JP5181925B2 - ゴムホースの製造方法およびゴムホース - Google Patents

Description

本発明は、ゴムホースの製造方法およびゴムホースに関する。

ゴムホースとして、例えば、自動車用、産業用等の配管として使用されるものがある。自動車用のゴムホースとしては、エンジンの冷却系統の配管や、吸気系統の配管、燃料供給系統の配管などに用いられるものがある。この種のゴムホースとして、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。

この特許文献１には、ゴムホースの差し込み荷重を軽減するとともに、接続部分のシール性を維持するために、ゴムホースの両端部の内周面に窪み形状部（ディンプル）を形成することが開示されている。また、ゴムホースを製造するにあたり、ゴムホースの内面形状を成形する内型（マンドレルや中子など）に、ディンプルの凹形状に対応する凸部を形成しておくことによって、加硫処理の際、ホース内面にディンプルを形成することが示されている。
特開２００３−４２３５２号公報

しかし、上記特許文献１に記載のゴムホースの製造方法では、ホース内面にディンプルを形成するために、マンドレルなどの内型に予め凸部を形成しておく必要がある。それに加え、凸部の存在によって、加硫処理後にゴムホースから内型を引き抜いて取り外す作業が困難となる。そして、不良品の割合が高くなり、生産性が悪化するという問題点がある。

本発明は、上述のような問題点を鑑みてなされたものであって、内型に凸部を形成しておかなくてもホース内面にディンプルを形成することが可能であり、生産性の向上を図ることが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、ゴムホースの製造方法であって、螺旋状に捲回された補強用の線材が内部に埋設されたゴム層を、内型の外周に形成した状態で加硫処理を行い、その加硫処理の際、ゴム層のうち線材の位置する領域（線材の近傍の領域）において、ゴム層に作用する線材の緊迫力を加硫時のゴム層の膨張力以上とし、ゴム層のうち隣り合う線材間の領域において、上記線材の緊迫力を加硫時のゴム層の膨張力よりも小さくすることで、上記線材間の領域の内面にディンプルを形成し、上記加硫処理の際、上記線材間の領域の外周部でディンプル形成部に相当する部分に径方向の外側へ膨出する膨出部を形成することを特徴としている。

上記構成によれば、内型（マンドレルなど）にディンプルの凹形状に対応する凸部を形成しておかなくても、ゴム層のうち隣り合う線材間の領域において、加硫時のゴム層の膨張力がゴム層に作用する線材の緊迫力よりも大きくなることで、その線材間の領域の内面にディンプルを容易に形成することができる。また、凸部のない内型を用いることによって、加硫処理後に、ゴム層から内型を容易に引き抜いて取り外すことができる。これにより、ゴムホースの不良品の割合を低く抑えることができ、ゴムホースの生産性の向上を図ることができる。

この構成では、成形型等の外型を用いなくても、ホース外周部でディンプル形成部に相当する部分に膨出部を容易に形成することができる。したがって、外型の内面に膨出部を形成するための凹部を設けておく必要もなくなる。さらに、内型を外型の所定の位置にセットする必要もなくなり、製造工程を簡素化できる。これにより、ゴムホースの生産性をさらに向上させることができる。

そして、本発明の製造方法により製造されたゴムホースは、振動を受ける場所で使用するホースとして適している。その理由は、ゴムホースのディンプル形成部の肉厚が、それ周囲の部分の肉厚に相当する厚さに形成されるので、ホース外周部でディンプルに対応する部分が平坦な構成に比べて、ゴムホースのディンプル形成部の剛性を高めることができるからである。そして、これにより、ディンプル形成部で発生する膜振動を低減することができ、その結果、膜振動にともなって発生する騒音（放射音）を低減することができるからである。

本発明の製造方法により製造されたゴムホースの好ましい使用対象としては、例えば、自動車用、産業用等のホースが挙げられる。自動車における使用箇所としては、例えば、エンジンの冷却系統の配管や、吸気系統の配管、燃料供給系統の配管などが挙げられる。

