JP7180386B2

JP7180386B2 - 空気式防舷材

Info

Publication number: JP7180386B2
Application number: JP2019001649A
Authority: JP
Inventors: 紅子土屋
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2022-11-30
Anticipated expiration: 2039-01-09
Also published as: KR20210061444A; CN113167041A; US20220042264A1; WO2020144934A1; US11486108B2; JP2020111893A; CN113167041B; KR102312345B1

Description

本発明は、空気式防舷材に関し、さらに詳しくは、規定内圧を負荷した際に、より円滑に膨張するとともに所定形状を確保できる空気式防舷材に関するものである。

空気式防舷材は、一般的に円筒状の胴部の両端にボウル状の鏡部を備えた本体を有していて、本体は内層ゴムと外層ゴムとの間に複数の補強層が積層されて構成されている。胴部では、それぞれの補強層は多数のコードが平行に引き揃えられて形成されていて、そのコードは筒軸方向に対して所定のコード角度で配置されている。積層されて隣り合う補強層どうしのコードは交差した状態（いわゆるバイアス構造）になっている。本体を膨張させていない中立状態でのコード角度が静止角程度（５４°～５５°）に設定されている場合は、本体の内部に空気を充填して規定内圧を負荷しても本体の大きさ（長さおよび外径）は、それ程変化しない。

本体を膨張させていない中立状態で、胴部のそれぞれの補強層のコード角度を１５°～４５°に設定することで、本体に規定内圧を負荷した際により大きく膨張させることができる構造も提案されている（特許文献１参照）。この構造では、本体に規定内圧を負荷すると、胴部のそれぞれの補強層のコード角度が静止角程度になるまで本体が膨張して所定形状に維持される。しかしながら、本体が膨張する際に、積層されて隣り合う補強層どうしの間の中間ゴム層にせん断力が作用する。これに伴い、それぞれの中間ゴム層が本体を膨張させる際の大きな抵抗になるため、本体を円滑に膨張させるには不利になる。

特開２０１３－２３１２９７号公報

本発明の目的は、規定内圧を負荷した際に、より円滑に膨張するとともに所定形状を確保できる空気式防舷材を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の空気式防舷材は、円筒状の胴部とこの胴部の両端に連接されたボウル状の鏡部とを有する本体を備え、前記本体が内層ゴムと外層ゴムとの間に複数の補強層が積層されて構成されていて、前記胴部では、それぞれの前記補強層は筒軸方向に対して所定のコード角度で平行に引き揃えられて延在する多数のコードにより形成されていて、それぞれの前記補強層の間に中間ゴム層が介在している空気式防舷材において、前記胴部で積層されて隣り合う２層の前記補強層どうしが１つのセットになり、このセットを複数有してそれぞれの前記セットどうしが互いに異なる前記補強層により構成されていて、それぞれの１つの前記セットではそれぞれの前記補強層の前記コードどうしは同じ方向に延在していて、積層されて隣り合う前記セットどうしでは互いの前記補強層の前記コードが交差する方向に延在している構造を有し、
前記本体を膨張させていない中立状態で前記胴部のそれぞれの前記補強層の前記コード角度が２５°以上４５°以下に設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、本体を膨張させていない中立状態で、胴部のそれぞれの補強層のコード角度が２５°以上４５°以下に設定されているので、本体に空気を充填して規定内圧にすると、胴部のそれぞれの補強層のコード角度が安定な静止角程度まで大きくなって、膨張した本体を所定形状に確保することができる。それぞれの１つの前記セットではそれぞれの補強層のコードどうしは所定のコード角度で同じ方向に延在しているので、本体が膨張する際には、これら補強層の間に介在する中間ゴム層にはせん断力が実質的に作用しない。積層されて隣り合う前記セットどうしでは互いの補強層のコードが交差する方向に延在している。したがって、本体が膨張する際には、セットの積層構造に存在している中間ゴム層のうち、積層されて隣り合うセットどうしの間に介在する中間ゴム層にだけに実質的にせん断力が作用するので、本体を膨張させる際の抵抗が小さくなり、本体を円滑に膨張させるには有利になる。

本体を膨張させていない中立状態の本発明の空気式防舷材を、胴部の部材の一部を切り欠いて側面視で例示する説明図である。図１の空気式防舷材の胴部を一部拡大して横断面視で例示する説明図である。それぞれの補強層のコードの延在方向を平面視で例示する説明図である。補強層の積層状態を拡大して横断面視で例示する説明図である。本体に規定内圧を負荷して所定形状に膨張させた図１の空気式防舷材を、胴部の部材の一部を切り欠いて側面視で例示する説明図である。

