JP5417155B2 - 円筒ゴム用成形型及び円筒ゴム成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、内側から加圧膨張される円筒ゴムを外囲して受止めるべく、軸心方向の一端部が軸心方向で一端に寄るほど径が小さくなるように縮径され、かつ、前記一端部の最端が径外側に折り返されるアンダーカット面を有して一端窄まり筒形の成形面を持つ円筒ゴム用成形型に関するものである。

トラックやバス等の車両に用いられる空気ばねは、いわゆるローリングダイヤフラム構造を採るものが主流であり、例えば、特許文献１（図１）や特許文献２（図１）において開示されたものが知られている。このトラック・バス用の空気ばねに用いられるダイヤフラムは、単品では、特許文献１の図３や特許文献２の図２で示されるように、軸心方向長さが径方向長さに比べてかなり長く、かつ、片側の端部又は両端が絞られた先窄まり状の円筒形を呈するのが一般的である。

上述のような先端窄まり状の円筒ゴムを製作するには、成形型に入れられた未加硫の円筒ゴム（補強繊維入りゴムが多い）を、その内側に配置されているブラダ（ゴムバッグ）を加熱しながら膨らますことで成形型の成形面に押え付け、それによって形状の成形並びに加硫する方法が採られる。このような技術例としては、特許文献３に示される「空気ばね用ダイヤフラムの加硫金型」や、特許文献４に示される「タイヤまたは空気ばねの加硫のためのゴム製加熱ブラダ」等において周知されている。

空気ばね用ダイヤフラムを成形するための従来の金型Ｃは、図５に示すように、大別して上型２１、中間型２２、分割型２３、下型２４から構成されており、分割型２３は３個の円弧型２３ａを周方向に配置して構成されている。各円弧型２３ａを作用位置と退避位置とに駆動開閉移動させる開閉装置２５が計３組装備されており、各開閉装置２５は、流体圧シリンダ２６と平行リンク機構２７とを有して構成されている。つまり、下端部が下端に寄るほど径が小さくなるように縮径され、かつ、下端部の最端が径外側に折り返されるアンダーカット面２３ｂを有する構造であるから、例えば「リング状の型を単純に上下方向に動かしての脱型操作」が不可能であり、従って、周方向に３分割してそれぞれの円弧型２３ａを径外方上方に移動させることで型抜きが行えるように構成されていた。

しかしながら、上記従来構造の成形型Ｃでは、部品点数が多く、かつ、高い仕上げ精度が要求されるものであり、型構造が複雑になるとともに、アンダーカット面２３ｂが周方向に分断されていることから不良率の点でも不利となっていた。つまり、次の１．〜４．のような問題があり、改善の余地が残されているものであった。

１．ダイヤフラムの拡径部分には少なくとも２以上の分割金型が必要であり、組み合わせたときに円形を保持しなければならず高い加工精度が必要である。２．分割型の金型（下型）へのセット並びに分離を行うには専用の開閉装置（シリンダー等）が必要であり、設置スペースやコストの点で不利である。３．下型へのセット時に分割型の位置ズレが生じた場合には、ダイヤフラムの拡径部を分割型と下型とで挟み込んで潰すおそれがある。４．ダイヤフラムにおける分割型の部分には縦方向（ダイヤフラム軸心方向）の分割面（型割スジ）が形成されて外観品質に悪影響を及ぼすおそれがある。

特開２００６−０７１０４５号公報 特開２００６−２６４２０４号公報 特開２０００−０５２３４８号公報 特開平９−１２３１７５号公報

本発明の目的は、成形型のさらなる工夫により、前記問題１．〜４．が改善、即ち、分割型による高い加工精度並びに分割型の開閉装置が必要であって高コストで設置スペースが嵩むとともに、分割型の開閉に伴う位置ズレによる不良品発生のおそれがあったり、外観に悪影響をお及ぼす分割面が生じるといった従来の不都合を解消し、構造の簡素化や廉価化、並びに不良率低減や外観向上が可能となる改善された円筒ゴム用成形型並びに円筒ゴム成形方法を提供する点にある。

