(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の基布を、ベローズの壁面部の断面形状に合わせて予め予備成形する基布成形工程と、
相対向するように配置された一対のリング状の対向面部と、該対向面部の外周縁部を相互に連接するように設けられた２以上の山部および１以上の谷部を有する蛇腹状壁面部とを備える、未加硫ゴムのベローズゴムプレフォームを金型にて成形するプレフォーム成形工程と、
プレフォーム成形工程により形成されたベローズゴムプレフォームのベローズの壁面部に前記予備成形された帯状の基布を巻付けて被着させる工程と、
前記被着させられた基布を金型にて未加硫ゴムのベローズプレフォームに押し込むとともに未加硫ゴムを加硫する加硫成形工程とを、有し、
前記基布成形工程において、加工対象となる帯状の基布は、その基布を構成する横糸の熱収縮率が、ベローズの壁面部の断面形状に応じて変化させられており、谷部に位置する横糸の熱収縮率が、山部に位置する横糸の熱収縮率よりも大きく設定されていることを特徴とするベローズの製造方法。
【請求項２】
前記基布成形工程は、ベローズの壁面部の断面形状を有する基布成形金型により、基布がプレス成形されることにより行われる請求項１に記載のベローズの製造方法。
【請求項３】
前記基布成形工程で加工対象となる帯状の基布は、縦糸と横糸で織られた平織りの帯状の基布である請求項２に記載のベローズの製造方法。
【請求項４】
前記基布成形工程において、基布の成形収縮を利用して、基布の巻付けの湾曲に応じた若干のカールが形成されてなる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のベローズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はベローズの製造方法に係り、特に、蛇腹状壁面部におけるしわ（皺）の発生が少なく、製品歩留の向上が図れるベローズの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴム製のベローズは、種々の目的で使用されており、高い耐圧性を付与する目的で基布をゴム内に埋め込んだ基布入りのベローズが開発されている。また、例えば、精密測定装置の振動吸収部材等の使用目的において応答性を向上させるために、ゴムの厚みの薄い、所謂薄肉ベローズの要望も高まっている。
【０００３】
ベローズの構造は、一般に、相対向する１組のリング状の対向面部と、これら対向面部の外周縁部を相互に連接するように設けられた蛇腹状の壁面部（蛇腹状壁面部）とを備えるものであり、壁面部には複数の山部が形成されている。このような構造からなるベローズを、基布入りベローズとして製造する場合、まず、加硫前のゴムを使用して金型でベローズのプレフォームを成形する。
【０００４】
次いで、このプレフォームの外側に、例えば、平織りのシート状の基布を巻きつけ、その後、金型内で加熱、加圧することにより平織りのシート状の基布を金型の側面形状である蛇腹形状に変形させながら加硫を行う。この加硫の際、一時的に軟化したゴム材が基布に浸透するので、加硫成形後のベローズは内部に基布が埋め込まれた構造となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基布入りベローズを上記のようにして成形する場合、ベローズの外周縁部に山部および谷部が存在するため、基布に伸びる部分と伸びない部分とが生じて、２段以上、特に３段以上の山部を有する蛇腹形状のベローズでは、しわが発生し易く、また、プレフォームの上で基布が変形されることより、プレフォームのゴム削れや、ゴム引っ掻きなどが生じて製品の歩留りが極めて悪いという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような実状のもとに創案されたものであり、その目的は、基布の装着に伴うしわの発生や、ゴム削れや、ゴム引っ掻きの発生が少なく、製品歩留および作業能率の向上を図ることができるベローズの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明のベローズの製造方法は、帯状の基布を、ベローズの壁面部の断面形状に合わせて予め予備成形する基布成形工程と、相対向するように配置された一対のリング状の対向面部と、該対向面部の外周縁部を相互に連接するように設けられた２以上の山部および１以上の谷部を有する蛇腹状壁面部とを備える、未加硫ゴムのベローズゴムプレフォームを金型にて成形するプレフォーム成形工程と、プレフォーム成形工程により形成されたベローズゴムプレフォームのベローズの壁面部に前記予備成形された帯状の基布を巻付けて被着させる工程と、前記被着させられた基布を金型にて未加硫ゴムのベローズプレフォームに押し込むとともに未加硫ゴムを加硫する加硫成形工程とを、有し、前記基布成形工程において、加工対象となる帯状の基布は、その基布を構成する横糸の熱収縮率が、ベローズの壁面部の断面形状に応じて変化させられており、谷部に位置する横糸の熱収縮率が、山部に位置する横糸の熱収縮率よりも大きく設定されているように構成される。
