JP2006308033A - 保持リングおよびそれを備えた空気入りゴム製品 - Google Patents

Abstract

【課題】空気ばねの端部において、テーパ面と平行になって面圧力を広い面積で受ける構造の保持リングおよびそれを備えた空気入りゴム製品を実現する。
【解決手段】保持リング６は、同心円上に配列される環状のビードワイヤ６１を軸心方向に複数配列する。このとき、環状のビードワイヤ６１の径を軸心方向の一方側から他方側にかけて徐々に小さくする。また、保持リング６は、環状のビードワイヤ６１が同心円上に積層して形成されており、上側の層のビードワイヤ６１は、下側の層のビードワイヤ６１の最大径部に配置される。これにより、保持リング６の内面がテーパ状となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、円筒状のゴム構造体の端部に埋設される保持リングおよびそれを備えた空気入りゴム製品に関する。

この種の保持リングとしては、内部に空気を封入する空気入りゴム製品、例えば、空気ばねのダイヤフラムの端部に設けたビードリングがある。このビードリングは、ダイヤフラムの端部で包み込まれて加硫成形され、使用時には、ダイヤフラムの端部をピストンに密着してシールするようになっている。

このビードリングの密着性に関する技術には以下のものがある。

例えば、特許文献１および特許文献２には、ピストンの外周面に接触する部分でのダイヤフラムの製造時形状の外径を、ピストンの外径より小さく形成し、ピストンを締め付ける方向にダイヤフラムの反力を発生させ、これにより、ピストンとダイヤフラムとの間の密着力を向上させる技術が開示されている。

特許文献３では、航空機用のタイヤにおいて、ビードリングを複数個を並列させ、全体としてテーパ面に対して広くビードリングを配置したものが開示されている。

特許文献４では、内部に空気を封入するタイヤにおいて、リムを保持するビードリングの総面積を大きくすることで、ビード部の拘束力を向上させたものが開示されている。

そして、これらの特許文献１〜４には、環状に複数本の硬鋼線を並べて構成される環状の層を同心円上に配列して、断面矩形のビードリングを形成したものが開示されている。
特開２００１―０２０１４８号公報 特開２００３―２０２０４５号公報 特開２００３―２０５７１２号公報 特開２００１―２３３０２３号公報

ところで、ゴム製品によっては、接触面がテーパ状あるいはくさび状の被着体に被着される場合がある。このようなテーパ状の接触面を備えたピストン等の被着体にダイヤフラム等のゴム製品を被着する場合、特許文献１〜４に示すようなビードリングでは、その内面がダイヤフラムの挿入方向に対して平行に形成されるため、テーパ面を有する被着体にダイヤフラムを挿入した場合、被着体のテーパ面に対してビードリングの内面が平行にならず、結局、一部分でしか密着することができないため、その密着性に問題があった。

本発明は、上記に鑑み、テーパ状の被着体との密着性が向上する保持リングの製造方法の提供を目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、ゴムが被覆されたビードワイヤが環状に配置され、テーパ面を有する保持体を保持する保持リングであって、前記ビードワイヤは、前記保持リングの軸心方向の一方側から他方側にかけて徐々に径が小さくなるように配置し、前記保持リングの内面がテーパ状とされたことを特徴とする。

保持リングは、同心円上に配置される環状のビードワイヤを軸心方向に複数配列して形成される。このとき、環状のビードワイヤの径が軸心方向の一方側から他方側にかけて徐々に小さくなるように配列される。これにより、保持リングの内面がテーパ状に形成される。

また、保持リングは、環状のビードワイヤが同心円上に積層して形成される。例えば、上側の層のビードワイヤを下側の層のビードワイヤの最大径部に配置してもよい。この場合。ビードワイヤがテーパ状の保持リングの内面に対して垂直方向に積層されるため、保持体に対して均一に面圧力をかけることができる。

また、上記の製造方法は、１本のビードワイヤをらせん状に巻き付けて形成された保持リングを説明したが、複数本を並列させ、これらをまとめて複数層に巻き付けることも可能である。例えば、４本のビードワイヤを横方向に配列し、複数層からなる保持リングとしてもよい。

また、少なくとも一端が開口したゴム体と、テーパ面を有する被着体を保持する保持リングとから構成されるゴム製品であって、請求項１〜４のいずれかに記載の保持リングがゴム体に包まれてなることを特徴とする。

ここで、空気入りゴム製品としては、例えば、空気ばねやタイヤがあげられる。すなわち、少なくとも一端が開口したゴム体と、テーパ面を有する被着体を保持する保持リングとから構成されるゴム製品である。これにより、空気入りゴム製品は、保持リングをゴム体に包み込み、テーパ面を有する被着体を保持することができる。

また、被着体とは、保持リングによって止着されるものであって、例えば空気ばねの場合はピストン、または、保持リングを製造する場合は、ビードワイヤを巻き付ける回転ドラムを示す。

