JPH10132153A - 高圧ホース - Google Patents

高圧ホース

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JPH10132153A
JPH10132153A JP29206696A JP29206696A JPH10132153A JP H10132153 A JPH10132153 A JP H10132153A JP 29206696 A JP29206696 A JP 29206696A JP 29206696 A JP29206696 A JP 29206696A JP H10132153 A JPH10132153 A JP H10132153A
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JP
Japan
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modulus
young
layer
reinforcing
reinforcing material
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Application number
JP29206696A
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English (en)
Inventor
Yoshinobu Watanabe
吉信 渡辺
Nasuo Aoyanagi
奈須雄 青柳
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Yokohama Rubber Co Ltd
Original Assignee
Yokohama Rubber Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 補強層を構成する高ヤング率材料および低ヤ
ング率材料がそれぞれ持つ強度の利用率を上げて補強層
の破壊強度を高めると共に、柔軟化及び軽量化を図るこ
とが出来る安価な高圧ホースを提供する。 【解決手段】 内面層1と外面層2の間にヤング率の低
い低ヤング率材料からなる低ヤング率補強層3及びヤン
グ率の高い高ヤング率材料からなる高ヤング率補強層4
が形成され、低ヤング率補強層3と高ヤング率補強層4
の間には、中間層5が形成されている。前記内面層1お
よび外面層2は、耐油性等のホースの使用環境に適した
ゴム等の可撓性材料からなっており、中間層5は接着性
を有するゴム等の可撓性材料からなっている。低ヤング
率補強層3および高ヤング率補強層4は、それぞれ1層
または複数層で形成されるが、図1ではともに1層とし
ている。また、低ヤング率補強層3および高ヤング率補
強層4は、編組構造またはスパイラル構造であるが、図
1の実施形態では編組構造としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高ヤング率材料
からなる補強層と低ヤング率材料からなる補強層を積層
して補強層を形成した高圧ホースに係わり、更に詳しく
は、特に、補強層の新規な構成によって補強材料の強度
利用率を上げて破壊強度を高め、柔軟化及び軽量化を図
ることが出来る高圧ホースに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、油圧機器等に用いられる高圧
ホースの補強層にワイヤー等の高ヤング率材料とアラミ
ド繊維等の低ヤング率材料を複合使用することはすでに
行われており(例えば、特開平5ー272667号公報
参照)、そのアラミド繊維の強度負担を3〜40%にし
たもの(例えば、特公平3ー80095号公報参照)
や、44〜65%にしたもの(例えば、特開平8ー11
250号公報参照)も知られている。
【0003】そして、これらの高圧ホースにおいては、
高ヤング率材料および低ヤング率材料の編組角度がほと
んど同じ編組角度であり、その角度は、内圧の加圧や変
化によっても角度変化を生じない角度、即ち、所謂理想
角度、または、理想角度に近い角度で配向されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの高ヤ
ング率材料および低ヤング率材料を複合使用した補強層
