WO2021205691A1

WO2021205691A1 - ホース

Info

Publication number: WO2021205691A1
Application number: PCT/JP2020/044573
Authority: WO
Inventors: 吉博福島
Original assignee: 株式会社ブリヂストン
Priority date: 2020-04-06
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2021-10-14
Also published as: JP2021165567A

Abstract

ホースは、中間ゴム層１３と、中間ゴム層の内周側及び外周側にそれぞれ隣接する一対の補強層１２と、を備えたホースにおいて、一対の補強層のうち少なくとも一方は、複数のスチールフィラメント１２１を撚り合わせてなるスチールコード１２０から構成されており、複数のスチールフィラメントのうち最外周側に位置するとともに互いに接触する一対のスチールフィラメントと前記スチールコードの外接円との接点どうしの距離である隙間幅をＡ（ｍｍ）とし、一対のスチールフィラメントの共通外接線から当該一対のスチールフィラメントどうしの接触点までの距離である隙間深さをＢ（ｍｍ）とし、中間ゴム層の厚みをＣ（ｍｍ）としたとき、　（Ａ／Ｂ）×Ｃ≧１．１１（ｍｍ）を満たす。

Description

ホース

　本発明は、ホースに関する。
　本願は、２０２０年４月６日に、日本に出願された特願２０２０－０６８４９４号に基づく優先権を主張するものであり、その内容の全文をここに援用する。

　従来、中間ゴム層と、中間ゴム層の内周側及び外周側にそれぞれ隣接する一対の補強層と、を備えたホースであって、補強層が、複数のスチールフィラメントを撚り合わせてなるスチールコードから構成されたものがある（例えば、特許文献１）。

日本国特開２０１２－３６９２７号公報

　しかしながら、上述のようなホースにおいては、中間ゴム層と補強層のスチールフィラメントとの間の隙間量を低減し、ひいては、補強層のスチールフィラメントどうしの間の隙間での中間ゴム層の充填率を向上できる余地があった。

　本発明は、補強層のスチールフィラメントどうしの間の隙間での中間ゴム層の充填率を向上できる、ホースを提供することを目的とする。

　本発明のホースは、
　中間ゴム層と、
　前記中間ゴム層の内周側及び外周側にそれぞれ隣接する一対の補強層と、
を備えたホースにおいて、
　前記一対の補強層のうち少なくとも一方は、複数のスチールフィラメントを撚り合わせてなるスチールコードから構成されており、
　前記複数のスチールフィラメントのうち最外周側に位置するとともに互いに接触する一対のスチールフィラメントと前記スチールコードの外接円との接点どうしの距離である隙間幅をＡ（ｍｍ）とし、前記一対のスチールフィラメントの共通外接線から当該一対のスチールフィラメントどうしの接触点までの距離である隙間深さをＢ（ｍｍ）とし、前記中間ゴム層の厚みをＣ（ｍｍ）としたとき、
　　　（Ａ／Ｂ）×Ｃ≧１．１１（ｍｍ）
を満たす。

　本発明によれば、補強層のスチールフィラメントどうしの間の隙間での中間ゴム層の充填率を向上できる、ホースを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るホースを概略的に示す、斜視図である。本発明の他の実施形態に係るホースを概略的に示す、斜視図である。本発明のさらに他の実施形態に係るホースの一部を概略的に示す、ホースの断面図である。本発明の任意の実施形態に係るホースを構成し得るスチールコードの一例を概略的に示す、スチールコードの断面図である。本発明の任意の実施形態に係るホースを構成し得るスチールコードの他の例を概略的に示す、スチールコードの断面図である。

　本発明のホースは、例えば高圧ホースに好適に利用できる。また、本発明のホースは、液体（油又は水等）等の流体を伝送するのに用いられると好適なものである。本発明のホースは、例えば、建設機械や工場設備（油圧駆動装置等）等に装着された状態で使用されると好適である。本発明のホースは、高圧ホースとして構成される場合、所定の最高使用圧力が、例えば、１Ｍａ以上、１０ＭＰａ以上、２０Ｍａ以上、あるいは、３０Ｍａ以上等に設定されることができる。本発明のホースの口径は、例えば５～８０ｍｍとすることができる。
　以下に、図面を参照しつつ、本発明に係るホースの実施形態を例示説明する。

