JP3683857B2 - 自動車流体用パイプ - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、自動車流体及び、特に例えば内燃機関における冷却媒を輸送するためのチューブ又はダクトに関する。
【０００２】
現在知られている従来技術は次のようなものである：
・ ゴム（ＥＰＤＭ）のチューブ（このチューブは、その中を流れる流体の圧力レベル及び／又は温度に応じ、オプションとして強化されることがある）；
【０００３】
・ 金属チューブ（これはエンジンが発生する運動や振動を吸収できるゴム（ＥＰＤＭ）ダクトで内張りされている）；このゴム・チューブは特にエンジン、ラジエーター、膨張タンク、などの部材との接続に用いられる。これらのシステムの欠点は、金属チューブが存在する場合、パイプワークのサイズが相当に大きくなること、システムが比較的硬いこと、内張を施しても金属チューブが腐食するという問題、などである；
【０００４】
・ グラスファイバーが充填されたポリアミド（特にＰＡ６６）など硬い熱可塑性プラスチックから作られる単層のパイプ；これらのパイプは非常に硬く、したがって、振動を伝え、振動の結果として、又そこを流れる流体の流れの結果として、騒音を発生するという欠点がある；
【０００５】
・ エンジンが発生する運動や振動を吸収するいろいろな硬い部分や柔軟な部分を有する熱可塑性プラスチックパイプ；しかし、柔軟な部分はその半径方向の膨張と軸方向の伸長を制限する構造によって強化しなければならない；柔軟な部分は硬い部分と一体化して作られるか、又は上記の硬い部分と独立に作られ溶接によってそれに組み合わせられる。この方式の欠点は、本質的にその複雑さ及び製造工程の数の多さにある；及び
【０００６】
・ 合成物質で作られる多層パイプ、材料は全体が熱可塑性プラスチックであるか、又は一部だけが熱可塑性プラスチックであり、この場合は、熱可塑性プラスチック部分がパイプの内側層を形成する；このようなパイプの欠点は、現行の硬いエンドピース（例えばスピゴット）に結合することが、不可能ではないとしても困難であり、したがって、中間結合ピースを用いることが必要になるということにある。
【０００７】
従来技術の欠点を軽減するために、本発明は自動車エンジンを流れる流体、特に冷却媒、を輸送するためのチューブ構造であって、特に厳しい仕様を満たし、しかも経済的に有利な生産条件下にそれを満たすチューブ構造を提供することを目的とする。このタイプのチューブを単純な仕方で、したがって低コストで、製造するためには、ある程度の硬さを持ち続け、特に最終組立の前に与えられた形を保つことができること、透過性に関して非常に高い性能を示すこと、そして特に、現在まで用いられているゴム・ダクトよりもずっと高い性能を示すこと、そして最後に、上記多層構造を力ではめ込むタイプの組立のときの力に耐えて上記の力の作用でそれを構成するいろいろな層が分離しないでいられること、が必要である。
【０００８】
このために、本発明は冷却媒などの自動車流体を輸送するチューブであって：
・ 加硫エラストマー物質で作られる内側層；
・ その冷却媒に化学的に耐性があり非透過性である熱可塑性プラスチック物質で作られる外側層；及び
・ 内側層及び外側層の物質と適合性（compatible)のある物質から作られる中間結合層；
を含むチューブを提供する。
【０００９】
上記の仕様を満たす他に、このような構造によって、要求される機械的性能に適合するチューブを作ることが可能になる。すなわち、加硫エラストマー物質から作られる内側層は、例えば、チューブが力ではめ込まれる硬いエンドピースの突起の寸法に適合するような厚さを有するようにできる。さらに、熱可塑性プラスチックから作られる外側層の厚さはチューブに望ましい剛さ（stiffness）の関数として選ばれ、剛さはチューブを自動車に取り付けたときに許される動きと振動のレベルに合わせられる。中間層自体の厚さは、１／１０乃至３／１０ミリメートルの範囲にあり、この層には機械的な機能は何もなく単にそれを囲む二つの層を連結する機能を有するだけである。
【００１０】
