| 【発明の名称】 |
耐熱性ホース |
| 【発明者】 |
【氏名】野田 達人
【氏名】古井 謙一郎
【氏名】岩田 貴博
【氏名】北岡 克司
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| 【要約】 |
【課題】耐熱性ホース２０は、耐熱温度を高くし、生産性に優れるとともにその外表面にエンジンオイルなどが滲み難くくすることにある。
【解決手段】耐熱性ホース２０は、ターボチャージャなどに接続されるホースであり、高温ガス流体を流す流路２２ａを形成する内管ゴム層２２と、内管ゴム層２２上に積層されシリコンから形成された下ゴム層２４と、下ゴム層２４上に補強糸２６ａを巻回することにより形成された補強糸層２６と、補強糸層２６上に積層され、シリコンゴムからなる上ゴム層２８と、を備え、上記内管ゴム層２２は、フッ素化合物系ゴムまたは、フッ素化合物系ゴム／アクリル化合物系ゴムのブレンドゴムまたはこれらの重合体から形成されている。内管ゴム層２２は、押出工程の際に円筒形状を維持して、マンドレルＭｄを挿入して補強糸を巻回する工程をとることを可能とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 高温ガス流体を流す耐熱性ホースにおいて、上記高温ガス流体を流す流路を形成する内管ゴム層と、内管ゴム層上に積層され、シリコンから形成された下ゴム層と、下ゴム層上に補強糸を巻回することにより形成された補強糸層と、補強糸層上に積層され、シリコンゴムまたはアクリル化合物系ゴムからなる上ゴム層と、を備え、上記内管ゴム層は、フッ素化合物系ゴムまたは、フッ素化合物系ゴム／アクリル化合物系ゴムのブレンドゴム、またはこれらの重合体から形成されていることを特徴とする耐熱性ホース。
【請求項２】 高温ガス流体を流す耐熱性ホースの製造方法において、内管ゴム層とシリコンゴムからなる下ゴム層とを押し出すことにより、上記内管ゴム層の内側に流路を有する押出体を形成する工程と、上記押出体の流路にマンドレルを挿入して押出体を支持する工程と、マンドレルで支持した押出体の外周部に補強糸を巻回することにより補強糸層を形成する工程と、補強糸層上に、シリコンゴムまたはアクリル化合物系ゴムからなる上ゴム層を積層する工程と、を備え、上記内管ゴム層は、フッ素化合物系ゴムまたは、フッ素化合物系ゴム／アクリル化合物系ゴムのブレンドゴム、またはこれらの重合体から形成することを特徴とする耐熱性ホースの製造方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のエンジンなどに使用され、高温ガスを流通させるための耐熱性ホース及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の耐熱性ホースとして、たとえば、ターボチャージャを搭載したエンジンにおいて、ターボチャージャで加給された吸気ガスをエンジンの吸気管側へ送るためのホースに使用されている。図９は耐熱性ホース１００を示す半断面図、図１０は図９の１０−１０線に沿った断面図である。図９及び図１０において、耐熱性ホース１００は、シリコンゴムからなるホース本体１０２内に補強糸層１０４を埋設することにより、６００ｋＰａまでの耐圧性を備えている。また、耐熱性ホース１００は、ターボチャージャにより加給された高温の吸気ガスにも耐えるようにシリコンゴムから形成されている。シリコンゴムは、耐熱性に優れているが、その未加硫時の粘度が低いことから、通常のホースのように押出工程により製造することが難しい。このため、図１１に示すように、手作業による巻き付け工程により製造されていた。すなわち、未加硫のシリコンゴム板１１０に、補強糸層１０４を形成するための布１１２を重ね合わせ、これをロール１１４に巻回し、その後に加硫することにより製造されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の耐熱性ホース１００の製造工程は、手による巻き付け作業であるので、生産性が低く、製品のコストアップの要因になっている。また、ホース本体１０２を形成するシリコンゴムは、オイルの透過性が高いという性質をもっている。このため、ターボチャージャから送られる吸気ガスにエンジンオイルがミスト状態で混入している場合に、オイルが耐熱性ホース１００のシリコンゴム内を浸透して、耐熱性ホース１００の外表面にまで滲み出ることがある。このようなオイルは、耐熱ホース１００の外表面で斑点などの模様となるために外観を損なうという問題があった。
【０００４】また、他の従来の技術では、シリコンゴムの代わりにアクリル系ゴム材料だけから形成されているものも知られているが、１２０℃くらいまでの耐熱性しか得られておらず、１６０℃くらいまでの温度で長期間の耐熱性を要請されていた。
