JP6303292B2 - ゴムホース及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴムホース及びその製造方法に関し、更に詳しくは、特定の方向により曲げ易くしたゴムホース及びその製造方法に関する。

内面ゴム層と外面ゴム層との間に複数の補強層が層間ゴム層を介在させて埋設されたゴムホースが知られている。このようなゴムホースでは、内圧や外部からの衝撃に対する耐久性を有する一方で、配管時の組み付け作業等を容易にするために特定の方向への曲げ易さを有することが求められることがある。

この要求に対して、補強層の間に介在する層間ゴム層を剛性が異なる２種類のゴム部（左層間ゴム部及び右層間ゴム部）から構成し、これら２種類のゴム部を径方向軸の一方側と他方側に配置することが提案されている（特許文献１参照）。このゴムホースは、２種類のゴム部のうち剛性が低い側（特許文献１では左層間ゴム部側）へ曲げ易くなることが期待される。

しかしながら、ゴムホースを曲げた際には曲げ内側には圧縮力、曲げ外側には引っ張り力が作用する。そのため、ゴムホースの周方向の左右いずれか一方側の剛性を低くするだけでは、充分にゴムホースを曲げ易く出来ないという問題がある。特に、元々曲げ剛性が高い仕様のゴムホースでは、必要とされる程度に曲げ易くして配管等の組み付け作業を軽労化するのは難しい。

特開平７−１０８６２５号公報

本発明の目的は、特定の方向により曲げ易くしたゴムホース及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための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複数層の補強層が層間ゴム層を介在させて埋設され、第一の曲げ方向と該第一の曲げ方向と交差する第二の曲げ方向とに屈曲可能なゴムホースにおいて、少なくとも１層の層間ゴム層に、ホース長手方向に延びて、その層間ゴム層を構成するゴムよりも剛性が高い剛性変化部が形成され、該剛性変化部はホースの横断面視で対向する位置に設けられた一対と、この一対の剛性変化部が対向する方向と交差する方向で対向する別の一対とからなり、前記剛性変化部はそれぞれ横断面視でホース軸心を中心にしてそれぞれ１０°〜６０°の中心角の範囲に配置され、前記ホースの周上で隣り合う前記剛性変化部どうしの間の相対的に剛性が低い部分がそれぞれ前記第一の曲げ方向または前記第二の曲げ方向と重なる位置に配置されていることを特徴とする。

本発明のゴムホースの製造方法は、内面ゴム層を構成する未加硫ゴム部材の外周側に、複数の補強層を層間ゴム層を構成する未加硫ゴム部材を介在させて積層し、次いで、その外周側に外面ゴム層を構成する未加硫ゴム部材を積層してホース成形体を成形し、次いで、このホース成形体を加硫することで第一の曲げ方向と該第一の曲げ方向と交差する第二の曲げ方向とに屈曲可能なゴムホースを製造するゴムホースの製造方法において、少なくとも１層の層間ゴム層を構成する未加硫ゴム部材に、横断面視で対向する一対の剛性変化付与材と、この一対の剛性変化付与材が対向する方向と交差する方向で対向する別の一対の剛性変化材とをそれぞれホース長手方向に延設し、前記剛性変化付与材をそれぞれ横断面視でホース軸心を中心にしてそれぞれ１０°〜６０°の中心角の範囲に配置し、前記ホース成形体を加硫することにより、前記剛性変化付与材を延設した部分を、この剛性変化付与材を延設して加硫した層間ゴム層を構成するゴムよりも剛性が高い剛性変化部に形成し、前記ホースの周上で隣り合う前記剛性変化部どうしの間の相対的に剛性が低い部分がそれぞれ前記第一の曲げ方向または前記第二の曲げ方向と重なる位置に配置されるようにすることを特徴とする。

本発明では、層間ゴム層の横断面視で対向する位置に剛性変化部が形成されるので、ゴムホースは相対的に剛性が低い部分が横断面視で対向している構造になる。そのため、この相対的に剛性が低い部分を曲げ内側及び曲げ外側にすることにより、ゴムホースをより一層曲げ易くすることができる。一方で、相対的に剛性が高い部分が横断面視で対向することになるので、曲げ方向に対して垂直な方向への変形が抑制され、この方向へ対する形態安定性を得ることができる。

