JP2005114135A - 補強ホース - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、耐久性と耐膨張性（体積膨張量）の両特性を向上させたブレーキホース１０を提供すること。
【解決手段】 ブレーキホース１０は、内管ゴム層１２と外皮ゴム層２０とを備え、上記内管ゴム層１２と上記外皮ゴム層２０との間に上糸層１８と下糸層１４からなる少なくとも２層の補強層をもつ。上記下糸層１４の下糸１５は、単位デシテックス当たりの、引張り強さが６．９ｇ以上、２．７ｇ荷重時における伸度が２．６±１．０％のポリエステル糸を用い、ホース軸方向に対する編角が５９±２゜である。
【選択図】 図５

Description

本発明は、内管ゴム層と外皮ゴム層との間に上糸層と下糸層からなる少なくとも２層の補強層を備えた補強ホースに関する。

従来、この種の補強ホースのうち、自動車に使用されるブレーキホースとして、図７に示すものが知られている。図７は従来のブレーキホース１００の要部を示す断面図である。ブレーキホース１００は、ブレーキ油圧に対して高い耐圧性を有する必要から、ゴム及び繊維糸を多層に積層することにより形成されている。すなわち、ブレーキホース１００は、ブレーキ油を流す流路１０１を形成する内管ゴム層１０２と、下糸層１０４と、中間ゴム層１０６と、上糸層１０８と、外皮ゴム層１１０と、を積層することにより構成されている。

上記ブレーキホース１００では、流体圧が内管ゴム層１０２から下糸層１０４、中間ゴム層１０６、上糸層１０８へ伝わり、さらに外皮ゴム層１１０へ伝わる。各層には、圧力流体の圧力に抗して、拡張を抑制する拘束力が生じる。このとき、内管ゴム層１０２、中間ゴム層１０６および外皮ゴム層１１０の各ゴム層は、弾性が大きいことから、わずかな拘束力しか生ぜず、下糸層１０４および上糸層１０８により大部分の拘束力を負っている。したがって、下糸層１０４および上糸層１０８の伸張に伴う反力によって生じる拘束力を大きくすることが、ブレーキホース１００の耐膨張性を高め、つまり体積膨張量を低減し、また、下糸層１０４および上糸層１０８の繰り返し伸縮に対する耐久性を高めることがブレーキホース１００自体の耐久性を向上させることになる。しかし、伸縮性の大きい繊維糸は、耐久性に優れるが、耐膨張性に劣り、逆に、伸縮性の小さい繊維糸は、耐膨張性に優れるが、耐久性に劣る。つまり、これらの両特性は相反するものであった。

こうした耐久性や耐膨張性を両立させるために、下糸層１０４に高い弾性率のポリエステル糸（高弾性ＰＥＴ糸）を用いて耐久性を確保するとともに、上糸層１０８に伸びの小さいビニロン糸を用いて体積膨張量を低減させたものが知られている（特許文献１）。また、細い繊維糸からなる下糸を編組して薄くかつ密な補強層を形成することにより耐久性および耐膨張性を改善しようとしたものも知られている（特許文献２）。

しかし、近年、自動車の油圧装置の高圧化に伴って、より高い耐圧性および耐膨張性を要求されており、上述のような下糸層１０４や上糸層１０８の糸種の変更によっては、十分な特性を得るに至っていない。

特許第２６９２４８０号公報 特許第３００３７６９号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、補強層の補強糸の編角を検討することにより、耐久性と耐膨張性（体積膨張量）の両特性を向上させたブレーキホースを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明のブレーキホースは、
内管ゴム層と外皮ゴム層との間に、上糸層と下糸層からなる少なくとも２層の補強層を備えた補強ホースにおいて、
上記下糸層は、単位デシテックス当たりの、引張り強さが６．９ｇ以上、２．７ｇ荷重時における伸度が２．６±１．０％のポリエステル糸からなる補強糸を用い、該補強糸をホース軸方向に対する編角が５９±２゜で編組することにより構成されていること、を特徴とする。

本発明にかかる補強ホースの流体圧は、内管ゴム層から補強層へ伝わり、さらに外皮ゴム層へ伝わる。このとき、補強層は、流体圧の増減に伴って補強糸が伸張するときに生じる抵抗力により体積膨張を抑制するように作用する。