【０００５】本発明は、上記従来の技術の問題を解決するものであり、耐熱温度を高め、生産性に優れるとともに、その外表面にエンジンオイルなどが滲み難い耐熱性ホースを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上記課題を解決するためになされた第１の発明は、高温ガス流体を流す耐熱性ホースにおいて、上記高温ガス流体を流す流路を形成する内管ゴム層と、内管ゴム層上に積層され、シリコンから形成された下ゴム層と、下ゴム層上に補強糸を巻回することにより形成された補強糸層と、補強糸層上に積層され、シリコンゴムまたはアクリル化合物系ゴムからなる上ゴム層と、を備え、上記内管ゴム層は、フッ素化合物系ゴムまたは、フッ素化合物系ゴム／アクリル化合物系ゴムのブレンドゴム、またはこれらの重合体から形成されていることを特徴とする。
【０００７】第１の発明にかかる耐熱性ホースでは、高温ガス流体を流す流路を有する内管ゴム層の外周側に、下ゴム層、補強糸層及び上ゴム層が順次積層されている。下ゴム層は、シリコンゴムから形成されて、高温ガス流体に対する耐熱性を高めている。また、内管ゴム層は、フッ素化合物系ゴムまたは、フッ素化合物系ゴム／アクリル化合物系ゴムのブレンドゴム、またはこれらの重合体から形成されている。ここで、フッ素化合物系ゴムとは、ビニリデンフロライド・ヘキサフロロプロピレン・テトラフロロエチレン共重合物：ＦＫＭ等をいう。また、アクリル化合物系ゴムとは、アルキル酸エステルと２−クロルエチルビニルエステルとの共重合体：ＡＣＭをいう。内管ゴム層を形成するフッ素化合物系ゴムまたは、フッ素化合物系ゴム／アクリル化合物系ゴムのブレンドゴム、またはこれらの重合体は、耐オイル浸透性が大きく、オイルが高温流体に混入していても下ゴム層、補強糸層、上ゴム層へ浸透するのを防止することができる。よって、耐熱性ホースの外表面に斑点などの模様が表われて外観を損なうことがない。
【０００８】また、第２の発明は、高温ガス流体を流す耐熱性ホースの製造方法において、内管ゴム層とシリコンゴムからなる下ゴム層とを押し出すことにより、上記内管ゴム層の内側に流路を有する押出体を形成する工程と、上記押出体の流路にマンドレルを挿入して押出体を支持する工程と、マンドレルで支持した押出体の外周部に補強糸を巻回することにより補強糸層を形成する工程と、補強糸層上に、シリコンゴムまたはアクリル化合物系ゴムからなる上ゴム層を積層する工程と、を備え、上記内管ゴム層は、フッ素化合物系ゴムまたは、フッ素化合物系ゴム／アクリル化合物系ゴムのブレンドゴム、またはこれらの重合体から形成することを特徴とする。
【０００９】第２の発明は、耐熱性ホースの製造方法にかかり、押出機によりフッ素化合物系ゴムまたは、フッ素化合物系ゴム／アクリル化合物系ゴムのブレンドゴム、またはこれらの重合体を押し出すことにより、押出体が形成される。この押出体は、アクリル化合物系ゴムなどから形成されているので、シリコンゴムに比べて粘度が高く、押出加工を施すことができるうえに、自重によりつぶれることがなく、管形状が維持される。そして、押出直後の押出体の流路に、マンドレルを挿入して、該マンドレルで支持した状態にて、補強糸を押出体の外周部に巻回して補強糸層を形成する。このように、押出体を支持した状態にて、補強糸を巻回することができるので、耐熱性ホースの製造工程は、押出工程に続いて連続的な補強糸層を形成する工程をとることができ、生産性に優れている。
【００１０】
【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。
【００１１】図１は本発明の一実施の形態にかかる耐熱性ホース２０を長手方向に切断した半断面図、図２は図１の２−２線に沿った断面図である。図１及び図２において、耐熱性ホース２０は、図示しない自動車のエンジンのターボチャージャと吸気管とを接続するホースであり、４層に積層されることにより耐熱性及び耐圧性を有するように形成されている。すなわち、耐熱性ホース２０は、流路２２ａを有する内管ゴム層２２と、下ゴム層２４と、補強糸層２６と、上ゴム層２８とを備えている。耐熱性ホース２０は、１６０℃で１０，０００時間以上の耐熱性、６００ｋＰａまでの耐圧性、耐オイル浸透性及び形状保持性を得るために、各層の材質が定められている。
