JP4362841B2 - 自動車用液圧ブレーキホース - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車用液圧ブレーキホースに関するものである。さらに詳しくは、自動車用の液圧ブレーキシステムにおいて、油圧を伝達するために用いられるブレーキホースに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用液圧ブレーキホースは、マスターシリンダーで発生した油圧をブレーキキャリパーやホイールシリンダーへ伝えるパイプ機構の中で、ブレーキパイプでは対応できない場所、たとえば、構造上極端な屈曲あるいは振動を直接受けるところに使用されるため、ゴム材料で構成されたホースが採用されているのが現状である。
【０００３】
ゴム材料で構成されたブレーキホースは、内径寸法確保のため、金属あるいは樹脂などのマンドレル上に内面ゴム層を押し出し被覆し、内面ゴム層の外周に第１繊維補強層を施し、その外周に中間ゴム層、ついで第２繊維補強層、さらにその外周に外面ゴム層を施し、加硫工程を経て、最後にマンドレルを引き抜いて得られる。
【０００４】
このように、マンドレルを用いたゴムホースの製造では、加硫工程、マンドレルを抜く工程が不可欠であり、生産性向上の大きな壁となっていた。
【０００５】
一方、近年メンテナンスフリー化が進む中で、自動車用液圧ブレーキホースは、信頼性、耐久性の向上が望まれている。
【０００６】
要求項目としては、▲１▼ブレーキ液中に浸透する水分量の低減、▲２▼低膨張化、▲３▼耐屈曲疲労特性の向上などがあげられる。
【０００７】
▲１▼ブレーキ液中に浸透する水分量の低減により、ブレーキ液の沸点低下を防ぎ、厳しい温度条件下で発生するベーパーロック現象を防止することができる。
【０００８】
▲２▼低膨張化により、マスターシリンダーで発生した油圧をよりフレキシブルに伝達することができる。
【０００９】
▲３▼耐屈曲疲労特性の向上により、自動車用液圧ブレーキホースの宿命である屈曲あるいは振動に対する耐久性を向上することができる。
【００１０】
しかしながら、従来のゴムまたは樹脂ホース材料では、分子構造的に限界があり、水分透過性の低下は期待できない。また、ゴムホースは、柔軟性は良好であるが、ゴム自身が柔らかいため、内圧が加わったときの膨張量が大きい。そのため、屈曲、振動により、繊維補強糸同士がすれ、最終的に破裂に至る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、低水分透過性、低膨張性および耐屈曲疲労特性に優れた新規な樹脂ブレーキホースを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動車用液圧ブレーキホースは、
内管チューブ外周に１層もしくは複数層の編組された繊維補強層があり、その繊維補強層の外周に外面カバーを施してなるブレーキホースにおいて、前記内管チューブが少なくとも内層と外層とを有し、前記内層が、厚さ２５μｍのフィルムについて測定した４０℃、相対湿度９０％における透湿度が１００ｇ／ｍ²・２４時間以下の熱可塑性樹脂からなり、前記外層が、２０℃、相対湿度６５％における曲げ弾性率が１５００〜５０００ｋｇｆ／ｃｍ ² の熱可塑性樹脂からなり、前記内層の厚さが１００〜５００μｍである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のブレーキホースは、内管チューブ、内管チューブの外周に編組された繊維補強層、および、繊維補強層の外周に施された外面カバーから構成される。
【００１５】
内管チューブ内層または外面カバー内層は、厚さ２５μｍのフィルムについて測定した４０℃、相対湿度９０％における透湿度が１００ｇ／ｍ²・２４時間以下、好ましくは５０ｇ／ｍ²・２４時間以下、さらに好ましくは３０ｇ／ｍ²・２４時間以下の熱可塑性樹脂からなる層（低透湿層）である。透湿度が１００ｇ／ｍ²・２４時間をこえる材料では、水分透過量が大きくなり、ベーパーロック現象を招きやすい。