上記補強糸は、単位デシテックス当たりの、引張り強さが６．９ｇ以上、２．７ｇ荷重時における伸度が２．６±１．０％のポリエステル糸（以下、高弾性ＰＥＴ糸という）を用いているから、繰り返し荷重に対する耐久性と低体積膨張量を両立させることができる。つまり、通常のＰＥＴが単位デシテックス当たりの引張り強さが６．６ｇ以上、２．７ｇ荷重時における伸度が４．０±１．０％の特性値であり、高弾性ＰＥＴ糸は、通常のＰＥＴ糸に対して一定荷重当たりの伸びが小さいから、体積膨張量を低減することができる。また、下糸層（または上糸層）に、ビニロンの代わりに、ポリエステル糸を用いていることから、耐疲労性にも優れている。ここで、単位デシテックスとは、フィラメント糸の１０，０００ｍ当たりのグラム数をいう。なお、高弾性ＰＥＴ糸は、単位デシテックス当たりの、引張り強さが６．９ｇ以上、２．７ｇ荷重時における伸度が２．６±０．５％であることがさらに好ましい。

また、高弾性ＰＥＴ糸は、上述のように通常のＰＥＴ糸より体積膨張量を抑制する作用が大きいが、補強糸の編角を５９±２゜に設定することにより、さらに体積膨張量を抑制することができる。このような上記編角の範囲に設定することにより、体積膨張量を低減できる理由について説明する。補強層は、内管ゴム層の外周上に、補強糸を右回りと左回りの相対する方向に互いに巻き付けることにより構成されている。ここで、補強糸の編角は、ホース軸方向に対する傾き角度をいう。補強ホース内の流体圧が上昇すると、補強糸を伸ばすように力が加わる。この力は、径方向への膨張とホース軸方向への伸張へと作用するが、編角が静止角、つまり５４．４４゜の角度のときに、これらの力が釣り合って、補強ホースの体積膨張量が最も低減されると考えられている。よって、従来の補強ホースでは、上述した静止角またはこれに近い値で繊維が編まれている。

しかし、高弾性ＰＥＴ糸を用いかつ内管ゴム層と外皮ゴム層との間に補強層を埋設した補強ホースでは、編角を静止角より大きい５９±２゜、特に好ましくは５９±１゜に設定すると体積膨張量を低減できることが本願発明者によって見出された。つまり、体積膨張量を最も低減できる編角は、幾何学上で検討した場合には上記静止角（５４．４４゜）にあるが、補強ホースに実際に適用した場合には静止角より大きい５９±２゜にある。こうした事実に鑑み、編角を上記範囲に設定したのである。

ここで、補強層を製造するには、例えば、押出成形により内管ゴム層を形成する内管押出体を押し出しつつ内管ゴム層上にブレーダを用いて補強糸を編組し、さらに補強層上に押出成形によって外皮ゴム層を形成する。ここで、補強層の編角は、内管ゴム層の引き出しスピードとブレーダの回転速度との比により設定することができる。

また、内管ゴム層の好適な態様として、その厚さが０．６±０．２ｍｍとすることが好ましく、特に０．６±０．１ｍｍとすることが好ましい。内管ゴム層の厚さを薄くすると、その外径を小さくできるから、内管ゴム層の上に少ない補強糸の量で密にかつ堅く編組することができ、補強糸の間の緩みや隙間が低減され、体積膨張量を低減することができる。ここで、内管ゴム層の厚さが薄いほど、その作用が大きいが、０．４ｍｍを下回ると、内管ゴム層の押出成形が難しくなったり、圧力流体が透過したりするので、これ以上であることが好ましい。

さらに、上記補強糸の好適な態様は、その太さが１１００±１００ｄｔｅｘとしたものを用い、これにより、補強層を小さい外径で密に形成できるので、体積膨張量の低減を図ることができる。

以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。

（１） ブレーキホース１０の概略構造
図１は本発明の補強ホースをブレーキホース１０に適用した実施例を示し、その一部を破断した斜視図、図２はブレーキホース１０の半断面図である。図１及び図２において、ブレーキホース１０は、図示しない自動車の油圧ブレーキに使用されるマスタシリンダとタイヤ側の油圧装置とを接続するために使用されるものであり、５層に積層されることによりブレーキ液圧に耐えうるように構成されている。すなわち、ブレーキホース１０は、流路１１を有する内管ゴム層１２と、下糸層１４と、中間ゴム層１６と、上糸層１８と、外皮ゴム層２０とを備え、端部に口金２２がかしめにより締結されている。