は、両者の破断伸びの大きな違いにより、両者が本来そ
れぞれ保持している強度を十分に利用できず、破断伸び
の小さい高ヤング率材料が内圧の上昇により早く破断し
て、ホースが破壊すると言う問題があった。
【0005】この発明は、かかる従来の課題に着目して
案出されたもので、補強層を構成する高ヤング率材料お
よび低ヤング率材料がそれぞれ持つ強度の利用率を上げ
て補強層の破壊強度を高めると共に、柔軟化及び軽量化
を図ることが出来る安価な高圧ホースを提供することを
目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、内面層と外面層の間に低ヤング率補強層と
高ヤング率補強層を積層して配設し、高ヤング率補強層
を構成する補強材料のヤング率を低ヤング率補強層を構
成する補強材料のヤング率の4倍以上とし、低ヤング率
補強材料および高ヤング率補強材料の編組密度を50%
〜90%とし、高ヤング率補強層の補強材料の編組角度
(A度)および低ヤング率補強層の補強材料の編組角度
(B度)を、下記の式(1)または式(2)に適合する
ように構成することで、高ヤング率材料および低ヤング
率材料がそれぞれ持つ強度の利用率を高くするようにし
たことを要旨とするものである。
【0007】 A ≦ 0.8B+7、且つ、A ≦ −0.8B+98 ・・・(1) A ≧ −0.5B+84、且つ、A ≧ 0.9B+7 ・・・(2) 以上のように構成することで、補強層を構成する高ヤン
グ率材料および低ヤング率材料がそれぞれ持つ強度の利
用率を上げて補強層の破壊強度を高めることが出来るも
のである。
【0008】また、この発明は、内面層と外面層の間に
低ヤング率補強層と高ヤング率補強層を積層した高圧ホ
ースであって、高ヤング率補強層を構成する高ヤング率
補強材のヤング率が低ヤング率補強層を構成する低ヤン
グ率補強材のヤング率の4倍以上であり、低ヤング率補
強材および高ヤング率補強材の編組密度が50%〜90
%であり、高ヤング率補強材の編組角度(A度)および
低ヤング率補強材の編組角度(B度)が、下記の式
(3)または式(4)に適合するように構成すること
で、高ヤング率材料および低ヤング率材料がそれぞれ持
つ強度の利用率を高くするとともに、ホースの内圧変化
による長さおよび径の変化を最小限に抑えるようにした
ことを要旨とするものである。
【0009】 A ≦ −0.8B+98、且つ、B ≧ 56 ・・(3) A ≧ −0.5B+84、且つ、A ≦ −0.8B+151 ・・(4) また、この発明は上記のように構成することで、補強層
を構成する高ヤング率材料および低ヤング率材料がそれ
ぞれ持つ強度の利用率を上げて補強層の破壊強度を高め
ることが出来ると共に、ホースの内圧変化による長さ及
び径の変化を最小限に抑えて、柔軟化及び軽量化を図る
ことが出来るものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、この発
明の実施形態を説明する。図1は、この発明の高圧ホー
スの一部切欠した正面図を示し、内面層1と外面層2の
間にヤング率の低い低ヤング率材料からなる低ヤング率
補強層3及びヤング率の高い高ヤング率材料からなる高
ヤング率補強層4が形成され、低ヤング率補強層3と高
ヤング率補強層4の間には、中間層5が形成されてい
る。
【0011】前記内面層1および外面層2は、耐油性等
のホースの使用環境に適したゴム等の可撓性材料からな
っており、中間層5は接着性を有するゴム等の可撓性材
料からなっている。但し、この中間層は必ずしも必要な
い。低ヤング率補強層3および高ヤング率補強層4は、
それぞれ1層または複数層で形成されるが、図1ではと
もに1層としている。また、低ヤング率補強層3および
高ヤング率補強層4は、編組構造またはスパイラル構造
であるが、図1の実施形態では編組構造としている。
【0012】前記高ヤング率補強層4を構成する補強材
料のヤング率は、低ヤング率補強層3を構成する補強材
料のヤング率の4倍以上が適当であり、低ヤング率補強
層3を構成する補強材料にはアラミド繊維等が適してお
り、高ヤング率補強層4を構成する補強材料にはワイヤ
ー等が適している。前記両補強材料のヤング率の差が3
倍以下の場合には、両材料の強度利用率は、従来より行