【００１６】
熱可塑性樹脂の透湿度は、ＪＩＳ Ｚ ０２０８により測定する。すなわち、透湿度測定用カップの中に予め重量を測定した塩化カルシウムを入れ、カップの口（面積Ｓ（ｃｍ²））に厚さ２５μｍのフィルム状の試料（熱可塑性樹脂）を貼り付ける。そのカップを、４０℃、相対湿度９０％の恒温恒湿槽に一定時間ｔ（時間）入れたのち、カップの中の塩化カルシウムの重さを測定する。塩化カルシウムの重量変化ｍ（ｍｇ）により、次式を用いて透湿度ｐ（ｇ／ｍ²・２４時間）を求める。
ｐ＝（２４０×ｍ）÷（ｔ・Ｓ）
【００１７】
このような熱可塑性樹脂としては、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−ビニルアルコールコポリマー（ＥＶＯＨ）、防湿セロハン、ポリビニリデンクロライド（ＰＶＤＣ）でコーティングしたポリプロピレン二軸延伸フィルム（ＯＰＰ）などがあげられる。
【００１８】
さらに、前記低透湿層の厚さは、１００〜５００μｍ、さらには２００〜４００μｍ、とくには２５０〜３５０μｍであることが好ましい。厚さが１００μｍ未満では水分透過量が大きくなってしまい、５００μｍをこえると剛性が急激に高くなり、ブレーキホースとしての柔軟性が失われる。
【００１９】
内管チューブは、２０℃、相対湿度６５％における曲げ弾性率が５０００ｋｇｆ／ｃｍ²以下、好ましくは１５００〜２５００ｋｇｆ／ｃｍ²の熱可塑性樹脂層（低弾性層）を有する。たとえば、内管チューブ内層が低透湿層である場合には、外層として低弾性層を有することができる。また、外面カバー内層が低透湿層である場合には、内管チューブ全体が低弾性層であることもできる。曲げ弾性率が５０００ｋｇｆ／ｃｍ²をこえるとホースの柔軟性が失われる傾向があり、１５００ｋｇｆ／ｃｍ²未満では、柔軟化する際に用いる可塑剤の影響を受け、水分透過量が大きくなる傾向がある。このような熱可塑性樹脂としては、たとえば、ナイロン１１などのポリアミドがあげられる。
【００２１】
繊維補強層は、たとえば、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、レーヨン繊維、ポリアミド繊維などの繊維を、ブレード編みするか、またはスパイラル状に巻きつけて編組することにより得られる。
【００２２】
前記繊維は９５０〜１８００デニールであることが好ましい。９５０デニール未満では、内管チューブを密に編組できず、外面カバーを被覆した際に凹凸が発生し、外観上好ましくない傾向があり、１８００デニールをこえると、繊維同士の重なりが生じ、内管チューブを均一に補強することができないため、所望の加圧時膨張量が得られないだけでなく、編組外径が大きくなる傾向がある。
【００２３】
繊維の撚り数は、２０〜１００ターン／ｍであることが好ましい。撚り数が２０ターン／ｍ未満では、編組時に羽毛が発生しやすい傾向があり、１００ターン／ｍをこえると、口金具を締結する際に繊維が切れ、シール性および引張強度が低下する傾向がある。
【００２４】
前記繊維補強層は、１層もしくは複数層とすることができる。
【００２５】
内管チューブ内層が低透湿層である場合の外面カバーまたは外面カバー内層が低透湿層である場合の外面カバー外層は、たとえば、ポリエステルとポリエーテルのコポリマーなどの耐候性、耐ブレーキ液性に優れたポリエステル系熱可塑性エラストマーからなる。
【００２６】
前記外面カバーの厚さは、３００〜７００μｍであることが好ましい。厚さが３００μｍ未満では水分透過量が大きくなる傾向があり、７００μｍをこえると柔軟性が損なわれる傾向がある。外面カバー内層が低透湿層である場合の外面カバー外層の厚さは１００〜７００μｍであることが好ましい。
【００２７】
本発明のブレーキホースは、内管チューブ内層または外面カバー内層が透湿度の低い熱可塑性樹脂からなり、内管チューブが曲げ弾性率の小さい熱可塑性樹脂からなる層を有するため、ブレーキホースとしての柔軟性に優れ、水分透過量が小さく、膨張量が小さい。
