JPH09310715A - ソリッドローラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、剛性芯体と筒状弾性体とを接
着させることなく機械的に強固に結合できるソリッドロ
ーラーを提供することにある。 【解決手段】本発明の要旨とするところは、次の２点に
ある。 （１）剛性芯体上に筒状弾性体を周設して成るソリッド
ローラーにおいて、前記剛性芯体はその端部外径が中央
部外径より小さくしてあり且つ該剛性芯体と筒状弾性体
とは機械的に固着して成ることを特徴とするソリッドロ
ーラー。 （２）剛性芯体上に筒状弾性体を周設して成るソリッド
ローラーにおいて、前記剛性芯体はその周上に張出リン
グが設けられており且つ該張出リングの一部分は前記剛
性芯体の外周面上に一体的に固定して成ることを特徴と
するソリッドローラー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はソリッドローラーに
関するものである。更に詳述すれば本発明は剛性芯体上
に弾性体、例えばゴム弾性体を周設して成るソリッドロ
ーラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】剛性芯体上に弾性体を被覆して成るソリ
ッドローラは高荷重抵抗性と静粛性とを兼備しているこ
とから広く実用されている。

【０００３】図６は従来のソリッドローラーの第１例を
示した縦断面図である。

【０００４】図７は従来のソリッドローラーの第２例を
示した縦断面図である。

【０００５】図８は従来のソリッドローラーの第３例を
示した縦断面図である。

【０００６】図６〜８において１は剛性芯体、２は弾性
体である。

【０００７】ここにおいてソリッドローラーは高荷重抵
抗性を発揮させるため剛性芯体１と弾性体２とは通常一
体的に接着されている。

【０００８】この接着方法としては次のような方法があ
る。

【０００９】 接着剤接着方法 この方法は、剛性芯体１上に接着剤を塗布し、次にその
接着剤を塗布した剛性芯体１上にゴム製筒状体を被覆
し、最後に高温で接着させる。

【００１０】 加硫接着方法 この方法は、まず剛性芯体１に未加硫ゴム製筒状体を被
覆し、次にそのものを高温で加硫することにより加硫接
着する。

【００１１】 熱融着方法 この方法は、剛性芯体１に弾性プラスチック製筒状体を
被覆し、次にそのものを高温で熱融着する。

【００１２】他方、このような剛性芯体１と弾性体２と
の接着方法による製造方法では、接着工程が入る分だけ
コストアップが避けられないとという難点がある。

【００１３】そこで剛性芯体１と弾性体２とを特別な接
着工程を介して接着させないソリッドローラーの製造方
法が提案されている。

【００１４】このような剛性芯体１と弾性体２とを特別
な接着工程を介して接着させないソリッドローラーの製
造方法としては次のような方法がある。

【００１５】ａ．インジェクションモールド法 この方法は、所定形状の金型内の所定位置に剛性芯体１
をセットし、それからその剛性芯体１をセットした金型
内にゴム弾性体２又はプラスチック弾性体２をインジェ
クションモールドにより形成する。

【００１６】ｂ．熱収縮性筒状弾性体嵌込法 この方法は、まず剛性芯体１の外径より小さい内径を有
する筒状弾性体２を予備成形し、次いでこの予備成形し
た小内径筒状弾性体２を加熱下で剛性芯体１の外径より
拡径させ、次いでこの拡径筒状弾性体２を剛性芯体１に
被嵌し、最後に熱を加えて熱収縮させて機械的に密着さ
せる。

【００１７】ｃ．小内径筒状弾性体嵌込法 この方法は、まず剛性芯体１の外径より小さい内径を有
する筒状弾性体２を予備成形し、次いでこの予備成形し
た小内径筒状弾性体２を機械的に広げながら機械的に剛
性芯体１に被嵌させる。

【００１８】しかしながら上記ａ〜ｃの従来の剛性芯体
１と弾性体２とを接着工程を介して接着させないソリッ
ドローラーの製造方法では、次のような難点が避けられ
なかった。

【００１９】(1) 上記ａ〜ｃの方法で製造したソリッ
ドローラーは、極めて低い荷重には十分耐えられるが、
荷重が増えるにつれ、走行発熱と負荷荷重によりゴム状
又はプラスチック等の弾性体２の内・外径差が大きくな
る。

