JP2006083885A - 流体ホース - Google Patents

Abstract

【課題】 蛇腹形状部を有する柔軟な流体ホースの耐久性を向上する。
【解決手段】 管状に形成されたゴム層２２の外面側に、ゴム層２２の内圧による変形を抑制する補強糸層２３を配置する、柔軟性を有する流体ホースにおいて、ゴム層２２は、内周直管形状部２２１と、内周直管形状部２２１の外周側に形成され、山部２２２ａと谷部２２２ｂとを有する蛇腹形状部２２２とを有している。これによると、ホース内圧により補強糸層２３が伸びた際にも、ゴム層２２の蛇腹形状部２２２がホース内圧により変形することを内周直管形状部２２１により抑制できる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、蛇腹形状部を有する柔軟な流体ホースに関するもので、車両用空調装置の冷媒ホースとして好適なものである。

本出願人は、先に、蛇腹形状を有する柔軟な流体ホースを特許文献１にて提案している。この従来技術では、山部と谷部を有する蛇腹形状部をゴム材料にて形成するとともに、この山部と谷部に金属線や硬質樹脂製の棒状材等で形成された補強部材を蛇腹形状部の円周方向に沿ってリング状に埋設して蛇腹形状部を補強している。
特開２００４−６８８８７号公報

ところで、本発明者らは上記従来技術について具体的に実験検討したところ、以下の理由で耐久性に難点があることが分かった。

図８は上記従来技術の流体ホースにおいて、ゴム層２２の蛇腹形状部２２２の非加圧時における断面形状を示し、図９は上記従来技術の加圧時における蛇腹形状部２２２の断面形状を示す。

上記従来技術では、蛇腹形状部２２２が一定の厚みで山部２２２ａと谷部２２ｂを交互に繰り返す断面形状になっているので、ホース内部に圧力を印加すると、図９に示すようにホース内圧により補強部材２３がホース軸方向に伸びるとともに、蛇腹形状部２２２の山部２２２ａも補強部材２３の伸びに追従してホース軸方向に伸びる。

このため、蛇腹形状部２２２の山部２２２ａ付近の断面形状は、図８に示す三角状の形状から図９に示す平らな形状に変形することになる。その際に、蛇腹形状部２２２の山部２２２ａ付近のゴム材料の伸長量が過大となって過大な応力を発生し、ゴム材料の耐久性に悪影響を及ぼすことが分かった。

本発明は上記点に鑑み、蛇腹形状部を有する流体ホースの耐久性を向上することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、管状に形成されたゴム層（２２）の外面側に、ゴム層（２２）の内圧による変形を抑制する補強部材（２３）を配置する、柔軟性を有する流体ホースであって、
ゴム層（２２）は、内周直管形状部（２２１）と、内周直管形状部（２２１）の外周側に形成され、山部（２２２ａ）と谷部（２２２ｂ）とを有する蛇腹形状部（２２２）とを有していることを特徴としている。

これによると、ホース内圧により補強部材（２３）が伸びた際にも、ゴム層（２２）の蛇腹形状部（２２２）がホース内圧により変形することを内周直管形状部（２２１）により抑制できるので、蛇腹形状部（２２２）を有する流体ホースの耐久性を向上できる。

また、直管形状の流体ホースに比較すれば、蛇腹形状部（２２２）の形成による柔軟性を発揮できるので、振動吸収性が高いとともに、車両等の狭いスペースへの搭載に際しても流体ホースの曲げが容易であるので、搭載性が高い。

請求項２に記載の発明では、管状に形成されたゴム層（２２）の外面側に、ゴム層（２２）の内圧による変形を抑制する補強部材（２３）を配置する、柔軟性を有する流体ホースであって、
ゴム層（２２）は、山部（２２２ａ）と谷部（２２２ｂ）とを有する蛇腹形状部（２２２）と、蛇腹形状部（２２２）よりもばね常数の大きい弾性体からなり、谷部（２２２ｂ）に充填される谷部充填材（２２３）とを有していることを特徴としている。