【００２８】
また、膨張量が小さいので、加圧時における繊維補強層の糸同士の摩擦が低減され、耐久性が高く、ブレーキホースとしてより高い信頼性を発揮することができる。
【００２９】
さらに、内面チューブ、外面カバーともに樹脂材料を使用しているため、従来のゴムホース製造工程で不可欠であった内径寸法確保のための金属または樹脂などのマンドレルの挿入ならびに引き抜き工程が不要であり、加硫工程も不要であるので、生産性が高く、歩留まり向上を達成することができる。
【００３０】
【実施例】
つぎに、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これらのみに限定されるものではない。
【００３１】
実施例１
本実施例におけるブレーキホースの破断斜視図を図１に示す。１は内管チューブ内層、２は接着剤層、３は内管チューブ外層、４は第１繊維補強層、５は第２繊維補強層、６は外面カバーである。
【００３２】
従来の押し出し機を用いて、ポリエチレンを厚さ３００μｍ、ポリアミド（ナイロン１１）を厚さ４００μｍになるように、２層に押し出し、ポリエチレンが内管チューブ内層１、ポリアミドが内管チューブ外層３となるように、内管チューブを成形した。前記ポリエチレンとしては、厚さ２５μｍのフィルムについて測定した４０℃、相対湿度９０％における透湿度（Ａ）が１０ｇ／ｍ²・２４時間の高密度ポリエチレンを使用した。前記ポリアミドとしては、２０℃、相対湿度６５％における曲げ弾性率（Ｂ）が１５００ｋｇｆ／ｃｍ²のポリアミドを使用した。
【００３３】
ここで、内管チューブの各層間は接着性ポリエチレンで接着した。この接着剤層２の厚さは１００μｍに調整した。
【００３４】
つぎに、内管チューブの外周にポリビニルアルコール繊維で編組して、第１繊維補強層４とし、さらに第１繊維補強層４の外周にポリビニルアルコール繊維で編組して、第２繊維補強層５とした。
【００３５】
つぎに、この第２繊維補強層５の外周に、従来の押し出し機により、透湿度（Ａ）が３００ｇ／ｍ²・２４時間のポリエステル系熱可塑性エラストマー（ポリエステルとポリエーテルのコポリマー）を厚さ５００μｍとなるよう押し出し被覆し、外面カバー６とした。
【００３６】
第２繊維補強層と外面カバーのあいだにはウレタン系の接着剤を塗布した。接着剤は、ホースに口金具を締結させたときの両層のズレを防止するとともに、ホース内管まで浸透することで、各層間の接着をより強固にし、ホースとして一体感を持たせ、屈曲、振動、加圧による繊維補強層の糸同士の摩擦を緩和し、耐久性向上を実現した。
【００３７】
実施例２
内管チューブ内層１に、透湿度（Ａ）が８０ｇ／ｍ²・２４時間のポリプロピレンを用いたほかは、実施例１と同様の方法で、ブレーキホースを製造した。
【００３９】
実施例３
内管チューブ外層３に、曲げ弾性率（Ｂ）が５０００ｋｇｆ／ｃｍ²のポリアミド（ナイロン１１）を用いたほかは、実施例１と同様の方法でブレーキホースを製造した。
【００４０】
参考例
本参考例におけるブレーキホースの破断斜視図を図２に示す。７は内管チューブ、４は第１繊維補強層、５は第２繊維補強層、１１は外面カバー内層、２は接着剤層、１２は外面カバー外層である。
【００４１】
従来の押し出し機を用いて、透湿度（Ａ）が３００ｇ／ｍ²・２４時間、曲げ弾性率（Ｂ）が４０００ｋｇｆ／ｃｍ²のポリアミド（ナイロン１１）を厚さ８００μｍになるように押し出し、内管チューブ７を成形した。
【００４２】
つぎに、内管チューブの外周にポリビニルアルコール繊維で編組して、第１繊維補強層４とし、さらに第１繊維補強層４の外周にポリビニルアルコール繊維で編組して、第２繊維補強層５とした。
【００４３】