本発明のチューブのある実施の形態では、内側層の加硫エラストマーは、ＥＰＤＭ（ポリオレフィン・エラストマー）、ニトリル・ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、及びクロロスルホン化ポリエチレン、という成分から選択される。
【００１１】
外側層は、ＰＡ６、ＰＡ６６，ＰＡ１２、などのポリアミドから選択される。外側のポリアミドはグラスファイバーで好適に充填される。
【００１２】
最後に、中間結合層は、エチレン、アクリル・エステル、及び無水マレイン酸、に基づく物質である。
【００１３】
本発明のチューブの第二の変型された実施の形態では、上記の基本構造が、すなわち、エラストマー層、熱可塑性プラスチック層、及び結合層という基本構造が、上記のタイプの中間結合層を介してポリアミド・タイプの熱可塑性プラスチック層に結合された加硫エラストマー層で覆われる。
【００１４】
このコーティングの利点は、主として、チューブが外気に対してフレキシブルなコーティングを曝し、それによって騒音と衝撃を減衰させること、及び加硫エラストマーの性質によって三次元架橋構造を有し、この構造は熱作用下で自壊しないのできわめて高い耐火性を示すということである。
【００１５】
本発明のその他の特徴及び利点は、実施例について添付図面を参照している以下の記述を読めば明らかになるであろう。
【００１６】
図に示された実施の形態では、本発明のチューブは、エンジン冷却回路の一部を成すように設計され、厚さがチューブ全体の厚さの約５０％乃至８０％を占める加硫エラストマー物質で作られた内側層１を含む。内側層を作るのに適した物質の例としては次のようなものがある：エチレン・プロピレン・ＥＰＭゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、ニトリル・ブタジエン・ゴム（ＮＢＲ）、アクリル・エステル共重合体（ＡＣＭ）、ＮＢＲ／ＰＶＣ、水素化ニトリル・ブタジエン・ゴム（ＨＮＢＲ）、アクリル・エステル・エチレン共重合体（ＡＥＭ）、シリコーン・ゴム（ＭＶＱ）、フッ素エラストマー（ＦＰＭ）、メチル・フルオロシリコーン・ゴム（ＦＭＱ）、イソブテン・イソプレン・ゴム（ＩＩＲ）、イソプレン・ゴム（ＩＲ）、スチレン・ブタジエン・ゴム（ＳＢＲ）、エピクロロヒドリン・コ−エチレン・オキサイド（ＥＯ−ＥＣＯ）、クロロプレン・ゴム（ＣＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、塩化ポリエチレン（ＣＰＥ）、など。エラストマー物質から作られるこの層には二つの主要な機能がある、すなわち、第一に、相当な変型を可能にすると同時に本発明のチューブがニップル又はスピゴット・タイプのエンドピースを備えた部材に結合される場合そのような硬いエンドピースとの緊密な接触を保つこと、そして第二に、本発明のチューブが曝される振動、外部からも内部からも発生する可能性がある振動、及びウオーター・ハンマーその他チューブが輸送する液体の流れの急激な変動、に対するダンパーとなることである。
【００１７】
本発明のチューブの外側層２は、ポリアミド層であり、このポリアミド層はポリアミド１２で作られ、又は好ましくはポリアミド６６，又はポリアミド６で、作られ、どちらもチューブに望ましい機械的性能によってはオプションとしてグラスファイバーが充填される。また、自動車メーカーが標準化している試験で全ての自動車流体に関する“クラスＣ”コンプライアンス規準を満たす特性に合致する熱可塑性プラスチック物質も選択することができよう。外側層の厚さは、内側層の厚さ以外の全体の厚さの１００％までのほぼ残りを占める。全体の厚さと上記二つの厚さの和との差は、中間結合層３（１／１０乃至３／１０ミリメートル）のために残される。上記中間層は二つの層１及び２の物質と適合性のある物質から作られ、具体的にはエチレン、アクリル・エステル、及び無水マレイン酸に基づく物質であり、例えば商標名ＬＯＴＡＤＥＲで市販されているものである。
【００１８】
このような物質は、各層と同時押出成形することができるので製造が容易である。
【００１９】
