CN111886435A - 波纹管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能提高管或快速连接器的压入工作操作性能的波纹管及其制造方法。波纹管(10)包括由第一波纹管部(15)和第二波纹管部(16)构成的挠性部(11)和分别在所述挠性部(11)的两端设置为一体的直管部(12、13)。设置在直管部(12)和第一波纹管部(15)之间的第二波纹管部(16)的山部(23)的间距(P2)是通过使在轴心方向上的谷部(24)的长度大于第一波纹管部(15)的谷部(22)的长度来使该间距(P2)大于第一波纹管部(15)的山部(21)的间距(P1)的。

Description

波纹管及其制造方法
技术领域
本发明涉及波纹管及其制造方法。
背景技术
公知中有能够自由弯曲的树脂制波纹管，以使得能够按照所需路径、形状配管。该波纹管用于配线的保护和填充管等。例如，作为填充管而使用的波纹管，存在包括能够自由弯曲的挠性部和形成在该挠性部的两端且几乎不弯曲的直管状的直管部的波纹管。挠性部通过交替排列沿着圆周方向呈环状的凸状山部和凹状谷部而形成为波节状，能够自由地弯曲。另外，在直管部连接有燃料罐或供油口的管。在该连接中，通常将管或连接于该管的快速连接器压入直管部(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-260241号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在将管或快速连接器压入上述波纹管的直管部时，需要对波纹管向其轴心方向施加力。此时，在因操作空间受到限制等原因抓住挠性部而进行压入的情况下，如果所施加的力的方向偏离轴心方向，则有时挠性部会弯曲而无法进行压入。另外，由于压入所需的力较大，因此挠性部有时也会发生屈曲而破坏的情况。另一方面，如果不施加足够大的力，则管或快速连接器的压入不完全，成为漏液或脱落的原因。
本发明考虑上述情况，其目的在于提供一种能提高管或快速连接器压入工作操作性能的波纹管及其制造方法。
为解决课题的技术手段
本发明的波纹管，其中设有挠性部和位于所述挠性部的一端的直管状的直管部，所述挠性部包括：波节状的第一波纹管部，其中多个山部以第一间距形成；波节状的第二波纹管部，设置在所述第一波纹管部和所述直管部之间，其中多个山部以比所述第一间距大的第二间距形成，在所述第二波纹管部中，所述山部的轴心方向的长度与所述第一波纹管部的所述山部的轴心方向的长度相同，谷部的轴心方向的长度比所述第一波纹管部的谷部的轴心方向的长度大。
本发明的波纹管的制造方法，包括：供给步骤，将管状的成形材料以恒定的单位时间供给量垂直向下供给；成形步骤，向模具内放入所述成形材料，并使所述模具垂直向下以恒定速度移动的同时进行成形，其中，在所述模具的内周面，用于形成直管状的直管部的直管部成形面、用于形成多个山部以第一间距排列的波节状的第一波纹管部的第一波纹管部成形面、用于形成多个山部以比所述第一间距大的第二间距排列的波节状的第二波纹管部的第二波纹管部成形面沿着移动方向按照所述直管部成形面、所述第二波纹管部成形面、所述第一波纹管部成形面的顺序依次形成。
发明效果
根据本发明，在第一波纹管部和直管部之间，通过设置与第一波纹管部相比，山部的间距更大的第二波纹管部，由此在向直管部压入管或快速连接器时，除了直管部外，能够利用弯曲刚性高的第二波纹管部。由此，能够提高向直管部压入管或快速连接器时的操作性能。而且，由于第二波纹管部具有挠性，所以能够以期望的路径、形状来对波纹管进行配管。
附图说明
图1为示出本实施方式的波纹管的俯视图。
图2为示出波纹管截面的剖视图。
图3为示意性地示出波纹机结构的说明图。
图4为示出具有以不同间距形成山部的第二波纹管部的波纹管的俯视图。
图5为示出直管部的平均壁厚比率和平均破坏压力比率之间关系的图表。
具体实施方式
