JP4010238B2

JP4010238B2 - 蛇腹金属管付ホース

Info

Publication number: JP4010238B2
Application number: JP2002355931A
Authority: JP
Inventors: 雄次高木
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2022-12-06
Also published as: US20040112454A1; JP2004190704A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は自動車用燃料輸送用ホースや冷媒その他流体の輸送用ホースとして好適な蛇腹金属管付ホースに関し、特に軸方向端部の構造に特徴を有するものに関する。
【０００２】
【発明の背景】
自動車用燃料輸送用ホース等として、従来、振動吸収性，組付性等の良好な一般的なゴムホース、例えば耐ガソリン透過性の優れるＮＢＲ・ＰＶＣ（アクリロニトリルブダジエンゴムとポリ塩化ビニルとのブレンド）等が用いられて来たが、近年自動車用燃料等の透過規制は地球環境保全の観点から厳しく、今後もその規制の一層の強化が予想され、他面では燃料電池で使用される水素ガスや炭酸ガス冷媒等の透過性の高い流体に対応する必要もあり、ゴムや樹脂といった有機材料のみで構成されたホースでは要求性能を満足することが困難になると予想される。
【０００３】
そこで今後の低透過ホースの形態として、極めて高度の流体不透過性が期待できる、内層に蛇腹金属管を有するホースの使用が検討されている。
【０００４】
この種の蛇腹金属管付きのものとして、下記特許文献１，特許文献２，特許文献３に開示のものが従来公知である。
この蛇腹金属管付きのホースの場合、燃料電池で使用される水素ガスを用いた場合でも内層の蛇腹金属管によってガス透過を０とすること、即ちガス透過を完全防止することが可能である。
【０００５】
図４はこの種の蛇腹金属管付ホースとして本発明者等が案出したものを比較例として示したものである。
同図において２００はホース本体で、最内層に蛇腹金属管２０２を有し、その径方向外側に内側弾性層２０４，補強層２０６及び外側弾性層２０８から成る外層が積層された断面構造をなしている。
【０００６】
２１０はホース本体２００の軸方向端部に外嵌されたソケット金具であって、軸方向の複数のかしめ位置Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４において径方向内方にかしめられている。
そしてこのソケット金具２１０のかしめによって、ホース本体２００の軸方向端部が、その内部に挿入された剛性のインサートパイプ２１２とソケット金具２１０とにより径方向内外から挟み付けられる状態で、それらインサートパイプ２１２とソケット金具２１０とに固定されている。
【０００７】
蛇腹金属管２０２には、軸方向端部側に軸方向にストレートに延びるストレート形状部（直管部）２１４が一体に形成されており、このストレート形状部２１４がインサートパイプ２１２に外嵌されて、かかるインサートパイプ２１２に固定されている。
【０００８】
このストレート形状部２１４は、内側弾性層２０４，補強層２０６及び外側弾性層２０８から成る外層から露出して軸方向に延出する延出部２１６を有しており、この延出部２１６が、ソケット金具２１０の内向きの鍔状部２１８及びこれに対応する位置においてインサートパイプ２１２に形成された係入溝２２０により径方向に挟み付けられることで、ストレート形状部２１４、即ち蛇腹金属管２０２とインサートパイプ２１２の外面とが気密にシールされるとともにストレート形状部２１４が軸方向に抜け防止されている。
尚ストレート形状部２１４は、蛇腹金属管２０２における蛇腹部（完全蛇腹部）２２２の最大外径、即ち蛇腹部２２２における山部の径と同径とされている。
【０００９】
