JP2016133135A - インタークーラーホース - Google Patents

Abstract

【課題】劣化の判断を容易にしてトラブルを未然に回避し得るインタークーラーホースを提供する。
【解決手段】内層ゴム２１と外層ゴム２２を備えてなり、内部を加圧された吸気が流通するインタークーラーホース２０において、内層ゴム２１の物性を調整することにより、インタークーラーホース２０としての使用条件下における内層ゴム２１の耐久性が外層ゴム２２より高くなるようにし、外層ゴム２２の破損を目視することによりインタークーラーホース２０が劣化したことを判断し得るよう構成する。内層ゴム２１としては、添加剤の処方により物性を調整したフッ素ゴムを用い、外層ゴム２２としてはシリコンゴムを用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、劣化の判断を容易にしてトラブルを未然に回避し得るインタークーラーホースに関する。

自動車のエンジン等においては、燃費の向上や出力の上昇を目的として、ターボチャージャのような過給機により大気圧以上に圧縮した吸気をエンジンの吸気マニホールドに送り込む過給システムを組み込むことが行われている。このとき、ターボチャージャの下流にインタークーラを設置し、ターボチャージャによる圧縮を経て温度の上がった空気をインタークーラ内部に流通させて冷却し、容積あたりの質量を増加して過給効率を上昇させることが一般的である。

この種の過給システムは、例えば、図４に示すような構成を備えている。図中、１はターボチャージャ２を装備したエンジンを示しており、エアクリーナ３から導かれた吸気Ａが吸気管４を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへと送られ、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気Ａがインタークーラ５へと送られて冷却され、該インタークーラ５から更に吸気マニホールド６へと吸気Ａが導かれてエンジン１に供給されるようになっている。エンジン１から排出された排気Ｇは、排気マニホールド７を介しターボチャージャ２のタービン２ｂへと送られ、該タービン２ｂを駆動した排気Ｇが排気管８を介し車外へ排出される。

而して、斯かる過給システムにおいては、エンジン１が稼動状態である時に、排気マニホールド７から排気管８へ送出される排気Ｇが、ターボチャージャ２のタービン２ｂへ流入してコンプレッサ２ａを駆動し、該コンプレッサ２ａに流入した吸気Ａは、該コンプレッサ２ａで圧縮された後、インタークーラ５を介して吸気管４から吸気マニホールド６へ送給されるので、エンジン１の各気筒への吸気Ａの送給量を増加して１サイクル当たりの燃料噴射量を多くすることが可能となり、これによりエンジン１の出力を高めることが可能となる。

また、エンジン１のクランクケース９には、該クランクケース９内に充満したブローバイガス（未燃焼ガス）Ｂを抜き出してオイル分離器１０に導くブローバイガス抜出管１１が接続されており、オイル分離器１０からは、該オイル分離器１０においてオイルＯと分離されたブローバイガスＢが、ブローバイガス戻し管１２を介して吸気管４に戻され、エンジン１に還元されるようになっている。オイル分離器１０においてブローバイガスＢと分離されたオイルＯは、オイル戻し管１３を通して図示しないオイルパンに戻されるようになっている。このようにして、ブローバイガスＢ中に含まれるオイルＯが大気中に放出されないようにしている。

ここで、インタークーラ５の入側と出側は、インタークーラーホース５ａ、５ｂを介して吸気管４に接続される。このインタークーラーホース５ａ、５ｂとしては、シリコンゴムやフッ素ゴムを材料としたホースが一般に用いられる。仮にインタークーラ５と吸気管４を金属など硬質の材料からなるパイプで接続した場合には、該パイプがエンジン１の振動等の影響を受けて破損しやすいため、インタークーラーホース５ａ、５ｂは柔軟性のある素材で構成されている必要があるからである。

こうしたインタークーラーホースにおいては、内層にＦＫＭゴム（フッ化ゴム）などのフッ素ゴムが用いられ、外層にＶＭＱゴム（ビニルメチルシリコーンゴム）などのシリコンゴムが用いられることが多い。一般的に、機械的物性（引張強度等）や熱に対する耐久性はシリコンゴムの方がフッ素ゴムよりも高い傾向があるものの、シリコンゴムは耐油性において劣るという欠点がある。近年のエンジンにおいては、上記したように、ブローバイガスに含まれるオイルを大気放出しないために吸気管に戻す機構が備えられており、吸気管に戻されたブローバイガス中には、オイル分離器で分離しきれなかったオイルが混ざっている。このオイルの混ざったブローバイガスが吸気と混合されて吸気管からインタークーラに導かれるため、インタークーラーホースの素材には耐油性が要求される。そこで、インタークーラーホースには上記のように、外層にシリコンゴムを用いつつ、内層にフッ素ゴムを備えた積層構造のものを使用すれば、外層のシリコンゴムで機械的な強度を確保しながら、内層を覆うフッ素ゴムによりオイルによる劣化を防ぐことができる。