図２に示されている変型された実施の形態では、図１の基本構造が、層１で同定されたと同じタイプの加硫エラストマー物質で構成された別の層４で覆われ、上記の層４は上述の層３と同じタイプの結合層５を介して層２に結合されている。このタイプのフレキシブル・カバーは、このようにして作られるチューブにいくつかの性質を付与する。第一に、これは触れたときに快適であり、それは自動車メーカーの希望に合致している。第二に、このフレキシブルな層はチューブに外部から加わる衝撃と振動を減衰させるので、騒音防止エレメントになる。第三に、加硫エラストマー構造は三次元の架橋を示し、この構造は上記三次元架橋の結果として熱の作用で自壊しにくいので、パイプの耐火能力を改善する一要素になる。
【００２０】
当然ながら、本発明のチューブの利点は、熱成形が可能な熱可塑性プラスチックで作られる層２によって熱成形できるということにある。さらに、エラストマー物質で作られる内側層は、熱成形のときの熱可塑性プラスチックにとってポリアミド層の一種のサポートになってチューブがねじれるのを防いでくれる。最後に、熱形成時にアセンブリーに加えられる熱は、内側層及び／又は外側層の加硫に寄与するということを注意しておかなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の第一の実施の形態を構成するチューブの断面図である。
【図２】 図２は、本発明のチューブの第二の実施の形態の断面図である。
本発明は、自動車流体及び、特に例えば内燃機関における冷却媒を輸送するためのチューブ又はダクトに関する。
【０００２】
現在知られている従来技術は次のようなものである：
・ ゴム（ＥＰＤＭ）のチューブ（このチューブは、その中を流れる流体の圧力レベル及び／又は温度に応じ、オプションとして強化されることがある）；
【０００３】
・ 金属チューブ（これはエンジンが発生する運動や振動を吸収できるゴム（ＥＰＤＭ）ダクトで内張りされている）；このゴム・チューブは特にエンジン、ラジエーター、膨張タンク、などの部材との接続に用いられる。これらのシステムの欠点は、金属チューブが存在する場合、パイプワークのサイズが相当に大きくなること、システムが比較的硬いこと、内張を施しても金属チューブが腐食するという問題、などである；
【０００４】
・ グラスファイバーが充填されたポリアミド（特にＰＡ６６）など硬い熱可塑性プラスチックから作られる単層のパイプ；これらのパイプは非常に硬く、したがって、振動を伝え、振動の結果として、又そこを流れる流体の流れの結果として、騒音を発生するという欠点がある；
【０００５】
・ エンジンが発生する運動や振動を吸収するいろいろな硬い部分や柔軟な部分を有する熱可塑性プラスチックパイプ；しかし、柔軟な部分はその半径方向の膨張と軸方向の伸長を制限する構造によって強化しなければならない；柔軟な部分は硬い部分と一体化して作られるか、又は上記の硬い部分と独立に作られ溶接によってそれに組み合わせられる。この方式の欠点は、本質的にその複雑さ及び製造工程の数の多さにある；及び
【０００６】
・ 合成物質で作られる多層パイプ、材料は全体が熱可塑性プラスチックであるか、又は一部だけが熱可塑性プラスチックであり、この場合は、熱可塑性プラスチック部分がパイプの内側層を形成する；このようなパイプの欠点は、現行の硬いエンドピース（例えばスピゴット）に結合することが、不可能ではないとしても困難であり、したがって、中間結合ピースを用いることが必要になるということにある。
【０００７】
従来技術の欠点を軽減するために、本発明は自動車エンジンを流れる流体、特に冷却媒、を輸送するためのチューブ構造であって、特に厳しい仕様を満たし、しかも経済的に有利な生産条件下にそれを満たすチューブ構造を提供することを目的とする。このタイプのチューブを単純な仕方で、したがって低コストで、製造するためには、ある程度の硬さを持ち続け、特に最終組立の前に与えられた形を保つことができること、透過性に関して非常に高い性能を示すこと、そして特に、現在まで用いられているゴム・ダクトよりもずっと高い性能を示すこと、そして最後に、上記多層構造を力ではめ込むタイプの組立のときの力に耐えて上記の力の作用でそれを構成するいろいろな層が分離しないでいられること、が必要である。
【０００８】
