JP2010515002A - 高圧および低から高の体積膨張環境下での性能に備えたパワーステアリングホースのデザイン - Google Patents

Abstract

【課題】新しいかつ改良されたパワーステアリングホース組立体を提供する。
【解決手段】それは、芯ホース層、第１の強化層、中間ホース層、第２の強化層、および外側ホース層を有している。第１の強化層は１−上、１−下のパターンに形成された編み組みパターンを有している。中間ホース層は第１の強化層上に位置付けられている。第２の強化層は中間ホース層上に配設されている。第２の強化層は３−上、３−下のパターンあるいは２−上、２−下のパターンのいずれかに形成された編み組みパターンを有している。外側ホース層は第２の強化層上に位置付けられている。
【選択図】図８

Description

本発明は、高圧および低から高の体積膨張環境下での性能に備えたパワーステアリングホースのデザインのための方法および装置についての技術に関する。

強化パワーステアリングホースは、加圧流体の移送、特に、自動車用パワーステアリングホース用に使われていることは産業界で良く知られている。これらのホース組立体は、一般的に、ポリマー芯ホース層および繊維あるいはワイヤー材料からなり芯層上に編み組みされたストランドから形成される１あるいはそれ以上の強化層有している。大多数の適用例において、ホースはまた芯ホース層上に形成される中間ホース層および第１の強化層を有している。第２の強化層がその後中間ホース層上に編み組みされる。最後に、ポリマーのカバー材料が一般的に第２の強化層上に形成されてホース組み立て体が完成する。

従来のパワーステアリングホース組立体の強化層は、一般的に回転編み組み機によって施される。これらの回転編み組み機を使って、繊維あるいはワイヤーの強化材料のストランドが、織り合わされた、編み組みパターンで、ホース層上に巻きつけられる。一般的に、これら回転編み組み機は、ストランドが次々と反対方向に巻かれたストランドの対の上および下を次々に通過する所定のパターンを与えるように構成されている。これは、図1，２に見られるような２−上、２−下の編み組みパターンとしてここでは言及されている。当分野で公知のパワーステアリングホースは、第１および第２の両方の強化層にこの２−上、２−下の編み組みパターンを利用している。いくつかの適用例では、ホースの、例えば、張り裂け強度、体積膨張、衝撃寿命、あるいは係合性能を最適化するため、編み組みパターンを変更してホース性能を更に改良することが望まれている。

本発明は、高圧および低から高の体積膨張環境下での性能に備えたパワーステアリングホースのデザインのための方法および装置を提供するものである。このようなパワーステアリングホースのデザインは強化層中に変化のある編み組みパターンを導入している。

本発明の１つの観点による、新しいかつ改良されたパワーステアリングホース組立体が説明される、それは芯ホース層、第１の強化層、中間ホース層、第２の強化層、および外側ホース層を有している。第１の強化層は１−上、１−下パターンに形成された編み組みパターンを有している。中間ホース層は第１の強化層上に位置付けられている。第２の強化層は中間ホース層上に配設されている。第２の強化層は３−上、３−下パターンあるいは２−上、２−下パターンのいずれかに形成された編み組みパターンを有している。外側ホース層は第２の強化層上に位置付けられている。

本発明のもう１つの目的は、中間ホース層が、摩擦性のゴムであるパワーステアリングホース組立体を提供することである。

本発明のさらにもう１つの目的は、第１の強化層および第２の強化層が、ナイロン６，６の繊維であるパワーステアリングホース組立体を提供することである。

更に、本発明のもう１つの目的は、芯ホース層が、クロロスルホン化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン／塩素化ポリエチレン混合物、水素化二トリルゴムあるいは二トリルゴムであるパワーステアリングホース組立体を提供することである。

更に、本発明のもう１つの目的は、中間ホース層がクロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、水素化二トリルゴムあるいはネオプレンゴムであるパワーステアリングホース組立体を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、外側ホース層がクロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、あるいは水素化二トリルゴムであるパワーステアリングホース組立体を提供することである。