【００１２】すなわち、内管ゴム層２２は、後述するように、主に形状保持性と耐オイル浸透性を得るために、フッ素化合物系ゴム（ＦＫＭ）または、フッ素化合物系ゴム（ＦＫＭ）／アクリル化合物系ゴム（ＡＣＭ）のブレンドゴム、またはこれらの重合体から形成されている。ここで、形状保持性は、押出体を管状に形成した場合に自重による潰れ難さをいう。また、下ゴム層２４は、主として耐熱性を高めるためにシリコンゴムから形成されている。さらに、補強糸層２６は、耐圧性を高めるために形成され、アラミド系樹脂、芳香族ポリアミドなどの繊維糸を下ゴム層２４上にブレードすることにより形成されている。さらに、上ゴム層２８は、耐環境性を得るためにシリコンゴムの単一層またはアクリル化合物系ゴムの単一層から形成されている。この上ゴム層２８の材料の条件は、下ゴム層２４と加硫接着が可能な材料であることが好ましい。なお、上ゴム層２８は、内管ゴム層２２及び下ゴム層２４の断熱作用により、温度上昇が抑えられるために耐熱性はさほど要求されない。
【００１３】耐熱性ホース２０の各層の厚さも、耐熱性、耐オイル浸透性などを考慮して定められており、たとえば、耐熱性ホース２０の内径φを３０〜７０ｍｍ、肉厚ｔを４〜８ｍｍとした場合において、下ゴム層２４が２〜４ｍｍ、補強糸層２６が０．１〜１ｍｍ、上ゴム層２８が２〜４ｍｍの範囲に定めることができる。なお、内管ゴム層２２の厚さについては、後述する。
【００１４】次に、耐熱性ホース２０の製造方法について説明する。耐熱性ホース２０は、周知の方法により、つまりゴム押出工程、補強糸の巻回工程及び加硫工程を施すことにより製造することができる。図３はホース製造装置３０を説明する説明図である。
【００１５】図３において、ホース製造装置３０は、第１押出機４０と、ブレード装置５０と、第２押出機６０とを備えている。第１押出機４０は、ゴム材料を共押出しすることにより押出体２０Ａ（内管ゴム層２２及び下ゴム層２４）を形成するための装置である。ブレード装置５０は、押出体２０Ａ上に補強糸層２６を形成するための装置であり、ドラム５２ａに装着されたボビンキャリア（図示省略）を備え、該ボビンキャリアから補強糸２６ａを繰り出しつつ押出体２０Ａ上にブレードすることにより補強糸層２６を形成する装置である。また、第２押出機６０は、上ゴム層２８を形成するための装置であり、外管押出部６１からゴム材料を押し出して上ゴム層２８を形成する。
【００１６】次に、図３を用いて、ホース製造装置３０による耐熱性ホース２０の一連の製造工程について説明する。第１押出機４０から、フッ素化合物系ゴムまたは、フッ素化合物系ゴム／アクリル化合物系ゴムのブレンドゴム、またはこれらの重合体からなるゴム材料、及びシリコンゴムを同軸上で押し出すことにより、２層の円筒状の押出体２０Ａが形成される。そして、押出体２０Ａが押し出されると、この押出体２０Ａの流路を形成するスペース２０ａに、マンドレルＭｄが挿入される。
【００１７】続いて、押出体２０Ａは、ブレード装置５０に送られて、ブレード装置５０のドラム５２ａの回転によりボビンから補強糸２６ａが繰り出され、これにより押出体２０Ａ上に補強糸層２６が形成される。つまり、第１押出機４０により押し出された直後の押出体２０ＡがマンドレルＭｄで支持された状態にて、補強糸層２６が形成される。このとき、押出体２０Ａは、マンドレルＭｄで支持されているので潰れることがない。次に、第２押出機６０により、上ゴム層２８を形成するためのシリコンゴムまたはアクリル化合物系ゴム（ＡＣＭ）が補強糸層２６上に積層される。すなわち、上ゴム層２８を形成するためのゴム材料は、補強糸層２６上に直接供給することにより行なう。
【００１８】続いて、加硫工程を行なう。加硫工程の条件として、１４０〜１７０℃で２０〜６０分に設定する。この加硫工程により、内管ゴム層２２、下ゴム層２４及び上ゴム層２８は、通常の加硫接着が行なわれて接合される。これにより、耐熱性ホース２０が一体化して形成される。
【００１９】上記実施例による耐熱性ホース２０の製造方法において、第１押出機４０により押し出される押出体２０Ａの内管ゴム層２２は、フッ素化合物系ゴムまたは、フッ素化合物系ゴム／アクリル化合物系ゴムのブレンドゴム、またはこれらの重合体から形成され、シリコンゴムだけで形成するより機械的強度が高められているので、自重によってつぶれにくい。このため、押出直後の押出体２０ＡにマンドレルＭｄを挿入することができ、マンドレルＭｄで押出体２０Ａを支持した状態にて、ブレード装置５０により補強糸２６ａを巻回することができる。したがって、耐熱性ホース２０の製造工程は、押出工程に続いて連続的な補強糸層２６を形成する工程をとることができ、生産性に優れている。
