JP2006226444A - 繊維補強ホース、車両用ブレーキホース及びそれを用いたブレーキシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 耐疲労性及び耐膨張性が良好な繊維補強ホース、車両用ブレーキホース及びそれを用いたブレーキシステムを提供するものである。
【解決手段】 本発明に係る繊維補強ホース１０は、内層チューブ１１の外周に、補強のための編組層及び被覆層を少なくとも１層ずつ有するものであって、各編組層１３，１６が複数本のコード材１２，１５を編み合わせてなり、少なくとも最内層の編組層１３を構成するコード材１２を繊度3.5〜1.0dtxの単位フィラメント２１で構成したものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、繊維補強ホースに係り、特に、車両用ブレーキホースとして好適な繊維補強ホースに関するものである。

自動車のブレーキシステムにおいて、シャーシとホイールキャリパ間で液圧を伝達するためにブレーキホースが用いられている。このブレーキホースは、重要保安部品に指定されていることからも明らかなように、自動車の安全性を確保する上で極めて重要な部品である。

一般に、ブレーキホースは、ブレーキ液が充填される内層ゴムチューブの外周に、補強のための編組層と被覆層を少なくとも１層ずつ有している。より具体的には、ブレーキホースは、内層ゴムチューブの外周に、内層側から順に、第１編組層（補強編組層）、中間ゴム層、第２編組層（補強編組層）、最外ゴム層を有している。

このような構成、構造を有するブレーキホースは、ハンドル操作の繰り返しに伴う頻繁な屈曲や、操舵時又は車輪の回転に伴う揺動などといった過酷な機械的ストレスが負荷されることから、優れた耐疲労性が必要とされる。また、ブレーキシステムの鋭敏な動作を確保するために、低温から高温までの広範な温度領域で体積膨張量が小さいこと、すなわち耐膨張性が良好であること（低膨張であること）も不可欠である（例えば、非特許文献１参照）。

これらの特性は、ブレーキホースの各構成材の内、とりわけ第１編組層における特質、特性の影響を大きく受ける。

石川隆司、外２名、"低膨張ブレーキホース「HTYホース」"、日立電線、日立電線株式会社、2005年1月1日、No.24(2005.1)、p.31-34

近年、自動車においては、サスペンションがより複雑化しており、ブレーキホースのレイアウトはますます厳しくなっている。よって、ブレーキホースは、布設する時点で過酷な屈曲が負荷され、耐疲労性を更に向上させることが求められている。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、耐疲労性及び耐膨張性が良好な繊維補強ホース、車両用ブレーキホース及びそれを用いたブレーキシステムを提供することにある。

上記目的を達成すべく本発明に係る繊維補強ホースは、内層チューブの外周に、補強のための編組層を有する繊維補強ホースであって、上記編組層が複数本のコード材を編み合わせてなり、そのコード材を繊度3.5〜1.0dtxの単位フィラメントで構成したものである。

また、本発明に係る繊維補強ホースは、内層チューブの外周に、補強のための編組層及び被覆層を少なくとも１層ずつ有する繊維補強ホースであって、上記編組層が複数本のコード材を編み合わせてなり、少なくとも最内層の編組層を構成するコード材を繊度3.5〜1.0dtxの単位フィラメントで構成したものである。

ここで、単位フィラメントの単位断面積当たりの本数は、4000〜1500本/ｍｍ²とされる。

単位フィラメントは、
ポリエチレンテレフタレート、
ポリエチレン-2,6-ナフタレート、
ポリビニルアルコール、
及びレーヨン、
から選択される少なくとも１種の繊維材で構成される。

一方、本発明に係る車両用ブレーキホースは、前述した繊維補強ホースを用いて形成され、被覆層をゴム材で構成したものである。

他方、本発明に係るブレーキシステムは、前述した車両用ブレーキホースと、シャーシ及びホイールキャリパを備えたものである。

本発明によれば、疲労に対する信頼性の高い繊維補強ホースを得ることができるという優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

繊維補強ホースは、内層チューブ内に充填された流体による内圧が繰り返し負荷され、かつ、屈曲、捩り、圧縮などの過酷な機械的ストレスが負荷される。このため、内層チューブを補強するための編組層が疲労により劣化するおそれがある。本発明者らが、鋭意研究を行った結果、編組層の内、特に最内層の編組層を構成するコード材における単位フィラメントの繊度及び本数が、疲労特性に大きな影響を与えることを見出した。