請求項１に係る発明は、内側から加圧膨張される円筒ゴムＤを外囲して受止めるべく、軸心Ｐ方向の一端部１３が軸心Ｐ方向で一端に寄るほど径が小さくなるように縮径され、かつ、前記一端部１３の最端が径外側に折り返されるアンダーカット面３ｂを有して一端窄まり筒形の成形面Ｍを持つ円筒ゴム用成形型において、
製品としてはビード部となる前記一端部１３の最端を形成するための一端側端型４と、前記アンダーカット面３ｂの基端又はそこより若干前記一端側に寄った箇所から軸心Ｐ方向の他端を外囲する他端側型１，２と、前記一端側端型４と前記他端側型１，２との間における前記アンダーカット面３ｂを備えるリング状のアンダーカット型３とを有して成り、
前記アンダーカット型３の最小径部分の内径が、前記他端側型１，２の最大径部分の円筒ゴムＤが弾性縮小変形可能な最小の外径以上の寸法に設定されていることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の円筒ゴム用成形型において、前記他端側型１，２の他端部１が軸心Ｐ方向で他端に寄るほど径が小さくなるように縮径される他端縮径面ｔｓを有していることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、内側から加圧膨張される円筒ゴムＤを外囲して受止めるべく、軸心Ｐ方向の一端部１３が軸心Ｐ方向で一端に寄るほど径が小さくなるように縮径され、かつ、前記一端部１３の最端が径外側に折り返されるアンダーカット面３ｂを有して一端窄まり筒形の成形面Ｍを持つ成形型Ａを用いて円筒ゴムを成形する円筒ゴム成形方法において、
前記成形型Ａとして、製品としてはビード部となる前記一端部１３の最端を形成するための一端側端型４と、前記アンダーカット面３ｂの基端又はそこより若干前記一端側に寄った箇所から軸心Ｐ方向の他端を外囲する他端側型１，２と、前記一端側端型４と前記他端側型１，２との間における前記アンダーカット面３ｂを備えるリング状のアンダーカット型３とを有するものを用意し、
円筒ゴムＤが内側から加圧膨張されて前記成形面Ｍに押付けられての成形後における脱型工程には、成形後の円筒ゴムＤにおける前記他端側型１，２が脱型された露出部分Ｄｒを弾性縮径変形させることにより、前記アンダーカット型３を前記軸心Ｐ方向に移動させて前記露出部分Ｄｒをやり過ごして脱型させる強制脱型工程が含まれていることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の円筒ゴム成形方法において、前記成形型Ａにおける前記他端側型１，２として、その他端部が軸心Ｐ方向で他端に寄るほど径が小さくなるように縮径される他端縮径面ｔｓを有するものが用いられることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、従来では周方向に分割された分割型を用いて成形されていたアンダーカット面を、円筒ゴムの弾性を活かして強制脱型させるという発想の転換により、リング状のアンダーカット型で成形させることが可能になった。それにより、型加工が単純化され、付帯設備も不要となり、成形型の構造簡単化、コストダウン、設備スペースの削減が可能になるとともに、分割型どうしの位置ズレに起因した円筒ゴム下端部の挟み込みや潰れのおそれがなく、不良率の低減効果が得られる上、軸心方向の型割り面が無くなるので、円筒ゴムの製品としての外観向上に寄与できるようになる。

その結果、分割型による高い加工精度並びに分割型の開閉装置が必要であって高コストで設置スペースが嵩むとともに、分割型の開閉に伴う位置ズレによる不良品発生のおそれがあったり、外観に悪影響をお及ぼす分割面が生じるといった従来の不都合を解消し、構造の簡素化や廉価化、並びに不良率低減や外観向上が可能となる改善された円筒ゴム用成形型を提供することができる。このような効果は、請求項２のように他端縮径面を有する両端先窄まり形状の円筒ゴム用の成形型でも得ることができる。

請求項３の発明によれば、請求項１の発明による効果と同等の効果を得る円筒ゴム成形方法を提供することができる。また、請求項４の発明によれば、請求項２の発明による効果と同等の効果を得る円筒ゴム成形方法を提供することができる。

円筒ゴム用成形型の概略構造を示す断面図（実施例１） （ａ）は未加硫円筒ゴムを示す断面図、（ｂ）はセット工程を示す作用図 円筒ゴム成形方法の作用図を示し、（ａ）は成形工程、（ｂ）は主脱型工程 （ａ）は強制脱型工程を示す作用図、（ｂ）は成形後の円筒ゴムの半断面図 従来の円筒ゴム用成形型の概略構造を示す断面図

以下に、本発明による円筒ゴム用成形型及び円筒ゴム成形方法の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

