JP4296892B2

JP4296892B2 - ホース接続構造体およびホース接続方法

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Publication number: JP4296892B2
Application number: JP2003340360A
Authority: JP
Inventors: 研一三井; 徳雄渡邉
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP2005106175A

Description

本発明は、ホースをホース接続部に圧入することによりホース接続部に接続したホース接続構造体およびホース接続方法に関する。

従来、この種のホース接続構造体として、その外周表面に山脈状かつ断面三角形のリング状突部を複数突設した接続管体を備え、この接続管体にゴム製のホースを圧入して、ホースの内壁にリング状突部を食い込ませることによりシール性および引抜き荷重を高める構成が知られている。

ところで、ホースをゴム製から樹脂製に変更することが検討されている。しかし、樹脂製のホースは、リング状突部がホースの内層に十分に食い込まず、その間の摩擦力を大きくすることができず、シール性および引抜き荷重を十分に高くすることができない。こうした課題を解決するための手段として、樹脂製のホースの接続端を加熱軟化させて接続管体に圧入する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

ところで、近年、ホースの仕様として、高い剛性の樹脂材料を用いた自動車のウォータホースのように、一層、シール性および耐久・信頼性の向上が要請されている。

特開２００２−１０６７６９号公報

本発明は、上記従来の技術の問題を解決するものであり、高いシール性および引抜き荷重を有するホース接続構造体およびホース接続方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、
樹脂製のホースの接続端をホース接続部に圧入することで該ホース接続部に連通接続するホース接続構造体であって、
上記ホース接続部は、
流路を有する接続本体と、該ホース接続部の外周面に上記ホースの内径よりその外径が大きくかつ山脈状に突設されたリング状突部とを備え、
上記リング状突部は、その外周端の曲率が０．２ｍｍ以下であり、
上記ホースの接続端は、該ホースの内側から該ホースの融点より低い温度で加熱されて圧入されていること、を特徴とする。

本発明において、ホースの接続端をホース接続部に接続するには、ホースの接続端を該ホースの内側から加熱する。この加熱により、ホースの内層の弾性率が低くなるが、温度勾配により外層の弾性率は高いままである。この状態にて、ホースの接続端をホース接続部に圧入すると、リング状突部を乗り越えてホース接続部に接続される。このとき、ホースの接続端は、低い弾性率の内層を、高い弾性率の外層で拡径しないように拘束しているから、内層にリング状突部が食い込む。しかも、リング状突部は、その外周端の曲率が０．２ｍｍ以下と先鋭化しているから、内層への食い込み量が大きい。よって、ホースが剛性の高い樹脂材料で形成されていても、リング状突部が内層に十分に食い込んで高いシール性および引抜き荷重の増大を得ることができる。
なお、上記外周端の曲率は、好ましく０．１ｍｍ以下、さらに好ましくは、０となる鋭角でもよい。

また、ホースの接続方法の好適な態様として、ホースの外層部の弾性率が上記ホースの内層部の弾性率より大きい温度勾配を生じるように加熱し、上記温度勾配を生じているホースの接続端を上記ホース接続部に圧入する工程をとることができる。

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。

（１）ホース接続体の概略構成
図１は本発明の一実施の形態にかかるホース接続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、ホース接続構造体は、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。

（２）各部の構成
（２）−１接続管１０
図２はホース接続構造体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製の管体であり、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接続部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、さらに分岐接続部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。

（２）−２ホース接続部１３，１４
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を示す斜視図である。図３において、ホース接続部１３は、円筒状の接続本体１３ａ（一般部）と、その接続本体１３ａの外周部に突設されたリング状突部２１，２２，２３とを備えている。

図４はホース接続部１３の付近を拡大して示す半断面図である。リング状突部２１，２２，２３は、管本体１１の中央部に向けて３列にわたって傾斜した山脈状に形成されている。リング状突部２１，２２，２３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の接続本体１３ａ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、これらからそれぞれ山脈状で断面直角三角形を形成している。図５はリング状突部２１を拡大して示す説明図である。リング状突部２１は、その断面三角形の頂点、つまり外周端の曲率Ｒが０．２ｍｍ以下、好ましくは、０．１ｍｍ以下に形成されている。また、図４に示す他のリング状突部２２，２３もリング状突部２１と同様な曲率Ｒで形成されている。このような小さな曲率Ｒでリング状突部２１などを形成するには、図６に示すように、接続管を射出成形する際に、成形型Ｍの型Ｍａ，Ｍｂをリング状突部２１の部分で型割りすることにより形成できる。この場合には、ほぼ曲率Ｒが０である尖った形状とすることができる。リング状突部２１，２２，２３の外周端の曲率Ｒが小さく形成されているので、後述するように、ホース３０に引張りの力が作用したときに、大きな引抜き抵抗力を生じる。
ここで、リング状突部２１の寸法は、ホース３０の内径が１５．５ｍｍ、外径が１９．５ｍｍである場合に、図５に示すように、直径Ｄが１８ｍｍ、高さｈ１が０．７ｍｍ、角度θが２４゜とすることができる。