在图1中，波纹管10例如用作填充管，包括：具有挠性的挠性部11和一体地形成在挠性部11两端的直管部12、13。挠性部11由第一波纹管部15和第二波纹管部16构成。在第一波纹管部15的一端一体地设有第二波纹管部16，在第一波纹管部15的另一端一体地设有直管部13。另外，在第二波纹管部16的与第一波纹管部15相反侧的一端一体地设有直管部12。因此，在第一波纹管部15和直管部12之间设有第二波纹管部16。
在该示例的波纹管10中，设想将快速连接器或管向直管部12压入，仅在挠性部11的直管部12侧设置第二波纹管部16。另外，也可以在第一波纹管部15和直管部13之间设置第二波纹管部16。
第一波纹管部15形成为波节状，其中，沿着波纹管10的圆周方向形成为环状的凸状山部21和同样形成为环状的凹状谷部22在波纹管10的轴心方向(箭头X方向)上交替而连续地设置。第二波纹管部16与第一波纹管部15相同地形成为波节状，其中，形成为环状的凸状山部23和凹状谷部24在波纹管10的轴心方向上交替而连续地设置。第一波纹管部15和第二波纹管部16的山部21、23包括外径相互呈相同形状。另外，第一波纹管部15的谷部22和第二波纹管部16的谷部24的外径相同。
第一波纹管部15的山部21以间距P1(第一间距)来形成。为了相比于第一波纹管部15难以弯曲，第二波纹管部16的山部23以大于间距P1的间距P2(第二间距)来形成。在该示例中，相比于第一波纹管部15的谷部22，第二波纹管部16的谷部24的轴心方向的长度做得较大，且第二波纹管部16中的间距P2相比于第一波纹管部15中的间距P1做得较大。例如，在第一波纹管部15中，各谷部22的截面大致呈U字形，其平坦的底部长度为0mm，山部21的间距P1为3mm，相对于此，在第二波纹管部16中，各谷部24的平坦的底部长度为2mm，山部23的间距P2为5mm。
直管部12、13为直管状，未形成有山部或谷部。因此，直管部12、13成为几乎不弯曲的部分。另外，在直管部12、13中，在直管状的直管主体部12a、13a的端部分别一体地形成有凸缘12b、13b。在该示例中，直管主体部12a、13a的外径比山部21、23的外径小，且比谷部22、24的外径大。
在如上构成的波纹管10中，第二波纹管部16的谷部24的轴心方向的长度较大，由此使山部23的间距P2大于第一波纹管部15的山部21的间距P1。因此，第二波纹管部16相比于第一波纹管部15弯曲刚性大。
由于在波纹管10中，第二波纹管部16具有适当的弯曲刚性，所以例如向直管部12连接快速连接器(或管)时能够把持第二波纹管部16来施加向直管部12内压入快速连接器的力，而不是把持直管部12来施加该力。另外，即使把持第一波纹管部15或直管部13进行同样的连接操作，由于设有第二波纹管部16而使得与直管部12一起弯曲刚性较大的部分形成得较长，所以施加的力难以在使挠性部11弯曲的方向上逃离。这样，波纹管10向快速连接器的压入操作变得容易，提高了操作性能。而且，由于第二波纹管部16具有适当的挠性，所以能够将波纹管10以所希望的路径、形状进行配管。
所述第二波纹管部16的高弯曲刚性还起因于第二波纹管部16的壁厚(管壁的厚度)比第一波纹管部15的壁厚大。下面，对该点进行说明。如图2所示，将第一波纹管部15的山部21的壁厚作为t1a、谷部22的壁厚作为t1b，第二波纹管部16的山部23的壁厚作为t2a、谷部24的壁厚作为t2b。另外，壁厚t1a、t2a为山部21、23的顶部的厚度，壁厚t1b、t2b为谷部22、24的底部(外径最小的部分)的厚度。
在将波纹管10由后述的波纹机制作时，随着山部21、23的间距越大，每单位长度的表面积越小，特别是显示出谷部22、24的壁厚t1b、t2b变大的倾向。如上所述，由于第二波纹管部16的间距P2大于第一波纹管部15的间距P1，所以第二波纹管部16的谷部24的壁厚t2b大于第一波纹管部15的谷部22的壁厚t1b。由此，第二波纹管部16的弯曲刚性比第一波纹管部15的大。另外，山部21、23的壁厚t1a、t2a不怎么发生起因于间距的差异。