剛性変化部が、この剛性変化部が形成されている層間ゴム層を構成するゴムの物性を変化させることにより形成されている仕様にすることもできる。或いは、剛性変化部が、この剛性変化部が形成されている層間ゴム層を構成するゴムとは剛性の異なる非ゴム部材を埋設することにより形成されている仕様にすることもできる。これにより、簡便に、相対的に剛性が高い部分を横断面視で対向する位置に配置することが出来、ゴムホースをより一層曲げ易くするには有利になる。

剛性変化部が全ての層間ゴム層に形成されている仕様にすることもできる。これにより、ゴムホースにおける相対的に剛性が高い部分と相対的に剛性が低い部分との剛性差が大きくなるため、曲げ易さと、曲げ方向に対して垂直な方向に対する形態安定性とをより高度に両立することができる。

剛性変化部が、最外周の層間ゴム層及び最内周の層間ゴム層を除いた層間ゴム層に形成されている仕様にすることもできる。これにより、内面ゴム層及び外面ゴム層に剛性変化部の影響が及ぶことを防止し易くなる。

本発明では、剛性変化部が、この剛性変化部が形成されている層間ゴム層を構成するゴムよりも高剛性であり、この剛性変化部が横断面視でホース軸心を中心にしてそれぞれ１０°〜６０°の中心角の範囲に配置されているので、相対的に剛性が低い部分の面積を充分に得ることができ、ゴムホースをより一層曲げ易くするには有利になる。

本発明の基本構造を説明するためにゴムホースの一部を切り裂いて例示する説明図である。 本発明の基本構造を説明するために別のゴムホースの一部を切り裂いて例示する説明図である。 図１のゴムホースの横断面図である。 本発明の層間ゴム層の変形例を断面で例示する説明図である。 本発明の別の態様からなる剛性変化部について説明する横断面図である。 本発明の層間ゴム層の別の態様を示す説明図である。 本発明の層間ゴム層を示す説明図である。 本発明のゴムホースの製造方法におけるホース成形体について説明する横断面図である。

以下、本発明を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１に例示するように、本発明のゴムホース１は、同軸上に積層された内面ゴム層２と外面ゴム層３との間に複数層（図１では４層）の補強層４が層間ゴム層５を介在させて同軸上に積層した仕様になっている。図１の一点鎖線ＣＬは、ゴムホース１の軸心を示している。

内面ゴム層２を構成するゴムとしては、一般的に用いられる材料を使用することができる。例えば、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、水素化ニトリル・ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）等を例示することができる。外面ゴム層３を構成するゴムとしては、例えば、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等を用いる。尚、外面ゴム層３の外周には、ゴムホース１の仕様等に応じて、例えばポリ塩化ビニル、ポリウレタン等からなるカバー層（不図示）を設けても良い。

補強層４は、例えば、その内周側に位置するホース構成部材（内面ゴム層２又は後述の層間ゴム層５）の外周面に補強コード４ａをスパイラル状に巻き付けて形成されている。後述の層間ゴム層５を介して隣接する補強層４どうしは、各補強層４を構成する補強コード４ａの巻き付け方向が反対になっている。補強コード４ａとしては、例えば、スチールコード、有機繊維等を用いる。尚、補強層４は、図２に例示するように、補強コード４ａを編組したブレード構造であっても良い。

層間ゴム層５は、上述のように補強層４の層間に介在している。図１の例では、４層の補強層４を有するので、３層の層間ゴム層５が設けられている。層間ゴム層５を構成するゴムとしては、例えば、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等を用いる。

図１〜図３に例示するように、層間ゴム層５には、層間ゴム層５を構成するゴムとは剛性が異なる剛性変化部６が形成されている。この剛性変化部６は、ホース長手方向に延在している。また、剛性変化部６は、横断面視で対向する位置に配置されている。図１〜図３の例では、剛性変化部６は、全ての層間ゴム層５（即ち、３層の層間ゴム層５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）に形成されているが、少なくとも１層の層間ゴム層５に形成される。この例では、剛性変化部６は、この剛性変化部６が形成されている層間ゴム層５を構成するゴムよりも高剛性になっている。また、この剛性変化部６は、横断面視でホース軸心ＣＬを中心にしてそれぞれ、例えば１０°〜６０°の中心角θの範囲に配置されている。