（２）−３係止端２４および回り止め突起２６
また、図３に示すように、ホース接続部１３には、ホース３０の先端が当接するための係止端２４が形成されている。係止端２４は、ホース接続部１３の接続本体１３ａからほぼホース３０の肉厚の高さで段形状になっている。

係止端２４から、ホース接続部１３の先端に向けて、回り止め突起２６が形成されている。回り止め突起２６は、ホース３０をホース接続部１３に対して回るのを防止するための突起であり、周方向に等間隔で２〜４カ所（図３では４カ所）形成されている。図７は回り止め突起２６の付近を示す斜視図である。回り止め突起２６は、係止端２４からホース接続部１３の先端に向けて突設された楔形である。すなわち、回り止め突起２６は、先端が鋭角となった先鋭部２６ａとなり、係止端２４側がＲ形状の裾部２６ｂとなり、その高さｔがホース３０の肉厚と同じかやや大きい楔形になっている。先鋭部２６ａが尖っているのは、ホース３０の先端に食い込ませるためであり、一方、裾部２６ｂがＲ形状となっているのは、回り止め突起２６自体の機械的強度を高めるためである。なお、回り止め突起２６の形状は、該回り止め突起２６の機械的強度などを考慮して定められ、例えば、管本体１１の外径が２３ｍｍの場合に、高さｈが２．５ｍｍ、幅ｗが２ｍｍ、高さｔが３．５ｍｍ、裾部２６ｂのＲが１．０ｍｍ以下とすることができる。

（２）−４ホース３０
図８はホース接続部１３にホース３０が圧入されている状態を示す半断面図である。図８に示すように、ホース３０は、内層３０ａと、外層３０ｂと、内層３０ａと外層３０ｂとを接着する接着層３０ｃとの積層構造となっている。内層３０ａは、耐熱性、耐ＬＬＣ（不凍液）性に優れるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）の変性物（変性ＰＰＳ）から形成され、その厚さが約０．５ｍｍである。また、外層３０ｂは、耐塩害性を改善するためのナイロン−６（ＰＡ）などのポリアミド樹脂から形成され、その厚さが１．２ｍｍである。接着層３０ｃは、内層３０ａと外層３０ｂとに接着するために、ＰＡ６に変性ＰＰＳを混合した材料から形成され、その厚さが０．３ｍｍである。

（３）ホース接続構造体の作用
（３）−１ホース接続部１３の作用
ホース３０をホース接続部１３に圧入した状態では、リング状突部２１，２２，２３がホース３０の内壁に食い込んでホース３０のシール性を高めるとともに、抜止め作用を果たす。

（３）−２回り止め突起２６の作用
また、回り止め突起２６は、ホース３０の先端に食い込んで、ホース３０を回り止めする。このような回り止め作用により、ホース３０がホース接続部１３に対して回転方向へ大きな外力を受けても、ホース接続部１３に対して回転することがなく、その間の密着性を維持するので、シール性を低下させることがない。特に、ホース３０がウォータホースとして使用するために引き回し位置に対応して予め賦形されている場合において、ホース３０がエンジンルーム内の他の部品に干渉して回転方向の外力を受けても、簡単に回ることがなく、よってシール性の低下を招かない。

また、回り止め突起２６は、ホース接続部１３から一体に突設され、別部品でないので、部品点数の増加を招かない。

（４）ホース接続部１３へのホース３０の接続工程
ホース３０をホース接続部１３に圧入するには、以下の工程をとる。すなわち、図９に示すように、ホース３０内にヒータＨｔを挿入してホース３０の内層から加熱する。このとき、例えば、約１９０〜２００℃に設定したヒータＨｔをホース３０内に挿入することにより、ホース３０の内層部の温度が１５０℃、外層表面温度を１００℃となるまで加熱する。この加熱により、ホース３０の内層の弾性率が低くなるが、温度勾配により外層の弾性率は高いままである。そして、ホース３０をホース接続部１３に圧入する。このとき、ホース３０の内壁がリング状突部２１，２２，２３を乗り越え、さらに係止端２４に達するまで圧入するとともに、ホース３０の先端に回り止め突起２６を食い込ませる。この状態にて、ホース３０を放冷する。これにより、ホース３０は、リング状突部２１，２２，２３に倣うとともに回り止め突起２６に食い込んだ形状に塑性変形して固まる。

