JP6391987B2 - 曲がり管及びその製法 - Google Patents

Description

この発明は、ラジエータホースのような長さ方向中間部に曲がり部を有する曲がり管及びその製法に関する。

従来の曲がり管及びその製法に関する一般的なモデルとして、マンドレルにて曲管状に成形されるゴム製のラジエータホースについて、図１４〜１６により説明する。
図１４は、中間部を略９０°曲げたホース１１０の平面図である。このホース１１０は、長さ方向において、中間部の曲がり部１２０と、その両側へ接続するストレート部１３０及び１３２を備える。
この例では、曲がり部１２０及びストレート部１３０、１３２は、図中に（ａ）、（ｂ）として回転断面で示すように、それぞれ内径Ｄとする真円形状をなし、曲がり部１２０は略９０°湾曲したアール形状をなしている。なお、図中に（ｃ）で示した断面は、後述する特許文献１において採用されている横長楕円形状（横長扁平形状）の曲がり部断面に相当するものである。

ここで、本願における諸用語を定義する。アール形状部をなす円弧の曲率円をアール円Ｃ、このアール円Ｃの中心をアール中心ＣＯ、アール円Ｃの半径をアール半径ＣＲとする。アール半径の数値はそのままアール形状部の大きさを示すアールの値となる（例えば、アール半径が４０ｍｍの場合、アール形状部のアールは４０であり、Ｒ４０として表記される）。
なお、アールが小さいことは、曲率が大きいことと同義であり、アールが小さいほど（曲率が大きいほど）アール形状部の曲げがきつくなる。
また、ホースの中心軸線をＨＣ、中心軸線ＨＣ上の点をホースの中心ＨＯ、ホースを中心軸線ＨＣの直交方向に切った断面を横断面、このうち特に曲がり部をアール半径方向に沿って切った断面をアール半径方向断面とする。
さらに、ホースをアール円Ｃに直交する方向から示す状態を平面視とし、この平面視において、曲がり部のうち、アール中心ＣＯ側を内側、反対側を外側という。内側と外側の間になるホースの外周面を側面とする。
また、アール半径方向断面において、アール半径方向を縦方向、これに直交する方向を横方向とし、アール半径方向断面形状について、ホースの中心ＨＯを通る縦方向の長さと横方向の長さが異なる形状を扁平形状という。特に、横方向の長さの方が長い形状を横長扁平形状、縦方向の長さの方が長い形状を縦長扁平形状という。
さらに、アール中心ＣＯとホースの中心ＨＯを通る直線を縦方向中心線Ｌ１、これと直交して中心ＨＯを通る直線を横方向中心線Ｌ２とする（図２参照）。
これらの各記号は、後述する実施形態においても共通に用いるものとする。
また、図面を参照した説明における上下・左右の各方向は、対象とする図面における上下・左右の各方向を意味するものとする。

図１５は、加硫成形終了時における曲がり部１２０の断面を示す。ホース１１０は、直管状をなす未加硫ホースを、ホース１１０と同様の曲がり形状をなすマンドレル１４０に被せて、所定温度に加熱して加硫することにより、マンドレル１４０と同様形状の曲がり管となる。
このとき、マンドレル１４０の曲がり部１４２は、ホース１１０における曲がり部１２０の内周部とほぼ同じ曲率になっており、その内側アール部１４４のアールがある程度きついと、未加硫ホースをマンドレル１４０に被せたとき、曲がり部１２０の内側アール部１２４が、マンドレルの内側アール部１４４から離れ、内側アール部１２４と内側アール部１４４の間に空間１８０が形成される。
すると、内側アール部１２４には、矢示ｆ１のようにその長さ方向中央へ向かって圧縮されているので、内側アール部１２４はｆ１方向の圧縮力により、空間１８０内へ向かって座屈変形する。この座屈変形によって、内側アール部１２４にしわ等の不規則形状からなる外観不良部１９０が発生し易くなる。

空間１８０が形成される理由は、内側アール部１２４が曲げによる自己の復元弾性により、マンドレルの内側アール部１４４から離れてアール中心ＣＯ方向へ向かう、ｆ３方向の復元力を受け、この力により内側アール部１２４がマンドレルの内側アール部１４４から離れる傾向を持っているからである。しかも、復元力はホースの内側アール部１２４のアールが小さくなるほど増大するので、空間１８０が形成され易くなる。
なお、曲がり部１２０の外側アール部１２６は、矢示ｆ２のように引っ張られ、マンドレルの外側アール部１４６へ密着されるため、外側には外観不良部１９０が発生しにくい。
また、このような曲がり部内側における外観不良部１９０の発生を抑制するため、曲がり部を横長扁平形状（図１４の（ｃ）参照）にするとともに、ホース内周の周長を長さ方向へ次第に増大させたものがある（特許文献１参照）。

特許第５０１３９１２号公報

特許文献１のように、曲がり部を横長扁平形状にして、かつ長さ方向へ周長を増大させれば、内側アール部分１２４を周方向へ引っ張ることによって、マンドレルの内側アール部１４４へ密着させることができるため、しわ等の発生をある程度阻止することができる。しかし、このような横長扁平形状にしても内側アール部１２４におけるアールの大きさによっては、しわ等の発生を阻止できないことがある。
図１６は曲がり部を横長扁平形状にする成形の原理を説明するためのものであり、（Ａ）は真円状をなす未加硫ホースの内周に相当する基準内周円１６０と、マンドレルの曲がり部１４２（図１５）におけるアール半径方向断面の外周に相当する曲がり部内周形状１７０を重ねた図である。曲がり部内周形状１７０は横長扁平形状をしている。
未加硫ホースをマンドレルの曲がり部１４２に被せると、曲がり部内周形状１７０は横長扁平形状をしているので、その左右方向端部１７０ａが基準内周円１６０を左右方向へ押し広げる。このため、基準内周円１６０の左右部１６０ａは、左右方向端部１７０ａ側へ引っ張られ、上部１６０ｂ及び下部１６０ｃは、曲がり部内周形状１７０の上部１７０ｂ及び下部１７０ｃへ押しつけられる。

