JP3847463B2 - 空気ばね用ダイヤフラムの加硫金型 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気ばね用として筒状に成形されたゴム製ダイヤフラムをトロイダル状に成形、加硫するための金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気ばね用のゴム製ダイヤフラムは、複数種類のゴムシートを成形用ドラム上に巻付けて筒状に成形し、次いで加硫して製造される。図１において、Ｇはゴムシートからなる未加硫の筒状体であり、円筒部Ｇａとコーン部Ｇｂとからなり、小径側端部および大径側端部にそれぞれビード部ＧｃおよびＧｄが形成されている。成形された未加硫の筒状体Ｇは、治具にセットし、鎖線で示すように大径のコーン部Ｇｂを反転して小径の円筒部Ｇａの上にかぶせ、鎖線で示すように、該円筒部Ｇａを内側筒部とし、コーン部Ｇｂを外側筒部とする二重円筒状の筒状体Ｇを形成する。次いで、この二重円筒状の筒状体Ｇを治具から外し、その内側に空気圧で拡縮可能なゴム製バッグＢ（図２参照）を組み込み、このバッグＢに弁Ｂａから空気を圧入して上記筒状体Ｇをトロイダル状に膨張させ、これを金型に取付ける。
【０００３】
金型は、図２に示すように、上型１、中型２および下型３で構成されている。上型１は下面中央に円形突部１ａを有し、その回りに断面半円形の環状溝１ｂが設けられ、上記円形突部１ａの下端縁部に沿って上記筒状体Ｇの小径側ビード部Ｇｃに対応するビード受け凹部が形成されている。中型２は左右に二つ割りできるリング状のもので、その内面の断面形状が上型１の環状溝１ｂの外周縁に続く下すぼまりに傾斜する断面Ｓ字状に形成され、下面の内側縁部に沿って上記筒状体Ｇの大径側ビードＧｄに対応するビード受け凹部が設けられている。また、下型３は上面が平らな板状に形成されている。そして、この下型３上に上記膨張状態の筒状体ＧをバッグＢと共に置き、左右から中型２を手作業で嵌め込み、更に上型１をセットし、しかるのち加硫缶に投入して加硫し、その終了後に加硫缶から金型を取出し、分解して製品ダイヤフラムを取出していた。
【０００４】
しかしながら、従来は、成形ドラム上で成形して得られた筒状体を二重円筒状に成形するため、上記の筒状体を治具にセットし、反転する手作業を必要とし、その際の作業者に対する負担が大きく、かつ能率が低かった。また、二重円筒状に成形した後、バッグを組み込むが、その際のセンター合わせも手作業によるため、熟練を必要とし、かつ品質がばらついていた。また、加硫金型は、作業者が手作業で組立てて分解し、しかも製品ダイヤフラムの大径側ビード部Ｇｄの直径が製品ダイヤフラムの最大径部Ｐ（上型１と中型２の合わせ部）よりも小さく、中型２の下面に大径側ビード部Ｇｄの嵌まる溝が凹設されているため、中型２の着脱が困難で、作業者の負担が大きく、かつ低能率になっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、外側筒部と内側筒部とからなり、外側筒部の開口端に大径側ビード部を、また内側筒部の開口端に小径側ビード部をそれぞれ形成した二重円筒状のゴム製筒状体を用い、外側筒部の最大径部が大径側ビード部の径よりも大きくなるように成形、加硫するための空気ばね用ダイヤフラムの加硫金型において、上記筒状体に対する従来の手作業によるバッグの組み込みを不要にし、かつ上記二重円筒状の筒状体を加硫金型にセットした後の金型の開閉、脱型を自動的に行えるようにしたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る空気ばね用ダイヤフラムの加硫金型は、ゴム製の外側筒部と内側筒部とからなり、外側筒部の開口端に大径側ビード部を、また内側筒部の開口端に小径側ビード部をそれぞれ形成した二重円筒状の筒状体を、両開口端が下を向き、小径側ビード部が円筒を形成し、大径側ビード部が小径側ビード部の下方で水平な外向きフランジ状に広がるように固定し、空気圧で膨張させて筒状体の最大径部が大径側ビード部の径よりも大きくなるように成形、加硫するための空気ばね用ダイヤフラムの加硫金型において