【０００８】
また、本発明のより好ましい態様として、前記基布成形工程は、ベローズの壁面部の断面形状を有する基布成形金型により、基布がプレス成形されることにより行われる。
【０００９】
また、本発明のより好ましい態様として、前記基布成形工程で加工対象となる帯状の基布は、縦糸と横糸で織られた平織りの帯状の基布であるように構成される。
【００１２】
また、本発明のより好ましい態様として、前記基布成形工程において、基布の成形収縮を利用して、基布の巻付けの湾曲に応じた若干のカールが形成されてなるように構成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
本発明の製造方法により形成されたベローズ
図１は本発明のベローズの一実施形態を示す斜視図であり、図２は図１に示されるベローズの平面図であり、図３は図２に示されるベローズのＡ−Ａ矢視半片断面図である。図１乃至図３において、本発明のベローズ１は、相対向する１組のリング状のゴム製の対向面部２Ａ，２Ｂと、対向面部２Ａ，２Ｂの各外周縁部を相互に連接するように設けられたゴム製の蛇腹状壁面部３とを備えている。
【００１５】
対向面部２Ａ，２Ｂは、それぞれリング状の平板形状をなし、中心部により好ましい態様として開口部４を備えるとともに、内周縁部の内側にビード部５が形成されている。さらにこの実施の形態では、ビード部５の最内面上には糸ビート５ａが形成されている。原理的には開口部４がなくとも、例えば、他の部品（金属部分）と結合できるが、具体的に加工性、組立性、構造等を考えると、開口部４が必要となる。開口部４が有ると、組立後に特にシール性を確保したり、ベローズと他の部品との同芯度を確保するためにそれに応じた形態が必要になる。本実施の形態におけるビード部５の構造は、かかる配慮がなされた構造となっており、内側に向いたビード部５の先端まで後述する基布１０が入り込んでいるために、加圧された時にテンションによる布が抜けにくくなる。この点、シール性、同芯度等は満足できる。さらによりシール性を増加、つまりビード部の部分面圧を増加させるために糸ビート５ａが形成されている。
【００１６】
本実施の形態において、蛇腹状壁面部３は複数の山部３ａ（図示の例では３つの山部）と、山部３ａの間に位置する谷部３ｂ（図示の例では２つの谷部）を有している。そして、このべローズ１は、対向面部２Ａ，２Ｂおよび蛇腹状壁面部３に連続した基布１０が埋め込まれている（図３）。
【００１７】
本発明において用いられる好適な基布１０としては、縦糸と横糸とで織られた平織りの帯状の基布が例示され、このものはベローズの壁面部の断面形状（山部および谷部を備える形状）に合わせて金型等で予め予備成形されている。
【００１８】
この予備成形に用いられる好適な金型の一例が図４に示され、成形後の基布１０の形状が図５に示される。図４は、予備成形に用いられる好適な金型構造の断面を模式的に示したものであり、この成形金型５０は、ベローズの壁面部の断面形状に応じた成形凹部５１ａを備える雌型５１と、ベローズの壁面部の断面形状に応じた成形凸部５５ａを備える雄型５５とを備え、図示の状態で基布１０がプレス成形された状態にある。成形金型５０は、成形される帯状の基布の長さに対応して、図４の紙面の奥行き方向に帯状の長さに相当する金型長を備えて構成される。実際の基布１０の成形に際しては、型開きされた雌型５１と雄型５５の間に成形前の帯状の基布がセットされ、しかる後、図４に示されるように雌型５１と雄型５５とが型締めされることにより、基布１０が所定形状に成形される。成形を容易かつ確実にするために、金型は、通常、１３０〜１８０℃程度に加熱しておくことが望ましい。このようにして成形された基布１０の一例を示す斜視図が、図５に示される。
【００１９】
図５に示されるように成形後の基布１０は、ベローズの壁面部の断面形状（山部および谷部を備える形状）に応じた形態を備えているために、後述するベローズの製造過程におけるゴムプレフォームへの基布の巻付けが極めて効率よくしかも確実に行うことができる。また、基布１０の成形収縮を利用して、基布の巻付けの湾曲に応じた若干のカール（図５の矢印（α）方向）を予備成形時に意図的に設けることも好ましい態様である。
【００２０】