（５）上記実施例の構成により、上述した効果のほか、以下の効果を奏する。
（５）−１上述した接続工程において、ホース３０の内層３０ａから加熱することにより、ホース３０の接続端は、高い弾性率の外層３０ｂが低い弾性率の内層３０ａを拡径しないように作用するから、内層３０ａにリング状突部が食い込む。しかも、リング状突部２１，２２，２３は、その外周端の曲率Ｒが０．２ｍｍ以下と先鋭化しているから、内層３０ａへの食い込み量が大きい。よって、ホースが剛性の高い樹脂材料で形成されていても、リング状突部が内層３０ａに十分に食い込んで高いシール性および引抜き荷重の増大を図ることができる。

図１０はホース接続部１３のリング状突部２１などの曲率Ｒに応じた１２０℃における引抜き荷重と予熱時間との関係を説明するグラフである。実線に曲率Ｒが０の実施例を、破線に曲率Ｒが０．２５ｍｍの比較例をそれぞれ示す。なお、実施例は、上述した温度勾配を生じるように予熱しており、一方、比較例は、ホースの接続端の内層および外層が１５０℃で均一になるまで予熱している。図１０から分かるように本実施例は、比較例に対して引抜き荷重が大きいことが分かる。また、シール圧は、本実施例が２．３ＭＰａであり、比較例の１．５ＭＰａを上回ることができた。

（５）−２ホース３０をホース接続部１３に圧入する際に、ホース３０を軟化温度まで加熱しているので、回り止め突起２６に食い込ませることも容易である。ここで、加熱する温度は、ホース３０を構成する各層の融点を上回らない温度でホース３０が塑性変形すればよく、例えば１００〜２２０℃である。

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。

ホースは、樹脂製のホースであれば、リング状突部を食い込ませるのに支障がなければ、単層、多層のいずれであってもよく、また、その材料も特に限定されない。

本発明の一実施の形態にかかるホース接続構造体を示す正面図である。ホース接続構造体を示す断面図である。ホース接続部を示す斜視図である。ホースを挿入する前のホース接続部の付近を拡大して示す半断面図である。リング状突部を拡大して示す説明図である。リング状突部の射出成形の型割りを説明する説明図である。回り止め突起の付近を示す斜視図である。ホース接続部にホースが圧入されている状態を示す半断面図である。ホースをホース接続部に接続する作業を説明する説明図である。ホース接続部のリング状突部などの曲率に応じた引抜き荷重と予熱時間との関係を説明するグラフである。

符号の説明

１０...接続管
１１...管本体
１３...ホース接続部
１３ａ...接続本体
１４...ホース接続部
１５...分岐接続部
１６...主流路
１７...分岐流路
２１，２２，２３...リング状突部
２１ａ，２２ａ，２３ａ...円錐台表面
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ...鋭角表面
２４...係止端
２６...止め突起
２６ａ...先鋭部
２６ｂ...裾部
３０，３１...ホース
３０ａ...内層
３０ｂ...外層
３０ｃ...接着層
３２...分岐ホース
Ｈｔ...ヒータ
Ｍ...成形型
Ｍａ，Ｍｂ...型

Claims

樹脂製のホースの接続端をホース接続部に圧入することで該ホース接続部に連通接続するホース接続構造体であって、
上記ホース接続部は、
流路を有する接続本体と、該接続本体の外周面に上記ホースの内径よりその外径が大きくかつ山脈状に突設されたリング状突部とを備え、
上記リング状突部は、その外周端の曲率が０．２ｍｍ以下であり、
上記ホースの接続端は、該ホースの内側から該ホースの融点より低い温度で加熱されて圧入されていること、
を特徴とするホース接続構造体。
樹脂製のホースの接続端をホース接続部に接続するホース接続方法であって、
流路を有する接続本体と、該接続本体の外周面に上記ホースの内径よりその外径が大きくかつ山脈状に突設されリング状突部とを有し、該リング状突部の外周端の曲率が０．２ｍｍ以下であるホース接続部を準備する準備工程と、
上記ホースの接続端を、該ホースの内側から該ホースの軟化する温度付近まで加熱する加熱工程と、
上記加熱により軟化したホースの接続端を、上記ホース接続部に挿入してホースを接続構造体に圧入する圧入工程と、
を備えていることを特徴とするホース接続方法。
請求項２に記載のホース接続方法において、
上記加熱工程は、上記ホースの外層部の弾性率が上記ホースの内層部の弾性率より大きい温度勾配を生じるように加熱する工程を備え、
上記圧入工程は、上記温度勾配を生じているホースの接続端を上記ホース接続部に圧入する工程を備える、ホース接続方法。