JP3870630B2

JP3870630B2 - ホース接合構造

Info

Publication number: JP3870630B2
Application number: JP30400599A
Authority: JP
Inventors: 浩芳森
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2019-10-26
Also published as: EP1096195A1; EP1096195B1; DE60028320D1; US6408890B1; JP2001124275A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可撓性のホースに対して、これをある程度拡管させながら硬質パイプを圧入する方式のホース接合構造に関する。このようなホース接合構造は、例えば自動車のエンジンルーム等において、分岐型の硬質パイプ等を利用して多く採用されているものである。
【０００２】
【従来の技術】
ホース接合構造の従来技術として、ホースと圧入パイプ間を接着剤で接合する方式や、圧入部にＯリング等を介在させる方式、あるいは、図１に示すように、パイプ１をホース２に圧入した後、ホース２の外側よりクリップ３等を用いて締付ける方式等がある。
【０００３】
しかしこれらの方式は、一般的にホース接合の作業性が悪いし、更にはホース接合部の引抜き強度とシール性についても改良の余地があると考えられる。又、クリップ締付け方式では、例えば近年の搭載部品が高密度化された自動車のエンジンルームにおいて、クリップ３の突出した操作用爪部４が邪魔になる。
【０００４】
かかる不具合を解消するため、近年、外周に抜止め用突部を形成した硬質パイプを可撓性のホースに対して圧入する、と言う方式のホース接合構造が見られる。例えば、特開平４−３３１８９４号に開示された「ホースの接合構造」の発明では、図２に示すように、２色成形により外周表面に軟質材料の抜止め用突部５を突出させた硬質パイプ６を、可撓性のホース７に圧入させる構成としている。一方、特開平９−１５９０７７号に開示された「ホース接合構造」の発明では、図３に示すように、硬質材料からなる分岐型パイプ８における３本の圧入用パイプ管９を、その外周に所定断面形状の鋭いエッジを伴う抜止め用の突条部１０を持つ形状とし、これを補強糸層１１を備えた可撓性のホース１２に圧入させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開平４−３３１８９４号の発明や特開平９−１５９０７７号の発明は、単なるパイプの圧入でホース接合作業を完了する点において他の従来技術より作業性が良いとは言え、ホース接合部の引抜き強度とシール性については不安が残る。
【０００６】
即ち、特開平４−３３１８９４号の発明では、引抜き強度とシール性を確保するための抜止め用突部５が、硬質パイプ６とは別体の部品であり、２色成形の効果を考慮したとしても、ホース接続部に強い引抜き力が負荷された場合には、突部５が硬質パイプ６から剥がれたり、ズレたりして引抜き強度とシール性を損なう恐れがある。
【０００７】
又、特開平９−１５９０７７号の発明ではこのような恐れがない反面、突条部１０における硬質パイプの鋭いエッジが可撓性のホース１２の内面に圧接されているため、外部からの衝撃が与えられた場合、ホース１２が傷付いてシール性を損なう危険がある。この危険性は、ホース１２の拡管率が大きくなる（上記エッジの圧接力が大きくなる）につれて増大すると考えられる。
【０００８】
そこで本発明は、可撓性のホースを拡管させながら硬質パイプを圧入する方式のホース接合構造において、これらの不具合を解消することを、解決すべき課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の構成は、ホース圧入部分の外周にリング状の抜止め用突部を備えた硬質パイプが、肉厚の中間層に補強糸層を持つ可撓性ホースに圧入されるホース接合構造であって、
前記硬質パイプの抜止め用突部の断面形状が、先端側から後端側に向かって緩角度で次第に隆起すると共に、該抜止め用突部の後端側においては、第１屈曲部エッジの形成によって屈曲角度を緩和された第２屈曲部エッジを経て硬質パイプ中心方向へ垂直に落ち込む断面形状に形成され、
接合時における前記可撓性ホースの拡管率が３０〜５０％に設定され、
