| 【発明の名称】 |
ゴムホース |
| 【発明者】 |
【氏名】川村 哲司
【氏名】高橋 博之
【氏名】石咲 友則
【氏名】川幡 信之
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| 【要約】 |
【課題】自動車の油圧式パワーステアリングに用いられるようなゴムホースは、熱劣化によって圧縮永久歪みが発生すると、ゴムホースとパイプとの間の面圧が減少し、シール性が低下するおそれがあった。
【解決手段】内面ゴム層１の肉厚ｔ１、外面ゴム層２の肉厚ｔ２を、内面ゴム層１の内径をｄとして、０．３６ｄ≦（ｔ１＋ｔ２）かつ０．５５（ｔ１＋ｔ２）≦ｔ１とした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 内面ゴム層と外面ゴム層との間に、繊維を編組した補強層を介在させてなるゴムホースにおいて、前記内面ゴム層の内径をｄ、内面ゴム層の肉厚をｔ１、外面ゴム層の肉厚をｔ２としたとき、前記内面ゴム層、外面ゴム層のそれぞれの肉厚を、０．３６ｄ≦（ｔ１＋ｔ２）かつ０．５５（ｔ１＋ｔ２）≦ｔ１の条件を満たすように設定したことを特徴とするゴムホース。
【請求項２】 前記内面ゴム層、外面ゴム層のそれぞれの肉厚を、０．３６ｄ≦（ｔ１＋ｔ２）≦０．４０ｄの条件を満たすように設定したことを特徴とする請求項１に記載のゴムホース。
【請求項３】 内面ゴム層と外面ゴム層との間に、繊維を編組した補強層を介在させてなるゴムホースにおいて、前記内面ゴム層の内径をｄ、内面ゴム層の肉厚をｔ１、外面ゴム層の肉厚をｔ２としたとき、前記内面ゴム層、外面ゴム層のそれぞれの肉厚を、０．３８ｄ≦（ｔ１＋ｔ２）かつ０．５０（ｔ１＋ｔ２）≦ｔ１の条件を満たすように設定したことを特徴とするゴムホース。
【請求項４】 前記内面ゴム層、外面ゴム層のそれぞれの肉厚を、０．３８ｄ≦（ｔ１＋ｔ２）≦０．４０ｄの条件を満たすように設定したことを特徴とする請求項３に記載のゴムホース。
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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、低圧配管に用いられる、内面ゴム層と外面ゴム層との間に繊維補強層を介在させたゴムホースに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、たとえば自動車の油圧式パワーステアリングに用いられるゴムホースとして、内面ゴム層と外面ゴム層との間に繊維補強層を介在させた、内外２層のゴム層を有するものが知られており、特開平７−２０５３０９号公報等に記載されている。
【０００３】そして、このようなゴムホースと金属または樹脂からなるパイプとの接続は、ゴムホースにパイプを挿入した後、ゴムホース端部の外周をホースクランプで締め付けることによりなされ、ホースクランプの締め付け力によってシール性が確保されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記のような従来のゴムホースにあっては、自動車の油圧式パワーステアリングに用いられた場合、エンジンルームの高温にさらされ続けると、ゴムが熱劣化を起こし、図６に示すように、ホースクランプ５０によって締め付けられている応力の高い部位ｒから、その両側（ゴムホース１０の軸方向両側）ｓ、ｓへゴムが流動することがある。
【０００５】ゴムホース１０には、ホースクランプ５０の締め付け力によって矢印Ｆの力が作用し、同時にゴムの弾発力Ｆ’が反力として作用するので、通常、前記ゴムの流動は生じない。
【０００６】しかし、ゴムホース１０のゴムが熱劣化を起こすと、前記弾発力Ｆ’が失われ、矢印Ｆ方向にゴムが流動する圧縮永久歪みが生じる。
【０００７】このようなゴムの流動が起きると、ホースクランプ５０による締め付け力、すなわちゴムホース１０とパイプ４０との間の面圧が減少して、シール性が低下するおそれがあった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明では、内面ゴム層と外面ゴム層との間に、繊維を編組した補強層を介在させてなるゴムホースにおいて、前記内面ゴム層の内径をｄ、内面ゴム層の肉厚をｔ１、外面ゴム層の肉厚をｔ２としたとき、内面ゴム層、外面ゴム層のそれぞれの肉厚を、０．３６ｄ≦（ｔ１＋ｔ２）かつ０．５５（ｔ１＋ｔ２）≦ｔ１の条件を満たすように設定した。