また、本発明は、ホース壁体の内部に補強用の線材が螺旋状に配置されたゴムホースであって、上記線材間の領域のホース内面に複数のディンプルが軸方向および周方向に離散的に形成されているとともに、ホース外周部で各ディンプル形成部に相当する部分にそれぞれ径方向の外側へ膨出する膨出部が形成されており、上記ディンプルおよび膨出部は、上記線材が埋設されたゴム層を内型の外周に形成した状態で加硫処理を行うことによって形成され、その加硫処理の際、ゴム層のうち線材の位置する領域において、ゴム層に作用する線材の緊迫力が加硫時のゴム層の膨張力以上とされ、上記線材間の領域において、上記線材の緊迫力が加硫時のゴム層の膨張力よりも小さくされることを特徴としている。

上記構成によれば、ゴムホースのディンプル形成部の肉厚が、それ周囲の部分の肉厚に相当する厚さに形成されるので、ホース外周部でディンプルに対応する部分が平坦な構成に比べて、ゴムホースのディンプル形成部の剛性を高めることができる。つまり、肉厚を全体的に厚くしたり、蛇腹を設けたりしなくても、ゴムホースの剛性を高めることができる。これにより、ディンプル形成部で発生する膜振動を低減することができ、その結果、膜振動にともなって発生する騒音（放射音）を低減することができる。

本発明によれば、内型にディンプルの凹形状に対応する凸部を形成しておかなくても、ホース内面にディンプルを容易に形成することができる。また、凸部のない内型を用いることによって、加硫処理後に、ゴム層から内型を容易に引き抜いて取り外すことができる。これにより、ゴムホースの不良品の割合を低く抑えることができ、ゴムホースの生産性の向上を図ることができる。

本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１は、実施形態に係るゴムホースを示す斜視図、図２は、図１のゴムホースを軸方向に直交する方向から見た断面図、図３は、図１のゴムホースを軸方向から見た断面図である。

図１〜図３に示すゴムホース１０は、例えば、自動車のエンジンの冷却装置のラジエータホースとして用いられるものである。このゴムホース１０は、内層１１と外層１２とを備えた２層構造に構成されている。内層１１および外層１２は、ゴム材により構成される。内層１１および外層１２を構成するゴム材としては、例えば、ＮＲ、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ＨＮＢＲ、ＣＲ、ＥＣＯ、ＦＫＭ、シリコンゴム、ウレタンゴム等の単独材もしくはブレンド材を用いることができる。なお、内層１１および外層１２のゴム材料として、同じ材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。

ゴムホース１０のホース壁体の内部には、補強用の線材１３が螺旋状に配置されている。線材１３は、内層１１の外周面に螺旋状に捲回されており、内層１１と外層１２との間に挟み込まれている。この実施形態では、図１に示すように、複数の線材１３が互いに逆向き（時計回りおよび反時計回り）に所定のピッチで螺旋状に巻き付けられている。線材１３は、ゴムホース１０に強度を付与するもので、例えば、金属ワイヤ、有機繊維等により構成される。

ゴムホース１０は、軸方向および周方向に離散的に設けられた多数のディンプル形成部１４を備えている。この実施形態では、ディンプル形成部１４は、軸方向および周方向にほぼ一定の間隔で繰り返し設けられており、ゴムホース１０のほぼ全体にわたって斑点状に設けられている。ディンプル形成部１４は、内層１１と外層１２とにわたって形成されている。なお、図１では、ホース１０の両端部のディンプル形成部１４だけを示し、その中間に設けられるディンプル形成部１４の図示を省略している。

ディンプル形成部１４は、それ以外の部分（その周囲の部分）１５に比べ、径方向の外側へ膨出する部分となっている。この実施形態では、ディンプル形成部１４は、後述するように、加硫処理時のゴム層１０Ａの膨張力Ｆ０と、ゴム層１０Ａに作用する線材１３の緊迫力Ｆ１，Ｆ２とのバランスによって成形されるようになっている（図５参照）。ディンプル形成部１４の断面形状は、図２、図３に示すように、径方向外側へ凸状で２次曲線状に湾曲するような形状に形成されている。具体的には、ディンプル形成部１４は、ゴムホース１０の内周面（内層１１の内周面）に形成される凹形状のディンプル１４ａと、ゴムホース１０の外周面（外層１２の外周面）に形成される凸形状の膨出部１４ｂとによって構成されている。ディンプル１４ａと膨出部１４ｂは、径方向の内外で対向する位置に設けられている。

