(57)【要約】    【課題】高価な設備および熟練を要することなく製造でき、かつ、品質の高いゴム製筒体を提供する。    【解決手段】内面ゴムの周りに、複数の補強コード１０を有する帯状のプライ１１の複数枚を並べる。各プライ１１を内面ゴムの周りに螺旋状に巻き付けて内層側の補強コード層８とする。内面ゴムおよび内層側の補強コード層８の端部にビード６、７を配置する。ビード６、７に引っ掛けるように各プライ１１を個別に折り返す。プライ１１を内層側とは逆向きの螺旋状に巻き付けて、外層側の補強コード層９を構成する。補強コード１０が二層の補強コード層８、９に連続して埋設される。二層の補強コード層８、９のそれぞれのバイアス方向が互いに交差する。プライ１１の幅が小さい分、その折返しが簡単で精度よく製造することができる。【選択図】  図３
2006112579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のゴム膜の両端部に一対のビードを埋設してなり、前記ゴム膜に、バイアス方向に傾斜する複数の補強コードを埋設してなる二層の補強コード層が設けられ、前記二層の補強コード層のそれぞれのバイアス方向が互いに交差するように設定されたゴム製筒体において、
前記補強コード層は、略平行に並べられた複数の補強コードを有するプライからなり、該プライを前記ビードに引っ掛けるように折り返すことにより、前記補強コードが前記ビードに係止され、
前記プライは、補強コードの長さ方向と平行な帯状とされ、前記ゴム膜の周方向に複数枚並べられると共に、それぞれの帯状のプライが前記ゴム膜の中心軸を取り巻く螺旋状に配置されたことを特徴とするゴム製筒体。
【請求項２】
前記プライを前記ビードに引っ掛けるように折り返して二層の補強コード層を構成することにより、前記補強コードが二層の補強コード層に連続して埋設されると共に、前記二層の補強コード層のそれぞれのバイアス方向が互いに交差するように設定されたことを特徴とする請求項１に記載のゴム製筒体。
【請求項３】
前記プライは、その両端部を一側のビードの近傍で前記ゴム膜の中心軸方向にラップされ、略中央部を他側のビードに引っ掛けるように折り返されたことを特徴とする請求項２に記載のゴム製筒体。
【請求項４】
前記プライの両端部は、ゴム膜の厚さ方向にプライの中間部を挟んで互いに反対側に位置することを特徴とする請求項２又は３に記載のゴム製筒体。
【請求項５】
前記プライは、内面ゴムおよび外面ゴムにより覆われた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。
【請求項６】
空気バネ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１〜５のいずれかに記載のゴム製筒体。
【請求項７】
筒状のゴム膜の両端部に一対のビードを埋設してなり、前記ゴム膜に、バイアス方向に傾斜する複数の補強コードを埋設してなる二層の補強コード層が設けられ、前記二層の補強コード層のそれぞれのバイアス方向が互いに交差するように設定されたゴム製筒体を製造するゴム製筒体の製造方法において、
マンドレルに内面側の未加硫ゴムを巻き付け、その外側に、略平行に並べた複数の補強コードを有する帯状のプライを前記マンドレルの周方向に複数枚並べて、前記プライの一側端部を係止するように一側のビードを配置すると共に、それぞれのプライを一側から他側に向けて螺旋状に巻き付けて内層側の補強コード層を構成し、次いで、他側端部に他側のビードを配置して、該ビードに引っ掛けるように前記プライを外向きに折り返し、該プライを他側から一側に向けて螺旋状に巻き付けて外層側の補強コード層を構成し、その後、前記プライの外側に外面側の未加硫ゴムを巻き付けて筒状の未加硫ゴム膜を構成し、該未加硫ゴム膜の内面側および外面側の未加硫ゴムを加硫成形することを特徴とするゴム製筒体の製造方法。
【請求項８】
前記プライとして、４枚以上の帯状のプライを巻き付けることを特徴とする請求項７に記載のゴム製筒体の製造方法。
【請求項９】
前記プライは、ゴムを帯状に押し出す際に前記補強コードを被覆してなることを特徴とする請求項７又は８に記載のゴム製筒体の製造方法。
【請求項１０】
複数枚の前記プライをマンドレルの一側端部から一側に延びるようにマンドレルの周方向に並べ、一側のビードを配置した後、前記プライを外向きに折り返して他側に向けることにより、前記プライを一側のビードで係止することを特徴とする請求項７、８又は９に記載のゴム製筒体の製造方法。
【請求項１１】
前記未加硫ゴム膜を直管状に形成し、加硫成形する際に所定の形状に形付けすることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載のゴム製筒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般産業用機械や鉄道車両、自動車などに装備される空気バネのダイヤフラムや、防振継手としての配管継手などに使用されるゴム製筒体およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、一般産業用機械や鉄道車両、トラックやバスなどの自動車に装備される空気バネは、気体室の壁部を構成するダイヤフラムの両端に、振動発生側又は振動受け側に連結される金具を止着した構造とされる（例えば特許文献１）。
