JP4411485B2 - 波形パイプホース組立体及びその連結方法 - Google Patents

Description

本発明は、波形パイプホース組立体及びこのような波形パイプホース組立体を製造するために波形パイプホースを連結する方法に関する。

いわゆる波形パイプホースは流体導管として、特に、流体移送装置の可動連結部に使用される。これらの組立体は、波形パイプの内側に流路が形成されている。この波形パイプは主に金属から形成されており、プラスチック、弾性材料、および他の部材から形成された外皮に囲まれている。外皮の多くは数層から構成されている。例えば、波形パイプに直に接合されるホース芯部材すなわち補強部材が含まれる。多くの場合、ホース芯部材は、耐圧性を保証するためにコイル状の耐張力性材料からなるいわゆる耐圧補強材を備えている。殆どの場合、追加ホースカバーが、外側保護外皮を構成するように耐圧補強材に用いられている。このような波形パイプホースの製造中に、外皮の各層は予め両端に接続ニップルが設けられた波形パイプ上に一連の製造工程で押し出される。しかしながら、その結果、パイプの長さは、製造時の固定寸法すなわち規定寸法に制限されてしまう。

したがって、接続ニップルを具備していない波形パイプホースの連結には特に問題がある。また、ユーザーは、現場、すなわち、波形パイプホースの製造業者による特定の供給品に頼ることなく、既成の製造工程から独立して、長い或は連続した半完成波形パイプホース材から所望の連結組立体を製造できることを望んでいる。

波形パイプホースの延長ライン或は流体移送装置との連結は機械的に頑丈でなければならない。この連結は持続シール性を備える必要があり、また、簡単に製造できなければならない。設備及び装置の作動中に予想されるような圧力や機械的応力によって、連結部に漏れが生じたり、或は、連結部に他のいかなる損傷も発生してはならない。

波形パイプホースが高圧力を支えている場合には、そのような圧力は常に作用しており、また、波形パイプホースが温度変化、振動、或は、他の長期的な応力にさらされている場合には、特に、接続ニップルとの連結部が危険になるおそれがある。

以上に鑑みて、本発明の解決しようとする目的は、既成製品ではない波形パイプホースを使用して、特に耐圧能力を発揮する波形パイプホース組立体を製造することにある。

上記目的は、請求項１に記載の波形パイプホース組立体、及び、その連結方法によって達成される。

本発明の波形パイプホース組立体は、波形パイプホースと、この波形パイプホースにしっかりと連結される少なくとも１つの端部取付部を有している。この取付部は、例えばパイプまたは連結される装置の流路などの延長ラインに連結される取付部品を構成する。波形パイプホースに取付部を連結するために、波形パイプホースの内側の波形パイプの端部が露出され、取付部の第１筒状部内に挿入される。取付部が変形され、シール用ブッシュの内壁が波形パイプの少なくとも１つのリブに密着されてシールが形成される。変形された後、好適には、最初に円筒状内壁がリブに対して密着して、それによってリブが内壁に対して圧着される。さらに、シール用ブッシュの材料が、塑性的に、或は弾性的にリブ間の空間に押し出される。特に、この圧着が、例えば、ＣＯ_２のような高圧流体に対して信頼性の高いシールを形成する。このような流体は、例えば自動車産業において、冷却装置中の冷媒としての使用が増加している。さらに、波形パイプの取付部の第１部分への密着、すなわち、シール用ブッシュによる機械的緩衝により、波形パイプホース組立体に耐振動性が付与される。

リブ間に残されたリング状の閉鎖空間に緩衝空間が形成され、流体の浸透性にもよるが、遅かれ早かれこの空間は微量の流体で満たされ、対応するシール箇所の圧力差を減少させる。リブとシール用ブッシュとの間の接触箇所にそれぞれシール箇所が形成される。

