JP6107121B2 - Rubber hose - Google Patents
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Description
本発明は、繊維補強層が埋設されたゴムホースに関し、さらに詳しくは、ホース重量の増加を抑制しつつ耐キンク性能を向上させることができるゴムホースに関するものである。 The present invention relates to a rubber hose in which a fiber reinforcing layer is embedded, and more particularly, to a rubber hose capable of improving kink resistance while suppressing an increase in hose weight.
油圧機器等に接続されて作動油を流通させる油圧用のゴムホースには、一般に、補強層が埋設されて耐圧性が確保されている。ゴムホースを屈曲させた際に屈曲半径が過小であると、ホース内周側(曲げ圧縮側)が座屈して、いわゆるキンクが生じる。 A hydraulic rubber hose that is connected to a hydraulic device or the like and distributes hydraulic oil generally has a reinforcing layer embedded therein to ensure pressure resistance. If the bending radius is too small when the rubber hose is bent, the inner peripheral side (bending compression side) of the hose is buckled, and so-called kinks occur.
ところで、補強層にはスチールコードにより構成されるスチール補強層と、各種繊維により構成される繊維補強層とがある。スチール補強層が埋設されているゴムホースの場合は、ゴム層に比してスチール補強層の曲げ剛性が非常に高いので、耐キンク性能を向上させてキンクの発生を防止するにはスチール補強層の仕様を変更する必要がある。 By the way, the reinforcing layer includes a steel reinforcing layer composed of a steel cord and a fiber reinforcing layer composed of various fibers. In the case of a rubber hose with an embedded steel reinforcement layer, the bending rigidity of the steel reinforcement layer is much higher than that of the rubber layer. Therefore, in order to improve the kink resistance and prevent the occurrence of kinks, The specification needs to be changed.
一方、繊維補強層が埋設されているゴムホースの場合は、繊維補強層とゴム層との曲げ剛性の差が、スチール補強層が埋設されているゴムホースに比して大きくないので、外面ゴム層の層厚を厚くして耐キンク性能を向上させることも可能である。もちろん、繊維補強層の層数、密度や外径を大きくする等、曲げ剛性を高くする仕様変更を行なって耐キンク性能を向上させることもできる。 On the other hand, in the case of a rubber hose in which the fiber reinforcement layer is embedded, the difference in bending rigidity between the fiber reinforcement layer and the rubber layer is not large compared to the rubber hose in which the steel reinforcement layer is embedded. It is also possible to improve the kink resistance by increasing the layer thickness. Of course, it is also possible to improve the kink resistance by changing the specification to increase the bending rigidity, such as increasing the number, density and outer diameter of the fiber reinforced layer.
しかしながら、繊維補強層の仕様を変更するとホース重量の大幅な増加が生じる。また、外面ゴム層の層厚を単純に厚くしてもホース重量の大幅な増加が生じるという問題がある。 However, changing the specification of the fiber reinforced layer significantly increases the hose weight. Further, there is a problem that even if the outer rubber layer is simply thickened, the hose weight is significantly increased.
本発明とは課題が異なるが、耐圧補強層の外周側にスチールコードを螺旋状に埋設したゴムホースが提案されている(特許文献1参照)。この提案のゴムホースでは、螺旋状に埋設したスチールコードによってキンクの発生を防止し易くなるが、スチールコードを埋設するので、ホース重量の大幅な増加を回避することはできない。 Although the subject is different from the present invention, a rubber hose in which a steel cord is spirally embedded on the outer peripheral side of the pressure-resistant reinforcing layer has been proposed (see Patent Document 1). In the proposed rubber hose, it becomes easy to prevent the occurrence of kinks by the steel cord embedded in a spiral shape, but since the steel cord is embedded, it is impossible to avoid a significant increase in the weight of the hose.
本発明の目的は、ホース重量の増加を抑制しつつ耐キンク性能を向上させることができるゴムホースを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a rubber hose that can improve kink resistance while suppressing an increase in the weight of the hose.
