JP2001191421A - 樹脂ホースの製造方法および樹脂ホース - Google Patents
樹脂ホースの製造方法および樹脂ホースInfo
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Abstract
期に亘って保持可能な樹脂ホースを低コストで提供す
る。 【解決手段】 熱可塑性樹脂で押し出し成形した円筒状
のホースHの蛇腹部15,16,17に、コルゲータで
蛇腹状の襞15a,16a,17aを形成する。ホース
Hの襞15a,16a,17aの高さは円周方向に不均
一であり、かつ蛇腹部15,16,17毎に襞15a,
16a,17aの本数が異なっている。ホースHの内部
に水を封入して加熱すると、発生した蒸気の圧力で円周
方向に形状が異なる襞15a,16a,17aが引き伸
ばされ、ホースHの蛇腹部15,16,17が襞15
a,16a,17aのない母線a,b,cの部分を内側
にして自動的に屈曲する。そのときの屈曲角度は襞15
a,16a,17aの数に応じて決定される。
Description
成されて屈曲部を有する樹脂ホースの製造方法に関す
る。
がある自動車のラジエータホースとして、従来は屈曲自
在なゴムホースが一般的に用いられていた。これに対
し、ゴムに比べて軽量な樹脂材を用いたホースが種々提
案されている。例えば、特開平7−71663号公報に
は、蛇腹状の凹凸を形成したフレキシブルな樹脂ホース
を所定の形状に屈曲させて使用するラジエータホースが
開示されている。
号公報に記載された従来のラジエータホースは、樹脂ホ
ースを弾性的に屈曲させて配管するので、冷却水の内圧
が加わると屈曲した樹脂ホースが元の直線形状に伸びよ
うとするため、その形状が安定しないという問題があ
る。
スを実際に使用する形状に塑性変形させ、内圧が加わっ
たときの形状を安定させることが考えられる。蛇腹状の
凹凸を形成した樹脂ホースを所望の形状に塑性変形させ
るには、加熱した樹脂ホースの内部にコイルスプリング
を挿入して、あるいは樹脂ホースの内部に圧力を加えて
潰れを防止しながら外力を加えて屈曲させ、冷却固化し
た後にコイルスプリングを抜き取り、あるいは内圧を除
去すれば良い。また他の方法として、蛇腹状の凹凸を形
成した樹脂ホースを金型内に挿入し、金型を加熱して所
望の形状に成形するものがある。
種の方法で屈曲させた樹脂ホースは、その製造工程が複
雑でコストが嵩むだけでなく、ラジエータホースのよう
な高温・高圧の環境で使用すると、その蛇腹の襞がクリ
ープ現象で伸びて屈曲形状が次第に変化してしまうとい
う問題がある。
で、高温・高圧の環境で使用しても屈曲形状を長期に亘
って保持可能な樹脂ホースを低コストで提供することを
目的とする。
に、請求項1に記載された発明によれば、熱可塑性樹脂
で構成されて直線状に延びる円筒部と屈曲した蛇腹部と
を有する樹脂ホースの製造方法において、円筒状のホー
スを押し出し成形する第1工程と、押し出し成形したホ
ースの長手方向の少なくとも一部に襞の形状が円周方向
に異なる蛇腹部を形成する第2工程と、蛇腹部を形成し
たホースを可塑状態に加熱する第3工程と、可塑状態に
加熱したホースの内部に圧力を加えて蛇腹部の襞を伸長
させることにより該ホースを屈曲させる第4工程と、屈
曲したホースを冷却する第5工程と、を備えたことを特
徴とする樹脂ホースの製造方法が提案される。
スの長手方向の少なくとも一部に襞の形状が円周方向に
異なる蛇腹部を形成し、ホースを加熱した状態で内部に
圧力を加えて蛇腹部の襞を伸長させることにより該ホー
スを屈曲させるので、蛇腹部の位置、襞の形状、襞の本
数等を変化させるだけで、ホースの任意の部分を任意の
方向に任意の角度だけ屈曲させることができる。またホ
ースを加熱および加圧するだけで蛇腹部を屈曲させるこ
とができるので、特別の設備が不要になって製造コスト
が削減される。しかも完成したホースの蛇腹部の襞は殆
ど伸びきって蛇腹構造が失われるため、高温・高圧に晒
されても蛇腹部の屈曲角度が変化せず、ホースの形状を
長期に亘って一定に保つことができる。
請求項1の構成に加えて、第2工程で成形されたホース