本発明の好適一実施の形態に係る繊維補強ホースの斜視図を図１に示す。

図１に示すように、本実施の形態に係る繊維補強ホース１０は、内層チューブ１１の外周に、内層側から順に、第１編組層（補強繊維層）１３、中間カバー層１４（第１被覆層）、第２編組層（補強繊維層）１６、及び最外カバー層１７（第２被覆層）を有する。

第１編組層１３及び第２編組層１６は、それぞれ複数本の第１コード材１２及び第２コード材１５を編み合わせてなる。各編組層１３，１６の内、少なくとも最内層の第１編組層１３を構成する第１コード材１２は、図２に示すように、繊度が3.5〜1.0dtx、好ましくは3.0〜1.5dtxの単位フィラメント２１で構成される。また、各編組層１３，１６の内、少なくとも第１編組層１３を構成する第１コード材１２は、単位フィラメント２１の単位断面積当たりの本数は4000〜1500本/ｍｍ²、好ましくは3000〜1800本/ｍｍ²とされる。ここで言う最内層は、内層チューブ１１に接する層を意味している。

各コード材１２，１５は、フィラメント２１を所定の本数束ねてなる束線、又はその束線を複数本合糸した（又は撚り合わせた）もののいずれであってもよい。

単位フィラメント２１の繊度を3.5〜1.0dtx（1.0dtx＝1g/10000ｍ）と規定したのは、繊度が3.5dtxを超えると耐疲労性の向上効果が不十分となり、逆に、繊度が1.0dtx未満だと、各編組層１３，１６を形成する際に単位フィラメント２１が破断したり、繊維補強ホース１０を実用に供し、過酷な屈曲、捩り、圧縮などのストレスが負荷された際に、単位フィラメント２１が破断するおそれがあるためである。

単位フィラメント２１の単位断面積当たりの本数を4000〜1500本/ｍｍ²と規定したのは、4000本/ｍｍ²を超えると耐膨張性が悪化するおそれがあるためであり、逆に、1500本/ｍｍ²未満だと、十分な耐疲労性又は強度が得られなかったり、耐膨張性が悪化するおそれがあるためである。

第１編組層１３及び第２編組層１６を構成する単位フィラメント２１（繊維材）の構成材としては、特に限定するものではなく、各部位に要求される特性に応じて適宜選択される。例えば、
(1) ポリエチレンテレフタレート繊維、
ポリエチレン-2,6-ナフタレート繊維、
ポリビニルアルコール繊維、
ポリブチレンテレフタレート繊維、
ポリアリレート繊維、
ナイロン繊維、
アラミド繊維、
アクリル繊維、
ポリアクリロニトリル繊維、
ポリエチレン繊維、
ポリプロピレン繊維、
ポリ塩化ビニル系繊維、
ポリウレタン繊維、
ポリオキシメチレン繊維、
ポリテトラフルオロエチレン繊維、
ポリパラフェニレンペンズビスオキサゾール繊維、
ポリイミド繊維、
ポリフェニレンサルファイド繊維、
などの合成繊維、
(2) レーヨン繊維、ポリノジック繊維などの化学繊維、
(3) 綿繊維、麻繊維などの天然繊維、
が挙げられる。ここで、繊維補強ホース１０に負荷される屈曲疲労を考慮すると、これらの繊維の内で、耐疲労性及び耐摩耗性に優れたものが好ましく、例えば、
ポリエチレンテレフタレート繊維、
ポリエチレン-2,6-ナフタレート繊維、
ポリビニルアルコール繊維、
レーヨン繊維、
が挙げられる。

各補強層１３，１６は、単層構造又は複層構造のいずれであってもよい。単層構造及び複層構造のいずれの場合でも、それぞれの層の構成材は同種又は異種のどちらであってもよい。具体的には、各補強層１３，１６を構成する各コード材１２，１５を、単一繊維からなるフィラメント２１で形成したり、繊維種の異なるフィラメント２１を２種類以上組み合わせて形成してもよい。また、各補強層１３，１６が複層構造の場合、それぞれの層が摩滅するのを防ぐために、中間層を介在させてもよい。この中間層の材質、形態・形状、形成方法については、特に限定するものではないが、通常はそれぞれの層を形成する際、各層間に、未加硫ゴムのテープ材又はフィルム材を巻き付けたり、ゴムを溶剤に溶かして糊状にしたものをコーティング又はディッピングし、その後、架橋を行うことで、中間層が形成される。

