JP2009505016A

JP2009505016A - 高圧／高温ホース用の末端部

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Publication number: JP2009505016A
Application number: JP2008526549A
Authority: JP
Inventors: キースディクソン−ロチェ，
Original assignee: ディクソン−ロチェ，キース
Priority date: 2005-08-16
Filing date: 2006-08-16
Publication date: 2009-02-05
Also published as: US20090072532A1; AU2006281263A1; EP1915563A1; BRPI0614357A2; CA2617839A1; NO20080945L; WO2007020447A1; GB0516780D0

Abstract

圧着によってホース（１）に末端部（２）を設ける際に使用する末端装置および末端部を形成する方法であって、装置は、１つ以上の環状溝（９）を有し且つホース端部（７）に位置されるようになっているホース成形具（６）と、前記環状溝内へ圧着される、対応する数の圧着リング（１６，１９）とを備え、ホースの材料の断面形状が蛇行形状にされるようになっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、高圧／高温ホース用の末端部に関し、特に、そのようなホースのための圧着端部取付具に関する。

大口径の高圧／高温ホースおよびパイプ並びに末端部は、通常、エポキシ樹脂によって取り付けられる。これは、これまで圧着式（小口径ホース＆パイプにおいて採用された技術）が厳しい用途（変動する温度、圧力サイクル、端部負荷サイクルなど）においてはうまくいかないことが分かっていたからである。

しかしながら、今日利用できるエポキシ樹脂は、厳しい用途では１２０℃よりも高温でそれらを使用できないという限界を有している。また、あまり厳しくない用途を除き、末端部を逆に取り付けることが依然としてできない。また、この技術は信頼できないことが分かってきた。

目下の課題は、厳しい用途をサポートできるとともに、今日の作り付けの末端部よりも安価で迅速に組み付ける（一人1時間の仕事量）ことができる逆取付式の圧着端部取付具構造を見出すことである。

従来の圧着方法は、補強体に沿って把持することに頼っており、その結果、高い圧着負荷をもたらし、及び／又は、把持面に損傷をもたらすとともに、末端部が長くなる。また、挿入体がスライドし始める場合、挿入体がスリップし続けないようにするための構造がなかった。この構造における把持力は、単に、把持面積に対して圧着負荷および摩擦係数を掛け合わせることにより定められる。

したがって、本発明の目的は、圧着によってホースに末端部を設ける方法であって、上記問題を解決し或いは少なくとも緩和する方法を提供することである。

本発明の更なる目的は、ホースに末端部を設けるための装置であって、末端部が所定位置に圧着され且つそのような圧着された末端部をホースが備える装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、圧着によってホースに末端部を設ける方法であって、１つ以上の環状溝を有する成形具をホース端部に配置させるステップと、環状溝内へ対応する数の圧着リングを圧着させることにより成形具と圧着リングとの間のホースの材料の断面形状を蛇行形状にするステップとを備える方法が提供される。

本方法は、成形具をホース端部内へ挿入するステップを更に備えることが好ましい。

あるいは、本方法は、ホース端部上に成形具を装着するステップを更に備えてもよい。

本方法は、ホースおよび成形具に被せるようにしてスリーブを装着するステップを更に備えることが好ましい。

圧着リングに対応する１つ以上の内側溝がスリーブに設けられている場合において、本方法は、スリーブをホース端部上に圧着するステップを含むことが有益である。

圧着リングは、ホース端部から離れた内側リングから、ホース端部に隣接する外側リングへと順次に圧着されるのが好適である。

内側リングを完全に圧着し、各外側リングを最初、内側リングよりも少ない量だけ圧着することが好ましい。

各外側リングは最初、約３０％だけ圧着されるのが有益である。

また、本方法は、第２の圧着作業において外側リングを更に約３０％だけ圧着するステップを更に備えることが好ましい。

本方法は、第３の圧着作業において外側リングを完全に圧着するステップを更に備えることがより好ましい。

本発明によるホースに末端部を設ける方法は、圧着リングによってホースに対して及ぼされる把持力の大きさを以下の式にしたがって計算するステップを更に備えることが有益である。
Ｔ_２＝Ｔ_１×ｅ^μθ
ここで、Ｔ_１は、内圧の結果としてホースに作用する負荷、
ｅは指数、
μは、上記ホースと上記圧着リングとの間の摩擦係数、
θは、上記圧着リングの側面の傾斜角度である。