の蛇腹部は山部および谷部が連続する蛇腹壁と、この蛇
腹壁に対して直径方向反対側に位置する非蛇腹壁とを備
えており、第2工程において、第1工程で成形された円
筒状のホースの一部を半径方向内側に変位させて蛇腹壁
の谷部を成形するとともに、前記円筒状のホースの一部
を半径方向外側に変位させて非蛇腹壁を成形することを
特徴とする樹脂ホースの製造方法が提案される。
状のホースの一部を半径方向内側に変位させて蛇腹壁の
谷部を成形し、また前記円筒状のホースの一部を半径方
向外側に変位させて非蛇腹壁を成形するので、成形時に
薄くなり易い蛇腹壁の肉厚の減少を最小限に抑えるとと
もに、成形時に厚くなり易い非蛇腹壁の肉厚を積極的に
減少させ、全体としてホースの蛇腹部の肉厚を均一化す
ることができる。これによりホースの重量を増加させる
ことなく、また流路断面積を減少させることなく耐久性
を向上させることができる。
請求項1に記載の樹脂ホースの製造方法の第2工程で成
形されたホースであって、蛇腹部は山部および谷部が連
続する蛇腹壁と、この蛇腹壁に対して直径方向反対側に
位置する非蛇腹壁とを備え、蛇腹壁の谷部の外径は円筒
部の外径よりも小さく、かつ非蛇腹壁の外径は円筒部の
外径よりも大きいことを特徴とする樹脂ホースが提案さ
れる。
円筒部の外径よりも小さくし、かつ非蛇腹壁の外径を円
筒部の外径よりも大きくしたので、成形時に薄くなり易
い蛇腹壁の肉厚の減少を最小限に抑えるとともに、成形
時に厚くなり易い非蛇腹壁の肉厚を積極的に減少させ、
全体としてホースの蛇腹部の肉厚を均一化することがで
きる。これによりホースの重量を増加させることなく、
また流路断面積を減少させることなく耐久性を向上させ
ることができる。
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
ので、図1は完成した樹脂ホースの外観を示す図、図2
は屈曲前の樹脂ホースの側面図、図3は図2の3−3線
断面図、図4は図2の4−4線断面図、図5は図2の5
−5線断面図、図6は樹脂ホースの製造工程の第1分
図、図7は樹脂ホースの製造工程の第2分図である。
ースとして使用される熱可塑性樹脂のホースHは、何れ
も円筒状に形成された第1〜第4円筒部11〜14と、
第1、第2円筒部11,12間に設けられた第1蛇腹部
15と、第2、第3円筒部12,13間に設けられた第
2蛇腹部16と、第3、第4円筒部13,14間に設け
られた第3蛇腹部17とを備える。第1〜第3円筒部1
1〜13は第1、第2蛇腹部15,16において同一平
面上で屈曲しており、第4円筒部14は第3蛇腹部17
において前記平面から外れるように屈曲している。
7を屈曲させる前段階のホースHの形状を示している。
各々蛇腹状に形成された第1〜第3蛇腹部15〜17
は、それぞれ3本、5本および2本の襞15a…,16
a…,17a…を備えており、各々の襞15a,16
a,17aは大径の山部18と小径の谷部19とを備え
ている。小径の谷部19の横断面は第1〜第4円筒部1
1〜14の横断面と同一であって該第1〜第4円筒部1
1〜14と中心Oを共有しており、大径の山部18の横
断面の中心O′は前記谷部19の横断面の中心Oに対し
てεだけ偏心している。
軸線と平行な母線a,b,c上で第1〜第3蛇腹部15
〜17の襞15a…,16a…,17a…が消滅してお
り、この部分がホースHの非蛇腹壁31とされる。また
前記母線a,b,cに対してホースHの直径方向反対側
で襞15a…,16a…,17a…の波型の凹凸が最大
になっており、この部分がホースHの蛇腹壁32とされ
る。2つの母線a,bは同一直線上に在るが、他の1つ
の母線cは前記2つの母線a,bに対して円周角で45
°変位した位置に在る。
0mmであり、ホースHの谷部19の内径(第1〜第4
円筒部11〜14の内径)は30mmであり、ホースH
の山部18および谷部19の内径差は3.5mmであ
り、隣接する襞15a…,16a…,17a…間のピッ
チは6.3mmである。
スHの製造工程を説明する。
(オレフィン系熱可塑性エラストマー)やPA(ポリア
ミド)のような熱可塑性プラスチックを材料として、素
材となる円筒状のホースHを押し出し成形する。
