JPH0921484A - 高圧ホースとその性能向上方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧ホースにおいて、その補強層を構成する
金属線材の線径やその使用本数を変えることなく、性能
を有利に向上せしめ得る手法を提供すること。 【解決手段】 金属線材を編組して構成される補強層２
がホース内側層４とホース外側層６との間に設けられて
なる構造の高圧ホースに対して、その破壊圧力の少なく
とも４０％以上の内圧を作用せしめることにより、該ホ
ースの補強層２を構成する金属線材の残留応力を低減さ
せるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、高圧ホースとその性能向上方法
に係り、特に、高圧ホースのインパルス耐久性を向上せ
しめる技術に関するものである。

【０００２】

【背景技術】従来から、油圧回路等の高圧の作用する流
体通路を構成すべく、高圧ホースが用いられてきてい
る。そして、そのような高圧ホースは、内部を流通せし
められる流体の高圧作用に耐え得るように、スチールワ
イヤの如き金属線材を編組して構成される補強層を間に
して、ゴム材料等からなる一層若しくは複数層のホース
内側層とホース外側層とが一体的に設けられてなる構造
とされている。また、かかる金属線材からなる補強層
が、複数層において設けられる場合にあっては、それら
補強層の間に、ゴム材料等からなる中間層が介在せしめ
られるようになっている。

【０００３】ところで、そのような高圧ホースの性能に
関し、その重要評価項目としては、破裂圧力の他、衝撃
圧力に対する耐久性、所謂インパルス耐久性があり、そ
れらの改善が、ホース性能の向上の大きなポイントとな
っているのである。

【０００４】そして、そのなかで、インパルス耐久性を
向上させるには、ホース内に編組によって設けられてい
る補強層を構成する金属線材にかかる応力の低下が必要
であり、そのために、かかる金属線材の線材径やその使
用本数の増加等の対策の採用が考えられるが、用いられ
る金属線材の径を大きくしたり、その使用本数を増加せ
しめると、必然的にホース径及びホース重量の増大を招
き、またその柔軟性を低下せしめて、使い勝手の悪い、
コストの高いホースとなる問題を内在している。

【０００５】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、かかる事情を背
景にして為されたものであって、その課題とするところ
は、補強層を構成する金属線材の線材径やその使用本数
を変えることなく、従って、ホースの重量及び柔軟性を
そのまま維持した状態において、インパルス耐久性を向
上せしめることにあり、また、そのようなインパルス耐
久性を向上せしめてなる高圧ホース、並びにそのような
インパルス耐久性を有利に向上せしめ得る手法を提供す
ることにある。

【０００６】

【解決手段】そして、本発明は、かくの如き課題を解決
するために、金属線材を編組して構成される少なくとも
一つの補強層がホース内側層の外側に位置するように設
けられてなる構造の高圧ホースに対して、その破壊圧力
の少なくとも４０％以上の内圧を作用せしめることによ
り、該ホースの補強層を構成する金属線材の残留応力を
低減させることからなる高圧ホースの性能向上方法を、
その要旨とするものである。

【０００７】また、本発明に従う、上記した課題を解決
するための高圧ホースは、金属線材をブレードまたはス
パイラル編組して構成される少なくとも一つの補強層が
ホース内側層の外側に位置するように設けられてなる構
造の高圧ホースにして、該補強層のうちの最外層を構成
する金属線材の表面残留応力が９００Ｎ／ｍｍ² 以下と
されていることを特徴とする高圧ホースを、その要旨と
するものである。

【０００８】ところで、かくの如き本発明の完成に際し
て、本発明者らは、先ず、高圧ホースの補強層の編組に
用いられている代表的な金属線材たるスチールワイヤに
ついて調べた結果、そのようなワイヤには、製造工程
上、必然的に残留応力が内在しており、そして、その残
留応力についてＸ線を用いて応力測定した結果、引張応
力が約３００Ｎ／ｍｍ² 程度発生していることが見出さ
れたのであり、更に、かかるワイヤを用いてホースの補
強層をブレード編組したところ、曲げによる応力が更に
付加され、製品（ホース）状態では、補強層の最外層を
構成するワイヤ表面に１２００Ｎ／ｍｍ² 程度にも達す
る引張応力が発生していることが、明らかとなったので
ある。