このように層間ゴム層５の横断面視で対向する位置に相対的に剛性が高い剛性変化部６が形成されているので、ゴムホース１において、剛性変化部６が形成されていない部分は相対的に剛性が低くなる。即ち、ゴムホース１は、相対的に剛性が低い部分が横断面視で対向している構造になる。そのため、この相対的に剛性が低い部分を曲げ内側及び曲げ外側にすることにより、ゴムホース１をより一層曲げ易くすることができる。一方で、上述のように相対的に剛性が高い部分（剛性変化部６が形成されている部分）も横断面視で対向することになるので、曲げ方向に対して垂直な方向への変形が抑制され、この方向へ対する形態安定性を得ることができる。言い換えれば、図３のゴムホース１は、図面上で左右方向には曲げ易くなる一方で、図面上で上下方向には変形し難くなっている。

複数層の層間ゴム層５の全ての層に剛性変化部６が形成されていると、ゴムホース１において相対的に剛性が高い部分（剛性変化部６が形成されている部分）と相対的に剛性が低い部分との剛性差が大きくなるため、図３の図面上で左右方向にはより曲げ易く、図面上で上下方向（曲げ方向に対して垂直な方向）にはより変形し難くすることができる。

また、剛性変化部６を形成する領域を上述の中心角θが１０°〜６０°の範囲に設定しているので、相対的に剛性が低い部分を充分に確保することが出来、ゴムホース１をより一層曲げ易くするには有利になる。

剛性変化部６が、この剛性変化部６が形成されている層間ゴム層５を構成するゴムよりも低剛性である仕様にすることもできる。この場合、ゴムホース１において、剛性変化部６が形成されている部分が相対的に剛性が低くなる。従って、この相対的に剛性が低い部分（剛性変化部６が形成されている部分）を曲げ内側及び曲げ外側にすることにより、ゴムホース１をより一層曲げ易くすることができる。一方で、剛性変化部６が形成されていない部分が相対的に剛性が高くなるので、曲げ方向に対して垂直な方向への変形が抑制され、この方向へ対する形態安定性を得ることができる。

この場合の剛性変化部６は、横断面視でホース軸心ＣＬを中心にしてそれぞれ、例えば１２０°〜１７０°の中心角θの範囲に配置する。即ち、ゴムホース１において、剛性が高い部分（剛性変化部６が形成されていない部分）が、横断面視でホース軸心ＣＬを中心にしてそれぞれ１０°〜６０°の中心角θの範囲に配置されるようにする。これにより、相対的に剛性が低い部分を充分に確保することが出来、ゴムホース１をより一層曲げ易くするには有利になる。

剛性変化部６は、例えば、この剛性変化部６が形成されている層間ゴム層５を構成するゴムの物性を変化させることにより形成する。この剛性変化部６の形成方法は後述する。

また、図４に例示するように、剛性変化部６を、この剛性変化部６が形成されている層間ゴム層５を構成するゴムとは剛性の異なる非ゴム部材７を埋設することにより形成することもできる。図４のゴムホース１では、非ゴム部材７としてワイヤが埋設されている。非ゴム部材７としては、ワイヤの他に、例えば金属板、繊維コード等が挙げられる。

このように剛性変化部６を形成することで、相対的に剛性が高い又は低い部分を横断面視で対向する位置に簡便に配置することが出来、ゴムホース１をより一層曲げ易くするには有利になる。

剛性変化部６は、全ての層間ゴム層５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）に形成するだけに限らず、図５に例示するように、最外周の層間ゴム層５Ｃ及び最内周の層間ゴム層５Ａを除いた層間ゴム層５Ｂに形成することもできる。これにより、内面ゴム層２又は外面ゴム層３に補強層４を介して隣接する層間ゴム層５（即ち、最外周の層間ゴム層５Ａ又は最内周の層間ゴム層５Ｃ）に剛性変化部６が形成されないため、剛性変化部６の影響が内面ゴム層２及び外面ゴム層３に及ぶことを防止し易くなる。

尚、図５の例では、層間ゴム層５が３層であるため、剛性変化部６が形成されている層間ゴム層５が１層のみになっているが、層間ゴム層５が４層以上の場合には、最外周及び最内周の層間ゴム層５を除く複数層の層間ゴム層５に剛性変化部６を形成することもできる。

図６に例示するゴムホース１のように、剛性変化部６を中心角θが１０〜６０°の範囲の全体を覆うように設けずに、この範囲内にホース長手方向に延在する複数列（図では２列）の剛性変化部６を設ける仕様にしても良い。

本発明では、図７に例示するゴムホース１のように、横断面視で対向する位置に配置された剛性変化部６を２対有する。このゴムホース１では、剛性変化部６は相対的に剛性が高くなっているため、剛性変化部６が形成されていない部分の剛性が低くなる。そのため、図７の矢印方向（左右方向及び上下方向）にそれぞれ曲げ易くすることができる。この場合、剛性変化部６の対どうしは、周方向に９０°程度ずらした位置に配置すると良い。