このために、本発明は冷却媒などの自動車流体を輸送するチューブであって：
・ 加硫エラストマー物質で作られる内側層；
・ その冷却媒に化学的に耐性があり非透過性である熱可塑性プラスチック物質で作られる外側層；及び
・ 内側層及び外側層の物質と適合性（compatible)のある物質から作られる中間結合層；
を含むチューブを提供する。
【０００９】
上記の仕様を満たす他に、このような構造によって、要求される機械的性能に適合するチューブを作ることが可能になる。すなわち、加硫エラストマー物質から作られる内側層は、例えば、チューブが力ではめ込まれる硬いエンドピースの突起の寸法に適合するような厚さを有するようにできる。さらに、熱可塑性プラスチックから作られる外側層の厚さはチューブに望ましい剛さ（stiffness）の関数として選ばれ、剛さはチューブを自動車に取り付けたときに許される動きと振動のレベルに合わせられる。中間層自体の厚さは、１／１０乃至３／１０ミリメートルの範囲にあり、この層には機械的な機能は何もなく単にそれを囲む二つの層を連結する機能を有するだけである。
【００１０】
本発明のチューブのある実施の形態では、内側層の加硫エラストマーは、ＥＰＤＭ（ポリオレフィン・エラストマー）、ニトリル・ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、及びクロロスルホン化ポリエチレン、という成分から選択される。
【００１１】
外側層は、ＰＡ６、ＰＡ６６，ＰＡ１２、などのポリアミドから選択される。外側のポリアミドはグラスファイバーで好適に充填される。
【００１２】
最後に、中間結合層は、エチレン、アクリル・エステル、及び無水マレイン酸、に基づく物質である。
【００１３】
本発明のチューブの第二の変型された実施の形態では、上記の基本構造が、すなわち、エラストマー層、熱可塑性プラスチック層、及び結合層という基本構造が、上記のタイプの中間結合層を介してポリアミド・タイプの熱可塑性プラスチック層に結合された加硫エラストマー層で覆われる。
【００１４】
このコーティングの利点は、主として、チューブが外気に対してフレキシブルなコーティングを曝し、それによって騒音と衝撃を減衰させること、及び加硫エラストマーの性質によって三次元架橋構造を有し、この構造は熱作用下で自壊しないのできわめて高い耐火性を示すということである。
【００１５】
本発明のその他の特徴及び利点は、実施例について添付図面を参照している以下の記述を読めば明らかになるであろう。
【００１６】
図に示された実施の形態では、本発明のチューブは、エンジン冷却回路の一部を成すように設計され、厚さがチューブ全体の厚さの約５０％乃至８０％を占める加硫エラストマー物質で作られた内側層１を含む。内側層を作るのに適した物質の例としては次のようなものがある：エチレン・プロピレン・ＥＰＭゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、ニトリル・ブタジエン・ゴム（ＮＢＲ）、アクリル・エステル共重合体（ＡＣＭ）、ＮＢＲ／ＰＶＣ、水素化ニトリル・ブタジエン・ゴム（ＨＮＢＲ）、アクリル・エステル・エチレン共重合体（ＡＥＭ）、シリコーン・ゴム（ＭＶＱ）、フッ素エラストマー（ＦＰＭ）、メチル・フルオロシリコーン・ゴム（ＦＭＱ）、イソブテン・イソプレン・ゴム（ＩＩＲ）、イソプレン・ゴム（ＩＲ）、スチレン・ブタジエン・ゴム（ＳＢＲ）、エピクロロヒドリン・コ−エチレン・オキサイド（ＥＯ−ＥＣＯ）、クロロプレン・ゴム（ＣＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、塩化ポリエチレン（ＣＰＥ）、など。エラストマー物質から作られるこの層には二つの主要な機能がある、すなわち、第一に、相当な変型を可能にすると同時に本発明のチューブがニップル又はスピゴット・タイプのエンドピースを備えた部材に結合される場合そのような硬いエンドピースとの緊密な接触を保つこと、そして第二に、本発明のチューブが曝される振動、外部からも内部からも発生する可能性がある振動、及びウオーター・ハンマーその他チューブが輸送する液体の流れの急激な変動、に対するダンパーとなることである。
