高圧および高温用の可撓性ホース、特に給気ホースまたは冷却水ホース

专利摘要:
本発明は、少なくとも２つの布製補強支持層（５、６、７）と、エラストマー材料からなる内層（２）とを有するホース（１）、特に給気ホースまたは冷却水ホースに関する。様々な湾曲幾何形状を取ることができ、また他方でそれでも耐圧性を有するようにこのタイプの可撓性ホースを設計するために、円周方向で閉じた管状のニット地または織地からなる布製補強支持挿入層（５）が、エラストマー内層（２）に被着される。両面にゴムをコーティングされた布地層（６）が、管状のニット地または織地（５）の上に、さらなる布製補強支持挿入層として巻き付けられる。
公开号:JP2011512496A
申请号:JP2010546276
申请日:2009-01-13
公开日:2011-04-21
发明作者:ヴィル・ゲルハルト；ディル・ローベルト；ルートヴィヒ・リギア
申请人:コンティテヒ・エムゲーヴェー・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング；
IPC主号:F16L11-08

专利说明:

[0001] 本発明は、請求項１の前段に記載の高圧および高温用の可撓性ホースに関する。]
背景技術

[0002] 給気ホースは、ターボ過給機を給気冷却器（高温側）に接続するため、および給気冷却器をエンジン（低温側）に接続するために使用される。どちらの側でも、３バールまでのゲージ圧に耐えられなければならず、また、エンジンと給気冷却器の相対移動を補償しなければならない。]
[0003] 給気ライン用の給気ホースおよびまた冷却水ライン用の冷却水ホースが知られており、それぞれ、押出成形されたエラストマー内層を有し、その内層の上に管状の緯編ニット（緯編ニット管）が編まれているか、または管状の組物（組物管）が組まれている。この上に、エラストマー材料からなる外層が押出成形される。押出成形される内層は、１つまたは複数の個別の層から構成することができる。このタイプのホースは、可撓性があり、約３バールのゲージ圧までの耐圧性がある。]
[0004] より高い耐圧性を実現するために、輪編みのニットまたは輪形の組物と押出成形される外層との間に、中間エラストマー層と、輪編みのニットまたは輪形の組物からなるさらなる層とを設ける試みがなされている。より高い耐圧性に関しては十分になったが、このタイプのホースは剛性が比較的高いため、ホース曲げ半径を小さくすることおよびホースの端部を大きく拡げることが制限されるので、複雑な湾曲したホース幾何形状を形成するのは非常に難しかった。]
[0005] また、１つまたは複数の巻付層から構成される「巻付ホース」も知られている。巻付層は、片面または両面にエラストマー材料をコーティングされた経編ニットまたは織物材料から構成される。これらの巻付ホースは、耐高圧性を有するが、巻付層の数が増加するにつれて剛性が高くなることで、付属品を取り付けるために拡げられた端部を有するホース、および複雑な湾曲幾何形状を有するホースを製造するのが難しくなるので、さらなる加工において問題が生じる。]
[0006] 独国実用新案第２０２００４０１８３０１Ｕ１号明細書は、本質的にフィラメントまたはワイヤの形態の少なくとも１つの耐圧要素を備える耐圧構造を、エラストマー壁に埋め込んで備える可撓性ホースを開示する。前記耐圧構造は、最初に押出成形されたエラストマー内層の上に編まれる。次いで、エラストマー外層が、押出成形によって被着される。これは可撓性のホースであるが、耐圧性が低い。]
[0007] 欧州特許出願公開第１０１３９７９Ａ２号明細書は、少なくとも１つの織物材料層を含む耐圧構造を設けられた給気ホースを開示する。耐圧構造は、ゴムでコーティングされており、実際の加硫プロセスに導入される前には補助心棒に巻き付けられている。複数の巻付層により、この巻付ホースは非常に硬く、湾曲幾何形状を成すように成形するのが難しい。]
[0008] 近年設計されている過給エンジンは、可撓性に対する厳しい要件を満たすとともに高いゲージ圧（３バール超）にも適したホースを必要とする。自動車業界では、シリンダ容積１リットル当たりの性能等級がより高い、より小型のエンジンが絶えず開発されており、したがって給気圧はより高くなり、その結果、そのような高い圧力の場合にも同様の可撓性を与える新たなホース・システムが求められている。]
[0009] 従来提供されているホースは、可撓性または適切な耐圧性のいずれかの特色があるが、両方同時には備えない。]
発明が解決しようとする課題

[0010] 本発明は、第１に、様々な湾曲幾何形状を成すように可撓性を有し、しかしまた第２に、近年のエンジンの発展により生じる高圧要件に見合った耐圧性も有する、冒頭に記載したタイプの給気ホースを設計するという目的に基づく。]
課題を解決するための手段