われている編組角度としていてもさほど悪化しないが、
それでも2倍以上であれば若干の悪化は免れない。
【0013】また、低ヤング率補強材料および高ヤング
率補強材料の編組密度は、50%〜90%が好ましく、
90%を越えると補強材料の配置が乱れて補強効率が悪
化し易く、50%未満であると、内面層にピンホールが
起こり易い。なお、編組密度は、各補強層全面に対す
る、配置された補強材料の占める割合である。次に、こ
の発明の高圧ホースにおける補強材料(層)の編組角度
と破壊圧力及び補強材料(層)の編組角度とホースの伸
びとの関係を具体的に説明する。
【0014】図2は補強材料(層)の編組角度(高ヤン
グ率補強層の補強材料の編組角度(A度),低ヤング率
補強材料の補強材料の編組角度(B度))における破壊
圧力を数値解析して求めたチャート図、図3は補強材料
(層)の編組角度(高ヤング率補強層の補強材料の編組
角度(A度),低ヤング率補強材料の補強材料の編組角
度(B度))におけるホースの伸びを示すチャート図、
図4は図2に基づくホースの破壊圧力増加領域を示すグ
ラフ説明図、図5は図3に基づくホースの長さ変化適性
領域を示すグラフ説明図、図6は、図4及び図5におけ
るホースの破壊圧力増加,及びホースの長さ変化率の適
性領域を示すグラフ説明図である。
【0015】なお、この実施形態では、内径38mm
で、内面層と外面層の間にアラミド補強層およびワイヤ
ー補強層を積層した高圧ホースについて、アラミド繊維
の編組角度とワイヤーの編組角度に対する、ホースの破
壊圧力とホースの長さ変化の関連を数値解析し、この発
明の効果を奏するアラミド繊維とワイヤーの編組角度の
組み合わせを解析したものである。
【0016】そしてこの発明においては、高ヤング率補
強層4の補強材料の編組角度(A度)および低ヤング率
補強層3の補強材料の編組角度(B度)、即ち、ホース
の軸方向と配置された補強材料のなす角度は、次の式
(1)または式(2)に適合することが好ましい。 A ≦ 0.8B+7、且つ、A ≦ −0.8B+98・・・(1) A ≧ −0.5B+84、且つ、A ≧ 0.9B+7・・・(2) 図2及び図4において、高ヤング率補強層4の補強材料
の編組角度(A度)と低ヤング率補強層3の補強材料の
編組角度(B度)において、上記式(1)及び式(2)
が、補強材料の強度利用率が上がり、ホースの破壊圧力
が従来のホースより高くなる領域を示すものである。上
記図2は、各編組角度(A,B)における破壊圧力を数
値解析して求めた図であり、図2において、破壊圧力が
おおむね750Kgf/cm2以上となる領域を示すものであ
る。
【0017】なお、従来のホースにおいては、補強層を
構成する補強材料の編組角度が、ホースに内圧を掛けた
時にホースの長さ、及び径が変化しないような角度、即
ち、所謂理想角度をなしているのに対し、この発明にお
いては、高ヤング率補強材および低ヤング率補強材の編
組角度が上記式(1),(2)の角度であるので、ホー
スに内圧が加圧された時にホースの長さが長くなり、或
いは、短くなって使用し難い場合がある。
【0018】例えば、上記高圧ホースに常時ほぼ一定の
内圧が負荷され、内圧の変動がない場合は、加圧により
短く、或いは長くなる長さをあらかじめ考慮してホース
の長さを決め、それを例えば油圧装置に取り付ければ、
内圧が加わった状態で好ましい長さとなり、使用中内圧
の変動がないので、好ましい長さが維持されるため特に
問題はない。内圧が変化する場合は、その度にホースの
長さと太さが変化し、ホース外面層が他の装置と擦り合
ったり、ホース自体の疲労が加速されたりして好ましく
ない。
【0019】そこで、この発明の第2実施形態として、
内圧の変動のもとで使用される高圧ホースにおいては、
内圧変動によるホースの長さ変化を−2〜+2%の範囲
に抑えることが好ましい。この場合は、高ヤング率補強
層の補強材料の編組角度(A度)および低ヤング率補強
層の補強材料の編組角度(B度)を、下記の式(3)ま
たは式(4)に適合するようにすると、前記と同様に、
ホースの破壊圧力は従来のホースより高くなり、加え
て、ホースの内圧による長さおよび径の変化をおおむね
−2〜+2%の範囲に抑えることができる。
【0020】 A ≦ −0.8B+98、且つ、B ≧ 56 ・・・(3) A ≧ −0.5B+84、且つ、A ≦ −0.8B+151 ・・(4) 図6は、高ヤング率補強層の補強材料の編組角度(A
