JP2017223259A - ホース - Google Patents
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Abstract
【課題】優れた曲げ性能を確保しつつホース金具が取り付けられる加締め部分の破損を防止できるホースを提供する。【解決手段】同軸状に積層されている内面層2と外面層5との間に、金属線材4からなる複数の補強層3が同軸状に積層され、それぞれの補強層3どうしの間に層間ゴム7が同軸状に積層されていているホース1の少なくとも1層の層間ゴム7を、相対的に弾性率が高い高弾性率領域6aと相対的に弾性率が低い低弾性率領域6bとで構成し、低弾性率領域6bをホース軸心CLを中心にして螺旋状に巻回して延在させて、このホース端部1aにホース金具8を加締めて取付ける。【選択図】 図1
Description
本発明は、金属線材からなる補強層を有するホースに関し、さらに詳しくは、優れた曲げ性能を確保しつつホース金具が取り付けられる加締め部分の破損を防止できる汎用性が高いホースに関するものである。
ホースには、鋼線を螺旋状に巻回した補強層、または鋼線を編組して形成した補強層を埋設したものがある。このような金属線材で形成した補強層を同軸状に複数積層したホースでは、それぞれの補強層の間に層間ゴムが介在している(特許文献1参照)。層間ゴムは、隣り合って積層されている補強層どうしの干渉を防止する。また、補強層を形成する鋼線を拘束して、ばらけないように一体化させる機能を有している。
ところで、ホースを屈曲させた時には、ホースの屈曲外周側は伸ばされ、屈曲内周側は圧縮される。この時、補強層を形成する鋼線は実質的に伸縮しないため、層間ゴムが伸長変形したり圧縮変形することで鋼線どうしの間隔が変化してホースが屈曲することになる。層間ゴムの伸縮変形を容易にするには、その弾性率(引張強力)を小さくすればよい。即ち、層間ゴムを柔らかくする程、ホースの曲げ性能を向上させることができる。
一方、ホースの端部にはホース金具が加締めて固定される。ホース金具を加締める際にはホースが外周側からホース中心に向かって強く押圧される。層間ゴムの弾性率が過小であると鋼線に対する拘束力が低下するので、ホース金具を加締めた際に鋼線が乱れたり、ホースに対するホース金具の固定強度の低下によって、加締め部分でホースが破損し易くなる。ホース金具の固定強度が低下すると、ホース金具がホースから抜けて破損が生じることもある。そのため、ホースの曲げ性能を向上させることと、加締め部分の破損を防止することを一定レベルで両立させることは困難であった。
特許文献1では、層間ゴムに剛性が異なる剛性変化部をホース長手方向に延在させることにより、特定の方向により曲げ易くしたゴムホースが提案されている。しかしながら、ほとんどのゴムホースは、使用現場においてどの方向に曲げて使用されるのか分からないのが現状である。したがって、汎用性を高めるには改良の余地がある。
本発明の目的は、優れた曲げ性能を確保しつつホース金具が取り付けられる加締め部分の破損を防止できるホースを提供することにある。
上記目的を達成するため本発明のホースは、同軸状に積層されている内面層と外面層との間に、金属線材からなる複数の補強層が同軸状に積層されていて、それぞれの前記補強層どうしの間に層間ゴムが同軸状に積層されているホースにおいて、少なくとも1層の前記層間ゴムが、相対的に弾性率が高い高弾性率領域と相対的に弾性率が低い低弾性率領域とで構成され、前記低弾性率領域がホース軸心を中心にして螺旋状に延在していることを特徴とする。
本発明によれば、少なくとも1層の前記層間ゴムが、相対的に弾性率が高い高弾性率領域と相対的に弾性率が低い低弾性率領域とで構成されているので、この低弾性率領域の存在によって、ホースの曲げ性能を向上させることができる。しかも、この低弾性率領域が螺旋状に延在しているので、ホースをどの方向に屈曲させても、優れた曲げ性能を得ることができる。ホースは使用現場によって様々な方向に屈曲されて使用されるので、全方向に優れた曲げ性能を有するホースは汎用性が高く、非常に有益である。
一方、この層間ゴムには高弾性率領域が存在しているので、ホース金具を加締めた場合に、この高弾性率領域によって加締め部分の金属線材の乱れを抑制できる。そのため、ホースを使用中に加締め部分が破損することを防止するには有利になる。しかも、高弾性率領域も螺旋状に延在した状態になるため、加締め部分の弾性率の周方向のばらつきが小さくなる。これに伴い、ホース金具をより安定して固定させることができ、加締め部分の破損を防止するには益々有利になっている。