ところでこの蛇腹金属管付ホースの場合、内圧が作用したとき図５（Ｂ）に示しているように蛇腹金属管２０２が軸方向に伸長変形する。
その際、図６（Ａ）中２点鎖線で示すように蛇腹ピッチが軸方向に広がって蛇腹部２２２が延び、これに伴って山部２２２ａが縮径変形し、また谷部２２２ｂが拡径変形する。
即ち山部２２２ａと谷部２２２ｂとが蛇腹部２２２の中心径（山部２２２ａの径と谷部２２２ｂの径との間の中央値）に向うようにそれぞれ縮径変形，拡径変形する。
【００１０】
一方ストレート形状部２１４は、内圧の作用時に径方向に変形することはなく、その結果（Ｂ）に模式的に表しているように、ストレート形状部２１４と隣接する蛇腹部２２２との間で径方向に段差を生じ、蛇腹部２２２に対して、特にストレート形状部２１４に近い部位に対し局部的に大きな歪み，応力が発生する。
そのため内圧を繰返し作用させる加圧繰返し試験を行ったとき、蛇腹部２２２が上記の局部的な大きな歪み，応力の発生箇所（特にストレート形状部２１４から１〜２山目の山部２２２ａや谷部２２２ｂ）で疲労破断する問題のあることが判明した。
【００１１】
以上は蛇腹金属管２０２の軸方向端部側にストレート形状部２１４を設けた場合の例であるが、蛇腹部２２２の軸方向端をインサートパイプ２１２に直接溶接接合した場合、或いはストレート形状部２１４に代えて不完全蛇腹部、即ち本来の蛇腹部（完全蛇腹部）２２２よりも当初から蛇腹のピッチが大きく、また山部の径と谷部の径との差が小さい不完全蛇腹部を設けた場合にも、それらが蛇腹部の軸方向端の拘束部として働く結果、上記と同様の問題を生じ得る。
【００１２】
以上燃料電池で使用される水素ガスの輸送用ホースを例にとって説明したが、同様の問題は、例えばガソリン等燃料を輸送するホースにおいて、ガソリンの大気中への飛散防止のため或いは機器の高出力化による高温化，高圧力化（即ち低透過の必要性が顕著になる）によって蛇腹金属管付ホースを用いる場合、水素同様に分子量が小さく、ガス透過性の高いＣＯ_２を冷媒（流体）として用いる流体輸送用ホースに蛇腹金属管付ホースを用いる場合、その他ガス透過規制の厳しい分野において蛇腹金属管付ホースを用いる場合において共通して生じ得る問題である。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−１８２８７２号公報
【特許文献２】
特開２００１−３４１２３０号公報
【特許文献３】
実開昭５１−１５０５１１号公報
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の蛇腹金属管付ホースはこのような課題を解決するために案出されたものである。
而して請求項１のものは、蛇腹金属管を内層に有し、径方向外側に補強層を含む外層を積層して成るホース本体の軸方向端部にソケット金具を外嵌して径方向内方にかしめて成る蛇腹金属管付ホースであって、前記蛇腹金属管における完全蛇腹部の、拘束部による拘束側の端部を、前記ソケット金具における前記ホース本体の端より遠い側の最終のかしめ位置と、該ホース本体の端に最も近い側の最初のかしめ位置との間に位置させてあることを特徴とする。
【００１５】
請求項２のものは、請求項１において、前記ホース本体の端部に挿入されて、前記ソケット金具とともに該ホース本体の端部を径方向に挟み込む剛性のインサートパイプの挿入側の先端部が、前記完全蛇腹部の前記端部の内部にも嵌入状態に挿入されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３のものは、請求項２において、前記インサートパイプにおける前記先端部の外径が、該インサートパイプにおける基部よりも小径とされていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４のものは、請求項２，３の何れかにおいて、前記インサートパイプにおける前記先端部の外周面には、前記完全蛇腹部の内周側の溝に嵌り合って軸方向の移動を阻止する突部が設けてあることを特徴とする。
【００１８】