内層チューブ１１、中間被覆層１４、及び最外被覆層１７の構成材は、特に限定するものではなく、各部位に要求される特性に応じて適宜選択される。ここで、ブレーキホースのように、過酷な機械的ストレスが負荷される場合、各部材１１，１４，１７の構成材として、耐熱性、耐候性、及び耐油性が良好なゴム材料が好ましい。例えば、
天然ゴム、
クロロプレンゴム、
スチレンブタジエンゴム、
エチレンプロピレンジエンゴム（以下、EPDMという）、
イソブチレンゴム、
クロロスルホン化ポリエチレンゴム、
などが挙げられる。

ゴム材料は、本実施の形態における内層チューブ１１、中間被覆層１４、及び最外被覆層１７の目的、機能を損なわない範囲で、補強剤、充填剤、可塑剤、軟化剤、加工助剤、活性剤、スコーチ防止剤、及び老化防止剤などの配合剤を適宜含んでいてもよい。また、ゴム材料以外の内層チューブ１１、中間被覆層１４、及び最外被覆層１７の構成材として、各種の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などが挙げられる。

なお、本実施の形態に係る繊維補強ホース１０においては、編組層及び被覆層をそれぞれ２層有する場合について説明を行ったが、特にこれに限定するものではない。例えば、編組層及び被覆層は、それぞれ１層ずつ又は３層以上ずつであってもよい。

次に、本実施の形態に係る繊維補強ホース１０の製造方法を説明する。

本実施の形態に係る繊維補強ホース１０は、例えば、以下に示す方法によって製造される。

先ず、マンドレルの外周にゴム材料（例えば、EPDM）を押出被覆した後、マンドレルを引き抜くことで、ゴム材料からなる内層チューブ１１が得られる。

次に、この内層チューブ１１の周りに、予め作製しておいた第１コード材１２を複数本（例えば２４本）編み合わせることで、２４打の第１編組層１３が得られる。この第１編組層１３の外周にゴム材料（例えば、EPDM）を押出被覆することで、ゴム材料からなる中間カバー層１４が形成される。

次に、この中間カバー層１４の周りに、予め作製しておいた第２コード材１５を複数本（例えば２４本）編み合わせることで、２４打の第２編組層１６が得られる。この第２編組層１６の外周にゴム材料（例えば、EPDM）を押出被覆することで、ゴム材料からなる最外カバー層１７が形成され、繊維補強ホース１０が作製される。

ここで、各補強層１３，１６の形成方法としては、繊維補強層の形成方法として慣用的に用いられているものが全て適用可能であり、特に編み合わせだけに限定するものではない。また、各補強層１３，１６の形成条件（各コード材１２，１５の構造、打数（本数）など）は、各補強層１３，１６に要求される特性及び性能に応じて適宜決定されるものであり、特に限定するものではない。

このようにして製造された本実施の形態に係る繊維補強ホース１０を用いてブレーキホースを作製し、このブレーキホースを用い、シャーシとホイールキャリパを接続することで、本実施の形態に係るブレーキシステムが得られる。

本実施の形態に係る繊維補強ホース１０においては、各編組層１３，１６の内、少なくとも第１編組層１３を構成する単位フィラメント２１の繊度及び単位断面積当たりフィラメント数の最適化を行っている。具体的には、単位フィラメント２１の繊度を3.5〜1.0dtx、単位断面積当たりのフィラメント数を4000〜1500本/ｍｍ²と規定している。これによって、本実施の形態に係る繊維補強ホース１０は、従来の繊維補強ホースと比較して、耐疲労性及び耐膨張性をより向上させることができる。また、各編組層１３，１６を構成する各単位フィラメント２１の両方について、繊度及び単位断面積当たりフィラメント数を上述した範囲に規定することで、製造コストはやや上昇するものの、耐疲労性及び耐膨張性を更に向上させることができる。

また、本実施の形態に係る繊維補強ホース１０を、ブレーキホースに適用することで、従来のブレーキホースと比較して、疲労に対する耐久性、及びブレーキペダルを踏んだ時のレスポンスやリニアリティといったブレーキフィーリングがより高くなることから、より安全性の高いブレーキシステムが得られる。

本実施の形態に係る繊維補強ホース１０は、その適用範囲をブレーキホースのみに限定されるものではなく、内層チューブ１１内に充填された流体によるインパルス内圧が繰り返し負荷され、かつ、屈曲、捩り、圧縮などの過酷な機械的ストレスが負荷されるホース部材に適用することができる。

以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。

次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

EPDMからなる内層チューブの外周に、内層側から順に、第１コード材を２４打ちしてなる第１編組層、EPDMからなる中間カバー層、第２コード材を２４打ちしてなる第２編組層、及びEPDMからなる最外カバー層を設け、図１に示した構造の繊維補強ホース（試料１〜３）を作製した。第１コード材及び第２コード材を構成するフィラメントは、ポリエチレンテレフタレート繊維とした。また、第１コード材はフィラメントの束線を２本合糸したもの、第２コード材はフィラメントの束線を３本合糸したものとした。