また、基布１０の成形を連続的に行う手法の一例が図６（ａ），（ｂ）に示される。図６（ａ）は基布成形の状態を示す側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の正面図である。図６（ａ）に示されるように、連続搬送される成形前の基布１０ａは、成形金型６０を通過していくことにより、所定形状の基布１０（例えば、図５に示される）に成形される。つまり、成形金型６０は、所定の凸部６５ａを備える円盤状の回転する回転雄型６５と、固定され所定の凹部６１ａを備える雌型６１とから構成され、連続搬送される成形前の基布１０ａは、金型６０を通過する際に、雌型６１と回転雄型６５とにより挟み込まれ成形され、成形基布１０として取り出されるようになっている。成形を容易かつ確実にするために、金型は、通常、１３０〜１８０℃程度に加熱しておくことが望ましい。このような成形品は、通常、巻物形状に一旦巻き取られた後、使用に際して適当な長さに引き出され切断され、帯状の基布として使用される。
【００２１】
図３に示される蛇腹状壁面部３は、その厚みが、例えば、０．１５〜１．８ｍｍ程度の範囲であり、蛇腹状壁面部３の長さ（図３では対向面部２Ａと対向面部２Ｂの距離）、山部３ａの数（段数）、形状、寸法等には特に制限はなく、ベローズ１の使用目的、要求される特性等を考慮して適宜設定することができる。例えば、山部３ａの断面形状は、半円形状、三角形状等とすることができ、また、複数の山部３ａの形状、寸法は同一であってもよく、あるいは、２種以上からなっていてもよい。
【００２２】
このようなベローズ１は、上述のように相対向する１組のリング状の対向面部２Ａ，２Ｂと蛇腹状壁面部３を備え、応答性に優れるとともに、対向面部２Ａ，２Ｂおよび蛇腹状壁面部３に埋め込まれている基布１０により優れた耐圧性が付与されている。
【００２３】
なお、ベローズ１の形態を簡易に維持させるために、谷部３ｂには、その周方向に沿ってぐるりと補強リング等を被着させるようにしてもよい。
【００２４】
上記のような本発明のベローズ１に用いられるゴムは、従来公知の合成ゴムおよび天然ゴムでよく、特に制限はない。本発明で使用可能な合成ゴムとしては、例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、プロピレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エーテル−チオエーテルゴム、多硫化系ゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム等を挙げることができる。このようなゴム材に必要に応じて後述するような加硫剤、加硫促進剤等の添加剤を加えた後、混練機により混練し、得られたゴム混合物をロールによって予めシート状に成形し、カレンダーにて厚さ調整してシート状成形物（小片）を作製し、その後、このシート状成形物を使用して後述する本発明の製造方法によりベローズ１を製造することができる。
【００２５】
使用する加硫剤としては、硫黄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、芳香族ニトロ化合物、有機過酸化物等から使用するゴムに対応して適宜選定することができる。
【００２６】
また、加硫促進剤として、２−メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）等のチアゾール系化合物、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド（ＣＺ）等のスルフェンアミド系化合物、２−メルカプトチアゾリン等のチアゾリン系化合物、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＴ）、テトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴ）等のチウラム系化合物、ジメチルジチオカルバミン酸等のジチオカルバメート系化合物、ヘキサメチレンテトラミン等のアルデヒドアミン系化合物、ジフェニルグアニジン等のグアニジン系化合物、Ｎ，Ｎ―ジエチルカルバモイル−２−ベンゾチアジルスルフィド等のチアゾール系化合物等を使用することができる。
【００２７】
さらに、必要に応じて老化防止剤、ステアリン酸等の有機脂肪酸、カーボンブラック等の充填剤を含有してもよい。このような添加剤は、ゴム１００重量部に対して１〜１５０重量部の範囲で含有することが好ましい。
【００２８】
本発明のベローズ１に用いられる基布１０としては、ポリアミド（６ナイロン、６６ナイロン等）、アラミド、ポリエステル、綿等の糸を用いて平織などにされたものが用いられる。基布１０は、ベローズ１に組み込まれる前に、予め予備成形されるので、通常、糸の熱収縮率が略一定であるもの、特に、基布を構成する横糸の熱収縮率が略一定であるものが用いられる。
【００２９】