上記目的を達成するため本発明のゴムホースは、内面ゴム層と外面ゴム層との間に繊維補強層が埋設されたゴムホースにおいて、前記外面ゴム層の表面に周方向に間隔をあけてホース長手方向に延びる複数のゴム製の表面突起が形成され、この表面突起の高さが3mm以上であり、かつ、前記外面ゴム層の前記表面突起が存在していない部分の厚さが1mm以上であり、前記表面突起の底面の幅が上面の幅よりも短い長さに設定されて、表面突起の幅方向両側面が底面から上面に向かって幅寸法を大きくする方向に傾斜していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the rubber hose of the present invention is a rubber hose in which a fiber reinforcing layer is embedded between an inner rubber layer and an outer rubber layer, and the hose longitudinal direction is spaced circumferentially on the surface of the outer rubber layer. a plurality of rubber surface protrusions are formed extending, the height of the surface protrusions is not less 3mm or more, and state, and are the 1mm or more the thickness of the surface protrusions is not present part of the outer rubber layer The width of the bottom surface of the surface protrusion is set to be shorter than the width of the upper surface, and both side surfaces in the width direction of the surface protrusion are inclined in the direction of increasing the width dimension from the bottom surface to the upper surface. And
本発明のゴムホースによれば、外面ゴム層の表面に周方向に間隔をあけてホース長手方向に延びる複数のゴム製の表面突起が形成され、この表面突起の高さが3mm以上であるので、これら表面突起が曲げ変形に対する補強部材として機能する。そのため、繊維補強層の仕様を変更しなくても、ホースの耐キンク性能を向上させることができる。しかも、外面ゴム層の層厚を単純に厚くする場合に比べて、ゴムボリュームの増加が抑制されるので、ホース重量の増加を抑えることが可能になる。 According to the rubber hose of the present invention, a plurality of rubber surface protrusions extending in the hose longitudinal direction at an interval in the circumferential direction are formed on the surface of the outer rubber layer, and the height of the surface protrusion is 3 mm or more. These surface protrusions function as reinforcing members against bending deformation. Therefore, the kink resistance of the hose can be improved without changing the specification of the fiber reinforcement layer. In addition, since the increase in the rubber volume is suppressed as compared with the case where the thickness of the outer rubber layer is simply increased, the increase in the hose weight can be suppressed.
また、外面ゴム層の表面突起が存在していない部分の厚さが1mm以上なので、繊維補強層を外面ゴム層により保護できる。1mm以上の外面ゴム層が確保されるので、ホース金具を外面ゴム層に食い込ませて強固に加締めることも可能になる。 Further, since the thickness of the portion of the outer rubber layer where the surface protrusion is not present is 1 mm or more, the fiber reinforcing layer can be protected by the outer rubber layer. Since an outer rubber layer of 1 mm or more is secured, it is possible to firmly crimp the hose metal fitting into the outer rubber layer.
以下、本発明のゴムホースを図に示した実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the rubber hose of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