、上記の小径側ビード部から最大径部に至るダイヤフラム上半部を成形するための上型、該上型に上記の小径側ビード部を固定するための中心昇降板、上記の最大径部から大径側ビード部の開口端縁に至るダイヤフラム下半部を成形するための中型、上記の大径側ビード部の下面を嵌め込み固定するための下型、およびゴムシートによって筒状に形成され、空気充填で膨張して上記筒状体を金型内面に圧接させるブラダーからなり、上記の上型が下型に対して駆動により昇降し、その下面外周部に下広がりのテーパーを有するテーパーリングが下向きに突設され、上記の中心昇降板が上型に対し昇降により着脱可能に形成され、上記の中型がリング状に配設された複数個の周方向セグメントを上記テーパーリングの内面に上下摺動自在に取付けて形成され、上記下型の上面外周にリング状のカムが突設され、上記ブラダーの一端が上記中心昇降板の下面に、他端が上記下型の大径側ビード部嵌め込み部の内側にそれぞれ固定され、上記のカムが上型の昇降ストロークの下端付近で上記周方向セグメントに接し、上記テーパーリングと共同して上記セグメントを斜めに昇降させ、上記昇降ストロークの下端で上記セグメントの下端内周縁が下型上の大径側ビード部に係合するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
上記の構造において、上型を駆動により昇降ストロークの上端まで上昇させ、中心昇降板を流体圧により上型の中心の下方位置まで上昇させると、上型下面に突設されたテーパーリングおよび該テーパーリングに取付けられたセグメントからなる中型が同時に上昇し、上型と下型との間に大きい空間が形成され、下型の中心部上方の中心昇降板下面と下型上の大径側ビード部嵌め込み部内側との間にブラダーが収縮状態で現れる。そこで、あらかじめ成形されている二重円筒状の筒状体を、その外側筒部および内側筒部の開口端を下向きにしてブラダーの上から下型にかぶせ、外側筒部のフランジ状の大径側ビード部を下型に嵌め込み、内側筒部の円筒状の小径側ビード部を中心昇降板に嵌めると、この筒状体が上記のブラダーを包む形で固定される。
【０００８】
次いで、上型を駆動により下降させると、上記のテーパーリングおよびセグメントの中型が同時に下降し、上型の中心部が中心昇降板に接したとき、上型が中心昇降板の付勢力に抗して該中心昇降板を押下げ、上型が昇降ストロークの下端付近に到達したとき、セグメントの下面が下型上のリング状カムに接触し始め、セグメントがテーパーリングとカムとの共同作用で下型の中心に向かって斜めに下降し、上型が昇降ストロークの下端に達したとき、上記セグメントの下面が下型上の筒状体の大径側ビード部を上から押さえる形で停止し、上型、中型および下型からなる金型が閉じられる。
【０００９】
金型が閉じられた後、ブラダーを空気充填で膨張させると、このブラダーが上記筒状体の内面を押して筒状体を膨らませ、この筒状体が上型および中型の内面に接し、上型および中型の内面形状に沿った形に成形される。そして、上記金型を所定時間加熱することにより、上記の筒状体が加硫され、製品ダイヤフラムとなる。そして、加硫終了後に金型を冷却し、ブラダー内の空気を排出してブラダを収縮させると、ブラダーが筒状体（製品ダイヤフラム）から離れ、製品ダイヤフラムの内圧が低下して該製品ダイヤフラムが金型内面から剥離される。
【００１０】
次いで、上型を再び駆動により上昇させると、製品ダイヤフラムの最大径部の下に嵌まっていた下型のセグメントがカムとテーパーリングの共同作用で広がりながら斜めに上昇し、上記製品ダイヤフラムの最大径部の下側から自動的に脱出する。また、中心昇降板がその付勢力によって上昇し、大径側および小径側のビード部がそれぞれ下型および中心昇降板から剥離される。そして、上記のセグメントがカムを離れて上昇すると、その自重によりテーパーリングのテーパーに沿って下降しながら広がり、中型下端の最小内径部が製品ダイヤフラムの最大径部から完全に離れ、製品ダイヤフラムの取出しが可能になる。
【００１１】