かつ、前記補強糸層が０．３Ｎ／ｍｍ以上の糸引抜き力を以て前記可撓性ホース中に編込まれている、ホース接合構造である。
【００１０】
上記課題を解決するための本発明の他の構成は、前記可撓性ホースにおける少なくとも最内層が引裂き強度２０Ｎ／ｍｍ以上のエラストマーを以て構成されている、ホース接合構造である。
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の更に他の構成は、前記硬質パイプにおける少なくともホース圧入部分の外周、あるいは少なくともその抜止め用突部の外周に、下記（１）又は（２）のコーティング層を被覆した、ホース接合構造である。
（１）軟質エラストマーからなる薄いコーティング層。
（２）軟質エラストマーからなり、硬質パイプの成形時に２色成形法によって表皮層として成形された薄いコーティング層。
【００１２】
上記課題を解決するための本発明の更に他の構成は、前記補強糸層が、ステープル糸又はスパナイズド糸を用いた補強糸層である、ホース接合構造である。
上記課題を解決するための本発明の更に他の構成は、前記補強糸層が、ＲＦＬの表面処理液をディップした糸を用いた補強糸層である、ホース接合構造である。
【００１３】
【発明の作用・効果】
本発明のホース接合構造は、可撓性ホースを拡管させながら硬質パイプを圧入する方式であるため、ホース接合の作業性が良い。又、硬質パイプと一体に形成された抜止め用突部は、ホース接続部に強い引抜き力が負荷されても硬質パイプから剥がれたりズレたりして引抜き強度やシール性を損なう恐れがない。
【００１４】
更に、図４に示すように、本発明のホース接合構造では、
（１）硬質パイプ１３の抜止め用突部１４が先端側から後端側に向かって緩角度で次第に隆起する断面形状であるため、図４（ａ）に示すホース接合時において可撓性ホース１５に対する硬質パイプ１３の圧入が容易である。
【００１５】
（２）抜止め用突部１４の後端が第２屈曲部エッジ１７ｂを経て硬質パイプ１３中心方向へ垂直に落ち込む断面形状であるため、図４（ｂ）に示すように、硬質パイプ１３に接合した可撓性ホース１５に引抜き力が作用した場合、第２屈曲部エッジ１７ｂを経て垂直に落ち込む部分１６がホース内周壁面に食い込んで強く抵抗するため、優れた引抜き強度とシール性を確保できる。この作用・効果は、エッジとこれに続く垂直に落ち込む断面形状部分とを不可欠の条件とするものであって、第２屈曲部エッジの屈曲角度自体は、必ずしも９０°を大きく下回る鋭い角度でなくても（例えば、７０°〜１１０°程度であれば）良い。
【００１６】
（３）抜止め用突部１４の第２屈曲部エッジ１７ｂが、第１屈曲部エッジ１７ａの形成によって屈曲角度を緩和され、ホースを傷付けるような鋭いエッジ形状とならないように構成されているため、前記特開平９−１５９０７７号のホース接合構造のような、抜止め用突部の鋭いエッジによる可撓性ホースの損傷や、これに基づくシール性の低下を回避することができる。
【００１７】
又、可撓性ホース１５は、その肉厚の中間層に補強糸層１８を備えている。上記（１）に関し、硬質パイプ１３の圧入時には可撓性ホース１５に拡径力が働くので、補強糸層１８は硬質パイプ１３の圧入に抵抗しない。上記（２）に関し、ホース接合構造に引張り力が作用すると可撓性ホース１５に縮径力が働くので、可撓性ホース１５内周部は補強糸層１８によって抜止め用突部１４に対してより強く押圧され、引抜き強度が一層向上する。そして可撓性ホース１５が抜止め用突部１４に対してより強く押圧されても、上記（３）の作用・効果により、抜止め用突部１４による可撓性ホース１５の損傷等は回避される。
【００１８】
更に、ホース接合構造の接合時における可撓性ホースの拡管率を、非常に高く３０〜５０％に設定することにより、ホース接合構造のとりわけ大きな引抜き強度と優れたシール性とを確保でき、しかも、可撓性ホースの拡管率を非常に大きく設定しても、本発明の上記（３）の作用から、硬質パイプの抜止め用突部による可撓性ホースの損傷は回避され、これに基づくシール性の低下も十分に防止することができる。
【００１９】
とは言え、ホース接合構造における可撓性ホースの拡管率を非常に高く（３０〜５０％に）設定した場合、非常に高い拡管率から、可撓性ホースの損傷の懸念はある程度生じて来る。又、これとは別に、可撓性ホースが大きく拡張されることによってホースの肉厚部と補強糸層との剥離、糸ズレ（糸抜け）が起こり、これによりホース接合構造のシール性を損なう、と言う問題が派生して来る恐れもある。
【００２０】
