JP4647424B2 - 可撓継手及びその設計方法 - Google Patents

Description

本発明は、接続した管同士の地震等による相対変位を許容する可撓継手（たわみ管継手）に関する。

従来より、この種の可撓継手としては、両端に管に接続されるフランジを有し、それらの中間に可撓性の筒部が形成されていて、排水管等の接続に用いられるものが知られている。このような可撓継手は、内部を流通する水の圧力に耐え、その自重や水の重量によって大きく撓まないような強度、剛性が求められる一方、地震等の発生時には柔軟に伸長することが求められ、さらに、そうして伸長した後にできるだけ元の形状に復元することも求められる。

そのような相反する種々の要求をバランスさせるために、例えば特許文献１に記載の可撓継手では、その可撓性筒部として、筒状のインナーゴムにフィラーゴムを螺旋状に巻き付け、それらの上からアウターゴムにより被覆したものを用いている。こうして螺旋状のフィラーゴムを埋め込むことで可撓性筒部の形状を保持し、それが大きく撓むことを防止しながら、筒軸方向に引張られたときには全体を窄むように変形させて、柔軟に伸長するフレキシビリティを持たせることができる。

また、上記の可撓性筒部では、アウターゴムがフィラーゴムの部位で盛り上がってその外周面に螺旋状の凸条が形成されており、これにより全体として蛇腹状に形成されたアウターゴムの内部に、すだれ織りの２枚の補強布が各々の縦糸を互いに交差させるようにして２層で埋設されている。こうして補強布が埋設されることによってアウターゴムは硬くなるが、それが全体として蛇腹状になっているので、可撓性筒部のフレキシビリティにはあまり影響を及ぼさず、むしろ、過大な伸長を抑えて復元性を高める働きをする。

ところで、そのように補強布をアウターゴムに埋設する場合には、可撓継手の製造工程においてフィラーゴムの巻き付けられたインナーゴムを補強布で覆った後に、この補強布の上からロープを螺旋状に巻き付けて、互いに隣り合うフィラーゴムの間に補強布を押し込み、この補強布がフィラーゴム及びインナーゴムに密着するようにくせ付けをすることになる。

しかし、そのようにロープによってくせ付けをするときには、補強布がフィラーゴムの間に押し込まれることに伴い該フィラーゴムの位置がずれたり、さらにはインナーゴムも動いてしわが寄ったりすることがある。こうなると、ロープの巻き付けピッチとフィラーゴムのピッチとが合わなくなり、ロープの巻き付け不良によって所期のくせ付けができなくなるとともに、可撓継手の内面に生ずる凹凸（しわ）によって、流体の通りが悪くなるという不具合も生じる。

そこで、上記従来例のものでは、上記フィラーゴムの巻付けの前に予めインナーゴムを半加硫状態にして、これに未加硫のフィラーゴムを巻き付け、その上から未加硫のゴム引き補強布で覆った上で、上記のようにロープによってくせ付けをするようにしている。こうして半加硫状態にすることで、ロープの巻き付けの際にフィラーゴムを介して引っ張られても、インナーゴムにはしわを生じ難くなり、フィラーゴムの位置ずれも避けられて、ロープの巻き付け不良が阻止される。
特開２００２−３２３１８７号公報

しかしながら、上記従来例に記載の可撓継手は、上述の如く補強布をアウターゴムに配置するようにしたため、その補強布でフィラーゴム及びインナーゴムを覆った後にロープによりくせ付けをする工程と、そのフィラーゴムを巻付ける前に予めインナーゴムを半加硫状態にする工程とが必要になり、製造コストが高くついてしまう難がある。

この点、補強布をアウターゴムでなく、例えばインナーゴムに埋設するようにすれば、この補強布をくせ付けする工程もインナーゴムの半加硫工程も不要になるが、こうして補強布を埋設したインナーゴムはアウターゴムのように蛇腹状にはならないので、このインナーゴムが補強布の埋設によって硬くなると、可撓性筒部のフレキシビリティが損なわれる虞れがある。

斯かる問題点に着目して可撓継手の構造を見直した結果、本発明の発明者は、比較的内径が小さくて、内部を流通する水の重量や圧力が相対的に小さなものの場合には、可撓性筒部に要求される強度、剛性が低いことから、すだれ織りの補強布をインナーゴムに埋設したとしても、その補強布自体を可撓性筒部の筒軸方向に比較的変形しやすい態様とすれば、可撓性筒部のフレキシビリティを損なわないことを見出した。

