JP4458487B2 - ゴムホース加硫用のマンドレル及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴムホース加硫用のマンドレル及びその製造方法に関するものである。

ゴムホースを加硫するには、加硫前のゴムホースをマンドレルに外挿し、これを加硫罐に入れて加熱する。この加硫時、ゴムホースはマンドレルに密着するから、その内周は、マンドレルの外径寸法と表面粗さに従う。したがって、マンドレルは、高硬度の材料が要求され、また、外形は、高精度の寸法と滑らかな表面粗さ（高平滑）が要求される。従来は、ステンレスやクロムモリブデン鋼といった高級鉄系金属の管又は棒を機械加工して仕上げていたが、これによると、コストが高くなるといった欠点がある。なお、高硬度の樹脂等を用いることもあるが、樹脂は、所要の表面粗さが確保できないといった欠点があるし、ゴムホースの挿抜を繰り返していると、表面が摩耗するといった問題もある。

ところで、ゴムホースの多くは、その両端又は一端を別部材に外挿されて接続されることが多く、高寸法精度と高平滑が要求されるのは、この挿入部分である両端又は一端である。したがって、全体を高価格の鉄系金属で構成するのは、ある種無駄でもある。また、高級鉄系金属の機械加工は難しいといったこともある。加えて、自動車部品等に使用されるゴムホースは、複雑な形状で湾曲する設計になっているものがあり、これを加硫するマンドレルは同じく湾曲していることが条件になる。しかし、複雑な曲がりのマンドレルを機械加工するのは、現実的には無理である。

そこで、高精度、高平滑を要求される両端又は一端のみを鉄系金属の材料で構成し、残りは、安価で易加工性の他の材料で構成するといったことも考えられる。筒状体を異種材料で構成する技術として、下記特許文献１及び２があるが、これらは、いずれも、異種材料を径方向に積層するもので、本発明が問題とするように、系方向のみならず軸方向にも継成するものは見られない。
特開昭５０−１４７４６４号公報 特開昭６２−１８７５０９号公報

本発明は、鉄系金属とアルミといった異種材料を軸方向にも継成して筒状体を形成できるようにしたものであり、必要な部位の高精度、高平滑を確保しつつ、複雑な形状の筒状体を得ることに成功したものである。

以上の課題の下、本発明は、請求項１に記載した、軸方向の両端に内周に周方向の溝が形成される鉄系金属からなる二つの金属筒が配せられ、金属筒の内部と溝及び金属筒の間をアルミニウムで充填するとともに、金属筒の間に充填されたアルミニウムは金属筒と同じ外径で、かつ、湾曲した形状であることを特徴とするゴムホース加硫用のマンドレルを提供するとともに、これにおいて、請求項２の、充填されたアルミニウムが貫通孔を有する管体である手段を提供する。

また、本発明は、以上のマンドレルの製造方法として、請求項３に記載した、マンドレルの外形形状に即したキャビティーを有する鋳型を用意してこのキャビティーの所定個所に金属筒をセットするとともに、金属筒の内部から溶融したアルミニウムをキャビティーに流し込んで成形する手段、マンドレルが貫通孔を有する場合に請求項４に記載した、マンドレルの外形形状に即したキャビティーを有する鋳型と、貫通孔の内部を構成して軸方向に抜去可能に分割された又は砂による中子を用意してこのキャビティーの所定個所に金属筒をセットするとともに、金属筒と中子の間から溶融したアルミニウムをキャビティーに流し込んで成形する手段を提供する。

請求項１の手段によれば、軸方向の両端に配された金属筒については、高精度に加工できる。したがって、高精度、高平滑が部分的に存在すればよくて金属筒の間のような部分ではそれほどの性能が要求されないマンドレル（筒状体）を安価に製造できる。請求項３及び４の手段によって、このような鉄系金属とアルミの異種材料による筒状体を成形できるのであるが、このとき、金属筒とアルミとの接触面を密着させて全体として剛性のあるものにできるし、複雑な曲がりを有するものであっても成型できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明に係るゴムホース加硫用のマンドレルである異種材料筒状体の一例を示す一部断面側面図であるが、本例の筒状体は、両端にステンレスの金属筒１、２が配せられ、中間をアルミニウム（以下、アルミ）３で充填されたものである。これにおける金属筒１、２は、機械加工されており、どちらも同じ径をした同形のものである。また、アルミ３の外径は、金属筒１、２と同じになっている。このように、金属筒１、２をステンレスで構成すれば、必要な強度と寸法精度及び平滑度が得られるし、アルミで構成すれば、軽量化につながる。特に、マンドレルは、使用に際して手で取り扱うことが多いから、この軽量化は非常に有利である。

以上の筒状体は、次のようにして製造する。図４は製造過程を示す横断面図、図５は縦断面図であるが、この製造に際しては、鋳型４を用いる。この鋳型４は、完成された筒状体の外形形状に即したキャビティー５を有するもので、通常、割型が用いられる。本例における鋳型４は、少なくとも、上型４ａと下型４ｂ及び側型４ｃの三つからなる割型を示している。この鋳型４は、金属製のものであってもよいが、少量生産のものであれは、安価な砂型を用いればよい。