ここで、試料１の繊維補強ホースは、第１コード材におけるフィラメントの繊度が2.4dtx、単位断面積当たりのフィラメント数が2360本のものとした（実施例１）。

試料２の繊維補強ホースは、第１コード材におけるフィラメントの繊度が3.3dtx、単位断面積当たりのフィラメント数が1620本のものとした（実施例２）。

試料３の繊維補強ホースは、第１コード材におけるフィラメントの繊度が4.4dtx、単位断面積当たりのフィラメント数が920本のものとした（比較例１）。

実施例１，２及び比較例１の各繊維補強ホースを、所定の長さに切断した後、各ホースの両端に口金具を装着し、耐疲労性試験及び加圧膨張量測定試験に供した。各ホースの第１編組層の構成、耐疲労性及び耐膨張性の評価結果を表１に示す。

耐疲労性試験は、100℃の温度条件下で、各ホースに0MPa→9.8MPa→0MPa→9.8MPa→…のインパルス圧を負荷させながら、各ホースを繰り返し屈曲させるものであり、各ホースが破裂、破断した時の屈曲回数を測定した。屈曲回数が300万回以上のものを、耐疲労性が良好であると評価した。

また、加圧膨張量測定試験は、JIS D2601に準拠して自由長が305ｍｍの各ホースを10.3MPaに加圧した時の内容積変化量を測定するものであり、この変化量を膨張量として評価を行った。膨張量が0.70ｃｍ³/ｍ未満のものを、耐膨張性が良好であると評価した。

表１に示すように、実施例１，２の各ホースは、第１コード材におけるフィラメントの繊度が2.4dtx、3.3dtxと規定範囲（3.5〜1.0dtx）内であり、また、単位断面積当たりのフィラメント数が2360本、1620本と規定範囲（4000〜1500本）内であった。よって、実施例１，２の各ホースは、いずれも屈曲回数が300万回以上（390万回、360万回）、膨張量が0.70ｃｍ³/ｍ未満（0.49ｃｍ³/ｍ、0.64ｃｍ³/ｍ）となり、耐疲労性及び耐膨張性が共に良好であった。

これに対して、比較例１のホースは、第１コード材におけるフィラメントの繊度が4.4dtx、単位断面積当たりのフィラメント数が920本といずれも規定範囲を外れていた。よって、比較例１のホースは、屈曲回数が300万回未満（200万回）、膨張量が0.70ｃｍ³/ｍ以上（0.84ｃｍ³/ｍ）となり、耐疲労性及び耐膨張性が共に不十分であった。

本発明の好適一実施の形態に係る繊維補強ホースの斜視図である。 図１における第１コード材の拡大斜視図である。

符号の説明

１０ 繊維補強ホース
１１ 内層チューブ
１２ 第１コード材（コード材）
１３ 第１編組層（最内層の編組層）
１４ 中間カバー層（被覆層）
１５ 第２コード材（コード材）
１６ 第２編組層（編組層）
１７ 最外カバー層（被覆層）
２１ 単位フィラメント

Claims (6)

1. 内層チューブの外周に、補強のための編組層を有する繊維補強ホースであって、上記編組層が複数本のコード材を編み合わせてなり、そのコード材を繊度3.5〜1.0dtxの単位フィラメントで構成したことを特徴とする繊維補強ホース。
2. 内層チューブの外周に、補強のための編組層及び被覆層を少なくとも１層ずつ有する繊維補強ホースであって、上記編組層が複数本のコード材を編み合わせてなり、少なくとも最内層の編組層を構成するコード材を繊度3.5〜1.0dtxの単位フィラメントで構成したことを特徴とする繊維補強ホース。
3. 上記単位フィラメントの単位断面積当たりの本数が、4000〜1500本/ｍｍ²である請求項１又は２記載の繊維補強ホース。
4. 上記単位フィラメントを、
   ポリエチレンテレフタレート、
   ポリエチレン-2,6-ナフタレート、
   ポリビニルアルコール、
   及びレーヨン、
   から選択される少なくとも１種の繊維材で構成した請求項１から３いずれかに記載の繊維補強ホース。
5. 請求項１から４いずれかに記載の繊維補強ホースを用いて形成され、上記被覆層をゴム材で構成したことを特徴とする車両用ブレーキホース。
6. 請求項５記載の車両用ブレーキホースと、シャーシ及びホイールキャリパを備えたことを特徴とするブレーキシステム。
   

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