剛性変化部６は、横断面視で対向する位置に配置され、且つ、ホース長手方向に延びていれば、例えば、ホース軸心ＣＬに対してスパイラル状に配置することもできる。

以下、ゴムホース１の製造方法について説明する。図１に例示したゴムホース１を製造するには、図８に例示するように、マンドレルＭの外周面に順次、内面ゴム層２を構成する未加硫ゴム部材Ｒ２、補強層４（４Ａ）を構成するワイヤＷ、層間ゴム層５（５Ａ）を構成する未加硫ゴム部材Ｒ５、補強層４（４Ｂ）を構成するワイヤＷ、層間ゴム層５（５Ｂ）を構成する未加硫ゴム部材Ｒ５、補強層４（４Ｃ）を構成するワイヤＷ、層間ゴム層５（５Ｃ）を構成する未加硫ゴム部材Ｒ５、補強層４（４Ｄ）を構成するワイヤＷ、外面ゴム層２を構成する未加硫ゴム部材Ｒ２を積層してホース成形体１Ａを成形する。次いで、ホース成形体１Ａの外周面を樹脂製の被覆部材８で覆った状態にする。

このとき、少なくとも１層の層間ゴム層５を構成する未加硫ゴム部材Ｒ５に、横断面視で対向する位置に剛性変化部６を形成するための剛性変化付与材９をホース長手方向に延設する。即ち、上記手順でワイヤＷの外周に層間ゴム層５を構成する未加硫ゴム部材Ｒ５を積層した後、この未加硫ゴム部材Ｒ５の横断面視でホース軸心ＣＬを中心にしてそれぞれ１０°〜６０°の中心角θの範囲に剛性変化付与材９を配置する。図８の例では、剛性変化付与材９として硫黄を層間ゴム層５を構成する未加硫ゴム組成物Ｒ５の外面に塗布している。

次いで、被覆部材８で覆ったホース成形体１Ａを加硫缶の内部に配置して、所定温度で所定時間、加硫する。その後、被覆部材８及びマンドレルＭを除去することによりゴムホース１が完成する。この加硫により、剛性変化付与材９を延設した部分（硫黄が塗布された部分）は、この剛性変化付与材９を延設して加硫した層間ゴム層５を構成するゴムよりも高剛性の剛性変化部６となる。このようにして、より簡便に剛性変化部６を形成することができる。

従来のように複数種類（２種類）の層間ゴム部を組み合わせることなく、ゴムホースに相対的に剛性が低い部分を形成することができるので、ゴムホース１の生産性も向上する。

剛性変化付与材９としては、硫黄の他、この剛性変化付与材９を延設して加硫した層間ゴム層５を構成するゴムの物性を変化させる各種材料を用いることもできる。具体的には、例えば、加硫促進剤や加硫遅延剤が挙げられる。剛性変化付与材９として加硫促進剤を塗布した場合、加硫時に剛性変化付与材９を塗布した部分の加硫がより一層進み、その部分が相対的に剛性が高い剛性変化部６となる。また、剛性変化付与材９として加硫遅延剤を塗布した場合、加硫時に剛性変化付与材９を塗布した部分の加硫が抑制されるので、その部分が相対的に剛性が低い剛性変化部６となる。

或いは、剛性変化付与材９として、既述したワイヤ、金属板、繊維コード等の非ゴム部材７を層間ゴム層５を構成する未加硫ゴム部材Ｒ５に埋設する。

これにより、層間ゴム層５を構成する未加硫ゴム部材Ｒ５に剛性変化付与材９を塗布したり埋設するという簡便な作業で、相対的に剛性が高い部分を横断面視で対向する位置に配置し、ゴムホース１をより一層曲げ易くすることができる。

剛性変化付与材９は、剛性変化部６を形成したい箇所に適宜配置する。即ち、上述の図１のゴムホース１を製造する場合には、剛性変化付与材９を、全ての層間ゴム層５を構成する未加硫ゴム部材Ｒ５に延設する。また、上述の図５のゴムホース１を製造する場合には、剛性変化付与材９を、最外周の層間ゴム層５Ｃを構成する未加硫ゴム部材Ｒ５及び最内周の層間ゴム層５Ａを構成する未加硫ゴム部材Ｒ５を除いた層間ゴム層５Ｂを構成する未加硫ゴム部材Ｒ５に延設する。他の実施形態についても、剛性変化付与材９の配置の仕方を適宜調整することにより容易に製造することができる。

