JP2006506588A - 複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有するホース状部材 - Google Patents

Abstract

ホース状部材は、複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有し、ワイヤまたは管は全て、互いにほぼ平行であり、ワイヤまたは管は、ホース状部材の長手方向軸の周りに螺旋状に巻き付けられる。

Description

本発明は、複数の金属ワイヤまたは管から成る外壁を有するホース状部材に関する。

上記のホース状部材は一般的に知られており、特に自動車の電気ケーブル、流体ラインなどの縦長の（longitudinal）物体をガイドするための保護ホースとして用いられる。これらのホース状部材の壁は一般に、ほぼ連続した面を形成するために、編組された、通常は断面が円形に織られた（round woven）金属ワイヤから構成される。

これらの既知のホース状部材は、上記の機能を申し分なく果たす。とはいえ、軽量構造で、かつ他の用途に用いられる同様の部材が必要とされている。

したがって、このようなホース状部材を提供することが本発明の目的である。

この目的は、ワイヤまたは管の全てが互いに平行になるようにすること、およびワイヤまたは管がホース状部材の軸の周りに螺旋状に巻き付けられることにより達成される。

このようにすると、ホース状部材を作製する非常に効果的で安価な方法を得ることができる。

好ましくは、金属はアルミニウムまたはアルミニウム合金である。

軽量で曲げやすいこのタイプの金属を用いることにより、ホース状部材を作製するのに便利な方法を得ることさえ可能である。

別法では、特に管を用いる場合、ホース状部材は流体輸送システムにおける可撓性の接続部として用いることができる。

これまで、これらの用途にはゴムホースを用いることが一般的であり、スチールフィラメントが設けられていれば、ゴムホースは、例えば油圧システムで用いるために高圧の流体を収容することさえ可能であった。ゴムホースをこの目的に非常に適したものにする特性は、高い可撓性であり、これにより、ホースは固定部品と可動部品とを接続することができる。また、ゴムホースは、振動を受けた場合でも耐久性がある。したがって、ゴムホースは、それぞれが独自の振動系を有する２つの構成部品を流体ラインと接続する必要があり、かつある程度の可撓性が要求される自動車システムにおいて用いられることが多かった。このような用途の例は、空調システム、燃料供給システム、ブレーキラインなどである。

しかしながら、材料として、ゴムには、気体の形態の少なくとも一部の流体が材料を通って拡散し得るという欠点がある。車両のブレーキシステムでは、可撓性ゴムホースの接続部からの拡散によって、ブレーキ液に水が入る。空調システム、特に炭酸ガスをベースとした空調システムでは、炭酸ガスがゴムホースを通って徐々に逃げることにより、システムの性能が低下し、時間および費用がかかる補給が必要となる。ゴムのさらなる欠点は老朽化であり、これは通常あらゆる屋外条件で生じる。その結果、ゴムが衰えて、その用途に応じて時々交換が必要となる。さらに、ゴムの引張り強度は比較的低いため、高圧用途に非常に適したものとはならない。

したがって、複数の金属管で形成される外周を有するホース状部材であって、全ての管が互いにほぼ平行であり、かつホース状部材の長手方向軸の周りに螺旋状に巻き付けられる、ホース状部材を提供することが本発明の目的である。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照する以下の説明から明らかとなるであろう。

図１は、螺旋状に巻き付けられた、または撚り合わせられた複数のワイヤまたは管（２）を備えるホース状部材（１）を示す。ホース状部材は、要求される断面形状、例えば円形、楕円形、または任意の有用な形状のコア部材の周りに複数のワイヤまたは管を螺旋状に巻き付けることにより作製され、その後、出来上がったホース状部材からコア部材が取り外される。したがって、密閉面（closed surface）を有するホース状部材が得られるほど隣接するワイヤまたは管同士を非常に密接させるか、または隣接するワイヤまたは管の間にある程度の距離を与えて、より高い可撓性を与える半密閉面（semi-closed surface）を得ることが可能である。ホース状部材（１）の中心部は、ホース状部材が用いられる用途に応じて、中空であってもよく、またはコア材（１０）（図６を参照）を充填してもよい。このようなホース状部材（１）は、その長手方向軸に対して垂直な方向に弾性変形することができる可撓性部材を形成する、すなわち、曲がって上記の方向の振動を吸収することができる。さらに、長手方向の撓み変形も可能である。