【００２０】(2) 更に荷重が増えると、ソリッドロー
ラーのゴム状又はプラスチック等の弾性体２の内径が剛
性芯体１の外径より大きくなり、そしてついには剛性芯
体１より脱落する。

【００２１】(3) 上記(2) の場合において、ゴム状又
はプラスチック等の弾性体２が剛性芯体１より脱落しな
いときには、組み立て時の残留応力と負荷応力によりゴ
ム状又はプラスチック等の弾性体２が破壊する。

【００２２】(4) 図６〜図８に示すような従来の形状
のソリッドローラーでは、ローラー走行時に剛性芯体１
と弾性体２の接触面に発生する応力は、図５に示すよう
にローラー端部が最も大きくなり、この応力集中により
走行寿命が短くなる。

【００２３】このような理由で、比較的中・軽荷重に対
しても、接着工程を介することにより接着又は融合など
の結合処理を行なったソリッドローラーを使用せざるを
得なかった。また、その結果コストの高いソリッドロー
ラーを使用していた。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる点に立
って為されたものであって、その目的とするところは前
記した従来技術の欠点を解消し、剛性芯体と筒状弾性体
とを接着させることなく機械的に強固に結合できるソリ
ッドローラーを提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、次の２点にある。

【００２６】（１）剛性芯体上に筒状弾性体を周設して
成るソリッドローラーにおいて、前記剛性芯体はその端
部外径が中央部外径より小さくしてあり且つ該剛性芯体
と筒状弾性体とは機械的に固着して成ることを特徴とす
るソリッドローラー。

【００２７】ここにおいて剛性芯体の端部外径をＤ2 、
中央部外径をＤ1 としたとき、 Ｄ1 −Ｄ2 ＝２〜４０mm…………（１式） のように構成して成ることを特徴とするソリッドローラ
ー。

【００２８】（２）剛性芯体上に筒状弾性体を周設して
成るソリッドローラーにおいて、前記剛性芯体はその周
上に張出リングが設けられており且つ該張出リングの一
部分は前記剛性芯体の外周面上に一体的に固定して成る
ことを特徴とするソリッドローラー。

【００２９】ここにおいて張出リングには貫通穴若しく
は溝又は貫通穴と溝とが設けられて成ることを特徴とす
るソリッドローラー。

【００３０】また貫通穴は軸方向若しくは軸方向と直角
方向若しくは軸方向と斜め方向のいずれでもよい。

【００３１】本発明において、剛性芯体としては金属・
プラスチックのいずれでもよい。金属系剛性芯体として
は、鉄鋼、真ちゅう、アルミニュームなどがある。

【００３２】また、本発明において、プラスチック系剛
性芯体としてはフェノール樹脂、ガラス繊維強化不飽和
ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹
脂、ポリアセタール樹脂等がある。また弾性体として
は、ポリウレタンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルブ
タジエンゴム、エチレンプロピレンジエン系ゴム、スチ
レンブタジエン系ゴム、天然ゴム、ポリウレタン樹脂、
ポリアミド樹脂等が用いられる。

【００３３】つぎに図１を参照して説明すると、本発明
において剛性芯体の中央部の外径と端部外径との差を２
〜４０mmと限定したのは、２mm以下では寸法差が小さい
ため剪断応力の緩和効果が小さく、逆に３０mm以上では
寸法増大に比例して剪断応力の緩和効果が期待できない
からである。

【００３４】また、本発明において剛性芯体の端部長さ
Ｘは特に限定されないが、２〜３０mm、より望ましくは
３〜１５mmが適切である。これは２mm以下では小さいた
め剪断応力の緩和効果が小さく、逆に３０mm以上では寸
法増大に比例して剪断応力の緩和効果が期待できないか
らである。

【００３５】また、本発明において、中央出張り部両端
の溝の幅ｂも特に限定されないが２〜２０mm、より望ま
しくは５〜１０mmが適切である。これは、２mm以下では
弾性体の強度が低下し２０mm以上では剛性芯体の強度低
下が大きいからである。

【００３６】本発明において、溝の深さｈも特に限定さ
れないが２〜４０mm、より望ましくは２〜２０mmが適切
である。これは２mm以下では弾性体の強度が低下し、逆
に４０mm以上では剛性芯体の強度低下が大きいからであ
る。