１ ホース
２ 内面ゴム層
３ 外面ゴム層
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ 補強層
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ 層間ゴム層
６ 剛性変化部
７ 非ゴム部材
８ 被覆部材
９ 剛性変化付与材
ＣＬ 軸心
Ｒ２ 未加硫ゴム部材
Ｒ３ 未加硫ゴム部材
Ｒ５ 未加硫ゴム部材

Claims (10)

1. 内面ゴム層と外面ゴム層との間に複数層の補強層が層間ゴム層を介在させて埋設され、第一の曲げ方向と該第一の曲げ方向と交差する第二の曲げ方向とに屈曲可能なゴムホースにおいて、
   少なくとも１層の層間ゴム層に、ホース長手方向に延びて、その層間ゴム層を構成するゴムよりも剛性が高い剛性変化部が形成され、該剛性変化部はホースの横断面視で対向する位置に設けられた一対と、この一対の剛性変化部が対向する方向と交差する方向で対向する別の一対とからなり、前記剛性変化部はそれぞれ横断面視でホース軸心を中心にしてそれぞれ１０°〜６０°の中心角の範囲に配置され、前記ホースの周上で隣り合う前記剛性変化部どうしの間の相対的に剛性が低い部分がそれぞれ前記第一の曲げ方向または前記第二の曲げ方向と重なる位置に配置されていることを特徴とするゴムホース。
2. 前記剛性変化部が、この剛性変化部が形成されている層間ゴム層を構成するゴムの物性を変化させることにより形成されている請求項１に記載のゴムホース。
3. 前記剛性変化部が、この剛性変化部が形成されている層間ゴム層を構成するゴムとは剛性の異なる非ゴム部材を埋設することにより形成されている請求項１に記載のゴムホース。
4. 前記剛性変化部が全ての層間ゴム層に形成されている請求項１〜３のいずれかに記載のゴムホース。
5. 前記剛性変化部が、最外周の層間ゴム層及び最内周の層間ゴム層を除いた層間ゴム層に形成されている請求項１〜３のいずれかに記載のゴムホース。
6. 内面ゴム層を構成する未加硫ゴム部材の外周側に、複数の補強層を層間ゴム層を構成する未加硫ゴム部材を介在させて積層し、次いで、その外周側に外面ゴム層を構成する未加硫ゴム部材を積層してホース成形体を成形し、次いで、このホース成形体を加硫することで第一の曲げ方向と該第一の曲げ方向と交差する第二の曲げ方向とに屈曲可能なゴムホースを製造するゴムホースの製造方法において、
   少なくとも１層の層間ゴム層を構成する未加硫ゴム部材に、横断面視で対向する一対の剛性変化付与材と、この一対の剛性変化付与材が対向する方向と交差する方向で対向する別の一対の剛性変化材とをそれぞれホース長手方向に延設し、前記剛性変化付与材をそれぞれ横断面視でホース軸心を中心にしてそれぞれ１０°〜６０°の中心角の範囲に配置し、前記ホース成形体を加硫することにより、前記剛性変化付与材を延設した部分を、この剛性変化付与材を延設して加硫した層間ゴム層を構成するゴムよりも剛性が高い剛性変化部に形成し、前記ホースの周上で隣り合う前記剛性変化部どうしの間の相対的に剛性が低い部分がそれぞれ前記第一の曲げ方向または前記第二の曲げ方向と重なる位置に配置されるようにすることを特徴とするゴムホースの製造方法。
7. 前記剛性変化付与材として、この剛性変化付与材を延設して加硫した層間ゴム層を構成するゴムの物性を変化させる材料を用いる請求項６に記載のゴムホースの製造方法。
8. 前記剛性変化付与材として、この剛性変化付与材を延設して加硫した層間ゴム層を構成するゴムとは剛性の異なる非ゴム部材を用いる請求項６に記載のゴムホースの製造方法。
9. 前記剛性変化付与材を、全ての層間ゴム層を構成する未加硫ゴム部材に延設する請求項６〜８のいずれかに記載のゴムホースの製造方法。
10. 前記剛性変化付与材を、最外周の層間ゴム層及び最内周の層間ゴム層を除いた層間ゴム層を構成する未加硫ゴム部材に延設する請求項６〜８のいずれかに記載のゴムホースの製造方法。

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