以下、本発明の空気式防舷材を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１～図３に例示する本発明の空気式防舷材１（以下、防舷材１という）は、円筒状の胴部３ａの両端にボウル状の鏡部３ｂが連接された本体２と、本体２に設けられた口金部１０とを備えている。この実施形態では、一方の鏡部３ｂに口金部１０が設けられているが、両側の鏡部３ｂに設けられることもある。

本体２は、内層ゴム４と外層ゴム８との間に複数の補強層５が積層されて構成されている。この実施形態では１０層の補強層５（５ａ～５ｊ）が積層されている。補強層５の積層数は例えば６～１８程度である。それぞれの補強層５は多数のコード６により形成されている。コード６としては、スチールコードや有機繊維コード等が用いられる。コード６の外径は、例えば０．５ｍｍ～１．５ｍｍ程度である。

それぞれの補強層５どうしの間には中間ゴム層９（９ａ～９ｉ）が介在している。中間ゴム層９を形成するゴムとしては、例えば天然ゴム、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム等が用いられる。中間ゴム層９の層厚は例えば、本体２を膨張させていない中立状態で１ｍｍ未満であり、より好ましくは０．２ｍｍ以上０．６ｍｍである。

本体２を膨張させていない中立状態とは、コード６に実質的にテンションが生じていない状態であり、本体２の内部に空気が注入されているが、その内圧が大気圧よりも若干高い程度（例えば、１０ｋＰａ）である。そして、胴部３ａが円筒状の形態を保持するとともに鏡部３ｂがボウル状の形態を保持している状態である。本体２を膨張させていない中立状態での胴部３ａの外径は、例えば２ｍ～８ｍ程度である。

内層ゴム４を形成するゴムとしては、例えば天然ゴム、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム等が用いられる。外層ゴム８を形成するゴムとしては、例えば天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム等が用いられる。本体２を膨張させていない中立状態では、内層ゴム４の層厚は例えば２ｍｍ～５ｍｍ程度、外層ゴム８の層厚は例えば３ｍｍ～１２ｍｍ程度である。

胴部３ａでは、それぞれの補強層５は、筒軸方向ＣＬに対して所定のコード角度Ａで平行に引き揃えられて延在する多数のコード６により形成されている。この防舷材１では図３に例示するように、積層されて隣り合う２層の補強層どうしが１つのセットＳになっていて、複数のセットＳ（Ｓ１～Ｓ４）を有している。それぞれのセットＳどうしは、互いに異なる補強層５により構成されている。この実施形態では、最内周の補強層５ａおよび最外周の補強層５ｊ以外の８層の補強層５ｂ～５ｉによって４つのセットＳ１～Ｓ４が構成されている。セットＳの数は例えば３～６程度であり、複数にすることが好ましい。

それぞれのセットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４（１つのセットＳ毎）では、それぞれの補強層５のコード６どうしは同じ方向に所定のコード角度Ａで延在している。積層されて隣り合うセットＳどうしでは、互いの補強層５のコード６が交差する方向に所定のコード角度Ａで延在している。即ち、セットＳ１とＳ２とでは互いの補強層５のコード６が交差する方向に延在し、セットＳ２とＳ３とでは互いの補強層５のコード６が交差する方向に延在し、セットＳ３とＳ４とでは互いの補強層５のコード６が交差する方向に延在している。したがって、セットＳ１とＳ３とでは互いの補強層５のコード６が平行に延在し、セットＳ２とＳ４とでは互いの補強層５のコード６が平行に延在している。

詳述すると、補強層５ｂ、５ｃ、５ｆ、５ｇのそれぞれのコード６は、同じ方向に傾斜したコード角度Ａで延在している。補強層５ｄ、５ｅ、５ｈ、５ｉのそれぞれのコード６は、同じ方向に傾斜したコード角度Ａで延在している。そして、補強層５ｂ、５ｃ、５ｆ、５ｇのそれぞれのコード６と、補強層５ｄ、５ｅ、５ｈ、５ｉのそれぞれのコード６とは、互いに交差する方向に延在している。即ち、この胴部３ａは、セットＳを単位としてコード６がバイアス構造になっている。