上記リング状のカムは、平坦な上面と該上面の内周縁から下に向かって径の縮小するテーパー部とを備えた形状に形成し、その上面で周方向セグメントを半径方向にほぼ水平に進退させ、テーパー部で上記セグメントを斜めに昇降させるようにすることができる。この場合は、上型の下降時にセグメントがいったん内側に向かって水平に進み、次いで斜め下向きに下降し、上型の上昇時には広がりながら上昇し、しかるのち外側に向かって水平に後退する。したがって、セグメントの製品ダイヤフラムからの離脱が一層容易になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図５は閉じた状態の金型を示し、１０は板状のプラテンであり、その中心孔に中心ブロック１１が固定され、この中心ブロック１１の中心に設けたガイド孔に油圧シリンダ（図示されていない）のピストンロッド１２が下から挿通される。なお、中心ブロック１１のガイド孔には、その内面に沿って上下方向に貫通する溝１１ａが設けられ、空気通路を形成している。そして、上記のプラテン１０上にドーナツ形の熱盤１３および台板１４が順に固定され、この台板１４の中心に同じくドーナツ形の下型１５が固定される。
【００１３】
上記の下型１５は、外周に沿って突設された断面台形のリング状カム１６を備えており、該カム１６の上面１６ａが平坦に、その内面１６ｂが下方に向かって径の縮小するテーパー面にそれぞれ形成されている。そして、テーパー面１６ｂの下端に続く平面部１５ａの内側に前記筒状体Ｇの大径側ビード部Ｇｄを嵌め込むためのビード受け部１５ｂが凹設され、このビード受け部１５ｂの内側に高さが順に低くなる傾斜段部１５ｃを介して中央平面部１５ｄが凹設され、この中央平面部１５ｄに下型１５と前記中心ブロック１１とにまたがる中心円板１７が固定され、この中心円板１７の外周縁部と該外周縁部上に固定される押さえリング１８との間にブラダー１９の下端１９ａが挟着される。
【００１４】
上記ピストンロッド１２の上端に円板形の中心昇降板２０の中心が接続され、この中心昇降板２０の上面外周に凹設した段部にリング状の押さえ金２１が固定され、この押さえ金２１と上記段部との間にブラダー１９の上端１９ｂが挟着される。そして、上記押さえ金２１の外周面に前記筒状体Ｇの小径側ビード部Ｇｃを嵌合するためのビード受け部２１ａが凹設される。すなわち、上記中心昇降板２０が筒状体Ｇの小径側ビード部Ｇｃを取付けるためのビード受け板とブラダー１９の上端１９ｂを固定するためのブラダー取付け板とを兼ねている。
【００１５】
上記下型１５の上方に油圧シリンダ（図示されていない）の駆動で昇降する外型２２が設けられる。この外型２２は、円板形の天板部２３と該天板部２３の外周から下方に延びる筒部２４とからなり、天板部２３の中央に中心孔２３ａが開口し、筒部２４の下半部が内面に下広がりのテーパーを有するテーパーリング２５に形成されている。そして、上記の天板部２３と筒部２４の内側にドーナツ形の上型２６が固定される。この上型２６は、下面に筒状体Ｇの小径側ビード部Ｇｃから最大径部に至る上半部を成形するための環状凹部２６ａを有し、内周側下面には上記小径側ビード部Ｇｃの外面上部を押さえるリング状のビード押さえ２７が固定され、前記中心昇降板２０上の押さえ金２１と共同して上記小径側ビード部Ｇｃを上型２６に固定するようになっている。
【００１６】
また、上記テーパーリング２５の内面には複数本のガイドレール２５ａが母線方向に突設される一方、上記テーパーリング２５の内面にリング状に配置された複数個のセグメント２８の外面に上記ガイドレール２５ａの嵌まる溝２８ａが母線方向に設けられる。そして、この溝２８ａに上記ガイドレール２５ａを嵌めることにより、上記セグメント２８がテーパーリング２５の内面に昇降自在に取付けられ、複数個のセグメント２８がテーパーリング２５の上端に位置するときリングが閉じられて中型を形成し、テーパーリング２５の内面の傾斜に沿って下降したとき隣のセグメント２８との間に隙間が生じ、セグメント２８が全体として広がるようになっている。なお、テーパーリング２５とセグメント２８の摺動部には、セグメント２８の下降を制限するストッパ（図示されていない）が設けられる。
【００１７】