（Ｂ）は未加硫ホースの装着状態であり、（Ａ）の基準内周円１６０は１６０Ａとして示すように、上部１６０ｂ及び下部１６０ｃが接近する方向につぶされ、曲がり部内周形状１７０と同様の横長扁平形状をなし、その周囲に密着し、基準内周円１６０の上部１６０ｂ及び下部１６０ｃは曲がり部内周形状１７０の上部１７０ｂ及び下部１７０ｃへ密着している（図示の基準内周円１６０Ａは、説明の便宜上、曲がり部内周形状１７０と重ねた状態とせず、若干離してある）。
このとき、上部１６０ｂ及び下部１６０ｃは、曲がり部内周形状１７０の左右方向端部１７０ａに引っ張られて強く曲がり部内周形状１７０の上部１７０ｂ及び下部１７０ｃへ押しつけられることになる。

ところで、基準内周円１６０の下部１６０ｃは、左右部１６０ａへ向かってｆ４方向へ引っ張られることで曲がり部内周形状１７０の下部１７０ｃへ押しつけられているだけであるから、別の力が働けば、ｆ３のように図の下方へ移動し、仮想線１６０Ｂに示すように変形して曲がり部内周形状１７０の下部１７０ｃから離れ、下部１７０ｃとの間に空間１８０を形成する。このｆ３方向の力が、前記した内側アール部１２４における復元力である。
そこで、マンドレルの内側アール部１４４を小さくして、ホースの内側アール部１２４を所定よりも小さくすると、ホースの内側アール部１２４における復元力が増大し、この力が図１６の（Ｂ）においてｆ３方向に作用し、下部１６０ｃを下部１７０ｃへ押しつけている引っ張り力に勝り、下部１６０ｃが下部１７０ｃから離れる。
ここで、曲がり部内周形状１７０の下部１７０ｃは、マンドレルの曲がり部１４２における内側アール部１４４に相当する。また、基準内周円１６０の下部１６０ｃは、ホースの曲がり部１２０における内側アール部１２４に相当する。
したがって、ホースの内側アール部１２４が、マンドレルの内側アール部１４４から離れて空間１８０を形成し、その後における外観不良部１９０の発生につながることになる。
また、ホースの曲がり部１２０の断面を横長扁平形状にしても、内側アール部１２４のアールを所定よりも小さくすると、空間１８０を不可避的に発生させることになる。

このような空間１８０が発生することになる所定のアールは、従来、内径Ｄの２倍程度が限界とされ、アールを内径Ｄの２倍以下にすると、空間１８０が発生し、その結果、外観不良部１９０を発生するおそれがあるため、アールを内径Ｄの２倍より大きくせざるを得なかった。
しかし、曲がり部のアールが大きいと、それだけ配置スペースを大きくとらなければならない。したがって、コンパクトな配置のために小アール化することが求められるようになった。しかも、このようなアールを小さくする要請は強く、例えば、自動車のラジエータホースに用いる場合には、ラジエータ回りにおけるエンジン周辺部品との干渉を避けて、ラジエータ及び周辺部品をエンジンルーム内へ密にレイアウトすることにより車体のコンパクト化を実現するために要求されている。
したがって、外観を損なうことなく、これまで実現できなかった内径の２倍以下となるような小アールの曲がり部を有するホース等の曲がり管及びその製法の実現が望まれていた。
また、特許文献１におけるように、内周の周長を長さ方向へ漸増させると、未加硫ホースをマンドレルへより強く密着させることができるため、ある程度の小アール化が可能になると考えられる。しかし、このように周長を変化させると、未加硫ホースを長さ方向で徐々に拡径するようになるので、肉厚が長さ方向で変化することになり、長さ方向の強度変化が大きくなって耐久性を低下させやすくなってしまう。したがって、長さ方向へ周長を変化させずに、小アール化を実現することも望まれることになった。
本願は、これらの要請の実現を目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に係る発明は、長さ方向中間部に曲がり部（２０）を有し、この曲がり部におけるアール半径方向断面を扁平形状にするとともに、前記曲がり部に連続する非曲がり部（３０・３２）を備えた曲がり管において、
前記扁平形状が縦長扁平形状をなすとともに、
前記曲がり管がゴムホースであり、
この曲がり管の横断面にて、前記曲がり部（２０）の周長と非曲がり部（３０・３２）の周長とが同一であることを特徴とする。

請求項２に係る発明は上記請求項１において、前記非曲がり部（３０・３２）の横断面を真円形状とし、長さ方向へ、非曲がり部（３０）−曲がり部（２０）−非曲がり部（３２）と連続変化させたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は上記請求項１〜２のいずれか１項において、前記曲がり部（２０）の断面形状が、縦長楕円形状もしくは他の縦長非円形形状からなるものとしたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は上記請求項１〜３のいずれか１項において、前記曲がり部（２０）のアール半径方向断面形状が縦方向で非対称をなすことを特徴とする。

