JP3839923B2 - ゴムホースのフランジ部の構造及び可とう継手 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接続対象物へのフランジの押圧力によって、そのフランジと連結しかつ繊維補強されたゴムホースを、前記接続対象物に接続するためのフランジ部の構造及びその構造を採用した可とう継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のフランジ部の構造としては、
▲１▼金属フランジ同士を突き合わせたメタルシール構造（例えば登録実用新案第１８３９６５９号）、
▲２▼ゴム製フランジ中に金属フランジを埋設して、ゴム部がシール面を形成するもの、
▲３▼ゴム製フランジを金属フランジで外部補強して、ゴム部がシール面を形成するもの（特開平６−３４０８３号公報）
などが知られていた。
【０００３】
また、繊維補強されたゴムホースを接続対象物に接続する際に、フランジ部に繊維の抜け止め機能を持たせたものに、(4)図５に示すような構造のものが知られている（例えば特開平５−１３１５６７号公報）。即ち、金属製のフランジ５に環状の凹部５ａを設けて、補強繊維２（補強コード）を巻き返したリング４をその凹部５ａに嵌合保持させ、更に内面ゴム層１の端部近傍が、接続側に存在する補強繊維２を覆うようにして、ゴム部がシール面を形成するようにしてある。
【０００４】
一方、上記のようなフランジ部の構造を利用した可とう継手としては、かかるフランジ部の構造をゴムホースの両端部に有し、そのゴムホースが単数又は複数の繊維補強や鋼材コイルなどによる補強が行われたものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記▲１▼の構造では、金属同士が接当してシール面を形成しているため、フランジを締めつけるボルトが均一かつ大きな力で締めつけられる必要があり、また、振動等の影響を受けることにより、締め付け力の減少が生じる場合がある。
また、上記▲２▼および上記▲３▼の構造では、ゴム製フランジが変形し易いため、シール面圧を十分大きくすることができず、また、シール面を形成するゴム部が変形により破損したり、運搬時等に傷つき易いという問題がある。
【０００６】
一方、上記▲４▼の構造では、ゴム部が変形し易いため、シール面圧を十分大きくすることができず、また、シール面を形成するゴム部が変形により破損したり、運送時等に傷つき易いという問題が、上記と同様に生じる。
【０００７】
そして、上記のような問題は、２０Ａ〜２００Ａ、特に５０Ａ以下のホースサイズの時に顕著になる。即ち、径が小さいと容易に過大な締め付け力が加わり、ゴム部が破損し易く、また、シール面の面積が小さくなるので面圧を均一化するのが困難になる。そして、上記▲４▼の構造の場合、補強繊維２（補強コード）をリング４に巻き返すのが、製造上困難になる傾向がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、上記に鑑みて、シール面を形成する部材の破損や損傷が生じにくく、かつ均一で高いシール面圧が得られ、しかも小径ホースの接続に適するフランジ部の構造及びその構造を採用した可とう継手を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のフランジ部の構造の特徴構成は、接続対象物へのフランジの押圧力によって、そのフランジと連結しかつ繊維補強されたゴムホースを、前記接続対象物に接続するためのフランジ部の構造において、前記フランジの接続側の面に環状凹部を設けて、その環状凹部に前記ゴムホースを構成する繊維及びゴムを介在させつつ、硬質樹脂環状体を嵌入保持させてあり、かつ、その保持状態が、前記硬質樹脂環状体の接続側に存在するシール面を、前記接続対象物のシール面に対し、接続時に圧接可能に配置するとともに、前記繊維を、前記環状凹部の壁面にほぼ沿うようにして、複数回折り曲げて、前記フランジの接続側の面近傍まで設けた点にある。ここで、硬質樹脂環状体とは、ゴムと比較して高い圧縮強度を有するものを意味しており、ゴムと圧縮強度が変わらない、軟質樹脂を排除する意味で用いられている。
【００１０】
上記構成において、前記環状凹部が、その内周側より外周側で深さを増す底面を有する環状の切り欠き部として形成されると共に、介在する前記繊維が、前記環状凹部の壁面にほぼ沿うようにして、前記フランジの接続側の面近傍まで延設されていることが後述の作用効果より好ましい。
【００１１】
前記硬質樹脂環状体、介在する前記ゴムおよび前記繊維の層、並びに前記フランジが、各々の接面で互いに加硫接着されていることが後述の作用効果より好ましい。
【００１２】