シール用ブッシュは完全な均質体で形成することができる。また、例えば、浸透障壁を形成するように、シール用ブッシュは挿入体を備えることもできる。

さらに、取付部は、波形パイプホースの外皮に、例えば、カップ形状部材によって連結される。外皮はカップ形状部材の中に突き出ている。

この種の連結部は、外皮の一部が取り除かれ、波形パイプの端部が取付部に固定された後に、波形パイプホースの端部に形成することができる。

取付部の第１部分において波形パイプの流体シール圧着部を形成するために、筒状の第１部分を半径方向に変形させることができる。この変形は、波形パイプの１つまたはいくつかのリブ上に延在する環状領域で行なわなければならない。この変形は、半径方向内向きに移動するいくつかの圧縮噛合せ部（プレスジョー）を備えた圧締手段により、波形パイプを締付けるように筒状部を狭めることによって形成することができる。いくつかのリブ上において波形パイプを位置決めして締付けることによって、特に安全な機械的連結と良好なシール性を達成することができる。さらに、磁気圧縮や収縮（シュリンク）装着することもできる。

シール用ブッシュによって形成されるシールは、波形パイプと取付部との間を金属シールで補強することもできる。そうすることにより、取付部の縮小内径領域が波形パイプを直に押圧する。特に、高圧では、さらに耐浸透性が向上される。さらに、接続部を溶接することによってシール性が向上される。例えば、まず、波形パイプと取付部の部分とを一緒に押圧して、続いて、押圧接続部を加熱する。加熱は、例えば、磁気誘導加熱工程によって達成することができる。溶接部は、波形パイプのリブと内壁との間の接触面における圧力の相互作用と、短時間の高温作用（すなわち、関係する金属の融点よりも低い温度）によって形成される。

取付部の第１部分は、例えば、ろう接または溶接によって他の流体管に接続することができる。すなわち、適当な導管部材を第１部分内に挿入して、その部分を導管部材にろう接する。さらに、この導管部材を波形パイプにろう接または溶接することができる。好適には、波形パイプの端部領域がろう接継手に利用される。

取付部の第２部分は、波形パイプホースの外皮に噛み合い結合させることができる。そうすることにより、第２部分は、例えば、狭い環状領域または広い環状領域において一緒に押圧されて、半径方向内内側に圧縮される。この圧縮結合が狭い環状領域で行なわれる場合には、この環状領域は、好適には、波形パイプの変形を低減または防止するために、波形パイプの２つのリブの間に配設される。

取付部の第２部分は、その内面に起伏形状部を備えることもできる。そうするために、取付部の壁にリブまたはねじ部を形成することができる。その結果、取付部と外皮が一緒に押圧される時に取付部と外皮との間が緊密に結合される。

本発明の実施の形態の有利な詳細は、以下の形態の説明、図面または従属請求項から明らかになるであろう。本発明の実施の形態が図面に例示されている。

図１には、波形パイプホース組立体１の詳細が示されている。波形パイプホース組立体１には、可撓性の流体ラインを構成する波形パイプホース２が含まれる。取付部３が、波形パイプホース２をパイプ部材４または他の導管手段に連結するために使用される。パイプ部材４の代りに、延長ラインを構成するか、或は、連結される装置の要素である別の連結部材を使用してもよい。図１に示す形式の波形パイプホース組立体１は、冷却装置の個々の装置または構成要素間の可動でかつ耐振性を備えた流体接続として好適である。特に、波形パイプホース組立体１は、数百バール（bar）までの高内圧下にある流体収容空間の連結に適している。

波形パイプホース２は波形パイプ６を有する。この波形パイプ６は円形断面を有し、波形パイプ６の直径は軸線７に沿って波形に増減する。波形パイプ６は薄肉金属パイプである。直径が波形に変化するため、波形パイプ６は間隔をおいて配置した複数の環状のリブ８を備えており、各リブ８の間に隙間（空間）９が設けられている。各リブ８は独立した環状或はねじ状に形成されている。

図２には、波形パイプホース２が独立して図示されている。波形パイプ６は外皮１１を有し、この外皮１１には、ホース芯部材１２と、ホース芯部材１２上に波形パイプ６と同心に配置された耐圧補強材１４と、外側カバー１５とが含まれる。ホース芯部材１２は、例えば弾性部材であり、波形パイプ６に嵌め込まれてリブ８に支持されることによって波形パイプ６に連結され、リブ８間の隙間９を充填する。耐圧補強材１４は、例えば、布ホース、交差織り編物、ワイヤー、または同様の非弾性構造体から作られている。また、外側カバー１５は弾性材料または合成樹脂材料から作られており、波形パイプホース２を外部から保護するように形成されている。

