JPH03336A - 空気バネ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、車両用懸架装置等に用いられる空気バネ用
膜体に係わり、更に詳しくは優れた耐久性と乗心地性を
兼ねそなえた空気バネに関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、車両用懸架装置等に用いられる空気バネ用膜体
１は、第５図及び第６図に示すように、補強コード２を
ゴム等の可撓性材料に平行に埋設して成る補強層２を、
２層以上互いに交差してなるよう貼合せて略円筒状に成
形加硫し、その両端部に、図示しない空気バネ装置への
取付部３を設け、内部に空気を封入することにより、そ
の軸方向の伸縮により振動や衝撃を緩和し、車両等の乗
心地性を確保する事を目的としたものである。

ここで、空気バネ用膜体の補強層２に用いられるコード
は、空気バネの伸縮による膜体の内圧変化に耐え得る強
度と、伸縮に耐え得る耐屈曲疲労抵抗性とを有する事が
必要である。

さらに、乗心地性という観点からは、モジュラスの高い
事が必要とされる。何故なら、空気バネ膜体は、上述の
如くコード補強層が２層以上互いに交差した積層構造を
有している為に、伸縮運動に於いて、コード補強層間に
繰返し剪断が働くと同時に、コード補強層内のコードの
周期的なコード角変化に伴ないコード／コード間にも剪
断が働く。

その結果、コード補強層間及びコード／コード間に介在
するゴムが周期的変形を繰返しヒステリシスロス（フリ
クション）が発生する。

このヒステリシスロスは空気バネ膜体に負荷される応力
とそれに伴なう歪発生に位相差を生じせしめる結果、振
動や衝撃の未吸収、不緩和といった現象さらに共振現象
を誘起させ、その結果乗心地が悪化する事になる。

このヒステリシスロスを低減せしめる為には、伸縮運動
に伴なう内圧変化による膜体の体積変化を低減する事が
重要である。

その為、材料の高モジユラス化が内圧変化に対し、体積
膨張変化を低減するのに有効な手段となりうる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然しなから、材料の高モジユラス化をゴム層で実施しよ
うとすると、通常、カーボンブラック等の充填剤を多量
配合する結果、モジュラスは高くなっても、逆にヒステ
リシスロスは大きくなるだけでなく、ゴムの耐久性が悪
化するという問題がある。以上の様な理由から、モジュ
ラスの高いコードを用いる事が必要となる。

この様に、空気バネ膜体に用いられる補強コードには、
高強度、高モジュラス、高耐疲労性が要求されるが、従
来よりこれらすべてを満足するコードは存在しなかった
。

即ち、アラミド繊維は強度、モジュラスが極めて高く、
その点で好ましいが、耐屈曲疲労性接着性が著しく悪く
、空気バネの耐久性を大幅に低下させるという問題があ
ると同時に、価格が極めて高く、実用性に乏しいという
問題がある。

また、レーヨン繊維はモジュラスは高いが、強度や耐屈
曲疲労性に乏しいという問題がある。

さらに、ポリエステル繊維は、強度、モジュラスは比較
的高（、屈曲疲労性もアラミドやレーヨンに比較し良好
であるが、ゴムとの接着性が悪く、又、ゴム中の水分や
アミンにより化学劣化を生ずるという欠点があり、特に
発熱の伴なう繰返し変形下では、化学劣化による耐久性
低下という問題を生ずる。

一方、ナイロン繊維は、強度は高く、ゴムとの接着性や
屈曲疲労抵抗に優れる為、空気バネ用膜体の補強コード
に好んで用いられているが、モジュラスが低い為に、膜
体の体積変化が大となり、その結果ヒステリシスロスが
増大し車両の乗心地性を悪化するという問題がある。

以上の様に、従来のコードは一長一短があり、近年、高
性能化、高機能化する車両の要求に、充分対応できない
という問題があった。

〔発明の目的〕

この発明は、かかる従来の課題に着目して案出されたも
ので、優れた耐久性と乗心地性を兼ねそなえた空気バネ
用膜体を提供する事を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記目的を達成する為、補強コードをゴム
等の可撓性材料で被覆した補強層を、２層以上互いに交
差してなるよう貼合せて略円筒状に成形加硫し、その両
端部に空気ハネ装置への取付部を装着し、内部に空気を
封入して用いられる空気バネ用膜体において、ポリエス
テル系重合体を芯成分とし、ポリアミド系重合体を鞘成
分とする芯鞘型複合繊維からなるコードをゴム中に平行
に埋設してなる層を少な（とも２層交差してなるよう配
置した補強層を有する事を特徴とするものである。