本発明のゴムホース1は、図1、2に例示するように、内面ゴム層2の外側に順次、繊維補強層3、外面ゴム層4が同軸状に積層されて構成されている。このゴムホース1は、所定位置に固定される油圧機器等に接続される。そのため、このゴムホース1は、実質的に一定位置に不動状態で設置される。ホース内径は特に限定されないが、例えば50mm〜100mm程度が好ましい。もちろん、ホース内径が50mm未満、100mm超の場合にも本発明を適用できる。
As illustrated in FIGS. 1 and 2, the
内面ゴム層2の内周側が、流体(作動油、水、空気等)が流通する円形断面の流路であり、このゴムホース1には、流体が比較的低圧で流通する。その流体圧力は、例えば2MPa以下、或いは1MPa以下程度である。
The inner peripheral side of the
内面ゴム層2は、流通する流体に応じて適切なゴム種が選択される。内面ゴム層2のゴムとしては、スチレン−ブタジエン系共重合ゴム、ブタジエンゴム、ブチル系ゴム、エチレン−プロピレン系共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン系共重合ゴム、クロロプレン系ゴム、エチレン系共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン系共重合ゴムのうちの少なくとも1種類のゴムを主成分とするゴム組成物を例示することができる。
For the
繊維補強層3は、ホース用補強材として一般的に使用されている繊維により形成されている。繊維の種類としては、PET等のポリエステル繊維、ナイロン6・6等のポリアミド繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、レーヨン繊維、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール(PBO)繊維が挙げられる。
The
繊維補強層3の構造は、特に限定されず、例えば、ブレード構造またはスパイラル構造である。繊維補強層3の層数は1層に限らず、2層、3層など複数の場合もある。複数の繊維補強層3の場合には、互いの層間に一般的に使用されている層間ゴムが介在される。
The structure of the
外面ゴム層4のゴムとしては、内面ゴム層2として上記に例示したゴム組成物を用いることができる。外面ゴム層4と内面ゴム層2とは、異なるゴム組成物を使用することも、同じゴム組成物を用いることもできる。
As the rubber of the
外面ゴム層4の表面には、周方向に間隔をあけてホース長手方向に延びる複数のゴム製の表面突起5が形成されている。この参考形態では、8本の表面突起5がホース長手方向に平行に形成されている。表面突起5のゴムと外面ゴム層4のゴムとは同じゴムであり、表面突起5と外面ゴム層4とは一体物である。即ち、外面ゴム層4の表面を凹凸にすることにより表面突起5が形成されている。したがって、周方向に隣り合う表面突起5と表面突起5との間には表面溝6が形成された構造になる。
A plurality of
表面突起5の数は3本以上が好ましく、例えば3〜16本程度、さらに好ましくは4本〜8本程度にする。そして、それぞれの表面突起5がすべて同じ仕様であり、周方向に等間隔で配置されることが好ましい。この参考形態では、表面突起5の底面の幅Bと上面の幅Bとが同じ長さに設定されている。しかも、表面突起5の底面と上面とが周方向で同じ位置に設定されている。
The number of the
表面突起5の高さt2は3mm以上である。また、外面ゴム層4の表面突起5が存在していない部分(以下、ベース部分という)の厚さt1は1mm以上になっている。換言すると、このゴムホース1は、外面ゴム層4の表面に周方向に間隔をあけてホース長手方向に平行に延びる複数の表面溝6が形成されて、表面溝6の深さt2が3mm以上になっている。表面突起5の高さt2の上限は例えば50mmである。したがって、表面突起5の高さt2は3mm〜50mm程度であり、さらに好ましくは3mm〜30mm程度である。表面突起5の幅Bは例えば5mm〜50mm程度であり、さらに好ましくは10mm〜40mm程度である。尚、本発明において表面突起5の幅Bとは、表面突起5の底面の幅と上面の幅との平均値をいう。
The height t2 of the
ゴムホース1を屈曲させると、その屈曲半径が過小であるとホース内周側(曲げ圧縮側)が座屈してキンクが生じるが、本発明のゴムホース1は、表面突起5の高さt2が3mm以上であるので、これら表面突起5が曲げ変形に対する補強部材として機能する。これにより、同じ屈曲半径であればキンクが生じ難くなり、換言すると、キンクが生じる屈曲半径が小さくなり、耐キンク性能が向上する。
When the
したがって、繊維補強層3の仕様を変更しなくても、ゴムホース1の耐キンク性能を向上させることが可能になる。さらには、外面ゴム層4の層厚を単純に、周方向全周に渡って一様に厚くする場合に比べて、ゴムボリュームの増加が抑制できる。したがって、ホース重量の増加を抑えつつ、優れた耐キンク性能を確保することができる。これに伴って、屈曲半径を小さくした状態でゴムホース1を油圧機器等に接続できるので狭いスペースであっても接続が可能になる。
Therefore, the kink resistance of the
尚、表面突起5の高さt2が3mm未満であると耐キンク性能を十分に向上させることができない。一方、表面突起5の高さt2が50mm超になると、ホース重量の増加を抑制する効果が小さくなる。表面突起5の幅Bについても高さt2と同様のことが言えるが、ゴムホース1(外面ゴム層4)の断面係数を考慮すると、表面突起5の幅Bが耐キンク性能に与える影響は高さt2に比べて小さくなる。
In addition, if the height t2 of the
また、本発明のゴムホース1では、ベース部分の厚さt1が1mm以上なので、繊維補強層3を外面ゴム層4(ベース部分のゴム)により保護できる。これにより、繊維補強層3の損傷が防止されるので、繊維補強層3による耐圧性や曲げ剛性を損なうことがない。
In the
ところで、ゴムホース1を機器類に接続するためには、ゴムホース1の長手方向端部にホース金具が取付けられる。ホース金具を取付ける際には、ゴムホース1の長手方向端部の表面突起5を除去して、そのホース端部をベース部分の厚さt1に加工する。その後、加工したホース端部にホース金具を加締めて取付ける。