〔実施例１〕
図１にトラック・バスに好適に用いられる空気ばね用ダイヤフラムを成形する円筒ゴム用成形型Ａ（以下、単に「成形型Ａ」と略称する）の断面図が示されている。この成形型Ａは、上型（他端側型の一例）１、中型（他端側型の一例）２、アンダーカット型３、下型（一端側端型の一例）４、及び押え治具５を備えて略円筒形状のものに構成されている。押え治具５は、アンダーカット型３を下型４に固定するためのものである。上型１、中型２、下型４には、加熱用の蒸気を通す環状通路１ｔ，２ｔ，４ｔが形成されいる。

成形型Ａは、上型１の内面１ａ、中型２の内面２ａ、アンダーカット型３の内面３ａと下天井面であるアンダーカット面３ｂ、及び下型４の頂周面４ａによって成る成形面Ｍを有している。つまり、内側から加圧膨張される円筒ゴムＤを外囲して受止めるべく、軸心Ｐ方向の下端部（一端部の一例）が軸心Ｐ方向で下端（一端）に寄るほど径が小さくなるように縮径される一端縮径面ｉｓを持ち、かつ、下端部（一端部）の最端が径外側に折り返されるアンダーカット面３ｂを有するとともに、軸心Ｐ方向の上端部（他端部）が上端（他端）に寄るほど径が小さくなるように縮径される他端縮径面ｔｓを持って両先端窄まり筒形の成形面Ｍを持っている。円筒ゴムＤは成形型Ａによる型成形により、製品としての空気ばね用ダイヤフラムとなる。

リング状のアンダーカット型３は、下型４の上面４ｂに形成されている上向き開放状の環状溝６に嵌合する下方突出状のリング凸条７を有しており、それら環状溝６とリング凸条７との嵌合により、アンダーカット型３を位置決め状態で下型４に組込みできるように構成されている。アンダーカット型３には、下型４の上面４ｂとこれと同高さレベルでリング凸条７に周方向で部分的に径内側に食い込む状態の押え上面７ａが形成されるとともに、下型４の押え上面７ａに上下方向で対応する位置には、径内側方向に食い込む状態の横凹入部８が形成されている。

押え治具５は、下型４の上面４ｂ及び押え上面７ａに亘る長さの上アーム部５Ａ、及び横凹入部８に挿入可能な下アーム部５Ｂとを備えており、軸心Ｐ周りで均等角度ごとの複数箇所に配備される。押え治具５は、リング凸条７が環状溝６に嵌って下型４にアンダーカット型３が配置されている状態においての横移動により、上アーム部５Ａが上面４ｂ及び押え上面７ａに、かつ、下アーム部５Ｂが横凹入部８にそれぞれ位置するように嵌め込むことにより、アンダーカット型３を上方に抜け出ないように下型４に組付けることができる。従って、押え治具５を図１に示す状態から軸心Ｐに関する径外側への横移動（離脱移動）により、アンダーカット型３を上方移動させて下型４から取外すことができる。

次に、円筒ゴム成形方法について説明する。まず、図２（ａ）に示すように、下端部が下拡がりし、かつ、上端部がやや縮径されている略円筒形状で未加硫の円筒ゴム（グリーンと呼ばれる）Ｄを用意する。図２（ｂ）に示すように、未加硫の円筒ゴムＤ及びブラダＢを成形型Ａに組み込んでセットするセット工程を行う。円筒ゴムＤは、その上端部（製品としては上ビード部となる）１２が上部装着治具Ｊを用いて上型１に係止固定され、かつ、その下端部（製品としては下ビード部となる）１３がアンダーカット型３と下型４との間に挟み込まれる状態で成形型Ａに装着される。上下中央からやや下側部位が大きく括れる略円筒形状のブラダＢは、その上端部１１が上部装着治具Ｊを用いて円筒ゴムＤの下となる位置関係で上型１に係止固定され、かつ、その下端部１４が下部装着治具Ｋを用いて下型４の上拡がり傾斜側周面４ｃに載置される状態でセットされる。

上部装着治具Ｊは、未加硫の円筒ゴムＤの上端部１２を保持するための上治具部９と、ブラダＢの上端部１１を保持する下治具部１０とから成る。上治具部９は、上型１の段付上端内面部１ｂに嵌合される。図示及び符記は省略するが、下治具部１０はブラダＢの上端部１１を上下に挟み込む下保持ケースと、上保持ケースと、これら上下の保持ケースどうしを一体化するボルト等の螺着手段とから構成されている。図示及び符記は省略するが、下部装着治具Ｋは、ブラダＢの下端部１４を上下に挟み込む下挟持ケースと、上挟持ケースと、これら上下の挟持ケースどうしを一体化するボルト等の螺着手段とから構成されている。