図４に単独に図示されている取付部３は、波形パイプホース２を連結するために使用される。この取付部３は、第１筒状部分１６と第２カップ状部分１７を有している。第１部分１６の内壁１８によって通路１９が形成されている。この通路１９はほぼ円筒状であり、少なくとも円筒状部分２１を有しており、その直径は波形パイプ６の外径よりも僅かに大きい。

第１部分１６は、第２部分１７の底部開口内に延びて、例えば、溶接またはろう接によって、カップ状の第２部分１７の基部に接合されるか、或は、一体に形成されている。通路１９から延びてカップ内に開口し、引き続いて開口部２２が第２部分１７を通じて延在することによって、取付部３は両端部で開口する。開口部２２を形成する第２部分の壁２３は、例えば、滑らかな円筒状に形成されている。

取付部３は、図４に示すように、連結される前の状態で、取付部３及び波形パイプホース２と共に押圧される前の状態を示すシール用ブッシュ２５を含んでいる。シール用ブッシュ２５は、中空円筒状に形成され、円筒状内壁２５ａを有しており、また、その外側は円筒状表面を有している。シール用ブッシュ２５の外径は、第１部分１６の内径とほぼ同じか、それよりもわずかに小さい。反対に、内壁２５ａの内径は、リブ８の外径よりもわずかに大きい（図３参照）。シール用ブッシュ２５は、例えば、合成樹脂材料や弾性材料などの変形可能な材料から形成されている。好適には、弾性変形、塑性変形、或は、塑性／弾性変形させることができる。材料としては、流体によって破壊されないようにシールするシリコンゴム、他のゴム、或は、他の合成樹脂材料が適している。シール用ブッシュ２５の長さは、実質的に第１部分１６の長さに対応しており、その端面が第１部分１６とパイプ部材４との遷移領域の環状肩部に当接するように、第１部分１６内に挿入される。

図１に示す波形パイプホース組立体１は、以下の方法によって製造される。
まず、所望の長さの波形パイプホース２を適当なパイプ材から切断する。
次に、図３に詳細に示すように、波形パイプホース２の外皮１１を波形パイプ６の端部領域２４から取り除く。そうすることにより、波形パイプ６の端部領域２４が露出する。端部領域２４のリブ８の少なくともいくつかを、例えば、回転ワイヤーブラシによって掻き出してきれいにして、リブ８の外周に金属清拭面を形成する。隙間内に残るおそれのあるホース芯部材１２のエラストマー残余部分は隙間９から取り除く必要はない。しかしながら、緩衝空間を形成するためには隙間９をきれいにする方が有利である。いずれにしても、ねじ部を形成するリブ８間のねじ部を塞ぐように隙間９はエラストマーで満たされている。

波形パイプ６の露出された端部領域２４と未処理の外皮１１との間の遷移部分は、カップ状部分１７の基部形状に一致する形状を有する環状肩部２７に形成される（図１参照）。この実施の形態では、環状肩部２７は外皮１１の実質的に平坦な環状端面によって形成されている。

図３に示すように、取付部３に続く組み立てのために、波形パイプホース２の端部を、波形パイプ６の前端がパイプ材４に当接し、かつ環状肩部２７が部分１７の基部に当接するまで、図４に示す取付部３内に挿入する。この状態は図７に示されている。そうすると、端部領域２４はシール用ブッシュ２５内に位置する。このようにして、端部領域２４は、シール用ブッシュ２５と共に第１部分１６内に装着される。

必要であれば、波形パイプ６とパイプ材４の前端との間にリング状ろう材を挿入してもよい。波形パイプ６のリブ８はシール用ブッシュ２５内に僅かな遊びを持って装着される。また、シール用ブッシュ２５と波形パイプホース２の外皮１１は、取付部３の部分１７内に僅かな遊びを持って装着される。