この実施形態では、最内周の補強層５ａのコード６は、積層されて隣り合う補強層５ｂのコード６とは交差する方向に傾斜してコード角度Ａで延在している。最外周の補強層５ｊのコード６は、積層されて隣り合う補強層５ｉのコード６とは交差する方向に傾斜してコード角度Ａで延在している。

本体２を膨張させていない中立状態では、それぞれの補強層５のコード角度Ａは２５°以上４５°以下に設定されている。より好ましくは、コード角度Ａは３０°以上３５°以下に設定される。

図４に例示するように、それぞれの補強層５は、層厚ｔのコートゴム７によってコード６が被覆されている。したがって、胴部３ａの成形時に、これら補強層５が単純に積層されると、補強層５どうしの間の中間ゴム層９の層厚Ｔは、コートゴム７の層厚ｔの２倍になる（Ｔ＝２ｔ）。

鏡部３ｂは、胴部３ａの補強層５を筒軸方向両端部まで延在させるようにして構成することもできる。即ち、本体２の全体をバイアス構造にすることもできる。或いは、鏡部３ｂは、口金具１０を中心して放射状に延在するコード６で形成された補強層と、円周方向に延在するコード６で形成された補強層とを交互に積層して構成することもできる。

防舷材１を保管、運搬、設置する時などの使用していない時は、本体２の内圧を例えば１０ｋＰａ程度の低圧にして、図１に例示するように膨張させていない中立状態にする。さらには、本体２の内部の空気を排出して折り畳んだ状態にする。

防舷材１を設置場所に取付けて使用する場合は、図５に例示するように本体２を膨張させて所定形状に維持する。具体的には、口金部１０に設置されたバルブを通じて、本体２の内部に空気を充填して規定内圧Ｐを負荷する。規定内圧Ｐは、例えば５０ｋＰａ～１００ｋＰａ程度である。

本体２の内部に空気を充填して規定内圧Ｐに到達する過程で、胴部３ｂでは、それぞれの補強層５は、コード角度Ａが安定な静止角程度（５４°～５５°）まで大きくなろうとする。ここで、それぞれの１つのセットＳではそれぞれの補強層５のコード６どうしは所定のコード角度Ａで同じ方向に延在しているので、これら補強層５の間に介在する中間ゴム層９ｂ、９ｄ、９ｆ、９ｈにはせん断力が実質的に作用しない。

一方、胴部３ａで積層されて隣り合うセットＳどうしの補強層５のコード６は交差する方向に延在しているので、セットＳどうしの間に介在する中間ゴム層９ｃ、９ｅ、９ｇにはせん断力が作用してせん断変形する。この実施形態では、中間ゴム層９ａ、９ｉもせん断変形する。このようにして、本体２に規定内圧Ｐを負荷した際には、胴部３ａではそれぞれの補強層５のコード角度Ａが安定な静止角程度（５４°～５５°）まで大きくなって本体２は膨張し、所定形状に維持される。

即ち、本体２が膨張する際には、セットＳの積層構造に注目すると、中間ゴム層９ｂ～９ｈのうち、積層されて隣り合うセットＳどうしの間に介在する中間ゴム層９ｃ、９ｅ、９ｇにだけに実質的にせん断力が作用する。そのため、中間ゴム層９ｂ～９ｈのすべてにせん断力が作用する場合に比して、本体２を膨張させる際の抵抗が小さくなり、本体２を円滑に膨張させるには有利になる。

胴部３ａの外径は、規定内圧Ｐを負荷した際には中立状態に対して１２０％～１５０％程度にすることが可能になる。本体２（胴部３ａ）の軸方向長さは、規定内圧Ｐを負荷した際には中立状態に対して９５％～８０％程度になる。

中間ゴム層９の層厚が０．２ｍｍ未満では、本体２が膨張する際にせん断力が作用する中間ゴム層９（９ｃ、９ｅ、９ｇ）に対する負荷が過大になる。また、中間ゴム層９の層厚が１ｍｍ以上では、防舷材１の重量が過大になる。それ故、それぞれの中間ゴム層９の層厚Ｔは０．２ｍｍ以上１ｍｍ未満にすることが好ましく、より好ましくは０．２ｍｍ以上０．６ｍｍにする。