　本発明の任意の実施形態に係るホース１は、例えば図１に示す実施形態や図２に示す別の実施形態のように、内側ゴム層１１と、１つ又は複数の中間ゴム層１３と、複数の補強層１２と、外側ゴム層１４と、を備えることができる。内側ゴム層１１と、１つ又は複数の中間ゴム層１３と、複数の補強層１２と、外側ゴム層１４とは、同軸状に径方向に積層されている。内側ゴム層１１、中間ゴム層１３、及び外側ゴム層１４は、それぞれゴムから構成されている。内側ゴム層１１は、最も内周側のゴム層である。外側ゴム層１４は、最も外周側のゴム層である。上記１つ又は複数の中間ゴム層１３と上記複数の補強層１２とは、それぞれ、内側ゴム層１１よりも外周側、かつ、外側ゴム層１４よりも内周側に、位置している。中間ゴム層１３の内周側及び外周側には、それぞれ、別々の補強層１２（一対の補強層１２）が、他の層を間に挟むことなく、隣接している。ただし、後に説明する図３に示すように、中間ゴム層１３の少なくとも一部は、中間ゴム層１３の内周側及び外周側に隣接する各補強層１２の一部と、同じ径方向位置に位置していると、好適である。中間ゴム層１３は、その内周側及び外周側に隣接する一対の補強層１２が相互にずれることを抑制するとともに、当該一対の補強層１２が相互に接触して摩耗することを抑制する機能を有する。補強層１２は、ホース１の耐圧性を確保する機能を有する。
　補強層１２の層数は、例えば２～６層とすることができる。
　なお、任意の複数の補強層１２どうしが、中間ゴム層１３を間に挟むことなく、径方向に隣接していてもよい。
　補強層１２及び中間ゴム層１３どうしは、接着（加硫接着かつ／又は接着剤による接着）されていると、好適である。

　本明細書において、「径方向」、「外周側」、「内周側」とは、特に断りが無い限り、ホース１の中心軸線を中心軸線としたときの「径方向」、「外周側」、「内周側」を、それぞれ指す。また、本明細書において、「軸線方向」とは、ホース１の中心軸線に平行な方向を指す。また、「軸直方向」とは、「軸線方向」に対し垂直な方向を指す。

　図示は省略するが、本発明の任意の実施形態に係るホース１は、外側ゴム層１４の外周側を覆う、例えばビニール製又は金属製等の保護カバー（外装保護部品）を、さらに備えてもよい。保護カバーにより、熱や外傷等からの保護を強化できる。この場合、保護カバーは、外側ゴム層１４に対して接着されていなくてもよい。
　また、図示は省略するが、本発明の任意の実施形態に係るホース１は、内側ゴム層１１とその外周側に隣接する補強層１２との間に、例えば有機繊維等の補強糸を編んで形成される補強糸層１５を、さらに備えてもよい。

　以下、補強層１２についてさらに詳しく説明する。なお、以下に説明する補強層１２の構成は、特に断りが無い限り、本発明の任意の実施形態に係るホース１において、いずれか１つの中間ゴム層１３の内周側及び外周側にそれぞれ隣接する一対の補強層１２のうち少なくとも一方（好適には両方）が満たしていればよいが、各中間ゴム層１３の内周側及び外周側にそれぞれ隣接する一対の補強層１２の少なくとも一方（好適には両方）が満たしていると好適であり、ホース１が備える全ての補強層１２が満たしているとさらに好適である。