これによると、蛇腹形状部（２２２）よりもばね常数の大きい弾性体からなる谷部充填材（２２３）は蛇腹形状部（２２２）よりも弾性変形しにくいから、ホース内圧により補強部材（２３）が伸びた際にも、谷部充填材（２２３）により蛇腹形状部（２２２）の変形を抑制できる。これにより、蛇腹形状部を有する流体ホースの耐久性を向上できる。

また、直管形状の流体ホースに比較すれば、蛇腹形状部（２２２）の形成による柔軟性を発揮できるとともに、谷部充填材（２２３）も弾性体であるので、振動吸収性が高いとともに、流体ホースの曲げが容易であるので、車両等の狭いスペースへの搭載性が高い。

請求項３に記載の発明のように、請求項２に記載の流体ホースにおいて、ゴム層（２２）と谷部充填材（２２３）を一体成形にて形成すれば、ゴム層（２２）と谷部充填材（２２３）との一体構造を効率よく低コストにて製造できる。

請求項４に記載の発明では、管状に形成されたゴム層（２２）の外面側に、ゴム層（２２）の内圧による変形を抑制する補強部材（２３）を配置する、柔軟性を有する流体ホースであって、
ゴム層（２２）は山部（２２２ａ）と谷部（２２２ｂ）とを有する蛇腹形状に形成され、
谷部（２２２ｂ）に蛇腹形状の変形を抑制する別体のリング（２２４）を装着することを特徴としている。

これによると、ホース内圧により補強部材（２３）が伸びた際にも、ゴム層（２２）の蛇腹形状部（２２２）がホース内圧により変形することを別体のリング（２２４）により抑制できるので、蛇腹形状部（２２２）を有する流体ホースの耐久性を向上できる。

また、直管形状の流体ホースに比較すれば、蛇腹形状部（２２２）の形成による柔軟性を発揮できるので、振動吸収性が高いとともに、流体ホースの曲げが容易であるので、車両等の狭いスペースへの搭載性が高い。

請求項５に記載の発明のように、請求項４に記載の流体ホースにおいて、リング（２２４）は、谷部（２２２ｂ）上に直接装着され、補強部材（２３）は別体のリング（２２４）の外面側に配置される構成を採用できる。

請求項６に記載の発明のように、請求項４に記載の流体ホースにおいて、補強部材（２３）の外面側に外面ゴム層（２４）が配置され、
別体のリング（２２４）は、外面ゴム層（２４）の外面側において谷部（２２２ｂ）に対応する部位に装着するようにしてもよい。

請求項７に記載の発明のように、請求項４ないし６のいずれか１つに記載の流体ホースにおいて、別体のリング（２２４）は剛体であり、この剛体のリング（２２４）の断面形状を、滑らかな曲面を形成する断面形状にすれば、剛体のリング（２２４）によるゴム層（２２）の傷つきを防止できる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
図１〜図３は、本発明の第１実施形態を示すもので、本実施形態は本発明を車両空調用冷凍サイクルの冷媒ホースに適用した例を示す。図１は車両空調用冷凍サイクルのうち車両エンジンルーム内に搭載される機器を示す概略図であって、圧縮機１０は図示しない車両エンジンに装着され、車両エンジンの回転動力によりベルト等を介して駆動される。

この圧縮機１０の吐出側は、金属製の冷媒配管１１、高圧側冷媒ホース１２および金属製の冷媒配１３を介して凝縮器１４の冷媒入口部１４ａに接続される。凝縮器１４は車両ボディに搭載される。

凝縮器１４の冷媒出口部１４ｂは高圧側の金属製冷媒配管１５、図示しない膨張弁等で構成される減圧装置等を介して、車室内側に配置される室内ユニット部の蒸発器（図示せず）の冷媒入口部に接続される。