次に、ブラダＢを膨張させて円筒ゴムＤをその軸心Ｐ方向の中央部から拡張させ、図３（ａ）に示すように、円筒ゴムＤを成形型Ａの成形面Ｍに押付けて成形させる成形工程を行う。この成形工程においては、成形面Ｍに押付けられた円筒ゴムＤは、それによって加熱されて加硫されるようにもなるので「加硫工程」とも言う。この成形工程により、加硫されて製品としての形状になった円筒ゴムＤに成形される。尚、図２（ｂ）と図３（ａ）においては、簡単のため上型１及び中型２の図示を省略してある。

加硫工程が終わると、円筒ゴムＤを成形型Ａから取外す主脱型工程を行う。主脱型工程では、図３（ｂ）に示すように、加硫後の円筒ゴムＤをアンダーカット型３と共に下型４から取外すことが行われる。これは、ブラダＢによって円筒ゴムＤが強制膨張成形されてその下端部が一端縮径面ｉｓに沿う形状になることにより、アンダーカット型３が成形加硫後の円筒ゴムＤの下端部に挟まれ、それら両者３、Ｄが一体化されたような状態になるからである。

主脱型工程の次は、アンダーカット型３を円筒ゴムＤから取外す強制脱型工程が行われる。円筒ゴムＤはゴムであって弾性縮径変形が可能であることから、図４（ａ）に示すように、円筒ゴムＤを強制的に弾性縮径変形させ、それからアンダーカット型３を相対的に上方移動させて円筒ゴムＤから抜き出すことが可能になる。これは、アンダーカット型３の最小径部分の内径ｄ３が、中型２の最大径部分の円筒ゴムＤが弾性縮小変形可能な最小の外径ｄｍ以上の寸法に設定されていることから可能となる技術である。図４（ａ）に示す円筒ゴムＤの中型２部分の径ｄｔは、最小部分の内径ｄ３より小さく、かつ、最小外径ｄｍよりも大きいもの（ｄ３＞ｄｔ＞ｄｍ）として描いてある。つまり、円筒ゴムＤにおける中型２による成形部分が、アンダーカット型３をやり過ごせるまで弾性縮径変形できることである。

アンダーカット型３が取外されて縮径手段も外された円筒ゴムＤは、自身の持つ弾性によって成形された形状に復元（拡径）され、図４（ｂ）に示す製品としての円筒ゴムＤが出来上がる。従って、強制脱型工程から所定時間を経た円筒ゴムＤは製品としてのトラック・バス用円筒ゴムとして出荷されて行くのである。尚、主脱型工程と強制脱型工程とを総称して「脱型工程」と定義することができる。

つまり、円筒ゴムＤが内側から加圧膨張されて成形面Ｍに押付けられての成形後における脱型工程には、成形後の円筒ゴムＤにおける上型１及び中型２（他端側型１，２）が脱型された露出部分Ｄｒを弾性縮径変形させることにより、アンダーカット型３を軸心Ｐ方向に移動させて露出部分Ｄｒをやり過ごして脱型させる強制脱型工程が含まれているのである。

つまり、ブラダＢによって内側から加圧膨張される円筒ゴムＤを外囲して受止めるべく、軸心Ｐ方向の（下端部）一端部が軸心Ｐ方向で下端（一端）に寄るほど径が小さくなるように縮径され、かつ、下端部（一端部）の最端が径外側に折り返されるアンダーカット面３ｂを有して下端（一端）窄まり筒形の成形面Ｍを持つ成形型Ａを用いて円筒ゴムＤを成形する円筒ゴム成形方法である。そして、成形型Ａとして、下端（一端）部１３の最端を形成するための下端（一端）側端型である下型４と、アンダーカット面３ｂの基端又はそこより若干一端側に寄った箇所から軸心Ｐ方向の他端（上端）を外囲する他端側型である上型１及び中型２と、一端側端型である下型４と他端側型１との間におけるアンダーカット面３ｂを備えるリング状のアンダーカット型３とを有するものを用意し、円筒ゴムＤが内側から加圧膨張されて成形面Ｍに押付けられての成形後における脱型工程には、成形後の円筒ゴムＤにおける上端（他端）側型である上型１及び中型２が脱型された露出部分Ｄｒを弾性縮径変形させることにより、アンダーカット型３を軸心Ｐ方向に移動させて露出部分Ｄｒをやり過ごして脱型させる強制脱型工程が含まれている円筒ゴム成形方法である。