上記セグメント（中型）２８の内面は、上記筒状体（ダイヤフラム）Ｇの最大径部よりも下の部分（ダイヤフラム下半部）を成形するものである。また、下面は、前記下型１５のビード受け部１５ｂに上記筒状体Ｇの大径側ビード部Ｇｄを固定したときの下型１５のカム１６、平面部１５ａおよび上記大径側ビード部Ｇｄの上面と嵌め合い可能な凹凸面に形成される。
【００１８】
上記の構造において、外型２２を上型２６、テーパーリング２５および中型（セグメント）２８と共に昇降ストロークの上端まで上昇させ、かつ中心昇降板２０を上昇させ、上記上昇位置の上型２６の下方に停止させると、図３に示すように金型が開かれ、前記ゴム製の筒状体Ｇが未取付けの場合は、中心昇降板２０と下型１５の内周沿いの押さえリング１８間に取付けられているブラダー１９が収縮状態で現れる。そこで、あらかじめ成形されている二重円筒状の筒状体Ｇを図示のように上記ブラダー１９にかぶせ、大径側ビード部Ｇｄを下型１５のビード受け部１５ｂに嵌め込み、小径側ビード部Ｇｃを中心昇降板２０上のビード受け部２１ａに嵌めることにより、筒状体Ｇが中心昇降板２０および下型１５にまたがる形で固定される。
【００１９】
次いで、外型２２を上型２６、テーパーリング２５および中型（セグメント）２８と共に下降させると、上型２６の中心のビード押さえ２７が中心昇降板２０、その上の押さえ金２１および小径側ビード部Ｇｃの上面に接して上記の中心昇降板２０を押下げ、上型２６が昇降ストロークの下端付近に達したとき、セグメント（中型）２８の下面が下型１５上のリング状カム１６の上面１６ａに接し、上型２６の下降に伴い、上記セグメント（中型）２８が上記カム１６の上面１６ａに沿って中心側に進み、上面１６ａの内周縁部に達した後は（図４参照）、斜面（テーパー面）１６ｂに沿って斜めに下降し、金型が閉じられる。
【００２０】
金型が閉じられた後、下型１５の中心に固定されている中心ブロック１１（図５参照）の中心孔沿いの空気通路１１ａから上記ブラダー１９に空気を充填してブラダー１９を膨張させると、上記筒状体Ｇがブラダー１９で押され、図示のように上型２６および中型（セグメント）２８の内面に接して成形される。そして、上記の上型２６、中型２８および下型１５からなる金型を下方の熱盤１３を介して所定時間加熱することにより、上記の筒状体Ｇが加硫され、製品ダイヤフラムとなる。加硫終了後、金型を冷却し、ブラダー１９内の空気を排出してブラダ１９を収縮させ（図６参照）、筒状体（製品ダイヤフラム）Ｇの内圧を低下させて該製品ダイヤフラムＧを金型２６、２８の内面から剥離する。
【００２１】
次いで、再び外型２２を上型２６、テーパーリング２５および中型（セグメント）２８と共に昇降ストロークの上端まで上昇させ、かつ中心昇降板２０を上昇させると、図７に示すように金型が開かれる。このとき、最大径部の下に嵌まっていたセグメント（中型）２８が斜めに上昇して上記製品ダイヤフラムＧの下半部から脱出し、その自重によりテーパーリング２５の下にぶら下がる。続いて、中心昇降板２０が上昇することにより、ブラダー１９の中央弛み部分が落下し（図３参照）、上記製品ダイヤフラムＧの小径側ビード部Ｇｃが中心昇降板２０上の押さえ金２１のビード受け部２１ａから、また大径側ビード部Ｇｄが下型１５のビード受け部１５ｂからそれぞれ剥離される。
【００２２】
上記の金型から取出された製品ダイヤフラムＧは、例えば図８に示すように、大径側ビード部Ｇｄを上にしてトッププレート３１にビードリング３２で固定し、小径側ビード部Ｇｃを下方のピストン３３にビード押さえ３４で固定し、上記トッププレート３１を車両の車体側に、ピストン３３を車両の台車側にそれぞれ固定し、上記ダイヤフラムＧ内をエアコンプレッサー等の圧力源に接続して空気ばねとして利用される。
【００２３】
【発明の効果】