【００３７】また、本発明において、貫通穴の内径φｄ
も特に限定されないが２〜３０mm、より望ましくは２〜
２０mmが適切である。これは２mm以下では弾性体の強度
が低下し、２０mm以上では剛性芯体の強度低下が大きい
からである。

【００３８】更にまた、貫通穴のピッチも特に限定され
ないが５°〜１２０°、より望ましくは１０°〜４５°
が適切である。これは５°以下では、貫通穴の寸法が小
さくなり弾性体の強度が問題となり、１２０°以上では
貫通穴の効果が発揮できない範囲が生ずるからである。

【００３９】

【発明の実施の形態】次に、本発明のソリッドローラー
の実施例について説明する。

【００４０】図１は本発明のソリッドローラーの第１実
施例を示した縦断面図である。

【００４１】図１において１は金属の剛性芯体、２はク
ロロプレンゴムの弾性体、３は張出リング、４は張出リ
ング側面部、５は張出リング溝部、６は貫通穴である。

【００４２】即ち、本発明のソリッドローラーの第１実
施例では、Ｄ1 −Ｄ2 ＝１２mmであり、また剛性芯体１
には張出リング３が設けられている。そしてソリッドロ
ーラーを製造するときにはこの剛性芯体１には、接着処
理を一切行なわずに成型用金型にセットし、それからゴ
ム状弾性体をモールド成型する。

【００４３】さて、負荷荷重により圧縮荷重を受けたソ
リッドローラーの弾性体２は円周方向及び軸方向に変形
しようとする。

【００４４】このような場合、図６に示すような従来の
接着処理を施さないソリッドローラーでは弾性体２自身
の剛性でしか抵抗する力がないため変形した分の応力が
集中し、その結果弾性体２の破壊の原因となっている。
また、従来の形状のソリッドローラーは剛性芯体の両端
で応力が集中する難点がある。

【００４５】これに対して図１に示す本発明によるソリ
ッドローラーは、軸方向の変形を張出リング３の側面部
の張出リング側面部４が受け、また円周方向の変形は張
出リング３の張出リング溝部５及び貫通穴６が受けるた
め、その変形が小さく且つ応力集中が起きにくくなる。
また、従来形状のソリッドローラーで避けられなかった
剛性芯体両端部の応力集中は張出リング側面部４が圧縮
荷重により多く負担することにより、両端部の応力集中
を効果的に緩和することができる。

【００４６】図２は本発明のソリッドローラーの第２実
施例を示した横断面図である。

【００４７】図２において１〜５は図１と同じ符号の意
味を示す。

【００４８】この第２実施例は張出リング３の軸方向に
φ２０mm貫通穴６を円周方向に角度２４°のピッチで１
５個開口して成るものである。

【００４９】図３は本発明のソリッドローラーの第３実
施例を示した縦断面図である。

【００５０】この第３実施例の構造は実質的に第１実施
例と近似したものであって、剛性芯体１としてはプラス
チック剛性芯体、また弾性体としてはポリウレタンゴム
を用いたことを特徴とする。

【００５１】図３のソリッドローラーの製造において
は、プラスチック性剛性芯体１は、接着処理を一切行な
わずに脱脂・洗浄後、成型用金型にセットし、それから
液状のポリウレタンゴム２を、注型・加硫して製造す
る。その後、所定の形状・寸法に機械加工し、完成品と
する。

【００５２】完成したソリッドローラーは圧縮荷重を受
けた時、ポリウレタンゴム２が軸方向及び円周方向に変
形しようとするが、軸方向の変形は張出リング側面部４
で受け、円周方向の変形は張出リング溝部５及び貫通穴
６で受けるためポリウレタンゴムの変形を小さくおさえ
ることができる。

【００５３】図４に、荷重−たわみ特性を示すが、本発
明による第３実施例のソリッドローラーのたわみが、従
来形第１比較例のソリッドローラーに比べ、同じ荷重に
対したわみが少なく、荷重を張出リング側面部４で受け
ていることが充分伺える。

【００５４】図８は比較例３のソリッドローラー、図９
は第４実施例をそれぞれ示したものである。

【００５５】図９の第４実施例は実質的に第３実施例と
同一であって、寸法を特定した特性試験用ソリッドロー
ラーである。

【００５６】表１は図８及び図９のソリッドローラーに
ついてモデル試験を行なったものである。モデル試験は
５０kgの荷重を掛けて走行し、その寿命時間及び走行後
の外径変化率を求めたものである。