在比较谷部22、24的壁厚t1b、t2b的大小的情况下，关于壁厚t1b，优选设为与第二波纹管部16邻接的谷部22的壁厚，关于壁厚t2b，优选设为与第一波纹管部15邻接的谷部24的壁厚。另外，在如第二波纹管部16那样谷部在波纹管10的轴心方向延伸的情况下，例如最好使用不受两侧的山部影响的谷部的中央位置的壁厚。
在图3中示意性地示出制造波纹管10的波纹机30。波纹机30由挤压机31、成形部32等构成。挤压机31用于送出成形材料33并将其供给成形部32。成形材料33为热塑性树脂，通过挤压机31进行加热、软化，并被挤出为管状。由挤压机31送出的成形材料33的送出速度为恒定，即，单位时间内的成形材料33的供给量为恒定。
成形部32包括一对模具组件35A、35B和真空吸引机构36。模具组件35A由一对滑轮38、卷绕于该一对滑轮38的无接缝皮带39、构成模具的多个分割模具41、借助滑轮38使无接缝皮带39沿着图中箭头方向行进的马达(省略图示)等构成。在无接缝皮带39的外周面上，沿着其行进方向连续地安装有分割模具41。模具组件35B的结构也与模具组件35A相同，由一对滑轮38、无接缝皮带39、多个分割模具41、使无接缝皮带39行进的马达(省略图示)等构成，在无接缝皮带39的外周面上，连续地安装有分割模具42。
模具组件35A、35B按照分割模具41和分割模具42向相互不同的方向循环行进的方式被驱动。由此，分割模具41、分割模具42在挤压机31附近的汇合部以彼此对应的分割模具被对齐，在被对齐状态下向下游(图3的右侧)移动，在分流部被打开，然后向汇合部移动。模具单元35A、35B按照分割模具41、42以相同速度维持恒定速度而移动的方式被驱动。
在各分割模具41、42的外周侧面上，形成有对应于波纹管10的外周面形状的成形面(省略图示)。在各分割模具41、42上被分配波纹管10的外周面形状沿着其轴心方向分割为多个的成形面。因此，分割模具41、42包括对应于直管部12形状的成形面(直管部成形面)、对应于第二波纹管部16的成形面(第二波纹管部成形面)、对应于第一波纹管部15的成形面(第一波纹管部成形面)、对应于直管部13形状的成形面。在该波纹机30中，按照针对一个波纹管10以直管部12、第二波纹管部16、第一波纹管部15、直管部13的顺序被成形的方式排列有分割模具41、42。
在对应于第一波纹管部15的成形面上，以间距P1形成有与山部21对应的半环状的凹部，且在对应于第二波纹管部16的成形面上，以间距P2形成有与山部23对应的半环状的凹部。在对应于第一波纹管部15和第二波纹管部16的成形面上，包括有对应于谷部22、24的半环状的凸部，但对应于谷部24的凸部相比于对应于谷部22的凸部在波纹管10的轴心方向(分割模具41、42的移动方向)上的长度长。
如上所述，在对齐的分割模具41、42的内部，形成有由用于成形波纹管10的成形面包围的中空部。在如上被对齐时，分割模具41、42将来自挤压机31的成形材料33取入于该中空部中，并使其移动到下游。在将成形材料33取入中空部的分割模具41、42移动到真空吸引机构36的位置时，从设置在分割模具41、42的吸引口(未图示)进行基于真空吸引机构36的吸引。由此，管状的成型材料33与分割模具41、42的成形面贴紧，成形与该成形面对应的管形状。在成形材料33固化后，分割模具41、42在分流部被打开，从其内部取出已成形部分。
从向分割模具41、42的中空部取入成形材料33到已成形的部分被取出为止的制造连续进行，通过分割模具41、42循环行进，在多个波纹管10的端部彼此连接的状态下被连续地制造。多个波纹管10在各自的端部被切割分离成各个波纹管10。
