JP2017115926A

JP2017115926A - ブレーキホース

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Publication number: JP2017115926A
Application number: JP2015249571A
Authority: JP
Inventors: 健太森本; Kenta Morimoto; 伸一位田; Shinichi Ida
Original assignee: Nichirin Co Ltd
Current assignee: Nichirin Co Ltd
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2035-12-22
Also published as: JP6706775B2

Abstract

【課題】ブレーキホースの低膨張性を常温時だけでなく、高温条件下においても向上させる。【解決手段】ブレーキホース１を、ポリエステル系樹脂からなる内層１１と、内層１１の外周面にアラミド繊維からなる補強糸１２ａを編み組むことで構成される補強層１２と、補強層１２の外周面に被覆され、ポリエステル系樹脂からなる外層１３とで構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、液圧式のブレーキシステムにおいて、液圧を伝達するためのブレーキホースに関するものである。

従来より、自動車等の車両では、ブレーキ液に圧力を加えることでブレーキを作動させる液圧式ブレーキシステムが多く採用されている。ブレーキへの液圧の伝達は、例えば特許文献１、２に記載されているような可撓性のブレーキホースを介して行われるのが一般的である。このようなブレーキホースは、複数層で構成されるのが一般的であり、各層が膨張しやすいものであると、液圧が速やかにブレーキに伝達されず、ブレーキの応答性が悪化する。そこで、ブレーキホースの低膨張性を向上させることが重要となる。

特許文献１のブレーキホースは、内層ゴム、第一補強繊維層、中間ゴム、第二補強繊維層、および外層ゴムを、この順番に内側から設けて構成されている。そして、第二補強繊維層にポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維を採用することによって、ブレーキホースの低膨張性を確保できるものとされている。

また、特許文献２のブレーキホースは、内面材層、第１補強層、中間材層、第２補強層、および外面被覆層を積層して構成されている。このブレーキホースでは、補強層に使用する補強糸を、加硫温度での乾熱収縮率が１％以上のものに規定することにより、加圧時におけるホースの膨張量の低減を図っている。

特開２００１−２１０６８号公報特開２００３−７４７６０号公報

ところで、例えばマウンテンバイクやロードバイクといった、ブレーキの応答性に対する要求が厳しい製品においては、ブレーキホースの低膨張性を十分に確保する必要がある。特に、競技用のマウンテンバイクやロードバイク等では、下りの走行時にブレーキを多用することで摩擦熱によりブレーキキャリパが昇温し、その結果、ブレーキキャリパおよびブレーキホースが１００℃以上の高温になることがある。したがって、このような高温条件下でも、ブレーキホースの低膨張性を維持できることが重要となる。

この点、特許文献１、２に記載のブレーキホースでは、補強層の材料を規定することによりブレーキホースの低膨張化が図られているが、そもそもブレーキホースの主要部（内層、中間層および外層）がゴムからなっており、その低膨張化には限界があった。特に、特許文献１、２に記載のブレーキホースは、上記したような高温条件下における低膨張性の維持を考慮した仕様とはなっておらず、この点において改善の余地があった。

そこで、本発明は、ブレーキホースの低膨張性を常温時だけでなく、高温条件下においても向上させることを目的とする。

本発明にかかるブレーキホースは、ポリエステル系樹脂からなる内層と、前記内層の外周面にアラミド繊維からなる補強糸を編み組むことで構成される補強層と、前記補強層の外周面に被覆され、ポリエステル系樹脂からなる外層と、を備えることを特徴とする。

まず、本発明では、ブレーキホースの主要部を構成する内層および外層を、ゴムではなくポリエステル系樹脂とすることで、大きく低膨張性を向上させることができる。さらに、後で詳細に説明するように、補強層に用いる補強糸をアラミド繊維とすることで、１００℃以上の高温条件下においても、十分な低膨張性を実現できる。つまり、本発明によれば、ブレーキホースの低膨張性を常温時だけでなく、高温条件下においても向上させることが可能となる。