ディンプル形成部１４は、ほぼ一定の肉厚ｔ１に形成されている。そして、ディンプル形成部１４の肉厚ｔ１は、その周囲の部分１５の肉厚ｔ２に相当する厚さに形成されている。この実施形態では、ディンプル形成部１４の肉厚ｔ１と周囲の部分１５の肉厚ｔ２とがほぼ同じとなっている。また、ディンプル形成部１４のディンプル１４ａの径方向の深さｄ１、つまり、周囲の部分１５の内面に対してディンプル１４ａの窪む深さは、ディンプル１４ａの軸方向の幅ｗ１（または周方向の幅）に比べ小さく設定されている。

また、ディンプル形成部１４は、径方向から見て隣り合う線材１３間の領域に配置されている。言い換えれば、ディンプル形成部１４は、径方向から見て線材１３とは重なり合わないように配置されている。詳細には、ゴムホース１０には、径方向から見ると、互いに逆向きに巻かれた線材１３が交差することによってほぼ菱形の領域が形成されているが、ディンプル形成部１４が菱形の領域内に収まるように形成されている。

次に、ゴムホース１０の製造方法について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。

まず、ステップＳＴ１において、例えば押し出し成形等によりゴム材から管状の内層１１を形成する（内層形成工程）。

次に、ステップＳＴ２において、内層１１の外周面に補強用の線材１３を螺旋状に巻き付ける（線材捲回工程）。このとき、複数の線材１３が用いられ、互いに逆向き（時計回りおよび反時計回り）に捲回される。

次に、ステップＳＴ３において、線材１３が巻き付けられた内層１１の外周にゴム材からなる外層１２を形成する（外層形成工程）。この場合、例えば押し出し成形等により管状に形成された外層１２内に内層１１を圧入することなどによって行うことが可能である。

次に、ステップＳＴ４において、上記のようにして形成された連続管を所定の長さのゴム管に切断する（切断工程）。

次に、ステップＳＴ５において、切断後のゴム管（以下では、ゴム層１０Ａと言う。）をマンドレル２０に嵌め込み、加硫炉等を用いて加硫処理を行う（加硫工程）。つまり、この実施形態では、図５（ａ）に示すように、螺旋状に捲回された補強用の線材１３が内部に埋設されたゴム層１０Ａを、マンドレル２０の外周に形成した状態で加硫処理を行うようにしている。図５は、加硫処理の際、ゴム層にディンプルおよび膨出部が形成される様子を示す図であって、図５（ａ）は加硫処理開始前の様子を示し、図５（ｂ）は加硫処理時の様子を示している。

この加硫処理の際には、図５（ｂ）に示すように、ゴム層１０Ａに対して、径方向の外側に向かう加硫時の膨張力Ｆ０と、径方向の内側に向かう線材１３の緊迫力Ｆ１，Ｆ２とが作用する。つまり、加硫時の膨張力Ｆ１と線材１３の緊迫力Ｆ１，Ｆ２とが、ゴム層１０Ａに対し互いに逆方向に作用している。ここでは、加硫時のゴム層１０Ａの膨張力Ｆ０は、ゴム層１０Ａの全体にわたってほぼ一定としている。なお、加硫時の膨張力Ｆ０は、ゴム層１０Ａの肉厚や材料、加硫処理の条件（温度等）などによって設定することが可能である。