以上のとおり、本発明によれば、保持リングは、同心円上に配列される環状のビードワイヤを軸心方向に複数配列して形成される。すなわち、保持リングの内面は、テーパ状に形成される。したがって、保持リングの接触面を成形体のテーパ面に対して平行に接触することができ、全体的に均一の保持強度を保つことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る空気ばねの全体構成を示す側面断面図、図２は保持リングの詳細断面図である。

空気ばね１は、図１に示すように、気体室の壁部を構成する円筒状のダイヤフラム２の片側に上面金具３を止着し、他側にピストン４を止着した構造である。

ダイヤフラム２は、内面ゴムと外面ゴムとの間にナイロン等の繊維コード層からなる２プライが夫々バイアスに配置されてなる円筒状のものであって、その軸方向両端が中央部よりも小径に形成される。この両端の小径部のうち、一方側には補強リング５が止着され、他方側には保持リング６が止着され、上面金具３およびピストン４との止着性を高めることができるようになっている。

補強リング５および保持リング６は、いずれもダイヤフラム２の両端部において、ダイヤフラム２の端部を折り返し、その折り返し部分に内包される。ダイヤフラム２は、未加硫の内面ゴム、外面ゴムおよびコードプライを積層した後、両端を折り返して、補強リング５および保持リング６を内包し、その後、これらを加硫することにより成形される。また、ダイヤフラム２は、下端部にピストン４を上向きに押し込んで止着されるため、下端部のダイヤフラム２が内側に折り返される。

上面金具３は、円形状に形成され、その周縁部にダイヤフラム２の端部を保持するための断面Ｃ字状の保持部３１が形成される。この保持部３１によって、ダイヤフラム２の上端側に包み込まれた補強リング５を挟み込み保持する。

ピストン４は、その上端側が円錐台形状に形成され、この円錐台形状の上端部にダイヤフラム２の下端が差し込まれ、保持リング６によって止着される。

補強リング５と保持リング６は、環状に形成したビードワイヤ６１から構成される。ビードワイヤ６１は、単線あるいは撚り線でもいいが、材質の伸びができるだけ少ないことが必要とされるため、ピアノ線あるいは硬鋼線が望ましい。

ここで、保持リング６は、特にピストン４のテーパ面に止着されるものであり、その止着性を向上させる構造となっている。以下に説明する。

保持リング６は、図２に示すように、ゴム６２が被覆されたビードワイヤ６１を環状に巻回して構成される。具体的には、ビードワイヤ６１がピストン４のテーパ面４１に沿って並べられ、各ビードワイヤ６１がテーパ面４１に対して平行に配列される。さらに、ビードワイヤ６１は、テーパ面４１に対して垂直方向に４層に重ね合せられる。すなわち、保持リング６の内面６３がテーパ状に形成される。

図３は保持リングの製造装置の側面断面図、図４は押出しノズルの側面断面図である。

保持リング６の製造装置は、図３に示すように、テーパ面９１を有する成形体９と、ビードワイヤ６１にゴム６２を被覆して押出す押出しノズル７と、押出されたビードワイヤ６１を成形体９に導くガイド８とを備える。

成形体９は、軸心周りに回転する円錐台であって、側面のテーパ面９１にビードワイヤ６１が巻き付けられる。成形体９は、その軸心がビードワイヤ６１が押出しノズル７から押出される押出し方向に対して直交する方向になるように配置される。

押出しノズル７は、図４に示すように、ビードワイヤ６１を押出すノズル口７３と、ビードワイヤ６１をノズル口７３まで導く第１通路７１と、加圧流動されたゴム６２が通る第２通路７２とが備えられる。

第１通路７１は、ビードワイヤ６１の挿入口７４からノズル口７３までが一直線に形成され、ビードワイヤ６１を曲げることなく、ノズル口７３まで導くことができる。第２通路７２は、ノズル口７３の手前でゴム６２をノズル口７３から押出す方向に傾斜して第１通路７１と連通される。

押出しノズル７のノズル口７３の押出し方向側にガイド８が配される。ガイド８は、ビードワイヤ６１の押出し方向に回転自在なローラから構成される。該ローラガイド８は、成形体９の軸心方向に移動することができる。このガイド８を成形体９の軸心方向に移動することで、成形体９のテーパ面９１に対するビードワイヤ６１の巻き付け位置を変更することができる。

ガイド８の外周面には、ビードワイヤ６１の径と同等もしくはそれよりもやや大きめの幅を有する凹部が形成され、凹部に押出しノズル７から押出されたビードワイヤ６１が掛けられる。したがって、ビードワイヤ６１をテーパ面９１に巻き付ける際、ビードワイヤ６１の押出し方向がぶれることがない。

上記の保持リング６の製造方法は、１本のビードワイヤ６１を環状に巻き付けて形成する。まず、ビードワイヤ６１を押出しノズル７の挿入口７４から挿入し、第１通路７１からノズル口７３貫通させる。これに合わせて、第２通路７２からゴム６２を第１通路７１側に押出し、ノズル口７３の手前でゴム６２をビードワイヤ６１の全周を包み込むように被覆し、ノズル口７３から押出される。

