JP3572952B2

JP3572952B2 - ホース結合構造体

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Publication number: JP3572952B2
Application number: JP21862398A
Authority: JP
Inventors: 研一三井; 直巳中島; 徳雄渡邉
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1998-07-15
Filing date: 1998-07-15
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2018-07-15
Also published as: JP2000035168A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホースに接続管を挿入することによりホースと接続管とを接続するホース結合構造体に関する
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のホース結合構造体として、例えば、特開平９−１５９０７７号公報の技術が知られている。図１４は従来のホース結合構造体にかかる分岐パイプ１００などを一部破断して示す正面図である。図１４において、ホース結合構造体は、３つの分岐部１０１，１０２，１０３を有する分岐パイプ１００と、分岐部１０１，１０２，１０３に圧入された分岐ホース１１１，１１２，１１３とを備えている。分岐部１０１，１０２，１０３のそれぞれの外周表面には、断面三角形のリング状突部１０４，１０５が間隔を隔てて２個設けられている。図１５は分岐部１０１の付近を示す拡大断面図である。図１５に示すように、リング状突部１０４，１０５は、先端側から後端側へ向かうほど外径が拡大する円錐台表面１０４ａ，１０５ａと、円錐台表面１０４ａ，１０５ａの最大外径から分岐部１０１の一般部に伸び円錐台表面１０４ａ，１０５ａと鋭角に交差する鋭角表面１０４ｂ，１０５ｂとを有している。一方、分岐ホース１１１などは、ＥＰＤＭゴムからなる内管ゴム層１１１ａと、糸からなりブレード状に網組された補強糸層１１１ｂと、ＥＰＤＭゴムからなる外皮ゴム層１１１ｃとから構成されている。
【０００３】
分岐部１０１に分岐ホース１１１を圧入する際に、リング状突部１０４，１０５は、分岐ホース１１１の内径を広げる力を加えるが、この力は、補強糸層１１１ｂによる拡張を妨げる大きな反力を生じ、つまり分岐ホース１１１が分岐部１０１を強く締め付ける力となる。このように分岐ホース１１１が分岐部１０１に大きな力にて抜止されるので、クランプを用いることなく、分岐ホース１１１を分岐部１０１に接続することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ホース結合構造体では、エンジンルーム内にて、分岐ホース１１１を狭いスペースでカーブさせた状態にて使用している場合において、分岐ホース１１１が低温状態でしかも繰り返し振動を受けると、分岐ホース１１１と分岐部１０１の先端部の円錐台表面１０４ａとの間に隙間ｋが生じて、リング状突部１０４によるシール性が低くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の技術の問題を解決するものであり、ホースを狭いスペースでカーブさせて使用しかつ冷温状態にて繰り返し振動が加わる条件下においても、優れたシール性を有するホース結合構造体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するためになされた本発明は、
ホースと、該ホースに圧入されたホース接続部とを備え、上記ホースが曲げられかつ繰り返し振動を受ける状態にて配策されるホース結合構造体であって、
上記ホースは、ゴム材料からなるゴム管体内に埋設した補強糸層を有し、内圧が加わっていない内径ｄ１の状態から約０．４９ＭＰａの内圧を受けて内径ｄ２に拡張したとき、（ｄ２−ｄ１）×１００／ｄ１で定義される内径変化率Ｄｃが２３％以下となるものであり、
上記ホース接続部は、その外周面に上記ホースの内径ｄ１よりその外径Ｄ１が大きくかつリング状に突設されたリング状突部と、該リング状突部と該ホース接続部の先端部との間に形成され上記ホースの内壁面と密着しかつ上記外径Ｄ１より小さい外径Ｄ２を有する円筒部とを備え、