（２） ブレーキホース１０の各層の構成
ブレーキホース１０は、５０ＭＰａまでのブレーキ液圧に耐えることができる耐圧性、耐久性および耐膨張性などの特性を得るために、各層の材質、厚さ、編角等が定められている。

（２）−１ 内管ゴム層１２
内管ゴム層１２は、主に耐油性を得るためにエチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン・ブタジエンゴム共重合物（ＳＢＲ）などを用いて押出形成されており、その内径は３．０〜３．４ｍｍ、厚さは０．４〜０．８ｍｍである。ここで、内管ゴム層の厚さが薄いと、体積膨張量を低減する作用が大きいが、０．４ｍｍを下回ると、押出成形が難しくなったり、圧力流体が透過するので、０．４ｍｍ以上であることが好ましい。

（２）−２ 下糸層１４
下糸層１４は、高弾性ＰＥＴ糸を２本または３本合糸した下糸１５を２０打または２４打で、内管ゴム層１２上に編組することにより形成されている。高弾性ＰＥＴ糸は、単位デシテックス当たりの、引張り強さが６．９ｇ以上、２．７ｇ荷重時における伸度が２．６±１．０％のポリエステル糸を用い、さらに好ましくは単位デシテックス当たりの、引張り強さが６．９ｇ以上、２．７ｇ荷重時における伸度が２．６±０．５％のポリエステル糸を用いる。下糸１５は、該フィラメント糸を２００〜４００本束ねることにより形成されている。そして、下糸層１４は、フィラメント糸を束ねた後に下塗層を塗布し、その後、ＲＦＬ処理する。ここで、ＲＦＬ処理とは、レゾルシン・ホルムアルデヒド・ラテックス樹脂とゴムラテックスとを主成分とする接着剤として作用する接着薄膜を糸の表面に施すことをいう。なお、下糸層１４の厚さは、０．５５〜０．９５ｍｍ、好ましくは０．６５〜０．８５ｍｍである。

ここで、下糸層１４の編角は、体積膨張量を低減するために、５９±２゜に設定され、好ましくは５９±１゜に設定されている。図３は下糸層１４の編角を説明する説明図である。図３に示すように、下糸層１４は、内管ゴム層１２上に螺旋状に下糸１５を編角θで編組することにより構成されている。ここで、編角θは、下糸１５がホース軸方向に対してなす角度をいい、例えば、押出成形しつつ内管ゴム層上にブレーダを用いて編組する場合には、内管ゴム層の引き出しスピードとブレーダの回転速度との比により変更することができる。

（２）−３ 中間ゴム層１６
中間ゴム層１６は、下糸層１４および上糸層１８のずれを防止するための層であり、ゴム材料を下糸層１４上に押し出すことにより、またはシート材１６Ａを下糸層１４上に巻き付けることにより、あるいはゴム糊を塗布することにより構成されている。ゴム材料としては、ＥＰＤＭ、イソブチレン・イソプレン共重合物（ＩＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）を用いることができる。この場合において、ＥＰＤＭおよびＩＩＲ、およびそのブレンド材を用いた場合には、その物性値から耐熱性を高めることができる。中間ゴム層１６の厚さは、０．１〜０．３５ｍｍであることが好ましい。すなわち、中間ゴム層１６が０．１ｍｍ未満であると、薄すぎて下糸層１４上に形成することができないからであり、一方、０．３５ｍｍを越えると、厚い中間ゴム層１６が下糸層１４のずれを許容する弾性層として作用し、下糸層１４のずれを抑える作用が小さくなるからである。

（２）−４ 上糸層１８
上糸層１８は、下糸１５と同じように、２００〜４００本のフィラメント糸を束ねた高弾性ＰＥＴ糸をＲＦＬ処理した後に、２本または３本合糸することにより上糸１９を形成し、この上糸１９を２０打または２４打で、中間ゴム層１６上に編組することにより形成されている。また、上糸層１８の編角も下糸層１４と同様に、体積膨張量を低減するために、５９±２゜に設定することが好ましく、特に５９±１゜に設定することが好ましい。