更に、本発明のもう１つの目的は、そのホースは内径が、約０．３８０インチから０．３９５インチの範囲、外径が１．０００インチまであるパワーステアリングホース組立体を提供することである。

本発明の更にもう１つの目的は、３−上、３−下の編み組みパターンが、２４あるいは３６のキャリア構造によって形成されるパワーステアリングホース組立体を提供することである。

更に、本発明のもう１つの目的は、第１の強化層が、繊維材料から形成されているパワーステアリングホース組立体を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、第２の強化層が、繊維材料から形成されているパワーステアリングホース組立体を提供することである。

更に、本発明のもう１つの目的は、第１の強化層および第２の強化層の少なくとも１つは、強化材料からなる複数のストランドから形成される強化部材を有するパワーステアリングホース組立体を提供することである。

本発明の更にもう１つの目的は、第１の強化層と第２の強化層間に形成される中間ホース層を更に有しているパワーステアリングホース組立体を提供することである。

更に、本発明のもう１つの目的は、第１の強化層が、更に押し出し成形されたプラスチック層を有するパワーステアリングホース組立体を提供することである。

更に、本発明のもう１つの目的は、パワーステアリングホースを製作する方法を提供することであり、それは、芯ホース層を形成するステップ；１−上、１−下のパターンで芯ホース層上に第１の強化層を編み組むステップ；第１の強化層上に中間層を形成するステップ；３−上、３−下のパターンあるいは２−上、２−下のパターンのいずれかで中間ホース層上に第２の強化層を編み組むステップ；そして第２の強化層上に外側ホース層を形成するステップを有する。

本発明のもう１つの目的は、第１の強化層としてプラスチックバリアを使うステップを更に有するパワーステアリングホースを製作する方法を提供することである。

更に、本発明のもう１つの目的は、第１の強化層および／または第２の強化層はポリエステルヤーンであるパワーステアリングホースを提供することである。

本発明のその他の利益、利点は，以下で詳述する明細書を読みかつ理解すれば、当業者にとっては明らかとなるであろう。

本発明は、ある部品の物理的な形状およびいくつかの部品の配置を取り扱っており、その望ましい実施例は明細書で詳細に説明され，かつその一部を形成している図面に図示される、そしてここで：

当技術分野で公知のパワーステアリングホースの斜視図。

当技術分野で公知のパワーステアリングホースである図1の線２−２に沿って取った縦断面図。

本発明の斜視図。

図３の線４−４に沿って取った縦断面図。

本発明のもう１つの実施例の斜視図。

図５の線６−６に沿って取った縦断面図。

本発明のもう１つの実施例の斜視図。

図７の線８−８に沿って取った縦断面図。

発明の詳細な説明

さて、本発明の実施例を図示する目的でのみ示し、本発明を限定する目的ではない図面を参照して本発明を説明する。図３−８が本発明を示している。

図３−８は、本発明のパワーステアリングホース組立体１０を図示している。一般に、パワーステアリングホース組立体１０は、芯ホース層あるいはチューブ１２、第１の強化層１４，中間ホース層２０、第２の強化層２２、および外側ホース層３０を有している。第１の強化層１４は、１−上、１−下のパターンに形成された編み組みパターンを有している。中間ホース層２０は、第１の強化層１４上に位置決めされている。第２の強化層２２は、第１の強化層１４上に配設されている。これらの図に示すように、中間ホース層２０は、第１の強化層１４と第２の強化層２２の間に並置されている。第２の強化層は３−上、３−下のパターンあるいは２−上、２−下のパターンのいずれかに形成された編み組みパターンを有している。外側ホース層３０は、第２の強化層２２上に位置決めされている。

