JP2017223259A - ホース - Google Patents

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。

特開２０１４−２２８１２９号公報

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。

本発明のホースの実施形態を一部切開して例示する側面図である。 図１のホースの横断面図である。 図１のホースの端部にホース金具を取り付けた状態を例示する縦断面図である。

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。

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

Claims (6)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。

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