請求項５に係る発明は上記請求項１〜４のいずれか１項において、前記曲がり部（２０）のアール半径方向断面形状が横方向で非対称をなすことを特徴とする。

請求項６に係る発明は上記請求項１〜５のいずれか１項において、前記非曲がり部（３０・３２）が真円形状の断面部を備え、前記曲がり部（２０）における内側アール（２４）が、前記真円形状の断面部における内径Ｄの２倍以下であることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、長さ方向中間部にマンドレル曲がり部（４２）を有するマンドレル（４０）を用いて上記請求項１〜６のいずれかに記載したゴムホースの曲がり管を製造する方法において、
前記マンドレル（４０）は、長さ方向にて前記マンドレル曲がり部（４２）を挟んで、マンドレル第１ストレート部（４７）及びマンドレル第２ストレート部（４８）を有し、
前記マンドレル曲がり部（４２）を、アール半径方向断面において縦長扁平形状をとし、かつ前記マンドレル曲がり部（４２）の周長を前記マンドレル第１ストレート部（４７）及びマンドレル第２ストレート部（４８）の周長と同一にするとともに、
前記マンドレル（４０）に、ゴム素材からなる未加硫管（５０）を被せ、この状態で加硫することにより、前記マンドレル（４０）の形状と同様の曲がり管形状をなすゴムホースに成形することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、曲がり部を有するゴムホースにおいて、曲がり部のアール半径方向断面が、縦長扁平形状をなすため、曲がり部内側のアールを所定より小さくしても、曲がり部の内側における、しわ等の外観不良部が発生しにくくなる。

また、曲がり管の横断面において、非曲がり部の周長と、曲がり部の周長を同一にしたので、長さ方向で肉厚が均一になり、長さ方向の強度を一定にできる。このため、外観不良部の発生を抑えながら小アールを実現できるとともに、耐久性を向上させることができる。

請求項２の発明によれば、曲がり管の横断面にて、非曲がり部を真円形状とし、長さ方向へ、非曲がり部−曲がり部−非曲がり部と連続変形させ、曲がり部の横断面のみを縦長扁平形状とし、他の部分を真円形状断面としたので、しわ等の外観不良部の発生を防止できる。

請求項３の発明によれば、曲がり部の断面形状を、縦長楕円形状もしくは他の縦長非円形形状からなるものとしたので、曲がり部の断面形状設計における自由度が高くなる。

請求項４の発明によれば、曲がり部の内側または外側を部分的に変形させて、断面形状を縦方向で非対称にすることができるため、周辺部材との逃げ部を設けることなどが可能になるので、曲がり部の断面形状設計における自由度が高くなる。

請求項５の発明によれば、曲がり部の側面を変形させて、断面形状を横方向で非対称にすることができるため、周辺部材との逃げ部を設けることなどが可能になるので、曲がり部の断面形状設計における自由度が高くなる。

請求項６の発明によれば、曲がり部における内側アールが、非曲がり部における曲がり管の内径Ｄの２倍以下にしても、曲がり部の内側における外観不良部の発生を抑えることができる。このため、従来では実現できなかった、非曲がり部における曲がり管内径Ｄの２倍以下という小アールを可能にした。

請求項７の発明によれば、マンドレルの曲がり部におけるアール半径方向断面を縦長扁平形状にしたので、マンドレルにゴム素材からなる未加硫管を被せて曲げるとき、所定のアールより小さく曲げても、座屈させずに曲げることができる。
したがって、曲がり部内側のアールを所定より小さくしたゴムホースを、曲がり部の内側における、しわ等の外観不良部の発生を抑制しつつ成形できる。
また、マンドレルに、マンドレル曲がり部を挟んで第１ストレート部と第２ストレート部を設け、マンドレル曲がり部の周長を、第１ストレート部及び第２ストレート部の周長と同じにしたので、ゴムホースは長さ方向全長で肉厚が均一になり、耐久性を向上させることができる。さらに、曲がり形状のマンドレルに対する抜き差しが容易になり、作業性が向上する。

ホースの平面図（回転断面併記） 図１の２−２線断面図 図１の３−３線断面図 ホースの製法を示す図 図４の５−５線断面図 図４の６−６線断面図 未加硫ホースをマンドレルへ装着した状態の要部断面図 曲がり部の成形原理を説明する図 曲がり部の変形例を示す図 第２実施形態に係る曲がり部形状を示す図 第３実施形態に係る曲がり部形状を示す図 第４実施形態に係る曲がり部形状を示す図 第５実施形態に係る曲がり部形状を示す図 従来例に係るホースの平面図 従来例のホース製造における要部断面図 従来例における曲がり部の成形原理を説明する図

以下、図面に基づいて、自動車のラジエータ用ホースとして形成された実施形態を説明する。
図１〜９は第１実施形態に係り、図１はホース１０の平面図、図２はその２−２線断面図、図３は同３−３線断面図である。

これらの図において、ホース１０は適宜なゴム素材より加硫成形されたゴムホースであり、中間部に略９０°曲げられた曲がり部２０を有する。曲がり部２０を挟む長さ方向両側は非曲がり部である直管状の第１ストレート部３０及び第２ストレート部３２をなす。便宜的に長さ方向両端部のうち、第２ストレート部３２側を始端３４、第１ストレート部３０側を終端３６とする。

ホース１０の肉厚内には、補強布１２が一体化されている（図２及び３参照）。補強布１２はホース１０の全長にわたって連続して設けられている。
ホース１０は、第１ストレート部３０−曲がり部２０−第２ストレート部３２と連続し、横断面形状は、回転断面を（ａ）（ｂ）（ｃ）として示してある。横断面形状はアール止まり１４にて変化する。なお、補強布１２は無くても良い。

曲がり部２０における曲がり部内側２２及び曲がり部外側２３、はそれぞれアール形状をなし、曲がり部内側２２の外周面における内側アール部２４は、アール円Ｃの円弧であり、このアール円Ｃのアール半径はＣＲである。すなわち、内側アール部２４のアールはＣＲ（数値）となる。ここで、アールは内径Ｄの２倍以下に設定されている。なお、具体的には、Ｄ＝３０ｍｍ、ＣＲ＝４０ｍｍ、内側アール部２４のアールはＲ４０となっている。このアールはほぼ４／３Ｄに相当し、この太さのホースにおいては著しく小さなものになっている。また、曲がり部内側２２の内周アール２５は、肉厚分だけ大きくなっている。