尚、このようなインタークーラーホースに関連する一般的な技術水準を示す文献としては、例えば、下記特許文献１がある。

特開２００３−２１４５６６号公報

上記のような過給システムにおいて、吸気は過給機（上記した例ではタービンとコンプレッサを備えたターボチャージャ）で加圧される結果、高温かつ高圧となっており、コンプレッサの直後にあたる流路は、内部を流通する吸気の高温と高圧に曝されることになる。ここで、インタークーラの入側にあたるインタークーラーホースは、上記したようにシリコンゴムやフッ素ゴムを材料としており、金属製のパイプと比較して高温、高圧の影響を受けやすい。ただし、従来の過給システムにおいては、過給圧がさほど高くはなかったため、圧縮された吸気の温度や圧力に対して十分なインタークーラーホースの強度を保つことが比較的容易であり、通常の運転条件下であれば、車両が寿命を迎えるまでの間、インタークーラーホースの交換を行う必要はなかった。

しかしながら、将来、排ガス規制の強化や過給技術自体の向上に伴い、圧縮される吸気はさらに高温、高圧化することが予想され、インタークーラーホースの使用条件が過酷化し、インタークーラーホースが短寿命化することは確実である。これにより、インタークーラーホースの脱落など、従来はあまり見られなかった様々なトラブルが発生することが懸念される。このため、インタークーラーホースの素材のさらなる強化が必要とされることは勿論であるが、一方でインタークーラーホースに劣化が生じた場合にはいち早く診断し、インタークーラーホースを交換することが必要となる。

ところが、上記のようなインタークーラーホースは、内層をフッ素ゴム、外層をシリコンゴムで構成されている。一般的なフッ素ゴムはシリコンゴムと比較して機械的物性や熱に対する耐久性が低いうえ、インタークーラーホースの場合、内部を高温高圧の吸気が流通することから内側の方が熱的により厳しい環境にある。このため、従来のインタークーラーホースでは、外層のシリコンゴムよりも内層のフッ素ゴムの方が先に劣化しがちであり、内層に先に劣化が生じた場合にはその様子が外観からはわからないため、劣化を診断することが困難であるという問題があった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、劣化の判断を容易にしてトラブルを未然に回避し得るインタークーラーホースを提供しようとするものである。

本発明は、内層ゴムと外層ゴムを備えてなり、内部を加圧された吸気が流通するインタークーラーホースであって、前記内層ゴムの物性を調整することにより、インタークーラーホースとしての使用条件下における前記内層ゴムの耐久性が前記外層ゴムより高くなるようにし、前記外層ゴムの破損を目視することにより前記インタークーラーホースが劣化したことを判断し得るよう構成したことを特徴とするインタークーラーホースにかかるものである。

而して、このようにすれば、インタークーラーホースの劣化を外層ゴムを目視することで簡単に診断できる。

本発明のインタークーラーホースをより具体的に実施するにあたっては、前記内層ゴムとして、添加剤の処方により物性を調整したフッ素ゴムを用い、前記外層ゴムとしてシリコンゴムを用いることができる。

本発明のインタークーラーホースにおいては、前記内層ゴムの素材に補強繊維を混合しても良く、このようにすれば、インタークーラーホースの内層ゴムの摩耗を低減させることができ、また、インタークーラーホースの劣化の判断をより確実に行うことができる。

本発明のインタークーラーホースによれば、インタークーラーホースの劣化の判断を容易にしてトラブルを未然に回避し得るという優れた効果を奏し得る。

本発明の実施によるインタークーラーホースの構造の一例を示す概略図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は（ａ）の一部（一点鎖線で囲った部分）を拡大して示した図である。 本発明の実施に用いられるフッ素ゴムとシリコンゴムの長期熱耐性を比較する線図であり、（ａ）が硬度、（ｂ）が引張強度、（ｃ）が引張伸び率を表している。 本発明の別の実施例によるインタークーラーホースの構造の一例を示す概略図である。 一般的な過給システムを示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施によるインタークーラーホースの形態の一例を示すものである。本実施例のインタークーラーホース２０は、フッ素ゴムを素材とする内層ゴム２１の外側にシリコンゴムを素材とする外層ゴム２２を備え、内層ゴム２１と外層ゴム２２の間にシリコンゴムを素材とする中間層ゴム２３を配して内層ゴム２１と外層ゴム２２を繋いだ構成である。