金型群21,22を備えたコルゲータ23によってホー
スHに第1〜第3蛇腹部15〜17の襞15a…,16
a…,17a…を成形する。それぞれの金型群21,2
2は多数のブロック状の金型21a…,22a…を無端
状の連結してなり、両金型群21,22の金型21a
…,22a…は対向面に前記襞15a…,16a…,1
7a…を成形するための成形面を備えている。押し出し
成形された高温状態のホースHは回転する金型群21,
22の金型21a…,22a…間に挟まれ、かつ金型2
1a…,22a…の成形面に密着するように負圧で吸引
されて襞15a…,16a…,17a…が成形され、図
7(c)に示す形状の連続的なホースHとなる。
なホースHを第1〜第4円筒部11〜14および第1〜
第3蛇腹部15〜17を有する所定長さに切断する。そ
して図7(e)に示すように、切断したホースHの両端
部に雌カプラ24,24を接着や溶着により固定し、そ
の一方の雌カプラ24に盲栓としての雄カプラ25を結
合する。かかる雌カプラ24,24および雄カプラ25
は公知のもので、相互に押し付けるだけで液密状態に結
合され、かつ雌カプラ24,24に設けた図示せぬボタ
ンを押すことにより結合が解除される。
雌カプラ24(雄カプラ25が結合されていない側の雌
カプラ24)から、ホースHの内部にクーラントを50
%混入した水を3分の2程度注入した後に、図7(g)
に示すように、前記他方の雌カプラ24に盲栓としての
雄カプラ25を結合することにより、ホースHの内部に
水を封入する。
入したホースHを恒温槽26に入れて120℃で2時間
加熱すると、内部の水が蒸気になってホースHの内圧が
例えば2×105 Paに高められるため、高温により可
塑状態になったホースHの襞15a…,16a…,17
a…が前記内圧で引き伸ばされる。このとき、襞15a
…,16a…,17a…の波型の凹凸はホースHの円周
方向に不均一であるため、襞15a…,16a…,17
a…が存在しない母線a,b,cの位置ではホースHは
軸線方向に殆ど伸長せず、逆に母線a,b,cの反対側
の波型の凹凸が高い位置でホースHは軸線方向に最も大
きく伸長する。その結果、ホースHの第1〜第3蛇腹部
15〜17は母線a,b,cを内側にして所定角度屈曲
し、所望の屈曲形状を有するホースHが成形される。こ
のホースHを恒温槽26から出して可塑温度以下の常温
まで冷却すると、ホースHの形状は前記所定の屈曲形状
に安定する。
加熱炉で予備加熱して内部の水の温度を予め上昇させて
おけば、恒温槽26における処理時間を短縮することが
できる。
25,25を取り外してホースHが完成する。このホー
スHの両端を自動車のラジエータおよびエンジンに接続
するとき、ラジエータ側およびエンジン側に予め取り付
けておいた雄カプラ25,25にホースHの両端の雌カ
プラ24,24を結合することにより、ホースHの取付
作業を簡単に済ませることができる。ホースHの第1〜
第3蛇腹部15〜17における屈曲角度は、その襞15
a…,16a…,17a…の本数によって自動的に決定
される。例えば、本実施例のホースHは襞15a…,1
6a…,17a…の1本につき約12°屈曲するため、
3本の襞15a…を有する第1蛇腹部15の屈曲角度は
約36°になり、5本の襞16a…を有する第2蛇腹部
16の屈曲角度は約60°になり、2本の襞17a…を
有する第2蛇腹部17の屈曲角度は約24°になる。
〜17は襞15a…,16a…,17a…が殆ど伸びき
って蛇腹構造が失われるため、このホースHをラジエー
タホースとして使用した際に冷却水の高温・高圧に晒さ
れても、襞15a…,16a…,17a…が伸びること
がなく、従って第1〜第3蛇腹部15〜17の屈曲角度
は長期に亘って変化することがない。実施例では、温度
が120℃、内圧が1.25×105 Paの状態が20
0時間継続してもホースHの外形の変化は殆ど見られ
ず、また常温で長期に亘って保管してもホースHの外形
の変化は殆ど見られない。
腹状の襞15a…,16a…,17a…の位置、形状、
本数等を変化させるだけで、ホースHの任意の部分を任
意の方向に任意の角度だけ屈曲させることができる。し
