環状構造体
【課題】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。
【解決手段】芯線４の周囲の複数本の外周線５を撚り合わせた構造の線状部材３から芯線４を引き出して、両端に凹部３ａ及び凸部３ｂを形成する。線状部材３をゴム製筒体２の周方向に配置して、両端の凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合させる。接続部の肉厚や剛性が他の部位とほぼ等しくなる。線状部材３の両端をその凹部３ａ及び凸部３ｂ間に侵入したゴムを介して十分な引張強度で接続し、環状のビードワイヤ１を構成する。
【解決手段】芯線４の周囲の複数本の外周線５を撚り合わせた構造の線状部材３から芯線４を引き出して、両端に凹部３ａ及び凸部３ｂを形成する。線状部材３をゴム製筒体２の周方向に配置して、両端の凹部３ａ及び凸部３ｂを嵌合させる。接続部の肉厚や剛性が他の部位とほぼ等しくなる。線状部材３の両端をその凹部３ａ及び凸部３ｂ間に侵入したゴムを介して十分な引張強度で接続し、環状のビードワイヤ１を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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を補強するための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】
本発明は、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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る環状構造体は、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ゴム製部材を補強するためのものであり、その線状部材の両端に、互いに嵌合する凹凸を形成したものである。
【００１０】
上記構成によれば、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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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る。
【００１８】
補強コード層としては、スダレコードを巻き付けて形成したものを例示でき、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【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、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。
【００２２】
この構成によれば、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。なお、シース及び芯線を互いに長さ方向にずらして設けることにより、シース及び芯線の両端が長さ方向にずれるので、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。
【００２３】
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。
【発明の効果】
【００２４】
以上のとおり、本発明によると、未加硫ゴムの周りに配置するなどした線状部材の両端を接続して環状に構成するので、ビードワイヤなどの環状構造体を容易に形成することができる。しかも、線状部材の両端に形成した凹凸を嵌合させて接続するので、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。
【００２５】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。この線状部材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。
【００２９】
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、線状部材３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を嵌合して周囲の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。
【００３０】
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に代えて、単線からなる一本の芯線６の周りに単線からなる複数本の外周線７を配置して撚り合わせた線状部材８を使用するようにしてもよい。
【００３１】
次に、図１に示すゴム製筒体２について説明する。図６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６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６における上部）のみを図示している。
【００３２】
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９ａ、９ｂで挟持されると共に、下端部にピストン１０の挿入部１０ａ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１１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１２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１２を係止した構造とされる。
【００３３】
筒状ゴム膜１１は、補強コード層１２を介在させる内面ゴム１１ａ及び外面ゴム１１ｂからなり、内面未加硫ゴム１３ａ及び外面未加硫ゴム１３ｂから構成される筒状未加硫ゴム膜１３を加硫成形してなる。筒状未加硫ゴム膜１３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１２は、筒状ゴム膜１１の中央部に内面側補強コード層１２ａ及び外面側補強コード層１２ｂの二層に設けられ、この内面側補強コード層１２ａ及び外面側補強コード層１２ｂが、ゴム製筒体１の中心軸を取り巻く一本の補強コード１４から構成されている。
【００３５】
補強コード１４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１１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１２ａ及び外面側補強コード層１２ｂに、補強コード１４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１２ａ及び外面側補強コード層１２ｂに配列される補強コード１４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】
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１４のうち、ゴム製筒体２の下端部を通る掛け部１４ａ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１２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１０とのシール性を高める。
【００３７】
なお、内面側補強コード層１２ａ及び外面側補強コード層１２ｂに配列される補強コード１４の中心軸に対する傾斜角度は、筒状未加硫ゴム膜１３に埋設された状態でβ（−β）に設定され、筒状ゴム膜１１に加硫成形した後にβ１（−β１）に変化するようになっている。
【００３８】
次に、ゴム製筒体２の製造方法を説明する。図７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７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８はビードワイヤを配置する様子を示す底面図、図９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１０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１１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。
【００３９】
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１５に内面未加硫ゴム１３ａを巻き付ける。
【００４０】
次いで、図７に示すように、未加硫ゴムで被覆した一本の補強コード１４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１３ａ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１４が周方向に配列されて内面未加硫ゴム１３ａの外側全周に内面側補強コード層１２ａ及び外面側補強コード層１２ｂが形成されて、図６に示す状態を得る。
【００４１】
さらに、補強コード１４を内面未加硫ゴム１３ａの下端部に掛ける際、図７及び図８に示すように、線状部材３を補強コード１４で内面未加硫ゴム１３ａの下端部に押さえ付けるようにしながら、線状部材３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１４に掛ける。補強コード１４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。
【００４２】
ここで、補強コード１４が中心軸を取り巻く様子、及び線状部材３が補強コード１４に掛かる様子をより詳しく説明する。まず、補強コード１４をあらかじめ定めた傾斜角度（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１３ａ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１３ａの反対側の中央部外周面に配列し、内面未加硫ゴム１３ａの端部外周面に掛けて元の外周面まで導く。
【００４３】
このとき、一回の掛け回しにおける始点１６ａと終点１６ｂ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１４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１４を係止してずれを阻止する。
【００４４】
これにより、補強コード１４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１４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１４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。
【００４５】