　補強層１２は、スチールコード１２０から構成されている。補強層１２は、例えば、図１の例のように、スチールコード１２０をスパイラル状に巻き付けて形成された形態（スパイラル形態）からなるものであってもよいし、あるいは、図２の例のように、スチールコード１２０を編組して形成された形態（編組形態）からなるものであってもよい。本発明の任意の実施形態に係るホース１は、全ての補強層１２がスパイラル形態からなるものであってもよいし、全ての補強層１２が編組形態からなるものであってもよいし、あるいは、編組形態の補強層１２とスパイラル形態の補強層１２とを備えてもよい。図１の例のように、ホース１が複数のスパイラル形態の補強層１２を備える場合、中間ゴム層１３を介して互いに径方向に隣接する一対のスパイラル形態の補強層１２どうしは、スチールコード１２０の巻き付け方向が反対になっていると、好適である。

　図３は、本発明のさらに他の実施形態に係るホース１の一部を概略的に示す、ホースの断面図である。図３に示す構成は、上述した図１及び図２の各実施形態を含む、任意の実施形態のホース１に適用できる。図４は、本発明の任意の実施形態に係るホース１を構成し得るスチールコード１２０の一例を概略的に示す、スチールコードの断面図である。図４に示すスチールコード１２０は、図３に示すスチールコード１２０と同じである。図５は、本発明の任意の実施形態に係るホース１を構成し得るスチールコード１２０の他の例を概略的に示す、スチールコードの断面図である。
　図３～図５に示すように、補強層１２を構成するスチールコード１２０は、複数のスチールフィラメント１２１を撚り合わせてなるものである。ここで、仮に、スチールコード１２０を構成する複数のスチールフィラメント１２１のうち、一部の複数のスチールフィラメント１２１が撚り合わされていなくても、他の複数のスチールフィラメント１２１どうしが撚り合わされていれば、全体として、スチールコード１２０が「複数のスチールフィラメント１２１を撚り合わせてなる」ものとする。
　補強層１２を構成するスチールコード１２０は、例えば図３～図４に示す例のように、コアが設けられずにｎ（ｎは自然数。２≦ｎ）本のスチールフィラメント１２１が撚り合わされてなる１×ｎ構造からなるものとすることができる。より具体的に、図３～図４の例において、スチールコード１２０は、コアが設けられずに３本のスチールフィラメント１２１が撚り合わされてなる１×３構造からなる。
　あるいは、補強層１２を構成するスチールコード１２０は、例えば図５に示す例のように、ｍ（ｍは自然数。例えば１≦ｍ≦３）本のスチールフィラメント１２１からなるコアの周囲に、ｐ（ｐは自然数。例えば５≦ｐ≦９）本のスチールフィラメント１２１が撚り合わされてなるシース層が設けられた、（ｍ＋ｐ）構造からなるものとすることができる。当該コアが複数のスチールフィラメント１２１からなる場合、当該複数のスチールフィラメント１２１は、撚り合されてもよいし、撚り合わされていなくてもよい。より具体的に、図５の例において、スチールコード１２０は、１本のスチールフィラメント１２１からなるコアの周囲に、６本のスチールフィラメント１２１が撚り合わされてなるシース層が設けられた、（１＋６）構造からなる。

　スチールコード１２０を構成する複数のスチールフィラメント１２１は、図３～図５の各例のようにそれぞれの直径が均一であってもよいし、あるいは、それぞれの直径が不均一であってもよい。

　本発明の各実施形態に係るホース１は、補強層１２のスチールコード１２０が、つぎの式（１）を満たす。
　　　（Ａ／Ｂ）×Ｃ≧１．１１（ｍｍ）　・・・（１）
　式（１）において、Ａ（ｍｍ）は隙間幅（図４～図５）であり、Ｂ（ｍｍ）は隙間深さ（図４～図５）であり、Ｃ（ｍｍ）は中間ゴム層１３の厚み（図３）である。隙間幅Ａは、スチールコード１２０を構成する複数のスチールフィラメント１２１のうちスチールコード１２０の最外周側に位置するとともに互いに接触する任意の一対のスチールフィラメント１２１ａ、１２１ｂとスチールコード１２０の外接円Ｅとの接点Ｐ１、Ｐ２どうしの距離である（図４～図５）。隙間深さＢは、上記一対のスチールフィラメント１２１ａ、１２１ｂの共通外接線Ｌから上記一対のスチールフィラメント１２１ａ、１２１ｂどうしの接触点Ｐ３までの距離（最短距離）である。中間ゴム層１３の厚みＣ（図３）は、中間ゴム層１３における最内周位置から最外周位置までの厚みを、ホース１の径方向に沿って測るものとする。