曲がり部２０の曲がり部外側２３における外周のアールである外側アール部２６は、内側アール部２４のアールよりも、曲がり部の縦長方向外径（長径）程度大きくなっている。曲がり部外側２３の内周アール２７は、外側アール部２６よりも肉厚分だけ小さくなっている。

曲がり部２０のアール半径方向断面（横断面）は、図２に示すように、アール円Ｃの半径
方向へ長い縦長の楕円形状をなす。その内周側の楕円形状は、長半径ａが縦方向となり、短半径ｂが横方向となる、縦方向へ突出した縦長扁平形状となっている。

長半径ａは、アール半径方向断面において、ホースの中心ＨＯとアール中心ＣＯを結ぶ縦方向中心線Ｌ１に重なっている。短半径ｂは縦方向中心線Ｌ１に直交してホースの中心ＨＯを通る横方向中心線Ｌ２に重なっている。第１ストレート部３０（第２ストレート部３２）の内径をＤ、半径をｒとしたとき、ａ＞ｒ＞ｂとなっている。縦方向への突出量をｄとすれば、ｄ＝ａ−ｒになっている。
なお、肉厚が一定であるから、外周側も相似形の縦長楕円形状をなしている。

第１ストレート部３０の横断面は、図３に示すように真円状をなし、その内径はＤである。この内径は曲がり部２０と反対側の第２ストレート部３２においても同じである。すなわち、ホース１０は曲がり部２０を除く長さ方向全体が単一の内径をなす真円状断面になっている。
図中の直線Ｌ３、Ｌ４は中心ＨＯを通る直交２軸であり、それぞれ図２のＬ１及びＬ２に対応し、Ｌ３は図の上下方向へ延びる縦方向中心線であり、Ｌ４は図の左右方向へ延びる横方向中心線である。

曲がり部２０並びに第１ストレート部３０及び第２ストレート部３２の内周における周長はそれぞれＬであり、アール止まり１４部分を含めて同一である。すなわち、曲がり部２０のアール半径方向断面（図２）及び第１ストレート部３０（第２ストレート部３２）の横断面（図３）におけるそれぞれの内周の長さが周長Ｌである。なお、図２及び図３にて符号Ｌはホースの内周面を指示しているが、このＬは周長を意味するものとする。断面における周長Ｌについての表記は他の図においても同様とする。また、本実施形態においては、ホース１０の全長においてほぼ肉厚が一定のため、外周においても各部の周長が同一である。

さらに、ホース１０の横断面形状は、アール止まり１４にて真円から楕円もしくは楕円から真円へと変化するが、この断面形状変化は徐々に変化して、アール止まり１４を挟んで曲がり部２０と第１ストレート部３０及び第２ストレート部３２が滑らかに連続するようになっており、この変化部においても周長Ｌは同一に保たれている。したがって、ホース１０は通路断面積が全長にわたって一定になっている。

次に、このホース１０の製法を説明する。
図４に示すように、曲がり管形状のマンドレル４０に、未加硫で断面が真円状の未加硫ホース５０（本願における未加硫管に相当する）を被せ、未加硫ホース５０をマンドレル４０の曲がり形状に沿わせて曲げた状態で、所定温度に加熱することにより、未加硫ホース５０を加硫させてマンドレル４０と同形状に固定された曲がり管のホースを成形する。

マンドレル４０は、金属製の丸棒からなり、長さ方向中間部が略９０°曲がったマンドレル曲がり部４２をなす。４３はアール止まりである。アール止まり４３を境にしてマンドレル４０は長さ方向において、断面が、真円−縦長楕円−真円と変化する。
マンドレル曲がり部４２におけるマンドレル内側アール部４４は、ホース１０の曲がり部２０における曲がり部内側２２の内周アール２５（図１）と同程度のアール形状をなす。また、マンドレル曲がり部４２のマンドレル外側アール部４６も、ホース１０の曲がり部２０における曲がり部外側２３の内周アール２７（図１）と同程度のアール形状をなす。

なお、マンドレル４０は後述するようにホース１０を同軸上に外装して成形するので、ホース１０の一部符号、ＨＣ、ＨＯ、ａ、ｂ、ｒ並びにＣＯ、Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３・Ｌ４を、そのままマンドレル４０についても使用するものとする。なお、マンドレルのアール円は内周アール２５に対するものとなるので、内側アール部２４のアール円と区別するためＣａとし、そのアール半径もＣＲａとする。

マンドレル曲がり部４２を挟む長さ方向の一端側はマンドレル第１ストレート部４７をなし、その先端４７ａは、未加硫ホース５０の挿入を容易にするため曲面状に形成されている。マンドレル第１ストレート部４７の反対側はマンドレル第２ストレート部４８をなし、その端部には取付部４９が突出形成され、これを図示しない枠部材へ取付けることにより、マンドレル４０が枠部材へ支持される。

マンドレル曲がり部４２の横断面は図５に示すように、縦長の楕円形状をなし、その外周は、曲がり部２０の内周と一致する。すなわち、マンドレル曲がり部４２のアール半径方向断面における周長はＬである。
マンドレル内側アール部４４及びマンドレル外側アール部４６は、半径ｒの同心円に対して、それぞれｄ程度内側及び外側へ張り出している。半径ｒの円は、マンドレル第１ストレート部４７及びマンドレル第２ストレート部４８の横断面における外周となる円である。この半径ｒは第１ストレート部３０及び第２ストレート部３２の内径でもある。

マンドレル第１ストレート部４７及びマンドレル第２ストレート部４８の断面は、それぞれ図６に示すように真円状をなし、その外周は、第１ストレート部３０及び第２ストレート部３２の各内周と一致する。すなわち外径がＤ、半径がｒとなる。なお、図６はマンドレル第１ストレート部４７の断面を示すが、マンドレル第２ストレート部４８の断面も同じである。
また、マンドレル曲がり部４２とマンドレル第１ストレート部４７及びマンドレル第２ストレート部４８における各外周の周長は同じであり、ホース１０の内周の周長Ｌと一致する。