芯ホース層１２は、このホースの用途である流体物質の移送の際の利用に適したポリマー材料から形成されている。パワーステアリングホースのそのような利用は、低から高の体積膨張要求と同時に高圧環境を含んでいる。芯ホース層１２は、クロロスルホン化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン／塩素化ポリエチレン混合物、水素化二トリルゴムあるいは二トリルゴムから製作される。更に、それはまた、その他の次のようなポリマー材料、これらに限定されるわけではないが、ポリクロロプレーン、塩素化ポリエチレンアクリロニトリルーブタジエン、スチレンブタジエン、ポリイソプレーン、ポリブタジエン、エチレンープロピレンージエンテルポリマー、塩素化ポリエチレンあるいは天然ゴムポリマーから製作されてもよい。これらの代案として、このポリマ−材料は、モンサント社から入手出来るサントプレーン（Ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅ）、RTM.、のようなエチレンープロピレンラバーで変性されたポリプロピレン；シェル ケミカル社から入手出来るポリマー系列のクラトン（Ｋｒａｔｏｎ）、RTM.、のようなブロックポリマー；ポリビニールクロライド等のような熱可塑性エラストマーを含んでいてもよい。これらのエラストマーは、当分野でよく知られているように、特定の用途で望まれている特定の特性を達成するよう、その他のフィラー、可塑剤、酸化防止剤、および硬化系と合成してもよい。

第１の強化層１４は、芯ホース層上に形成されおり、かつ芯ホース層１２の長手方向に沿ってその回りをそれぞれ反対方向に回転編み組機によって所定の編み組みパターンに巻かれる複数の第１および第２の強化部材１６，１８を有している。これら強化部材１６，１８は、ナイロン、ナイロン６−６繊維、綿、レイヨン、ポリエステル、ポリエステルヤーン、ポリビニールアルコールのような繊維材料、あるいはその他適切な繊維材料のストランドを有している。これらの代案として、強化部材は、ワイヤーの形をした金属材料のストランドを有してもよい。第１の強化層１４の第１および第２の強化層１６，１８は、各第１の強化部材１６が反対方向に巻かれた第２の強化部材１８上を交差し、次に、引き続いて隣接反対方向に巻かれた第２の強化部材１８の下を通るようなあるパターンに編み組みされる。この編み組みパターンはここでは１−上、１−下の編み組みパターンと呼ぶ。更に、この編み組みパターンは３６および／または２４キャリア構造である。

図７および８に、本発明のもう１つの実施例が示されている。この実施例では、第１の強化層１４は、芯層1２上に引き抜き加工によって形成されたプラスチックバリア１９である。このプラスチックバリアは熱および油抵抗があればどのような熱可塑性材料でもよい。このプラスチックバリア１９は、ピンホール、チューブを貫通する拘束クラックの成長を阻止し、ホースが折れ曲がった時のチューブの膨らみを低減し、そしてホース全体を通して圧力を均等に配分する、そしてこれらが長い衝撃寿命もたらす。更に、第２の強化層２２は、３−上、３−下の編み組みパターンであり、これは、３６または２４キャリア構造である。

パワーステアリングホースのデザインは、高体積膨張性能についての要求にも合致しなくてはならない。従って、単一編み組みおよび／あるいは単一編み組みデザインを備えたプラスチックバリアを高体積膨張性能範囲に持ち込むため、１−上、１−下の編み組みパターンが利用される。このユニークなパターンは、ホースの単位長さ当たりの交差密度を最大化する。この特徴は、標準の編み組みパターンで製作されたホースの３０から４０％高い体積膨張値をもたらす。このユニークなパターンは、他の強化材（ポリエステル）の導入を可能としながら高体積膨張性能を支える。より高いモジュールのポリエステル繊維は、１−上、１−下の編み組みパターンを支持する改良された磨耗抵抗を有しかつより高い体積膨張性能を備えて改良された衝撃寿命を可能とする。