室内ユニット部の蒸発器の冷媒出口部は図１の低圧側の金属製冷媒配管１６に接続され、更に、低圧側冷媒ホース１７および低圧側の金属製冷媒配管１８を介して圧縮機１０の吸入側に接続される。

図２は高圧側および低圧側の冷媒ホース１２、１７部分を取り出して拡大図示するもので、金属製冷媒配管１１、１８、１３、１６の一端部の外周面上にそれぞれ円筒状の金属スリーブ１９を所定間隙を開けて嵌合装着し、そして、冷媒ホース１２、１７の両端部を、それぞれ金属製冷媒配管１１、１８、１３、１６の一端部の外周面と金属スリーブ１９の内周面との間に挿入する。

その後に、金属スリーブ１９をその径寸法が縮小するようにかしめ加工して、冷媒ホース１２、１７の両端部を金属製冷媒配管１１、１８、１３、１６の一端部に強固に結合する。金属製冷媒配管１１、１８、１３、１６の他端部にはそれぞれコネクタ部２０を設け、このコネクタ部２０によって金属製冷媒配管１１、１８、１３、１６の他端部をそれぞれ接続相手部に接続する。なお、冷媒配管１１、１８、１３、１６、金属スリーブ１９およびコネクタ部２０の材質は通常アルミニウムである。

高圧側および低圧側の冷媒ホース１２、１７は、要求される耐圧強度、ホース径寸法等は異なるものの、ホース構造自体は同一でよいので、以下の説明は高圧側および低圧側の冷媒ホース１２、１７の区別をせず、まとめて行う。

図３（ａ）は第１実施形態による冷媒ホース１２、１７の軸方向断面図で、図３（ｂ）は図３（ａ）のうちゴム層単体の断面図である。本実施形態による冷媒ホース１２、１７は、その内周側から外周側へ向かって４層の積層構造になっている。

最内周部に位置する内面樹脂層２１は、サイクル内封入冷媒が透過して大気側へ洩れることを防止するもので、ナイロン等の樹脂で直管形状に成形されている。この内面樹脂層２１の外側には内面ゴム層２２が積層される。

この内面ゴム層２２は、封入冷媒の大気側への洩れおよび大気側からの水分侵入を防止する役割と、冷媒ホース１２、１７に加わる振動を減衰する役割とを果たすものである。このため、内面ゴム層２２の材質としては、気体や水分の透過性が低いとともに、衝撃吸収性が高くて防振性に優れたゴム材を選択する。具体的には、ブチルゴムが内面ゴム層２２の材質として好適である。

内面ゴム層２２は図３（ｂ）に示すように、内周直管形状部２２１と、内周直管形状部２２１の外周側に形成された蛇腹形状部２２２とを有する管状に形成されている。

蛇腹形状部２２２は山部２２２ａと谷部２２２ｂとを交互に繰り返す形状である。内周直管形状部２２１の径方向の所定厚み寸法ｔと蛇腹形状部２２２の山部２２２ａの内側部がすべてゴム材で充満した断面形状になっている。このような断面形状を有する内面ゴム層２２は型成形にて一体物として成形できる。

内面ゴム層２２の外面側には補強糸層２３が配置される。この補強糸層２３は、内面ゴム層２２がホース内圧（冷媒圧力）によって変形することを抑制する補強部材をなす。この補強糸層２３は、機械的強度が高い樹脂、例えば、ＰＥＴ樹脂（ポリエチレンテレフタレート）で製造された繊維糸を内面ゴム層２２の外面側の全周にわたって網状に編組したものである。

補強糸層２３の外面側には最外層をなす外面ゴム層２４が配置される。この外面ゴム層２４は冷媒ホース１２、１７の外面保護層としての役割、すなわち、補強糸層２３が外部機器に直接接触して傷つくことを防止する役割、あるいはホースの耐油性、耐候性を向上する等の役割を果たす。外面ゴム層２４の具体的材質としては、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴム）、ＥＰＭ（エチレン・プロピレン・共重合ゴム）等が好適である。