ゴム層１０Ａのうち線材１３の位置する領域（線材１３の近傍の領域）Ｇ１において、ゴム層１０Ａに作用する線材１３の緊迫力Ｆ１が最も大きくなる。そして、この領域Ｇ１では、ゴム層１０Ａに作用する線材１３の緊迫力Ｆ１が加硫時のゴム層１０Ａの膨張力Ｆ０以上となっている（Ｆ０≦Ｆ１）。このため、この領域Ｇ１においては、加硫処理時にゴム層１０Ａの変形は発生しないようになっている。この実施形態では、上記領域Ｇ１において加硫処理時にゴム層１０Ａの変形が発生しないように、ゴム層１０Ａの肉厚および材料を選定している。

一方、上記領域Ｇ１以外の領域、つまり、ゴム層１０Ａのうち隣り合う線材１３間の領域Ｇ２においては、ゴム層１０Ａに作用する線材１３の緊迫力Ｆ２は、上記領域Ｇ１における緊迫力Ｆ１に比べ小さくなる（Ｆ２＜Ｆ１）。この場合、線材１３からの距離が大きくなるほど、ゴム層１０Ａに作用する線材１３の緊迫力Ｆ２が小さくなる。そして、この領域Ｇ２において、加硫時のゴム層１０Ａの膨張力Ｆ０がゴム層１０Ａに作用する線材１３の緊迫力Ｆ２よりも大きくなることで（Ｆ２＜Ｆ０）、ゴム層１０Ａの変形が可能となる。このとき、ゴム層１０Ａは、径方向の外側へ膨出するように変形する。

具体的には、上記領域Ｇ２の中央部Ｃ１において、加硫時のゴム層１０Ａの膨張力Ｆ０のゴム層１０Ａに作用する線材１３の緊迫力Ｆ２に対する差［Ｆ０−Ｆ２］が最大となり、ゴム層１０Ａの径方向の外側への変形量（膨出量）が最大となる。そして、上記領域Ｇ２の中央部Ｃ１から上記領域Ｇ１にかけて、上記の差［Ｆ０−Ｆ２］が次第に小さくなり、その差に応じてゴム層１０Ａの径方向の外側への変形量が決まる。この場合、上記領域Ｇ２の中央部Ｃ１から上記領域Ｇ１にかけてゴム層１０Ａの径方向の外側への変形量が徐々に小さくなっていく。この実施形態では、上記領域Ｇ２において加硫処理時に上記のようなゴム層１０Ａの変形が発生するように、ゴム層１０Ａの肉厚および材料を選定している。

以上のように、ステップＳＴ５において、加硫処理にともなうゴム層１０Ａの変形によって、図５（ｂ）に示すように、ディンプル形成部１４が上記領域Ｇ２に形成されることになる。具体的には、上記領域Ｇ２の内面にディンプル１４ａが形成されるとともに、外周部に膨出部１４ｂが形成される。

そして、ステップＳＴ６において、加硫処理後のゴム層１０Ａからマンドレル２０を引き抜くことによって、ディンプル形成部１４が形成されたゴムホース１０が得られる（引抜工程）。

この実施形態によれば、ゴムホース１０が上述のようにして製造されるので、次のような効果が得られる。

すなわち、内型となるマンドレル２０にディンプル１４ａの凹形状に対応する凸部を形成しておかなくても、ゴム層１０Ａのうち隣り合う線材間１３の領域Ｇ２において、加硫時のゴム層１０Ａの膨張力Ｆ０がゴム層１０Ａに作用する線材の緊迫力Ｆ２よりも大きくなることで、その領域Ｇ２の内面にディンプル１４ａを容易に形成することができる。また、凸部のないマンドレル２０を用いることによって、引抜工程（ステップＳＴ６）において、ゴム層１０Ａからマンドレル２０を容易に引き抜いて取り外すことができる。これにより、ゴムホース１０の不良品の割合を低く抑えることができ、ゴムホース１０の生産性の向上を図ることができる。

しかも、成形型等の外型を用いなくても、ホース外周部に膨出部１４ｂを容易に形成することができる。したがって、外型の内面に膨出部を形成するための凹部を設けておく必要もなくなる。さらに、内型を外型の所定の位置にセットする必要もなくなり、ゴムホース１０の製造工程を簡素化できる。これにより、ゴムホース１０の生産性をさらに向上させることができる。