このホース組立体１０は、第１の強化層１４上に、一般には、芯ホース層1２および第１強化層１４上に中間ホース層２０を引き抜き加工することによって形成された、中間ホース層２０を更に有している。この中間ホース層２０は、次のようなポリマー材料、これらに限定されるわけではないが、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、水素化二トリルゴムあるいはネオプレンゴムから形成される。第２の強化層２２が、その次に、中間ホース層２０上に形成される、そしてこれは、第１の強化層１４について上で説明したのと同様な方法でそれぞれ反対の方向に中間ホース層２０に沿ってその回りに巻かれる第１および第２の強化部材２４，２６を有している。第２の強化層２２は、各第１の強化部材２４が３つの反対方向に巻かれた第２の強化部材２６の上および下を次々と通過するように編み組まれている。この第２の強化層２２は第１の強化層１４と同じ材料から製作されてよい。編み組みパターン３−上、３−下の織りは第２の強化層２２の歪み軽減特性を改良するより柔軟な編み組みを創生する。このユニークな特徴は、標準のパターンホース構造について報告されている体積膨張値と比べたとき２０から３０％低い体積膨張ホース値をもたらす。この低い膨張性能はより長い衝撃寿命を促進する。

本質的に、この標準の２−強化層のデザインは優れた体積膨張結果を生じそして編み組みパターン３−上、３−下および１−上、１−下の織りの導入によって衝撃寿命性能を改良する。第１の強化層１４の１−上、１−下の編み組みパターンは衝撃寿命にマイナスの影響を与えることなくより高い膨張性能を創生する。この内側内の新しいパターンは第２の強化層２２中の３−上、３−下のパターンの導入によって支持されている。このパターンは内側の編み組みの動きを最小化しそしてこの強化層全体に圧力をより均一に再配分する。従って、その結果、このデザインは、より長い衝撃寿命を生成する特徴を備えたより高い体積膨張ホースを創生する。

このホース組立体１０は、第２の強化層２２上に、一般には、第２の強化層２２上に外側層３０を引き抜き加工することによって，形成された外側ホース層３０を更に有している。この外側ホース層３０はホース組立体１０を保護しそしてこのホース組立体１０が使用される用途での使用に適したポリマー材料から形成される。限定的には働かない例として、この外側ホース層３０は、これらに限定されるわけではないが、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、水素化二トリルゴムを含む芯ホース層1２について上で説明した種種のポリマー材料のいずれからでも製作できる。

引き続いて図３−６を参照すると、第１および第２の強化層１４，２２の強化部材１６，１８，２４，２６は、繊維あるいはワイヤー材料の単一ストランドを有している。この代案として、各強化部材１６，１８，２４，２６は、複数のストランドを有してもよい。例えば、図３は３−上、３−下の編み組みパターンを図示しており、ここでは第１および第２の強化部材２４，２６は、繊維あるいはワイヤー材料から成る３つのストランド２４ａ、２４ｂ、２４ｃおよび２６ａ、２６ｂ、２６ｃを有している。

希望する特定の編み組みパターンの組み合わせは、有利には、引き裂け強度、体積膨張、衝撃寿命あるいは係合性能のようなホース組立体１０の種種の特性を最適化するように選択される。そのような希望する編み組みパターンは、強化層１４，２２を形成するために使用される回転編み組み機上のカムを調整することによって選択される。回転編み組み機においては、カムおよびカムフォロワーは、アームの１端がその編み組み中の上ー下パターンを形成するように上下に動くように、そのピボットアームを制御する。色々な編み組みパターンを創生するために、１−上、１−下のパターンを形成することが望まれる時にはカムは小さなカムに置き換えられる。同様に、３−上、３−下の編み組みパターンを形成することが望まれる時にはカムは大きなカムに置き換えられる。従って、これらのカムは、機械によって形成される編み組みパターンを変更するために比較的容易に交換され、このため、同じ機械が上で検討したような種種の編み組みパターンを創生するために利用出来る。

本発明のパワーステアリングホースは、従来技術に対して多くの利点を有している。このパワーステアリングホースは、上で述べた編み組みパターンの組み合わせ、ポリエステルおよび／あるいはナイロンの編み組み強化層、そのデザイン中の３６キャリアおよび／あるいは２４キャリアの編み組み構造を使って体積膨張性能を犠牲にすることなく衝撃寿命を改善する。