本発明の更なる態様によれば、圧着によってホースに末端部を設ける際に使用する末端装置であって、１つ以上の環状溝を有し且つホース端部に位置されるようになっているホース成形具と、前記環状溝内へ圧着される対応する数の圧着リングとを備え、成形具と圧着リングとの間のホースの材料の断面形状が蛇行形状にされるようになっているものが提供される。

環状溝は、成形具の外面上に形成されていることが有益である。

成形具内には内部横方向通路が形成され、環状溝が成形具の内面上に形成されていることが好適である。

ホース端部および成形具に被せるようにしてスリーブが装着されることが好ましい。

成形具の環状溝は円錐台形状であることが好ましい。

環状溝の一方の側面の傾斜が他方の側面よりも急であることが有益である。

環状溝における急傾斜の側面はホース端部に近い側であることが有効である。

圧着リングは円錐台形状であることが好ましい。

ホースの横軸に対する圧着リングの側面の傾きが１５°〜５０°であることが好ましい。

より好ましくは、傾きの範囲は２０°〜４５°である。

更に好ましくは、傾きの範囲は２５°〜３５°である。

また、スリーブには、使用時に圧着リングの位置に対応する１つ以上の内側溝が設けられていることが好ましい。

スリーブの内側溝の縁部が面取りされていることが有益である。

スリーブの溝の前縁の面取りは、後縁におけるよりも浅いことが好適である。

成形具およびスリーブの相対的な横方向移動を防止するために成形具およびスリーブにロック手段が設けられることが好ましい。

より好ましくは、ロック手段は、成形具またはスリーブの一方にある戻り止めと、他方にある、戻り止めと協働するラグとを備えている。

本発明の第３の態様によれば、本発明の第２の態様に係る末端装置を備えるホースが提供される。

一般に、ホースは、ゴムまたはプラスチックのマトリクス状態の周方向補強繊維またはワイヤを含んでいる。マトリクスは、挿入体および圧着リングが位置される前に補強体を露出させるために末端領域で剥ぎ取られてもよい。末端領域は、成形具を挿入する前にプラグの使用によって拡張されてもよい。

本発明は、補強体の層に沿う（層とインラインを成す）面上だけでなくスリーブの組み立て前に組み立てられる必要がある深い圧着リングの垂直な或いは略垂直な面上で補強体を深溝圧着させることに基づいている。この手法は、補強体が方向を変える度に式Ｔ_２＝Ｔ_１×ｅ^μθを適用することにより、把持負荷を増大させる。以下の図面の構造は、従来のインライン形態から予期し得るよりもかなり高い把持力を与える。また、この手法を使用して圧着されたスリーブで引き起こされる歪みは、そのような末端部において通常必要とされるよりもかなり小さい。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

ここで、図面を参照すると、図３には、末端部２（図７参照）が取り付けられる必要がある大口径の高圧／高温ホース１の端部７が示されている。図示のホースは、周知の技術にしたがってゴムシース５内へと押し出された細い金属素線４を備える可撓性スチールコード３から形成されている。

中空管状の凹凸成形具６がホースの端部内に挿入される。成形具はスチールから形成されるのが好ましい。成形具の外面８には複数の環状溝９が設けられており、そのうちの３つが図３に示されている。環状溝は異なる深さを有するように示されているが、幾つかの実施形態では、それらの環状溝が全て同じ深さを有してもよいことが理解されよう。

環状溝の側面１０は約１５°〜５０°だけ内側に傾斜されている。傾斜は、以下で更に説明するように、好ましくは約２０°〜４０°であり、より好ましくは２５°〜３５°である。溝の前側面１０ａの傾斜は、溝の後側面１０ｂの傾斜と同じであってもよい。あるいは、溝の前側面および後側面の傾斜が異なっていてもよい。