【０００９】一方、ホースに内圧を作用せしめると、そ
の内圧の大きさに応じて、ホース内の補強層を構成する
ワイヤ表面には、略直線的に引張応力が増加し、遂には
ワイヤの有する引っ張り強度に相当する内圧において、
ホース破裂が生じることとなるが、かかる内圧の作用に
て発生する引張応力は、前記したホース製造時のワイヤ
残留応力に加算されて、ワイヤ引張強度に対抗するもの
となるところから、ホース製造時の残留応力が大きけれ
ば大きい程、内圧の作用にて生じるホース破裂に達する
までのワイヤ破断応力の幅が小さくなるのであり、これ
は、ホースの耐圧性及び耐久性の低下に結び付くもので
ある。

【００１０】かかる状況下、本発明者らは更に検討を加
えた結果、所定の金属線材を編組して構成される補強層
が設けられてなるホースに対して、所定の内圧を負荷し
て作用せしめることにより、かかるホースの補強層を構
成する金属線材の編組状態を均一化させ、また金属線材
に何等かの塑性変形を与えることにより、その表面近傍
の残留応力が効果的に軽減され得、以てインパルス耐久
性を有利に向上せしめ得る事実を見出し、本発明を完成
するに至ったのである。

【００１１】従って、本発明に従う高圧ホースの性能向
上方法は、前述の如く、所定の金属線材を編組して構成
される補強層を少なくとも一層設けた高圧ホースに対し
て、所定の内圧を作用せしめ、以て該ホースの補強層を
構成する金属線材の残留応力を低減せしめようとするも
のであって、その作用内圧としては、ホースの破壊圧力
の少なくとも４０％以上、好ましくは５０％以上が採用
される。けだし、かかる作用内圧が、破壊圧力の４０％
よりも低くなると、金属線材の残留応力の低減を充分に
実現し得ず、その結果、インパルス耐久性も充分に向上
せしめることが困難となるからである。なお、かかる作
用内圧の上限は、金属線材の種類等に応じて、適宜に決
定されることとなるが、一般には、ホースの破壊圧力の
９０％以下、好ましくは８０％以下、有利には６０％以
下の内圧が作用せしめられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】ところで、かくの如き内圧をホー
スに作用せしめるには、公知の各種の手法が適宜に採用
され得るものであるが、一般には、ホース内に圧力流体
を封入せしめる手法が採用されることとなる。より具体
的には、常温下において、所定圧力の圧油または圧水を
ホース内に封入せしめ、所定時間の間、具体的には、１
分〜１０分程度、好ましくは１分〜３分程度保持するこ
とによって、所望の内圧がホースに作用せしめられるこ
ととなるのである。

【００１３】また、このような本発明に従って、所定の
内圧の負荷される高圧ホースは、所定の金属線材を編組
して構成される少なくとも一つの補強層が、ホース内側
層とホース外側層との間に設けられてなる、従来と同様
な構造のものであって、その代表的な構造が、図１〜図
３に示されている。即ち、図１に示される高圧ホース
は、単に一つの補強層２をブレード編組により設けてな
るものであって、かかる補強層２の内側には、ホース内
側層４が設けられている一方、補強層２の外側には、所
定厚さのホース外側層６が設けられて、一体的に構成さ
れているのである。また、図２に示される高圧ホースに
あっては、ブレード編組された二つの補強層２ａ、２ｂ
が設けられており、それら二つの補強層２ａ、２ｂの間
に、ゴム材料等からなる中間層８が設けられて、内側の
ホース内側層４と外側のホース外側層６と共に、一体的
な構造とされている。更に、図３に示される高圧ホース
にあっては、互いに逆方向にスパイラル編組された四つ
の補強層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが設けられ、それら補
強層間にゴム材料等からなる中間層８ａ、８ｂ、８ｃ
が、それぞれ、介装せしめられており、ホース内側層４
及びホース外側層６と共に、一体的な構造とされてい
る。なお、ブレード編組及びスパイラル編組の高圧ホー
スにおいては、図４に示される如く、場合により、外側
層６が設けられていないものもある。