すなわち、本発明の目的は、両端に接続用フランジが設けられ、その中間には螺旋状のフィラーゴムを有する可撓性筒部が設けられている可撓継手の構造を、必要とされる強度、剛性の高さに応じて変更し最適化することにより、製造コストを低減することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る可撓継手では、すだれ織りの補強布を可撓性筒部のインナーゴムにのみ埋設して、くせ付けの工程とインナーゴムの半加硫工程とを不要にすることで、製造コストの低減を図るとともに、該可撓性筒部の内径の大きさに応じて補強布の縦糸の傾斜角度を変更設定するようにした。

すなわち、請求項１に係る発明は、両端に接続用フランジが設けられ、中間に可撓性の筒部が設けられ、この可撓性筒部は、筒状のインナーゴムと、これに螺旋状に巻き付けられたフィラーゴムと、このフィラーゴムの上から上記インナーゴムを覆うアウターゴムとを備え、このアウターゴムが上記フィラーゴムの部位で盛り上がって外周面に螺旋状の凸条が形成されている可撓継手を対象とする。

そして、上記可撓性筒部の内径を略５０〜２００ｍｍの範囲に設定する場合には、そのインナーゴム及びアウターゴムのうちインナーゴムにのみ、すだれ織りにゴム引きしてなる補強布を埋設する構造とし、且つその補強布の縦糸が上記可撓性筒部の筒軸方向に対してなす傾斜角度を、略７０〜９０度の範囲において上記可撓性筒部の内径が大きいものほど小さな傾斜角度に設定するようにした。

上記の構成により、まず、可撓継手のインナーゴム及びアウターゴムのうち、インナーゴムにのみ補強布を埋設することで、従来までは必要であった補強布のくせ付け工程及びインナーゴムの半加硫工程がいずれも不要になって、製造コストを大幅に低減することができる。

一方で、上記補強布の埋設に伴いインナーゴムが硬くなることを考慮して、その補強布の縦糸が可撓性筒部の筒軸方向に対してなす傾斜角度を、当該可撓性筒部の内径が小さなものほど大きな傾斜角度（９０度に近い傾斜角度）に設定する。すなわち、相対的に内径が小さくて、内部を流通する水の重量や圧力が比較的低く、要求される強度、剛性の低いものでは、補強布の糸の方向が筒軸との直交方向に近くなるので、補強布によって可撓性筒部の筒軸方向の伸長性が損なわれ難くなり、そのフレキシビリティを損なわないようになるのである。

つまり、上記構成の可撓継手では、インナーゴムに埋設する補強布の縦糸の傾斜角度を可撓性筒部の内径、即ち負荷の大きさに応じて適切な値になるように変更設定することで、該インナーゴムが蛇腹状でなくても可撓性筒部の強度、剛性と伸長性とを両立させて、良好なフレキシビリティが得られるものである。

より具体的に、上記可撓性筒部の内径を相対的に小径側の所定範囲（例えば５０〜１００ｍｍくらい）に設定する場合には、上記補強布を可撓性筒部の筒軸方向の中央部で１層のみとし、その縦糸が筒軸方向に対して略９０度の傾斜角度をなすように埋設すればよい（請求項２の発明）。

すなわち、可撓性筒部の内径が特に小さいときには、それだけ負荷も小さくなるので、補強布をその縦糸が筒軸方向に直交するようにして、インナーゴムに埋設する。こうすれば、補強布は可撓性筒部の筒軸方向の伸長性に悪い影響を及ぼさない。また、そうした場合、補強布による筒軸方向の補強効果は非常に低くなるので、可撓性筒部の耐圧性が大幅に低下する虞れがあるが、本発明の可撓継手では可撓性筒部にフィラーゴムが螺旋状に埋め込まれていて、これが補強布の縦糸と交差することから、相乗的な補強効果が得られ、必要な耐圧性を確保することができる。

尚、上記のように縦糸の方向を設定する場合は、補強布を２層以上としても各々の糸同士が交差することはなく、上記の作用を得ることができるが、コストを考慮すれば、補強布は１層とするのが好ましい。

一方、上記可撓性筒部の内径を相対的に大径側の所定範囲（例えば１００〜２００ｍｍくらい）に設定する場合には、上記補強布を、可撓性筒部の筒軸方向の中央部では２層とし、各々の層の補強布の縦糸が筒軸方向に対して７０〜８５度の傾斜角度をなし、且つ互いに交差するようにして埋設するのがよい（請求項３の発明）。