そして、上述のような製造方法により製造されたゴムホース１０は、例えばラジエータホースのように、振動を受ける場所で使用するホースとして適している。その理由は、ゴムホース１０のディンプル形成部１４の肉厚ｔ１が、それ周囲の部分１５の肉厚ｔ２に相当する厚さに形成されるので、ホース外周部でディンプル１４ａに対応する部分が平坦な構成に比べて、ゴムホース１０のディンプル形成部１４の剛性を高めることができるからである。つまり、肉厚を全体的に厚くしたり、蛇腹を設けたりしなくても、ゴムホース１０の剛性を高めることができる。そして、これにより、ディンプル形成部１４で発生する膜振動を低減することができ、その結果、膜振動にともなって発生する騒音（放射音）を低減することができるからである。

−他の実施形態−
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここに示した実施形態は一例であり、さまざまに変形することが可能である。

ディンプル形成部１４は、加硫時のゴム層１０Ａの膨張力Ｆ０と、ゴム層１０Ａに作用する線材１３の緊迫力Ｆ１，Ｆ２とのバランスによって成形される形状であれば、その断面形状は特に限定されない。例えば、ディンプル形成部１４の断面形状が径方向外側へ円弧状に膨らむような形状であってもよい。なお、ディンプル形成部１４の形状は、ゴム層１０Ａの肉厚や材料、線材１３の張力や材料、加硫処理の条件（温度等）などに応じてさまざまに変更することが可能である。

また、ゴムホース１０に設けられる層の数や、ゴムホース１０の内部に埋設される補強用の線材１３の数は特に限定されない。

本発明の使用対象として挙げた自動車のエンジンの冷却装置のラジエータホースは一例であって、本発明は、さまざまなものに使用可能である。自動車における使用箇所としては、例えば、エンジンの冷却系統の配管や、吸気系統の配管、燃料供給系統の配管などが挙げられる。また、自動車用に限らず、産業用の種々のホースにも本発明は使用可能である。

実施形態に係るゴムホースを示す斜視図である。 図１のゴムホースを軸方向に直交する方向から見た断面図である。 図１のゴムホースを軸方向から見た断面図である。 図１のゴムホースの製造手順を示すフローチャートである。 ゴムホースの製造過程において、加硫処理の際、ゴム層にディンプルおよび膨出部が形成される様子を示す図である。

符号の説明

１０ ゴムホース
１０Ａ ゴム層
１１ 内層
１２ 外層
１３ 線材
１４ ディンプル形成部
１４ａ ディンプル
１４ｂ 膨出部
２０ マンドレル

Claims (2)

1. 螺旋状に捲回された補強用の線材が内部に埋設されたゴム層を、内型の外周に形成した状態で加硫処理を行い、
   その加硫処理の際、ゴム層のうち線材の位置する領域において、ゴム層に作用する線材の緊迫力を加硫時のゴム層の膨張力以上とし、ゴム層のうち隣り合う線材間の領域において、上記線材の緊迫力を加硫時のゴム層の膨張力よりも小さくすることで、上記線材間の領域の内面にディンプルを形成し、
   上記加硫処理の際、上記線材間の領域の外周部でディンプル形成部に相当する部分に径方向の外側へ膨出する膨出部を形成することを特徴とするゴムホースの製造方法。
2. ホース壁体の内部に補強用の線材が螺旋状に配置されたゴムホースであって、
   上記線材間の領域のホース内面に複数のディンプルが軸方向および周方向に離散的に形成されているとともに、ホース外周部で各ディンプル形成部に相当する部分にそれぞれ径方向の外側へ膨出する膨出部が形成されており、
   上記ディンプルおよび膨出部は、上記線材が埋設されたゴム層を内型の外周に形成した状態で加硫処理を行うことによって形成され、その加硫処理の際、ゴム層のうち線材の位置する領域において、ゴム層に作用する線材の緊迫力が加硫時のゴム層の膨張力以上とされ、上記線材間の領域において、上記線材の緊迫力が加硫時のゴム層の膨張力よりも小さくされることを特徴とするゴムホース。

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