成形具の下側部分１１、すなわち、使用時にホース端部から離れている部分の外径は、成形具をホースの端部の所定位置へと押し込むことができるように減少している。

第１の溝９と第２の溝９との間にある成形具の面１２は、成形具の内面１３と平行である。第２および第３の溝９間にある成形具の面１２’は、第３の溝へ向かって内側にテーパが付けられている。成形具６の面１２，１２’は、いずれもが内面１３と平行であってもよく、あるいは、いずれもがテーパが付けられていてもよく、あるいは、平行面とテーパ面との組み合わせを形成していてもよいことが理解されよう。

以下で更に説明するように、ホース端部７から延びる成形具の端部近傍には、環状溝の形態を成す戻り止め１４が設けられている。

ホース端部７から離れた成形具６の他端には、ホース端部内のゴムシース５の端部上に成形具が確実に受けられることを可能にするために、成形具と同軸の環状位置決め溝１５が設けられている。

本実施形態では、ホース端部を覆うようにして４つの圧着リング１６，１９が装着されて示されている。任意の数のリングが使用されてもよく、また、本発明は、任意の特定の数のリングに限定しようとするものではない。圧着リングは、中実構造を成していることが好ましく、すなわち、カット、スロット、または、切り込みを有していないことが好ましい。この実施形態において、ホース端部７から離れている最も内側のリング（以下でノーズリング１６とも称する）は、略長方形の断面を有している。以下で更に説明するように、このリングの内面１７は、極縁部から上側に向かってテーパが付けられて、表面の中心付近の頂点１８に集まっている。

外側リング１９は、そのうちの３つが図３に示されているが、ホース端部の横軸に対して所定の角度θを成して内側に傾斜する側面２０を有している。角度は、好ましくは１５°〜５０°の範囲であり、より好ましくは２０°〜４５°の範囲であり、更に好ましくは２５°〜３５°の範囲である。

外側リング１９はほぼ同じサイズとなるよう図３に示されているが、リングのサイズは、内側リングに隣接するリングから最も外側のリングまで異なっていてもよい。

図面の図５は、圧着リング１６，１９に被せるようにして装着されるスリーブ２１を示している。スリーブは、スチールから形成されるとともに、ホース１または圧着されたリングの外径よりも僅かに大きい内径を有する略中空管状体であり、それにより、ホース端部７から或いはホース端部から離れた部分５から、スリーブをホース端部７上で受けることができる。

スリーブ（図５）の内面２２には、末端部に設けられた圧着リング１６，１９に対応する数の複数の環状溝２３が設けられている。図５では、溝の側面２４がスリーブの内面に対してほぼ直角を成すように示されている。図１０および図１１に示される他の実施形態において、溝の側面は、以下で説明する圧着作業中に移動できるように傾斜されている。図１１において、ホース端部に最も近いスリーブの溝の側面２４ａには、スリーブに対する圧着リングの引っ掛かりを防止するために急勾配の面取りが設けられている。ホース端部から離れた溝の他の側面２４ｂには、スリーブが圧縮されるときに圧着リングの横方向の伸びを許容する浅い傾斜形状が設けられている。

ホース端部から離れたスリーブの内面上には、１つ以上の環状突出部２５が設けられている。これらの突出部により、スリーブは、当該スリーブが所定位置にあるときにホースの外面を把持することができる。

ホース端部に隣接するスリーブの他端には、内側に突出するフランジ２６が設けられている。このフランジは、成形具とスリーブとの間のロック手段を形成するために成形具の戻り止め１４内に受けられるように寸法付けられている。フランジの下面２７および成形具の対応する当接面２８は、成形具とスリーブとの間の緩やかな係合を行なうために傾斜されていてもよい。

次に、図面の図１〜図７を参照して、ホース端部に末端装置を取り付ける方法について説明する。

図１に示されるように、本発明に係る末端部を可撓性スチールコードから形成されるホースの端部上に対して圧着させる必要がある場合には、最初に、スチールコードの細い金属素線を保護する内側および外側のゴムシースを剥ぎ取ることによりホース端部が形成される。