[0011] この目的は、エラストマー内層の上に、円周方向で連続する管状の緯編ニットまたは組物からなる布製補強インサートを被着し、その上に、両面にゴム引きされた布地層が、さらなる布製補強インサートとして巻き付けられることによって実現される。]
[0012] この給気ホースは、内側エラストマー層の上に、管状の緯編ニットまたは組物を有する。この周りに、１回巻きまたは複数回巻きで、両面にゴム引きされた布地層が巻き付けられる。布地層は、両面にゴム引きされており、ホースの緯編ニットまたは組物への接着結合、およびその布地層の巻付層の他の被包部分への接着結合をもたらす。]
[0013] 管状の緯編ニットまたは組物と、布地層からなる巻付層との組合せは、圧力下での長い寿命に関して決定的な因子であるホースの半径方向伸張を制限し、その一方で、軸方向可撓性は比較的良好である。本発明の設計では、温度効果によって引き起こされる機械的な運動と共に、圧力にさらされるときにホースが受ける引張ひずみを考慮することによって、エラストマー・マトリックス内部での過剰な引張ひずみによる欠陥および微小亀裂が回避されるので、寿命が大幅に延びる。ピーク圧力時の管状の緯編ニットまたは組物の過剰な伸張は、布地の巻付層の使用によって妨げられる。]
[0014] 緯編ニットの１つの利点は、動的強度は組物ほど高くないが、適切なニット・パターン、メッシュ幾何形状、糸材料、糸番手、および適切なニッティング・ヘッド（ｋｎｉｔｔｉｎｇ ｈｅａｄｓ）の選択により、複雑なホース幾何形状を成すことができることである。]
[0015] 組物は、緯編ニットが使用されるときほどは複雑でないホース幾何形状に関して、適切な糸材料、糸番手、糸数、および理想的な組物角度の選択により、高い動的負荷にさらすことができるホースを製造できるという利点がある。]
[0016] 布製補強の形態での緯編ニットは、糸の輪を作ることによって、１本または複数本の糸または糸システムから製造されるものである。ここで、糸は横方向に延びる。緯編ニットは、可撓性を保ちながら、十分な強度を有する。織物材料からなる布製インサートは、比較的高い打ち込み本数（ｔｈｒｅａｄ ｃｏｕｎｔ）により、耐圧性を有するが、かなり硬い。]
[0017] また、管状の布製補強インサートは、透かし組物（ｏｐｅｎ ｂｒａｉｄ）として設計することもでき、これは、ゴム引きされた巻付層とエラストマー内層との直接の接触を容易にする。]
[0018] 従属請求項が、本発明の他の有利な実施形態を特徴付ける。]
[0019] 巻き付けられる布製インサートは、平編みの緯編ニットであると有利である。平編みの緯編ニットにおいて糸が編まれる特別な様式により、全ての方向で比較的可撓性があり、良好なドレープ性質を有する。]
[0020] さらに、巻き付けられる布地層が、平編みの経編ニットであることが有利である。]
[0021] さらに、巻き付けられる布地層が、可撓性の平坦な織物材料であることが有利である。これは、一方向で伸張可能である。緯糸と経糸が、それらの交差点で互いに関して移動することができる。]
[0022] 巻き付けられる布地層が突き合わせて巻き付けられている場合、均一な壁厚がホースで実現される。]
[0023] 巻き付けられる布地層が重ねて巻き付けられている場合、ホース複合材が、より強い継ぎ合わせを有する。]
[0024] 本発明の別の実施形態では、巻き付けられる布地層が、管状の緯編ニットまたは組物の円周の周りに複数回巻き付けられており、その結果、ホースの耐圧性がかなり向上する。]
[0025] 本発明の別の実施形態では、巻き付けられる布地層が、規定の角度で、管状の緯編ニットまたは組物の周りに螺旋状に巻き付けられている。これは、半連続製造を可能にする。]
[0026] 本発明の別の実施形態においては、第２の平編みの緯編ニットの巻付層が、第１の平編みの緯編ニットの巻付層の周りに被着され、第２の平編みの緯編ニットは、少なくとも外側にゴム引きされている。この追加の層は、伸張を最小限に抑え、３つの層（ホースでの緯編ニットまたは組物の１つの層と、平編みの緯編ニットの２つの層）にわたって圧力を分散する。片面でのゴム引きは、重なり部分での壁厚の変化がより小さいので、全体の壁厚に関してより有利である。]
[0027] 本発明の有利な一実施形態では、エラストマー材料からなるエラストマー外層が、巻き付けられた外側の布製補強インサートに被着されている。]
[0028] 本発明に従って構成されるホースは、ターボ過給機の高温側にも低温側にも適している。]
[0029] 本発明の３つの例を、図面を用いて以下により詳細に説明する。]
図面の簡単な説明

[0030] 管状の緯編ニット（緯編ニット管）からなる布製補強インサートと、巻き付けられたゴム引きされた平編みの緯編ニットからなるさらなる布製インサートとを有する、複合されたまたは製造された給気ホースの段階的に切り欠きした側面図である。
低温側での給気ホースに関する、図１と同様であり、１層の内側ゴム層が存在するホース構造を示す図である。
平編みの緯編ニットと外側ゴム層とからなる、片面にゴム引きされたさらなる巻付層を外側に有する図１と同様のホース構造を示す図である。
簡単にするために、小さな部分領域において平編みの緯編ニットのゴム・コーティングを取り除き、また、平編みの緯編ニット層の一部分が緯編ニット管から外されて示されている、加硫された湾曲した給気ホースを示す図である。] 図１
実施例