また、中立状態においてコード角度Ａが２５°未満では、コード角度Ａを静止角程度に大きくするには中間ゴム層９ｃ、９ｅ、９ｇ、および中間ゴム層９ａ、９ｉに過大なせん断応力が生じて好ましくないので２５°以上、より好ましくは３０°以上にする。
このコード角度Ａが４５°超では、本体２を中立状態から規定内圧Ｐを負荷した際の胴部３ａの拡径具合が小さくなるので、４５°以下、より好ましくは３５°以下にする。

この実施形態では、本体２を膨張させていない中立状態で、すべての中間ゴム層９の層厚Ｔが同じになっているがこれに限定されない。本体２を膨張させていない中立状態で、それぞれの１つのセットＳの補強層５どうしの間に介在する中間ゴム層９ｂ、９ｄ、９ｆ、９ｈの層厚Ｔが、積層されて隣り合うセットＳどうしの間に介在する中間ゴム層９ｃ、９ｅ、９ｇの層厚Ｔよりも小さく設定された仕様にすることもできる。本体２が膨張する際に、せん断力が実質的に作用するのは、中間ゴム層９ｃ、９ｅ、９ｇなので、この仕様によれば、本体２を円滑に所定形状まで膨張させることを確保しながら、軽量化を図ることができる。尚、本体２が膨張する際に、中間ゴム層９ａ、９ｉにもせん断力が作用するので、中間ゴム層９ａ、９ｉの層厚は、中間ゴム層９ｃ、９ｅ、９ｇと同じにするとよい。

図４に例示するように、胴部３ａの成形時に、同じ仕様の補強層５（コートゴム７の層厚ｔ）を単純に積層すると、すべての中間ゴム層９の層厚Ｔが同じになる。そこで例えば、同じセットＳになる補強層５ｂ、５ｃを積層する際にこれらの層間にゴム層を追加する。補強層５ｄと補強層５ｅとの層間、補強層５ｆと補強層５ｇの層間、補強層５ｈと補強層５ｉとの層間にも同様にゴム層を追加すればよい。

最内周の補強層５ａおよび最外周の補強層５ｊも、セットＳを構成する構造にすることもできる。ただし、補強層５の数が増加すると防舷材１の軽量化には不利になる。したがって、防舷材１に要求される耐圧性が確保できるのであれば、この実施形態のように、最内周の補強層５ａおよび最外周の補強層５ｊ以外の補強層５ｂ～５ｉによってセットＳを構成するとよい。

１空気式防舷材
２本体
３ａ胴部
３ｂ鏡部
４内層ゴム
５（５ａ～５ｊ）補強層
６コード
７コートゴム
８外層ゴム
９（９ａ～９ｉ）中間ゴム層
１０口金部
Ａコード角度
Ｓ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）補強層のセット

Claims

円筒状の胴部とこの胴部の両端に連接されたボウル状の鏡部とを有する本体を備え、前記本体が内層ゴムと外層ゴムとの間に複数の補強層が積層されて構成されていて、前記胴部では、それぞれの前記補強層は筒軸方向に対して所定のコード角度で平行に引き揃えられて延在する多数のコードにより形成されていて、それぞれの前記補強層の間に中間ゴム層が介在している空気式防舷材において、
前記胴部で積層されて隣り合う２層の前記補強層どうしが１つのセットになり、このセットを複数有してそれぞれの前記セットどうしが互いに異なる前記補強層により構成されていて、それぞれの１つの前記セットではそれぞれの前記補強層の前記コードどうしは同じ方向に延在していて、積層されて隣り合う前記セットどうしでは互いの前記補強層の前記コードが交差する方向に延在している構造を有し、
前記本体を膨張させていない中立状態で前記胴部のそれぞれの前記補強層の前記コード角度が２５°以上４５°以下に設定されていることを特徴とする空気式防舷材。
前記中立状態で、前記胴部のそれぞれの前記中間ゴム層の層厚が０．２ｍｍ以上１ｍｍ未満である請求項１に記載の空気式防舷材。
前記中立状態で、それぞれの１つの前記セットの前記補強層どうしの間に介在する前記中間ゴム層の層厚が、積層されて隣り合う前記セットどうしの間に介在する前記中間ゴム層の層厚よりも小さく設定されている請求項１または２に記載の空気式防舷材。
最内周および最外周の前記補強層以外の前記胴部の前記補強層によって前記セットが構成されている請求項１～３のいずれかに記載の空気式防舷材。
前記セットの数が６以下である請求項１～４のいずれかに記載の空気式防舷材。