必要に応じて、ホース端部を十分に拡張させて末端部を受けるために、プラグをホース端部内に挿入してその後に除去してもよい。成形具は、プラグを用いた前変形を必要とすることなく組み立てられるべきことが好ましい。

ここで、図３を参照すると、プラグが除去されて、凹凸成形具がホース端部内に挿入されている。成形具６の下側部分１１の外面上のテーパにより、成形具をホース１内の所定位置へと押し込むことができる。成形具は、ゴムシースが成形具６の環状位置決め溝１５内に完全に入り込むまで挿入される。

その後、圧着リングがホース端部上に設けられる。使用される外側圧着リングの数は、成形具の外面の環状溝の数に対応している。ノーズリング１６は、成形具の対応する溝上に位置される。その後、各外側圧着リング１９が、成形具６の外面の対応する溝の位置の上側で、ホース端部を覆うようにして配置される。

その後、周知の圧着装置によってノーズリングがホース上に対して圧着される。ノーズリングの内面１７上の頂点１８は、ホースとノーズリングとの間の摩擦係数を増大させる機能を果たし、これにより、末端部２が更に確実に取り付けられる。

その後、外側リングが、ノーズリングに隣接する最も内側のリングから始めて順次に、ホース上に対して圧着される。好ましい実施形態では、内側リングが最初、約３０％だけ圧着され、残りの圧着リングのそれぞれが順次に同様の量だけ圧着される。その後、最も内側のリングが更に３０％圧着された後、残りのリングが順次に圧着される。最後に、最も内側のリングが最後の約４０％分圧着された後、残りの圧着リングが順次に圧着される。この一連の部分的な圧着作業は、成形具６の溝９内に圧着リング１９を正確に位置合わせさせる役目を果たすとともに、成形具と圧着リングとの間でホースが把持される際のホースの任意の長手方向の拡張に対応する役目も果たす。

圧着リングが成形具６の溝９内に圧着されるにつれて、ホース１は、図４に示されるように、リングの周囲で弾性変形されて溝９の形状をほぼ成す。変形中、ホースは断面形状が略蛇行形状にされる。

ホースは、成形具の溝９の傾斜側面１０ａ，１０ｂおよび圧着リング１９の傾斜側面２０の周囲で変形される。溝およびリングの急勾配の斜面は、以下の式にしたがって、リングによりホースに対して作用する把持力を増大させる。
Ｔ_２＝Ｔ_１×ｅ^μθ
ここで、Ｔ_１は、内圧の結果としてホースに作用する負荷、
ｅは指数、
μは、ホースと圧着リングとの間の摩擦係数、
θは、ホースの横方向角度に対する圧着リングの側面の傾斜角度である。

その後、スリーブ２１が、当該スリーブの内側溝２３が圧着リング１６，１９と位置的に一致するまで、ホース端部７上に装着される。この位置で、ホース端部から離れたスリーブの端部にある環状突出部２５がホースの外側ゴムシース５を把持する。ホース端部に隣接するスリーブ２１の他端にあるフランジ２６が成形具の環状の戻り止め１４内に緩く位置し、これにより、スリーブが圧着前に所定位置に保持される。

その後、図６に示されるように、スリーブ２１が圧着リングに被せるようにして所定位置に圧着される。スリーブがリングへ向けて進むにつれて、リング１９がスリーブの溝２３内に位置される。図１１ａ〜図１１ｃは、溝の側面２４がホースの横軸に対して傾斜している場合における溝内のリングの緩やかな係合を示している。

溝の面取りされた前側面２４ａは、リングのための位置決めガイドとしての機能を果たすとともに、スリーブの圧着中にリングが溝の前縁に引っ掛からないようにする。溝の前縁におけるリングの引っ掛かりは、リングの最終的な位置および接続の一体性に影響を及ぼし得る。

溝の傾斜した後側面２４ｂは、圧着作業中に引き起こされるリングの任意の横方向の拡張を許容する機能を果たし、これは、末端部２をホース端部７に対して更に確実に取り付ける助けをする。