　ここで、本発明の各実施形態に係るホース１の作用効果について説明する。
　まず、従来のホースにおいては、中間ゴム層と補強層のスチールフィラメントとの間の隙間量が多いため、中間ゴム層と補強層のスチールフィラメントひいてはスチールコードとの接着性を十分に得られない場合があった。
　この点に着目した本発明の発明者は、補強層１２のスチールコード１２０における隙間深さＢに対する隙間幅Ａの比（Ａ／Ｂ）が大きいほど、また、中間ゴム層１３の厚みＣが大きいほど、中間ゴム層１３を補強層１２のスチールフィラメント１２１どうしの間の隙間Ｇ１に入り込ませることができ、ひいては、中間ゴム層１３と補強層１２のスチールフィラメント１２１との間の隙間量を低減し、補強層１２のスチールフィラメント１２１どうしの間の隙間Ｇ１での、中間ゴム層１３を構成するゴムの充填率を向上できることを、新たに見出し、本発明をするに至った。
　本発明の各実施形態に係るホース１によれば、上記式（１）を満たすことにより、図３に示すように、中間ゴム層１３を補強層１２のスチールフィラメント１２１どうしの間の隙間Ｇ１に入り込ませることができ、ひいては、中間ゴム層１３と補強層１２のスチールフィラメント１２１との間の隙間量を低減し、補強層１２のスチールフィラメント１２１どうしの間の隙間Ｇ１での、中間ゴム層１３を構成するゴムの充填率を向上できる。それにより、中間ゴム層１３と補強層１２のスチールフィラメント１２１との接触面積を増大させることができるので、中間ゴム層１３と補強層１２のスチールフィラメント１２１ひいてはスチールコード１２０との接着性を向上できる。

　上記と同様の観点から、本明細書で説明する各例においては、図３に示すように、スチールコード１２０を構成する複数のスチールフィラメント１２１のうちスチールコード１２０の最外周側に位置するとともに互いに接触する任意の一対のスチールフィラメント１２１ａ、１２１ｂどうしの間の隙間Ｇ１に、中間ゴム層１３を構成するゴムが入り込んでいると、好適である。これにより、補強層１２のスチールフィラメント１２１どうしの間の隙間Ｇ１での中間ゴム層１３の充填率を向上でき、ひいては、中間ゴム層１３と補強層１２のスチールフィラメント１２１との接着性を向上できる。
　なお、本明細書において、「スチールフィラメント（１２１）どうしの間の隙間（Ｇ１）」とは、スチールコード（１２０）の断面（図３）において、スチールコード（１２０）の外接円（Ｅ）と、スチールコード（１２０）を構成する各スチールフィラメント（１２１）の表面との間に、区画される隙間を指す。

　また、本明細書で説明する各例においては、図３に示すように、スチールコード１２０を構成する複数のスチールフィラメント１２１のうちスチールコード１２０の最外周側に位置するとともに互いに隣接する任意の一対のスチールフィラメント１２１ａ、１２１ｂどうしの間の隙間Ｇ１のうち、当該一対のスチールフィラメント１２１ａ、１２１ｂの共通外接線Ｌよりもスチールコード１２０の内周側に位置する隙間Ｇ２に、中間ゴム層１３を構成するゴムが入り込んでいると、さらに好適である。これにより、補強層１２のスチールフィラメント１２１どうしの間の隙間Ｇ１での中間ゴム層１３の充填率をさらに向上でき、ひいては、中間ゴム層１３と補強層１２のスチールフィラメント１２１との接着性をさらに向上できる。