[0031] 図１に示される給気ホース１は、２層からなる内層２を有し、この内層２は、エラストマー材料から押出成形され、ＦＰＭ（フッ素ゴム）障壁層３とＶＭＱ（シリコーンゴム）中間層４とから構成される。前記内層２の上に、管状の輪編みの緯編ニット５が被着され、ニット５の糸は、ｍ−アラミドからなる。前記輪編みの緯編ニット５の周りには、ｍ−アラミドからなる、両面にゴム引きされた平編みの緯編ニットから形成された巻付層６が、二重に重ねて巻き付けられる。平編みの緯編ニット６は、通常、カレンダー加工で事前にゴム引きされる。] 図１
[0032] この未加硫のホースが構成（製造）された後、ホースは、オートクレーブ内で、所望の湾曲幾何形状に合わせて適切に設計された心棒の上で加硫されて完成する。]
[0033] 図２におけるホース構造は、押出成形されたエラストマー内層２が１層のみからなる点で図１のホース構造とは異なる。内層２のエラストマー材料は、ゴム材料ＡＥＭ（エチレン−アクリレートゴム）である。輪編みの緯編ニット５の材料は、ｐ−アラミドからなる。巻付層６は、同様にｐ−アラミド材料からなる、両面にゴム引きされた平編みの緯編ニットから形成される。平編みの緯編ニット６用のゴム引き材料は、ゴム材料ＡＥＭまたはＡＣＭ（アクリレートゴム）からなる。] 図１ 図２
[0034] 図３に、押出成形された内層２と、管状の輪編みの緯編ニット５と、平編みの緯編ニットからなる両面にゴム引きされた巻付層６とに加えて、片面の外側のみにゴム引きされた平編みの緯編ニットから形成されたさらなる第２の巻付層７を有する修正されたホース構造を示す。] 図３
[0035] 前記第２の巻付層７の周りには、エラストマー材料ＡＥＭまたはＡＣＭからなるエラストマー外層を被着することができる。]
[0036] 図４は、加硫後の湾曲したホースの形態での図２の給気ホースを示す。このホースは、押出成形された内層２を有し、内層２の上に、管状の緯編ニット５が円周方向に被着されている。この構造の周りには、平編みの緯編ニット６が、巻付層と共に重ねられており、平編みの緯編ニット６は、エラストマー層で両面を覆われている。ゴム引きされた平編みの緯編ニット６の一部が見えるように、上側のエラストマー層は部分領域９において剥がした状態で示されている。] 図２ 図４
[0037] 所期の用途に応じて、平編みの緯編ニット６を重ねる、または突き合わせることができる。特定の用途では、比較的細い平編みの緯編ニット６を製造し、このニット６を、輪編みの緯編ニット管または組物管５を設けられたホース構造の周りに、常に横方向縁部が重なり合うようにしながら螺旋状に設けることもできる。]

权利要求:

請求項1
少なくとも１つの布製補強インサートと、エラストマー材料からなる１つの内層（２）とを有するホース、特に給気ホースまたは冷却水ホースであって、前記エラストマー内層（２）の上に、円周方向で連続する管状の緯編ニットまたは組物からなる布製補強インサート（５）が被着され、前記管状の緯編ニットまたは組物（５）の上に、両面にゴム引きされた布地層（６）が、さらなる布製補強インサートとして巻き付けられていることを特徴とするホース、特に給気ホースまたは冷却水ホース。
請求項2
前記巻き付けられる布地層（６）が、平編みの緯編ニットであることを特徴とする請求項１に記載のホース、特に給気ホース。
請求項3
前記巻き付けられる布地層（６）が、平編みの経編ニットであることを特徴とするホース、特に給気ホース。
請求項4
前記巻き付けられる布地層（６）が、可撓性の平坦な織物材料であることを特徴とするホース、特に給気ホース。
請求項5
前記巻き付けられる布地層（６）が、突き合わせて巻き付けられていることを特徴とする請求項１に記載のホース、特に給気ホース。
請求項6
前記巻き付けられる布地層（６）が、重ねて巻き付けられていることを特徴とする請求項１に記載のホース、特に給気ホース。
請求項7
前記巻き付けられる布地層（６）が、前記管状の緯編ニットまたは組物（５）の円周の周りに複数回巻き付けられていることを特徴とする請求項１に記載のホース、特に給気ホース。
請求項8
前記巻き付けられる布地層（６）が、規定の角度で、前記管状の緯編ニットまたは組物（５）の周りに螺旋状に巻き付けられていることを特徴とする請求項１に記載のホース、特に給気ホース。
請求項9
第２の平編みの緯編ニット（７）の巻付層が、前記第１の平編みの緯編ニット（６）の巻付層の周りに被着されており、前記第２の平編みの緯編ニット（７）が少なくとも外側にゴム引きされていることを特徴とする請求項２に記載のホース、特に給気ホース。
請求項10
エラストマー材料からなるエラストマー外層が、巻き付けられた外側の布製補強インサート（６または７）に被着されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のホース、特に給気ホース。