すなわち、上記の特に負荷の小さなもの以外では、螺旋状のフィラーゴムとの組み合わせによって相乗的な補強効果が得られても、補強布の縦糸が筒軸方向に直交するように配置されていると、必要な耐圧性を確保できない虞れがあるので、この場合は２枚の補強布を各々の縦糸同士が交差するようにして積層し、且つその傾斜角度を負荷の大きさに応じて設定するのが好ましい。

上記のようにしてインナーゴムに埋設する補強布の積層数は、可撓性筒部の筒軸方向両端部付近にてフィラーゴムとオーバーラップする部位では３層以上とし、そこから該可撓性筒部の筒軸方向中央部に向かって１層ずつ減少させることが好ましい（請求項４の発明）。

すなわち、管との接続のために特に強度が必要とされる可撓継手の両端部付近では、補強布を３層以上、例えば５、６層、積み重ねることで十分な接続強度を確保できる。一方で可撓性筒部の中央部では、上記のように補強布を１層、或いは２層として、伸長性を損なわないようにしており、仮に可撓性筒部の端部において補強布の積層数が急変すると、応力の集中によって破断しやすくなる。そこで、上記の構成では、フィラーゴムとオーバーラップする部位において補強布の積層数を徐々に変化させることで、応力集中を回避するようにしたものである。

ところで、上述したように、本発明に係る可撓継手は、補強布をインナーゴムに埋設しても可撓性筒部の伸長性を損なわないように、該補強布の縦糸の筒軸方向に対する傾斜角度をできるだけ９０度に近く設定したものであるから、この補強布によって可撓性筒部の過大な伸長を抑えるという働きはあまり期待できない。そのため、可撓性筒部にフレキシビリティを持たせつつ、その形状を保持するという螺旋状フィラーゴムの働きが特に重要なものとなる。

このような観点から、本発明の発明者は、螺旋状フィラーゴムを埋め込んだ可撓性筒部の周壁の凹凸形状に着目し、フィラーゴムの太さやこれに対するインナー及びアウターゴムの厚みの比率、或いはそのフィラーゴムの巻き付けピッチなどを種々、変更して、それぞれ可撓性筒部の強度、剛性やフレキシビリティを調べた結果、本発明のように補強布をインナーゴムにのみ埋設する場合に好ましい筒部周壁の凹凸形状を特定することができた。

すなわち、例えば上記可撓性筒部の周壁の好ましい凹凸の度合いとしては、当該可撓性筒部の外周面に螺旋状に形成されている凸条の山頂部における該可撓性筒部の周壁の厚みをＨ１とし、互いに筒軸方向に隣り合う凸条間の谷底部における厚みをＨ２として、その山頂部及び谷底部における厚みの比率Ｈ１／Ｈ２を略１．９〜２．６の範囲に設定することである（請求項５の発明）。

上記の比率Ｈ１／Ｈ２は、直接的に可撓性筒部の周壁における凹凸の度合いを表しており、Ｈ１／Ｈ２＜１．９の場合は凹凸が小さ過ぎるので、通常は螺旋状フィラーゴムが細過ぎることになり、これによる補強の効果が不十分なものとなる。そのため、可撓性筒部にフレキシビリティを持たせつつ、その形状を保持することができない。

一方、Ｈ１／Ｈ２＞２．６の場合は凹凸が大き過ぎるので、通常は隣り合う凸条同士の間（谷底部）で周壁の厚みが不足し、可撓性筒部の伸長時に周壁の谷底部が集中的に変形してゴムが降伏してしまい、可撓性筒部の復元性が大幅に低下することになる。

言い換えると、上記の比率Ｈ１／Ｈ２を略１．９〜２．６の範囲に設定することで、螺旋状フィラーゴムの機能を最大限に発揮させて、可撓性筒部にその形状を維持するだけの剛性を確保しながら、その柔軟な伸長を許容するフレキシビリティを持たせることができる。

また、上記のように可撓性筒部の外周面に螺旋状に形成されている凸条の筒軸方向に隣り合う山頂部同士の間隔（ピッチ）については、それを略１８〜４４ｍｍの範囲に設定することが好ましい（請求項６の発明）。これは、ピッチが小さ過ぎれば、可撓性筒部の周壁全体を厚くしたのと同じことになる一方、反対に大き過ぎれば、フィラーゴムによって周壁を効果的に補強できなくなるからである。