（２）−５ 外皮ゴム層２０
外皮ゴム層２０は、主に耐オゾン性を得るために、ＥＰＤＭ、ＥＰＤＭとＣＲのブレンド材などから形成されており、その厚さが０．８〜１．３ｍｍである。

（３） ブレーキホース１０の製造方法
次に、ブレーキホース１０の製造方法について説明する。ブレーキホース１０は、周知の方法により、つまりゴム押出工程、繊維糸の編組工程及び加硫工程を施すことにより製造することができる。

（３）−１ ホース製造装置３０
図４はホース製造装置３０を説明する説明図である。図４において、ホース製造装置３０は、第１押出装置３１と、第１編込装置３２と、中間シート形成装置３４と、第２編込装置３５と、第２押出装置３７と、を備えている。第１押出装置３１は、ゴム材料を押し出して内管ゴム層１２を形成する装置である。第１編込装置３２は、ドラム３２ａに装着されたボビンキャリアを備え、該ボビンキャリアから下糸１５を繰り出しつつ内管押出体１２Ａ上に編組することにより下糸層１４を形成する装置である。中間シート形成装置３４は、第１編込装置３２によって編組された下糸層１４上に、中間ゴム層１６を形成するためのシート材１６Ａをローラから繰り出す装置である。第２編込装置３５は、第１編込装置３２とほぼ同様な構成であり、該ドラム３５ａに装着されたボビンキャリアを備え、該ボビンキャリアから上糸１９を繰り出しつつ中間ゴム層１６上に編組することにより上糸層１８を形成する装置である。第２押出装置３７は、ゴム材料を押し出して外皮ゴム層２０を形成する装置である。

（３）−２ ブレーキホース１０の製造工程
次に、図３を用いて、ホース製造装置３０によるブレーキホース１０の一連の製造工程について説明する。まず、第１押出装置３１によりゴム材料を押し出すことにより内管ゴム層１２を形成する。このとき、内管ゴム層１２内には、マンドレル（図示省略）が挿入される。続いて、押し出された内管ゴム層１２上に、第１編込装置３２のドラム３２ａを回転しつつボビンから下糸１５を繰り出して内管ゴム層１２上に編組することにより下糸層１４を形成する。この場合において、例えば、下糸層１４を２０打で編組するには、逆方向に回転する合計２０カ所のボビンからそれぞれ下糸１５を繰り出すことにより行なう。ここで、下糸層１４の編角θを５９±２゜に設定するには、内管ゴム層１２の引き出しスピードとドラム３２ａの回転速度との比により設定することができる。次に、下糸層１４上に、中間シート形成装置３４からシート材１６Ａを供給することにより中間ゴム層１６を形成する。さらに、中間ゴム層１６上に第２編込装置３５のドラム３５ａを回転しつつボビンから上糸１９を繰り出して中間ゴム層１６上に上糸層１８を編組みする。そして、上糸層１８に、第２押出装置３７からゴム材料を押し出すことにより、外皮ゴム層２０を形成する。

続いて、加硫工程を行なう。加硫工程の条件として、１２０〜１７０℃で１５〜６０分に設定する。この加硫工程の加熱によりＲＦＬ処理された上糸層１８と下糸層１４が内管ゴム層１２、中間ゴム層１６、外皮ゴム層２０と接着される。これにより、ブレーキホース１０が一体化して形成される。

（４） ブレーキホースの作用・効果
（４）−１ ブレーキホースの試験
次に、上記実施例にかかるブレーキホースを作成し、耐久性および耐膨張性（体積膨張量）について調べた。図５は試料として作成した実施例１，２および比較例１，２の構成および性能を示す。ここで、ブレーキホースは、その内径が３．１〜３．２ｍｍ、外径が１０．２〜１０．５ｍｍとなるように作成した。

ここで、実施例１，２は、下糸層の編角θが５９゜であり、上糸層および下糸層ともに高弾性ＰＥＴ糸を用いている。ここで、実施例１の高弾性ＰＥＴ糸は、１６７０デシテックスであり、１６７０デシテックスの引張り強さが１１．５Ｋｇ以上、４．５Ｋｇ荷重時における伸度が２．６±１．０％である。また、実施例２は、実施例１と比べて、繊維糸の太さが１１００デシテックスと細い糸であり、１１００デシテックスの引張り強さが７．６Ｋｇ以上、３．０Ｋｇ荷重時における伸度が２．６±１．０％である。これに対して、比較例１，２は、下糸層の編角θが５６゜以下であり、また、比較例１では上糸層および下糸層の材質が共にＰＥＴであり、比較例２では、下糸層が高弾性ＰＥＴ糸、上糸層の材質がポリビニルアルコール（ＰＶＡ）糸を用いた特許文献１の例である。