【００１４】そして、かくの如き高圧ホースは、一般
に、ホース内径：４．８〜６３．５ｍｍ、ホース外径：
１０〜１００ｍｍ、ホース内側層４の肉厚：１．０〜
７．０ｍｍ、ホース外側層６の肉厚：１．０〜７．０ｍ
ｍ程度のホース寸法において形成されるものであり、ま
た補強層２の配設数についても、金属線材の編組方式に
よって適宜に決定され、例えば、交差編みに係るブレー
ド編組方式にあっては、補強層２は１〜３層程度とさ
れ、また平行編みに係るスパイラル編組方式にあって
は、補強層２は偶数層とされ、一般に４層若しくは６層
において配設されることとなる。

【００１５】なお、かかる高圧ホースの補強層２（２ａ
〜２ｄ）を構成する金属線材としては、従来から公知の
各種の材質のものが適宜に用いられ得、例えば、スチー
ル、ＳＵＳ、アルミ、Ｃｕ等の材質のものが用いられる
が、一般には、スチールワイヤが有利に用いられること
となる。また、そのような金属線材は、一般に０．２〜
０．９ｍｍφ程度の直径を有するものであり、その打ち
込み本数は、編組方式に応じて適宜に選択される。例え
ば、ブレード編組方式を採用する場合にあっては、線材
の４本〜１２本程度を引き揃えて収容したキャリアの１
６〜４８個程度を用いて、１層の補強層が形成されるこ
ととなるのであり、また、スパイラル編組方式の場合に
あっては、４０本〜１８０本の線材を引き揃えて、１層
の補強層が形成されることとなる。

【００１６】また、ホース内側層４やホース外側層６は
単層若しくは複数層にて構成されると共に、それらホー
ス内側層４、ホース外側層６、更には中間層８（８ａ〜
８ｃ）は、一般に、ゴム材料にて形成され、例えばＮＢ
Ｒ、ＥＰＤＭ、ＣＲ、ＳＢＲ、ＮＲ、ＦＫＭ等のゴム材
料が用いられる。また、そのようなゴム材料に変えて、
或いはゴム材料との複数層の積層構造において、熱可塑
性樹脂やエラストマ、例えばナイロン、ウレタン、ポリ
オレフィン、ポリスチレン、ポリエステル、ビニロン、
フッ素樹脂等が用いられる。

【００１７】そして、このような構成の高圧ホースに対
して、前記した内圧が作用せしめられ、以て該ホースが
径方向に拡径させられることによって、かかるホースを
構成する補強層に対して、内側から均一な拡径圧力が作
用して、それにより、補強層における金属線材の編組状
態乃至は引張状態が均一化され、また線材自体にも、何
等かの塑性変形が加わることにより、かかる補強層を構
成する金属線材の残留応力が効果的に低減せしめられ得
るのである。

【００１８】従って、かかる内圧の作用せしめられた高
圧ホースにあっては、その補強層を構成する金属線材の
残留応力が効果的に低減せしめられた結果、該ホースの
インパルス耐久性が有利に高められ得ることとなったの
である。具体的には、金属線材をブレードまたはスパイ
ラル編組して構成される補強層の少なくとも一つを設け
てなる高圧ホースにあっては、かかる補強層のうちの最
外層を構成する金属線材の表面残留応力が、９００Ｎ／
ｍｍ² 以下となるのであり、そのような表面残留応力の
低減によって、耐圧性及びインパルス耐久性は、有利に
改善され得るのである。

【００１９】なお、かかる補強層のうちの最外層を構成
する金属線材の表面残留応力は、高圧ホースのうちのホ
ース外側層（６）を取り除き、最外層の補強層（２、２
ａ）を露出せしめて、Ｘ線を用いて、次のようにして測
定して得られるものである。即ち、ホース片側にはスト
ップ弁を設け、他方にはホース内圧を確認するための圧
力計及び油圧ポンプとのジョイント、ストップ弁を設け
た。応力測定に際しては、油圧ポンプより所定の圧力を
ホースに負荷し、弁を閉じ、ホース内圧を一定にした。
Ｘ線応力測定装置は、理学製微小部Ｘ線応力測定装置を
用い、スポット径を１５０μｍとし、Ｘ線を絞り込むこ
とでワイヤ一本に発生している応力値を測定した。Ｘ線
の走査方向は、図５に示すように、ワイヤと平行（Ｉ−
Ｉ′方向）とした。

【００２０】

【実施例】以下に、本発明の実施例を示し、本発明を更
に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、その
ような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるも
のでないことは、言うまでもないところである。また、
本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記の具体
的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおい
て、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良
等を加え得るものであることが、理解されるべきであ
る。