別の観点から、本発明は、両端に接続用フランジが設けられ、中間に可撓性の筒部が設けられ、この可撓性筒部は、筒状のインナーゴムと、これに螺旋状に巻き付けられたフィラーゴムと、このフィラーゴムの上から上記インナーゴムを覆うアウターゴムとを備え、このアウターゴムが上記フィラーゴムの部位で盛り上がって外周面に螺旋状の凸条が形成されている可撓継手の設計方法であって、上記インナーゴム及びアウターゴムのうちインナーゴムにのみ、すだれ織りにゴム引きした補強布を埋設する構造とし、その可撓性筒部の内径を略５０〜２００ｍｍの範囲に設定する場合に、上記補強布の縦糸が上記可撓性筒部の筒軸方向に対してなす傾斜角度を略７０〜９０度の範囲において、上記可撓性筒部の内径が大きいものほど小さな傾斜角度となるように設定するものである（請求項７の発明）。この方法により、上記請求項１の発明の可撓継手が得られる。

また、本発明は、上記可撓継手の設計方法において、上記可撓性筒部の外周面に螺旋状に形成されている凸条の山頂部における該可撓性筒部の周壁の厚みをＨ１とし、互いに筒軸方向に隣り合う凸条間の谷底部における厚みをＨ２として、その山頂部及び谷底部における厚みの比率Ｈ１／Ｈ２を略１．９〜２．６の範囲に設定するものである（請求項８の発明）。この方法により、上記請求項５の発明の可撓継手が得られる。

さらに、本発明は、上記可撓継手の設計方法において、上記可撓性筒部の外周面に螺旋状に形成される凸条の筒軸方向に隣り合う山頂部同士の間隔を、略１８〜４４ｍｍの範囲に設定するものである（請求項９の発明）。この方法により、上記請求項６の発明の可撓継手が得られる。

以上のように、本発明に係る可撓継手及びその設計方法によると、まず、可撓性筒部のインナー及びアウターゴムのうち、インナーゴムにのみ補強布を埋設して、くせ付けの工程とインナーゴムの半加硫工程とを不要にしたことで、製造コストを大幅に低減できるとともに、そうして補強布を埋設することでインナーゴムが硬くなることを考慮して、その補強布の縦糸が可撓性筒部の筒軸方向に対してなす傾斜角度を当該可撓性筒部の内径、即ち負荷の大きさに応じて適値になるように変更設定することにより、可撓性筒部の強度、剛性と伸長性とを両立させて、必要な耐圧性を確保しながら良好なフレキシビリティを得ることができる。

特に、上記補強布を可撓性筒部の筒軸方向の中央部にて１層のみとし、その縦糸が筒軸方向に対して略９０度の傾斜角度をなすように埋設すれば、それが可撓性筒部の筒軸方向の伸長性に悪い影響を及ぼさないようになり、負荷の小さな場合に必要な強度、剛性を確保しながら、可撓継手のフレキシビリティを損なわず、しかも大幅なコストダウンが可能になる。

また、可撓性筒部の筒軸方向両端部付近においては補強布の積層数を３層以上とし、そこから筒軸方向中央部に向かって１層ずつ減少させるようにすれば、該可撓継手の両端部付近では十分な接続強度を確保することができるとともに、補強布の積層数が少ない中央部との間で応力集中が起きることを回避できる。

さらに、可撓性筒部の周壁の凹凸形状に着目して、螺旋状フィラーゴムの埋め込まれている凸条部の厚みやピッチなどを適切な範囲に設定すれば、該可撓性筒部にフレキシビリティを持たせつつ、その形状を保持するという螺旋状フィラーゴムの機能を十分に発揮させることができ、これにより上記発明の効果がより確実に得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は本発明の実施形態に係る円筒状可撓継手１を示し、これは配水管等の耐震継手として使用されるものである。符号２，２は、可撓継手１の両端に設けられた金属製の接続用フランジを示し、それらの中間には可撓性の筒部３が形成されている。この可撓性筒部３の筒孔は断面が略円形状で直径Ｄ（可撓性筒部３の内径）は略５０〜２００ｍｍの範囲に設定され、その外周面には螺旋状をなす凸条４，４，…が所定ピッチＰで形成されている。

可撓性筒部３は、図２にも示すように、円筒状に形成されたインナーゴム５に、断面形状が山形（図例では半円形状）のフィラーゴム６をピッチＰで螺旋状に巻き付け、それらの上からアウターゴム７により被覆したものである。インナーゴム５は、筒孔を形成する内面ゴム層８の外側にゴム引き補強布層９が形成されてなる。また、アウターゴム７はフィラーゴム６に対応する部位が盛り上がっていて、上記螺旋状の凸条４，４，…が形成され、全体として蛇腹状となっている。