上記リング状突部は、該ホースの内壁面を押圧して該ホースの内壁面の一部を外径Ｄ１へ拡張させたときに、（Ｄ１−ｄ１）×１００／ｄ１で定義される拡管率Ｔを２５％以上とするように形成され、
上記円筒部は、上記ホース接続部の軸方向への長さが約３ｍｍ以上に形成されていること、
を特徴とする。
【０００７】
本発明にかかるホース接続部には、リング状突部が形成されており、このリング状突部を乗り越えるようにホースが挿入される。リング状突部の外径は、ホースの内径ｄ１より大径の外径Ｄ１に形成されているので、ホースに挿入されると、ホースの内壁面を部分的に拡張する。ホースは、次式（１）で定義される内径変化率Ｄｃが２３％以下であり、つまり拡径しようとする力に対して大きな反力を生じるものである。ここで、内径変化率Ｄｃは、内径ｄ１のホースに、０．４９ＭＰａ（５ｋｇ／ｃｍ²）の内圧が加わったときの変化率を意味している。
Ｄｃ＝（ｄ２−ｄ１）×１００／ｄ１ ...（１）
しかも、リング状突部は、ホースを拡径したときに、次式（２）で定義される拡管率Ｔが２５％以上となるように形成されている。ここで、拡管率Ｔは、内径ｄ１のホースがリング状突部で外径Ｄ１まで拡張される割合を意味している。
Ｔ＝（Ｄ１−ｄ１）×１００／ｄ１ ...（２）
【０００８】
このように、ホースは、流体圧が加わったときに拡張を阻止する力が大きく、つまり、ホース接続部のリング状突部を乗り越えて大きく拡径したときに、その反力による大きな締付力をホース接続部に対して生じる。このような大きな締付力を有するホースは、ホース接続部に対して抜けにくいとともに、大きなシール性を得ることができ、クリップなどの締結手段を用いなくても、ホース接続部に確実に接続することができる。
【０００９】
また、ホース接続部には、その先端側からリング状突部にかけて円筒部が形成されている。円筒部は、ホースをリング状突部にて拡径する手前でホースと密着している。すなわち、ホースは、ホース接続部の先端部からリング状突部で拡径する間での間にて、円筒部にて連続的かつ密着した状態になっている。このような円筒部は、ホースに振動が加わった場合にも、ホースをリング状突部まで滑らかな面で密着した状態に維持する。したがって、ホースは、該ホースに繰り返し振動が加わりかつ低温の条件下においても、ホース接続部に対してシール性を低下させることがない。
【００１０】
ここで、円筒部の軸方向の長さは、３〜７ｍｍであることが好ましい。３ｍｍ以下であると、上記振動等が加わる条件下におけるシール性の向上という効果を得られないからであり、一方、７ｍｍ以上であると、ホースをホース接続部に挿入する際における摩擦力が大きくなり、挿入作業性がよくない。よって、円筒部は、上述した範囲であることが好ましい。
【００１１】
また、ホースの内径変化率Ｄｃが２３％以下の値とするために、ホースは、ゴム材料からなるゴム管体内に、補強糸層を埋設することにより得ることができる。補強糸層の好適な構成としては、補強糸をブレード状に編み込んだもの、補強糸をスパイラル状に巻回したもの、補強糸をニッティングしたもの、布巻きしたものなど各種のホースを適用することができる。
【００１２】
ホースのゴム材料としては、少なくとも表層部をＥＰＤＭゴムから形成することが好ましい。これは、ＥＰＤＭゴムは、耐オゾン性に優れており、拡管状態で長期間使用しても、クラックが生じることがないからである。
【００１３】
さらに、リング状突部は、ホースを拡径させて、シール性を高めるような形状であればよいが、その好適な態様として、円錐台表面と、鋭角表面とから形成することができる。円錐台表面は、ホース接続部の先端側から後端側へ向かうほど外径が拡大する形状とする。また、鋭角表面は、円錐台表面の最大外径からホース接続部の一般部に伸びて、鋭角に交差するように形成する。そして、リング状突部の円錐台表面と鋭角表面とのなす角度を鋭角とする。リング状突部は、ホースに引張りの応力が作用したときに、円錐台表面と鋭角表面とで形成されるリング状の角部によって大きな引き抜き力をもたらす。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施の形態にかかるホース結合構造体を示す正面図である。ホース接続構造体は、自動車のエンジンルーム内に配設されるものである。図１において、ホース結合構造体は、接続管１０と、この接続管１０の両側に接続されたホース３０，３１と、接続管１０の中央部に接続された分岐ホース３２とを備えている。ホース３０，３１は、図示しないエンジンとラジエータとを接続し、分岐ホース３２は、スロットルボディに接続されている。