【０００９】請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のものにおいて、内面ゴム層、外面ゴム層のそれぞれの肉厚を、０．３６ｄ≦（ｔ１＋ｔ２）≦０．４０ｄの条件を満たすように設定した。
【００１０】請求項３に記載の発明では、内面ゴム層と外面ゴム層との間に、繊維を編組した補強層を介在させてなるゴムホースにおいて、前記内面ゴム層の内径をｄ、内面ゴム層の肉厚をｔ１、外面ゴム層の肉厚をｔ２としたとき、内面ゴム層、外面ゴム層のそれぞれの肉厚を、０．３８ｄ≦（ｔ１＋ｔ２）かつ０．５０（ｔ１＋ｔ２）≦ｔ１の条件を満たすように設定した。
【００１１】請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のものにおいて、内面ゴム層、外面ゴム層のそれぞれの肉厚を、０．３８ｄ≦（ｔ１＋ｔ２）≦０．４０ｄの条件を満たすように設定した。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係るゴムホースを、各図にしたがって説明する。
【００１３】このゴムホースは、たとえば油圧式パワーステアリング装置の低圧配管に用いられるものであり、図１に示すように、内面ゴム層１と外面ゴム層２との間に補強層３を介在させ、これらを一体にしたものである。
【００１４】この実施の形態では、内面ゴム層１には、耐油性に優れるＮＢＲ（ニトリルゴム）を、外面ゴム層２には、耐オゾン性に優れるＣＲ（クロロプレンゴム）を用いているが、これらに限定されるものではなく、ＡＣＭ（アクリルゴム）、ＡＥＭ（エチレンアクリルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＥＣＯ（エピクロルビドリンゴム）等、周知のゴム材料を、使用環境やゴムホースに流動させる流体の物性に応じて適宜、選択すればよい。
【００１５】補強層３は、ナイロン、ビニロン、アラミド等の繊維を、スパイラル編み、ブレード編みといった周知の方法で編組したものである。
【００１６】そして、本実施の形態に係るゴムホースの特徴とするところは、ゴムホースの総肉厚（内面ゴム層１の肉厚ｔ１＋外面ゴム層２の肉厚ｔ２）を、ゴムホースの内径（内面ゴム層１の内径）をｄとしたとき、０．３６ｄ≦（ｔ１＋ｔ２）≦０．４０ｄかつ０．５５（ｔ１＋ｔ２）≦ｔ１、または、０．３８ｄ≦（ｔ１＋ｔ２）≦０．４０ｄかつ０．５０（ｔ１＋ｔ２）≦ｔ１の条件を満たすように設定した点にある。このような構成は、以下に説明する試験、解析の結果に基づいて選択したものである。
【００１７】まず、従来のゴムホースに見られた熱劣化に基づくシール性の低下を、従来のゴムホースを供試品とした冷熱衝撃試験により再現し、その要因を解析した。
【００１８】この冷熱衝撃試験は、ゴムホース（１、２、３）とホースクランプ５を断面とした図２に示すように、実際の使用態様と同様、ゴムホースに鉄製パイプ４を挿入し、ゴムホースの端部外周をホースクランプ５により０．５ＭＰａの締め付け力で締め付けた状態で周知のパワーステアリングオイルを封入し、１２０℃、−１０℃の雰囲気下にそれぞれ所定時間置くことを１サイクルとして、これを連続して３サイクル程度行うものであり、以下、単に試験という。
【００１９】また、以下に用いる解析手法に係る用語は、日科技連出版社発行「入門統計解析法」第７刷（１９９８年２月１６日刊）に基づいている。
【００２０】図３（ａ）は、ゴムホース（内面ゴム層１の内周）とパイプ４との間の面圧の、パイプ４の周方向での分布を示している。試験前にあっては、図３（ｂ）に示すホースクランプ５の両端部が重なり合うｈ部が、他部位に比して突出して高い面圧を示しており、これはホースクランプ５の締め付け力がこの部位で最大となるからである。
【００２１】そして、試験後にあっては、熱劣化によって圧縮永久歪みが発生し、パイプ４の全周にわたって面圧が大きく低下した。とりわけ、ｉ部およびｊ部で著しく面圧が低下しており、これら部位からのパワーステアリングオイルの漏洩が確認された。