尚、フィラーゴム６及びアウターゴム７には伸縮性ないしは可撓性の確保のために比較的硬度が低い、例えば３０〜５０゜程度のＮＲ又はクロロプレンゴム（ＣＲ）を採用し、内面ゴム層８には耐水性を考慮してＥＰＤＭを採用することが好ましい。ゴム引き補強布層９は、すだれ織りにＮＲ又はＣＲをゴム引きしてなるものとすればよい。

上記のように可撓性筒部３の周壁に螺旋状のフィラーゴム６を埋め込むのは、その筒部３の形状を保持し、それが自重や内部を流通する水の重量などによって大きく撓むことを防止しながら、一方で、地震などにより筒軸方向に引張られたときには全体を窄むように変形させて、柔軟に伸長するフレキシビリティを持たせるためである。

そのようなフィラーゴム６の働きは、該フィラーゴム６の太さやこれに対するインナー及びアウターゴム５，７の厚みの比率、或いはそのフィラーゴム６の巻き付けピッチＰなどによって影響を受け、それは可撓性筒部３の周壁の凹凸形状に表れている。具体的には本発明の発明者は、上記フィラーゴム６の太さやその巻き付けピッチＰなどを種々、変更して、それぞれ可撓性筒部３の強度、剛性やフレキシビリティについて実験等により調べた結果、以下のような知見を得た。

例えば図２に示す可撓性筒部３の周壁の凹凸形状において、凸条４，４，…の山頂部における周壁の厚みをＨ１とし、互いに筒軸方向に隣り合う凸条４，４間の谷底部における厚みをＨ２としたとき、その山頂部及び谷底部における厚みの比率Ｈ１／Ｈ２について好ましい範囲がある。同様に、筒軸方向に隣り合う凸条４，４，…の山頂部同士の間隔Ｐ（ピッチ）についても好ましい範囲がある。

すなわち、上記比率Ｈ１／Ｈ２については、この値が概略１．９よりも小さいときには（Ｈ１／Ｈ２＜１．９）通常、フィラーゴム６が細過ぎて、これによる補強の効果が不十分なものになることが分かった。この場合に可撓性筒部３の周壁全体を厚くして剛性を確保しようとすると、その伸長性が不十分なものとなり、一方、十分な伸長性を持たせるために周壁全体を薄くすると、形状を保持することができなくなってしまう。

また、上記比率Ｈ１／Ｈ２の値が概略２．６よりも大きいときには（Ｈ１／Ｈ２＞２．６）通常、可撓性筒部３の周壁部において凸条４，４，…の山頂部とその間の谷底部との厚みの差が大きくなり過ぎ、該可撓性筒部３の伸長時に周壁の谷底部が集中的に変形してゴムが降伏してしまうことから、その復元性が大幅に低下することが分かった。これらのことから、上記の比率Ｈ１／Ｈ２は略１．９〜２．６の範囲に設定するのが好ましい。

一方、フィラーゴム６の巻き付けピッチＰについては、これが１８ｍｍよりも小さいと、可撓性筒部３の周壁全体を厚くしたのと概略、同じことになってしまい、フレキシビリティが損なわれるし、生産性も悪化する。一方、ピッチＰが４４ｍｍよりも大きいと、フィラーゴム６による補強効果を十分に得られなくなり、可撓性筒部３の撓み防止や断面形状の維持、さらには伸長後の形状の復元性も悪化することが分かった。つまり、巻き付けピッチＰは略１８〜４４ｍｍの範囲に設定するのが好ましい。

そこで、この実施形態の可撓継手１では、可撓性筒部３のインナーゴム５及びアウターゴム６の厚みをそれぞれ３〜４ｍｍとして略同程度に設定する一方、フィラーゴム６の太さは、例えば図のように半円形状のものとする場合、その半径を略５〜１４ｍｍの範囲で可撓性筒部３の内径Ｄが大きいものほど、太くなるように設定する。これにより上記比率Ｈ１／Ｈ２を略１．９〜２．６の範囲に設定できる。

また、上記フィラーゴム６の巻き付けピッチＰは、上記の好ましい範囲（略１８〜４４ｍｍ）において、可撓性筒部３の内径Ｄが大きいものほどピッチＰが大きくなるようにして、フィラーゴム６を巻き付ける。こうすることで、螺旋状フィラーゴム６の機能を十分に発揮させて、可撓性筒部３の形状を維持しながら、その柔軟な伸長を許容するフレキシビリティを持たせることができる。