ろう材がある場合は、ろう接工程が行なわれる。この場合、波形パイプ６の端部はパイプ材４または部分１６とろう接箇所３４でろう接される。事前にリング状ろう材を挿入した場合には、ろう接工程は取付部３の対応する領域を加熱することを含む。そうすると、隙間９にはろう材が充填されずに、隙間９は空間のままとなる。この工程では、事前に実施していない場合には、必要により、部分１６と部分１７との間にろう接接続が行なわれる。しかしながら、波形パイプ６と取付部３またはパイプ材４との間をろう接接続しないことが望ましい場合には、ろう接工程は省略することができる。

流路、すなわち、最終的にパイプ材４に対する波形パイプ６をシールするため、取付部３は図１に示す形状に変形される。これを達成するために、２つの取付部の部分（部分１６、部分１７）のそれぞれは、環状領域において半径方向内側に押圧され（例えば、部分１６の周囲で作動するいくつかの半径方向内側に移動可能な噛み合い部材）、部分１６、１７は塑性変形される。その結果、領域２１で通路１９の自由な内径が減少する。また、シール用ブッシュ２５は端部領域２４上で締付けられ、半径方向内側に指向する応力により、その内壁２５ａはリブ８および隙間９に残されているエラストマー残余部分に当接する。このようにして、部分１６の内壁１８にシール用ブッシュ２５が押着され、確実にシールされる。

領域２８では、半径方向内向きに変形された環状の圧縮領域２９、３１が形成され、この領域は軸方向においてリブ８間の隙間９と一致し、この位置で摩擦および噛み合いによって外皮１１が締付けられる。その結果、波形パイプホース２の外皮１１は、取付部３内で軸方向に確実に保持される。しかしながら、シールは、内壁１８と領域２１におけるリブ８の外周面との間の金属圧着部によって達成されている。

図１に示すように、波形パイプ６内に、ホースまたは可撓性パイプ３２を挿入することができ、このホースまたは可撓性パイプ３２は、パイプ材４内に遊びを有することなく差込まれ、流路に対してリブ８を覆っている。特に、このことが可能なのは、取付部３が波形パイプホース２とどの位置においてもその内径を低減させることなく接合しているためである。パイプ３２は、流体の流動抵抗を低減すると共に、流体の流動によって発生するノイズを低減するために使用することができる。しかしながら、省略することは任意である。

図５に、取付部３の他の実施の形態を示す。この実施の形態では、実質的に上述した取付部３と同一であり、その相違点は以下の通りである。
図５に示す取付部では、シール手段として、シール用ブッシュ２５だけでなく、さらに、金属シールを備えている。これを達成するために、第１部分１６の領域２１は、領域２１ａと２１ｂに分けられており、領域２１ａは、リブ８の外径とほぼ同じか、わずかに大きな内径を有しており、また、第２領域２１ｂは、シール用ブッシュ２５の外径とほぼ同じ内径を有している。押圧される際には、両領域２１ａ，２１ｂは共に半径方向内側に押圧され、その結果、領域２１ａにおいて各リブ８の外側頂部が金属シールとして形成される。領域２１ｂを押圧するとブッシュ２５が押しつぶされて、エラストマーシールが形成される。この実施の形態では、隙間９は緩衝空間９ａを形成するように空の方がよいが、空の隙間９を必要とするわけではない。

図６に、取付部３のさらに他の実施の形態を示すが、この実施の形態は、図１に示す実施の形態と殆ど同じである。しかしながら、シール用ブッシュ２５に加えて、このシール用ブッシュ２５から軸方向にわずかに離して他のシール用ブッシュ２６が配設されている。シール用ブッシュ２５、２６は、互いに端部を当接させることもできる。この実施の形態では、シール用ブッシュ２５，２６を異なる材料から形成することも可能である。例えば、異なる強度、弾性、化学的耐性などの特性を備えた材料である。この実施の形態では、過酷な条件の場合でも、最適な方法でシールを配列することができる。