【００５７】

【表１】

【００５８】以上詳記のように本発明のソリッドローラ
ーには次のような特長がある。

【００５９】(1) 弾性体２の寸法変化が接着又は融合
など結合処理を施したソリッドローラーとほぼ同じであ
る。

【００６０】(2) 接着又は融合などの結合処理を施し
ていないため、接着剥離など重要欠陥の発生がない。

【００６１】(3) 接着又は融合などの結合処理を施さ
ない他の製造方法と比べ弾性体２が脱落する現象もな
く、走行寿命が大幅に向上する。

【００６２】(4) 接着又は融合などの結合処理を施さ
ない他の製造方法のソリッドローラーは成型後の残留応
力が高いが、本発明によるソリッドローラーはこれが小
さく、また両端部の応力集中が緩和されるため弾性体２
が割れるなどの現象が起きにくく、走行寿命が大幅に向
上する。

【００６３】(5) 接着又は融合などの結合処理を施さ
ない他の製造方法と比べ量産性、経済性に優れている。

【００６４】

【発明の効果】本発明のソリッドローラーは剛性芯体と
筒状弾性体とを特別な接着工程を介して接着させること
なく機械的に強固に結合でき、その結果静粛性と耐高荷
重負荷性とを兼備するものであり、工業上有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のソリッドローラーの第１実施例を示し
た縦断面図である。

【図２】本発明のソリッドローラーの第２実施例を示し
た横断面図である。

【図３】本発明のソリッドローラーの第３実施例を示し
た縦断面図である。

【図４】本発明のソリッドローラーの第３実施例及び従
来の第１比較例のソリッドローラーについて、たわみと
荷重との関係を示したグラフである。

【図５】本発明のソリッドローラーの第３実施例及び従
来の第１比較例のソリッドローラについて、端部から中
央部にかけての剪断応力を求めたグラフである。

【図６】従来の第１比較例のソリッドローラーを示した
縦断面図である。

【図７】従来の第２比較例のソリッドローラーを示した
縦断面図である。

【図８】従来の第３比較例のソリッドローラーを示した
縦断面図である。

【図９】本発明のソリッドローラーの第４実施例を示し
たものであって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はその横断
面図である。

【符号の説明】

１ 剛性芯体 ２ 弾性体 ３ 張出リング ４ 張出リング側面部 ５ 張出リング溝部 ６ 貫通穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 正美 茨城県日立市助川町３丁目１番１号 日立 ゴム加工株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】剛性芯体上に筒状弾性体を周設して成るソ
   リッドローラにおいて、前記剛性芯体はその端部外径が
   中央部外径より小さくしてあり且つ該剛性芯体と筒状弾
   性体とは機械的に固着して成ることを特徴とするソリッ
   ドローラー。
2. 【請求項２】剛性芯体の端部外径をＤ2 、中央部外径を
   Ｄ1 としたとき、 Ｄ1 −Ｄ2 ＝２〜４０mm…………（１式） のように構成して成ることを特徴とする請求項１記載の
   ソリッドローラー。
3. 【請求項３】剛性芯体上に筒状弾性体を周設して成るソ
   リッドローラーにおいて、前記剛性芯体はその周上に張
   出リングが設けられており且つ該張出リングの一部分は
   前記剛性芯体の外周面上に一体的に固定して成ることを
   特徴とするソリッドローラー。
4. 【請求項４】張出リングには貫通穴若しくは溝又は貫通
   穴と溝とが設けられて成ることを特徴とする請求項３記
   載のソリッドローラー。
5. 【請求項５】貫通穴が軸方向若しくは軸方向と直角方向
   若しくは軸方向と斜め方向に開口して成るものであるこ
   とを特徴とする請求項３記載のソリッドローラー。
6. 【請求項６】貫通穴が円形穴、楕円穴、角穴のいずれか
   であることを特徴とする請求項３記載のソリッドローラ
   ー。
7. 【請求項７】剛性芯体上に筒状弾性体を周設して成るソ
   リッドローラーにおいて、前記剛性芯体はその端部外径
   が中央部外径より小さくしてあり且つ前記剛性芯体はそ
   の周上に張出リングが設けられておりしかも該張出リン
   グの一部分は前記剛性芯体の外周面上に一体的に固定し
   て成ることを特徴とするソリッドローラー。