【０００３】
ダイヤフラムは、筒状のゴム膜の両端部に、金具への止着性を高めるための一対のビードを埋設してなるゴム製筒体とされる。このゴム製筒体におけるゴム膜は、車両の振動などに伴って大きな屈曲が繰り返される部位であり、その耐圧性および耐久性を高めるための二層の補強コード層が設けられる。
【０００４】
図８（ａ）に示すように、ゴム製筒体１０１の補強コード層は、ゴム膜に、バイアス方向に傾斜する補強コード１０２を埋設してなり、二層の補強コード層のそれぞれのバイアス方向が互いに交差するように設定されている。
【０００５】
ゴム製筒体１０１に補強コード層を設けるための手法としては、ゴム膜を構成する外面ゴムおよび内面ゴム間に、複数の補強コード１０２を有する二枚のプライ１０３ａ、１０３ｂを介在させることが多い。プライ１０３ａ、１０３ｂは、平行に並べた複数の補強コード１０２（縦糸）を横糸で接続してなるスダレコードを薄いシート状のゴムで包んだものである。
【０００６】
図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、プライ１０３ａ、１０３ｂは、その両側辺を補強コード１０２（縦糸）と平行な方向に切断すると共に、上辺および下辺を補強コード１０２に対して傾斜する方向に裁断してなる平行四辺形とされる。
【０００７】
平行四辺形の上辺および下辺をゴム膜の両端部に位置させるようにして、プライ１０３ａ、１０３ｂを内面ゴムの外側に巻き付けることにより、補強コード１０２がバイアス方向に傾斜して配置される。その際、二枚のプライ１０３ａ、１０３ｂの表裏を互いに逆に配置することにより、二層の補強コード層のそれぞれのバイアス方向が互いに交差するように設定される。
【０００８】
内面ゴムの外側に円筒状に巻き付けられたプライ１０３ａ、１０３ｂは、その両端部をビードに引っ掛けるように外向きに折り返すことにより係止され、ゴム製筒体１０１の両端部の強度が高められる。
【特許文献１】特開２００１−２０１４８号公報（段落番号０００２〜０００５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、プライの両端部の折り返しは、円筒状のプライ端部を一旦大きく拡径して外向きに広げた後、再度、プライ端部を縮径させながら折り返すことになり、拡径時に補強コードのばらけを生じやすい。
【００１０】
このようなプライ端部の補強コードのばらけは、その拡径を短時間に行うことにより防止することができるが、ゴムバッグ、あるいは金属部品からなる分割コアなどの大がかりで高価な設備を必要とすると共に、高度な制御技術を要する。
【００１１】
また、平行四辺形のプライはその寸法が大きくなりやすく、さらに、プライの製作および巻き付けに人的作業を必要とするため、プライの取り扱いが作業員の熟練に依存しやすい。
【００１２】
空気バネのダイヤフラムなどのゴム製筒体は、多種多様の用途に用いられ、個々の製品は少量生産となることが多いが、上記のように、ゴム製筒体の製造は、高価な設備を要すると共に、作業員の熟練に依存しやすいため、ゴム製筒体を少量生産する場合、そのコストが高くなりやすい。
【００１３】
本発明は、高価な設備および熟練を要することなく製造することができ、かつ、その品質を高めることのできるゴム製筒体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明が提供するゴム製筒体は、筒状のゴム膜の両端部に一対のビードを埋設し、そのゴム膜に、バイアス方向に傾斜する複数の補強コードを埋設してなる二層の補強コード層を設け、二層の補強コード層のそれぞれのバイアス方向を互いに交差するように設定したものであり、その補強コード層を、略平行に並べられた複数の補強コードを有するプライから構成し、そのプライをビードに引っ掛けるように折り返すことにより、補強コードをビードに係止したものである。
【００１５】
さらに、本発明が提供するゴム製筒体は、プライを補強コードの長さ方向と平行な帯状として、ゴム膜の周方向に複数枚並べると共に、それぞれの帯状のプライをゴム膜の中心軸を取り巻く螺旋状に配置している。なお、バイアス方向とは、ゴム製筒体の中心軸と平行な方向に対して周方向に傾斜する方向をいう。
【００１６】
この構成によれば、複数枚の帯状のプライをゴム膜の周方向に並べることにより、ゴム膜の全周に補強コード層を設けるので、各帯状のプライを個別に折り返してビードに係止することができる。これにより、円筒状のプライを折り返す場合のような拡径が不要になるため、大がかりな設備を用いることなくプライを折り返すことができると共に、その際の補強コードのばらけを防止することができる。また、従来のように平行四辺形のプライを円筒状に巻き付けてその端部を折り返すのは難しい作業になりやすいが、帯状のプライを採用することにより、プライの取り扱いを簡単にすることができる。