スリーブ２１が圧着されるにつれて、フランジ２６の下面２７が成形具の戻り止め１４の当接面２８に乗り上がり、これにより、スリーブが成形具と強固に係合ロックされ、他に何もしなければ成形具をホースから取り外すことができなくなる。

最後に、末端部内へ水分が進入しないように、スリーブのフランジ２６と成形具の戻り止め１４の外側リップとの間にシール溶着部２９が設けられる。

好ましくは、圧着リングは、カット、スロット、あるいは、切り込みを伴わない中実断面を有していなければならない。しかしながら、圧着リングにおいて必要とされる変形が過度な塑性変形を含む場合には、過度な歪みを引き起こすことなくより大きな変形を可能にするため、スロットまたは切り込みがリング断面にカットされてもよい。そのようなスロットまたは切り込みの例が図８および図９に示されている。

前述した例に対しては、本発明の範囲内で、変形および改良が成されてもよい。例えば、挿入体のノーズにおける圧着形状は、最初の圧着プロセス中にそれが押し出されないように図１０に示される如く変形することができる。また、成形具の溝９の凹凸形状は、例えば図１０に示されるように略湾曲面を形成するように変えられてもよい。

圧着プロセス中におけるスリーブの長手方向の移動を最小限に抑えるために、スリーブおよび成形具の当接面２７，２８が平行であってもよい。

ホースのカバーを把持するために使用される突出部２５は、半円または長方形となるように変更されてもよい。

ホースにおける末端取付具に関連して本発明を説明してきたが、末端取付具がパイプなどの他の管状部材に対して同様に設けられてもよいことが理解されよう。

また、所定位置に圧着される際のホースの断面の略蛇行形状は、任意の波形状を含むことが理解されよう。この場合、ホースは、内側変形および外側変形の交互のパターンで、その全長に沿って或いはその全長の一部に沿って横方向に変形される。

本発明の更なる実施形態において、圧着リングは、単一の圧着作業で完全に圧着されてもよい。これに加えて或いはこれに代えて、圧着リングは、順次に圧着される必要はなく、同時に或いは任意の組み合わせで圧着されてもよい。また、スリーブと成形具との間に設けられるシール溶着部は、スリーブと成形具との間に注入されるエポキシ樹脂または何らかの他のシール剤と置き換えられてもよい。スリーブの外面には、使用時に圧着リング間に位置されてもよい１つ以上の環状溝が設けられてもよい。

圧着リングが適用されたホース端部の断面図である。プラグがホース端部の開口に挿入された図１のホース端部の断面図である。圧着前における本発明の一態様に係る末端装置の断面図である。圧着リング作用後の図３の装置の断面図である。外側スリーブが圧着リングの周囲に取り付けられた図４の装置の断面図である。スリーブの圧着後における図５の装置の断面図である。挿入体とスリーブとの間にシール溶着部を伴う図６の圧着されたホース末端部の断面図である。圧着リングの他の形態の概略図である。圧着リングの他の形態の概略図である。明確のためにホースが取り除かれた本発明の第２の態様に係るホース用末端装置の断面図である。圧着作業中のスリーブと圧着リングとの相対位置を示す概略図である。圧着作業中のスリーブと圧着リングとの相対位置を示す概略図である。圧着作業中のスリーブと圧着リングとの相対位置を示す概略図である。