By the way, in order to connect the
このように、本発明のゴムホース1では、1mm以上の外面ゴム層4が確保できるので、ホース金具を外面ゴム層4に食い込ませて加締めることができる。これにより、ホース金具をホース端部に強固に固定することが可能になる。
Thus, in the
ベース部分の厚さt1が1mm未満であると、繊維補強層3を保護することが困難になる。また、ホース金具を加締める際には、外面ゴム層4(ベース部分)の厚さt1が薄過ぎてホース金具を強固に固定することが困難になる。ベース部分の厚さt1の上限は、例えば30mm程度である。したがって、ベース部分の厚さt1は1mm〜30mm程度であり、さらに好ましくは1mm〜15mm程度である。
When the thickness t1 of the base portion is less than 1 mm, it is difficult to protect the
尚、表面突起5がホース長手方向に平行に形成されている場合は、実施例において後述するように、表面突起5と曲げ面Cとの位置関係によって耐キンク性能が変化する。そのため、ゴムホース1を屈曲させて油圧機器等に接続する場合には、最も優れた耐キンク性能を発揮するように曲げ面Cの位置を設定するとよい。
In addition, when the
図3に例示するように、表面突起5を外面ゴム層4に螺旋状に形成して、ホース長手方向に延ばした仕様にすることもできる。即ち、周方向に間隔をあけて配置された複数の表面溝6がホース長手方向に螺旋状に延びて形成されている。この仕様では、曲げ面Cの位置に関わらず、ゴムホース1の曲げ剛性は同じになる。それ故、曲げ面Cの周方向位置による耐キンク性能の差異を無くすことができる。
As illustrated in FIG. 3, the
表面突起5の断面形状は、図1に例示したような形状に限らず、その他の断面形状を採用することもできる。例えば、参考形態としては図4に例示するように、表面突起5の底面の幅Bと上面の幅Bとが同じ長さに設定されるとともに、表面突起5の底面と上面とが周方向でずれた位置に設定されている仕様にすることもできる。
The cross-sectional shape of the
本発明では、図5に例示するように、表面突起5の底面の幅b1が上面の幅b2よりも短い長さに設定されて、表面突起5の幅方向両側面が底面から上面に向かって幅寸法を大きくする方向に傾斜している仕様にする。図6に例示するように参考形態としては、表面突起5の底面の幅b1が上面の幅b2よりも長い長さに設定されて、表面突起5の幅方向両側面が底面から上面に向かって幅寸法を小さくする方向に傾斜している仕様にすることもできる。
In the present invention, as illustrated in FIG. 5, the width b1 of the bottom surface of the
ゴムホース1(外面ゴム層4)を押出し成形ではなく、型成形する場合は、図6に例示する断面形状の表面突起5は、型抜きのための抜きテーパが確保されるので最も製造し易くなる。図1に例示する断面形状の表面突起5は、抜きテーパがゼロではあるが製造は容易である。図4および図5に例示する断面形状の表面突起5は、抜きテーパがなく、いわゆるアンダーカット形状になるが、外面ゴム層4は弾性変形するので製造するには問題がない。
When the rubber hose 1 (outer rubber layer 4) is molded by extrusion rather than by extrusion, the
図5に例示する断面形状の表面突起5では、最外周側のゴムボリュームがより大きくなるので、ゴムホース1(外面ゴム層4)の断面係数を大きくするには有利になる。したがって、ゴムホース1の曲げ剛性を高くするには最も有利である。
The
本発明のゴムホース1は、内面ゴム層2および外面ゴム層4がゴムにより形成されるゴムホースの他に、ゴムに準じた可撓性のあるエラストマにより形成されるホースも含まれる。
The
所定層厚の内面ゴム層(NBR系ゴム)、所定層厚の2層の繊維補強層(内周層はビニロン繊維のブレード構造、外周層はアラミド繊維のブレード構造)、外面ゴム層(SBR/NBR系ゴム)、ホース内径31.8mm、繊維補強層の最外径38.5mmであることを共通条件として、外面ゴム層の層厚または形状のみを異ならせてゴムホースの試験サンプルSを作製した(基準例、比較例1〜2、参考例1〜4の計7種類)。それぞれの試験サンプルSについて、下記のキンク発生長さを測定し、その結果を表1に示す。 An inner rubber layer (NBR rubber) having a predetermined layer thickness, two fiber reinforcing layers having a predetermined layer thickness (inner peripheral layer is a vinylon fiber blade structure, outer peripheral layer is an aramid fiber blade structure), outer rubber layer (SBR / NBR rubber), a hose inner diameter of 31.8 mm, and the outermost diameter of the fiber reinforced layer is 38.5 mm, and the rubber hose test sample S was prepared by changing only the layer thickness or shape of the outer rubber layer. (7 types in total: reference example, comparative examples 1 and 2, and reference examples 1 to 4). For each test sample S, the following kink occurrence length was measured, and the results are shown in Table 1.