ホース状部材を構成するワイヤまたは管は、ホース状部材の製造および使用に有用な特徴である優れた変形性、可撓性、および耐久性を提供するアルミニウムまたはアルミニウム合金からできていることが好ましい。

中心部が中空である場合、ホース状部材は、電気ケーブル、フレキシブルホースなどの損傷を受けやすい（sensitive）縦長要素の保護ガイドとして用いることができる。これは、自動車両において好ましい用途であるが、他の状況で用いることもできる。このような用途では、ホース状部材（１）の各端部は、ワイヤまたは管の端（図示せず）を保護するために覆われてもよい。この保護が必要な場合、密閉面が好ましい可能性があるが、いくつかの用途では、重要なのはガイド性であるため、半開放面（semi-open surface）を用いてもよい。

このような用途では、ホース状部材を構成する要素は、ワイヤまたは管であることができ、必要な場合、ホース状部材は、縦長要素に必要なガイドを行うように、長手方向に機能することができる。

他の用途では、ホース状部材は、２つの剛性の流体ライン、または器具の間の可撓性流体接続部として用いられることが意図される。このタイプの用途では、ホース状部材は巻き付けられた、または撚られた管からできていなければならない。

図２〜図５は、巻き付けられた、または撚られた管（２）および端部品またはマニホルド（４）を備えるホース状部材（１）を示す。端部品（４）を用いて、複数の管の流路を１つの共通の流路に組み立てるか、またはその逆に、１つの流路を複数の管（２）に分配することができる。図３および図４には、ピッチ角Ｖが示されている。ピッチ角は、管が巻き付けられる、または撚られる角度である。管（２）は、任意の形状、例えば螺旋状、渦巻状、コイル状に、また様々なピッチ角または直径を与えられて、または任意のこのような形状の組み合わせで、巻き付けられる、または撚られることができる。

図２では、巻き付けられていない、または撚られていない直線状の平行な管（２）が、各端を２つの端部品（４）（一方のみを図示する）に入れて、コア部材（見えない）（１０）を管（２）の中心に配置した状態で、最初に配置されている。次に、端部品（４）を互いに対して捻ることにより、管（２）も、管（２）が永久的に撚れて図示の形状を維持するまで撚られている。これは、システム（１）を製造するのに好ましい方法である。管（２）は、しっかりとした接続を形成するために、通常は端部品（４）に接着、蝋付け、または溶接される。これらのプロセスの後、システム（１）の周りには、さらなるポリマー保護部材（１２）（図１０）が成形されてもよく、それによりシステム（１）の少なくとも一部がポリマー保護部材（１２）に埋め込まれる。あるいは、保護キャリア（１２）を加える前にコアキャリアを取り除いてもよい（図１１）。

図６および図７は、複数の管（２）が、この場合はコア部材（１０）である円筒形キャリアを囲むように配置される、ホース状部材（１）を示す。コア部材は、ポリマー材料、好ましくはポリウレタンなどのエラストマーからできている。図６では、管が１つの層（６）を成して配置され、図７では、管は２つの層（６）および（８）を成して配置される。層が多いほど、大きい流れ面積を得ることができるため、システム（１）の外径を大きくしなくても管システムの流れ抵抗が減る。

図８は、複数の巻き付けられた、または撚られた管（２）が、中心空洞（１１）を含むコア部材（１０）の長手方向軸から一定の距離に平行に配置される、ホース状部材（１）を示す。