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１４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１４の取り巻き操作を繰り返すことにより、補強コード１４が周方向に配列される。同一方向に傾斜する補強コード１４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１４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１２ａ及び外面側補強コード層１２ｂが形成される。
【００４６】
また、図９に示すように、補強コード１４を内面未加硫ゴム１３ａの下端部に掛ける際、まず、その掛け部１４ａの終端側で線状部材３の始端側を押さえ付けるように補強コード１４を掛けて、線状部材３の始端側を掛け部１４ａの終端側の内側に配置した後、線状部材３の終端側を掛け部１４ａの始端側の外側に配置しつつ、補強コード１４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１４の一回の取り巻き操作において、補強コード１４の掛け部１４ａの内外を線状部材３が通ることになり、一つの掛け部１４ａに線状部材３が掛かる。
【００４７】
同様の手順で、線状部材３を掛け部１４ａの内側から外側に通しつつ、補強コード１４の取り巻き操作を繰り返すことにより、線状部材３を徐々にかつ全周に配置しながら補強コード１４の全ての掛け部１４ａに掛ける。補強コード１４の取り巻きが完了して全周に線状部材３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。
【００４８】
その後、補強コード層１２の外側に外面未加硫ゴム１３ｂを巻き付けて、筒状未加硫ゴム膜１３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１４の掛け部１４ａが密に配置される部位であり、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。
【００４９】
さらに、コア式成型フォーマ１５を分解して筒状未加硫ゴム膜１３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１３を加圧加熱して略球状の筒状ゴム膜１１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。
【００５０】
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９ａ、９ｂで挟持すると共に、下端部にピストン１０の挿入部１０ａ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１７、１８を備えたものである。
【００５１】
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１４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、１７、１８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１４の傾斜角度（β）を４８°とする。
【００５２】
補強コード層１２は、中心軸を取り巻く一本の補強コード１４から形成したものであり、筒状ゴム膜１１の下端部を通る掛け部１４ａをビードワイヤ１、１７、１８に掛けている。掛け部１４ａ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。
【００５３】
補強コード１４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１４の径をφ１．０ｍｍとする。
【００５４】
本発明品１、２及び従来品１、２におけるビードワイヤ１、１７、１８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、８、１９、２０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。
【００５５】
本発明品１、２の線状部材３、８は、その芯線４、６を外周線５、７から３０ｍｍ引き出して両端に凹部３ａ及び凸部３ｂを形成したものであり、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。
【００５６】
従来品１の線状部材１９は、図１２（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１７に構成される。従来品２の線状部材２０は、図１２（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１８に構成される。
【００５７】
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。
【００５８】
【表１】
【００５９】
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、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、また、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。
【００６０】
上記構成によれば、線状部材３、８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１４で中心軸を取り巻きながら、線状部材３、８をその始端側から徐々に配置して全周に配置した後、そ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１４の全ての掛け部１４ａにビードワイヤ１を掛けて補強コード層１２を係止することができる。
【００６１】
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１４を巻き付けて形成する補強コード層１２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。
【００６２】
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、８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。
【００６３】
線状部材３、８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。
【００６４】
線状部材３、８は、その芯線４、６を外周線５、７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。芯線４、６は、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、７は、芯線４、６を引き出しても、十分にその形状を保持する。
【００６５】
線状部材３、８の引張強度は、芯線４、６のみの強度、あるいは外周線５、７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。
【００６６】
また、線状部材３、８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。
【００６７】
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、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１４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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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、６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、７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】
【００７１】
【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】線状部材の側面図
【図３】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】線状部材の別の形態の横断面図
【図６】補強コード層を示す斜視図
【図７】補強コードが中心軸を取り巻く様子を示す斜視図
【図８】ビードワイヤを配置する様子を示す底面図
【図９】補強コードが中心軸を取り巻く様子を示す底面図
【図１０】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１１】筒状未加硫ゴム膜及び筒状ゴム膜の軸方向断面図
【図１２】従来品のビードワイヤの接続を示す模式図
【符号の説明】
【００７２】
１ ビードワイヤ
２ ゴム製筒体
３、８ 線状部材
３ａ 凹部
３ｂ 凸部
４、６ 芯線
５、７ 外周線
５ａ 素線
１２ 補強コード層
１４ 補強コード
１４ａ 掛け部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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を補強するための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】
本発明は、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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る環状構造体は、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ゴム製部材を補強するためのものであり、その線状部材の両端に、互いに嵌合する凹凸を形成したものである。
【００１０】
上記構成によれば、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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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る。
【００１８】
補強コード層としては、スダレコードを巻き付けて形成したものを例示でき、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【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、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。