度)と低ヤング率補強層の補強材料の編組角度(B度)
において、補強材料の強度利用率が上がってホースの破
壊圧力が従来のホースより高くなり、且つ、ホースの内
圧変化による長さおよび径の変化が概ね−2〜+2%の
範囲に抑えられる領域を前記式(3),式(4)で示し
ている。
【0021】なお、補強材料の編組角度が理想角度から
離れ過ぎるとホースの柔軟性が損なわれるので、柔軟性
を必要とするホースにおいては、編組角度は、25度〜
75度が好ましく、46度〜64度であると更に一層好
ましい。
【0022】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、破断伸びの異なる高ヤング率補強材と低
ヤング率補強材を補強層に複合使用しても、高ヤング率
補強材と低ヤング率補強材がそれぞれ持つ強度をほとん
ど無駄なく利用できる。即ち、高ヤング率補強材と低ヤ
ング率補強材の強度利用率が高いので、両補強材を従来
のこの種のホースのように大量に使用しなくとも、少な
い使用量で所定の破壊強度を得ることができ、そのた
め、柔軟性があり、軽量で安価な高圧ホースを得ること
が出来る効果がある。
【0023】しかも、この発明の高圧ホースは、内圧負
荷や内圧変動によるホースの長さおよび径の変化を最小
限に抑えることもできるので、補強材の編組角度を理想
角度とした従来のホースと同様に、長さおよび径の変化
に何ら配慮することなく装着し、使用することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の高圧ホースの一部切欠した正面図で
ある。
【図2】補強材料(層)の編組角度(高ヤング率補強層
の補強材料の編組角度(A度),低ヤング率補強材料の
補強材料の編組角度(B度))における破壊圧力を数値
解析して求めたチャート図である。
【図3】補強材料(層)の編組角度(高ヤング率補強層
の補強材料の編組角度(A度),低ヤング率補強材料の
補強材料の編組角度(B度))におけるホースの伸びを
示すチャート図である。
【図4】図2に基づくホースの破壊圧力増加領域を示す
グラフ説明図である。
【図5】図3に基づくホースの長さ変化適性領域を示す
グラフ説明図である。
【図6】図4及び図5におけるホースの破壊圧力増加,
及びホースの長さ変化率の適性領域を示すグラフ説明図
である。
【符号の説明】
1 内面層 4 高ヤング率補強
層 2 外面層 5 中間層 3 低ヤング率補強層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内面層と外面層の間に低ヤング率補強層
    と高ヤング率補強層を積層した高圧ホースであって、高
    ヤング率補強層を構成する高ヤング率補強材のヤング率
    が低ヤング率補強層を構成する低ヤング率補強材のヤン
    グ率の4倍以上であり、低ヤング率補強材および高ヤン
    グ率補強材の編組密度が50%〜90%であり、高ヤン
    グ率補強材の編組角度(A度)および低ヤング率補強材
    の編組角度(B度)が、下記の式(1)または式(2)
    に適合するように構成したことを特徴とする高圧ホー
    ス。 A ≦ 0.8B+7、且つ、A ≦ −0.8B+98 ・・・(1) A ≧ −0.5B+84、且つ、A ≧ 0.9B+7 ・・・(2)
  2. 【請求項2】 内面層と外面層の間に低ヤング率補強層
    と高ヤング率補強層を積層した高圧ホースであって、高
    ヤング率補強層を構成する高ヤング率補強材のヤング率
    が低ヤング率補強層を構成する低ヤング率補強材のヤン
    グ率の4倍以上であり、低ヤング率補強材および高ヤン
    グ率補強材の編組密度が50%〜90%であり、高ヤン
    グ率補強材の編組角度(A度)および低ヤング率補強材
    の編組角度(B度)が、下記の式(3)または式(4)
    に適合するように構成したことを特徴とする高圧ホー
    ス。 A ≦ −0.8B+98、且つ、B ≧ 56 ・・(3) A ≧ −0.5B+84、且つ、A ≦ −0.8B+151 ・・(4)
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