かもホースHを恒温槽26内で加熱するだけで、襞15
a…,16a…,17a…が自動的に伸長してホースH
が屈曲するので、特別の設備が不要になって製造コスト
が削減される。
を説明する。
3蛇腹部15〜17を成形したホースHの縦断面が示さ
れる。長手方向に一定の円形断面を有する円筒部11〜
14の外径は一定値R0であり、その肉厚も一定値t0
である。一方、第1〜第3蛇腹部15〜17は、山部1
8および谷部19が連続する蛇腹壁32と、平坦な非蛇
腹壁31とを備えており、それら蛇腹壁32と非蛇腹壁
31とでは、ホースHの軸線を中心とする外径が異なっ
ている。具体的には、蛇腹壁32の谷部19の外径R1
は円筒部11〜14の外径R0よりも小さく設定され
(R1<R0)、また非蛇腹壁31の外径R2は円筒部
11〜14の外径R0よりも大きく設定される(R2>
R0)。
2の谷部19の外径R1および非蛇腹壁31の外径R2
が、何れも円筒部11〜14の外径R0に等しくなって
いる。この場合、第1〜第3蛇腹部15〜17の成形時
に蛇腹壁32は引き伸ばされて肉厚が減少するのに対
し、非蛇腹壁31は引き伸ばされずに肉厚が減少しない
ため、蛇腹壁32は肉厚が薄く、非蛇腹壁31は肉厚が
厚くなってしまう。このように第1〜第3蛇腹部15〜
17の肉厚が円周方向に不均一になると、最も肉厚の薄
い蛇腹壁32の強度が低下し、ホースH全体の耐久性が
低下してしまう。これを防止するためにホースH全体の
肉厚を増加させると、非蛇腹壁31の肉厚が過大になっ
て重量が増加するという問題や、ホースHの外径が同じ
場合には流路断面積が減少するという問題が発生する。
2の谷部19の外径R1を円筒部11〜14の外径R0
よりも小さく設定したので、成形時に蛇腹壁32が引き
伸ばされる量を減少させ、その肉厚t1の減少を最小限
に抑えることができ、また非蛇腹壁31の外径R2を円
筒部11〜14の外径R0よりも大きく設定したので、
成形時に非蛇腹壁31を積極的に引き伸ばし、その肉厚
t2を減少させることができる。その結果、成形後の蛇
腹壁32の肉厚t1および非蛇腹壁31の肉厚t2間の
差を減少させることができ、ホースH全体の肉厚を増加
させて重量の増加や流路断面積の減少を招くことなく、
ホースH全体の耐久性を高めることができる。
レフィン)を2層で円筒状に押出成形した厚さt0=
2.5mmのホースHを、図2の第1実施例の形状に成
形した場合には、蛇腹壁32の最小肉厚t1は1.0m
m、非蛇腹壁31の最小肉厚t2は2.5mmであって
偏差が1.5mmに達する。一方、図8の本第2実施例
で形状に成形した場合には、蛇腹壁32の最小肉厚t1
は1.5mmに増加し、非蛇腹壁31の最小肉厚t2は
2.0mmに減少し、偏差も0.5mmに減少する。
ホースHに50%クーラント液を封入し、温度が130
℃、内圧が0.2MPaの状態で耐久試験を行った結
果、第1実施例のホースHは200時間で破壊し、第2
実施例のホースHは260時間で破壊した。
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
17a…の形状や本数は実施例のものに限定されず、適
宜変更することができる。要するに、ホースHの襞15
a…,16a…,17a…の凹凸の高さや形状を該ホー
スHの円周方向に変化させたり、ホースHの円周方向の
一部だけに襞15a…,16a…,17a…を形成した
りすれば、ホースHの円周方向各部の軸方向の伸び量に
差を発生させて該ホースHを屈曲させることができる。
Hを恒温槽26に入れ、水から発生した高温・高圧の蒸
気により加熱および加圧を同時に行っているが、例えば
加熱をヒータ等で行い、加圧を圧縮空気の供給等で行う
こともできる。従って、請求項1に記載された発明の第
3工程および第4工程は、同時に行っても順次行っても
良い。
タホース以外の任意の用途に適用することができる。
24,24を取り付けているが、この雌カプラ24,2
4は必ずしも必要ではない。
レフィン)やTPAE(熱可塑性ポリアミド)に限定さ
れず、他の任意の熱可塑性プラスチックを単体で、ある
いは複数層にして使用することができる。
の外径について規定していないが、その値は非蛇腹壁3