【００１７】
二層の補強コード層は、別のプライを二層に重ねて構成してもよいが、帯状のプライの採用によりその折り返しが簡単になるため、プライの折り返しによって二層の補強コード層を構成するようにしてもよい。すなわち、帯状のプライをビードに引っ掛けるように折り返して二層の補強コード層を構成することにより、補強コードを二層の補強コード層に連続して埋設すると共に、二層の補強コード層のそれぞれのバイアス方向を互いに交差するように設定する。
【００１８】
この構成によれば、帯状のプライをビードに引っ掛けるように折り返すことにより、二層の補強コード層の補強コードを連続させるので、補強コードをビードで強固に係止すると共に、剛性の急変部位をなくして、ゴム膜の剛性を極力均一にすることができる。
【００１９】
つまり、別のプライを重ねて二層の補強コード層を構成する場合、ビードで補強コードを強固に係止するには、プライの端部をビードに引っ掛けるように折り返す必要があり、ゴム膜の端部に二層の２倍の四層の補強コード層が形成される。この場合、ゴム膜端部における剛性がゴム膜胴体部における剛性の約２倍の大きさになり、この剛性の急変部位が亀裂の起点となってゴム膜を破損させたり、ゴム製筒体の品質を低下させたりするおそれがある。
【００２０】
これに対して、二層の補強コード層の補強コードを連続させることにより、ビードで補強コードを強固に係止しつつ、剛性の急変部位をなくすことができる。なお、ゴム膜の中心軸を取り巻く螺旋状に配置した帯状のプライを折り返すことにより、補強コードの向きがゴム製筒体の中心軸に平行な軸に対して対称になり、二層の補強コード層のバイアス方向が互いに交差する。
【００２１】
プライの両端部を一側のビードの近傍においてゴム膜の中心軸方向にラップさせ、プライの略中央部を他側のビードに引っ掛けるように折り返せば、ゴム膜への定着が不十分になりやすい補強コード端の近傍を除く部位で二層の補強コード層を構成すると共に、補強コードの全体をビードで係止することができる。この場合、プライのラップ部に三層の補強コード層が形成されるが、ゴム膜端部に四層の補強コード層を有する構造よりも、一般部との剛性の差を小さくすることができる。
【００２２】
さらに、一側のビード付近にのみプライのラップ部を設けるので、他側のビード付近におけるゴム膜の剛性を均一にすることができる。これにより、ゴム製筒体の両端部のうち、大きな繰り返し変形が生じる側の剛性を均一に設定したり、応力度が大きくなりやすい小径側のビード付近の剛性を均一にしたりして、ゴム製筒体の全体としての強度及び耐久性を高めることができる。
【００２３】
プライの端部同士を直接重ねるようにラップさせて、補強コードの両端部同士を互いに係止させてもよいが、ゴム膜の厚さ方向にプライの中間部を挟んで、プライの両端部を互いに反対側に位置させれば、弱点部となりやすい補強コードの端部同士を中間部によって分けることができる。この場合、補強コードの両端部は、それぞれが補強コードの中間部に係止される。
【００２４】
ゴム膜は、プライのみで構成したものであってもよいが、プライを内面ゴムおよび外面ゴムにより覆えば、ゴム膜の厚さ方向における一部のみに補強コード層を設けることができる。空気バネのダイヤフラムは、大きな空気圧が作用すると共に、車両の振動などに伴って屈曲が繰り返される部位であり、本発明のゴム製筒体を空気バネのダイヤフラムとして使用すれば、本発明の好適な態様を提供することができる。
【００２５】
また、本発明は、筒状のゴム膜の両端部に一対のビードを埋設してなり、そのゴム膜に、バイアス方向に傾斜する複数の補強コードを埋設してなる二層の補強コード層が設けられ、二層の補強コード層のそれぞれのバイアス方向が互いに交差するように設定されたゴム製筒体を製造するゴム製筒体の製造方法を提供する。
【００２６】
具体的には、まず、マンドレルに内面側の未加硫ゴムを巻き付け、その外側に、略平行に並べた複数の補強コードを有する帯状のプライをマンドレルの周方向に複数枚並べる。プライの一側端部を係止するように一側のビードを配置すると共に、それぞれのプライを一側から他側に向けて螺旋状に巻き付けて内層側の補強コード層を構成する。次いで、他側端部に他側のビードを配置して、この他側のビードに引っ掛けるようにプライを外向きに折り返し、プライを他側から一側に向けて螺旋状に巻き付けて外層側の補強コード層を構成する。その後、プライの外側に外面側の未加硫ゴムを巻き付けて筒状の未加硫ゴム膜を構成し、未加硫ゴム膜の内面側および外面側の未加硫ゴムを加硫成形する。
【００２７】
帯状のプライは、その枚数を多くすることにより、各プライの幅を狭くすることができるので、ゴム製筒体の周方向への湾曲の影響を小さくして、ビードにおいて折り返しやすくすることができる。具体的には、４枚以上の帯状のプライを巻き付けるのがよく、６枚以上のプライを用いるのがより望ましい。