さらに、この実施形態では、上述の如く可撓性筒部３の内径Ｄを略５０〜２００ｍｍの範囲に設定する場合に、図３(a)(b)に模式的に示すように、インナーゴム５の補強布層９における補強布１０，１１の縦糸の傾斜角度θ（可撓性筒部３の筒軸方向Ａに対する傾斜角度）を、可撓性筒部３の内径Ｄが大きいものほど小さな角度なるように、略７０〜９０度の範囲において変更設定するようにした。

すなわち、可撓性筒部３の内径Ｄが特に小さなもの（例えば５０〜８０ｍｍ）では、それだけ負荷も小さいので、図３(a)の如く補強布層９を１枚のすだれ織りの補強布１０のみからなる１層のものとし（図２にも示す）、その縦糸の傾斜角度θを略９０度（縦糸が筒軸方向Ａに直交する）に設定する。こうすることで、補強布１０は可撓性筒部３の筒軸方向の伸長性に悪い影響を及ぼさないようになる。

また、それよりも内径が大きいもの（例えば１００〜２００ｍｍ）では、同図(b)の如く２枚の補強布１１，１１を、各々の縦糸が筒軸方向Ａに対し略７０〜８５度の角度で、且つ互いに逆方向に傾斜した状態で交差するように重ねて、２層構造の補強布層９を形成し、その各々の縦糸の傾斜角度θを可撓性筒部３の内径の増大に連れて小さくなるように設定する。こうして２枚の補強布１１，１１を重ね合わせ、その縦糸同士を交差させることで、相互に補強し合うようにすることができる。

そして、可撓性筒部３の内径Ｄが大きいものほど、それだけ負荷も大きくなることを考慮して、その分、上記補強布１１，１１の縦糸の傾斜角度θを小さくし、相互の補強効果によって耐圧性を高めるようにしている。尚、そうして補強布１１，１１の傾斜角度θが小さくなるに連れて、この補強布１１，１１が埋設されたインナーゴム５が筒軸方向に伸長し難くなるので、例えば糸自体を細くすることで、伸長性を確保することが望ましい。

上記のような可撓性筒部３の内径Ｄと補強布１０，１１の縦糸の傾斜角度θとの関係は例えば図４のグラフに示すような段階的なものとすればよく、内径Ｄが小さいものほど、その内部を流通する水の重量や圧力が比較的低くなり、要求される強度、剛性も低いことを考慮して、補強布１０，１１の縦糸の方向を筒軸に直交する方向に近づけることにより、インナーゴム５の伸長性が損なわれないように、即ち該可撓性筒部３のフレキシビリティを損なわないようにすることができる。

特に内径Ｄが小さなものでは、上述の如く傾斜角度θ＝９０°として補強布１０の縦糸を筒軸方向に直交させるようにしているため、この補強布１０による筒軸方向の補強効果は非常に低くなるが、この実施形態のように可撓性筒部３に螺旋状のフィラーゴム６が埋め込まれている場合には、このフィラーゴム６が補強布１０の縦糸と交差することになり、両者の相乗的な補強効果によって必要な耐圧性を確保することができる。

尚、上記図４に示すのは、筒部３の内径Ｄと補強布１０，１１の縦糸の傾斜角度θとの関係の一例に過ぎず、例えば図５に実線のグラフで示すように、より細かな変更ステップで変化させるようにすることもできるし、同図に破線のグラフで示すように、内径Ｄの増大に対して傾斜角度θが連続的に変化するような特性とすることもできる。

上記図２に示すように、この実施形態の可撓継手１の端部には、接続用フランジ２の取付部位を補強するために、２枚の補強布１１，１１からなる別の補強布層１２が設けられている。この端部の補強布層１２は、上記２層構造の場合の補強布層９と同様に２枚のすだれ織りの補強布１１，１１を重ねたものであり、それらは上記接続用フランジ２よりも外側（筒軸方向の端側）の部位が金属製の補強リング１３を包むように折り返されて、該フランジ２よりも内側（筒軸方向の中央側）に延びるように設けられている。