【００２１】先ず、図１または図３に示される構造のホ
ースを製造すべく、ＮＢＲ材料からなるホース内側層４
を所定のマンドレル上に押出して、被覆せしめた。次い
で、かかるホース内側層４の外周に、スチールワイヤか
ら得られたブラスメッキワイヤを用いて、ブレード編組
若しくはスパイラル編組して、１層のブレード編み補強
層２または巻回方向の互いに異なる４層のスパイラル編
み補強層２ａ〜２ｄを積層した。なお、スパイラル編み
補強層２ａと２ｂの間、同２ｂと２ｃの間及び同２ｃと
２ｄの間には、それぞれ、ＮＲから成る中間層８ａ〜８
ｃを０．３ｍｍの厚さにおいて設けた。その後、かかる
補強層２または２ａの外周に、更にＣＲから成るホース
外側層６を押出被覆した。そして、１５０℃×６０分の
条件下において、加硫を行なうことにより、２種類の目
的とする高圧ホースＡ、Ｂを得た。この得られた高圧ホ
ースについてのホース仕様を、下記表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】次いで、この得られた２種類の高圧ホース
Ａ、Ｂについて、それぞれ、下記表２に示される如き内
圧を負荷せしめて、予備加圧した。なお、この予備加圧
は、常温下において、所定の圧力が加えられた作動油を
それぞれの高圧ホース内に封入せしめて、１分間保持す
ることにより、行なった。そして、そのような予備加圧
の加えられた各高圧ホースについて、その補強層の最外
層２または２ａを構成するワイヤの表面残留応力を測定
し、更にＪＩＳ−Ｋ−６３４９（１９９４）によるイン
パルス耐久試験を行ない、それぞれの結果を、下記表２
に併せ示した。なお、インパルス耐久試験結果は、予備
加圧（負荷）なしのホースの耐久性を１００とした場合
における指数にて表され、その指数が大なる程、インパ
ルス耐久性に優れていることを示している。

【００２４】

【表２】

【００２５】かかる表２の結果から明らかな如く、本発
明に従って高圧ホースに所定の内圧を作用せしめること
により、かかる高圧ホースを構成する補強層の最外層２
または２ａのワイヤの表面残留応力が、著しく低減せし
められ得、当然の如く、下層の補強層の表面残留応力も
低減し、そして、それに伴って、インパルス耐久性が有
利に高められ得ているのである。特に、ブレードまたは
スパイラル編組して構成される補強層２が設けられた高
圧ホースにあっては、最外層の補強層を構成するワイヤ
の表面残留応力が、９００Ｎ／ｍｍ² 以下において、イ
ンパルス耐久性が著しく向上していることが認められる
のである。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、高圧ホースのインパルス耐久性が効果的に向
上せしめられ得ることとなったのであり、しかも、その
ようなインパルス耐久性は、ホースに設けられる補強層
を構成する金属線材の線材径や使用本数を変えることな
く、実現され得るものであるところから、ホースの柔軟
性及び重量は、そのまま維持され得るという特徴を有し
ているのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象とする高圧ホースの一例を示す切
り欠き説明図である。

【図２】本発明の対象とする高圧ホースの他の一例を示
す切り欠き説明図である。

【図３】本発明の対象とする高圧ホースの異なる他の一
例を示す切り欠き説明図である。

【図４】本発明の対象とする高圧ホースの更に異なる他
の一例を示す切り欠き説明図である。

【図５】本発明の表面残留応力の測定方法の一例を示す
切り欠き説明図である。

【符号の説明】

２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 補強層 ４ ホース内側層 ６ ホース外側層 ８、８ａ、８ｂ、８ｃ 中間層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属線材を編組して構成される少なくと
   も一つの補強層がホース内側層の外側に位置するように
   設けられてなる構造の高圧ホースに対して、その破壊圧
   力の少なくとも４０％以上の内圧を作用せしめることに
   より、該ホースの補強層を構成する金属線材の残留応力
   を低減させることからなる高圧ホースの性能向上方法。
2. 【請求項２】 金属線材をブレード若しくはスパイラル
   編組して構成される少なくとも一つの補強層がホース内
   側層の外側に位置するように設けられてなる構造の高圧
   ホースにして、該補強層のうちの最外層を構成する金属
   線材の表面残留応力が９００Ｎ／ｍｍ² 以下とされてい
   ることを特徴とする高圧ホース。