本発明にかかるブレーキホースの一実施形態を示す一部切欠斜視図である。補強糸の編み組みの態様を示す模式図である。低温屈曲耐久試験を説明するための模式図である。

本発明にかかるブレーキホースの実施形態について説明する。図１は、本実施形態におけるブレーキホース１の一部切欠斜視図である。ブレーキホース１は、内側から順番に内層１１、補強層１２および外層１３を積層してなる三層構造の可撓性ホースである。内層１１の内部空間は、ブレーキ液等の内部流体で満たされており、当該内部流体に圧力が作用することで、不図示のブレーキが作動する。ブレーキホース１が搭載される車両は、特に限定されないが、ブレーキの応答性に対する要求が厳しい、競技用マウンテンバイク等において好適に使用できるものである。

内層１１は、ポリエステル系樹脂によって形成される一層のみからなる層である。内層１１は、ブレーキ液等の内部流体が接する部分であり、内部流体の圧力が直接作用して膨張しやすいので、ブレーキホース１の低膨張性に及ぼす影響が大きい。そこで、ブレーキホース１においては、内層１１をポリエステル系樹脂とし、さらに、その曲げ弾性率を１５００ＭＰａ以上とすることで、ブレーキホース１の低膨張化を図っている。

とは言え、曲げ弾性率を高くしすぎると、ブレーキホース１の柔軟性が悪化し、車両への取り付け等が困難となるおそれがある。そこで、内層１１の曲げ弾性率を２０００ＭＰａ以下に抑えることで、ブレーキホース１の低膨張性と柔軟性とのバランスを図っている。ただし、内層１１の曲げ弾性率を１５００ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下とすることは必須ではなく、この範囲よりも曲げ弾性率を低くすることも高くすることも可能である。

より具体的には、本実施形態のブレーキホース１では、内層１１の材料としてポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）を採用している。ＰＥＴを内層１１に用いることで、１５００ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下という比較的高めの曲げ弾性率を、比較的低めのコストで実現することが可能である。ただし、内層１１の材料は、ＰＥＴに限定されず、ポリブチレンナフタレート樹脂（ＰＢＮ）等の他のポリエステル系樹脂としてもよい。

内層１１の外側には、補強層１２が設けられる。補強層１２は、内層１１の外周面にアラミド繊維からなる補強糸１２ａを編み組むことによって構成されている。補強糸１２ａの具体的な材料としては、パラ系アラミド繊維のケブラー（登録商標）、トワロン（登録商標）、テクノーラ（登録商標）等、またはメタ系アラミド繊維のノーメックス（登録商標）、コーメックス（登録商標）等を採用することができる。

図２は、補強糸１２ａの編み組みの態様を示す模式図である。本実施形態の補強層１２は、複数の補強糸１２ａを一方向と他方向との両方向から、同一円周上で互いをクロスさせて編み組まれた、いわゆる「ブレード編組」によって構成されている。しかしながら、図２においては、図が煩雑となることを避けるため、一方向の一部の補強糸１２ａのみを図示している。

図２に示すように、内層１１に編み組まれた補強糸１２ａのホース軸Ａに対する傾斜角度θは、編組角度と呼ばれる。この編組角度θを５４度４４分（以下、この角度を「静止角」と称する）とすれば、ブレーキホース１が加圧された時に、ブレーキホース１の長さおよび径がほとんど変化しないとされている。したがって、一般的には、編組角度θが静止角となるように、補強糸１２ａの編み組みが行われる。

しかしながら、本実施形態のブレーキホース１では、編組角度θが静止角よりも大きくなるように、補強糸１２ａが編み組まれている。これによって、補強糸１２ａがホース軸Ａに沿った方向において密に編み組まれ、内層１１の膨張を抑える効果を高めることができる。ただし、補強糸１２ａを密に編み組みすぎると、補強糸１２ａ同士が互いに乗り上げる部分が多くなり、補強糸１２ａの張力を内層１１に及ぼしにくくなる（内層１１の膨張を抑えにくくなる）という弊害が生じ得る。そこで、本実施形態では、編組角度θを５５度以下としている。