【００２８】
各プライの幅は、それぞれ異なるものであってもよいが、各プライを同じ幅に設定すれば、プライの製作および取り扱いの設備の共通化を図ることができ、より好適である。なお、隣接するプライとプライとは、その側辺同士を突き合わせるように配置するのが最も好ましいが、数本の補強コードを含む幅に相当する重ね合わせや隙間が生じても特性上の問題はない。
【００２９】
帯状のプライは、補強コードを平行に並べて二枚の薄い帯状のゴムで挟んだ構成としてもよいが、ゴムを帯状に押し出しながら補強コードを被覆した構成とすれば、補強コードを被覆するゴムの密着力および粘着性を高めることができる。さらに、帯状のプライを形成しながらマンドレルに巻き付けることもでき、ゴム製筒体の製造の効率化を図ることができる。
【００３０】
帯状のプライの一側端部を係止する手法として、複数枚のプライをマンドレルの一側端部から一側に延びるようにマンドレルの周方向に並べ、その外側に一側のビードを配置した後、プライを外向きに折り返して他側に向けることにより、プライを一側のビードで係止する。そうすれば、プライの一側端部を強固に係止することができるので、プライを他側に向けて螺旋状に巻き付ける際のずれを阻止することができる。
【００３１】
未加硫ゴム膜を直管状に形成し、加硫成形する際に所定の形状に形付けするようにすれば、未加硫ゴム膜を形成する際のプライの巻き付けなどを簡単にすることができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上のとおり、本発明によると、複数枚の帯状のプライを螺旋状に配置することによってゴム膜の全周に補強コードを埋設するので、各帯状のプライを個別に折り返してビードに係止することができる。これにより、プライの取り扱いが簡単になると共に、プライを折り返す際の補強コードのばらけが防止される。その結果、高価な設備および熟練を要することなくゴム製筒体を製造することができ、ゴム製筒体を少量生産する場合にも、そのコストを低減し、かつ、その品質を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明に係るゴム製筒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は本発明に係るゴム製筒体としてのダイヤフラムを備えた空気バネの軸方向断面図、図２はダイヤフラムを示す図であり、左半分が側面図、右半分が断面図である。図３はダイヤフラムの断面図であり、（ａ）は複数枚のプライの配置を示す図、（ｂ）は大径側のビード付近の拡大断面図、（ｃ）は小径側のビード付近の拡大断面図である。図４はダイヤフラムの断面図であり、（ａ）はプライの巻き付け状態を示す図、（ｂ）は大径側のビード付近の拡大断面図、（ｃ）は小径側のビード付近の拡大断面図である。
【００３４】
図１に示すように、空気バネ１は、気体室の壁部を構成するダイヤフラム２の両端に取付板３およびピストン４を止着した構造とされ、ダイヤフラム２の上端に止着した取付板３を車体側に取り付けて、ダイヤフラム２の下端に止着したピストン４を車軸側に取り付けることにより、車体側と車軸側との間に空気バネ１が介装される。
【００３５】
ダイヤフラム２は、筒状のゴム膜５の上下端に、取付板３およびピストン４への止着性を高めるための一対のビード６、７を埋設してなるゴム製筒体とされ、上端側（一側）のビード６を下端側（他側）のビード７よりも大径とすることにより、下細りの形状とされる。ダイヤフラム２の下端部は、ピストン４を上向きに押し込んだように内側に折り返され、その折返し長さおよび気体室の空気圧の変化を伴って、ダイヤフラム２が中心軸方向に伸縮する。
【００３６】
ダイヤフラム（ゴム製筒体）２のゴム膜５は、気体室に密封した空気による大きな内圧が作用すると共に、車両の振動による下端部の折返し長さの変化に伴って大きな屈曲が繰り返される部位であり、二層の補強コード層８、９を設けることにより、その耐圧性および耐久性が高められている。
【００３７】
図２に示すように、補強コード層８、９は、バイアス方向に傾斜する複数の補強コード１０を埋設してなり、内層側の補強コード層８および外層側の補強コード層９のそれぞれのバイアス方向が互いに交差している。なお、ゴム膜５は、補強コード１０のパンタグラフ特性によって変形するようになっており、バイアス方向の角度を調節することにより、ダイヤフラム２が所望の変位特性、バネ特性および耐久性能に設定される。
【００３８】
図３に示ように、補強コード層８、９は、ゴム膜５を構成する内面ゴムと外面ゴムとの間に、複数枚のプライ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅを介在させることによって設けられている。各プライ１１は、略平行に並べられた複数の補強コード１０を薄い帯状のゴムで覆ったものであり、補強コード１０の長さ方向と平行な帯状とされる。