如上所述，在对于分割模具41、42的移动速度为恒定的模具组件35A、35B以每单位时间的供给量恒定的方式供给成形材料33时，所制造的波纹管10的每单位长度的成形材料33的供给量是恒定的。所述单位长度是波纹管10的轴向长度。因此，由波纹机30制造的波纹管10的轴心方向上的第一波纹管部15的谷部22和第二波纹管部16的谷部24的壁厚t1b、t2b随着对应的第一波纹管部15、第二波纹管部16的每单位长度的表面积越小就越大。每单位长度的表面积随着山部21、23的间距越大就越小。因此，如上所述，通过使第二波纹管部16的山部23的间距P2相对于第一波纹管部15的山部21的间距P1增大，从而第二波纹管部16的每单位长度的表面积比第一波纹管部15的小。其结果，第二波纹管部16的谷部24的壁厚t2b比第一波纹管部15的谷部22的壁厚t1b大。
如上所述，设置有第二波纹管部16的波纹管10还具有抑制起因于制造过程中发生的树脂下垂的挠性部薄壁化带来的耐压性降低的效果。以下，对抑制耐压性降低的效果进行说明。
起因于波纹管10的树脂下垂的挠性部薄壁化是使用立式波纹机的情况下发生的现象。立式波纹机中，挤压机将成形材料向下方(垂直向下)送出，并在对应的分割模具彼此相互对齐的状态下向下方移动期间进行成形。其他立式波纹机的结构与图3所示的波纹机30相同，因此将省略图示。
在立式波纹机中制造波纹管10时，任一直管部例如直管部12比挠性部11先被成形，相对于挠性部11，直管部12位于下侧。被成形的成形材料33在完全固化之前的期间因重力而向下方下垂。在内周面没有形成凹凸的直管部12中，其内周面中的成形材料33的下垂量比挠性部11内周面的多。其结果，因直管部12内周面中的成形材料33未固化部分的下垂拖拽，挠性部11内周面的部分成形材料33向下方移动，该部分的壁厚将减少。如此，产生树脂下垂导致的挠性部11的薄壁化。
在由立式波纹机制造波纹管10时，照样第二波纹管部16的谷部24的壁厚t2b比第一波纹管部15的谷部22的壁厚t1b的厚，有关山部21、23的壁厚t1a、t2a，不怎么发生因间距的差异。另外，在第二波纹管部16中显示出越靠近直管部12壁厚t2a、t2b越小的倾向。
在现有的波纹管中，因上述树脂下垂引起的挠性部薄壁化，在挠性部的靠近直管部部分的壁厚相比于挠性部其他部分变薄，该部分的耐压性将下降。在这样的现有的波纹管中，由因树脂下垂而导致薄壁化的挠性部部分的耐压性来决定波纹管的耐压性。
相对于此，在该示例的波纹管10中，照样因树脂下垂而引起第二波纹管部16的内周面的部分成形材料33向下方移动，由此第二波纹管部16的壁厚将减少。但是，通过适当调整山部23的间距P2，由此即使发生如上所述的树脂下垂，也可以将第二波纹管部16的壁厚做成与第一波纹管部15的壁厚相同或者比其更厚。更详细地说，可以将第二波纹管部16的谷部24的壁厚t2b做成与第一波纹管部15的谷部22的壁厚t1b相同或者比其更厚。
因此，现有的波纹管的山部的间距与第一波纹管部15的山部21的间距P1相同的情况下，第二波纹管部16的谷部24的壁厚t2b相比于现有的波纹管中因树脂下垂而被薄壁化的谷部的壁厚较厚。另外，由于第一波纹管部15的谷部22的壁厚t1b不会发生起因于树脂下垂的薄壁化，所以相比于现有的波纹管中因树脂下垂而导致薄壁化的谷部的壁厚较厚。其结果，在波纹管10中，包括因树脂下垂而导致薄壁化的第二波纹管部16的挠性部11的耐压性将比现有的波纹管的耐压性提高。
另外，在山部21、23和谷部22、24中，对由山部23的壁厚t2a最小的立式波纹机制造的波纹管10施加内压而破坏时的破坏部位为第一波纹管部15。认为第二波纹管部16的谷部24的增大的壁厚有助于提高耐压性。
上述波纹管的形状、各波纹管部的山部的个数以及间距等为一个例子，并不限定于此。图4中所示的波纹管10的第二波纹管部16A的长度比图1中所示的短，按其分量使第一波纹管部15加长，使得波纹管10的整个长度与图1中的长度相同。第二波纹管部16A的山部23的个数由3个(包括与第一波纹管部15的边界以及与直管部12的边界的山部)构成，山部23的间距P3(第二间距)例如为4.7mm。然后，通过使第二波纹管部16A的山部23的间距P3相对于第一波纹管部15的山部21的间距P1增大，由此使第二波纹管部16A的谷部24的壁厚t2b做成与第一波纹管部15的谷部22的壁厚t1b相同或比其更厚。