押出されたビードワイヤ６１の先端は、ガイド８を介して成形体９に巻き付けられる。まず、１層目のビードワイヤ６１を巻き付けるとき、成形体９のテーパ面９１の下端から上端に向かって巻き付けていく。ビードワイヤ６１を最上端まで巻き付けた後、１層目の上端から折り返して２層目の最上部から下端に向かって巻き付ける。

このとき、ガイド８を成形体９の軸心方向に移動させることで、ビードワイヤ６１をテーパ面９１に対して巻き付け位置を変更する。これにより、ビードワイヤ６１は、テーパ面９１に沿って巻き付けられる。

これにより、保持リング６は、ピストン４のテーパ面４１の広い範囲に対して均一に圧力をかけることができる。このとき、例えば、ビードワイヤ６１を１本毎に積層する場合は、積層された１６本のビードワイヤ６１のうち、最初と最後の各１本を除く１４本が強度に寄与し、ビードワイヤ６１を４本毎に積層する場合は、最初と最後の各段の８本を除く８本が強度に寄与することができる。

上述の保持リング６の形成は、１本のビードワイヤ６１をらせん状に巻き付けて行なったが、これ以外に、４本のビードワイヤ６１を環状に巻き付けて保持リング６を形成するようにしてもよい。この場合、成形体９のテーパ面９１に沿って４本の押出しノズル６を並べ、この押出しノズル６から押出された４本のビードワイヤ６１を１セットとして、テーパ面９１に対して垂直方向に重ね合せるように成形する。詳しくは、４本の押出しノズル６をテーパ面９１に沿って配列し、夫々の押出しノズル６からビードワイヤ６１を押出し、押出されたビードワイヤ６１を成形体９に１周させることにより１層目のビードワイヤ６１を形成し、これを連続して行なうことにより複数層からなる保持リング６を形成することもできる。

上述のように、４本ないし、それ以上のビードワイヤ６１を同時に巻き付けた場合は、巻き付け作業を簡略することができる。また、ビードワイヤ６１の巻き付け位置を移動させることがないのでガイド８が不要となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。例えば、本発明では、ビードワイヤを直接成形体に巻き付けて保持リングを形成しているが、直接空気入りゴム製品の成形途中で巻き付け成形しても良い。例えば、テーパ面に空気入りゴム製品のゴム膜の端部を配置し、次いで、押出しノズル内でビードワイヤにゴムを被覆する。ゴム被覆したビードワイヤを押出しノズルから押出し、回転する前記成形体のテーパ面に沿って巻き付けて環状に形成し、巻き付けたビードワイヤをゴム膜で包み込む。これにより、作業の簡略を図ることができる。

また、保持リングの積層数や段数を４列×４段で形成しているが、特にこの限りではなく、例えば、６列×２段や３列×３段のように使用用途や使用状況に合わせた積層数や段数で形成してもよい。

さらに、本発明は、空気ばねに用いているが、特にこの限りではない。空気ばねと同様に、少なくとも一端が開口したゴム体と、テーパ面を有する保持体を保持する保持リングととから構成されるゴム製品、例えば、タイヤ等に用いることができる。

本発明に係る空気ばねの全体構成を示す側面断面図 保持リングの詳細断面図 保持リングの製造装置の側面断面図 押出しノズルの側面断面図

符号の説明

１ 空気ばね
２ ゴム膜
３ 上面金具
４ ピストン
５ 補強リング
６ 保持リング
７ 押出しノズル
８ ガイド
９ 成形体
３１ 保持体
４１ テーパ面
６１ ビードワイヤ
６２ ゴム
６３ 接触面
７１ 第１通路
７２ 第２通路
７３ ノズル口
７４ 挿入口
７５ 孔
９１ テーパ面

Claims (5)

1. ゴムが被覆されたビードワイヤが環状に配置され、テーパ面を有する保持体を保持する保持リングであって、前記ビードワイヤは、前記保持リングの軸心方向の一方側から他方側にかけて徐々に径が小さくなるように配置され、前記保持リングの内面がテーパ状に形成されたことを特徴とする保持リング。
2. 保持リングは、環状のビードワイヤが同心円上に積層して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の保持リング。
3. 保持リングは、１本のビードワイヤから形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の保持リング。
4. ゴムが被覆されたビードワイヤが環状に配置され、テーパ面を有する保持体を保持する保持リングであって、複数本の前記ビードワイヤが軸心方向の一方側から他方側にかけて徐々に径を小さくなるように配置され、前記保持リングの内面がテーパ状に形成され、これら前記複数本のビードワイヤを１セットとし、前記セットが同心円上に積層されたことを特徴とする保持リング。
5. 少なくとも一端が開口したゴム体と、テーパ面を有する被着体を保持する保持リングとから構成されるゴム製品であって、請求項１〜４のいずれかに記載の保持リングがゴム体に包まれてなることを特徴とする空気入りゴム製品。

Images