(57)【要約】【課題】ゴム質中に埋設配置されるコード補強層に所要の強度を付与しつつ、いいかえれば、筒状可撓膜体に所要の耐圧強度を確保しつつ、一層以上のコード補強層から、重ね合わせ接合部を取り除くことで、筒状可撓膜体へのオゾンクラックの発生を有効に防止した空気ばね用筒状可撓膜体を提供する。【解決手段】ゴム質中にコード補強層４，５を埋設配置してなり、両端部を、相対変位されるそれぞれの対向部材に気密に連結されるものであって、コード補強層４，５を、一枚のコードシートの一回の巻き回し構造とするとともに、そのコードシートの両端を突き合わせ接合させて構成してなる。【選択図】図２
2009127712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム質中にコード補強層を埋設配置してなり、両端部を、相対変位されるそれぞれの対向部材に気密に連結される空気ばね用筒状可撓膜体であって、
コード補強層を、一枚のコードシートの一回の巻き回し構造とするとともに、そのコードシートの両端を突き合わせ接合させて構成してなる空気ばね用筒状可撓膜体。
【請求項２】
コード補強層を複数層埋設配置するとともに、少なくとも最外層のコード補強層を、コードシートの両端が突き合わせ接合された構造としてなる請求項１に記載の空気ばね用筒状可撓膜体。
【請求項３】
コードシートの突き合わせ接合部の端縁クリアランスを５ｍｍ以下としてなる請求項１もしくは２に記載の空気ばね用筒状可撓膜体。
【請求項４】
コード補強層を複数層埋設配置し、それらのそれぞれのコード補強層を、コードシートの両端が突き合わせ接合された構造とするとともに、それぞれのコード補強層の突き合わせ接合部の位置を、周方向に相互に変位させてなる請求項１〜３のいずれかに記載の空気ばね用筒状可撓膜体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえば、鉄道車両用、トラック・バス用、産業機械用等の比較的大型の空気ばね用等として用いて好適な、ベローズタイプもしくはダイアフラムタイプの筒状可撓膜体に関するものであり、とくには、ゴム質中に埋設配置されるコード補強層内への、コードシートの重ね合わせ接合部の存在に起因して筒状可撓膜体に発生するいわゆるオゾンクラック等を有効に防止する技術を提案するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、コード交錯層になる二層もしくは四層のコード補強層をゴム質中に埋設配置して筒状可撓膜体とし、その両端部を、相互に対向して位置する上下のそれぞれの面板に気密に連結してなる空気ばねでは、筒状可撓膜体内の各コード補強層を、中心軸線に対して５〜４５°の角度で延在する、たとえば、太さが８４０Ｄもしくは１２６０Ｄの引き揃えコードからなるコードシート、多くは、引き揃えコードに、それの表裏両面側からゴム被覆を施してなるコードシートを、中心軸線の周りに一回巻き回すとともに、そのコードシートの両端部分を１〜１０ｍｍ程度の長さにわたって重ね合わせ接合させて構成することが従来から広く一般に行われている。
【０００３】
ところで、各コード補強層を、このように、一周回させたコードシートの両端部分を相互に重ね合わせ接合させて構成するときは、その重ね合わせ接合部分では、所要の太さ、いいかえれば所要の強度を有するコードが、多くは１〜１５本程度内外に重なり合って位置することになることから、各コード補強層に関しては、コードシートの重ね合わせ接合部分が、非重ね合わせ部分に対して２倍の剛性を有することになり、このことは、このようなコード補強層を埋設配置された筒状可撓膜体についても同様であるので、その筒状可撓膜体を空気ばねに適用して、内圧の充填下で使用に供する場合は、コードシートの重ね合わせ接合部分と非重ね合わせ部分との剛性段差に起因して、筒状可撓膜体の、前記重ね合わせ接合部分の近傍域にとくに大きな伸長歪が発生することになり、この大きな伸長歪を原因として、筒状膜体のとくに外表面に、たとえば、図３に断面図で誇張して例示するようなオゾンクラックＯＣ等が発生し易いという問題があった。