図７は、未加硫ホース５０をマンドレル４０へ被せた状態を示す。図７に示すように、未加硫ホース５０の一端部５９ａを先端４７ａに被せて押し込むことにより、マンドレル４０が未加硫ホース５０の内側へ挿入され、未加硫ホース５０はマンドレル曲がり部４２に合わせて曲がり、長さ方向中間部が未加硫ホース曲がり部５２をなす。未加硫ホース曲がり部５２を挟む長さ方向両側は、マンドレル第１ストレート部４７及びマンドレル第２ストレート部４８に沿う、未加硫ホース第１ストレート部５７及び未加硫ホース第２ストレート部５８をなす。未加硫ホース第１ストレート部５７の端部である他端部５９ｂは先端４７ａ近傍に位置する。

未加硫ホース曲がり部５２の横断面は、回転断面（ａ）に示すように、縦長の楕円形状をなし、未加硫ホース内側アール部５４及び未加硫ホース外側アール部５６は、共にマンドレル曲がり部４２のマンドレル内側アール部４４及びマンドレル外側アール部４６に密着している。
特に、マンドレル曲がり部４２におけるマンドレル内側アール部４４がアール中心ＣＯ方向へ張り出していることにより、未加硫ホース内側アール部５４は、マンドレル内側アール部４４の押しつけにより引っ張られるため、マンドレル内側アール部４４側へ強く密着され、この密着が維持される。

未加硫ホース第１ストレート部５７の横断面は、回転断面（ｂ）に示すように、真円状をなして、マンドレル第１ストレート部４７の外周へ密着している。未加硫ホース第２ストレート部５８も同様である。

この状態で未加硫ホース５０を加熱すると、未加硫ホース曲がり部５２並びに未加硫ホース第１ストレート部５７及び未加硫ホース第２ストレート部５８が、マンドレル曲がり部４２並びにマンドレル第１ストレート部４７及びマンドレル第２ストレート部４８へそれぞれ密着した状態で加硫され、未加硫ホース曲がり部５２はホース１０の曲がり部２０、未加硫ホース第１ストレート部５７は第１ストレート部３０、未加硫ホース第２ストレート部５８は第２ストレート部３２となる。

また、未加硫ホース内側アール部５４及び未加硫ホース外側アール部５６はそれぞれ内側アール部２４及び外側アール部２６になる。さらに未加硫ホースのマンドレル内側アール部４４へ接触する部分が内周アール２５、マンドレル外側アール部４６へ接触する部分が内周アール２７になる。また、一端部５９ａは始端３４、他端部５９ｂは終端３６になる。未加硫ホース５０各部に対応するホース各部の符号を（）付きで添えてある。

加硫後、ホース１０の曲がり部内側２２における内周アール２５は、マンドレル内側アール部４４に沿って密着状態で形成され、内側アール部２４は、所定の小アール（２Ｄ以下、例えばＲ４０など）になる。その結果、曲がり部内側２２にしわ等の外観不良部が生じないホース１０が得られる。
また、曲がり部外側２３における内周アール２７は、マンドレル曲がり部４２におけるマンドレル外側アール部４６に沿って形成され、外側アール部２６は、所定のアールになる。

また、マンドレル４０は長さ方向全体において外周の周長がＬと同一であるから、ホース１０の内周における周長はＬと同一になり、曲がり部２０、第１ストレート部３０及び第２ストレート部３２の各部における内周の周長はそれぞれＬになる。

次に、図８により曲がり部の成形原理を説明する。この図は図１６の（Ａ）に示したものと同様に、基準内周円６０と曲がり部内周形状７０を重ねたものである。
基準内周円６０は、マンドレル第１ストレート部４７及びマンドレル第２ストレート部４８の断面における真円状の外周を示し、半径ｒである。

曲がり部内周形状７０は、楕円形状をなす縦長非円形形状のマンドレル曲がり部４２におけるアール半径方向断面の外周を概略的に示し、縦方向中心線Ｌ１に沿う長半径ａと、横方向中心線Ｌ２に沿う短半径ｂを有する縦長楕円形状をなしている。基準内周円６０と曲がり部内周形状７０の周長は、（Ｌ）として示してあり、それぞれ同一である。

この曲がり部内周形状７０の縦方向中心線Ｌ１との交点を内側突部７２及び外側突部７４とし、基準内周円６０の縦方向中心線Ｌ１との交点を内側端部４４ａ及び外側端部４６ａとすると、内側突部７２が基準内周円６０の内側端部４４ａよりも内側へ突出している（突出量ｄとする）。また、外側突部７４も基準内周円６０の外側端部４６ａより外側へｄだけ突出している。

内側突部７２と外側突部７４はそれぞれ、ホースの中心ＨＯとの間に長半径ａに相当する寸法があり、内側突部７２はマンドレル内側アール部４４上の点であり、未加硫ホース内側アール部５４と重なるので、「（５４）」を添えて表示する。同様に、外側突部７４はマンドレル外側アール部４６上の点であり、未加硫ホース外側アール部５６と重なるので、「（５６）」を添えて表示する。

未加硫ホース５０を被せたとき、未加硫ホース曲がり部５２は曲がり部内周形状７０と同じ形状になるように変形する。このとき、未加硫ホース内側アール部５４と未加硫ホース外側アール部５６は、内側突部７２及び外側突部７４により、基準内周円６０の内側端部４４ａ及び外側端部４６ａを寸法ｄだけ内側及び外側へ押し出される。このため、未加硫ホース内側アール部５４及び未加硫ホース外側アール部５６はそれぞれマンドレル内側アール部４４及びマンドレル外側アール部４６へ強く密着される。