また、予備成形の加工性を高めるために、糸の熱収縮率が異なるものを適宜配置して用いてもよい。例えば、基布を構成する横糸の熱収縮率が、ベローズの壁面部の断面形状に応じて変化させられており、谷部に位置する横糸の熱収縮率が、山部に位置する横糸の熱収縮率よりも大きく設定されたものが好適例として挙げられる。
【００３０】
本発明のベローズの製造方法
次に、本発明のベローズの製造方法について、図７〜図９を参照して説明する。
【００３１】
（プレフォーム成形工程）
本発明のベローズの製造方法では、まず、プレフォーム成形工程において、未加硫ゴムのベローズゴムプレフォームを金型にて成形する。図７はプレフォーム成形工程において使用する金型の例を示す半片断面図である。図７において、プレフォーム用の金型２１は、中子２２、中型２３、上型２４および下型２５の各部材から構成されている。
【００３２】
中子２２は円盤形状であり、ベローズ１の内周面形状を有する外周部２２ａを備え、ビード部５用の凹部２２ｂと余分なゴムを逃がすための溝部２２ｃがリング状に形成されている。
【００３３】
中型２３は、ベローズ１の蛇腹状壁面部３の形状を有する内周部２３ａをもち、２以上に分割可能とされている。図示の例では、中型２３の内周部２３ａの上下端部は、蛇腹状壁面部３を構成する上下２個の山部の頂点に、それぞれ一致している。
【００３４】
上型２４および下型２５は、上記の中子２２と中型２３とが図示のように係合した状態で、中子２２の外周部２２ａと中型２３の内周部２３ａとの間に、蛇腹状壁面部３成形用の間隙（キャビティ）が形成されるように構成されている。また、上型２４および下型２５には、蛇腹状壁面部３の一部と対向面部２Ａ，２Ｂを成形するための凹部２４ａが形成されており、中子２２との間に間隙（キャビティ）が形成されるように構成されている。
【００３５】
このようなプレフォーム用の金型２１では、中子２２、中型２３、上型２４および下型２５の各部材が、図示のように係合した状態で形成される。
【００３６】
上述のようなプレフォーム用の金型２１を使用した未加硫ゴムのベローズゴムプレフォームの成形は、図８（ａ）に示されているように、例えば、未加硫ゴムのシート状成形物を中子２２の外周面２２ａに巻きつけ、また、中子２２の上面、および、下型２５の凹部２５ａに未加硫ゴムのシート状成形物（小片）を複数載置した状態で、各金型部材を係合し加圧して行うことができる。
【００３７】
この際、金型２１の温度と圧力は未加硫ゴムが完全に加硫しない範囲で設定することが必要である。また、加圧は、例えば、数回のバンピングの後に３〜９０秒間程度の範囲で行うようにしてもよい。
【００３８】
図９は、図７に示される金型２１を用いてプレフォーム成形工程で成形されたベローズゴムプレフォームの例を示す半片断面図であり、図３に相当する図面である。
【００３９】
図９において、未加硫ゴムのベローズゴムプレフォーム１１は、相対向する１組のリング状平板の対向面部１２Ａ，１２Ｂと、対向面部の外周縁部を相互に連接するように設けられた３つの山部１３ａおよび２つの谷部１３ｂからなる蛇腹状壁面部１３と、対向面部１２Ａ，１２Ｂの内周縁部にビード部１５（糸ビード１５ａ）を備えている。
【００４０】
なお、金型２１から中子２２に係合した状態で取り出したベローズゴムプレフォーム１１にバリが存在する場合には、このバリを除去する。また、成形したベローズゴムプレフォーム１１の対向面部１２Ａ，１２Ｂ等にゴム厚みの不足がある場合には、該当箇所に上述のような未加硫ゴムのシート状成形物（小片）を付け足してもよい。
【００４１】
（第２の工程)
本発明のベローズの製造方法の第２の工程では、まず、図８（ｂ）に示されているように、上述のプレフォーム成形工程において成形されたベローズゴムプレフォーム１１の対向面部１２Ａ，１２Ｂおよび蛇腹状壁面部１３を覆うように前記予備成形された帯状の基布１０（例えば、図５に示される）を巻付けて被着させる。
【００４２】
図８（ｂ）では、プレフォーム成形工程において金型２１から中子２２に装着されたままの状態で取り出したベローズゴムプレフォーム１１の上に、図５に示されるごとく予備成形された基布１０を被着させている。この基布１０の被着は、例えば、ベローズゴムプレフォーム１１の側面をぐるりと巻つけるようにして行われる。
【００４３】
この基布１０は、例えば図５に示されるごとく、ベローズの壁面部の断面形状（山部および谷部を備える形状）に応じた形態を備えるように予め予備成形されているために、ゴムプレフォームへの基布の巻付けが極めて効率よくしかも確実に行うことができる。つまり、図８（ｃ）に示されるようにベローズゴムプレフォーム１１の蛇腹状壁面部１３における山部１３ａおよび谷部１３ｂに基布１０を確実に沿わせることができる。これにより、作業性および製品の歩留は格段と向上する。
【００４４】