　本明細書で説明する各例において、ホース１は、補強層１２のスチールコード１２０が、
　　　（Ａ／Ｂ）×Ｃ≧１．３（ｍｍ）
を満たすと好適である。
　これにより、補強層１２のスチールフィラメント１２１どうしの間の隙間Ｇ１での中間ゴム層１３の充填率をさらに向上できる。

　本明細書で説明する各例において、ホース１は、製造性等の観点から、例えば、
　　　（Ａ／Ｂ）×Ｃ≦２．２（ｍｍ）
を満たすと好適である。

　本明細書で説明する各例において、ホース１は、スチールコード１２０の剛性をＤ（指数）としたとき、
　　　（Ａ／Ｂ）×Ｃ×Ｄ≧１５．５９（ｍｍ）　　・・・（２）
を満たすと、好適である。
　スチールコード１２０の剛性が高いほど、スチールコード１２０のスチールフィラメント１２１は、中間ゴム層１３からの圧力に耐えて形状を維持することができるので、中間ゴム層１３を補強層１２のスチールフィラメント１２１どうしの間の隙間Ｇ１にさらに入り込ませることができ、ひいては、補強層１２のスチールフィラメント１２１どうしの間の隙間Ｇ１での中間ゴム層１３の充填率をさらに向上できる。
　本明細書において、スチールコード１２０の剛性Ｄ（指数）は、つぎの式（３）により求められる。
　　　Ｄ＝Σ（ｄ_ｎ ^４×Ｎ_ｎ）／０．６^４×１００（指数）　・・・（３）
　式（３）において、ｄ_ｎ（ｍｍ）は、スチールフィラメント１２１の直径である。Ｎ_ｎは、当該直径ｄ_ｎを有するスチールフィラメント１２１の数である。ｎは、スチールフィラメント１２１の直径毎に付与した番号である。すなわち、ｎが異なるスチールフィラメント１２１どうしは、互いに直径が異なる。
　例えば、スチールコード１２０が１×３構造からなり、各スチールフィラメント１２１の直径がそれぞれｄ_１である場合、当該スチールコード１２０の剛性Ｄは、
　　Ｄ＝（ｄ_１ ^４×３）／０．６^４×１００（指数）
により求めることができる。
　また、例えば、スチールコード１２０が１+６構造からなり、コアのスチールフィラメント１２１の直径がｄ_１であり、シース層の各スチールフィラメント１２１の直径がそれぞれｄ_２である場合、当該スチールコード１２０の剛性Ｄは、
　　Ｄ＝（ｄ_１ ^４×１+ｄ_２ ^４×６）／０．６^４×１００（指数）
により求めることができる。

　本明細書で説明する各例において、ホース１は、
　　　（Ａ／Ｂ）×Ｃ×Ｄ≧１８．２（ｍｍ）
を満たすと、さらに好適である。
　これにより、補強層１２のスチールフィラメント１２１どうしの間の隙間Ｇ１での中間ゴム層１３の充填率をさらに向上できる。

　本明細書で説明する各例において、ホース１は、製造性等の観点から、例えば、
　　　（Ａ／Ｂ）×Ｃ×Ｄ≦３１．２（ｍｍ）
を満たすと好適である。

　本明細書で説明する各例においては、補強層１２のスチールフィラメント１２１どうしの間の隙間Ｇ１での中間ゴム層１３の充填率を向上させる観点から、補強層１２を構成するスチールコード１２０は、１×ｎ（ｎは自然数。２≦ｎ）構造からなると好適であり、１×２構造、１×３構造、又は、１×４構造からなると、さらに好適である。

　本明細書で説明する各例においては、補強層１２のスチールフィラメント１２１どうしの間の隙間Ｇ１での中間ゴム層１３の充填率を向上させる観点から、中間ゴム層１３の厚みＣ（図３）は、０．２５ｍｍ以上であると好適であり、０．３０ｍｍ以上であるとより好適である。
　本明細書で説明する各例においては、製造性等の観点から、中間ゴム層１３の厚みＣは、０．６０ｍｍ以下であると好適である。