この問題に対しては、可撓性ホースにおける少なくとも最内層を引裂き強度２０Ｎ／ｍｍ以上のエラストマーを以て構成することにより、及び／又は、補強糸層を０．３Ｎ／ｍｍ以上の糸引抜き力を以て可撓性ホース中に編込むことにより、有効に解消できることが分かった。
更に、明細書の段落番号「００２９」において後述するように、硬質パイプにおける少なくともホース圧入部分の外周、あるいは少なくともその抜止め用突部の外周に、下記（１）又は（２）のコーティング層を被覆する方法を好ましく用いることができる。
（１）軟質エラストマーからなる薄いコーティング層。
（２）軟質エラストマーからなり、硬質パイプの成形時に２色成形法によって表皮層として成形された薄いコーティング層。
更に、明細書の段落番号「００３１」において後述するように、可撓性ホースの拡管率を３０〜５０％に非常に高く設定し、補強糸層を０．３Ｎ／ｍｍ以上の糸引抜き力を以て可撓性ホース中に編込む場合のための補強糸層としては、ステープル糸又はスパナイズド糸を用いた補強糸層が有効であり、更に、ＲＦＬの表面処理液をディップした糸を用いた補強糸層が有効である。
【００２１】
次に、本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
〔ホース接合構造〕
本発明のホース接合構造は、どのような分野に用いても構わないが、その一つの代表的な例として、自動車のエンジンルームにおけるラジエータ・ヒータ等の分岐型あるいは非分岐型のパイプを用いたホース接合構造に適用することができる。
【００２３】
〔硬質パイプ〕
硬質パイプは、分岐型あるいは非分岐型であって、ホースに対する圧入部分の外周にリング状の抜止め用突部を備えたものである。硬質パイプの構成材料は限定されないが、例えば硬質ナイロン製、即ち、ガラス繊維で強化され、あるいは強化されていないナイロン６製やナイロン６，６製等の硬質パイプを用いることができる。
【００２４】
図５に例示する分岐型の硬質パイプ１９において示すように、ホース圧入部２０の外周にリング状に設ける抜止め用突部２１は、ホース圧入部２０と一体に形成されたものであり、その突出高さはホース拡管率の設定等に応じて任意に決められる。
【００２５】
抜止め用突部２１は、その軸方向沿いの断面形状が、先端側から後端側に向かって緩角度で次第に隆起すると共に、該抜止め用突部２１の後端側において、第１屈曲部エッジ２２ａの形成によって屈曲角度を緩和された第２屈曲部エッジ２２ｂを経て硬質パイプ１９（のホース圧入部２０）中心方向へ垂直に落ち込む断面形状に形成されている。
【００２６】
抜止め用突部２１の断面形状は、図５に示す例では、図６（ａ）に要部を拡大して示すように、第１屈曲部エッジ２２ａの屈曲角度を硬質パイプ（のホース圧入部）の軸方向線ｘと平行に折込ませることにより、第２屈曲部エッジ２２ｂの屈曲角度を９０°に設定している。
【００２７】
しかし本発明においては、要するに、第１屈曲部エッジ２２ａの形成によって第２屈曲部エッジ２２ｂの屈曲角度が実質的に緩和されていれば足りるのであり、従って、図６（ｂ）に示すように、第１屈曲部エッジ２２ａの屈曲角度を硬質パイプの軸方向線ｘよりも内側へ折込ませることにより、第２屈曲部エッジ２２ｂの屈曲角度を９０°をかなり上回る角度（最大で１１０°程度）に設定したり、逆に、図６（ｃ）に示すように、第１屈曲部エッジ２２ａの屈曲角度を硬質パイプの軸方向線ｘよりも外側へ折込ませることにより、第２屈曲部エッジ２２ｂの屈曲角度を９０°をかなり下回る角度（最小で７０°程度）に設定したりすることができる。
【００２８】
図６（ａ）〜（ｃ）の各実施形態において、第１屈曲部エッジ２２ａの形成部位と第２屈曲部エッジ２２ｂの形成部位との距離（前記軸方向線ｘに沿う距離を言う。即ち、図６（ａ）の距離ｙ）は限定されない。しかし、距離ｙが、例えば０．５ｍｍ未満の過剰に小さい値であると、実質的に２ケ所の屈曲部エッジ２２ａ，２２ｂを設ける意味が失われる恐れがあり、距離ｙが、例えば５ｍｍを超える過剰に大きい値であると、パイプ圧入抵抗が大きくなるため、接合作業が困難となる恐れがある。
【００２９】
なお、硬質パイプの少なくともホース圧入部外周、あるいは少なくともその抜止め用突部の外周には、軟質エラストマーからなる薄いコーティング層を被覆しても良く、そのコーティング層は任意の方法によって形成すれば良いが、硬質パイプの成形時に２色成形法によって表皮層も成形する、と言う方法を好ましく用いることもできる。。
【００３０】
〔ホース〕