この状態で、未加硫ホース内側アール部５４は、マンドレルの内側へ突出するマンドレル内側アール部４４によって内側（アール中心ＣＯ方向）へ押し出されて積極的に引っ張られるため、その弾力でマンドレル内側アール部４４へ強く押し付けられて密着を維持し、未加硫ホース内側アール部５４の復元力でもマンドレル内側アール部４４から離れなくなる。

したがって、未加硫ホース内側アール部５４とマンドレル内側アール部４４との間に空間（図１５の符号１８０参照）が生じないため、未加硫ホース内側アール部５４に座屈等が生じない。また、この密着状態のままで加硫されるため、外観不良部が生じなくなる。
しかも、この密着状態は、マンドレル内側アール部４４のアールを小さくしても維持されるから、従来の限界であったアールが２Ｄより小さな小アール（内径Ｄの２倍以下）、特に、Ｄ＝３０ｍｍのときにおけるＲ４０のような小アールが可能になる。

なお、未加硫ホース外側アール部５６は、外側突部７４のような特別に突出する部分を設けなくても、本来、装着時における材料自体の引っ張りによってマンドレル外側アール部４６側へ密着されるようになっているため、しわ等が発生しにくい部分である。しかし、マンドレル外側アール部４６を寸法ｄで外側へ突出させることにより、さらに強く密着され、しわ等の発生がより確実に阻止される。

また、基準内周円６０と曲がり部内周形状７０は周長が同一であるから、曲がり部内周形状７０は未加硫ホース内側アール部５４及び未加硫ホース外側アール部５６が内外へ押し出されて縦方向へ伸ばされるため、基準内周円６０の横方向中心線Ｌ２との交点である左右部分は中心ＨＯ方向へ引っ張られる。このため、未加硫ホース曲がり部５２の側面は、曲がり部内周形状７０の横方向中心線Ｌ２との交点及びその近傍部となるマンドレル曲がり部４２の側面へ密着するので、ホースの曲がり部２０側面においても、しわ等の発生を阻止する。

このように、本実施形態のホース及び製法によれば、外観不良部の発生を抑えながら、従来の限界であった小アール（内径Ｄの２倍以下）を実現できるようになった。このため、エンジンルーム内へコンパクトに配置でき、ラジエータ及び周辺部品のレイアウトを容易にして、エンジンルームをコンパクトにすることができる。特に、Ｄ＝３０ｍｍのときにおけるＲ４０のような小アールにすると、エンジンルームを可及的にコンパクト化することができる。

また、曲がり部２０のアール半径方向断面形状を、縦長楕円形状もしくはその他の縦長非円形形状としたので、曲がり部２０の形状を周辺部材等を考慮して種々の縦長非円形形状にすることができ、曲がり部２０の断面形状設計における自由度が高くなる。

さらに、ホース１０の横断面形状として、非曲がり部である第１ストレート部３０及び第２ストレート部３２を真円形状とし、長さ方向へ、断面真円形状の第１ストレート部３０−断面縦長楕円形状の曲がり部２０−断面真円形状の第２ストレート部３２と連続変化させたので、曲がり部２０の横断面のみを縦長扁平形状とし、他の部分を単純な真円形状断面として、全体を単純形状にすることができる。

また、曲がり部２０と第１ストレート部３０及び第２ストレート部３２における内周の周長がそれぞれＬと同一であるため、曲がり部２０において内外方向へ引っ張られても、部分的に薄くなることはなく、長さ方向全長で肉厚が均一になる。このため、曲がり部２０の強度が低下することはなく、耐久性を向上させることができる。

さらに、曲がり部２０のアール半径方向断面を、縦長扁平形状である縦長楕円形状にしたので、長さ方向へ周長を増大させず同一にできる。このため、外観不良部の発生を抑えながら、同時に耐久性を向上させることができる。そのうえ、曲がり部２０を含む周長を長さ方向で一定にすることにより、曲がり形状のマンドレルに対する抜き差しが容易になり、作業性が向上する。しかも、曲がり部２０における通路断面積の変化を抑制して、高圧流体等のホースとして好適なものとすることもできる。

特許文献１のように、横長扁平形状にするとともに、長さ方向で周長を漸増させるように変化させた場合は、未加硫ホースを長さ方向で徐々に拡径するようになるので、肉厚が長さ方向で変化することになり、長さ方向の強度変化が大きくなって耐久性を低下させやすくなる。したがって、長さ方向へ周長を漸増させることで、外観不良部の発生を抑えながら曲がり部をある程度小アールにできたとしても、耐久性が低下しやすい。
また、長さ方向で通路断面積が変化するため、流速や圧力が変化するため、流体のホースとして好ましくないことになる。

図９は、曲がり部の扁平率を若干変更した変形例を図８と同様にして示す図であり、長半径ａをより大きくし、短半径ｂをより小さくして、扁平率を大きくしたものである。このようにしても縦長楕円形状にした効果は同じであり、加硫成形時においてマンドレル内側アール部４４による押し出しが多くなり、内側アール部２４のマンドレル内側アール部４４に対する密着をより強くする。このため、内側アール部２４をより小アールにすることが可能になる。

周長を同一にする限り、扁平率は任意に設定でき、扁平率を大きくすれば左右方向を薄くでき、周辺部品との関係で左右方向における配置スペースの確保が容易になり、レイアウトの自由度を大きくできる。

なお、図９・１０の例は、縦方向中心線Ｌ１を挟んで左右方向（図の左右方向）、及び横方向中心線Ｌ２を挟んで内外方向（図の上下方向）でいずれも対称になる例である。以下の、図１２も同様である。
また、曲がり部２０のアール半径方向断面における、非円形の縦長扁平形状は種々可能である。以下、これを曲がり部内周形状によって説明する。以下の各例において、基準内周円６０並びに縦方向中心線Ｌ１及び横方向中心線Ｌ２は図８及び９と同じである。