　本明細書で説明する各例においては、スチールコード１２０の断面におけるスチールコード１２０の外接円Ｅの直径は、例えば０．３～０．９ｍｍが好適である。

　本発明のホースの実施例１～２及び比較例１を試作し評価したので、説明する。
　実施例１～２、比較例１のホースは、いずれも、中間ゴム層と、中間ゴム層の内周側及び外周側にそれぞれ隣接する一対の補強層と、を備えたものであり、また、各補強層は、複数のスチールフィラメントを撚り合わせてなるスチールコードから構成されていた。各例のホースは、いずれも、各補強層がスパイラル形態からなるものであり、スチールコードの断面におけるスチールコードの外接円の直径が０．６ｍｍであった。各例のホースのその他の構成の詳細は、表１に示すとおりである。なお、実施例１～２は、各スチールフィラメントの直径が０．２８ｍｍであった。比較例１は、コアのスチールフィラメントの直径が０．２１０ｍｍであり、シース層の各スチールフィラメントの直径が０．１９５ｍｍであった。
　表１において、「ピッチ（ｍｍ）」とは、補強層のスチールコードを構成する複数のスチールフィラメントの撚りピッチを意味する。
　各例のホースに関し、補強層のスチールフィラメントどうしの間の隙間での中間ゴム層の充填の程度を評価した。この評価にあたっては、補強層のスチールフィラメントどうしの間の隙間での中間ゴム層の充填率が非常に高い場合に「〇」と評価し、当該充填率が十分に高い場合に「△」と評価し、当該充填率が十分でない場合に「×」と評価した。その結果を、表１に示す。

　表１からわかるように、上記式（１）を満たす実施例１～２は、上記式（１）を満たさない比較例１に比べ、補強層のスチールフィラメントどうしの間の隙間での中間ゴム層の充填率が高かった。

　本発明のホースは、例えば高圧ホースに好適に利用できる。また、本発明のホースは、液体（油又は水等）等の流体を伝送するのに用いられると好適なものである。

１：ホース、
１１：内側ゴム層、　１２：補強層、　１２０：スチールコード、　１２１、１２１ａ、１２１ｂ：スチールフィラメント、　１３：中間ゴム層、　１４：外側ゴム層、
Ｌ：共通外接線、　Ｅ：外接円、　Ｇ１、Ｇ２：隙間

Claims

　中間ゴム層と、
　前記中間ゴム層の内周側及び外周側にそれぞれ隣接する一対の補強層と、
を備えたホースにおいて、
　前記一対の補強層のうち少なくとも一方は、複数のスチールフィラメントを撚り合わせてなるスチールコードから構成されており、
　前記複数のスチールフィラメントのうち最外周側に位置するとともに互いに接触する一対のスチールフィラメントと前記スチールコードの外接円との接点どうしの距離である隙間幅をＡ（ｍｍ）とし、前記一対のスチールフィラメントの共通外接線から当該一対のスチールフィラメントどうしの接触点までの距離である隙間深さをＢ（ｍｍ）とし、前記中間ゴム層の厚みをＣ（ｍｍ）としたとき、
　　　（Ａ／Ｂ）×Ｃ≧１．１１（ｍｍ）
を満たす、ホース。
　前記スチールコードの剛性をＤとしたとき、
　　　（Ａ／Ｂ）×Ｃ×Ｄ≧１８．２（ｍｍ）
を満たす、請求項１に記載のホース。
　前記一対のスチールフィラメントどうしの間の隙間に、前記中間ゴム層を構成するゴムが入り込んでいる、請求項１又は２に記載のホース。
　前記一対のスチールフィラメントどうしの間の隙間のうち、前記共通外接線よりも前記スチールコードの内周側に位置する隙間に、前記中間ゴム層を構成するゴムが入り込んでいる、請求項１～３のいずれか一項に記載のホース。