前記硬質樹脂環状体が、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、又はポリエステルにて形成されたものであることが後述の作用効果より好ましい。
【００１３】
一方、本発明の可とう継手は、上記のいずれか記載のフランジ部の構造をゴムホースの両端部に有し、かつゴムホースの内径が５０ｍｍ以下のものである。
【００１４】
〔作用効果〕
そして、本発明のフランジ部の構造によれば、シール部材である硬質樹脂環状体が、繊維及びゴムを介在させつつ、接続対象物に圧接可能な状態で、環状凹部に嵌入保持されているため、接続される際、ゴムによりシール面に均一な押圧力を生じさせながら、同時に繊維の引き抜けを防止することができる。また、ゴムが接続部の振動を吸収することができる。その際、繊維を、環状凹部の壁面にほぼ沿うようにして、複数回折り曲げて、フランジの接続側の面近傍まで設けてあるため、繊維の引き抜き抵抗が大きいので、リングで繊維を巻き返す構造を採用する必要がなくなり、かかる構造と比較して、製造が容易になり、特に小径のホースへの適用が容易になる。また、硬質樹脂環状体が環状凹部に嵌入保持されているため、環状凹部の壁面が応力の逃げを防止できるので、シール面の押圧力をより大きくすることができる。また、シール部材を硬質樹脂環状体で形成することにより、押圧力にて破損しにくく、また、運送等の際にシール面に傷が付にくくすることができる。
その結果、シール面を形成する部材の破損や損傷が生じにくく、かつ均一で高いシール面圧が得られ、しかも小径ホースの接続に適するフランジ部の構造を提供することができた。
【００１５】
前記環状凹部が、その内周側より外周側で深さを増す底面を有する環状の切り欠き部として形成されると共に、介在する前記繊維が、前記環状凹部の壁面にほぼ沿うようにして、前記フランジの接続側の面近傍まで延設されている場合、
繊維が、外周側で深さを増す底面に沿ってフランジの接続側の面近傍まで延設されているため、ホース側に延びる繊維と介在する繊維とが鋭角に折り返され、更に介在する繊維と接続側へ延びる繊維とが鋭角に折り返されるので、引き抜き抵抗を大きくして繊維の引き抜けをより有効に防止することができる。また、繊維がフランジの接続側の面近傍まで延設されている構造では、全周に巻き付ける構造と比較して、製造が容易になり、特に小径のホースへの適用が容易になる。
【００１６】
前記硬質樹脂環状体、介在する前記ゴムおよび前記繊維の層、並びに前記フランジが、各々の接面で互いに加硫接着されている場合、
上記構成においては、各々の接面にせん断力等が生じて剥離等の原因となる場合があるが、各々の接面で互いに加硫接着されていると、化学結合を介する強い接着力により、硬質樹脂環状体の離脱や介在する層の剥離をより有効に防止できる。
【００１７】
前記硬質樹脂環状体が、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、又はポリエステルにて形成されたものである場合、
これらの樹脂はいずれも適当な硬度、強度、成形性、熱特性などを有すると共に、安価であるため、特に本発明に用いると好ましい実施態様となる。
【００１８】
一方、本発明の可とう継手によると、上記いずれか記載のフランジ部の構造をゴムホースの両端部に有し、かつゴムホースの内径が５０ｍｍ以下であるため、次のような作用効果が得られる。
即ち、ゴムホースの内径が５０ｍｍ以下である可とう継手においては、小径のため繊維をリング等の全周に巻き付ける構造が、製造上の理由より採用しにくいが、上記のフランジ部の構造を利用すると製造も容易となり、一方、小径のため管内圧による繊維の引き抜け力も小さいので、上記の構造でも十分高圧に耐えることができる。また、小径のため接続対象物へのフランジの押圧によるシール圧が増大しても、硬質樹脂環状体をシール部材としているので、破断等が生じにくい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
本発明のフランジ部の構造は、図１に示すように、接続対象物１０へのフランジ５の押圧力によって、そのフランジ５と連結しかつ繊維補強されたゴムホースＨを、前記接続対象物１０に接続するためのフランジ部の構造であり、前記フランジ５の接続側の面に環状凹部５ａを設けて、その環状凹部５ａに前記ゴムホースＨを構成する繊維２（図１ではトッピングゴムを含む内側繊維補強層として図示されている）及びゴムＲを介在させつつ、硬質樹脂環状体９を嵌入保持させてあり、かつ、その保持状態が、前記硬質樹脂環状体９の接続側に存在するシール面９ａを、前記接続対象物１０のシール面に対し、接続時に圧接可能に配置したものである。まず、フランジ部について説明する。
【００２１】