請求項５のものは、請求項１〜４の何れかにおいて、前記拘束部が、前記蛇腹金属管の前記軸方向端部側に一体に形成した軸方向のストレート形状部であることを特徴とする。
【００１９】
【作用及び発明の効果】
以上のように本発明は、蛇腹金属管における完全蛇腹部の拘束部による拘束側の端部を、ソケット金具における最終のかしめ位置よりもホース本体側の前方に位置させたものである。
この最終のかしめ位置よりも前方の部分では、蛇腹金属管の外側の外層がソケット金具とインサートパイプとによって径方向に強く圧迫され、その動きが拘束された状態にある。
そしてその外層の動きが拘束されることによって、径方向内側に位置する蛇腹金属管の完全蛇腹部における拘束部による拘束側の端部の動き、具体的には軸方向の伸長・収縮の動きも拘束された状態にある。
【００２０】
従って内圧の作用によって蛇腹金属管が軸方向に伸長及び収縮変形した場合であっても、その完全蛇腹部の拘束部による拘束側の端部は伸長及び収縮変形が抑制され、それ故伸長及び収縮変形に基づく完全蛇腹部の拘束部による拘束側端部での疲労破断も効果的に抑制される。
【００２１】
この請求項１の発明では、完全蛇腹部の拘束側の端部を、ソケット金具におけるホース本体の端に最も近い側の最初のかしめ位置と上記最終のかしめ位置との間に位置させておく。
【００２２】
ここで完全蛇腹部における上記拘束側の端部は、少なくとも蛇腹３ピッチ分又は２５ｍｍ以上の軸方向長に亘って前記最終のかしめ位置よりも前方に位置させておくことができる。
【００２３】
この完全蛇腹部における拘束側の端部は、特に蛇腹３ピッチ分又は２５ｍｍ以内の部分において局部的に大きな歪み、応力が発生し、同部分において最も破断を生じ易い。
従ってそのような部分をソケット金具の最終のかしめ位置よりも前方に位置させ、外層により強く拘束しておくことで、同部分における疲労破断、つまりは蛇腹金属管における疲労破断を効果的に抑制することができる。
【００２４】
本発明においては、ホース本体の端部に挿入されてソケット金具とともにホース本体の端部を径方向に挟み込む剛性のインサートパイプの挿入側の先端部を、完全蛇腹部の前記端部の内部にも嵌入状態に挿入しておくことが望ましい（請求項２）。
このようにすることで完全蛇腹部の上記端部の外側の外層をより強く圧迫し、移動拘束することができ、これに伴い完全蛇腹部における上記端部の移動、即ち変形をより強く拘束することができる。
【００２５】
この場合においてインサートパイプにおける上記先端部の外径を基部よりも小径となし、その小径の部分を蛇腹部内に挿入しておくことができる（請求項３）。
【００２６】
上記インサートパイプの先端部を完全蛇腹部に挿入させる場合において、その先端部の外周面に、完全蛇腹部の内周側の溝に嵌り合って軸方向の移動を阻止する突部を設けておくことができる（請求項４）。
このようになした場合、完全蛇腹部における上記拘束側の端部を更に確実に軸方向に移動阻止し得て、その変形に基づく疲労破断の発生をより良好に抑止することができる。
【００２７】
本発明は、比較例図の図４に示しているように蛇腹金属管２０２の軸方向端部側に一体に形成したストレート形状部２１４が拘束部を成している場合に適用して好適なものである（請求項５）。
【００２８】
但し完全蛇腹部の軸方向端をインサートパイプに溶接接合した場合などにおいて、そのインサートパイプが拘束部を成している場合、或いはまた蛇腹金属管の軸方向端部側に一体に形成した不完全蛇腹部が拘束部を成している場合においても適用可能なものである。
【００２９】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図１及び図２において、１０は水素輸送用ホースや自動車用燃料輸送用ホース或いはエアコン用の冷媒輸送用ホース等として好適な蛇腹金属管付ホース（以下単にホースとする）で、１２はホース本体、１４はホース本体１２に固定された金属製のインサートパイプ、１６はホース本体１２の軸方向端部に外嵌されたソケット金具である。