以下、本発明のホースを図に示した実施形態に基づいて説明する。
図1、2に例示するように、本発明のホース1は、内周側から順に、内面層2、補強層3a、3b、3c、3d、外面層5が同軸状に積層された構造になっている。図面の一点鎖線CLは、ホース軸心を示している。図3に例示するように、ホース端部1aには外嵌されたホース金具8が加締められて取り付けられる。図3では、ホース1の内部構造を省略して図示していない。尚、補強層3a、3b、3c、3dは、以下では包括的に補強層3として表記する。
ホース1の最内周に配置される内面層2には、ホース1を流れる流体が直接接触する。そのため、内面層2には、流れる流体に応じて適切な材料が選択され、適切な層厚が設定される。内面層2には、例えば各種加硫ゴムや樹脂等が用いられる。
ホース1の最外周に配置される外面層5には、ホース1に要求される性能や使用環境等に基づいて、適切な材料が選択され、適切な層厚が設定される。例えば外面層5には、耐候性、耐摩耗性、柔軟性等に優れた各種加硫ゴムや樹脂等が用いられる。
補強層3は、金属線材4により形成されていて、ホース1に要求される耐圧性能、曲げ性能等に基づいて、適切な材料や構造等が選択される。金属線材4としては、鋼線等を用いることができる。補強層3の積層数も、ホース1に要求される性能に基づいて、複数の適切な数に設定される。
この実施形態では4層の補強層3が設けられていて、それぞれの補強層3は、金属線材4がホース軸心CLに対して螺旋状に巻回されたスパイラル構造になっている。それぞれの補強層3は、積層順に金属線材4の巻回方向を交互に異ならせている。補強層3の構造としては、スパイラル構造の他に、金属線材4を編組したブレード構造を用いることができる。金属線材4の外径は、例えば0.2mm以上0.8mm以下である。
隣り合って積層されている補強層3どうしの間には、層間ゴム7が介在している。層間ゴム7は補強層3どうしを接合させるとともに、隣り合う補強層3の間で互いの金属線材4どうしの干渉を防止する緩衝材になっている。それぞれの補強層3を形成する金属線材4は層間ゴム7によって拘束されている。
層間ゴム7はそれぞれ、相対的に弾性率が高い高弾性率領域6aと、相対的に弾性率が低い低弾性率領域6bとで構成されている。高弾性率領域6aの弾性率は例えば、一般にホース1の層間ゴム7として使用されているゴムの弾性率と同等であり、例えば3MPa以上15MPa以下である。
本発明における弾性率は、例えば、23℃において、JIS K6251に準拠して測定したときの100%伸長時の引張応力(100%モジュラス)の値である。ホース1の一般的な使用条件では、層間ゴム7に生じる伸びは100%程度なので、弾性率として100%モジュラスの値を採用するのは合理的である。或いは、そのホース1の使用条件により合致した弾性率を用いることもできる。例えば、層間ゴム7の伸びが小さい条件下で使用されるホース1の場合は、弾性率として例えば50%モジュラスの値を用いることができる。
低弾性率領域6bは、ホース軸心CLを中心にして螺旋状に巻回されて延在している。この低弾性率領域6bは、一方のホース端部1aから他方のホース端部1aまで分断なく連続して延在している。換言すると、この層間ゴム7には、高弾性領域6aも同様にホース軸心CLを中心にして螺旋状に巻回されて延在した状態になっている。即ち、本発明では、高弾性領域6aおよび低弾性率領域6bがホース軸心CLを中心にして螺旋状に巻回されて延在している。
すべての低弾性率領域6bの螺旋状の巻回方向を同じにすることもできる。ホース軸心CLに対する低弾性率領域6bの傾斜角度は、例えば30°以上80°以下であり、適切な傾斜角度に設定される。
この実施形態では、層間ゴム7毎に1本の低弾性率領域6bが延在しているが、2本または3本以上の複数本の低弾性率領域6bを周方向に間隔をあけて延在させた仕様にすることもできる。1つの層間ゴム7に複数本の低弾性率領域6bを設ける場合は、周方向に等間隔で配置するとよい。
低弾性率領域6bの弾性率は例えば、高弾性率領域6aの弾性率の30%以上70%以下である。低弾性率領域6bは所定幅Wに設定されていて、その所定幅Wは、この低弾性率領域6bが延在している層間ゴム7の周長に対して例えば、20%以上40%以下になっている。
この実施形態では、異なる層間ゴム7における低弾性率領域6bがホース軸心CLを中心にして周方向に等間隔で配置されている。即ち、それぞれの低弾性率領域6bがホース1の横断面視で、ホース軸心CLを中心にして、周方向に等間隔にずれて配置されている。