【０００４】
そしてこのことは、特許文献１に開示されているような、乗用車等に適用される、より小型の空気ばねに用いられる筒状可撓膜体にあってもまた同様である。
【０００５】
すなわち、この筒状可撓膜体は、ゴム膜中に埋設される内外二層の補強部材の、それぞれのコード太さをともに、２１０Ｄ／１／２以下の小径のナイロン６６繊維コードとするものであるも、ここにおける内外の各補強部材もまた、上述したように、コードシートを一周回させるとともに、それの両端部分を、所定の長さにわたって相互に重ね合わせ接合させることによって構成されるものであることから、この筒状可撓膜体では、各補強部材に関し、コードシートの重ね合わせ接合部分の、非重ね合わせ部分に対する厚みの増加分の絶対値は、コードの小径化により、先の従来技術に比して自と小さくなるものの、それらの両部分間の剛性については、重ね合わせ接合部分で、依然として非重ね合わせ部分の２倍となるため、これによってもまた、コードシートの重ね合わせ接合部分の近傍域で筒状可撓膜体にオゾンクラックが発生し易いという問題があった。
【特許文献１】特開昭６１−１７７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこでこの発明は、ゴム質中に埋設配置されるコード補強層に所要の強度を付与しつつ、いいかえれば、筒状可撓膜体に所要の耐圧強度を確保しつつ、一層以上のコード補強層から、重ね合わせ接合部を取り除くことで、筒状可撓膜体へのオゾンクラックの発生を有効に防止した空気ばね用筒状可撓膜体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る空気ばね用筒状可撓膜体は、ゴム質中にコード補強層を埋設されて、たとえば全体としてほぼ円筒状をなし、両端部を、たとえば中心軸線方向等に相対変位されるそれぞれの対向部材に気密に連結されるものであり、コード補強層を、引き揃えコードからなり、多くは表裏両面にゴム被覆を施してなる一枚のコードシートの一回の巻き回し構造とするとともに、そのコードシートの両端を突き合わせ接合させて構成してなるものである。
【０００８】
ここでの「突き合わせ接合」は、一枚のコードシートそれ自体が、コード補強層内でのコードの延在角度を設定値に揃えるために、引き揃えコードの表裏両面に被覆ゴムを有するトリートコード等の、たとえば、２〜４個所の接合部を有するときに、そのようなコードシートによって構成されるコード補強層が、円周方向の一個所以上の個所に突き合わせ接合部を有する場合をも含むものとする。
【０００９】
ここで好ましくは、コード補強層を、通常は、補強層コードの交差状態で複数層埋設配置するとともに、少なくとも最外層、すなわち、膜体の使用状態で最外層となるコード補強層を、コードシートの両端が突き合わせ接合された構造とする。
【００１０】
ところで、製品としての筒状可撓膜体のコード補強層内に存在する、コードシートの突き合わせ接合部の端縁クリアランスは、０を含んで５ｍｍ以下とすることが好ましい。
なお、ここにおける接合部は「突き合わせ接合部」であるので、端縁クリアランスが負の値となることはあり得ない。
【００１１】
また好ましくは、コード補強層を複数層埋設配置し、それらのそれぞれのコード補強層を、コードシートの両端が突き合わせ接合された構造とするとともに、それぞれのコード補強層の突き合わせ接合部の位置を、周方向に相互に変位させて、接合部の、中心軸線方向での整列を防止する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る空気ばね用筒状可撓膜体では、とくにはコード補強層を、一枚のコードシートの一回の巻き回し構造として、そのコードシートの両端を突き合わせ接合させて構成することにより、コード補強層から、従来技術で述べたような重ね合わせ接合部分、ひいては、剛性段差を完全に取り除くことができるので、コード補強層を埋設した筒状可撓膜体に、所要の耐圧強度を十分に付与しつつ、コード補強層の低剛性部分への歪の集中に起因する、オゾンクラックの発生を効果的に防止して、その筒状可撓膜体の耐久性を大きく向上させることができる。