【００３０】
ソケット金具１６は、軸方向の４箇所のかしめ位置Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４において径方向内方にかしめられており、これによりホース本体１２の軸方向端部が、インサートパイプ１４とソケット金具１６とにより内外両側から径方向に挟み付けられる状態に、それらインサートパイプ１４及びソケット金具１６に固定されている。
【００３１】
ホース本体１２は、最内層としての蛇腹金属管２２を有しており、その径方向外側に内側弾性層１８，補強層２０，外側弾性層２１が積層され、それらが加硫接着等により一体に固着されている。
尚本例において、内側弾性層１８，補強層２０，外側弾性層２１は蛇腹金属管２２に対する外層を構成している。
【００３２】
この例において、補強層２０は補強線材を互いに逆向きに所定の編角でブレード編みして構成してある。
この補強層２０は繊維補強層であっても良いし或いはまたワイヤ補強層であっても良い。
また内側弾性層１８及び外側弾性層２１はゴム等の弾性を有する材料で構成することができる。
【００３３】
一方最内層の蛇腹金属管２２は、軸方向の略全体が蛇腹部（完全蛇腹部）２４とされており、その蛇腹部２４によって可撓性が付与されている。
即ちこの例のホース１０は、最内層が金属管にて構成されているにも拘わらず、その金属管に蛇腹部２４が設けられることによって全体的に可撓性が付与されている。
【００３４】
尚、この蛇腹金属管２２の材質として鋼材（ステンレス鋼を含む），銅又は銅合金，アルミ又はアルミ合金，ニッケル又はニッケル合金，チタン又はチタン合金等を用いることができるが、ステンレス鋼がより好適である。
【００３５】
またその板厚は20〜500μｍとすることができるが、ピンホール等の欠陥防止、また蛇腹部２４の加工性等を考慮すると50μｍ以上が望ましく、また柔軟性，耐久性の点から300μｍ以下とするのが望ましい。
【００３６】
蛇腹金属管１６には、軸方向端部側に軸方向にストレートに延びるストレート形状部（直管部）（拘束部）２６が一体に形成されており、このストレート形状部２６がインサートパイプ１４に外嵌されて、かかるインサートパイプ１４に固定されている。
【００３７】
このストレート形状部２６は、内側弾性層１８，補強層２０及び外側弾性層２１から成る外層から露出して軸方向に延出する延出部２８を有しており、その延出部２８が、ソケット金具１６の内向きの鍔状部３０及びこれに対応する軸方向位置においてインサートパイプ１４に形成された係入溝３２により径方向に挟み付けられることで、ストレート形状部２６即ち蛇腹金属管１６とインサートパイプ２６の外面とがシールされるとともに、ストレート形状部２６がインサートパイプ１４から軸方向に抜け防止されている。
本例においては、蛇腹部２４の軸方向端の拘束部として働く。
【００３８】
上記インサートパイプ１４は、大径の基部３４とこれより小径の先端部３６とを有しており、その基部３４に上記係入溝３２が形成されている。そして小径の先端部３６が蛇腹部２４に嵌入状態に挿入されている。
本例の場合、かしめ位置Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４におけるかしめ力をこの小径の先端部３６で受けている。
【００３９】
本例においては、蛇腹部２４のストレート形状部２６側の端部が最終のかしめ位置Ｐ_４よりも前方に位置させてある。
詳しくは、この最終のかしめ位置Ｐ_４と最初のかしめ位置Ｐ_１との間に位置させてある。
【００４０】
尚本例において、蛇腹部２４におけるストレート形状部２６側の端部は、少なくとも蛇腹３ピッチ分或いは２５ｍｍの軸方向長に亘って、最終のかしめ位置Ｐ_４と最初のかしめ位置Ｐ_１との間に位置させておくことが望ましい。
【００４１】
本例において、最終のかしめ位置Ｐ_４よりも前方の部分で蛇腹金属管２２の外層、即ち蛇腹部２４の外層が、ソケット金具１６とインサートパイプ１４とによって径方向に強く圧迫されてその動きが拘束された状態にある。