【００２２】これは、ホースクランプ５の締め付け力が高い部位（ｈ部）ではゴムホースに「しわ寄り」が生じ、隣接する部位（ｉ部）の面圧が相対的に低下する傾向があり、この傾向が圧縮永久歪みによって助長されたためである。このｉ部の面圧低下により、ｉ部と直径方向に対向するｊ部にも、著しい面圧の低下がもたらされている。
【００２３】このことから、パイプ４の周方向での面圧の不均一が、シール性低下の一因であることが判明した。
【００２４】ついで、ゴムホースの各諸元、すなわちゴムホースの内径（内面ゴム層１の内径ｄ）、ゴムホースの総肉厚（内面ゴム層１の肉厚ｔ１＋外面ゴム層２の肉厚ｔ２）、補強層３の編組角度θ、補強層３の糸材質、補強層３の編組方法につき、前記面圧の不均一への影響度を調査した。その結果を、表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１は、試験後の従来のゴムホースのオイル漏洩圧力を測定し、オイル漏洩圧力を目的変数とし、前記したゴムホース内径ｄ等を説明変数として重回帰分析を行ったものである。この表１から明らかに、ゴムホースの総肉厚の影響が最も大きい（分散比４４．９１２１）ことがわかる。なお、この重回帰分析は、重相関係数を０．８２７、自由度調整済寄与率を０．６として行っている。
【００２７】さらに、前記ゴムホースの総肉厚を、総肉厚ｔ１＋ｔ２そのものと、内面ゴム層１と外面ゴム層２との肉厚比率の２因子に分けて試験、解析を行った。ただし、前記肉圧比率は、内面ゴム層１の肉厚ｔ１／総肉厚ｔ１＋ｔ２として表している。
【００２８】この試験では、前記各因子の条件を変更した１２種の供試品（表２参照、Ａ因子４水準とＢ因子３水準との組み合わせによって１２種を設定）を用いた。
【００２９】
【表２】
【００３０】その試験結果を図４に示す。これは、試験後において、各供試品のオイル漏洩圧力を測定した結果である。油圧式パワーステアリングの低圧配管におけるオイル漏洩圧力は、通常、０．５ＭＰａ以上が要求され、本試験においても０．５ＭＰａ以上を判定基準とした。
【００３１】その結果、総肉厚ｔ１＋ｔ２が０．３６ｄ以上、かつ内面ゴム層１の肉厚ｔ１／総肉厚ｔ１＋ｔ２が０．５５以上の供試品が、熱劣化後にもオイル漏洩圧力の点で問題ないことが明らかになった。
【００３２】また、総肉厚ｔ１＋ｔ２が０．３８ｄ以上であれば、内面ゴム層１の肉厚ｔ１／総肉厚ｔ１＋ｔ２が０．５０以上の供試品でも、熱劣化後、オイル漏洩圧力の点で問題ないことも明らかになった。
【００３３】すなわち、内面ゴム層１の肉厚ｔ１、外面ゴム層２の肉厚ｔ２を、０．３６ｄ≦（ｔ１＋ｔ２）かつ０．５５（ｔ１＋ｔ２）≦ｔ１、または、０．３８ｄ≦（ｔ１＋ｔ２）かつ０．５０（ｔ１＋ｔ２）≦ｔ１と設定したことにより、熱劣化後のシール性が著しく改善されている。
【００３４】これは、まず、下記（イ）、（ロ）の各作用によるものである。
（イ）総肉厚ｔ１＋ｔ２の設定により、前記面圧の絶対値が増加するとともに、面圧の周方向での不均一を吸収するに十分な弾性変形が得られる。
（ロ）内面ゴム層１の肉厚ｔ１を、ホースクランプ５の締め付け力を直接受ける外面ゴム層２の肉厚ｔ２以上と厚くしたので、ホースクランプ５による締め付け力の不均一（従来のゴムホースに見られた、ホースクランプ両端部が重なり合う部位でのゴムホースのしわ寄り）の影響が内面ゴム層２に伝わっても、これを吸収するに十分な弾性変形が得られる。
【００３５】そして、これら作用によって、熱劣化を起こしていない初期状態において、ゴムホース（内面ゴム層１の内周）とパイプ４との間の面圧の、パイプ４の周方向での不均一が相当程度、解消され、パイプ４の全周にわたって、熱劣化によって著しく面圧の低下する部位がなくなったからである（図５参照）。
【００３６】また、以上の説明では、ゴムホースの総肉厚（内面ゴム層１の肉厚ｔ１＋外面ゴム層２の肉厚ｔ２）について、その下限を示したが、上限を、（ｔ１＋ｔ２）≦０．４０ｄと設定することができる。
【００３７】ゴムホースの総肉厚を増加させれば、シール性確保に必要なホースクランプ５の締め付け力も増加する。そして、ホースクランプ５をゴムホースに装着するには、工具等を用いてホースクランプ５を拡径させる必要があり、ホースクランプ５の締め付け力に比例して前記拡径させる力も大きくなり、それだけホースクランプ５の装着作業性が悪くなってしまう。