【００２２】
この構成によれば、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。なお、シース及び芯線を互いに長さ方向にずらして設けることにより、シース及び芯線の両端が長さ方向にずれるので、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。
【００２３】
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。
【発明の効果】
【００２４】
以上のとおり、本発明によると、未加硫ゴムの周りに配置するなどした線状部材の両端を接続して環状に構成するので、ビードワイヤなどの環状構造体を容易に形成することができる。しかも、線状部材の両端に形成した凹凸を嵌合させて接続するので、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。
【００２５】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。この線状部材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。
【００２９】
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、線状部材３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を嵌合して周囲の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。
【００３０】
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に代えて、単線からなる一本の芯線６の周りに単線からなる複数本の外周線７を配置して撚り合わせた線状部材８を使用するようにしてもよい。
【００３１】
次に、図１に示すゴム製筒体２について説明する。図６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６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６における上部）のみを図示している。
【００３２】
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９ａ、９ｂで挟持されると共に、下端部にピストン１０の挿入部１０ａ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１１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１２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１２を係止した構造とされる。
【００３３】
筒状ゴム膜１１は、補強コード層１２を介在させる内面ゴム１１ａ及び外面ゴム１１ｂからなり、内面未加硫ゴム１３ａ及び外面未加硫ゴム１３ｂから構成される筒状未加硫ゴム膜１３を加硫成形してなる。筒状未加硫ゴム膜１３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１２は、筒状ゴム膜１１の中央部に内面側補強コード層１２ａ及び外面側補強コード層１２ｂの二層に設けられ、この内面側補強コード層１２ａ及び外面側補強コード層１２ｂが、ゴム製筒体１の中心軸を取り巻く一本の補強コード１４から構成されている。
【００３５】
補強コード１４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１１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１２ａ及び外面側補強コード層１２ｂに、補強コード１４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１２ａ及び外面側補強コード層１２ｂに配列される補強コード１４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】
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１４のうち、ゴム製筒体２の下端部を通る掛け部１４ａ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１２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１０とのシール性を高める。
【００３７】
なお、内面側補強コード層１２ａ及び外面側補強コード層１２ｂに配列される補強コード１４の中心軸に対する傾斜角度は、筒状未加硫ゴム膜１３に埋設された状態でβ（−β）に設定され、筒状ゴム膜１１に加硫成形した後にβ１（−β１）に変化するようになっている。
【００３８】
次に、ゴム製筒体２の製造方法を説明する。図７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７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８はビードワイヤを配置する様子を示す底面図、図９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１０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１１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。
【００３９】
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１５に内面未加硫ゴム１３ａを巻き付ける。
【００４０】
次いで、図７に示すように、未加硫ゴムで被覆した一本の補強コード１４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１３ａ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１４が周方向に配列されて内面未加硫ゴム１３ａの外側全周に内面側補強コード層１２ａ及び外面側補強コード層１２ｂが形成されて、図６に示す状態を得る。
【００４１】
さらに、補強コード１４を内面未加硫ゴム１３ａの下端部に掛ける際、図７及び図８に示すように、線状部材３を補強コード１４で内面未加硫ゴム１３ａの下端部に押さえ付けるようにしながら、線状部材３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１４に掛ける。補強コード１４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。
【００４２】
ここで、補強コード１４が中心軸を取り巻く様子、及び線状部材３が補強コード１４に掛かる様子をより詳しく説明する。まず、補強コード１４をあらかじめ定めた傾斜角度（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１３ａ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１３ａの反対側の中央部外周面に配列し、内面未加硫ゴム１３ａの端部外周面に掛けて元の外周面まで導く。
【００４３】
このとき、一回の掛け回しにおける始点１６ａと終点１６ｂ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１４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１４を係止してずれを阻止する。
【００４４】
これにより、補強コード１４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１４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１４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。
【００４５】
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１４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１４の取り巻き操作を繰り返すことにより、補強コード１４が周方向に配列される。同一方向に傾斜する補強コード１４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１４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１２ａ及び外面側補強コード層１２ｂが形成される。
【００４６】
また、図９に示すように、補強コード１４を内面未加硫ゴム１３ａの下端部に掛ける際、まず、その掛け部１４ａの終端側で線状部材３の始端側を押さえ付けるように補強コード１４を掛けて、線状部材３の始端側を掛け部１４ａの終端側の内側に配置した後、線状部材３の終端側を掛け部１４ａの始端側の外側に配置しつつ、補強コード１４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１４の一回の取り巻き操作において、補強コード１４の掛け部１４ａの内外を線状部材３が通ることになり、一つの掛け部１４ａに線状部材３が掛かる。
【００４７】
同様の手順で、線状部材３を掛け部１４ａの内側から外側に通しつつ、補強コード１４の取り巻き操作を繰り返すことにより、線状部材３を徐々にかつ全周に配置しながら補強コード１４の全ての掛け部１４ａに掛ける。補強コード１４の取り巻きが完了して全周に線状部材３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。
【００４８】
その後、補強コード層１２の外側に外面未加硫ゴム１３ｂを巻き付けて、筒状未加硫ゴム膜１３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１４の掛け部１４ａが密に配置される部位であり、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。
【００４９】
さらに、コア式成型フォーマ１５を分解して筒状未加硫ゴム膜１３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１３を加圧加熱して略球状の筒状ゴム膜１１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。
【００５０】
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９ａ、９ｂで挟持すると共に、下端部にピストン１０の挿入部１０ａ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１７、１８を備えたものである。