このようなインタークーラーホース２０の製造は、例えば、芯材の周囲に内層ゴム２１、中間層ゴム２３、外層ゴム２２を押出成形して積層するといった通常の方法によって成形される。図１（ａ）、（ｂ）に示す如く、外層ゴム２２には、強度の要求に応じ、例えばメタアラミド繊維などの補強糸２４を編み込むようにしても良い。また、外層ゴム２２は必要に応じて複数の層を積層し、多層の外層ゴム２２を備えるようにしても良い。内層ゴム２１、中間層ゴム２３、外層ゴム２２同士は、加硫によって各層を構成する分子間を架橋され、互いに接着される。

ここで、内層ゴム２１の素材として用いられるフッ素ゴムは、添加剤の処方を様々に変更することによってその物性を調整できることが公知であり、用途に合わせた物性を持つ多種多様なフッ素ゴムが開発されている。添加剤とは、ゴムの製造時、ベースとなる原料ゴムに対して加えられる様々な物質を指し、カーボンブラックなどの物理的補強のための充填剤や、過酸化物系、ポリアミン系などの架橋剤、トリアリルシアネートやトリアリルイソシアヌレートなどの架橋促進剤、酸化亜鉛などの架橋助剤、その他各種の公知の物質を含む。

そして、添加剤の処方により、内層ゴム２１の耐久性が外層ゴム２２の耐久性を上回るように調整することにより、インタークーラーホース２０の使用条件において、内層ゴム２１より先に外層ゴム２２に損傷が生じるようにした点が、本実施例の特徴とするところである。

このような本実施例のインタークーラーホース２０において、内層ゴム２１として用いられるフッ素ゴムと、外層ゴム２２として用いられるシリコンゴムの熱老化時における物性を比較した線図が図２（ａ）〜（ｃ）である。ここでは、フッ素ゴムとしてＦＫＭゴムを、シリコンゴムとしてＶＭＱゴムを用いており、さらにＦＫＭゴムは、上記したように添加剤の処方により硬度や引張強度がＶＭＱゴムと比較して十分に高くなるよう調整してある。

図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、ＦＫＭゴムとＶＭＱゴムを高温下に置いた場合の硬度、引張強度、引張伸び率の時間変化を示したものである。黒塗りの円形、四角形、三角形のシンボルはそれぞれ、１７５℃、２００℃、２３０℃の環境下に所定時間置かれたＦＫＭゴムの硬度、引張強度、引張伸び率を表し、白抜きの円形、四角形、三角形のシンボルはそれぞれ、１７５℃、２００℃、２３０℃の環境下に所定時間置かれたＶＭＱゴムの硬度、引張強度、引張伸び率を表す。

硬度、引張強度、引張伸び率の各値は、ＦＫＭゴム、ＶＭＱゴムのいずれも時間経過に伴って変化し、その変化は高温の条件であるほど大きい傾向が見られる。特にＦＫＭゴムは、２３０℃の条件下で引張強度において比較的大きい変化を示している。ただし、ＦＫＭゴム、ＶＭＱゴム共に、どの温度条件でも、０〜２０００時間までの各値は十分に許容できる範囲にある。つまり、１７５℃〜２３０℃の高温下に２０００時間の長期間置かれても、ＦＫＭゴム、ＶＭＱゴムのいずれも外力に対して十分な強度を保っており、ＦＫＭゴム、ＶＭＱゴムは、１７５℃〜２３０℃程度の吸気が流通するインタークーラーホースの材料として使用するのに十分な長期耐熱性を有することを示している。

そして、引張強度に関してＦＫＭゴムとＶＭＱゴムを比較すると、いずれの温度条件を比較しても、ＦＫＭゴムの示す数値が、ＶＭＱゴムの示す数値を常に上回っている。例えば、２３０℃の条件下に置かれたＦＫＭゴムの引張強度（図２（ｂ）、黒塗りの三角形のシンボルが示す値）は上記の通り比較的大きな変化を示し、時間経過と共に下がっていくが、０〜２０００時間の各時点でこれを１７５℃の条件下のＶＭＱゴムの数値（図２（ｂ）、白抜きの円形のシンボルが示す値）と比較すると、ＦＫＭゴムの示す数値の方がＶＭＱゴムの示す数値よりも常に高い。このことが、本発明の実施にあたって重要な点である。すなわち、本実施例の如く、添加剤の処方により機械的物性を調整したＦＫＭゴムを内層ゴム２１とし、ＶＭＱゴムを外層ゴム２２としてインタークーラーホース２０を構成した場合、吸気に直接触れる内層ゴム２１は、外層ゴム２２よりも高温に曝されることになるが、そうであっても、インタークーラーホース２０の使用期間中にわたり、内層ゴム２１の引張強度が、常に外層ゴム２２の引張強度を上回るようにすることができる。