図１０は第２実施形態であり、曲がり部内周形状を曲がり部内周形状７０に代えて縦長長円形状の７０Ａにした例である。縦方向中心線Ｌ１上における、中心ＨＯと内側突部７２Ａ及び外側突部７４Ａ間の寸法をａ、横方向中心線Ｌ２上における、中心ＨＯから左右の辺までの寸法をｂとし、これらを曲がり部内周形状７０の長半径ａ及び短半径ｂに相当させ、寸法ａ＞寸法ｂとしてある。

このようにしても、寸法ａが基準内周円６０の半径ｒよりも長い限り、同様の効果（しわ等の発生抑止）を期待できる。また、縦長長円形状を採用することにより、寸法ａを長くすることが容易になる。そのうえ、マンドレルの曲がり部外周が７０Ａに相当し、未加硫ホースの内周が基準内周円６０に相当するから、マンドレルへ未加硫ホースを装着する際に接触部が少なくなるため、抵抗が少なくなって作業性を向上させることができる。
なお、周長は曲がり部２０とそれ以外の部分で同一である（以下の各例も同様）。また、ａ＞ｒの条件は、少なくとも内側突部７２側で充足されればよい。

図１１は、第３実施形態であり、曲がり部内周形状を三角形にした例である。（Ａ）は曲がり部内周形状７０Ｂを逆三角形状とした例であり、３辺（７１ａ・７１ｂ・７１ｃ）と３頂点（７３ａ・７３ｂ・７３ｃ）を有する二等辺三角形をなし、その１頂点７３ａを縦方向中心線Ｌ１上にて中心ＨＯより内側（図の下側）へ突出させ、他の２頂点７３ｂ・７３ｃを中心ＨＯの上方かつ基準内周円６０の外側にて縦方向中心線Ｌ１から図の左右方向へそれぞれ離して配置したものである。各頂点は基準内周円６０の外側に配置され、頂点７３ａは内側突部７２Ｂとなる。外側突部７４Ｂは、水平の底辺７１ａにおける左右両端である頂点７３ｂ・７３ｃとなる。このようにすると、未加硫ホース５０との接触を３頂点（７３ａ・７３ｂ・７３ｃ）からなる３点とするため、装着作業を容易にすることができる。

図１１の（Ｂ）は、同（Ａ）と同様の略逆三角形状をなす曲がり部内周形状７０Ｂを同（Ａ）と同様に配置するものであるが、底辺７１ａをアール形状にしてある。この例では、外側突部７４Ｂが底辺７１ａの中間部となるため、底辺７１ａ全体が未加硫ホース外側アール部５６（図７参照）相当部へ密着でき、引っ張りを強く受ける未加硫ホース外側アール部５６の局部的な変形を抑制できる。

なお、図１１の例は、横方向中心線Ｌ２に対して内外方向（縦方向）で非対称になり、縦方向中心線Ｌ１を挟んで左右方向（横方向）で対称になる例である。
このように曲がり部のアール半径方向断面形状を縦方向で非対称にすると、内側（図の下側）又は外側（図の上側）に、周辺部材との逃げ部などの変形部を設けることなどが可能になるので、曲がり部の断面形状設計における自由度が高くなる。

図１２は、第４実施形態であり、曲がり部内周形状を４角形以上の多角形とした例である。
図１２の（Ａ）は、曲がり部内周形状７０Ｃを縦長の略長方形とした例であり、曲がり部内周形状７０Ｃは４辺（７５ａ・７５ｂ・７５ｃ・７５ｄ）と４頂点（７５ｅ・７５ｆ・７５ｇ・７５ｈ）を有している。上辺７５ａと下辺７５ｃを水平にし、左右の辺７５ｂと７５ｄをそれぞれ図の上下方向に向けて配置し互いに平行させてある。
内側突部７２Ｃは下辺７５ｃにおける左右の頂点７５ｆ・７５ｇとなり、外側突部７４Ｃは、上辺７５ａにおける左右の頂点７５ｅ・７５ｈとなる。

このようにすると、未加硫ホース５０へ４点で接触することができ、未加硫ホースとの接触部を少なくすることができる。なお、曲がり部内周形状７０Ｃを４辺形状とした場合は、長方形に限らず、例えば、上辺７５ａよりも下辺７５ｃを短くした倒立台形形状としてもよい。

図１２の（Ｂ）は、６角形の曲がり部内周形状７０Ｄとした例であり、６辺（７７ａ・７７ｂ・７７ｃ・７７ｄ・７７ｅ・７７ｆ）と６頂点（７８ａ・７８ｂ・７８ｃ・７８ｄ・７８ｅ・７８ｆ）を有する。短い上辺７７ａと下辺７７ｄを水平に配置し、中心ＨＯより上側で左右に対向する一対の長い辺７７ｂと７７ｆを下方へ向かって外開き状に傾斜して配置し、中心ＨＯよりも下側で左右に対向する一対の長い辺７７ｃと７７ｅを上方へ向かって外開き状に傾斜して配置し、辺７７ｂと７７ｃが接続する頂点７８ｂと、辺７７ｆと７７ｅが接続する頂点７８ｅをそれぞれ、横方向中心線Ｌ２上にて、縦方向中心線Ｌ１を挟んで左右に配置してある。

このようにすると、未加硫ホース５０へ各頂点による６点で接触させることができる。しかも、曲がり部の形成に重要となる部分は、比較的接近している２頂点７８ｃ及び７８ｄからなる内側突部７２Ｄと、同様に比較的接近している２頂点７８ａ及び７８ｆからなる外側突部７４Ｄの４点支持にすることができる。

図１２の（Ｃ）は、曲がり部内周形状７０Ｅを同７０Ｄと同じく６角形にしてあるが、全頂点を基準内周円６０の外へ出すとともに、内側突部７２Ｅを１頂点７８ｄとし、外側突部７４Ｅを対向する１頂点７８ａとした例である。また、上側の辺７７ａ・７７ｆと下側の辺７７ｃ・７７ｄをそれぞれ傾斜させてある。