可撓性ホースは公知の各種材質のものを用いれば良いが、本発明においてホースの肉圧の中間層に補強糸層を備えたものが好ましい。補強糸層としては、例えばスパイラル状又はブレード状に巻回されたものを用いることができる。補強糸層はホースの構成材料に対して接着剤を以て接着されていても良く、そうでなくても良い。
【００３１】
可撓性ホースにおける上記補強糸層の糸引抜き力の設定は限定されない。しかし、ホース拡管率を例えば３０％〜５０％程度に非常に高く設定する場合においては、補強糸層を０．３Ｎ／ｍｍ以上の糸引抜き力を以て可撓性ホース中に編込むことが好ましい。そのための補強糸層としては、ステ−プル糸やその一部が牽切されたフィラメント（スパナイズド糸）のように表面のケバ立ちによる物理的接着効果を狙う方法や、予めＲＦＬ等の表面処理液をディップした糸を用いたり、ノンディップ糸の状態で接着剤によりホ−ス構成材料と接着させると言った化学的接着効果を狙う方法が有効である。
【００３２】
〔ホース拡管率〕
本発明に係るホース接合構造におけるホース拡管率（％）は、硬質パイプの圧入部分の最大外径（抜止め用突部の頂部の外径）をＡ、可撓性ホースの内径をＢとした場合に、〔（Ａ／Ｂ）−１〕×１００の式で与えられる。
【００３３】
通常、パイプの抜止め用突部によるホースの損傷を考慮して、ホース拡管率は５〜１０％程度とされることが多いが、本発明においてはホース拡管率をそれ以上に、例えば２０％程度あるいはそれ以上に設定することが可能であり、かつ、その場合にも、優れた引抜き強度とシール性が確保される一方で、硬質パイプの抜止め用突部による可撓性ホースの損傷が起こり難い。
【００３４】
但しホース拡管率を例えば３０〜５０％と極めて大きく設定する場合には、更に大きな引抜き強度とシール性を獲得することができる反面、可撓性ホースの大幅な拡張によるホース肉厚部と補強糸層との剥離、糸ズレ（糸抜け）が懸念され、従って前記したように、補強糸層を０．３Ｎ／ｍｍ以上の糸引抜き力を以て可撓性ホース中に編込んだり、可撓性ホースにおける少なくとも最内層の構成材料として、引裂き強度が３ＭＰａ以上である材料を選択することが好ましい。
【００３５】
又、ホース拡管率を上記のように非常に高く設定する場合、可撓性ホースにおける少なくとも最内層の構成材料として、引裂き強度が３ＭＰａ以上である材料を選択することも好ましい。
【００３６】
〔ホース内径と圧入部先端外径〕
可撓性ホースの内径と硬質パイプの圧入部分の最大外径との相対的な関係は、上記のようにホース拡管率によって規定されるが、可撓性ホースの内径と硬質パイプの圧入部先端外径（圧入部先端面の外径）との相対的な関係は、限定されるものではない。
しかし、図７（ａ）に示すように、可撓性ホース２３ａの内径が硬質パイプ２４ａの圧入部先端外径より大きい場合には、ホース接合時において、硬質パイプ２４ａの圧入部に設けた圧入用のテーパ面部２５ａと可撓性ホース２３ａの内周面との間に断面Ｖ字状の隙間２６が残され、シール性の面から好ましくない。
【００３７】
一方、図７（ｂ）に示すように、可撓性ホース２３ｂの内径が硬質パイプ２４ｂの圧入部先端外径より小さい場合には、ホース接合時において、硬質パイプ２４ｂの圧入部先端は可撓性ホース２３ｂの内周面に膨出部２７を盛上がらせながら圧入されるので、圧入用のテーパ面部２５ｂと可撓性ホース２３ｂの内周面との間に前記のような隙間２６が残されず、シール性の面から好ましい。
【００３８】
【実施例】
（ホース接合構造の作成）
本発明の実施例に係るホース接合構造（実施例１〜実施例７）と、従来技術に係るホース接合構造（比較例１〜比較例７）とを、かなり高く若しくは非常に高いホース拡管率の設定のもとに作成した。
【００３９】
実施例１〜実施例７に係るホース接合構造の構成を末尾の表１における「試料内容」の項に示し、比較例１〜比較例７に係るホース接合構造の構成を末尾の表２における「試料内容」の項に示す。
【００４０】
即ち、各実施例及び比較例における可撓性ホースの内径／肉厚（ｍｍ），可撓性ホースの内表層を構成するＥＰＤＭ材料の引裂き強度（Ｎ／ｍｍ），補強糸層の糸引抜き力（Ｎ／ｍｍ）、及び、接合パイプの抜止め用突部の形状，接合パイプの材質，圧入部の最大外径（ｍｍ），圧入部の先端外径（ｍｍ）、更に、上記可撓性ホースの内径と接合パイプの圧入部の最大外径から算出されるホース拡管率（％）は、それぞれ表１，２の該当項目に示す通りである。
【００４１】