補強層１２の外側には、補強層１２を被覆する外層１３が設けられる。外層１３も、内層１１と同様に、例えばＰＥＴやＰＢＮ等のポリエステル系樹脂によって形成され、一層のみからなる層である。このように、内層１１に加えて、外層１３もポリエステル系樹脂で構成することによって、ブレーキホース１のさらなる低膨張化が可能となる。なお、ブレーキホース１の低膨張性と柔軟性とのバランスを図るため、外層１３の曲げ弾性率は３００ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下とされることが好ましいが、この範囲に限定されるわけではない。

（検証試験）
本実施形態のブレーキホース１の低膨張性を検証するため、表１に示す比較例１、２とともに、ブレーキホース１の実施例に対して、加圧時膨張量試験を行った。ブレーキホース１の実施例は、ＰＥＴからなる内層１１、アラミド繊維からなる補強糸１２ａが内層１１に編み組まれた補強層１２、およびＰＥＴからなる外層１３を有する三層構造である。

一方、比較例１は、特許文献２に開示されている主要部がゴムからなるブレーキホースであり、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）からなる内層、ポリビニルアルコール繊維（ＰＶＡ）からなる補強糸が内層に編み組まれた補強層、ＥＰＤＭからなる中間層、ＰＶＡからなる補強糸が中間層に編み組まれた補強層、およびＥＰＤＭからなる外層を有する五層構造である。また、比較例２は、実施例と同様に三層構造であり、内層および外層がＰＥＴからなる点も実施例と同じであるが、補強層の補強糸がＰＶＡからなる点が実施例と異なる。

加圧時膨張量試験は、ＪＩＳＤ２６０１に基づいて、試験圧力が６．８６ＭＰａおよび１０．３ＭＰａのそれぞれの場合について行った。また、常温時（２５℃）および高温時（１００℃）のそれぞれの雰囲気温度について試験を行った。試験結果を以下の表１に示す。

本発明者らは、競技用マウンテンバイク等に適用された場合でも、使用に耐え得るブレーキホースの開発過程で、まず、内層や外層といった主要部をゴム（比較例１）からポリエステル系樹脂（比較例２）に変更することで、ブレーキホースの低膨張性を向上させることを試みた。その結果、表１に示すように、常温時および高温時のいずれにおいても膨張量を大幅に小さくすることができたものの、高温条件下では膨張量の目標値をクリアすることができなかった。

そこで、本発明者らは、鋭意検討の結果、補強層１２の補強糸１２ａとして、温度依存性の低いアラミド繊維を採用することによって、高温時における膨張量の低減を試みた。その結果、表１の実施例の欄に示すように、ブレーキホース１の膨張量を常温時だけでなく、高温条件下でも低減させることができ、高温条件下でも目標値をクリアすることができた。

このように、本実施形態のブレーキホース１によれば、常温時に限らず高温条件下でも低膨張性を向上させることができるが、一方で、ブレーキホース１が弾性変形しにくくなることにより、屈曲耐久性が低下し、特に低温環境において、十分な屈曲耐久性が得られないという問題が発生し得る。そうすると、実車走行時の使用環境に耐えられなくなり、ブレーキホース１が破損するおそれがある。そこで、上記実施例の低温屈曲耐久性を検証するための試験を行った。

図３は、低温屈曲耐久試験を説明するための模式図である。この低温屈曲耐久試験は、図３に示すように、ブレーキホース１の両端が口金具１０１を介して、試験装置に取り付けられたブレーキホースアセンブリ１００を用いて行われる。まず、図３のｂ図に示すように、ブレーキホースアセンブリ１００を屈曲時最小曲げ半径が２５ｍｍとなるように試験装置に取り付け、雰囲気温度を−３０℃±２℃に調整する。次に、所定のブレーキ液（例えばＪＩＳ−Ｋ２２３３に規定されたもの）を、液圧が０ＭＰａから９．８ＭＰａまでの繰り返し加圧となるように、４２ｃｐｍ（０．７Ｈｚ）のサイクルで加圧するとともに、ａ図の状態とｂ図の状態を交互に実現するように、１５０ｍｍの屈曲ストロークおよび１５０ｃｐｍ（２．５Ｈｚ）の屈曲サイクルで５０万回試験を行い、その後にブレーキホース１に破裂や異常がないかを確認した。