また、基布１０をベローズゴムプレフォーム１１の対向面部１２Ａ，１２Ｂ等に接着するときは、上記の未加硫のゴム材の小片を用いて接着することができる。このような基布１０の被着が完了した後、余分な基布を除去し、さらに、基布１０をベローズゴムプレフォーム１１に押し付けて、しわを生じないようになじませるのがよい。
【００４５】
第２の工程では、次に、基布１０が巻きつけられたベローズゴムプレフォーム１１の加硫を行う。図８（ｄ）に示されているように、最終成形用の金型４１は、中子２２、中型４３、上型４４および下型４５の各部材から構成されている。
【００４６】
中子２２は、上述のプレフォーム成形工程において使用するプレフォーム成形用の金型２１を構成する中子２２と共用するものである。
【００４７】
中型４３は、ベローズ１の蛇腹状壁面部３の形状を有する内周部４３ａをもち、２以上に分割可能とされている。図示の例では、中型４３の内周部４３ａの上下端部は、蛇腹状壁面部３を構成する上下２個の山部の頂点にそれぞれ一致している。
【００４８】
このような最終成形用の金型４１を使用したベローズ１の成形は、上述のように基布１０が被着されたベローズゴムプレフォーム１１を周囲に装着した中子２２と、中型４３、上型４４および下型４５の各部材を係合し加圧、加熱して行う。加圧は、例えば、数回のバンピングの後に行うことができ、加硫時の温度、時間は使用するゴム材等に応じて適宜設定することができる。
【００４９】
このような金型４１を用いた最終成形を行った後、金型４１からベローズ１を取り出し、バリが存在する場合には、このバリを除去することにより、ベローズ１の製造が完了する。
【００５０】
上述の本発明のベローズの製造方法では、プレフォーム成形工程において使用する金型２１の中子２２は、第２の工程において使用する金型４１の中子２２と共用するものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、プレフォーム成形工程で成形したベローズゴムプレフォーム１１を金型４１専用の中子に装着した後に基布１０の装着を行ってもよい。
【００５１】
また、本実施の形態では耐圧性が要求される３段のベローズ（例えば、防振用に使用）を例にとって説明してきたが、これに限定されることなく、数段〜数十段からなるベローズの製造にももちろん適用可能である。数十段からなるベローズの一例としては、伸縮部材を覆うように用いられる長物の保護用ベローズが挙げられる。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ベローズの壁面部の断面形状に合わせて予め予備成形された帯状の基布を用い、このものをゴムプレフォームのベローズの壁面部に巻付けて被着させるように構成しているので、基布の装着に伴うしわの発生や、ゴム削れや、ゴム引っ掻きの発生が少なく、製品歩留および作業能率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のベローズの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示されるベローズの平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視半片断面図である。
【図４】本実施形態において基布の予備成形に用いられる好適な金型構造の断面を模式的に示したものである。
【図５】予備成形後の基布の斜視図を示す図面である。
【図６】（ａ）は連続的に基布を成形する状態を示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）の正面図である。
【図７】本発明のベローズの製造方法のプレフォーム成形工程において使用する金型の例を示す半片断面図である。
【図８】本発明のベローズの製造方法を説明する図であり、（ａ）はプレフォーム成形工程でベローズゴムプレフォームを成形する状況を示す半片断面図であり、（ｂ）はベローズゴムプレフォームに基布を装着する状況を示す半片断面図であり、（ｃ）は基布を被着したベローズゴムプレフォームを示す半片断面図であり、（ｄ）は加硫成形工程を示す半片断面図である。
【図９】本発明のベローズの製造方法のプレフォーム成形工程により成形したベローズゴムプレフォームを示す図であり、図３に相当する図である。
【符号の説明】
１…ベローズ
２Ａ，２Ｂ…対向面部
３…蛇腹状壁面部
３ａ…山部
３ｂ…谷部
４…開ロ部
５…ビード部
１０…基布
１１…ベローズゴムプレフォーム
２１，３１，４１…金型
２２，３２…中子
２３，３３，４３…中型
２４，３４，４４…上型
２５，３５，４５…下型
５０，６０…基布成形金型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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