本発明のホース1では、層間ゴム7が、高弾性率領域6aと低弾性率領域6bとで構成されているので、この低弾性率領域6bの存在によって、ホース1の曲げ性能を向上させることができる。しかも、低弾性率領域6bが螺旋状に延在しているので、ホース1をどの方向に屈曲させても、優れた曲げ性能を得ることができる。即ち、このホース1は、柔軟性が高くて所定曲げに要する力が小さくて済む仕様になっている。ホース1は使用現場では、どの向きに屈曲されて使用される分からないため、全方向に優れた曲げ性能を有するホース1は汎用性が高く、非常に有益である。
一方、層間ゴム7には高弾性率領域6aも存在している。そのため、ホース端部1aにニップル8aの一部を挿入し、このホース端部1aにソケット8bを外嵌して加締めることにより、ホース金具8を取り付けた場合には、ホース端部1aの加締め部分の金属線材4は高弾性率領域6aによって比較的強く拘束されているので、乱れることを抑制できる。
これにより、ホース1の耐圧性は設定どおりに確保でき、ホース金具8はホース端部1aに強固に固定されることになる。そのため、ホース1を使用中に加締め部分が破損することを防止するには有利になる。しかも、高弾性率領域6aも螺旋状に延在した状態になっているので、加締め部分の弾性率の周方向のばらつきが小さくい。これに伴い、ホース金具8をより安定して固定させることができるとともに、加締め部分の破損を防止するには益々有利になっている。
低弾性率領域6bの弾性率が高弾性率領域6aの弾性率の30%未満であると、ホース1の曲げ性能を十分に向上させ難くなる。一方、この割合が70%超であると、ホース端部1aにホース金具8を加締めた際に、この低弾性率領域6bの変形が大きくなって加締め部分の鋼線4の乱れを抑制し難くなる。これに伴い、ホース1を使用中に加締め部分が破損することを防止する効果を得難くなる。
低弾性率領域6bの所定幅Wが、この低弾性率領域6bが延在している層間ゴム7の横断面視の周長に対して20%未満であると、層間ゴム7の全体積における低弾性率領域6bの体積割合が過小となり、ホース1の曲げ性能を十分に向上させ難くなる。一方、この割合が40%超であると、層間ゴム7の全体積における低弾性率領域6bの体積割合が過大となり、ホース端部1aにホース金具8を加締めた際に、変形する範囲が広くなる。これに伴い、ホース1を使用中に加締め部分が破損することを防止する効果を得難くなる。
この実施形態では、すべての層間ゴム7が、高弾性率領域6aと低弾性率領域6bとで構成されているが、少なくとも1層の層間ゴム7を高弾性率領域6aと低弾性率領域6bとで構成して、低弾性率領域6bを螺旋状に延在させればよい。例えば、このように低弾性率領域6bを螺旋状に延在させた層間ゴム7を、最外周の層間ゴム7のみに採用する、或いは、最外周の内周側に隣接する1層の層間ゴム7のみに採用する、或いは、最内周の層間ゴム7のみに採用することもできる。
ホース1の曲げ性能を向上させるには、より外周側に位置する層間ゴム7を、上記のように低弾性率領域6bを螺旋状に延在させた仕様にすることが好ましい。一方、加締め部分の金属線材4の乱れを抑制してホース1使用中の加締め部分の破損を防止するには、より外周側に位置する層間ゴム7には低弾性率領域6bが存在しないか、低弾性率領域6bの体積割合が小さいことが好ましい。そこで、例えば、最外周の層間ゴム7は高弾性率領域6aだけで構成し、最外周の層間ゴム7の内周側に隣接する2層の層間ゴム7のみを、上記のように低弾性率領域6bを螺旋状に延在させた仕様にすることもできる。
異なる層間ゴム7に配置された低弾性率領域6bの周方向位置はずらすことなく一致させることもできる。しかし、低弾性率領域6bの周方向位置が一致していると、この低弾性率領域6bに相当する範囲が局部的に変形し易くなる。そのため、この実施形態のように、異なる層間ゴム7に配置された低弾性率領域6bの周方向位置はずらした方か好ましく、より好ましくは、ホース軸心CLを中心にして、周方向に等間隔にずれて配置されている仕様にする。
補強層3が、金属線材4をホース軸心CLに対して螺旋状に巻回して延在させたスパイラル構造の場合、この実施形態のように、螺旋状に延在している低弾性率領域6bの巻回方向を、この低弾性率領域6bと隣接して外周側に積層されている補強層3を形成している金属線材4の巻回方向と同じにした仕様にするとよい。