又、「材質」の項において、「ＰＡ６６−ＧＦ３０」はナイロン６６とガラス繊維の重量比率が７０％：３０％の割合で混合された材料を示し、実施例７においては、かかる「ＰＡ６６−ＧＦ３０」からなる硬質接合パイプの外周に「ＴＰＯ」、即ちエーイーエス・ジャパン社製のオレフィン系熱可塑性エラストマーである商品名「Ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅ１９１−７０ＰＡ」を２色成形により作製した。更に、比較例７において「従来仕様クリップ組付け品」とあるのは、図１に示す従来のホース接続構造を指し、該構造に無関係な諸元の表記を省略した。
【００４２】
（ホース接合構造の評価）
上記実施例１〜実施例７及び比較例１〜比較例７に係るホース接合構造について、表１，表２における「評価結果」に示す項目の評価を行った。
【００４３】
即ち、ホ−スとパイプが接合された状態（初期）の評価と、該接合ホ−スの軸方向が床面に対して水平になるように設置し接合部を目掛けて１ｍの高さから５００ｇの鉄球を自由落下させた後（落錐衝撃後）の評価とを行い、初期状態の評価においては、可撓性ホースの端部（パイプ圧入部）の補強糸の状態の目視観察を行い、又、各例に係る可撓性ホースに対して当該例に係る接合パイプを圧入して接合部のシール圧力を測定し、次いで可撓性ホースを引き抜いてその際の引抜き荷重（Ｎ）を測定した。
【００４４】
又、落錐衝撃後の評価においては、可撓性ホースの内表面のうち接合パイプの抜止め用突部のエッジが接触していた部分の状態の目視観察と、上記と同じ測定法による可撓性ホースの引抜き荷重（Ｎ）及びシール圧力（ＭＰａ）の測定とを行った。なお、比較例３及び比較例５については、初期状態で既に糸ズレが発生しているという理由から、落錐衝撃後の評価を行っていない。
【００４５】
これらの評価結果を表１，表２に示す。
【００４６】
【表１】

【００４７】
【表２】

【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術に係るホース接合構造を示す図である。
【図２】従来技術に係るホース接合構造を示す図である。
【図３】従来技術に係るホース接合構造を示す図である。
【図４】本発明に係るホース接合構造の作用を説明する図である。
【図５】本発明に係るホース接合構造の実施形態を示す図である。
【図６】本発明に係るホース接合構造における第１屈曲部エッジと第２屈曲部エッジとの実施形態を示す図である。
【図７】本発明に係るホース接合構造における実施形態の作用を示す図である。
【符号の説明】
１３硬質パイプ
１４抜止め用突部
１５可撓性ホース
１７ａ第１屈曲部エッジ
１７ｂ第２屈曲部エッジ
１８補強糸層

Claims

ホース圧入部分の外周にリング状の抜止め用突部を備えた硬質パイプが、肉厚の中間層に補強糸層を持つ可撓性ホースに圧入されるホース接合構造であって、
前記硬質パイプの抜止め用突部の断面形状が、先端側から後端側に向かって緩角度で次第に隆起すると共に、該抜止め用突部の後端側においては、第１屈曲部エッジの形成によって屈曲角度を緩和された第２屈曲部エッジを経て硬質パイプ中心方向へ垂直に落ち込む断面形状に形成され、
接合時における前記可撓性ホースの拡管率が３０〜５０％に設定され、
かつ、前記補強糸層が０．３Ｎ／ｍｍ以上の糸引抜き力を以て前記可撓性ホース中に編込まれていることを特徴とするホース接合構造。
前記可撓性ホースにおける少なくとも最内層が引裂き強度２０Ｎ／ｍｍ以上のエラストマーを以て構成されていることを特徴とする請求項１に記載のホース接合構造。
前記硬質パイプにおける少なくともホース圧入部分の外周、あるいは少なくともその抜止め用突部の外周に、下記（１）又は（２）のコーティング層を被覆したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のホース接合構造。
（１）軟質エラストマーからなる薄いコーティング層。
（２）軟質エラストマーからなり、硬質パイプの成形時に２色成形法によって表皮層として成形された薄いコーティング層。
前記補強糸層が、ステープル糸又はスパナイズド糸を用いた補強糸層であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のホース接合構造。
前記補強糸層が、ＲＦＬの表面処理液をディップした糸を用いた補強糸層であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のホース接合構造。