【００１６】
図２は接続管１０及びホース３０，３１の付近を示す断面図である。接続管１０は、３方向に分岐しかつガラス繊維強化６−６ナイロンを材料として射出成形した樹脂性の管体であり、管本体１１と、この管本体１１の両側に一体形成されたホース接続部１３，１４と、管本体１１の中央部に突設された分岐管部１５とを備えている。管本体１１及びホース接続部１３，１４内には、上記ホース３０，３１に接続される主流路１６が形成され、さらに分岐管部１５内には、主流路１６に分岐接続されている分岐流路１７が形成されている。
【００１７】
上記ホース接続部１３，１４は、左右対称で同じ構成であることから、ホース接続部１３を代表して説明する。図３はホース接続部１３の付近を拡大して示す断面図、図５はその寸法を示す図である。図３及び図５において、ホース接続部１３には、その先端部から長さＬａだけ円筒部１８が形成されている。この円筒部１８の外径Ｄ２は、ホース３０の内径ｄ１より大きく形成されている。この円筒部１８の先端外周部は、Ｒ形状に形成されている。
【００１８】
また、ホース接続部１３の表面には、円筒部１８から管本体１１の中央部に向けて３列にわたって、リング状突部２１，２２，２３が形成されている。図４に示すようにリング状突部２１，２２，２３は、断面直角三角形であり、先端側から後端側へ向かうほど外径が拡大する円錐台表面２１ａ，２２ａ，２３ａと、円錐台表面２１ａ，２２ａ，２３ａの最大外径からホース接続部１３の一般部に伸びかつ上記円錐台表面２１ａ，２２ａ，２３ａと鋭角に交差する鋭角表面２１ｂ，２２ｂ，２３ｂとを有している。
【００１９】
リング状突部２１，２２，２３は、ホース接続部１３にホース３０を挿入すると、図５に示すように、ホース３０を拡径させるが、このとき、次式（３）で定義される拡管率Ｔが２５％以上となるように形成されている。ここに、拡管率Ｔは、内径ｄ１のホース３０がリング状突部２１，２２，２３の外径Ｄ１まで部分的に拡張される割合を意味している。
Ｔ＝（Ｄ１−ｄ１）×１００／ｄ１ …（３）
図６は内径変化率Ｄｃが２２．５％のホースにおける拡管率Ｔとシール圧との関係を示すグラフである。図６に示すように、拡管率Ｔとシール圧とは比例関係にあり、つまり、拡管率Ｔを大きくすると、シール圧が大きくなる。ここで、自動車の冷却用ホースの場合には、通常の使用圧は、０．１ＭＰａであるが、設計上の安全率を考慮して、０．４９ＭＰａ以上のシール圧を確保するために、拡管率Ｔが２５％以上であることが望ましい。
【００２０】
図７はホース３０を一部破断して示す側面図である。ホース３０は、ゴム管体内に補強糸から形成した層を有する３層構造になっており、つまり、ＥＰＤＭゴムからなる内管ゴム層３１ａと、補強糸をスパイラル状に網組した補強糸層３１ｂと、ＥＰＤＭゴムからなる外皮ゴム層３１ｃとを積層することにより構成されている。なお、ホース３０は、補強糸をスパイラル状に編組みするほか、次の条件を満たす限り、図８に示すように、補強糸をブレード状に編組したホース３０Ｂや、図９に示すように、ニッティング状に編組したホース３０Ｃであってもよい。
【００２１】
このホース３０は、次式（４）で定義される内径変化率Ｄｃが２３％以下となるように形成されている。図１０はホース３０が内圧を受けて拡張した状態を示す。ここに、内径変化率Ｄｃは、内径ｄ１のホース３０が０．４９ＭＰａの内圧を受けたときに、内径ｄ２まで拡張される割合を意味している。なお、加圧時における内径ｄ２は、測定することができないが、ホース３０の肉厚が加圧時にほとんど変化しないことから、ホース３０の外径を測定して内径ｄ２に換算した値を用いることができる。
Ｄｃ＝（ｄ２−ｄ１）×１００／ｄ１ …（４）
【００２２】