図９は、６つの管（２）がコア部材（１０）を囲むように配置される、パイプシステム（１）を示す。

図１０は、６つの管（２）がコア部材（１０）を囲むように配置される、ホース状部材（１）を示す。管（２）は、保護キャリア（１２）にさらに埋め込まれる。

図１１は、２つの層（６）および（８）を成して配置される複数の管（２）を備えるホース状部材（１）を示す。管（２）は、中心空洞（１１）を含む保護キャリア（１２）に埋め込まれる。

図（１２）は、マニホルド（４）と渦巻状セクション（１４）と直線状セクション（１６）とを備えるホース状部材（１）を示す。この設計は、非常に高い可撓性を必要とする用途に非常に適している。当然ながら、ホース状部材は、さらなる渦巻状および／または直線状セクションを備えてもよい。

図１３は、パイプ（２）を受け入れるのに適したパターンで分布している取り付け穴（１８）を備えるマニホルド（４）を示す。穴（１８）は、中心開口（２０）につながっている。

ホース状部材（１）は、機器および接続ラインの個別移動を可能にするために、ガス、空気、水、蒸気、石油化学薬品、または任意の他の物質を搬送する高圧システムで用いることができる。部材（１）は、車両および他の輸送手段のブレーキシステムで用いることもできる。これらのタイプの用途では、用いられる部材（１）はコアキャリアを有していても有していなくてもよい。

本発明によると、管システムの可撓性の程度は、用いられる管の複数の特徴により決まる。

所与の材料からできている管では、長手方向に対して垂直方向のコンプライアンスは、管の直径および壁厚に応じて変わる。図１４は、直径に対して所定の壁厚を有する管のコンプライアンス（Ｃ）の変化を示す。直径が増すとコンプライアンスも増すことが明らかである。さらに、図１５に示すように、壁厚が増すと一定の直径を有する管のコンプライアンスも増す。

その他の点では、既定の材料からできている管の破壊圧力（ＢＰ）は、直径に応じて変わる。図１４では、破壊圧力の変化が直径に応じて示されており、直径が増すと破壊圧力が低下することが明らかである。図１５では、壁厚に応じた圧力降下の変化が示されており、直径が一定の場合、壁厚が増すと圧力降下も大きくなることが分かる。

十分なコンプライアンス、十分な機械的強度、特に内圧に対する抵抗、および可能な限り小さい圧力降下を有する、可撓性のシステムを作製するためには、これらの要件を上手く満たす直径および壁厚を有する管を用いることが重要である。

試験により、最も適切な管の内径は１〜６ｍｍで、壁厚は０．１〜０．５ｍｍであることが示された。

好ましくは、内径は２〜４ｍｍであり、壁厚は約０．２〜０．４ｍｍである。

その他の点では、可撓性またはコンプライアンスの程度は、ピッチ角Ｖ、すなわち、螺旋状に巻き付けられた管とパイプシステムの長手方向軸との間の角度に応じて変わることが分かっている（図１６を参照）。この場合も同様に、特にシステムの軸方向の強度がパイプシステムを正しい位置に維持するのに十分でなければならないため、ピッチ角Ｖとシステムの機械的強度とが折衷される。したがって、ピッチ角Ｖを５０°〜８５°にすることが好ましい。理想的には、ピッチ角は６０°〜８０°である。

図１７は、複数の毛管から成るホース状部材を１つの管に接続するために用いることができる、マニホルドすなわち接続部品（２５）を示す。

この接続部品の構成は、ＥＰ−Ｂ−０ ８９５ ０５１に記載されているものとほぼ同一である。

本明細書および図面に開示された本発明は、変形および変更を加えてもよく、かかる変形および変更も依然として添付の特許請求の範囲に記載の本発明の範囲内にあることを理解されたい。