そうして補強布１１，１１が折り返されて重ね合わされた部位では上記端部の補強布層１２は４層になり、その内周側に位置する補強布層９と合わせて、５枚又は６枚の補強布１０，１１が積層されている。また、そうして折返された部位よりも内側で補強布層１２がフィラーゴム６とオーバーラップする可撓性筒部３の筒軸方向両端部付近においては、上記２つの補強布層９，１２が合わさることで、３枚又は４枚の補強布１０，１１が積層されることになる。

そして、上記のようにフィラーゴム６とオーバーラップする部位において、端部の補強布層１２は筒軸方向の両端側から中央部に向かって補強布１１が１枚ずつ減少するように設けられている。例えば図２の例では、螺旋状のフィラーゴム６が端部で略１回、周回する部位では補強布層１２は２層（補強布層９と合わせて３層）であり、フィラーゴム６がさらに略１回、周回する２周目の部位では１層（補強布層９と合わせて２層）となっている。そして、３周目の部位では補強布層１２は無くなっていて、ここから可撓性筒部３の中央部にかけては補強布層９のみとなっている。

つまり、配管との接続のために特に強度が必要とされる可撓継手１の両端部付近では、補強布１０，１１を５層、６層、と積み重ねることで十分な接続強度を確保できる一方、上述したように、可撓性筒部３の中央部ではその伸長性を損なわないように、補強布層の補強布１０，１１は１層、２層としており、それらの中間で補強布１０，１１の枚数が急変して、応力集中が起きることを回避するために、螺旋状のフィラーゴム６が数周回する間に補強布１０，１１の積層数を１層ずつ、徐々に減らすようにしたものである。

したがって、この実施形態の可撓継手１によると、まず、可撓性筒部３の周壁に螺旋状にフィラーゴム６を埋め込む場合に、これにより可撓性筒部３の周壁に形成される凹凸の度合い（Ｈ１／Ｈ２）やピッチＰなどを適切な範囲に設定したことで、該可撓性筒部３にフレキシビリティを持たせつつ、その形状を保持するというフィラーゴム６の機能を十分に発揮させることができる。

また、可撓性筒部３の周壁を構成するインナー及びアウターゴム５，７のうち、インナーゴム５のみに補強布層９を設け、アウターゴム７には設けないようにしたことで、従来までは必要であった補強布層９のくせ付けの工程とインナーゴム５の半加硫工程とを不要にし、製造コストを大幅に低減することができる。

しかも、そうして補強布層９を設けたインナーゴム５が硬くなることを考慮して、補強布１０，１１の縦糸が可撓性筒部３の筒軸方向に対してなす傾斜角度θを当該可撓性筒部３の内径Ｄの大きさ、即ち負荷の大きさに応じて適値になるように変更設定したことで、可撓性筒部３のフレキシビリティを損なうことなく、必要な耐圧性を確保することができる。

特に可撓性筒部３の内径Ｄが小さい場合、その中央部では補強布層９の補強布１０を１枚のみとし、その縦糸が筒軸方向に直交するように配置したので、この補強布層９を設けてもインナーゴム５は可撓性筒部３の筒軸方向の伸長性に何ら悪影響を及ぼさない。

一方、可撓継手１の両端部に繋がる可撓性筒部３の両端部付近では、補強布１０，１１を３層以上として強度を確保し、そこから筒軸方向の中央部に向かってフィラーゴム６が数周（例えば３周）する間に、補強布１０，１１の積層数が徐々に減少するようにしたことで、応力集中による破断の起きることを回避できる。

尚、上述した可撓継手１においては、可撓性筒部３のインナーゴム５において、内面ゴム層８の外側にゴム引き補強布層９を形成しているが、これに限らず、補強布層９はインナーゴム５の内側に設けてもよいし、厚み方向の中間部に設けてもよい。

また、上述の可撓継手１においては、補強布層９の補強布１０の縦糸の方向を筒軸方向に直交させる場合には、この補強布１０を１層のみとしているが、補強布１０は２層以上としても各々の縦糸同士が交差することはなく、上述した作用効果を得ることができる。但し、コストを考慮すれば、補強布１０は１層とするのが好ましい。

以上説明したように、本発明の可撓継手は排水管等の耐震継手等に利用できるものであり、耐圧性を確保しながら良好なフレキシビリティを得ることができる上に、従来までのものに比べてコストを低減できるので、産業上の利用性は高い。

本発明の実施形態に係る可撓継手を一部断面にし一部省略して示す側面図。 同可撓継手の一部を拡大して示す断面図。 同可撓継手の補強布の縦糸の傾斜状態を示す説明図。 同可撓継手の可撓性筒部の内径と補強布の縦糸の傾斜角度との関係を示す説明図。 可撓性筒部の内径と補強布の縦糸の傾斜角度との関係の別の例を示す図４相当図。