このホースデザインは、単一編み組みあるいはプラスチックバリアを備えた単一編み組み有し、これは２編み組みホースデザインと比べた時、より高い体積膨張値を生じる。この高い体積膨張性能は、デザインしたホースのより低い衝撃寿命を引き起こす。従って、上で指摘したデザインについての体積膨張性能へのネガティブの影響を修正するため、従来からあるナイロン強化材および／またはポリエステル強化材および／または３６キャリアおよび／あるいは２４キャリアの編み組み構造と組み合わせて非標準の編み組みパターンを導入すると、より長い衝撃寿命を促進しつつ、上で指摘したデザインで同等あるいは優れた体積膨張性能が得られる。単一編み組みホースデザインは柔軟性、NVH特性、および衝撃寿命を改善する。標準的な摩擦を除去することによって編み組みと折り曲がり部間の干渉を最大化することによって、第２の強化層の衝撃寿命は改善される。このユニークな編み組みパターンを支持するためには、この単一編み組みは、改良された性能特性を創生するため、この編み組み中への３６キャリア構造の導入および他の強化材料（ポリエステル）の使用を必要とする。

本発明のもう１つの観点によると、パワーステアリングホース１０を製作する方法は、芯ホース層を形成するステップを有する。次に、第１の強化層が１−上、１−下のパターンで芯ホース層上に編み組まれる。代案として、もし第１の強化層がプラスチックバリアの場合には、それは芯ホース層上に引き抜き加工される。第１の強化層上に中間層が形成される。次に、第２の強化層が３−上、３−下のパターンあるいは２−上、２−下のパターンのいずれかで中間ホース層上に編み組まれる。この方法の最後のステップは、第２の強化層上に外側ホース層を形成することを有している。

以上、本発明の実施例を説明したが、上記の方法および装置は、本発明の通常の範囲から逸脱しない範囲の変更および修正を含んでいることは当業者には明らかであろう。また、それらが添付の請求の範囲あるいはその均等物に当てはまる限りそのような変更および修正の総てが本発明に包含されると解釈されるべきである。

以上本発明を説明したので、以下のように請求する。

Claims (10)

1. 芯ホース層；
   上記芯ホース層上の第１の強化層；
   上記第１の強化層上の中間ホース層；
   上記第１の強化層上の第２の強化層、上記第２の強化層は３−上、３−下のパターンあるいは２−上、２−下のパターンのいずれかに形成された編み組みパターンを有している；および、
   上記第２の強化層上の外側ホース層を有していることを特徴とするパワーステアリングホース組立体。
2. 上記第１の強化層は１−上、１−下のパターンに形成された編み組みパターンを有している請求項１記載のパワーステアリングホース組立体。
3. 上記第２の強化層は３−上、３−下の編み組みパターンに構成されている請求項１記載のパワーステアリングホース組立体。
4. 上記第１の強化層はプラスチックバリアである請求項１記載のパワーステアリングホース組立体。
5. 上記第２の強化層は、２４あるいは３６のキャリア構造である請求項４記載のパワーステアリングホース組立体。
6. 上記芯ホース層は、クロロスルホン化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン／塩素化ポリエチレン混合物、水素化二トリルゴムあるいは二トリルゴムである請求項１記載のパワーステアリングホース組立体。
7. 上記中間ホース層は、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、水素化二トリルゴムあるいはネオプレンゴムである請求項１記載のパワーステアリングホース組立体。
8. 上記外側ホース層は、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、あるいは水素化二トリルゴムである請求項１記載のパワーステアリングホース組立体。
9. 上記第１の強化層および第２の強化層の少なくとも１つは、強化材料からなる複数のストランドから形成される強化部材を有する請求項１記載のパワーステアリングホース組立体。
10. 上記ホースは、その外径が１．０００インチまである請求項１記載のパワーステアリングホース組立体。
    

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