このようにすると、インタークーラーホース２０としての使用条件下における内層ゴム２１の耐久性が外層ゴム２２より高くなるため、内部を流通する加圧された吸気によってインタークーラーホース２０が劣化し、寿命を迎える場合には、内層ゴム２１より先に外層ゴム２２が破損することになる。よって、例えば車両の定期点検の際、インタークーラーホース２０を目視し、外層ゴム２２に亀裂等の破損が生じていないかどうかを確認することにより、内層ゴム２１が破損するより前にインタークーラーホース２０が劣化していることを知り、該インタークーラーホース２０を交換することができる。

而して、本実施例によれば、内層ゴム２１の物性を調整することにより、インタークーラーホース２０としての使用条件下における内層ゴム２１の耐久性が外層ゴム２２より高くなるようにし、外層ゴム２２の破損を目視することによりインタークーラーホース２０が劣化したことを判断し得るよう構成しているので、インタークーラーホース２０の劣化を外層ゴム２２を目視することで簡単に診断できる。このとき、内層ゴム２１として、添加剤の処方により物性を調整したＦＫＭゴム等のフッ素ゴムを用い、外層ゴム２２としてＶＭＱゴム等のシリコンゴムを用いることができる。

したがって、上記本実施例によれば、インタークーラーホースの劣化の判断を容易にしてトラブルを未然に回避し得る。

また、本発明を実施するにあたっては、図３に示す如く、インタークーラーホース２５の内層ゴム２６の素材として、アラミド短繊維などの補強繊維２７を混合したＦＫＭゴムを用いても良い。ＦＫＭゴムに補強繊維２７を混合する場合、例えば、トルエンにＦＫＭゴムを溶解したゴム糊に補強繊維２７を含浸し、補強繊維２７の表面を前記ゴム糊で被覆した上で、被覆された補強繊維２７をＦＫＭゴムに一定量混合する。こうして補強繊維２７を混合したＦＫＭゴムを内層ゴム２６として用い、芯材の周囲に内層ゴム２６、中間層ゴム２３、外層ゴム２２を押出成形して積層するといった通常の方法によってインタークーラーホース２５を成形する。図１に示した実施例と同様、図３に示した別の実施例においても、外層ゴム２２にはメタアラミド繊維などの補強糸２４を編み込むようにしても良く、また、外層ゴム２２は複数の層を積層しても良い。内層ゴム２６、中間層ゴム２３、外層ゴム２２同士は、加硫によって各層を構成する分子間を架橋され、互いに接着される。

このようにすれば、インタークーラーホース２５の内層ゴム２６が補強繊維２７によって補強され、耐摩耗性能が向上する。将来、エンジンの出力や過給圧の上昇に伴ってインタークーラーホース２５の締結部の動きが増し、内層ゴム２６の摩耗が進行しやすくなることが予想されるが、上記のように内層ゴム２６に補強繊維２７を混合することで、摩耗を低減することができる。また、内層ゴム２６の外力に対する強度を向上させることもできるので、外層ゴム２２に比べて一層劣化しにくくなり、内層ゴム２６が破損するより前に外層ゴム２２の破損を発見してインタークーラーホース２５が劣化していることをより確実に知ることができる。

よって、上記本発明の別の実施例によれば、内層ゴム２６の素材に補強繊維２７を混合しているので、インタークーラーホース２５の内層ゴム２６の摩耗を低減させることができ、また、インタークーラーホース２５の劣化の判断をより確実に行うことができる。

したがって、上記別の実施例によっても、インタークーラーホースの劣化の判断を容易にしてトラブルを未然に回避し得る。

尚、本発明のインタークーラーホースは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

２０ インタークーラーホース
２１ 内層ゴム
２２ 外層ゴム
２５ インタークーラーホース
２６ 内層ゴム
２７ 補強繊維

Claims (3)

1. 内層ゴムと外層ゴムを備えてなり、内部を加圧された吸気が流通するインタークーラーホースであって、前記内層ゴムの物性を調整することにより、インタークーラーホースとしての使用条件下における前記内層ゴムの耐久性が前記外層ゴムより高くなるようにし、前記外層ゴムの破損を目視することにより前記インタークーラーホースが劣化したことを判断し得るよう構成したことを特徴とするインタークーラーホース。
2. 前記内層ゴムとして、添加剤の処方により物性を調整したフッ素ゴムを用い、前記外層ゴムとしてシリコンゴムを用いたことを特徴とする請求項１に記載のインタークーラーホース。
3. 前記内層ゴムの素材に補強繊維を混合したことを特徴とする請求項１又は２に記載のインタークーラーホース。

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