この発明において用いる芯鞘型複合繊維とは、たとえば
第１図に示すように、単繊維断面の中心に芯成分Ｃを有
し、その周囲を鞘成分Ｓが取り囲む形態を有し、これが
繊維の長手方向に同様な形態になっているものをいう。

鞘成分Ｓ中に存在する芯線分Ｃの本数は、第１図のよう
に１本であってもよいし、あるいは２本以上の複数本で
あってもよい。

この芯鞘型複合繊維においては、その芯成分をポリエス
テル系重合体から構成し、鞘成分をポリアミド系重合体
から構成する必要がある。

即ち、ポリアミド系重合体を鞘成分として、芯成分のポ
リエステル系重合体を被覆することにより、接着性の低
いポリエステル系重合体をゴム層から隔離し、接着性の
良好なポリアミド系重合体を常にゴム層と接するように
することができ、これにより繊維の接着性を大きく向上
させることができ、かつポリアミド系重合体の接着劣化
を防止し、かつ耐化学的安定性が低いという欠点を解消
することができる。

芯鞘型複合繊維の芯成分を構成するポリエステル系重合
体としては、その代表的ポリマーであるエチレンテレフ
タレートを高分子鎖の反復構造単位とするポリエチレン
テレフタレートとすることが好ましい。

重合度が大きいポリマーが適用されるが、好ましくはオ
ルソクロロフェノールが溶媒として２５°Ｃで測定した
極限粘度が少なくとも０．８０以上であるポリエチレン
テレフタレートがよい。

このポリエチレンテレフタレートは、イソフタル酸、ｐ
−オキシ安息香酸等のカルボン酸またはその誘導体のよ
うな共重合性の第３成分が少量共重合されていてもよい
。

また、鞘成分のポリアミド系重合体としては、繊維形成
性を存するナイロン６６（ポリヘキサメチレンアジパミ
ド）、ナイロン６（ポリカプロラクタム）、ナイロン４
６（ポリテトラメチレンアジパミド）並びにそれらの共
重合体等を挙げることができる。これらのうちでも、特
に、融点が高くてポリエステル系重合体の融点に近く、
かつ２５°Ｃにおける硫酸中での相対粘度が少なくとも
２．８以上のナイロン６６がよい。

芯鞘型複合繊維の複合比率（芯成分と鞘成分との断面積
比率）は、芯成分のポリエステル系重合体のゴムに対す
る接着性や化学的安定性の改良効果をできるだけ大きく
し、かつモジュラスの低下をできるだけ小さくする範囲
内で選定すればよい。

この複合比率は、特に限定されるものではないが、芯：
鞘の断面積比で９０：１０〜１０：９０、好ましくは８
０　：　２０〜２０：８０、さらに好ましくは１０：３
０〜３０ニア０の範囲内で適宜選択される。鞘成分の比
率があまりに小さく、芯成分が大きくなり過ぎるとその
芯成分のポリエステル系重合体が露出するようになり、
ゴムに対する接着性や耐化学的劣化性が低下するように
なるから好ましくない。

他方、鞘成分があまりに大きくなり過ぎると、ポリアミ
ド系重合体の比率が過剰になって、繊維コードのモジュ
ラスが低くなり、その結果、空気バネ用膜体の変形が大
きくなり、ヒステリシスロスが増加する。

この発明で使用される芯鞘型複合繊維は、紡糸速度が少
なくとも２０００ｍ／分、好ましくは３０００ｍ／分以
上である高速紡糸方法により得ることが好ましい。この
高速紡糸方法を適用することにより、ポリエステル系重
合体からなる芯成分とポリアミド系重合体からなる鞘成
分との接合（接着）力が向上するからである。