本発明による円筒ゴム用成形型Ａにおいては、従来では周方向に３分割された分割型を用いて成形されていたアンダーカット面３ｂを、円筒ゴムＤの弾性を活かして強制脱型させるという発想の転換により、リング状のアンダーカット型３で成形させるようにできたので、次のような利点が得られる。即ち、型加工（金型加工）が単純化されるとともに付帯設備（図５に示す開閉装置２５等）が不要となり、成形型の構造簡単化、コストダウン、設備スペースの削減が可能になる（前述の課題１．と２．とが解消される）。そして、未加硫の円筒ゴムＤを成形型Ａにセットする際の分割型どうしの位置ズレに起因した円筒ゴム下端部の挟み込みや潰れのおそれがなく、不良率の低減効果が得られる（前述の課題３．が解消される）。加えて、縦方向（軸心Ｐ方向）の型割り面が無くなるので、円筒ゴムＤの製品としての外観向上に寄与できるものとなる（前述の課題４．が解消される）。つまり、品質、コスト、商品美観のいずれにおいても有利なものとなっている。

〔別実施例〕
実施例１では上端部も縮径される両端縮径タイプの円筒ゴムＤを作る成形型Ａを紹介したが、上端部（他端部）が縮径されずストレート（又はほぼストレート）な円筒形を有する下端（一端）縮径タイプの円筒ゴム用成形型や円筒ゴム成形方法でも良い。

１ 他端側型（上型）
２ 他端側型（中型）
３ アンダーカット型
３ｂ アンダーカット面
４ 一端側端型
１３ 一端部
Ａ 成形型
Ｄ 円筒ゴム
Ｄｒ 露出部分
Ｍ 成形面
Ｐ 軸心
ｔｓ 他端縮径面

Claims (4)

1. 内側から加圧膨張される円筒ゴムを外囲して受止めるべく、軸心方向の一端部が軸心方向で一端に寄るほど径が小さくなるように縮径され、かつ、前記一端部の最端が径外側に折り返されるアンダーカット面を有して一端窄まり筒形の成形面を持つ円筒ゴム用成形型であって、
   製品としてはビード部となる前記一端部の最端を形成するための一端側端型と、前記アンダーカット面の基端又はそこより若干前記一端側に寄った箇所から軸心方向の他端を外囲する他端側型と、前記一端側端型と前記他端側型との間における前記アンダーカット面を備えるリング状のアンダーカット型とを有して成り、
   前記アンダーカット型の最小径部分の内径が、前記他端側型の最大径部分の円筒ゴムが弾性縮小変形可能な最小の外径以上の寸法に設定されている円筒ゴム用成形型。
   
2. 前記他端側型の他端部が軸心方向で他端に寄るほど径が小さくなるように縮径される他端縮径面を有している請求項１に記載の円筒ゴム用成形型。
3. 内側から加圧膨張される円筒ゴムを外囲して受止めるべく、軸心方向の一端部が軸心方向で一端に寄るほど径が小さくなるように縮径され、かつ、前記一端部の最端が径外側に 折り返されるアンダーカット面を有して一端窄まり筒形の成形面を持つ成形型を用いて円筒ゴムを成形する円筒ゴム成形方法であって、
   前記成形型として、製品としてはビード部となる前記一端部の最端を形成するための一端側端型と、前記アンダーカット面の基端又はそこより若干前記一端側に寄った箇所から軸心方向の他端を外囲する他端側型と、前記一端側端型と前記他端側型との間における前記アンダーカット面を備えるリング状のアンダーカット型とを有するものを用意し、
   円筒ゴムが内側から加圧膨張されて前記成形面に押付けられての成形後における脱型工程には、成形後の円筒ゴムにおける前記他端側型が脱型された露出部分を弾性縮径変形させることにより、前記アンダーカット型を前記軸心方向に移動させて前記露出部分をやり過ごして脱型させる強制脱型工程が含まれている円筒ゴム成形方法。
4. 前記成形型における前記他端側型として、その他端部が軸心方向で他端に寄るほど径が小さくなるように縮径される他端縮径面を有するものが用いられる請求項３に記載の円筒ゴム成形方法。

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