【００５１】
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１４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、１７、１８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１４の傾斜角度（β）を４８°とする。
【００５２】
補強コード層１２は、中心軸を取り巻く一本の補強コード１４から形成したものであり、筒状ゴム膜１１の下端部を通る掛け部１４ａをビードワイヤ１、１７、１８に掛けている。掛け部１４ａ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。
【００５３】
補強コード１４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１４の径をφ１．０ｍｍとする。
【００５４】
本発明品１、２及び従来品１、２におけるビードワイヤ１、１７、１８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、８、１９、２０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。
【００５５】
本発明品１、２の線状部材３、８は、その芯線４、６を外周線５、７から３０ｍｍ引き出して両端に凹部３ａ及び凸部３ｂを形成したものであり、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。
【００５６】
従来品１の線状部材１９は、図１２（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１７に構成される。従来品２の線状部材２０は、図１２（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１８に構成される。
【００５７】
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。
【００５８】
【表１】
【００５９】
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、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、また、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。
【００６０】
上記構成によれば、線状部材３、８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１４で中心軸を取り巻きながら、線状部材３、８をその始端側から徐々に配置して全周に配置した後、そ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１４の全ての掛け部１４ａにビードワイヤ１を掛けて補強コード層１２を係止することができる。
【００６１】
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１４を巻き付けて形成する補強コード層１２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。
【００６２】
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、８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。
【００６３】
線状部材３、８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。
【００６４】
線状部材３、８は、その芯線４、６を外周線５、７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。芯線４、６は、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、７は、芯線４、６を引き出しても、十分にその形状を保持する。
【００６５】
線状部材３、８の引張強度は、芯線４、６のみの強度、あるいは外周線５、７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。
【００６６】
また、線状部材３、８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。
【００６７】
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、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１４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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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、６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、７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】
【００７１】
【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】線状部材の側面図
【図３】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】線状部材の別の形態の横断面図
【図６】補強コード層を示す斜視図
【図７】補強コードが中心軸を取り巻く様子を示す斜視図
【図８】ビードワイヤを配置する様子を示す底面図
【図９】補強コードが中心軸を取り巻く様子を示す底面図
【図１０】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１１】筒状未加硫ゴム膜及び筒状ゴム膜の軸方向断面図
【図１２】従来品のビードワイヤの接続を示す模式図
【符号の説明】
【００７２】
１ ビードワイヤ
２ ゴム製筒体
３、８ 線状部材
３ａ 凹部
３ｂ 凸部
４、６ 芯線
５、７ 外周線
５ａ 素線
１２ 補強コード層
１４ 補強コード
１４ａ 掛け部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記線状部材の両端に、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２】
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１に記載の環状構造体。
【請求項３】
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１又は２に記載の環状構造体。
【請求項４】
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３に記載の環状構造体。
【請求項５】
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４に記載の環状構造体。
【請求項６】
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１〜５のいずれかに記載の環状構造体。
【請求項７】
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たことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の環状構造体。
【請求項８】
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されたことを特徴とする請求項７に記載の環状構造体。
【請求項９】
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、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１】
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、前記線状部材の両端に、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２】
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１に記載の環状構造体。
【請求項３】
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１又は２に記載の環状構造体。
【請求項４】
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３に記載の環状構造体。
【請求項５】
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４に記載の環状構造体。
【請求項６】
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１〜５のいずれかに記載の環状構造体。
【請求項７】
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たことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の環状構造体。
【請求項８】
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されたことを特徴とする請求項７に記載の環状構造体。
【請求項９】
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、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。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１８４５２（Ｐ２００８−１８４５２Ａ）
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９２２９９（Ｐ２００６−１９２２９９）
【出願日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【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１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【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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