このような低温屈曲耐久試験を上記実施例に対して実施したところ、目標値である５０万回の屈曲を繰り返した後においても、特に破損や異常は見られず、ブレーキホース１が十分な低温屈曲耐久性を有することが検証された。つまり、本実施形態のブレーキホース１は、高温条件下における低膨張性を向上させることができるだけでなく、同時に低温屈曲耐久試験にも耐え得るものとなっており、ブレーキの応答性に対する要求が厳しい競技用マウンテンバイク等において、好適に使用できるものとなっていることが示された。

（効果）
本実施形態のブレーキホース１のように、ポリエステル系樹脂からなる内層１１と、内層１１の外周面にアラミド繊維からなる補強糸１２ａを編み組むことで構成される補強層１２と、補強層１２の外周面に被覆され、ポリエステル系樹脂からなる外層１３とを備える構成とすることで、ブレーキホース１の低膨張性を常温時だけでなく、高温条件下においても向上させることができるとともに、低温環境においても十分な屈曲耐久性を有することができる。

また、本実施形態のブレーキホース１は、内層１１が一層のみからなる。内層１１には、ブレーキ液等の内部流体の圧力が直接作用し膨張しやすいが、内層１１を一層構造（薄肉構造）とすることによって、補強糸１２ａの張力を内層１１に直接的に及ぼすことができ、内層１１の低膨張化を効果的に実現できる。また、内層１１を一層構造とすることで、ブレーキホース１の小径化や軽量化にも有利となる。

また、本実施形態のブレーキホース１では、補強糸１２ａのホース軸Ａに対する編組角度θが、５４度４４分（静止角）よりも大きく５５度以下とされている。編組角度θを静止角よりも大きくすることによって、補強糸１２ａがホース軸Ａに沿った方向において密に編み組まれ、内層１１の膨張をより効果的に抑えることができる。と同時に、編組角度θを５５度以下にすることで、補強糸１２ａが過密となり、補強糸１２ａ同士が互いに乗り上げることを抑え、補強糸１２ａの張力を直接的に内層１１に及ぼしやすくなる（内層１１の膨張を抑えやすくなる）。

また、本実施形態のブレーキホース１のように、ＪＩＳＤ２６０１に規定されている加圧時膨張量試験において、雰囲気温度を１００℃とし、試験圧力を１０．３ＭＰａとしたときの膨張量が、０．０８ｃｃ／３０５ｍｍ以下であれば、高温時におけるブレーキの応答性に対する要求が厳しい競技用マウンテンバイク等においても、好適に使用することができる。

［他の実施形態］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記実施形態の要素を適宜組み合わせまたは種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、ブレーキホース１を構成する内層１１、補強層１２および外層１３をそれぞれ一層のみで構成し、全体で三層構造とすることで、ブレーキホース１の小径化や軽量化に有利なものとなっている。しかしながら、ブレーキホース１を三層構造とすることは、本発明にとって必須の要件ではなく、ブレーキホース１を全体として、四層以上の構造とすることも可能である。

１：ブレーキホース
１１：内層
１２：補強層
１２ａ：補強糸
１３：外層

Claims

ポリエステル系樹脂からなる内層と、
前記内層の外周面にアラミド繊維からなる補強糸を編み組むことで構成される補強層と、
前記補強層の外周面に被覆され、ポリエステル系樹脂からなる外層と、
を備えることを特徴とするブレーキホース。
前記内層が一層のみからなることを特徴とする請求項１に記載のブレーキホース。
前記補強糸のホース軸に対する編組角度が、５４度４４分よりも大きく５５度以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のブレーキホース。
ＪＩＳＤ２６０１に規定されている加圧時膨張量試験において、雰囲気温度を１００℃とし、試験圧力を１０．３ＭＰａとしたときの膨張量が、０．０８ｃｃ／３０５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のブレーキホース。