【００３９】
複数枚のプライ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅは、ゴム膜５の周方向に並べられ、これにより、ゴム膜５の全周に補強コード層８、９が設けられている。各プライ１１は、ゴム膜５の中心軸を取り巻く螺旋状に配置され、補強コード１０がバイアス方向に傾斜している。なお、図３において、補強コード１０は、プライ１１ａのもののみを示し、プライ１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅについては、その側縁のみを二点鎖線で示す。
【００４０】
図４に示すように、各プライ１１は、その略中央部を下端側のビード７に引っ掛けるように折り返され、内層側の補強コード層８および外層側の補強コード層９を構成する。内層側の補強コード層８を構成する部位に連続する各プライ１１の一端付近は、上端側のビード６に引っ掛けるように内向きに折り返され、ビード６の近傍において、内層側の補強コード層８のさらに内側に補強コード層１２を構成する。
【００４１】
これにより、補強コード１０は、内層側の補強コード層８、外層側の補強コード層９および補強コード層１２に連続して埋設され、その略中央部をビード７に係止されると共に、一端付近をビード６に係止され、ダイヤフラム２の両端部の強度を高めている。
【００４２】
プライ１１の一端１３は、補強コード層１２の端部を構成し、プライ１１の他端１４は、補強コード層９の端部を構成する。このプライ１１の一端１３と他端１４とは、ゴム膜５の厚さ方向にプライ１１の中間部（補強コード層８）を挟んで互いに反対側に位置すると共に、上端側のビード６の近傍におけるラップ部１５でゴム膜５の中心軸方向にラップしている。これにより、ゴム膜５の全長に渡って、補強コード層８、９、１２のうちの少なくとも二層が設けられる。
【００４３】
補強コード１０の向きは、プライ１１をビード６、７の位置で折り返すことにより、ダイヤフラム２の中心軸と平行な軸に対して対称になり、補強コード層８のバイアス方向と補強コード層９、１２のバイアス方向とが互いに交差する。なお、図４において、二点鎖線は図示した切断面よりも手前側の周面におけるプライ１１の配置を示す。
【００４４】
次に、ダイヤフラム（ゴム製筒体）の製造方法を説明する。まず、ダイヤフラム（ゴム製筒体）を製造するためのマンドレルおよび金型について説明する。図５はダイヤフラムを製造するためのマンドレルおよび金型の軸方向断面図である。
【００４５】
マンドレル１６は、鋼管１７の外周側に円筒状のシリコンゴム１８を装着してなり、シリコンゴム１８の外周側に、ダイヤフラム２に加硫成形される未加硫ゴム膜１９を構成するようになっている。未加硫ゴム膜１９の外周側に円筒状の金型２０を配置し、シリコンゴム１８を半径方向外向きに膨らませて、未加硫ゴム膜１９を金型２０の内周面に押さえつけることにより、所定の形状のダイヤフラム２を形成するようになっている。
【００４６】
鋼管１７は、シリコンゴム１８よりも中心軸方向に長く設定され、その一側端部がシリコンゴム１８よりも一側に突出すると共に、この鋼管１７の一側端部に、円筒状のシリコンゴム拡大カラー２１を装着するようになっている。
【００４７】
シリコンゴム拡大カラー２１は、鋼管１７に一側から外嵌され、鋼管１７の一側端部にボルト締結することにより、肉厚の薄い先端（他側端）から鋼管１７の外周面とシリコンゴム１８の内周面との間に挿入されて、シリコンゴム１８を拡径する。シリコンゴム拡大カラー２１の外周側には、シリコンゴム１８を軸方向に押圧して半径方向に膨らませるためのリング状の大径フランジ２２がスライド自在かつ着脱自在に設けられる。
【００４８】
金型２０は、その他側端部を半径方向内向きに突出され、その内側の湾曲面がシリコンゴム１８の他側端面を他側から覆うようになっている。金型２０の一側端部には、半径方向外向きに突出する金型フランジ２３が溶接され、この金型フランジ２３に大径フランジ２２が二つ割り形成リング２４を介在させてボルト締結される。これにより、金型２０の他側端部の内側湾曲面と大径フランジ２２とで軸方向に圧縮されたシリコンゴム１８が半径方向に膨らむようになっている。
【００４９】
二つ割り形成リング２４は、金型２０の一側に隣接して配置され、ダイヤフラム２の一側端部（上端部）を形成する。二つ割り形成リング２４により、ダイヤフラム２の他の部位よりもくびれた一側端部の型抜きが可能とされる。なお、金型２０の軸方向長さは、ダイヤフラム２よりも二つ割り形成リング２４の軸方向長さだけ短くされている。
【００５０】
鋼管１７の他側端部には、半径方向内向きに突出する固定金具２５が溶接され、この固定金具２５にリング状の金型固定フランジ２６をボルト締結することにより、両者間に、金型２０の他側端部およびダイヤフラム２の下端部（他側端部）を固定するようになっている。固定金具２５の内周側には、パイプ状のシャフト２７が溶接され、このシャフト２７に、マンドレル１６を保持する保持軸（図示せず）を挿通させるようになっている。なお、固定金具２５の他側端面は、シリコンゴム１８の他側端面と面一に設定される。