つぎに、この第２繊維補強層５の外周に、従来の押し出し機により、高密度ポリエチレンを厚さ２００μｍ、ポリエステル系熱可塑性エラストマー（ポリエステルとポリエーテルのコポリマー）を厚さ２００μｍになるように、２層に押し出し、高密度ポリエチレンが外面カバー内層１１、ポリエステル系熱可塑性エラストマーが外面カバー外層１２となるように、外面カバーを成形した。前記高密度ポリエチレンとしては、透湿度（Ａ）が１０ｇ／ｍ²・２４時間の高密度ポリエチレンを使用した。前記ポリエステル系熱可塑性エラストマーとしては、透湿度（Ａ）が３００ｇ／ｍ²・２４時間のポリエステル系熱可塑性エラストマーを使用した。
【００４４】
ここで、外面カバーの各層間は接着性ポリエチレンで接着した。この接着剤層２の厚さは１００μｍに調整した。
【００４５】
比較例１
内管チューブ外層３に、曲げ弾性率（Ｂ）が１００００ｋｇｆ／ｃｍ²のポリアミド（ナイロン１１）を用いたほかは、実施例１と同様の方法でブレーキホースを製造した。
【００４６】
比較例２
本比較例におけるブレーキホースの破断斜視図を図３に示す。７は内管チューブ、４は第１繊維補強層、５は第２繊維補強層、６は外面カバーである。
【００４７】
従来の押し出し機により、ポリアミド（ナイロン１１）を厚さ８００μｍになるように押し出し、内管チューブ７を成形した。前記ポリアミドとしては、透湿度（Ａ）が３０ｇ／ｍ²・２４時間、曲げ弾性率（Ｂ）が５０００ｋｇｆ／ｃｍ²のポリアミドを使用した。
【００４８】
つぎに、この内管チューブの外周にポリビニルアルコール繊維を編組して、第１繊維補強層４とし、さらにその第１繊維補強層４の外周にポリビニルアルコール繊維を編組して、第２繊維補強層５とした。
【００４９】
つぎに、第２繊維補強層５の外周に、従来の押し出し機により、透湿度（Ａ）が３００ｇ／ｍ²・２４時間のポリエステル系熱可塑性エラストマー（ポリエステルとポリエーテルのコポリマー）を、厚さ５００μｍとなるよう押し出し被覆し、外面カバー６とした。
【００５０】
なお、第２繊維補強層と外面カバーのあいだにはウレタン系の接着剤を塗布した。
【００５１】
比較例３
内管チューブ７として、曲げ弾性率（Ｂ）が１００００ｋｇｆ／ｃｍ²のポリアミド（ナイロン１１）を用いたほかは、比較例２と同様の方法で、ブレーキホースを製造した。
【００５２】
比較例４
本比較例におけるブレーキホースの破断斜視図を図４に示す。８は内面ゴム、４は第１繊維補強層、９は中間ゴム、５は第２繊維補強層、１０は外面ゴムである。
【００５３】
外径がφ３．４ｍｍの鉄製マンドレル上に、従来の押し出し機を用いて、透湿度（Ａ）が５０ｇ／ｍ²・２４時間、曲げ弾性率（Ｂ）が２００ｋｇｆ／ｃｍ²のエチレンプロピレンゴムを厚さ１．１ｍｍになるように押し出し、内面ゴム８とした。
【００５４】
つぎに、内面ゴム８の外周にポリビニルアルコール繊維を編組して、第１繊維補強層４とし、つぎにその外周にブチルゴムを厚さ３００μｍとなるよう押し出し、中間ゴム層５とし、さらにその中間ゴム層５の外周にポリビニルアルコール繊維を編組して、第２繊維補強層５とした。
【００５５】
つぎに、第２繊維補強層５の外周に、従来の押し出し機により、透湿度（Ａ）が７０ｇ／ｍ²・２４時間のエチレンプロピレンゴムとクロロプレンゴムのブレンドゴムを、厚さ１．２５ｍｍとなるよう押し出し被覆し、外面ゴム１０とした。
【００５６】
なお、第２繊維補強層と外面カバーのあいだにはウレタン系の接着剤を塗布した。
【００５７】
ホース特性試験
つぎに、実施例１〜３、参考例、および比較例１〜４のブレーキホースについて以下の特性試験を実施した。
【００５８】
（水分透過性試験）
自由長３０５ｍｍの両端に口金具を締結したブレーキホースを、事前に温度１００℃で２４時間保持したのち、ブレーキホース内にブレーキ液（ＪＩＳ Ｋ ２２３３）を封入した。このブレーキホースをＵ字に曲げ、温度７０℃の蒸留水に７２時間ブレーキホース部分が完全に浸漬するようにして放置した。そののち、ブレーキ液を回収し、ブレーキ液中の水分量をカールフィッシャー式微量水分計にて測定した。
【００５９】