ここで、内径変化率Ｄｃを上述した２３％以下としたのは、以下の理由による。ホース３０に加えられる内圧と内径変化率Ｄｃとの関係を調べると、図１１の破線の直線で示すような比例関係がある。０．４９ＭＰａの内圧で、内径変化率Ｄｃが２３％を超える領域（図中の実線より上の領域）では、液体圧が加わったときの拡張を阻止する力が小さくなり、拡径したときの反力が十分に得られない。したがって、ホース３０に加える内圧として、０．４９ＭＰａを基準に測定すれば、内径変化率Ｄｃが２３％以下であることが必要となる。このように、内圧に対する内径変化率Ｄｃが小さいことは、内圧に対する拡張抵抗力が強いホース３０であることを意味する。この特性は、ホース３０内に補強糸層３１ｂを形成することにより得ることができる。
【００２３】
ホース３０を形成するゴム材料としては、少なくとも外皮ゴム層３１ｃをＥＰＤＭゴムから形成することが好ましい。これは、ＥＰＤＭゴムは、耐オゾン性に優れており、拡管状態で長期間使用しても、クラックが生じることがないからである。
【００２４】
上記ホース結合構造において、上記接続管１０のホース接続部１３に、リング状突部２１，２２，２３を乗り越えるようにホース３０が挿入されると、リング状突部２１，２２，２３は、ホース３０の内径ｄ１より大きい外径Ｄ１に形成されているので、ホース３０の内壁面を部分的に拡張する。ホース３０は、上述した式（４）で定義された内径変化率Ｄｃが２３％以下であり、つまり拡径しようとする力に対して大きな反力を生じる。
【００２５】
このように、ホース３０は、内圧が加わったときに拡張を阻止する力が大きく、つまり、接続管１０のリング状突部２１，２２，２３を乗り越えて大きく拡径したときに、その反力による大きな締付力をホース接続部１３に対して生じている。このような大きな締付力を有するホース３０は、ホース接続部１３に対して抜けにくいとともに、大きなシール性を得ることができ、クリップなどの締結手段を用いなくても、ホース接続部１３に確実に接続することができる。
【００２６】
また、リング状突部２１，２２，２３は、円錐台表面２１ａと鋭角表面２１ｂ，２２ｂ，２３ｂとの間の頂角が鋭角に形成されているので、ホース３０に引張りの力が作用したときに、大きな引き抜き抵抗力を生じる。
【００２７】
さらに、ホース接続部１３には、その先端側からリング状突部２１，２２，２３にかけて円筒部１８が形成されている。円筒部１８は、ホース３０の内径ｄ１よりやや大きい外径Ｄ２であり、ホース３０をリング状突部２１，２２，２３にて拡径する手前でホース３０と密着している。すなわち、ホース３０は、ホース接続部１３の先端部からリング状突部２１，２２，２３で拡径する間にて、円筒部１８にて連続的かつ密着した状態になっている。このような円筒部１８は、ホース３０に振動が加わった場合にも、ホース３０をホース接続部１３の先端からリング状突部２１，２２，２３まで滑らかな面で密着した状態に維持する。したがって、ホース３０は、該ホース３０に繰り返し振動が加わりかつ低温の条件下においても、ホース接続部１３に対してシール性を低下させることがない。
【００２８】
次に、上記接続管１０に円筒部１８を形成したことによるシール性の効果を調べるために、図１２に示すような試験を行なった。図１２はホース３０を接続管１０に接続した状態における振動試験を説明する説明図である。図１２において、ホース３０の一端部を接続管１０に接続するとともに長さＬｈが１００ｍｍでほぼ直角に曲げた状態にて測定した。このようにホース３０を曲げたのは、エンジンルームなどの引き回し条件を考慮したからである。ここで、ホース３０の寸法は、内径ｄ１がφ１６ｍｍ、肉厚ｔ１は４ｍｍであり、内管ゴム層３１ａの厚さは、２ｍｍ、外皮ゴム層３１ｃの厚さは２ｍｍである。また、ホース接続部１３の各寸法は、図５に示すように、長さＬａを４ｍｍ、長さＬｂを３ｍｍ、長さＬｃを４ｍｍとし、外径Ｄ１を２１．６ｍｍ、外径Ｄ２を１９．６ｍｍ、高さｈａを１ｍｍとした。図１２に戻りホース３０の一端部を、架台に固定した接続管１０の一端部に挿入固定し、他端部を振動板４１に固定した。この状態にて、−３０℃の雰囲気下において、振動板４１を１３．３Ｈｚの周期で、７．５ｃｍの振動幅で振動させ、ホース３０内に流体を流しつつその圧力を徐々に上げ、接続管１０とホース３０との継ぎ目にて流体が漏れたときの圧力を求めた。比較例として、円筒部１８を有しない従来の接続管も同様に調べた。
【００２９】
その結果、従来の分岐パイプでは、内圧が０．１ＭＰａ以下で流体の漏れが生じたのに対して、本実施例では、０．３５ＭＰａまで漏れを生じなかった。また、円筒部１８の軸方向の長さを５ｍｍ、７ｍｍとした場合についてそれぞれ同様な実験を行なった結果、ほぼ同じ値の耐圧性を確認することができた。