实施例
作为实施例1～10，使用立式波纹机制造具有第二波纹管部的波纹管，确认了由于树脂下垂而引起的挠性部薄壁化的防止效果。在实施例1～10中，分别制作多个波纹管，对从所制造的多个波纹管中随机选择的3个波纹管分别测量破坏压力。
在实施例1～3中，分别制造了具有图1所示形状(以下称为形状A)的多个波纹管10。在该制造中，将波纹机30调整为使直管主体部12a的目标壁厚(以下称为目标壁厚)设为1.03mm。实施例1～3的差异是作为测量对象的波纹管10的制造批次的不同。
形状A是在第二波纹管部16上形成六个山部23的形状。在该第二波纹管部16的六个山部23包括第一波纹管部15和第二波纹管部16的边界部分以及第二波纹管部16和直管部12的边界部分的两个山部23。将形状A中的第一波纹管部15的山部21的间距P1设为3mm，将第二波纹管部16中的山部23的间距P2设为5mm。第一波纹管部15的各谷部22的截面大致呈U字状，平坦的底部长度为0mm，第二波纹管部16的各谷部24的平坦的底部长度为2mm。
在实施例4～6中，调整波纹机30使各直管主体部12a的目标壁厚设为1.15mm，制造了具有形状A的多个波纹管10。其他条件、形状的尺寸等与实施例1～3相同。另外，实施例4～6的差异是作为测量对象的波纹管10的制造批次的不同。
在实施例7和8中，分别制造了具有图4所示形状(以下称为形状B)的多个波纹管10。在该制造中，将波纹机30调整为使直管主体部12a的目标壁厚设为1.03mm。实施例7、8的差异是作为测量对象的波纹管10的制造批次的不同。
形状B为在第二波纹管部16A上形成三个山部23的形状。在该第二波纹管部16A的三个山部23中，包括与第一波纹管部15和直管部12的边界部分的两个山部23。形状B中的第一波纹管部15的形状与形状A相同，第二波纹管部16A中的山部23的间距P3为4.7mm，各谷部24的底部长度为1.7mm。
在实施例9、10中，调整波纹机30使各直管主体部12a的目标壁厚设为1.15mm，制造了具有形状B的多个波纹管10。其他条件、形状的尺寸等与实施例7、8相同。另外，实施例9、10的差异是作为测量对象的波纹管10的制造批次的不同。
另外，实施例1～6的形状A的波纹管10和实施例7～10的形状B的波纹管10的两端的直管部12、13的形状、长度相同，并且整体的长度相同。
在实施例1～10中的三个波纹管10中，第二波纹管部16、16A的谷部24的壁厚t2b都在第一波纹管部15的谷部22的壁厚t1b以上。
另外，作为比较例1、2，制造了针对所有挠性部以与第一波纹管部15相同条件形成山部的形状(以下称为形状C)的多个波纹管，对从制造的波纹管中随机选择的三个波纹管分别测量了破坏压力。在比较例1中，将直管部的目标壁厚设为1.03mm，在比较例2中，将直管部的目标壁厚设为1.15mm。比较例1、2的波纹管和实施例1～10的波纹管10的两端的直管部的形状、长度相同，并且整体的长度也相同。
在实施例1～10以及比较例1、2中，分别对所选择的三个波纹管施加内部压力，将波纹管被破坏时的压力作为破坏压力分别进行测定。在表1中示出基于该测定结果的平均破坏压力比率。平均破坏压力比率是如下求出的：对于实施例1～10以及比较例1、2中的每一个，求出作为三个波纹管的破坏压力平均值的平均破坏压力，并以比较例1的平均破坏压力为基准(100％)，求出相对于该基准的实施例1～10以及比较例1、2的平均破坏压力的比率。在表1中，作为实施例1～10以及比较例1、2的波纹管的壁厚的指标，方便地一并示出直管部平均壁厚比率。另外，直管部平均壁厚是测量所选择的三个波纹管两端的直管主体部的壁厚，并分别求出最大值的平均值和最小值的平均值，并将两端的直管主体部的各最大值的平均值和各最小值的平均值进行平均的值。另外，表1的比较例1的直管部平均壁厚比率和平均破坏压力比率栏的括号内的值是比较例1的直管部平均壁厚和平均破坏压力。