最後に、図７に、取付部３のさらに他の実施の形態を示すが、取付部３と共にシールを達成することができる。この実施の形態では、図１に示す実施の形態との相違は、シール用ブッシュ２５は均質体から形成されておらず、挿入材２５ｂ、２５ｃを含むことである。図示したように、ブッシュ２５内に平坦な金属リングが同軸方向に挿入されており、浸透障壁を形成すると共にシール用ブッシュ２５の半径方向の圧縮性を制限している。リング状挿入材２５ｂ、２５ｃは、好適には隙間９の領域に配設される。挿入材２５ｂ、２５ｃの断面形状は、矩形、正方形、或は、円形に形成することができる。この実施の形態では、隙間９は空の方がよいが、特に、残存するエラストマー残余部分とシール用ブッシュ２５との間で高度の圧縮性を達成するためには、挿入材２５ｂ、２５ｃの領域を空にする工程を省略することもできる。

また、図６及び図７の実施の形態の説明において、図１の実施の形態の説明と同様の説明を利用することができる。

上述した異なる実施の形態を考慮すると、シール用ブッシュ２５は、最初から、部分１６のために割り当てられており、部分１６内で押圧することができる。また、このブッシュ２５は、変形時に作用する粘着性の材料、或は、熱可溶性の材料などから形成することもできる。

上述した異なる実施の形態を考慮すると、部分１７の壁２３は起伏形状でもよい。この形状は独立したリング状リブからなり、軸線７に対して同心状に配置される。原状態、すなわち部分１７がまだ変形されていない状態では、リブの内径はカバー１５の外径よりも十分に大きい。したがって、外皮１１の領域２８を取付部３に容易に押し込むことができる。押圧（部分１７の半径方向の圧縮）中は、リブは波形パイプホース２のカバー１５に突入し、噛み合いによって波形パイプホース２を固定する。特に、この実施の形態で重要なことは、部分１７を変形するための半径方向内向きの力を、部分１７の比較的広い環状領域に作用する力として適用して、壁２３のほぼ全体を半径方向内向きに変形させることである。リブの代りに切削ねじを設け、取付部３と波形パイプホース２とを螺着させる際に、カバー１５内に食い込ませてもよい。

継手を具備しないと共に好適には高圧用途の気体媒体を移送するための波形パイプホース２を連結するために、波形パイプホース２の波形パイプ６の露出された端部が装着される取付部３が備えられ、ホースと共に押圧されて金属シールが形成される。この金属シールは、取付部３の部分１６の内壁１８と波形パイプ６のリブ８との間に配設されたシール用ブッシュ２５によって達成される。取付部３の他の部分１７は、波形パイプホース２の外皮１１の領域２８を軸方向に保持すると共に、傾き移動に対しても保持しているため、波形パイプホース２の旋回移動によって、波形パイプ６と取付部３、特に、部分１６との間に相対的な移動は生じない。このように、波形パイプホース組立体１に機械的な引張りまたは曲げ応力が作用した場合でも、シール領域は影響を受けることはない。

波形パイプホース組立体の長手方向断面図である。 波形パイプホースの長手方向断面図である。 図２に示す波形パイプホースの端部における外皮を取り除いた状態を示す長手方向断面図である。 図２に示す波形パイプホース組立体用の取付部において、他の導管と接合した状態を示す長手方向断面図である。 波形パイプホース組立体の押圧状態における他の実施の形態を示す長手方向断面図である。 波形パイプホース組立体の押圧状態におけるさらに他の実施の形態を示す長手方向断面図である。 波形パイプホース組立体の押圧状態におけるさらに他の実施の形態を示す長手方向断面図である。

Claims (19)