次に、第１実施形態による作用効果を説明すると、車両空調用冷凍サイクルの運転状態では、冷媒ホース１２、１７内部に冷媒圧力が作用する。特に、高圧側冷媒ホース１２では圧縮機１０の冷媒吐出圧による高い冷媒圧力が作用する。

この冷媒圧力、すなわち、ホース内圧の印加によって、従来技術では、蛇腹形状部の山部付近の断面形状が、前述のごとく図８に示す三角状の形状から図９に示す平らな形状に変形して、山部付近のゴム材料の伸長量が過大となって、ゴム材料の耐久性に悪影響を及ぼしていた。

これに対し、第１実施形態では、内面樹脂層２１を介してホース内圧が印加される内面ゴム層２２を、内周側に位置する内周直管形状部２２１と、この内周直管形状部２２１の外周側に形成された蛇腹形状部２２２とを有する管状の一体形状にしているから、蛇腹形状部２２２の内周側（谷部２２２ｂ側）を内周直管形状部２２１で補強するとともに山部２２２ａの内部をゴム材料で充満した構造になっている。

これにより、蛇腹形状部２２２の山部２２２ａを直接押し広げる方向にホース内圧が作用することがない。従って、従来技術のごとく内面ゴム層２２の山部２２２ａ付近のゴム材料の伸長量が過大となることが発生せず、内面ゴム層２２、ひいては冷媒ホース１２、１７の耐久性を向上できる。

また、第１実施形態による内面ゴム層２２の蛇腹形状であると、従来技術の蛇腹形状に比較して、ホース軸方向の伸縮性、曲げ柔軟性等がある程度低下することになるが、蛇腹形状部２２２は山部２２２ａと谷部２２２ｂによる蛇腹形状（波形状）を形成しているから、図４の比較例のように内面ゴム層２２を完全な直管形状に形成するものに比較して、第１実施形態はホース軸方向の伸縮性、曲げ柔軟性を十分高めることができる。

従って、車両空調用冷凍サイクルの運転状態では、車両エンジン側の振動系と車両ボディ側の振動系との振動差等に起因して冷媒ホース１２、１７に加わる振動の減衰作用を図４の比較例より十分高めることができる。

また、冷媒ホース１２、１７は、狭隘な車両エンジンルーム内にて非常にスペース的制約の強い条件下で搭載しなければならないが、第１実施形態によると、蛇腹形状部２２２の存在により曲げ柔軟性を図４の比較例よりも十分高めることができる。この結果、冷媒ホース１２、１７を容易に曲げることができるので、狭隘な車両エンジンルーム内でも、図４の比較例に比して冷媒ホース１２、１７の搭載作業性が良好となる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、内面ゴム層２２を内周直管形状部２２１と蛇腹形状部２２２とからなる形状に形成しているが、第２実施形態では図５に示すように、第１実施形態の内周直管形状部２２１を廃止し、その代わりに、蛇腹形状部２２２の谷部２２２ｂに充填される谷部充填材２２３を設けている。

この谷部充填材２２３は、蛇腹形状部２２２とは異なる材質であって、蛇腹形状部２２２よりもばね常数の大きい弾性体、すなわち、蛇腹形状部２２２よりも弾性変化しにくい弾性体、具体的には弾性を有する樹脂で構成される。ここで、蛇腹形状部２２２と谷部充填材２２３は、型成形による２色成形の手法で一体成形できる。

なお、内面樹脂層２１は内面ゴム層２２の蛇腹形状部２２２に対応した蛇腹形状に成形されている。そして、蛇腹形状部２２２と谷部充填材２２３の外面側に補強糸層２３が配置され、補強糸層２３の外面側に外面ゴム層２４が配置される。