另外，图5示出直管部平均壁厚比率与平均破坏压力比率之间的关系。直管部平均壁厚比率是以比较例1的直管部平均壁厚为基准(100％)求出的相对于基准的直管部平均壁厚的比率。
[表1]
Figure BDA0002668411720000111
在对直管主体部12a的目标壁厚为1.03mm的实施例1～3以及实施例7、8与同样目标壁厚为1.03mm的比较例1进行比较时，明显可知，在第一波纹管部15和直管部12之间设置第二波纹管部16、16A的实施例1～3以及实施例7、8的波纹管10的破坏压力大。另外，在对直管主体部12a的目标壁厚为1.15mm的实施例4～6以及实施例9、10与同样目标壁厚为1.15mm的比较例2进行比较时，明显可知，在第一波纹管部15和直管部12之间设置第二波纹管部16A的实施例4～6以及实施例9、10的波纹管10的破坏压力大。另外，关于实施例1～10，在第一波纹管部15发生了破坏，在比较例1、2中，在与直管部的边界附近的挠性部发生了破坏。
在表2中，将使用立式波纹机制造的形状A的三个波纹管10中的各山部21、23的壁厚t1a、t2a的平均分别表示为山部壁厚，将谷部22、24的壁厚t1b、t2b的平均分别表示为谷部壁厚。表2中，以山编号来区分各位置的山部21、23，从直管部12的一侧依次附加有山编号1、2、3…。同样地，以谷编号来区分各位置的谷部22、24，从直管部12的一侧依次附加有谷编号1.5、2.5、3.5…。山谷平均壁厚表示与其记入的栏对应的一个谷部和夹持该谷部的两个山部的各壁厚的平均。
三个波纹管10的直管主体部12a的壁厚平均为1.007mm。该直管主体部12a的壁厚在距与挠性部11的边界10mm的位置进行测定，针对一个波纹管10求出最大值和最小值的平均，是该三个波纹管的平均值。
[表2]
Figure BDA0002668411720000121
(n＝3)
从上述表2可知，第二波纹管部16的谷部24的壁厚t2b为第一波纹管部15的谷部22的壁厚t1b以上。
符号说明
10 波纹管
11 挠性部
12、13 直管部
15 第一波纹管部
16、16A 第二波纹管部
21、23 山部
22、24 谷部
30 波纹机

Claims (4)

1.一种波纹管，其中设有挠性部和位于所述挠性部的一端的直管状的直管部，其特征在于，
所述挠性部包括：
波节状的第一波纹管部，其中多个山部以第一间距形成；
波节状的第二波纹管部，设置在所述第一波纹管部和所述直管部之间，其中多个山部以比所述第一间距大的第二间距形成，
在所述第二波纹管部中，所述山部的轴心方向的长度与所述第一波纹管部的所述山部的轴心方向的长度相同，谷部的轴心方向的长度比所述第一波纹管部的谷部的轴心方向的长度大。
2.根据权利要求1所述的波纹管，其特征在于，
所述第二波纹管部的壁厚与所述第一波纹管部的壁厚相同或比所述第一波纹管部的壁厚大。
3.根据权利要求1或2所述的波纹管，其特征在于，
所述直管部分别形成在所述挠性部的两端部，
所述第二波纹管部设置在位于至少一个端部的所述直管部和所述第一波纹管部之间。
4.一种波纹管的制造方法，包括：
供给步骤，将管状的成形材料以恒定的单位时间供给量垂直向下供给；
成形步骤，向模具内放入所述成形材料，并使所述模具垂直向下以恒定速度移动的同时进行成形，其中，在所述模具的内周面，用于形成直管状的直管部的直管部成形面、用于形成多个山部以第一间距排列的波节状的第一波纹管部的第一波纹管部成形面、以及用于形成多个山部以比所述第一间距大的第二间距排列的波节状的第二波纹管部的第二波纹管部成形面沿着移动方向按照所述直管部成形面、所述第二波纹管部成形面、所述第一波纹管部成形面的顺序依次形成。
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