1. 圧力装置、特に、自動車の冷却装置に用いる波形パイプホース組立体（１）であって、
   互いに間隔をおいて軸方向に配列した螺旋状またはリング状のリブ（８）を有し、少なくとも１つの端部領域（２４）を除いて波形パイプ（６）を被覆する外皮（１１）で被覆された波形パイプ（６）を備えた波形パイプホース（２）と、
   端部領域（２４）を受け入れるように、第１筒状部（１６）の内壁（１８）によって形成された通路（１９）を有する第１筒状部（１６）と、外皮（１１）の領域（２８）を受け入れるように、第２筒状部（１７）の壁（２３）によって形成された開口部（２２）を有する第２筒状部（１７）と、を備えた取付部（３）と、
   取付部（３）に流体をシールするように連結される導管手段（４）と、を備え、少なくとも１つのシール用ブッシュ（２５）が第１筒状部（１６）内に配設されることを特徴とする波形パイプホース組立体。
2. 第１筒状部（１６）は、シール用ブッシュ（２５）が当接して、内壁（１８）と波形パイプ（６）の少なくとも１つのリブ（８）との間にシール手段を形成するように半径方向に変形された金属パイプであり、第１筒状部（１６）と波形パイプ（６）との間に流体シール圧着部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の波形パイプホース組立体。
3. 第１筒状部（１６）は半径方向に変形されて、シール用ブッシュ（２５）の内壁（２５ａ）を波形パイプ（６）のいくつかのリブ（８）に対して押圧してシールを形成し、第１筒状部（１６）と波形パイプ（６）との間にシール用ブッシュ（２５）を挿入して流体シール圧着部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の波形パイプホース組立体。
4. 第１筒状部（１６）は塑性変形されることを特徴とする請求項１に記載の波形パイプホース組立体。
5. 第１筒状部（１６）の環状部（２１）における塑性変形は半径方向内側に形成されることを特徴とする請求項４に記載の波形パイプホース組立体。
6. 取付けられたシール用ブッシュ（２５）は塑性変形されることを特徴とする請求項１に記載の波形パイプホース組立体。
7. 取付けられたシール用ブッシュ（２５）は弾性変形されることを特徴とする請求項１に記載の波形パイプホース組立体。
8. 変形されたシール用ブッシュ（２５）は、波形パイプ（６）と変形された第１筒状部（１６）との間に噛み合い結合を形成することを特徴とする請求項１に記載の波形パイプホース組立体。
9. シール用ブッシュ（２５）は単一材料から形成されることを特徴とする請求項１に記載の波形パイプホース組立体。
10. シール用ブッシュ（２５）は少なくとも１つの異種材料の挿入材（２５ｂ）を有することを特徴とする請求項１に記載の波形パイプホース組立体。
11. シール用ブッシュ（２５）は、このシール用ブッシュ（２５）に軸方向に追加されるか、または、シール用ブッシュ（２５）から離して配設された他のシール用ブッシュ（２６）と関連されることを特徴とする請求項１に記載の波形パイプホース組立体。
12. 波形パイプ（６）は導管手段（４）に連結されることを特徴とする請求項１に記載の波形パイプホース組立体。
13. 導管手段（４）は、第１筒状部（１６）及び波形パイプ（６）にろう接されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の波形パイプホース組立体。
14. 第１筒状部（１６）及び第２筒状部（１７）は、溶接またはろう接により結合されるか、一体に連結されることを特徴とする請求項１に記載の波形パイプホース組立体。
15. 第２筒状部（１７）は外皮（１１）に噛み合い結合されることを特徴とする請求項１に記載の波形パイプホース組立体。
16. 第２筒状部（１７）は外皮（１１）と一緒に押圧されることを特徴とする請求項１に記載の波形パイプホース組立体。
17. 第２筒状部（１７）は内面起伏部を有することを特徴とする請求項１に記載の波形パイプホース組立体。
18. 波形パイプ（６）はホース（３２）を含むことを特徴とする請求項１に記載の波形パイプホース組立体。
19. 波形パイプホース（２）を他の導管手段（４）に連結する方法であって、
    ａ．取付部（３）の第１部分（１６）の長さよりも短い長さで波形パイプホース（２）の端部領域（２４）の外皮（１１）を取り除く工程、
    ｂ．波形パイプ（６）の露出された端部領域（２４）を清拭する工程、
    ｃ．波形パイプホースの端部領域（２４、２８）にシール用ブッシュ（２５）を取付けるか、または、取付部（３）にシール用ブッシュ（２５）を挿入する工程、
    ｄ．波形パイプホース（２）の端部領域（２４、２８）に取付部（３）を取付ける工程、
    ｅ．取付部（３）の第１部分（１６）に導管手段（４）を挿入する工程、
    ｆ．導管手段（４）を第１部分（１６）に連結する工程、
    ｇ．取付部を波形パイプ（６）及び外皮に固定してシールするために、取付部（３）を変形させる工程、を特徴とする波形パイプホースを他の導管手段に連結する方法。

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