第２実施形態によると、蛇腹形状部２２２が厚み一定の比較的薄肉構造であっても、谷部２２２ｂに蛇腹形状部２２２より弾性変化しにくい谷部充填材２２３を充填しているので、蛇腹形状部２２２の山部２２２ａが内圧によって平らになるように変形することを抑制できる。

第２実施形態においても、冷媒ホース１２、１７の振動減衰作用および曲げ柔軟性は第１実施形態と同程度のレベルを確保できる。

なお、図５では、谷部充填材２２３を、谷部２２２ｂの全深さの１／２付近まで充填する例を図示しているが、これは一例であり、谷部充填材２２３の充填深さは、山部２２２ａの変形抑制作用と、振動減衰作用および曲げ柔軟性等とのバランスを考慮して増減してよい。

（第３実施形態）
第２実施形態では、内面ゴム層２２の蛇腹形状部２２２の谷部２２２ｂに充填される谷部充填材２２３を設けているが、第３実施形態では図６に示すように、谷部充填材２２３の代わりに別体リング２２４を谷部２２２ｂに装着する。

この別体リング２２４は、内面ゴム層２２のゴム材質に比較して十分大きい機械的強度を有する樹脂または金属製の剛体であって、閉じた環状の形状になっている。別体リング２２４は蛇腹形状部２２２の各谷部２２２ｂごとにそれぞれ独立して装着される。

別体リング２２４の内径は、内面ゴム層２２の谷部２２２ｂの部分の外径と同等に設定するから、内面ゴム層２２の山部２２２ａを径内方へ弾性変形させて別体リング２２４を各谷部２２２ｂに装着する。

また、別体リング２２４の断面形状は、円形あるいは長円状のごとく滑らかな曲面を形成する断面形状に設定する。これにより、別体リング２２４の装着時およびホース使用状態において内面ゴム層２２が傷つくことを回避できる。

第３実施形態によると、蛇腹形状部２２２の谷部２２２ｂに別体リング２２４を装着することにより、内面ゴム層２２の蛇腹形状の変形を抑制できるので、第２実施形態と同等の作用効果を発揮できる。

（第４実施形態）
第３実施形態では、内面ゴム層２２の蛇腹形状部２２２の谷部２２２ｂ上に別体リング２２４を直接装着する例を図示しているが、第４実施形態では図７に示すように、内面ゴム層２２の蛇腹形状部２２２の外面側に補強糸層２３を配置し、補強糸層２３の外面側に外面ゴム層２４を配置し、そして、外面ゴム層２４の外面側において谷部２２２ｂの対応部位に別体リング２２４を装着する。

つまり、第４実施形態は、別体リング２２４を蛇腹形状部２２２の谷部２２２ｂ上に間接的に装着するものである。

このようにしても、別体リング２２４によって内面ゴム層２２の蛇腹形状の変形を抑制でき、第２、第３実施形態と同等の作用効果を発揮できる。

（他の実施形態）
なお、上記の各実施形態では、内面ゴム層２２に形成する蛇腹形状部２２２として、大径部である山部２２２ａと、小径部である谷部２２２ｂとをホース軸方向に交互に繰り返す波状の形状を形成しているが、蛇腹形状部２２２として、山部２２２ａと谷部２２２ｂとをホース軸方向に螺旋状に連続して形成する形状を採用してもよい。

このように、蛇腹形状部２２２として螺旋状の形状を採用する場合には別体リング２２４として螺旋状の谷部２２２ｂに対応して延在するコイル状の部材を用いればよい。

また、別体リング２２４の形状を上記実施形態では閉じた環状の形状にしているが、別体リング２２４の形状はこれに以外に種々変形可能である。例えば、別体リング２２４として、各谷部２２２ｂごとにそれぞれ対応した独立の部材であって、端部が接合されることなく、所定距離に渡って重複して配置されたコイル状の部材であってもよい。