【００１３】
かかる筒状可撓膜体において、コード補強層を複数層埋設配置するとともに、少なくとも最外層のコード補強層につき、コードシートの両端が突き合わせ接合された構造としたときは、オゾンクラックの最も発生し易い、可撓膜体の外表面への歪の集中をより有効に抑制することができる。
【００１４】
そしてまた、上述したいずれの場合にあっても、コードシートの突き合わせ接合部の端縁クリアランスを５ｍｍ以下としたときは、多くは、コード交錯層になる複数層のコード補強層を埋設配置した筒状可撓膜体に所要の耐圧強度を十分に付与することができる。
すなわち、突き合わせ接合部の端縁クリアランスが５ｍｍを越えると、コード補強層に所期した耐張強度を発揮させることが難しくなって、筒状可撓膜体の耐圧強度が不足するうれいがある。
【００１５】
なおここで、コード補強層を複数層埋設配置する場合、それらのそれぞれのコード補強層をともに、コードシートの両端が突き合わせ接合された構造とし、そして、それぞれのコード補強層の突き合わせ接合部の位置を、周方向に相互に変位させるときは、突き合わせ接合部での、耐張強度の相対的な低下が否めないコード補強層の強度の低さを、他のコード補強層によって有効に補うことができ、結果として、筒状可撓膜体の部分的な強度低下を抑えて耐久性を有効に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、この発明に係るベロースタイプの筒状可撓膜体を、鉄道車両用空気ばねに適用した場合を例示する縦断面図であり、図２はその筒状可撓膜体を示す断面図である。
図１に示す空気ばねは、ばね上側の荷重を常用荷重として、それを所定の高さに維持するに必要な空気圧２９４〜４９０ｋｐａ（３〜５ｋｇ／ｃｍ2）を充填した状態で示すものであり、この図１において、１は上面板を、２は下面板をそれぞれ示し、そして３は、ともに水平姿勢としたそれらの上下の面板１，２に、それぞれの端部を気密に連結した筒状可撓膜体を示す。
【００１７】
ここで、図示のこの筒状可撓膜体３は、コード交錯層になる二層のコード補強層４，５をゴム中に埋設配置してなり、それの独立下では、図２（ａ）に、半部を縦断面図で例示するように、全体としてほぼ円筒状をなす。なおここでのコード補強層４，５のそれぞれは、補強層コードを、中心軸線に対して５〜４５°の角度で、相互に逆方向にたとえば対称に延在させて交錯させることが好ましい。
【００１８】
またここでは、図１に示すように、上面板１の中央部に、筒状可撓膜体３内への内圧の給排を司るノズル６を設け、そして、下面板２の下方側に、ビード受座７を介して、全体として円環状をなす積層ゴム８を取り付ける。
【００１９】
ところで、下面板それ自体には、筒状可撓膜体３の内側を積層ゴム８の内側に連通させる絞り通路９を、そして積層ゴム８には、その内側を、図示しない補助タンクに連通させるノズル１０をそれぞれ設ける。
【００２０】
なお図中１１は、上面板１に設けられて、筒状可撓膜体３の外周側部分に接触し、車両の前後方向および左右方向の所要のばね特性に応じて、その筒状可撓膜体３の変形を拘束するゴム部材を示す。
【００２１】
鉄道車両に従来から広く一般に使用されているこのような空気ばねは、たとえば、ばね上側の上下振動、左右振動および前後振動に対して所要のばね特性および減衰機能を発揮することができる。
【００２２】
このような空気ばねに適用される、コード交錯層になる二層のコード補強層４，５を具える筒状可撓膜体３では、単位のコード補強層としての各層のコード補強層４，５のうち、少なくとも最外層となるコード補強層５を、図２（ｂ）に筒状可撓膜体３を、それの中心軸線と直交する方向の拡大断面図で例示するように、引き揃えコードからなるコードシート、より具体的に表裏の両面にゴム被覆を施してなる一枚のコードシートの一回の巻き回し構造とするとともに、そのコードシートの両端を突き合わせ接合させて構成し、好ましくは、製品可撓膜体３内での、その接合部の端縁クリアランスＣｏを５ｍｍ以下とする。