1の外径R2と同程度とするのが適切である。また蛇腹
壁32の谷部19の外径R1と円筒部11〜14の外径
R0との偏差(R0−R1)は、非蛇腹壁31の外径R
2と円筒部11〜14の外径R0との偏差(R2−R
0)と同程度とするのが適切である。
によれば、押し出し成形したホースの長手方向の少なく
とも一部に襞の形状が円周方向に異なる蛇腹部を形成
し、ホースを加熱した状態で内部に圧力を加えて蛇腹部
の襞を伸長させることにより該ホースを屈曲させるの
で、蛇腹部の位置、襞の形状、襞の本数等を変化させる
だけで、ホースの任意の部分を任意の方向に任意の角度
だけ屈曲させることができる。またホースを加熱および
加圧するだけで蛇腹部を屈曲させることができるので、
特別の設備が不要になって製造コストが削減される。し
かも完成したホースの蛇腹部の襞は殆ど伸びきって蛇腹
構造が失われるため、高温・高圧に晒されても蛇腹部の
屈曲角度が変化せず、ホースの形状を長期に亘って一定
に保つことができる。
第2工程において円筒状のホースの一部を半径方向内側
に変位させて蛇腹壁の谷部を成形し、また前記円筒状の
ホースの一部を半径方向外側に変位させて非蛇腹壁を成
形するので、成形時に薄くなり易い蛇腹壁の肉厚の減少
を最小限に抑えるとともに、成形時に厚くなり易い非蛇
腹壁の肉厚を積極的に減少させ、全体としてホースの蛇
腹部の肉厚を均一化することができる。これによりホー
スの重量を増加させることなく、また流路断面積を減少
させることなく耐久性を向上させることができる。
蛇腹壁の谷部の外径を円筒部の外径よりも小さくし、か
つ非蛇腹壁の外径を円筒部の外径よりも大きくしたの
で、成形時に薄くなり易い蛇腹壁の肉厚の減少を最小限
に抑えるとともに、成形時に厚くなり易い非蛇腹壁の肉
厚を積極的に減少させ、全体としてホースの蛇腹部の肉
厚を均一化することができる。これによりホースの重量
を増加させることなく、また流路断面積を減少させるこ
となく耐久性を向上させることができる。
の縦断面図
Claims (3)
- 【請求項1】 熱可塑性樹脂で構成されて直線状に延び
る円筒部(11,12,13,14)と屈曲した蛇腹部
(15,16,17)とを有する樹脂ホースの製造方法
において、 円筒状のホース(H)を押し出し成形する第1工程と、 押し出し成形したホース(H)の長手方向の少なくとも
一部に襞(15a,16a,17a)の形状が円周方向
に異なる蛇腹部(15,16,17)を形成する第2工
程と、 蛇腹部(15,16,17)を形成したホースを可塑状
態に加熱する第3工程と、 可塑状態に加熱したホース(H)の内部に圧力を加えて
蛇腹部(15,16,17)の襞(15a,16a,1
7a)を伸長させることにより該ホース(H)を屈曲さ
せる第4工程と、 屈曲したホース(H)を冷却する第5工程と、を備えた
ことを特徴とする樹脂ホースの製造方法。 - 【請求項2】 第2工程で成形されたホース(H)の蛇
腹部(15,16,17)は山部(18)および谷部
(19)が連続する蛇腹壁(32)と、この蛇腹壁(3
2)に対して直径方向反対側に位置する非蛇腹壁(3
1)とを備えており、第2工程において、第1工程で成
形された円筒状のホース(H)の一部を半径方向内側に
変位させて蛇腹壁(32)の谷部(19)を成形すると
ともに、前記円筒状のホース(H)の一部を半径方向外
側に変位させて非蛇腹壁(31)を成形することを特徴
とする、請求項1に記載の樹脂ホースの製造方法。 - 【請求項3】 請求項1に記載の樹脂ホースの製造方法
の第2工程で成形されたホース(H)であって、蛇腹部
(15,16,17)は山部(18)および谷部(1
9)が連続する蛇腹壁(32)と、この蛇腹壁(32)
に対して直径方向反対側に位置する非蛇腹壁(31)と
を備え、蛇腹壁(32)の谷部(19)の外径(R1)
は円筒部(11,12,13,14)の外径(R0)よ
りも小さく、かつ非蛇腹壁(31)の外径(R2)は円
筒部(11,12,13,14)の外径(R0)よりも
大きいことを特徴とする樹脂ホース。
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