【００３０】
すなわち、図１３に示すように、円筒部１８は、リング状突部２１にてホース３０の一部を拡張しても、ホース接続部１３の先端部までホース３０と密着して、優れたシール性が得られることが分かった。なお、円筒部１８の長さは、長ければその効果が高められるが、７ｍｍ以上であると、ホース３０をホース接続部１３に挿入する際における摩擦力が大きくなり、挿入作業性がよくない。よって、円筒部１８は、７ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３２】
（１）上記実施の形態では、リング状突部２１，２２，２３は、円錐台表面２１ａと、鋭角表面２１ｂ，２２ｂ，２３ｂとから形成したが、これに限らず、大きなシール力を発生するようにホース３０を拡径させる形状であれば、その形状は特に限定されない。例えば、リング状突部の頂角をＲ形状としてホースの挿入力を小さくしてもよい。また、リング状突部の個数は、特に制限がなく、ホースの引き抜き力や挿入力を考慮して適宜定めることができ、また、複数個設けた場合にそれぞれの大きさを変更してもよい。
【００３３】
（２）ホースは、その内径変化率Ｄｃを２３％以下となる機械的強度とするために、上記実施の形態では、図７ないし図９に示すように補強糸層を形成したが、補強糸の代わりに布を用いたり、あるいは単層のゴム材料やエラストマから形成したホースを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかるホース結合構造体を示す正面図である。
【図２】接続管１０及びホース３０，３１の付近を示す断面図である。
【図３】ホース接続部１３の付近を拡大して示す断面図である。
【図４】リング状突部２１，２２，２３の付近を拡大して示す断面図である。
【図５】ホース３０の拡管率Ｔを説明する説明図である。
【図６】拡管率Ｔとシール圧との関係を示すグラフである。
【図７】ホース３０を一部破断して示す側面図である。
【図８】他のホース３０Ｂを一部破断して示す側面図である。
【図９】さらに他のホース３０Ｃを一部破断して示す側面図である。
【図１０】ホース３０が内圧を受けて拡張した状態を説明する説明図である。
【図１１】ホース３０の内圧と内径変化率Ｄｃとの関係を示すグラフである。
【図１２】ホース３０を接続管１０に接続した状態における振動試験を説明する説明図である。
【図１３】接続管１０の円筒部１８の作用を説明する説明図である。
【図１４】従来の分岐パイプ１００を一部破断して示す説明図である。
【図１５】従来の分岐パイプ１００の課題を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０…接続管
１１…管本体
１３，１４…ホース接続部
１５…分岐管部
１６…主流路
１７…分岐流路
１８…円筒部
２１，２２，２３…リング状突部
２１ａ，２２ａ，２３ａ…円錐台表面
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ…鋭角表面
２１…リング状突部
３０，３１…ホース
３０Ｂ…ホース
３０Ｃ…ホース
３１ａ…内管ゴム層
３１ｂ…補強糸層
３１ｃ…外皮ゴム層
３２…分岐ホース
４１…振動板

Claims

ホースと、該ホースに圧入されたホース接続部とを備え、上記ホースが曲げられかつ繰り返し振動を受ける状態にて配策されるホース結合構造体であって、
上記ホースは、ゴム材料からなるゴム管体内に埋設した補強糸層を有し、内圧が加わっていない内径ｄ１の状態から約０．４９ＭＰａの内圧を受けて内径ｄ２に拡張したとき、（ｄ２−ｄ１）×１００／ｄ１で定義される内径変化率Ｄｃが２３％以下となるものであり、
上記ホース接続部は、その外周面に上記ホースの内径ｄ１よりその外径Ｄ１が大きくかつリング状に突設されたリング状突部と、該リング状突部と該ホース接続部の先端部との間に形成され上記ホースの内壁面と密着しかつ上記外径Ｄ１より小さい外径Ｄ２を有する円筒部とを備え、
上記リング状突部は、該ホースの内壁面を押圧して該ホースの内壁面の一部を外径Ｄ１へ拡張させたときに、（Ｄ１−ｄ１）×１００／ｄ１で定義される拡管率Ｔを２５％以上とするように形成され、
上記円筒部は、上記ホース接続部の軸方向への長さが約３ｍｍ以上に形成されていること、
を特徴とするホース結合構造体。