【００２３】
ここで、最外層のコード補強層５に加え、内層側のコード補強層４をもまた、一枚のコードシートをもって同様に構成するときは、たとえば、コード補強層４に形成される突き合わせ接合部とは円周方向に１８０°ずれた位置で、図２（ｃ）に同様の拡大断面図で示すように、一枚のコードシートの一回の巻き回し構造の下で、その両端を突き合わせ接合させることによって構成し、そして好ましくは、その突き合わせ接合部の端部クリアランスＣ１をもまた５ｍｍ以下とする。
【００２４】
このようにして構成することができるコード補強層の層数および、各コード補強層に用いる補強層コードの太さ等は、筒状可撓膜体３に要求される耐圧強度等との関連において適宜に選択できることはもちろんである。
【００２５】
なお、図１，２に示すところにおいて、１２は両コード補強層４，５の内面側を覆うインナーゴムを、そして１３は，それらのコード補強層４，５の外面側を覆うカバーゴムをそれぞれ示す。
【００２６】
以上のような筒状可撓膜体３の製造は、たとえば、成型ドラム上に、未加硫のインナーゴム素材を貼着させ、次いで、内層側のコード補強層４のための一枚のコードシートを一回周回させて巻き回してそれの両端を突き合わせ接合させるとともに、外層側のコード補強層５のための一枚の未加硫コードシートを、コード補強層４のためのコードとの間に所要のコード交角を確保しつつ、これもまた一回巻き回して両端を突き合わせ接合させ、その後、未加硫のカバーゴム素材を貼着させて、全体として円環状の成型体を構成し、そして、その成型体の両端部分にビードコアを巻込み配置した後、成型ドラムから取り外したその成型体を、所要の形状にシェーピングし、このようにして成型を終えた未加硫筒状可撓膜体を、加硫機によって加硫成形することによって行うことができる。
【００２７】
以上、鉄道車両用のベローズタイプの空気ばねについて説明したが、この発明は、各種用途のダイフラムタイプの空気ばねに用いられる筒状可撓膜体にもまた適用することができる。
【実施例１】
【００２８】
有効直径を５４０Φとした、図２に示すような形態の、鉄道車両用のベロ−ズタイプ空気ばね用の筒状可撓膜体に関し、実施例可撓膜体では、８４０Ｄ／２のコードからなる内外二層のコード補強層のそれぞれに、突き合わせ接合部を設けるとともに、各接合部の端縁クリアランスを５ｍｍとした。
一方、比較例可撓膜体は、８４０Ｄ／２のコードからなる内外二層のコード補強層のそれぞれが、重なり代１０ｍｍのオーバラップ接合部を有するものとした。
【００２９】
このようなそれぞれの可撓膜体に対し、図１に示すような空気ばねの組立て状態で、空気ばね内に水を充填するとともに、その水圧を、１分当り１Ｍｐａ以下の速度で増加させて、可撓膜体の破断時の圧力を測定したところ、比較例可撓膜体は、２．３ＭＰａの耐圧強度を発揮し、実施例可撓膜体は、２．２ＭＰａの耐圧強度を発揮した。
【００３０】
これによれば、実施例可撓膜体は、実用上何の不都合もない十分な耐圧強度を有することが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明に係る筒状可撓膜体の適用側を示す縦断面図である。
【図２】筒状可撓膜体を示す断面図である。
【図３】オゾンクラックの発生形態を例示する断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  上面板
２  下面板
３  筒状可撓膜体
４，５  コード補強層
１２  インナーゴム
１３  カバーゴム
【図１】
2009127712.tif 000003
【図２】
2009127712.tif 000004
【図３】
2009127712.tif 000005