符号の説明

１ 可撓継手
２ 接続用フランジ
３ 可撓性筒部
４ 凸条
５ インナーゴム
６ フィラーゴム
７ アウターゴム
８ 内面ゴム層
９ 補強布層
１０，１１ ゴム引き補強布
１２ 端部の補強布層

Claims (9)

1. 両端に接続用フランジが設けられ、中間に可撓性の筒部が設けられ、この可撓性筒部は、筒状のインナーゴムと、これに螺旋状に巻き付けられたフィラーゴムと、このフィラーゴムの上から上記インナーゴムを覆うアウターゴムとを備え、このアウターゴムが上記フィラーゴムの部位で盛り上がって外周面に螺旋状の凸条が形成されている可撓継手であって、
   上記インナーゴム及びアウターゴムのうちインナーゴムにのみ、すだれ織りにゴム引きしてなる補強布が埋設されていて、
   上記補強布の縦糸が上記可撓性筒部の筒軸方向に対してなす傾斜角度は、該可撓性筒部の内径が略５０〜２００ｍｍの範囲に設定されている場合に、この内径が大きいものほど小さな傾斜角度となるように略７０〜９０度の範囲において設定されていることを特徴とする可撓継手。
2. 上記可撓性筒部の内径が相対的に小径側の所定範囲に設定されている場合に、上記補強布は上記可撓性筒部の筒軸方向の中央部では１層のみとされていて、その縦糸が筒軸方向に対して略９０度の傾斜角度をなすことを特徴とする請求項１に記載の可撓継手。
3. 上記可撓性筒部の内径が相対的に大径側の所定範囲に設定されている場合に、上記補強布は上記可撓性筒部の筒軸方向の中央部では２層とされていて、各々の層の補強布の縦糸が筒軸方向に対して７０〜８５度の傾斜角度をなし、且つ互いに交差していることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の可撓継手。
4. 上記補強布の積層数は、可撓性筒部の筒軸方向両端部付近にてフィラーゴムとオーバーラップする部位では３層以上とされ、そこから該可撓性筒部の筒軸方向中央部に向かって１層ずつ減少していることを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の可撓継手。
5. 上記可撓性筒部の外周面に螺旋状に形成されている凸条の山頂部における該可撓性筒部の周壁の厚みをＨ１とし、互いに筒軸方向に隣り合う凸条間の谷底部における厚みをＨ２として、その山頂部及び谷底部における厚みの比率Ｈ１／Ｈ２が略１．９〜２．６の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の可撓継手。
6. 上記可撓性筒部の外周面に螺旋状に形成されている凸条の筒軸方向に隣り合う山頂部同士の間隔が、略１８〜４４ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の可撓継手。
7. 両端に接続用フランジが設けられ、中間に可撓性の筒部が設けられ、この可撓性筒部は、筒状のインナーゴムと、これに螺旋状に巻き付けられたフィラーゴムと、このフィラーゴムの上から上記インナーゴムを覆うアウターゴムとを備え、このアウターゴムが上記フィラーゴムの部位で盛り上がって外周面に螺旋状の凸条が形成されている可撓継手の設計方法であって、
   上記インナーゴム及びアウターゴムのうちインナーゴムにのみ、すだれ織りにゴム引きしてなる補強布を埋設する構造とし、
   上記可撓性筒部の内径を略５０〜２００ｍｍの範囲に設定する場合に、上記補強布の縦糸が上記可撓性筒部の筒軸方向に対してなす傾斜角度を、略７０〜９０度の範囲において上記可撓性筒部の内径が大きいものほど小さな傾斜角度となるように設定する
   ことを特徴とする可撓継手の設計方法。
8. 上記可撓性筒部の外周面に螺旋状に形成されている凸条の山頂部における該可撓性筒部の周壁の厚みをＨ１とし、互いに筒軸方向に隣り合う凸条間の谷底部における厚みをＨ２として、その山頂部及び谷底部における厚みの比率Ｈ１／Ｈ２を略１．９〜２．６の範囲に設定することを特徴とする請求項７に記載の可撓継手の設計方法。
9. 上記可撓性筒部の外周面に螺旋状に形成される凸条の筒軸方向に隣り合う山頂部同士の間隔を、略１８〜４４ｍｍの範囲に設定することを特徴とする請求項７又は８のいずれかに記載の可撓継手の設計方法。
   

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