この仕様によれば、低弾性率領域6bが外周側に隣接する金属線材4に沿って伸び易くなるので、ホース1の曲げ性能を向上させるには益々有利になる。また、ホース製造時には、それぞれの層間ゴム7(高弾性率領域6aおよび低弾性率領域6b)を形成している未加硫ゴムは外周側に流動する傾向にあるので、外周側に隣接する金属線材4に沿って流動する。それ故、外周側に隣接する金属線材4の巻回方向と同じ方向に巻回された低弾性率領域6bを形成し易いというメリットもある。
図1、2に例示した構造と同様の構造の所定寸法(内径19mmとした)のホースをモデルとして、それぞれの層間ゴムにおける低弾性率領域の弾性率と、低弾性率領域の所定幅のその層間ゴムの周長に対する割合との2項目のみを変化させて、ホースの曲げ性能(所定曲げに要する力)と、ホース金具の固定強度を評価した。
その結果、それぞれの層間ゴムにおける低弾性率領域の弾性率を高弾性率領域の弾性率の30%以上70%以下、かつ、低弾性率領域の所定幅をその層間ゴムの周長の20%以上40%以下にすることで、層間ゴムをすべて高弾性率領域で形成した場合に比して、所定曲げに要する力を5%以上低減でき、かつ、ホース金具の固定強度の低下率を17%以下に抑えることが可能であることが確認できた。
尚、金属線材が編組されたブレード構造の補強層を備えたホースであっても、同様の傾向が期待できる。
尚、金属線材が編組されたブレード構造の補強層を備えたホースであっても、同様の傾向が期待できる。
1 ホース
1a ホース端部
2 内面層
3、3a、3b、3c、3d 補強層
4 金属線材
5 外面層
6a 高弾性率領域
6b 低弾性率領域
7 層間ゴム
8 ホース金具
8a ニップル
8b ソケット
CL ホース軸心
1a ホース端部
2 内面層
3、3a、3b、3c、3d 補強層
4 金属線材
5 外面層
6a 高弾性率領域
6b 低弾性率領域
7 層間ゴム
8 ホース金具
8a ニップル
8b ソケット
CL ホース軸心
Claims (6)
- 同軸状に積層されている内面層と外面層との間に、金属線材からなる複数の補強層が同軸状に積層されていて、それぞれの前記補強層どうしの間に層間ゴムが同軸状に積層されているホースにおいて、
少なくとも1層の前記層間ゴムが、相対的に弾性率が高い高弾性率領域と相対的に弾性率が低い低弾性率領域とで構成され、前記低弾性率領域がホース軸心を中心にして螺旋状に延在していることを特徴とするホース。 - 前記低弾性率領域の弾性率が、前記高弾性率領域の弾性率の30%以上70%以下である請求項1に記載のホース。
- 前記低弾性率領域が所定幅に設定されていて、その所定幅が、この低弾性率領域が延在している前記層間ゴムの周長に対して20%以上40%以下である請求項1または2に記載のホース。
- 前記高弾性率領域と前記低弾性率領域とで構成される前記層間ゴムを複数層有し、異なる層間ゴムにおける前記低弾性率領域がホース軸心を中心にして周方向に均等の間隔で配置されている請求項1〜3のいずれかに記載のホース。
- すべての前記層間ゴムが、前記高弾性率領域と前記低弾性率領域とで構成されている請求項1〜4のいずれかに記載のホース。
- 前記補強層が、前記金属線材がホース軸心に対して螺旋状に巻回されて延在しているスパイラル構造であり、螺旋状に延在している前記低弾性率領域の巻回方向が、この低弾性率領域と隣接して外周側に積層されている前記補強層を形成している前記金属線材の巻回方向と同じである請求項1〜5のいずれかに記載のホース。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016117653A JP2017223259A (ja) | 2016-06-14 | 2016-06-14 | ホース |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017223259A true JP2017223259A (ja) | 2017-12-21 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2016117653A Pending JP2017223259A (ja) | 2016-06-14 | 2016-06-14 | ホース |
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2016
- 2016-06-14 JP JP2016117653A patent/JP2017223259A/ja active Pending
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