【００５１】
次に、ダイヤフラム（ゴム製筒体）を製造する手順を説明する。図６は未加硫ゴム膜を膨らませる様子を示す断面図であり、（ａ）はマンドレルの周りに未加硫ゴム膜を形成した状態を示し、（ｂ）は未加硫ゴム膜の周りに金型を装着した状態を示し、（ｃ）は未加硫ゴム膜を膨らませた状態を示す。図７はマンドレルに帯状のプライを巻き付ける様子を示す斜視図であり、（ａ）は内層側のプライを巻き付ける様子を示し、（ｂ）は外層側のプライを巻き付ける様子を示す。
【００５２】
まず、図６（ａ）に示すように、マンドレル１６の鋼管１７の一側端部に円筒状の大径成型リング２８を装着し、この大径形成リング２８とシリコンゴム１８とで鋼管１７の全長に渡ってその外周面を覆う。大径形成リング２８の外径は、シリコンゴム１８の外径よりもわずかに大径とされ、その外周側に大径側（一側）のビード６を配置するようになっている。シャフト２７に小径リング２９を外嵌して、鋼管１７の他側端部に溶接された固定金具２５の他側に隣接させる。小径リング２９は、鋼管１７よりも小径とされ、その外周側に小径側（他側）のビード７を配置するようになっている。
【００５３】
次いで、シリコンゴム１８、大径形成リング２８および小径リング２９の外周側に、一側から他側に向けて帯状の未加硫ゴムを螺旋状に巻き付け、内面ゴムに成形される内面側未加硫ゴムを構成する。なお、シリコンゴム１８への離型材の塗布は不要である。
【００５４】
マンドレル１６の周りの複数箇所に、プライ１１を巻取保持したボビン３０を配置しておき、各ボビン３０から内面側未加硫ゴムの外側に帯状のプライ１１を供給する。各プライ１１は、ゴムを帯状に押し出しながら、平行に並べた複数の補強コード１０を被覆した構成とする。なお、各プライ１１をボビン３０で一旦保持する代わりに、プライ１１を形成しながらゴム被覆設備から直接供給するようにしてもよい。
【００５５】
内面側未加硫ゴムの一側端部の周りに、各ボビン３０が供給するプライ１１の一端１３を並べ、これらのプライ１１の一端１３で、内面側未加硫ゴムの一側端部の全周を覆う。ここで、ボビン３０の向きをマンドレル１６の中心軸と平行な軸に対して傾斜させると共に、シャフト２７に挿通された保持軸の軸方向移動によりマンドレル１６を他側に移動させて、内面側未加硫ゴムの一側端部をボビン３０よりも他側に位置させておく。
【００５６】
これにより、各プライ１１は、マンドレル１６の中心軸と平行な軸に対して傾斜し、かつ一側に延びる方向に向けられ、大径形成リング２８の外周側に、バイアス方向に傾斜する補強コード１０を有する補強コード層１２を構成する。
【００５７】
内面側未加硫ゴムの一側端部の周りに補強コード層１２を構成した後、その外側に一側（上端側かつ大径側）のビード６を巻き付ける。その後、ボビン３０の傾斜方向をマンドレル１６の中心軸と平行な軸に対して対称な方向に切り替えると共に、マンドレル１６を一側に移動させる。これにより、ビード６に引っ掛けるように各プライ１１が外向きに折り返されて他側に延びる方向に向き、プライ１１の一端１３がビード６に係止される。
【００５８】
図７（ａ）に示すように、シャフト２７に挿通した保持軸を回転させることにより、マンドレル１６をその中心軸周りに回転させながら、このマンドレル１６を一側に移動させつつ、傾斜したボビン３０からプライ１１を送り出す。これにより、各プライ１１は、内面側未加硫ゴムおよび補強コード層１２の外側に、一側から他側に向かって螺旋状に巻き付き、内層側の補強コード層８を構成する。なお、ボビン３０の傾斜方向を切り替えることにより、補強コード層８のバイアス方向は、補強コード層１２のバイアス方向と交差する方向に設定される。
【００５９】
補強コード層８を小径リング２９の外周側まで形成した後、その外側に他側（下端側かつ小径側）のビード７を巻き付ける。その後、ボビン３０の傾斜方向をマンドレル１６の中心軸と平行な軸に対して対称な方向に切り替えると共に、マンドレル１６を他側に移動させる。これにより、ビード７に引っ掛けるように各プライ１１が外向きに折り返されて一側に延びる方向に向き、プライ１１の略中央部がビード７に係止される。
【００６０】
図７（ｂ）に示すように、補強コード層８を構成する工程（図７（ａ））と同じ向きにマンドレル１６を回転させながら、このマンドレル１６を他側に移動させさせつつ、傾斜したボビン３０からプライ１１を送り出す。これにより、各プライ１１は、補強コード層８の外側に、他側から一側に向かって螺旋状に巻き付き、外層側の補強コード層９を構成する。
【００６１】
補強コード層９は、プライ１１の他端１４をプライ１１の一端１３よりも一側に位置させることにより、補強コード層１２と所定の長さだけ軸方向にラップし、そのラップ部１５から他側のビード７までの範囲に補強コード層９が構成される。なお、ボビン３０の傾斜方向を切り替えることにより、補強コード層９のバイアス方向は、補強コード層８のバイアス方向と交差する方向に設定される。