【００３８】その装着作業性とゴムホースの総肉厚との関係を評価（感応評価）したところ、表３のようになり、ゴムホースの総肉厚（ｔ１＋ｔ２）が０．４０ｄを超えると装着作業性が悪化することがわかったため、総肉厚の上限を前記のように設定した。
【００３９】
【表３】
【００４０】
【発明の効果】以上、詳述したように、請求項１の発明では、内面ゴム層の内径をｄ、内面ゴム層の肉厚をｔ１、外面ゴム層の肉厚をｔ２としたとき、内面ゴム層、外面ゴム層のそれぞれの肉厚を、０．３６ｄ≦（ｔ１＋ｔ２）かつ０．５５（ｔ１＋ｔ２）≦ｔ１の条件を満たすように設定した。
【００４１】このように構成したので、ゴムホースに金属または樹脂からなるパイプを挿入し、ゴムホースの端部外周をホースクランプで締め付ける使用態様において、熱劣化が起きる前の初期状態において、ゴムホースとパイプとの間の面圧の、パイプ周方向での不均一が改善される。
【００４２】これにより、ゴムホースに熱劣化による圧縮永久歪みが生じて前記面圧が低下しても、局部的に面圧の著しく低下する部位が発生しないので、ゴムホースの熱劣化によってシール性を損なうことはない。
【００４３】請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のものにおいて、内面ゴム層、外面ゴム層のそれぞれの肉厚を、０．３６ｄ≦（ｔ１＋ｔ２）≦０．４０ｄの条件を満たすように設定した。
【００４４】このように構成したので、まず、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏する。
【００４５】加えて、ゴムホースの総肉厚ｔ１＋ｔ２の上限を設定したので、前記ｔ１＋ｔ２が過大となって、ホースクランプの装着作業性を損ねることがない。
【００４６】請求項３に記載の発明では、内面ゴム層と外面ゴム層との間に、繊維を編組した補強層を介在させてなるゴムホースにおいて、前記内面ゴム層の内径をｄ、内面ゴム層の肉厚をｔ１、外面ゴム層の肉厚をｔ２としたとき、内面ゴム層、外面ゴム層のそれぞれの肉厚を、０．３８ｄ≦（ｔ１＋ｔ２）かつ０．５０（ｔ１＋ｔ２）≦ｔ１の条件を満たすように設定した。
【００４７】このように構成したので、ゴムホースに金属または樹脂からなるパイプを挿入し、ゴムホースの端部外周をホースクランプで締め付ける使用態様において、熱劣化が起きる前の初期状態において、ゴムホースとパイプとの間の面圧の、パイプ周方向での不均一が改善される。
【００４８】これにより、ゴムホースに熱劣化による圧縮永久歪みが生じて前記面圧が低下しても、局部的に面圧の著しく低下する部位が発生しないので、ゴムホースの熱劣化によってシール性を損なうことはない。
【００４９】請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のものにおいて、内面ゴム層、外面ゴム層のそれぞれの肉厚を、０．３８ｄ≦（ｔ１＋ｔ２）≦０．４０ｄの条件を満たすように設定した。
【００５０】このように構成したので、まず、請求項３に記載の発明と同様の効果を奏する。
【００５１】加えて、ゴムホースの総肉厚ｔ１＋ｔ２の上限を設定したので、前記ｔ１＋ｔ２が過大となって、ホースクランプの装着作業性を損ねることがない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３４７０
【氏名又は名称】豊田工機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年２月２３日（１９９９．２．２３） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２４０８５７（Ｐ２０００−２４０８５７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月８日（２０００．９．８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−４４９１１ |
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