本発明に対応するホース状部材の側面図である。 流体輸送用途におけるホース状部材の側面図である。 流体輸送用途におけるホース状部材の別の例の側面図である。 流体輸送用途におけるホース状部材の別の例の側面図である。 流体輸送用途におけるホース状部材の別の例の側面図である。 図４のセクションＡ−Ａに対応するホース状部材の一例の断面図である。 図４のセクションＡ−Ａに対応するホース状部材の一例の断面図である。 図５のセクションＢ−Ｂに対応するホース状部材の一例の断面図である。 図４のセクションＡ−Ａに対応するホース状部材の一例の断面図である。 図４のセクションＡ−Ａに対応するホース状部材の一例の断面図である。 図４のセクションＡ−Ａに対応するホース状部材の一例の断面図である。 ホース状部材の一例の側面図である。 図３のセクションＣ−Ｃの図である。 本発明による、ホース状部材を作製するために用いられる管またはワイヤの直径に対するコンプライアンスおよび強度の変化を概略的に示すグラフである。 本発明によるホース状部材を形成するための所定の直径を有する管またはワイヤの、コンプライアンスの変化、および圧力降下と壁厚との関係を概略的に示すグラフである。 本発明によるホース状部材の、可撓性の変化対捩れ角を示すグラフである。 本発明によるホース状部材とともに用いられる、エンドコネクタ（マニホルド）の変更例の斜視図である。

Claims (15)

1. 複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有するホース状部材であって、前記ワイヤまたは管は全て、互いにほぼ平行であり、該ワイヤまたは管は、該ホース状部材の長手方向軸の周りに螺旋状に巻き付けられることを特徴とする、複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有するホース状部材。
2. 前記金属はアルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする、請求項１に記載の複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有するホース状部材。
3. 前記複数の金属ワイヤまたは管から成る外周は、ワイヤまたは管の２つ以上の層から少なくとも一部ができており、該ワイヤまたは管は、互いに平行であるとともにほぼ密閉した面を形成し、かつ該ホース状部材の前記軸の周りに螺旋状に巻き付けられることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有するホース状部材。
4. 前記ワイヤまたは管は、少なくとも一部が保護キャリアに埋め込まれることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有するホース状部材。
5. 前記ワイヤまたは管はそれぞれ保護コーティングでコーティングされることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有するホース状部材。
6. 前記ワイヤまたは管はほぼ密閉した面を形成することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有するホース状部材。
7. 前記外周は管からできており、該管の一方の端部は全て第１のマニホルドに接続され、前記管の他方の端部は全て第２のマニホルドに接続され、それにより、前記２つのマニホルド間に流体接続が形成されることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有するホース状部材。
8. 該ホース状部材の中心空間には、ポリマー材料からできているキャリアが充填されることを特徴とする、請求項７に記載の複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有するホース状部材。
9. 前記ワイヤまたは管の前記端部はいずれも保護カバーで覆われることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有するホース状部材。
10. 前記管は、１〜６ｍｍの内径および０．１〜０．５ｍｍの壁厚を有することを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有するホース状部材。
11. 前記管は２〜４ｍｍの内径を有することを特徴とする、請求項１０に記載の複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有するホース状部材。
12. 前記管は０．２〜０．４ｍｍの壁厚を有することを特徴とする、請求項１０または１１に記載の複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有するホース状部材。
13. 前記管のピッチ角は５０°〜８５°であるが、好ましくは６０°〜８０°であることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有するホース状部材。
14. 自動車両における、電気ケーブル、油圧ホースなどの保護およびガイドのための、請求項１ないし６または８、あるいは請求項１ないし６または８に従属する範囲での１０ないし１３のいずれか一項に記載の複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有するホース状部材の使用。
15. 自動車両における加圧流体の輸送のための、請求項７または８、あるいは請求項１ないし６または８に従属する範囲での１０ないし１３のいずれか一項に記載の複数の金属ワイヤまたは管から成る外周を有するホース状部材の使用。
    

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