【００２０】次に、上述した押出体２０Ａの厚さについて説明する。押出体２０Ａの厚さは、補強糸層２６を形成できる形状保持性と耐オイル浸透性とを考慮して定める。つまり、第１に、押出体２０Ａの厚さは、補強糸層２６を形成するためにマンドレルＭｄを挿入できるようにすることを考慮して、扁平率Ｋ（％）から求めた。図４は扁平率Ｋを説明する説明図であり、ａが垂直方向の距離、ｂが水平方向の距離を示し、扁平率Ｋ（％）は、Ｋ＝（１−ａ／ｂ）×１００で表わされる。図５は扁平率Ｋと押出体２０Ａの内管ゴム層２２の肉厚ｔとの関係を示すグラフである。なお、押出体２０Ａの厚さ、つまり内管ゴム層２２と下ゴム層２４との合計の厚さは、２．５ｍｍとした。ここで、扁平率Ｋが５０％以下であると、マンドレルＭｄの挿入が可能であることから、内管ゴム層２２の肉厚ｔは、０．２５ｍｍ以上必要であることが分かった。このような内管ゴム層２２の厚さに設定することにより、押出体２０Ａは潰れることなく形状保持性を高くすることができ、補強糸２６ａを巻回することができる。
【００２１】また、内管ゴム層２２の肉厚ｔは、耐オイル透過性の点から、フッ素化合物系ゴム（ＦＫＭ）で０．５ｍｍ、フッ素化合物系ゴム（ＦＫＭ）／アクリル化合物系ゴム（ＡＣＭ／ＦＫＭ）では、ＦＫＭ／ＡＣＭブレンド比が７０／３０の場合で１．０ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、耐オイル透過性に対して十分な性能を得ることができる。
【００２２】一方、内管ゴム層２２が２ｍｍを越えると、フッ素化合物系ゴムなどの高価な材料の使用量が多くなることから、コストダウンの観点から内管ゴム層２２は、２ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２３】次に、耐熱性ホース２０に用いる材料の耐熱性についての実験を行なった。この耐熱性の実験は、下記の材料で成形した短冊状のゴム片を所定の温度雰囲気内に所定時間放置し、２倍に伸ばしたときに破断した時間を調べることにより行なった。その結果を図６に示す。図６において、１点鎖線がシリコンゴムを、実線がＡＣＭを、２点鎖線がＦＫＭを、破線がＦＫＭ／ＡＣＭブレンドゴム（ブレンド比７０／３０）をそれぞれ示す。ここで、耐熱性が１６０℃以上で１０，０００時間以上を適合範囲とした。この適合範囲は、車両の通常の走向時における温度で、３０万ｋｍ（平均時速３０ｋｍ／ｈ）を越える条件を意味している。図６から、内管ゴム層２２、下ゴム層２４に適用するＦＫＭ、ＦＫＭ／ＡＣＭブレンドゴム、シリコンゴムは適合基準を満たすことが確認できた。
【００２４】また、耐熱性ホースのオイル透過量を調べる実験を行なった。実験は、全長２００ｍ、内径φ３４ｍｍ、厚さ５ｍｍのホースにディーゼルオイルを充填し、１４５℃の雰囲気下におけるオイル透過量を調べた。図７は横軸に測定したときの経過時間、縦軸にシリコン（第１比較例）の２４時間後の透過量を１とした場合の比率を示す。また、図８は各試料の厚さｔのデータを示す。図７に示すように、従来の技術に相当するシリコンゴムは、オイル透過量が時間の経過とともに減少し難いのに対して、第１実施例、第２実施例は時間の経過とともにオイル透過量が減少し、ホース外表面にオイルの滲みがなくなったことが目視できた。なお、耐熱性ホース２０の流路２２ａ内に、ミスト状のオイルを混入した吸気ガスを流通させても、内管ゴム層２２に耐オイル透過性に優れた材料を使用しているので耐熱性ホース２０の外周面に斑点などの模様が表われることがなく、内管ゴム層２２の耐オイル浸透性の効果が得られていることが分かった。
【００２５】なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００２６】（１） 耐熱性ホース２０は、上ゴム層２８をすべてシリコンゴムにより形成してもよいが、耐熱性ホースを使用する雰囲気温度が低い場合にはＡＣＭを使用してもよい。この場合において、ＡＣＭは、シリコンゴムとの溶着性に優れるとともに、形状保持性が高く、傷が付き難いという特長を加えることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２４１４６３
【氏名又は名称】豊田合成株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月２４日（１９９８．１２．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７１４６
【弁理士】
【氏名又は名称】下出 隆史 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１９３１５２（Ｐ２０００−１９３１５２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年７月１４日（２０００．７．１４） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３６６５２９ |
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