【００６２】
補強コード層９の外側に、他側から一側に向けて帯状の未加硫ゴムを螺旋状に巻き付けて外面側未加硫ゴムを構成する。外面側未加硫ゴムを構成する帯状の未加硫ゴムは、内面側未加硫ゴムを構成する帯状の未加硫ゴムをビード７の位置で折り返したものであり、外面側未加硫ゴムと内面側未加硫ゴムとが連続する。これにより、直管状の未加硫ゴム膜１９が構成され、図６（ａ）の状態を得る。
【００６３】
なお、プライ１１は、一定幅でその枚数を４枚以上とする。マンドレル１６の周りに４枚のプライ１１を巻き付ける場合、マンドレル１６の周方向におけるプライ１１の湾曲形状は、中心角が９０°の円弧であり、ビード６、７の位置で問題なく折り返すことができる。プライ１１の枚数を６枚以上とすればより好ましく、マンドレル１６の周りに６枚のプライ１１を巻き付ける場合、マンドレル１６の周方向におけるプライ１１の湾曲形状は、中心角が６０°の円弧であり、ビード６、７の位置での折返しがより簡単になる。
【００６４】
次いで、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）の状態から大径形成リング２８を取り外し、これに替えてシリコンゴム拡大カラー２１を鋼管１７に一側から外嵌して、その先端付近を鋼管１７とシリコンゴム１８との間に挿入する。シリコンゴム拡大カラー２１の外周側に大径フランジ２２を配置し、この大径フランジ２２をシリコンゴム１８の一側端面に接触させる。
【００６５】
マンドレル１６の外周側に構成した未加硫ゴム膜１９の外側に金型２０を配置し、この金型２０の半径方向内向きに突出する他側端部を小径リング２９の外周側に位置させる。金型２０の他側端部および小径リング２９の他側に位置するようにシャフト２７に金型固定フランジ２６を装着し、この金型固定フランジ２６を固定金具２５にボルト締結することにより、マンドレル１６に金型２０を固定する。金型フランジ２３と大径フランジ２２との間に二つ割り成型リング２４を介在させ、二つ割り成型リング２４を大径フランジ２２に仮留めする。
【００６６】
図６（ｃ）に示すように、シリコンゴム拡大カラー２１を鋼管１７にボルト締めすると共に、大径フランジ２２を金型フランジ２３にボルト締めする。これにより、シリコンゴム拡大カラー２１が鋼管１７とシリコンゴム１８との間のより奥まで挿入されて、シリコンゴム１８を拡径すると共に、大径フランジ２２がシリコンゴム１８を中心軸方向に圧縮して半径方向に膨らませる。
【００６７】
この状態で未加硫ゴム膜１９の内面側の未加硫ゴムを内面ゴムに、外面側の未加硫ゴムを外面ゴムに加硫成形する。その際、シリコンゴム１８は、シリコンゴム拡大カラー２１および大径フランジ２２による膨らみに加えて、加硫成形時の熱膨張によって半径方向にさらに膨らむ。膨らんだシリコンゴム１８が未加硫ゴム膜１９を金型２０に押し付けて形付けすることにより、所定の形状のダイヤフラム（ゴム製筒体）を得る。
【００６８】
なお、金型２０、大径形成リング２８、シリコンゴム拡大カラー２１、大径フランジ２２、二つ割り成型リング２４、金型固定フランジ２６などの着脱は自動化するようにしてもよい。
【００６９】
次に、空気バネのダイヤフラムとしての本発明品のゴム製筒体と従来品のゴム製筒体とを比較する。
【００７０】
まず、比較する両製品について説明する。内面ゴムおよび外面ゴムは、硬さ５０度で厚さ１ｍｍの天然ゴムである。プライは、２６本／２．５ｃｍの密度で配置した補強コードを、硬さが５０度で厚さが１ｍｍの天然ゴムで覆ったものである。補強コードは、破断強度が２０ｋｇｆ／本で破断伸びが２０％であるφ０．７ｍｍのナイロンコードである。ビードは、ゴム被覆したφ１のビードワイヤ（硬鋼線）を巻き付けたものである。
【００７１】
ゴム製筒体の内径は１７６ｍｍ、軸方向長さは５３８ｍｍである。補強コードの向き（バイアス方向）は、中心軸と平行な軸に対して３９．５°の角度で傾斜する方向である。これにより、プライの総幅は（１７６ｍｍ＋２ｍｍ＋１ｍｍ）・π・ｃｏｓ３９．５＝４３４ｍｍである。
【００７２】
本発明品は、総幅４３４ｍｍの１／６に相当する７２ｍｍ幅の６枚のプライ１１を内面ゴムの外側に螺旋状に巻き付け、両端部のビード６、７の位置で個別に折り返して、二層の補強コード層８、９（１２）を構成したものである。プライ１１の巻き始め位置および巻き終わり位置は大径側のビード６の近傍である。
【００７３】
従来品は、図８に示すような平行四辺形のプライを内面ゴムの外側に巻き付けて内層側の補強コード層とし、その外側に、内層側とは傾斜方向が反対の平行四辺形のプライを巻き付けて外層側の補強コード層としたものである。円筒状に巻き付けたプライの両端は、例えば内側に配置したゴムチューブや分割金具によって一旦拡げて、ビードに引っ掛けるように折り返している。内層側よりも外層側のプライをゴム製筒体の軸方向に長くして、折り返し部分におけるプライの先端位置をずらしている。