この理由は明らかではないが、前記２つの重合体の結晶
化、特に結晶化し易いポリアミド系重合体の結晶化が高
速紡糸のために抑制された状態でその高分子鎖が繊維軸
方向に配向され、同時に繊維軸方向に配向された芯成分
のポリエステル系重合体と接合されるために、紡糸並び
に延伸工程等における両成分の接合界面における応力の
集中が著しく抑制されることによるものと推定される。

上記芯鞘型複合繊維からなるフィラメントは複数本が収
束、撚糸され、繊維コードに形成される。この繊維コー
ドに対して付与する撚りは、Ｋ＝Ｔ、／１ （上式中、Ｋは撚係数、Ｔは撚数（回／１０ｃｍ）Ｄは
コードの総デニール数を示す） で示される撚係数が５００〜２０００の範囲、好ましく
は８００〜１５００の範囲である事がよい。

撚係数が５００未満であると、耐屈曲疲労性が低下する
のみならず、コードの収束性が低下する結果、ゴムとの
接着性も悪化する。

一方、撚係数が２０００超の場合、モジュラスや強度の
低下が大きくなり、ヒステリシスロスの増加だけでなく
、耐圧力性が低下する。

この撚りを加えた繊維コードは、すだれ状織物にした後
に、接着剤処理を施す。

ここで、接着剤処理に用いる接着剤としては、通常ポリ
アミド繊維とゴムとの接着に用いられるレゾルシン・ホ
ルムアルデヒド初期縮合物とゴムラテックスとの混合液
からなる所謂ＲＦＬ（レゾルミン・ホルムアルデヒド初
期縮合物とゴムラテックスの混合液）が用いられる。

また接着剤を塗布した後、１００〜１６０　”Ｃで１〜
３分乾燥した後、２００°Ｃ〜２５０°Ｃで３０秒〜３
分の熱処理を０．１〜０．６ｇ／ｄの張力下で施す。

この様にして接着熱処理を施したコードの２゜２５　ｇ
／ｄ時の伸びが６％以下、１５０°Ｃに於ける乾熱収縮
率が４％以下である事が必要である。

ココア、２．２５ｇ／ｄ時の伸びが６％超の場合、初期
モジュラスが低くなり過ぎ、ヒステリシスロスが増加す
る。

また乾熱収縮率が４％超の場合、空気バネ用膜体の製造
時の寸法変化が大きくなると同時に製品中のコードの初
期モジュラスが低下する。

また補強コードを埋設するコードゴムや、それを加硫す
るに際し用いられるアミン系加硫促進剤や、老化防止剤
の種類、添加量は特に制限されるものではない。

以下に実施例を説明する。

〔実施例〕

ポリエチレンテレフタレートを芯成分とし、６６ナイロ
ンを鞘成分とする複合比率が断面積比で５０１５０の２
５０ｄの芯鞘型複合繊維フィラメント及び７０／３０の
２５０ｄの芯鞘型複合繊維フィラメントを各々所定の撚
りを加え、２本撚りコードとした。

また比較として、２５０ｄのポリエステル繊維及び２１
０ｄの６６ナイロン繊維も各々撚りを加え２本撚りコー
ドとした。

これらコードを用い、１３０本１５印の打込み数にてす
だれ織物を作成し、接着熱処理を施した。

芯鞘型複合繊維コード及び６６ナイロンコードについて
は、ＲＦＬ　（レゾルミン・ホルムアルデヒド初期縮合
物とゴムラテ・ンクスの混合液）で処理し、一方、ポリ
エステルコードについては、Ｖｕｌｎａｘ社製のポリエ
ステル用接着剤“バルカボンドＥ”を用いて前処理した
後、前記ＲＦＬで処理する２浴処理を実施した。