製造に際しては、まず、鋳型４のキャビティー５の両端に金属筒１、２をセットする。なお、この場合、鋳型４は、側型４ｃを下にして立てらせて使用することになる。本例の場合、金属筒１、２の外径とアルミ３の外径は等しく設定され、そのような形状になるようにキャビティー５が形成されている。次に、側型４ｃの反対側の開口から溶融したアルミ３を金属筒２の中を通してキャビティー５内に流し込む。このとき、側型４ｃには、内部の空気を逃がす空気抜き４ｄを形成しておくし、アルミの流動抵抗で、一端（上端）側の金属筒２がずれたりするおそれがある場合には、金属筒２の端にフランジ２ａ等（完成後は切断する）を形成して、これで位置規制してもよい。

以上の操作をした後、アルミ３が冷却すると、鋳型４を解けば、筒状体が取り出せる。筒状体をこのような鋳造によって製造すれば、二次元、三次元に複雑に湾曲した形状のものでも成型できる。これにおけるアルミ３は、金属筒１、２の端面及び内周に密着した状態で芯棒を形成しており、非常に剛性の高いものになっている。このとき、金属筒１、２の内周にアルミ３が入り込むことができる溝６等を形成しておけば、金属筒１、２がアルミ３から抜け出るのを防止でき、一体化をより強固にできる。そして、鋳型４から取り出した筒状体は、その表面のバリをとったり、磨いたりして完成品に仕上げる。

以上は、本発明の基本的な形態であるが、本発明は、これに限らない。例えば、金属筒１、２の材質は、ステンレスに限らず、鋼やクロムモリブデン鋼といったものでもよい。また、金属筒１、２は直筒に限らず、曲筒であってもよい。そして、その形状も二つの金属筒１、２が同形のものに限らず、異形のものであってもよいし、断面も、円形に限らない。さらに、金属筒１、２は、一端のみに配置されるものであってもよいし、端部に限らず、途中に挿入されるものであってもよい。また、アルミ３は、中実体に限らず、図２の一部断面側面図に示す中心に貫通孔７を有する管体であってもよい。この場合は、鋳型４の中に中子（図示省略）を仕込んでおくことで可能になる。なお、筒状体が湾曲するものであっても、中子を軸方向に適当に分割することで、少々の湾曲には対応できる。

さらに、アルミ３は、アルミに限らず、溶融できて鋳造が可能なものであれば何でもよい。具体的には、亜鉛や錫、場合によっては鉛のようなものであってもよい。さらに、樹脂も可能であるし、これによれば、重量は一層軽くなる。特に、マンドレルでは、中央の部分は、それほど精度、強度を要求されないから、樹脂で十分に代替できる。この他、この筒状体は、ゴムホース加硫用のマンドレルに限らない。部分的に精度、強度を要求され、複雑に湾曲しているような筒状体であれば、このような筒状体は恰好のものとなる。

本発明に係る筒状体の一例を示す一部断面側面図である。 本発明に係る筒状体の一例を示す一部断面側面図である。 本発明に係る筒状体の成型方法を示す横断面図である。 本発明に係る筒状体の成型方法を示す縦断面図である。

１ 金属筒
２ 金属筒
２ａ フランジ
３ アルミニウム
４ 鋳型
４ａ 上型
４ｂ 下型
４ｃ 側型
４ｄ 空気抜き
５ キャビティー
６ 溝
７ 貫通孔

Claims (4)

1. 軸方向の両端に内周に周方向の溝が形成される鉄系金属からなる二つの金属筒が配せられ、金属筒の内部と溝及び金属筒の間をアルミニウムで充填するとともに、金属筒の間に充填されたアルミニウムは金属筒と同じ外径で、かつ、湾曲した形状であることを特徴とするゴムホース加硫用のマンドレル。
2. 充填されたアルミニウムが貫通孔を有する管体である請求項１のゴムホース加硫用のマンドレル。
3. 請求項１のゴムホース加硫用のマンドレルの製造方法であり、マンドレルの外形形状に即したキャビティーを有する鋳型を用意してこのキャビティーの所定個所に金属筒をセットするとともに、金属筒の内部から溶融したアルミニウムをキャビティーに流し込んで成形することを特徴とするゴムホース加硫用のマンドレルの製造方法。
4. 請求項２のゴムホース加硫用のマンドレルの製造方法であり、マンドレルの外形形状に即したキャビティーを有する鋳型と、貫通孔の内部を構成して軸方向に抜去可能に分割された又は砂による中子を用意してこのキャビティーの所定個所に金属筒をセットするとともに、金属筒と中子の間から溶融したアルミニウムをキャビティーに流し込んで成形することを特徴とするゴムホース加硫用のマンドレルの製造方法。