【００１７】
本発明のチューブの外側層２は、ポリアミド層であり、このポリアミド層はポリアミド１２で作られ、又は好ましくはポリアミド６６，又はポリアミド６で、作られ、どちらもチューブに望ましい機械的性能によってはオプションとしてグラスファイバーが充填される。また、自動車メーカーが標準化している試験で全ての自動車流体に関する“クラスＣ”コンプライアンス規準を満たす特性に合致する熱可塑性プラスチック物質も選択することができよう。外側層の厚さは、内側層の厚さ以外の全体の厚さの１００％までのほぼ残りを占める。全体の厚さと上記二つの厚さの和との差は、中間結合層３（１／１０乃至３／１０ミリメートル）のために残される。上記中間層は二つの層１及び２の物質と適合性のある物質から作られ、具体的にはエチレン、アクリル・エステル、及び無水マレイン酸に基づく物質であり、例えば商標名ＬＯＴＡＤＥＲで市販されているものである。
【００１８】
このような物質は、各層と同時押出成形することができるので製造が容易である。
【００１９】
図２に示されている変型された実施の形態では、図１の基本構造が、層１で同定されたと同じタイプの加硫エラストマー物質で構成された別の層４で覆われ、上記の層４は上述の層３と同じタイプの結合層５を介して層２に結合されている。このタイプのフレキシブル・カバーは、このようにして作られるチューブにいくつかの性質を付与する。第一に、これは触れたときに快適であり、それは自動車メーカーの希望に合致している。第二に、このフレキシブルな層はチューブに外部から加わる衝撃と振動を減衰させるので、騒音防止エレメントになる。第三に、加硫エラストマー構造は三次元の架橋を示し、この構造は上記三次元架橋の結果として熱の作用で自壊しにくいので、パイプの耐火能力を改善する一要素になる。
【００２０】
当然ながら、本発明のチューブの利点は、熱成形が可能な熱可塑性プラスチックで作られる層２によって熱成形できるということにある。さらに、エラストマー物質で作られる内側層は、熱成形のときの熱可塑性プラスチックにとってポリアミド層の一種のサポートになってチューブがねじれるのを防いでくれる。最後に、熱形成時にアセンブリーに加えられる熱は、内側層及び／又は外側層の加硫に寄与するということを注意しておかなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の第一の実施の形態を構成するチューブの断面図である。
【図２】 図２は、本発明のチューブの第二の実施の形態の断面図である。
Claims (5)
- 自動車用流体を輸送するチューブであって、そのチューブが
・ 加硫エラストマー物質であって、ＥＰＤＭ（ポリオレフィン・エラストマー）、ニトリル・ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、及びエピクロロヒドリン・コ−エチレン・オキサイド（ＥＯ−ＥＣＯ）という成分から選択される加硫エラストマー物質から作られる内側層（１）；
・ ポリアミドから作られる外側層（２）；及び
・ 内側層と外側層とを結合する中間結合層（３）；
を含むチューブ。 - 外側層のポリイミドが、ポリアミド６、ポリアミド６６及びポリアミド１２、から選択される請求項１に記載の自動車用流体を輸送するチューブ。
- 外側層のポリアミドがグラスファイバーで充填されている請求項１または２に記載の自動車用流体を輸送するチューブ。
- 結合層がエチレン、アクリル・エステル、及び無水マレイン酸、に基づく物質から作られている請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車用流体を輸送するチューブ。
- ポリアミドから作られる外側層（２）を覆う加硫エラストマー物質から作られるコーティング層（４）を含み、そのコーティング層は、中間結合層（５）を介して上記外側層（２）に結合されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動車用流体を輸送するチューブ。
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