（４）−１−１ 耐久性試験
耐久性試験は、ブレーキホースにブレーキ圧油を実際に流すことによる繰り返し加圧試験で行なった。すなわち、ブレーキホースを実車で配管されるのと同じ経路で配置し、ブレーキ液圧による繰り返し加圧とタイヤの動きを模倣した揺動、転舵の動きの組み合わせにより実施した。ブレーキ液圧は、０ＭＰａと９．８ＭＰａとの加圧を０．７Ｈｚの繰り返し、揺動を２．５Ｈｚ、転舵を０．２８Ｈｚで行ない、その破損までの転舵の回数を調べた。その結果、実施例は、比較例に対して編角を大きくするとともに下糸層および上糸層とも高弾性ＰＥＴ糸を用いても、耐久性が変わらないことが分かった。

（４）−１−２ 体積膨張量試験
体積膨張量試験は、ＪＩＳ２６０１に基づき、油圧を１０．３ＭＰａで加圧したときの、３０５ｍｍ（１フィート）の自由長のブレーキホースの内容積変化量を測定することにより調べた。実施例は、比較例１，２と比べて体積膨張量が減少していることが分かった。

（４）−２ 編角θと体積膨張量との関係
また、編角θと体積膨張量との関係をさらに調べた。図６は編角と体積膨張量との関係を説明するグラフである。ここで、ブレーキホースは、その外径が１０．２ｍｍ、上糸層１８の編角θが５９゜とし、編角θをそれぞれ変更した試料Ｓ１〜Ｓ６を作成し、それらの体積膨張量を調べた。その結果、試料Ｓ３〜Ｓ６のように編角θが５７゜を越えると体積膨張量が減少することが分かった。また、編角θが６１゜を越えると体積膨張量が増加することが分かった。

なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

上記実施例では、補強ホースとしてブレーキホースについて説明したが、これに限らず、高圧用のホースであれば、自動車のパワーステアリング用ホースや建設機械用の油圧ホースに適用してもよい。

本発明の実施例にかかるブレーキホースの一部を破断した斜視図である。 ブレーキホースの半断面図である。 下糸層の編角を説明する説明図である。 ホース製造装置を説明する説明図である。 ブレーキホースの作用・効果を調べた結果を説明する説明図である。 編角と体積膨張量との関係を説明するグラフである。 従来のブレーキホースの要部を示す断面図である。

符号の説明

１０...ブレーキホース
１１...流路
１２...内管ゴム層
１２Ａ...内管押出体
１４...下糸層
１５...下糸
１６...中間ゴム層
１６Ａ...シート材
１８...上糸層
１９...上糸
２０...外皮ゴム層
２２...口金
３０...ホース製造装置
３１...第１押出装置
３２...第１編込装置
３２ａ...ドラム
３４...中間シート形成装置
３５...第２編込装置
３５ａ...ドラム
３７...第２押出装置

Claims (4)

1. 内管ゴム層と外皮ゴム層との間に、上糸層と下糸層からなる少なくとも２層の補強層を備えた補強ホースにおいて、
   上記下糸層は、単位デシテックス当たりの、引張り強さが６．９ｇ以上、２．７ｇ荷重時における伸度が２．６±１．０％のポリエステル糸からなる補強糸を用い、該補強糸をホース軸方向に対する編角が５９±２゜で編組することにより構成されていること、を特徴とする補強ホース。
2. 請求項１に記載の補強ホースにおいて、
   上記上糸層は、単位デシテックス当たりの、引張り強さが６．９ｇ以上、２．７ｇ荷重時における伸度が２．６±１．０％のポリエステル糸からなる補強糸を用い、該補強糸をホース軸方向に対する編角が５９±２゜で編組することにより構成されている補強ホース。
3. 請求項１または請求項２に記載の補強ホースにおいて、
   上記内管ゴム層の厚さが０．６±０．２ｍｍである補強ホース。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の補強ホースにおいて、
   上記補強糸の太さは、１１００±１００ｄｔｅｘである補強ホース。

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