上記のとおり、この発明の空気ばね用ダイヤフラムの加硫金型は、未加硫ゴムの外側筒部と内側筒部とからなり、外側筒部の開口端に大径側ビード部を、また内側筒部の開口端に小径側ビード部をそれぞれ形成した二重円筒状のゴム製筒状体を用い、外側筒部の最大径部が大径側ビード部の径よりも大きくなるように成形、加硫することができ、その際、上記筒状体に対する従来の手作業によるバッグの組み込みを不要にすることができ、かつ上記二重円筒状の筒状体を加硫金型にセットした後の金型の開閉、脱型を機械力で自動的に行うことができ、そのため作業者の負担を大幅に軽減し、作業能率を飛躍的に向上することができる。特に請求項２に記載の発明は、上型の昇降ストロークの下端付近でセグメント（中型）をほぼ水平に進退させるようにしたので、加硫終了後のセグメントを製品ダイヤフラムの下半部から一層容易に離脱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】未加硫ゴムからなる筒状体の縦断面図である。
【図２】従来の加硫金型の縦断面図である。
【図３】実施形態の金型を開いた状態の縦断面図である。
【図４】上型の下降途中における金型の縦断面図である。
【図５】金型を閉じた状態の縦断面図である。
【図６】加硫終了後の金型を開く直前の縦断面図である。
【図７】加硫終了後の金型を開いた状態の縦断面図である。
【図８】ダイヤフラムを空気ばねに用いた状態の縦断面図である。
【符号の説明】
Ｇ：筒状体（ダイヤフラム） Ｇａ：円筒部（内側筒部）
Ｇｂ：コーン部（外側筒部） Ｇｃ：小径側ビード部
Ｇｄ：大径側ビード部 Ｐ：最大径部
１０：プラテン １１：中心ブロック
１１ａ：溝（空気通路） １２：ピストンロッド
１３：熱盤 １４：台板
１５：下型 １５ａ：平面部
１５ｂ：ビード受け部 １５ｃ：傾斜段部
１５ｄ：中央平面部 １６：リング状カム
１６ａ：上面（平坦面） １６ｂ：内面（テーパー面）
１７：中心円板 １８：押さえリング
１９：ブラダー １９ａ：下端
１９ｂ：上端 ２０：中心昇降板
２１：押さえ金 ２１ａ：ビード受け部
２２：外型 ２３：天板部
２３ａ：中心孔 ２４：筒部
２５：テーパーリング ２５ａ：ガイドレール
２６：上型 ２６ａ：環状凹部
２７：ビード押さえ ２８：セグメント（中型）
２８ａ：溝 ３１：トッププレート
３２：ビードリング ３３：ピストン
３４：ビード押さえ

Claims (2)

1. ゴム製の外側筒部と内側筒部とからなり、外側筒部の開口端に大径側ビード部を、また内側筒部の開口端に小径側ビード部をそれぞれ形成した二重円筒状の筒状体を、両開口端が下を向き、小径側ビード部が円筒を形成し、大径側ビード部が小径側ビード部の下方で水平な外向きフランジ状に広がるように固定し、空気圧で膨張させて筒状体の最大径部が大径側ビード部の径よりも大きくなるように成形、加硫するための空気ばね用ダイヤフラムの加硫金型において、上記の小径側ビード部から最大径部に至るダイヤフラム上半部を成形するための上型、該上型に上記の小径側ビード部を固定するための中心昇降板、上記の最大径部から大径側ビード部の開口端縁に至るダイヤフラム下半部を成形するための中型、上記の大径側ビード部の下面を嵌め込み固定するための下型、およびゴムシートによって筒状に形成され、空気充填で膨張して上記筒状体を金型内面に圧接させるブラダーからなり、上記の上型が下型に対して駆動により昇降し、その下面外周部に下広がりのテーパーを有するテーパーリングが下向きに突設され、上記の中心昇降板が上型に対し昇降により着脱可能に形成され、上記の中型がリング状に配設された複数個の周方向セグメントを上記テーパーリングの内面に上下摺動自在に取付けて形成され、上記下型の上面外周にリング状のカムが突設され、上記ブラダーの一端が上記中心昇降板の下面に、他端が上記下型の大径側ビード部嵌め込み部の内側にそれぞれ固定され、上記のカムが上型の昇降ストロークの下端付近で上記周方向セグメントに接し、上記テーパーリングと共同して上記セグメントを斜めに昇降させ、上記昇降ストロークの下端で上記セグメントの下端内周縁が下型上の大径側ビード部に係合するようにしたことを特徴とする空気ばね用ダイヤフラムの加硫金型。
2. リング状のカムが平坦な上面と該上面の内周縁から下に向かって径の縮小するテーパー部とを備え、上記の上面が周方向セグメントを半径方向にほぼ水平に進退させ、上記のテーパー部が上記セグメントを斜めに昇降させる請求項１記載の空気ばね用ダイヤフラムの加硫金型。

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