Claims

圧着によってホースに末端部を設ける方法であって、
１つ以上の環状溝を有する成形具をホース端部に配置するステップと、
前記環状溝の数と対応する数の圧着リングを前記環状溝内に圧着させることにより前記成形具と前記圧着リングとの間のホースの材料の断面形状を蛇行形状にするステップと
を備える方法。
前記成形具を前記ホース端部内に挿入するステップを更に備える、請求項１に記載のホースに末端部を設ける方法。
前記ホース端部の周囲に前記成形具を装着するステップを更に備える、請求項１に記載のホースに末端部を設ける方法。
前記ホースおよび前記成形具に被せるようにしてスリーブを装着するステップを更に備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のホースに末端部を設ける方法。
前記圧着リングに対応する１つ以上の内側溝が前記スリーブに設けられており、前記スリーブをホース上に圧着する、請求項４に記載のホースに末端部を設ける方法。
前記圧着リングを、前記ホース端部から離れている内側リングから、前記ホース端部に隣接する外側リングへと順次、圧着する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のホースに末端部を設ける方法。
前記内側リングを完全に圧着し、前記外側リングの各々を最初に前記内側リングよりも少ない量だけ圧着する、請求項６に記載のホースに末端部を設ける方法。
前記外側リングの各々を最初に約３０％だけ圧着する、請求項７に記載のホースに末端部を設ける方法。
第２の圧着作業において前記外側リングを更に約３０％だけ圧着するステップを更に備える、請求項８に記載のホースに末端部を設ける方法。
第３の圧着作業において前記外側リングを完全に圧着するステップを更に備える、請求項９に記載のホースに末端部を設ける方法。
前記圧着リングによって前記ホースに対して及ぼされる把持力の大きさが以下の式にしたがって計算され、
Ｔ_２＝Ｔ_１×ｅ^μθ
ここで、Ｔ_１は、内圧の結果としてホースに作用する負荷、
ｅは指数、
μは、前記ホースと前記圧着リングとの間の摩擦係数、
θは、前記圧着リングの側面の傾斜角度である、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のホースに末端部を設ける方法。
圧着によってホースに末端部を設ける際に使用する末端装置であって、
１つ以上の環状溝を有し且つホース端部に配置されるようになっている成形具と、
前記環状溝内に圧着される、前記環状溝の数と対応する数の圧着リングと
を備え、前記成形具と前記圧着リングとの間のホースの材料の断面形状が蛇行形状にされるようになっている、末端装置。
前記環状溝が前記成形具の外面上に形成されている、請求項１２に記載の末端装置。
前記成形具内には長手方向の横通路が形成され、前記環状溝が前記成形具の内面上に形成されている、請求項１２に記載の末端装置。
前記成形具の前記環状溝が円錐台形状である、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の末端装置。
前記環状溝の一方の側面の傾斜が他方の側面よりも急である、請求項１５に記載の末端装置。
前記環状溝の前記急傾斜である側面が前記ホース端部に近い側である、請求項１６に記載の末端装置。
前記圧着リングが円錐台形状である、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の末端装置。
前記ホースの横軸に対する前記圧着リングの側面の傾きが１５°〜５０°である、請求項１８に記載の末端装置。
前記傾きの範囲が２０°〜４５°である、請求項１９に記載の末端装置。
前記傾きの範囲が２５°〜３５°である、請求項２０に記載の末端装置。
前記ホース端部および前記成形具に被せるようにしてスリーブが装着される、請求項１２〜２１のいずれか一項に記載の末端装置。
使用時に前記圧着リングの位置に対応する１つ以上の内側溝が前記スリーブが設けられている、請求項２２に記載の末端装置。
前記スリーブの前記内側溝の縁部が面取りされている、請求項２３に記載の末端装置。
前記スリーブにおける前記内側溝の前縁の面取りが後縁におけるよりも浅い、請求項２４に記載の末端装置。
前記成形具および前記スリーブの相対的な横方向移動を防止するべく前記成形具および前記スリーブにロック手段が設けられている、請求項２２〜２４のいずれか一項に記載の末端装置。
前記ロック手段が、前記成形具または前記スリーブの一方にある戻り止めと、他方にある、前記戻り止めと協働するラグとを備えている、請求項２６に記載の末端装置。
請求項１２〜２７のいずれか一項に記載の末端装置を備えるホース。
添付図面に示され且つ添付図面を参照して明細書にて詳述した、十分な圧着によってホースに末端部を設ける方法。
添付図面の図１〜７，８，９，１０または１１に示され且つこれらの図を参照して明細書にて詳述した、十分な圧着によってホースに末端部を設ける際に使用する末端装置。
添付図面に示され且つ添付図面を参照して明細書にて詳述したホース。