【００７４】
本発明品および従来品のゴム製筒体の変位耐久性を比較する。気体室の空気圧を０．５ＭＰａに設定し、ピストンを基準の位置から＋１８０ｍｍ〜−９０ｍｍの範囲で繰り返し変位させ、破壊に至るまでの変位の繰り返し回数を測定した。
【００７５】
本発明品については、３００万回の変位の繰り返しにより、小径側のビード付近（ピストンの止着部付近）の湾曲部における補強コードの剥離発熱を生じた製品は３％にとどまった。これに対し、従来品については、３００万回の変位の繰り返しにより、２０％の製品が、小径側のビード付近（ピストンの止着部付近）の湾曲部における補強コードの剥離発熱を生じた。
【００７６】
これは、本発明品の補強コード層が帯状の複数枚のプライを個別に折り返した構造であり、補強コードの間隔の変化や圧着の不均等が生じないことや、小径側のビード付近にプライの折返し端部が存在せず、変位及び変形の大きい部位の剛性が均一であることなどにより、高い耐久性を得られたものと考えられる。
【００７７】
これに対して、従来品は円筒状に巻き付けたプライを一旦拡げて一挙に折り返すことにより、補強コードの間隔の変化や圧着の不均等が生じると共に、変位及び変形の大きい小径側のビード付近にプライの折返し端部が位置して剛性を不均一にすることにより、本発明品よりも耐久性が低くなったものと考えられる。
【００７８】
本発明品および従来品のゴム製筒体の製造コストを比較する。材料費については、本発明品の材料ロスが１％以下であるのに対して、従来品の材料ロスは６％であった。労務費としては、本発明品がプライの配置に要する時間が３分であるのに対して、従来品のプライの配置に要する時間は６分であった（共に作業者介在）。
【００７９】
上記構成によれば、ダイヤフラム（ゴム製筒体）２の補強コード層８、９、１２を帯状の複数枚のプライ１１を螺旋状に巻き付けて構成するので、ビード６、７の位置において、各プライ１１を個別に折り返すことにより、その折返しを簡単かつ精度よく行うことができる。
【００８０】
ビード６、７の位置でプライ１１を折り返して二層の補強コード層８、９、（１２）を構成するので、内層側および外層側の補強コード層を構成する二枚のプライを重ねて折り返す必要がなく、ビード６、７の付近の寸法精度、耐久性能、両端部のシール性、加圧変形時における形状安定性、金具３、４との締結性などの向上が図れる。また、プライ１１の端部が従来の１／２になるので、この部位からの浸水などもより確実に防止することができる。
【００８１】
両端のビード６、７のうち、変位の小さい側のビード６の近傍にプライ１１の両端部（巻き始め部、巻き終わり部）を位置させることにより、ピストン４の止着部付近など、変位および変形の大きい部位から補強コード１０の端をなくすことができ、この部位の耐久性を高めることができる。
【００８２】
補強コード１０を直接ゴム被覆してプライ１１を形成するので、ゴムのトッピングや、スリット、バイアスカットなどの工程を省略し、溶剤も不要にすることができる。また、押し出し設備により補強コード１０をゴムで被覆してプライ１１を形成しながら、マンドレル１６の周りに供給することにより、プライ１１の運搬、保存などの工程を省略することができる。
【００８３】
未加硫ゴム膜１９の加硫成形においては、シリコンゴム１８の軸方向圧縮および熱膨張による半径方向への膨らみを利用して、未加硫ゴム膜１９を金型２０に押し付けることにより、加硫圧力を大きく設定することができ、未加硫ゴムの密着力を増大および安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係るゴム製筒体としてのダイヤフラムを備えた空気バネの軸方向断面図
【図２】ダイヤフラムを示す側面図および断面図
【図３】複数枚のプライの配置を示すダイヤフラムの断面図
【図４】プライの巻き付け状態を示すダイヤフラムの断面図
【図５】ダイヤフラムを製造するためのマンドレルおよび金型の軸方向断面図
【図６】未加硫ゴム膜を膨らませる様子を示す断面図
【図７】マンドレルに帯状のプライを巻き付ける様子を示す斜視図
【図８】従来のゴム製筒体の補強コード層を示す図
【符号の説明】
【００８５】
１    空気バネ
２    ダイヤフラム（ゴム製筒体）
５    ゴム膜
６    ビード（一側、上端側、大径側）
７    ビード（他側、下端側、小径側）
８    補強コード層（内層側）
９    補強コード層（外層側）
１０  補強コード
１１  プライ
１２  補強コード層
【図１】
2006112579.tif 000003
【図２】
2006112579.tif 000004
【図３】
2006112579.tif 000005
【図４】
2006112579.tif 000006
【図５】
2006112579.tif 000007
【図６】
2006112579.tif 000008
【図７】
2006112579.tif 000009
【図８】
2006112579.tif 000010