このようにすると、未加硫ホース５０へ各頂点による６点で接触することになるが、曲がり部の形成に重要となる部分は、１つの頂点７８ｄからなる内側突部７２Ｅと、同様に１つの頂点７８ａからなる外側突部７４Ｅとなるので、アール半径方向への突出を大きくして、しわ等の発生をより少なくさせることができる。
なお、多角形の曲がり部内周形状はこれらに限らず、５角形でも、さらには７角形以上でも可能である。

図１３は、第５実施形態であり、図の上下・左右いずれの方向へも非対称の不定形で縦長非円形形状の曲がり部内周形状７０Ｆにした例である。
この場合でも、内側突部７２Ｆが基準内周円６０より図の下方へ突出している。外側突部７４Ｆは円弧状部７９ａの頂点部である。円弧状部７９ａと内側突部７２Ｆをつなぐ左辺部は、直線部７９ｂとアール部７９ｃからなり、右辺部は直線部７９ｄからなる。
内側突部７２Ｆと外側突部７４Ｆは図の上下で非対称に配置され、図の左右でもそれぞれずれている。

このようにしても、内側突部７２Ｆにより、しわ等の発生を防ぐことができる。但し、内側突部７２Ｆはできるだけアール円の半径方向である、縦方向中心線Ｌ１に接近させることが好ましい。また、曲がり部内周形状７０Ｆの形状は任意の不定形にできるが、左辺（７９ｂ・７９ｃ）及び右辺（７９ｄ）並びに円弧状部７９ａの各形状は、直線もしくは基準内周円６０の径方向外方へ凸に湾曲する形状とすることが好ましく、径方向内方へ凹入しないようにすることが好ましい。

また、アール半径方向断面形状を横方向で非対称にすることにより、曲がり部の側面を変形させて、周辺部材との逃げ部などを設けることなどが可能になるので、曲がり部の断面形状設計における自由度が高くなる。しかも、縦方向及び横方向それぞれを非対称にすれば、さらに自由度が高くなる。

なお、本願発明における曲がり部の断面形状は、縦長非円形形状であればよく、縦長非円形形状としては、楕円（図８・９）、長円（図１０）、多角形（図１１〜１２）のみならず、図１３のような不定形も可能である。また、曲がり部は、アール半径方向において、少なくとも内側部分がアール中心方向へ突出していれば足り、図８における内側突部７２のように、ホースの中心ＨＯからの長さが基準内周円６０の半径ｒよりも長く、基準内周円６０よりもｄだけ内側へ突出するような部分が存在すればよく、上記各実施形態以外にも種々の形状が可能である。外側突部７４（７４Ａ・７４Ｂ・７４Ｃ・７４Ｄ・７４Ｅ・７４Ｆ）は、基準内周円６０の中に入っていてもよい。
さらに、第１ストレート部３０及び第２ストレート部３２の断面形状は、真円形状に限らず種々の非円形形状が可能である。
また、曲がり管は、ホースやこれよりも細いチューブ等の管状体を含み、その用途もラジエータホースに限らず種々の流体輸送に適用可能である。

１０：ホース、２０：曲がり部、２２：内側部分、２３：外側部分、２４：内側アール部、３０：ストレート部、４０：マンドレル、４２：曲がり部、４４：内側アール部、４６：外側アール部、５０：未加硫ホース、５２：曲がり部、５４：内側アール部、５６：外側アール部、６０：基準内周円、７０：楕円（曲がり部内周形状）、１８０：空間、１９０：外観不良部

Claims (7)

1. 長さ方向中間部に曲がり部（２０）を有し、この曲がり部におけるアール半径方向断面を扁平形状にするとともに、前記曲がり部に連続する非曲がり部（３０・３２）を備えた曲がり管において、
   前記扁平形状が縦長扁平形状をなすとともに、
   前記曲がり管がゴムホースであり、
   この曲がり管の横断面にて、前記曲がり部（２０）の周長と非曲がり部（３０・３２）の周長とが同一であることを特徴とする曲がり管。
2. 前記非曲がり部（３０・３２）の横断面を真円形状とし、長さ方向へ、非曲がり部（３０）−曲がり部（２０）−非曲がり部（３２）と連続変化させたことを特徴とする請求項１に記載した曲がり管。
3. 前記曲がり部（２０）の断面形状が、縦長楕円形状もしくは他の縦長非円形形状からなるものとしたことを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載した曲がり管。
4. 前記曲がり部（２０）のアール半径方向断面形状が縦方向で非対称をなすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載した曲がり管。
5. 前記曲がり部（２０）のアール半径方向断面形状が横方向で非対称をなすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載した曲がり管。
6. 前記非曲がり部（３０・３２）が真円形状の断面部を備え、前記曲がり部（２０）における内側アール（２４）が前記真円形状の断面部における内径Ｄの２倍以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載した曲がり管。
7. 長さ方向中間部にマンドレル曲がり部（４２）を有するマンドレル（４０）を用いて上記請求項１〜６のいずれかに記載したゴムホースの曲がり管を製造する方法において、
   前記マンドレル（４０）は、長さ方向にて前記マンドレル曲がり部（４２）を挟んで、マンドレル第１ストレート部（４７）及びマンドレル第２ストレート部（４８）を有し、
   前記マンドレル曲がり部（４２）を、アール半径方向断面において縦長扁平形状をとし、かつ前記マンドレル曲がり部（４２）の周長を前記マンドレル第１ストレート部（４７）及びマンドレル第２ストレート部（４８）の周長と同一にするとともに、
   前記マンドレル（４０）に、ゴム素材からなる未加硫管（５０）を被せ、この状態で加硫することにより、前記マンドレル（４０）の形状と同様の曲がり管形状をなすゴムホースに成形することを特徴とする曲がり管の製法。

Images