従ってその径方向内側の蛇腹部２４、詳しくはストレート形状部２６による拘束側の端部も軸方向の動きが拘束された状態となる。
【００４２】
それ故内圧の作用により蛇腹金属管２２が軸方向に伸長及び収縮変形した場合であっても、蛇腹部２４のストレート形状部２６による拘束側の端部は伸長及び収縮変形が抑制され、従ってそのような伸長及び収縮変形に基づく蛇腹部２４の疲労破断も効果的に抑制される。
【００４３】
また本例ではインサートパイプ１４の挿入側の先端部を蛇腹部２４の端部の内部にも挿入しているため、その端部の外側の外層をより強く圧迫し移動拘束することができ、これに伴って蛇腹部２４における端部の移動即ち変形をより強く拘束作用することができる。
【００４４】
図３は本発明の他の実施例を示している。
この例は、インサートパイプ１４における小径の先端部３６の外周面に、蛇腹部２４における内周側の溝３８に嵌り合って蛇腹部２４を軸方向に移動阻止する環状の突部４０を、蛇腹部２４における溝３８に対応したピッチで設けたものである。
【００４５】
尚先端部３６の外周面において蛇腹部２４の溝３８に対応したピッチで形成された突部４０は、溝３８がそれぞれ軸方向に連続していない独立した溝である場合には、これに対応して独立した突部とすることができる。
一方蛇腹部２４の蛇腹が螺旋状をなしていて、その内周側の溝３８が螺旋状をなしている場合には、この突部４０を対応した螺旋状に設けておくことができる。
この場合螺旋状の溝３８を雌ねじとし、螺旋状の突部４０を雄ねじとして、突部４０を溝３８に対しねじ嵌合させることが可能となる。
【００４６】
本例では、蛇腹部２４のストレート形状部２６側の端部をより確実に軸方向に移動阻止し、その変形に基づく疲労破断の発生を更に良好に抑止することができる。
【００４７】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である蛇腹金属管付ホースを示す図である。
【図２】同実施例の要部縦断面図である。
【図３】本発明の他の実施例の要部縦断面図である。
【図４】本発明者等の案出した蛇腹金属管付ホースを比較例として示す比較例図である。
【図５】蛇腹金属管の伸縮の様子を示す説明図である。
【図６】図４の比較品において生じた不具合の説明図である。
【符号の説明】
１０蛇腹金属管付ホース
１２ホース本体
１６ソケット金具
１８内側弾性層
２０補強層
２１外側弾性層
２２蛇腹金属管
２４蛇腹部（完全蛇腹部）
２６ストレート形状部
３４基部
３６先端部
３８溝
４０突部

Claims

蛇腹金属管を内層に有し、径方向外側に補強層を含む外層を積層して成るホース本体の軸方向端部にソケット金具を外嵌して径方向内方にかしめて成る蛇腹金属管付ホースであって、
前記蛇腹金属管における完全蛇腹部の、拘束部による拘束側の端部を、前記ソケット金具における前記ホース本体の端より遠い側の最終のかしめ位置と、該ホース本体の端に最も近い側の最初のかしめ位置との間に位置させてあることを特徴とする蛇腹金属管付ホース。
請求項１において、前記ホース本体の端部に挿入されて、前記ソケット金具とともに該ホース本体の端部を径方向に挟み込む剛性のインサートパイプの挿入側の先端部が、前記完全蛇腹部の前記端部の内部にも嵌入状態に挿入されていることを特徴とする蛇腹金属管付ホース。
請求項２において、前記インサートパイプにおける前記先端部の外径が、該インサートパイプにおける基部よりも小径とされていることを特徴とする蛇腹金属管付ホース。
請求項２，３の何れかにおいて、前記インサートパイプにおける前記先端部の外周面には、前記完全蛇腹部の内周側の溝に嵌り合って軸方向の移動を阻止する突部が設けてあることを特徴とする蛇腹金属管付ホース。
請求項１〜４の何れかにおいて、前記拘束部が、前記蛇腹金属管の前記軸方向端部側に一体に形成した軸方向のストレート形状部であることを特徴とする蛇腹金属管付ホース。