基準例、比較例1および2は、図7に示すように外面ゴム層4の表面に表面突起5を設けない通常の形状である。基準例では、外面ゴム層4の厚さTを1mmとした。比較例1および2の外面ゴム層4の厚さTは、外面ゴム層4のゴムボリュームが表1に示すようになる値に設定した。尚、表1の基準例に対するゴムボリュームとは、基準例の外面ゴム層4のゴムボリューム(基準の100とした)に対するそれぞれの試験サンプルSの外面ゴム層4のゴムボリュームであり、指数で示している。数値が大きい程、ゴムボリュームが大きいことを意味する。
The reference example and comparative examples 1 and 2 have a normal shape in which the
参考例1〜4は、図8に示すように、外面ゴム層4に周方向に間隔をあけて等間隔で4本の同じ仕様の表面突起5を設けたものである。外面ゴム層4のベース部分の厚さt1は1mmである。表面突起5の高さt2は3.75mmであり、表面突起5の幅Bは、外面ゴム層4のゴムボリュームが表1に示すようになる値に設定した。
In Reference Examples 1 to 4, as shown in FIG. 8, four
参考例1および2は表面突起5がホース長手方向に平行に形成されたものであり、参考例3および4は表面突起5が螺旋状に形成されたものである。尚、参考例1および2では、表面突起5と曲げ面Cとの位置関係により、キンク発生長さに差異が生じるので、曲げ面Cの位置を図8、図9の2通りにしてキンク発生長さを測定した。表1では、図8の状態で測定した場合を参考例1−1、参考例2−1、図9の状態で測定した場合を参考例1−2、参考例2−2で示した。
In Reference Examples 1 and 2, the
[キンク発生長さ]
それぞれの試験サンプルSについて、図10(A)に示す直線状の状態(指標間距離L=600mm)から、図10(B)に示すように長手方向両端部を近接させて試験サンプルSを屈曲させた。そして、キンクKが発生した時点での指標間距離L1を測定した。基準例の指標間距離L1を基準の100として指数で示した。数値が小さい程、耐キンク性能が優れていることを意味する。
[Length of kink]
For each test sample S, the test sample S is bent from the linear state shown in FIG. 10 (A) (distance between indexes L = 600 mm) with both ends in the longitudinal direction approaching each other as shown in FIG. 10 (B). I let you. Then, the index distance L1 when the kink K was generated was measured. The index distance L1 of the reference example is shown as an index with the reference being 100. The smaller the value, the better the kink resistance.
表1の結果から、外面ゴム層のゴムボリュームが同じであれば、比較例に比べて参考例は耐キンク性能が向上することが分かる。参考例1−2および参考例3は比較例1に対して、参考例2−2および参考例4は比較例2に対して耐キンク性能が大幅に向上し、参考例1−2、参考例2−2の向上率は著しく高いことが分かる。 From the results of Table 1, it can be seen that if the rubber volume of the outer rubber layer is the same, the kink resistance performance of the reference example is improved compared to the comparative example. Reference Example 1-2 and Reference Example 3 have significantly improved kink resistance compared to Comparative Example 1, and Reference Example 2-2 and Reference Example 4 have improved kink resistance compared to Comparative Example 2. Reference Example 1-2 and Reference Example It can be seen that the improvement rate of 2-2 is remarkably high.
1 ゴムホース
2 内面ゴム層
3 繊維補強層
4 外面ゴム層
5 表面突起
6 表面溝
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