（加圧時膨張量試験）
図５に示すような試験装置に、ブレーキホースＡを捻じれのないように、わずかに長さの余裕をもたせて垂直に取り付け、エアー抜きを完全に行なったのち、ホースの片側を密閉した。圧力シリンダＥを操作してホース内の水圧を毎分１７１．６２０±６８．６４７ＭＰａの割合で測定圧力まで昇圧し、ビューレットＤの液面上昇によって膨張量を測定した。
【００６０】
（屈曲疲労試験）
図６のように、ブレーキホースＡの一端を位置Ｉで、他端を位置Ｊで、それぞれ固定治具に取り付け、ブレーキ液（ＪＩＳ Ｋ ２２３３）を封入後、ブレーキホースに対して０⇔９．８１ＭＰａの繰り返し加圧サイクル４２ｃｐｍにて加圧できる機構をもつ装置に固定し、雰囲気温度−１０℃に調整した。位置Ｊを固定し、位置Ｉを屈曲ストローク１４０ｍｍ、屈曲サイクル１５０ｃｐｍにて上下させ、ホースが破裂するまでの屈曲回数を調べた。
【００６１】
これらの試験結果を表１に示す。
【００６２】
【表１】

【００６３】
表１より、ゴムブレーキホース（比較例４）は、従来の樹脂ブレーキホース（比較例２および３）に比べ、水分透過性は低いが、ゴム材料であるために膨張量が大きいことがわかる。
【００６４】
透湿度の高いポリアミドを内管チューブに用いた従来の樹脂ブレーキホース（比較例２および３）は、水分透過性が高いことがわかる。
【００６５】
曲げ弾性率の大きな樹脂を内管チューブ外層または内管チューブ全体に用いた樹脂ブレーキホース（比較例１および３）は、柔軟性に欠けるため、ホース剛性が高く、ブレーキホースとして使用条件、使用車種などが限られるなどの問題点がある。
【００６６】
これらに対して、実施例１〜３の樹脂ブレーキホースは、低膨張化が図れている上に水分透過量が小さく、さらに耐屈曲疲労特性についても良好な結果が得られた。
【００６７】
【発明の効果】
本発明のブレーキホースによれば、ブレーキ液中に浸透する水分量を低減し、人身事故につながるおそれのあるベーパーロック現象を防ぐとともに、低膨張化によって自動車の制動安定性の向上を実現できる。また、自動車用ブレーキホースの宿命である振動、屈曲に対する信頼性も大幅にアップし、ホースのロングライフ化が達成できるものであり、工業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１〜３および比較例１におけるブレーキホースの部分斜視図である。
【図２】 参考例におけるブレーキホースの部分斜視図である。
【図３】 比較例２および３におけるブレーキホースの部分斜視図である。
【図４】 比較例４におけるブレーキホースの部分斜視図である。
【図５】 膨張量試験装置の説明図である。
【図６】 （ａ）は屈曲疲労試験のホースの取付方法を示す正面図であり、（ｂ）はその側面図である。
【符号の説明】
１ 内管チューブ内層
２ 接着剤層
３ 内管チューブ外層
４ 第１繊維補強層
５ 第２繊維補強層
６ 外面カバー
７ 内管チューブ
８ 内面ゴム
９ 中間ゴム
１０ 外面ゴム
１１ 外面カバー内層
１２ 外面カバー外層
Ａ ブレーキホース
Ｂ バルブ
Ｃ バルブ
Ｄ ビューレット
Ｅ 圧力シリンダー
Ｆ タンク
Ｇ バルブ
Ｈ 圧力計

Claims (1)

1. 内管チューブ外周に１層もしくは複数層の編組された繊維補強層があり、その繊維補強層の外周に外面カバーを施してなるブレーキホースにおいて、
   前記内管チューブが少なくとも内層と外層とを有し、
   前記内層が、厚さ２５μｍのフィルムについて測定した４０℃、相対湿度９０％における透湿度が１００ｇ／ｍ²・２４時間以下の熱可塑性樹脂からなり、
   前記外層が、２０℃、相対湿度６５％における曲げ弾性率が１５００〜５０００ｋｇｆ／ｃｍ ² の熱可塑性樹脂からなり、
   前記内層の厚さが１００〜５００μｍであることを特徴とするブレーキホース。

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