本実施形態では、内面ゴム層１を延設して、硬質樹脂環状体９とフランジ５との間にゴムＲとして介在させてあるが、外面ゴム層３や中間ゴム層８を延設してゴムＲを介在させてもよい。その場合、繊維２が硬質樹脂環状体９側に配置され、ゴムＲはフランジ５側に配置される。また、中間ゴム層８と内面ゴム層１との間に繊維２を介在させた状態で、硬質樹脂環状体９とフランジ５との間にゴムＲを介在させてもよい。更に、ゴムＲはゴムホースと縁切りされて、別体として形成されてもよい。
【００２２】
そして、前記環状凹部５ａは、その内周側より外周側で深さを増す底面５ｂを有する環状の切り欠き部として形成されると共に、介在する前記繊維２が、前記環状凹部５ａの壁面にほぼ沿うようにして、前記フランジ５の接続側の面５ｃ近傍まで延設されている。また、同様に繊維２に沿うように内面ゴム層１を延設してある。底面５ｂと環状凹部５ａの壁面の他の部分とは曲面で連続しているが、これは、その部分の曲率半径が極端に小さいと、その部分で繊維の摩損や切断が生じるおそれがあるからである。
【００２３】
硬質樹脂環状体９は繊維２及びゴムＲを介在させつつ、環状凹部５ａに嵌入保持させてあるため、硬質樹脂環状体９の嵌入側面は環状凹部５ａにほぼ沿うような形状になっているが、ゴムＲの厚みを変えることにより、環状凹部５ａとは無関係な形状にすることもできる。但し、ゴムＲの厚みをほぼ一定にする方が、シール面圧を均一化する上で好ましい。
【００２４】
硬質樹脂環状体９は、その接続側に存在するシール面９ａを、フランジ５の接続側の面５ｃより接続側へ突出させることにより、前記接続対象物１０のシール面に対し、接続時に圧接可能に配置して保持してある。即ち、長さＬに相当する分だけ締め付けが行われると（圧縮代）、その歪み分に相当する圧縮シール面圧が得られ、主にゴムＲの圧縮反力が働くと共に、樹脂の圧縮反力も一部寄与する。なお、これは接続対象物１０におけるシール面部の高さが他の部分と同じであるからであり、例えば接続対象物１０のシール面部の高さが他の部分より高い場合には、硬質樹脂環状体９のシール面９ａを、フランジ５の接続側の面５ｃより接続側へ突出させる必要がない場合が生じる。また、接続対象物１０のシール面の形状に合わせて、硬質樹脂環状体９のシール面９ａの形状を変えることも可能である。
【００２５】
硬質樹脂環状体９の材質としては、ゴムの加熱加硫時（例えば１３０〜１６０℃）に、熱変形しないものが好ましく、また、所定の形状にてシール面圧が６０〜１５０kgf/cm² になっても耐えられるものが好ましい。
材質を例示すると、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、又はポリエステルなどが挙げられるが、これらは、いずれも適当な硬度、強度、成形性、熱特性などを有すると共に、安価なものであり、他の材料にて本発明を実施することは可能である。
【００２６】
前記硬質樹脂環状体９、介在する前記ゴムＲおよび前記繊維の層２、並びに前記フランジ５は、前述の作用効果の項で述べた理由より、各々の接面で互いに加硫接着されているが、他の接着方法や融着方法、単に物理的に嵌入させる方法など、いずれでも実施可能である。加硫接着の方法としては、市販の加硫接着用の接着剤などを用いればよい。なお、繊維の層２は通常、予め繊維に対してゴムがトッピングされており、そのトッピングゴムとの加硫接着を行えばよい。
【００２７】
次に、ゴムホース部について説明する。
コイル７はらせん状の鋼材などであり、端部はクローズドエンド化や切削が行われて、フランジ５に溶接などで接続されている。なお、コイル７は、ホースの可とう性と伸縮性とを許容させつつ、主に外圧に対する補強や断面形状保持の機能を有している。
【００２８】
内側繊維補強層２は、主に内圧に対する補強効果を得るためのもので、すだれ状繊維にゴムトッピングしたテープを、内面ゴム層１の外周面にらせん状に偶数層巻いて（例えば静止角にて交差するように２プライ積層される）、コイル７の内側に配置される。そして、内側繊維補強層２の端部側は、上述のような構造で、抜け止めされている。
【００２９】
また、コイル７のピッチ間およびその外側には、コイル７の変形を許容するための中間ゴム層８、コイル７の離脱防止のための外側繊維補強層６、耐候性等を確保する外面ゴム層３などが設けられている。内面ゴム層１、中間ゴム層８、外面ゴム層３に用いられる材質としては、天然ゴム、合成ゴムなどから、要求されるホース等の物性に応じて適宜選択すればよい。また、内側繊維補強層２、外側繊維補強層６に使用される繊維の材質も、要求されるホース等の物性に応じて適宜選択すればよい。なお、内面ゴム層１の端部１ａはシール面９ａの近傍まで延設されているが、これは接続された状態で、接続対象物１０の端面と圧接することで、内部の流体がシール面９ａ側に流動しにくくしたり、その部分で流体が滞留するのを防止するためである。
【００３０】
