線を撚り合わせてなる撚線とされたことを特徴とする請求項１１に記載の環状構造体。
【請求項１３】
前記線状部材は、両端に形成された前記凹凸を除く部位が未加硫ゴムで被覆されたことを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の環状構造体。
【請求項１４】
前記線状部材の両端がその凹凸間に侵入したゴムを介して接続されたことを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の環状構造体。
【請求項１５】
前記線状部材は、ゴムとの接着性を高める表面処理が施されたことを特徴とする請求項８〜１４のいずれかに記載の環状構造体。
【請求項１６】
ゴム製部材を補強するための環状構造体であって、線状部材の両端を接続することによって環状に構成され、
前記線状部材は、芯線と、該芯線の周囲を覆うシースとからなり、前記シースが未加硫ゴムで被覆されると共に、両端を接続したときの芯線の継ぎ目の位置とシースの継ぎ目の位置とがずれるよう、前記シース及び芯線が互いに長さ方向にずらして設けられたことを特徴とする環状構造体。
【請求項１７】
ダイヤフラムとしてのゴム製筒体の両端部に金具を止着してなり、前記ゴム製筒体の少なくとも一方の端部を補強するビードとして、請求項８〜１６のいずれかに記載の環状構造体が設けられたことを特徴とする空気ばね。
【請求項１】
両端を接続されて環状構造体に構成されるゴム被覆線状部材の形成方法であって、
複数本の線材を束ねてなる線状部材の両端を揃え、次いで、その一部の線材を長さ方向に引き出すことにより、線状部材の両端に互いに嵌合する凹凸を形成し、その後、前記線状部材を未加硫ゴムで被覆することを特徴とするゴム被覆線状部材の形成方法。
【請求項２】
前記線状部材は、芯線と、該芯線の周囲に配されて撚り合わされた複数本の外周線とからなり、前記外周線から芯線を引き出して線状部材の両端に前記凹凸を形成することを特徴とする請求項１に記載のゴム被覆線状部材の形成方法。
【請求項３】
複数の線状部材の両端に前記凹凸を形成し、該凹凸を嵌合して複数の線状部材を連続させ、連続する線状部材を未加硫ゴムで被覆した後、各線状部材に分割することにより、前記線状部材のうち、両端の前記凹凸を除く部位を未加硫ゴムで被覆することを特徴とする請求項１又は２に記載のゴム被覆線状部材の形成方法。
【請求項４】
前記連続する線状部材をカレンダーロールによって未加硫ゴムで被覆することを特徴とすることを特徴とする請求項３に記載のゴム被覆線状部材の形成方法。
【請求項５】
前記カレンダーロール及び搬送ローラの間隔を各線状部材の長さよりも小さく設定することを特徴とする請求項４に記載のゴム被覆線状部材の形成方法。
【請求項６】
複数の前記連続する線状部材を並列に配置すると共に、各線状部材同士の接続位置を互いに長さ方向にずらして配置することを特徴とする請求項４又は５に記載のゴム被覆線状部材の形成方法。
【請求項７】
両端を接続されて環状構造体に構成されるゴム被覆線状部材の形成方法であって、
芯線と、該芯線の周囲を覆うシースとからなる線状部材の両端を揃え、次いで、その芯線を長さ方向に引き出した後、前記シースを未加硫ゴムで被覆することを特徴とするゴム被覆線状部材の形成方法。
【請求項８】
ゴム製部材を補強するための環状構造体であって、線状部材の両端を接続することによって環状に構成してなり、前記線状部材は、未加硫ゴムで被覆されると共に、両端に互いに嵌合する凹凸が形成されたことを特徴とする環状構造体。
【請求項９】
筒状のゴム膜に補強コード層を設けてなるゴム製筒体に、その中心軸方向における少なくとも一方の端部に埋設され、前記補強コード層の端部を係止するビードワイヤとされ、
前記補強コード層は、ゴム製筒体の両端部を通るよう中心軸方向に対して傾斜しつつ中心軸を複数回取り巻く補強コードを、一回の取り巻きごとに周方向に所定のピッチだけずらすことによって周方向に配列してなり、
前記補強コードのうちのゴム製筒体の端部を通る部位に掛けるよう配置されて補強コード層を係止することを特徴とする請求項８に記載の環状構造体。
【請求項１０】
前記線状部材は、複数本の線材を束ねてなり、その一部の線材を長さ方向にずらすことにより、両端に前記凹凸が形成されたことを特徴とする請求項８又は９に記載の環状構造体。
【請求項１１】
前記線状部材は、芯線と、該芯線の周囲に配されて撚り合わされた複数本の外周線とからなり、前記外周線から芯線が引き出されて両端に前記凹凸が形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の環状構造体。
【請求項１２】
前記線状部材は、その芯線及び外周線の少なくとも一方が複数本の素線を撚り合わせてなる撚線とされたことを特徴とする請求項１１に記載の環状構造体。
【請求項１３】
前記線状部材は、両端に形成された前記凹凸を除く部位が未加硫ゴムで被覆されたことを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の環状構造体。
【請求項１４】
前記線状部材の両端がその凹凸間に侵入したゴムを介して接続されたことを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の環状構造体。
【請求項１５】
前記線状部材は、ゴムとの接着性を高める表面処理が施されたことを特徴とする請求項８〜１４のいずれかに記載の環状構造体。
【請求項１６】
ゴム製部材を補強するための環状構造体であって、線状部材の両端を接続することによって環状に構成され、
前記線状部材は、芯線と、該芯線の周囲を覆うシースとからなり、前記シースが未加硫ゴムで被覆されると共に、両端を接続したときの芯線の継ぎ目の位置とシースの継ぎ目の位置とがずれるよう、前記シース及び芯線が互いに長さ方向にずらして設けられたことを特徴とする環状構造体。
【請求項１７】
ダイヤフラムとしてのゴム製筒体の両端部に金具を止着してなり、前記ゴム製筒体の少なくとも一方の端部を補強するビードとして、請求項８〜１６のいずれかに記載の環状構造体が設けられたことを特徴とする空気ばね。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−３００８４（Ｐ２００８−３００８４Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０５５６５（Ｐ２００６−２０５５６５）
【出願日】平成１８年７月２８日（２００６．７．２８）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２８日（２００６．７．２８）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
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