また、別体リング２２４として、各谷部２２２ｂごとにそれぞれ対応した独立の部材であって、端部が接合されることなく対向配置されている部材か、あるいは端部が所定距離離れて配置されたＣ状の部材であってもよい。

また、上記の各実施形態では、いずれも内面樹脂層２１を設置しているが、内面ゴム層２２により必要な冷媒洩れ防止作用を確保できる場合もあり、この場合は内面樹脂層２１を廃止できる。

また、本発明は車両空調用冷凍サイクルの冷媒ホースに限定されることなく、種々な用途の流体ホース一般に広く適用できる。

本発明の具体的適用例を示す車両空調用冷凍サイクルの部分説明図である。 図１における冷媒ホース部分の正面図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態による冷媒ホースの軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）の内面ゴム層単体の断面図である。 本発明の比較例による冷媒ホースの軸方向断面図である。 本発明の第２実施形態による冷媒ホースの軸方向断面図である。 本発明の第３実施形態による冷媒ホースの軸方向断面図である。 本発明の第４実施形態による冷媒ホースの軸方向断面図である。 従来技術の流体ホースの非加圧時における断面形状を示す部分断面図である。 従来技術の流体ホースの加圧時における断面形状を示す部分断面図である。

符号の説明

２２…内面ゴム層、２３…補強糸層（補強部材）、２２１…内周直管形状部、
２２２…蛇腹形状部、２２２ａ…山部、２２２ｂ…谷部、２２３…谷部充填材、
２２４…別体リング。

Claims (7)

1. 管状に形成されたゴム層（２２）と、前記ゴム層（２２）の外面側に配置され、前記ゴム層（２２）の内圧による変形を抑制する補強部材（２３）とを備える柔軟性を有する流体ホースであって、
   前記ゴム層（２２）は、内周直管形状部（２２１）と、前記内周直管形状部（２２１）の外周側に形成され、山部（２２２ａ）と谷部（２２２ｂ）とを有する蛇腹形状部（２２２）とを有していることを特徴とする流体ホース。
2. 管状に形成されたゴム層（２２）と、前記ゴム層（２２）の外面側に配置され、前記ゴム層（２２）の内圧による変形を抑制する補強部材（２３）とを備える柔軟性を有する流体ホースであって、
   前記ゴム層（２２）は、山部（２２２ａ）と谷部（２２２ｂ）とを有する蛇腹形状部（２２２）と、前記蛇腹形状部（２２２）よりもばね常数の大きい弾性体からなり、前記谷部（２２２ｂ）に充填される谷部充填材（２２３）とを有していることを特徴とする流体ホース。
3. 前記ゴム層（２２）と前記谷部充填材（２２３）は一体成形にて形成されることを特徴とする請求項２に記載の流体ホース。
4. 管状に形成されたゴム層（２２）と、前記ゴム層（２２）の外面側に配置され、前記ゴム層（２２）の内圧による変形を抑制する補強部材（２３）とを備える柔軟性を有する流体ホースであって、
   前記ゴム層（２２）は山部（２２２ａ）と谷部（２２２ｂ）とを有する蛇腹形状に形成され、
   前記谷部（２２２ｂ）に前記蛇腹形状の変形を抑制する別体のリング（２２４）を装着することを特徴とする流体ホース。
5. 前記別体のリング（２２４）は、前記谷部（２２２ｂ）上に直接装着され、前記補強部材（２３）は前記別体のリング（２２４）の外面側に配置されることを特徴とする請求項４に記載の流体ホース。
6. 前記補強部材（２３）の外面側に外面ゴム層（２４）が配置され、
   前記別体のリング（２２４）は、前記外面ゴム層（２４）の外面側において前記谷部（２２２ｂ）に対応する部位に装着されることを特徴とする請求項４に記載の流体ホース。
7. 前記別体のリング（２２４）は剛体であり、前記別体のリング（２２４）の断面形状は、滑らかな曲面を形成する断面形状であることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１つに記載の流体ホース。

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