そして、本発明の可とう継手では、以上のようなフランジ部の構造をゴムホースＨの両端部に有し、かつゴムホースＨの内径は５０ｍｍ以下のもので形成されている。但し、本発明のフランジ部の構造は、他のものにも適用でき、内径５０ｍｍを超えるゴムホースＨや、一端のみにかかる構造を採用したゴムホースの接続構造などにも適用可能である。
【００３１】
以上のような実施形態の可とう継手の製造方法は、次の通りである。なお、フランジ部の構造以外は、従来のものと特に変わるものでなく、その部分に関してはいずれの公知の製法も採用できる。また、各部材も公知のものがいずれも使用できる。
即ち、マンドレルなどの表面に押出し成形等により未加硫の内面ゴム層１を形成し、その外周面に前記テープをらせん状に偶数層巻いて内側繊維補強層２を形成し、コイル７にフランジ５を予め溶接したものを外挿する。そして、未加硫の中間ゴム層８がコイル７のピッチ間に巻かれて形成され、平織り等された外側繊維補強層６が巻付けられ、未加硫の外面ゴム層３などが更に形成される。一方、内側繊維補強層２は、内面ゴム層１と共に、フランジ５の環状凹部５ａに沿って外側に折り返され、硬質樹脂環状体９が嵌入保持されつつ、内面ゴム層１の端部１ａが形成される。必要により、各部の接面に加硫接着剤が塗布されるが、最後に加硫操作が行われる。
【００３２】
〔別実施形態〕
以下、本発明の他の実施形態について説明する。
【００３３】
〈１〉先の実施形態では、図１に示すような環状凹部５ａを有するものの例を示したが、図２〜図４に示す形状であってもよい。
図２に示すものは、環状凹部５ａを断面矩形の切り欠き部で形成したものである。かかる構造では、繊維の引き抜け防止効果がやや少ないが、構造が単純であり、製造上有利になり易い。
図３に示すものは、環状凹部５ａを凹凸底面を有する切り欠き部で形成したものである。かかる構造では、繊維の折り曲げ箇所が多いため、繊維の引き抜け力に対する抵抗が大きくなるので、より繊維の引き抜け防止効果を高めることができる。
図４に示すものは、環状凹部５ａを断面矩形のリング状凹部で形成し、ゴムＲを内面ゴム層１とは独立して介在させたものである。かかる構造では、繊維の折り曲げ箇所が多いため、繊維の引き抜け力に対する抵抗が大きくなるので、より繊維の引き抜け防止効果を高めることができる。また、環状凹部９ａの壁面が内周側にも存在するため、圧縮応力の逃げをより確実に防止できるので、シール面の押圧力をより大きくすることができる。
【００３４】
〈２〉先の実施形態では、フランジがボルトで相手フランジに接続されるものの例を示したが、ボルト以外で接続対象物へ押圧されるものであってもよく、また接続対象物はフランジになっている必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】フランジ部の構造の一例を示す断面図
【図２】別実施形態のフランジ部の構造の一例を示す断面図
【図３】別実施形態のフランジ部の構造の一例を示す断面図
【図４】別実施形態のフランジ部の構造の一例を示す断面図
【図５】従来のフランジ部の構造の一例を示す断面図
【符号の説明】
２ 繊維
５ フランジ
５ａ 環状凹部
９ 硬質樹脂環状体
９ａ シール面
１０ 接続対象物
Ｈ ゴムホース
Ｒ ゴム

Claims (5)

1. 接続対象物へのフランジの押圧力によって、そのフランジと連結しかつ繊維補強されたゴムホースを、前記接続対象物に接続するためのフランジ部の構造であって、
   前記フランジの接続側の面に環状凹部を設けて、その環状凹部に前記ゴムホースを構成する繊維及びゴムを介在させつつ、硬質樹脂環状体を嵌入保持させてあり、かつ、その保持状態が、前記硬質樹脂環状体の接続側に存在するシール面を、前記接続対象物のシール面に対し、接続時に圧接可能に配置するとともに、
   前記繊維を、前記環状凹部の壁面にほぼ沿うようにして、複数回折り曲げて、前記フランジの接続側の面近傍まで設けてあるフランジ部の構造。
2. 前記環状凹部が、その内周側より外周側で深さを増す底面を有する環状の切り欠き部として形成されると共に、介在する前記繊維が、前記環状凹部の壁面にほぼ沿うようにして、前記フランジの接続側の面近傍まで延設されている請求項１記載のフランジ部の構造。
3. 前記硬質樹脂環状体、介在する前記ゴムおよび前記繊維の層、並びに前記フランジが、各々の接面で互いに加硫接着されている請求項１又は２記載のフランジ部の構造。
4. 前記硬質樹脂環状体が、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、又はポリエステルにて形成されたものである請求項１〜３いずれか記載のフランジ部の構造。
5. 請求項１〜４いずれか記載のフランジ部の構造をゴムホースの両端部に有し、かつゴムホースの内径が５０ｍｍ以下である可とう継手。

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