熱処理温度として、１３０度で接着剤を乾燥後、別表１
に示す所定の温度でベーキングを施した。

また熱処理時のテンションは別表１に示すが、芯鞘型複
合繊維に於いては、テンシジン条件を変量させた。

この様にして得られた接着熱処理済すだれ織物にクロロ
プレンゴム系のゴム組成物ヲコートした後、第５図及び
第６図に示す形状の空気バネ用膜体を製造した。

〈評価方法〉 接着処理済すだれ織物のコードの引張強さ、２．２５ｇ
／ｄ時の中間伸度及び１５０°Ｃの乾熱収縮率をＪＩＳ
　　Ｌ１０１７に準拠し測定した。

また空気バネ用膜体はヒステリシスロスの測定と耐久テ
ストを実施した。

試験方法は以下の通り。

（ａ）、ヒステリシスロスの測定 空気バネ用膜体を、第３図に示すようなピストン１０の
先端に、締付はリングＩｌａを介して膜体１２の一端を
固定し、他端側に締付はリングｌｌｂを介してキャンプ
１３を固定して成る空気バネ装置に装着するか、または
第４図に示すように、両端に面板１４ａ、１４ｂを装着
した膜体１５の中間に、中間リング１６を嵌め込んで構
成し、空気バネの内圧を４ｋｇｆ／ｃＩＩｉとし振幅±
５０ｍ１１１、シリンダ変位測度１００ｍｍ／ｗｉｎ　
、雰囲気温度２０°Ｃで第２図に示すように、空気バネ
の荷重〜変位特性をとり、１サイクル当りの曲線を求め
る。

そして、図中の変位Ｏに於ける往復の荷重差ΔＨｔ−ヒ
ステリシスロスとした。

（ｂ）、　　耐久性の評価 空気ハネの内圧７．　Ｏｋｇｆ　／ｃｒｙ、振動数２〜
３Ｈｚ、振幅±５０皿オイルダンパーのシリンダ表面温
度８０°Ｃにて２００万回の繰返し耐久テストを行ない
、終了後、空気バネ用膜体よりコードを採取し、引張試
験を行ない、その初期強力に対する強力保持率をもって
耐久性の評価とした。

以上の評価結果を表１に示す。

（以下余白） 表１の実施例１．２及び実施例３に示すように、この発
明にかかる品は、ナイロンを用いた従来例２と同等の耐
久性を保持しながらポリエステルを用いた従来例１と同
等のヒステリシスロスにあり、従来問題であったナイロ
ンでのヒステリシスロスによる乗心地の悪化と、ポリエ
ステルでの耐久性の悪化を大幅に改善する事が出来る事
がわかる。

一方、比較例工に示す様に芯鞘型複合繊維コードを用い
ても中間伸度が６％超の場合、ヒステリシスロスを低減
する事が出来ない事がわかる。

また比較例２の如（、乾熱収縮率が４％超と明らかに大
きい場合には、加硫によりコードが収縮する結果、製品
寸法が小さ（なり、空気バネ装置に装着する事ができな
い事がわかる。

〔発明の効果〕

この発明は上記のように、空気バネの補強層を、ポリエ
ステル系重合体を芯成分とし、ポリアミド系重合体を鞘
成分とする芯鞘型複合繊維からなるコードを、可撓性材
料に平行に埋設してなる層を少なくとも２層交差するよ
うに配置して構成したので、バイアス積層の剪断変形に
伴う発熱によってもゴムとの接着が低下せず、耐久性が
向上すると共に、また初期モジュラスが高く、変形が小
さくなるので、フリクション性が向上し、上記の耐久性
及び乗心地性を兼ねそなえた空気バネが得られ、また近
年の車両の高性能化、高機能化に充分対応可能な空気バ
ネが提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を実施した芯鞘型複合繊維の説明図
、第２図は空気バネの荷重と変位特性の関係を示すグラ
フ説明図、第３図及び第４図は、空気バネ用膜体を空気
バネ装置に装着した断面図、第５図及び第６図は、従来
の空気バネの説明図である。 １０・・・ピストン、ｌｌａ、ｌｌｂ・・・締付はリン
グ、１２・・・膜体、１３・・・キャップ、１４ａ。 １４ｂ・・・面板、１５・・・膜体、１６・・・中間リ
ング、Ｃ・・・芯成分、 Ｓ・・・鞘成分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 補強コードをゴム等の可撓性材料で被覆した空気バネ用
   膜体の補強層において、前記補強層を、ポリエステル系
   重合体を芯成分とし、ポリアミド系重合体を鞘成分とす
   る芯鞘型複合繊維からなるコードを、可撓性材料で被覆
   した層を少なくとも２層交差するように配置して構成し
   たことを特徴とする空気バネ用膜体。